JP2001076368A - 光学ヘッドおよび１／４波長板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ディスクからの戻り光による影響を受ける
ことなく正確かつ高速に書き込みを行うことができる小
型軽量かつ安価な構成の光学ヘッドおよびそれを実現す
るための新規な１／４波長板を提供する。 【解決手段】 レーザ光源ＬＤ２からの出射光Ｌと、光
ディスク１１で反射されビームスプリッタ６を透過して
ＬＤ２に戻ってくる戻り光Ｌ'との干渉を防止する１／
４波長板８を、ＬＤ２の出射部近傍に配置するととも
に、その１／４波長板８に、ＬＤ２からの出射光Ｌを透
過回折させて情報記録用の０次回折光Ｌ0とトラッキン
グ制御用の±１次回折光Ｌ+1、Ｌ-1とを生成する回折格
子のパターン８Ｂを形成した。戻り光Ｌ'は、光ディス
ク１１の記録層１１ａで反射しているため、出射時の円
偏光とは逆転した円偏光となって１／４波長板８に
入射し、１／４波長板８を通過することによって直線偏
光となる。この直線偏光の方向はＬＤ２の出射光で
ある直線偏光のそれと直交関係にあるので、戻り光
Ｌ'がＬＤ２に入射しても、ＬＤ２の出射光Ｌと戻り光
Ｌ'とが干渉することはない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク等の記
録媒体に情報を記録再生する光学ヘッドおよびその主要
な構成要素の一つである１／４波長板に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】音楽や画像などの情報を記録するＣＤや
コンピュータ装置などの記録媒体として使用されるＣＤ
−ＲＯＭに記録されている情報を読み出したり、書き込
んだりする光ディスク装置では、光学ヘッドを使用し
て、光ディスクに情報を書き込んだり、光ディスクから
情報を読み出したりする。図３（ａ）はこのような光デ
ィスク装置に搭載される光学ヘッドの一例を示す概略構
成図である。この光学ヘッド２１は、レーザ光Ｌを発生
するレーザダイオード（以下、ＬＤと記す）２と、この
ＬＤ２から出射されるレーザ光Ｌを透過回折させて１本
のメインビーム（情報読取用のレーザ光（０次回折
光））Ｌ0（図４参照）と２本のサイドビーム（トラッ
キングサーボ用のレーザ光（±１次回折光））Ｌ+1、Ｌ
-1（図４参照）とを生成する回析格子（グレーティン
グ）板３と、この回析格子板３からのメインビームＬ0
とサイドビームＬ+1、Ｌ-1とを各々並行ビームにするコ
リメートレンズ４と、このコリメートレンズ４から出射
される３つの並行なビームＬ0、Ｌ+1、Ｌ-1を集光し
て、図３（ｂ）に示すように光ディスク３１上の情報記
録エリアにスポット照射するとともに、光ディスク３１
から反射されて戻ってくる戻り光Ｌ’を集光してコリメ
ートレンズ４へ戻す対物レンズ５と、対物レンズ５およ
びコリメートレンズ４を透過して戻ってくる戻り光Ｌ’
を略直角方向に反射させるビームスプリッタ６と、この
ビームスプリッタ６で反射された戻り光Ｌ’を受光する
フォトダイオード（以下、ＰＤと記す）７とを備えてい
る。

【０００３】上記のように構成された光学ヘッド２１
は、ＬＤ２によってレーザ光Ｌを発生させ、これを回析
格子板３によって３つのレーザ光、すなわち１つのメイ
ンビームＬ0と２つのサイドビームＬ+1、Ｌ-1とに分け
た後、ビームスプリッタ６を通してコリメートレンズ４
に入射させ、平行光となった３つのビームＬ0、Ｌ+1、
Ｌ-1を、対物レンズ５により集光して光ディスク３１の
情報記録エリアにそれぞれ合焦させてスポット照射す
る。この動作と並行して、光ディスク３１で反射されて
戻ってくる３つのビーム（ビームＬ0、Ｌ+1、Ｌ-1の反
射光）を対物レンズ５で集光し、これらをコリメートレ
ンズ４よって各々平行なビームにした後、ビームスプリ
ッタ６で反射させて、ＰＤ７の受光面に入射させる。そ
の結果、光ディスク３１からの戻り光（反射光）Ｌ’に
応じた出力信号（電気信号）がＰＤ７より出力される。
ＰＤ７の出力信号は図示しない制御回路で信号処理され
る。すなわち、光ディスク３１の情報記録エリアにはト
ラックＴに沿ってデジタル信号を記録したピットＰが形
成されており、ピットＰの有無やピットＰの大きさ（長
さ）によって光ディスク３１からの戻り光Ｌ’が変化す
るので、それをＰＤ７で受光して電気信号に変換し、制
御回路で信号処理することにより、光ディスク３１に記
録されている情報が再生される。

【０００４】その際、メインビーム（０次回折光）Ｌ0
は光ディスク３１に記録されている本来の情報（音楽情
報、画像情報など）の読み取りに用いられる。一方、サ
イドビーム（±１次回折光）Ｌ+1、Ｌ-1は光ディスク３
１のトラッキングエラーを検出するために、メインビー
ムＬ0が照射されるトラックＴの両側のトラックＴにそ
れぞれ照射される。回析格子板３によって生成されるビ
ームは０次回折光と±１次回折光の３本だけでなく、図
４に示すように±１次回折光の外側にさらに±２次、±
３次の回折光が存在するが、通常光学ヘッドでは０次と
±１次の回折光が使用され、０次の回折光は信号の読み
取りに、±１次の回折光はトラッキング制御に使用され
る。光ディスク３１に記録されたデータを正しく読み取
るためには、このトラッキング制御が正確になされてい
ることが重要である。たとえば、ＣＤではトラック間隔
１．６μｍ、高記録密度のＤＶＤでは約０．８μｍとい
うきわめて狭いトラックが設定されており、±１次回折
光でトラックを正しく追跡しながら、目標のトラック上
に０次回折光を正確に照射しなければならない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図３に示した光学ヘッ
ド２１の構成は、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−Ｒ、
ＤＶＤ−ＲＷといった書き込み可能な光ディスクにデー
タを記録再生する光ディスク装置の場合もほぼ同様であ
る。ただし、書き込み時には、読み取り時よりも強いパ
ワーのレーザ光を光ディスクの記録面に照射しなければ
ならない。書き込み速度は従来１倍速（ＣＤ−Ｒの場合
１枚７６分）あるいは２倍速程度であったが、近年４倍
速、８倍速といった具合に高速化しつつあり、それに伴
って、書き込み時の単位データ当たりのレーザ照射時間
が短くなってきたため、レーザ光のパワーを増大させる
ことで対応せざるを得ない。しかし、レーザ光のパワー
が増大すると、書き込み時に光ディスクで反射されて戻
ってくる光の強度も増大するため、ビームスプリッタ６
を透過してＬＤ２に入射する戻り光Ｌ’の量が増大する
ことになる。戻り光Ｌ’がＬＤ２に入射すると、ＬＤ２
内で出射光Ｌと戻り光Ｌ’とが干渉し、ＬＤ２からの出
射光Ｌにノイズが重畳されることになる。このようなノ
イズを含む光で書き込みを実施すると、誤ったデータが
書き込みまれる率が高くなる。そこで、このような不具
合を解消する手法として、ＬＤの駆動源に重畳モジュー
ルを用いてＬＤの波長帯域を複数の波長成分が混在する
所定の帯域幅に拡大するというものがある。つまりＬＤ
の性質として、複数の波長成分が混在する所定の帯域幅
を持たせることにより戻り光と出力光との干渉が少なく
なる傾向があることが知られており、この性質を利用す
るべく、図５（ａ）に示すような本来単一波長成分の光
を出力する特性を持ったＬＤを、重畳モジュールでラン
ダムに駆動することにより、図５（ｂ）に示すように出
力光の波長帯域を広げるものである。しかし、ＬＤの出
力光の波長帯域を広げると、パワーの分散により中心波
長λ0のレーザ光の出力パワーが減少するため、書き込
み速度を高速化する上で要求される中心波長λ0のレー
ザ光のパワーが得られ難くなる。そこで、この問題を解
消するために、図６に示すように、対物レンズ５とコリ
メートレンズ４との間に１／４波長板８を挿入する手法
が採用されている。

【０００６】図７はその原理説明図である。ＬＤ２から
出射されコリメートレンズ４を通して１／４波長板８に
到来するレーザ光Ｌはいわゆる直線偏光であり、これ
が１／４波長板８を通過することによって円偏光とな
る。この円偏光が光ディスク３１で反射されると回転
方向が逆転した円偏光となる。この反射した円偏光
は１／４波長板８を通過すると直線偏光となる。この
直線偏光の方向は直線偏光のそれと直交関係にある
ため、直線偏光がビームスプリッタ６を通過してＬＤ
２に戻ってきても、その戻り光Ｌ’とＬＤ２から出射さ
れるレーザ光Ｌは偏光方向が互いに直交しているため干
渉しない。したがって、高出力のＬＤ２を用いた場合で
も、光ディスク３１で反射されて戻ってくる戻り光Ｌ’
と出射光Ｌとの干渉を防止して、ＬＤ２を安定に発振動
作させることができるので、出射光Ｌにノイズが重畳さ
れることによって生じるデータの書き込み誤りを少なく
できる。しかしながら、１／４波長板８は単なるガラス
からなるものではなく、異方性結晶（たとえば水晶）か
らなるものであり、光学ヘッドを構成している部品の中
でもかなり高価な類に入る。そのため、１／４波長板８
を用いたことで光学ヘッドの製造コストが大幅に増大す
るという問題があった。また、ＬＤから光ディスクに至
る光路中に配置される部品が一つ増えることになるた
め、光学ヘッドが大型化してしまうという欠点があっ
た。そこで本発明が解決しようとする課題は、光ディス
クからの戻り光による影響を受けることなく正確かつ高
速に書き込みを行うことができる小型軽量かつ安価な構
成の光学ヘッドおよびそれを実現するための新規な１／
４波長板を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る光学ヘッドは、レーザ光源からの出射
光を透過回折させて情報記録用（あるいは情報記録再生
用）の０次回折光（メインビーム）とトラッキング制御
用の±１次回折光（サイドビーム）とを生成する回折格
子と、この回折格子からの光を平行光にするコリメート
レンズと、このコリメートレンズからの光を集光して、
光ディスクにスポット照射するとともに、当該光ディス
クで反射されて戻ってくる戻り光を集光して前記コリメ
ートレンズへ戻す対物レンズと、前記コリメートレンズ
を透過してくる戻り光を反射させて受光素子へ導くべく
前記コリメートレンズと前記レーザ光源との間に設けら
れたビームスプリッタと、前記出射光と前記ビームスプ
リッタを透過した前記戻り光との干渉を防止するために
前記レーザ光源から前記光ディスクに至る光路中に配置
された１／４波長板とを備えた光学ヘッドにおいて、前
記１／４波長板を前記ビームスプリッタと前記レーザ光
源との間に配置するとともに、前記１／４波長板に前記
回折格子の機能を持たせたことを特徴としている。ま
た、本発明に係る１／４波長板は、その表面に透過光を
回折させる回折格子のパターンが形成されていることを
特徴としている。また、透過性の基体の一方の面に１／
４波長板としての機能を有する樹脂層を備えた１／４波
長板であって前記基体の他方の面に前記パターンを形成
したことを特徴としている。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下本発明を図面に示した実施の
形態に基づいて詳細に説明する。図１（ａ）は本発明に
係る光学ヘッドの実施の形態の一例を示す概略構成図、
図１（ｂ）は本発明に係る１／４波長板の実施の形態の
一例を示す構成および動作説明図である。図１（ａ）に
示す光学ヘッド１は、図６に示したように従来戻り光対
策のために対物レンズ５とコリメートレンズ４との間に
挿入されていた１／４波長板８を、レーザ光Ｌを発振す
るレーザ光源（ＬＤ）２の出射部近傍位置に配置すると
ともに、その位置に元々配置されていた回折格子板３の
機能を１／４波長板８に持たせたせるべく、図１（ｂ）
に示すように１／４波長板８の表面に透過光を回折させ
るパターン（グレーティング・パターン）８Ｂを形成し
たものである。１／４波長板８の基体８Ａは、光軸に対
して所定の結晶軸方位となるように切り出し研磨された
異方性結晶（たとえば水晶）板からなる。透過光を回折
させるパターン８Ｂは、基体８Ａの表面をエッチング
し、もしくはＳｉＯ₂等を蒸着することにより形成され
た縞状のパターンからなる。光学ヘッド１のその他の構
成要素は図６に示したものとほぼ同様である。この実施
の形態の光学ヘッド１による書き込み動作は以下のとお
りである。ＬＤ２より出射されたレーザ光Ｌは、まず１
／４波長板８の基体８Ａを通過することによって直線偏
光から円偏光に変換される。この円偏光の回転方
向は図１（ｂ）中の矢印Ａ方向である。また、１／４波
長板８から出射する際、基体８Ａの表面に形成された縞
状のパターン８Ｂによって３つのレーザ光、すなわち１
つのメインビームＬ0と２つのサイドビームＬ+1、Ｌ-1
とに分けられる。１／４波長板８を通過したビームＬ
0、Ｌ+1、Ｌ-1は、ビームスプリッタ６を通してコリメ
ートレンズ４に入射し、平行光となって対物レンズ５に
入射する。対物レンズ５は、コリメートレンズ４からの
ビームＬ0、Ｌ+1、Ｌ-1を集光し、書き込み可能な光デ
ィスク（ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷなど）１１の記録層１１
ａ上にそれぞれ合焦させてスポット照射する。光ディス
ク１１の記録層１１ａ上に照射されたビームＬ0、Ｌ+
1、Ｌ-1のうち、メインビームＬ0によって情報が書き込
まれる。

【０００９】また、これと並行して、光ディスク１１で
反射されて戻ってくる３つのビーム（ビームＬ0、Ｌ+
1、Ｌ-1の反射光）を対物レンズ５で集光し、コリメー
トレンズ４よって各々平行なビームにした後、ビームス
プリッタ６で略直角方向に反射させる。ビームスプリッ
タ６からの反射光は、絞りレンズ９で所定の径に整形さ
れた後、集光レンズ７で集光されて、受光素子であるＰ
Ｄ７の受光面に照射される。その結果、光ディスク１１
からの戻り光（反射光）に応じた出力信号（電気信号）
がＰＤ７より出力される。ＰＤ７の出力信号Ｓは制御回
路１２で信号処理される。制御回路１２は、書き込みの
場合、ＰＤ７の出力信号Ｓに基づいて、メインビームＬ
0およびサイドビームＬ+1、Ｌ-1の戻り光をモニタし、
目標のトラック上にメインビームＬ0のビームを書き込
みに必要な所定のパワーで正確に照射するべく、ＬＤ２
のパワー変調制御およびトラッキング制御を行う。上記
書き込み動作を行っている間、光ディスク１１で反射さ
れた光の一部はビームスプリッタ６を透過してＬＤ２側
にも戻ってくる。この戻り光Ｌ’は、光ディスク１１の
記録層１１ａで反射しているため、出射時の円偏光と
は逆転した円偏光となって１／４波長板８に入射し、
１／４波長板８を通過することによって直線偏光とな
る。この戻り光Ｌ’である直線偏光の方向はＬＤ２の
出射光である直線偏光のそれと直交関係にあるので、
戻り光Ｌ’がＬＤ２に入射しても、ＬＤ２の出射光Ｌと
戻り光Ｌ’とが干渉することはない。したがって、この
実施の形態によれば、光学ヘッド１のＬＤ２の発振パワ
ーを上げても、戻り光Ｌ’の影響を受けることなくＬＤ
２を安定に発振動作させることができるので、正確かつ
高速に書き込みを行うことができる。

【００１０】また、図６のように従来１／４波長板８と
別個に設けられていた回折格子板３を、１／４波長板８
と機能的に一体化させたことにより、ＬＤ２から光ディ
スク１１に至る光路中に配置される部品が一つ減ること
になるため、光学ヘッド１を小型軽量化することができ
る。また、図６のように従来対物レンズ５とコリメート
レンズ４との間に配置されていた１／４波長板８を、Ｌ
Ｄ２の出射部近傍に配置したことにより、１／４波長板
８の面積を小さくすることができる。つまり、ＬＤ２の
出射部近傍におけるビーム径は、対物レンズ５とコリメ
ートレンズ４との間のビーム径よりも遙かに小さいの
で、ＬＤ２の出射部近傍に１／４波長板８を配置したこ
とにより、従来よりも遙かに面積の小さいものを使用す
ることができる。したがって、光学ヘッド１を小型軽量
化できるとともに、１／４波長板８に使用する異方性結
晶（たとえば水晶）板の使用量が少なくてすむので製造
コストを削減できる。なお、１／４波長板８は、図２
（ａ）に示すようにＬＤ２の出射部に近接あるいは接触
させて設けても、図２（ｂ）に示すようにＬＤ２から離
して設けてもよい。また、１／４波長板の形状は必ずし
も図１（ｂ）に示したような形状（矩形状）である必要
はなく、円板状であってもよい。尚、以上、回折格子機
能を有する１／４波長板８として異方性結晶を用いて本
発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、例えば、図１（ｃ）に示すように硝子板または石
英板からなる透過性の基体８Ａの一方の面に１／４波長
板と同一機能を有する樹脂フィルム８Ｃを例えばＵＶ系
の接着剤にて付着して構成した複合型１／４波長板８を
用いても良く、この場合、基体８Ａの他方の面にグレー
ティングパターン８Ｂを形成するよう構成すれば回折格
子機能を有する１／４波長板を実現することができる。

【００１１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば以
下のような優れた効果が得られる。請求項１、２記載の
発明によれば、レーザ光源からの出射光と、光ディスク
で反射されビームスプリッタを透過してレーザ光源に戻
っくる戻り光との干渉を防止する１／４波長板を、ビー
ムスプリッタとレーザ光源との間、すなわち出射部近傍
に配置するとともに、当該１／４波長板に、レーザ光源
からの出射光を透過回折させて０次回折光と±１次回折
光とを生成する回折格子の機能を持たせたことにより、
光学ヘッドを構成する部品数を削減しかつ１／４波長板
を小型化できるので、光ディスクからの戻り光による影
響を受けることなく正確かつ高速に書き込みを行うこと
ができる小型軽量かつ安価な構成の光学ヘッドを実現で
きる。請求項３及び請求項４記載の発明によれば、１／
４波長板の表面に透過光を回折させるパターンが形成さ
れていることにより、回折格子の機能を兼ね備えた１／
４波長板を提供できるので、光ディスクからの戻り光に
よる影響を受けることなく正確かつ高速に書き込みを行
うことができる小型軽量かつ安価な構成の光学ヘッドの
実現に大きく貢献できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明に係る光学ヘッドの実施の形態
の一例を示す概略構成図、（ｂ）は本発明に係る１／４
波長板の実施の形態の一例を示す構成および動作説明
図、（ｃ）は本発明に係る１／４波長板の他の実施の形
態の一例を示す図である。

【図２】（ａ）、（ｂ）はレーザ光源に対する１／４波
長板の位置関係を例示した図である。

【図３】（ａ）は従来の光学ヘッドの一例を示す概略構
成図、（ｂ）は光ディスクのトラックおよびピットに対
するスポット照射形態を例示した説明図である。

【図４】回折格子板と回折光に関する説明図である。

【図５】（ａ）はレーザ光源の本来の発振波長帯域特性
を示した説明図、（ｂ）は（ａ）の特性を持ったレーザ
光源を重畳モジュールでランダムに駆動したときの波長
帯域特性を示した説明図である。

【図６】対物レンズとコリメートレンズとの間に１／４
波長板を挿入した従来の光学ヘッドの一例を示す概略構
成図である。

【図７】図６の光学ヘッドにおいて、レーザ光源からの
出射光と光ディスクからの戻り光との干渉が１／４波長
板によって防止される原理を示した説明図である。

【符号の説明】

１：光学ヘッド ２：ＬＤ（レーザ光源） ３：回折格子板 ４：コリメートレンズ ５：対物レンズ ６：ビームスプリッタ ７：ＰＤ（受光素子） ８：１／４波長板 ８Ａ：基体 ８Ｂ：透過光を回折させるパターン ８Ｃ：樹脂フィルム １１：光ディスク １１ａ：記録層 Ｌ0：メインビーム（０次回折光） Ｌ+1：サイドビーム（＋１次回折光） Ｌ-1：サイドビーム（−１次回折光）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光源からの出射光を透過回折させ
   て情報記録用の０次回折光とトラッキング制御用の±１
   次回折光とを生成する回折格子と、この回折格子からの
   光を平行光にするコリメートレンズと、このコリメート
   レンズからの光を集光して、光ディスクにスポット照射
   するとともに、当該光ディスクで反射されて戻ってくる
   戻り光を集光して前記コリメートレンズへ戻す対物レン
   ズと、前記コリメートレンズを透過してくる戻り光を反
   射させて受光素子へ導くべく前記コリメートレンズと前
   記レーザ光源との間に設けられたビームスプリッタと、
   前記出射光と前記ビームスプリッタを透過した前記戻り
   光との干渉を防止するために前記レーザ光源から前記光
   ディスクに至る光路中に配置された１／４波長板とを備
   えた光学ヘッドにおいて、前記１／４波長板を前記ビー
   ムスプリッタと前記レーザ光源との間に配置するととも
   に、前記１／４波長板に前記回折格子の機能を持たせた
   ことを特徴とする光学ヘッド。
2. 【請求項２】 前記１／４波長板の表面に透過光を回折
   させる回折格子のパターンを形成したことを特徴とする
   請求項１記載の光学ヘッド。
3. 【請求項３】 その表面に透過光を回折させる回折格子
   のパターンが形成されていることを特徴とする１／４波
   長板。
4. 【請求項４】 透過性の基体の一方の面に１／４波長板
   としての機能を有する樹脂層を備えた１／４波長板であ
   って前記基体の他方の面に前記パターンを形成したこと
   を特徴とする請求項３記載の１／４波長板。