(57)【要約】      （修正有）【課題】１つの対物レンズを使用して、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤといった使用するレーザーの波長が異なる３種類の光ディスクに対する互換光ヘッドを実現する。【解決手段】対物レンズ１６のアクチュエータ１１に、入射するＤＶＤ系平行光束を光ディスク上のスポットが最良となるような発散光束に変換する作用を有する波長選択性偏光ホログラム１２と、入射するＣＤ系平行光束を光ディスク上のスポットが最良となるような発散光束に変換する作用を有する波長選択性偏光ホログラム１３とを搭載する。【選択図】図１
2005203004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長の異なる３つのレーザー光源と、前記レーザー光源から出射された光束を略平行光束にする少なくとも１つのコリメートレンズと、前記レーザー光源から出射された光束を光ディスク上に集光する１つの対物レンズと、前記対物レンズを保持するアクチュエータと、前記光ディスクからの反射光を検出する少なくとも１つの光検出器を有すると共に、前記アクチュエータに、２つの波長選択性偏光ホログラムを搭載した光ヘッドであって、
第１の波長選択性偏光ホログラムは、前記３つのレーザー光源の内、１番目に波長の長いレーザー光源から出射され、前記コリメートレンズにより略平行光束にされた光束を回折し、第２の波長選択性偏光ホログラムは、２番目に波長の長いレーザー光源から出射され、前記コリメートレンズにより略平行光束にされた光束を回折することを特徴とする光ヘッド。
【請求項２】
前記１番目に波長の長いレーザー光源から出射され前記第１の波長選択性偏光ホログラムより回折された光束、および、前記２番目に波長の長いレーザー光源から出射され前記第２の波長選択性偏光ホログラムより回折された光束は、発散光であり、前記第１の波長選択性偏光ホログラムより出射される発散光束は、前記第２の波長選択性偏光ホログラムより出射される発散光束よりも強発散光となっていることを特徴とする請求項1記載の光ヘッド。
【請求項３】
前記第１の波長選択性偏光ホログラムに入射する際における前記１番目に波長の長いレーザー光源から出射される光束の偏光方向と、前記第２の波長選択性偏光ホログラムに入射する際における前記２番目に波長の長いレーザー光源から出射される光束の偏光方向とは、略直交していることを特徴とする請求項２記載の光ヘッド。
【請求項４】
前記第１の波長選択性偏光ホログラムに入射する際における前記１番目に波長の長いレーザー光源から出射される光束の偏光方向と、光ディスクにおいて反射した後に再び前記第１の波長選択性偏光ホログラムに入射する際における光束の偏光方向とは略一致しており、前記第２の波長選択性偏光ホログラムに入射する際における前記２番目に波長の長いレーザー光源から出射される光束の偏光方向と、光ディスクにおいて反射した後に再び前記第２の波長選択性偏光ホログラムに入射する際における光束の偏光方向とは略一致していることを特徴とする請求項３記載の光ヘッド。
【請求項５】
前記３つのレーザー光源がら出射され、光ディスクにより反射された光を１つの光検出器で受光することにより光ディスクの情報を読み出すことを特徴とする請求項４記載の光ヘッド。
【請求項６】
請求項４記載の光ヘッドを搭載したことを特徴とする光ディスク再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高密度光ディスクの記録または再生に用いられる光ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクは、非接触、大容量、低コスト等の特徴を有する情報メディアであり、音楽用、コンピュータ用等の様々な用途で広く用いられているコンパクトディスク（以下ＣＤと表記）に続いて、ＣＤの約７倍の容量を有するデジタルバーサタイルディスク（以下ＤＶと表記）が登場している。
【０００３】
近年、波長：405ｎｍのレーザーダイオード、N.A.＝0．85の対物レンズを使用する高密度光ディスク：ブルーレイディスク（以下ＢＤと表記）の開発が進められている。ＢＤ記録／再生装置においては、既に普及しているＤＶＤおよびＣＤとの互換が強く望まれている。また、光ヘッドのサイズやコスト等を考慮した場合、従来、ＤＶＤとＣＤの互換を１つの対物レンズで行うことが主流となっているのと同様、ＢＤとＤＶＤとＣＤの互換も同じく１つの対物レンズで達成することが望ましい。
【０００４】
前記、３種類の光ディスクでは、ディスク基板の厚さが、ＢＤ：0.1mm、ＤＶＤ：0.6mm、ＣＤ：1.2mmとそれぞれ異なるため、互換を達成するためにはそれぞれのディスクに対して球面収差を補正する必要がある。
【０００５】
そこで、従来技術においては、ＢＤ用に設計された対物レンズを用いて、ＢＤでは倍率０倍（対物レンズに平行光束を入射）、ＤＶＤおよびＣＤでは各々の球面収差が最小となる倍率（対物レンズに発散光束を入射）とすることにより、１つの対物レンズで、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤの互換を達成している（例えば、非特許文献参照）。
【０００６】
【非特許文献１】MICROOPTICS NEWS Vol.20 No.3（Ｐ19〜23）
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１７４６１４号公報
【特許文献２】特開２００１−３４４８００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来技術では、ＤＶＤおよびＣＤにおける球面収差を補正するために、ＤＶＤ系およびＣＤ系では、対物レンズに発散光を入射している。しかし、本構成では、光ディスクの偏心に追随するために、対物レンズをトラッキング方向にレンズシフトさせた場合に大きなコマ収差が発生するという問題がある。本コマ収差を補正するためには、（１）チルト機能付きアクチュエータを用いて、対物レンズのレンズシフト量に応じて対物レンズを傾ける、あるいは、（２）コマ収差補正機能を有する液晶素子を光ヘッドに搭載し、対物レンズのレンズシフト量に応じて液晶素子を駆動する電圧を変化させコマ収差を補正する、といった手段が考えられる。しかし、ＤＶＤおよびＣＤでは、高速化（倍速化）が進んでおり、（１）ではアクチュエータの主共振周波数と一致する周波数において対物レンズを適正にチルトさせることが困難である。（２）では対物レンズがシフトする速度に液晶素子の応答速度が追いつかない、という問題点がある。また、いずれの方法を用いるとしても、対物レンズシフト量の検出機能の追加、並びに、制御の複雑化が問題となる。
【０００９】
以上に加えて、ＢＤ系を平行光入射、ＤＶＤ系およびＣＤ系を発散光入射（但し、ＤＶＤ系とＣＤ系では発散の度合いが異なる）とした場合、光ディスクからの反射光を検出するための光検出器として、ＢＤ用、ＤＶＤ用、ＣＤ用の３つの検出器を搭載することが必須となる。したがって、光検出器の共通化による光ヘッドの小型化およびコスト低減を図ることができない。また、光ヘッドと信号処理回路との間のピン数を低減できないという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、アクチュエータにＤＶＤ用の波長選択性偏光ホログラムおよびＣＤ用の波長選択性偏光ホログラムを搭載することにより、対物レンズがレンズシフトした場合でもコマ収差が増加することがなく、安定で高性能な信号の記録または再生を行うことのできる小型で低価格な互換光ヘッドを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために、本発明光ヘッドでは、波長の異なる３つのレーザー光源と、前記レーザー光源から出射された光束を略平行光束にする少なくとも１つのコリメートレンズと、前記レーザー光源から出射された光束を光ディスク上に集光する１つの対物レンズと、前記対物レンズを保持するアクチュエータと、前記光ディスクからの反射光を検出する少なくとも１つの光検出器を有すると共に、前記アクチュエータに、２つの波長選択性偏光ホログラムを搭載し、第１の波長選択性偏光ホログラムは、前記３つのレーザー光源の内、１番目に波長の長いレーザー光源から出射され、前記コリメートレンズにより略平行光束にされた光束を回折し、第２の波長選択性偏光ホログラムは、２番目に波長の長いレーザー光源から出射され、前記コリメートレンズにより略平行光束にされた光束を回折するように構成する。
【００１２】
また、前記１番目に波長の長いレーザー光源から出射され前記コリメートレンズにより略平行光束にされた後、前記第１の波長選択性偏光ホログラムより回折された光束、および、前記２番目に波長の長いレーザー光源から出射され前記コリメートレンズにより略平行光束にされた後、前記第２の波長選択性偏光ホログラムより回折された光束は、共に発散光とし、且つ、前記１番目に波長の長いレーザー光源から出射され前記コリメートレンズにより略平行光束にされた後、前記第１の波長選択性偏光ホログラムにより回折された発散光束は、前記２番目に波長の長いレーザー光源から出射され前記コリメートレンズにより略平行光束にされた後、前記第２の波長選択性偏光ホログラムにより回折された発散光束よりも強発散光となるように構成する。
【００１３】
また、前記第１の波長選択性偏光ホログラムに入射する際における前記１番目に波長の長いレーザー光源から出射され前記コリメートレンズにより略平行光束にされた光束の偏光方向は、前記第２の波長選択性偏光ホログラムに入射する際における前記２番目に波長の長いレーザー光源から出射され前記コリメートレンズにより略平行光束にされた光束の偏光方向と略直交するように構成する。
【００１４】
また、前記第１の波長選択性偏光ホログラムに入射する際における前記１番目に波長の長いレーザー光源から出射され前記コリメートレンズにより略平行光束にされた光束の偏光方向と、光ディスクにおいて反射した後に再び前記第１の波長選択性偏光ホログラムに入射する際における光束の偏光方向とは略一致しており、前記第２の波長選択性偏光ホログラムに入射する際における前記２番目に波長の長いレーザー光源から出射され前記コリメートレンズにより略平行光束にされた光束の偏光方向と、光ディスクにおいて反射した後に再び前記第２の波長選択性偏光ホログラムに入射する際における光束の偏光方向とは略一致するように構成する。
【００１５】
また、前記３つのレーザー光源がら出射され、光ディスクにより反射された光を１つの光検出器で受光することにより光ディスクの情報を読み出すように構成する。
【００１６】
また、本発明光ヘッドを光ディスク装置に搭載する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、アクチュエータに２枚の波長選択性偏光ホログラムを搭載することにより、対物レンズがレンズシフトしてもコマ収差が増大することなく、安定で高性能な信号の記録または再生を行うことを可能としている。さらに、光検出器を共用することを可能とすることで、小型で安価な互換光ヘッドを実現している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明による実施形態について、図を用いて詳細に説明する。ここでは、実施形態の一例として、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤという３種類の光ディスクに信号を記録することおよび信号を再生することが可能な互換光ヘッドについて説明を行う。なお、レーザー光源から出射された光束が光ディスクに絞り込まれるまでの光路を往路、光ディスクからの反射光が光検出器に導かれるまでの光路を復路と記述する。
【００１９】
図１は、本発明の実施例に拘わる光ヘッドの概略構成を示したものである。
【００２０】
始めに、ＢＤの光学系について説明する。
【００２１】
レーザー光源2aからは、波長約405ｎｍで、偏光方向が紙面に平行な向きの発散光が出射される。本発散光は１／２波長板3aに入射し、その偏光方向がほぼ紙面に垂直な向きの発散光へと変換される。なお、ここでは後に説明するフロントモニター8aへの入射光量を確保する目的で、偏光方向を完全に紙面に垂直な向きにはしていない。１／２波長板3aを出射した光束は、回折格子4aにより3つの光束に分割され、ディファレンシャルプッシュプル（以下、ＤＰＰと表記）方式を用いたトラックエラー信号検出に使用される。回折格子4aを出射した光束は、コリメートレンズ5aにより略平行光束となった後、プリズム６に入射する。プリズム６は、波長約405nmの光束に対して、Ｓ偏光成分は略１００％反射し、Ｐ偏光成分は略１００％透過する。したがって、プリズム６に入射する光束のうち、大部分は反射され、のこりの部分が透過する。本透過光は集光レンズ7aにより集光され、フロントモニター8aに入射する。本フロントモニター8aは、レーザー光源2aから出射されるレーザー光強度の変化を検出するために設けられており、フロントモニター8aの出力をレーザー制御回路にフィードバックすることにより、レーザー光源2aからの出射光強度を一定にしている。
【００２２】
プリズム６により反射された光束は、ビームエキスパンダー9に入射する。ビームエキスパンダー9は、２枚のレンズ（凹レンズ9aと凸レンズ9b）により構成されており、一方のレンズは図示せぬモーターと接続されている。そして、図示せぬモーターを駆動し、一方のレンズを光軸方向に移動させることにより、ビームエキスパンダー9に入射する略平行光を、弱発散光、あるいは弱収束光に変える。本ビームエキスパンダー9は、光ディスク17に基板厚誤差がある場合に発生する球面収差を補正するために設けている。即ち、対物レンズ16に弱発散光、あるいは弱収束光を入射することにより、対物レンズ16を出射する光束に球面収差を発生させ、本球面収差により、光ディスク17に基板厚誤差がある場合に発生する球面収差を補正するのである。
【００２３】
ビームエキスパンダー9を出射した光束は、立ち上げミラー10により、紙面垂直方向に反射される（図中では、簡略のため2次元で表記）。なお、図１において、紙面内左右方向が光ディスク17の半径方向（＝トラッキング方向）25、上下方向が光ディスク17の接線方向26であり、紙面に垂直な方向がフォーカシング方向27である。
【００２４】
立ち上げミラー10により反射された光束は、アクチュエータ11に搭載された波長選択性偏光ホログラム素子（以下、ＨＯＥと表記）12およびＨＯＥ13を透過する。そして、特殊位相板14により円偏光に変換された後、制限開口15の開口部を通過した光束が対物レンズ16に入射し、光ディスク17の信号記録層に絞り込まれる。
【００２５】
光ディスク17からの反射光は、再び対物レンズ16、および制限開口15の開口部を通過し、特殊位相板14により、往路系における偏光方向と略直交する向きの偏光方向を有する直線偏光に変換される。そして、ＨＯＥ13、ＨＯＥ12を透過し、立ち上げミラー10で反射され、ビームエキスパンダー9を通過する。さらに、プリズム6およびミラー18を透過し、検出レンズ19を通過した後、光検出器20に導かれる。
【００２６】
光検出器20に導かれた光は、電気信号に変換され、信号処理回路においてフォーカスエラー信号およびトラックエラー信号といったサーボ信号、および光ディスク17上に記録されている情報信号（以下、ＲＦ信号と表記）の検出等に使用される。
【００２７】
ここでは、フォーカスエラー信号を検出するのに、非点収差方式を、トラックエラー信号を検出するのにＤＰＰ方式およびディファレンシャルフェイズディテクション（以下、ＤＰＤと表記）方式を使用している。
【００２８】
次に、ＤＶＤの光学系について説明する。
【００２９】
レーザー光源2bからは、波長約655ｎｍで、偏光方向が紙面に平行な向きの発散光が出射される。本発散光はレーザー光源2bに取付けられた１／２波長板3bにより、その偏光方向がほぼ紙面に垂直な向きの発散光へと変換される。１／２波長板3bを出射した光束は補助レンズ21に入射し、入射光よりもより発散角度の小さい発散光に変換される。なお、本補助レンズはＤＶＤ系の倍率を所定の値にするために使用している。
【００３０】
補助レンズ21を出射した光束は、回折格子4bにより3つの光束に分割され、プリズム22においてほぼ１００％反射された後、コリメートレンズ5bで略平行光に変換される。コリメートレンズ5bを出射した光束は、ミラー18により、その約８０％が反射される。一方、約２０％が透過し、集光レンズ7bにより集光されフロントモニター8bに入射する。ミラー18により反射された光束は、プリズム6を透過し、ビームエキスパンダー9を通過した後、立ち上げミラー10により紙面垂直方向に反射される。なお、ＤＶＤ系ではビームエキスパンダー9に入射した略平行光が、略平行光のまま出射するように、２枚のレンズ9a、9bの間隔を固定している。
【００３１】
立ち上げミラー10を反射した光束は、ＨＯＥ12に入射し、略平行光から発散光へと変換される。ＨＯＥ12では、ディスク基板厚：０．６ｍｍであるＤＶＤの信号記録面上の光スポットにおいて、球面収差が最小になるように、略平行な入射光束を発散光束に変換している。ＨＯＥ12を出射した光束は、ＨＯＥ13を透過し、特殊位相板14および制限開口15の開口部を通過した光束が対物レンズ16により、光ディスク17の信号記録層に絞り込まれる。
【００３２】
光ディスク17からの反射光は、再び対物レンズ16、および制限開口15の開口部を通過し、特殊位相板14を通過する。なお、特殊位相板14を出射する光束は、往路系における偏光方向と略平行な向きの偏光方向を有する直線偏光である。そして、特殊位相板14を出射した光束は、ＨＯＥ13を透過した後、ＨＯＥ12において、略平行光束に変換される。ＨＯＥ12を出射した光束は、立ち上げミラー10で反射され、ビームエキスパンダー9、およびプリズム6を透過する。プリズム6を出射した光束のうち、約２０％は、合成ミラー18を透過し、検出レンズ19を通過した後、光検出器20に導かれる。
【００３３】
ここでは、フォーカスエラー信号を検出するのに、非点収差方式を、トラックエラー信号を検出するのにＤＰＰ方式およびＤＰＤ方式を使用している。
【００３４】
次に、ＣＤの光学系について説明する。
【００３５】
レーザー光源2cからは、波長約785ｎｍで、偏光方向が紙面に平行な向きの発散光が出射される。本発散光は、回折格子4cにより3つの光束に分割され、プリズム22をほぼ１００％透過した後、コリメートレンズ5bで略平行光に変換される。コリメートレンズ5bを出射した光束は、ミラー18により、その約８０％が反射される。一方、約２０％が透過し、集光レンズ7bにより集光されフロントモニター8bに入射する。ミラー18により反射された光束は、プリズム6を透過し、ビームエキスパンダー9を通過した後、立ち上げミラー10により紙面垂直方向に反射される。なお、ＣＤ系においてもＤＶＤ系と同様に、ビームエキスパンダー9に入射した略平行光が、略平行光のまま出射するように、２枚のレンズ9a、9bの間隔を固定している。
【００３６】
立ち上げミラー10を反射した光束は、ＨＯＥ12を透過した後、ＨＯＥ13に入射し、略平行光から発散光へと変換される。ＨＯＥ13では、ディスク基板厚：１．２ｍｍであるＣＤの信号記録面上の光スポットにおいて、球面収差が最小になるように、略平行な入射光束を発散光束に変換している。ＨＯＥ12を出射した光束は、特殊位相板14および制限開口15の開口部を通過し、対物レンズ16により、光ディスク17の信号記録層に絞り込まれる。
【００３７】
光ディスク17からの反射光は、再び対物レンズ16、および制限開口15の開口部を通過し、特殊位相板14を通過する。なお、特殊位相板14を出射する光束は、往路系における偏光方向と略平行な向きの偏光方向を有する直線偏光である。そして、特殊位相板14を出射した光束は、ＨＯＥ13により略平行光束に変換された後、ＨＯＥ12を透過する。ＨＯＥ12を出射した光束は、立ち上げミラー10で反射され、ビームエキスパンダー9、およびプリズム6を透過する。プリズム6を出射した光束のうち、約２０％は、合成ミラー18を透過し、検出レンズ19を通過した後、光検出器20に導かれる。
【００３８】
ここでは、フォーカスエラー信号を検出するのに、非点収差方式を、トラックエラー信号を検出するのにＤＰＰ方式およびＤＰＤ方式を使用している。
【００３９】
以上に示したように、本発明光ヘッドでは、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの光束を１つの光検出器20で受光している。
【００４０】
次に、本発明光ヘッドに使用しているＨＯＥ12、13、特殊位相板14、制限開口15の機能について、各々詳細に説明する。
【００４１】
図２は、本発明光ヘッドに使用しているＨＯＥ12並びにＨＯＥ13の機能を示したものであり、往路において、ＨＯＥ12、13に、ＢＤ（波長：約４０５ｎｍ）、ＤＶＤ（波長：約６５５ｎｍ）、ＣＤ（波長：約７８５ｎｍ）の平行光束を入射した場合における出射光の状態を示している。なお、同図において紙面内左右方向が光ディスクの半径方向25、紙面に対して垂直な方向が光ディスクの接線方向26である。また、矢印24は光の進行方向を示している。
【００４２】
(a)は、ＨＯＥ12、13に、光ディスクの半径方向25と平行な向きの偏光を有するＢＤの平行光束を入射した場合を示している。この場合、ＨＯＥ12、13に入射した平行光束は、回折されず平行光束のまま、ＨＯＥ12、13を出射する。
【００４３】
(b)は、ＨＯＥ12、13に、光ディスクの接線方向26と平行な向きの偏光を有するＢＤの平行光束を入射した場合を示しており、この場合も(a)と同様、ＨＯＥ12、13に入射した平行光束は、回折されず平行光束のまま、ＨＯＥ12、13を出射する。
【００４４】
(c)は、ＨＯＥ12、13に、光ディスクの半径方向25と平行な向きの偏光を有するＤＶＤの平行光束を入射した場合を示している。この場合、ＨＯＥ12に入射した平行光束は、回折されず平行光束のまま、ＨＯＥ12を出射するのに対して、ＨＯＥ13においては、入射した平行光束が発散光束に変換され、発散光としてＨＯＥ13から出射される。
【００４５】
(d)は、ＨＯＥ12、13に、光ディスクの接線方向26と平行な向きの偏光を有するＤＶＤの平行光束を入射した場合を示している。この場合、ＨＯＥ12において、入射した平行光束は、発散光束へと変換される。一方、ＨＯＥ13に入射する発散光束（＝ＨＯＥ12を出射した発散光束）は、回折されず、ＨＯＥ13を透過する。
【００４６】
(e)は、ＨＯＥ12、13に、光ディスクの半径方向25と平行な向きの偏光を有するＣＤの平行光束を入射した場合を示している。この場合、ＨＯＥ12に入射した平行光束は、回折されず平行光束のまま、ＨＯＥ12を出射するのに対して、ＨＯＥ13においては、入射した平行光束が発散光束に変換され、発散光としてＨＯＥ13から出射される。
【００４７】
(f)は、ＨＯＥ12、13に、光ディスクの接線方向26と平行な向きの偏光を有するＣＤの平行光束を入射した場合を示している。この場合、ＨＯＥ12において、入射した平行光束は、発散光束へと変換される。一方、ＨＯＥ13に入射する発散光束（＝ＨＯＥ12を出射した発散光束）は、回折されず、ＨＯＥ13を透過する。
【００４８】
【表１】
2005203004.tif 000003
【００４９】
表１は、ＨＯＥ12とＨＯＥ13にＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの平行光束を入射した場合における出射光束の状態をまとめて示したものである。ＨＯＥ12、ＨＯＥ13共、ＢＤの光束に対して、入射した光束の偏光方向に拘わらず、回折することなく透過する。一方、ＨＯＥ12は、ＤＶＤおよびＣＤの光束に対して、入射した光束の偏光方向が光ディスクの接線方向26である場合に回折し、光ディスクの半径方向25である場合には透過する、という機能を有している。また、ＨＯＥ13は、ＤＶＤおよびＣＤの光束に対して、入射した光束の偏光方向が光ディスクの半径方向25である場合に回折し、光ディスクの接線方向26である場合には透過する、という機能を有している。
【００５０】
このように波長選択性と偏光依存性を有するＨＯＥについては、特開２００１−１７４６１４に開示されているので、ここでは詳しい説明を省略する。
【００５１】
図３は、本発明光ヘッドに使用している特殊位相板14の機能を示したものであり、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの入射光束の偏光方向と、光ディスク17により反射した後、特殊位相板14を出射する光束の偏光方向との関係を示している。
【００５２】
(a)は、特殊位相板14に、光ディスクの半径方向25と平行な向きの偏光を有するＢＤの光束を入射した場合であり、光ディスク17により反射した後、特殊位相板14を出射する光束の偏光方向は光ディスクの接線方向26と平行な向きとなる。
【００５３】
(b)は、特殊位相板14に、光ディスクの接線方向26と平行な向きの偏光を有するＢＤの光束を入射した場合であり、光ディスク17により反射した後、特殊位相板14を出射する光束の偏光方向は光ディスクの半径方向25と平行な向きとなる。
【００５４】
(c)は、特殊位相板14に、光ディスクの半径方向25と平行な向きの偏光を有するＤＶＤの光束を入射した場合であり、光ディスク17により反射した後、特殊位相板14を出射する光束の偏光方向は光ディスクの半径方向26と平行な向きとなる。
【００５５】
(d)は、特殊位相板14に、光ディスクの接線方向26と平行な向きの偏光を有するＤＶＤの光束を入射した場合であり、光ディスク17により反射した後、特殊位相板14を出射する光束の偏光方向は光ディスクの接線方向26と平行な向きとなる。
【００５６】
(e)は、特殊位相板14に、光ディスクの半径方向25と平行な向きの偏光を有するＣＤの光束を入射した場合であり、光ディスク17により反射した後、特殊位相板14を出射する光束の偏光方向は光ディスクの半径方向26と平行な向きとなる。
【００５７】
(f)は、特殊位相板14に、光ディスクの接線方向26と平行な向きの偏光を有するＣＤの光束を入射した場合であり、光ディスク17により反射した後、特殊位相板14を出射する光束の偏光方向は光ディスクの接線方向26と平行な向きとなる。
【００５８】
【表２】
2005203004.tif 000004
【００５９】
表２は、特殊位相板14にＢＤ（波長：約４０５ｎｍ）、ＤＶＤ（波長：約６５５ｎｍ）、ＣＤ（波長：約７８５ｎｍ）の光束を入射した場合における、光ディスクの半径方向25と平行な向きの偏光と光ディスクの接線方向26と平行な向きの偏光との間の位相差を示したものである。表に示すように、本特殊位相板14はＢＤに対しては１／４波長板と同様の作用を、ＤＶＤに対しては１／２波長板と同様の作用を、ＣＤに対しては１波長板ととして作用する。したがって、本特殊位相板14を配置することにより、ＢＤでは往路と復路の偏光方向が直交するのに対し、ＤＶＤ、ＣＤでは往路と復路の偏光方向を一致させることができる。このような機能を有する位相板については、特開２００１−３４４８００に開示されているので、ここでは詳しい説明を省略する。
【００６０】
なお、ＤＶＤ、ＣＤでは往路と復路の偏光方向を一致させることができればよいので、ＤＶＤ、ＣＤ各々において、ｎ×１／２波長板（ｎは整数）となっていればよい。
【００６１】
図４は、本発明光ヘッドに使用している制限開口15の機能を示したものである。
【００６２】
(a)は、ＢＤの光束を制限開口15に入射した場合を示しており、ここでは対物レンズ16におけるＢＤの有効径：φａの光束を通過させる。
【００６３】
(b)は、ＤＶＤの光束を制限開口15に入射した場合を示しており、ここではＮＡ＝０．６５に対応するＤＶＤの有効径：φbの光束を通過させる。
【００６４】
(c)は、ＣＤの光束を制限開口15に入射した場合を示しており、ここではＮＡ＝０．５１に対応するＣＤの有効径：φcの光束を通過させる。
【００６５】
以上のように、本制限開口15は入射光の波長に応じて、出射光の光束径を変化させる機能を有する。
【００６６】
なお、このような機能を有する制限開口については、MICROOPTICS NEWS Vol.20 No.3（Ｐ19〜23）に示されているので、ここでは詳しい説明を省略する。
【００６７】
図５は、本発明光ヘッドにおけるＨＯＥ12入射時（往路）の光束の偏光方向と出射時（復路）の光束の偏光方向を示している。各素子12〜14の機能は、図２〜４で説明したとおりであり、ＢＤの光束は、ＨＯＥ12および13において回折されることなく透過する。ＤＶＤの光束は、往路、復路共、ＨＯＥ12において回折される。また、ＣＤの光束は、往路、復路共、ＨＯＥ13において回折される。ＤＶＤのディスク基板厚（０．６ｍｍ）に比べて、ＣＤのディスク基板厚（１．２ｍｍ）は大きいため、発生する球面収差量はＣＤにおいてより大きくなる。これを補正するためには、ＣＤ系ではＤＶＤ系と比較して、より強発散光束として対物レンズに入射することが必要となる。したがって、発散光の角度を比較した場合、（ＨＯＥ１２を出射するＤＶＤ光束）＜（ＨＯＥ１３を出射するＤＶＤ光束）、となる。
【００６８】
以上に説明したように、本発明光ヘッドではＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤ共、略平行光束をアクチュエータ11に搭載した光学部品に入射させる。このため、光ディスクの偏心に追随するために、アクチュエータ11をトラッキング方向に移動させた場合においても、コマ収差が増大するという問題が生じない。また、これによりＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤにおいて光検出器を共用することが可能となる。
【００６９】
さらに、ＨＯＥ12は、ＤＶＤにおける光ディスク上のスポットが最良となるような発散光束に変換するように、ＨＯＥ13は、ＣＤにおける光ディスク上のスポットが最良となるような発散光束に変換するように、設計されている。このため、安定で高性能な互換光ヘッドが実現できる。
【００７０】
【表３】
2005203004.tif 000005
【００７１】
表３は、本発明光ヘッドで使用しているプリズム22、6およびミラー18の透過率および反射率の特性をまとめて示したものである。プリズム22では、ＤＶＤの入射光（Ｓ偏光入射）を略１００％反射し、ＣＤの入射光（Ｐ偏光入射）を略１００％透過する。プリズム22では、ＢＤの光束に対してはプリズム、即ち、Ｐ偏光入射光は略１００％透過、Ｓ偏光入射は、略１００％反射する。また、ＤＶＤの入射光（Ｓ偏光入射）およびＣＤの入射光（Ｐ偏光入射）は、略１００％透過する。ミラー18では、ＢＤの入射光（Ｐ偏光入射）は略１００％透過し、ＤＶＤ（Ｓ偏光入射）およびＣＤ（Ｐ偏光入射）の入射光に対しては、略８０％反射し、略２０％透過するように設定している。ＤＶＤ系およびＣＤ系では、往路においてミラーにより反射されるため、光ディスク上に到達する光量（利用効率）を大きくするために、反射率を大きく設定している。
【００７２】
なお、表３に示したミラーおよびプリズムの透過率および反射率は一例であり、これに限定されるものではない。
【００７３】
また、ＨＯＥ12、13、特殊位相板14、制限開口15を配置する順序は本実施例の順に限定されるものではなく、例えば、制限開口15、ＨＯＥ12、ＨＯＥ13、特殊位相板15、対物レンズ16という順であってもよい。
【００７４】
また、特殊位相板15を使用せず、ＢＤ系についても往路と復路の偏光方向を略一致させる構成にしてもよい。
【００７５】
また、ＨＯＥとして、平行光を単純な発散光に変換するだけでなく、球面収差を付加する機能を併せ持つようなＨＯＥを使用してもよい。
【００７６】
また、本実施例では、対物レンズとして１枚（単玉）レンズを使用しているが、２枚組あるいは３枚組レンズを使用してもよい。
【００７７】
また、光ディスクに対して記録および再生が可能な光ヘッドを例にとり説明したが、再生のみ可能な光ヘッドであってもよい。
【００７８】
次に、本発明による別の実施形態について、図を用いて説明する。
【００７９】
図６は、本発明の実施例に拘わる光ヘッドの概略構成を示したものである。ここでも、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤという３種類の光ディスクに信号を記録すること、および信号を再生することが可能な互換光ヘッドを例にとり説明を行う。
【００８０】
始めに、ＢＤの光学系について説明する。
【００８１】
レーザー光源2aからは、波長約405ｎｍで、偏光方向が紙面に平行な向きの発散光が出射される。本発散光は１／２波長板3aに入射し、その偏光方向をわずかに変える。ここでは後に説明するフロントモニター8aへの入射光量を確保する目的で、偏光方向を若干、変えている。１／２波長板3aを出射した光束は、回折格子4aにより3つの光束に分割され、ＤＰＰ方式を用いたトラックエラー信号検出に使用される。回折格子4aを出射した光束は、コリメートレンズ5aにより略平行光束となった後、プリズム6aに入射する。プリズム6aは、波長約405nmの光束に対して、Ｓ偏光成分は略１００％反射し、Ｐ偏光成分は略１００％透過する。したがって、プリズム6aに入射する光束のうち、大部分は透過し、のこりの部分が反射される。本反射光は集光レンズ7aにより集光され、フロントモニター8aに入射する。
【００８２】
プリズム6aを透過した光束は、ビームエキスパンダー9に入射する。本ビームエキスパンダー9は、２枚のレンズ（凹レンズ9aと凸レンズ9b）により構成されており、光ディスク17に基板厚誤差がある場合に発生する球面収差を補正するために設けている。
【００８３】
ビームエキスパンダー9を出射した光束は、合成ミラー23により反射された後、立ち上げミラー10により、紙面垂直方向に反射される（図中では、簡略のため2次元で表記）。
【００８４】
立ち上げミラー10により反射された光束は、アクチュエータ11に搭載されたＨＯＥ12およびＨＯＥ13を透過する。そして、特殊位相板14により円偏光に変換された後、制限開口15の開口部を通過した光束が対物レンズ16に入射し、光ディスク17の信号記録層に絞り込まれる。
【００８５】
光ディスク17からの反射光は、再び対物レンズ16、および制限開口15の開口部を通過し、特殊位相板14により、往路系における偏光方向と略直交する向きの偏光方向を有する直線偏光に変換される。そして、ＨＯＥ13、ＨＯＥ12を透過し、立ち上げミラー10および合成ミラー23で反射され、ビームエキスパンダー9を通過する。さらに、プリズム6aで反射され、検出レンズ19aを通過した後、光検出器20aに導かれる。なお、本光検出器20aはＢＤ専用に設けられたものである。
【００８６】
光検出器20aに導かれた光は、電気信号に変換され、信号処理回路においてフォーカスエラー信号およびトラックエラー信号といったサーボ信号、およびＲＦ信号の検出等に使用される。
【００８７】
次に、ＤＶＤの光学系について説明する。
【００８８】
レーザー光源2bからは、波長約655ｎｍで、偏光方向が紙面に平行な向きの発散光が出射される。本発散光はレーザー光源2bに取付けられた１／２波長板3bにより、その偏光方向がほぼ紙面に垂直な向きの発散光へと変換される。１／２波長板3bを出射した光束は補助レンズ21に入射し、入射光よりもより発散角度の小さい発散光に変換される。なお、本補助レンズ21はＤＶＤ系の倍率を所定の値にするために使用している。
【００８９】
補助レンズ21を出射した光束は、回折格子4bにより3つの光束に分割され、プリズム22においてほぼ１００％反射された後、ミラー18bにより、その約８０％が反射される。一方、約２０％が透過し、集光レンズ7bにより集光されフロントモニター8bに入射する。ミラー18bにより反射された光束は、コリメートレンズ5bで略平行光に変換される。コリメートレンズ5bを出射した光束は、合成ミラー23を透過し、立ち上げミラー10により紙面垂直方向に反射される。
【００９０】
立ち上げミラー10を反射した光束は、ＨＯＥ12に入射し、略平行光から発散光へと変換される。ＨＯＥ12では、ディスク基板厚：０．６ｍｍであるＤＶＤの信号記録面上の光スポットにおいて、球面収差が最小になるように、略平行な入射光束を発散光束に変換している。ＨＯＥ12を出射した光束は、ＨＯＥ13を透過し、特殊位相板14および制限開口15の開口部を通過した光束が対物レンズ16により、光ディスク17の信号記録層に絞り込まれる。
【００９１】
光ディスク17からの反射光は、再び対物レンズ16、および制限開口15の開口部を通過し、特殊位相板14を通過する。なお、特殊位相板14を出射する光束は、往路系における偏光方向と略平行な向きの偏光方向を有する直線偏光である。そして、特殊位相板14を出射した光束は、ＨＯＥ13を透過した後、ＨＯＥ12において、略平行光束に変換される。ＨＯＥ12を出射した光束は、立ち上げミラー10で反射され、合成ミラー23を透過し、コリメートレンズ5bにより収束光に変換される。コリメートレンズ5bを出射した光束のうち、約２０％は、ミラー18bを透過し、検出レンズ19bを通過した後、光検出器20bに導かれる。
【００９２】
ここでは、フォーカスエラー信号を検出するのに、非点収差方式を、トラックエラー信号を検出するのにＤＰＰ方式およびＤＰＤ方式を使用している。
【００９３】
次に、ＣＤの光学系について説明する。
【００９４】
レーザー光源2cからは、波長約785ｎｍで、偏光方向が紙面に平行な向きの発散光が出射される。本発散光は、回折格子4cにより3つの光束に分割され、プリズム22をほぼ１００％透過した後、ミラー18bによりその約８０％が反射される。一方、約２０％が透過し、集光レンズ7bにより集光されフロントモニター8bに入射する。ミラー18bにより反射された光束は、コリメートレンズ5bで略平行光に変換される。コリメートレンズ5bを出射した光束は、合成ミラー23を透過し、立ち上げミラー10により紙面垂直方向に反射される。
【００９５】
立ち上げミラー10を反射した光束は、ＨＯＥ12を透過した後、ＨＯＥ13に入射し、略平行光から発散光へと変換される。ＨＯＥ13では、ディスク基板厚：１．２ｍｍであるＣＤの信号記録面上の光スポットにおいて、球面収差が最小になるように、略平行な入射光束を発散光束に変換している。ＨＯＥ12を出射した光束は、特殊位相板14および制限開口15の開口部を通過し、対物レンズ16により、光ディスク17の信号記録層に絞り込まれる。
【００９６】
光ディスク17からの反射光は、再び対物レンズ16、および制限開口15の開口部を通過し、特殊位相板14を通過する。なお、特殊位相板14を出射する光束は、往路系における偏光方向と略平行な向きの偏光方向を有する直線偏光である。そして、特殊位相板14を出射した光束は、ＨＯＥ13により略平行光束に変換された後、ＨＯＥ12を透過する。ＨＯＥ12を出射した光束は、立ち上げミラー10で反射され、合成ミラー23を透過し、コリメートレンズ5bにより収束光に変換される。コリメートレンズ5bを出射した光束のうち、約２０％は、ミラー18bを透過し、検出レンズ19bを通過した後、光検出器20bに導かれる。
【００９７】
ここでは、フォーカスエラー信号を検出するのに、非点収差方式を、トラックエラー信号を検出するのにＤＰＰ方式およびＤＰＤ方式を使用している。
【００９８】
ここで使用しているＨＯＥ12、13、特殊位相板14、および制限開口15の機能は図２〜図４に示したとおりである。
【００９９】
以上に示したように、本光ヘッドではＢＤ専用の光検出器20aと、ＤＶＤ／ＣＤ兼用の光検出器20bを用いている。
【０１００】
【表４】
2005203004.tif 000006
【０１０１】
表４は、本発明光ヘッドで使用しているプリズム22、ミラー18b、合成ミラー23、プリズム6bの透過率および反射率の特性をまとめて示したものである。プリズム22では、ＤＶＤの入射光（Ｓ偏光入射）を略１００％反射し、ＣＤの入射光（Ｐ偏光入射）を略１００％透過する。ミラー18bは、ＤＶＤ（Ｓ偏光入射）およびＣＤ（Ｐ偏光入射）の入射光に対しては、略８０％反射し、略２０％透過する。合成ミラー23は、ＢＤの光束をＰ偏光、Ｓ偏光共、略１００％反射し、ＤＶＤ（Ｓ偏光入射）およびＣＤ（Ｐ偏光入射）の光束に対しては、略１００透過する。プリズム6aは、ＢＤの光束において、Ｐ偏光入射は略１００％透過、Ｓ偏光入射は、略１００％反射する。
【０１０２】
以上に説明したように、本発明光ヘッドではＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤ共、略平行光束をアクチュエータ11に搭載した光学部品に入射させる構成であるため、アクチュエータ11をトラッキング方向に移動させた場合においても、コマ収差が増大するという問題が生じない。また、ＤＶＤとＣＤの光検出器を共用することが可能となっている。
【０１０３】
なお、本発明光ヘッドでは、ＢＤにおける球面収差補正にビームエキスパンダーを使用しているが、球面収差補正素子としてビームエキスパンダーの替わりに液晶素子を用いてもよい。この場合、アクチュエータ11に搭載する部品は、図7に示すように液晶素子28、ＨＯＥ12、13、特殊位相板14、制限開口15となる。
【０１０４】
次に、本発明光ヘッドを搭載した本発明光ディスク装置について、図を用いて説明する。
【０１０５】
図８は、本発明光ディスク装置の構成を示した概略図である。
【０１０６】
本発明光ヘッド１の光検出器20に導かれた光は、電気信号に変換され、信号処理回路35においてサーボ信号、およびＲＦ信号等が検出される。
【０１０７】
信号処理回路35において生成されたフォーカスエラー信号はフォーカス制御回路33に供給される。このフォーカス制御回路33において、アクチュエータ11の駆動信号を生成し、出力することにより、対物レンズ16はフォーカシング方向27に制御され、フィードバックループのフォーカス制御を実現して、常に光ディスク17の記録層に対して合焦点にいる状態を保つ。
【０１０８】
一方、前記信号処理回路35において生成されたトラックエラー信号は、トラッキング制御回路34に供給される。このトラッキング制御回路34において、アクチュエータ11の駆動信号を生成し、出力することにより、対物レンズ16はトラッキング方向（＝光ディスク17の半径方向25）に制御され、フィードバックループのトラッキング制御を実現して、常に光ディスク17の記録層におけるトラック上にいる状態を保つ。
【０１０９】
また、トラッキング制御回路34から出力された駆動信号は図示せぬスレッド制御回路にも供給される。そして、スレッド制御回路において、対物レンズ16のトラッキング方向へのずれ量に応じて図示せぬスレッドモータを制御する駆動信号が生成され、スレッドモータに出力される。これによって、スレッドモータを動かし、光ヘッド1全体を光ディスク17の半径方向25に移動させる。
【０１１０】
また、信号処理回路35では、光ディスク17から読み取った回転周期情報をスピンドル制御回路37に供給する。そして、スピンドル制御回路37において、上記回転周期情報に基づいてスピンドルモータ29を駆動する信号を生成し、これをスピンドルモータに出力する。
【０１１１】
また、フロントモニター8aの出力をレーザー制御回路32にフィードバックすることにより、レーザー光源2aからの出射光強度を一定にしている。なお、レーザー光源2bおよび2cからの出射光強度に関しても、フロントモニター8aの出力をレーザー制御回路32にフィードバックすることにより、一定にしている。
【０１１２】
マイクロコンピュータ（以下、マイコンと表記）36は、回路の初期化等を行うと共に、レーザー制御回路32に対してレーザー点灯/消灯およびレーザーパワーの指示を行う（ＤＶＤ、ＣＤにおいても同様）。また、フォーカス制御回路33に対して、フォーカスサーボループのオープン/クローズの指示、トラッキング制御回路34に対して、トラッキングサーボループのオープン/クローズの指示、スピンドル制御回路37に対してスピンドルの回転/停止および回転速度の指示等を行う。
【０１１３】
さらに、マイコン36は、信号処理回路35より得られた所定の信号に基づき、ビームエキスパンダーレンズ9bを動かすモーター30の駆動回路31に対して、駆動信号の生成／非生成の指示を行う。
【０１１４】
図９は、本発明の光ディスク装置の概略斜視図である。
【０１１５】
光ディスク装置においては、キャリッジ40上に光ヘッド1が配置されており、キャリッジ40は、ユニットメカシャ−シ45に搭載されたキャリッジ送り機構によって光ディスク17の半径方向に移動可能となっている。
【０１１６】
本発明光ディスク装置は、ディスクトレイ42上に置かれた光ディスク17を、図示せぬディスクロ−ディング機構により、装置内に送る、あるいは装置外に出す、という動作を行う。また、装置内に送られた光ディスク17は、スピンドルモ−タ−の回転軸に一体に構成されたタ−ンテ−ブル41に搭置され、クランパ−ホルダ−44に取付けられているクランパ−43によって吸引固定される。
【０１１７】
スピンドルモ−タ−により、光ディスク17は回転し、光ディスク17上への信号の書き込み、あるいは、光ディスク17上に記録された信号の読み出しを、光ヘッド1によって行う。
【０１１８】
ユニットメカシャ−シ45は、弾性部材で構成した防振脚47を介して、メカベ−ス46に取付けられている。また、装置全体にはボトムカバ−48とトップカバ−49が取付けられている。
【０１１９】
ただし、光ディスク17としてカートリッジを用いた場合でもかまわない。また、光ディスク17をトレイに載せて挿入する方式以外に、光ディスク17あるいはカートリッジそれ自体を自動あるいは手動によって挿入する方式等、従来公知の各種方式を用いることができる。
【０１２０】
以上に説明したように、光ディスク装置に本発明光ヘッドを搭載することにより高性能、且つ、小型で安価なＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤ互換光ディスク装置を実現することができる。
【０１２１】
なお、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの３種類を例にとり説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の光ディスクとの互換光ディスク装置であっても同じく有効である。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明光ヘッドの光学系構成を示した概略平面図である。
【図２】本発明光ヘッドで使用するＨＯＥの機能を説明した図である。
【図３】本発明光ヘッドで使用する特殊位相板の機能を説明した図である。
【図４】本発明光ヘッドで使用する制限開口の機能を説明した図である。
【図５】本発明光ヘッドにおける光束の偏光方向を説明した図である。
【図６】本発明光ヘッドの光学系構成を示した概略平面図である。
【図７】本発明光ヘッドにおいて、アクチュエータに液晶素子を搭載した場合を示した図である。
【図８】本発明光ディスク装置の概略構成を示した図である。
【図９】本発明光ディスク装置の概略斜視図である。
【符号の説明】
【０１２３】
1…光ヘッド、2…レーザー光源、3…１／２波長板、4…回折格子、5…コリメートレンズ、6…プリズム、7…集光レンズ、8…フロントモニター、9…ビームエキスパンダー、10…立ち上げミラー、11…アクチュエータ、12…ＨＯＥ、13…ＨＯＥ、14…特殊位相板、15…制限開口、16…対物レンズ、17…光ディスク、18…ミラー、19…検出レンズ、20…光検出器、21…補助レンズ、22…プリズム、23…ミラー、24…光束の進行方向、25…光ディスクの半径方向、26…光ディスクの接線方向、27…フォーカシング方向、28…液晶素子、29…スピンドルモータ、30…モーター、31…モーター駆動回路、32…レーザー制御回路、33…フォーカス制御回路、34…トラッキング制御回路、35…信号処理回路、36…マイコン、37…スピンドル制御回路、40…キャリッジ、41…ターンテーブル、42…ディスクトレイ、43…クランパー、44…クランパーホルダー、45…ユニットメカシャーシ、46…メカベース、47…防振脚、48…ボトムカバー、49…トップカバー。
【図１】
2005203004.tif 000007
【図２】
2005203004.tif 000008
【図３】
2005203004.tif 000009
【図４】
2005203004.tif 000010
【図５】
2005203004.tif 000011
【図６】
2005203004.tif 000012
【図７】
2005203004.tif 000013
【図８】
2005203004.tif 000014
【図９】
2005203004.tif 000015