JPH0991749A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 対物レンズと補正光学素子との光軸がずれて
もコマ収差の発生を抑制することができる光ピックアッ
プ装置を提供する。 【解決手段】 厚さの異なる２種類の光ディスクＡ２，
ＡＢの再生を行なう光ピックアップ装置であって、光路
中に収差補正を行なう補正光学素子６を設けて０次回折
光Ｌ１を対物レンズ７の設計上の厚さの光ディスクの再
生に用い、１次回折光２を他方の厚さの光ディスクの再
生に用いる光ピックアップ装置において、前記１次回折
光の前記収差補正の量を、前記２種類の光ディスクの厚
さが異なることにより発生する収差よりも小さくなるよ
うに構成する。これにより、対物レンズと補正光学素子
との光軸がすれても、コマ収差の増加量を、完全に収差
補正を行なった場合の増加量よりも小さくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、厚さの異なる２種
類の光ディスクから情報を読み出す光ピックアップ装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、高密度、大容量の記憶媒体とし
て、ピット状パターンを有する光ディスクが知られてお
り、広く利用されている。光ディスクの記録再生におい
て、記録再生光学系の微小光スポットをいかに再生記録
面上にフォーカスさせるかが重要な点である。光メモリ
技術の進展にともなって、光ディスクの形式も多様化し
てきており、例えば厚さが異なった光ディスクや１枚の
光ディスクに２層の記録面を有する光ディスクも開発さ
れる傾向にある。この場合、利便性を考慮すると１つの
光ピックアップ装置で厚さの異なる２種類の光ディスク
を或いは１つの光ディスクの２層の記録面をどちらで
も、選択的に読み出せるように光学系を設計することが
必要である。

【０００３】ディスクの厚さは通常１ｍｍ前後である
が、規格の相違に応じてこの厚さに差があるなどしてデ
ィスク中の光学的距離に僅かに差が生ずると光学系に球
面収差が発生することは避けられない。そこで、このよ
うな球面収差を補正する構造が種々提案されており、例
えば特開平７−９８４３１号公報には、厚さの異なる光
ディスクから情報を再生する光ピックアップ装置とし
て、中心部に同心円状の格子パターンを形成して周縁部
が平坦になされた板状のホログラムレンズよりなる補正
光学素子を光路途中に介在させることにより光軸方向に
僅かに異なった位置に同時に２つの焦点を形成するよう
にした装置や、光ディスクの厚さの相違に応じて発生す
る球面収差を補正するためのレンズ系で構成される補正
光学系を、光路中に出し入れすることにより、光軸方向
に僅かに異なった位置に２つの焦点を選択的に形成する
ようにした装置が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のように光路中に
ホログラムレンズ等の補正光学系を介在させることによ
り、ディスク厚みの差による収差と逆極性の球面収差を
発生させて上記収差をキャンセルするようになってい
る。この場合、対物レンズと補正光学系との光軸が精度
良く一致していれば新たな別の収差を発生させることな
く上記収差は完全にキャンセルされるのであるが、光軸
に僅かでもずれがあると、球面収差自体は略キャンセル
することができるものの、新たにコマ収差、非点収差、
フォーカスずれ等が発生してしまっていた。このコマ収
差は、共芯光学系における偏心コマ収差と同様の原理で
発生している。実際の組み立てに際しても、対物レンズ
と補正光学系の光軸を精度良く一致させるのは非常に困
難であり、上記した新たな収差等の発生を避けることが
できなかった。

【０００５】この場合、フォーカスずれはフォーカスサ
ーボで補償することができ、また、非点収差は比較的小
さいのでさほど問題とならないが、コマ収差はディスク
の再生特性にとって最も悪い影響を与え、このコマ収差
の発生は是非とも押さえたいが、現在のところ有効な解
決策が見い出されていないのが現状である。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、その目的は対物レンズと補正光
学素子との光軸がずれてもコマ収差の発生を抑制するこ
とができる光ピックアップ装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、コマ収差の
解消について鋭意研究の結果、光ディスク厚さの差によ
る収差の補正を、１００％完全に行なうのではなく、信
号品質から見て許される程度まで不完全な補正に敢えて
止めることにより、対物レンズと補正光学素子との光軸
がずれてもコマ収差の増加量を、補正が１００％の場合
よりも抑制することができる、という知見を得ることに
よりなされたものである。

【０００７】すなわち、本発明は、厚さの異なる２種類
の光ディスクの再生を行なう光ピックアップ装置であっ
て、光路中に収差補正を行なう補正光学素子を設けて０
次回折光を対物レンズの設計上の厚さの光ディスクの再
生に用い、１次回折光を他方の厚さの光ディスクの再生
に用いる光ピックアップ装置において、前記１次回折光
の前記収差補正の量を、前記２種類の光ディスクの厚さ
が異なることにより発生する収差よりも小さくなるよう
に構成したものである。

【０００８】上述のように構成することにより、例えば
厚さの大きい光ディスクから情報を再生する場合には補
正光学素子の透過光、すなわち１次回折光により読み出
しが行なわれ、また、厚さの小さな光ディスクから情報
を再生する場合には、０次回折光により読み出しが行な
われる。この場合、補正光学素子は例えば部分的にホロ
グラムレンズよりなり、１次回折光の収差補正の量を、
光ディスクの厚さが異なることにより発生する収差の５
０〜８０％の範囲内に設定し、敢えて球面収差の補正を
不足傾向とする。これにより、光軸ずれが生じてもコマ
収差の増加量を抑制でき、光軸ずれの許容量の増大を図
ることが可能となる。補正光学素子としては、上述のよ
うな光路に常時介設されるホログラムレンズを用いたも
のに限らず、例えば凹レンズのような補正光学素子を用
いて、これを再生すべき光ディスクの種類に対応させて
光路中に出し入れする形式のものも同様に適用できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る光ピックア
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は補正光学素子としてホログラムレンズを用いた本発
明の光ピックアップ装置を示す全体構成図、図２はホロ
グラムレンズよりなる補正光学素子を示す平面図、図３
は補正光学素子として凹レンズを用いた本発明の光ピッ
クアップ装置を示す全体構成図である。

【００１０】まず、図１に示すようにこの光ピックアッ
プ装置１は、厚さの異なる２種類の光ディスク２Ａ，２
Ｂから情報の再生を行なうものであり、ここでは光ディ
スク２Ａの厚さＤ１は１．２ｍｍに設定され、他方の光
ディスク２Ｂの厚さは、先のディスクの半分の厚さ、す
なわち０．６ｍｍに設定されており、従って、両光路の
絶対距離の差は、０．６ｍｍとなっている。符号３は、
例えば６８０ｎｍの波長のレーザ光Ｌを出力するレーザ
発光素子であり、この素子３からのレーザ光Ｌは、ハー
フミラー４により方向が変えられて光ディスク２Ａ或い
は２Ｂに向けられる。このハーフミラー４と光ディスク
２Ａ或いは２Ｂとの間の光路には、コリメー５、本発明
の特徴とする補正光学素子６及び対物レンズ７が順次配
置される。ここで素子６と対物レンズ７は両者の光軸が
できるだけ一致するように連結部材１７により一体的に
連結される。また、ハーフミラー４の透過面側には、光
ディスク２Ａ或いは２Ｂからの反射光のフォーカス調整
を行なうフォーカス調整レンズ８及びこれを通った光を
受ける光検出器９が順次設けられており、ディスクから
の反射光がこの光検出器９に入射して情報が読み取られ
ることになる。

【００１１】上記補正光学素子６は、図２に示すような
ホログラムレンズよりなり、具体的にはこのホログラム
レンズは例えば中心部には同心円状の格子パターンが形
成されて実質的にレンズ効果を発揮するホログラムレン
ズ部分１０が形成され、この周縁部は平坦なプレート状
になされてレンズ効果を発揮しない平坦部１１として形
成されている。このホログラムレンズ部分１０は、再生
すべきディスクの種類に関係なく常時、光路中に介設さ
れている。この場合、平坦部１１を通るレーザ光は何ら
屈折することなく透過して０次回折光Ｌ１となり、ホロ
グラムレンズ部分１０を通るレーザ光は屈折して１次回
折光Ｌ２となる。対物レンズ７は、０次回折光Ｌ１、す
なわち屈折の生じていない透過光に対する焦点位置が厚
さの薄い光ディスク２Ｂの記録面上になるように設計さ
れており、これに対して補正光学素子６の中央部のホロ
グラムレンズ部分１０はここでは凹レンズの機能を発揮
するように設計されており、光ディスクの厚さが異なる
ことにより発生する収差、すなわち光ディスクの厚さの
差の略０．６ｍｍの光路差を僅かに不足気味に補正して
厚さの厚い方の光ディスク２Ａの略記録面上に焦点を結
ぶように設定している。

【００１２】すなわち、ホログラムレンズ部分１０の凹
レンズ機能により１次回折光Ｌ２の焦点位置を略０．６
ｍｍよろも僅かに少ない距離だけ後方へシフトさせてい
る。このように、本発明において、上記２枚の光ディス
ク２Ａ，２Ｂの厚さの差に起因して発生する収差量を１
００％補正するように上記ホログラムレンズ部分１０の
焦点位置を定めるのではなく、上記収差量よりも小さい
収差補正の量に設定している。具体的には、この収差補
正の量を５０〜８０％の範囲内に設定するのが好まし
い。このように球面収差の補正量を少し不足傾向にする
ことにより対物レンズ７と補正光学素子６との光軸がず
れても補正量１００％の場合と比較してコマ収差の増加
量を抑制することが可能となる。

【００１３】従って、コマ収差の増加量を抑制した分だ
け、対物レンズと補正光学素子との光軸ずれの許容量の
増大を図ることができ、その分、両者の取り付け精度の
緩和を図ることができる。図１に示す補正光学素子６
は、ホログラムレンズを用いて光路中に常時介在させる
形式のものであるが、これに代えて、凹レンズを光路中
に出し入れするようにした形式のものを用いてもよい。
この一例は図３に示されており、図１に示す構成と同一
部分については同一符号を付して説明を省略する。この
図示例では図１に示すハーフミラー４に代えてビームス
プリッタ１２を用いているがその機能はハーフミラー４
と同じである。

【００１４】前述のようにここでは補正光学素子６とし
て凹レンズ１３が用いられており、この凹レンズ１３の
周縁部に収差の大きくなるレンズ周縁部の屈折光をカッ
トするためにリング状の遮光板１４が設けられている。
そして、この補正光学素子６は、アクチュエータ等より
なる移動機構１５の出没ロッド１６に連結されており、
必要に応じて光路中に補正光学素子６を出没させ得るよ
うになっている。尚、このレンズ周縁部の遮光板１４
は、収差の点から不可欠という訳ではなく、これを設け
ない状態においても低い収差に抑えることも可能であ
る。すなわち、ここでは凹レンズ１３と対物レンズ７の
光軸ずれに対する許容度の観点より設けてある。図示例
においては、厚さの薄い光ディスク２Ｂから情報を再生
する時に、補正光学素子６を光路から外し、厚い光ディ
スク２Ａから情報を再生する時に補正光学素子６を光路
中に介在させるようになっている。

【００１５】この場合には、図１において説明したと同
様に、光ディスクの厚さが異なることにより発生する収
差、すなわち光ディスクの厚さにおいて０．６ｍｍより
も僅かに少ない距離の光路差を補正して厚さの厚い方の
光ディスク２Ａの略記録面上よりも僅かな距離だけ前方
に焦点を結ぶように補正光学素子６の収差補正の量を設
定している。すなわち、凹レンズ１３により、これを通
るレーザ光の焦点位置を、これを通らない場合の焦点位
置よりも０．６ｍｍより僅かに少ない距離だけ後方へシ
フトさせている。この場合にも、２枚の光ディスク２
Ａ，２Ｂの厚さの差に起因して発生する収差量を１００
％補正するように凹レンズ１３の焦点位置を定めるので
はなく、図１にて説明したと同様に収差補正の量を、上
記収差量の５０〜８０％の範囲内に設定する。これによ
り、球面収差の補正量を少し不足傾向にすることにより
対物レンズ７と補正光学素子６との光軸がずれても補正
量１００％の場合と比較してコマ収差の増加量を抑制す
ることが可能となり、その分、両者の取り付け精度の緩
和を図ることができる。

【００１６】この図３に示す場合には、対物レンズ７と
補正光学素子６との光軸がトラッキング時にずれないよ
うに、ピックアップ全体をトラックに追従させるように
するか、或いは光学系全体を分離するようにした分離光
学系を採用するのが好ましい。

【００１７】次に、ＤＶＤ（ＳＤ）ピックアップを用い
て収差補正の量を種々変更した場合の光軸ずれ量と収差
量との関係を実際に測定したので、その結果について図
４及び図５に基づいて説明する。光ディスクとしては、
ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｄｅｏ Ｄｉｓｃ）のデ
ィスクの厚さは０．６ｍｍで、ＣＤのディスクの厚さは
１．２ｍｍである。測定条件は、レーザ光の波長は６３
５ｎｍ、対物レンズの開口率ＮＡは０．３７，レンズの
瞳の半径は１．３ｍｍである。

【００１８】収差補正量は、１００％、７５％、５０
％、２５％（図４）及び１００％、９０％、８０％、７
０％（図５）について行なった。図４から明らかなよう
に、対物レンズ７と補正光学素子６との光軸ずれがない
場合には、完全補正（１００％）を行なった方が収差は
少なくなって、或いはゼロとなって、補正量を押さえた
ものよりもよいが、完全補正の場合には、光軸ずれが大
きくなるに従って、急激に収差量が増加し、好ましくな
い。これに対して、収差補正量を押さえた場合には、光
軸ずれがゼロの時にも収差量は少しあるものの、光軸ず
れが増加しても収差量の増加量はそれ程多くなく、遂に
は完全補正の場合よりも収差量が少なくなっている。従
って、光軸ずれが大きくなると、トータルの収差量は、
収差補正量をある程度押さえた方が低く押さえることが
できるということが判明する。

【００１９】図４は全体的な傾向を見るためのグラフで
あるのに対して、図５、収差補正量を少し細かくしてよ
り詳しく測定したグラフである。ここで、収差量の限界
値を通常のピックアップで採用されている０．０５λに
設定すると、完全補正の場合には光軸ずれの許容幅は１
５０μｍであるが、収差補正量を８０％に設定すること
により許容幅を１７５μｍまで拡大して取り付けマージ
ンを広げることができる。ただし、収差補正量を過度に
押さえ込むと、例えば５０％よりも小さくすると、光軸
ずれがゼロに近い領域においても収差補正が不十分で収
差量が大きくなってしまう。また、光軸ずれは、主とし
てディスク偏芯へ対物レンズが追従するために発生する
ので、偏芯の少ない多くの場合においても常に悪い状態
（収差の大きな状態）で再生することになる。従って、
適正な収差補正の量は前述のように５０％〜８０％の範
囲内であり、この範囲内に収差補正を設定すれば十分な
取り付けマージンを確保できることが判明した。

【００２０】尚、ここでは取り付けマージンについて着
目したが、実際には対物レンズ自体も多くの場合収差を
持っており、多く使用されている非球面対物レンズにお
いては面の傾き等によるコマ収差と非点収差が代表的な
収差である。これらの残留収差が存在すると、補正光学
素子の光軸と対物レンズの光軸の関係でトータルの収差
は複雑に変化し、取り付け許容範囲は狭くなるが、この
点に関しても本件によれば改善することができる。尚、
上記実施例では凹レンズ機能を用いて収差補正を行なっ
たが、これに代えて凸レンズ機能を用いて収差補正を行
なうようにしてもよく、この場合には、光ディスクの厚
さの関係は前述の場合とは逆になるのは勿論である。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光ピック
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。補正光学素子による収差補正の量を
完全補正の場合の５０〜８０％の範囲に押さえることに
より、対物レンズと補正光学素子との光軸ずれが生じた
時のコマ収差の増加量を抑制できる。従って、その分、
両者の取り付け精度を緩和でき、取り付けマージンの増
大を図ることができるので、組み立て作業性及び生産性
を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】補正光学素子としてホログラムレンズを用いた
本発明の光ピックアップ装置を示す全体構成図である。

【図２】ホログラムレンズよりなる補正光学素子を示す
平面図である。

【図３】補正光学素子として凹レンズを用いた本発明の
光ピックアップ装置を示す全体構成図である。

【図４】収差補正の量を種々変更した場合の光軸ずれ量
と収差量との関係を示すグラフである。

【図５】収差補正の量を種々変更した場合の光軸ずれ量
と収差量との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１…光ピックアップ装置、２Ａ，２Ｂ…光ディスク、３
…レーザ発光素子、４…ハーフミラー、６…補正光学素
子、７…対物レンズ、９…光検出器、１０…ホログラム
レンズ部分、１１…平坦部、１３…凹レンズ、１４…遮
光板、１５…移動機構、Ｄ１，Ｄ２…光ディスクの厚
さ、Ｌ１…０次回折光、Ｌ２…１次回折光。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 厚さの異なる２種類の光ディスクの再生
   を行なう光ピックアップ装置であって、光路中に収差補
   正を行なう補正光学素子を設けて０次回折光を対物レン
   ズの設計上の厚さの光ディスクの再生に用い、１次回折
   光を他方の厚さの光ディスクの再生に用いる光ピックア
   ップ装置において、前記１次回折光の前記収差補正の量
   を、前記２種類の光ディスクの厚さが異なることにより
   発生する収差よりも小さく設定するように構成したこと
   を特徴とする光ピックアップ装置。
2. 【請求項２】 前記補正光学素子はホログラムレンズで
   あり、前記１次回折光の収差補正の量を、前記２種類の
   光ディスクの厚さが異なることにより発生する収差の５
   ０％〜８０％の範囲内となるように設定したことを特徴
   とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
3. 【請求項３】 厚さの異なる２種類の光ディスクの再生
   を行なう光ピックアップ装置であって、前記光ディスク
   の厚さの差による収差を補正する補正光学素子を再生す
   べき光ディスクの種類に応じて光路中に出し入れする光
   ピックアップ装置において、前記収差補正の量を前記２
   種類の光ディスクの厚さが異なることにより発生する収
   差よりも小さくなるように構成したことを特徴とする光
   ピックアップ装置。
4. 【請求項４】 前記収差補正の量を、前記２種類の光デ
   ィスクの厚さが異なることにより発生する収差の５０％
   〜８０％の範囲内となるように設定したことを特徴とす
   る請求項３記載の光ピックアップ装置。