(57)【要約】【課題】２種類のレーザ光源を備えた光ヘッド装置において、小型化を図ることができるとともに、多大な手間をかけずにベース上に光学素子を搭載することのできる構成を提供すること。【解決手段】光ヘッド装置において、レーザダイオード４、５から出射されるレーザの放射角度が変化したときの対物レンズ１３のカップリング効率とフロントモニター用受光素子１６のカップリング効率とのリニアリティを求め、フロントモニター用受光素子１６の受光中心位置をレーザダイオード４、５の光軸上からずらしてリニアリティが小さい位置とする。【選択図】      図１
2004171643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射するレーザ光源と、該レーザ光源から出射されたレーザ光を光記録媒体に収束させる対物レンズと、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を受光するフロントモニター用受光素子とを有する光ヘッド装置において、
前記レーザ光源から出射されるレーザの放射角度が変化したときの前記対物レンズのカップリング効率と前記フロントモニター用受光素子のカップリング効率とのリニアリティを求め、当該フロントモニター用受光素子の受光中心位置を前記レーザ光源の光軸上からずらして前記リニアリティが小さい位置としたことを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項２】
請求項１において、前記フロントモニター用受光素子の受光中心位置については、前記リニアリティが小さな領域のうち、当該リニアリティが小さな領域が広く分布している領域としたことを特徴とする光ヘッド装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光記録媒体の記録を行う光ヘッド装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＤ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤの記録再生を行う光ヘッド装置では、レーザダイオードなどのレーザ光源から出射されたレーザ光をコリメートレンズや立ち上げミラーを介して対物レンズに導き、この対物レンズによって光記録媒体にスポットを形成している。このため、対物レンズの開口中心位置は、レーザダイオードの光軸上に一致させてある。
【０００３】
また、レーザダイオードから出射されたレーザ光については、その一部を分離してフロントモニター用受光素子に導くようになっており、モニター用受光素子のモニター結果に基づいてレーザダイオードを制御し、対物レンズから光記録媒体に収束させるレーザ光の光量を制御している。従って、モニター用受光素子の受光中心位置も、従来は、レーザダイオードの光軸上に一致させてある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光ヘッド装置において光記録媒体への記録を行う際には、レーザダイオードの出力を高出力状態と低出力状態とに高速で切り換えるが、このような切り換えを行うと、レーザダイオードから出射されるレーザ光の放射角度（広がり角度）も変化してしまう。一方、対物レンズと、フロントモニター用受光素子とでは、レーザ光の放射角によってカップリング効率の変化率が異なる。このため、レーザダイオードの出力を高出力状態と低出力状態とに切り換えた際、対物レンズから光記録媒体に収束させるレーザ光の光量をフロントモニター用受光素子ではモニターできなくなるという問題点がある。
【０００５】
そこで、モニター用受光素子に対して、対物レンズの開口に合わせた開口の集光レンズを配置し、この集光レンズを介してモニター用受光素子がレーザ光をモニターする方法が考えられる。
【０００６】
しかしながら、集光レンズとして開口の大きなレンズを用いるとリニアリティは向上するが、モニター用受光素子の出力が飽和し、対物レンズにおけるパワーを正確にモニターすることができなくなるという問題点がある。
【０００７】
以上の問題点に鑑みて、本発明では、モニター用受光素子の位置を最適化することにより、フロントモニター用の集光レンズを用いずに、対物レンズから光記録媒体に出射される光量をフロントモニター用受光素子で正確にモニター可能な光ヘッド装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、レーザ光を出射するレーザ光源と、該レーザ光源から出射されたレーザ光を光記録媒体に収束させる対物レンズと、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を受光するフロントモニター用受光素子とを有する光ヘッド装置において、前記レーザ光源から出射されるレーザの放射角度が変化したときの前記対物レンズのカップリング効率と前記フロントモニター用受光素子のカップリング効率のリニアリティを求め、当該フロントモニター用受光素子の受光中心位置を前記レーザ光源の光軸上からずらして前記リニアリティが小さい位置としたことを特徴とする。
【０００９】
レーザ光源からの出力を変化させるとレーザ光源から出射されるレーザの放射角度も変化することから、本発明では、レーザの放射角度が変化したときの対物レンズのカップリング効率とフロントモニター用受光素子のカップリング効率のリニアリティを求め、このリニアリティが小さい位置にフロントモニター用受光素子の受光中心が位置するようにフロントモニター用受光素子の受光中心をレーザ光源の光軸からずらしてある。このため、光ヘッド装置において、光記録媒体への記録を行う際にレーザダイオードの出力を高出力状態と低出力状態とに切り換えても、対物レンズから光記録媒体に出射されるレーザ光の光量をフロントモニター用受光素子でモニターすることができる。また、開口の大きな集光レンズを介してモニターしないので、フロントモニター用受光素子の出力が飽和しないため、対物レンズにおけるパワーを正確にモニターすることができる。それ故、フロントモニター用受光素子の取り付け位置を最適化するだけで光ヘッド装置の高速化、合理化、小型化に寄与することができる。
【００１０】
本発明において、前記フロントモニター用受光素子の受光中心については、前記リニアリティが小さな領域のうち、当該リニアリティが小さな領域が広く分布している領域に位置してることが好ましい。このように構成すると、条件が多少変動しても、フロントモニター用受光素子の受光中心については、常に、リニアリティの変化が小さな領域に位置することになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明を適用した光ヘッド装置を説明する。
【００１２】
図１（Ａ）、（Ｂ）は、本発明を適用した光ヘッド装置の光学系を抜き出して示す説明図、およびこの光学系をフロントモニター用受光素子の側からみたときの説明図である。なお、光学部品の多くはベースの下方からよくみえるので、図１（Ａ）には光学系を底面からみたものとして表わしてあるため、図１（Ｂ）において、対物レンズが図面に向かって下方に表わされているが、光ヘッド装置は、通常、光記録媒体の下方に配置されるので、光学系の上下方向の位置は、実際には、図１（Ｂ）に示す位置とは上下逆である。
【００１３】
図１（Ａ）、（Ｂ）に示す光ヘッド装置１は、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ、およびＤＶＤの記録再生を行う光ヘッド装置であり、以下に説明する光学素子は各々、ベース（図示せず）に搭載されている。ベースは、装置フレーム（図示せず）に対して相互に平行となるように取り付けた２本のガイドシャフト（図示せず）に沿って摺動可能に取り付けられている。
【００１４】
光ヘッド装置１において、光学系は、波長６５０ｎｍあるいは６３５ｎｍ（短波長）の第１のレーザ光を出射するＤＶＤ用の第１のレーザダイオード４（第１のレーザ光源）と、波長７６０〜８００ｎｍ（長波長）の第２のレーザ光を出射するＣＤ用の第２のレーザダイオード５（第２のレーザ光源）とを備えている。本形態において、光学系は、第１のレーザダイオード４から出射された第１のレーザ光、および第２のレーザダイオード５から出射された第２のレーザ光を、光路合成用光学素子であるプリズム６によって、光記録媒体に向かう共通光路１０に導くようになっており、この共通光路１０上には、立ち上げミラー１１、コリメートレンズ１２、対物レンズ１３がこの順に配置されている。これらの光学素子のうち、対物レンズ１３は、レンズ駆動装置のレンズホルダ（図示せず）上に搭載され、軸摺動・回動型のレンズ駆動装置の場合、レンズホルダは、ホルダ支持部材の支軸に対して、摺動・回動可能に支持される。
【００１５】
本形態の光ヘッド装置１では、第１のレーザダイオード４から出射された第１のレーザ光、および第２のレーザダイオード５から出射された第２のレーザ光をプリズム６に導くにあたって、第１のレーザダイオード４から光記録媒体に向かう光路上には、第１のレーザ光をプリズム６に向けて部分反射するともに、光記録媒体からの戻り光を部分透過して受光素子９に向かわせる戻り光分離用光学素子としてのハーフミラー７が配置されている。第２のレーザダイオード５からプリズム６に至る光路上には、グレーティングレンズ１４およびリレーレンズ１５が配置されている。
【００１６】
また、ハーフミラー７と受光素子９との間には、非点収差発生素子としてのセンサーレンズ１６が配置されている。このセンサレンズ１６は、レーザ光の戻り光に対して非点収差を発生させるためのレンズである。
【００１７】
さらに、プリズム６に対してハーフミラー７と反対側には、フロントモニター用受光素子１６が配置されている。
【００１８】
このように構成した光ヘッド装置１において、第１のレーザダイオード４から出射された第１のレーザ光は、一部がハーフミラー７の部分反射面によって反射され、その光軸が９０度折り曲げられてプリズム６に入射する。そして、プリズム６に入射した第１のレーザ光は、一部がプリズム６の部分反射面によって反射されて共通光路１０に到り、立ち上げミラー１１を経てコリメートレンズ１２に向かう。
【００１９】
一方、第２のレーザダイオード５から出射された第２のレーザ光は、グレーティング１４およびリレーレンズ１５を透過した後、プリズム６に入射する。そして、プリズム６に入射した第２のレーザ光は、一部がプリズム６の部分反射面を透過して共通光路１０に至り、立ち上げミラー１１を経てコリメートレンズ１２に向かう。
【００２０】
このようにしてコリメートレンズ１２に導かれたレーザ光は、平行光束に変換された後、対物レンズ１３に導かれ、この対物レンズ１３を介して、第１のレーザ光は光記録媒体であるＤＶＤの記録面に光スポットとして集光する一方、第２のレーザ光は光記録媒体であるＣＤあるいはＣＤ−Ｒの記録面に光スポットとして集光する。
【００２１】
従って、光記録媒体であるＤＶＤ、あるいはＣＤ−Ｒに情報を記録することができる。
【００２２】
また、光記録媒体であるＤＶＤ、あるいはＣＤから情報を再生するときには、光記録媒体で反射したレーザ光の戻り光が対物レンズ１３、コリメートレンズ１２、および立ち上げミラー１１を経て、再びプリズム６に戻る。そして、これらの戻り光は、一部がプリズム６の部分反射面でその光軸が９０度折り曲げられてハーフミラー７に戻る。そして、戻り光は、一部がハーフミラー７の部分反射面を透過してセンサレンズ１５に入射し、このセンサレンズ１５を通って受光素子９に至る。
【００２３】
このような記録、再生動作を行う際、レーザダイオード４、５から出射されたレーザ光については、その一部をフロントモニター用受光素子１６でモニターし、そのモニター結果に基づいてレーザダイオード４、５を制御し、対物レンズ１３から光記録媒体に収束させるレーザ光の光量を制御している。
【００２４】
［フロントモニター用受光素子１６の位置について］
図２は、レーザダイードの出力と、光強度のピーク値の１／２における放射角度との関係を示すグラフである。図３は、光強度のピーク値の１／２におけるＸ軸方向における放射角度θｘが９°、Ｙ軸方向における放射角度θｙが１７°の場合におけるフロントモニター用受光素子のカップリング効率を示すグラフである。図４および図５はそれぞれ、光強度のピーク値の１／２におけるＸ軸方向における放射角度θｘを８°、９°、１０°とし、Ｙ軸方向における放射角度θｙを１５°、１６°、１７°、１８°、１９°としたときのフロントモニター用受光素子のカップリング効率を示すグラフ、および対物レンズのカップリング効率を示すグラフである。図６は、レーザダイオードから出射されるレーザ光の放射角度が変化したとき、レーザダイオードの光軸上を原点としたＸＹ座標上の各位置におけるリニアリティを算出した結果を示すグラフである。
【００２５】
このような光ヘッド装置１において、光記録媒体への記録を行う際には、レーザダイオード４、５の出力が高出力状態と低出力状態とに高速で切り換えられるが、このような出力の切り換えを行うと、図２に示すように、レーザダイオードから出射されるレーザ光の放射角度も変化する。一方、光強度のピーク値の１／２におけるＸ軸方向における放射角度θｘが９°、Ｙ軸方向における放射角度θｙが１７°の場合におけるレーザダイオードの光軸上からのずれ量と、フロントモニター用受光素子のカップリング効率との関係は、図３に示すように表わされるが、このような関係は、放射角度によって変化する。その結果、対物レンズ１３、およびフロントモニター用受光素子１６とでは、低出力から高出力に切り換えられた際のカップリング効率の変化率が異なることになって、対物レンズ１３から光記録媒体に収束させるレーザ光の光量をフロントモニター用受光素子１６ではモニターできなくなってしまう。
【００２６】
そこで、本形態では、対物レンズ１３については、その開口中心をレーザダイオード４、５の光軸上に一致させる一方、モニター用受光素子１６の受光中心１６０の位置については、以下に説明するように、レーザダイオード４、５の光軸からずらし、レーザダイオード４、５から出射されるレーザ光の放射角が変化しても、対物レンズ１３から光記録媒体に収束させるレーザ光の光量をフロントモニター用受光素子１６でモニター可能な位置に設定してある。
【００２７】
すなわち、本形態では、レーザダイオード４、５から出射されるレーザ光の放射角度が変化したときの対物レンズ１３のカップリング効率とフロントモニター用受光素子１６のカップリング効率のリニアリティを求め、このリニアリティが小さい位置にモニター用受光素子１６の受光中心が位置するようにモニター用受光素子１６の受光中心１６０の位置をレーザダイオード４、５の光軸上の位置からＸ軸方向（水平方向）およびＹ軸方向（上下方向）にずらしてある（図１（Ａ）、（Ｂ）参照）。
【００２８】
このような条件を求めるにあたって、まず、各因子を以下
Ｐ＠ＯＬ：レンズ先光量
Ｐ＠ＬＤ：レーザダイオードの発光量
Ｐ＠ＦＭ：フロントモニター用受光素子への入射光量
Ｃｏｕｐｌｅ＠ＯＬ：対物レンズのカップリング効率
Ｃｏｕｐｌｅ＠ＦＭ：フロントモニター用受光素子のカップリング効率
Ｔｒ：光学素子の伝送効率
Ｔ（光学素子）：光学素子の透過率
Ｔ（ｐｒｉｓｍ）：プリズムの透過率
Ｔ（ＣＬ）：コリメートレンズの透過率
Ｔ（ＯＬ）：対物レンズの透過率
Ｒ（光学素子）：光学素子の反射率
Ｒ（ｐｒｉｓｍ）：プリズムの反射率
Ｒ（ＲＭ）：立ち上げミラーの反射率
Ｔ（ＯＬ）：対物レンズの透過率
のように表わすと、レンズ先光量（対物レンズから出射される光量）が一定のときのレーザダイオードの発光量、およびこのときのフロントモニター用受光素子への入射光量は下式で求められる。
【００２９】
【数１】
2004171643.tif 000003
【００３０】
【数２】
2004171643.tif 000004
【００３１】
また、式（１）（２）から、レンズ先光量が一定のときのフロントモニター用受光素子入射光量、およびリニアリティは、下式で求められる。
【００３２】
【数３】
2004171643.tif 000005
【００３３】
【数４】
2004171643.tif 000006
【００３４】
ここで、レーザダイオードの出力を高出力状態から低出力状態の間で変化させた場合のレーザ光の放射角度、およびその光強度分布は、図２および図３に示すように表わされることから、その際のＸ軸方向における放射角度θｘを８°、９°、１０°とし、Ｙ軸方向における放射角度θｙを１５°、１６°、１７°、１８°、１９°としたときのフロントモニター用受光素子のカップリング効率（Ｃｏｕｐｌｅ＠ＦＭ）、および対物レンズのカップリング効率（Ｃｏｕｐｌｅ＠ＯＬ）を求めると、図４および図５に示す結果が得られる。
【００３５】
また、レーザダイオードの光軸上からＸ軸方向およびＹ軸方向へのずれ量と、リニアリティとの関係を求めると、図６に示す結果が得られる。
【００３６】
図６には、レーザダイオードの光軸上を原点とするＸ−Ｙ座標上における各位置のリニアリティ分布の算出結果が示されており、この算出結果からわかるように、レーザダイオードの光軸上ではリニアリティが＋２．０％〜＋３．０％であるのに対して、そこから外側にはリニアリティが＋１．０％〜＋２．０％の領域が存在し、かつ、その周囲にはリアニリティが±０％〜＋１．０％の領域が存在している。
【００３７】
しかも、このようなリニアリティが小さい領域は、概ね、原点からＸ−Ｙ座標における第１象限および第３象限に向かって４５°傾いて延びている。
【００３８】
そこで、本形態では、リニアリティの変化が小さい位置にモニター用受光素子の受光中心が位置するようにモニター用受光素子の受光中心をレーザ光源の光軸上からずらす。しかも、本形態では、リニアリティが小さな領域のうち、リニアリティが小さな領域が広く分布している領域、例えば、点Ｐの位置（レーザダイオードの光軸上から＋Ｘ軸方向に１ｍｍ、かつ、＋Ｙ軸方向に１ｍｍの位置／図１（Ａ）、（Ｂ）を参照）にフロントモニター用受光素子の受光中心が位置するように、フロントモニター用受光素子をベースに配置する。
【００３９】
このように従来であれば、レーザダイオードの光軸上（図６における原点位置）にフロントモニター用受光素子の受光中心が位置するようにフロントモニター用受光素子をベースに配置していたのに対して、本形態では、フロントモニター用受光素子の受光中心を、レーザダイオードの光軸上（図６における原点位置）からずらして従来よりもリニアリティの小さな位置に配置している。従って、本発明によれば、光記録媒体への記録を行う際にレーザダイオードの出力を高出力状態と低出力状態とに高速で切り換えても、対物レンズから光記録媒体に収束させるレーザ光の光量をフロントモニター用受光素子でモニターすることができる。
【００４０】
また、開口の大きな集光レンズを介してモニターしないので、モニター用受光素子の出力が飽和しないので、対物レンズにおけるパワーを正確にモニターすることができる。それ故、フロントモニター用受光素子の取り付け位置を最適化するだけで光ヘッド装置の高速化、合理化、小型化に寄与することができる。
【００４１】
また、本形態では、図６に示すように、リニアリティが小さな領域のうち、リニアリティが小さな領域が広く分布している領域にフロントモニター用受光素子の受光中心が位置しているので、条件が多少変動しても、フロントモニター用受光素子の受光中心については、常に、リニアリティの変化が小さな領域に位置する。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、レーザの放射角度が変化したときの対物レンズのカップリング効率とフロントモニター用受光素子のカップリング効率のリニアリティを求め、このリニアリティが小さい位置にモニター用受光素子の受光中心が位置するようにモニター用受光素子の受光中心をレーザ光源の光軸からずらしてある。このため、光ヘッド装置において、光記録媒体への記録を行う際にレーザダイオードの出力を高出力状態と低出力状態とに高速で切り換えても、対物レンズから光記録媒体に収束させるレーザ光の光量をフロントモニター用受光素子でモニターすることができる。また、開口の大きな集光レンズを介してモニターしないので、モニター用受光素子の出力が飽和しないので、対物レンズにおけるパワーを正確にモニターすることができる。それ故、フロントモニター用受光素子の取り付け位置を最適化するだけで光ヘッド装置の高速化、合理化、小型化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明を適用した光ヘッド装置の光学系を抜き出して示す説明図、およびこの光学系をフロントモニター用受光素子の側からみたときの説明図である。
【図２】レーザダイオードの出力と、光強度のピーク値の１／２における放射角度との関係を示すグラフである。
【図３】光強度のピーク値の１／２におけるＸ軸方向における放射角度θｘが９°、Ｙ軸方向における放射角度θｙが１７°の場合におけるフロントモニター用受光素子のカップリング効率を示すグラフである。
【図４】レーザダイオードから出射されたレーザ光において、光強度のピーク値の１／２におけるＸ軸方向における放射角度θｘを８°、９°、１０°とし、Ｙ軸方向における放射角度θｙを１５°、１６°、１７°、１８°、１９°としたときのフロントモニター用受光素子のカップリング効率を示すグラフである。
【図５】レーザダイオードから出射されたレーザ光において、光強度のピーク値の１／２におけるＸ軸方向における放射角度θｘを８°、９°、１０°とし、Ｙ軸方向における放射角度θｙを１５°、１６°、１７°、１８°、１９°としたときの対物レンズのカップリング効率を示すグラフである。
【図６】レーザダイオードから出射されるレーザ光の放射角度が変化したとき、レーザダイオードの光軸上を原点としたＸＹ座標上の各位置におけるリニアリティを算出した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１  光ヘッド装置
４  第１のレーザダイオード（第１のレーザ光源）
５  第２のレーザダイオード（第２のレーザ光源）
６  プリズム（光路合成用光学素子）
７  ハーフミラー（光路分離用光学素子）
９  受光素子
１０  共通光路
１２  コリメートレンズ
１１  立ち上げミラー
１３  対物レンズ
１６  フロントモニタ用受光素子
【図１】
2004171643.tif 000007
【図２】
2004171643.tif 000008
【図３】
2004171643.tif 000009
【図４】
2004171643.tif 000010
【図５】
2004171643.tif 000011
【図６】
2004171643.tif 000012