JP2000030290A - 光学ヘッド装置及び光ディスクの記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ディスクの保護膜の厚さのばらつきがあっ
ても良好な再生信号が得られる光学ヘッド装置及び記録
再生装置を提供する。 【解決手段】 対物レンズ２０と補助レンズ２１とが、
一定の距離を隔てて配置されている対物レンズ系が、フ
ォーカス制御系とトラッキング制御系とのアクチュエー
タ２２によって、光軸方向と光軸と直交する方向に変位
駆動させる。また半導体レーザ１５からの射出されたレ
ーザ光束が入射されるコリメータレンズ１６の位置を、
ディスクの保護膜の厚さが変化していても、光ディスク
Ｄの信号面の光点の大きさが常に最小の状態になるよう
にさせることができる制御信号により変位させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学ヘッド装置及
び光ディスクの記録再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】記録媒体に対する情報信号の高密度記録
化の要請により、近年来、色々な構成原理や動作原理に
基づいて作られた各種の記録媒体が実用されているが、
安定な動作を行なう半導体レーザが容易に得られるよう
になったのに伴い、レーザ光を用いて高密度記録再生を
行なうようにした各種の光ディスクが、非接触状態での
記録再生が可能であることから、傷や塵埃に強く、ま
た、高密度記録により大きな記憶容量が得られる等の利
点を有するために、近年になって、幾何学的な凹部、あ
るいは凸部として形成されているピットによって、情報
信号が記録された原盤から大量に複製された記録済み光
ディスク(再生専用の光ディスク)として、例えば、ＣＤ
やＤＶＤが提供されている他、記録可能な光ディスクと
しても、例えば光磁気ディスク、相変化ディスク、その
他の光ディスクが、例えばＣＤ−Ｒ、ＭＤ、ＤＶＤ−
Ｒ、ＤＶＤ−ＲＡＭとして実用化されていることは周知
のとおりである。

【０００３】さて、光ディスクの記録密度を高めるため
には、記録対象の情報と対応するマークの間隔（ピッ
チ）を狭めると同時に、対物レンズによる集束光の最小
半径（ビームウエスト）の部分によって、光ディスクに
おける信号面に生じさせるべき光スポットの大きさを小
さくする必要がある。そして、周知のように対物レンズ
による集束光の最小半径は、記録再生に使用される光の
波長をλとし、対物レンズの開口数をＮＡとすると、λ
／ＮＡによって表されるから、高密度記録再生を行なう
光学ヘッドにおいて、対物レンズによる集束光の最小半
径を小さくするのには、波長λの短い光を記録再生時に
使用するとともに、開口数ＮＡの大きな対物レンズを使
用することが必要とされる。

【０００４】しかし、記録再生時に使用されるレーザ光
の波長は、実用化されている半導体レーザの内から選択
使用される半導体レーザによって定まるから、現在実用
化されているレーザ光の波長よりも短波長の光を記録再
生時に使用するには、短波長の光を安定に放射できる新
たな半導体レーザの出現を待たなければならないし、ま
た、単一の対物レンズを用いて構成されている光学ヘッ
ド装置において現在実用化されている対物レンズの開口
数は、非球面レンズの製造上の理由から０．６程度が限
界となっていること等の事情があるために、単一の対物
レンズを用いて集束光の最小半径を、より一層小さくす
ることは困難であった。それで、光学ヘッド装置で使用
する対物レンズとして、顕微鏡で用いられている対物レ
ンズと同様に、２枚のレンズを用いて実質的開口数が
０．８以上となるように構成した光学系を用いて、集束
光の最小半径を小さくさせるようにする方法が、例え
ば、[S.M. Mansfield, W.R. Studenmund, G.S. Kino, a
nd K.Osato,「High-Numerical-Apature Lens System for
Optical Strage 」 Opt.lett.18,305-307(1993)]で提案
されている。

【０００５】しかしながら、前記の提案のように２枚の
レンズで構成して、開口数ＮＡを高めた対物レンズを用
いた場合には、光ディスクの製造上の理由から、光ディ
スクにおける信号面の保護膜の厚さは、光ディスク毎に
ばらついているものであるし、１枚の光ディスクについ
ても、それの信号面の保護膜の厚さにむらがあるため
に、光ディスクの保護膜の厚さの変化に伴って球面収差
が生じて再生信号が劣化するという問題が生じる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記の問題を解決する
手段として、従来、２枚のレンズで構成されている対物
レンズと、光ディスクとの光軸方向での相対的な距離の
調整を行なうとともに、対物レンズを構成している２枚
のレンズの内で、光デイスクに近い方のレンズをアクチ
ュエータによって光軸方向に駆動変位させたり、対物レ
ンズを構成している２枚のレンズの一方のレンズを、他
方のレンズに対して光軸方向に相対的に移動させるよう
にアクチュエータによって駆動変位させたりすることに
より、既述したような原因による再生信号の劣化が生じ
ないようにする、という提案が、例えば、特開平８ー２
１２５７９号公報、特開平９ー２５１６４５号公報など
に開示されている。

【０００７】しかしながら、前記した公開公報に開示さ
れている従来技術には、次のような問題点がある。すな
わち、光ディスクの記録再生学装置では、回折限界の微
小光点を光ディスクの信号面のトラックに常に良好に追
跡させている状態で、光学ヘッド装置による再生動作が
行なわれる必要があるために、光ディスクの記録再生装
置に使用される光学ヘッド装置は、自動焦点制御系や、
自動トラッキング制御系を備えているものとして構成さ
れる。それで、光学ヘッド装置の対物レンズには、少な
くとも、焦点調節用のアクチュエータと、トラッキング
調節用のアクチュエータとの２種類のアクチュエータが
組込まれているから、前記の公開公報に記載の提案のよ
うに、対物レンズを構成している２枚のレンズ間の間隔
調節用のアクチュエータを追加して設けることは、大き
さの増加、重量の増加をもたらし、自動焦点制御系や自
動トラッキング制御系の応答性の悪化を招くということ
が問題になる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも、
光源と、光源から射出された光を平行光にするレンズ
と、前記の平行光を集束する対物レンズと、前記の対物
レンズの開口数を実質的に変換する補助レンズとを備え
ていて、光ディスクの信号面に光を集光させるようにし
てある光学ヘッド装置において、前記の光源から射出さ
れた光を平行光にするレンズを、光軸方向に移動させる
手段を設けてなる光学ヘッド装置、及び少なくとも、光
源と、光源から射出された光を発散させる凹レンズと、
前記の凹レンズから射出された光を平行光にするレンズ
と、前記の平行光を集束する対物レンズと、前記の対物
レンズの開口数を実質的に変換する補助レンズとを備え
ていて、光ディスクの信号面に光を集光させるようにし
てある光学ヘッド装置において、前記した凹レンズと、
凹レンズから射出された光を平行光にするレンズとの少
なくとも一方を光軸方向に移動させる手段を設けてなる
光学ヘッド装置、ならびに平行光を集束する対物レンズ
と、前記の対物レンズの開口数を実質的に変換する補助
レンズと、光ディスクの信号面に前記した補助レンズか
ら射出された光を集光させるようにしてあるとともに、
前記した対物レンズまでの平行光束の光路中に、９０度
だけ光路を折曲げる反射鏡を少なくとも設けて構成され
ている光学ヘッド装置において、前記の反射鏡として、
それの反射面が平面から凹面へ連続的に変形したり、凸
面状や凹面状に変形できる構成態様のものを用いてなる
光学ヘッド装置、及び少なくとも、光源と、光源から射
出された光を平行光にするレンズと、前記の平行光を集
束する対物レンズと、前記の対物レンズの開口数を実質
的に変換する補助レンズと、前記の光源から射出された
光を平行光にするレンズを、光軸方向で移動させる手段
とを備えて構成されている光学ヘッド装置と、前記した
補助レンズから射出されて光ディスクの信号面に集光し
た光点が、対物レンズ及び補助レンズの球面収差が補正
された状態になるように、前記した光学ヘッド装置にお
ける光源から射出された光を平行光にするレンズを記録
媒体の光軸方向に移動させる手段を制御する制御手段と
を設けてなる光ディスクの記録再生装置、及び少なくと
も、光源と、光源から射出された光を発散させる凹レン
ズと、前記の凹レンズから射出された光を平行光にする
レンズと、前記の平行光を集束する対物レンズと、前記
の対物レンズの開口数を実質的に変換する補助レンズ
と、前記した凹レンズと、凹レンズから射出された光を
平行光にするレンズとの少なくとも一方を光軸方向に移
動させる手段とを備えて構成されている光学ヘッド装置
と、前記した補助レンズから射出されて光ディスクの信
号面に集光した光点が、対物レンズ及び補助レンズの球
面収差が補正された状態になるように、前記した光学ヘ
ッド装置における前記した凹レンズと、凹レンズから射
出された光を平行光にするレンズとの少なくとも一方を
光軸方向に移動させる手段を制御する制御手段とを設け
てなる光ディスクの記録再生装置、及び平行光を集束す
る対物レンズと、前記の対物レンズの開口数を実質的に
変換する補助レンズと、光ディスクの信号面に前記した
補助レンズから射出された光を集光させるようにしてあ
るとともに、前記した対物レンズまでの平行光束の光路
中に、９０度だけ光路を折曲げる反射鏡として、それの
反射面が平面から凹面へ連続的に変形したり、凸面状や
凹面状に変形できる構成態様のものを用いてなる光学ヘ
ッド装置と、前記した補助レンズから射出されて光ディ
スクの信号面に集光した光点が、対物レンズ及び補助レ
ンズの球面収差が補正された状態になるように、光学ヘ
ッド装置における前記した反射鏡の反射面の形状変化を
制御する制御手段とを設けてなる光ディスクの記録再生
装置を提供する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の光学ヘッド装置及び光ディスクの記録再生装置の具体
的な内容を詳細に説明する。図１は本発明の光学ヘッド
装置を含んで構成された光ディスクの記録再生装置の概
略構成を示すブロック図であり、また、図２乃至図５は
本発明の光学ヘッド装置の概略構成、動作の説明に使用
される図である。図１においてＤは光ディスクであっ
て、前記の光ディスクＤは例えばＣＤ，ＤＶＤ等のよう
な記録済光ディスクや、例えばＤＶＤ−Ｒ，ＤＶＤ−Ｒ
ＡＭ等のような記録可能な光ディスクである。なお、以
下の説明においては、記録可能な光ディスク、記録済み
光ディスクを含めて、単に、「光ディスク」のように記
載される。

【００１０】光ディスクＤは、光デイスク駆動モータ６
の回転軸７に取付けられているターンテーブル８に載置
された後に、ディスククランパ９によってターンテーブ
ル８に固着される。前記の光ディスク駆動モータ６に
は、回転数及び回転位相を示す信号を発生する信号発生
器を備えており、前記の信号発生器で発生した信号をデ
ィスク回転制御部５に供給している。ディスク回転制御
部５と、前記した光ディスク駆動モータ６とは一巡の速
度，位相制御系を構成している。そして、ディスク回転
制御部５は、制御部４から供給される制御信号による制
御の下に、光ディスク駆動モータ６を所定の回転状態で
駆動回転させる。前記の制御部４としては、例えば、マ
イクロプロセッサとランダムアクセスメモリ（ＲＡ
Ｍ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）等を含んで構成
されているものを使用することができる。

【００１１】図１において１は本発明の光学ヘッド装置
（記録再生光学ヘッド部）であり、この光学ヘッド装置
１の具体的な構成例や動作等の詳細については、図２以
降を参照して後述されている。この光学ヘッド装置１
は、機械的な連結部（図１中に連結部として表示してあ
る）によって連結されている光ヘッド移送駆動部２の動
作により、光ディスクの径方向に所定の移動態様で移動
されるのであり、前記した光ヘッド移送駆動部２による
光学ヘッド装置１の移送動作は、制御部４やトラッキン
グ制御回路１１から制御信号が供給されている光ヘッド
移送制御部３による移送制御動作の下に行なわれる。

【００１２】前記の光学ヘッド装置１には、自動トラッ
キング制御系のアクチュエータと、自動フォーカス制御
系のアクチュエータとを備えており、前記の自動トラッ
キング制御系のアクチュエータには、光学ヘッド装置１
で発生されて端子２８から出力されたトラッキング誤差
信号に基づいて、トラッキング制御回路１１で発生され
たトラッキング制御信号が端子３０を介して供給され、
また、前記の自動フォーカス制御系のアクチュエータに
は、光学ヘッド装置１で発生されて端子２７から出力さ
れたフォーカス誤差信号に基づいて、フォーカス制御回
路１０で発生されたフォーカス制御信号が端子３１を介
して供給されている。それで、前記した２つのアクチュ
エータ（図２〜図４中には、２つのアクチュエータを図
面符号２２でまとめて示している）によって、光軸方向
と、光軸方向に直交する方向との２方向に駆動変位され
る対物レンズ系（図２〜図４中の対物レンズ２０と補助
レンズ２１）により集束されたレーザ光は、微小な径の
光点として光ディスクＤの信号面のトラックを正しく追
跡している状態にされる。

【００１３】記録再生装置が記録動作モードで動作して
いるときに光学ヘッド装置１には、記録再生信号処理部
１２で生成された記録データが入力端子２９に供給さ
れ、また、記録再生装置が再生動作モードで動作してい
るときに、光学ヘッド装置１で再生された再生信号は、
それの出力端子２６から記録再生信号処理部１２に供給
される。前記した記録再生信号処理部１２では、入力端
子１３と制御部４を介してそれぞれ供給された光ディス
クＤで記録の対象にしている記録データを、光ディスク
Ｄに記録するのに適する信号形態の信号とする所定の記
録信号処理動作、及び光ディスクＤから再生された再生
信号を出力端子１４から出力させるべき信号形態の再生
信号とする所定の再生信号処理動作を行なう。

【００１４】次に、図２乃至図７を参照して、本発明の
記録再生装置で使用される光学ヘッド装置の構成例及び
動作原理などについて説明する。まず、図２及び図３に
示す本発明の光学ヘッド装置について図２乃至図４を参
照して説明する。図２及び図３において、１５は半導体
レーザであり、１６は前記した半導体レーザ１５から放
射されたレーザ光束を平行光束にするレンズ（コリメー
タレンズ）である。前記のコリメータレンズ１６はアク
チュエータ１７によって、光軸方向に駆動変位できるよ
うにされている。

【００１５】１８はビームスプリッタ（偏光ビームスプ
リッタまたは半透明鏡）であり、また、１９は必要に応
じて設けられる１／４波長板、２０は対物レンズ、２１
は補助レンズであり、前記の対物レンズ２０と補助レン
ズ２１とは、互いに所定の一定間隔を保持した状態で、
アクチュエータ２２（自動トラッキング制御系のアクチ
ュエータと、自動フォーカス制御系のアクチュエータと
を結合させて構成してあるアクチュエータ）により、光
軸方向と、光軸方向に直交する方向との２方向に駆動変
位される。また、２３は検出用光学デバイス、２４は光
検出器（例えば四分割光検出器）、２５は光検出器２４
からの出力信号から、再生信号と、フォーカス誤差信号
と、トラッキング誤差信号とを発生させる信号処理回路
であり、２６は再生信号の出力端子、２７はフォーカス
誤差信号の出力端子、２８はトラッキング誤差信号の出
力端子、２９は記録データの入力端子、３０はトラッキ
ング制御信号の入力端子、３１はフォーカス制御信号の
入力端子である。

【００１６】図３に示す光学ヘッド装置は、図２に示さ
れている光学ヘッド装置における半導体レーザ１５とコ
リメータレンズ１６との光路中に、凹レンズ３３を配置
した構成形態のものである。そして、図３に示す光学ヘ
ッド装置は、コリメータレンズ１６がアクチュエータ１
７によって、光軸方向に駆動変位されるような構成態様
にされている場合の構成例のものであるが、本発明の実
施に当っては、コリメータレンズ１６を固定とし、凹レ
ンズ３３がアクチュエータ１７によって光軸方向に駆動
変位されるような構成態様の光学ヘッド装置として構成
したり、あるいは、コリメータレンズ１６と、凹レンズ
３３とを所定の一定間隔に保持させた状態で、前記の両
者がアクチュエータ１７によって光軸方向に駆動変位さ
れるような構成態様の光学ヘッド装置として実施されて
もよい。

【００１７】前記した図２に示す光学ヘッド装置におい
て、コリメータレンズ１６の焦点距離の位置に半導体レ
ーザ１５の発光点が位置しているように、コリメータレ
ンズ１６が規準の位置に設置されている状態では、半導
体レーザ１５から放射された発散状態のレーザ光束は、
コリメータレンズ１６によって平行光束にされて、ビー
ムスプリッタ１７に入射する。また、図３に示す光学ヘ
ッド装置では、半導体レーザ１５から放射された発散状
態のレーザ光束が、凹レンズ３３によって拡がりが大き
くされた状態でコリメータレンズ１６に入射し、コリメ
ータレンズ１６よって平行光束にされて、ビームスプリ
ッタ１７に入射する。前記のビームスプリッタ１７から
射出した平行なレーザ光束は、１／４波長板１９を透過
して対物レンズ２０に入射される。そして、対物レンズ
２０によって集束状態にされたレーザ光は、補助レンズ
２１によって屈折された後に、補助レンズ２１から射出
して光ディスクＤに入射される。

【００１８】光ディスクＤに入射したレーザ光束によっ
て光ディスクＤの信号面に生じた光点からの反射光は、
補助レンズ２１→対物レンズ２０→１／４波長板１９→
ビームスプリッタ１８→検出用光学デバイス（シリンド
リカルレンズを含んで構成されている光学系）２３→光
検出器（四分割光検出器）２４のような経路を経て、光
検出器（例えば四分割光検出器）に入射する。四分割光
検出器２４からの出力信号が供給された信号処理回路２
５では、前記した四分割光検出器２４における４個の光
検出部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが、例えば反時計まわりにＡ→Ｂ
→Ｃ→Ｄのように配置されていたとし、また、前記の各
光検出部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄからの出力信号を、Ｓａ，Ｓ
ｂ，Ｓｃ，Ｓｄと表した場合に、前記の各信号Ｓａ，Ｓ
ｂ，Ｓｃ，Ｓｄについて演算を行ない、前記の各信号の
総和（Ｓａ＋Ｓｂ＋Ｓｃ＋Ｓｄ）の信号を再生信号とし
て出力端子２６に出力する。また、前記の各信号Ｓａ，
Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄについて、（Ｓａ＋Ｓｃ）−（Ｓｂ＋
Ｓｄ）の演算を行なって得た信号をフォーカス誤差信号
として出力端子２７に出力する。さらに、前記の各信号
Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄについて、（Ｓａ＋Ｓｄ）−
（Ｓｂ＋Ｓｃ）の演算を行なって得た信号をトラッキン
グ誤差信号として出力端子２８に出力する。

【００１９】光学ヘッド装置１における自動トラッキン
グ制御系のアクチュエータと自動フォーカス制御系のア
クチュエータ２２には、既述のように端子３０，３１を
介して、トラッキング制御回路１１で発生されたトラッ
キング制御信号と、フォーカス制御回路１０で発生され
たフォーカス制御信号とが供給されているから、対物レ
ンズ系（対物レンズ２０と補助レンズ２１）は、前記し
た２つのアクチュエータ２２によって、光軸方向と、光
軸方向に直交する方向との２方向に駆動変位されて、対
物レンズ系（対物レンズ２０と補助レンズ２１）により
集束されたレーザ光は、微小な径の光点として光ディス
クＤの信号面のトラックを正しく追跡している状態にさ
れる。

【００２０】したがって、対物レンズ２０と補助レンズ
２１とが所定の一定の間隔に保持された構成態様の対物
レンズ系が用いられている前記した光学ヘッド装置１
は、光ディスクＤの面振れがあっても補助レンズ２１の
主平面と光ディスクの信号面との距離は、前記した自動
フォーカス制御系の制御動作によって、常に最良のフォ
ーカス状態で記録再生を行なうことができる。

【００２１】ところで、光学ヘッド装置１において用い
られている対物レンズ系が、前記のように対物レンズ２
０と補助レンズ２１との２枚のレンズを用いて、レーザ
光を光ディスクＤの信号面（記録面）に集光させるよう
にしているのは、従来例に関する説明中で記述した理由
により、２枚のレンズを用いて実質的開口数が０．８以
上となるような光学系を構成させるためである。ところ
が、既述したように２枚のレンズで構成した対物レンズ
を用いた場合には、対物レンズを構成している２枚のレ
ンズの内で、光デイスクに近い方のレンズと光ディスク
Ｄの信号面との間に存在する保護膜の厚さが、光ディス
ク毎にばらついていたり、あるいは１枚の光ディスクに
ついても、それの信号面の保護膜の厚さにむらがあるた
めに、光ディスクの保護膜の厚さの変化に伴って対物レ
ンズ系に生じる倍率誤差に基づく球面収差により、前記
した自動フォーカス制御系が正常に動作していたとして
も、光ディスクＤの信号面の光点の大きさが最良の状態
からずれるということが起きる。

【００２２】そこで、図２及び図３に示す本発明の光学
ヘッド装置では、半導体レーザ１５から発散状態で射出
されたレーザ光を平行光にするレンズ（コリメータレン
ズ）１６と、半導体レーザ１５から発散状態で射出され
たレーザ光の発散の状態を拡大させた状態でコリメータ
レンズ１６に入射させる凹レンズとの内の、いずれか一
方または双方のものを、アクチュエータ１７によって光
軸方向に変位させ、それにより、コリメータレンズ１６
から射出される光束を、コリメータレンズ１６が、それ
の焦点距離の位置に半導体レーザ１５の発光点が位置し
ているように規準の位置に設置されている場合の平行光
の状態から、集束光の状態または発散光の状態に変化さ
せた光束を、対物レンズ系の対物レンズ２０に入射させ
ることにより、光ディスクの保護膜の厚さの変化に伴っ
て対物レンズ系に生じる倍率誤差に基づく球面収差が補
正されるようにして、光ディスクの保護膜の厚さが変化
していても、光ディスクＤの信号面の光点の大きさが常
に最小の状態になるようにしているのである。

【００２３】すなわち、対物レンズ２０と補助レンズ２
１とによって構成されている対物レンズ系は、それに平
行光束が入射されている状態において、結像倍率が無限
となっているが、対物レンズ２０に入射する光束が、集
束光束あるいは発散光束が入射されると、結像倍率が有
限値に変化して結像倍率誤差を生じ、それに伴って球面
収差が発生する。本発明の光学ヘッド装置では、前記の
ように対物レンズ２０と補助レンズ２１とによって構成
されている対物レンズ系に入射される光束が平行光束で
なく、集束光束あるいは発散光束の場合に、結像倍率が
有限値に変化したことによる結像倍率誤差に伴って発生
する球面収差によって、光ディスクの保護膜の厚さの変
化に伴って対物レンズ系に生じる倍率誤差に基づく球面
収差が打消されるように補正して、光ディスクの保護膜
の厚さが変化していても、光ディスクＤの信号面の光点
の大きさが常に最小の状態になるようにさせるのであ
る。

【００２４】図２及び図３に示されている光学ヘッド装
置において、コリメータレンズ１６を光軸方向で変位さ
せるアクチュエータ１７としては、例えば、動電型の電
気ー機械変換器（ボイスコイル型アクチュエータ）、あ
るいは電歪型の電気ー機械変換器、電磁型の電気ー機械
変換器、その他の電気ー機械変換器の内から適当なもの
を選択使用することができる。前記したアクチュエータ
１７は、制御部４で発生されて制御部４から端子３２を
介して供給される駆動制御信号によって、コリメータレ
ンズ１６を光軸方向に駆動変位させるのであるが、前記
した駆動制御信号は、光学ヘッド装置１の信号処理回路
２５から端子２６を介して記録再生信号処理部１２に供
給される再生信号に基づいて、次のようにして発生させ
ることができる。

【００２５】すなわち、制御部４から端子３２を介して
アクチュエータ１７に供給される駆動制御信号は、例え
ば、記録再生信号処理部１２における再生信号に対する
信号処理の結果として得られる再生信号の高域信号成分
の振幅と対応している信号として発生させたり、あるい
は、２値化した信号と、基準のクロック信号とのジッタ
量と対応している信号として発生させることができる。

【００２６】さて、図示しない操作部に対して使用者が
記録（再生）動作の開始のための入力情報を与えると、
光ディスクの記録再生装置の制御部４では、記録（再
生）動作の開始に当り、まず、コリメータレンズ１６の
焦点が、半導体レーザ１５の発光点の位置に一致する状
態にさせうるような駆動制御信号をアクチュエータ１７
に供給して、コリメータレンズ１６から平行光束が出射
される状態にする。次に、制御部４では記録再生装置を
再生動作モードでの動作状態にし、光ディスクＤを所定
の回転数で回転させ、光学ヘッド装置１から光ディスク
Ｄの再生信号、フォーカス誤差信号、トラッキング誤差
信号等を出力させる。

【００２７】光学ヘッド装置１から出力された前記のフ
ォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号に基づいて、
既述のようにフォーカス制御回路１０やトラッキング制
御回路１１で発生されたフォーカス制御信号やトラッキ
ング制御信号によって、光学ヘッド装置１内の対物レン
ズ系（対物レンズ２０と補助レンズ２１）のアクチュエ
ータ２２が対物レンズ系を、光軸方向と、光軸に直交す
る方向との２方向に駆動変位して、前記の対物レンズ系
により集束されたレーザ光が、微小な径の光点として光
ディスクＤの信号面のトラックを正しく追跡している状
態で、光ディスクＤから再生信号を発生できるようにす
る。

【００２８】前記の状態で光ディスクＤから再生された
再生信号が、光学ヘッド装置１の出力端子２６を介して
供給された記録再生信号処理部１２では、再生信号に対
する信号処理の結果として得られる再生信号の高域信号
成分、あるいは、再生信号を２値化した信号を制御部４
に供給し、制御部４では、前記した再生信号の高域信号
成分の振幅に基づいて駆動制御信号を発生して、それを
端子３２を介してアクチュエータ１７に供給したり、あ
るいは、前記の再生信号を２値化した信号と、基準のク
ロック信号とのジッタ量と対応している信号に基づいて
駆動制御信号を発生して、それを端子３２を介してアク
チュエータ１７に供給したりする。それにより、アクチ
ュエータ１７は、前記した駆動制御信号によって対物レ
ンズ系（対物レンズ２０と補助レンズ２１）を光軸方向
に変位させる。

【００２９】それで、アクチュエータ１７→対物レンズ
系（対物レンズ２０と補助レンズ２１）→光ディスクＤ
の信号面の光点からの反射光→補助レンズ２１→対物レ
ンズ２０→１／４波長板１９→ビームスプリッタ１８→
検出用光学デバイス（シリンドリカルレンズを含んで構
成されている光学系）２３→光検出器（四分割光検出
器）２４→信号処理回路２５→再生信号→端子２６→記
録再生信号処理部１２→制御部４→アクチュエータ１７
の一巡の自動制御系の動作により、光ディスクＤの信号
面上の光点が最小にされるように制御されることにな
る。

【００３０】そして、前記のように光ディスクＤの信号
面上の光点を最小径にさせることができるコリメータレ
ンズ１６の光軸上の位置は、コリメータレンズ１６を前
記の光軸上の位置にさせるためにアクチュエータ１７に
供給された駆動制御信号の極性及び大きさによって示す
ことができる。すなわち、コリメータレンズ１６の焦点
が、半導体レーザ１５の発光点の位置に一致する状態に
させうるコリメータレンズ１６の位置をコリメータレン
ズ１６の基準位置とし、コリメータレンズ１６を基準位
置にさせうる駆動制御信号を基準の駆動制御信号とした
ときに、記録再生の対象にされる光ディスクＤにおける
保護膜の厚さの変化と対応して、光ディスクＤの信号面
上の光点を最小径にさせることができるコリメータレン
ズ１６の光軸上の位置が、前記した基準の位置からのず
れ量は、アクチュエータ１７に供給された駆動制御信号
の極性及び大きさと、基準の駆動制御信号の極性と大き
さとの差によって示すことができる。

【００３１】それで、記録再生の対象にされる光ディス
クＤについて、それの径方向における１個所以上（光デ
ィスクＤが、それの全面が同一の厚さの保護膜で被覆さ
れている場合には１個所でよい。また、光ディスクＤの
保護膜の厚さが、径方向で変化している場合には、例え
ば、記録再生領域における外周部、中央部、内周部の３
個所にする）について、前記したアクチュエータ１７の
駆動制御信号の極性及び大きさのデータを、そのデータ
が得られた光ディスクＤの径方向における位置の情報と
ともに、制御部４内のメモリに記憶させておく。

【００３２】前記のように記録再生装置を再生動作モー
ドで動作させて、記録再生の対象にされている光ディス
クＤの記録再生領域における所定の部分（例えば外周
部、中央部、内周部の内の１個所以上）について、アク
チュエータ１７の駆動制御信号の極性及び大きさのデー
タを、そのデータが得られた光ディスクＤの径方向にお
ける位置の情報とともに、制御部４内のメモリに記憶さ
せたデータは、記録再生装置が、記録動作モードで記録
動作を行なう場合、及び記録再生装置が、再生動作モー
ドで再生動作を行なう場合に、光ディスクＤの保護膜の
厚さむらに応じて行なわれるコリメータレンズ１６の光
軸上での位置制御のために、アクチュエータ１７に供給
される駆動制御信号を制御部４内で発生させる際に用い
られる。

【００３３】記録再生の対象にされている光ディスクＤ
が、それの保護膜の厚さが記録再生領域の全面について
同一な場合における記録再生動作時には、前記した制御
部４内のメモリに記憶されていたアクチュエータ１７の
駆動制御信号の極性及び大きさと対応する１個のデータ
に基づいて発生させた１種類の駆動制御信号をアクチュ
エータ１７に供給することにより、コリメータレンズ１
６の光軸上の位置を定めて記録，再生動作を行なう。

【００３４】また、記録再生の対象にされている光ディ
スクＤの保護膜の厚さが、径方向で変化しているような
光ディスクＤの記録再生動作時には、前記した制御部４
内のメモリに記憶されていたその光デイスクの外周部、
中央部、内周部の３個所におけるアクチュエータ１７の
駆動制御信号の極性及び大きさと対応する３個のデータ
に基づいて、それぞれ発生させた３種類の駆動制御信号
を、アクチュエータ１７に供給することにより、コリメ
ータレンズ１６の光軸上の位置を、光ディスクＤの外周
部、中央部、内周部毎に変化させて記録，再生動作を行
なう。

【００３５】前記の説明は、アクチュエータ１７による
コリメータレンズ１６の光軸上の位置制御が、オープン
制御によって行なわれる場合についてのものであった
が、アクチュエータ１７を光軸上で所定の周期で前後に
振動させた状態にしておき、前記したコリメータレンズ
１６の光軸上の位置制御が、一巡の閉回路による自動制
御によって行なわれるようにされてもよい。なお、図３
に示す光学ヘッド装置１における凹レンズ３３をアクチ
ュエータ１７で光軸上で光軸方向に駆動変位させたり、
あるいはコリメータレンズ１６と凹レンズ３３とをアク
チュエータ１７で光軸上で光軸方向に駆動変位させたり
する場合における制御動作も、既述したコリメータレン
ズ１６をアクチュエータ１７で光軸上で光軸方向に駆動
変位させる場合における制御動作と同様であるので、そ
の詳細な説明は省略する。

【００３６】次に図４は、コリメータレンズ１６と、対
物レンズ系（対物レンズ２０と補助レンズ２１）との間
に、レーザ光束の光路を直角に曲げる反射鏡３４が設け
られているような構成態様の光学ヘッド装置において、
前記した反射鏡３４として、それの反射面を凸面状また
は凹面状に変形できる構成態様のものを用いて、前記し
た反射鏡３４の反射面を凸面状や凹面状に変形させるこ
とにより、コリメータレンズ１６から射出される平行光
束を、平行光束の状態または発散光の状態もしくは集束
光の状態に変化させた状態の光束として、対物レンズ系
の対物レンズ２０に入射させることにより、光ディスク
の保護膜の厚さの変化に伴って対物レンズ系に生じる倍
率誤差に基づく球面収差が補正されるようにして、光デ
ィスクの保護膜の厚さが変化していても、光ディスクＤ
の信号面の光点の大きさが常に最小の状態になるように
しているのである。

【００３７】この図４に示す光学ヘッド装置において
は、対物レンズ２０と補助レンズ２１とによって構成さ
れている対物レンズ系に入射される光束が平行光束でな
く、集束光束の場合に、結像倍率が有限値に変化したこ
とによる結像倍率誤差に伴って発生する球面収差によっ
て、光ディスクの保護膜の厚さの変化に伴って対物レン
ズ系に生じる倍率誤差に基づく球面収差が打消されるよ
うに補正して、光ディスクの保護膜の厚さが変化してい
ても、光ディスクＤの信号面の光点の大きさが常に最小
の状態になるようにさせるようにしている点においては
図２及び図３を参照して既述した光学ヘッド装置と同様
である。

【００３８】図４に示してある光学ヘッド装置では、既
述した図２及び図３について説明した光学ヘッド装置と
同様な構成部分についての説明は、図４に示す光学ヘッ
ド装置の説明に必要な部分（半導体レーザ１５、コリメ
ータレンズ１６、対物レンズ２０、補助レンズ２１、ア
クチュエータ２２）を除いて、説明の簡略化のために記
述を省略している。図５は、図４に示す光学ヘッド装置
中で使用される反射鏡３４の具体的な構成例を示してい
る図であり、この図において、３６は基板であり、この
基板３６としては、どのような材料が用いられてもよい
が、以下の説明では例えばシリコン基板が用いられると
している。このシリコン基板３６の上端部の周辺部３６
ｂは、可撓性部材（可撓性膜）３８の周辺部３８ｂの固
着部とされており、前記した周辺部３６ｂの内方の部分
は凹面状部３６ａとされている。前記の可撓性膜３８
は、例えばシリコンの薄膜や、高分子材料の薄膜等が用
いられる。

【００３９】前記したシリコン基板３６の凹面状部３６
ａ上には、例えば、金、アルミニウム、銅のような導電
性物質の薄膜による固定電極３７が構成されている。前
記した可撓性膜３８の周辺部３８ｂは、シリコン基板３
６の上端部の周辺部３６ｂに対して、例えば接着剤によ
って固着されている。また、前記した可撓性膜３８の表
面には、例えば金、アルミニウム、銅導電性物質の薄膜
による可動電極３９が蒸着法またはスパッタリング法を
適用して被着構成されている。そして、前記した可動電
極３９の表面には、反射面を形成させるための金属薄膜
４０が、蒸着法またはスパッタリング法を適用して被着
構成されている。前記の金属薄膜４０は、使用される波
長域の光に対して良好な反射特性を示す物質、例えば
金、アルミニウムによって構成される。そして、前記し
た固定電極３７は端子３５ｂに接続されており、また可
動電極３９は端子３５ａに接続されている。

【００４０】前記した可撓性膜３８の周辺部３８ｂは、
シリコン基板３６の上端部の周辺部３６ｂに固着した状
態において、前記した可撓性膜３８及びその表面に順次
に被着構成されている可動電極３９と金属膜４０の面は
平面状にされており、この状態の反射鏡３４の反射面
を、コリメータレンズ１６の光軸に対して４５度に傾斜
させた状態で光路中に設置すると、コリメータレンズ１
６から射出された平行光束は、そのまま平行光束として
結像レンズ系の結像レンズ２０に入射する。４１は空間
部（空洞部）である。

【００４１】次に、前記した端子３５ａ，３５ｂ間に対
して、図示されていない駆動回路から電圧が印加される
と、前記の端子３５ａ，３５ｂに個別に接続されている
可動電極３９と固定電極３７間に生じる静電気力によ
り、前記した可動電極３９と固定電極３７とが吸引され
ることにより、前記の可動電極３９と可撓性膜３８と反
射面を形成する金属膜４０とが一体的に凹面状に変形す
る。前記した凹面の曲率は前記した端子３５ａ，３５ｂ
間に印加される電圧値によって変化する。したがって、
コリメータレンズ１６から射出された平行光束が入射さ
れる反射鏡３４からの反射光束の状態は、前記した端子
３５ａ，３５ｂ間に対して印加される電圧の電位差が０
の場合には、平行光束の状態となり、また、端子３５
ａ，３５ｂ間に対して印加される電圧の電位差が大きく
なるにつれて、反射鏡３４からの反射光束の状態は、集
束度の大きな集光光束となる。

【００４２】前記した図４に示す反射鏡３４では、可撓
性膜３８の形状の変形の程度を、凹面状の固定電極３７
と可動電極３９に印加する電圧の電位差の大小によって
制御しているから、反射鏡３４からの反射光束は、平行
光束の状態と集束光の状態とに変化するだけである。と
ころで、図４に示す反射鏡３４における可撓性膜３８に
被着形成させた可動電極３９の代わりに磁性膜を用い、
また固定電極３７の部分に磁界発生部を設けて、前記し
た磁界発生部から発生させる磁界強度を変化させ、磁気
的吸引力により前記の磁性膜を変形させるようにして反
射鏡３４を構成させた場合に、前記の磁性膜が軟磁性体
の磁性膜が用いられたときも、反射鏡３４からの反射光
束は、平行光束の状態と集束光の状態とに変化するだけ
である。

【００４３】反射鏡３４からの反射光束を、平行光束の
状態と集束光の状態と発散光の状態に変化させるのに
は、例えば、図４に示す反射鏡３４における可撓性膜３
８に被着形成させた可動電極３９の代わりに高抗磁力の
磁性膜を用い、また固定電極３７の部分に磁界発生部を
設けて、前記した磁界発生部から発生させる磁界の方向
及び磁界強度を変化させると、磁気的吸引力と磁気的反
発力により前記の磁性膜を凹面状と凸面状に変形させる
ことができるから、そのように構成された反射鏡３４で
は、反射鏡３４からの反射光束が、平行光束の状態と集
束光の状態と発散光とに変化させることができる。

【００４４】反射鏡３４からの反射光束を、平行光束の
状態と集束光の状態と発散光の状態に変化させるように
できる反射鏡３４の他の構成例としては、例えば、図４
に示す反射鏡３４における可撓性膜３８を電歪物質のバ
イルフまたはユニモルフにより構成し、駆動電圧の極性
と大きさを変化させて、可撓性膜３８を凹面状と凸面状
に変形させるようにすれば、そのように構成された反射
鏡３４では、反射鏡３４からの反射光束を、平行光束の
状態と集束光の状態と発散光とに変化させることができ
る。

【００４５】

【発明の効果】以上、詳細に説明したところから明らか
なように本発明の光学ヘッド装置及び記録再生装置は、
光学ヘッド装置において用いられている対物レンズ系
が、対物レンズと補助レンズとの２枚のレンズを用い
て、レーザ光を光ディスクＤの信号面（記録面）に集光
させるようにして実質的開口数が０．８以上となるよう
な光学系を構成させた場合に、対物レンズを構成してい
る２枚のレンズの内で、光デイスクに近い方のレンズと
光ディスクの信号面との間に存在する保護膜の厚さが、
光ディスク毎にばらついていたり、あるいは１枚の光デ
ィスクについても、それの信号面の保護膜の厚さにむら
があるために、光ディスクの保護膜の厚さの変化に伴っ
て対物レンズ系に生じる倍率誤差に基づく球面収差によ
り、前記した自動フォーカス制御系が正常に動作してい
たとしても、光ディスクＤの信号面の光点の大きさが最
良の状態からずれるということが起きるという問題を解
決するために、半導体レーザから発散状態で射出された
レーザ光を平行光にするレンズ（コリメータレンズ）
と、半導体レーザから発散状態で射出されたレーザ光の
発散の状態を拡大させた状態でコリメータレンズに入射
させる凹レンズとの内の、いずれか一方または双方のも
のを、アクチュエータによって光軸方向に変位させ、そ
れにより、コリメータレンズから射出される光束を、コ
リメータレンズが、それの焦点距離の位置に半導体レー
ザの発光点が位置しているように規準の位置に設置され
ている場合の平行光束が、対物レンズ系の対物レンズに
入射されている状態においては結像倍率が無限となって
いるが、対物レンズに入射する光束が、集束光束あるい
は発散光束が入射されると、結像倍率が有限値に変化し
て結像倍率誤差を生じ、それに伴って球面収差が発生す
る。それで本発明の光学ヘッド装置では、対物レンズと
補助レンズとによって構成されている対物レンズ系に入
射される光束が平行光束でなく、集束光束あるいは発散
光束の場合に、結像倍率が有限値に変化したことによる
結像倍率誤差に伴って発生する球面収差によって、光デ
ィスクの保護膜の厚さの変化に伴って対物レンズ系に生
じる倍率誤差に基づく球面収差が打消されるように補正
して、光ディスクの保護膜の厚さが変化していても、光
ディスクＤの信号面の光点の大きさが常に最小の状態に
なるようにさせるようにしたり、コリメータレンズと対
物レンズとの間の光路中に設けられている反射鏡とし
て、それの反射面を凸面状または凹面状に変形できる構
成態様のものを用いて、前記した反射鏡の反射面を凸面
状や凹面状に変形させることにより、コリメータレンズ
から射出される平行光束を、平行光束の状態または発散
光の状態もしくは集束光の状態に変化させた状態の光束
として、対物レンズ系の対物レンズに入射させることに
より、光ディスクの保護膜の厚さの変化に伴って対物レ
ンズ系に生じる倍率誤差に基づく球面収差が補正される
ようにして、光ディスクの保護膜の厚さが変化していて
も、光ディスクＤの信号面の光点の大きさが常に最小の
状態になるようにしていることにより、既述した従来例
のように対物レンズにフォーカス制御系のアクチュエー
タとトラッキング制御系のアクチュエータの他に、前記
した対物レンズの球面誤差の補正用のアクチュエータを
付加するようなことを行なわなくてもよいので、制御の
応答性が早く良好な記録再生動作を行なう記録再生装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学ヘッド装置を備えて構成されてい
る記録再生装置の概略構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の光学ヘッド装置の構成例を示す図であ
る。

【図３】本発明の光学ヘッド装置の構成例を示す図であ
る。

【図４】本発明の光学ヘッド装置の構成例を示す図であ
る。

【図５】本発明の光学ヘッド装置に使用される反射鏡の
構成例を示す図である。

【符号の説明】

Ｄ…光ディスク、１…光学ヘッド装置、４…制御部、１
０…フォーカス制御回路、１１…トラッキング制御回
路、１２…記録再生信号処理部、１５…半導体レーザ、
１６…コリメータレンズ、１７，２２…アクチュエー
タ、１８…ビームスプリッタ、１９…１／４波長板、２
０…対物レンズ、２１…補助レンズ、２３…検出用光学
デバイス（シリンドリカルレンズを含んで構成されてい
る光学系）、２４…光検出器（四分割光検出器）、２５
…信号処理回路、２６…光学ヘッド装置１の出力端子、
２９…記録データの入力端子、３０…トラッキング制御
信号の入力端子、３１…フォーカス制御信号の入力端
子、３２…端子、３３…凹レンズ、３４…反射鏡、３６
…基板、３７…固定電極、３８…可撓性部材（可撓性
膜）、３９…可動電極、４０…金属薄膜、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5D118 AA13 AA16 BA01 BF02 BF03 CC12 CD02 CG02 DC03 DC05 DC07 5D119 AA12 AA23 BA01 CA20 EA03 EC01 JA02 JA09 JA44 JA57

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも、光源と、光源から射出され
   た光を平行光にするレンズと、前記の平行光を集束する
   対物レンズと、前記の対物レンズの開口数を実質的に変
   換する補助レンズとを備えていて、光ディスクの信号面
   に光を集光させるようにしてある光学ヘッド装置におい
   て、前記の光源から射出された光を平行光にするレンズ
   を、光軸方向に移動させる手段を設けてなる光学ヘッド
   装置。
2. 【請求項２】 少なくとも、光源と、光源から射出され
   た光を発散させる凹レンズと、前記の凹レンズから射出
   された光を平行光にするレンズと、前記の平行光を集束
   する対物レンズと、前記の対物レンズの開口数を実質的
   に変換する補助レンズとを備えていて、光ディスクの信
   号面に光を集光させるようにしてある光学ヘッド装置に
   おいて、前記した凹レンズと、凹レンズから射出された
   光を平行光にするレンズとの少なくとも一方を光軸方向
   に移動させる手段を設けてなる光学ヘッド装置。
3. 【請求項３】 少なくとも、光源と、光源から射出され
   た光を平行光にするレンズと、前記の平行光を集束する
   対物レンズと、前記の対物レンズの開口数を実質的に変
   換する補助レンズと、前記の光源から射出された光を平
   行光にするレンズを、光軸方向で移動させる手段とを備
   えて構成されている光学ヘッド装置と、前記した補助レ
   ンズから射出されて光ディスクの信号面に集光した光点
   が、対物レンズ及び補助レンズの球面収差が補正された
   状態になるように、前記した光学ヘッド装置における光
   源から射出された光を平行光にするレンズを記録媒体の
   光軸方向に移動させる手段を制御する制御手段とを設け
   てなる光ディスクの記録再生装置。
4. 【請求項４】 少なくとも、光源と、光源から射出され
   た光を発散させる凹レンズと、前記の凹レンズから射出
   された光を平行光にするレンズと、前記の平行光を集束
   する対物レンズと、前記の対物レンズの開口数を実質的
   に変換する補助レンズと、前記した凹レンズと、凹レン
   ズから射出された光を平行光にするレンズとの少なくと
   も一方を光軸方向に移動させる手段とを備えて構成され
   ている光学ヘッド装置と、前記した補助レンズから射出
   されて光ディスクの信号面に集光した光点が、対物レン
   ズ及び補助レンズの球面収差が補正された状態になるよ
   うに、前記した光学ヘッド装置における前記した凹レン
   ズと、凹レンズから射出された光を平行光にするレンズ
   との少なくとも一方を光軸方向に移動させる手段を制御
   する制御手段とを設けてなる光ディスクの記録再生装
   置。
5. 【請求項５】 平行光を集束する対物レンズと、前記の
   対物レンズの開口数を実質的に変換する補助レンズと、
   光ディスクの信号面に前記した補助レンズから射出され
   た光を集光させるようにしてあるとともに、前記した対
   物レンズまでの平行光束の光路中に、９０度だけ光路を
   折曲げる反射鏡を少なくとも設けて構成されている光学
   ヘッド装置において、前記の反射鏡として、それの反射
   面を平面から凹面状に連続的に変形できる構成態様のも
   のを用いてなる光学ヘッド装置。
6. 【請求項６】 平行光を集束する対物レンズと、前記の
   対物レンズの開口数を実質的に変換する補助レンズと、
   光ディスクの信号面に前記した補助レンズから射出され
   た光を集光させるようにしてあるとともに、前記した対
   物レンズまでの平行光束の光路中に、９０度だけ光路を
   折曲げる反射鏡として、それの反射面を凸面状や凹面状
   に変形できる構成態様のものを用いてなる光学ヘッド装
   置と、前記した補助レンズから射出されて光ディスクの
   信号面に集光した光点が、対物レンズ及び補助レンズの
   球面収差が補正された状態になるように、光学ヘッド装
   置における前記した反射鏡の反射面の形状変化を制御す
   る制御手段とを設けてなる光ディスクの記録再生装置。