JP2000187871A

JP2000187871A - 光ヘッド装置

Info

Publication number: JP2000187871A
Application number: JP10359556A
Authority: JP
Inventors: Kazufumi Uno; 和史宇野; Koichi Tezuka; 耕一手塚; Shingo Hamaguchi; 慎吾濱口; Kyoko Tadaki; 恭子只木; Kiyoto Matsui; 清人松井; Goro Kawasaki; 悟朗河崎; Nobuyuki Kozu; 信之神頭
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1998-12-17
Filing date: 1998-12-17
Publication date: 2000-07-04

Abstract

(57)【要約】【課題】高整形倍率であっても、プリズムの位置ずれ
に起因する出射光のずれを生じない光ヘッド装置。【解決手段】第１及び第２の整形プリズム１，２は共
にビーム整形機能を有している。整形倍率は各整形プリ
ズム１，２に分担されるので、各整形プリズム１，２に
対する入射角の増大が防止される。これにより、ビーム
光を高倍率で整形でき、且つ、プリズムの配置ずれに起
因する出射光の位置ずれを低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ビーム光を整形し
て光記録媒体に情報の記録／再生を行なう光ヘッド装置
に関し、また、複数の異なる波長のビーム光を光記録媒
体に照射可能な光ヘッド装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザ光源から出射されるビーム光を用
いて情報を記録／再生する媒体に、例えば光ディスク，
光磁気ディスク等がある。通常、これらの媒体にビーム
光を照射する場合、光源から出射されたビーム光はコリ
メートレンズを通って平行光となり、その後、整形プリ
ズムに入射されてビーム光の断面形状が整形される。整
形されたビーム光はビームスプリッタを通過し、記録媒
体に対向配置された対物レンズに入射して記録媒体上に
集束される。再生時には、記録媒体上で反射されたビー
ム光がビームプリッタに戻り、反射されて信号検出系に
導かれる。このような光ヘッド装置の一般的な構成は、
例えば特開昭62−266743号で開示されている。

【０００３】光記録媒体の大容量化に伴い、媒体上に集
束されるビーム光のスポット径の縮小が要望されてい
る。スポット径の微小化のために、光源の短波長化，対
物レンズの高ＮＡ化などが行なわれている。上述した如
く、媒体に照射されるビーム光は整形プリズムによりビ
ーム形状が整形されている。この整形により、対物レン
ズに入射される際にビーム光の強度分布が光軸を中心に
均一化され、微小なビームスポットによる読み取り性能
が向上する。従って、整形倍率を高めることにより、よ
り高密度に記録された情報を高精度に再生できる。

【０００４】整形プリズムは、ビーム光の入射角と出射
角とを異ならせるような形状のプリズムであり、入射面
の法線と入射光とで形成される入射角度が大きいほど整
形倍率が高くなる。図７は従来の整形プリズムの形状を
示す平面図である。図に示すように、ビーム光は入射角
αで整形プリズムに入射し、出射面と直交する方向に出
射している。整形倍率とは、図中で示すプリズムの入射
面の内角κと入射角αとで定められ、〔sin κ／cos
α〕で求められる。光学系の組立て時に整形プリズムに
位置ずれａが生じた場合は、図中破線で示す如く、出射
光にずれ量ｂが生じることが判る。また、この出射光の
ずれ量は整形倍率が増加するに従って大きくなる。図８
は、整形プリズムの入射角と出射光のずれ量との関係を
示すグラフである。グラフから判るように、入射角αが
大きくなるに従って、即ち、整形倍率が高くなるに従っ
て、出射光のずれ量が大きくなっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、整形倍率
を高めると高密度化された情報を高精度に再生できる
が、整形プリズムの位置ずれに伴う出射光ずれが生じる
という問題があった。また整形倍率を高めた場合は、光
源と整形プリズムとの位置関係が光学系の座標軸と斜め
に交わる方向となるので光学系の必要スペースが大きく
なったり、他の光学部材との干渉の影響を受け易くなる
という問題があった。

【０００６】また、記録媒体へのビーム光の照射位置ず
れは、ビーム光のパワー変動によっても生じることが判
っている。また、情報の記録時と再生時とではビーム光
のパワーが異なるためにビーム光の照射位置ずれが生
じ、記録時の記録マーク中心と、再生時のビーム光の最
大感度が得られる位置とがずれる。これを解決するため
の光ヘッド装置が特開平４−335220号公報で提案されて
いる。この光ヘッド装置は、屈折率が異なる複数の硝材
を貼り合わせたビームスプリッタを備え、整形プリズム
を通った光ビームがここを透過する。これにより、ビー
ム光のパワー変動又はパワー変化によって生じるビーム
光の位置ずれが修正される。しかしながらこの光ヘッド
装置は、上述した如き整形プリズムの配置ずれに起因す
るビーム光の位置ずれを防止することはできないという
不都合がある。

【０００７】ところで、複数の光源を備える光ヘッド装
置がある。これは、例えばＤＶＤ−ＲＯＭとＣＤ−Ｒと
の互換可能な光ヘッド装置である。ＣＤ−Ｒは波長７９
５ｎｍ付近に媒体感度のピークを有しており、これより
短波長側では感度が急に低くなる。これに対してＤＶＤ
−ＲＯＭでは、６３５ｎｍ，６５５ｎｍ付近のビーム光
を使用する。従って、夫々の光源からは異なる波長光が
出射されるので光学系を共用することは困難であり、光
学部材の品数が多くなるという問題があった。光学部材
の品数を低減させるために、例えば整形プリズムのよう
な一部の光学部材を共通して使用する場合があるが、上
述したように、異波長のビーム光による出射光の位置ず
れが生じるという問題があった。

【０００８】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、高整形倍率であっても整形プリズムの位置ず
れに起因する出射光のずれを生じることがなく、また小
スペースで光学系を配置できる光ヘッド装置を提供する
ことを目的とする。また、ビーム光を高倍率で整形で
き、且つビーム光の波長変動に起因するビーム光の記録
媒体への照射位置ずれをなくする光ヘッド装置を提供す
ることを目的とする。さらに、異波長のビーム光を出射
する複数の光源を備えており、夫々のビーム光を単一の
対物レンズを用いて、基板厚が異なる光記録媒体の記録
再生膜に良好に集光でき、光学部材の品数を少なくした
光ヘッド装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１発明に係る光ヘッド
装置は、光源から出射されたビーム光の形状を整形プリ
ズムにより整形し、整形されたビーム光を光記録媒体に
集束せしめて情報を記録／再生する光ヘッド装置におい
て、前記光源から前記光記録媒体に至る光路間に、前記
光源に近い側の第１の整形プリズムと前記光記録媒体に
近い側の第２の整形プリズムとを備え、前記第１の整形
プリズムは前記第２の整形プリズムよりも高い整形倍率
を有することを特徴とする。

【００１０】第１発明にあっては、所望の整形倍率は第
１及び第２の整形プリズム夫々の整形倍率の積数である
ので、全体の整形倍率は向上し、且つ、整形プリズム夫
々の入射角度の増大は低減される。また、１＜（第２の
整形プリズムの整形倍率）＜（第１の整形プリズムの整
形倍率）であることにより、第１の整形プリズムからの
出射光の位置ずれを第２の整形プリズムで修正できる。
さらに、全体の整形倍率が高くても、ビーム光の第１の
整形プリズムへの入射角度は低減されるので、第１の整
形プリズムと光源とが略直交軸上に配置でき、光学系の
小スペース化が実現する。

【００１１】第２発明に係る光ヘッド装置は、第１発明
において、前記第２の整形プリズムは、屈折率が異なる
複数の光学材を貼り合わせてなることを特徴とする。

【００１２】第２発明にあっては、ビーム光の波長変動
に起因して第１の整形プリズムからの出射位置ずれが生
じるが、第２の整形プリズムが屈性率が異なる光学材を
貼り合わせてなるので、第２の整形プリズムからのビー
ム光の出射位置ずれを修正できる。例えば、第２の整形
プリズムとして入射側にＢＫ７の硝材を、出射側にＦ２
の硝材を用いた場合に、記録時と再生時とのようにパワ
ーの相違によりビーム光の波長が変化するような場合で
も、記録媒体へのビーム光照射位置を略同位置にでき
る。ＢＫ７とＦ２とは分散が相異なる硝材である。分散
が異なる硝材とは、使用波長において屈折率の変化の割
合が異なる硝材のことである。

【００１３】第３発明に係る光ヘッド装置は、第１又は
第２発明において、第２の光源をさらに備え、夫々の光
源から出射されるべき相異なる波長を有するビーム光
が、前記第１の整形プリズムの異なる面に入射し、同一
面から夫々異なる角度を有して出射した後、前記第２の
整形プリズムの同一面に入射し、同一面から略同一角度
を有して出射すべく、前記第１及び第２の整形プリズム
は夫々の入射面及び出射面を有することを特徴とする。

【００１４】第３発明にあっては、相異なる波長のビー
ム光を夫々必要とする記録／再生システムの互換性を有
する光ヘッド装置であって、各別に出射される夫々のビ
ーム光は、第１の整形プリズムからの出射角度が異なる
ので、第２の整形プリズムでの各ビーム光の屈折率の相
違により、第２の整形プリズムからの出射角度を同一に
できる。これにより、第１の光源を使用する場合と第２
の光源を使用する場合とで、第１及び第２の整形プリズ
ム並びに対物レンズを共有でき、光学系の部材品数を少
なくできる。

【００１５】第４発明に係る光ヘッド装置は、第３発明
において、前記第２の光源と前記第１の整形プリズムと
の間に、集光機能を有するデフォーカス調整レンズをさ
らに備え、前記第２の光源は前記第１の光源よりも長波
長域用であることを特徴とする。

【００１６】第４発明にあっては、第２の光源から出射
された長波長のビーム光は、第１及び第２の整形プリズ
ムを透過して記録媒体で反射した後、第１の整形プリズ
ムに戻ってデフォーカス調整用レンズで集光され、再生
信号が得られるようになっている。デフォーカス調整用
レンズは、長波長域用の第２の光源で使用する基板の仕
様に合わせて形状及び絞りが設定されており、且つ、媒
体の記録面に集光される光が記録／再生に対して最適と
なるようにデフォーカス調整されているので、長波長域
側の再生用光学系の集光レンズ機能も兼ねることがで
き、光学系の部材品数を少なくできる。

【００１７】第５発明に係る光ヘッド装置は、第４発明
において、前記デフォーカス調整レンズは、入射側又は
出射側に開口部材を備えることを特徴とする。

【００１８】ビーム光が整形プリズムに斜め入射したと
き、ビーム光の半径方向と円周方向とに倍率の相異が生
じる。第５発明にあっては、アパーチャのような開口部
材をデフォーカス調整レンズの入射側又は出射側に配す
ることにより、整形プリズムの入射以前にビーム光の形
状を調整し、媒体に照射されるビーム光のいずれの面内
方向の倍率も同一になるようにする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面に基づき具体的に説明する。実施の形態１．図１は本発明の実施の形態１の光ヘッド
装置の光学系を示す構成図である。図１に示すように、
レーザ光源３ａから出射されたビーム光はコリメートレ
ンズ４に入射されて平行光となり、第１の整形プリズム
１に入射される。第１の整形プリズム１からのビーム光
は第２の整形プリズム２に入射され、第２の整形プリズ
ム２を出射して立ち上げミラー１０で反射し、対物レン
ズ１１によって光磁気ディスクＤに集束されるようにな
っている。レーザ光源３ａからは、波長６５８ｎｍのビ
ーム光が出射される。ここでビーム光が、レーザ光源３
ａから出射される方向をＸ軸方向とし、第２の整形プリ
ズム２から出射され、Ｘ軸方向に直交する方向をＹ軸方
向，立ち上げミラー１０で反射され、対物レンズ１１に
向かう方向をＺ軸方向とする。

【００２０】図２は第１の整形プリズムの形状を示す平
面図である。第１の整形プリズム１は平面視で矩形状を
有する板状プリズムであり、入射面となる第１面１ａと
出射面となる第３面１ｃとが非平行に形成されている。
ビーム光の入射角と出射角とが異なるので、第１の整形
プリズム１は入射光に対して整形機能を有しており、整
形倍率は１より大きく設定されている。また、第１面１
ａから入射されたビーム光が反射される第２面１ｂは全
反射面である。第１の整形プリズム１は、入射光の光軸
に直交する面内における楕円強度分布を真円強度分布に
近づくように整形し、入射光に略直交する方向に出射す
る。第１整形プリズム１は、例えばＢＫ７で形成されて
いる。ＢＫ７は、６５８ｎｍの波長光に対して1.513802
0 の屈折率を有している。

【００２１】なお、第１プリズム１の出射光は入射光に
必ずしも直交させる必要はなく、第１の整形プリズムの
第１面１ａに対する第３面１ｃの角度、又は第１面１ａ
に対する第２面１ｂの角度を調整して、出射光の方向を
別の角度に設定しても良い。但し、出射光が入射光に略
直交する方向に出射することにより、光学系の小スペー
ス化を図ることができる。

【００２２】図３は第２の整形プリズムの形状を示す平
面図である。第２の整形プリズム２は平面視で矩形状を
有する板状プリズムであり、分散が異なる硝材、即ち、
使用波長光に対して屈折率の割合が異なる第１の硝材２
ａと第２の硝材２ｂとを貼り合わせて形成されている。
入射面２１から入射されたビーム光は第１の硝材２ａを
通って接合面２５を透過し、第２の硝材２ｂを通って出
射面２２から出射される。第１の硝材２ａは第２の硝材
２ｂよりも、入射光の波長域に対する分散が小さい硝材
を用いている。例えば第１の硝材２ａは、６５８ｎｍの
波長光に対して1.5138020 の屈折率を有するＢＫ７を用
い、第２の硝材２ｂは、６５８ｎｍの波長光に対して1.
61491715の屈折率を有するＦ２を用いている。

【００２３】第２の整形プリズム２に入射されたビーム
光は、対向面２３，２４で反射せずに出射する。接合面
２５ではスネルの法則を満たすように光軸が傾く。入射
光と出射光とが平行になるように入射面２１及び出射面
２２の角度が設定されており、入射角と出射角とが異な
るので第２の整形プリズム２も入射光に対して整形機能
を有している。第２の整形プリズム２の整形倍率は１よ
りも大きく、且つ、第１の整形プリズム１よりも小さく
設定されている。

【００２４】このような形状の第１及び第２の整形プリ
ズム１，２の配置、及びこれらの整形プリズム１，２を
透過するビーム光の光路について以下に詳述する。図４
は、第１及び第２の整形プリズムにおけるビーム光の光
路を示す説明図である。対物レンズ側の基準面Ｒは上述
したＸ軸方向に平行な面である。図に示すように、第２
の整形プリズム２の出射面２２及び第１の整形プリズム
１の第３面１ｃは、基準面Ｒに平行になるように配置さ
れている。上述したように、ビーム光はＹ軸方向に平
行、即ち基準面Ｒに平行に出射される。そして、第１の
整形プリズム１の第１面１ａに入射角θ₁で入射し、第
２面１ｂで反射する。このときの反射角はθ₂であり、
第２面１ｂの法線となす角度である。反射された光は第
３面１ｃから角度θ₃で出射する。角度θ₃は出射光と
第３面１ｃとで形成される角度である。入射角θ₁，反
射角θ₂及び角度θ₃は、θ₁＝62.94204036 °，θ₂
＝58.45331325 °，θ₃＝90°である。

【００２５】第１の整形プリズム１から出射したビーム
光は、第２の整形プリズム２の入射面２１に入射角ψ₁
で入射し、接合面２５で屈折する。この屈折は接合面２
５の入側角ψ₂，出側角ψ₃で生じる。第２整形プリズ
ム２から出射するビーム光は出射面２２と角度ψ₄を有
して出射され、対物レンズ側の基準面Ｒとは直交してい
る。入射角ψ₁，入側角ψ₂，出側角ψ₃及び角度ψ₄
は、ψ₁＝11.60221643 °，ψ₂＝48.96762256 °，ψ
₃＝45°，ψ₄＝90°である。なお、入射光の大部分が
接合面２５を透過するが、一部の光は接合面２５で反射
して出射光量制御用の光検出器９（図１参照）で受光さ
れる。光検出器９の受光量を検出することにより、第２
の整形プリズム２からの出射光量を調整している。

【００２６】このように、第１及び第２の整形プリズム
１，２は共にビーム整形機能を有しており、本実施の形
態の６５８ｎｍのビーム光に対する整形倍率は、第１の
整形プリズム１では1.777684，第２の整形プリズムでは
1.08983 である。全体の整形倍率は各プリズムの整形倍
率の積数であり、全体の整形倍率は1.93737 である。従
って、整形倍率は各整形プリズム１，２に分担され、夫
々の各整形プリズム１，２に対する入射角の増大が防止
される。これにより、ビーム光を高倍率で整形でき、且
つプリズムの配置ずれに起因する出射光の位置ずれを低
減できる。

【００２７】また、本実施の形態では、第１の整形プリ
ズム１の整形倍率を第２の整形プリズム２よりも大きく
設定している。これにより、第２の整形プリズム２の配
置ずれによる出射光の位置ずれを防止できる。さらに、
第２の整形プリズム２は屈折率が異なる硝材を貼り合わ
せてあるので、ビーム光の波長変動により第１の整形プ
リズム１からのビーム光の出射の角度θ₃にずれが生じ
たときでも、第２の整形プリズム２がこの位置ずれを修
正し、第２の整形プリズム２からのビーム光の出射の角
度ψ４の変動を小さくできる。

【００２８】例えば、レーザ光源３ａからのビーム光
が、何らかの理由で６５８ｎｍから６６８ｎｍに波長が
変動した場合に、第２整形プリズム２からの出射光がず
れる角度を算出した。比較のために、図７に示した従来
の整形プリズムからの出射光の位置ずれについても求め
た。図４に示すように、本実施の形態１の場合、第１の
整形プリズム１に入射したビーム光は角度θinでプリズ
ム内を進み、第１整形プリズム１を出射した際の出射面
の法線との傾きを角度θout とする。また、第２の整形
プリズム２に入射したビーム光は角度ψinでプリズム内
を進み、第２の整形プリズム２を出射した際の出射面の
法線との傾きを角度ψout とする。

【００２９】第１の整形プリズム１で、 sin 62.94204036 °＝ 1.513498 ×sin θin sinθin ＝ 36.04376448° これにより、６６８ｎｍに変動後の第１の整形プリズム
１のθ₂は、 θ₂＝58.44493551 ° よって図２により、 1.513498× sin（ 8.46449×10^-3）＝ sinθout θout ＝ 0.012810988° 従って、６６８ｎｍに変動後の第２の整形プリズム２の
ψ₁は、 ψ₁＝θout ＋11.60221643 ° ＝11.61502742 ° sin ψ₁＝1.513498× sinψin ψin＝7.644498043 °

【００３０】従って、６６８ｎｍに変動後の第２の整形
プリズム２のψ₂，ψ₃は、 ψ₂＝48.95770195 ° 1.513498× sinψ₂＝1.614321× sinψ₃ ψ₃＝45.00104261 ° sin ψout ＝1.614321× sin 0.00104261 ° ψout ＝1.683113675 ×10^-3 (deg) このように、本実施の形態１では、波長変動に伴って1.
683113675 ×10^-3 (deg)の角度変動が生じたことにな
る。

【００３１】これに対し、従来の整形プリズムの出射光
の角度変動を求めた。図７に示すように、入射したビー
ム光が整形プリズム内で角度βで進み、出射面に対して
角度εで出射する。通常は角度ε＝90°に設定される。
ビーム光と出射面と入射面の法線とで形成された三角形
の内角は夫々β，ε，γである。ビーム光のλ＝６５８
ｎｍで、整形倍率が1.93737 倍であるとき、 sin α＝1.5138012 ×sin β cos β／sin α＝1.93737 これらより、α＝65.65618441 °，β＝37.00284405
°，γ＝52.99715595 ，ε＝90°となる。

【００３２】次に、ビーム光の波長が変動した場合の上
記β，εに対応する角度を夫々、β ₁，ε₁とする
（α，γは不変）。λ＝６６８ｎｍで、整形倍率が1.93
737 倍であるとき、 sin β₁＝（１／1.513498）×sin α β₁＝37.01149481 ° 従って、 sin （90°−ε₁）＝1.513498×sin （β₁＋γ−90
°）となり、変動角度（90°−ε₁）は、 90°−ε₁＝1.3092908 ×10^-2 (deg) このように従来例では、波長変動に伴って、1.3092908
×10^-2 (deg)の角度変動が生じたことになる。

【００３３】以上により、本実施の形態１の光ヘッド装
置を用いることにより、ビーム光の波長変動に起因する
出射光のずれを低減できることが判った。上述した計算
値によれば、略12.86 ％に圧縮されている。

【００３４】このような構成の第２の整形プリズム２の
出射光は、立ち上げミラー１０で反射し、対物レンズ１
１を通って光磁気ディスクＤに集束される。光磁気ディ
スクＤの反射光は立ち上げミラー１０で反射されて第２
の整形プリズム２に戻る。第２の整形プリズム２の接合
面２５はビームスプリッタ機能を有しており、接合面２
５で反射されて第２の整形プリズム２から前記Ｘ軸方向
に出射された光は、ｐ−ｓ偏光分離手段５，集光レンズ
６及びサーボ信号生成手段７を経た後、再生信号用の光
検出器８で受光される。従って、ｐ−ｓ偏光分離手段
５，集光レンズ６，サーボ信号生成手段７及び光検出器
８は前記Ｘ軸方向に並べて配されている。なお本実施の
形態では、サーボ信号検出系として非点収差光学系を示
しているが、これに限るものではない。

【００３５】上述した第１及び第２の整形プリズム１，
２の形状及び硝材は一例であり、これに限るものではな
い。次に第１及び第２の整形プリズム１，２の仕様を決
定する手順について述べる。なお、このときレーザ光源
からの発散光はガラス型強度分布を有していると仮定し
ている。

【００３６】まず、使用するビーム光の波長を決定し、
対物レンズ１１のＮＡ及びＡ／Ｗを決める。Ａ／Ｗは、
対物レンズ１１のアパーチャの半径Ａと、中心強度を１
としたときに１／ｅ²の強度にあたるビームの半値幅Ｗ
とで求められる。レーザ光源の拡がり角及びＡ／Ｗによ
り、コリメートｆと整形倍率が決定される。第１の整形
プリズム１の硝材、及び第２の整形プリズム２の第１並
びに第２の硝材２ａ，２ｂを決める。これらの硝材は、
ビーム光の波長が変更されても出射光の位置ずれが小さ
くなるように、またコスト面を考慮して決定される。次
に第２の整形プリズム２の入射光と出射光とが平行にな
るように、入射面２１の傾斜を定める。これにより、第
２のプリズム２の整形倍率が決定する。

【００３７】所望の整形倍率を第２の整形プリズム２の
整形倍率で除算することにより、設定すべき第１の整形
プリズム１の整形倍率を求める。求めた整形倍率に基づ
いて、第１のプリズム１の入射面１１の入射光に対する
傾斜を決定する。第１のプリズム１の全反射面１３の傾
きを決定する。この傾きは、第１のプリズム１の入射光
と全反射面１３で反射して出射する光とが直交する向き
に、且つ、この出射光が第２整形プリズム２からの出射
光と平行になるように決定される。なお、第１整形プリ
ズム１の第２面１ｂの対向面である第４面１ｄの傾きは
任意に設定される。

【００３８】上述した如く、実施の形態１の光ヘッド装
置は、ビーム光を高倍率で整形でき、且つプリズムの配
置ずれに起因する出射光の位置ずれを低減できる。ま
た、ビーム光の波長変動により第１の整形プリズム１か
らのビーム光の出射の角度に変動が生じたときでも、第
２の整形プリズム２がこのずれを修正するので、第２の
整形プリズム２からのビーム光のずれを防止できる。さ
らに、ビーム光のレーザ光源３ａから第１整形プリズム
１に至る光路と、第１の整形プリズム１から対物レンズ
１１に至る光路とが直交しており、また反射光の対物レ
ンズ１１から第２の整形プリズム２で至る光路と、第２
の整形プリズム２から再生信号用の光検出器８に至る光
路とが直交しているので、光学部材を所定スペース内で
効率良く配置でき、光学系に要するスペースを小さくで
きる。

【００３９】なお、実施の形態１では光磁気ディスクＤ
を記録／再生する場合を説明しているが、これに限るも
のではない。例えば相変化型光ディスクの記録再生、又
はＣＤ−ＲＯＭのような反射光量変化検出型光ディスク
の再生の際に、第１及び第２の整形プリズム１，２を用
いることにより同様の効果を有する。

【００４０】実施の形態２．図５は本発明の実施の形態
２の光ヘッド装置の光学系を示す構成図である。図５に
示すように、光ヘッド装置は第１及び第２のレーザ光源
３ａ，３ｂを備えており、相異なる波長のレーザ光源を
使用する光記録再生システムに対して互換性を有してい
る。本実施の形態では、第１のレーザ光源３ａは波長６
５８ｎｍの第１ビーム光を出射し、第２のレーザ光源３
ｂは波長７９５ｎｍの第２ビーム光を出射する。光記録
再生システムに応じて、即ち、記録媒体の種類に応じて
第１のレーザ光源３ａ又は第２のレーザ光源３ｂを使用
する。本実施の形態２では第１のレーザ光源３ａは短波
長側のビーム光を出射し、この短波長用のレーザ光源３
ａを用いる場合は、上述した実施の形態１と同様であ
り、説明を省略する。以下に長波長用のレーザ光源３ｂ
を用いる場合について説明する。

【００４１】ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒのような媒体に情
報を記録／再生する際には、比較的長い波長のビーム光
が用いられる。光記録媒体ｄは、実施の形態１で示した
光磁気ディスクＤよりも基板が厚い。図５に示すよう
に、第２のレーザ光源３ｂは、第１の整形プリズム１に
対して第１のレーザ光源３ａと反対の側に配されてい
る。第２のレーザ光源３ｂから長波長ビーム光が前記Ｘ
軸方向に出射される。出射光はビームスプリッタ１２を
透過し、アパーチャ１３を介してカップリングレンズ１
４を通り、第１の整形プリズム１の第２面１ｂに入射さ
れる。アパーチャ１３は楕円形状の開口を有している。

【００４２】カップリングレンズ１４はデフォーカス機
能と集光機能とを有しており、対物レンズ１１が短波長
光と光磁気ディスクＤの基板厚とに適した焦点距離及び
面形状を有しているので、より厚い基板厚みを有する光
記録媒体ｄの記録膜面上において最良像点が得られるよ
うに、長波長のビーム光のデフォーカスを調整するよう
になっている。なお、カップリング１４の形状及び光学
特性については後述する。なお、本実施の形態において
は戻り光の光路変更手段としてビームスプリッタを示し
ているが、これに限るものではなく、ホログラム等を用
いても良い。

【００４３】図６は、第１及び第２の整形プリズムにお
ける長波長ビーム光の光路を示す説明図である。第１の
整形プリズム１の第１面１ａはダイクロイック化されて
おり、第１ビーム光のｐ偏光に対して透過率を９０％以
上有し、第２ビーム光のｐ偏光に対して反射率を９０％
以上有している。本実施の形態では第１及び長波長ビー
ム光の波長が夫々６５８ｎｍ，７９５ｎｍであり、短波
長ビーム光のｐ偏光透過率は９９％より大きく、長波長
ビーム光のｐ偏光反射率は９９％よりも大きく設定され
ている。また、第４面１ｄは第２ビーム光に対して全反
射面である。第１の整形プリズム１の形状，硝材及び特
性は実施の形態１と同様であり、その説明は省略する。

【００４４】このような構成の第１の整形プリズム１の
第２面１ｂに、長波長ビーム光が入射角δ₁で入射し、
第４面１ｄで全反射する。このときの反射角はδ₂であ
り、第４面１ｄの法線となす角度である。第１面１ａは
上述したようにダイクロイック化されているので、第４
面１ｄからの光は第１面１ａにおいて反射角δ₃で反射
し、その後、第２面１ｂで全反射する。該第２面１ｂで
反射角δ₄で全反射された光は第３面１ｃから出射す
る。このときの角度δ₅は、実施の形態１で示した短波
長ビーム光の角度θ₃とは異なっている。入射角δ₁，
反射角δ₂，δ₃，δ₄及び角度δ₅は、δ₁＝31.5466
8676 °，δ₂＝34.82321745 °，δ₃＝36.13152083
°，δ₄＝58.35720628 °，δ₅＝90.096106963°であ
る。

【００４５】また第１の整形プリズム１は、長波長ビー
ム光の入射角度と出射角度とが異なるので整形機能を有
し、整形倍率が１よりも大に設定されている。アパーチ
ャ１３の開口形状を楕円形にしてあるのは、第１の整形
プリズム１が後述する第２の整形プリズム２と共に整形
機能を有しているためである。アパーチャ１３の楕円率
は光学系全体の整形倍率に応じて設定され、再生信号及
びサーボ信号が良好に得られるように決定される。な
お、第１の整形プリズム１が長波長ビーム光に対して整
形倍率が１よりも大であることから、第２のビーム光源
３ｂの配置の自由度が増す。

【００４６】第１の整形プリズム１の第３面１ｃから出
射されたビーム光は、第２の整形プリズム２の入射面２
１に入射される。入射されたビーム光は第２の整形プリ
ズム２からの出射し、立ち上げミラー１０で反射して対
物レンズ１１で光記録媒体ｄに集束される。

【００４７】第２の整形プリズム２は分散が異なる硝
材、即ち、使用波長光に対して屈折率の変化の割合が異
なる第１の硝材２ａと第２の硝材２ｂとを貼り合わせて
形成されている。第１の硝材２ａは第２の硝材２ｂより
も、入射光の波長に対する分散が小さい硝材を用いてい
る。例えば第１の硝材２ａは、６５８ｎｍの波長光に対
して1.5138020 の屈折率を有し、７９５ｎｍの波長光に
対して1.51041551の屈折率を有するＢＫ７を用いてい
る。また、第２の硝材２ｂは、６５８ｎｍの波長光に対
して1.61491715の屈折率を有し、７９５ｎｍの波長光に
対して1.60855641の屈折率を有するＦ２を用いている。
第２の整形プリズム２の形状及び特性は実施の形態１と
同様であり、その説明を省略する。

【００４８】長波長ビーム光は、短波長ビーム光とは異
なる入射角度ψ₁で第２の整形プリズム２に入射され
る。第２の整形プリズム２に入射された長波長ビーム光
は、短波長ビーム光とは異なる角度で光軸を傾けて接合
面２５を透過し、出射面２２から出射する。第２のビー
ム光の出射の角度ψ₄は短波長ビーム光の出射の角度と
同一になるように設定されている。入射角ψ₁，入側角
ψ₂，出側角ψ₃及び角度ψ₄は、ψ₁＝11.74737797
°，ψ₂＝48.85543184 °，ψ₃＝45°，ψ₄＝90°で
ある。第２の整形プリズム２は、入射角ψ₁と出射の角
度ψ₄とが異なるので長波長ビーム光に対して整形機能
を有している。

【００４９】また、第２の整形プリズム２の接合面２５
はダイクロイック化されている。６５８ｎｍのｐ偏光反
射率は９９％よりも大きい。また、６５８ｎｍでの反射
光のｐ−ｓ位相差は、反射光が光磁気ディスクＤの記録
面からｐ−ｓ偏光分離手段５へ導かれるまでのｐ−ｓ位
相差が最小となるように、又は光磁気ディスクＤがラン
ドグルーブ記録の場合に、ランド，グルーブ双方での最
良位相差の中間値となるように設定されている。光磁気
ディスクの通常のランド記録の場合に、ｐ−ｓ位相差は
１度よりも小さい設計値とすることができる。また７９
５ｎｍのｐ偏光透過率は９８％よりも大きく設定されて
いる。光記録媒体ｄで反射されたビーム光は第２の整形
プリズム２に再び入射される。このような整合面２５の
ダイクロイック化により、長波長ビーム光の光記録媒体
ｄからの反射光のｐ偏光成分は接合面２５で透過して第
２の整形プリズム２を出射し、第１の整形プリズム１に
入射される。実施の形態１で説明した如く、短波長ビー
ム光の光磁気ディスクＤからの反射光は接合面２５で反
射される。

【００５０】次に、第２のレーザ光源３ｂを用いる場合
の再生用光学系について以下に説明する。上述した如
く、反射光のｐ偏光成分は第１の整形プリズム１に戻っ
た後、第２面１ｂから出射する。この出射光（図示せ
ず）は、デフォーカス調整レンズであるカップリングレ
ンズ１４に入射される。カップリングレンズ１４は、そ
の一側は平面状に、他側はアナモルフィック非球面を有
して形成されている。レーザ光源３ｂ側が平面、第１整
形プリズム一側がアナモルフィック非球面となるように
配されている。レーザ光源３ｂ側が平面なのでアパーチ
ャ１３を近接配置することが可能となる。また、片側が
平面形状であるので製造が容易になり、低コスト化が図
られる。さらに、本実施の形態２ではカップリングレン
ズ１４の片面を平面状に形成した場合を説明している
が、これに限るものではなく、他面に形成するアナモル
フィック非球面の非球面係数と比較して極めて大きい曲
率半径を有するような球面状に形成しても同様の効果が
得られる。

【００５１】また、カップリングレンズ１４の他側はア
ナモルフィック非球面を有している。本発明のカップリ
ングレンズ１４のアナモルフィック非球面は、第１の整
形プリズム１の整形軸方向とこれに直交する非整形軸方
向とで曲率半径を異ならせており、非整形軸方向の曲率
半径の方が大きい。また非整形軸方向の円錐係数は整形
軸方向のものよりも小さく、これらは−１から０までの
範囲にある。ここで整形軸方向とは、レーザ光源３ｂか
らカップリングレンズ１４に入射するビーム光の光軸と
直交する平面において、第１整形プリズム１により像が
拡大される方向の軸、即ち、図５におけるＹ軸の方向で
ある。そして非整形軸方向とは、同じ平面において整形
軸に直交する軸、即ち、図５におけるＺ軸の方向であ
る。従って本発明のカップリングレンズ１４のアナモル
フィック非球面は、｜Ｙ軸方向の曲率半径｜＜｜Ｚ軸方向の曲率半径｜， −１＜Ｚ軸方向の円錐係数＜Ｙ軸方向の円錐係数＜０の関係を満たす。

【００５２】また、本実施の形態のカップリングレンズ
１４のアナモルフィック非球面は、整形軸と光軸とを含
む面の断面形状の方が、非整形軸と光軸とを含む断面形
状よりも楕円率が真円に近く、いずれの断面形状も光軸
方向が長軸方向となる非球面形状である。なお、円錐係
数＝０の場合は部分円形状であり、−１＜円錐係数＜０
の場合は光軸状が長軸方向である部分楕円形状であり、
円錐係数＜−１の場合は双曲線形状を示す。

【００５３】次に、本実施の形態のカップリングレンズ
１４のアナモルフィック非球面の具体的な寸法について
示す。カップリングレンズ１４はＢＫ７を用い、レンズ
厚みは2.5 ｍｍで形成されている。整形軸方向（Ｙ軸方
向）及び非整形軸方向（Ｚ軸方向）夫々の曲率半径及び
円錐係数を表１に示す。なお、原点は非球面頂点であ
り、Ｘ軸におけるマイナス方向は第２のレーザ光源３ｂ
の側である。

【００５４】

【表１】

【００５５】また、このアナモルフィック非球面の曲率
半径と円錐係数と変形係数成分との関係を式（１）に示
し、変形係数成分の具体値を示す。なお、短波長光を用
いて記録／再生を行なう光磁気ディスクＤは、0.6 ｍｍ
の厚みのポリカーボネート製基板を備えたものを想定し
ており、この基板の室温（略２５℃）における屈折率は
７９５ｎｍに対しては1.568809であり、６５８ｎｍに対
しては1.578279である。また対物レンズ１１は短波長光
に適したＮＡ０．６である。そして、長波長光を用いて
記録／再生を行なう光記録媒体ｄは、1.2 ｍｍの厚みの
ポリカーボネート製基板を備えたものを想定しており、
対物レンズ１１を出射した光のＮＡが０．４５となるよ
うにアナモルフィック非球面の各変形係数成分，波面収
差値及びアパーチャ１３の楕円率及び大きさを設定して
いる。これらの具体的な値を表２及び表３に示す。

【００５６】

【数１】

【００５７】

【表２】

【００５８】

【表３】

【００５９】なお、表３に示すアパーチャ楕円率は、整
形軸方向の径を非整形軸方向の径で除した値であり、軸
上波面収差値は長波長光λ＝７９５ｎｍに対しての値で
ある。光記録媒体ｄの基板厚みが、短波長光を用いる光
磁気ディスクｄの基板の２倍の厚みである場合でも、表
３に示すように、軸上波面収差値は 0.002λ（ｒｍｓ）
であるので、ほぼ理想的な光学系が形成できていること
が判る。また、対物レンズ100 μｍ偏心，チルトが 0.5
度のような実用上では悪条件である見積りに対しても、
軸上波面収差値は0.047 λ（ｒｍｓ）であり、通常の光
ディスク光学系の設計基準で用いられるマーシャルの限
界値である0.07λ（ｒｍｓ）を充分下回っている。これ
により、実施の形態２の第２のレーザ光源３ｂに対する
光学系を用いて、確実に再生が可能であると言える。

【００６０】このように、カップリングレンズ１４が以
上の如きアナモルフィック非球面を有することにより、
波長が異なる２つの光源に対して、第１及び第２の整形
プリズム１，２並びに対物レンズ１１を共用することに
よる生じる球面収差成分及び非点収差成分を除去するこ
とができる。これは詳述すると、対物レンズ１１は短波
長光用の仕様であるので、長波長光で使用する場合、ま
た厚い基板の媒体Ｄを用いる場合は球面収差成分が生じ
る。この球面収差成分はカップリングレンズ１４の非球
面により除去される。そして、本発明の特徴となる第１
の整形プリズム１は、１より大きい整形倍率を有してい
るので、媒体Ｄ上の波面収差をカップリングレンズ１４
上に対応させると整形軸方向に圧縮されて非点収差成分
が生じる。この非点収差成分はカップリングレンズ１４
のアナモルフィック非球面により除去される。

【００６１】カップリングレンズ１４及びアパーチャ１
３を透過した戻り光はビームスプリッタ１２で反射して
図示しない受光系に入射され、再生信号が得られる。こ
の受光系は、例えば図５に示した短波長光の受光系、即
ち、第２の整形プリズム２からサーボ信号生成手段７及
び光検出器８に至る光学部材と同様の構成である。な
お、ビームスプリッタ１２はプリズム材に限らず、ビー
ムスプリッタ機能を有するホログラム素子であっても良
い。

【００６２】上述した第１及び第２の整形プリズム１，
２の形状及び硝材は一例であり、これに限るものではな
い。次に第１及び第２の整形プリズム１，２，カップリ
ングレンズ並びにアパーチャの仕様を決定する手順につ
いて述べる。

【００６３】短波長光と長波長光とで第２の整形プリズ
ム２からの出射光軸が平行になるように、第１の整形プ
リズム１からの夫々の出射の角度θ₃，δ₅を算出す
る。このとき、短波長光の光路は第１の実施の形態と同
様とする。そして、角度δ₅が算出値となるように、長
波長光が最初に反射する第１の整形プリズム１の第４面
１ｄの傾きを設定する。第１の整形プリズム１のその他
の面の傾きは、実施の形態１と同様とする。次に、長波
長光と短波長光とで第２の整形プリズム２からの出射光
の位置及び出射の角度が同一となるように、第２のレー
ザ光源３ｂの位置を決定する。

【００６４】第２のレーザ光源３ｂを用いる場合の光記
録媒体ｄに対して、波面収差が良好となるように、カッ
プリングレンズ１４のコリメートｆ及び面形状を設定す
る。このとき、カップリングレンズ１４のレーザ光源３
ｂ側は平面形状とし、アパーチャ１３を配する。対物レ
ンズ１１から光記録媒体ｄへ集束される光のＮＡが所定
値となるように、アパーチャ１３の開口を設定する。そ
の後、波面収差が最も良好になるように、カップリング
レンズ１４とアパーチャ１３との再設定を繰り返し行な
ってカップリングレンズ及びアパーチャの仕様が決定さ
れる。なお、上述の構成ではアパーチャ１３はカップリ
ングレンズ１４の入射側に配した場合を説明している
が、出射側に配してあっても同様の効果を得る。この場
合のアパーチャ１３の開口は、カップリングレンズ１４
を出射後の光がアパーチャ１３を透過して光記録媒体ｄ
に対する波面収差が良好となるように、決定される。

【００６５】このような構成の光ヘッド装置で第１のレ
ーザ光源３ａを用いる場合は、光磁気ディスクの記録／
再生，これと同一厚みの基板を有する反射光量変調型の
光記録媒体の再生が可能である。また、第２のレーザ光
源３ｂを用いる場合は、ｐ偏光成分を用いて再生信号を
得るＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒのような、上述した非磁気
ディスクＤよりも厚い基板を有する記録媒体の再生が可
能となる。

【００６６】なお、実施の形態２の光ヘッド装置におい
て、第２のレーザ光源３ｂ，ビームスプリッタ１２，ア
パーチャ１３及びカップリングレンズ１４を除く光学
系、即ち、短波長ビーム光用の光学系をユニット化する
ことにより、光学系全体の組立てを簡易化でき、量産性
が向上する。この場合は、第２のレーザ光源３ｂ，ビー
ムスプリッタ１２，アパーチャ１３及びカップリングレ
ンズ１４については、長波長ビーム光の波長に応じてこ
れらの仕様を決定する。

【００６７】以上のように、実施の形態２の光ヘッド装
置を用いることにより、第２の整形プリズム２からの出
射光の位置及び角度が、短波長光と長波長光とで同一に
なる。従って、短波長光を用いる記録再生システムと長
波長光を用いる記録再生システムとで整形プリズム以下
対物レンズまでの光学系を共用でき、光学部材の品数を
少なくできる。また、対物レンズを短波長光に適した仕
様とした場合には、長波長光用のカップリングレンズの
一面をアナモルフィック非球面に成形することにより、
球面収差成分及び非点収差成分を打ち消すことができ
る。

【００６８】

【発明の効果】以上のように本発明においては、整形プ
リズムを複数備えるので、整形倍率を向上させた場合で
も整形プリズムへの入射角度の増大は低減される。従っ
て、入射角度の増加による出射光のずれ量の増大を防止
できる。また、光源に近い側の第１の整形プリズムの整
形倍率を他側の第２の整形プリズムよりも大きく設定し
ているので、第１の整形プリズムの配置ずれに起因する
出射光の位置ずれを第２の整形プリズムで修正できる。
さらに、第２の整形プリズムは、屈折率が相異なる硝材
を貼り合わせて形成してあるので、ビーム光の波長変動
に起因する出射光の位置ずれを修正できる。

【００６９】また本発明においては、波長が相異なる第
１及び第２の光源を備える場合に、夫々の出射光は第１
の整形プリズムの異なる面に入射するので夫々の光源の
位置設定が容易である。また第１の整形プリズムの同一
面から異なる角度で出射するので、第２の整形プリズム
への入射角度が夫々異なる。従って、夫々のビーム光は
波長が異なるので、第２の整形プリズムからの出射光の
角度を同一にすることができる。さらに、長波長のビー
ム光用の光学系に集光機能及びデフォーカス調整機能を
有するレンズを備えているので、レンズの形状を所定の
形状に設定することにより、同一の対物レンズの共用し
つつ、長波長のビーム光を用いた場合の球面収差成分及
び非点収差成分を除去できる等、本発明は優れた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の光ヘッド装置の光学系
の構成図である。

【図２】本発明に係る第１の整形プリズムの形状を示す
平面図である。

【図３】本発明に係る第２の整形プリズムの形状を示す
平面図である。

【図４】第１及び第２の整形プリズムにおけるビーム光
の光路を示す説明図である。

【図５】本発明の実施の形態２の光ヘッド装置の光学系
の構成図である。

【図６】第１及び第２の整形プリズムにおける第２ビー
ム光の光路を示す説明図である。

【図７】従来の整形プリズムの位置ずれに対するビーム
光の出射位置ずれを示す説明図である。

【図８】従来の整形プリズムの入射角と出射光のずれ量
との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１第１の整形プリズム１ａ第１面（入射面）１ｂ第２面（入射面）１ｃ第３面（出射面）１ｄ第４面２第２の整形プリズム２ａ第１の硝材２ｂ第２の硝材２１入射面２２出射面３ａ第１のレーザ光源３ｂ第２のレーザ光源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者濱口慎吾神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者只木恭子神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者松井清人神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者河崎悟朗神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者神頭信之神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内Ｆターム(参考） 2H042 CA06 CA12 CA17 5D119 AA01 AA43 EC45 EC47 FA08 JA02 JA07 JB03 LB05 5F073 AB25 AB27 BA06 FA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源から出射されたビーム光の形状を整
形プリズムにより整形し、整形されたビーム光を光記録
媒体に集束せしめて情報を記録／再生する光ヘッド装置
において、前記光源から前記光記録媒体に至る光路間に、前記光源
に近い側の第１の整形プリズムと前記光記録媒体に近い
側の第２の整形プリズムとを備え、前記第１の整形プリ
ズムは前記第２の整形プリズムよりも高い整形倍率を有
することを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項２】前記第２の整形プリズムは、屈折率が異
なる複数の光学材を貼り合わせてなる請求項１記載の光
ヘッド装置。
【請求項３】第２の光源をさらに備え、夫々の光源か
ら出射された相異なる波長を有するビーム光が、前記第
１の整形プリズムの異なる面に入射し、同一面から夫々
異なる角度を有して出射した後、前記第２の整形プリズ
ムの同一面に入射し、同一面から略同一角度を有して出
射すべく、前記第１及び第２の整形プリズムは夫々の入
射面及び出射面を有する請求項１又は２記載の光ヘッド
装置。
【請求項４】前記第２の光源と前記第１の整形プリズ
ムとの間に、集光機能を有するデフォーカス調整レンズ
をさらに備え、前記第２の光源は前記第１の光源よりも
長波長域用である請求項３記載の光ヘッド装置。
【請求項５】前記デフォーカス調整レンズは、入射側
又は出射側に開口部材を備える請求項４記載の光ヘッド
装置。