JPH1055561A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トラッキングによる面パワー変動を低減し，
かつ，トラック方向の分解能を高くする。 【解決手段】 ２つの第１，第２レーザ素子１（１ａ，
１ｂ）から出射されたレーザ光が同一の光路を通り対物
レンズに入射して，当該対物レンズ６により情報記録媒
体上にレーザスポットを形成する際に，第１レーザ素子
１ａから出射されたレーザ光によるレーザスポットの偏
光方向と，第２レーザ素子１ｂから出射されたレーザ光
によるレーザスポットの偏光方向とが直行し，かつ，第
１レーザ素子１ａから出射されたレーザ光によるレーザ
スポットの偏光方向がトラックの方向と一致するように
偏光方向を調節する。これによりトラック方向と直行す
る方向に偏光したレーザスポットにより当該トラック方
向の分解能を高めて情報の再生を行い，トラック方向に
偏光するレーザスポットにより面パワー変動を低減して
記録／消去の検出を行うようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，異なる基板厚に対
して互換性を持ちながら高い記録密度の記録／再生又は
消去を１台の装置で行うことが可能な光ピックアップ装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年，光ピックアップ装置において情報
の高密度化が強く要求され，次世代光ディスクは，現世
代光ディスクに比べトラックピッチが狭くなり（トラッ
ク密度の高密度化），かつ，最短のマーク長も短く（マ
ークの高密度化）なっている。

【０００３】一般に，情報記録媒体（以下，ディスクと
いう）は，螺旋状に設けられたトラックを有し，当該ト
ラック間に情報（以下，マークという）が記録され，ま
たトラックに種々の記録情報等が記録される構成となっ
ている。

【０００４】そして，このようなディスクに対して光ピ
ックアップ装置は，対物レンズによりレーザ光を集光し
てディスク上にレーザスポットを形成し，当該レーザス
ポットによりマークを記録し，また記録されたマークか
らの反射光を受光して，当該マークの内容を読取る再生
処理が行われる。

【０００５】かかる光ピックアップ装置において記録密
度を高めるには，上述したように最短のマーク長を小さ
くすると共にトラック密度を小さくすることが有効であ
り，このためにレーザスポット径を小さくして分解能を
高めることが必要となる。

【０００６】そして，レーザスポット径を小さくするた
めには，対物レンズの開口数を大きくしたり，レーザ光
の波長を短くする等の対応手段がある。なお，対物レン
ズの開口数を大きくした際には，ディスクチルトにより
発生するコマ収差を小さくするためにディスクの基板厚
を薄くする必要がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，現世代
及び次世代光ディスクにおいては，ディスクの基板厚や
マーク寸法（最短マーク長及びマークの溝深さ等）及び
トラックピッチ等が異なるため，単一の光ピックアップ
装置で当該両世代のディスクに対して再生／記録又は消
去を行うのが非常に困難となる問題があった。

【０００８】即ち，対物レンズの曲率や形状等は，特定
の基板厚のディスクに対して最適設計されるため，基板
厚の異なるディスクに対して用いると球面収差が大きく
なり，この結果レーザスポットがボケてしまい高密度の
記録等を行うことが困難になる。

【０００９】また，例えばトラック密度が高い次世代用
のディスクに対して装置が最適設定されていると，現行
ディスクに対してトラッキング信号を検出することがで
きなくなる問題がある。

【００１０】さらに，レーザスポットのディスク面上で
のパワー（以下，面パワーという）に対する許容変動量
は，情報密度が高くなりマーク寸法等が小さくなるに従
って小さくなるため，現行ディスクに対して最適設定さ
れた装置を用いて次世代のディスクに記録等を行っても
正しく記録等が行われない場合が生じる問題がある。

【００１１】そこで本発明は，基板厚, トラックピッチ
及び記録密度の異なるディスクに対して互換性を保つと
共に，トラッキングによる面パワーの変動を低減し，か
つ，トラック方向の分解能が高い光ピックアップを提供
することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に，請求項１にかかる発明は，螺旋状のトラックが設け
られた情報記録媒体上に対物レンズによりレーザ光を集
光してレーザスポットを形成し，当該レーザスポットに
より前記情報記録媒体に情報を記録し，また記録された
情報を再生又は消去する光ピックアップ装置において，
前記対物レンズにより前記情報記録媒体上に少なくとも
２つのレーザスポットを形成させるべく，レーザ光を射
出する２以上のレーザ源を有し，一方のレーザ源からの
レーザ光によるレーザスポットの偏光方向が前記螺旋状
のトラック方向に一致するように設定されると共に他方
のレーザ源からのレーザ光によるレーザスポットの偏光
方向が前記トラック方向と直行する方向になるように設
定されたことを特徴とする。

【００１３】即ち，２つのレーザ源から出射されたレー
ザ光が同一の光路を通り，対物レンズに入射して，当該
対物レンズにより情報記録媒体上にレーザスポットを形
成する際に，一方のレーザ源から出射されたレーザ光に
よるレーザスポットの偏光方向と，他方のレーザ源から
出射されたレーザ光によるレーザスポットの偏光方向と
が直行し，かつ，一方のレーザ源から出射されたレーザ
光によるレーザスポットの偏光方向がトラックの方向と
一致するように偏光方向を各レーザ源を配設する。これ
によりトラック方向と直行する方向に偏光したレーザス
ポットにより情報の再生を行い，トラック方向に偏光し
たレーザスポットにより記録／消去を行うようにする。

【００１４】請求項２にかかる発明は，前記レーザ源に
前記情報記録媒体からの反射光を受光する受光素子が一
体に設けられていることを特徴とする。

【００１５】即ち，レーザ源から出射したレーザ光が情
報記録媒体により反射されて戻ってきた際に，当該反射
光を受光する受光素子をレーザ源に一体に設けることに
より，各構成物品の取付け及び調整を容易し，全体とし
てのコンパクト化を図る。

【００１６】請求項３にかかる発明は，前記２つのレー
ザ源の一方が，前記情報記録媒体に対して情報の記録又
は消去を行う際に用いられ，他方のレーザ源が情報の再
生を行う際に用いられるように設定されていることを特
徴とする。

【００１７】請求項４にかかる発明は，前記２つのレー
ザ源から出射される各レーザ光の波長が，前記情報記録
媒体の情報記録密度に応じて設定されていることを特徴
とする。

【００１８】請求項５にかかる発明は，前記２つのレー
ザ源から出射される各レーザ光の波長が，前記情報記録
媒体の情報記録密度が高い場合には短い方の波長に設定
され，情報記録密度が低い場合には長い方の波長に設定
されていることを特徴とする。

【００１９】請求項６にかかる発明は，前記対物レンズ
の開口数が，前記情報記録媒体の情報記録密度に応じて
設定され，かつ，情報記録密度の高い前記情報記録媒体
に対して最適設定されていることを特徴とする。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図を参照し
て説明する。図１は本発明にかかる光ピックアップ装置
の構成を示したものである。

【００２１】光ピックアップ装置は，レーザ光を出射す
るレーザ素子及び入射したレーザ光を受光する受光素子
とを有する第１，２レーザユニット１（１ａ，１ｂ），
レーザ光の光路を変える第１，２ホログラム素子２（２
ａ，２ｂ），レーザ光を透過し又は反射させるビームス
プリッタ３，レーザ光を略平行光に変換するカップリン
グレンズ４，入射したレーザ光を偏向して反射させる偏
向プリズム５，レーザ光を集光する対物レンズ６，ビー
ムスプリッタ３からのレーザ光を受光して，レーザパワ
ーを検出する検出素子８を有している。

【００２２】以下，第１，２レーザユニット１（１ａ，
１ｂ）及び第１，２ホログラム素子２（２ａ，２ｂ）の
説明において，個々の部材を特定して説明する際には，
第１レーザユニット１ａの様に記載するものとし，特に
区別して説明する必要がない場合には，単にレーザユニ
ット１の様に記載する。

【００２３】上記構成のもと，レーザユニット１から出
射したレーザ光は，ホログラムプリズム２を透過してビ
ームスプリッタ３に入射する。

【００２４】当該ビームスプリッタ３に入射したレーザ
光の一部は検出素子８に入射して，レーザユニット１か
ら出射されたレーザ光のパワーモニタとして用いられ，
他のレーザ光はカップリングレンズ４に入射し，当該カ
ップリングレンズ４により当該レーザ光の発散度合いが
小さくなるように変換されて略平行光となって偏向プリ
ズム５に入射する。

【００２５】偏向プリズム５に入射したレーザ光は，当
該偏向プリズム５で偏向されて対物レンズ６で反射さ
れ，当該対物レンズ６により集光されてディスク７上に
レーザスポットが形成される。かかるレーザスポットに
より，情報の記録，再生及び消去が行なわれる。

【００２６】一方，ディスク７から反射されたレーザ光
は，対物レンズ６により略平行光とされ，偏向プリズム
５により反射されてカップリングレンズ４に入射する。

【００２７】そしてカップリングレンズ４で収束光に変
換された後，ビームスプリッタ３により反射又は透過さ
れてホログラムプリズム２に入射する。

【００２８】当該ホログラム素子２には，ホログラムが
形成されているので，入射したレーザ光は当該ホログラ
ムにより回折されてレーザユニットの受光素子により受
光されて電気信号に変換される。この電気信号は，情報
信号，フォーカスサーボ信号，トラックサーボ信号とし
て用いられる。

【００２９】次に，レーザユニット１及びホログラム素
子２の詳細な構成及び作用を図２から図４を参照して説
明する。

【００３０】レーザユニット１は受光素子１３とレーザ
素子１２及びこれらを収納する缶ケース１１とからな
り，またホログラム素子２は透明部材２３の上面に設け
られたホログラム２１，透明部材２３の下面に設けられ
た回折格子２２からなり，下面側が缶ケース１１に密着
して取付けられている。

【００３１】そして，レーザ素子１２から射出されたレ
ーザ光は，回折格子２２により，０次光，±１次光のレ
ーザ光に分離されてホログラム素子２から射出される。
なお，０次光はマークの再生／記録／消去及びフォーカ
ス信号検出光として用いられ，±１次光は，トラック信
号検出光として用いられる。

【００３２】一方，ディスク７により反射されてホログ
ラム素子２に入射した０次の反射光は，ホログラム２１
により２つに分離され，一方の反射光は２分割受光素子
に入射し，例えばナイフエッジ法により差動出力からフ
ォーカス信号が検出される。また他方の反射光は（ある
いは両方の光）情報信号として用いられる。

【００３３】また±１次の反射光は，それぞれべつの受
光素子に入射し，例えば３ビーム法により差動出力から
トラック信号を検出が検出される。

【００３４】図３はかかる反射光の様子を説明する模式
図で，受光素子１３は５つの領域Ｄ１〜Ｄ５に分割され
て，領域Ｄ１と領域Ｄ５との差分信号からトラック検出
信号を得る。

【００３５】また，領域Ｄ２と領域Ｄ３との差分信号か
らフォーカス検出信号が得られ，領域Ｄ４の信号又は領
域Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の和信号から情報信号が得られる。

【００３６】ところでレーザ素子１２は，図４に示す様
に平板状の活性層を有し，当該活性層でレーザ発振が行
われてレーザ光が射出される。このためレーザ素子１２
から出射されるレーザ光の遠視野像（ＦＦＰ： Ｆａｒ
Ｆｉｅｌｄ Ｐａｔｔｅｒｎ）は，活性層に平行な方
向（θｐ方向）よりも垂直な方向（θｔ方向）が広くな
る。

【００３７】なお，対物レンズ６により集光されるレー
ザスポット径は，対物レンズ６の周辺部に入射するレー
ザ光の強度に依存する。従って，上述したような楕円の
強度分布を持つレーザ光が対物レンズ６に入射すると，
レーザ光出射楕円パターンに対し長軸が９０度回転した
楕円形状のレーザスポットが形成されるようになる。

【００３８】図５はその様子を示したもので，図５
（ａ）はレーザ素子のＦＦＰを示し，図５（ｂ）は対物
レンズ６で集光したレーザスポットの概略形状を示して
いる。

【００３９】本実施の形態においては，第１レーザユニ
ット１ａから出射されたレーザ光によるレーザスポット
の偏光方向と第２レーザユニット１ｂから出射されるレ
ーザ光によるレーザスポットの偏光方向とが直行するよ
うに構成されている。

【００４０】これにより，ディスク７に形成された螺旋
状のトラック方向（円形ディスクの接線方向）に偏光さ
したレーザスポットと，当該トラックに垂直方向（円形
ディスクの径方向）に偏光したレーザスポットとを形成
し，それぞれの方向の分解能を特に高めている。

【００４１】なお，偏光方向の設定は図５から理解され
るように，レーザ素子の活性層の方向をトラック方向に
一致させるか又は垂直方向に一致させるかにより行われ
る。

【００４２】即ち，レーザスポットの偏光方向がトラッ
ク方向に一致するようにした場合には（トラック方向に
長軸を持つレーザスポットの場合），当該トラックに垂
直な方向の分解能を高くすることが可能になり，逆にレ
ーザスポットの偏光方向がトラック方向に直行するよう
にした場合には（トラック方向と垂直な方向に長軸を持
つレーザスポットの場合），当該トラック方向の分解能
を高くすることが可能になる。

【００４３】また，図６（ａ），（ｂ）にレーザ素子の
ＦＦＰの強度分布を示す。図６（ａ）がθｔ方向，図６
（ｂ）がθｐ方向（レーザ素子の偏光方向）の強度分布
を示している。図６において，Ｄは対物レンズ６の有効
径を示し，矢印方向が対物レンズ６のトラッキング方向
である。

【００４４】対物レンズ６のトラッキング方向とレーザ
素子のθｐ，θｔのどの方向を一致させるかによって，
対物レンズ６トラッキング時の面パワー変動の様子が変
化する。即ち，θｔ方向をトラッキング方向に一致させ
ると，面パワーの変動が小さくなる。

【００４５】上記理由により本実施の形態では，第１レ
ーザユニット１ａの偏光方向をトラック方向に一致さ
せ，トラッキング時の面パワー変動をおさえ，第２のレ
ーザユニット１ｂの偏光方向をトラックと直交する方向
に一致させることによって，トラック方向の分解能を上
げるように設定している。

【００４６】無論，これは例示であり，第１レーザユニ
ット１ａと第２レーザユニット１ｂとの偏光方向の設定
を交換してもよい。

【００４７】なお，第２レーザユニット１ｂの波長を約
７８０ｎｍとし，現世代光ディスク（例えば，ＣＤ−
Ｒ，ＣＤ−Ｅなど基板厚＝１．２ｍｍ）の再生／記録あ
るいは消去に用い，また第１レーザユニット１ａの波長
を約６５０ｎｍとし，次世代光ディスク（例えば，ＤＶ
Ｄ−ＲＯＭなど基板厚＝０．６ｍｍ）の再生専用とする
ことにより両世代の光ディスクに対して互換性を保つこ
とができる。

【００４８】また，対物レンズ６は高密度の再生を必要
とする次世代光用ディスクの基板厚に対応して設計する
ことが望ましく，その開口数は波長が約６５０ｎｍで，
基板厚が０．６ｍｍに対応しては約０．６とすることが
好ましい。

【００４９】この場合，現世代光ディスク（基板厚１．
２ｍｍ，波長７８０ｎｍ）に対しては球面収差が発生す
るようになるので，レーザスポットはぼけた状態になる
可能性がある。

【００５０】そこで，このような波長に設定されたレー
ザ素子に対しては，対物レンズ６に入射するレーザ光の
発散度合を大きくするように，第２レーザユニット１ｂ
とカップリングレンズ４の間隔を設定するならば上述し
た不具合を防止することが可能になる。

【００５１】以上説明したように，次世代のディスクの
基板厚が０．６ｍｍ，レーザ光の波長が約６５０ｎｍに
設計された対物レンズ６を用いて，現世代のディスクに
対して記録等を行っても，当該現世第に対して最適設定
されたと同様の特性を得ることが可能になり，両世代の
ディスクに対する互換性を保つことが可能になる。

【００５２】

【発明の効果】請求項１にかかる発明によれば，２個の
レーザ素子を光ディスクのトラック方向に対し，それぞ
れその偏光方向を直交させて配置したので，一方のレー
ザ素子を用いた時は，トラック方向の分解能を高するこ
とが可能になり，他方のレーザ素子を用いた時は，対物
レンズのトラッキング時の面パワー変動をおさえること
が可能となる。

【００５３】請求項２にかかる発明によれば，レーザ素
子と受光素子とを一体化したので，レーザ素子から出射
されたレーザ光の光路とディスクにより反射されたレー
ザ光の光路との分離が不要となり光ピックアップ装置の
構成が簡単になる。

【００５４】また，レーザ素子と受光素子とが独立して
機能するため，各レーザ素子の相対的位置精度を考慮す
る必要がなくなると共に受光素子の調整が独立に行える
ようになる。

【００５５】請求項３にかかる発明によれば，情報の再
生に用いるレーザ光の偏光方向がトラック方向と垂直方
向になるレーザ素子を用い，記録／消去に用いるレーザ
光の偏光方向がトラック方向と平行になるレーザ素子を
用いるように２つのレーザ素子を使い分けするようにし
たので，再生時はトラック方向に分解能の高いレーザス
ポットを得ることが可能になり，また記録／消去時は，
トラッキングに対して面パワー変動を低減することが可
能となる。

【００５６】請求項４にかかる発明によれば，情報記録
媒体の情報記録密度に応じて情報の記録／再生を行う際
に，波長の異なる２個のレーザ素子を切り換えて用いる
ようにしたので，各々の情報記録媒体に対して適正に情
報の記録／再生が行えるようになる。

【００５７】請求項５にかかる発明によれば，情報記録
媒体の情報記録密度に応じて情報の記録／再生を行う際
に，波長の異なる２個のレーザ素子を切り換えて用いる
ようにしたので，各々の情報記録媒体に対して適正に情
報の記録／再生が行えるようになる。

【００５８】請求項６にかかる発明によれば，高密度の
ディスクに対応して対物レンズを設定し，低密度のディ
スクに対応して当該対物レンズに入射するレーザ光の発
散度合を大きくしたので，基板厚の異なる情報記録媒体
に対しても良好な再生／記録／消去が行えるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の説明に適用されるピック
アップ装置の構成図である。

【図２】レーザユニットの構成を示す部分破断斜視図で
ある。

【図３】レーザ光の往復光路を示す模式図である。

【図４】レーザ素子から射出されるレーザ光の偏光状態
を説明する図である。

【図５】レーザ光の出射パターン等を説明する図で，
（ａ）はレーザ素子から出射されたレーザ光の出射パタ
ーンを示す図，（ｂ）はディスク面上でのレーザスポッ
ト形状を示す図である。

【図６】トラッキング方向のレーザ光の強度分布を示す
図で，（ａ）はトラック方向と垂直方向に偏光したレー
ザ光の強度分布，（ｂ）はトラック方向に偏光したレー
ザ光の強度分布を示す図である。

【符号の説明】

１ レーザユニット ２ ホログラム素子 ３ ビームスプリッタ ４ カップリングレンズ ５ 偏向プリズム ６ 対物レンズ ７ ディスク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大野 武英 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 中山 昌彦 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 萩谷 利道 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 螺旋状のトラックが設けられた情報記録
   媒体上に対物レンズによりレーザ光を集光してレーザス
   ポットを形成し，当該レーザスポットにより前記情報記
   録媒体に情報を記録し，また記録された情報を再生又は
   消去する光ピックアップ装置において，前記対物レンズ
   により前記情報記録媒体上に少なくとも２つのレーザス
   ポットを形成させるべく，レーザ光を射出する２以上の
   レーザ源を有し，一方のレーザ源からのレーザ光による
   レーザスポットの偏光方向が前記螺旋状のトラック方向
   に一致するように設定されると共に他方のレーザ源から
   のレーザ光によるレーザスポットの偏光方向が前記トラ
   ック方向と直行する方向になるように設定されたことを
   特徴とする光ピックアップ装置。
2. 【請求項２】 前記レーザ源に前記情報記録媒体からの
   反射光を受光する受光素子が一体に設けられていること
   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】 前記２つのレーザ源の一方が，前記情報
   記録媒体に対して情報の記録又は消去を行う際に用いら
   れ，他方のレーザ源が情報の再生を行う際に用いられる
   ように設定されていることを特徴とする請求項１又は２
   記載の光ピックアップ装置。
4. 【請求項４】 前記２つのレーザ源から出射される各レ
   ーザ光の波長が，前記情報記録媒体の情報記録密度に応
   じて設定されていることを特徴とする請求項１乃至３い
   づれか１項記載の光ピックアップ装置。
5. 【請求項５】 前記２つのレーザ源から出射される各レ
   ーザ光の波長が，前記情報記録媒体の情報記録密度が高
   い場合には短い方の波長に設定され，情報記録密度が低
   い場合には長い方の波長に設定されていることを特徴と
   する請求項１乃至３いづれか１項記載の光ピックアップ
   装置。
6. 【請求項６】 前記対物レンズは，情報記録密度の高い
   前記情報記録媒体に対して最適設定されていることを特
   徴とする請求項４又は５記載の光ピックアップ装置。