(57)【要約】【課題】光ビーム位置を高精度に制御することができる小型の光ヘッドを提供する。【解決手段】ビーム整形器１０３は、光源１０１からの光ビームを円形に整形するとともに、その電極に印加された電圧により電界を発生させてその屈折率を変化させることにより、光源１０１からの光ビームを偏向し、対物レンズ１０６は、整形及び偏向された光ビームを集光して光ディスク１０９を露光する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームの形状を整形するビーム整形器であって、印加される電圧に応じてその屈折率が変化することを特徴とするビーム整形器。
【請求項２】
前記ビーム整形器は、前記電圧を印加するための少なくとも２つの電極と、前記電極間に配置される非線形光学材料とを備えることを特徴とする請求項１に記載のビーム整形器。
【請求項３】
前記ビーム整形器は、入射面と出射面とが平行でない略プリズム型のビーム整形器であり、前記光ビームが出射する角度を変化させることを特徴とする請求項２に記載のビーム整形器。
【請求項４】
前記非線形光学材料は、リン酸塩結晶であることを特徴とする請求項２又は３に記載のビーム整形器。
【請求項５】
前記非線形光学材料は、リチウム酸塩結晶であることを特徴とする請求項２又は３に記載のビーム整形器。
【請求項６】
前記非線形光学材料は、ホウ酸塩結晶であることを特徴とする請求項２又は３に記載のビーム整形器。
【請求項７】
光ビームを出射する光源と、前記光源からの光ビームを成形及び偏向する請求項１〜６のいずれかに記載のビーム整形器と、前記ビーム整形器からの光ビームを集光する対物レンズと、前記対物レンズを駆動する駆動手段とを備えることを特徴とする光ヘッド。
【請求項８】
前記光源は、半導体レーザを用いて前記光ビームを出射することを特徴とする請求項７記載の光ヘッド。
【請求項９】
光ビームを出射する半導体レーザと、前記光ビームを集光する対物レンズと、前記対物レンズを駆動する駆動手段とを備える光ヘッドであって、
前記半導体レーザと前記対物レンズとの間に前記半導体レーザからの光ビームを偏向する偏向素子が配置されることを特徴とする光ヘッド。
【請求項１０】
前記光源の波長は、４６０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項８又は９記載の光ヘッド。
【請求項１１】
感光層を有する原盤を保持して回転する回転手段と、光ビームを集光して前記原盤に照射する請求項７〜１０記載の光ヘッドと、前記光ヘッド又は前記回転手段を前記原盤の半径方向に移動させる移動手段とを備えることを特徴とする原盤記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ビームを整形するビーム整形器、該ビーム整形器を用いた光ヘッド及び該光ヘッドを用いた原盤記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光源、光学系及び検出系を小型に集約して作成した光ヘッドを光ディスクドライブに搭載し、光ディスクの記録及び再生が行われている。図４は、従来の光ヘッドの構成を示す概略図である。図４に示す光源３０１は半導体レーザからなり、楕円形の光ビームを直線偏光で出射する。出射された光ビームは、レンズ３０２及びプリズム型のビーム整形器３０３によって略円形に整形された後、ビームスプリッタ３０４に導かれる。ビームスプリッタ３０４を通った光ビームは、λ／４波長板３０５により円偏光に変えられた後、対物レンズ３０６により光ディスク３０９上に集光される。このようにして、光ディスク３０９が露光され、情報が光ディスク３０９に記録される。
【０００３】
再生時は、情報が記録された光ディスク３０９に、上記と同様にして光ビームが照射され、反射された光ビームが再度λ／４波長板３０５により直線偏光に変えられる。直線偏光に変えられた光ビームは、ビームスプリッタ３０４により反射されて光検出器３０８に入射される。このようにして、光検出器３０８によって検出された光ビームの強度変化を検出することにより、記録された情報が再生される。
【０００４】
また、対物レンズ３０６はアクチュエータ３０７に取り付けられ、アクチュエータ３０７により前後左右の２軸方向に対物レンズ３０６の位置が以下のようにして調整される。例えば、記録型の光ディスクには、ウォブルと呼ばれる蛇行した案内溝が設けられており、このウォブルによってトラックが規定され、スパイラル状のトラックが形成されている。光ヘッドは、アクチュエータ３０７による調整機能によって、光ディスク３０９と対物レンズ３０６との距離を一定に制御するとともに、ウォブルを用いてトラックに追従させながら、情報の記録及び再生が行われる。
【０００５】
また、上記の光ヘッドと同様に、光を露光することにより情報を原盤に記録する原盤記録装置として、種々の装置が開発されている（例えば、特許文献１）。図５は、従来の原盤記録装置の構成を示す概略図である。図５に示す原盤記録装置では、除振台４０１上に、光源４０２、光強度レギュレータ４０３、変調素子４０４、偏向素子４０５、ビームエキスパンダ４０６及びスライド４０８部が配置され、光ヘッド４０９がスライド４０８により保持される。
【０００６】
気体レーザからなる光源４０２から出射された光ビームは、ミラーにより反射されて光強度レギュレータ４０３へ導かれ、光強度レギュレータ４０３により所定の光強度に調整される。光強度が調整された光ビームは、記録すべき情報に応じて変調素子４０４により変調された後、ミラーにより反射されて偏向素子４０５へ導かれ、偏向素子４０５により偏向される。偏向された光ビームは、ビームエキスパンダ４０６を介して光ヘッド４０９へ導かれ、感光層が形成された原盤４０７上に集光され、感光層が露光される。
【０００７】
ここで、光ヘッド４０９は、１軸方向に移動可能なアクチュエータ（図示省略）と対物レンズ４１０とを備え、アクチュエータにより原盤４０７と対物レンズ４１０との距離が一定に制御される。また、光ヘッド４０９は、スライド部４０８により原盤４０７の半径方向に移動され、原盤４０７は、ターンテーブル（図示省略）により保持された状態で回転される。このようにして、原盤４０７の感光層が光ヘッド４０９により露光され、所望のパターンを有する原盤が作成される。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−１９５７４７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の光ヘッドでは、光ディスク３０９と対物レンズ３０６との距離を一定に制御しながらトラックに追従させるために、機械的なアクチュエータ３０７を備える必要があり、その機械的精度及び追従周波数が低いため、光ビームの位置を高精度に制御してウォブルをする必要がある原盤記録装置には使用できない。
【００１０】
一方、従来の原盤記録装置では、気体レーザからなる光源４０２が大きく、また、多数の素子を除振台４０１上に搭載しなければならないため、装置全体が大きくならざるを得ない。また、光源４０２から原盤４０７上の記録点までの光軸の距離が長くなり、使用中に発生するポインティング等の光軸変化の影響によって記録点での光軸及び光強度の変化が発生しやすい。
【００１１】
本発明の目的は、光ビーム位置を高精度に制御することができる小型の光ヘッド、同光ヘッドに用いられるビーム整形器及び同光ヘッドを用いた小型の原盤記録装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るビーム整形器は、光ビームの形状を整形するビーム整形器であって、印加される電圧に応じてその屈折率が変化するものである。
【００１３】
本発明に係るビーム整形器においては、光ビームの形状を整形するとともに、印加される電圧に応じてその屈折率が変化するので、光ビームの整形と同時に光ビームを偏向させることができ、ビーム整形器に整形機能及び偏向機能の２つの機能を持たせることができる。したがって、このビーム整形器を用いて光ヘッドを構成することにより、光ビームの位置を高精度に制御することができる小型の光ヘッドを実現することができる。
【００１４】
前記ビーム整形器は、前記電圧を印加するための少なくとも２つの電極と、前記電極間に配置される非線形光学材料とを備えることが好ましい。
【００１５】
前記ビーム整形器は、入射面と出射面とが平行でない略プリズム型のビーム整形器であり、前記光ビームが出射する角度を変化させることが好ましい。
【００１６】
前記非線形光学材料は、リン酸塩結晶であることが好ましい。又は、前記非線形光学材料は、リチウム酸塩結晶であってもよい。又は、前記非線形光学材料は、ホウ酸塩結晶であってもよい。
【００１７】
本発明に係る光ヘッドは、光ビームを出射する光源と、前記光源からの光ビームを成形及び偏向する上記のビーム整形器と、前記ビーム整形器からの光ビームを集光する対物レンズと、前記対物レンズを駆動する駆動手段とを備えるものである。
【００１８】
本発明に係る光ヘッドにおいては、ビーム整形器に整形機能及び偏向機能を持たせることができるので、光ビームの位置を高精度に制御することができるとともに、光ヘッドを小型化することができる。
【００１９】
前記光源は、半導体レーザを用いて前記光ビームを出射することが好ましい。この場合、光源を小型化することができるので、光ヘッドをより小型化することができる。
【００２０】
本発明に係る他の光ヘッドは、光ビームを出射する半導体レーザと、前記光ビームを集光する対物レンズと、前記対物レンズを駆動する駆動手段とを備える光ヘッドであって、前記半導体レーザと前記対物レンズとの間に前記半導体レーザからの光ビームを偏向する偏向素子が配置される。
【００２１】
本発明に係る他の光ヘッドにおいては、半導体レーザと対物レンズとの間に光源からの光ビームを偏向する偏向素子が配置されているので、光源を小型化することができるとともに、この偏向素子により高精度に光ビームを偏向させることができ、この結果、光ビームの位置を高精度に制御することができるとともに、光ヘッドを小型化することができる。
【００２２】
前記光源の波長は、４６０ｎｍ以下であることが好ましい。この場合、高密度に情報を記録及び再生することができる。
【００２３】
本発明に係る原盤記録装置は、感光層を有する原盤を保持して回転する回転手段と、光ビームを集光して前記原盤に照射する上記の光ヘッドと、前記光ヘッド又は前記回転手段を前記原盤の半径方向に移動させる移動手段とを備えるものである。
【００２４】
本発明に係る原盤記録装置においては、光ビームの位置を高精度に制御することができる小型の光ヘッドを用いて原盤記録装置を構成することができるので、光ビームの位置を高精度に制御することができるとともに、原盤記録装置を小型化することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態による光ヘッドについて図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施の形態による光ヘッドの構成を示す概略図である。
【００２６】
図１に示す光ヘッドは、光源１０１、レンズ１０２、ビーム整形器１０３、偏光ビームスプリッタ１０４、λ／４波長板１０５、対物レンズ１０６、アクチュエータ１０７及び光検出器１０８を備える。
【００２７】
光源１０１は、半導体レーザ、例えば、波長約４００ｎｍの青紫半導体レーザ等から構成され、直線偏光の光ビームが光源１０１から広がりながら出射される。このように、光源１０１として半導体レーザを用いているため、所定の駆動回路（図示省略）を用いて半導体レーザを駆動することにより、出射される光ビームの強度調整及び変調を直接行うことができる。なお、光源１０１として用いられる半導体レーザの波長は、４６０ｎｍ以下であることが好ましい。この場合、ＤＶＤより高密度で情報を記録及び再生することができる。また、光源１０１として用いられる半導体レーザの波長の下限としては、３００ｎｍ以上であることが好ましい。
【００２８】
レンズ１０２は、光源１０１からの光ビームを平行光に変換してビーム整形器１０３へ導く。ビーム整形器１０３は、入射面と出射面とが平行でないプリズム型のビーム整形器であり、レンズ１０２からの楕円形の光ビームを円形に整形して偏光ビームスプリッタ１０４へ導く。偏光ビームスプリッタ１０４は、ビーム整形器１０３からの光ビームを透過させ、λ／４波長板１０５へ導く。λ／４波長板１０５は、偏光ビームスプリッタ１０４からの光ビームを円偏光に変換して対物レンズ１０６へ導く。対物レンズ１０６は、λ／４波長板１０５からの光ビームを集光して記録対象となる光ディスク１０９を露光する。このようにして、情報が光ディスク１０９に記録される。
【００２９】
また、対物レンズ１０６は、光ディスク１０９により反射された光ビームをλ／４波長板１０５へ導く。λ／４波長板１０５は、対物レンズ１０６からの光ビームの偏光方向を９０度回転させて直線偏光に変換して偏光ビームスプリッタ１０４へ導く。偏光ビームスプリッタ１０４は、λ／４波長板１０５からの光ビームを反射して光検出器１０８へ導く。光検出器１０８は、偏光ビームスプリッタ１０４からの光ビームの強度変化を検出する。
【００３０】
ここで、対物レンズ１０６は、駆動手段の一例であるアクチュエータ１０７に取り付けられており、アクチュエータ１０７は、光軸に対して垂直方向（フォーカス方向）に対物レンズ１０６を移動させる。また、光検出器１０８は、対物レンズ１０６と光ディスク１０９との距離の変化を検出する機能を有しており、光検出器１０８の検出信号を用いて所定の制御回路（図示省略）によりアクチュエータ１０７を制御することにより、対物レンズ１０６と光ディスク１０９との距離が一定に制御される。
【００３１】
図２は、図１に示すビーム整形器１０３の側面図である。図２に示すビーム整形器１０３は、２つの電極１１０、１１１と、非線形光学材料１１２とから構成される。ビーム整形器１０３の三角形の上面及び底面には、対向する２つの電極１１０、１１１が設けられ、２つの電極１１０、１１１の間に非線形光学材料１１２が配置される。電極１１０、１１１は、所定の電圧発生回路（図示省略）から偏向信号となる電圧を印加されて電界を発生する。発生された電界に対して非線形光学材料１１２の結晶方位は、電気光学効果によって非線形光学材料１１２の屈折率が変化するように設定されている。本実施の形態では、電極１１０、１１１に対して垂直な方向の屈折率変化が起こる。この方向と光源１０１の偏光方向とを合わせておくことにより、光ビームがビーム整形器１０３に入射及び出射する際の屈折角は、この屈折率変化に応じて変化し、透過光の方向を図示のように偏向することができる。
【００３２】
このように、ビーム整形器１０３に電磁的な光ビームの偏向機能を持たせることにより、光ビームを非常に速い速度で偏向することができ、偏向された光ビームは、対物レンズ１０６等を通過して光ディスク１０９上の位置を高速に変化させる。この変化方向を光ディスク１０９のトラックに対して垂直な方向すなわち光ディスク１０９の半径方向に設定することにより、偏向信号に応じて記録スポットの位置を光ディスク１０９の半径方向に動かすことができ、いわゆるウォブルを光ディスク１０９に記録することができる。
【００３３】
ビーム整形器１０３を構成する非線形光学材料１１２としては、例えば、リン酸塩結晶、リチウム酸塩結晶、ホウ酸塩結晶等を好適に用いることができ、より具体的には、ＫＤＰ（リン酸二水素カリウム）、ＡＤＰ（リン酸二水素アンモニウム）、ＬｉＮｂＯ（ニオブ酸リチウム）、ＢＢＯ（バリウムボーレート）等を用いることができる。なお、非線形光学材料１１２としては、上記の例に特に限定されず、電気光学効果によって屈折率変化が生じる材料であれば、他の材料を用いてもよい。また、ＫＤＰ、ＡＤＰ、ＬｉＮｂＯ、ＢＢＯ等の結晶には、潮解性を有するものがあるため、光ヘッドを乾燥窒素等でパージして乾燥を保つことが好ましい。
【００３４】
上記のように、本実施の形態では、ビーム整形器１０３に整形機能及び偏向機能を持たせることができるので、ウォブルの記録を可能なように光ビームの位置を高精度に制御することができるとともに、光ヘッドを小型化することができる。
【００３５】
なお、本実施の形態では、対物レンズ１０６と光ディスク１０９との距離の変化を記録光の反射光から光検出器１０８により検出したが、他の波長の光、例えば赤色の光を記録光に合成して対物レンズ１０６に入射させ、光ディスク１０９により反射された赤色の光から対物レンズ１０６と光ディスク１０９との距離の変化を別途検出するようにしてもよい。
【００３６】
また、本実施の形態では、ビーム整形器１０３に偏向機能を持たせたが、ビーム整形器１０３と対物レンズ１０６との間で、他の素子、例えば偏光ビームスプリッタ１０４に偏向機能を持たせたり、別の偏向素子を挿入するようにしても同様の効果が得られる。
【００３７】
また、本実施の形態では、１軸駆動のアクチュエータ１０７を用いた光ヘッドをウォブルの記録のために用いる例を説明したが、この例に特に限定されず、例えば、トラッキング機能を持つ２軸駆動のアクチュエータによりトラッキングを行う場合、対物レンズ１０６が半径方向に動く、いわゆるレンズシフトによって記録スポットが移動するようなときに、上記の偏向機能によって記録スポットの位置を補正するような用途等に用いてもよい。
【００３８】
次に、上記のように構成された光ヘッドを用いた原盤記録装置について説明する。図３は、図１に示す光ヘッドを用いた原盤記録装置の構成を示す概略図である。
【００３９】
図３に示す原盤記録装置は、除振台２０１、ターンテーブル２０２、光ヘッド２０３及びスライド部２０４を備える。除振台２０１の上にターンテーブル２０２及びスライド部２０４が設置され、スライド部２０４に光ヘッド２０３が固定される。
【００４０】
回転手段の一例であるターンテーブル２０２は、感光材料を塗布することにより感光層が形成された原盤２０５を保持して回転し、移動手段の一例であるスライド部２０４は、原盤２０５の半径方向に光ヘッド２０３を移動させる。上記のターンテーブル２０２とスライド部２０４との協調動作により、光ヘッド２０３の対物レンズ１０６の位置が原盤２０５に対してスパイラル状に移動する。
【００４１】
このとき、光ヘッド２０３の光源１０１である半導体レーザは、記録すべき変調信号に応じて光ビームを強度変調し、ビーム整形器１０３は、偏向信号に応じて光ビームを偏向する。この強度変調及び偏向された光ビームを用いて原盤２０５上に集光された記録スポットを移動させることにより、ウォブルを高精度に記録することができる。このようにして、原盤２０５上にウォブルも記録されたパターンを高精度に形成することができ、ＤＶＤよりも高密度な光ディスク用原盤を作成することができる。
【００４２】
上記のように、本原盤記録装置では、光ヘッド２０３のビーム整形器１０３に整形機能及び偏向機能を持たせることができるので、光ビームを高精度に偏向させることができ、光ビーム位置を高精度に制御してフォブルを高精度に記録した原盤を作成することができる。
【００４３】
また、光ヘッド２０３の光源１０１として半導体レーザを用いているので、除振台２０１にターンテーブル２０２及びスライド部２０４を搭載するだけで済むため、気体レーザを搭載した従来の原盤記録装置に比べて装置の大きさを大幅に小型化することができる。また、従来の原盤記録装置に用いられる気体レーザに必要とされる冷却水の振動によって生じる機械振動で引き起こされるピッチ精度の低下も防ぐことができる。
【００４４】
また、小型の光ヘッド２０３の中で記録光学系が閉じるため、非常に光軸が短くなるとともに、ターンテーブル２０２が巻き起こす風の影響も最小限に抑制することができるので、光軸の変化が非常に少なくなり、安定した記録を実現できる。
【００４５】
なお、上記の説明では、光ヘッド２０３をスライド部２０４により移動する構成としたが、光ヘッド２０３を除振台２０１に固定し、ターンテーブル２０２を所定の移動機構により駆動するようにしてもよい。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、ビーム整形器に整形機能及び偏向機能を持たせることができるので、光ビームの位置を高精度に制御することができるとともに、光ヘッドを小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による光ヘッドの構成を示す概略図である。
【図２】図１に示すビーム整形器の側面図である。
【図３】図１に示す光ヘッドを用いた原盤記録装置の構成を示す概略図である。
【図４】従来の光ヘッドの構成を示す概略図である。
【図５】従来の原盤記録装置の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１０１  光源
１０２  レンズ
１０３  ビーム整形器
１０４  偏光ビームスプリッタ
１０５  λ／４波長板
１０６  対物レンズ
１０７  アクチュエータ
１０８  光検出器
１１０、１１１  電極
１１２  非線形光学材料
２０１  除振台
２０２  ターンテーブル
２０３  光ヘッド
２０４  スライド部
【図１】
2004317612.tif 000003
【図２】
2004317612.tif 000004
【図３】
2004317612.tif 000005
【図４】
2004317612.tif 000006
【図５】
2004317612.tif 000007