JPH09251657A

JPH09251657A - 記録媒体記録再生装置および記録媒体記録再生方法

Info

Publication number: JPH09251657A
Application number: JP8058868A
Authority: JP
Inventors: Junichi Ishibashi; 淳一石橋; Kimihiro Saito; 公博斉藤; Kuninori Shino; 邦宣篠
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-03-15
Filing date: 1996-03-15
Publication date: 1997-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】ＳＤ規格のＤＶＤとＣＤを同一の光ピックア
ップを用いて再生する。【解決手段】ＳＤ規格のＤＶＤの情報記録面に光ビー
ムを集光したときに発生するクロストークが-30dBとな
る開口数0.482と、そのときに発生する球面収差がマレ
シャルの許容量の0.07λrmsとなるように設計された
（基板の厚さが0.83mmのディスクに対して最適化され
た）対物レンズ４１を有する光ピックアップを用いて、
ＣＤの情報記録面に光ビームを集光させる。そのとき、
発生する残留球面収差によるＲＦ信号帯域の変調度の低
下をフォーカシングアクチュエータ４６におけるデフォ
ーカス処理により補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録媒体記録再生
装置および記録媒体記録再生方法に関し、特に、異なる
基板厚みを有するディスクに対して、開口数等を変化す
ることなく情報を記録または再生できるようにした記録
媒体記録再生装置および記録媒体記録再生方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＭＰＥＧ（MOVING PICTURE EXPER
T GROUP）方式により、映像信号や音声信号を高密度に
圧縮して記録媒体に記録再生する技術が実用化されつつ
ある。光ディスクの情報記録媒体としては、ＡＶ（AUDI
O VISUAL）の分野においては、ＤＶＤ（DIGITAL VIDEO
DISK）が、コンピュータの分野においては、ＨＳ(Hyper
Storage)（商標）などのＨＤ(High Density)-ＣＤＲＯ
Ｍが、それぞれ次世代の記録媒体として注目されてい
る。ＤＶＤには、映像信号と音声信号をＭＰＥＧ方式に
準拠して記録し、ＨＤ-ＣＤＲＯＭには、従来にない大
容量のデータを記録することが提案されている。

【０００３】このように、例えばＤＶＤでは、ディスク
上にデジタルデータを高密度で記録するため、光ビーム
のスポットサイズを、従来の記録媒体（例えばＣＤ:COM
PACTDISK）に対するそれよりも、小さくすることが必要
である。

【０００４】光ビームのスポットサイズの半径をＲ、対
物レンズの射出角をθ、および光ビームの波長をλとす
ると、光ビームのスポットサイズの半径Ｒは、ほぼ、式
（１）で表される。Ｒ=0.32λ/SINθ （１）

【０００５】式（１）から判るように、光ビームのスポ
ットサイズを小さくするためには、光ビームの波長λを
小さくし、開口数（SINθ(=n*SINθ:空気中の場合、屈
折率nは1)）を大きくすればよい。

【０００６】しかしながら、開口数ＮＡを大きくする
と、ディスクスキュー（光ディスクの情報記録面と光ピ
ックアップの光軸が垂直からずれる角度）に対して発生
するコマ収差も大きくなる。このコマ収差により、ディ
スク記録面でのスポット形状が歪むため、クロストーク
が増大し、その結果、信号が劣化してしまう。

【０００７】このコマ収差は、開口数ＮＡの３乗、ディ
スクスキュー量、およびディスクの厚みに比例するた
め、開口数ＮＡをあまり大きくすることはできない。開
口数ＮＡが大きいとき、ディスクスキューが0.5乃至1度
であるポリカーボネイトのような基板を使用すると、こ
のコマ収差が増大し、ディスク上の結像スポットが非対
称となり符号間干渉が増加し、再生ＲＦ（Radio Freque
ncy）信号に大きな歪が生じる。

【０００８】このコマ収差は、上述したように基板の厚
さに比例するため、基板の厚さを半分にすればコマ収差
も半分にすることができる。そこで、基板の厚さを半分
（0.6mm）にすることで開口数ＮＡを従来のＣＤ（ＮＡ=
0.45、基板の厚さは1.2mm）における場合より大きくし
（ＮＡ=0.6）、記録密度を高めた第１の規格（例えば、
ＳＤ規格）のＤＶＤが考えられている。

【０００９】ここで、ＣＤと第１の規格のＤＶＤの構造
を比較する。図２７は、ＣＤの断面を表している。

【００１０】ＣＤにおいては、ポリカーボネイトなどの
ような透明なプラスチック等で構成される基板Ｓ１−１
の上に、アルミニウム薄膜で構成される情報記録層Ｓ２
−１が形成され、さらにその上に、保護層Ｓ３−１が形
成されて構成されている。

【００１１】光源からの光ビームは、1.2mmの厚さの基
板Ｓ１−１を介して情報記録層Ｓ２−１に照射され、そ
の反射光から情報記録層Ｓ２−１のデータを読み取るよ
うになされている。

【００１２】図２８は、第１の規格のＤＶＤの断面を表
している。

【００１３】第１の規格のＤＶＤは、両面構造とされ、
基板Ｓ１−２１の上に情報記録層Ｓ２−２１が形成さ
れ、その上に保護層Ｓ３−２１が形成されたものと、基
板Ｓ１−２２の上に情報記録層Ｓ２−２２が形成され、
その上に保護層Ｓ３−２２が形成されたものが、保護層
同士を接着して構成されている。

【００１４】光源からの光ビームは、0.6mmの厚さの基
板Ｓ１−２１（または基板Ｓ１−２２）を介して情報記
録層Ｓ２−２１（または情報記録層Ｓ２−２２）に照射
され、情報記録層Ｓ２−２１（または情報記録層Ｓ２−
２２）の反射光からそのデータを読み取るようになされ
ている（以後、基板Ｓ１−１、基板Ｓ１−２１、または
基板Ｓ１−２２の厚さ（光ビームの入射面から情報記録
層Ｓ２−１、情報記録層Ｓ２−２１、または情報記録層
Ｓ２−２２までの光学的な距離）を単に基板の厚さと称
する）。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例え
ば、第１の規格のＤＶＤ（基板の厚さは0.6mm、開口数
ＮＡは0.6）に対して最適になるように設計された対物
レンズを有する従来の光ピックアップで、従来のＣＤ
（基板の厚さは1.2mm、規格値の開口数ＮＡは0.45）の
情報記録層に光ビームを集光させる場合、基板の厚さの
違いにより光学的条件が変わり、その結果、大きな球面
収差が発生する。

【００１６】このとき発生する球面収差は、ディスクの
厚み、開口数ＮＡの４乗、および高次のその他の要素に
比例するため、著しい球面収差となり、記録情報を読み
取ることが困難になる。

【００１７】そこで、この球面収差が、開口数ＮＡの４
乗に比例することから、開口数ＮＡを小さくして球面収
差を小さくすることが考えられるが、球面収差の影響を
無視することができる程度まで、開口数ＮＡを小さくし
た場合、カットオフ空間周波数の低下、カップリング効
率（レーザの出射パワーと対物レンズより出射される光
のパワーとの比）の低下、およびスポットサイズが大き
くなることによるクロストークの増大等が発生し、その
結果、逆に再生信号が劣化する。

【００１８】従って、ディスクの厚みが異なる複数の種
類のディスク（例えば、第１の規格のＤＶＤ、ＨＳ、お
よびＣＤ(基板の厚さは、それぞれ、0.6mm,0.8mm,1.2m
m)）を、１つの光ピックアップで再生することは困難で
ある課題があった。

【００１９】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、開口数を変化させる等の光学的条件を変え
ることなく、例えば、光ピックアップを異なる基板の厚
さに対応して開口数を変化させるための駆動機構を設け
ることなく、簡易な構成の光ピックアップを用いて、複
数の厚さの基板を有する記録媒体に対して情報を記録ま
たは再生することができるようにしたものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の記録媒
体記録再生装置は、対物レンズの開口数ＮＡが、第１の
基板の屈折率をＮ、光源の波長をλとするとき、 0.55λ/ＴＰ1≦ＮＡｔ2-ｔ1≦7.513(λ/ＮＡ^4)(Ｎ^3/(Ｎ^2-1)) を満足するように設定されていることを特徴とする。

【００２１】請求項５に記載の記録媒体記録再生方法
は、対物レンズの開口数ＮＡが、第１の基板の屈折率を
Ｎ、光源の波長をλとするとき、 0.55λ/ＴＰ1≦ＮＡｔ2-ｔ1≦7.513(λ/ＮＡ^4)(Ｎ^3/(Ｎ^2-1)) を満足するように設定されていることを特徴とする。

【００２２】請求項１に記載の記録媒体記録再生装置に
おいては、対物レンズの開口数ＮＡが、第１の基板の屈
折率をＮ、前記光源の波長をλとするとき、 0.55λ/ＴＰ1≦ＮＡｔ2-ｔ1≦7.513(λ/ＮＡ^4)(Ｎ^3/(Ｎ^2-1)) を満足するように設定されている。

【００２３】請求項５に記載の記録媒体記録再生方法に
おいては、対物レンズの開口数ＮＡが、第１の基板の屈
折率をＮ、光源の波長をλとするとき、 0.55λ/ＴＰ1≦ＮＡｔ2-ｔ1≦7.513(λ/ＮＡ^4)(Ｎ^3/(Ｎ^2-1)) を満足するように設定されている。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１は本発明の記録媒体記録再生
装置を応用した記録媒体再生装置１の一実施例の構成を
示すブロック図である。

【００２５】スピンドルモータ２１は、回転制御回路２
２からの指示に従い、ディスク２を回転させるようにな
されている。回転制御回路２２は、コントロール回路２
８からの指示に従い、スピンドルモータ２１を駆動する
ようになされている。

【００２６】光ピックアップ２３は、ディスク２の情報
記録層に光ビームを集光し、ディスク２の情報記録層か
らの反射光を再生信号に変換し、電気フィルタ３０を介
して信号処理回路２７に出力するようになされている。

【００２７】スレッドモータ２４は、光ピックアップ２
３をディスク２の情報記録層の目標とするトラック位置
へ移動させるようになされている。

【００２８】スレッドモータ制御回路２５は、コントロ
ール回路２８からの指示に対応して、スレッドモータ２
４を駆動するようになされている。

【００２９】ピックアップ制御回路２６は、コントロー
ル回路２８からの指示信号に対応して、光ピックアップ
２３内のフォーカシングアクチュエータとトラッキング
アクチュエータの制御を行うようになされている。

【００３０】信号処理回路２７は、電気フィルタ３０を
介して入力される光ピックアップ２３からの再生信号に
復調処理、エラー処理等を施すと共に、例えば、ＲＦ信
号のレベルからディスク２の基板の厚さ（ディスクの種
類）を検出し、その検出信号をコントロール回路２８に
出力するようになされている。

【００３１】コントロール回路２８は、外部インタフェ
ース２９を介して入力される指示信号に対応して、上記
の各種回路に対し、指示命令を出力するようになされて
いる。また、コントロール回路２８は、信号処理回路２
７より入力される再生信号を外部インタフェース２９を
介して、外部装置に出力するようになされている。

【００３２】電気フィルタ３０（補正手段）は、所定の
厚さの基板を有するディスクに対応して発生する残留球
面収差を補正するようになされている。

【００３３】図２は、光ピックアップ２３の一実施例の
構成を示す図である。

【００３４】光ピックアップ２３においては、レーザダ
イオード４２から出射された光ビームは、ビームスプリ
ッタ４３で反射され、対物レンズ４１によりディスク２
の情報記録面に集光されるようになされている。

【００３５】また、ディスク２の情報記録面に記録され
たデジタルデータは、上述の光ビームの反射光が、対物
レンズ４１とビームスプリッタ４３を介して共役点に位
置するフォトディテクタ４４に集光されることにより、
再生信号に変換されるようになされている。

【００３６】対物レンズ４１は、厚さ0.83mmの基板を有
するディスクの情報記録面に開口数ＮＡが0.482となる
光を集光させたときに発生する球面収差が最小となるよ
うに設計されている。

【００３７】トラッキングアクチュエータ４５とフォー
カシングアクチュエータ４６（補正手段）は、それぞ
れ、ディスク２の回転に伴うフォーカスエラーやトラッ
キングエラーを補正するようになされている。また、フ
ォーカシングアクチュエータはディスクの種類に対応し
て発生する残留球面収差をデフォーカスを加えて補正す
るようにもなされている。

【００３８】図３は、光ピックアップ２３を用いて、デ
ィスク２−１（基板の厚さが0.6mmの基板を有し、トラ
ックピッチＴpが0.725μmであり、規格値の開口数ＮＡ
が0.6の第１の規格のＤＶＤ）の情報記録面に光ビーム
を集光させた状態を表している。

【００３９】図３において、図２の場合と対応する部分
には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略す
る。

【００４０】対物レンズ４１は、上述のように0.83mmの
厚さの基板を有するディスクに対し開口数ＮＡが0.482
となる光ビームを照射したとき発生する球面収差が最小
となるように設計されている。ここで、この対物レンズ
４１を用いてディスク２−１（第１の規格のＤＶＤ）の
情報記録面に光ビームを集光したとき発生するクロスト
ークと球面収差につて説明する。まず始めに、ディスク
２−１より再生される再生信号に含まれるクロストーク
について、図４乃至図７を参照して説明する。

【００４１】図４は、ディスクの情報記録面に所定の対
物レンズを介して光ビームを集光したときの光の強度分
布を立体的に表したものである。

【００４２】図４には、トラック(ｎ-1)乃至トラック
(ｎ+1)が示されている。そして、この図に示す状態にお
いては、トラックｎ上に光ビームが集光されており、こ
の図に示す立体的な高さは、光ビームの強度を表してい
る。この図より、光ビームの中心近傍にエネルギーが集
中していることが判る。

【００４３】図５は、図４において光ビームをトラック
ｎのトラック方向に移動させた場合の全反射光の光量
（所定のピット内で光ビームの強度をトラック方向に積
分して求めた量）を縦軸に、トラックｎの中心からの距
離（トラック方向と垂直方向への距離）を横軸にプロッ
トしたグラフである。

【００４４】前述のように、光ビームのスポットサイズ
は、λ/ＮＡに比例するため、図５における横軸の距離
は、λ/ＮＡを乗じたとき元の距離となる値で示されて
いる。

【００４５】この図から判るように、トラックｎの中心
をピークに光ビームの反射光の光量が急激に低下してい
る。また、横軸が0.50乃至1.00（または、-1.00乃至-0.
50）の範囲においては第２のピークが存在している。横
軸が-1.00以下と1.00以上の範囲では、全反射光の光量
は、ほぼ0であるとみなすことができる。

【００４６】従って、クロストークを考慮する場合、横
軸が-1.00乃至1.00で表される範囲に存在するトラック
からの反射光を考慮すればよい。

【００４７】図６は、図５に示すグラフに、クロストー
クを考慮するための３つのトラック(ｎ-1)乃至(ｎ+1)を
図示したものであり、再生信号が、トラックｎからの反
射光の他、隣接するトラック(ｎ-1)とトラック(ｎ+1)か
らの反射光から構成されている状態を示している。すな
わち、この場合、再生信号は、本来のトラックｎからの
再生信号とその両側のトラックからの再生信号とで構成
されている。

【００４８】トラックｎのピット幅（トラック幅）Ｄ内
から反射される全光量をＳMとし、トラック(ｎ-1)また
はトラック(ｎ+1)のうち、いづれか１つのトラックのピ
ット幅Ｄ内から反射される全光量をＳCとすると、クロ
ストークＫは式（２）で表される。Ｋ=ＳC/ＳM （２）

【００４９】また、第１の規格のＤＶＤにおけるピット
巾ＤとトラックピッチＴＰの比率が、ＣＤにおけるそれ
とほぼ等しいと仮定すると、式（２）で表されるクロス
トークＫは、ＴＰ/(λ/ＮＡ)の値から一義的に求めるこ
とができる。このことを利用して横軸にＴＰ/(λ/ＮＡ)
をとり、縦軸にクロストークＫをプロットしたグラフを
図７に示す。

【００５０】図７は、ＣＤのピット巾Ｄ（0.5μm）とト
ラックピッチＴＰ（1.6μm）の値より比率ＴＰ/Ｄを求
め、入射光は一様円形開口であるとした場合におけるク
ロストークＫの計算値をプロットしたものである。

【００５１】クロストークＫは、例えば-30dB以下であ
れば再生信号に与える影響は少ないと判断することがで
きる。図７のグラフから、クロストークが-30dBとなる
ＴＰ/(λ/ＮＡ)の値を求めると、0.55となる。このこと
を利用して図３に示す状態（光ピックアップ２３でディ
スク２−１を再生する状態）で発生するクロストークが
ー30dB以下となるための開口数ＮＡを求めることができ
る。ＴＰ/(λ/ＮＡ)=0.55の式に、第１の規格のＤＶＤ
のトラックピッチＴＰの値である0.725μmと、光ビーム
の波長λの値である635nmとを代入して、クロストーク
Ｋが-30dBになる開口数ＮＡを求めると、0.482となる。

【００５２】すなわち、開口数ＮＡが0.482となる光ピ
ックアップ２３（対物レンズ４１）を用いて、ディスク
２−１（第１の規格のＤＶＤ）を再生してもスポットサ
イズの大きさに起因して発生するクロストークは-30dB
であり、再生信号へのクロストークの影響は無視するこ
とができる。

【００５３】次に、開口数ＮＡが0.482で、0.83mmの厚
さの基板を有するディスクに対して最適化（球面収差が
最小となるように設計）された対物レンズ４１で、0.6m
mの厚さの基板を有するディスク２−１の情報記録面に
光ビームを集光させた場合（図３に示す場合）に発生す
る球面収差についての説明を行う。

【００５４】基板の厚さがｔ0のディスクに対して最適
化された開口数がＮＡの対物レンズで、基板の厚さがｔ
のディスクに波長がλの光ビームを集光させた場合に発
生する球面収差Ｗ40は、基板の屈折率をNとすると、式
（３）で表される。Ｗ40=｛1/（(√5)*6*8）｝*｛（（(N)^2）-1）/（(N)^3）｝ *｛(ＮＡ)^4｝*(ｔ-ｔ0)*(1/λ) （３）

【００５５】式（３）において、^はべき乗を表す。

【００５６】この球面収差が、例えば、像の中心強度が
完全無収差の場合の80%以上となるMarechaのcriterion
（マレシャルの許容量）である0.07λrms(root mean sq
uare)以下であれば、再生信号に与える影響は少ないと
判断することができる。従って、上述の開口数ＮＡの値
（0.482）、光ビームの波長λ（635nm）、および基板の
屈折率N（1.58）を用いて上述の条件を満たす基板の厚
さの差δ(=ｔ-ｔ0)を求めることがでる。そして、この
条件を満たすδを計算すると、0.233mm以下となる。つ
まり、開口数ＮＡが0.482で、0.83mmの厚さの基板を有
するディスクに対して最適化された対物レンズ４１を用
いた場合、開口数ＮＡが0.482で、基板の厚さが0.597(=
0.83-0.233)mm乃至1.063(=0.83+0.233)mmのディスクに
光を照射した場合に発生する球面収差が無視できること
になる。

【００５７】従って、対物レンズ４１を有する光ピック
アップ２３を用いて、0.6mmの厚さ（0.597<0.6<1.063の
範囲、すなわち、球面収差を無視できる範囲の厚さ）の
基板を有するディスク２−１（第１の規格のＤＶＤ）の
情報記録面に、開口数ＮＡが0.482の光ビームを集光さ
せた場合（図３に示す場合）に発生する球面収差は、無
視することができる程度のものとなる。

【００５８】すなわち、図３に示すように、対物レンズ
４１を用いてディスク２−１（第１の規格のＤＶＤ）を
再生する場合、その再生信号はクロストークや球面収差
による影響が少ない、十分に実用に耐え得る再生信号と
なる。

【００５９】このようにして、第１の規格のＤＶＤを再
生する場合に、その規格値（開口数ＮＡが0.6で、基板
の厚さが0.6mm）に最適化された対物レンズを用いる代
わりに、開口数ＮＡが0.482で、基板の厚さが0.83mmに
最適化された対物レンズ４１を用いるようにしても、実
用に耐え得る再生信号を得ることができる。

【００６０】次に、開口数ＮＡが0.482で、0.83mmの厚
さの基板を有するディスクに対して最適化（球面収差が
最小となるように設計）された対物レンズ４１で、1.2m
mの厚さの基板を有するディスク２−２（ＣＤ）の情報
記録面に光ビームを集光させた場合に発生する球面収差
についての説明を行う。図８は、対物レンズ４１を有す
る光ピックアップ２３でディスク２−２の情報記録面に
光ビームを集光させた状態を示している。

【００６１】図８に示す状態においては、開口数ＮＡが
0.482であり、この値は、ディスク２−２（ＣＤ）の規
格値の開口数ＮＡ(0.45)より大きな値であるため、再生
時に発生するクロストークは少なく、再生の障害とはな
らない。従って、以下、図８の状態において、再生時に
発生する球面収差についての説明を行う。

【００６２】ここで、ディスク２−１（第１の規格のＤ
ＶＤ）を再生することができる対物レンズについて、開
口数と基板の厚さの最適化の範囲を図９を参照して説明
する。

【００６３】図９は、第１の規格のＤＶＤを再生する場
合において、十分な再生信号が得られるようにするため
の対物レンズの開口数と基板の厚さの最適化の範囲を示
す図である。図９においては、横軸に開口数ＮＡ、縦軸
に基板の厚さｔがとられている。

【００６４】上述のように、ディスク２−１（第１の規
格のＤＶＤ）を再生するためのクロストークの条件よ
り、開口数ＮＡは0.482以上とする必要がある。一方、
最適化する基板の厚さをｔ0であるとすると、厚さｔの
基板において発生する球面収差Ｗ40は、式（３）に示す
ように、(ｔ-ｔ0)で表される基板の厚さの差に比例し、
その値はマレシャルの許容量である0.07λrms以下とす
る必要がある。式（３）に、光ビームの波長λ(635nm)
と基板の屈折率N(1.58)を代入して、開口数ＮＡと基板
の厚さの差(ｔ-ｔ0)との関係を求め、さらに、ｔ0=0.6m
mを代入すると、式（４）が得られる。 0.01267/（(ＮＡ^4)）≧ｔ-0.6 （４）

【００６５】これら２つの条件を満たす開口数ＮＡと基
板の厚さｔの範囲は図９の斜線部分に示す範囲となる。
換言すれば、この斜線部分の範囲は、規格１のＤＶＤを
再生する場合に、対物レンズを最適化することが可能な
範囲を表している。

【００６６】すなわち、対物レンズを最適化するとき、
その開口数ＮＡを、図９の斜線部分の開口数ＮＡの値と
し、また、その基板の厚さｔ0を、図９の斜線部分の厚
さｔの値とすれば、開口数ＮＡが0.482以上であり、か
つ、球面収差がマレシャルの許容量以下となる条件を満
たしており、第１の規格のＤＶＤを再生するとき十分な
再生信号を得ることができる。

【００６７】例えば、図３の例（開口数ＮＡが0.482
で、基板の厚さが0.83mm(=ｔ0)に最適化された対物レン
ズ４１を用いて第１の規格のＤＶＤを再生する場合）
は、図９の点ａに対応しており、点ａは斜線部分の領域
に含まれるため、この条件で第１の規格のＤＶＤを再生
した場合、十分な再生信号が得られることになる。

【００６８】ここで、この斜線部分内（第１の規格のＤ
ＶＤを問題なく再生できる範囲）の点を幾つか選択し、
その範囲の条件において、ＣＤ（基板の厚さが1.2mm
で、規格値の開口数が0.45）を再生する場合に発生する
球面収差を図１０を参照して説明する。

【００６９】図１０においては、点ａ乃至点ｈで示され
る各条件でＣＤを再生した場合に発生する球面収差が、
図中、四角で囲んだ数字（単位はλrms）で表されてい
る。

【００７０】例えば、点ｂに示す条件（開口数が0.482
で、基板の厚さが0.6mmに最適化した対物レンズを使用
する条件）で、ＣＤを再生した場合に発生する球面収差
は、0.18λrmsである。

【００７１】ここで、点ｆの条件でディスク２−１（第
１の規格のＤＶＤ）を再生する場合とディスク２−２
（ＣＤ）を再生する場合を、それぞれ、図１１と図１２
を参照して説明する。点ｆの条件は、開口数ＮＡが0.6
で、基板の厚さが0.6mmに対して最適化された対物レン
ズを用いた場合であり、図１１には、そのように設計さ
れた対物レンズ５１を用いてディスク２−１（第１の規
格のＤＶＤ）の情報記録面に光ビームを集光させた状態
を表している。

【００７２】図１１に示す状態では、対物レンズ５１が
ディスク２−１に対して最適化されているため（点ｆは
図９と図１０の斜線部分に含まれるため）、最も良好な
再生信号が得られる。

【００７３】図１２は、対物レンズ５１を用いてディス
ク２−２（基板の厚さが1.2mmの基板を有し、規格値の
開口数ＮＡが0.45のＣＤ）の情報記録面に光ビームを集
光させた状態を示している。

【００７４】図１２に示す場合においては、対物レンズ
５１がディスク２−２（ＣＤ）に対応していないため、
大きな球面収差が発生し、その結果、再生信号の読み取
りが困難となる。このことは、図１０の点ｆの状態でＣ
Ｄを再生したときに発生する球面収差が0.43である（マ
レシャルの許容範量0.07より相当大きい）ことから明か
である。

【００７５】そこで、開口数ＮＡが0.6で、基板の厚さ
が0.7mmに対して最適化された対物レンズを用いてディ
スク２−２（ＣＤ）を再生する場合を考える。この場合
の条件は、図１０の点ｅで示す条件であり、点ｅは斜線
部分内の点であるため、当然ディスク２−１（第１の規
格のＤＶＤ）を良好に再生することができる。また、こ
の条件で、ディスク２−２（ＣＤ）を再生したときに発
生する球面収差は0.36である。点ｆと点ｅを比較して判
るように、両ディスクを再生する場合、点ｆの条件より
点ｅの条件の方が、ディスク２−２（ＣＤ）を再生する
ときに発生する球面収差を軽減させることができる。つ
まり、同じ開口数(0.6)である場合、より厚い基板に対
して最適化した対物レンズを用いる方が、ＣＤを再生す
る場合に発生する球面収差を、より軽減させることがで
きる。

【００７６】次に、開口数が0.482で、基板の厚さが0.6
mm(=ｔ0)に対して最適化された対物レンズを用いてディ
スク２−２（ＣＤ）を再生場合を考える。この場合の条
件は、図１０の点ｂで示す条件であり、点ｂの斜線部分
内の点であるため、ディスク２−１（第１の規格のＤＶ
Ｄ）を良好に再生することができる。この条件で、ディ
スク２−２（ＣＤ）を再生したときに発生する球面収差
は、図１０に示すように、0.18である。点ｆと点ｂを比
較して判るように、点ｆの条件より、点ｂの条件の方
が、ディスク２−２（ＣＤ）を再生したときに発生する
球面収差を、より軽減させることができる。つまり、同
じ基板の厚さ(0.6mm)に最適化された対物レンズを用い
る場合、より小さい開口数を用いる方が、ディスク２−
２（ＣＤ）を再生するときに発生する球面収差を、より
軽減させることができる。

【００７７】これらのことから、ディスク２−１（第１
の規格のＤＶＤ）を良好に再生できる対物レンズのう
ち、最も小さい開口数で、最も厚い基板に対して最適化
された対物レンズは、点ａの条件であることが判る。す
なわち、ディスク２−１（第１の規格のＤＶＤ）を良好
に再生することができる対物レンズの中では、対物レン
ズ４１がＣＤを再生するとき発生する球面収差を最も軽
減させることができる。

【００７８】このことは、ディスク２−１（第１の規格
のＤＶＤ）を再生することができるピックアップの中で
は、図８に示すように、図２に示す対物レンズ４１を有
する光ピックアップ２３を用いて、ディスク２−２（Ｃ
Ｄ）を再生するようにすると、発生する球面収差を最も
軽減させることができることを意味する。

【００７９】以上のようにして、ディスク２−１（第１
の規格のＤＶＤ）とディスク２−２（ＣＤ）の両ディス
クを再生する場合、光ピックアップ２３（対物レンズ４
１）を用いることにより、発生する球面収差を最も軽減
させることができる。

【００８０】しかしながら、図１０の点ａに示した数値
からも判るように、光ピックアップ２３（対物レンズ４
１）を用いるようにしても、ディスク２−２（ＣＤ）を
再生する場合（図８の場合）に発生する球面収差は0.11
と、マレシャルの許容量0.07より大きく、再生信号への
影響を無視することはできない（球面収差が残留す
る）。

【００８１】図１３は、図１０に示す各点の状態でディ
スク２−２（ＣＤ）を再生したときの光学系の伝達関数
ＭＴＦ(Modulation Transfer Function)と空間周波数と
の関係を示している（横軸の目盛りに1154を乗じて得ら
れる値が実際の空間周波数を示し、単位はlp(ラインペ
ア)/mmである）。

【００８２】図中、曲線Ｘは、ＣＤ（規格値は開口数Ｎ
Ａが0.45、波長λが780nm）用の光ピックアップ（開口
数ＮＡが0.366（ＣＤの場合、実際の開口数はこの程度
で十分な再生信号が得られる）の特性であり、1.2mmの
厚さの基板に対して最適化された対物レンズを有する光
ピックアップ）を用いてＣＤを再生したときのＭＴＦを
示す曲線である。また、曲線Ｙは、第１の規格のＤＶＤ
（規格値は、開口数ＮＡが0.6、波長λが635nm）用の光
ピックアップ（開口数ＮＡが0.6であり、0.6mmの厚さの
基板に対して最適化された対物レンズを有する光ピック
アップ）を用いて第１の規格のＤＶＤを再生したときの
ＭＴＦを示す曲線である。

【００８３】図１３には、図１０に示した点のうち、点
ｂ、点ｄ、点ｆ、および点ｈで示す条件でＣＤを再生し
たときのＭＴＦが、対応するアルファベット文字の曲線
で示されている。

【００８４】このグラフから判るように、球面収差が残
留しているので、点ｂ、点ｄ、点ｆ、および点ｈで示す
条件でＣＤを再生したときの曲線は、曲線Ｘからのずれ
が大きく、このままでは良質の再生信号を得ることがで
きない。

【００８５】そこで、図１０に示す各点（点ａ乃至点
ｈ）の状態において、所定のデフォーカス処理を施した
後のＭＴＦの値をプロットしたものを図１４に示す。ま
た、図１４のグラフを点ａ乃至点ｈの状態のそれぞれに
ついて、拡大したものを図１５乃至図２２に示す。

【００８６】図１５の曲線ａは、点ａの状態において、
デフォーカスＷ20を0.18λrmsにしたときのものであ
る。同様に、図１６乃至図２２の曲線ｂ乃至曲線ｈは、
それぞれ、点ｂ乃至点ｈの状態において、デフォーカス
Ｗ20を0.29,0.42,0.56,0.90,1.08,1.41,または1.50(λr
ms)としたときのものである。

【００８７】これらの図から判るように、所定のデフォ
ーカス処理を施すことにより、各点に対応する条件にお
けるＭＴＦの曲線は、ＣＤ用の光ピックアップを用いた
ときのＭＴＦの曲線Ｘからのずれが小さくなる。特に、
点ａの状態においては、デフォーカスＷ20は0.18と、比
較的小さな値で球面収差を補正することができる。

【００８８】すなわち、ＣＤと第１の規格のＤＶＤとを
共通の光ピックアップを用いて再生する場合、基板の厚
さが0.6mmより厚い、例えば、開口数ＮＡが0.482で、0.
83mmの基板の厚さに対して最適化された対物レンズ４１
を用いることにより、第１の規格のＤＶＤを再生するこ
とができ、また、ディスク２−２（ＣＤ）は、小さなデ
フォーカスを施すことでその再生が可能となる。

【００８９】従って、図２に示す光ピックアップ２３で
は、図３に示すように、ディスク２−１（第１の規格の
ＤＶＤ）を再生する場合は、なんら光学系に対して特定
の処理を行わずに再生することができる。また、図８に
示すように、ディスク２−２（ＣＤ）を再生する場合
は、フォーカシングアクチュエータ４６により小さなデ
フォーカス(0.18)を行うことで、再生が可能となる。

【００９０】より最適値に近い条件のディスク２−１
（第１の規格のＤＶＤ）を再生する場合の方が、ディス
ク２−２（ＣＤ）を再生する場合より、大きなレベルの
ＲＦ信号が得られる。そこで、ＲＦ信号のレベルを信号
処理回路２７で検出し、コントロール回路２８は、信号
処理回路２７の出力から、ディスク２−２の再生時と判
断されるとき、ピックアップ制御回路２６を介してフォ
ーカシングアクチュエータ４６に所定のデフォーカスを
与えるためのオフセットを供給する。

【００９１】また、0.8mmの厚さの基板を有するＨＳな
ども、光学系に対して特定の処理を行わずに光ピックア
ップ２３（対物レンズ４１）を用いて再生することがで
きるのは勿論である。

【００９２】なお、残留球面収差（それに起因するＲＦ
信号帯域の変調度の低下）はデフォーカスを行わず、電
気フィルタ３０を所定の特性に設定することで補正する
こともできる。

【００９３】ディスク２−１（第１の規格のＤＶＤ）に
対して最適化された対物レンズを用いて両ディスク（第
１の規格のＤＶＤとＣＤ）を再生するときの球面収差に
ついては、図１１と図１２を参照して説明したが、次
に、ディスク２−２（ＣＤ）に対して最適化された対物
レンズを用いてディスク２−１（第１の規格のＤＶＤ）
を再生する場合について、図２３と図２４を参照して説
明する。

【００９４】図２３と図２４は、開口数ＮＡが0.45で、
基板の厚さが1.2mmに対して最適化された対物レンズ６
１を用いて、ディスク２−２（ＣＤ）の情報記録面に光
ビームを集光させた状態と、ディスク２−１（第１の規
格のＤＶＤ）の情報記録面に光ビームを集光させた状態
とを、それぞれ、示している。図２３に示す状態におい
ては、対物レンズ６１がディスク２−２（ＣＤ）に対し
て最適化されているので、良質の再生信号が得られる
が、図２４に示す状態においては、対物レンズ６１がデ
ィスク２−１（第１の規格のＤＶＤ）に対応していない
ため、図１２の場合と同様に大きな球面収差が発生す
る。

【００９５】次に、図３と図８に示した場合を応用し、
基板の厚さが1.2mmより薄いディスクに対して最適化さ
れたディスク２−２（ＣＤ）を良好に再生することがで
きる対物レンズ、例えば、開口数ＮＡが0.482で、基板
の厚さが0.97(≒0.967=1.20-0.233)mmに対して最適化さ
れた対物レンズを用いて、両ディスク（第１の規格のＤ
ＶＤとＣＤ）を再生する場合を考える。

【００９６】図２５は、開口数ＮＡが0.482で、基板の
厚さが0.97mmに対して最適化された対物レンズ７１を用
いて、ディスク２−２（ＣＤ）の情報記録面に光ビーム
を集光させた状態を示している。

【００９７】このときの開口数ＮＡ(0.482)は、ＣＤの
規格値の開口数(0.45)より大きい値であるため、再生時
に発生するクロストークは少なく、再生の障害とはなら
ない。また、開口数ＮＡが0.482、光ビームの波長λが6
35nm、および基板の屈折率Nが1.58であるとき、基板の
厚さの差により発生する球面収差について、マレシャル
の許容量を満たす基板の厚さの差は、既に求めたように
0.233mmである。つまり、0.967(=1.20-0.233)乃至1.433
(=1.20+0.233)の厚さの基板に対して最適化された対物
レンズを用いるようにすれば、再生時に発生する球面収
差は無視することができる。図２５に示す対物レンズ７
１はこの条件を満たしており、ディスク２−２（ＣＤ）
を良好に再生することができる。

【００９８】図２６は、この対物レンズ７１を用いて、
ディスク２−１（第１の規格のＤＶＤ）の情報記録面に
光ビームを集光させた状態を示している。

【００９９】このとき発生する球面収差は、、例えば、
図２４に示す場合と比較すると、より小さい値のものと
なる。しかしながら、図９のグラフから判るように、第
１の規格のＤＶＤを良好に再生することのできる対物レ
ンズの条件は、基板の厚さｔ0が0.83mm以下で最適化さ
れている必要があり、対物レンズ７１は、この条件を満
足していない。

【０１００】そこで、図８に示す場合と同様に、再生時
に発生する残留球面収差を所定のデフォーカスを加えて
補正するようにする。

【０１０１】すなわち、対物レンズ７１を用いてディス
ク２−２（ＣＤ）を再生する場合、なんら光学系に対し
て特定の処理を行わずに再生することができ、ディスク
２−１（第１の規格のＤＶＤ）を再生する場合、図２６
に示すように、フォーカシングアクチュエータ４６によ
る比較的小さなデフォーカスを行うことで再生が可能と
なる。

【０１０２】以上のようにして、開口数等を変化させる
ことなく、１つの光ピックアップで、種々の異なる規格
の記録媒体に対してデータを記録または再生することが
できる。

【０１０３】また、光ピックアップ２３は、種々の規格
に対応するための特殊な構造、例えば、開口数を変化さ
せるための駆動機構などの特殊な構造を持たないため、
安価、かつ、簡易な構成で、容易に実現することができ
る。

【０１０４】なお、本発明は、情報を記録する場合に
も、さらに、ディスク以外の記録媒体に対して情報を記
録または再生する場合にも適用することができる。

【０１０５】

【発明の効果】以上のように請求項１に記載の記録媒体
記録再生装置および請求項５に記載の記録媒体記録再生
方法によれば、対物レンズの開口数ＮＡが、第１の基板
の屈折率をＮ、光源の波長をλとするとき、 0.55λ/ＴＰ1≦ＮＡｔ2-ｔ1≦7.513(λ/ＮＡ^4)(Ｎ^3/(Ｎ^2-1)) を満足するように設定されているので、異なる基板の厚
さを有する個々の記録媒体に対し、簡易な構造の光ピッ
クアップを用いて記録媒体の情報記録層に良好な結像を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の記録媒体記録再生装置を応用した記録
媒体再生装置１の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】光ピックアップ２３の一実施例の構成を示す図
である。

【図３】光ピックアップ２３を用いてディスク２−１
（第１の規格のＤＶＤ）に光ビームを集光させた状態を
示す図である。

【図４】記録媒体のトラックｎに光ビームを集光させた
状態を示す図である。

【図５】光ビームをトラックｎ上でトラック方向に移動
させて得られる反射光の光量と、トラックｎの中心から
の距離との関係を示すグラフである。

【図６】図５のグラフにおいて、トラック(ｎ-1)乃至ト
ラック(ｎ+1)からの反射光の光量を示した図である。

【図７】クロストークとＴＰ/(λ/ＮＡ)との関係を示す
グラフである。

【図８】光ピックアップ２３を用いてディスク２−２
（ＣＤ）に光ビームを集光させた状態を示す図である。

【図９】第１の規格のＤＶＤを再生することができる対
物レンズについて、開口数と基板の厚さの最適化の範囲
を示す図である。

【図１０】図９の斜線部分内の各点に対応する条件でＣ
Ｄを再生したとき発生する球面収差を示す図である。

【図１１】ディスク２−１（第１の規格のＤＶＤ）に最
適化された対物レンズ５１でディスク２−１（第１の規
格のＤＶＤ）に光ビームを集光させた状態を示す図であ
る。

【図１２】ディスク２−１（第１の規格のＤＶＤ）に最
適化された対物レンズ５１でディスク２−２（ＣＤ）に
光ビームを集光させた状態を示す図である。

【図１３】図１０の各点に対応する条件でＣＤを再生す
るときのＭＴＦと空間周波数との関係を示すグラフであ
る。

【図１４】図１０の各点に対応する条件でデフォーカス
を加えたときのＭＴＦと空間周波数との関係を示すグラ
フである。

【図１５】図１０の点ａに対応する条件でデフォーカス
を加えたときのＭＴＦと空間周波数との関係を示すグラ
フである。

【図１６】図１０の点ｂに対応する条件でデフォーカス
を加えたときのＭＴＦと空間周波数との関係を示すグラ
フである。

【図１７】図１０の点ｃに対応する条件でデフォーカス
を加えたときのＭＴＦと空間周波数との関係を示すグラ
フである。

【図１８】図１０の点ｄに対応する条件でデフォーカス
を加えたときのＭＴＦと空間周波数との関係を示すグラ
フである。

【図１９】図１０の点ｅに対応する条件でデフォーカス
を加えたときのＭＴＦと空間周波数との関係を示すグラ
フである。

【図２０】図１０の点ｆに対応する条件でデフォーカス
を加えたときのＭＴＦと空間周波数との関係を示すグラ
フである。

【図２１】図１０の点ｇに対応する条件でデフォーカス
を加えたときのＭＴＦと空間周波数との関係を示すグラ
フである。

【図２２】図１０の点ｈに対応する条件でデフォーカス
を加えたときのＭＴＦと空間周波数との関係を示すグラ
フである。

【図２３】ディスク２−２（ＣＤ）に最適化された対物
レンズ６１でディスク２−２（ＣＤ）に光ビームを集光
させた状態を示す図である。

【図２４】ディスク２−２（ＣＤ）に最適化された対物
レンズ６１でディスク２−１（第１の規格のＤＶＤ）に
光ビームを集光させた状態を示す図である。

【図２５】ディスク２−２（ＣＤ）を良好に再生できる
対物レンズ７１を用いてディスク２−２（ＣＤ）に光ビ
ームを集光させた状態を示す図である。

【図２６】ディスク２−２（ＣＤ）を良好に再生できる
対物レンズ７１を用いてディスク２−１（第１の規格の
ＤＶＤ）に光ビームを集光させた状態を示す図である。

【図２７】ＣＤの断面を示す図である。

【図２８】第１の規格のＤＶＤの断面を示す図である。

【符号の説明】

１記録媒体再生装置，２，２−１，２−２ディス
ク，２１スピンドルモータ，２２回転制御回
路，２３光ピックアップ，２４スレッドモー
タ，２５スレッドモータ制御回路，２６ピック
アップ制御回路，２７信号処理回路，２８コント
ロール回路，２９外部インタフェース，３０電
気フィルタ，４１対物レンズ，４２レーザダイ
オード，４３ビームスプリッタ，４４フォトディ
テクタ，４５トラッキングアクチュエータ，４６
フォーカシングアクチュエータ，５１，６１，７１
対物レンズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光を発生する光源と前記光源からの光を
集光する対物レンズとを備えるピックアップを用いて、
第１の厚さｔ1の基板と、第１の幅のトラックピッチＴ
Ｐ1を有する第１の記録媒体と、前記第１の厚さｔ1より
厚い第２の厚さｔ2の基板と、前記第１の幅のトラック
ピッチＴＰ1より広い第２の幅のトラックピッチＴＰ2を
有する第２の記録媒体に対して、選択的に、情報を記録
または再生する記録媒体記録再生装置において、前記対物レンズの開口数ＮＡが、前記第１の基板の屈折
率をＮ、前記光源の波長をλとするとき、 0.55λ/ＴＰ1≦ＮＡｔ2-ｔ1≦7.513(λ/ＮＡ^4)(Ｎ^3/(Ｎ^2-1)) を満足するように設定されていることを特徴とする記録
媒体記録再生装置。
【請求項２】前記第２の記録媒体を再生するとき発生
する残留球面収差を電気的に補正する補正手段をさらに
備えることを特徴とする請求項１に記載の記録媒体記録
再生装置。
【請求項３】前記第２の記録媒体を再生するとき発生
する残留球面収差をデフォーカスを加えることにより補
正する補正手段をさらに備えることを特徴とする請求項
１に記載の記録媒体記録再生装置。
【請求項４】前記第１の厚さｔ1は0.6mmであり、前記
第２の厚さｔ2は1.2mmであり、前記第１のトラックピッ
チＴＰ1は0.725μmであり、前記第２のトラックピッチ
ＴＰ2は1.6μmであることを特徴とする請求項１に記載
の記録媒体記録再生装置。
【請求項５】光を発生する光源と前記光源からの光を
集光する対物レンズとを備えるピックアップを用いて、
第１の厚さｔ1の基板と、第１の幅のトラックピッチＴ
Ｐ1を有する第１の記録媒体と、前記第１の厚さｔ1より
厚い第２の厚さｔ2の基板と、前記第１の幅のトラック
ピッチＴＰ1より広い第２の幅のトラックピッチＴＰ2を
有する第２の記録媒体に対して、選択的に、情報を記録
または再生する記録媒体記録再生方法において、前記対
物レンズの開口数ＮＡが、前記第１の基板の屈折率を
Ｎ、前記光源の波長をλとするとき、 0.55λ/ＴＰ1≦ＮＡｔ2-ｔ1≦7.513(λ/ＮＡ^4)(Ｎ^3/(Ｎ^2-1)) を満足するように設定されていることを特徴とする記録
媒体記録再生方法。