JP3471960B2

JP3471960B2 - ピックアップ装置

Info

Publication number: JP3471960B2
Application number: JP05544695A
Authority: JP
Inventors: 孝則前田; 育也菊池; 賢大滝; 昭弘橘
Original assignee: Pioneer Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1995-03-15
Filing date: 1995-03-15
Publication date: 2003-12-02
Anticipated expiration: 2018-12-02
Also published as: JPH08249708A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスク等の光学式
記録媒体に映像信号、音声信号等を記録、或いは再生す
る際に用いるピックアップ装置に係り、特に、異なる種
類の光記録媒体を再生する再生装置に用いるためのピッ
クアップ装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高密度記録された光ディスクが開
発されている。この高密度記録された光ディスクを読み
取るためには、光ディスクの情報記録面に微小なスポッ
トを形成する必要があるため、開口数の大きい対物レン
ズを有するピックアップ装置が必要である。一方、開口
数の大きい対物レンズにより従来の光ディスクを読み取
ろうとすると、光ディスクの基板の厚さが相違すること
から、情報記録面に生ずるスポットが広がってしまい情
報を良好に読出せない。そのため、これら基板の厚さの
異なる複数種類の光ディスクを読み取るために、２焦点
レンズを用いたピックアップ装置が用いられていた。

【０００３】図７に、従来の２焦点レンズを用いたピッ
クアップ装置を示す。図７に示すように、従来のピック
アップ装置２００において、レーザ光源１０１から射出
された光ビームは、ビームスプリッタ１０２にて反射さ
れ、コリメータレンズ１０３により平行光線とされる。
対物レンズ１０５にはホログラフィック光学素子１０４
が固着されている。よって、ホログラフィック素子１０
４に入射した光ビームは、回折光である１次光と非回折
光である０次光とに分割される。

【０００４】０次光は対物レンズ１０５に平行光線とし
て入射するので、基板の厚さの薄いディスクに対してほ
ぼ球面収差が０となり、理想的なスポットが情報記録面
に形成される。１次光は光軸から最も外側の光線（周縁
光線）の対物レンズ１０５への入射角が所定角存在す
る。この所定角は、対物レンズ１０５により基板の厚さ
が前記光ディスクの厚さより厚いディスクに対して１次
光を集光した際に、前記０次光による結像点より異なる
距離に結像点が生じ、この結像点における球面収差を補
正するような角度に設定されている。よって、対物レン
ズ１０５により集光した１次光の球面収差はほぼ零とな
る。

【０００５】上記の構成により、０次元による結像点に
光ディスクの情報記録面が存在する場合に最良の集光が
得られ、１次元による球面収差の補正可能内に光ディス
クの情報記録面が存在する場合にも、読出し可能な戻り
光が得られる。

【０００６】０次光の光ビーム又は１次光の光ビーム
は、光ディスク１０６の情報記録面において反射され、
戻り光として入射時と同じ光軸に沿って射出される。そ
して、再び対物レンズ１０５及びホログラフィック素子
１０４を経て、ビームスプリッタ１０２に入射する。ビ
ームスプリッタ１０２は光ディスクからの戻り光を透過
するので、０次光又は１次光のいずれかが光検出器１０
７にて検出される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のピックアップ装置では、光検出器において検出され
る戻り光の強度が少なく、光の利用効率が低いという欠
点があった。この原因として、光ビームが光ディスクに
照射される前と後との合計２回にわたってホログラフィ
ック素子やコリメータレンズを通過すること、ホログラ
フィック素子が１次光のみならずさらに高次の回折光も
同時に発生してしまうこと、等の理由が考えられる。例
えば、光ビームが１回ホログラフィック素子を通過する
場合には、回折後の回折光の光量が入射時の３０％程度
に低下する。上記従来例によれば、光ビームは合計２回
ホログラフィック素子を通過するので、入射光に対する
得られる戻り光の最終的な光量（回折効率）は９％程度
へと大幅に減少してしまう。

【０００８】また、従来例ではホログラフィック素子を
対物レンズに固着しているため、当該重量のある対物レ
ンズを駆動するアクチュエータが大きくなるという欠点
もあった。すなわち、重量のある対物レンズを駆動する
ためには、サーボ回路の駆動電力の増大のみならず、よ
り強い駆動力を得るためにピックアップ装置内の磁石や
コイルの巻線数を増加させなければならない。

【０００９】そこで、上記欠点に鑑み本願発明の課題
は、基板の厚さが異なる複数種類の光記録媒体のいずれ
に対しても、高い光の利用効率で記録再生が可能であ
り、且つ、駆動の負荷も少なくて済むピックアップ装置
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に記載のピック
アップ装置は、互いに厚さの異なる基板を有する複数種
類の光記録媒体に対し、情報の記録および／または再生
を行うためのピックアップ装置であって、光源から供給
される光ビームのうち一の偏光面を有する光線束と当該
一の偏光面と異なる偏光面を有する光線束とに対して異
なる光路長を有する行程を与える偏光分離手段と、前記
偏光分離手段からの光線束又は集光手段からの戻り光の
少なくとも一方の光の進路を変更するビームスプリッタ
と、前記ビームスプリッタを経て供給された前記光線束
の各々を前記光記録媒体の情報記録面上に集光させると
ともに、当該集光により生ずる当該情報記録面からの戻
り光を再び前記ビームスプリッタへ供給する前記集光手
段と、を備え、前記偏光分離手段により分離された光線
束の各々は、前記複数種類の光記録媒体のうちいずれか
に対し、前記集光手段により当該光記録媒体の情報記録
面上に集光する際における球面収差が略零になるように
調整されている。

【００１１】請求項２に記載のピックアップ装置は、請
求項１に記載のピックアップ装置において、前記偏光分
離手段は、前記光源から供給される光ビームのうち一の
偏光面を有する光線束を透過させ、前記一の偏光面と異
なる偏光面を有する光線束を所定の光軸に沿って射出す
る光ビーム分離手段と、前記光ビーム分離手段を透過し
た光線束に対し前記光ビーム分離手段を透過した位置か
ら所定の行程を与え、当該所定の行程を進んだ光線束を
前記所定の光軸に沿って射出する光路差生成手段と、を
備えて構成される。

【００１２】請求項３に記載のピックアップ装置は、請
求項１に記載のピックアップ装置において、前記偏光分
離手段は、前記光源から供給される前記光ビームの光軸
における第１の偏光成分に対する屈折率と当該偏光成分
とは異なる第２の偏光成分に対する屈折率とが異なる光
学素子である。

【００１３】請求項４に記載のピックアップ装置は、請
求項１に記載のピックアップ装置において、前記偏光分
離手段は、前記光源から供給される光ビームの光軸と同
一光軸上を進行する光のうち一部の光線束を透過し、残
りの光線束を当該光軸に沿って反射する第１分離手段
と、前記光軸上に設置され、当該光軸上を進行する光の
うち一部の光線束を透過し、残りの光線束を当該光軸に
沿って反射する第２分離手段と、を備えて構成してい
る。

【００１４】請求項５に記載のピックアップ装置は、請
求項４に記載のピックアップ装置において、前記第１分
離手段と前記第２分離手段とのうち少なくとも一方は、
第１の偏光面を有する光線束を透過し、これと異なる偏
光面を有する光線束を反射する偏光分離膜であって、前
記第１分離手段と前記第２分離手段との間の光軸上に
は、自らを透過する光線束の有する偏光成分に対し所定
量の位相の変化を与える位相付加手段を介在させた。

【００１５】請求項６に記載のピックアップ装置は、請
求項１乃至請求項５のいずれかに記載のピックアップ装
置において、前記集光手段は、前記ビームスプリッタか
ら供給された複数の光線束のうち一つの光線束をほぼ平
行な光線束に変換するコリメータレンズと、当該コリメ
ータレンズを通過した平行な光線束を含む当該複数の光
線束を前記光記録媒体の情報記録面上に集光する対物レ
ンズと、を備えて構成される。

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【作用】請求項１に記載のピックアップ装置によれば、
偏光分離手段は、光源から供給される光ビームのうち一
の偏光面を有する光線束と当該一の偏光面と異なる偏光
面を有する光線束とに対して異なる光路長を有する行程
を与える。

【００１９】ビームスプリッタは、偏光分離手段からの
光線束又は集光手段からの戻り光の少なくとも一方の光
の進路を変更する。すなわち、偏光分離手段からの光線
束の進行方向を変更するか、又は、戻り光の進行方向を
変更する。このため、一回偏光分離手段を透過した光線
束は、再び偏光分離手段を透過することがないので、光
の損失を受けることがない。

【００２０】集光手段は、ビームスプリッタを経て供給
された光線束の各々を光記録媒体の情報記録面上に集光
させる。また、この集光により生ずる情報記録面からの
戻り光を再びビームスプリッタへ供給する。ビームスプ
リッタにより、戻り光は再び光線束分割手段に供給され
ることなく、例えば、光検出器等に供給されることにな
る。

【００２１】また、偏光分離手段により分離された光線
束の各々は、前記複数種類の光記録媒体のうちいずれか
に対し、集光手段により光記録媒体の情報記録面上に集
光する際における球面収差が略零になるように調整（例
えば、光線束同士の光路長に差を設ける方法、集光手段
に入射するときの周縁光線の入射角を異ならせる方法等
による。）されている。よって、この球面収差が略零に
なる補正可能な範囲に基板の厚さを有する光ディスクに
対し良好な集光が行われる。すなわち、相異なる基板の
厚さを有する光記録媒体の各々から情報の読出しが可能
となる。

【００２２】なお、光源は、平行光線を射出するもので
も、徐々に広がっていく光線を与えるものでもよい。

【００２３】請求項２に記載のピックアップ装置によれ
ば、光ビーム分離手段は、光源から供給される光ビーム
のうち一の偏光面を有する光線束を透過させ、一の偏光
面と異なる偏光面を有する光線束を所定の光軸に沿って
射出する。このとき、光ビーム分離手段は偏光面により
光線束を分離するので、特に、入射光が円偏光である場
合に光量の損失が少ない。光路差生成手段は、光ビーム
分離手段を透過した光線束に対し光ビーム分離手段を透
過した位置から所定の行程を与え、所定の行程を進んだ
光線束を所定の光軸に沿って射出する。すなわち、光路
差生成手段から射出する位置における両光線束は、進行
する光軸が一致するものの、互いの間には光路差が存在
する。そのため、当該光線束分割手段から射出された光
線束はそれぞれ相異なる行程を経ていることになる。こ
の行程の差を集光手段で必要とされる球面収差の補正量
に対応して調整することにより、厚さの異なる基板を有
する光記録媒体に対して良好な集光状態を得られる。

【００２４】請求項３に記載のピックアップ装置によれ
ば、偏光分離手段は、光ビームの光軸における第１の偏
光成分に対する屈折率と、第１の偏光成分とは異なる第
２の偏光成分に対する屈折率と、が互いに異なる光学素
子なので、当該偏光分離手段を透過した光ビームは、実
質的に行程の異なる複数の光線束を含む。

【００２５】すなわち、光ビームが透過するときの屈折
率の相違は、空気中を光ビームが進行したと仮定した場
合における空気換算した行程の相違となる。したがっ
て、例えば、第１の偏光成分に対する屈折率が第２の偏
光成分に対する屈折率より大きい場合、当該偏光分離手
段を透過してきた第１の偏光成分を有する光線束の進ん
だ行程は、第２の偏光成分を有する光線束の進んだ行程
より多い。

【００２６】請求項４に記載のピックアップ装置によれ
ば、第１分離手段は、光源から供給される光ビームの光
軸と同一光軸上を進行する光のうち一部の光線束を透過
し、残りの光線束を光軸に沿って反射する。また、第２
分離手段は、同一の光軸上に設置され、光軸上を進行す
る光のうち一部の光線束を透過し、残りの光線束を光軸
に沿って反射する。例えば、第１分離手段を透過した光
線束の一部は第２分離手段により再び反射され、第１分
離手段に戻る。第１分離手段では、この戻ってきた光線
束の一部を再び第２分離手段に向けて反射する。

【００２７】したがって、第２分離手段を透過した光線
束の中には、最初に第２分離手段を直接透過した光線束
と、第２分離手段と第１分離手段との間を往復した光線
束と、が含まれる。両光線束は、互いに光路差を有して
いるので、この光路差を集光手段において必要とされる
球面収差の補正量に合わせて調整する。

【００２８】請求項５に記載のピックアップ装置によれ
ば、第１分離手段と第２分離手段とのうち少なくとも一
方は、第１の偏光面を有する光線束を透過し、これと異
なる偏光面を有する光線束を反射する偏光分離膜であ
る。例えば、第１分離手段が偏光分離膜だと仮定する
と、第１分離手段を透過して第２分離手段により反射さ
れた光線束は、位相付加手段により所定量の位相が与え
られる。再び第１分離手段に入射するときの光線束の偏
光面は、前回光線束が透過したときと異なる偏光面を有
する。このため、この光線束のうち、第１の偏光面以外
の偏光成分を有する光線束が反射される。反射された光
線束の一部は、第２分離手段を透過する。

【００２９】すなわち、偏光分離膜と位相付加手段とを
併用することにより、請求項５に記載の発明と同様に、
互いに光路差を有する複数の光線束を得ることができ
る。

【００３０】請求項６に記載のピックアップ装置によれ
ば、対物レンズに入射する複数の光線束のうち一つの光
線束は、ほぼ平行な光線束となる。すなわち、コリメー
タレンズの瞳上での球面収差は光線束毎に異なる。平行
光線となった光線束に対しては、対物レンズがフォーカ
スサーボ等の動作のため、光軸に沿ってその位置を変動
することがあっても、球面収差をほぼ零に保ったまま精
度のよい集光が行える。よって、複数の光記録媒体の中
でもより記録密度が高いものを、この平行光線により得
られたスポットで読出すようにすれば、精度のよい情報
の読出が行える。

【００３１】

【実施例】本発明の装置に係る好適な実施例を図面を参
照して説明する。各実施例では、特に、コンパクトディ
スクとデジタルビデオディスクとの互換性を有するピッ
クアップ装置に関する。（Ｉ）第１実施例本願発明の第１実施例のピックアップ装置は、請求項
１、２及び請求項６の発明を適用したものである。光学系の構成図１に、本願発明のピックアップ装置における光学系の
全体構成を示す。

【００３２】図１に示すように、本願発明のピックアッ
プ装置は、通常の一種類の光ディスクを再生する光ディ
スク用ピックアップ装置の光学系に対し、偏光分離手段
たるプリズムを介在させた構成を備える。

【００３３】レーザ光源２１は、赤色のレーザ光を射出
する半導体レーザである。寄り高密度な情報を読出すの
に適する光非線形性を備えた青色レーザであってもよ
い。プリズム２５ａは請求項に記載した偏光分離手段に
相当する。プリズム２５ａは、一つの光ビームを二つの
光線束（Ｓ偏光及びＰ偏光）に分離し、さらに一方の光
線束に長い光路長を与える。詳しくは後述する。

【００３４】ビームスプリッタ２２は、プリズム２５ａ
からの光線束を光ディスク２６の方向に反射する。コリ
メータレンズ２３は、徐々に広がりつつある光線束を屈
折させ、光軸の中心から離れる程大きい角度で０次光及
び１次光の射出する方向を変更する。このコリメータレ
ンズ２３は、プリズム２５ａの誘電体保護膜３３（図２
参照）を透過して射出される光路長の長い方の光線束を
平行光線とするように調整される。

【００３５】対物レンズ２４は、高密度記録の光ディス
クに微小なスポットを形成するために、開口数が大きい
ものを用いる。この対物レンズは、コリメータレンズ２
３より平行光線が入射したときに球面収差が０の理想的
なスポットを形成する。

【００３６】光ディスク２６としては、本実施例では基
板の厚さの薄い（＝０．６ｍｍ）高密度記録されたデジ
タルビデオディスク、及び、基板の厚さのより厚い（＝
１．２ｍｍ）コンパクトディスクを考える。光ディスク
２６は、基板に対し保護層でコーティングして構成され
る。基板の情報記録面には、情報を担持する記録ピット
が設けられている。光ディスク２６がデジタルビデオデ
ィスクである場合、保護層が厚く基板が薄いので、２６
ａの位置に情報記録面が存在する。また、光ディスク２
６がデジタルビデオディスクである場合、保護層が薄く
基板が厚いので、２６ｂの位置に情報記録面が存在す
る。

【００３７】光ディスク２６の情報記録面で反射された
光線束（戻り光）は、対物レンズ２４、コリメータレン
ズ２３を経て、ビームスプリッタ２２を透過して光検出
器２７に入射する。

【００３８】光検出器２７は、受光した戻り光を光電変
換し、検出信号として図示しない再生回路へ出力する。
なお、使用しない偏光成分等の影響を排除するため、光
検出器２７の手前に偏光分離手段を設け、不必要な偏光
成分を除去するよう構成してもよい。

【００３９】また、レーザ光源とプリズム２５ａとの間
に、液晶板等の偏光方向を自由に変えられる可変偏光フ
ィルタ２８（図１破線参照）を介在させ、通常のピック
アップ装置として使用してもよい。すなわち、可変偏光
フィルタの存在により、いずれかの偏光成分のみが選ば
れるので、この一の光のみを利用した光ディスクの読出
しが行えるのである。偏光分離手段の説明図２に、本実施例で用いる光線束分割手段たるプリズム
２５ａの構造を示す。

【００４０】本プリズム２５ａは、いわゆるペンタプリ
ズム（５角形のプリズム）に類似するが、光分離面たる
３３が存在する点で通常のペンタプリズムとは異なる。
入射面３２及び射出面３６は、レーザ光源２１からの光
ビームの偏光方向によらずすべての光ビームを透過す
る。

【００４１】誘電体多層膜３３は偏光分離膜で構成さ
れ、複数の偏光面を有する光ビームのうち特定の偏光成
分（例えば、Ｐ偏光）を有する光線束のみを透過し、他
の偏光成分（例えば、Ｓ偏光）を有する光線束を反射す
る。プリズム２５ａは、レーザ光源からの光軸に対して
この偏光分離膜の面が４５度の角度をなすように設置さ
れる。なお、誘電体多層膜３３としては、特定の偏光を
分割するという機能を有する光学素子であれば、他の構
成（いわゆる偏光子として用いられるもの等）を適用す
ることができる。

【００４２】反射面３４及び３５は、反射プリズムとし
て作用する。反射面３４と３５との２回の反射により、
入射した光線束は２回直角方向に方向を変える。プリズ
ム２５ａは、誘電体多層膜３３に対し４５度の角度で光
線束が入射した場合に、入射時の光軸と直角方向に反射
した光線束を射出するように反射面３３及び３４が構成
されている。

【００４３】なお、必要な光路長の差を得るための構成
ならば、プリズムの形状、反射の回数には制限がなく、
ピックアップ装置に許されるのに最適な外形を選ぶこと
ができる。例えば、下記の変形例のように、プリズムの
代わりに反射ミラーを複数組み合わせて光路差を与える
ものでもよい。この場合、光路を反射ミラーの位置で微
調整できるという利点がある。

【００４４】図３（Ａ）に、第１実施例の偏光分離手段
の第１変形例を示す。図３（Ａ）において、符号４０
は、誘電体多層膜を設けたプリズムであり、符号４１〜
４３は、反射ミラーを構成している。第１変形例におい
ても、プリズム２５ａの作用と同様に誘電体多層膜で特
定の偏光成分（Ｐ偏光）を透過し、他の偏光成分（Ｓ偏
光）を反射する。反射ミラー４１〜４３は、所定の光路
をＰ偏光に与える。

【００４５】図３（Ｂ）に、第１実施例の偏光分離手段
の第２変形例を示す。図３（Ｂ）において、符号４５及
び４８はビームスプリッタであり、符号４６及び４７は
反射ミラーである。ビームスプリッタ４５及び４８とも
特定の偏光（Ｐ偏光）のみを透過し、他の偏光（Ｓ偏
光）を透過する。第２変形例においても、反射ミラー４
６及び４７により両偏光の間に光路差が与えられる。

【００４６】また、光の利用効率は下がるが、プリズム
２５ａにおける誘電体多層膜３３、プリズム４０、ビー
ムスプリッタ４５及び４８をハーフミラーで構成しても
よい。

【００４７】さらに、上記プリズム２５ａでは、誘電体
多層膜３３の膜面に対して光ビームの偏光面がなす角度
を４５度としたが、これ以外の角度に設定してもよい。
この場合は、反射する光線束の光量（Ｓ偏光）と透過す
る光線束の光量（Ｐ偏光）とが等しくならない。しか
し、光路長や光学素子の影響で、一方の光線束の光量と
他方の光線束の光量との調整が必要な場合には、光ビー
ムの偏光面の角度を偏光して調整ができる。

【００４８】また、光路長の長いＳ偏光を有する光線束
から、さらに長い光路長を有する光線束を生成してもよ
い。例えば、誘電体多層膜３３を透過したＳ偏光を有す
る光線束の一部をビームスプリッタ等により分割する。
そして、通過した一部のＳ偏光に対し、透過しなかった
Ｓ偏光より光路長のより長い光路をさらに与える。そし
て、誘電体多層膜３３において、以前に分割された光路
長の短い光線束と同一光軸に沿って射出する。この構成
によると、一つの光ビームから３種類以上の異なる光路
長を有する光線束を得ることができる。本実施例の作用次に第１実施例の作用を述べる。

【００４９】図２において、レーザ光源２１から出力さ
れた光ビームは、誘電体多層膜３３を通過する際に、光
ビームのうちＳ偏光を有する光線束を反射し、Ｐ偏光を
有する光線束のみをプリズムの内部に入射する。

【００５０】プリズム内に入射したＰ偏光を有する光線
束は、二つの反射面３４及び３５で反射して再び誘電体
保護層３３に戻るまでに、所定の距離（ｌ₁＋ｌ₂＋ｌ
₃）を進む。一方、光ビームは、光軸に対して外縁部に
位置する周縁光線が距離の増加に伴って徐々に広がって
いく。このため、所定の距離（ｌ₁＋ｌ₂＋ｌ₃）の光
路差を有するＰ偏光を有する光線束とＳ偏光を有する光
線束とがビームスプリッタ２２を経て供給されると、コ
リメータレンズ２３は、各々の光線束に対し異なる球面
収差を与える。具体的には、コリメータレンズ２３は、
Ｐ偏光に対応する光線束を平行光線とし、Ｐ偏光に対応
する光線束より光路長の短いＳ偏光に対応する光線束に
対しては、Ｐ偏光と異なる屈折を与える。このため、コ
リメータレンズ２３を経た各光線束は、互いに光軸を同
一にしつつも周縁光線が異なる入射角をもって対物レン
ズ２４に入射する。対物レンズ２４は、入射する各光線
束に対して球面収差が略零になるよう補正されている。
よって、対物レンズ２４は、球面収差が補正された状態
でそれぞれの光線束を集光する。

【００５１】したがって、この光学系により球面収差の
補正がなされる範囲内に情報記録面が存在する場合に、
光ディスクの情報が読出せることになる。特に、コリメ
ータレンズ２３から入射する光線束が平行光線であるＰ
偏光に対しては、対物レンズ２４がフォーカス動作等に
より、光軸方向の位置を移動させたとしても球面収差に
変動を生ずることがなく、理想的な微小なスポットが常
に得られる。このため、本実施例のように、Ｐ偏光を有
する光線束の結像点に、より高密度記録された光ディス
クの情報記録面が存在するよう光学系を調整するのが好
ましい。

【００５２】上記より、プリズム２５ａにおけるＰ偏光
の光路（ｌ₁＋ｌ₂＋ｌ₃）は、再生対象となる光ディ
スクの有する基板の厚さに基づいて、対物レンズ２４及
びコリメータレンズ２３の有する光学特性から逆算によ
り求めることになる。例えば、基板の厚さが０．６ｍｍ
の高密度記録されたデジタルビデオディスクに対して、
最適な集光状態を得るための対物レンズの大きな開口数
（例えば、０．６）を選び、対物レンズ２４に対して平
行光線を供給するコリメータレンズ２３の開口数（０．
１）を得る。次いで、基板の厚さ１．２ｍｍのコンパク
トディスクに対して生ずる球面収差を補正するために光
路差がどのくらい必要かを、上記対物レンズ２４及びコ
リメータレンズ２３の開口数に基づいて計算する（例え
ば、上記条件であれば、ｌ₁＋ｌ₂＋ｌ₃＝７．７ｍｍ
となる。）。そして、この光路長の差が得られるように
プリズムを製作する。

【００５３】上記のように設計されたピックアップ装置
１００によれば、いずれの厚さの基板を有する光ディス
ク２６から情報を読出す場合でも、最良な読出し用の光
ビームを照射することができることになる。効果の説明上記のように、本第１実施例によれば、再生対象となる
光ディスクにおける基板の厚さの相違から、コンパチブ
ルプレーヤを再生可能な光学系の構成を設計できる。特
に、光分離に誘電体多層膜のように光量の損失が少ない
光学素子を用いた場合は、小出力のレーザ光であっても
十分な光量で光ビームを照射できる。また、光分離にハ
ーフミラーを用いた場合は、より簡便に安価に偏光分離
手段を設けることができる。（ＩＩ）第２実施例本発明の第２実施例は、請求項３の発明を適用したもの
である。

【００５４】図４に、本第２実施例の偏光分離手段の構
成図を示す。図４に示すように、本実施例における偏光
分離手段は２５ｂは、方解石（calcite ；Ｃａ［ＣＯ３
］）により構成される。

【００５５】次に、この偏光分離手段の作用を説明す
る。方解石は、硝酸ナトリウム型構造（sodium nitrate
structure）と呼ばれる結晶構造を有しており、特異な
光学的性質を有する。すなわち、方解石は、その結晶の
特定の方向から入射した光ビームを二つの偏光成分に分
離する。そのうち、一方の波の振動は、光軸に直角な方
向に起こる。また、他方の波の振動は、光軸を含み、一
方の波の偏光方向とは異なる方向に起こる。

【００５６】また、当該方解石は、互いに直角方向に分
離された偏光成分に対し、結晶の内部で異なる屈折率を
有する。例えば、特定の一方の偏光成分に対しては屈折
率ｎ ₁＝１．６を与え、他方の偏光成分に対しては屈折
率ｎ₂＝１．８を与える。

【００５７】したがって、二つの偏光成分は異なる屈折
率を有する媒体の中を等距離だけ進むので、光が屈折率
ｎ＝１の空気中を進むものとして換算した場合の空気換
算距離は互いに異なる。つまり、一方の偏光成分を有す
る光線束が、他方の偏光成分を有する光線束より空気中
を長く進んだこととに等しくなる。

【００５８】上記事実より、方解石による光線束分割手
段２５ｂの全長Ｄの長さを簡単に設定することができ
る。まず、第１実施例のように光ディスクの基板の厚さ
の差ｄから二つの偏光成分に対応する光ビームに必要と
される光路差Ｌを得る。次いで、この空気中における光
路長差Ｌ及び屈折率の差を利用して、Ｄ・（ｎ₁−
ｎ₂）＝Ｌより、方解石の全長Ｄを得る。例えば、上記
屈折率と第１実施例で得られた光路差７．７ｍｍに基づ
いて、方解石の全長Ｄは、Ｄ＝７．７／（１．８−１．
２）＝３８．５ｍｍとなる。

【００５９】上記のように本第２実施例によれば、偏光
分離を行う結晶構造を有し、各偏光成分に対し異なる屈
折率を与える複屈折性材料を用いれば、第１実施例と同
様に互いに異なる光路差を有する光線束を生成する偏光
分離手段を提供することができる。（III ）第３実施例本発明の第３実施例は、請求項４及び請求項５の発明を
適用したものである。

【００６０】図５に、本第３実施例の偏光分離手段の構
成を示す。図５に示すように、本実施例の偏光分離手段
２５ｃは、同軸型のビームスプリッタを構成する。

【００６１】５０は、λ／４波長板であり、レーザ光源
２１側にＰ偏光成分のみを透過しＳ偏光成分を反射する
ビームスプリッタ５０ａが設けられている。但し、λ／
４波長板５０とビームスプリッタ５０ａとは、離して設
けるものでもよい。

【００６２】５４は、５０と繋ぎ合わせた場合に幅Ｔ₁
を有する透明なガラス板であり、５６は、５２と繋ぎ合
わせた場合に幅Ｔ₂を有するガラス板である。５２は、
５０と同じλ／４波長板であり、レーザ光源２１側にハ
ーフミラー膜５２ａが設けられている。但し、λ／４波
長板５０とビームスプリッタ５０ａとは、離して設ける
ものでもよい。

【００６３】５８は、Ｐ偏光成分を透過しＳ偏光成分を
反射する誘電体膜である。なお、ハーフミラー５２ａの
代わりに、入射する円偏光ＯのうちＳ偏光成分を透過
し、残りを反射する誘電体膜を設けてもよい。また、ガ
ラス板を設けず、幅Ｔ₁及びＴ₂はλ／４波長板の厚さ
そのものとしてもよい。

【００６４】次に、作用を説明する。まず、レーザ光源
２１から射出した光ビームは、誘電体膜５０ａを通り、
λ／４波長板５０により円偏光（Ｓ偏光成分及びＰ偏光
成分が互いに等しい方向の偏光）Ｏとなる。円偏光Ｏと
なった光線束は、ガラス板５４を透過してハーフミラー
５２ａによりその半分の光量が反射する。反射した円偏
光（実線で表示）Ｏは、再びλ／４波長板５０を通過し
てＳ偏光成分を有する。このＳ偏光成分を有する光線束
は誘電体膜５０ａで反射され、今度はハーフミラー５２
ａとλ／４波長板５２を透過し、Ｐ偏光成分を有するよ
うになる。さらに、この光線束は、ガラス板５６及び誘
電体膜５８を通過して、第１のＰ偏光成分を有する光線
束Ｐ₁として外部に射出される。

【００６５】また、λ／４波長板５０により円偏光Ｏと
なりハーフミラー５２ａを透過した残り半分の光線束
（破線で表示）は、λ／４波長板５２によりＰ偏光成分
を有するに至る。このため、この光線束は、ガラス板５
６を透過した後は、誘電体膜５８にて反射される。反射
された光線束は再びガラス板５６を透過して、λ／４波
長板５２で円偏光とされ、ハーフミラー５２ａによりそ
の半分が反射する。反射した光線束は、再びλ／４波長
板５２で回転してＰ偏光成分を有するに至る。したがっ
て、このＰ偏光成分を有する光線束はガラス体５６を進
んだ後は誘電体膜５８を透過して、第２のＰ偏光成分を
有する光線束Ｐ₂として外部に射出される。

【００６６】上記より、第１のＰ偏光成分を有する光ビ
ームの光路長Ｌ₁と第２のＰ偏光成分を有する光線束の
光路長Ｌ₂は、Ｌ₁＝３Ｔ₁＋Ｔ₂ Ｌ₂＝Ｔ₁＋３Ｔ₂ となる。これより、両光線束の光路差Ｌ₂−Ｌ₁は、Ｌ₁−Ｌ₂＝２（Ｔ₂−Ｔ₁）として得られるので、第１実施例等の手法で得られる必
要とされる光路長Ｌを上式に当てはめ、ガラス板５４及
び５６の幅を調整すればよい。

【００６７】なお、本実施例の偏光分離手段２５ｃを１
ブロックとして光軸方向に連結すれば、本実施例の２倍
さらに４倍の光を得ることができる。その際、レーザ光
源としては、光量の損失を考慮して強力なものを用い
る。

【００６８】また、本実施例では、ハーフミラー５２ａ
で反射された円偏光Ｏは、誘電体膜５０ａとの間を１往
復してガラス板５６の方向に射出されるが、さらに２往
復、３往復を繰り返して、異なる光路長を得るように調
整してもよい。すなわち、当業者は、本実施例の技術的
思想を適用し、誘電体膜やハーフミラー等の光分離手段
を組み合わせることにより、２種類又はそれ以上の異な
る光路長を有する光を生成することは容易である。

【００６９】上記のように本第３実施例によれば、再生
対象の光ディスクの種類に合わせるためにガラス板の幅
の調整のみで対応可能な偏光分離手段を提供できる。（ＩＶ）第４実施例本発明の第４実施例は、ピックアップ装置の一実施形態
である。

【００７０】図６に、第４実施例のピックアップ装置を
示す。図６において、本実施例のピックアップ装置１０
１は、第１実施例のピックアップ装置１００と同様の構
成は同じ符号を付し、説明は省略する。

【００７１】符号６０は、０次光の他に第１次の回折光
（１次光）を得ることができるホログラフィック素子で
ある。本実施例では、特に、グレーティングコリメータ
レンズを考える。このグレーティングコリメータレンズ
に代表されるホログラフィック素子は、グレーティング
（grating ）素子、回折格子として用いられる。通常
は、トラッキングエラー信号をするためのサブビームを
発生させるために使用する。

【００７２】本実施例では、ホログラフィック素子６０
を光分離素子として、レーザ光源２１とビームスプリッ
タ２２との間に介在させる。次に、作用を説明する。

【００７３】ホログラフィック素子６０は光ビームを入
射し、回折作用により１次光を０次光の他に発生させ
る。回折のない０次光は、そのままコリメータレンズ２
３により平行光線とされる。対物レンズ２４は平行光線
が入射したとき、光ディスク２６の情報記録面２６ａに
理想的な微小スポットが形成されるように設計されてい
るので、０次光により基板の厚さの薄い光ディスク（デ
ジタルビデオディスク等）の読出しが行える。

【００７４】１次光は、第１実施例におけるＳ偏光を有
する光線束と同様に、コリメータレンズ２３から徐々に
広がるような光線となる。本実施例では、０次光により
理想的な結像点を得る光学系の配置において、対物レン
ズ２４により１次光を集光したときに発生する球面収差
をほぼ０に補正するような１次光を得る。具体的には、
コリメータレンズ２３に入射するときの１次光の周縁光
線の入射角が上記球面収差を補正し得る角度となるよう
に、ホログラフィック素子６０の回折量を調整する。し
たがって、１次光により、基板の厚さの厚い光ディスク
（コンパクトディスク等）の読出が行える。

【００７５】なお、本実施例において、回折光として１
次光の他に２次光等を用いれば、さらに集光可能な焦点
距離の幅、すなわち、補正可能な球面収差を広げること
ができる。

【００７６】上記のように本第４実施例のピックアップ
装置によれば、所望の回折光をホログラフィック素子で
比較的簡単に得られるので、基板の厚さの異なる複数種
類の光ディスクから情報を読出すのに適する光ビームを
生成できる。

【００７７】

【発明の効果】請求項１乃至請求項６に記載のピックア
ップ装置によれば、相異なる基板の厚さを有する光記録
媒体から情報を読出すのに必要とされる球面収差を、光
線束分割手段が補正するので、基板の厚さの相違から相
異なる光記録媒体のいずれからでも、高い光の利用効率
で情報を読出すことができる。特に、本発明はいわゆる
コンパチブルプレーヤ等において使用するのに好まし
い。

【００７８】また、ビームスプリッタにより光記録媒体
等からの戻り光が再び偏光分離手段を透過しないので、
光の損失がなく、光の利用効率が高い。特に、請求項１
及び請求項５に記載のピックアップ装置によれば、偏光
分離手段を設けるので、光の損失が少なく、光の利用効
率を高くすることができる。さらに、偏光分離手段は、
集光手段と離して設けるので、駆動の負荷も少なくて済
む。

【００７９】また、請求項１乃至請求項５に記載のピッ
クアップ装置によれば、光線束に与える行程の多少によ
り、集光手段において必要とされる球面収差の補正が行
える。

【００８０】さらに、請求項３に記載のピックアップ装
置によれば、機械的な構造を設けることなく、簡単な構
成で上記目的を達成できる。

【００８１】請求項６に記載のピックアップ装置によれ
ば、平行光線を集光して得られるスポットは集光手段の
位置の移動によらず常に最良の集光状態なスポットを形
成する。したがって、より情報密度の高い光記録媒体を
最良の集光状態を有するスポットにより読出すことによ
り、高密度記録した光記録媒体を含む複数種類の光記録
媒体に対し記録再生の可能なピックアップ装置を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例のピックアップ装置の光学系の構成
図である。

【図２】第１実施例の偏光分離手段の構成図である。

【図３】第１実施例の偏光分離手段の変形例であり、
（Ａ）は第１変形例、（Ｂ）は第２変形例である。

【図４】第２実施例の偏光分離手段の構成図である。

【図５】第３実施例の偏光分離手段の構成図である。

【図６】第４実施例のピックアップ装置の光学系の構成
図である。

【図７】従来のピックアップ装置の光学系の構成図であ
る。

【符号の説明】

２１、１０１…レーザ光源２２、４５、４８、５０ａ、５２ａ、５８、１０２…ビ
ームスプリッタ２３、１０４…コリメータレンズ２４、１０５…対物レンズ２５ａ…プリズム２５ｂ、２５ｃ…偏光分離手段２６…光ディスク２７、１０７…光検出器３３…誘電体多層膜３４、３５…反射面４１〜４３、４６、４７…反射ミラー６０…グレーティングコリメータレンズ（ホログラフィ
ック素子）５０、５２…λ／４波長板５４、５６…ガラス板１００〜１０２…ピックアップ装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者橘昭弘埼玉県鶴ケ島市富士見６丁目１番１号パイオニア株式会社総合研究所内 (56)参考文献特開平７−65407（ＪＰ，Ａ) 特開平７−98431（ＪＰ，Ａ) 特開平５−6546（ＪＰ，Ａ) 特開平５−217201（ＪＰ，Ａ) 特開平８−249718（ＪＰ，Ａ) 特開平８−241529（ＪＰ，Ａ) 欧州特許出願公開610055（ＥＰ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 7/09 - 7/135 G02B 5/00 - 5/32

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに厚さの異なる基板を有する複数種
類の光記録媒体に対し、情報の記録および／または再生
を行うためのピックアップ装置であって、光源から供給される光ビームのうち一の偏光面を有する
光線束と当該一の偏光面と異なる偏光面を有する光線束
とに対して異なる光路長を有する行程を与える偏光分離
手段と、前記偏光分離手段からの光線束又は集光手段からの戻り
光の少なくとも一方の光の進路を変更するビームスプリ
ッタと、前記ビームスプリッタを経て供給された前記光線束の各
々を前記光記録媒体の情報記録面上に集光させるととも
に、当該集光により生ずる当該情報記録面からの戻り光
を再び前記ビームスプリッタへ供給する前記集光手段
と、を備え、前記偏光分離手段により分離された光線束の各々は、前
記複数種類の光記録媒体のうちいずれかに対し、前記集
光手段により当該光記録媒体の情報記録面上に集光する
際における球面収差が略零になるように調整されている
ことを特徴とするピックアップ装置。
【請求項２】請求項１に記載のピックアップ装置にお
いて、前記偏光分離手段は、前記光源から供給される光ビーム
のうち一の偏光面を有する光線束を透過させ、前記一の
偏光面と異なる偏光面を有する光線束を所定の光軸に沿
って射出する光ビーム分離手段と、前記光ビーム分離手
段を透過した光線束に対し前記光ビーム分離手段を透過
した位置から所定の行程を与え、当該所定の行程を進ん
だ光線束を前記所定の光軸に沿って射出する光路差生成
手段と、を備えたことを特徴とするピックアップ装置。
【請求項３】請求項１に記載のピックアップ装置にお
いて、前記偏光分離手段は、前記光源から供給される前記光ビ
ームの光軸における第１の偏光成分に対する屈折率と当
該偏光成分とは異なる第２の偏光成分に対する屈折率と
が異なる光学素子であることを特徴とするピックアップ
装置。
【請求項４】請求項１に記載のピックアップ装置にお
いて、前記偏光分離手段は、前記光源から供給される光ビーム
の光軸と同一光軸上を進行する光のうち一部の光線束を
透過し、残りの光線束を当該光軸に沿って反射する第１
分離手段と、前記光軸上に設置され、当該光軸上を進行
する光のうち一部の光線束を透過し、残りの光線束を当
該光軸に沿って反射する第２分離手段と、を備えたこと
を特徴とするピックアップ装置。
【請求項５】請求項４に記載のピックアップ装置にお
いて、前記第１分離手段と前記第２分離手段とのうち少なくと
も一方は、第１の偏光面を有する光線束を透過し、これ
と異なる偏光面を有する光線束を反射する偏光分離膜で
あって、前記第１分離手段と前記第２分離手段との間の光軸上に
は、自らを透過する光線束の有する偏光成分に対し所定
量の位相の変化を与える位相付加手段を介在させたこと
を特徴とするピックアップ装置。
【請求項６】請求項１乃至請求項５のいずれかに記載
のピックアップ装置において、前記集光手段は、前記ビームスプリッタから供給された
複数の光線束のうち一つの光線束をほぼ平行な光線束に
変換するコリメータレンズと、当該コリメータレンズを
通過した平行な光線束を含む当該複数の光線束を前記光
記録媒体の情報記録面上に集光する対物レンズと、を備
えたことを特徴とするピックアップ装置。