(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光ディスクに照射する第１の光ビームを発生する第１の光源と、前記第１の光ディスクと仕様の異なる第２の光ディスクに照射する光ビームであって前記第１の光ビームよりも波長が長い第２の光ビームを発生する第２の光源と、前記第１の光源から出射される第１の光ビームと前記第２の光源から出射される第２の光ビームとがコリメータレンズを介して選択的に入射される対物レンズとを有する光ヘッド装置において、
前記第１の光源からの前記第１の光ビーム及び第２の光源からの前記第２の光ビームのそれぞれの光軸を１つの共通光軸にまとめて前記コリメータレンズに導くビームスプリッタを有し、このとき前記第１と第２の光源の配置位置は、前記第１の光ビーム及び前記第２の光ビームを斜交させた方向とし、この斜交部に前記ビームスプリッタを位置させ、
さらに前記第１の光源配置位置を前記コリメータレンズからみた焦点上又は焦点距離の外に設定することで前記第１の光源から出射される第１の光ビームを集束光に変換し、前記第２の光源の配置位置を前記コリメータレンズの焦点距離の内側に設定することで前記第２の光源から出射される第２の光ビームを拡散光に変換して、前記対物レンズに入射させる光学手段であり、さらに前記第２の光源から前記第２のビームが前記ビームスプリッタに入射する方向は、前記光ディスクの半径方向とほぼ同じで、前記光ディスクの外周側から内周側に向かうように、前記光学手段が構成されていることを特徴とする光ヘッド。
【請求項２】
前記ビームスプリッタは、
第１の光軸を有する第１の光ビームが通過する第１の面と、
第２の光軸を有する第２の光ビームが通過する第２の面と、
前記第１の光軸に延長線上にある第３の光軸が通過する第３の面と、
第１の光ビームを前記第３の光軸上に直進透過させ、前記第２の光軸を有する第２の光ビームを前記第３の光軸上に反射させて導く結合作用手段（ＤＭ）を有し、前記第１の面と前記第２の面とが斜交し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】
前記ビームスプリッタは、
第１の光源からの第１の光が侵入する第１の面と、
この第１の面に対向したダイクロイックミラー面と、
このダイクロイックミラー面に角度を持ち対向し、前記第１の面とダイクロイックミラー面を通過して侵入した前記第１の光を内部で全反射する第２の面と、
この第２の面で反射した第１の光ビームを出射する第３の面を有し、
前記第２の面の外部から入射した第２の光ビームを前記ダイクロイックミラー面で反射させ、次に前記第２の面で全反射させて前記第３の面から出射させることを特徴とする請求項１記載の光ヘッド。
【請求項４】
前記対物レンズに近接してダイクロイックフィルタが設けられ、このダイクロイックフィルタは、
光透過特性が、第１の光ビームに対しては全面で透過させる機能を有し、第２の光ビームに対しては、前記全面のうち中央の一部を光透過開口とする機能を有したことを特徴とする請求項１記載の光ヘッド。
【請求項５】
前記対物レンズに近接してダイクロイックフィルタが設けられ、このダイクロイックフィルタは、
光透過特性が、第１の光ビームに対しては第１の開口数で透過させる機能を有し、第２の光ビームに対しては、前記第１の開口数の形成された部分の内側に、前記第１の開口数よりも小さい第２の開口数で透過させる機能を有したことを特徴とする請求項１記載の光ヘッド。
【請求項６】
請求項１乃至５に記載のいずれか１つに記載の光ヘッドを有し、前記第１の光ディスク又は前記第２の光ディスクの再生信号を得ることを特徴とする光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ディスクに信号の記録や再生を行う光ヘッドとその光学部品及びその製造方法及び光ディスク装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば光ディスクドライブ装置のように、光ディスクを記録媒体として情報の記録や再生を行うシステムには、光ヘッドが利用される。光ヘッドは、光ディスクに対してレーザ光を照射することにより、情報の記録を行ったり、また光ディスクから反射してきた反射光を受けとり、情報の読み取りを行っている。この光ヘッドは、光ディスクの記録トラックに対して正確にレーザ光を照射するために、光学系、フォーカシング制御手段、トラッキング制御手段を備えている。
【０００３】
さらに近年は、光ディスクの種類として、種々のディスクが開発されている。最近、開発された光ディスクとしてデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）がある。このデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）は従来のコンパクトディスク（ＣＤ）に比べて、直径は１２ｃｍと同じであるが、信号記録基板の厚みが０．６ｍｍと薄く、２枚の基板を貼り合わせてＣＤと同じ１．２ｍｍの厚みにしている。このＤＶＤの場合は、基板厚みを薄くしたことで、チルトによる影響を低減し、記録密度を格段と向上しており４．７Ｇバイトという情報量を記録可能である。
【０００４】
そのため、ＤＶＤのトラック間隔は、０．７４μｍであり、ＣＤの１．６μｍに比べて約半分である。光ヘッドも、ＣＤ用のもとのと異なり、レーザビーム波長の６４０ｎｍ〜６７０ｎｍと短いものを用いている。ＣＤの場合は７７０ｎｍ〜８１０ｎｍと長い波長の光を用いている。さらにまた、光学系においても、ＤＶＤの記録情報を読み取るためには、ビームスポットの充分小さく絞り込まれた光が必要である。これに対して、ＣＤの記録情報を読み取る場合にはＣＤのトラック間隔に適応したビームスポットの光であることが必要である。
【０００５】
ところで、上記したＤＶＤの記録情報を読み取るための光ヘッドにおいても、ＣＤの記録信号も読み取れるように互換性を持たせることが要望されている。このためには、レーザ光を発光する光源としては、ＤＶＤの記録情報読み取りに適応できるレーザビーム波長を得られる光源がまず必要である。次に、このレーザ光をＤＶＤの記録情報読み取りのためにスポットが充分小さなビームにするための光学系が必要である。
【０００６】
一方、ＣＤの記録情報読取りに関しては、書き込み可能なＣＤ−Ｒ（レコーダブル）、ＣＤ−ＲＷ（リ・ライタブル）の情報読み取りに適用できる７８０ｎｍの波長のレーザ光を得られる大出力の光源が必要である。次に、このレーザ光を、ＣＤの記録情報を読み取るのに適したスポットのビームに修正するための光学系が必要である。
【０００７】
そこで、従来考えられた光ヘッドは、レーザビーム波長６４０ｎｍ〜６７０ｎｍの光源を１つとして、ＤＶＤとＣＤの使用状態に応じて、光学系を機械的に切り換えて用いると言うものであった。しかしながらこの構成の光ヘッドの場合、光学系を２つ用意して機械的に切り換えるのであるから、可動部品が多く、また構成的に大型化し、振動に弱く耐久性に劣り、小形化に不向きであるという問題がある。そこで、さらに、ＣＤ用とＤＶＤ用の２つの光源を用意し、光学系を切り換えなくてもよいようにした光ヘッドが考えられた（例えば特開平６−１９５７４３号の図２１）。しかし、この光ヘッドにおいても、さらに小形化及び性能の向上が要求されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこでこの発明の目的とするところは、２つの光源を有するタイプに構成し、仕様の異なるディスクに応じて光源を電気的に切り換える方式とし、振動に強く、耐久性に優れており、一層の小形化に最適な光ヘッドを提供することを目的とする。
【０００９】
さらにまたこの発明の目的とするところは、薄型化を得られる光ヘッドを提供することにある。
【００１０】
さらにまたこの発明の目的とするところは、その性能維持にすぐれ、安定した動作に寄与し得る光ヘッドを提供することにある。
【００１１】
またこの発明の目的とするところは、対物レンズがその光軸と直交する方向にシフトされた場合でも、波面収差を少なく抑えて光学性能を向上させ得る光ヘッドを提供することにある。
【００１２】
またこの発明の目的とするところは、上記の如く小形化した光ヘッドに対応して装置の全体的な形状も小形化したディスク再生装置を提供することにある。
【００１３】
またこの発明の目的とするところは、異なる波長のレーザビームを出力する２つの光源を用いた場合、往路のそれぞれのレーザ光を極めて効率的に情報記録面に導くことができ、また、それぞれの光源に対応した復路の反射光を分岐することができそれぞれの光源に対応した光検出器に導くことができる波長特性の優れた光学部品を提供することにある。
【００１４】
またこの発明の目的とするところは、フォーカシングサーボ、トラッキングサーボに伴う対物レンズの物理的な変位により、ビームスポット形状の変形を抑えることができ信号読み取り誤差を低減させて信頼性を向上できる光学部品（ダイクロイックフィルタ）を提供することにある。
【００１５】
またこの発明の目的とするところは、ダイクロイックフィルタを精度良く製造し、また工程数が少ないフィルタ製造方法を提供することにある。
【００１６】
またこの発明の目的とするところは、光特性が優れた対物レンズ一体ダイクロイックフィルタを提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この発明では、第１の光ディスクに照射する第１の光ビームを発生する第１の光源と、前記第１の光ディスクと仕様の異なる第２の光ディスクに照射する光ビームであって前記第１の光ビームよりも波長が長い第２の光ビームを発生する第２の光源と、前記第１の光源から出射される第１の光ビームと前記第２の光源から出射される第２の光ビームとがコリメータレンズを介して選択的に入射される対物レンズとを有する光ヘッド装置において、
前記第１の光源からの前記第１の光ビーム及び第２の光源からの前記第２の光ビームのそれぞれの光軸を１つの共通光軸にまとめて前記コリメータレンズに導くビームスプリッタを有し、このとき前記第１と第２の光源の配置位置は、前記第１の光ビーム及び前記第２の光ビームを斜交させた方向とし、この斜交部に前記ビームスプリッタを位置させ、
さらに前記第１の光源配置位置を前記コリメータレンズからみた焦点上又は焦点距離の外に設定することで前記第１の光源から出射される第１の光ビームを集束光に変換し、前記第２の光源の配置位置を前記コリメータレンズの焦点距離の内側に設定することで前記第２の光源から出射される第２の光ビームを拡散光に変換して、前記対物レンズに入射させる光学手段であり、さらに前記第２の光源から前記第２のビームが前記ビームスプリッタに入射する方向は、前記光ディスクの半径方向とほぼ同じで、前記光ディスクの外周側から内周側に向かうように、前記光学手段が構成されている。
【００１８】
この手段により異なる仕様の光ディスクに対して最適な条件の光を照射することが可能となる。また斜交させることにより光ヘッド装置は、ディスクのラジアル方向の幅を狭くすることが可能になり、装置全体の小形化に貢献できる。
【００１９】
またこの発明の光ヘッド及び光ディスク装置は、前記ビームスプリッタの前記光ディスク側には、コリメータが設けられ、前記第１の光源は前記コリメータの焦点位置に配置され、前記第２の光源は前記コリメータの焦点位置の内側に配置されることを特徴とする。
【００２０】
この手段によると高い性能が要求される光学系に用いられる第１の光源をコリメータレンズの焦点一に配置できるので、この第１の光源に対して最適設計された対物レンズのサーボ動作に起因する球面収差が発生しづらいため、精度良く信号を受信できる。一方、比較的低い性能が許容される第２の光源についてもコリメータレンズの焦点位置の内側に配置することにより、第１の光源に対して最適設計された対物レンズサーボ動作に起因する球面収差を緩和することができ、さらには、焦点位置の内側に配置していることで、みかけ上の光路長を短くすることも可能である。
【００２１】
また、前記コリメータを通る光の光軸の方向はトラッキングサーボの揺動方向に対して４５度の方向であることを特徴とする。これにより、光ヘッド装置の大きさは光軸に沿って少なくとも光路長分の長さを確保しなければならないが、光ヘッド装置の筐体の形状を屈曲した形状とすることができ、装置全体を小型にすることができまた、光ヘッドを装置の筐体内にコンパクトに収納することが可能となる。
【００２２】
また、前記コリメータを通る光の光軸と前記第１の光源から出射する光の光軸とが同一直線上にあることを特徴とする。これにより第１の光源の方が光路長が長いため、光路を曲げた状態で設計するよりも装置全体を細く小型に構成することができる。
【００２３】
また、前記第１の光源及び第２の光源の光軸のうち発熱量が大きい方の光源を、前記コリメータを通る光の光軸の延長線上に設けることを特徴とする。これにより、コリメータの光軸に平行な光軸を有する光源が実質的に光ヘッド装置の端の部分に設けられることになるが、端の部分の方が良好な放熱状態を確保できることになる。端部は長い方の光路方向の端部である。
【００２４】
また、前記ビームスプリッタが重心位置近傍に設けられていることを特徴とする。これにより、周辺の光学系配置が全て設計された段階で光学系の重心位置にビームスプリッタが配置され、安定した送り動作が可能な光ヘッドとすることができる。
【００２５】
この発明の光ヘッド及び光ディスク装置は、対物レンズの下部に位置する立ち上げミラーの反射面に入射するレーザ光線の光軸と、前記対物レンズがトラッキング制御方向へムービング制御される方向とのなす角度をほぼ９０度として設計している。
【００２６】
これにより、対物レンズのトラッキング動作に伴う、上記立ち上げミラーの反射面上のビームスポットの移動方向が、ディスク面と平行な方向となる。よって、反射面の高さを小さくすることができ、装置の薄型化に寄与できる。
【００２７】
またこの発明のビームスップリッタは、第１の波長の第１の光が入射する第１の面と、第２の波長の第２の光が入射する第２の面と、前記第１と第２の面に内部で対面しており、前記第１の光は透過させ、前記第２の光は反射するダイクロイックミラー面とを有し、前記第１、第２の面に入射する前記第１、第２の光の光軸が直交とは異なる角度、いわゆる斜交して入射しても、前記第１、第２の光を同一の光軸にまとめ第３の面に導出し、前記第２の面から前記第１及び第２の光が入射した場合はそれぞれを対応する前記第１と第２の面に導出するように設定されている。
【００２８】
また、この発明におけるダイクロイックフィルタは、光透過特性が、第１の光に対する光透過開口と、第２の光に対する光透過開口とを異なる開口とする機能を有したことを特徴とする。また光透過開口を楕円形とする。
【００２９】
このダイクロイックフィルタによると、種類の異なるディスクに対して適切なビームスポットを形成できる、またトラッキングサーボに伴う対物レンズの物理的な変位により、ビームスポット形状の変形を抑えることができ信号読み取り誤差を低減させて信頼性を向上できる。
【００３０】
更にまたこの発明の光ヘッドは、第１の光ディスクに照射する第１の光ビームを発生する第１の光源と、前記第１の光ディスクと仕様の異なる第２の光ディスクに照射する第２の光ビームを発生する第２の光源と、前記第１の光源から出射される前記第１の光ビームと前記第２の光源から出射される第２の光ビームとが選択的に入射される対物レンズとを有する。そして第１の光源から出射される第１の光ビームを集束光に変換し、第２の光源から出射される第２の光ビームを拡散光に変換し、前記対物レンズに入射させる光学手段を備えるものである。
【００３１】
この構成により対物レンズと、前記対物レンズに対する前記第２の光源の位置を、光学手段の焦点に近付けて配置することができる。
【００３２】
【実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００３３】
図１はこの発明に係る光ヘッドの一実施の形態を示す図である。１１は半導体レーザ光（波長６５０ｎｍ）を出力する第１の光源である。この第１の光源１１から出力されたレーザ光は、焦点誤差検出素子１２を透過して進み、キューブ形のビームスプリッタ１３−１を透過し、コリメータレンズ１４を通る。
【００３４】
焦点誤差検出器１２は、ビームスプリッタ１３−１側から逆行してきた復路の光を回折し、光検出器１７に導くためのものである。また、ビームスプリッタ１３−１は、第１の光源１１からのレーザ光、及び後で述べる第２の光源２１側からのレーザ光を、往路の同一出力方向（コリメータレンズ１４側）へ導き出力するものである。またこのビームスプリッタ１３−１は、前記同一出力方向から逆行してきた復路の反射光を、それぞれを射出した第１、第２の光源１１、２１側へ分岐し導くものである。さらにコリメータレンズ１４は、拡散光であるレーザ光に対して集束作用を及ぼす特性を持つので、拡散の度合いを調整する場合や、集束光や平行光を得る場合など多用途に用いられる。
【００３５】
コリメータレンズ１４から出射した光は、プリズム（或いはミラー）１５により立ち上げられて、ダイクロイックフィルタ１９、対物レンズ１６を通り、光ディスクの情報記録面にビームスポットを形成する。また光ディスクの情報記録面から反射された反射光は、対物レンズ１６、ダイクロイックフィルタ１９、プリズム１５、コリメータレンズ１４の復路を通り、ビームスプリッタ１３−１に入射する。このビームスプリッタ１３−１は、逆行してきた復路の反射光を、それぞれを射出した第１、第２の光源１１、２１側へ導くものである。したがって第１の光源１１が使用されているときは、ビームスプリッタ１３−１は反射光を焦点誤差検出素子１２側に導き、光源２１が使用されているときは、ビームスプリッタ１３−１は反射光を焦点誤差検出素子２２側に導く。焦点誤差検出素子１２はホログラムによる回折効果を利用したもので、入射光を偏光方向に応じて直進させたり屈折させたりすることができる。焦点誤差検出素子１２から出力された光は光検出器１７に導かれる。また、光源２１が使用されているときに、焦点誤差検出素子２２から出力された光は光検出器２７に導かれる。
【００３６】
上記の第１の光源１１と光検出器１７は、ユニット１８として一体化されている。また第２の光源２１と光検出器２７は、ユニット２８として一体化されている。これにより小形化に寄与するように工夫されている。
【００３７】
また対物レンズ１６に近接してダイクロイックフィルタ１９が設けられているが、後述するようにこのフィルタ１９は光の周波数に応じて開口（ＣＤの場合小、ＤＶＤの場合大となる）の制限ができるようになっている。ダイクロイックフィルタ１９は、フォーカシングサーボやトラッキングサーボに伴い対物レンズ１６と一体的になって物理的な位置を変位する。
【００３８】
つまり、図示していないが、対物レンズ１６は、フォーカシング制御コイル及びトラッキング制御コイルに各サーボ回路から制御信号が供給されることにより、図示矢印Ｔｒで示すトラッキング方向、矢印Ｆｏで示すフォーカシング方向へ物理的に位置制御される。
【００３９】
上記した光ヘッドは、小形化が可能なように工夫されている。
【００４０】
即ち、光ディスクに照射する第１の光ビームを出射する第１の光源及び前記光ディスクと仕様が異なる光ディスクに照射する第２の光ビームを出射する第２の光源を有する光ヘッドにおいて、前記第１の光ビームと前記第２の光ビームの方向が斜交する方向となっている。そして斜交部において前記第１の光ビーム及び前記第２の光ビームのそれぞれの光軸を１つの共通光軸にまとめるビームスプリッタを配置している。これにより、小型化を実現している。
【００４１】
更にこの発明では小型化を実現するように工夫されている。
【００４２】
即ち、コリメータレンズ１４、対物レンズ１６の倍率の設定と光源の配置関係により、次のような利点が得られる。コリメータレンズ１４を通る第２の光源２１の発散光が対物レンズ１６を通ったときに形成するビームスポット形状をＣＤに適合するように調整するためには、第２の光源２１をコリメータレンズ１４からみた焦点位置よりも内側に配置している。つまり第２の光源２１をビームスプリッタ１３−１側に近付けて配置することにより、小形化に最適な構成となる。
【００４３】
さらに図２Ａ乃至図２Ｄを参照して説明する。さきに説明したように、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）は、従来のコンパクトディスク（ＣＤ）に比べて、直径は１２ｃｍと同じであるが、ディスク表面から信号記録面までの距離、すなわち信号記録基板の厚みが０．６ｍｍと薄く、２枚の基板を貼り合わせてＣＤと同じ１．２ｍｍの厚みにしている。ＤＶＤの場合、基板厚みを薄くしたことで、チルトによる影響を低減し、記録密度を格段と向上しており約４．７Ｇバイトという情報量を記録可能である。
【００４４】
そのため、ＤＶＤのトラック間隔は、０．７４μｍであり、ＣＤの１．６μｍに比べて約半分である。また光学系においても、ＤＶＤの記録情報を読み取るためには、ビームスポットの充分小さく絞り込まれた光が必要である。これに対して、ＣＤの記録情報を読み取る場合にはＣＤのトラック間隔に適応したビームスポットの光が必要である。
【００４５】
図２Ａ，図２Ｃには第１の光源１１からの光がＤＶＤの信号記録面にビームスポットを形成する原理を示し、図２Ｂ，図２Ｄには第２の光源２１からの光がＣＤの信号記録面にビームスポットを形成する原理を比較して示している。
【００４６】
一般的な問題として、ＤＶＤ用に設計されたレンズでＣＤを再生する場合、ディスク基板の厚さが相互に異なるために球面収差が発生し、ＣＤ用の光源によるビームスポットが大きくなったり、変形したり、輪帯を生じたりする場合があり、信号レベルが低下したり、雑音が混入したりすることがある。このような問題を解決するためにＣＤ用の光源をコリメータレンズ１４の焦点位置の内側に配置した。このようにＣＤ用光源の位置をコリメータレンズ１４の焦点の内側に配置することによって、ＣＤ用の光源使用時の対物レンズにおける球面収差が緩和されて、所望の形状のビームスポットを得ることができる。
【００４７】
具体的には、ＤＶＤ対応の場合は、光源１１はコリメータレンズ１４の焦点上または焦点距離の外に配置されている。これにより光源１１からの光は、コリメータレンズ１４で平行光またはゆるやかな集束光に変換される。この平行光または集束光は、対物レンズ１６で絞り込まれ、薄い基板の信号記録面に小さなビームスポットを形成することができる。これに対してＣＤ対応の場合は、第２の光源２１は、コリメータレンズ１４の焦点距離の内側に配置されている。このためコリメータレンズ１４から出力された光は、完全な平行光ではなくゆるやかな拡散状態にある。この拡散状態の光が対物レンズ１６で絞り込まれると、そのビームスポットは、ＤＶＤ対応の場合スポット位置より遠い位置に結ばれる。この結果、基板厚みの厚いＣＤの信号記録面に適応したビームスポットとなる。
【００４８】
別な言い方をすると、ビームスプリッタ１３−１、コリメータレンズ１４、対物レンズ１６の配置の光学系を用いると、第２の光源２１は、コリメータレンズ１４の焦点距離の内側に配置することができ、小形化を得るのに好適となる。
【００４９】
また発散光をＤＶＤ光源用に最適設計された対物レンズに入射させる構成を取ることにより、ＣＤの光源の光の利用効率が非常に良くなる。さらにまた、このように利用効率が良いと、反射効率の悪い記録用ディスクに対して情報記録を行う場合には、特に有効であると言える。
【００５０】
図２Ｃ，図２Ｄに示す配置状態は、更にＣＤの信号読取りや記録を行う場合の光学特性を向上するように工夫されているが、この点に関しては後述することにする。
【００５１】
図３及び図４には、上記した光ヘッドが構築された光ディスク装置全体を示している。
【００５２】
スピンドルとしてのディスク回転駆動部１０１には、基板厚みの異なる第１の光ディスク（ＤＶＤ）と第２の光ディスク（ＣＤ）とが選択的に搭載される。
【００５３】
ここに搭載された光ディスクの情報記録面に対して、光ヘッド２００は、光ビームを照射する。光ヘッド２００は、搭載されたディスクの情報記録面に間隔をおいて対向して光ディスクのラジアル方向に沿って往復移動自在（図示矢印Ｗ１、Ｗ２方向）に案内されるようになっている。つまり、ヘッド筐体２０１の一端側には、アーム２０２が一体形成され、このアーム２０２は、ガイドレール２０３に移動自在に係合している。さらにヘッド筐体２０１の他端側には、アーム２０４が一体形成され、このアーム２０４は、ガイドレール２０３と平行なガイドレール２０５に移動自在に係合している。
【００５４】
ヘッド筐体２０１のベースには、第１の光ディスクに照射するための第１の波長光を発生する第１の光源のユニット１８が取り付けられている。また第１の光源のユニット１８の外周はさらに放熱効果をよくするために光学ベース１８ａで囲まれ、ヘッド筐体２００の一部に取り付けられている。とくに波長の短い光を出力する光源はそれだけ動作電流が大きく発熱があるので、そのユニット１８を、光学ベースで囲み放熱を良くすることは、性能を維持する上で重要である。
【００５５】
さらにまた、第１の光源を、対物レンズ１６の駆動部から最も離れた位置に設定することにより、互い（第１の光源と駆動部）の熱の干渉を低減するようにしている。対物レンズ１６は、トラッキングサーボ、フォーカシングサーボのためにその物理的な位置制御が行われる。この位置制御は、トラッキングコイル２１１及びフォーカシングコイル２１２に制御電流を流し、電気磁気を制御し、アクチュエータを駆動することで実現している。このためにこの周辺は動作時の発熱量が大きい。そこでこのような構成部品の近くから熱的に余裕のないＤＶＤ用の光源を離間して配置することで、装置の安全を確保し動作上の信頼性を得るようにしている。
【００５６】
この第１の光源のユニット１８から出力されたレーザ光は、ヘッド筐体２００の長手方向へ、かつベースに平行に進み、ビームスプリッタ１３−１に入射する。このビームスプリッタ１３−１もベースに安定して取り付けられている。このビームスプリッタ１３−１に対しては、ヘッド筐体２００の側壁側に配置された第２の光源のユニット２８から出力される第２の波長光が入射することができる。この第２の波長光も第１の波長光と同一方向へ導かれる。そしてビームスプリッタ１３−１の出力光は、コリメータレンズ１４、プリズム１５を通り、対物レンズ１６に入力する。対物レンズ１６の下側には、ベースに取り付けられたプリズム１５が位置する。これにより第１及び第２の光源のいずれの光によるビームも、この対物レンズ１６の上に対向された光ディスクの信号記録面に照射されることができる。
【００５７】
図５には、上記した光ヘッド２００が、ディスク装置の外装筐体３００に対してどのような配置関係にあるかを示している。即ち、この配置関係は、第１の光源１１とビームスプリッタ１３を結ぶ方向が、外装筐体３００の角部３０１を形成する一方の側壁３０２にほぼ平行な方向であり、第２の光源２１とビームスプリッタ１３−１を結ぶ方向は、外装筐体３００の角部３０１を形成する一方の側壁３０２にほぼ直交する方向である。そして第２の光源２１はコリメータレンズ１４からみた焦点の位置よりも内側に配置している。
【００５８】
このような配置関係により、ヘッド筐体２０１は、外装筐体３００内部の角部３０１近傍とスピンドル（回転駆動部）１０１近傍との間で、かつ搭載されたディスクの情報記録面に対向してラジアル方向に沿って往復移動自在に案内される。この移動に関して、第２の光源２１の本来の位置は、図２Ａ乃至図２Ｄでも説明したように縮小された位置へ配置されているので、その分、ヘッド装置の幅Ｗを狭めることが可能となり、外装筐体３００の側壁３０２内部空間を縮小できる。よって装置全体の小形化に寄与できるとともに携帯用として製造する場合に有効である。
【００５９】
図６は上記の光ヘッドを再度示しているが、ビームスプリッタ１３−２の構成を詳しく示している。
【００６０】
即ち、この発明では、異なる波長のレーザビームを出力する２つの光源を用いるが、往路のそれぞれのレーザ光は、極めて効率的に情報記録面に導かれ、また、それぞれの光源に対応した復路の反射光を、それぞれ対応する光検出器に効率的に導くことができる波長特性の優れた光学部品（ビームスプリッタ）を提供している。
【００６１】
図６Ａに示すように、ビームスプリッタ１３−２は、第１の光源１１からの光が入射する第１の面５０１と、第１の面５０１に対して面対向し、第１の光源からの光の波長よりも長い波長の第２の光源２１からの光が入射する第２の面５０２とを有する。そして第１と第２の面５０１、５０２の間で、それぞれの面に面対向し、第１の面５０１に対して３０度の角度を持ち、第１の面５０１側から入射した光を透過させ直進させるが、第２の面５０２から入射した光を第１の光源１１からの光の直進方向と同一方向へ反射させて導き、第３の面５０３の方向へ出力するダイクロイックミラー面ＤＭとを有する。第３の面５０３と第１の面５０１とは平行である。また第２の面５０２は、第１の面５０１に対して６０度の角度を持つ。
【００６２】
このビームスプリッタ１３−２は、ダイクロイックミラー面の色分離作用により、第３の面５０３から入射した第１の光源による光ディスクからの反射光は第１の面５０１側に導出し、第２の光源２１からの光による光ディスクからの反射光は第２の面５０２側に導出する分岐機能を有する。
【００６３】
図６Ｂには，上記のビームスプリッタ１３−１の各面の寸法を示し、図６Ｃには斜視図を示している。
【００６４】
上記のように第２の光源２１からの光はダイクロイックミラー面ＤＭにより方向変換され、かつ第１の光源１１からの光と同じ方向へ導き出される。この場合、上記のダイクロイックミラー面ＤＭの角度は極めて重要である。
【００６５】
図７Ａには、接合面入射角が３０度のダイクロイックミラー面を有するビームスプリッタの波長特性を示し、図７Ｂには、接合面入射角が４５度のダイクロイックミラー面を有するビームスプリッタの波長特性を示している。ここで接合入射角とは、ダイクロイックミラー面ＤＭに入射する光と、ダイクロイックミラー面ＤＭの法線とがなす角度のことである。
【００６６】
ダイクロイックミラーは、入射する所定波長の光線の波長に応じて設計され、１箇所あるいはあ複数箇所の所定周波数領域の光線に対しては透過作用を有し、それ以外の特定周波数領域の光線に対しては反射作用を有するように製作される。本発明のようにＤＶＤやＣＤに対してそれぞれの特性に最適な波長の光線を照射しようとする場合、いずれか一方の光線に対する特性を透過、他方に対する特性を反射として設計する必要がある。
【００６７】
例えば、本発明のビームスプリッタ１３−２は、６３５からから６７０ｎｍの入射光線に対しては透過作用を有する透過設定領域と、７７０から８１０ｎｍの入射光線に対しては反射作用を有する非透過設定領域とを備えるように設計されたダイクロイックミラー面ＤＭを有する。波長特性に幅を持たせるのは、光源の温度特性によって、光源から出射される光線の波長が変化することに対応することやダイクロイックミラー面ＤＭを挟持する透明部材の特性によってダイクロイックミラーの特性が変動することなどを考慮した結果である。したがって、これらのパラメータの条件によっては、設定領域の幅を変動させても良い。
【００６８】
ダイクロイックミラーの特性は、入射する光線の偏光方向にも依存する。即ち偏光Ｓ波（以下偏光波Ｔｓ）と偏光Ｐ波（以下偏光波Ｔｐ）によって同じ入射角であってもずれがある。また同じ偏光波Ｔｓであっても入射角により波長特性が波長方向へシフトする。しかし上記のずれ、及びシフトはできるだけ小さいほうが良い。このシフトが大きく広がる場合には、光の利用効率が悪いということである。
【００６９】
そこで、この発明のビームスプリッタ１３−２のように接合面入射角が３０度の場合は、図７Ａからわかるように入射角により波長特性が波長方向へシフトする割合が、接合面入射角が４５度のものに比べて格段と小さい。このことは、光の利用効率が高いことを意味する。なお図において横軸は波長、縦軸は透過率である。入射角としては０度から±５度の範囲で測定した結果を示している。光源からのレーザ光が拡散光であるから、このような光（入射角を持つ光）が入射しても効率的に所望の方向へ導く必要がある。接合面入射角が４５度の場合、偏光波Ｔｐであつて入射角−５度の波は、反射されずに透過してしまう量が多く利用効率が極端に低下していることが理解できる。
【００７０】
上記のように利用効率が高いことは、特に半導体レーザーを用いて記録を行うようなディスク装置の場合に特に有効となる。接合面入射角が４５度のビームスプリッタを用いた装置と同じ電力を用いて読取り再生を行うディスク装置においても、本発明の装置の方が読取りエラーが低減し有効である。また、接合面入射角が４５度のビームスプリッタを用いた装置と同じ読取りエラー率であっても、本発明のビームスプリッタの方が利用効率が高いので、光源の出力を抑制することが可能となり、電力削減のためには本発明の装置が有効である。消費電力が高いと発熱する熱量も多いので、電力削減は樹脂材料を用いるディスク装置にとっては重要な課題であった。
【００７１】
次に、上記した光ヘッド及び装置の種々の特徴をまとめて示すことにする。
【００７２】
上記の光ヘッドは、光ディスクに照射する第１の光を出射する第１の光源１１及び前記光ディスクと仕様が異なる光ディスクに照射する第２の光を出射する第２の光源２１を有する。そして前記第１の光及び前記第２の光を斜交させ、この斜交部において前記第１の光及び前記第２の光のそれぞれの光軸を１つの光軸にまとめるビームスプリッタを有する。この手段により異なる仕様の光ディスクに対して最適な条件の光を照射することが可能となる。また斜交させることにより光ヘッド装置は、ディスクのラジアル方向の幅を狭くすることが可能になり、装置全体の小形化に貢献できる。
【００７３】
次に上述した光ヘッドの一実施例では、ビームスプリッタ１３−２の光路上の光ディスク側には、コリメータ１４が設けられ、第１の光源１１は前記コリメータの焦点の位置に配置され、第２の光源２１はコリメータの焦点距離の内側に配置されている。この手段によると対物レンズ１６がフォーカシング方向へ動作移動したときの球面収差によるビームスポットの乱れを、２つの光源それぞれにおいて良好な形状に保ことができる。
【００７４】
また、コリメータレンズ１４を通る光の光軸の方向は、トラッキングサーボの揺動方向に対して４５度の方向である（図５参照）。このように斜めに配置することにより、光ヘッド装置の大きさは光軸に沿って少なくとも光路長分の長さを確保しなければならないが、斜めに設けてあるため、長さ方向をピックアップを覆う筐体の辺と平行にできることにより、光ヘッドをコンパクトに収納することが可能となる。
【００７５】
また、コリメータ１４を通る光の光軸と第１の光源１１から出射する光の光軸とが同一直線上にある。そして第１の光源の光路長が、第２の光源の光路長より長い。このように、長い方の光路長を直線上に配置した状態で設計するのでヘッド装置の幅Ｗを狭めるのに有効である。
【００７６】
また、第１の光源１１及び第２の光源２１の光軸のうち発熱量が大きい方の光源１１を、コリメータ１４を通る光の光軸の延長線上に設けている。これにより、コリメータの光軸に平行な光軸を有する光源が実質的に光ヘッド装置の端の部分に設けられることになるが、対物レンズ駆動部から最も離れた部位に配置されることにもなる端の部分の方が良好な放熱状態を確保できることになる。端の部分は長い方の光路方向の端部である。
【００７７】
また、ビームスプリッタが光ヘッドの重心位置近傍にくるように設けられている。つまり周辺の光学系配置が全て設計された段階で光学系の重心位置にビームスプリッタが配置される。これにより安定した送り動作が可能な光ヘッドとすることができる。
【００７８】
よって上記の光ヘッド装置によると、異なる仕様の光ディスクに対して、最適な条件の光を照射することが可能となる。また第１、第２の光を斜交させることによって、光ヘッド装置の幅Ｗ（図５参照）を狭くすることが可能となり、装置全体の小形化に貢献できる。
【００７９】
またビームスプリッタは、第１の光軸を有する光及び第２の光軸を有する光が通過する第１の面と、前記第２の光軸の延長線上に設けられる反射部材からなる第２の面と、前記第２の面で反射された光を第３の光軸に向けて反射しかつ前記第１の光軸を有する光を前記第３の光軸に向けて透過する結合作用面とを有する。さらにまた、このビームスプリッタは、第１の光軸を有する光が通過する第１の面と、第２の光軸を有する光が通過する第２の面と、前記第１の光軸に延長線上にある第３の光軸が通過する第３の面と、第１の光を前記第３の光軸上に透過させ前記第２の光軸を有する第２の光を前記第３の光軸上に反射する結合作用手段とを有し、前記第１の面と前記第２の面とが斜交することを特徴とする。そして、結合作用手段は、ダイクロイックミラーである。この光学部品によると、光軸を共有することができる。また光軸を共有し、さらに２つの光源を有する光ヘッドを小型に構成することができる。また、たとえば６５０ｎｍと７８０ｎｍのような波長が違う光を結合することができる。
【００８０】
図８Ａ〜図８Ｄには、ビームスプリッタの他の構成例を示している。いずれのビームスプリッタも先に説明した条件を有する。即ち、接合面入射角が３０度である。図８Ａのビームスプリッタ１３−３は、第２の面５０２は、第１の面５０１と同一平面であり、この第２の面５０２から入射した第２の光源からの光は第４の面５０４で反射してダイクロイックミラー面に導かれる。このような構成の場合、第２の光源２１の配置位置を第１の光源１１の配置位置と同じ方向へ配置することができる。
【００８１】
図８Ｂのビームスプリッタ１３−４は、第２の面５０２は、第１の面５０１に対して９０度の角度を持つ面であり、この第２の面５０２には第２の光源からの光がプリズム５１１を介して入射されている。このような構成の場合も、第２の光源２１の配置位置を第１の光源１１の配置位置と同じ方向へ配置することができる。図８Ｃのビームスプリッタ１３−１もプリズム５１２を用いた例である。図８Ｄも他の形状のビームスプリッタ１３−５を示している。
【００８２】
図９はこの発明の他の実施の形態を示している。
【００８３】
図１の実施の形態ではビームスプリッタ１３−１を通過する直線光路上に光源１１を配置したが、図９に示すように、光源１１と２１の配置を入れ替えてもよい。その他の配置は、図１の実施の形態と同じであるから説明は省略する。この装置では、ビームスプリッタ１３−６は、第１の光源１１からの光ビームは反射し、第２の光源２１からの光ビームは透過するように、ダイクロイックミラー面を有する構造である。
【００８４】
図１０は、さらにこの発明の他の実施の形態を示している。図１の実施の形態では、ビームスプリッタ１３−１と立ち上げプリズム１５の間の光路にコリメータレンズ１４を配置したが、ビームスプリッタ１３−１と光源１１との間、及びビームスプリッタ１３−１と光源１２との間にそれぞれコリメータレンズ１４−１，１４−２を配置してもよい。このように配置しても先の実施の形態と同様な機能及び動作を得ることができる。
【００８５】
図１１Ａ乃至図１１Ｄには、ダイクロイックフィルタ１９の構成及び特性説明図を示している。
【００８６】
この発明においては、フォーカシングサーボ、トラッキングサーボに伴い、対物レンズ１６及びダイクロイックフィルタ１９の物理的な変位があっても、ビームスポット形状の変形を抑えることができ信号読み取り誤差を低減させて信頼性を向上できるようにしている。
【００８７】
即ち図１１Ａは、ダイクロイックフィルタ１９の模式図であり、例えばＢＫ７等のガラス素材を基板にして４ｍｍ×４ｍｍの平板状に形成され、厚み０．３ｍｍである。このダイクロイックフィルタ１９は、中央部に位相整合領域１９ａが設けられその外周にダイクロイック膜領域１９ｂが設けられている。
【００８８】
位相整合領域１９ａは、波長７７０ｎｍ〜８１０ｎｍの光及び波長６４０ｎｍ〜６７０ｎｍの光に対して透過率９７％以上であるように設定されている。これに対してダイクロイック膜領域１９ｂは、波長７７０ｎｍ〜８１０ｎｍの光に対しては透過率１０％以下であり、波長６４０ｎｍ〜６７０ｎｍの光に対して透過率９７％以上であるように設定されている。
【００８９】
よって、上記のダイクロイックフィルタ１９の光透過特性を示すと、波長７７０ｎｍ〜８１０ｎｍの光源が使用されているときは、図１１Ｂに示すようになり、波長６４０ｎｍ〜６７０ｎｍの光源が使用されているときは、図１１Ｃに示すようになる。
【００９０】
これにより、ダイクロイックフィルタ１９は、第１の光源１１が使用される場合と、第２の光源２１が使用される場合とで開口数を切り換えることができる。即ち、第１の光源１１が使用されるときは、そのの光の波長は、６５０ｎｍである。この波長に対しては、整合領域１９ａ及びダイクロイック膜領域１９ｂの透過率が９７％以上であるから、この時の開口数は大きくなる。第２の光源２１が使用されるときは、その光の波長は７８０ｎｍである。この波長に対しては、整合領域１９ａは透過率が７５％以上であるが、ダイクロイック膜領域１９ｂは透過率が１０％以下であるから、この時は開口数は小さくなる。
【００９１】
なお上記の説明ではダイクロイック膜領域１９ｂが整合領域１９ａの周囲で基板の全体に設けられているが、整合領域１９ａと同心的に整合領域１９ａの周囲に円形に形成されていてもよいことは勿論である。つまり、第１の光源１１の光ビームに対しては第１の開口数を形成し、第２の光源２１の光ビームに対しては第２の開口数を形成するように形成される。
【００９２】
このダイクロイックフィルタ１９において、位相整合領域１９ａの機能は３つあり、第１は、上記のように、図１１Ｂ、図１１Ｃに示すように波長７７０ｎｍ〜８１０ｎｍの光及び波長６４０ｎｍ〜６７０ｎｍの光を透過させること、第２は、波長６４０ｎｍ〜６７０ｎｍの光が透過する場合に、この光がダイクロイック膜領域１９ｂの光量と同じになるように調整することである。
【００９３】
さらに残りの１つである第３は、フォーカシングサーボやトラッキングサーボにより物理的な位置変位があっても、ビームスポット形状の変形を抑えることができ信号読み取り誤差を低減させて信頼性を向上できことである。
【００９４】
これを実現するために、上記の位相整合領域１９ａは、波長７８０ｎｍの光を透過させるときの開口形状が楕円形である。開口数で表すとＮＡ＝略０．４３／略０．４の楕円である。
【００９５】
図１１Ｄには、位相整合領域が真円形で開口数ＮＡ＝０．４５のダイクロイックフィルタを用いた場合のレンズシフト量に対する透過波面収差と、上記した位相整合領域が楕円で開口数ＮＡ＝０．４３／０．４のダイクロイックフィルタを用いた場合のレンズシフト量に対する透過波面収差を比較して示している。明らかに相整合領域が楕円のダイクロイックフィルタを用いた場合のレンズシフト量に対する透過波面収差が小さいことがわかるを。つまり対物レンズがシフトしても、つまりフォーカシングサーボやトラッキングサーボにより物理的な位置変位があっても、収差の変位が小さい、つまりビームスポット形状の変形が抑えられていることを示している。
【００９６】
さらに図１２Ａ乃至図１２Ｂと，図１３Ａ乃至図１３Ｂにビームスポットの断面形状を示して説明する。図において、横軸方法はディスクの半径方向であり、縦軸方向はビームの相対輝度である。またＲはディスクの半径方向、Ｔはトラックの接線方向を意味する。
【００９７】
図１２Ａ，図１２Ｂは、ＮＡ＝０．４５の円形開口の場合のビームスポットを示している。また図１２Ｃはディスクのトラックの断面を模式的に示している。図１２Ａは、レンズシフトがなく、チルト（ディスク傾き）もない場合のビームスポットの収差を示し、図１２Ｂは、半径方向へ、レンズが０．４ｍｍシフトした場合を示している。図１２Ｂを見ると、ビームスポットの相対輝度が低下しビームスポット波形の歪みが生じていることがわかる。
【００９８】
図１３Ａ，図１３Ｂは、楕円開口の場合のビームスポットを示している。図１３Ｃはディスクのトラックの断面を模式的に示している。
【００９９】
楕円開口は、トラック接線方向のＮＡ＝０．４３、ディスク半径方向のＮＡ＝０．４０である。図１３Ａは、レンズシフトがなく、チルト（ディスク傾き）もない場合のビームスポットの収差を示し、図１３Ｂは、半径方向へ、レンズが０．４ｍｍシフトした場合を示している。図１３Ｂを見ると、ビームスポットの相対輝度の低下は少なく、ビームスポット波形の歪みも少ないことががわかる。円形開口を測定した図１２Ｂの特性と比べると、楕円開口を測定した図１２Ｂの特性の方が格段と優れていることが理解できる。
【０１００】
このようにレンズシフト量に対して収差の小さいダイクロイックフィルタ１９を用いることにより、フォーカシングサーボ、トラッキングサーボに伴う対物レンズの物理的な変位により、ビームスポット形状の変形が生じるのを抑えることができ、信号読み取り誤差を低減させて信頼性を向上できる。
【０１０１】
図１４Ａ−図１４Ｉと図１５Ａ−図１５Ｆは、上記したダイクロイックフィルタ１９を製造する製造工程の例を示している。
【０１０２】
図１４Ａ−図１４Ｉに示す製造方法であると工程数が多いが、図１５Ａ−図１５Ｆに示すように改良を施した製造方法であると工程数を削減でき、かつ制作された製品の精度も向上させることができる。
【０１０３】
図１４Ａ−図１４Ｉに示した製造方法を説明する。まず、ガラスの基板９０１の上面に対して金属膜９０２が蒸着される。そしてこの金属膜９０２の上面にレジスト９０３が塗布される（工程１）。次に露光器とマスクを用いてレジストの現像が行われる。そしてレジスト９０３が除去された部分に対応する部分の金属膜９０２がエッチングされる（工程２）。次にレジスト９０３が除去された後、ダイクロイック膜９０６が蒸着される（工程３）。次にリフトオフ処理が施され、基板上にはダイクロイック膜９０６のみが残る（工程４）。次に、金属膜９０７が上面全体に蒸着され、さらにこの上面にレジスト９０８が塗布される（工程５）。
【０１０４】
次に、露光器９０４とマスク９０９を用いてレジスト９０８の現像が行われる。そしてレジスト９０８が除去された部分（ダイクロイック膜を除いた部分）に対応する金属膜が除去される（工程６）。次に、位相整合膜９１０が上面全体に蒸着される（工程７）。次にリフトオフ処理が施され、ダイクロイック膜及び位相整合膜が面一となるように構成される（工程８）。そしてダイシング処理が施される（工程９）。
【０１０５】
上記の位相整合膜は、図１１Ｃで説明したように、波長６４０ｎｍ〜６７０ｎｍの光が透過する場合に、この光がダイクロイック膜領域の光量と同じになるように調整するためのものである。
【０１０６】
上記した製造方法であると、マスクを用いた露光処理を２回行うので、それだけパターンずれを生じる可能性がある。また工程数も多く労力の大きいものが必要となる。そこで図１５Ａ−図１５Ｆに示すような製造方法を開発している。
【０１０７】
図１５において、まず、ガラス９０１の基板の上面に対して金属膜９０２が蒸着される。そしてこの金属膜９０２の上面にレジスト９０３が塗布される（工程１）。次に露光器９０４とマスク９０５を用いてレジスト９０３の現像が行われる。そしてレジストが除去された部分は、後でダイクロイック膜を形成する部分である（工程２）。ここでこのダイクロイック膜を形成する部分の金属膜がエッチングされるのであるが、この発明では、基板９０１の一部までもエッチングされる。このためにダイクロイック膜形成部分の基板の厚みは薄く形成されることになる（工程３）。次に、この部品の上面全体にダイクロイック膜９０６が蒸着される（工程４）。次にリフトオフ処理が施される。これにより、基板９０１のエッチング部分にダイクロイック膜が残った状態に構成される（工程５）。そしてダイシング処理が施される（工程６）。
【０１０８】
上記の図１５Ａ−図１５Ｆに示した製造方法によると、位相整合は、基板の厚みで調整されることになる。つまりダイクロイック膜領域における光量減衰分は、他の領域であると基板厚みで確保されることになり、図１１Ｃの光透過特性が得られることになる。さらにこの製造方法であると、マスクを用いて露光する工程は１回しか存在せず、ダイクロイック膜の位置合せ精度、形状精度が高精度で得られ、製品の品質を向上できる。
【０１０９】
上記の説明では、ダイクロイックフィルタ１９が対物レンズ１６と別体として存在するものとして説明した。しかし、対物レンズ１６そのものがフィルタ機能を兼ね備えるものであってもよい。つまり対物レンズ１６はガラスであるから、これが基板として用いられ、レンズ兼ダイクロイックフィルタとして機能するようにしてもよい。
【０１１０】
図１６Ａ，図１６Ｂには、対物レンズ一体のダイクロイックフィルタ２０の断面図と平面図を示している。図のａ１の領域（位相整合領域）は、ＤＶＤ用の光源からの光（波長６５０ｎｍ）及びＣＤ用の光源からの光（波長７８０ｎｍ）を透過させる。また図のａ２の領域（ダイクロイック膜蒸着領域）は、ＤＶＤ用の光源からの光（波長６５０ｎｍ）透過させ、ＣＤ用の光源からの光（波長７８０ｎｍ）は反射する。この対物レンズ一体ダイクロイックフィルタ２０においても、中央の光透過開口は、楕円形状であり、トラック接線方向のＮＡとしてＮＡ＝０．４３、ディスク半径方向のＮＡとしてＮＡ＝０．４０である。よってレンズシフト量に対してビームスポットの歪みが少ない。
【０１１１】
これにより光学部品数の低減、組み立て工数の低減、小形化を得、装置のコスト低減に寄与することができる。また対物レンズ部の駆動力も軽減できる。
【０１１２】
図１７Ａ、図１７Ｂ，図１７Ｃは、上記対物レンズ１９あるいは対物レンズ一体ダイクロイックフィルタ２０を保持したレンズ駆動部の機構を簡略化して示している。
【０１１３】
８００はレンズホルダであり、対物レンズ１９あるいは対物レンズ一体ダイクロイックフィルタ２０をそのヘッド部８０１に保持している。ヘッド部８０１には、一対の脚８０２、８０３が一体に形成されており、この脚８０２、８０３の間には支持脚８０４が設けられている。支持脚８０４の先端は、板ばね８２０の先端に軸８０５により回動自在に取り付けられている。これにより、ヘッド部８０１は軸８０５を中心にして、図示矢印Ｔｒ（トラッキング制御）方向へ回動することができる。次に、板ばね８２０の基端部は、固定部材８２１に固定されている。固定部材８２１は図示しないベースに起立して取り付けられている。この板ばね８２０が変位すると、ヘッド部８０１は、図示矢印Ｆｏ（フォーカシング制御）方向へ移動することができる。
【０１１４】
次に、各制御方向へヘッド部８０１を駆動するためのコイル及びヨーク機構について説明する。脚８０２、８０３の側部にはそれぞれ切り欠き部が形成され、この切り欠き部に、フォーカシングコイル８１１、８１２が嵌め込まれている。フォーカシングコイル８１１、８１２は、フォーカシング制御方向に開口を有する環状に巻回されている。そして、図１７Ｂに示すように、その中空部にヨーク８３１が配置される。このヨークは、図示しないベースに起立して取り付けられている。よって、フォーカシングコイル８１１に電流が流れると、図示矢印Ｆｏ方向への駆動力が発生し、フォーカシング制御が可能となる。図１７Ｂにはフォーカシングコイル８１１のみを示しているが、フォーカシングコイル８１２側も同様な構成である。
【０１１５】
またさらにトラッキングコイル８１３、８１４が脚の側面に設けられている。トラッキングコイル８１３、８１４は、開口を矢印Ｔｒ方向（トラッキング方向）へ向けており、それぞれは、ベースに起立するように設けれた磁石に対向している。図１７Ｃにはトラッキングコイル８１４と磁石８４１との関係を取り出して示している。磁石８４１にはヨーク８４２が一体化されている。これにより、トラッキングコイル８１４にトラッキング制御電流が流れると、このトラッキングコイル８１４は、図示矢印Ｔｒ方向へ磁界作用を受けることになる。よってヘッド部８０１は、軸８０５を中心にトラッキング制御方向へ制御される。
【０１１６】
以上説明したようにこの発明によれば、２つの光源を有するタイプに構成し、使用ディスクに応じて光源を電気的に切り換える方式とし、振動に強く、耐久性に優れており、小形化に最適な光ヘッド得ることができる。さらにまたこの発明によれば、その性能維持にすぐれ、安定した動作に寄与し得る光ヘッドを得ることができる。
【０１１７】
またこの発明によれば、上記の如く小形化した光ヘッドに対応して装置の全体的な形状も小形化した再生装置を得ることができる。
【０１１８】
さらにこの発明によれば、異なる波長のレーザビームを出力する２つの光源を用いた場合、往路のそれぞれのレーザ光を極めて効率的に情報記録面に導くことができ、また、それぞれの光源に対応した復路の反射光を、それぞれ対応する光検出器に導くことができる波長特性の優れた光学部品を得ることができる。
【０１１９】
またこの発明によれば、フォーカシングサーボ、トラッキングサーボに伴う対物レンズの物理的な変位により、ビームスポット形状の変形を抑えることができ信号読み取り誤差を低減させて信頼性を向上できるダイクロイックフィルタを得ることができる。
【０１２０】
さらにまたこの発明は、ダイクロイックフィルタを精度良く製造し、また工程数が少ないフィルタ製造方法を得る。またこの発明によれば、光特性が優れた対物レンズ一体ダイクロイックフィルタを得て、光学部品数の低減、組み立て工数の低減、小形化を得、装置のコスト低減に寄与することができる。
【０１２１】
上記の説明では、対物レンズの下部に位置する立ち上げミラー（プリズム）の反射面に入射する光の光軸と、トラッキング制御方向との関係は特に限定していない。
【０１２２】
しかし、対物レンズの下部に位置する立ち上げミラーの反射面に入射するレーザ光線の光軸と、光ディスクの半径方向に沿って光ヘッドを移動する軸とのなす角度をほぼ９０度とすることにより以下のような効果を得ることができる。
【０１２３】
即ち、対物レンズのトラッキング制御移動における前記反射面のビームスポット移動方向が、ディスク面と平行な方向となり、上記反射面の高さを小さくすることができ、装置を薄型に設計するのに有効となる。
【０１２４】
以下、この発明のさらに他の実施の形態を図面を参照して説明する。
【０１２５】
図１８は、この発明に係る光ヘッドの一実施の形態を示す図である。１１は半導体レーザ光（例えば波長６５０ｎｍ）を出力する第１の光源である。また、２１は、半導体レーザ光（例えば波長７８０ｎｍ）を出力する第２の光源である。
【０１２６】
第１の光源１１から出力されたレーザ光は、焦点誤差検出用光学素子１２を直進透過して進み、コリメータレンズ１４−１で拡散の程度が修正され、さらにプリズム形のビームスプリッタ１３−７に入射し、方向変換される。第２の光源２１から出力されたレーザ光は、焦点誤差検出用光学素子２２を直進透過して進み、コリメータレンズ１４−２で拡散の程度が修正され、さらにビームスプリッタ１３−２を直進透過して進み立ち上げプリズム１５に入射する。
【０１２７】
焦点誤差検用光学素子１２は、ビームスプリッタ１３−７側から逆行してきた復路の光を回折し、光検出器１７に導くためのものである。焦点誤差検出用光学素子２２は、ビームスプリッタ１３−７側から逆行してきた復路の光を回折し、光検出器２７に導くためのものである。また、ビームスプリッタ１３−７は、第１の光源１１からのレーザ光、及び第２の光源２１側からのレーザ光を、往路の同一出力方向（立ち上げプリズム１５側）へ導き出力するものである。またこのビームスプリッタ１３−７は、前記同一出力方向から逆行してきた復路の反射光を、それぞれを射出した第１、第２の光源１１、２１側へ分岐し導くものである。
【０１２８】
ビームスプリッタ１３−７から出射した光は、立ち上げプリズム１５により立ち上げられて、ダイクロイックフィルタ１９、対物レンズ１６を通り、光ディスクの情報記録面にビームスポットを形成する。また光ディスクの情報記録面から反射された反射光は、対物レンズ１６、ダイクロイックフィルタ１９、プリズム１５の復路を通り、ビームスプリッタ１３−７に入射する。ここで、ビームスプリッタ１３−７は、逆行してきた復路の反射光を、それぞれを射出した第１、第２の光源１１、２１側へ導く。
【０１２９】
したがって第１の光源１１が使用されているときは、ビームスプリッタ１３−７は反射光を焦点誤差検出用光学素子１２側に導き、光源２１が使用されているときは、ビームスプリッタ１３−７は反射光を焦点誤差検出用光学素子２２側に導く。焦点誤差検出用光学素子１２、２２は、それぞれホログラムによる回折効果を利用したもので、入射光をその偏光方向に応じて直進させたり屈折させたりすることができる。
【０１３０】
上記の第１の光源１１と光検出器１７は、ユニット１８として一体化されている。また第２の光源２１と光検出器２７は、ユニット２８として一体化されている。これにより小形化に寄与するように工夫されている。
【０１３１】
また対物レンズ１６に近接あるいは貼着させてしてダイクロイックフィルタ１９を設けているが、前述したようにこのフィルタ１９は開口（ＣＤの場合小、ＤＶＤの場合大となる）の制限ができるようになっている。ダイクロイックフィルタ１９は、フォーカシングサーボやトラッキングサーボに伴い対物レンズ１６と一体的になって物理的な位置を変位する。
【０１３２】
つまり、図示していないが、対物レンズ１６は、フォーカシング制御コイル及びトラッキング制御コイルに各サーボ回路から制御信号が供給されることにより、図示矢印Ｔｒで示すトラッキング方向、矢印Ｆｏで示すフォーカシング方向へ物理的に位置制御される。
【０１３３】
上記した光ヘッドは、小形化、特に薄型化が可能なように工夫されている。
【０１３４】
即ち、図１９Ａ，図１９Ｂに示すように対物レンズ１６の下部に位置する立ち上げプリズム１５に入射するレーザ光線の光軸と、光ディスクの半径方向に沿って光ヘッドを移動する軸（トラッキング制御方向）とのなす角度（この角度のことを以下首曲げ角度と呼ぶ）がほぼ９０度（この角度のことを首振り角度０度とする）であるように設計されている。このように設計した場合、次のような効果を得る。即ち、トラッキング制御のために対物レンズ１６が振られたとき、立ち上げプリズム１５のレーザビーム反射面１５ａに対してビームスポットの軌跡は、図１９Ｃに示すように横方向になりレーザビーム反射面１５ａが効率的に利用されることになる。このことは、特に立ち上げプリズム１５の縦方向の長さＹ２を小さくできることである。つまり、装置の薄型化を実現する。
【０１３５】
これに対して、図２０Ａ乃至図２０Ｃのように、首曲げ角度が例えば４５度であると、立ち上げプリズム１５のレーザビーム反射面１５ａに対して、ビームスポットの軌跡が斜め方向に得られる。このことは、立ち上げプリズム１５の高さ方向の長さＹ１を、図１９Ｃに示した例Ｙ２より大きく設計しなければならないことである。
【０１３６】
上記したようにこの装置は、薄型化を実現するように、首曲げ角度に工夫を凝らし、立ち上げプリズム１５のレーザビーム反射面が高さ方向に小さくなるようにしている。
【０１３７】
図２１には、首曲げ角度とプリズムのビーム反射面（ミラーのサイズ）との関係を示している。首振り角度が０度であると、最小の高さで最大の幅のアスペクトとなる。
【０１３８】
更にまたこの装置は、光ヘッド全体の小型化を得るように工夫されている。このことは、図２Ａ、図２Ｂを用いて説明した通りである。
【０１３９】
即ち、図２Ａ，図２Ｂに示すように、第１の光源１１から出力された発散光は、コリメータレンズ１４−１を通り、ビームスプリッタ１３を介して対物レンズ１６に入射される。この光路は、ＤＶＤの記録面にビームスポットを形成するように設計されている。一方、第２の光源２１からの発散光は、コリメータレンズ１４−２を通りビームスプリッタ１３−１を介して対物レンズ１６に入射する。対物レンズ１６を通ったときに形成するビームスポット形状を調整するために、第２の光源２１をコリメータレンズ１４−２からみた焦点距離よりも内側に配置している。つまり第２の光源２１をビームスプリッタ１３−１側に近付けて配置しており、結果的に小形化に有利な構成となる。
【０１４０】
第１の光源１１からの光は、コリメータレンズ１４−１で平行光に変換され、対物レンズ１６で絞り込まれ、薄い基板の信号記録面に小さなビームスポットを形成することができる。これに対してＣＤ対応の場合は、第２の光源２１は、コリメータレンズ１４−２の焦点の内側に配置されている。このためコリメータレンズ１４−２から出力された光は、完全な平行光ではなく，いくらか拡散状態にある。この拡散状態の光が対物レンズ１６で絞り込まれると、そのビームスポットは、ＤＶＤ対応の場合よりも遠い位置に結ばれる。この結果、基板厚みの厚いＣＤの信号記録面に適応したビームスポットとなり、第１の光源１１に対して最適に設計されている対物レンズにおける球面収差も改善される。
【０１４１】
上記のように、第２の光源２１は、コリメータレンズ１４の焦点距離の内側に配置することで、小形化を得るのに好適となる。またこの用い方は、ＣＤの光源の光の利用効率が非常に良いということになる。さらにまた、このように利用効率が良いと記録を行うディスク装置でも有効であると言える。
【０１４２】
図２２Ａ、図２３Ａには、上記した光ヘッドが構築されたヘッド装置全体を示している。
【０１４３】
スピンドルとしてのディスク回転駆動部１０１には、基板厚みの異なる第１の光ディスク（ＤＶＤ）や第２の光ディスク（ＣＤ）等が選択的に搭載される。
【０１４４】
ここに搭載された光ディスクの情報記録面に対して、光ヘッド２００は、光ビームを照射する。光ヘッド２００は、搭載されたディスクの情報記録面に間隔をおいて対向して光ディスクのラジアル方向に沿って往復移動自在（図示矢印Ｗ１、Ｗ２方向）に案内されるようになっている。つまり、ヘッド筐体２０１の一端側には、アーム２０２が一体形成され、このアーム２０２は、ガイドレール２０３に移動自在に係合している。さらにヘッド筐体２０１の他端側には、アーム２０４が一体形成され、このアーム２０４は、ガイドレール２０３と平行なガイドレール２０５に移動自在に係合している。
【０１４５】
ヘッド筐体２０１のベースには、第１の光ディスクに照射するための第１の波長光を発生する第１の光源のユニット１８が取り付けられている。また第１の光源のユニット１８の外周はさらに放熱効果をよくするために光学ベースで囲まれ、ヘッド筐体２０１の一部に取り付けられている。とくに波長の短い光を出力する光源はそれだけ動作電流が大きく発熱があるので、そのユニット１８をマウントしている光学ベースで囲み放熱を良くすることは、性能を維持する上で重要である。
【０１４６】
さらにまた、第１の光源を、対物レンズ１６の駆動部から最も離れた位置に設定することにより、互い（第１の光源と駆動部）の熱の干渉を低減するようにしている、と同時に、図２２Ａに示されるようにディスク上面から見たとき、対物レンズ１６が光ディスクの最外周に対してアクセスしている場合にヘッド筐体２０１は、光ディスクが存在する範囲からはみ出すことを最大限に抑制している。すなわち、光源ユニット１８と対物レンズ１６の配置位置を結ぶラインは、ディスク回転駆動部１０１の周囲に沿っており、光源ユニット１８は、対物レンズ１６から最も遠い位置近傍に配置される。
【０１４７】
対物レンズ１６は、トラッキングサーボ、フォーカシングサーボのためにその物理的な位置制御が行われる。この位置制御は、トラッキングコイル及びフォーカシングコイルに制御電流を流し、電気磁気を制御し、アクチュエータを駆動することで実現している。このためにこの周辺は動作時の発熱量が大きい。そこでこのような構成部品の近くから熱的に余裕のないＤＶＤ用の光源を離間して配置することで、装置の安全を確保し動作上の信頼性を得るようにしている。
【０１４８】
また、第１の光源のユニット１８は、筐体２０１において、第２の光源ユニット２８よりも回転駆動部１０１側に近く、回転駆動部１０１の回転部材による冷却用風を受け易いように設計されている。
【０１４９】
図２２Ａにおいて、第１の光源のユニット１８から出力されたレーザ光は、ベースに平行に進み、コリメータレンズ１４−１を通過し、ビームスプリッタ１３−７に入射する。このビームスプリッタ１３−７もベースに安定して取り付けられている。このビームスプリッタ１３−７に対しては、ヘッド筐体２０１の側壁側に配置された第２の光源のユニット２８から出力される第２の波長光が、コリメータレンズ１４−２を通過して入射することができる。この第２の波長光も第１の波長光と同一方向へ導かれる。そしてビームスプリッタ１３−７の出力光は、立ち上げプリズム１５で反射されて上方向へ向かい、対物レンズ１６に入力する。これにより第１及び第２の光源のいずれからのビームも、この対物レンズ１６の上に対向された光ディスクの信号記録面に照射されることができる。
【０１５０】
図２２Ａにおいて、上記した光ヘッド２００が、ディスク装置の外装筐体３００に対してどのような配置関係にあるかを示している。即ち、ほぼ回転駆動部１０１と、外装筐体３００の角部３０１とを結ぶ線上に光ヘッドが往復移動するように配置されている。このような配置関係により、ヘッド筐体２０１は、外装筐体３００内部の角部３０１近傍とスピンドル（回転駆動部）１０１近傍との間で、かつ搭載されたディスクの情報記録面に対向してラジアル方向に沿って往復移動自在に案内される。この移動に関して、第２の光源の位置は、図２Ｂでも説明したように縮小された位置へ配置されているので、その分、外装筐体３００の側壁３０２内部空間を縮小できる。よって装置全体の小形化に寄与できるとともに携帯用として製造する場合に有効である。
【０１５１】
図２２Ｂは、ビームスプリッタ１３−８の構成を詳しく示してる。
【０１５２】
図７において説明したように、ダイクロイックミラーは、入射する所定波長の光線の波長に応じて設計され、１箇所あるいは複数箇所の所定周波数領域の構成に対しては透過作用を有し、それ以外の特定周波数領域の光線に対しては反射作用を有するように製作される。図２２Ａに示されるビームスプリッタ１３−８は７７０から８１０ｎｍの入射光線に対しては透過作用を有する透過設定領域と、６３０から６７０ｎｍの入射光線に対しては反射作用を有する非透過設定領域とを備えるように設計されたダイクロイックミラー面ＤＭを有する。即ち、図１のビームスプリッタ１３−１とは，逆の特性を有するダイクロイックミラー面ＤＭを有する。この場合も、非透過設定領域に相当する光線は、ダイクロイックミラー面ＤＭに対しておおよそ３０度の接合面入射角を有しており、これによって良好な班長分離特性を発揮している。一般的に波長分離特性はダイクロイックミラー面に対して垂直に入射するほど良好になるので、接合面入射角は３０度よりも小さい角度でも良好な波長分離特性を得ることができる。
【０１５３】
即ち、この発明では、異なる波長のレーザビームを出力する２つの光源を用いるが、往路のそれぞれのレーザ光は、極めて効率的に情報記録面に導かれ、また、それぞれの光源に対応した復路の反射光を、それぞれ対応する光検出器に効率的に導くことができる波長特性の優れた光学部品（ビームスプリッタ）を提供している。
【０１５４】
図２２Ｂに示すように、ビームスプリッタ１３−８は、第１の光源１１からの光が入射する第１の面５０１と、第２の光源２１からの光ビームが入射する第２の面５０２を有する。面ＤＭは、ダイクロイックミラー面であり、５０３は出射面であり、かつ、第１の光源１１からの光ビームに対しては全反射面である。
【０１５５】
ところで、トラッキング制御により対物レンズは中立点からシフトするため、立ち上げプリズム１５に入射する光ビームはシフト量に関係なく常に対物レンズに入射されるように、光束径ｒ１を大きくしておかなければならない。面５０３から出射する光ビームの光束径ｒ１は、上記の条件を満足する。また、面５０３から出射する光ビームの光束径ｒ１は、面５０１に入射する光ビームの光束径ｒ２よりも大きい。これは、ビームスプリッタ１３−８の面５０１が光ビームに対して傾斜した配置関係となることで、ビーム整形作用を持つからである。またこのことは、別の見方をすれば、コリメータレンズ１４−１の径は小さくて良く、レンズを小さくすることができる。つまり小型化に寄与できる。
【０１５６】
この実施の形態によると、ダイクロイックミラー面ＤＭへ垂線を設け、この垂線と、ダイクロイックミラー面ＤＭに入射する光ビームとのなす角（接合面入射角）が４５度よりも鋭角である。このように第１の光源側の光ビームと、第２の光源側の光ビームを、それぞれ４５度よりも鋭角な入射角にして合成している。これにより波長シフト特性／偏光依存性の軽減を図って効率的な光合成を実現している。またこのような合成を行うことにより、第１と第２の光源の出射光ビームの方向は、斜交する関係となる。面５０３は、第１の光源側の光ビームに対しては、全反射面として機能している。これにより、先に述べた、ダイクロイックミラー面ＤＭへの入射角を４５度より鋭角にし、また、第１の光源側のユニット１８の配置位置を設定することができる。つまり装置全体を小型化し、ＣＤのジャケットサイズまで近付けるような設計を行うのに有効である。
【０１５７】
上記したように、このビームスプリッタ１３−８は、第１の光源１８から出射するレーザ光が斜めに入射する第１の面５０１と、第１の面５０１から入射した光を全反射する面５０３に対して面対向し、第１の光源からの光の波長よりも長い波長の第２の光源２１からの光が入射する第２の面５０２とがある。そして第１と第２の面５０１、５０２の間で、それぞれの面に面対向し、面５０２、面５０３に対して３０度の角度を持ち、面５０２側から入射した光を透過させ直進させるが、面５０１から入射した光を第２の光源２１からの光の直進方向と同一方向へ反射させて導き第３の出射面５０４の方向へ出力するダイクロイックミラー面ＤＭとを有する。
【０１５８】
更に、ビームスプリッタ１３−８は面５０３から入射した第１の光源使用時の光ディスクの反射光は面５０１側に導出し、第２の光源２１使用時の光による光ディスクの反射光は第２の面５０２側に導出する分岐機能を有する。
【０１５９】
上記のビームスプリッタ１３の出射面５０３は、第１の光源からの光に対しては全反射条件を満たす角度に設定しているため反射面として機能する。よって、このビームスプリッタを構成する場合、２つの３角プリズムを貼り合わせて構成することができる。図２２Ｃに示したビームスプリッタ１３−７は、２つのプリズムはサイズが異なる。第２の光源からの光ビームが入射するプリズムが小さい。このために第２の光源側の光学系をこのビームスプリッタに対して、より近付けて配置でき、小型化に寄与できる。
【０１６０】
上記のように第１の光源１１からの光はダイクロイックミラー面ＤＭにより方向変換され、かつ第２の光源２１からの光と同じ方向へ導き出される。この場合、上記のダイクロイックミラー面ＤＭの接合面入射角は極めて重要である。
【０１６１】
即ち、図７Ａには、接合面入射角が３０度のダイクロイックミラー面を有するビームスプリッタの波長特性を示し、図７Ｂには、接合面入射角が４５度のダイクロイックミラー面を有するビームスプリッタの波長特性を示している。この特性図の説明は、先に説明した通りである。色分離特性は、接合面入射角が小さくなるほど高まる。したがって、接合面入射角が少なくとも３０度以下にあれば、本発明と同等以上の色分離特性を得ることができる。
【０１６２】
次に、上記した光ヘッド及び装置の種々の特徴をまとめて示すことにする。
【０１６３】
上記の光ヘッドは、光ディスクに照射する第１の光を出射する第１の光源１１及び前記光ディスクと仕様が異なる光ディスクに照射する第２の光を出射する第２の光源２１を有する。そして前記第１の光及び前記第２の光を斜交させ、この斜交部において前記第１の光及び前記第２の光のそれぞれの光軸を１つの光軸にまとめるビームスプリッタを有する。この手段により異なる仕様の光ディスクに対して最適な条件の光を照射することが可能となる。第１と第２の光源からの光軸を斜交させ１軸にする構成とすることにより、光ヘッド装置はディスクのラジアル方向の幅を狭くすることが可能になり、装置全体の小形化に貢献できる。  また、先に述べたように首振り角度を０度にして、立ち上げプリズム１５の高さ方向を最小に設計できるようにしている。これにより、装置全体の厚みを薄くするのに寄与できることになる。
【０１６４】
また、ビームスプリッタが光ヘッドの重心位置近傍にくるように設計されている。即ち、周辺の光学系配置が全て設計された段階で光学系の重心位置にビームスプリッタが配置される。これにより、安定した送り動作が可能な光ヘッドとすることができる。
【０１６５】
よって上記の光ヘッド装置によると、異なる仕様の光ディスクに対して、最適な条件の光を照射することが可能となる。また第１、第２の光を斜交させることによって、対物レンズ１６からディスク回転駆動部１０１の周りに沿って配置することが可能となり、装置全体の小形化に貢献できる。またビームスプリッタを用いて、２つの光源の光軸を共有することができ、光ヘッドを小型に構成することができる。また、たとえば６５０ｎｍと７８０ｎｍのような波長が違う光を結合することができる。
【０１６６】
図２３Ａ−図２３Ｃ，図２４Ａ−図２４Ｂ，図２５Ａ−図２５Ｂには、この発明の装置の他の実施の形態と、それぞれの実施の形態に用いられたビームスプリッタの構成例を示している。いずれのビームスプリッタも先に説明した条件を有する。即ち、接合面入射角が３０度である。
【０１６７】
また各図において、先の実施の形態と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【０１６８】
図２３Ａに示す装置には、ビームスプリッタ１３−９又は後で述べる１３−１０が用いられている。先の実施の形態では、２つのコリメータレンズ１４−１，１４−２が用いられたが、この実施の形態では、ビームスプリッタ１３−９と対物レンズ１６との間の共通光軸路に１つのコリメータレンズ１４−３が用いられている。このように、１つのコリメータレンズ１４−３を用いても図２Ａ−図２Ｄで説明した原理で基板厚みの異なるディスクに対して適切な光ビームを照射することができる。
【０１６９】
ビームスプリッタ１３−９、１３−１０は、それぞれ図２３Ｂ、図２３Ｃに示すような構成である。このビームスプリッタ１３−９にあっては、出射面５２０は光軸に対して垂直である。この場合も、第１の光源からの光ビームと第２の光源からの光ビームとのダイクロイックミラー面ＤＭへのそれぞれの入射角は、それぞれ４５度よりも鋭角であり、この条件を満たして両光ビームが合成されている。これにより波長シフト特性／偏光依存性の軽減が図られ、高効率な光合成を実現している。
【０１７０】
なお入射角とは、ダイクロイックミラー面に垂線を設けたとき、この垂線と光ビームの角度のことを言う。
【０１７１】
このビームスプリッタ１３−９は、全反射面５２１を有し、これにより上記合成の条件を満足させつつ、第１の光源１１の配置方向を設定する。このような配置が取られることで装置の小型化を実現している。
【０１７２】
図２３Ｃに示すビームスプリッタ１３−１０は，ビームスプリッタ１３−９の特徴に加えて、面２５０、２５１が同一面である。このビームスプリッタ１３−１０によると、２つの同様な３角形プリズムを貼り合わせることにより容易に構成することができる。面５２４と同様な面５２５を有するプリズムを用いれば平板素子を積層したものから切断して部品を作るときに、作成が容易である。
【０１７３】
図２４Ａに示す装置には、ビームスプリッタ１３−１１が用いられている。この実施の形態でも、ビームスプリッタ１３−１１と対物レンズ１６の間の共通光軸路に１つのコリメータレンズ１４−３が用いられている。このように、１つのコリメータレンズ１４−３を用いても図５で説明した原理で基板厚みの異なるディスクに対して適切な光ビームを照射することができる。
【０１７４】
ビームスプリッタ１３−１１は、図２４Ｂに示すような構成である。このビームスプリッタ１３−１１にあっては、出射面５４０は光軸に対して垂直である。この場合も、第１の光源からの光ビームと第２の光源からの光ビームとのダイクロイックミラー面への入射角は、それぞれ４５度よりも鋭角であり、この条件を満たして両光ビームが合成されている。これにより波長シフト特性／偏光依存性の軽減が図られ、高効率な光合成を実現している。このビームスプリッタ１３−１１は、全反射面５４１を有し、これにより上記合成の条件を満足させつつ、第２の光源２１の配置方向を設定する。そして、このような配置が取られることで装置の小型化を実現している。
【０１７５】
全反射面５４１と第２の光源の光ビームの入射面とは同じ面である。このビームスプリッタ１３−１１も２つの同様な３角形プリズムを貼り合わせることにより容易に構成することができる。ダイクロイックミラー面を挟んだ対称な三角プリズムで構成することができる。よって、平板素子を積層したものから切断して部品を作るときに、作成が容易である。
【０１７６】
図２５Ａに示す装置には、ビームスプリッタ１３−１２が用いられている。ビームスプリッタ１３−１２は、図２５Ｂに示すような構成である。このビームスプリッタ１３−１２では、第１の光源からの光ビームの入射面５６０がビーム整形作用を持つ。対物レンズ１６はフォーカシング制御のために上下方向にシフトする。このシフトがあっても、対物レンズ１６の下部に配置された立ち上げプリズム１５から対物レンズ１６に入射するビームの太さは、当該シフトに影響を受けない程度の十分太い光束でなければならない。しかし、このビームスプリッタ１３−１２の場合、面５６０が整形作用を持つために、第１の光源から出射されるビームを上記の如く太くする必要はない。ビームスプリッタ１３−１２においてビームの束が太くなるからである。この結果、第１の光源からビームスプリッタ１３−１２までの光軸に配列される光学部品の設計が容易になり、製造が容易になる。
【０１７７】
またこのビームスプリッタ１３−１２にあっては、出射面５６２は光軸に対して垂直である。この場合も、第１の光源からの光ビームと第２の光源からの光ビームとのダイクロイックミラー面への入射角は、それぞれ４５度よりも鋭角であり、この条件を満たして両光ビームが合成されている。これにより波長シフト特性／偏光依存性の軽減が図られ、高効率な光合成を実現している。
【０１７８】
このビームスプリッタ１３−１２は、全反射面５６１を有し、これにより上記合成の条件を満足させつつ、第２の光源２１の配置方向を設定し、この配置を取らせることで装置の小型化を実現している。
【０１７９】
全反射面５６１と第２の光源の光ビームの入射面とは同じ面である。２つの３角形プリズムを貼り合わせることにより容易に構成することができる。また図に示すように、一方が平行平板の光学部品であり、安価に製造することが可能となる。
【０１８０】
図２６には、上述した三角形プリズムを基本にしたビームスプリッタを製造する場合の製造方法の一例を示している。即ち、ダイクロイック膜を形成された複数のガラス板７０ａ，７０ｂ，７０ｃ…が積層される。そして、図の点線及び一点鎖線で示す方向にダイシングによるカッティングが行われることにより菱形のビームスプリッタを多数製造することができる。この切り出したままのビームスプリッタは、例えば図２３Ｃで示したビームスプリッタとしてそのまま使用できる。
【０１８１】
図２７には、上述した光ヘッド装置における対物レンズ１９の保持体と、フォーカシング及びトラッキング制御機構の例を示している。
【０１８２】
８０は、レンズ保持体であり、回転体８１の回転周囲に突出して形成されている。回転体８１は円板状であり、その中心が軸（図示せず）により回転自在に保持され、かつ上下微動自在に保持されている。回転方向の定常位置、及び上下方向の定常位置は、図示しないスプリングにより設定されている。
【０１８３】
回転体８１の軸を挟んだ対向する半径位置（軸芯とレンズの中心を結ぶ線とは直交する方向）には回転方向へ細長の開口が設けられ、この開口に合致して、フォーカシングコイル８２ａ、８２ｂが取り付けられている。このフォーカシングコイルの開口内部には、回転体８１の回転を許容する程度の大きさのヨーク８３ａ、８３ｂが挿入されている。このヨーク８３ａ，８３ｂは、図示しない基板に起立して設けられている。
【０１８４】
また、このフォーカシングコイル８２ａ，８２ｂの外側には、回転体８１の外周にトラッキングコイル８４ａ，８４ｂが取り付けられている。さらにトラッキングコイル８４ａ，８４ｂの外側には間隔をおいて、永久磁石８５ａ，８５ｂが配置されている。この構成により、フォーカシングコイル８２ａ，８２ｂにフォーカシング制御電流を流せば、回転体８１を上下方向へ制御することができ、フォーカシング調整が可能となる。また、トラッキングコイル８４ａ，８４ｂにトラッキング制御電流を流せば、回転体８１を回転方向へ微動制御することができ、トラッキング制御が可能となる。
【０１８５】
以上説明したようにこの発明によれば、２つの光源を有するタイプに構成し、使用ディスクに応じて光源を電気的に切り換える方式とし、振動に強く、耐久性に優れており、小形化に最適で、特に薄形化するのに優れた光ヘッド得ることができる。
【０１８６】
この発明の光ヘッド及び光ディスク装置は、上記の実施例に限定されるものではない。
【０１８７】
図２Ｃ，図２Ｄにおいても示したが、第１の光源１１は、コリメータレンズ１４の焦点距離の外に配置され、第２の光源２１は、コリメータレンズ１４の焦点距離の内側に配置されてもよいとした。
【０１８８】
以下、その理由を図２８Ａ−図２８Ｄを参照して説明する。
【０１８９】
図２８Ａ，図２８Ｂは、図２Ａ，図２Ｂに対応する。図２８Ｃ，図２８Ｄは、図２Ｃ，図２Ｄに対応する。
【０１９０】
図２８Ａに示す光ヘッドは、第１の光源１１をコリメータレンズ１４の焦点Ａに配置した状態で、ＤＶＤの信号読取りが最良の状態となるように設計されている。そしてこの光学経路と、第２の光源２１とを用いて、ＣＤの信号読取りを行うにはどのように第２の光源２１を配置すべきか工夫した構成が、図２８Ｂに示す構成である。即ち、第２の光源２１の配置位置を、焦点Ａよりもコリメータレンズ１４側は配置し、コリメータレンズ１４の出力光を発散光とするものである。このようにすると、図２８Ａの対物レンズと対物レンズ１６が同一であっても、ＣＤ基板厚み分の球面収差が補正され、ＣＤの信号記録面に焦点が結ばれることになる。
【０１９１】
しかし、図２８Ｂのように焦点Ａから第２の光源２１の位置が大きく離れると、ＣＤの信号記録読取り特性としては、最良の特性を発揮することが困難になってくる。
【０１９２】
図２９Ａの点線は、第１の光源１１を使用した状態において、対物レンズ１６がトラッキング方向へシフトしたときの波面収差の特性を示し、図２９Ｂの点線は、第２の光源２１を使用した状態において、対物レンズ１６がトラッキング方向へシフトしたときの波面収差の特性を示している。
【０１９３】
すなわち、ＤＶＤ及びＣＤ対応の各光学系における、対物レンズ１６のシフト量と波面収差との関係をそれぞれ示したものである。そして、この波面収差が、光学系の光学性能を示しており、０．０４λｒｍｓが許容範囲の目安となっている。
【０１９４】
図２８Ａのような配置の場合、図６（ａ）に示すように、対物レンズ１６に対して無限遠の位置にみかけの光源が存在することになる。このため、対物レンズ１６のシフトに対して、波面収差の劣化は見られず、良好な光学特性を得ることができる。ところが、図２８Ｂに示したＣＤ対応の光学系では、光源２１から照射される光束をコリメータレンズ１４によって拡散光にし、光ディスクの基板厚によって生じる球面収差を補正するために、コリメータレンズ１４の焦点Ａよりも内側（コリメータレンズ１４より側）に、第２の光源２１を配置している。
【０１９５】
図２８Ｂに示すような配置の場合、対物レンズ１６に対してみかけの光源位置が存在することになる。このため、対物レンズ１６がシフトすると、みかけの光源もシフトし、対物レンズ１６の光軸との間に角度が生じ、これが斜入角となって、光学特性を劣化させている。
【０１９６】
この発明の他の実施の形態では、図２８Ｃ，図２８Ｄに示すような光学系を構成している。
【０１９７】
即ち、図２８Ｃ，図２８Ｄには、第１の光源１１使用時の光学系と、第２の光源２１使用時の光学系とを示している。図２８Ｃの配置においては、ＤＶＤに最適な特性となるように、コリメータレンズ１４、対物レンズ１６Ａ及びその配置などが設計される。ＤＶＤに最適とは、対物レンズ１６Ａのスポットが、ＤＶＤの信号記録面に良好に形成されることである。この時、コリメータレンズ１４の焦点距離Ａよりも外側に光源１１が配置されて設計される。このように設計した場合、コリメータレンズ１４から出力される光は若干集束する傾向の光となる。
【０１９８】
すなわち、６５０ｎｍの短波長レーザを発光する光源１１から照射される光ビームは、コリメータレンズ１４により集束光に変換され、そしてこの集束光は、ダイクロイックフィルタ１９で適切な開口数に制限された後、ＤＶＤの基板厚の光学負荷を考慮して設計された対物レンズ１６により、ＤＶＤの信号記録面１１ａに集光される。なお、ＤＶＤからの反射光は、対物レンズ１６を逆行した後、図示しない偏向素子によって偏向され光電変換素子に導かれて電気信号に変換される。
【０１９９】
図２８Ｄは、上記の対物レンズ１６Ａ及びコリメータレンズ１４の光学路を用いて、ＣＤに対する光ヘッドを形成した場合を示している。ＣＤの信号記録面に対物レンズ１６Ａからの焦点が形成されるように、光源２１を焦点Ａに一層近付けている。つまり、図２８Ｂの場合に比べて、第２の光源２１を焦点Ａに近付けて配置されている。
【０２００】
以上のように、対物レンズ１６Ａに対して光源１１，２１の位置を設定することにより、光ディスクの基板厚によって生じる球面収差を補正し、良好な光学特性を得ることができる。そして、図２９Ａ，図２９Ｂの実線で示す特性は、図２８Ｃ，図２８Ｄに示したＤＶＤ及びＣＤ対応の各光学系における、対物レンズ１６の光軸に直交する方向のシフト量と波面収差との関係をそれぞれ示したものである。
【０２０１】
まず、図２８Ｃに示したＤＶＤ対応の光学系では、対物レンズ１６に入射する光束が集束光であるため、図３０Ａに示すように、対物レンズ１６Ａに対して有限の距離にみかけの光源（Ｘ印の位置）が存在することになる。しかし，このみかけの光源が存在しても、倍率を選定することにより、図３０Ｂに示すように、対物レンズのシフトに対する斜入角を小さくすることができる。このため、図２９Ａに実線で示すように、対物レンズがシフトしても波面収差が大きくならないので、良好な光学特性を得ることができる。ＤＶＤ対応光学系における波面収差の目安としては、λ＝０．０４程度以下が妥当であると考えられ、この値を超えた場合は、ビームスポットが大きくなったりし、変形したり、輪帯を生じたりなどして、信号に雑音が含まれるようになる場合がある。
【０２０２】
一方、図２８Ｄに示したＣＤ対応の光学系では、光源２１から照射される光束をコリメータレンズ１４によって拡散光にして、光ディスクの基板厚によって生じる球面収差を補正している。しかしこの場合、図２８Ｂの場合に比べて、より焦点Ａに近い位置に光源２１を配置することができる。つまり、図３０Ｄに示すように、対物レンズ１６Ａとみかけの光源との距離を大きくすることができる。この結果、対物レンズ１６がシフトし、みかけの光源が移動しても、図２８Ｂの光学系のそれ（みかけの光源の移動量）に比べて、光軸に対する斜入角が小さくなる。このため、図２９Ｂに実線で示すように、対物レンズ１６が０．６ｍｍシフトした場合でも波面収差が許容値内に抑えられるので、実用に適する光学特性を得ることができる。このようにＤＶＤにおける波面収差特性をλ＝０．０４程度以下を目安に調整をし、すなわちコリメータレンズの焦点位置の外側にずらして配置し、ここで生じた余裕を利用してＣＤ用光源をコリメータレンズ１４の焦点位置になるべく近付けて配置することによって、ＣＤ用光源動作時の対物レンズ１５のサーボ動作による波面収差値を低減することができる。
【０２０３】
なお、この発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、この要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【０２０４】
以上詳述したようにこの発明によれば、対物レンズがその光軸と直交する方向にシフトされた場合でも、波面収差を少なく抑えて光学性能を向上させ得る極めて良好な光ヘッド装置を提供することができる。
【０２０５】
また上記の説明では、光ディスクとしては、ＤＶＤとこのＤＶＤとは仕様の異なるＣＤとを記録再生できる光ヘッド及びディスク装置として説明したが、ＤＶＤとＣＤの組み合わせに限定されるものではない。各種の光ディスクの記録や再生にこの発明は適用できるものである。
【０２０６】
図３１は、上記した光ヘッド装置を備え、光ディスクに対して画像データや音声データの記録再生を行なうための光ディスク装置の構成を示している。すなわち、図３１において、符号３３は光ディスクである。この光ディスク３３は、ディスクモータ３４によって回転駆動されるようになっている。
【０２０７】
また、この光ディスク３３の信号記録面に対向して、上記した光ヘッド装置３５が配置されている。この光ヘッド装置３５は、光ディスク３３の信号記録面に対してレーザ光を照射することにより、光ディスク３３へのデータの書き込み及び光ディスク３３からのデータの読み取りを選択的に行なうもので、光ディスク３３の径方向に移動可能となるように支持されている。
【０２０８】
ここで、まず、再生動作について説明する。上記光ヘッド装置３５によって光ディスク３３から読み取られたデータは、変復調・エラー訂正処理部３６に供給される。この変復調・エラー訂正処理部３６は、トラックバッファメモリ３７を用いて、光ヘッド装置３５から入力されたデータに復調処理及びエラー訂正処理を施している。
【０２０９】
そして、この変復調・エラー訂正処理部３６から出力されるデータのうち画像データは、ＭＰＥＧ（Moving Picture Image Coding Experts Group ）エンコーダデコーダ３８に供給される。このＭＰＥＧエンコーダデコーダ３８は、フレームメモリ３９を用いて、変復調・エラー訂正処理部３６から供給される画像データにＭＰＥＧデコード処理を施している。
【０２１０】
その後、このＭＰＥＧエンコーダデコーダ３８から得られる画像データは、ビデオエンコーダデコーダ４０に供給されてビデオデコード処理が施され、出力端子４１から取り出される。また、上記変復調・エラー訂正処理部３６から出力されるデータのうち音声データは、オーディオエンコーダデコーダ４２に供給されてオーディオデコード処理が施され、出力端子４３から取り出される。
【０２１１】
次に、記録動作について説明する。まず、入力端子４４に供給された画像データは、ビデオエンコーダデコーダ４０に供給されてビデオエンコード処理が施された後、ＭＰＥＧエンコーダデコーダ３８に供給される。このＭＰＥＧエンコーダデコーダ３８は、フレームメモリ３９を用いて、ビデオエンコーダデコーダ４０から供給される画像データにＭＰＥＧエンコード処理を施している。
【０２１２】
また、入力端子４５に供給された音声データは、オーディオエンコーダデコーダ４２に供給されてオーディオエンコード処理が施される。そして、上記ＭＰＥＧエンコーダデコーダ３８から出力された画像データと、オーディオエンコーダデコーダ４２から出力された音声データとは、変復調・エラー訂正処理部３６に供給される。
【０２１３】
この変復調・エラー訂正処理部３６は、トラックバッファメモリ３７を用いて、入力された画像データと音声データとに記録のための変調処理及びエラー訂正符号付加処理を施している。そして、この変復調・エラー訂正処理部３６から出力されたデータが、光ヘッド装置３５を介して光ディスク３３に記録される。
【０２１４】
また、上記ディスクモータ３４，変復調・エラー訂正処理部３６，ＭＰＥＧエンコーダデコーダ３８，ビデオエンコーダデコーダ４０及びオーディオエンコーダデコーダ４２は、ＭＰＵ（Micro Processing Unit ）４６によって、その動作が制御されている。
【０２１５】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明は、小型化を得ると共に、動作上で信頼性の高い光ヘッド及び装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の光ヘッドの一実施の形態を示す図。
【図２】この発明の光ヘッドの光源の一例を説明するために示した説明図。
【図３】この発明の光ヘッドの一実施の形態のヘッド筐体内の配置例を示す平面図。
【図４】この発明の光ヘッドの一実施の形態のヘッド筐体内の配置例を示す斜視図。
【図５】この発明の光ヘッドの一実施の形態の外装筐体内の配置例及び移動範囲を示す図。
【図６】この発明の光ヘッドの部品配置例を示す説明図及びこの発明の光学部品の例を示す図。
【図７】光学部品の光透過特性の測定結果を示す図。
【図８】この発明に係る光学部品の他の実施の形態を示す図。
【図９】この発明の光ヘッドの他の実施の形態を示す図。
【図１０】この発明の光ヘッドのさらに他の実施の形態を示す図。
【図１１】この発明のダイクロイックフィルタの一実施の形態を示す図及びダイクロイックフィルタの透過特性を説明するために示した図及びダイクロイックフィルタの開口の相違により、透過波面収差が異なることの説明をするために示した図。
【図１２】真円形の光透過開口を有するダイクロイックフィルタを用いた場合に対物レンズがシフトしたときのビームスポット形状を説明するために示した説明図及びトラックの断面を摸式的に示す図。
【図１３】楕円形の光透過開口を有するダイクロイックフィルタを用いた場合に対物レンズがシフトしたときのビームスポット形状を説明するために示した説明図及びトラックの断面を摸式的に示す図。
【図１４】ダイクロイックフィルタの製造工程の説明図。
【図１５】ダイクロイックフィルタのこの発明に係わる製造工程の説明図。
【図１６】この発明に係わる対物レンズ一体ダイクロイックフィルタの説明図。
【図１７】対物レンズ保持装置の構成例を示す図及びレンズホルダの駆動装置の例を示す図。
【図１８】この発明の光ヘッドのさらに他の実施の形態を示す図。
【図１９】図１８の光ヘッドの動作及び効果を説明するためにレーザビームの軌跡を示した説明図。
【図２０】同じくこの発明に係る光ヘッドの動作及び効果を説明するためにレーザビームの軌跡を示した説明図。
【図２１】プリズムの反射面と光ヘッドの首振り角の関係を示す説明図。
【図２２】図１８の光ヘッドのヘッド筐体内の配置例を示す平面図及び図２２Ａのビームスプリッタの構成例を示す図及びビームスプリッタの他の構成例を示す図。
【図２３】この発明の光ヘッドの他の実施の形態のヘッド筐体内の配置例を示す図及びビームスプリッタの構成例を示す図。
【図２４】この発明の光ヘッドの更に他の実施の形態のヘッド筐体内の配置例を示す図及びビームスプリッタの構成例を示す図。
【図２５】この発明の光ヘッドの更にまた他の実施の形態のヘッド筐体内の配置例を示す図及びビームスプリッタの構成例を示す図。
【図２６】この発明に係る光学部品の製造方法の一例を示す図。
【図２７】対物レンズ保持装置の他の構成例を示す説明図。
【図２８】この発明の発明に係る光ヘッドの光源の配置例を説明するために示した図。
【図２９】この発明に係る光ヘッドの対物レンズのシフト量と波面収差の関係を示す特性図。
【図３０】この発明に係る光ヘッドの対物レンズのシフトに伴うみかけの光源の斜入角を示す説明図。
【図３１】この発明が適用された光ディスク装置を示すブロック図。
【符号の説明】
１１…第１の光源、１２…焦点誤差検出素子、１３−１…ビームスプリッタ、１４…コリメータレンズ、１５…プリズム、１６…対物レンズ、１８…ユニット、１９…ダイクロイックフィルタ、２１…第２の光源、２２…焦点誤差検出素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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