JP3663456B2 - Ｃｄ／ｄｖｄ互換再生ピックアップ装置 - Google Patents
Ｃｄ／ｄｖｄ互換再生ピックアップ装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、厚さの異なるディスク、例えば厚さ０．６ｍｍの基板厚のＤＶＤディスクと厚さ１．２ｍｍの基板厚のＣＤディスクの情報を単一の対物レンズで、しかも開口数（ＮＡ）を切り替えることなく読み取ることができるＣＤ／ＤＶＤ互換再生ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近においては、厚さ１．２ｍｍの基板のＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）ディスクに他に、厚さ０．６ｍｍの基板を２枚貼り合わせてなる大容量記憶可能なＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｄｅｏ Ｄｉｓｃ）ディスクが開発されるに至っている。
この場合、両ディスクからの読み取りを単一のレンズで、しかも余分な部品、例えばアパーチャ制御機構等を設けることなく可能とする構造簡単なＣＤ／ＤＶＤ互換再生ピックアップ装置が求められているが、再生信号の劣化を生ずることなく、上記した目的を達するのは困難であった。例えば、厚みが０．６ｍｍのＤＶＤディスク用に球面収差補正をした高ＮＡの対物レンズを用いて、ＤＶＤディスクを再生すると、良好な再生信号を得られるが、このレンズを用いて厚みが１．２ｍｍのＣＤディスクの読み取りを行なうと、光学的な開口制限がないことと、球面収差が多いことのため、スポットが変形し、再生信号が劣化してしまう。
【０００３】
すなわち、厚みが０．６ｍｍ厚のＤＶＤディスクに球面収差補正を合わせた対物レンズで１．２ｍｍ厚のＣＤディスクを再生するとき、ディスク基板の厚み差よる球面収差が発生するため、ディスクから反射された反射光はその光線が出射された対物レンズのＮＡ値によって、光軸をよぎる位置が異なり、複雑な収束光線で反射パターンを形成する。この結果、再生信号に悪い影響が出てしまう。
【０００４】
ここで、フォーカス検出について説明する。
この問題点を解決するために、従来においては、２焦点方式、ツインレンズ方式、ＮＡ変換方式、メカ可変開口方式などの種々の互換再生ピックアップ装置が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記２焦点方式は、例えば特開平７−９８４３１号公報に開示されているように対物レンズの中心部に凹凸状のホログラムレンズを形成し、１つの対物レンズに対して２つの焦点を形成してＣＤとＤＶＤに対応させるようにしたものであるが、この場合には、複雑なレンズ構成のために成形性が悪くなってレンズのコスト高を招来するのみならず、透過光を常に２分して２つの焦点に集光させる構造のため、光利用効率が劣り、信頼性が相対的に低い高出力の半導体レーザを用いなければならないという、問題点がある。
【０００６】
ツインレンズ方式は、例えば特開平６−３３３２５５号公報に開示されているようにＣＤディスクに開口数を適合させたＣＤ用対物レンズと、ＤＶＤディスクに開口数を適合させたＤＶＤ用対物レンズと２種類の対物レンズを用意し、これらを機械的に切り替えることによって、ＣＤとＤＶＤの再生に対応させるようにしたものであるが、この場合には、２つの対物レンズを用意しなければならないばかりか、これらを切り替えるための制御機構も設けなければならず、重量が増大するのみならず、コスト上昇を余儀なくされてしまうという問題がある。また、重量が重くなるために、高速アクセスに要求されるレンズアクチュエータの適正な周波数特性を実現できなくなるという問題もある。
【０００７】
ＮＡ変換方式は、例えば特開平８−４５１０５号公報に開示されているように対物レンズに並設させて液晶の可変開口シャッタを設け、ＣＤとＤＶＤの再生に対応させて、選択的に開口数を切り替えるようにしたものであるが、この場合には、対物レンズは１つで済むが、液晶可変開口シャッタとこの制御機構として例えば交流電源回路等を設けなければならず、その分、コスト高を招来するという問題があった。
【０００８】
メカ可変開口方式は、例えば特開平４−１６３７３２号公報や特開平８−４５１０５号公報に開示されているように、メカニカルなシャッタにより開口数を切り替えるようにしているものであるが、この場合にも、シャッタ自体とその制御機構を設けなければならず、コスト高を招来する原因となっていた。
【０００９】
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものであり、その目的は単一の対物レンズで、しかも開口数を切り替えることなくＣＤディスクもＤＶＤディスクも再生信号を劣化させることなく読み取ることができるＣＤ／ＤＶＤ互換再生ピックアップ装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に規定する発明は、ＤＶＤディスクに対して球面収差補正をした単一の対物レンズを有する光学系を用いてＤＶＤディスクとＣＤディスクからの反射光を光検出器により検出して、該検出信号から光電変換部にて再生信号を求めるようにしたＣＤ／ＤＶＤ互換再生ピックアップ装置において、前記光検出器を前記ＣＤディスク或いはＤＶＤディスクに投影した時に得られる図形の面積は、１６μｍ2 から２２５μｍ2 の範囲内に設定されており、前記対物レンズは、ＣＤディスク再生時におけるノーマルな非球面対物レンズの縦収差特性に対して中心部の近傍の縦収差を僅かに＋方向にシフトさせるように設定した対物レンズにより構成したものである。
【００１１】
請求項２に規定する発明は、ＤＶＤディスクに対して球面収差補正をした単一の対物レンズを有する光学系を用いてＤＶＤディスクとＣＤディスクからの反射光を光検出器により検出して、該検出信号から光電変換部にて再生信号を求めるようにしたＣＤ／ＤＶＤ互換再生ピックアップ装置において、前記光検出器を前記ＣＤディスク或いはＤＶＤディスクに投影した時に得られる図形の面積は、１６μｍ2 から２２５μｍ2 の範囲内に設定されており、前記光電変換部は、周波数特性を改善するための等化器を備えるように構成したものである。
請求項３に規定する発明は、ＤＶＤディスクに対して球面収差補正をした単一の対物レンズを有する光学系を用いてＤＶＤディスクとＣＤディスクからの反射光を光検出器により検出して、該検出信号から光電変換部にて再生信号を求めるようにしたＣＤ／ＤＶＤ互換再生ピックアップ装置において、前記光検出器を前記ＣＤディスク或いはＤＶＤディスクに投影した時に得られる図形の面積は、１６μｍ2 から２２５μｍ2 の範囲内に設定されており、前記対物レンズは、ノーマルな非球面対物レンズの一部に、ＣＤディスク再生時に光スポットの集光特性を改善するためのリング状の切り欠き部を形成した対物レンズにより形成したものである。
【００１２】
請求項１に規定する発明によれば、光検出器をディスクに投影した時に得られる図形の面積を１６μｍ2 から２２５μｍ2 の範囲内に設定し、且つＣＤ再生時におけるノーマルな非球面対物レンズの縦収差特性に対して中心部の近傍の縦収差を僅かに＋方向にシフトさせるように設定した対物レンズ（以下、第１の特殊対物レンズと称す）を用いることにより、ＣＤ再生時における再生信号の品質を著しく劣化させる光成分が光検出器に入射することを阻止することができる。従って、再生信号の品質を高く維持することが可能となる。
【００１３】
請求項２に規定する発明によれば、上述のように光検出器のディスク投影面積を限定し、且つ光電変換部に等化器を設けるようにしたので、この場合には、対物レンズとして上記したような特殊対物レンズを用いず、通常のノーマルな非球面対物レンズを用いても、ＣＤ再生時における再生信号の品質を高く維持することができる。
請求項３に規定する発明によれば、上述のように光検出器のディスク投影面積を限定し、且つノーマルな非球面対物レンズの一部に、ＣＤディスク再生時に光スポットの集光特性を改善するためのリング状の切り欠き部を形成した対物レンズ（以下、第２の特殊対物レンズと称す）を用いることにより、ＣＤ再生時における再生信号の品質を高く維持することが可能となる。
この場合、光電変換部に、周波数特性を改善するための等化器を設けることにより、再生信号の品質を一層改善することが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係るＣＤ／ＤＶＤ互換再生ピックアップ装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係るＣＤ／ＤＶＤ互換再生ピックアップ装置を示す構成図、図２は図１に示す装置の主要部を示す回路構成図、図３はノーマルな対物レンズ及び第１の特殊対物レンズによりＤＶＤディスクを再生した時の縦収差を示すグラフ、図４はノーマルな対物レンズ及び第１の特殊対物レンズによりＣＤディスクを再生した時の縦収差を示すグラフである。
【００１５】
図１は、光入射側に位置するＤＶＤディスク１の記録面（０面）の情報を再生する時のレーザ光の状態を示している。図中、ＬＤは読取レーザ光ＬＡを出力する半導体レーザであり、２は上記レーザ光ＬＡの成分の内、一方の成分、例えばＰ偏光成分を９０°方向を変えて反射し、他方のＳ偏光成分を透過する偏光ビームスプリッタである。上記レーザＬＤは、波長が６５０ｎｍの光を出力する素子を内蔵している。３は上記反射光を平行光線にするコリメータレンズであり、４はこの平行光線を円偏光に変換するλ／４板である。５は所定の焦点距離を有し、所定の開口数ＮＡを有する対物レンズであり、ＤＶＤディスク１の記録面に焦点を結ぶ。本実施例では、後述するようにこの対物レンズ５は、ＣＤ再生時に中心部近傍の縦収差がノーマルな非球面収差と僅かに異なるようにその表面が補正されており、第１の特殊対物レンズになされている。
【００１６】
６はシリンドリカルレンズであり、単一方向（Ｙ軸）にのみレンズとして働き、もう一方の方向（Ｘ軸，紙面垂直方向）には何も作用しない。尚、このレンズの横に、レンズの方向と、Ｘ、Ｙ軸との関係を併記してある。また、図１中の下部にこの時の光センサ部の平面図の一例を示す。７は４分割になされた光検出器である。上記シリンドリカルレンズ６のＸ軸はトラック方向に対して４５°傾いており、４分割の上記光センサ部１２はトラックの方向に分割線が直角或いは平行となるように置かれている。ここで、分割線とは、図１の下部に示す光センサ部内の十字状の線を示す。
【００１７】
上記光検出器７は図２にも示すように１辺が略８０μｍ程度の略正方形状になされており、４つの略正方形状のセンサ素子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを図示しない僅かな間隙の不感帯部を挟んで略正方形状に配置して構成されており、４分割センサを構成している。２つの正方形状のセンサ素子Ｂ、Ｄは、正方形状の光センサ部１２の一方の対角線方向８に沿って配置している。この対角線方向８は、例えばシリンドリカルレンズ６の例えばレンズ作用のない方向、すなわちＸ軸に対応している。
【００１８】
一方、他の２つの正方形状のセンサ素子Ａ、Ｃは、他方の対角線方向９に沿って配置されている。この対角線方向９は、シリンドリカルレンズ６のレンズ作用のある方向、すなわちＹ軸に対応している。各センサ素子間には、上述のように図示しない僅かな間隙の不感帯が設けられて、光学系全体が構成される。尚、Ｘ軸と、Ｙ軸の関係が逆になるように光検出器７の各センサ素子を配置してもよい。
【００１９】
ここで、特徴的な部分は、本発明においては、略正方形状の上記光検出器７をディスクに投影した時に得られる図形の面積が１６μｍ2 から２２５μｍ2 の範囲内に設定されている点及びＣＤディスク再生時における対物レンズ５の中心部近傍の縦収差を通常のノーマルな非点球面対物レンズのものよりも＋方向に僅かに大きく設定した点である。
まず、従来においては、光検出器のディスク上での像の大きさに関しては何ら定義されてはいなかったが、光学系を介してどのような大きさの像が形成されるかという点を考慮することにより、ＣＤディスク再生時における不要光の入射を抑制することがある程度可能となる。
【００２０】
この場合、ディスク面における光検出器７の投影面積は、シリンドリカルレンズ６の焦点距離Ｆ２と、コリメータレンズ３と対物レンズ５の合成による焦点距離Ｆ１との比によって倍率Ｍ（＝Ｆ２／Ｆ１）が決定される。また、シリンドリカルレンズ６は、レンズ作用のある方向とレンズ作用のない方向があるので、結局、正方形状の光検出器は、ディスク面上では菱形形状の投影図となる。
【００２１】
また、対物レンズ５は、ここでは縦収差が特殊化されている。この点について詳しく説明すると、図３は第１の特殊対物レンズのＤＶＤディスク再生時における縦収差を示しているが、この特性は、ＤＶＤディスク再生用に球面収差が補正された通常のノーマルな非球面収差対物レンズと略同じ特性を示している。レンズの最外周での開口数ＮＡが０．６であり、縦収差は大きくてせいぜい０．０００５ｍｍであり、非常に良好な特性を示している。従って、この第１の特殊対物レンズを用いてＤＶＤディスクを再生した時の再生信号の品質は非常に高いものとなる。
【００２２】
これに対して、図４は上記ノーマルな非球面収差対物レンズと第１の特殊対物レンズを用いてＣＤディスクを再生した時の縦収差を示している。ここで、横軸の縦収差のスケールが、図３の場合よりも２桁（１００倍）も大きい点に注意されたい。図中の破線はノーマルな非球面収差対物レンズの特性を示し、実線は第１の特殊対物レンズの特性を示している。この図から明らかなように概ね開口数が０．３５を越えると急激に縦収差が大きくなっており、この縦収差の大きい部分を通過する光成分を上述のように光検出器の投影面積を規定することにより検出しないようにしており、且つレンズ中心部の近傍、例えば開口数ＮＡが０．３５以下の部分においてノーマルの非球面対物レンズの特性よりも僅かに、例えば最大０．００５ｍｍ程度だけ縦収差を＋方向にシフトさせるように設定することにより、上記した投影面積を規定することとの相乗作用でＣＤディスク再生時における再生信号の信号品質を高く維持することが可能となる。ここで＋方向とは、光軸上において光検出器から遠ざかる方向を言う。尚、この特殊対物レンズでＤＶＤディスクを再生した場合の収差は、０．０２λ（λは波長）程度であり、これは前述のように許容される範囲である。
【００２３】
さて、図１に戻って光検出器７の各センサ素子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの検出信号は光電変換部１０へ入力されて、ここでフォーカス信号と再生（ＲＦ）信号が形成される。具体的には、各センサ素子Ａ〜Ｄの出力側には、光電変換抵抗Ｒ１〜Ｒ４を有する増幅器１１−１〜１１−４が接続されており、各検出信号を増幅するようになっている。
そして、増幅器１１−１から出力されるＡ信号と増幅器１１−３から出力されるＣ信号は加えられて、比較部２１の＋端子に入力され、また、増幅器１１−２から出力されるＢ信号と増幅器１１−４から出力されるＤ信号は加えられて、比較部１２の−端子に入力され、＋端子への入力信号との差を取り、フォーカス信号（ＦＥＳ）１３を出力するようになっている。
また、上記Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ信号の各信号は加算部１４へ入力されて総和され、再生信号（ＲＦ）１５を出力するようになっている。
【００２４】
次に、本実施例の動作について説明する。
まず、ＤＶＤディスクの読み取りを行なう場合について説明する。
ここでは、厚みが０．６ｍｍの基板が張り合わされたＤＶＤにピット列で記録された情報をスポットで読み取るものとする。
半導体レーザＬＤから出射された波長が６５０ｎｍのレーザ光ＬＡはＰ偏光でＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）２の反射面で反射され、コリメータレンズ３を通って、平行光にされる。偏光光学系で往路と復路の光を分離するためλ／４板４が挿入され、直線偏光の光を円偏光とする。平行光はＮＡが０．６で０．６ｍｍの基板厚みに対して球面収差を補正され、且つ中心部がＣＤ再生時用に縦収差の補正された対物レンズ５に入射される。対物レンズ５で収束された光はＤＶＤディスク１のピットを読み取る。これにより、基板厚みが０．６ｍｍで、ピット長が０．４μｍ、ピッチが０．７５μｍ、読み取り波長が６５０ｎｍ、読み取り対物レンズのＮＡが０．６の条件でＤＶＤの情報信号は読み出される。
【００２５】
ディスク１からの反射光はλ／４板４を通過して直線偏光となり、ＰＢＳ２を通過し、シリンドリカルレンズ６で非点収差を与えて、フォーカス信号が検出される。光検出器７の形状は正方形の４分割センサとしている。合焦時のセンサスポットが円形の読取スポット２５であり、フォーカスがずれたとき対角方向すなわちＸ・Ｙ方向に楕円形状となる。
【００２６】
そして、フォーカス信号１３は、センサ素子Ａ側からのＡ信号とセンサ素子Ｃ側からのＣ信号との和信号と、センサ素子Ｂ側からのＢ信号とセンサ素子Ｄ側からのＤ信号との和信号との差信号として求められ、（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）と表される。また、再生信号１５は、Ａ信号、Ｂ信号、Ｃ信号及びＤ信号の各信号の和信号として求められ、（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）と表される。
【００２７】
図５は上記ＤＶＤディスクを再生している時の光検出器７上における読取スポット２５を示しており、光検出器７の一辺の長さは８０μｍである。全ての光線が光検出器７上、すなわち受光領域中に集光されており、従ってＤＶＤディスクを反射した光線は全て光検出器７にて検出されるため、品質の良好な再生信号を得ることができる。
【００２８】
次に、上述のようにＤＶＤディスク用に球面収差補正がなされ且つ、レンズ中心部近傍の縦収差補正がなされた対物レンズを用いて厚みが異なるＣＤディスクを再生する場合について説明する。
図６はＣＤディスクを再生している時の光検出器７を含む全体の読取スポット２５を示している。ここで中心部の四角い枠が一辺８０μｍの光検出器７であり、外枠の四角が１ｍｍ角の領域を示し通り、図５に示す場合とはスケールが１２倍程異なる点に注意されたい。このようにＣＤディスクを再生する場合には、多くの光線が光検出器７の領域以外の部分に入射しており、これらの光線は、対物レンズの瞳の比較的外側を通っている光線である。光検出器７には概ね対物レンズの開口数ＮＡが０．３５乃至０．３７以下の部分を通った光線が入射している。このように、光検出器のディスクへの投影面積を限定して、更に、レンズ中心部近傍のＣＤ再生時の縦収差を補償することにより、ＣＤ再生時の不要な回折光が光検出器へ入射することを阻止でき、再生信号の品質を高く維持することが可能となる。
【００２９】
図７は光検出器のディスク投影面積とＣＤ再生時のジッターの関係を示すグラフである。ここで用いた対物レンズはＤＶＤ再生用に設計されて、レンズ中心部近傍の縦収差を補償した第１の特殊対物レンズであり、グラフに示すようにこの曲線は２次近似曲線となっており、投影面積が略１００μｍ2 前後においてジッターが最小値になっている。ピックアップ装置の初期特性として要求される基準は、ジッターに関しては略１１％以下であり、従って、投影面積を１６μｍ2 〜２２５μｍ2 の範囲内、好ましくは３０μｍ2 〜２００μｍ2 の範囲内に設定するのがよい。投影面積が１６μｍ2 よりも小さいと光検出器の検出限界を超えてしまう。また、２２５μｍ2 よりも大きくなると、ジッターは１１％を超えて急激に大きくなってしまう。
【００３０】
次に、実際に設計された光学系を用いて行なわれた検出結果の一例について説明する。
用いた光学系の定数は以下のようである。
ここで対物レンズとしては、前述した第１の特殊対物レンズを用いた。
【００３１】
本実施例の光学系では、フォーカス検出のための非点収差の方向（主軸）は、光検出器７の対角線の方向である。これは、光検出器７をディスク上に投影する場合に、本実施例のように光検出器が正方形であっても、この光検出器の２つの対角線の長さが異なって、投影されることを意味している。このため、光検出器をディスク上に投影した時に得られる図形は、菱形の形状となる。
菱形の対角線の長さは、光検出器の対角線の長さが１１３．１μｍ（＝８０×１．４１）であることにより、１５．９１μｍと１４．１６μｍになる。よって、光検出器をディスク上に投影した図形の面積は、１１２．６μｍ2 となる。（図７参照）
【００３２】
ここで、本発明の効果を光ディスク再生信号の品質を最も端的に示す評価量であるジッターの値を示して説明する。ジッターは、光学系の状態が悪いと増加し、ＣＤ方式の場合一般的に１３％乃至１５％程度のジッターが再生信号のエラー率より見て許容され得る最大値である。また、この１３％乃至１５％程度の値は、ディスクのそりの様な不完全性、ピックアップ、ＣＤドライブ等の経時変化等を含んだ場合の最大許容量である。従って、光ピックアップ装置の初期特性をディスクとピックアップ装置の傾き関係等の全ての条件を最良に設定した場合の特性と定義すると、実際には、光ピックアップ装置はこれよりずっと低い、少なくとも１０％乃至１１％程度のジッター値を初期特性として保持する必要がある。
【００３３】
実験結果によれば、ＣＤディスクを再生した場合の、最短信号である３Ｔパルスのジッターは、ＣＤのディスク規格の範疇で最もピット長が短くなり、信号特性が悪くなる線速度１．２ｍ／ｓｅｃのディスクの場合で、再生信号のジッターを読み出しクロック１Ｔの約７％にすることができ、良好な結果を得ることができた。
これは、ＣＤ用に設計制作されたピックアップ装置でＣＤディスクを再生した場合のジッター量と殆ど同じ値であり、ＣＤディスクを再生するという点から見ると、全く従来のＣＤディスク用のピックアップ装置と同等に性能が良好なものである。また、後述するイコライザという余分な素子を付加することなく互換ピックアップ装置を作ることが出来るため、信号再生の信頼性が高く高性能であり、またコストも低くする事ができ好都合である。
【００３４】
次に、比較のために本発明の光学構成を取らない場合として、ディスクに投影した光検出器の面積を図７において規定した範囲よりも大きな５０００μｍ2 に設定した場合の実験結果によれば、ＤＶＤ用に設計された両面非球面対物レンズ（ノーマルレンズ）を用いて、ＣＤ再生した場合の、最短信号である３Ｔパルスのジッターは、読み出しクロック１Ｔの約２０％であり、特性が劣った。更に、波形等化器を用いることで、ジッター値を約１４％程度に改善することが出来たが、これは光ピックアップ装置の初期特性の上限値である１１％に達しておらず、特性としては不十分であり実用に供する事は出来ない。
【００３５】
次に、上記第１の特殊対物レンズに替えて、図８に示すような第２の特殊対物レンズ２７を用いるようにしてもよい。この第２の特殊対物レンズ２７は、例えばＯＤＳ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄａｔａ Ｓｔｏｒａｇｅ）予稿集 Ｃ．Ｗ．Ｌｅｅ著［Ａ Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ ＤｉｇｉｔａｌＶｉｄｅｏ Ｄｉｓｃ Ｐｉｃｋｕｐ Ｕｓｉｎｇ Ａｎｎｕｌａｒ Ｍａｓｋ］に開示されており、図示するようにノーマルな非球面対物レンズの一部に、ＣＤディスク再生時に光スポットの焦点特性を改善するためのリング状の切り欠き部２８を形成している。そして、ディスク１側からの反射光がこの切り欠き部２８に入射するとこれを散乱させて、リング状のマスクを形成したと同様な機能を生ぜしめている。
【００３６】
このように構成された第２の特殊対物レンズ２７を上記第１の特殊対物レンズ５と入れ替えて、他の条件、例えば光検出器のディスク投影面積の大きさなどの条件を前述したと全く同様にして再生試験を行なったところ、再生信号のジッターを略１１％にすることができた。これは、ジッターの上限値１１％と略同じ値で良好であった。更に、この再生信号の出力側に、すなわち図２中の加算部１４の出力側に一点鎖線で示すように等化器２９を設けて周波数特性を改善したところ、ジッターを略９％まで低減することができた。
これは上記等化器２９を介設することにより、高い周波数帯域におけるゲインの落ち込みを防止して、周波数特性が改善されたからである。このような等化器２９として、例えば３タップの余弦等化器を用いることができるが、これに限定されないのは勿論である。
【００３７】
また、上記実施例においては、対物レンズとして第１及び第２の特殊対物レンズを用いた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、図１に示す対物レンズ５として、ＤＶＤディスク再生用に球面収差が補正された通常のノーマルな非球面対物レンズを用いるようにしてもよい。このノーマルな対物レンズを用いた場合には、先の第２の特殊対物レンズを用いた時に図２を参照して説明したように、加算部１４の出力側に、周波数特性を改善するための等化器２９を設ける。
このノーマルな対物レンズを先の第１の特殊対物レンズを入れ替えて、且つ他の条件、例えば光検出器のディスク投影面積の大きさなどの条件を前述したと全く同様にして再生試験を行なったところ、再生信号のジッターを１０％程度まで下げることができ、ＣＤ用のピックアップ装置の初期特性として、十分に良好な値を得ることができた。ちなみに、等化器２９を設けなかったところ、再生信号のジッターは略１６％まで上昇し、限界を超えて信号品質が劣化してしまった。
【００３８】
尚、上記実施例では光検出器の大きさは単に一例を示したに過ぎず、光学系の倍率との関係で決まるディスク投影面積（図形面積）を上述した範囲内に設定できるならば、どのような大きさに設定してもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のＣＤ／ＤＶＤ互換再生ピックアップ装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
光検出器のディスク投影面積を所定の範囲内に規定して、且つ第１の特殊対物レンズを用いた場合には、ＤＶＤディスク再生時は勿論のこと、余分な対物レンズや開口制限機構を設けることなくＣＤディスク再生時における再生信号の信号品質を高く維持することができる。
また、光検出器のディスク投影面積を所定の範囲内に規定して、且つノーマルの非球面対物レンズを用い、更に、出力側に周波数特性を改善する等化器を設けることにより、ＤＶＤディスク再生時は勿論のこと、余分な対物レンズや開口制限機構を設けないで行われるＣＤディスク再生時においても、再生信号の信号品質を高く維持することができる。
更に、光検出器のディスク投影面積を所定の範囲内に規定して、且つ第２の特殊対物レンズを用いた場合には、ＤＶＤディスク再生時は勿論のこと、余分な対物レンズや開口制限機構を設けないで行われるＣＤディスク再生時においても、再生信号の信号品質を高く維持することができる。
また、この第２の特殊対物レンズを用いた場合には、出力側に等化器を設けることにより、再生信号の品質を一層改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＣＤ／ＤＶＤ互換再生ピックアップ装置を示す構成図である。
【図２】図１に示す装置の主要部を示す回路構成図である。
【図３】ノーマルな対物レンズ及び第１の特殊対物レンズによりＤＶＤディスクを再生した時の縦収差を示すグラフである。
【図４】ノーマルな対物レンズ及び第１の特殊対物レンズによりＣＤディスクを再生した時の縦収差を示すグラフである。
【図５】ＤＶＤディスクを再生している時の光検出器上における読取スポットを示す図である。
【図６】ＣＤディスクを再生している時の光検出器を含む全体の読取スポットを示す図である。
【図７】光検出器のディスク投影面積とＣＤ再生時のジッターの関係を示すグラフである。
【図８】第２の特殊対物レンズを示す平面図である。
【符号の説明】
１…ディスク、２…偏光ビームスプリッタ、３…コリメータレンズ、５…対物レンズ（第１の特殊対物レンズ）、７…光検出器、１０…光電変換部、１５…再生信号、２７…第２の特殊対物レンズ、２８…切り欠き部、２９…等化器、Ａ〜Ｄ…センサ素子。
【発明の属する技術分野】
本発明は、厚さの異なるディスク、例えば厚さ０．６ｍｍの基板厚のＤＶＤディスクと厚さ１．２ｍｍの基板厚のＣＤディスクの情報を単一の対物レンズで、しかも開口数（ＮＡ）を切り替えることなく読み取ることができるＣＤ／ＤＶＤ互換再生ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近においては、厚さ１．２ｍｍの基板のＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）ディスクに他に、厚さ０．６ｍｍの基板を２枚貼り合わせてなる大容量記憶可能なＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｄｅｏ Ｄｉｓｃ）ディスクが開発されるに至っている。
この場合、両ディスクからの読み取りを単一のレンズで、しかも余分な部品、例えばアパーチャ制御機構等を設けることなく可能とする構造簡単なＣＤ／ＤＶＤ互換再生ピックアップ装置が求められているが、再生信号の劣化を生ずることなく、上記した目的を達するのは困難であった。例えば、厚みが０．６ｍｍのＤＶＤディスク用に球面収差補正をした高ＮＡの対物レンズを用いて、ＤＶＤディスクを再生すると、良好な再生信号を得られるが、このレンズを用いて厚みが１．２ｍｍのＣＤディスクの読み取りを行なうと、光学的な開口制限がないことと、球面収差が多いことのため、スポットが変形し、再生信号が劣化してしまう。
【０００３】
すなわち、厚みが０．６ｍｍ厚のＤＶＤディスクに球面収差補正を合わせた対物レンズで１．２ｍｍ厚のＣＤディスクを再生するとき、ディスク基板の厚み差よる球面収差が発生するため、ディスクから反射された反射光はその光線が出射された対物レンズのＮＡ値によって、光軸をよぎる位置が異なり、複雑な収束光線で反射パターンを形成する。この結果、再生信号に悪い影響が出てしまう。
【０００４】
ここで、フォーカス検出について説明する。
この問題点を解決するために、従来においては、２焦点方式、ツインレンズ方式、ＮＡ変換方式、メカ可変開口方式などの種々の互換再生ピックアップ装置が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記２焦点方式は、例えば特開平７−９８４３１号公報に開示されているように対物レンズの中心部に凹凸状のホログラムレンズを形成し、１つの対物レンズに対して２つの焦点を形成してＣＤとＤＶＤに対応させるようにしたものであるが、この場合には、複雑なレンズ構成のために成形性が悪くなってレンズのコスト高を招来するのみならず、透過光を常に２分して２つの焦点に集光させる構造のため、光利用効率が劣り、信頼性が相対的に低い高出力の半導体レーザを用いなければならないという、問題点がある。
【０００６】
ツインレンズ方式は、例えば特開平６−３３３２５５号公報に開示されているようにＣＤディスクに開口数を適合させたＣＤ用対物レンズと、ＤＶＤディスクに開口数を適合させたＤＶＤ用対物レンズと２種類の対物レンズを用意し、これらを機械的に切り替えることによって、ＣＤとＤＶＤの再生に対応させるようにしたものであるが、この場合には、２つの対物レンズを用意しなければならないばかりか、これらを切り替えるための制御機構も設けなければならず、重量が増大するのみならず、コスト上昇を余儀なくされてしまうという問題がある。また、重量が重くなるために、高速アクセスに要求されるレンズアクチュエータの適正な周波数特性を実現できなくなるという問題もある。
【０００７】
ＮＡ変換方式は、例えば特開平８−４５１０５号公報に開示されているように対物レンズに並設させて液晶の可変開口シャッタを設け、ＣＤとＤＶＤの再生に対応させて、選択的に開口数を切り替えるようにしたものであるが、この場合には、対物レンズは１つで済むが、液晶可変開口シャッタとこの制御機構として例えば交流電源回路等を設けなければならず、その分、コスト高を招来するという問題があった。
【０００８】
メカ可変開口方式は、例えば特開平４−１６３７３２号公報や特開平８−４５１０５号公報に開示されているように、メカニカルなシャッタにより開口数を切り替えるようにしているものであるが、この場合にも、シャッタ自体とその制御機構を設けなければならず、コスト高を招来する原因となっていた。
【０００９】
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものであり、その目的は単一の対物レンズで、しかも開口数を切り替えることなくＣＤディスクもＤＶＤディスクも再生信号を劣化させることなく読み取ることができるＣＤ／ＤＶＤ互換再生ピックアップ装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に規定する発明は、ＤＶＤディスクに対して球面収差補正をした単一の対物レンズを有する光学系を用いてＤＶＤディスクとＣＤディスクからの反射光を光検出器により検出して、該検出信号から光電変換部にて再生信号を求めるようにしたＣＤ／ＤＶＤ互換再生ピックアップ装置において、前記光検出器を前記ＣＤディスク或いはＤＶＤディスクに投影した時に得られる図形の面積は、１６μｍ2 から２２５μｍ2 の範囲内に設定されており、前記対物レンズは、ＣＤディスク再生時におけるノーマルな非球面対物レンズの縦収差特性に対して中心部の近傍の縦収差を僅かに＋方向にシフトさせるように設定した対物レンズにより構成したものである。
【００１１】
請求項２に規定する発明は、ＤＶＤディスクに対して球面収差補正をした単一の対物レンズを有する光学系を用いてＤＶＤディスクとＣＤディスクからの反射光を光検出器により検出して、該検出信号から光電変換部にて再生信号を求めるようにしたＣＤ／ＤＶＤ互換再生ピックアップ装置において、前記光検出器を前記ＣＤディスク或いはＤＶＤディスクに投影した時に得られる図形の面積は、１６μｍ2 から２２５μｍ2 の範囲内に設定されており、前記光電変換部は、周波数特性を改善するための等化器を備えるように構成したものである。
請求項３に規定する発明は、ＤＶＤディスクに対して球面収差補正をした単一の対物レンズを有する光学系を用いてＤＶＤディスクとＣＤディスクからの反射光を光検出器により検出して、該検出信号から光電変換部にて再生信号を求めるようにしたＣＤ／ＤＶＤ互換再生ピックアップ装置において、前記光検出器を前記ＣＤディスク或いはＤＶＤディスクに投影した時に得られる図形の面積は、１６μｍ2 から２２５μｍ2 の範囲内に設定されており、前記対物レンズは、ノーマルな非球面対物レンズの一部に、ＣＤディスク再生時に光スポットの集光特性を改善するためのリング状の切り欠き部を形成した対物レンズにより形成したものである。
【００１２】
請求項１に規定する発明によれば、光検出器をディスクに投影した時に得られる図形の面積を１６μｍ2 から２２５μｍ2 の範囲内に設定し、且つＣＤ再生時におけるノーマルな非球面対物レンズの縦収差特性に対して中心部の近傍の縦収差を僅かに＋方向にシフトさせるように設定した対物レンズ（以下、第１の特殊対物レンズと称す）を用いることにより、ＣＤ再生時における再生信号の品質を著しく劣化させる光成分が光検出器に入射することを阻止することができる。従って、再生信号の品質を高く維持することが可能となる。
【００１３】
請求項２に規定する発明によれば、上述のように光検出器のディスク投影面積を限定し、且つ光電変換部に等化器を設けるようにしたので、この場合には、対物レンズとして上記したような特殊対物レンズを用いず、通常のノーマルな非球面対物レンズを用いても、ＣＤ再生時における再生信号の品質を高く維持することができる。
請求項３に規定する発明によれば、上述のように光検出器のディスク投影面積を限定し、且つノーマルな非球面対物レンズの一部に、ＣＤディスク再生時に光スポットの集光特性を改善するためのリング状の切り欠き部を形成した対物レンズ（以下、第２の特殊対物レンズと称す）を用いることにより、ＣＤ再生時における再生信号の品質を高く維持することが可能となる。
この場合、光電変換部に、周波数特性を改善するための等化器を設けることにより、再生信号の品質を一層改善することが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係るＣＤ／ＤＶＤ互換再生ピックアップ装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係るＣＤ／ＤＶＤ互換再生ピックアップ装置を示す構成図、図２は図１に示す装置の主要部を示す回路構成図、図３はノーマルな対物レンズ及び第１の特殊対物レンズによりＤＶＤディスクを再生した時の縦収差を示すグラフ、図４はノーマルな対物レンズ及び第１の特殊対物レンズによりＣＤディスクを再生した時の縦収差を示すグラフである。
【００１５】
図１は、光入射側に位置するＤＶＤディスク１の記録面（０面）の情報を再生する時のレーザ光の状態を示している。図中、ＬＤは読取レーザ光ＬＡを出力する半導体レーザであり、２は上記レーザ光ＬＡの成分の内、一方の成分、例えばＰ偏光成分を９０°方向を変えて反射し、他方のＳ偏光成分を透過する偏光ビームスプリッタである。上記レーザＬＤは、波長が６５０ｎｍの光を出力する素子を内蔵している。３は上記反射光を平行光線にするコリメータレンズであり、４はこの平行光線を円偏光に変換するλ／４板である。５は所定の焦点距離を有し、所定の開口数ＮＡを有する対物レンズであり、ＤＶＤディスク１の記録面に焦点を結ぶ。本実施例では、後述するようにこの対物レンズ５は、ＣＤ再生時に中心部近傍の縦収差がノーマルな非球面収差と僅かに異なるようにその表面が補正されており、第１の特殊対物レンズになされている。
【００１６】
６はシリンドリカルレンズであり、単一方向（Ｙ軸）にのみレンズとして働き、もう一方の方向（Ｘ軸，紙面垂直方向）には何も作用しない。尚、このレンズの横に、レンズの方向と、Ｘ、Ｙ軸との関係を併記してある。また、図１中の下部にこの時の光センサ部の平面図の一例を示す。７は４分割になされた光検出器である。上記シリンドリカルレンズ６のＸ軸はトラック方向に対して４５°傾いており、４分割の上記光センサ部１２はトラックの方向に分割線が直角或いは平行となるように置かれている。ここで、分割線とは、図１の下部に示す光センサ部内の十字状の線を示す。
【００１７】
上記光検出器７は図２にも示すように１辺が略８０μｍ程度の略正方形状になされており、４つの略正方形状のセンサ素子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを図示しない僅かな間隙の不感帯部を挟んで略正方形状に配置して構成されており、４分割センサを構成している。２つの正方形状のセンサ素子Ｂ、Ｄは、正方形状の光センサ部１２の一方の対角線方向８に沿って配置している。この対角線方向８は、例えばシリンドリカルレンズ６の例えばレンズ作用のない方向、すなわちＸ軸に対応している。
【００１８】
一方、他の２つの正方形状のセンサ素子Ａ、Ｃは、他方の対角線方向９に沿って配置されている。この対角線方向９は、シリンドリカルレンズ６のレンズ作用のある方向、すなわちＹ軸に対応している。各センサ素子間には、上述のように図示しない僅かな間隙の不感帯が設けられて、光学系全体が構成される。尚、Ｘ軸と、Ｙ軸の関係が逆になるように光検出器７の各センサ素子を配置してもよい。
【００１９】
ここで、特徴的な部分は、本発明においては、略正方形状の上記光検出器７をディスクに投影した時に得られる図形の面積が１６μｍ2 から２２５μｍ2 の範囲内に設定されている点及びＣＤディスク再生時における対物レンズ５の中心部近傍の縦収差を通常のノーマルな非点球面対物レンズのものよりも＋方向に僅かに大きく設定した点である。
まず、従来においては、光検出器のディスク上での像の大きさに関しては何ら定義されてはいなかったが、光学系を介してどのような大きさの像が形成されるかという点を考慮することにより、ＣＤディスク再生時における不要光の入射を抑制することがある程度可能となる。
【００２０】
この場合、ディスク面における光検出器７の投影面積は、シリンドリカルレンズ６の焦点距離Ｆ２と、コリメータレンズ３と対物レンズ５の合成による焦点距離Ｆ１との比によって倍率Ｍ（＝Ｆ２／Ｆ１）が決定される。また、シリンドリカルレンズ６は、レンズ作用のある方向とレンズ作用のない方向があるので、結局、正方形状の光検出器は、ディスク面上では菱形形状の投影図となる。
【００２１】
また、対物レンズ５は、ここでは縦収差が特殊化されている。この点について詳しく説明すると、図３は第１の特殊対物レンズのＤＶＤディスク再生時における縦収差を示しているが、この特性は、ＤＶＤディスク再生用に球面収差が補正された通常のノーマルな非球面収差対物レンズと略同じ特性を示している。レンズの最外周での開口数ＮＡが０．６であり、縦収差は大きくてせいぜい０．０００５ｍｍであり、非常に良好な特性を示している。従って、この第１の特殊対物レンズを用いてＤＶＤディスクを再生した時の再生信号の品質は非常に高いものとなる。
【００２２】
これに対して、図４は上記ノーマルな非球面収差対物レンズと第１の特殊対物レンズを用いてＣＤディスクを再生した時の縦収差を示している。ここで、横軸の縦収差のスケールが、図３の場合よりも２桁（１００倍）も大きい点に注意されたい。図中の破線はノーマルな非球面収差対物レンズの特性を示し、実線は第１の特殊対物レンズの特性を示している。この図から明らかなように概ね開口数が０．３５を越えると急激に縦収差が大きくなっており、この縦収差の大きい部分を通過する光成分を上述のように光検出器の投影面積を規定することにより検出しないようにしており、且つレンズ中心部の近傍、例えば開口数ＮＡが０．３５以下の部分においてノーマルの非球面対物レンズの特性よりも僅かに、例えば最大０．００５ｍｍ程度だけ縦収差を＋方向にシフトさせるように設定することにより、上記した投影面積を規定することとの相乗作用でＣＤディスク再生時における再生信号の信号品質を高く維持することが可能となる。ここで＋方向とは、光軸上において光検出器から遠ざかる方向を言う。尚、この特殊対物レンズでＤＶＤディスクを再生した場合の収差は、０．０２λ（λは波長）程度であり、これは前述のように許容される範囲である。
【００２３】
さて、図１に戻って光検出器７の各センサ素子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの検出信号は光電変換部１０へ入力されて、ここでフォーカス信号と再生（ＲＦ）信号が形成される。具体的には、各センサ素子Ａ〜Ｄの出力側には、光電変換抵抗Ｒ１〜Ｒ４を有する増幅器１１−１〜１１−４が接続されており、各検出信号を増幅するようになっている。
そして、増幅器１１−１から出力されるＡ信号と増幅器１１−３から出力されるＣ信号は加えられて、比較部２１の＋端子に入力され、また、増幅器１１−２から出力されるＢ信号と増幅器１１−４から出力されるＤ信号は加えられて、比較部１２の−端子に入力され、＋端子への入力信号との差を取り、フォーカス信号（ＦＥＳ）１３を出力するようになっている。
また、上記Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ信号の各信号は加算部１４へ入力されて総和され、再生信号（ＲＦ）１５を出力するようになっている。
【００２４】
次に、本実施例の動作について説明する。
まず、ＤＶＤディスクの読み取りを行なう場合について説明する。
ここでは、厚みが０．６ｍｍの基板が張り合わされたＤＶＤにピット列で記録された情報をスポットで読み取るものとする。
半導体レーザＬＤから出射された波長が６５０ｎｍのレーザ光ＬＡはＰ偏光でＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）２の反射面で反射され、コリメータレンズ３を通って、平行光にされる。偏光光学系で往路と復路の光を分離するためλ／４板４が挿入され、直線偏光の光を円偏光とする。平行光はＮＡが０．６で０．６ｍｍの基板厚みに対して球面収差を補正され、且つ中心部がＣＤ再生時用に縦収差の補正された対物レンズ５に入射される。対物レンズ５で収束された光はＤＶＤディスク１のピットを読み取る。これにより、基板厚みが０．６ｍｍで、ピット長が０．４μｍ、ピッチが０．７５μｍ、読み取り波長が６５０ｎｍ、読み取り対物レンズのＮＡが０．６の条件でＤＶＤの情報信号は読み出される。
【００２５】
ディスク１からの反射光はλ／４板４を通過して直線偏光となり、ＰＢＳ２を通過し、シリンドリカルレンズ６で非点収差を与えて、フォーカス信号が検出される。光検出器７の形状は正方形の４分割センサとしている。合焦時のセンサスポットが円形の読取スポット２５であり、フォーカスがずれたとき対角方向すなわちＸ・Ｙ方向に楕円形状となる。
【００２６】
そして、フォーカス信号１３は、センサ素子Ａ側からのＡ信号とセンサ素子Ｃ側からのＣ信号との和信号と、センサ素子Ｂ側からのＢ信号とセンサ素子Ｄ側からのＤ信号との和信号との差信号として求められ、（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）と表される。また、再生信号１５は、Ａ信号、Ｂ信号、Ｃ信号及びＤ信号の各信号の和信号として求められ、（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）と表される。
【００２７】
図５は上記ＤＶＤディスクを再生している時の光検出器７上における読取スポット２５を示しており、光検出器７の一辺の長さは８０μｍである。全ての光線が光検出器７上、すなわち受光領域中に集光されており、従ってＤＶＤディスクを反射した光線は全て光検出器７にて検出されるため、品質の良好な再生信号を得ることができる。
【００２８】
次に、上述のようにＤＶＤディスク用に球面収差補正がなされ且つ、レンズ中心部近傍の縦収差補正がなされた対物レンズを用いて厚みが異なるＣＤディスクを再生する場合について説明する。
図６はＣＤディスクを再生している時の光検出器７を含む全体の読取スポット２５を示している。ここで中心部の四角い枠が一辺８０μｍの光検出器７であり、外枠の四角が１ｍｍ角の領域を示し通り、図５に示す場合とはスケールが１２倍程異なる点に注意されたい。このようにＣＤディスクを再生する場合には、多くの光線が光検出器７の領域以外の部分に入射しており、これらの光線は、対物レンズの瞳の比較的外側を通っている光線である。光検出器７には概ね対物レンズの開口数ＮＡが０．３５乃至０．３７以下の部分を通った光線が入射している。このように、光検出器のディスクへの投影面積を限定して、更に、レンズ中心部近傍のＣＤ再生時の縦収差を補償することにより、ＣＤ再生時の不要な回折光が光検出器へ入射することを阻止でき、再生信号の品質を高く維持することが可能となる。
【００２９】
図７は光検出器のディスク投影面積とＣＤ再生時のジッターの関係を示すグラフである。ここで用いた対物レンズはＤＶＤ再生用に設計されて、レンズ中心部近傍の縦収差を補償した第１の特殊対物レンズであり、グラフに示すようにこの曲線は２次近似曲線となっており、投影面積が略１００μｍ2 前後においてジッターが最小値になっている。ピックアップ装置の初期特性として要求される基準は、ジッターに関しては略１１％以下であり、従って、投影面積を１６μｍ2 〜２２５μｍ2 の範囲内、好ましくは３０μｍ2 〜２００μｍ2 の範囲内に設定するのがよい。投影面積が１６μｍ2 よりも小さいと光検出器の検出限界を超えてしまう。また、２２５μｍ2 よりも大きくなると、ジッターは１１％を超えて急激に大きくなってしまう。
【００３０】
次に、実際に設計された光学系を用いて行なわれた検出結果の一例について説明する。
用いた光学系の定数は以下のようである。
【００３１】
本実施例の光学系では、フォーカス検出のための非点収差の方向（主軸）は、光検出器７の対角線の方向である。これは、光検出器７をディスク上に投影する場合に、本実施例のように光検出器が正方形であっても、この光検出器の２つの対角線の長さが異なって、投影されることを意味している。このため、光検出器をディスク上に投影した時に得られる図形は、菱形の形状となる。
菱形の対角線の長さは、光検出器の対角線の長さが１１３．１μｍ（＝８０×１．４１）であることにより、１５．９１μｍと１４．１６μｍになる。よって、光検出器をディスク上に投影した図形の面積は、１１２．６μｍ2 となる。（図７参照）
【００３２】
ここで、本発明の効果を光ディスク再生信号の品質を最も端的に示す評価量であるジッターの値を示して説明する。ジッターは、光学系の状態が悪いと増加し、ＣＤ方式の場合一般的に１３％乃至１５％程度のジッターが再生信号のエラー率より見て許容され得る最大値である。また、この１３％乃至１５％程度の値は、ディスクのそりの様な不完全性、ピックアップ、ＣＤドライブ等の経時変化等を含んだ場合の最大許容量である。従って、光ピックアップ装置の初期特性をディスクとピックアップ装置の傾き関係等の全ての条件を最良に設定した場合の特性と定義すると、実際には、光ピックアップ装置はこれよりずっと低い、少なくとも１０％乃至１１％程度のジッター値を初期特性として保持する必要がある。
【００３３】
実験結果によれば、ＣＤディスクを再生した場合の、最短信号である３Ｔパルスのジッターは、ＣＤのディスク規格の範疇で最もピット長が短くなり、信号特性が悪くなる線速度１．２ｍ／ｓｅｃのディスクの場合で、再生信号のジッターを読み出しクロック１Ｔの約７％にすることができ、良好な結果を得ることができた。
これは、ＣＤ用に設計制作されたピックアップ装置でＣＤディスクを再生した場合のジッター量と殆ど同じ値であり、ＣＤディスクを再生するという点から見ると、全く従来のＣＤディスク用のピックアップ装置と同等に性能が良好なものである。また、後述するイコライザという余分な素子を付加することなく互換ピックアップ装置を作ることが出来るため、信号再生の信頼性が高く高性能であり、またコストも低くする事ができ好都合である。
【００３４】
次に、比較のために本発明の光学構成を取らない場合として、ディスクに投影した光検出器の面積を図７において規定した範囲よりも大きな５０００μｍ2 に設定した場合の実験結果によれば、ＤＶＤ用に設計された両面非球面対物レンズ（ノーマルレンズ）を用いて、ＣＤ再生した場合の、最短信号である３Ｔパルスのジッターは、読み出しクロック１Ｔの約２０％であり、特性が劣った。更に、波形等化器を用いることで、ジッター値を約１４％程度に改善することが出来たが、これは光ピックアップ装置の初期特性の上限値である１１％に達しておらず、特性としては不十分であり実用に供する事は出来ない。
【００３５】
次に、上記第１の特殊対物レンズに替えて、図８に示すような第２の特殊対物レンズ２７を用いるようにしてもよい。この第２の特殊対物レンズ２７は、例えばＯＤＳ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄａｔａ Ｓｔｏｒａｇｅ）予稿集 Ｃ．Ｗ．Ｌｅｅ著［Ａ Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ ＤｉｇｉｔａｌＶｉｄｅｏ Ｄｉｓｃ Ｐｉｃｋｕｐ Ｕｓｉｎｇ Ａｎｎｕｌａｒ Ｍａｓｋ］に開示されており、図示するようにノーマルな非球面対物レンズの一部に、ＣＤディスク再生時に光スポットの焦点特性を改善するためのリング状の切り欠き部２８を形成している。そして、ディスク１側からの反射光がこの切り欠き部２８に入射するとこれを散乱させて、リング状のマスクを形成したと同様な機能を生ぜしめている。
【００３６】
このように構成された第２の特殊対物レンズ２７を上記第１の特殊対物レンズ５と入れ替えて、他の条件、例えば光検出器のディスク投影面積の大きさなどの条件を前述したと全く同様にして再生試験を行なったところ、再生信号のジッターを略１１％にすることができた。これは、ジッターの上限値１１％と略同じ値で良好であった。更に、この再生信号の出力側に、すなわち図２中の加算部１４の出力側に一点鎖線で示すように等化器２９を設けて周波数特性を改善したところ、ジッターを略９％まで低減することができた。
これは上記等化器２９を介設することにより、高い周波数帯域におけるゲインの落ち込みを防止して、周波数特性が改善されたからである。このような等化器２９として、例えば３タップの余弦等化器を用いることができるが、これに限定されないのは勿論である。
【００３７】
また、上記実施例においては、対物レンズとして第１及び第２の特殊対物レンズを用いた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、図１に示す対物レンズ５として、ＤＶＤディスク再生用に球面収差が補正された通常のノーマルな非球面対物レンズを用いるようにしてもよい。このノーマルな対物レンズを用いた場合には、先の第２の特殊対物レンズを用いた時に図２を参照して説明したように、加算部１４の出力側に、周波数特性を改善するための等化器２９を設ける。
このノーマルな対物レンズを先の第１の特殊対物レンズを入れ替えて、且つ他の条件、例えば光検出器のディスク投影面積の大きさなどの条件を前述したと全く同様にして再生試験を行なったところ、再生信号のジッターを１０％程度まで下げることができ、ＣＤ用のピックアップ装置の初期特性として、十分に良好な値を得ることができた。ちなみに、等化器２９を設けなかったところ、再生信号のジッターは略１６％まで上昇し、限界を超えて信号品質が劣化してしまった。
【００３８】
尚、上記実施例では光検出器の大きさは単に一例を示したに過ぎず、光学系の倍率との関係で決まるディスク投影面積（図形面積）を上述した範囲内に設定できるならば、どのような大きさに設定してもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のＣＤ／ＤＶＤ互換再生ピックアップ装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
光検出器のディスク投影面積を所定の範囲内に規定して、且つ第１の特殊対物レンズを用いた場合には、ＤＶＤディスク再生時は勿論のこと、余分な対物レンズや開口制限機構を設けることなくＣＤディスク再生時における再生信号の信号品質を高く維持することができる。
また、光検出器のディスク投影面積を所定の範囲内に規定して、且つノーマルの非球面対物レンズを用い、更に、出力側に周波数特性を改善する等化器を設けることにより、ＤＶＤディスク再生時は勿論のこと、余分な対物レンズや開口制限機構を設けないで行われるＣＤディスク再生時においても、再生信号の信号品質を高く維持することができる。
更に、光検出器のディスク投影面積を所定の範囲内に規定して、且つ第２の特殊対物レンズを用いた場合には、ＤＶＤディスク再生時は勿論のこと、余分な対物レンズや開口制限機構を設けないで行われるＣＤディスク再生時においても、再生信号の信号品質を高く維持することができる。
また、この第２の特殊対物レンズを用いた場合には、出力側に等化器を設けることにより、再生信号の品質を一層改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＣＤ／ＤＶＤ互換再生ピックアップ装置を示す構成図である。
【図２】図１に示す装置の主要部を示す回路構成図である。
【図３】ノーマルな対物レンズ及び第１の特殊対物レンズによりＤＶＤディスクを再生した時の縦収差を示すグラフである。
【図４】ノーマルな対物レンズ及び第１の特殊対物レンズによりＣＤディスクを再生した時の縦収差を示すグラフである。
【図５】ＤＶＤディスクを再生している時の光検出器上における読取スポットを示す図である。
【図６】ＣＤディスクを再生している時の光検出器を含む全体の読取スポットを示す図である。
【図７】光検出器のディスク投影面積とＣＤ再生時のジッターの関係を示すグラフである。
【図８】第２の特殊対物レンズを示す平面図である。
【符号の説明】
１…ディスク、２…偏光ビームスプリッタ、３…コリメータレンズ、５…対物レンズ（第１の特殊対物レンズ）、７…光検出器、１０…光電変換部、１５…再生信号、２７…第２の特殊対物レンズ、２８…切り欠き部、２９…等化器、Ａ〜Ｄ…センサ素子。
Claims (4)
- ＤＶＤディスクに対して球面収差補正をした単一の対物レンズを有する光学系を用いてＤＶＤディスクとＣＤディスクからの反射光を光検出器により検出して、該検出信号から光電変換部にて再生信号を求めるようにしたＣＤ／ＤＶＤ互換再生ピックアップ装置において、前記光検出器を前記ＣＤディスク或いはＤＶＤディスクに投影した時に得られる図形の面積は、１６μｍ2 から２２５μｍ2 の範囲内に設定されており、前記対物レンズは、ＣＤディスク再生時におけるノーマルな非球面対物レンズの縦収差特性に対して中心部の近傍の縦収差を僅かに＋方向にシフトさせるように設定した対物レンズよりなることを特徴とするＣＤ／ＤＶＤ互換再生ピックアップ装置。
- ＤＶＤディスクに対して球面収差補正をした単一の対物レンズを有する光学系を用いてＤＶＤディスクとＣＤディスクからの反射光を光検出器により検出して、該検出信号から光電変換部にて再生信号を求めるようにしたＣＤ／ＤＶＤ互換再生ピックアップ装置において、前記光検出器を前記ＣＤディスク或いはＤＶＤディスクに投影した時に得られる図形の面積は、１６μｍ2 から２２５μｍ2 の範囲内に設定されており、前記光電変換部は、周波数特性を改善するための等化器を備えたことを特徴とするＣＤ／ＤＶＤ互換再生ピックアップ装置。
- ＤＶＤディスクに対して球面収差補正をした単一の対物レンズを有する光学系を用いてＤＶＤディスクとＣＤディスクからの反射光を光検出器により検出して、該検出信号から光電変換部にて再生信号を求めるようにしたＣＤ／ＤＶＤ互換再生ピックアップ装置において、前記光検出器を前記ＣＤディスク或いはＤＶＤディスクに投影した時に得られる図形の面積は、１６μｍ2 から２２５μｍ2 の範囲内に設定されており、前記対物レンズは、ノーマルな非球面対物レンズの一部に、ＣＤディスク再生時に光スポットの集光特性を改善するためのリング状の切り欠き部を形成した対物レンズよりなることを特徴とするＣＤ／ＤＶＤ互換再生ピックアップ装置。
- 前記光電変換部は、周波数特性を改善するための等化器を備えたことを特徴とする請求項３記載のＣＤ／ＤＶＤ互換再生ピックアップ装置。
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| JP35762596A JP3663456B2 (ja) | 1996-12-28 | 1996-12-28 | Ｃｄ／ｄｖｄ互換再生ピックアップ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP35762596A JP3663456B2 (ja) | 1996-12-28 | 1996-12-28 | Ｃｄ／ｄｖｄ互換再生ピックアップ装置 |
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| JPH10199026A JPH10199026A (ja) | 1998-07-31 |
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