JP2004139672A - 光ピックアップ装置及びそれを備えた光ディスク再生装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】光ピックアップ装置及びそれを備えた光ディスク再生装置において、安価かつコンパクトな構成で、光ディスクの複数層の記録面に対して同時にデータを読み書き可能にする。
【解決手段】レーザビームを出射するレーザ光源１と、光ディスクＤのレイヤ０，１の各記録面に焦点を結び、レーザビームを各記録面に集光させる対物レンズ４と、光ディスクＤによる反射レーザビームを受光する光検知器６，７と、反射レーザビームの一部を光検知器６に向けて回折させる回折格子５とを備え、レイヤ０，１にデータを同時に書き込みすることができる。また、レイヤ０からの反射光は回折格子５によって回折され光検知器６によって検出され、レイヤ１からの反射光は光検知器７によって検出されることにより、レイヤ０，１のデータを同時に読み出しすることができる。
【選択図】 図１
【解決手段】レーザビームを出射するレーザ光源１と、光ディスクＤのレイヤ０，１の各記録面に焦点を結び、レーザビームを各記録面に集光させる対物レンズ４と、光ディスクＤによる反射レーザビームを受光する光検知器６，７と、反射レーザビームの一部を光検知器６に向けて回折させる回折格子５とを備え、レイヤ０，１にデータを同時に書き込みすることができる。また、レイヤ０からの反射光は回折格子５によって回折され光検知器６によって検出され、レイヤ１からの反射光は光検知器７によって検出されることにより、レイヤ０，１のデータを同時に読み出しすることができる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数層の記録面を有する光ディスクに対して情報を読み出し又は書き込む光ピックアップ装置及びそれを備えた光ディスク再生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光ディスクにあっては記録容量の大容量化が要請されており、このため、複数層の記録面が積層されて成るＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等の光ディスクが実用化されている。このような複数層の記録面を有する光ディスクに対してデータを記録再生する光ディスク記録再生装置においては、図５に示されるように、光ディスクＤに対してデータの読み出し又は書き込みを行う光ピックアップ装置５００を矢印に示すフォーカス調整方向に移動させながら、光ディスクＤの各層（レイヤー０又はレイヤー１）いずれかの記録面に対物レンズ４の焦点を結び、データを読み出したり書き込んだりしている。従って、複数層に亘って記録されている大量のデータの読み出しにあたっては、光ピックアップ装置５００の移動が不可欠となり短時間にデータを読み出すことができない。同様に、複数層に亘って記録しなければならない大量のデータの書き込みにあたっても、短時間にデータを書き込むことができない。そこで、光ディスクＤの回転駆動速度を高めることによって、読み出し速度及び書き込み速度を高速化しデータの読み書きに要する時間を短縮する手法が検討されている。しかしながら、光ディスクＤの高回転化には、光ピックアップ装置５００の読み出し精度及び書き込み精度上の問題、並びに消音化の要請から自ずと限界がある。
【０００３】
そこで、光ディスクの回転駆動速度の高速化に頼ることなくデータの読み書きに要する時間を短縮するために、光ディスクの２層の記録面にそれぞれ対応する２つの異なるピックアップを備え、各記録面毎に光ピックアップを使い分けるように構成された光ディスク記録再生装置が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。このような、光ディスク記録再生装置によれば、２層の記録面に対して、同時に情報を読み出したり、同時に情報を書き込んだりすることが可能となり、２層に亘る大量のデータの読み出し及び書き込みに要する時間を短縮することができる。
【０００４】
また、光ディスクの各記録面間の距離及び透過屈折率、記録面の積層数、光ピックアップ装置の対物レンズの開口数、光ディスクに照射するレーザビームの波長を最適化することによって、所定値以上のデフォーカス収差及び所定値以下の球面収差を維持し、記録密度の向上を図った光ピックアップ装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
さらにまた、光ディスクによって反射されたレーザビームを検知する光検知器のサイズを最適化することによって、複数層の記録面間におけるレーザビームの漏れ込み（層間クロストーク）を低減し、データの読み出し時及び書き込み時におけるノイズの低減を図った光ピックアップ装置が知られている（例えば、特許文献４参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２３５７３３号公報
【特許文献２】
特開２０００−２９８９５０号公報
【特許文献３】
特開平８−９６４０６号公報
【特許文献４】
特開２００２−２５０９８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２に示される光ディスク再生記録装置にあっては、光ディスクの記録面の積層数に応じた数の光ピックアップ装置が必要とされ、光ディスク再生記録装置の構成が複雑と成り、該装置の製造コストが高騰すると共に、該装置の小型化を図ることができない。
【０００８】
また、上記特許文献３及び特許文献４に示された光ピックアップ装置を用いても、複数層の記録面に亘る大量のデータの読み書きに要する時間を短縮することができない。
【０００９】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、安価かつコンパクトな構成で、光ディスクの複数層の記録面に対して同時にデータを読み書き可能な光ピックアップ装置及びそれを備えた光ディスク再生装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、光ディスクに記録されているデータを読み出し、又はデータを書き出すためのレーザビームを出射するレーザ光源と、レーザビームを受光する光検知器と、レーザ光源から出射されたレーザビームを光ディスクに導くと共に光ディスクで反射されたレーザビームを光検知器に導く光学系とを備え、光学系は、レーザ光源から出射されたレーザビームを反射又は透過すると共に光ディスクからの反射光を透過又は反射するハーフミラーと、このハーフミラーによって反射又は透過されたレーザビームを平行光に変換するコリメートレンズと、このコリメートレンズによって平行光に変換されたレーザビームを光ディスクの記録面に集光する対物レンズとを有して成る光ピックアップ装置において、対物レンズは、径方向に段階的に異なる曲率又は屈折率を有し、複数の記録面が積層されて成る光ディスクの各層の記録面に焦点を結ぶ多焦点レンズであり、光検知器は、各層の記録面によって反射されたレーザビームを受光する受光部を有し、光学系は、ハーフミラーを透過又は反射したレーザビームの一部を回折させ、いずれかの受光部に導く回折格子を有しており、１つのレーザ光源から出射されたレーザビームを対物レンズによって光ディスクの多層の記録面に集光させ、各層の記録面によって反射された各反射光を複数の受光部によってそれぞれ受光し、各層の記録面に対して同時にデータを読み出し又は書き込み可能なように構成したものである。
【００１１】
この構成においては、レンズ中心付近からレンズ外側付近に亘って焦点距離が段階的に異なる多焦点レンズが対物レンズとして適用されており、この多焦点を有する対物レンズによって光ディスクの各層の記録面にレーザビームが集光される。これにより、１つの光ピックアップ装置によって各層の記録面に対して同時にデータを書き込み可能となる。また、ハーフミラーを透過又は反射したレーザビームの一部、すなわち、１つの層の記録面によって反射されたレーザビームは、ハーフミラーを透過した後、回折格子によって所定の角度に回折され、受光部によって受光される。そして、他の層の記録面によって反射されたレーザビームは、ハーフミラーを透過した後、上記受光部とは別の受光部によって受光される。これにより、１つの光ピックアップ装置によって各層の記録面から同時にデータを読み出し可能となる。
【００１２】
請求項２の発明は、光ディスクに記録されたデータを読み出し、又はデータを書き込むためのレーザビームを出射するレーザ光源と、レーザビームを受光する光検知器と、レーザ光源から出射されたレーザビームを光ディスクに導くと共に光ディスクで反射されたレーザビームを光検知器に導く光学系とを備え、光学系は、レーザ光源から出射されたレーザビームを光ディスクの記録面に集光する集光素子を有して成る光ピックアップ装置において、集光素子は、焦点距離が段階的に異なる複数の結像面を有し、各結像面は複数の記録面が積層されて成る光ディスクの各層の記録面に対応し、光検知器は、各記録面によって反射されたレーザビームを受光する受光部を有し、光学系は、各記録面によって反射されたレーザビームを選択的に、いずれかの受光部に導く導光素子を有しており、１つのレーザ光源から出射されたレーザビームを集光素子によって光ディスクの各層の記録面に集光させ、各層の記録面によって反射された各反射光を複数の受光部によって受光し、各層の記録面に対して同時にデータを読み出し又は書き込み可能なように構成したものである。
【００１３】
この構成においては、レーザ光源から出射されたレーザビームは、集光素子によって光ディスクの各層の記録面上に集光される。これにより、１つの光ピックアップ装置によって各層の記録面に対して同時にデータを書き込み可能となる。また、集光素子によって光ディスクの各層の記録面に集光され、各層の記録面によって反射されたレーザビームは、導光素子によって選択的にいずれかの受光部に導かれ、いずれかの受光部によって受光される。これにより、１つの光ピックアップ装置によって各層の記録面から同時にデータを読み出し可能となる。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項２に記載の光ピックアップ装置において、集光素子は、レーザ光源から出射されたレーザビームを集光させて光ディスクの各層の記録面に焦点を結ぶホログラムであるものである。この構成においては、ホログラムによってレーザ光源から出射されたレーザビームを光ディスクの各層の記録面上に集光することができる。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光ピックアップ装置を備え、光ディスクの複数層の記録面に記録されたデータを同時に読み出し、一方の記録面のデータを再生し、他方の記録面のデータを記憶手段に保存する光ディスク再生装置である。この構成においては、複数層の記録面に記録されているデータを同時に読み出し、一方の記録面のデータを再生している間は、他方の記録面のデータを記憶手段に保存することができる。その後、一方の記録面のデータの再生が終了すると、記憶手段に保存しておいた他方の記録面のデータを順次再生することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
本発明の一実施形態による光ピックアップ装置について図面を参照して説明する。図１は光ピックアップ装置の構成を示す。光ピックアップ装置１００は、光ディスク記録再生装置に搭載され、光ディスクＤに対してデータの読み出し及び書き込みを行う装置であり、レーザビームを出射するレーザダイオード（レーザ光源）１と、レーザダイオード１から出射されたレーザビームを光ディスクＤに向けて照射し、光ディスクＤの記録面によって反射されたレーザビームを透過するハーフミラー２と、ハーフミラー２によって反射されたレーザビームを平行光に変換するコリメートレンズ３と、コリメートレンズ３によって平行光に変換されたレーザビームを光ディスクＤ記録面に集光する対物レンズ４と、ハーフミラー２を透過したレーザビームの一部を回折させる回折格子（Ｇｒａｔｉｎｇ）５と、ハーフミラー２を透過したレーザビーム及び回折格子５によって回折されたレーザビームを受光する光検知器（Ｐｈｏｔｏ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）６，７とを備えている。ハーフミラー２、コリメートレンズ３、対物レンズ４及び回折格子５によって、光ピックアップ装置１００の光学系が構成される。この光ピックアップ装置１００は、ＤＶＤ等の２層（レイヤ０及びレイヤ１）の記録面が積層されて成る光ディスクＤに対応し、レイヤ０及びレイヤ１に対して同時にデータの読み出し又は書き込み可能なように構成されている。
【００１７】
対物レンズ４は、径方向に段階的に異なる曲率又は屈折率を有し、光ディスクＤのレイヤ０及びレイヤ１の記録面に焦点を結ぶように形成された２焦点レンズである。すなわち、対物レンズ４の中心付近４ａを透過したレーザビームはレイヤ０の記録面に集光され、外側付近４ｂを透過したレーザビームはレイヤ１の記録面に集光される。光検知器６，７は、レーザビームを受光する受光部６ａ，７ａを有し、レイヤー０及びレイヤー１の記録面によって反射されたレーザビームを受光するために設けられている。２つの光検知器６，７を配置する代りに、受光部を２つ備えた検知器を１つ配置するように構成してもよい。
【００１８】
また、ハーフミラー２の出射面２ａ側であって、ハーフミラー２を透過したレーザビームの光軸付近には回折格子５が装着される。回折格子５は、レイヤ０の記録面によって反射されたレーザビームを光検知器６の受光部６ａに向けて回折する。本実施例においては、回折格子５に代えて上記レーザビームを一方の光検知器６の受光部６ａに向けて集光させるホログラムを用いてもよい。光検知器６は、回折格子５によって回折されたレーザビームを電気信号に光電変換する。また、光検知器７は、レイヤ１の記録面によって反射されたレーザビームを電気信号に光電変換する。
【００１９】
上記のように構成された光ピックアップ装置１００におけるデータの書き込み動作について説明する。レーザダイオード１から出射されたレーザビームは、ハーフミラー２によって反射され、コリメートレンズ３を透過し、対物レンズ４に入射する。そして、対物レンズ４の中心付近４ａを透過したレーザビームは、レイヤ０の記録面に集光され、対物レンズ４の外側付近４ｂを透過したレーザビームは、レイヤ１の記録面に集光される。これにより、レイヤ０及びレイヤ１の記録面に対して同時にデータが書き込み可能となる。
【００２０】
次に、データの読み出し動作について説明する。このデータの読み出し時にあっても、上記データの書き込み時と同様にレーザダイオード１からレーザビームが出射される。但し、レーザダイオード１の出力は、データの書き込み時に比べて若干抑えられる。対物レンズ４の中心付近４ａによってレイヤ０の記録面に集光されたレーザビームは、レイヤ０の記録面によって反射され、対物レンズ４、コリメートレンズ３、ハーフミラー２を透過した後、回折格子５によって回折され光検知器６によって検出（光電変換）される。また、対物レンズ４の外側付近４ｂによってレイヤ１の記録面に集光されたレーザビームは、レイヤ１によって反射され、対物レンズ４、コリメートレンズ３、ハーフミラー２を透過した後、光検知器７によって検出される。これにより、各層の記録面に対して同時にデータが読み出し可能となる。
【００２１】
光検知器６，７によって光電変換された電気信号は、光ディスク記録再生装置に別途設けられている信号処理回路（図示せず）によって処理され、映像及び／又は音声が再生される。さらに、本実施例の光ディスク記録再生装置では、光検知器６，７によって光電変換された電気信号を記憶するメモリ（記憶手段：図示せず）が別途設けられており、信号処理回路が一方の記録面（例えば、レイヤ０）のデータを再生中のとき、他方の記録面（レイヤ１）のデータはメモリに保存される。そして、レイヤ０のデータの再生が終了すると、メモリに保存しておいたレイヤ１の記録面のデータを直ちに再生する。信号処理回路及びメモリの動作は、光ディスク記録再生装置の制御部（図示せず）によって制御される。なお、他方のレイヤに記録されているデータが大きい場合は、メモリに代えて、例えばハードディスク等の大容量の記憶手段を適用してもよい。
【００２２】
このように、本光ピックアップ装置１００によれば、光ディスクＤの各層の記録面に対して同時にデータを読み出し又は書き込みが可能となり、大量のデータを短時間に読み書き可能な光ディスク記録再生装置のコストダウン及び小型化を図ることができる。
【００２３】
また、レイヤ０のデータの再生が終了した後、引き続きレイヤ１の記録面のデータを再生する場合、光ピックアップ装置１００の移動を伴うことなく、メモリに保存しておいたレイヤ１のデータを直ちに再生する。従って、光ピックアップ装置１００の移動に要する待ち時間がなくなり、レイヤ０のデータの再生からレイヤ１のデータの再生への移行を途切れることなく円滑に行うことができる。
【００２４】
また、以下に示す要領でデータを光ディスクＤに記録すれば、該データは光ピックアップ装置１００によらなければ再生できなくなる。すなわち、レイヤ０には所定のプロテクトがかけられた正規の画像又は音声等のデータを、レイヤ１にはレイヤ０のデータのプロテクトを解除するためのキーとなるプロテクトコードをそれぞれ書き込んでおく。再生時には、レイヤ０の画像等のデータを読み出しながら、レイヤ１のプロテクトコードも同時に読み出し、この読み出したプロテクトコードによってレイヤ０から読み出したデータのプロテクトを解除し、画像等を再生する。このように、レイヤ０にプロテクトされた正規のデータを、レイヤ１にプロテクトを解除するプロテクトコードを記録しておくことで、レイヤ０に記録された正規のデータは、光ピックアップ装置１００によらない限り再生できなくなり、不正なコピーディスクの複製及び氾濫を防止することができる。
【００２５】
（実施形態２）
本発明の別の実施形態による光ピックアップ装置について図２を参照して説明する。光ピックアップ装置２００は、レーザダイオード１、ハーフミラー２、コリメートレンズ３、対物レンズ４、光検知器６，７を備え、さらに、レイヤ０の記録面によって反射されたレーザビームの方位角を９０゜変換する１／２波長板１０と、１／２波長板１０を通過したレーザビームを光検知器６の方向に反射し、レイヤ１の記録面によって反射されたレーザビームを透過させる偏光ビームスプリッタ（Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）１１とを備えている。
【００２６】
上記のように構成された光ピックアップ装置２００によるデータの書き込み動作は、光ピックアップ装置１００と同様に行われる。光ピックアップ装置２００によるデータの読み出し動作を以下に説明する。対物レンズ４の中心付近４ａによってレイヤ０の記録面に集光されたレーザビームは、レイヤ０の記録面によって反射され、対物レンズ４、コリメートレンズ３、ハーフミラー２を透過した後、１／２波長板１０によって方位角を９０゜変換され、偏光ビームスプリッタ１１に入射する。このレーザビームは１／２波長板１０によって方位角を９０゜変換されているので、偏光ビームスプリッタによって反射され、光検知器６の受光部６ａに入射し、検出される。また、対物レンズ４の外側付近４ｂによってレイヤ１の記録面に集光されたレーザビームは、レイヤ１の記録面によって反射され、対物レンズ４、コリメートレンズ３、ハーフミラー２及び偏光ビームスプリッタ１１を透過した後、光検知器７の受光部７ａに入射し、検出される。こうして、レイヤ０及びレイヤ１の記録面に対して同時にデータが読み出し可能となる。このように、光ピックアップ装置２００によれば、光ピックアップ装置１００と同等の効果が得られる。
【００２７】
（実施形態３）
本発明のさらに別の実施形態による光ピックアップ装置について図３を参照して説明する。光ピックアップ装置３００は、レーザダイオード１、ハーフミラー２、コリメートレンズ３、対物レンズ４を備え、さらに、レイヤ０によって反射されたレーザビームと、レイヤ１によって反射されたレーザビームとを相異なる方向に回折させる回折格子１３と、回折格子１３によって相異なる方向に回折されたレーザビームを受光する受光部１４ａ，１４ｂを有する光検知器１４を備えている。回折格子１３は、レイヤ０によって反射された反射レーザビームが入射する中央付近１３ａと、レイヤ１によって反射された反射レーザビームが入射する外側付近１３ｂにおいて相異なる格子形状とされている。なお、本実施例においては、回折格子１３に代えて上記レーザビームを光検知器１４の受光部１４ａ，１４ｂに向けて集光させるホログラムを用いても構わない。
【００２８】
上記のように構成された光ピックアップ装置３００によるデータの書き込み動作は、光ピックアップ装置１００と同様に行われる。光ピックアップ装置３００によるデータの読み出し動作を以下に説明する。対物レンズ４の中心付近４ａによってレイヤ０の記録面に集光されたレーザビームは、レイヤ０の記録面によって反射され、対物レンズ４、コリメートレンズ３、ハーフミラー２を透過した後、回折格子１３の中央付近１３ａによって受光部１４ａの方向に回折され、受光部１４ａによって検出される。一方、対物レンズ４の外側付近４ｂによってレイヤ１の記録面に集光されたレーザビームは、レイヤ１の記録面によって反射され、対物レンズ４、コリメートレンズ３、ハーフミラー２を透過した後、回折格子１３の外側付近１３ｂによって受光部１４ｂの方向に回折され、受光部１４ｂによって検出される。こうして、レイヤ０及びレイヤ１の記録面に対して同時にデータが読み出し可能となる。このように、光ピックアップ装置３００によれば、光ピックアップ装置１００と同等の効果が得られる。
【００２９】
なお、本発明は上記実施形態の構成に限られることなく種々の変形が可能であり、例えば、対物レンズ４に代えて、図４に示されるようなホログラム３０を用いても同等の作用効果が得られる。このホログラム３０は、中心付近３０ａから外側付近３０ｂに亘って２段階に結像面の分布を変えて形成されている。従って、コリメートレンズ３を透過したレーザビームは、ホログラム３０によってレイヤ０の記録面及びレイヤ１の記録面に集光される。
【００３０】
また、本発明は３層以上の記録面が積層された光ディスクにも対応する。この場合にあっては、記録面の積層数に対応させて対物レンズ焦点数及び光検知器の設置数を増やせばよい。また、レーザダイオード１から出射されたレーザビームはハーフミラー２、コリメートレンズ３、対物レンズ４を順次透過し、光ディスクＤによって反射されたレーザビームはハーフミラー２によって反射されるように光ピックアップ装置１００，２００，３００を構成してもよい。さらにまた、光ピックアップ装置１００，２００，３００は、光ディスク記録再生装置に限られることなく再生装置に適用してもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように請求項１の発明によれば、複数の焦点を持つ対物レンズと、回折格子を有する光学系を用いて簡単な構成で１つの光ピックアップ装置によって複数層の記録面に対して同時にデータを読み出し又は書き込みすることができるようにしているので、大量のデータを短時間に読み書きすることができると共に、光ディスク記録再生装置のコストダウン及び小型化を図ることができる。
【００３２】
請求項２の発明によれば、複数の結像面を有する集光素子と、レーザビームを選択的に導光する導光素子を有する光学系を用いて、１つの光ピックアップ装置によって各層の記録面に対して同時にデータを読み出し又は書き込みすることができるので、大量のデータを短時間に読み書きすることができる。
【００３３】
請求項３の発明によれば、集光素子としてホログラムを用いているので、光ピックアップ装置を容易に構成することができる。
【００３４】
請求項４の発明によれば、一方の記録面のデータの再生が終了した後、引き続き記憶手段に保存しておいた他方の記録面のデータを直ちに再生することができるので、光ピックアップ装置の移動に要する待ち時間がなくなり、一方の記録面のデータの再生から他方の記録面のデータの再生への移行を途切れることなく円滑に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による光ディスク記録再生装置に適用される光ピックアップ装置の構成を示した図。
【図２】本発明の別の光ピックアップ装置の構成を示した図。
【図３】本発明のさらに別の光ピックアップ装置の構成を示した図。
【図４】本発明に用いられるホログラムを示した図。
【図５】従来の光ピックアップ装置の動作を示した図。
【符号の説明】
１ レーザダイオード（レーザ光源）
２ ハーフミラー
３ コリメートレンズ
４ 対物レンズ（集光素子）
５，１３ 回折格子（導光素子）
６，７，１４ 光検知器
６ａ，７ａ，１４ａ 受光部
１１ 偏光ビームスプリッタ（導光素子）
３０ ホログラム（集光素子）
１００，２００，３００ 光ピックアップ装置
Ｄ 光ディスク
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数層の記録面を有する光ディスクに対して情報を読み出し又は書き込む光ピックアップ装置及びそれを備えた光ディスク再生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光ディスクにあっては記録容量の大容量化が要請されており、このため、複数層の記録面が積層されて成るＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等の光ディスクが実用化されている。このような複数層の記録面を有する光ディスクに対してデータを記録再生する光ディスク記録再生装置においては、図５に示されるように、光ディスクＤに対してデータの読み出し又は書き込みを行う光ピックアップ装置５００を矢印に示すフォーカス調整方向に移動させながら、光ディスクＤの各層（レイヤー０又はレイヤー１）いずれかの記録面に対物レンズ４の焦点を結び、データを読み出したり書き込んだりしている。従って、複数層に亘って記録されている大量のデータの読み出しにあたっては、光ピックアップ装置５００の移動が不可欠となり短時間にデータを読み出すことができない。同様に、複数層に亘って記録しなければならない大量のデータの書き込みにあたっても、短時間にデータを書き込むことができない。そこで、光ディスクＤの回転駆動速度を高めることによって、読み出し速度及び書き込み速度を高速化しデータの読み書きに要する時間を短縮する手法が検討されている。しかしながら、光ディスクＤの高回転化には、光ピックアップ装置５００の読み出し精度及び書き込み精度上の問題、並びに消音化の要請から自ずと限界がある。
【０００３】
そこで、光ディスクの回転駆動速度の高速化に頼ることなくデータの読み書きに要する時間を短縮するために、光ディスクの２層の記録面にそれぞれ対応する２つの異なるピックアップを備え、各記録面毎に光ピックアップを使い分けるように構成された光ディスク記録再生装置が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。このような、光ディスク記録再生装置によれば、２層の記録面に対して、同時に情報を読み出したり、同時に情報を書き込んだりすることが可能となり、２層に亘る大量のデータの読み出し及び書き込みに要する時間を短縮することができる。
【０００４】
また、光ディスクの各記録面間の距離及び透過屈折率、記録面の積層数、光ピックアップ装置の対物レンズの開口数、光ディスクに照射するレーザビームの波長を最適化することによって、所定値以上のデフォーカス収差及び所定値以下の球面収差を維持し、記録密度の向上を図った光ピックアップ装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
さらにまた、光ディスクによって反射されたレーザビームを検知する光検知器のサイズを最適化することによって、複数層の記録面間におけるレーザビームの漏れ込み（層間クロストーク）を低減し、データの読み出し時及び書き込み時におけるノイズの低減を図った光ピックアップ装置が知られている（例えば、特許文献４参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２３５７３３号公報
【特許文献２】
特開２０００−２９８９５０号公報
【特許文献３】
特開平８−９６４０６号公報
【特許文献４】
特開２００２−２５０９８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２に示される光ディスク再生記録装置にあっては、光ディスクの記録面の積層数に応じた数の光ピックアップ装置が必要とされ、光ディスク再生記録装置の構成が複雑と成り、該装置の製造コストが高騰すると共に、該装置の小型化を図ることができない。
【０００８】
また、上記特許文献３及び特許文献４に示された光ピックアップ装置を用いても、複数層の記録面に亘る大量のデータの読み書きに要する時間を短縮することができない。
【０００９】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、安価かつコンパクトな構成で、光ディスクの複数層の記録面に対して同時にデータを読み書き可能な光ピックアップ装置及びそれを備えた光ディスク再生装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、光ディスクに記録されているデータを読み出し、又はデータを書き出すためのレーザビームを出射するレーザ光源と、レーザビームを受光する光検知器と、レーザ光源から出射されたレーザビームを光ディスクに導くと共に光ディスクで反射されたレーザビームを光検知器に導く光学系とを備え、光学系は、レーザ光源から出射されたレーザビームを反射又は透過すると共に光ディスクからの反射光を透過又は反射するハーフミラーと、このハーフミラーによって反射又は透過されたレーザビームを平行光に変換するコリメートレンズと、このコリメートレンズによって平行光に変換されたレーザビームを光ディスクの記録面に集光する対物レンズとを有して成る光ピックアップ装置において、対物レンズは、径方向に段階的に異なる曲率又は屈折率を有し、複数の記録面が積層されて成る光ディスクの各層の記録面に焦点を結ぶ多焦点レンズであり、光検知器は、各層の記録面によって反射されたレーザビームを受光する受光部を有し、光学系は、ハーフミラーを透過又は反射したレーザビームの一部を回折させ、いずれかの受光部に導く回折格子を有しており、１つのレーザ光源から出射されたレーザビームを対物レンズによって光ディスクの多層の記録面に集光させ、各層の記録面によって反射された各反射光を複数の受光部によってそれぞれ受光し、各層の記録面に対して同時にデータを読み出し又は書き込み可能なように構成したものである。
【００１１】
この構成においては、レンズ中心付近からレンズ外側付近に亘って焦点距離が段階的に異なる多焦点レンズが対物レンズとして適用されており、この多焦点を有する対物レンズによって光ディスクの各層の記録面にレーザビームが集光される。これにより、１つの光ピックアップ装置によって各層の記録面に対して同時にデータを書き込み可能となる。また、ハーフミラーを透過又は反射したレーザビームの一部、すなわち、１つの層の記録面によって反射されたレーザビームは、ハーフミラーを透過した後、回折格子によって所定の角度に回折され、受光部によって受光される。そして、他の層の記録面によって反射されたレーザビームは、ハーフミラーを透過した後、上記受光部とは別の受光部によって受光される。これにより、１つの光ピックアップ装置によって各層の記録面から同時にデータを読み出し可能となる。
【００１２】
請求項２の発明は、光ディスクに記録されたデータを読み出し、又はデータを書き込むためのレーザビームを出射するレーザ光源と、レーザビームを受光する光検知器と、レーザ光源から出射されたレーザビームを光ディスクに導くと共に光ディスクで反射されたレーザビームを光検知器に導く光学系とを備え、光学系は、レーザ光源から出射されたレーザビームを光ディスクの記録面に集光する集光素子を有して成る光ピックアップ装置において、集光素子は、焦点距離が段階的に異なる複数の結像面を有し、各結像面は複数の記録面が積層されて成る光ディスクの各層の記録面に対応し、光検知器は、各記録面によって反射されたレーザビームを受光する受光部を有し、光学系は、各記録面によって反射されたレーザビームを選択的に、いずれかの受光部に導く導光素子を有しており、１つのレーザ光源から出射されたレーザビームを集光素子によって光ディスクの各層の記録面に集光させ、各層の記録面によって反射された各反射光を複数の受光部によって受光し、各層の記録面に対して同時にデータを読み出し又は書き込み可能なように構成したものである。
【００１３】
この構成においては、レーザ光源から出射されたレーザビームは、集光素子によって光ディスクの各層の記録面上に集光される。これにより、１つの光ピックアップ装置によって各層の記録面に対して同時にデータを書き込み可能となる。また、集光素子によって光ディスクの各層の記録面に集光され、各層の記録面によって反射されたレーザビームは、導光素子によって選択的にいずれかの受光部に導かれ、いずれかの受光部によって受光される。これにより、１つの光ピックアップ装置によって各層の記録面から同時にデータを読み出し可能となる。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項２に記載の光ピックアップ装置において、集光素子は、レーザ光源から出射されたレーザビームを集光させて光ディスクの各層の記録面に焦点を結ぶホログラムであるものである。この構成においては、ホログラムによってレーザ光源から出射されたレーザビームを光ディスクの各層の記録面上に集光することができる。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光ピックアップ装置を備え、光ディスクの複数層の記録面に記録されたデータを同時に読み出し、一方の記録面のデータを再生し、他方の記録面のデータを記憶手段に保存する光ディスク再生装置である。この構成においては、複数層の記録面に記録されているデータを同時に読み出し、一方の記録面のデータを再生している間は、他方の記録面のデータを記憶手段に保存することができる。その後、一方の記録面のデータの再生が終了すると、記憶手段に保存しておいた他方の記録面のデータを順次再生することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
本発明の一実施形態による光ピックアップ装置について図面を参照して説明する。図１は光ピックアップ装置の構成を示す。光ピックアップ装置１００は、光ディスク記録再生装置に搭載され、光ディスクＤに対してデータの読み出し及び書き込みを行う装置であり、レーザビームを出射するレーザダイオード（レーザ光源）１と、レーザダイオード１から出射されたレーザビームを光ディスクＤに向けて照射し、光ディスクＤの記録面によって反射されたレーザビームを透過するハーフミラー２と、ハーフミラー２によって反射されたレーザビームを平行光に変換するコリメートレンズ３と、コリメートレンズ３によって平行光に変換されたレーザビームを光ディスクＤ記録面に集光する対物レンズ４と、ハーフミラー２を透過したレーザビームの一部を回折させる回折格子（Ｇｒａｔｉｎｇ）５と、ハーフミラー２を透過したレーザビーム及び回折格子５によって回折されたレーザビームを受光する光検知器（Ｐｈｏｔｏ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）６，７とを備えている。ハーフミラー２、コリメートレンズ３、対物レンズ４及び回折格子５によって、光ピックアップ装置１００の光学系が構成される。この光ピックアップ装置１００は、ＤＶＤ等の２層（レイヤ０及びレイヤ１）の記録面が積層されて成る光ディスクＤに対応し、レイヤ０及びレイヤ１に対して同時にデータの読み出し又は書き込み可能なように構成されている。
【００１７】
対物レンズ４は、径方向に段階的に異なる曲率又は屈折率を有し、光ディスクＤのレイヤ０及びレイヤ１の記録面に焦点を結ぶように形成された２焦点レンズである。すなわち、対物レンズ４の中心付近４ａを透過したレーザビームはレイヤ０の記録面に集光され、外側付近４ｂを透過したレーザビームはレイヤ１の記録面に集光される。光検知器６，７は、レーザビームを受光する受光部６ａ，７ａを有し、レイヤー０及びレイヤー１の記録面によって反射されたレーザビームを受光するために設けられている。２つの光検知器６，７を配置する代りに、受光部を２つ備えた検知器を１つ配置するように構成してもよい。
【００１８】
また、ハーフミラー２の出射面２ａ側であって、ハーフミラー２を透過したレーザビームの光軸付近には回折格子５が装着される。回折格子５は、レイヤ０の記録面によって反射されたレーザビームを光検知器６の受光部６ａに向けて回折する。本実施例においては、回折格子５に代えて上記レーザビームを一方の光検知器６の受光部６ａに向けて集光させるホログラムを用いてもよい。光検知器６は、回折格子５によって回折されたレーザビームを電気信号に光電変換する。また、光検知器７は、レイヤ１の記録面によって反射されたレーザビームを電気信号に光電変換する。
【００１９】
上記のように構成された光ピックアップ装置１００におけるデータの書き込み動作について説明する。レーザダイオード１から出射されたレーザビームは、ハーフミラー２によって反射され、コリメートレンズ３を透過し、対物レンズ４に入射する。そして、対物レンズ４の中心付近４ａを透過したレーザビームは、レイヤ０の記録面に集光され、対物レンズ４の外側付近４ｂを透過したレーザビームは、レイヤ１の記録面に集光される。これにより、レイヤ０及びレイヤ１の記録面に対して同時にデータが書き込み可能となる。
【００２０】
次に、データの読み出し動作について説明する。このデータの読み出し時にあっても、上記データの書き込み時と同様にレーザダイオード１からレーザビームが出射される。但し、レーザダイオード１の出力は、データの書き込み時に比べて若干抑えられる。対物レンズ４の中心付近４ａによってレイヤ０の記録面に集光されたレーザビームは、レイヤ０の記録面によって反射され、対物レンズ４、コリメートレンズ３、ハーフミラー２を透過した後、回折格子５によって回折され光検知器６によって検出（光電変換）される。また、対物レンズ４の外側付近４ｂによってレイヤ１の記録面に集光されたレーザビームは、レイヤ１によって反射され、対物レンズ４、コリメートレンズ３、ハーフミラー２を透過した後、光検知器７によって検出される。これにより、各層の記録面に対して同時にデータが読み出し可能となる。
【００２１】
光検知器６，７によって光電変換された電気信号は、光ディスク記録再生装置に別途設けられている信号処理回路（図示せず）によって処理され、映像及び／又は音声が再生される。さらに、本実施例の光ディスク記録再生装置では、光検知器６，７によって光電変換された電気信号を記憶するメモリ（記憶手段：図示せず）が別途設けられており、信号処理回路が一方の記録面（例えば、レイヤ０）のデータを再生中のとき、他方の記録面（レイヤ１）のデータはメモリに保存される。そして、レイヤ０のデータの再生が終了すると、メモリに保存しておいたレイヤ１の記録面のデータを直ちに再生する。信号処理回路及びメモリの動作は、光ディスク記録再生装置の制御部（図示せず）によって制御される。なお、他方のレイヤに記録されているデータが大きい場合は、メモリに代えて、例えばハードディスク等の大容量の記憶手段を適用してもよい。
【００２２】
このように、本光ピックアップ装置１００によれば、光ディスクＤの各層の記録面に対して同時にデータを読み出し又は書き込みが可能となり、大量のデータを短時間に読み書き可能な光ディスク記録再生装置のコストダウン及び小型化を図ることができる。
【００２３】
また、レイヤ０のデータの再生が終了した後、引き続きレイヤ１の記録面のデータを再生する場合、光ピックアップ装置１００の移動を伴うことなく、メモリに保存しておいたレイヤ１のデータを直ちに再生する。従って、光ピックアップ装置１００の移動に要する待ち時間がなくなり、レイヤ０のデータの再生からレイヤ１のデータの再生への移行を途切れることなく円滑に行うことができる。
【００２４】
また、以下に示す要領でデータを光ディスクＤに記録すれば、該データは光ピックアップ装置１００によらなければ再生できなくなる。すなわち、レイヤ０には所定のプロテクトがかけられた正規の画像又は音声等のデータを、レイヤ１にはレイヤ０のデータのプロテクトを解除するためのキーとなるプロテクトコードをそれぞれ書き込んでおく。再生時には、レイヤ０の画像等のデータを読み出しながら、レイヤ１のプロテクトコードも同時に読み出し、この読み出したプロテクトコードによってレイヤ０から読み出したデータのプロテクトを解除し、画像等を再生する。このように、レイヤ０にプロテクトされた正規のデータを、レイヤ１にプロテクトを解除するプロテクトコードを記録しておくことで、レイヤ０に記録された正規のデータは、光ピックアップ装置１００によらない限り再生できなくなり、不正なコピーディスクの複製及び氾濫を防止することができる。
【００２５】
（実施形態２）
本発明の別の実施形態による光ピックアップ装置について図２を参照して説明する。光ピックアップ装置２００は、レーザダイオード１、ハーフミラー２、コリメートレンズ３、対物レンズ４、光検知器６，７を備え、さらに、レイヤ０の記録面によって反射されたレーザビームの方位角を９０゜変換する１／２波長板１０と、１／２波長板１０を通過したレーザビームを光検知器６の方向に反射し、レイヤ１の記録面によって反射されたレーザビームを透過させる偏光ビームスプリッタ（Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）１１とを備えている。
【００２６】
上記のように構成された光ピックアップ装置２００によるデータの書き込み動作は、光ピックアップ装置１００と同様に行われる。光ピックアップ装置２００によるデータの読み出し動作を以下に説明する。対物レンズ４の中心付近４ａによってレイヤ０の記録面に集光されたレーザビームは、レイヤ０の記録面によって反射され、対物レンズ４、コリメートレンズ３、ハーフミラー２を透過した後、１／２波長板１０によって方位角を９０゜変換され、偏光ビームスプリッタ１１に入射する。このレーザビームは１／２波長板１０によって方位角を９０゜変換されているので、偏光ビームスプリッタによって反射され、光検知器６の受光部６ａに入射し、検出される。また、対物レンズ４の外側付近４ｂによってレイヤ１の記録面に集光されたレーザビームは、レイヤ１の記録面によって反射され、対物レンズ４、コリメートレンズ３、ハーフミラー２及び偏光ビームスプリッタ１１を透過した後、光検知器７の受光部７ａに入射し、検出される。こうして、レイヤ０及びレイヤ１の記録面に対して同時にデータが読み出し可能となる。このように、光ピックアップ装置２００によれば、光ピックアップ装置１００と同等の効果が得られる。
【００２７】
（実施形態３）
本発明のさらに別の実施形態による光ピックアップ装置について図３を参照して説明する。光ピックアップ装置３００は、レーザダイオード１、ハーフミラー２、コリメートレンズ３、対物レンズ４を備え、さらに、レイヤ０によって反射されたレーザビームと、レイヤ１によって反射されたレーザビームとを相異なる方向に回折させる回折格子１３と、回折格子１３によって相異なる方向に回折されたレーザビームを受光する受光部１４ａ，１４ｂを有する光検知器１４を備えている。回折格子１３は、レイヤ０によって反射された反射レーザビームが入射する中央付近１３ａと、レイヤ１によって反射された反射レーザビームが入射する外側付近１３ｂにおいて相異なる格子形状とされている。なお、本実施例においては、回折格子１３に代えて上記レーザビームを光検知器１４の受光部１４ａ，１４ｂに向けて集光させるホログラムを用いても構わない。
【００２８】
上記のように構成された光ピックアップ装置３００によるデータの書き込み動作は、光ピックアップ装置１００と同様に行われる。光ピックアップ装置３００によるデータの読み出し動作を以下に説明する。対物レンズ４の中心付近４ａによってレイヤ０の記録面に集光されたレーザビームは、レイヤ０の記録面によって反射され、対物レンズ４、コリメートレンズ３、ハーフミラー２を透過した後、回折格子１３の中央付近１３ａによって受光部１４ａの方向に回折され、受光部１４ａによって検出される。一方、対物レンズ４の外側付近４ｂによってレイヤ１の記録面に集光されたレーザビームは、レイヤ１の記録面によって反射され、対物レンズ４、コリメートレンズ３、ハーフミラー２を透過した後、回折格子１３の外側付近１３ｂによって受光部１４ｂの方向に回折され、受光部１４ｂによって検出される。こうして、レイヤ０及びレイヤ１の記録面に対して同時にデータが読み出し可能となる。このように、光ピックアップ装置３００によれば、光ピックアップ装置１００と同等の効果が得られる。
【００２９】
なお、本発明は上記実施形態の構成に限られることなく種々の変形が可能であり、例えば、対物レンズ４に代えて、図４に示されるようなホログラム３０を用いても同等の作用効果が得られる。このホログラム３０は、中心付近３０ａから外側付近３０ｂに亘って２段階に結像面の分布を変えて形成されている。従って、コリメートレンズ３を透過したレーザビームは、ホログラム３０によってレイヤ０の記録面及びレイヤ１の記録面に集光される。
【００３０】
また、本発明は３層以上の記録面が積層された光ディスクにも対応する。この場合にあっては、記録面の積層数に対応させて対物レンズ焦点数及び光検知器の設置数を増やせばよい。また、レーザダイオード１から出射されたレーザビームはハーフミラー２、コリメートレンズ３、対物レンズ４を順次透過し、光ディスクＤによって反射されたレーザビームはハーフミラー２によって反射されるように光ピックアップ装置１００，２００，３００を構成してもよい。さらにまた、光ピックアップ装置１００，２００，３００は、光ディスク記録再生装置に限られることなく再生装置に適用してもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように請求項１の発明によれば、複数の焦点を持つ対物レンズと、回折格子を有する光学系を用いて簡単な構成で１つの光ピックアップ装置によって複数層の記録面に対して同時にデータを読み出し又は書き込みすることができるようにしているので、大量のデータを短時間に読み書きすることができると共に、光ディスク記録再生装置のコストダウン及び小型化を図ることができる。
【００３２】
請求項２の発明によれば、複数の結像面を有する集光素子と、レーザビームを選択的に導光する導光素子を有する光学系を用いて、１つの光ピックアップ装置によって各層の記録面に対して同時にデータを読み出し又は書き込みすることができるので、大量のデータを短時間に読み書きすることができる。
【００３３】
請求項３の発明によれば、集光素子としてホログラムを用いているので、光ピックアップ装置を容易に構成することができる。
【００３４】
請求項４の発明によれば、一方の記録面のデータの再生が終了した後、引き続き記憶手段に保存しておいた他方の記録面のデータを直ちに再生することができるので、光ピックアップ装置の移動に要する待ち時間がなくなり、一方の記録面のデータの再生から他方の記録面のデータの再生への移行を途切れることなく円滑に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による光ディスク記録再生装置に適用される光ピックアップ装置の構成を示した図。
【図２】本発明の別の光ピックアップ装置の構成を示した図。
【図３】本発明のさらに別の光ピックアップ装置の構成を示した図。
【図４】本発明に用いられるホログラムを示した図。
【図５】従来の光ピックアップ装置の動作を示した図。
【符号の説明】
１ レーザダイオード（レーザ光源）
２ ハーフミラー
３ コリメートレンズ
４ 対物レンズ（集光素子）
５，１３ 回折格子（導光素子）
６，７，１４ 光検知器
６ａ，７ａ，１４ａ 受光部
１１ 偏光ビームスプリッタ（導光素子）
３０ ホログラム（集光素子）
１００，２００，３００ 光ピックアップ装置
Ｄ 光ディスク
Claims (4)
- 光ディスクに記録されているデータを読み出し、又はデータを書き出すためのレーザビームを出射するレーザ光源と、前記レーザビームを受光する光検知器と、前記レーザ光源から出射された前記レーザビームを前記光ディスクに導くと共に前記光ディスクで反射されたレーザビームを前記光検知器に導く光学系とを備え、前記光学系は、前記レーザ光源から出射されたレーザビームを反射又は透過すると共に光ディスクからの反射光を透過又は反射するハーフミラーと、このハーフミラーによって反射又は透過されたレーザビームを平行光に変換するコリメートレンズと、このコリメートレンズによって平行光に変換されたレーザビームを光ディスクの記録面に集光する対物レンズとを有して成る光ピックアップ装置において、
前記対物レンズは、径方向に段階的に異なる曲率又は屈折率を有し、複数の記録面が積層されて成る光ディスクの各層の記録面に焦点を結ぶ多焦点レンズであり、
前記光検知器は、各層の記録面によって反射されたレーザビームを受光する受光部を有し、
前記光学系は、前記ハーフミラーを透過又は反射したレーザビームの一部を回折させ、いずれかの受光部に導く回折格子を有しており、
１つのレーザ光源から出射されたレーザビームを前記対物レンズによって光ディスクの多層の記録面に集光させ、各層の記録面によって反射された各反射光を複数の受光部によってそれぞれ受光し、各層の記録面に対して同時にデータを読み出し又は書き込み可能なように構成したことを特徴とする光ピックアップ装置。 - 光ディスクに記録されたデータを読み出し、又はデータを書き込むためのレーザビームを出射するレーザ光源と、前記レーザビームを受光する光検知器と、前記レーザ光源から出射された前記レーザビームを前記光ディスクに導くと共に前記光ディスクで反射されたレーザビームを前記光検知器に導く光学系とを備え、前記光学系は、前記レーザ光源から出射されたレーザビームを光ディスクの記録面に集光する集光素子を有して成る光ピックアップ装置において、
前記集光素子は、焦点距離が段階的に異なる複数の結像面を有し、各結像面は複数の記録面が積層されて成る光ディスクの各層の記録面に対応し、
前記光検知器は、各記録面によって反射されたレーザビームを受光する受光部を有し、
前記光学系は、各記録面によって反射されたレーザビームを選択的に、いずれかの受光部に導く導光素子を有しており、
１つのレーザ光源から出射されたレーザビームを前記集光素子によって光ディスクの各層の記録面に集光させ、各層の記録面によって反射された各反射光を複数の受光部によって受光し、各層の記録面に対して同時にデータを読み出し又は書き込み可能なように構成したことを特徴とする光ピックアップ装置。 - 前記集光素子は、前記レーザ光源から出射されたレーザビームを集光させて光ディスクの各層の記録面に焦点を結ぶホログラムであることを特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ装置。
- 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光ピックアップ装置を備え、光ディスクの複数層の記録面に記録されたデータを同時に読み出し、一方の記録面のデータを再生し、他方の記録面のデータを記憶手段に保存することを特徴とする光ディスク再生装置。
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