JP2011096329A

JP2011096329A - 光ピックアップ装置

Info

Publication number: JP2011096329A
Application number: JP2009250621A
Authority: JP
Inventors: Toru Hotta; 徹堀田; Ryoichi Kawasaki; 良一川崎
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Optec Design Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Electronic Device Sales Co Ltd
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2011-05-12
Also published as: US20110103215A1; US8363526B2; CN102054494A

Abstract

【課題】光ディスクに設けられている第１信号記録層及び第２信号記録層に記録されている信号の読み出し動作を行う光ピックアップ装置を提供する。
【解決手段】レーザーダイオード１から放射されるレーザー光を光ディスクＤに設けられている第１信号記録層Ｌ１及び第２信号記録層Ｌ２に集光させる対物レンズ９と、対物レンズ９への光路内に設けられているとともに光軸方向への変位動作によって球面収差を補正するコリメートレンズ６とより成り、前記対物レンズ９を焦点距離が異なる第１焦点及び第２焦点を有する２焦点レンズにて構成し、第１信号記録層に第１焦点が合致しているとき第２焦点が第２信号記録層と異なる位置に位置するように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ディスクに記録されている信号の読み出し動作や光ディスクに信号の記録動作をレーザー光によって行う光ピックアップ装置に関する。

光ピックアップ装置から照射されるレーザー光を光ディスクの信号記録層に照射することによって信号の再生動作や信号の記録動作を行うことが出来る光ディスク装置が普及している。

光ディスク装置としては、ＣＤやＤＶＤと呼ばれる光ディスクを使用するものが一般に普及しているが、最近では記録密度を向上させた光ディスク、即ちＢｌｕ−ｒａｙ規格の光ディスクを使用するものが商品化されている。

Ｂｌｕ−ｒａｙ規格の光ディスクに記録されている信号の読み出し動作を行うレーザー光としては、波長が短いレーザー光、例えば波長が４０５ｎｍの青紫色光が使用されている。また、Ｂｌｕ−ｒａｙ規格の光ディスクにおける信号記録層の上面に設けられている保護層の厚さは、０．１ｍｍであり、この信号記録層から信号の読み出し動作を行うために使用される対物レンズの開口数は、０．８５と規定されている。

そして、光ピックアップ装置は、光ディスクに記録されている信号を読み出すために適したレーザー出力や光ディスクに信号を記録するために適したレーザー出力が得られるようにレーザーダイオードへ供給される駆動電流を制御することが出来るように構成されている。

また、光ピックアップ装置は、レーザーダイオードから放射されるレーザー光を対物レンズの集光動作にて生成されるスポットを光ディスク上の信号記録層に合焦させる制御動作、即ちフォーカシング制御動作や信号トラックにレーザー光のスポットを追従させる制御動作、即ちトラッキング制御動作を行うことが出来るように構成されている。

また、光ピックアップ装置では、光ディスクの表面、即ちレーザー光の入射面と信号記録層との間にある保護層の厚みに起因して球面収差と呼ばれる収差が発生し、信号の再生動作や記録動作が正常に行えないという問題があり、斯かる問題を解決する技術が開発されている。

そして、最近の光ディスクの中には、信号の記録容量を増大させるために信号記録層が２つ設けられた２層式の光ディスクが製品化されている。斯かる２層式の光ディスクに設けられている信号記録層に記録されている信号を読み出すためには、対物レンズを光軸方向へ変位させる動作が行われるが、各信号記録層と光ディスクのレーザー光の入射面との間に設けられている透明な保護層の厚みが大きく変化するため、異なる信号記録層へのジャンプ動作を行うと大きな球面収差が発生することになる。

斯かる信号記録層のジャンプ動作に伴って発生する球面収差をコリメートレンズの光軸方向への変位動作によって補正する技術が開発されている。

また、光ピックアップ装置の中には、焦点が複数設けられている対物レンズを使用することによって保護層の厚みが異なる２つの規格の光ディスクに記録されている信号の読み出し動作を行うように構成されたものがある。

特開２００６−１４７０６９号公報特開２００９−１９９６７６号公報特開平８−３１５４０２号公報

特許文献２に記載の光ピックアップ装置は、一方の信号記録層に記録されている信号の読み出し動作を行う状態から他方の信号記録層に記録されている信号の読み出し動作を行うために対物レンズの集光位置、即ち焦点の位置を変位させる動作を行ったとき、コリメートレンズを光軸方向へ変位させることによって保護層の厚みの変化に伴って発生する球面収差の補正動作を行うように構成されている。

ここで、Ｂｌｕ−ｒａｙ規格にて規定されている２層式の光ディスクの各信号記録層に記録されている信号を従来の光ピックアップ装置を使用して読み出す場合における球面収差の補正動作について説明する。

Ｂｌｕ−ｒａｙ規格の２層式の光ディスクにおいて、光ディスクの表面に近い位置に設けられている第１信号記録層と表面との間の距離は０．０７５ｍｍ、光ディスクの表面から遠い位置に設けられている第２信号記録層と表面との間の距離は０．１ｍｍと規定されている。

斯かる規格より明らかなように第１信号記録層と第２信号記録層との間の距離は、０．０２５ｍｍの距離があり、この保護層の厚みの差に基づいて球面収差が発生することになる。斯かる球面収差を補正するために光ピックアップ装置ではコリメートレンズを光軸方向へ移動させる動作が行われることになる。

斯かる光ディスクにおいて、保護層の厚みが０．００１ｍｍ変化すると１０ｍλｒｍｓの球面収差が発生する。即ち、第１信号記録層と第２信号記録層との間の保護層の厚みは０．０２５ｍｍであるため、第１信号記録層から第２信号記録層へ、反対に第２信号記録層から第１信号記録層へ対物レンズの光軸方向への変位動作によってレーザー光の集光位置を移動させると１０ｍλｒｍｓ×２５＝２５０ｍλｒｍｓの球面収差が発生することになる。

２層式の光ディスクに設けられている第１信号記録層及び第２信号記録層に記録されている信号を単焦点の対物レンズの集光動作にて生成されるスポットにて読み出すように構成された光ピックアップ装置では、対物レンズの移動距離は層間の距離と略同一になる。また、球面収差量は対物レンズの移動距離に伴って変化する保護層の厚みに比例して変化するので、対物レンズの移動距離が大きくなると球面収差量が大きくなることになる。

一方、コリメートレンズを光軸方向へ０．１ｍｍ移動させると１８ｍλｒｍｓの球面収差を補正することが出来るように構成された光ピックアップ装置において、前記２５０ｍλｒｍｓの球面収差の補正動作を行うためには、コリメートレンズを０．１×２５０／１８＝１．３９ｍｍだけ光軸方向へ移動させる必要があり、前記コリメートレンズの変位量が大きくなる。

斯かるコリメートレンズの変位量が大きくなると、光ピックアップ装置の形状が大きくなるだけでなく、コリメートレンズの移動時間が長くなるので、ジャンプ動作による各信
号記録層に記録されている信号の読み出し動作を行う状態になるまでに要する時間が長くなるという問題がある。

本発明は、斯かる問題を解決することが出来る光ピックアップ装置を提供しようとするものである。

本発明は、レーザー光を放射するレーザーダイオードと、該レーザーダイオードから放射されるレーザー光を光ディスクに設けられている第１信号記録層及び第２信号記録層に集光させる対物レンズと、前記レーザーダイオードと対物レンズとの間の光路内に設けられているとともに光軸方向への変位動作によって球面収差を補正するコリメートレンズとを備えた光ピックアップ装置において、前記対物レンズを焦点距離が異なる第１焦点及び第２焦点を有する２焦点レンズにて構成し、第１信号記録層に第１焦点が合致しているとき第２焦点が第２信号記録層と異なる位置に位置するようにするとともに第２信号記録層に第２焦点が合致しているとき第１焦点が第１信号記録層と異なる位置に位置するようにしたことを特徴とするものである。

また、本発明は、第１信号記録層と第２信号記録層との間の距離をＤ１としたとき、第１焦点と第２焦点との間の距離Ｄ２をＤ１＞Ｄ２の関係なるように設定したことを特長とするものである。

そして、本発明は、対物レンズに回折輪帯を形成することによって第１焦点及び第２焦点の２つの焦点を生成するようにしたことを特徴とするものである。

更に、本発明は、対物レンズを焦点距離が短い第１焦点及び焦点距離が長い第２焦点を有する２焦点レンズにて構成し、第１焦点に集光されるレーザー光にて第１信号記録層に記録されている信号の読み出し動作を行い、第２焦点に集光されるレーザー光にて第２信号記録層に記録されている信号の読み出し動作を行うようにしたことを特徴とするものである。

また、本発明は、第１焦点に集光されるレーザー光にて第１信号記録層に記録されている信号の読み出し動作を行うとき及び第２焦点に集光されるレーザー光にて第２信号記録層に記録されている信号の読み出し動作を行うとき、コリメートレンズの変位動作にて球面収差を補正するようにしたことを特徴とするものである。

本発明の光ピックアップ装置は、対物レンズを焦点距離が異なる第１焦点及び第２焦点を有する２焦点レンズにて構成し、第１信号記録層に第１焦点が合致しているとき第２焦点が第２信号記録層と異なる位置に位置するようにするとともに第２信号記録層に第２焦点が合致しているとき第１焦点が第１信号記録層と異なる位置に位置するようにしたので、異なる焦点位置に生成されるスポットによって第１信号記録層及び第２信号記録層に記録されている信号の読み出し動作を夫々行うようにすることによって対物レンズの光軸方向への変位量を小さくすることが出来る。従って、本発明の光ピックアップ装置によれば、球面収差の補正動作を行うコリメートレンズの移動量を小さくすることが出来、その結果、光ピックアップ装置を小型化することが出来るだけでなく信号記録層間のジャンプ動作による各信号記録層に記録されている信号の読み出し動作を行う状態になるまでに要する時間を短くすることが出来る。

本発明に係る光ピックアップ装置の動作を説明するための概略図である。本発明に係る光ピックアップ装置に組み込まれる対物レンズと光ディスクとの関係を示す図である。本発明に係る光ピックアップ装置に組み込まれる対物レンズと光ディスクとの関係を示す図である。本発明に係る光ピックアップ装置におけるレーザー光と光ディスクとの関係を示す図である。本発明に係る光ピックアップ装置におけるレーザー光と光ディスクとの関係を示す図である。

光ディスクに設けられている第１信号記録層及び第２信号記録層に記録されている信号を異なる焦点を有する２焦点対物レンズにて集光されるスポットによって読み出すように構成することによって対物レンズの光軸方向への移動距離を短くするようにしたものである。

図１は本発明の光ピックアップ装置の動作を説明するための概略図であり、Ｂｌｕ−ｒａｙ規格にて規定されている２層式の光ディスクＤの各信号記録層に記録されている信号を読み出すように構成された光ピックアップ装置に実施した場合について説明する。

Ｂｌｕ−ｒａｙ規格の２層式の光ディスクＤは、光ディスクの表面に近い位置に第１信号記録層Ｌ１が設けられ、表面より遠い位置に第２信号記録層Ｌ２が設けられている。斯かる構成において、第１信号記録層Ｌ１と表面との間の距離は０．０７５ｍｍ、第２信号記録層Ｌ２と表面との間の距離は０．１ｍｍと規定されている。

図１において、１は例えば波長が４０５ｎｍの青紫色光であるレーザー光を放射するレーザーダイオード、２は前記レーザーダイオード１から放射されるレーザー光が入射される回折格子であり、レーザー光を０次光であるメインビーム、＋１次光及び−１次光である２つのサブビームに分離する回折格子部２ａと入射されるレーザー光をＳ方向の直線偏光光に変換する１／２波長板２ｂとより構成されている。

３は前記回折格子２を透過したレーザー光が入射される偏光ビームスプリッタであり、Ｓ偏光されたレーザー光の多くを反射し、Ｐ方向に偏光されたレーザー光を透過させる制御膜３ａが設けられている。４は前記レーザーダイオード１から放射されたレーザー光の中の前記偏光ビームスプリッタ３の制御膜３ａを透過したレーザー光が照射される位置に設けられているモニター用光検出器であり、その検出出力は前記レーザーダイオード１から放射されるレーザー光の出力を制御するために使用される。

５は前記偏光ビームスプリッタ３の制御膜３ａにて反射されたレーザー光が入射される位置に設けられている１／４波長板であり、入射されるレーザー光を直線偏光光から円偏光光に、また反対に円偏光光から直線偏光光に変換する作用を成すものである。６は前記１／４波長板５を透過したレーザー光が入射されるとともに入射されるレーザー光を平行光に変換するコリメートレンズであり、収差補正用モーター７によって光軸方向、即ち矢印Ａ及びＢ方向へ変位せしめられるように構成されている。前記コリメートレンズ６の光軸方向への変位動作によって光ディスクＤの保護層の厚さに基づいて生じる球面収差を補正するように構成されている。

８は前記コリメートレンズ６を透過したレーザー光が入射される位置に設けられているとともに入射されるレーザー光を対物レンズ９方向に反射させる立ち上げミラーである。前記対物レンズ９は後述する回折輪帯が形成されており、斯かる回折輪帯の働きによって
焦点距離の異なる第１焦点及び第２焦点にレーザー光を集光させることが出来るように構成されている。

斯かる構成において、レーザーダイオード１から放射されたレーザー光は、回折格子２、偏光ビームスプリッタ３、１／４波長板５、コリメートレンズ６及び立ち上げミラー８を介して対物レンズ９に入射された後、該対物レンズ９の集光動作によって光ディスクＤの第１信号記録層Ｌ１又は第２信号記録層Ｌ２にスポットとして照射されるが、該各信号記録層に照射されたレーザー光は戻り光として反射されることになる。

光ディスクＤの各信号記録層から反射された戻り光は、対物レンズ９、立ち上げミラー８、コリメートレンズ６及び１／４波長板５を通して偏光ビームスプリッタ３の反射膜３ａに入射される。このようにして偏光ビームスプリッタ３の反射膜３ａに入射される戻り光は、１／４波長板５による位相変更動作によってＰ方向の直線偏光光に変更されている。従って、斯かる戻り光は前記反射膜３ａにて反射されることはなく、制御用レーザー光Ｌｃとして透過することになる。

１０は前記偏光ビームスプリッタ３の反射膜３ａを透過した制御用レーザー光Ｌｃが入射されるセンサーレンズであり、ＰＤＩＣと呼ばれる光検出器１１に設けられている受光部に制御用レーザー光Ｌｃを集光させて照射させる作用を成すものである。前記光検出器１１には、周知の４分割センサー等が設けられており、メインビームの照射動作によって光ディスクＤの各信号記録層に記録されている信号の読み取り動作に伴う信号生成動作及び非点収差法によるフォーカシング制御動作を行うための信号生成動作、そして２つのサブビームの照射動作によってトラッキング制御動作を行うための信号生成動作を行うように構成されている。斯かる各種の信号生成のための制御動作は、周知であるので、その説明は省略する。

前述したように本発明に係る光ピックアップ装置は構成されているが、斯かる構成において、前記対物レンズ９は、光ピックアップ装置の基台に４本または６本の支持ワイヤーによって光ディスクＤの信号面に対して垂直方向、即ちフォーカシング方向への変位動作及び光ディスクＤの径方向、即ちトラッキング方向への変位動作を可能に支持されているレンズ保持枠(図示せず)に固定されている。

１２は前記対物レンズ９が固定されているレンズ保持枠に設けられているフォーカシングコイルであり、基台に固定されている磁石との協働によって対物レンズ９をフォーカシング方向、即ち光軸方向へ変位させる作用を有している。１３は前記対物レンズ９が固定されているレンズ保持枠に設けられているトラッキングコイルであり、基台に固定されている磁石との協働によって対物レンズ９をトラッキング方向へ変位させる作用を有している。

前述したフォーカシングコイル１２及びトラッキングコイル１３が組み込まれた光ピックアップ装置の構成及び各コイルの駆動動作によるフォーカシング制御動作及びトラッキング制御動作は周知であり、その説明は省略する。

１４は前記光検出器１１を構成するメインビームを受光するセンサーから光ディスクＤの各信号記録層に記録されている信号の読み取り動作に対応して得られる信号であるＲＦ信号、メインビームを受光するセンサーからレーザー光の合焦動作に応じて得られる信号であるフォーカスエラー信号を及びサブビームを受光するセンサーからレーザー光のトラッキング動作に応じて得られる信号であるトラッキングエラー信号を生成する光検出信号生成回路である。

１５は前記モニター用光検出器４及び光検出信号生成回路１４から得られる信号に基づいて光ピックアップ装置の各種の制御動作を行うピックアップ制御回路である。１６は前記光検出信号生成回路１４から生成されて入力されるフォーカスエラー信号に基づいて前記ピックアップ制御回路１５から出力されるフォーカス制御信号が入力されるフォーカシングコイル駆動回路であり、前記フォーカシングコイル１２に駆動信号を供給するように構成されている。１７は前記光検出信号生成回路１４から生成されて入力されるトラッキングエラー信号に基づいて前記ピックアップ制御回路１５から出力されるトラッキング制御信号が入力されるトラッキングコイル駆動回路であり、前記トラッキングコイル１３に駆動信号を供給するように構成されている。

１８は前記レーザーダイオード１に駆動信号を供給するレーザーダイオード駆動回路であり、前記モニター用光検出器４から得られるモニター信号に基づいてピックアップ制御回路１５から出力される制御信号によってレーザー出力を調整するように構成されている。１９は前記収差補正用モーター７に駆動信号を供給し、該収差補正用モーター７の回転動作によって前記コリメートレンズ６を光軸方向へ変位させて球面収差を補正する収差補正用モーター駆動回路であり、前記ピックアップ制御回路１５によって制御されるように構成されている。

以上に説明したように本発明に係る光ピックアップ装置は構成されているが、次に対物レンズ９の第１信号記録層Ｌ１及び第２信号記録層Ｌ２に対する集光動作について、図２及び図３を参照にして説明する。

本発明における対物レンズ９のレーザーダイオード１から放射されるレーザー光が入射される面には、回折輪帯(図示せず)が形成されている。斯かる回折輪帯は、例えば特開２００６−１０７６８０号公報に記載されているような断面が鋸状になるように形成されている。

斯かる構成において、レーザーダイオード１から放射されたレーザー光は図２及び図３に示すように対物レンズ９に対して矢印の方向から例えば平行光として入射されるように構成されている。

図２は光ディスクＤに設けられている第１信号記録層Ｌ１にレーザー光を対物レンズ９の第１焦点への集光動作にて集光させる場合のレーザー光と第１信号記録層Ｌ１及び第２信号記録層Ｌ２との関係を示すものであり、斜線で示す部分のレーザー光が第１信号記録層Ｌ１上に集光されるように回折輪帯が前記対物レンズ９の表面に形成されている。

第１信号記録層Ｌ１に記録されている信号の読み出し動作を行う場合には、対物レンズ９に形成されている回折輪帯によって第１信号記録層Ｌ１にレーザー光が集光されるが、本実施例では、図示したように対物レンズ９の開口数が０．３から０．７の範囲にある１次回折光が第１焦点に集光されるように構成されている。

図３は光ディスクＤに設けられている第２信号記録層Ｌ２にレーザー光を対物レンズ９の第２焦点への集光動作にて集光させる場合のレーザー光と第１信号記録層Ｌ１及び第２信号記録層Ｌ２との関係を示すものであり、斜線で示す部分のレーザー光が第２信号記録層Ｌ２上に集光されるように回折輪帯が前記対物レンズ９の表面に形成されている。

第２信号記録層Ｌ２に記録されている信号の読み出し動作を行う場合には、対物レンズ９に形成されている回折輪帯によって第２信号記録層Ｌ２にレーザー光が集光されるが、本実施例では、図示したように対物レンズ９の開口数が０．３以下及び開口数が０．７から０．８５の範囲にある５次回折光が第２焦点に集光されるように構成されている。

以上に説明したように第１信号記録層Ｌ１に記録されている信号の読み出し動作は第１焦点へ集光されて生成されるスポットによって行われ、第２信号記録層Ｌ２に記録されている信号の読み出し動作は第２焦点へ集光されて生成されるスポットによって行われるが、次に第１焦点と第２焦点との関係について、図４及び図５を参照して説明する。

図４は対物レンズ９の第１焦点Ｓ１の位置が第１信号記録層Ｌ１の位置と合致した状態を示すものであり、斯かる状態にあるとき、第２焦点Ｓ２は第２信号記録層Ｌ２の手前（光ディスクＤの表面ＤＳ側から見て）に位置するように構成されている。斯かる状態にあるとき、第２焦点Ｓ２に集光されているレーザー光によって第２信号記録層Ｌ２に記録されている信号の読み出し動作を行うことが出来ないスポットになるように、また第１信号記録層Ｌ１に記録されている信号の読み出し動作に悪影響を与えないスポットになるように構成されている。

図５は対物レンズ９の第２焦点Ｓ２の位置が第２信号記録層Ｌ２の位置と合致した状態を示すものであり、斯かる状態にあるとき、第１焦点Ｓ１は第１信号記録層Ｌ１の奥（光ディスクＤの表面ＤＳ側から見て）に位置するように構成されている。斯かる状態にあるとき、第１焦点Ｓ１に集光されているレーザー光によって第１信号記録層Ｌ１に記録されている信号の読み出し動作を行うことが出来ないスポットになるように、また第２信号記録層Ｌ２に記録されている信号の読み出し動作に悪影響を与えないスポットになるように構成されている。

以上に説明したように本発明に係る光ピックアップ装置は構成されているが、次に動作について説明する。

第１信号記録層Ｌ１に記録されている信号の読み出し動作を行うための操作を行うと、ピックアップ制御回路１５から光ピックアップ装置を構成する各回路へ駆動制御信号が供給されることになる。レーザーダイオード駆動回路１８からレーザーダイオード１に対して前もって設定されているレーザー出力を得るための駆動信号が供給され、該レーザーダイオード１から所望の出力のレーザー光が放射されることになる。

前記レーザーダイオード１から放射されたレーザー光は回折格子２に入射され、該回折格子２に組み込まれている回折格子部２ａによってメインビームとサブビームに分離されるとともに１／２波長板２ｂによってＳ方向の直線偏光光に変換される。前記回折格子２を透過したレーザー光は偏光ビームスプリッタ３に入射され、該偏光ビームスプリッタ３に設けられている制御膜３ａによって多くのレーザー光が反射されるとともに一部のレーザー光が透過せしめられる。

前記制御膜３ａを透過したレーザー光はモニター用光検出器４に照射されるので、その照射されるレーザー光のレベルに応じた信号がモニター信号としてピックアップ制御回路１５に入力されることになる。斯かるモニター信号が入力されると、そのモニター信号のレベルに基づく制御信号がピックアップ制御回路１５からレーザーダイオード駆動回路１８に供給されることになる。従って、斯かるピックアップ制御回路１５からレーザーダイオード駆動回路１８に対して供給される駆動信号のレベルが所定の値になるように制御するように構成すれば、レーザーダイオード１から放射されるレーザー光の出力を所望のレベルになるように自動的に制御することが出来る。斯かる動作は、レーザーの自動出力制御動作と呼ばれているものであり、その説明は省略する。

前記偏光ビームスプリッタ３に設けられている制御膜３ａにて反射されたレーザー光は１／４波長板５に入射されて直線偏光光から円偏光光に変換された後にコリメートレンズ
６に入射される。前記コリメートレンズ６に入射されたレーザー光は平行光に変換されて立ち上げミラー８に入射される。

前記立ち上げミラー８に入射されたレーザー光は、該立ち上げミラー８によって反射された後対物レンズ９に入射される。前記対物レンズ９には前述した光学経路を通してレーザー光が入射されるので、該対物レンズ９による集光動作が行われることになる。

対物レンズ９による第１信号記録層Ｌ１への集光動作は、例えば対物レンズ９を光ディスクＤから離れた位置から近づける動作を行うことによって行われる。斯かる動作を行うと第１信号記録層Ｌ１から得られるフォーカスエラー信号と第２信号記録層Ｌ２から得られるフォーカスエラー信号とを検出することが出来る。従って、このようにして得られるフォーカスエラー信号を判別することによって第１信号記録層Ｌ１と第２信号記録層Ｌ２とを区別することが出来る。

前述した対物レンズ９の変位動作はフォーカシングコイル駆動回路１６からフォーカシングコイル１２に駆動信号を供給することによって行われるが、図２に示すように対物レンズ９の第１焦点Ｓ１への集光動作による第１信号記録層Ｌ１に対する集光制御動作が行われることになる。斯かる第１信号記録層Ｌ１への集光動作が行われると、該第１信号記録層Ｌ１から反射されるレーザー光が戻り光として対物レンズ９に対して光ディスクＤ側から入射される。

前記対物レンズ９に入射された戻り光は、立ち上げミラー８、コリメートレンズ６及び１／４波長板５を介して偏光ビームスプリッタ３に設けられている制御膜３ａに入射される。前記制御膜３ａに入射された戻り光は１／４波長板５によってＰ方向の直線偏光光に変換されているので、該制御膜３ａにて反射されることはなく全てが制御用レーザー光Ｌｃとして透過することになる。

前記制御膜３ａを透過した戻り光である制御用レーザー光Ｌｃは、センサーレンズ１０に入射され、該センサーレンズ１０によって非点収差を付加されて光検出器１１に照射される。斯かる制御用レーザー光Ｌｃが光検出器１１に照射される結果、該光検出器１１に組み込まれている４分割センサーからメインビーム及びサブビームの照射スポットの位置及び形状変化に基づく検出信号を得ることが出来る。

斯かる状態にあるとき、光検出器１１から得られる検出信号に基づいて光検出信号生成回路１４から生成されるフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号がピックアップ制御回路１５に入力される。斯かるフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号がピックアップ制御回路１５に入力されると、各エラー信号に基づく制御信号がフォーカシングコイル駆動回路１６及びトラッキングコイル駆動回路１７に対して出力される。その結果、フォーカシングコイル駆動回路１６からフォーカシングコイル１２に対して制御信号が供給されるので、該フォーカシングコイル１２による対物レンズ９のフォーカシング方向への変位動作が行われ、レーザー光を第１信号記録層Ｌ１に集光させるフォーカシング制御動作を行うことが出来る。また、トラッキングコイル駆動回路１７からトラッキングコイル１３に対して制御信号が供給されるので、該トラッキングコイル１３による対物レンズ９のトラッキング方向への変位動作が行われ、レーザー光を第１信号記録層Ｌ１に設けられている信号トラックに追従させるトラッキング制御動作を行うことが出来る。

前述したように光ピックアップ装置におけるフォーカシング制御動作及びトラッキング制御動作が行われるので、光ディスクＤの第１信号記録層Ｌ１に記録されている信号の読み出し動作を行うことが出来る。斯かる読み出し動作にて得られる再生信号は、光検出信号生成回路１４から生成されるＲＦ信号を周知のように復調することによって情報データ
として得ることが出来る。

前述したように第１焦点Ｓ１に集光されるレーザー光のスポットによって第１信号記録層Ｌ１に記録されている信号の読み出し動作は行われるが、斯かる読み出し動作を行う状態にあるとき、コリメートレンズ６は、収差補正用モーター駆動回路１９から収差補正用モーター７に供給される駆動信号による回転駆動動作によって第１信号記録層Ｌ１に対する球面収差が最も少なくなる動作位置に変位せしめられるように構成されている。斯かるコリメートレンズ６の収差補正位置への変位動作は、例えば再生信号に含まれるジッタ値が最適な値になる位置またはＲＦ信号のレベルが最大になる位置に変位させることによって行うことが出来る。

前述した球面収差補正動作を行うことによって対物レンズ９に入射されて光ディスクＤの第１信号記録層Ｌ１に照射されるレーザー光のスポットに現れる球面収差を最も小さくすることが出来る。斯かる動作を行うことによって光ディスクＤに設けられている第１信号記録層Ｌ１に記録されている信号の読み出し動作を最適な状態にて行うことが出来る。

また、前述したように第１信号記録層Ｌ１に記録されている信号を対物レンズ９の第１焦点Ｓ１に集光させて生成されるスポットによって読み出す動作が行われるが、斯かる動作が行われているとき、第２焦点Ｓ２は図４に示すように第２信号記録層Ｌ２の手前の位置にあり、該第２信号記録層Ｌ２に記録されている信号に対しての読み出し動作が行われないだけでなく、第１焦点Ｓ１に集光されて生成されるスポットを利用した光ピックアップ装置による読み出し動作に悪影響を与えないように構成されている。従って、第１焦点Ｓ１に集光させて生成されるスポットによる第１信号記録層Ｌ１に記録されている信号の読み出し動作を支障なく行うことが出来る。

以上に説明したように第１信号記録層Ｌ１に記録されている信号の読み出し動作は行われるが、次に第２信号記録層Ｌ２に記録されている信号の読み出し動作を行う場合について説明する。

斯かる動作は第２信号記録層Ｌ２に対する対物レンズ９による集光動作と同様に行われる。即ち、対物レンズ９による第２信号記録層Ｌ２への集光動作は、例えば対物レンズ９を光ディスクＤから離れた位置から近づける動作を行うことによって行われる。斯かる動作を行うと第１信号記録層Ｌ１から得られるフォーカスエラー信号と第２信号記録層Ｌ２から得られるフォーカスエラー信号とを検出することが出来る。従って、このようにして得られるフォーカスエラー信号を判別することによって第１信号記録層Ｌ１と第２信号記録層Ｌ２とを区別することが出来る。

前述した対物レンズ９の変位動作はフォーカシングコイル駆動回路１６からフォーカシングコイル１２に駆動信号を供給することによって行われるが、図３に示すように対物レンズ９の第２焦点Ｓ２への集光動作による第２信号記録層Ｌ２に対する集光制御動作が行われることになる。斯かる第２信号記録層Ｌ２への集光動作が行われると、該第２信号記録層Ｌ２から反射されるレーザー光が戻り光として対物レンズ９に対して光ディスクＤ側から入射される。

斯かる状態にあるとき、光検出器１１から得られる検出信号に基づいて光検出信号生成回路１４から生成されるフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号がピックアップ制御回路１５に入力される。斯かるフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号がピックアップ制御回路１５に入力されると、各エラー信号に基づく制御信号がフォーカシングコイル駆動回路１６及びトラッキングコイル駆動回路１７に対して出力される。その結果、フォーカシングコイル駆動回路１６からフォーカシングコイル１２に対して制御信号が供給されるので、該フォーカシングコイル１２による対物レンズ９のフォーカシング方向への変位動作が行われレーザー光を第２信号記録層Ｌ２に集光させるフォーカシング制御動作を行うことが出来る。また、トラッキングコイル駆動回路１７からトラッキングコイル１３に対して制御信号が供給されるので、該トラッキングコイル１３による対物レンズ９のトラッキング方向への変位動作が行われレーザー光を第２信号記録層Ｌ２に設けられている信号トラックに追従させるトラッキング制御動作を行うことが出来る。

前述したように光ピックアップ装置におけるフォーカシング制御動作及びトラッキング制御動作が行われるので、光ディスクＤの第２信号記録層Ｌ２に記録されている信号の読み出し動作を行うことが出来る。斯かる読み出し動作にて得られる再生信号は、光検出信号生成回路１４から生成されるＲＦ信号を周知のように復調することによって情報データとして得ることが出来る。

前述したように第２焦点Ｓ２に集光されるレーザー光のスポットによって第２信号記録層Ｌ２に記録されている信号の読み出し動作は行われるが、斯かる読み出し動作を行う状態にあるとき、コリメートレンズ６は、収差補正用モーター駆動回路１９から収差補正用モーター７に供給される駆動信号による回転駆動動作によって第２信号記録層Ｌ２に対する球面収差が最も少なくなる動作位置に変位せしめられるように構成されている。斯かるコリメートレンズ６の収差補正位置への変位動作は、例えば再生信号に含まれるジッタ値が最適な値になる位置またはＲＦ信号のレベルが最大になる位置に変位させることによって行うことが出来る。

前述した球面収差補正動作を行うことによって対物レンズ９に入射されて光ディスクＤの第２信号記録層Ｌ２に照射されるレーザー光のスポットに現れる球面収差を最も小さくすることが出来る。斯かる動作を行うことによって光ディスクＤに設けられている第２信号記録層Ｌ２に記録されている信号の読み出し動作を最適な状態にて行うことが出来る。

また、前述したように第２信号記録層Ｌ２に記録されている信号を対物レンズ９の第２焦点Ｓ２に集光させて生成されるスポットによって読み出す動作が行われるが、斯かる動作が行われているとき、第１焦点Ｓ１は図５に示すように第１信号記録層Ｌ１の奥の位置にあり、該第１信号記録層Ｌ１に記録されている信号に対しての読み出し動作が行われないだけでなく、第２焦点Ｓ２に集光されて生成されるスポットを利用した光ピックアップ装置による読み出し動作に悪影響を与えないように構成されている。従って、第２焦点Ｓ２に集光されて生成されるスポットによる第２信号記録層Ｌ２に記録されている信号の読み出し動作を支障なく行うことが出来る。

以上に説明したように本発明に係る光ピックアップ装置による光ディスクＤに設けられている第１信号記録層Ｌ１及び第２信号記録層Ｌ２に記録されている信号の読み出し動作
は行われるが、次に対物レンズ９の第１焦点Ｓ１、第２焦点Ｓ２及びコリメートレンズ６の球面収差補正動作のための変位動作について説明する。

Ｂｌｕ−ｒａｙ規格の２層式の光ディスクＤは、前述したように光ディスクの表面と第１信号記録層Ｌ１との間の距離は０．０７５ｍｍ、第２信号記録層Ｌ２と表面との間の距離は０．１ｍｍと規定されている。

本実施例では、例えば図４に示すように第１焦点Ｓ１の位置が第１信号記録層Ｌ１の位置に合致しているとき、即ち第１焦点Ｓ１の位置が光ディスクＤの表面ＤＳから０．０７５ｍｍの位置にあるとき、第２焦点Ｓ２の位置は表面ＤＳから０．０９５ｍｍの位置にあるように設定されている。従って、この状態において、第２焦点Ｓ２の位置から第２信号記録層Ｌ２の間の距離は０．００５ｍｍとなる。

同様に図５に示すように第２焦点Ｓ２の位置が第２信号記録層Ｌ２の位置に合致しているとき、即ち第２焦点Ｓ２の位置が光ディスクＤの表面ＤＳから０．１ｍｍの位置にあるとき、第１焦点Ｓ１の位置は表面ＤＳから０．０８ｍｍの位置にあるように設定されている。従って、この状態において、第１焦点Ｓ１の位置から第１信号記録層Ｌ１の間の距離は０．００５ｍｍとなる。

以上の説明より明らかなように、図４に示す第１信号記録層Ｌ１に記録されている信号の読み出し動作を行っている状態から図５に示す第２信号記録層Ｌ２に記録されている信号の読み出し動作を行う状態への移行動作、即ち信号記録層間のジャンプ動作は、対物レンズ９を０．００５ｍｍ変位させることによって行うことが出来る。

即ち、信号記録層間のジャンプ動作を行うために対物レンズ９を光軸方向へ変位させる距離は、従来の０．０２５ｍｍに対して０．００５ｍｍと５分の１になる。従って、その対物レンズ９の変位に伴って発生する球面収差の変化量も５分の１になり、その結果、球面収差を補正するために移動させるコリメートレンズ６の変位量を５分の１にすることが出来る。

本発明の光ピックアップ装置では、信号記録層間のジャンプ動作を行う場合に対物レンズ９の変位距離を短くすることが出来るので、球面収差の補正動作を行うコリメートレンズの移動量を小さくすることが出来、その結果、光ピックアップ装置の小型化を行うことが出来るだけでなくジャンプ動作による各信号記録層に記録されている信号の読み出し動作を行う状態になるまでに要する時間を短くすることが出来る。

前述したように第１焦点Ｓ１と第２焦点Ｓ２との間の焦点距離の差(光ディスクＤに設けられている保護層の中において)は、０．０９５ｍｍ−０．０７５ｍｍ＝０．０２ｍｍとなる。斯かる実施例では、第１焦点Ｓ１と第２焦点Ｓ２との間の焦点距離の差を０．０２ｍｍとして説明したが、０．０１ｍｍから０．０２ｍｍの間であれば支障なく信号の読み出し動作を行うことが出来る。

また、第１信号記録層Ｌ１と第２信号記録層Ｌ２との間の距離をＤ１、第１焦点Ｓ１と第２焦点Ｓ２との間の距離をＤ２としたとき、Ｄ１＞Ｄ２の関係になるように設定すれば、第１信号記録層Ｌ１と第２信号記録層Ｌ２に記録されている信号の読み出し動作を行うため行われる対物レンズ９の光軸方向への変位動作を効率よく行うことが出来るだけでなく対物レンズ９の作動距離の設計を容易に行うことが出来る。

尚、本実施例では、対物レンズ９に回折輪帯を形成し、第１信号記録層Ｌ１に記録されている信号の読み出し動作を行うレーザー光として１次の回折光を使用し、第２信号記録
層Ｌ２に記録されている信号の読み出し動作を行うレーザー光として５次の回折光を使用したが、使用する回折光の次数は限定されるものではなく、種々変更することは可能である。また、２焦点レンズを対物レンズ９の入射面に回折輪帯を形成することによって製造するようにしたが、輪帯を設けず母球面の曲率を設計することによって製造することも出来る。

また、コリメートレンズ６の変位動作によって信号記録層間の保護層の厚みの変化に伴う球面収差を補正する場合について説明したが、温度変化や吸湿性による対物レンズ９の屈折率の変化に伴って発生する球面収差の補正動作も前記コリメートレンズ６の調整変位動作によって補正することが出来るように構成することも出来る。

本発明は、Ｂｌｕ−ｒａｙ規格の光ディスクに記録されている信号の読み出し動作を行う光ピックアップ装置に実施した場合について説明したが、異なる規格の光ピックアップ装置にも応用することが出来る。

１レーザーダイオード
３偏光ビームスプリッタ
６コリメートレンズ
７収差補正用モーター
９対物レンズ
１１光検出器
Ｄ光ディスク
Ｌ１第１信号記録層
Ｌ２第２信号記録層
Ｓ１第１焦点
Ｓ２第２焦点

Claims

光ディスクの表面から信号記録層までの距離が短い第１信号記録層及び信号記録層までの距離が長い第２信号記録層を備えた光ディスクに記録されている信号の読み出し動作を行うことが出来る光ピックアップ装置であり、レーザー光を放射するレーザーダイオードと、該レーザーダイオードから放射されるレーザー光を前記光ディスクに設けられている第１信号記録層及び第２信号記録層に集光させる対物レンズと、前記レーザーダイオードと対物レンズとの間の光路内に設けられているとともに光軸方向への変位動作によって球面収差を補正するコリメートレンズとより成り、前記対物レンズを焦点距離が異なる第１焦点及び第２焦点を有する２焦点レンズにて構成し、第１信号記録層に第１焦点が合致しているとき第２焦点が第２信号記録層と異なる位置に位置するようにするとともに第２信号記録層に第２焦点が合致しているとき第１焦点が第１信号記録層と異なる位置に位置するようにしたことを特徴とする光ピックアップ装置。
第１信号記録層と第２信号記録層との間の距離をＤ１としたとき、第１焦点と第２焦点との間の距離Ｄ２をＤ１＞Ｄ２に設定したことを特長とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
対物レンズに回折輪帯を形成することによって第１焦点及び第２焦点の２つの焦点を生成するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
対物レンズを焦点距離が短い第１焦点及び焦点距離が長い第２焦点を有する２焦点レンズにて構成し、第１焦点に集光されるレーザー光にて第１信号記録層に記録されている信号の読み出し動作を行い、第２焦点に集光されるレーザー光にて第２信号記録層に記録されている信号の読み出し動作を行うようにしたことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
第１焦点に集光されるレーザー光にて第１信号記録層に記録されている信号の読み出し動作を行うとき及び第２焦点に集光されるレーザー光にて第２信号記録層に記録されている信号の読み出し動作を行うとき、コリメートレンズの変位動作にて球面収差を補正するようにしたことを特徴とする請求項４に記載の光ピックアップ装置。