JP2000348366A

JP2000348366A - 光ヘッド装置

Info

Publication number: JP2000348366A
Application number: JP11362739A
Authority: JP
Inventors: Koichi Murata; 浩一村田; Yoshiharu Oi; 好晴大井
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 1999-12-21
Publication date: 2000-12-15
Anticipated expiration: 2019-12-21
Also published as: JP4281187B2

Abstract

(57)【要約】【課題】生産性のよい開口制御素子を備えた、光ヘッド
装置を得る。【解決手段】平板状の開口制御素子基板２１の中心部領
域を囲む周辺部領域には断面が凹凸の形状の回折格子２
０が形成され、かつ凹凸の位相振幅が選択的に透過させ
たい光の波長のｉ倍（ｉは２以上の整数）である開口制
御素子を、異なる２つの波長の光を使用する光ヘッド装
置の光ディスクへ至る光路中に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスクの情報
の記録や再生に使用する光ヘッド装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＤ−Ｒ（追記型コンパクトディスク）
などを含むＣＤ（コンパクトディスク）系光ディスクの
記録・再生のために、厚さ１．２ｍｍの光ディスクと、
光源として発振波長７８０ｎｍの半導体レーザと、ＮＡ
（開口数）０．４５の対物レンズとが使用されている。
一方、ＤＶＤ（デイジタルビデオディスク）系光ディス
クの記録・再生のために、厚さ０．６ｍｍの光ディスク
と、発振波長６５０ｎｍの半導体レーザと、ＮＡ０．６
の対物レンズとが使用されている。

【０００３】１つの光ヘッド装置によるＣＤとＤＶＤ両
系の光ディスクの記録・再生は、両系の光ディスクに使
用されるそれぞれの波長の半導体レーザを各１個、それ
ぞれのＮＡの対物レンズを各１個搭載してそれぞれを切
換えることにより実現できるが、この切換方式では光学
系が２系統になるため装置形状が大きく、重量も重く、
また部品点数も多くなって、組み立てが複雑であり、制
御電力も大きく、さらにコスト高になる欠点があった。

【０００４】そのため最近では、波長の異なる半導体レ
ーザから出た光を波長選択性合成・分離ミラーで合成・
分離し同一の対物レンズを用いる構成にして、よりコン
パクトな光ヘッド装置を実現することが考えられてい
る。しかし、ＣＤ系とＤＶＤ系では光ディスクの厚みが
それぞれ１．２ｍｍおよび０．６ｍｍと異なること、対
物レンズのＮＡがそれぞれ０．４５および０．６と異な
ること、光源の波長がそれぞれ７８０ｎｍおよび６５０
ｎｍと異なることなどのため、ＣＤ系とＤＶＤ系とで同
一の対物レンズを使用して記録・再生する場合、上述の
対物レンズのＮＡを波長に応じて変える必要がある。

【０００５】波長に応じてＣＤ系とＤＶＤ系の対物レン
ズのＮＡを変える方法として、次のような開口制御素子
を光源から光ディスクに至る光路中に配設して使用して
いる。すなわち、開口制御素子の光軸が通る中心部領域
では前記した異なる波長の２つの光を直進透過させ、光
軸が通らない周辺部領域では波長６５０ｎｍの光のみを
直進透過させて波長７８０ｎｍの光を透過させない機能
を有する開口制御素子である。

【０００６】従来、前述の開口制御素子には、使用する
２つの波長の光のうち１つの光を反射するように対物レ
ンズの表面の周辺部に誘電体光学多層膜が施されてい
た。光の透過特性は、誘電体光学多層膜が施されていな
い中心部領域では波長６５０ｎｍと波長７８０ｎｍの両
光に対して高透過率で、周辺部領域（ほぼドーナツ状の
領域）では波長６５０ｎｍの光に対してのみ高透過率
で、波長７８０ｎｍの光には低透過率である。

【０００７】上記の光透過性能を得るために開口制御素
子の周辺部領域では、波長７８０ｎｍの光は反射するよ
うに通常２０層程度の誘電体光学多層膜が必要で、３〜
４μｍの光学膜厚ｎｄ（ただし、ｎ：屈折率、ｄ：膜
厚）となっていた。この場合、波長７８０ｎｍの光に対
しては、周辺部領域では反射されるので開口制御（制
限）される。しかし、波長６５０ｎｍの光に対しては、
中心部領域での光学膜厚と周辺部領域での光学膜厚との
差が大きく光学的波面に波面収差により位相差を生じ、
光ディスク上への効率のよい集光ができない。

【０００８】この波面収差の問題を解決するために、中
心部領域にも光学膜厚が周辺部領域とほぼ同じになるよ
うに光学多層膜（波長６５０ｎｍと波長７８０ｎｍとの
光に対してともに高透過率）を施している。

【０００９】開口制御素子の良好な集光特性を得るの
に、開口制御素子の中心部領域と周辺部領域との間で必
要とされる光学膜厚差（Δｎｄ）は、光学的波面の位相
差からの要求により６０ｎｍ以下であり、この条件を満
たすように成膜時に精度よく中心部領域と周辺部領域の
光学膜厚を制御しなければならない。

【００１０】しかし、周辺部領域での反射を従来の誘電
体光学多層膜で行う方式では、光学膜厚が厚い（３〜４
μｍ）ため、１％以下の光学膜厚精度で成膜する必要が
あった。この中心部領域と周辺部領域で要求される成膜
精度は、光学膜形成の歩留まりを著しく低下させ、開口
制御素子の生産性を落とす大きな原因であった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の欠点を解決し、光学特性に優れかつ小型軽量
化に適し、生産性のよい光ヘッド装置を提供することに
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、波長の異なる
２つ以上の光を用いて、光ディスクの記録または再生を
行う光ヘッド装置の、前記２つ以上の光が光ディスクの
情報記録面に至る光路中に、波長に応じて光の透過領域
を制限する機能を有する開口制御素子を備えた光ヘッド
装置において、開口制御素子の光軸が通る中心部領域を
囲む周辺部領域には断面が凹凸の形状の周期的な回折格
子が形成され、前記凹凸の位相振幅が選択的に透過させ
たい光の波長のｉ倍（ただしｉは２以上の整数）である
ことを特徴とする光ヘッド装置を提供する。

【００１３】また、開口制御素子の回折格子の平面パタ
ーンが、開口制御素子の前記光軸を回転軸としたとき１
８０°の回転対称性を有しない平面パターンである上記
の光ヘッド装置を提供する。また、前記中心部領域に、
位相制御用の輪帯状溝が設けられている上記の光ヘッド
装置を提供する。また、前記凹凸の断面深さが、前記輪
帯状溝の断面深さと等しい上記の光ヘッド装置を提供す
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態として、Ｄ
ＶＤ系とＣＤ系のそれぞれに使用する２種類の波長の光
源を有する光ヘッド装置について説明する。図７に示す
本発明の一例の光ヘッド装置において、半導体レーザ９
ａ、９ｂから出射した光はそれぞれコリメートレンズ１
０ａ、１０ｂを透過後、ビームスプリッタ７を透過（１
０ａの透過光）または反射（１０ｂの透過光）し、開口
制御素子６（開口制御素子と他の光学素子と組み合わせ
る場合もある。これに関しては後述する。）を透過し
て、対物レンズ５によって光ディスク４上に集光され
る。また、１１ａ、１１ｂは光検出器である。

【００１５】図７に示すように対物レンズ５とビームス
プリッタ７との間に、本発明における開口制御素子６を
配置することで図８（ａ）および図８（ｂ）のように、
光の波長に応じて対物レンズのＮＡを実効的に制御して
光ディスク４に集光させているので、厚さの異なる光デ
ィスクでも一つの光学系で高い集光能力を実現してい
る。

【００１６】図８（ａ）はＣＤ用で対物レンズのＮＡが
大きい場合の光の透過の様子を示し、波長６５０ｎｍの
光は開口制御素子６を透過後対物レンズ５でＮＡが０．
６となり光ディスク４上に焦点を結ぶ。図８（ｂ）はＤ
ＶＤ用で対物レンズのＮＡが小さい場合の光の透過の様
子を示し、波長７８０ｎｍの光は開口制御素子６を透過
後対物レンズ５でＮＡが０．４５となり光ディスク４上
に焦点を結ぶ。

【００１７】本発明における開口制御素子の一例の断面
図を図１（ａ）に、平面図を図１（ｂ）に示す。開口制
御素子基板２１に断面が凹凸の形状の回折格子２０が形
成されている。図８（ｂ）のように開口制御素子の周辺
部領域ではＣＤ用の波長の光のみを透過的に回折し光路
を変える機能の回折格子を形成し、ＤＶＤ用の波長の光
は透過させない。また、開口制御素子基板の中心領域に
は回折格子を形成せず２つの波長に対しても高い透過率
を有する。

【００１８】この開口制御素子に形成された回折格子の
断面が凹凸の形状の周期的な位相振幅（後述する）が、
選択的に透過させたい波長（６５０ｎｍ）の２以上の整
数倍とすることで６５０ｎｍの光に対しては回折効率が
低く、７８０ｎｍの波長に対しては回折効率を高くでき
て好ましい（この様子を図６に示す）。

【００１９】図５は断面が凹凸の形状で屈折率の異なる
２つの媒質が接している様子を表す断面図であり、図５
のように屈折率ｎ₁、ｎ₂の２つの媒質の界面に回折格子
を形成する場合には、回折格子の断面の凹凸の深さをｄ
とするとき、この周期的な位相振幅φはｄ×｜ｎ₁−ｎ₂
｜と表せる。この位相振幅φを透過率を高くしたい波長
のｉ倍にする。ｉが整数のときその波長の光の透過率が
最も高くなる。

【００２０】図６は断面凹凸の形状の回折格子の０次透
過率と波長との関係を示すグラフである。ここでは種々
のｉに対して計算した。このように、ｉ＝１では波長７
８０ｎｍ付近の透過率が約７２％と比較的高く開口制御
機能はやや不足するが、ｉ＝２または３では７８０ｎｍ
における透過率は約２０％以下となり充分な開口制御機
能が得られる。またｉ＝４では、再び７８０ｎｍにおけ
る透過率が上昇する。このように６５０ｎｍと７８０ｎ
ｍの２つの波長を用いる場合にはｉ＝２または３が好ま
しい。このｉの値は選択したい波長により最適化するこ
とが好ましい。

【００２１】例えば、ガラスと空気の界面に回折格子を
作成する場合、ガラスの屈折率ｎ₁＝１．４５、空気の
屈折率ｎ₂＝１のときｄを２．８９μｍとすることで、
φ＝２．８９×（１．４５−１．０）＝１．３μｍとな
り０．６５μｍのＤＶＤ用の波長の２倍（ｉ＝２）とす
ることができる。

【００２２】さらに、ｉを２以上の整数とし、さらに回
折格子の凸部と凹部との平面面積をほぼ等しくすること
で、回折格子の存在する周辺部領域の０次透過光の波面
は、回折格子のない中心部領域の波面とちょうど波長の
整数倍だけ異なり、実質的に透過光の波面収差には影響
されず好ましい。

【００２３】ここでｉは５以下が好ましい。ｉが５より
大きくなると回折格子の作成に困難を伴うことがある。
また、ｉは整数であると透過させたい波長の光の透過率
が最も高くなり好ましいが、整数値から１０％程度ずれ
ていてもよい。すなわち、透過させたい波長の光の透過
率が多少低くても、透過させたくない波長の光の透過率
が極めて低く所望の特性が得られればよい。

【００２４】また、光ヘッド装置において半導体レーザ
などの光源からの出射光が、光ディスクへ向かう途中、
開口制御素子の周辺部領域に形成された回折格子により
回折され光ディスクへ向かい、光ディスクで反射し、開
口制御素子に戻ってきたときに、再度開口制御素子によ
って回折される。この往復において、往路で例えば＋１
次に回折され復路で−１次（＋１次とは逆方向）に回折
される場合に、その光は回折されなかった０次光とほぼ
等しい光路を戻ることになる。この−１次の回折光が光
検出器に到達し、ノイズ光となるため、開口制御機能が
実質的に低下する。

【００２５】したがって、回折格子の平面状の回折格子
パターンが、図１（ｂ）に示すように光軸を回転軸とし
たとき１８０°の回転対称性を有しない平面パターンで
あれば、すなわち、光軸を回転軸として１８０°回転し
たときその回折格子パターンが重ならなければ、往路で
回折された光は復路で回折された後にも０次光とは異な
る光路を進むこととなり、光検出器に到達せず好まし
い。また、回折格子パターンは２分割に限定されず、分
割線がなくても、３分割でも、４分割でも、その他の分
割でも、光軸を回転軸としたとき１８０°の回転対称性
を有しない平面パターンであればよい。

【００２６】回転角１８０°に関しては、１８０°から
１０〜２０°ずれても回折格子パターンが上記の回転対
称性を有しなければよく、また、回折格子パターンの１
８０°回転対称性からのずれは光の往路と復路で同じ光
路をたどらない程度ずれていればよい。

【００２７】また、使用する光学系によっては、開口を
制限するだけではＣＤ系とＤＶＤ系との光ディスクの厚
みの違いにより発生する球面収差を、充分に抑制できな
いことがある。本発明における開口制御素子の他の例の
断面図を図２（ａ）に、平面図を図２（ｂ）に示す。図
２（ａ）および図２（ｂ）のように、回折格子２０の形
成されていない、光軸が通る中心部領域（ＣＤ再生時に
光が透過する領域）に球面収差補正用の輪帯状溝２２を
形成することが好ましい。

【００２８】この収差補正機能について説明する。厚さ
０．６ｍｍのＤＶＤ系の光ディスクに対して最適化され
たＮＡ０．６の対物レンズを使用して、厚さ１．２ｍｍ
のＣＤ系の光ディスクを再生すると、例えば図９に示す
ような位相差を有する球面収差が発生する。すなわち、
図９はＣＤ系の光ディスク再生時に発生する位相差の開
口数依存性を表すグラフである。この位相差は実際には
３次元曲面で、周辺部の盛り上がったドーナツ状で、か
つ環状である。

【００２９】この球面収差を補正するには、図９と逆符
号の位相差を発生する位相制御素子を用いればよい。具
体的には、ガラス基板などと他の光学的媒質との界面に
この位相差形状の溝を形成する。この場合、ガラス基板
などの屈折率をｎ₁他の光学的媒質の屈折率をｎ₂とし、
与えたい位相差形状を（ｎ₁−ｎ₂）で除した形状をガラ
ス基板などの表面に形成し、他の光学的媒質でこの形状
を充填すればよい。また、この形状を他の光学的媒質の
表面に形成してもよい。他の光学的媒質が空気の場合は
ｎ₂＝１となる。しかし、この３次元曲面は、ＣＤ系の
光ディスク再生時には球面収差を補正するが、ＤＶＤ系
の光ディスク再生時には球面収差を逆に悪化させる。

【００３０】本発明における開口制御素子では、上記の
位相差形状を階段の形状の溝で近似している。図２
（ａ）には、開口制御素子基板に形成された断面の形状
が階段状で、平面の形状が環状の輪帯状溝２２が示して
あり、この階段は段差ｈ（隣接する階段間の高度差）を
有する。形成される段数は通常２〜５段である。ここで
環状とは完全な円形である必要はなく多少楕円に近くて
もよく、さらに円形が繋がってなく部分的に切れていて
もよい。使用する透明基板はガラスに限定されず、アク
リル樹脂、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニルなど高分
子系の材料でもよい。

【００３１】また、溝の形成方法にはフォトリソグラフ
ィーとエッチングを組み合わせる方法、プレス法、射出
成形法などがあり、溝の形成される材料に応じて適切な
方法が選択される。球面収差を補正するための形状をガ
ラス基板などの表面に形成する場合、ガラス基板などの
表面を削り込んでもよく、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂など光学膜
を積層してもよい。

【００３２】段差ｈから発生する位相差は、他の光学的
媒質が空気として、（ｎ₁−１）ｈ／λで表せる。波長
λ＝６５０ｎｍのＤＶＤ系の光ディスク使用時には位相
を変化させないために、ｈを適切に選択して位相差をλ
の整数倍とする。例えば、波長の２倍とする場合、基板
の屈折率ｎ＝１．４５のときｈ＝２．８９μｍとすれば
よく、このとき、実質的に波長６５０ｎｍの光は位相が
変化しない。

【００３３】一方上記の段差部分に波長７８０ｎｍの光
を透過させると、１．６７の倍数の位相差が発生する。
図２（ａ）のように、この段差を複数個作成すること、
すなわち階段状に溝を形成することで、波長７８０ｎｍ
の光に対してのみ位相を変化させ得る。このことを利用
して、基板に断面の形状が階段状で平面の形状が環状の
輪帯状溝を形成することで入射光の位相を制御し球面収
差を補正できる。図１０に階段状の輪帯状溝で補正した
位相差の開口数依存性のグラフを示す。このように位相
制御用の輪帯状溝を開口制御素子の中心部領域に形成す
ることで、光ディスクの厚みの差により発生する球面収
差を充分に抑制でき好ましい。

【００３４】また、この位相制御用の輪帯状溝の断面深
さと、開口制御に用いる回折格子の凹凸状の溝の断面深
さを、同じ断面深さとすることが、位相差を６５０ｎｍ
の整数倍とするために好ましい。さらに、開口制御素子
作製の工程の簡略化の点でも好ましい。また、開口制御
用の図２（ａ）の回折格子２０と輪帯状溝２２の形成は
同一のエッチング工程で作成できるので、一体化するこ
とは極めて好ましい。また、一体化することで部品点数
を低減でき光ヘッド装置の組立が容易になる。

【００３５】また、光ヘッド装置には、半導体レーザな
どの光源から出た光を光ディスクに集光させ、復路にお
いて光検出器に光を導くためにビームスプリッタが必要
である。したがって、開口制御素子とビームスプリッタ
とを一体化させることが好ましい。一体化させることで
部品点数が減り、光ヘッド装置組立工程数の低減に効果
があり、さらに低コスト化が図れて好ましい。

【００３６】図３は開口制御素子とビームスプリッタと
を一体化した一例を示す。図３のように回折格子２０と
輪帯状溝２２を有する開口制御素子の部分と、ビームス
プリッタ２３の部分とを一体化することで、これらの機
能が一体化されてさらに好ましい。開口制御素子とビー
ムスプリッタは、一枚の基板に形成してもよく、別々の
基板に形成したものを積層してもよい。

【００３７】図４は開口制御素子とλ／４板とビームス
プリッタとを一体化した一例を示し、ビームスプリッタ
としてホログラムを用いている。ホログラムは、複屈折
性を有する高分子液晶の薄膜に格子状の凹凸部２４を設
け、この高分子液晶の常光屈折率とほぼ等しい屈折率を
有する光学的等方性媒質で、高分子液晶の薄膜の凹凸部
を充填した偏光ホログラムである。

【００３８】この偏光ホログラムは、入射する光の偏光
方向により回折効率が異なり、半導体レーザから光ディ
スクに向かう光の往路では高透過率の偏光方向を利用
し、また復路ではλ／４板２５により偏光方向を回転さ
せ高回折効率の偏光方向を利用し、光検出器に光を導け
る。ここで用いたλ／４板は２つの波長６５０ｎｍと７
８０ｎｍの平均の波長に対する１／４の位相差とした。
また、符号２０と２２は図３のそれらと同じ要素を示
す。ビームスプリッタ用のホログラムとして、透明基板
に凹凸を形成したものでもよい。

【００３９】また、光ディスクの記録・再生を安定して
行うために、光ヘッド装置においては、種々のフォーカ
スサーボ方式やトラッキングサーボ方式が適用され、そ
れらの方式に応じて複数の光検出器が配置される。この
場合、開口制御素子による回折光が光検出器に入射する
とノイズとなるため、この回折光が光検出器に到達しな
いように回折格子パターンを設計することが好ましい。

【００４０】回折格子のピッチを小さくするほど回折角
度が増大するため、光検出器へ回折光が到達し難くなる
が、波長６５０ｎｍの光の透過率が相対的に低下し安定
した性能の回折格子を得ることが難しいため、比較的大
きな回折格子のピッチでありながら回折光が光検出器へ
混入しない回折格子パターンが求められる。

【００４１】具体的には、図１１に示すように回折格子
２０ａと回折格子２０ｂのそれぞれの直線状の格子がほ
ぼ６０゜の角度をなし、ほぼ等しい回折格子のピッチと
することにより、往路と復路での０次透過光と±１次回
折光は光検出器の周辺位置（図１２の○、◎、□の各印
のところ）に到達する。他の次数の回折光は強度が弱い
ため省略した。図１２で、○印は往路でも復路でもとも
に回折されない透過光（０次回折光）を、◎印は往路で
は０次回折光であるが復路では±１次回折光、または往
路では±１次回折光であるが復路では０次回折光を、□
印は往路でも復路でもともに±１次回折光を示す。

【００４２】図１２から明らかなように、光軸に近いこ
れらの透過光、回折光は、ほぼ６０゜の角度をなす等角
度で、等間隔の配置をとり、光検出器への回折光の入射
を回避できる。特に、ビ−ムスプリッタ用のホログラム
を用いる図７に示す光ヘッド装置において、光検出器１
１が特定方向に偏って配置された場合（図１２のＹ軸方
向）、回折格子２０ａ、２０ｂの直線状の格子の一方を
Ｙ軸方向とほぼ平行に形成することにより、光検出器が
偏って配置された方向には高強度の±１次の回折光が発
生せず好ましい。

【００４３】

【実施例】以下の実施例で使用した２つの半導体レーザ
の波長は、それぞれ６５０ｎｍと７８０ｎｍであった。

【００４４】「実施例１」まず、開口制御素子に形成さ
れた回折格子の凹凸の形状の溝について説明する。開口
制御素子に使用した透明基板の屈折率はｎ＝１．４５で
あり、凹凸の形状の溝の深さはｄ＝２．８９μｍとし、
回折格子のピッチは８μｍとした。また、回折格子の形
成領域は、光軸が通る直径２．１ｍｍの円の周辺部領域
とした（図２（ｂ）のハッチング部）。回折格子の平面
パターンは、図２（ｂ）のように円の中心を通る光軸を
回転軸としたとき１８０°の回転対称性を有しない平面
パターンとした。

【００４５】この回折格子により発生する位相振幅φは
ｄ×（ｎ−１）＝２．８９×（１．４５−１）＝１．３
μｍで、この回折格子のある周辺部領域を透過させたい
光の波長０．６５μｍの２倍とした。周辺部領域の波長
６５０ｎｍの光に対する透過率は約９２％で、ＣＤ系の
光ディスクの波長７８０ｎｍの光に対する透過率は３０
％であった。この回折格子により波長７８０ｎｍのＣＤ
系の光ディスク用の光のみ外径２．１ｍｍの開口制限
（ＮＡ＝０．４５に相当）を得ることができた。

【００４６】さらにＣＤ再生時の球面収差を改善するた
めに開口制御素子の光軸が通る直径２．１ｍｍの円の内
部に位相制御用の輪帯状溝２２を形成した（図２
（ｂ））。この輪帯状溝２２の溝について説明する。使
用した基板の屈折率はｎ＝１．４５であり輪帯状溝の段
差ｈ＝１．４５μｍとすることで、波長６５０ｎｍの光
に対しては位相差を発生させないようにした。一方この
段差に波長７８０ｎｍの光を透過させると、１．６７倍
の位相差を発生させることができた。すなわち、図２の
（ａ）のように、この段差を２つに作成することで、波
長７８０ｎｍの光に対してのみ位相差を発生させた。

【００４７】この２つの段差の合計の深さと、開口制限
用の回折格子の溝の深さは同じなので、同時にエッチン
グすることで効率よく開口制御素子を作成できた。この
位相制御用の輪帯状溝２２を形成した基板を用いたとき
の補正された位相差を図１０に示した。この輪帯状溝２
２を形成した基板とビームスプリッタ用のホログラム２
４が形成された基板とλ／４板とを積層して一体化して
開口制御素子（図４）とし、この一体化した開口制御素
子を光ヘッド装置に組み込んだ（図７）。

【００４８】このホログラムとしては、複屈折性を有す
る高分子液晶の薄膜に格子状の凹凸部を設け、この高分
子液晶の常光屈折率とほぼ等しい屈折率を有する光学的
等方性媒質で、高分子液晶の薄膜の凹凸部を充填した偏
光ホログラムを用いた。この偏光ホログラムは、入射す
る光の偏光方向により回折効率が異なり、半導体レーザ
から光ディスクに向かう往路では高透過率の偏光方向を
利用し、復路ではλ／４板により偏光方向を回転させ高
回折効率の偏光方向を利用して、光検出器に光を導くこ
とができる。ここで用いたλ／４板は２つの波長６５０
ｎｍと７８０ｎｍの平均の波長に対する１／４の位相差
とした。

【００４９】図７の光ヘッド装置において、ＤＶＤ系の
光ディスク用の波長６５０ｎｍの半導体レーザ９ａとＣ
Ｄ系の光ディスク用の波長７８０ｎｍの半導体レーザ９
ｂを光源として使用した。これらの半導体レーザからの
出射光は、それぞれのコリメートレンズ１０ａ、１０ｂ
を透過しビームスプリッタ７により光軸が一致し、本発
明における一体化された開口制御素子６（開口制御素子
とλ／４板とビームスプリッタ用の偏光ホログラムとを
積層したもの）を透過し、対物レンズ５により光ディス
ク４の面に集光する。この光ディスク４のピット情報を
有した光ディスク４からの反射光は再び開口制御素子６
を通過するときに、偏光ホログラムにより光軸をわずか
に曲げられ、各光検出器１１ａ、１１ｂに到達する。

【００５０】また、２つの半導体レーザの位置を交換し
て、ＤＶＤ系の光ディスク用の半導体レーザを９ｂ、Ｃ
Ｄ系の光ディスク用の半導体レーザを９ａとしてもよ
い。この場合、ビームスプリッタ７の反射特性は上記の
場合と異なり、波長６５０ｎｍの光を反射する。

【００５１】実施例１では、ＣＤ系の光ディスク再生時
に、この光ディスクに最適な開口制限されたＮＡ＝０．
４５を得ることができ、しかも、輪帯状溝２２を設ける
ことにより光ディスク面上の球面収差を充分に低減でき
た。これによって、光ディスクからの反射光である情報
光のノイズを低減できた。また、光ヘッド装置の構成部
品点数を減らすことができ、小型化が実現できた。

【００５２】「実施例２」実施例２では、図１１に示す
回折格子でピッチが３０μｍの波長選択性の開口制御素
子を実施例１と同様に作製し、図７に示す光ヘッド装置
の開口制御素子６として搭載した。そして、光ヘッド装
置の光検出器周辺の回折光位置を測定したところ、図１
２に示すように光検出器へ透過光や±１次回折光の入射
がないことがわかった。ただし、○印は往路でも復路で
もともに回折されない透過光（０次回折光）を、◎印は
往路では０次回折光であるが復路では±１次回折光、ま
たは往路では±１次回折光であるが復路では０次回折光
を、□印は往路でも復路でもともに±１次回折光を示
す。また、波長６５０ｎｍの透過率が高く安定した特性
の開口制御素子であることがわかった。

【００５３】

【発明の効果】開口制御素子の光軸を通らない周辺部領
域に、回折格子を形成するため、従来の多層膜を形成す
る方法と比べて、生産性がよく開口制御素子が作製で
き、この開口制御素子を組み込んだ光ヘッド装置作製の
生産性も向上する。したがって、光ヘッド装置の低コス
ト化も図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における開口制御素子の一例を示す図で
あり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。

【図２】本発明における開口制御素子の他の例を示す図
であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。

【図３】開口制御素子とビームスプリッタとを一体化し
た一例を示す側面図である。

【図４】開口制御素子とλ／４板とビームスプリッタと
を一体化した一例を示す側面図である。

【図５】断面が凹凸状で屈折率が異なる２つの媒質が接
している様子を表す断面図である。

【図６】断面凹凸状の回折格子の０次透過率と波長との
関係を表すグラフである。

【図７】本発明の光ヘッド装置の一例を示す概念的側面
図である。

【図８】開口制御素子と対物レンズを透過した光が光デ
ィスク上で焦点を結ぶ様子を表す図で、（ａ）はＣＤ用
で対物レンズのＮＡが大きい光の場合を示す側面図、
（ｂ）はＤＶＤ用で対物レンズのＮＡが小さい場合を示
す側面図である。

【図９】ＣＤ系の光ディスク再生時に発生する位相差の
開口数依存性を表すグラフである。

【図１０】階段状の輪帯状溝で補正した位相差の開口数
依存性のグラフである。

【図１１】本発明における開口制御素子の別の例を示す
平面図である。

【図１２】図１１の開口制御素子による透過光や±１次
回折光の、光検出器近くでの分布を示す平面図である。

【符号の説明】

４：光ディスク６：開口制御素子９ａ、９ｂ：半導体レーザ１１、１１ａ、１１ｂ：光検出器２０、２０ａ、２０ｂ：回折格子２１：開口制御素子基板２２：輪帯状溝２３：ビームスプリッタ２４：格子状の凹凸部（ホログラム）２５：λ／４板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】波長の異なる２つ以上の光を用いて、光デ
ィスクの記録または再生を行う光ヘッド装置の、前記２
つ以上の光が光ディスクの情報記録面に至る光路中に、
波長に応じて光の透過領域を制限する機能を有する開口
制御素子を備えた光ヘッド装置において、開口制御素子の光軸が通る中心部領域を囲む周辺部領域
には断面が凹凸の形状の周期的な回折格子が形成され、
前記凹凸の位相振幅が選択的に透過させたい光の波長の
ｉ倍（ただしｉは２以上の整数）であることを特徴とす
る光ヘッド装置。
【請求項２】開口制御素子の回折格子の平面パターン
が、開口制御素子の前記光軸を回転軸としたとき１８０
°の回転対称性を有しない平面パターンである請求項１
に記載の光ヘッド装置。
【請求項３】前記中心部領域に、位相制御用の輪帯状溝
が設けられている請求項１または２に記載の光ヘッド装
置。
【請求項４】前記凹凸の断面深さが、前記輪帯状溝の断
面深さと等しい請求項１、２または３に記載の光ヘッド
装置。