JPH10149560A - 光学ピックアップ及び光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一種類の光学ピックアップを用いる簡単な構
成により、二層式光ディスクの二つの信号記録面を同時
に再生できるようにする。 【解決手段】 光源２１と光集束手段２５との間の光路
中に配設され、光源からの光ビームのうち、第一の光成
分に対してレンズとして作用し、第二の光成分に対して
そのまま透過させることにより、光集束手段を介して二
層式光ディスクの二つの信号記録面に対してそれぞれ集
光させる第一の偏光分離手段２８と、上記光分離手段に
よって分離された光路中に配設され、戻り光ビームのう
ち、第一の光成分と第二の光成分とを分離して、それぞ
れ上記光検出器の異なる受光部に入射させる第二の偏光
分離手段２９とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、二層式光ディスク
に対応して、回転する光ディスクの信号記録面に対して
光を照射して、戻り光を検出する、光学ピックアップ及
び光ディスク装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、光ディスクを再生するための光学
ピックアップは、図９に示すように構成されている。図
９において、光学ピックアップ１は、半導体レーザ素子
２，グレーティング３，ビームスプリッタ４，コリメー
タレンズ５，対物レンズ６，マルチレンズ７及び光検出
器８から構成されている。

【０００３】このような構成の光学ピックアップ１によ
れば、半導体レーザ素子２から出射された光ビームは、
グレーティング３によりメインビーム及びサイドビーム
に分割された後、ビームスプリッタ４を透過し、さらに
コリメータレンズ５により平行光に変換された後、対物
レンズ６を介して、光ディスク９の信号記録面９ａ上の
ある一点に結像される。

【０００４】光ディスク９の信号記録面９ａで反射され
た戻り光ビームは、再び対物レンズ６及びコリメータレ
ンズ５を介して、ビームスプリッタ４に入射する。ここ
で、戻り光ビームは、ビームスプリッタ４の反射面４ａ
で反射されて、マルチレンズ７を介して、光検出器８の
受光部に入射する。これにより、光検出器８から出力さ
れる検出信号に基づいて、光ディスク９の信号記録面９
ａに記録された情報の再生が行なわれる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、光デ
ィスクは、コンピュータの補助記憶装置，音声・画像情
報のパッケージメディア等として、高密度化が進められ
ており、この高密度化を実現するために、所謂二層式光
ディスクが開発されている。このような二層式光ディス
クは、ディスク基板に対して、所定の間隔で設けられた
二つの信号記録面を備えており、再生の際には、例えば
図９に示した光学ピックアップ１を使用して、対物レン
ズ６による集光位置に、光ディスクの二つの信号記録面
を選択的に配置することにより、何れか一方の信号記録
面の情報信号を再生するようにしている。

【０００６】このため、従来の光学ピックアップ１にお
いては、二層式光ディスクの二つの信号記録面を同時に
再生することはできず、何れか一方の信号記録面を選択
的に再生しなければならないという問題があった。これ
に対して、二層式光ディスクの各信号記録面に対して、
それぞれ専用の光学ピックアップを配設して、双方の信
号記録面を同時に再生することも可能であるが、二組の
光学ピックアップが必要となるため、構造が複雑にな
り、コストが高くなってしまうと共に、光ディスク装置
全体が大型になってしまうという問題があった。

【０００７】本発明は、以上の点に鑑み、簡単な構成に
より、二層式光ディスクの二つの信号記録面を同時に再
生できるようにした、光学ピックアップ及び光ディスク
装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
れば、光ビームを出射する光源と、この光源からの光ビ
ームを回転駆動される光ディスクの信号記録面上に集光
する光集束手段と、前記光源と対物レンズの間に配設さ
れた光分離手段と、光分離手段で分離された光ディスク
の信号記録面からの戻り光ビームを受光する光検出器と
を含んでおり、前記光源と光集束手段との間の光路中に
配設され、光源からの光ビームのうち、第一の光成分に
対してレンズとして作用し、第二の光成分に対してその
まま透過させることにより、光集束手段を介して二層式
光ディスクの二つの信号記録面に対してそれぞれ集光さ
せる第一の偏光分離手段と、この光分離手段によって分
離された光路中に配設され、戻り光ビームのうち、第一
の光成分と第二の光成分とを分離して、それぞれ前記光
検出器の異なる受光部に入射させる第二の偏光分離手段
とを備えている、光学ピックアップにより、達成され
る。

【０００９】上記構成によれば、光源と光ディスクとの
間に、光源からの光ビームのうち、第一の光成分と第二
の光成分を分離する第一の偏光分離手段が配設されてい
ると共に、光分離手段により分離された光路中に、光デ
ィスクの各信号記録面からの戻り光のうち、第一の光成
分と第二の光成分を分離する第二の偏光分離手段が配設
されている。

【００１０】これにより、光源からの光ビームのうち、
第一の光成分は、第一の偏光分離手段で分離されて、光
ディスクの一方の信号記録面に集束される。そして、こ
の第一の光成分は、この信号記録面で反射された後、戻
り光として、光分離手段により分離され、第二の偏光分
離手段によって、光検出器の第一の受光部に導かれるよ
うになっている。

【００１１】これに対して、光源からの光ビームのう
ち、第二の光成分は、第一の偏光分離手段で分離され
て、光ディスクの他方の信号記録面に集束される。そし
て、この第二の光成分は、この信号記録面で反射された
後、戻り光として、光分離手段により分離され、第二の
偏光分離手段によって、光検出器の第二の受光部に導か
れるようになっている。

【００１２】これにより、光検出器の第一の受光部の出
力信号に基づいて、二層式光ディスクの一方の信号記録
面の再生等が行なわれると共に、光検出器の第二の受光
部の出力信号に基づいて、二層式光ディスクの他方の信
号記録面の再生等が行なわれる。かくして、二層式光デ
ィスクの各信号記録面の再生等が同時に行われることに
なる。

【００１３】尚、上述の第一の光成分と、第二の光成分
は、それぞれ第１の偏光分離手段にに入射する常光成分
または異常光成分をそれぞれ意味するもので、第一の光
成分が常光であれば第二の光成分が異常光で、逆に第一
の光成分が異常光であれば第二の光成分が常光である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態
を図１乃至図８を参照しながら、詳細に説明する。尚、
以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例である
から、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、
本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定
する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるもの
ではない。

【００１５】図１は、本発明による光学ピックアップを
組み込んだ光ディスク装置の一実施形態を示している。
図１において、光ディスク装置１０は、光ディスク１１
を回転駆動する駆動手段としてのスピンドルモータ１
２、回転する光ディスク１１の信号記録面に対して光ビ
−ムを照射して信号を記録し、この信号記録面からの戻
り光ビ−ムにより記録信号を再生する光学ピックアップ
２０及びこれらを制御する制御部１３を備えている。こ
こで、制御部１３は、光ディスクドライブコントローラ
１４、信号復調器１５、誤り訂正回路１６、インターフ
ェイス１７、ヘッドアクセス制御部１８及びサーボ回路
１９を備えている。

【００１６】光ディスクドライブコントローラ１４は、
スピンドルモータ１２を所定の回転数で駆動制御する。
信号復調器１５は、光学ピックアップ２０からの記録信
号を復調して誤り訂正回路１６に送出する。誤り訂正回
路１６は、信号復調器１５からの記録信号を誤り訂正
し、インターフェイス１７を介して外部コンピュータ等
に送出する。これにより、外部コンピュータ等は、光デ
ィスク１１に記録された信号を再生信号として受け取る
ことができるようになっている。

【００１７】ヘッドアクセス制御部１８は、光学ピック
アップ２０を例えば光ディスク１１上の所定の記録トラ
ックまでトラックジャンプ等により移動させる。サーボ
回路１９は、この移動された所定位置において、光学ピ
ックアップ１３の２軸アクチュエータに保持されている
光集束手段としての対物レンズをフォーカシング方向及
びトラッキング方向に移動させる。

【００１８】図２は、上述した光ディスク装置に組み込
まれた、本発明による光学ピックアップの一実施形態を
示している。図２において、光学ピックアップ２０は、
光源としての半導体レーザ素子２１，グレーティング２
２，光分離手段としてのビームスプリッタ２３，コリメ
ータレンズ２４，光集束手段としての対物レンズ２５
と、ビームスプリッタ２３により分離された光路中に配
設されたマルチレンズ２６及び光検出器２７と、さらに
コリメータレンズ２４と対物レンズ２５の間に配設され
た第一の偏光分離手段としての偏光性ホログラム素子２
８と、ビームスプリッタ２３とマルチレンズ２６との間
に配設された第二の偏光分離手段としてのウォラストン
プリズム２９とを備えている。

【００１９】上記半導体レーザ素子２１は、半導体の再
結合発光を利用した発光素子であり、光源として使用さ
れる。半導体レーザ素子２１から出射した光ビームは、
グレーティング２２に導かれる。

【００２０】グレーティング２２は、回折格子であっ
て、半導体レーザ素子２１から入射する光ビームを、０
次光であるメインビームと、±１次光であるサイドビー
ムに分割するものである。

【００２１】ビームスプリッタ２３は、その反射面２３
ａが対物レンズ２５の光軸に対して４５度傾斜した状態
で配設されており、半導体レーザ素子２１から出射した
光ビームと光ディスク３０の信号記録面からの戻り光を
分離する。即ち、半導体レーザ素子２１からの光ビーム
は、ビームスプリッタ２３を透過し、戻り光は、ビーム
スプリッタ２３の反射面２３ａで反射される。

【００２２】コリメータレンズ２４は、凸レンズであっ
て、ビームスプリッタ２３を透過した光ビームを、平行
光ビームに変換する。

【００２３】対物レンズ２５は、凸レンズであって、コ
リメータレンズ２４からの平行光ビームを、回転駆動さ
れる二層式光ディスク３０の第一の信号記録面３０ａの
所望のトラック上に結像させるように構成されている。
さらに、対物レンズ２５は、図示しない二軸アクチュエ
ータによって、二軸方向、即ちトラッキング方向及びフ
ォーカシング方向に移動可能に支持されている。

【００２４】マルチレンズ２６は、シリンドリカルレン
ズ及び凹レンズの組み合わせであって、ビームスプリッ
タ２３で反射された戻り光ビームに、フォーカスエラー
検出のための非点収差を付与するとともに、光路長を調
整する。

【００２５】光検出器２７は、ビームスプリッタ２３で
反射された戻り光ビームに対して、受光部（後述）を有
するように構成されている。

【００２６】上記偏光性ホログラム素子２８は、例えば
ニオブ酸リチウム等の一軸性結晶から成る基板の一面
に、安息香酸による格子状のプロトン交換層２８ａを形
成することにより、所謂一軸性複屈折素子として構成さ
れている。ここで、上記プロトン交換層２８ａの格子パ
ターンは、図３に示すように、光軸を中心とする同心円
状に形成されるようになっている。これにより、偏光性
ホログラム素子２８は、プロトン交換層の領域にて、常
光線に対する屈折率が、０．１３程度増大し、また異常
光線に対する屈折率が、０．０４程度減少することにな
るが、上記位相補償膜の膜厚が適宜に選定されることに
よって、常光成分をそのまま透過させ、且つ異常光成分
を屈折させ、対物レンズ２５を介して、二層式光ディス
ク３０の第二の信号記録面３０ｂに集光させるように、
構成されている。

【００２７】ウォラストンプリズム２９は、光学軸が互
いに４５度をなすように貼り合わされた第一の光学結晶
２９ａと第二の光学結晶２９ｂとから構成されており、
それぞれ第二の光成分、第一の光成分に対応する常光偏
光成分，異常光偏光成分に対して、それぞれ異なる屈折
率を有している。

【００２８】本実施形態による光ディスク装置１０は、
以上のように構成されており、二層式光ディスク３０の
再生を行なう場合について説明する。図２に示すよう
に、半導体レーザ素子２１からの光ビームは、グレーテ
ィング２２を介して、ビームスプリッタ２３を透過した
後、コリメータレンズ２４により平行光に変換されて、
偏光性ホログラム素子２８に入射する。

【００２９】ここで、偏光性ホログラム素子２８への入
射光ビームは、図４に示すような偏光方向を有し、偏光
性ホログラム素子２８の光学軸２８ｂがこの偏光方向に
対して４５度の角度をなす場合には、第二の光成分とし
ての例えば常光線の透過光は、図５に示すように光学軸
２８ｂに垂直な偏光方向となり、また第一の光成分とし
ての例えば異常光線の透過光は、図６に示すように光学
軸２８ｂに平行な偏光方向となる。従って、偏光性ホロ
グラム素子２８の光学軸に垂直な偏光成分は、図２にて
実線で示すように、常光線として、平行光のまま偏光性
ホログラム素子２８を透過して、対物レンズ２５の作用
により、二層式光ディスク３０の第一の信号記録面３０
ａに集束する。

【００３０】そして、二層式光ディスク３０の第一の信
号記録面３０ａで反射された戻り光は、再び対物レンズ
２５，偏光性ホログラム素子２８，コリメータレンズ２
４を介して、ビームスプリッタ２３に入射し、その反射
面２３ａで反射されて、ウォラストンプリズム２９に入
射する。この戻り光は、常光成分であるから、図７に示
すように、一部が、ウォラストンプリズム２９によっ
て、第一の方向に屈折され（光線ｏｅ）、光ビームＬ１
として、光検出器２７に入射すると共に、一部がウォラ
ストンプリズム２９をそのまま透過し（光線ｏｏ）、マ
ルチレンズ２６によって非点収差を付与されて、光ビー
ムＬ０として、光検出器２７に入射する。

【００３１】これに対して、偏光性ホログラム素子２８
の光学軸に平行な偏光成分は、図２にて点線で示すよう
に、異常光線として、偏光性ホログラム素子２８の格子
パターン２８ａにより集束し、対物レンズ２５の作用に
より、二層式光ディスク３０の第二の信号記録面３０ａ
に集束する。

【００３２】そして、二層式光ディスク３０の第二の信
号記録面３０ｂで反射された戻り光は、再び対物レンズ
２５，偏光性ホログラム素子２８，コリメータレンズ２
４を介して、ビームスプリッタ２３に入射し、その反射
面２３ａで反射されて、ウォラストンプリズム２９に入
射する。この戻り光は、異常光成分であるから、図７に
示すように、一部が、ウォラストンプリズム２９によっ
て、第二の方向に屈折され（光線ｅｏ）、光ビームＬ２
として、光検出器２７に入射すると共に、一部がウォラ
ストンプリズム２９をそのまま透過し（光線ｅｅ）、マ
ルチレンズ２６によって非点収差を付与されて、光ビー
ムＬ０として、光検出器２７に入射する。

【００３３】ここで、光検出器２７は、図８に示すよう
に構成されている。即ち、光検出器２７は、グレーティ
ング２２により分割されたメインビームについて、それ
ぞれウォラストンプリズム２９で分離された光ビームＬ
０，Ｌ１，Ｌ２を受光するための受光部２７ａ，Ｉ，Ｊ
と、グレーティング２２により分割されたサイドビーム
について、ウォラストンプリズム２９により分離された
光ビームＬ１，Ｌ２を受光するための受光部Ｅ１，Ｆ
１，Ｅ２，Ｆ２とを備えている。ここで、上記各受光部
２７ａ，Ｉ，Ｊ，Ｅ１，Ｅ２，Ｆ１，Ｆ２は、例えば一
つの半導体基板上に一体に形成されており、中央の受光
部２７ａは、中央付近にてそれぞれ上下左右に延びる分
割ラインによって、それぞれ図示のように受光部Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄに分割されている。

【００３４】さらに、各受光部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｉ，Ｊ
には、それぞれアンプ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１
ｄ，３１ｉ，３１ｊが接続されており、各出力信号は、
それぞれ信号Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄ，Ｓｉ，Ｓｊに増
幅される。ここで、信号Ｓｉは、二層式光ディスク３０
の第一の信号記録面３０ａの再生信号であり、信号Ｓｊ
は、二層式光ディスク３０の第二の信号記録面３０ｂの
再生信号である。そして、アンプ３２により、対角線上
の受光部Ａ及びＣ，Ｂ及びＤの和信号間で差信号を取る
ことにより、非点収差法によって、フォーカスエラー信
号ＦＥは、

【数１】 により検出される。

【００３５】これに対して、各受光部Ｅ１及びＥ２，Ｆ
１及びＦ２には、それぞれ切換えスイッチ３３，３４を
介して、アンプ３１ｅ，３１ｆが接続されており、各出
力信号は、それぞれ信号Ｓｅ１，Ｓｅ２，Ｓｆ１，Ｓｆ
２に増幅される。これにより、二層式光ディスク３０の
第一の信号記録面３０ａに関するトラッキングエラー信
号ＴＥ１は、

【数２】 により検出され、また二層式光ディスク３０の第二の信
号記録面３０ｂに関するトラッキングエラー信号ＴＥ２
は、

【数３】 により検出されることになる。

【００３６】かくして、二層式光ディスク３０の各信号
記録面３０ａ，３０ｂの再生が同時に行われる。尚、各
信号記録面３０ａ，３０ｂに対するトラッキングサーボ
は、切換えスイッチ３３，３４を適宜に切換えることに
より、それぞれ行なわれるが、フォーカスサーボについ
ては、双方の信号記録面３０ａ，３０ｂからの信号を、
受光部２７ａにより検出することにより、一義的に行な
われるので、フォーカスサーボの切換えが不要となり、
安定したフォーカスサーボが行われることになる。

【００３７】尚、上記実施形態においては、偏光性ホロ
グラム素子２８は、コリメータレンズ２４と対物レンズ
２５との間に配設されているが、これに限らず、光源で
ある半導体レーザ素子２１と光ディスク３０との間の光
路中に配設されていればよい。

【００３８】また、上記実施形態においては、単に二層
式光ディスクとして説明しているが、光磁気ディスクを
除く種々の光ディスクに関して、二層式の構成の光ディ
スクを再生する場合に、本発明を適用することも可能で
ある。

【００３９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、一
種類の光学ピックアップを用いた簡単な構成により、二
層式光ディスクの二つの信号記録面を同時に再生でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光学ピックアップの一実施形態を
組み込んだ光ディスク装置の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】図１の光ディスク装置に組み込まれた光学ピッ
クアップの構成を示す概略側面図である。

【図３】図２の光学ピックアップにおける偏光性ホログ
ラム素子の概略平面図である。

【図４】図２の光学ピックアップにおける偏光性ホログ
ラム素子の光学軸と入射光の偏光方向を示す図である。

【図５】図２の光学ピックアップにおける偏光性ホログ
ラム素子を出射する常光線の偏光方向を示す図である。

【図６】図２の光学ピックアップにおける偏光性ホログ
ラム素子を出射する異常光線の偏光方向を示す図であ
る。

【図７】図２の光学ピックアップにおけるウォラストン
プリズムでの常光線及び異常光線の屈折を示す概略図で
ある。

【図８】図２の光学ピックアップにおける光検出器の構
成を示す概略図である。

【図９】従来の光学ピックアップの一例の構成を示す概
略側面図である。

【符号の説明】

１０・・・光ディスク装置、１１・・・光ディスク、１
２・・・スピンドルモータ、１３・・・制御部、１４・
・・光ディスクトライブコントローラ、１５・・・信号
復調器、１６・・・誤り訂正回路、１７・・・インター
フェイス、１８・・・ヘッドアクセス制御部、２０・・
・光学ピックアップ、２１・・・半導体レーザ素子、２
２・・・グレーティング、２３・・・ビームスプリッ
タ、２４・・・コリメータレンズ、２５・・・対物レン
ズ、２６・・・マルチレンズ、２７・・・光検出器、２
８・・・偏光性ホログラム素子、２９・・・ウォラスト
ンプリズム、３０・・・二層式光ディスク、３０ａ，３
０ｂ・・・信号記録面。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ビームを出射する光源と、 この光源からの光ビームを回転駆動される光ディスクの
   信号記録面上に集光する光集束手段と、 前記光源と対物レンズの間に配設された光分離手段と、 光分離手段で分離された光ディスクの信号記録面からの
   戻り光ビームを受光する光検出器とを含んでおり、 前記光源と光集束手段との間の光路中に配設され、光源
   からの光ビームのうち、第一の光成分に対してレンズと
   して作用し、第二の光成分に対してそのまま透過させる
   ことにより、光集束手段を介して二層式光ディスクの二
   つの信号記録面に対してそれぞれ集光させる第一の偏光
   分離手段と、 この光分離手段によって分離された光路中に配設され、
   戻り光ビームのうち、第一の光成分と第二の光成分とを
   分離して、それぞれ前記光検出器の異なる受光部に入射
   させる第二の偏光分離手段とを備えていることを特徴と
   する光学ピックアップ。
2. 【請求項２】 前記第一の偏光分離手段が、偏光性ホロ
   グラム素子であることを特徴とする請求項１に記載の光
   学ピックアップ。
3. 【請求項３】 前記第二の偏光分離手段が、ウォラスト
   ンプリズムであることを特徴とする請求項１に記載の光
   学ピックアップ。
4. 【請求項４】 前記第二の偏光分離手段が、偏光性ホロ
   グラム素子であることを特徴とする請求項１に記載の光
   学ピックアップ。
5. 【請求項５】 光ディスクを回転駆動する駆動手段と、 回転する光ディスクに対して光集束手段を介して光を照
   射し、光ディスクからの信号記録面からの戻り光を光集
   束手段を介して光検出器により検出する光学ピックアッ
   プと、 光集束手段を二軸方向に移動可能に支持する二軸アクチ
   ュエータと、 光検出器からの検出信号に基づいて、再生信号を生成す
   る信号処理回路と、 光検出器からの検出信号に基づいて、光学ピックアップ
   の光集束手段を二軸方向に移動させるサーボ回路とを含
   んでおり、 前記光学ピックアップが、 光ビームを出射する光源と、 この光源からの光ビームを回転駆動される光ディスクの
   信号記録面上に集光する光集束手段と、 前記光源と対物レンズの間に配設された光分離手段と、 光分離手段で分離された光ディスクの信号記録面からの
   戻り光ビームを受光する光検出器とを含んでおり、 前記光源と光集束手段との間の光路中に配設され、光源
   からの光ビームのうち、第一の光成分に対してレンズと
   して作用し、第二の光成分に対してそのまま透過させる
   ことにより、光集束手段を介して二層式光ディスクの二
   つの信号記録面に対してそれぞれ集光させる第一の偏光
   分離手段と、 この光分離手段によって分離された光路中に配設され、
   戻り光ビームのうち、第一の光成分と第二の光成分とを
   分離して、それぞれ前記光検出器の異なる受光部に入射
   させる第二の偏光分離手段とを備えていることを特徴と
   する光ディスク装置。