JP2001110083A

JP2001110083A - 集光装置、光ヘッドおよび光ディスク装置

Info

Publication number: JP2001110083A
Application number: JP29086099A
Authority: JP
Inventors: Noriaki Nishi; 紀彰西; Satohiko Memesawa; 聡彦目々澤
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-10-13
Filing date: 1999-10-13
Publication date: 2001-04-20

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の波長の光が通過する光路に配置される
集光装置において、簡単な構成で、異なる仕様の光媒体
に対応できるようにする。【解決手段】所定の入射角以上の透過率を低下させる
開口数制限手段をレンズ４の表面に設けることによっ
て、複数の波長の光４ａおよび４ｂのうち、波長の短い
光４ｂについて開口数が制限され、記録媒体５ｂの記録
面に良好なスポットを形成する。

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装置、そ
の集光装置及び光ヘッドに関し、特に複数の仕様の異な
る光記録媒体に対応した光ディスク装置及びその集光装
置及び光ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、動画像のデジタル化ならびに圧縮
符号技術の急速な進展によって、光ディスクの高密度記
録化への要求が増加している。また、それにともなって
光源の短波長化が進められている。

【０００３】こういった技術の急進展により、ある光デ
ィスクが実用化されて間もなく、その光ディスクよりも
記録密度を高めた上位の光ディスクが実用化されること
がしばしばあり、上位と下位のディスクの両方を再生、
記録できる装置が必要とされている。

【０００４】例えば現在、再生専用のＲＯＭディスクと
してはすでに、記録容量約６５０ＭＢのＣＤと同じφ１
２０ｍｍのディスクを用いて、記録容量を約７倍の４．
７ＧＢに高めたＤＶＤが実用化されている。

【０００５】ＣＤに使用する光源の波長は７８０ｎｍ、
ＤＶＤでは６５０ｎｍであるが、さらに記録密度を高く
するためにＤＶＤでは、ピックアップの対物レンズの開
口数ＮＡをＣＤの０．４５から０．６０に高くしてい
る。一般にＮＡを高くすると、ディスクが傾いたときの
収差（主にコマ収差：ＮＡの３乗とディスク基板の厚み
に比例）が増加し再生信号が劣化してしまう。ＤＶＤで
はこれを改善するために、ディスクの厚みをＣＤの１．
２ｍｍに対し０．６ｍｍにしている。

【０００６】ＤＶＤはＣＤの後継をになう光ディスクと
して期待されており、ＤＶＤ装置でＣＤを再生すること
が望まれている。しかし、波長６５０ｎｍの光源のみを
使い、ＤＶＤを再生するのに最適化された光学系でその
ままＣＤを再生しようとすると、基板の厚みの違いによ
る球面収差が生じ、良好な再生信号が得られない。ま
た、ＤＶＤでは基材厚を薄くすることで、ＮＡを高めた
ことによる収差の影響を回避していたが、基材厚の厚い
ＣＤを同じ光学系で再生すると、この収差の影響も敏感
に受けてしまう。このためＣＤを再生するときには、Ｎ
Ａ制限をする必要がでてくる。このＮＡ制限には、ＣＤ
上の集光スポット径を必要以上に小さくさせない役割も
ある。

【０００７】一方、ＣＤの後継という位置づけで実用化
されているＣＤ−Ｒについても、同じプレーヤーで再生
できることが望まれている。しかし、ＣＤ−Ｒは色素を
材料としているため、６５０ｎｍの光源では再生ができ
ない。

【０００８】そのため、ＣＤだけでなくＣＤ−Ｒも再生
可能なＤＶＤプレーヤー装置に用いられる光ピックアッ
プ用として、光源に６５０ｎｍ、７８０ｎｍの２光源を
用い、上記の基準厚差やＮＡ拡大による信号劣化も抑制
するように工夫された光学系が実現されている。

【０００９】その一つが、「有限系補正方式」とよばれ
るもので、例として図１３にその光学系を示す。この光
学系では、６５０ｎｍと７８０ｎｍの２つの光源を用い
て、ＤＶＤ、ＣＤそれぞれのディスクを再生している。

【００１０】以下、光路を図１３を用いて詳しく説明す
る。ＤＶＤ再生時は、ＤＶＤ用集積ユニット２１ａから
出射した６５０ｎｍの光は、ダイクロイックプリズム２
２を通過して、コリメータレンズ２３によって平行光と
され、立ち上げミラー２４、偏光ホログラム２５、波長
選択性絞り波長板２６を経て、対物レンズ２７で基材厚
０．６ｍｍのＤＶＤディスク２８ａの再生に適したスポ
ットに集光される。この際に通過する波長選択性絞り波
長板２６は、偏光状態を変化させる波長板としての機能
と、開口数を絞る機能を兼ねており、しかもそれらの機
能は通過する光の波長によって異なる。波長６５０ｎｍ
の光に対しては５／４λになっており、１／４λ板と同
じ働きをし、往路と復路で９０°偏光方向を変換させ
る。開口数絞りの機能としては、６５０ｎｍの光に対し
てはＮＡ制限をせず、単なる透明な平板とみなされる。
偏光ホログラム２５は、往路の偏光方向に対しては略全
光量０次光として透過し、復路の偏光方向に対しては略
全光量１次光として回折するようになされている。偏光
ホログラム２５で回折された光は、ＤＶＤ用集積ユニッ
ト２１ａ内の受光素子上に、再生に必要な検出パターン
を形成する。

【００１１】ＣＤ再生時は、ＣＤ用集積ユニット２１ｂ
から出射した光はダイクロイックプリズム２２で反射し
て、コリメータレンズ２３で若干の発散光になり、立ち
上げミラー２４、偏光ホログラム２５、波長選択性絞り
波長板２６を経て、対物レンズ２７で基材厚１．２ｍｍ
のＣＤディスク２８ｂの再生に適したスポットに集光さ
れる。波長選択性絞り波長板２６の波長板機能として
は、波長７８０ｎｍの光に対してはλ板になり偏光状態
に影響を与えず、そのため７８０ｎｍの光は、偏光ホロ
グラム２５を往復とも０次光として透過する。波長性絞
りの機能としては、波長７８０ｎｍの光に対しては開口
数ＮＡが０．４５となるように開口を制限する。ＣＤの
検出光は、集積ユニット２１ｂ内のホログラムによって
形成される。

【００１２】このように、コリメータレンズ２３と対物
レンズ２７はＤＶＤ再生に対して最適化されている。基
材厚０．６ｍｍのＤＶＤディスクを再生するときは、Ｄ
ＶＤ用集積ユニット２１ａ内の波長６５０ｎｍの半導体
レーザから出射した光をコリメータレンズ２３で平行に
して用い、基材厚１．２ｍｍのＣＤディスクを再生する
ときは、ＣＤ用集積ユニット２１ｂ内の波長７８０ｎｍ
の半導体レーザの発光点位置を、コリメータレンズ２３
によって平行光になる位置よりも近くに設定し、コリメ
ータレンズからの出射光を若干発散光にすることによっ
て、基材厚の差で生じる球面収差を補正している。これ
は、基材厚が厚くなるほど、外周部における必要な波面
の曲率が小さくなることを用いたものである。

【００１３】また、波長選択性絞り波長板２６は、ＮＡ
０．４５以下の内周部は位相調整膜、それより外周部は
短波長透過膜になっており、特性の異なる光学膜が波長
板上に成膜されている。外周部の短波長透過膜は、７８
０ｎｍの光は反射し、６５０ｎｍの光は透過する。つま
り、７８０ｎｍの光に対してＮＡを制限している。しか
し、透過した６５０ｎｍの光は、膜がない部分つまり内
周部に対して位相差が生じてしまう。その位相差が生じ
ないように内周部は、両波長の光とも透過し、６５０ｎ
ｍの光に対して、外周部の短波長透過膜を透過した光と
位相差が生じないように構成されている。

【００１４】以上のように「有限系補正方式」では、Ｃ
Ｄ用レーザの発光点位置の調整と波長選択性絞り波長板
によって、２つの光源からの異なる波長の光が、ＣＤ、
ＣＤ−ＲおよびＤＶＤのディスク上にそれぞれ正しくス
ポットを形成するように調整しているのである。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記の「有限系
補正方式」では、波長選択性絞り波長板において２種類
の特性の異なる光学薄膜を精度良く成膜すること、およ
びＮＡ制限する際の光軸中心をレンズ中心と精度良く合
わせることは、煩雑な工程を必要とする。

【００１６】またこの方式の場合、ディスク上の焦点制
御やトラッキング制御の際に、光軸のずれをなくすため
に、偏光ホログラム２５および波長選択性絞り波長板２
６、対物レンズ２７を一体で駆動する必要があり、部品
点数と組立工数が多くなるばかりでなく、駆動するアク
チュエータに大きな負担がかかるという問題点があっ
た。

【００１７】それを回避することのできる方式が、「輪
帯補正対物レンズ方式」であり、代表的な例として特開
平１０−１４３９５号公報や特開平１０−２２８６５９
号公報等に記載されたものがある。図１４に、この方式
に使用される対物レンズの例を示す。

【００１８】この対物レンズ４０がＣＤ／ＤＶＤ互換用
だとすると、対物レンズのＮＡが０．３８〜０．４５付
近の領域にリング状の基材厚補正部を設けることで、Ｃ
Ｄ／ＤＶＤの両方を再生できるようにしている。対物レ
ンズの内周部４０ａと外周部４０ｃはＤＶＤの０．６ｍ
ｍの基材厚に最適になるよう設計されており、中周部４
０ｂの輪帯補正部は、基材厚１．２ｍｍに対して集光ス
ポットが良好になるように、手段は異なるが波面を補正
して、基材厚差による収差の影響を回避している。その
結果、ＣＤを再生する際には、内周部４０ａから輪帯部
４０ｂまでのＮＡ０．４５以下の部分によるスポットは
良好に集光され、ＮＡ０．４５以上の外周部４０ｃは球
面収差が大きいため拡散する。

【００１９】この対物レンズ４０を透過した光はディス
ク表面に集光し、ディスク面によって変調された反射光
は、再び対物レンズ４０を通って受光素子に達する。受
光素子はディスクに記録された信号を検出するだけでな
く、ディスク面でのフォーカスエラーおよびトラッキン
グエラーも検出する。ところで、ＣＤ／ＤＶＤ互換機で
のフォーカスエラー検出には、一般的に非点収差法が用
いられている。この方法では通常、比較的面積の小さい
田の字型の受光部を使用している。したがって、７８０
ｎｍの光が対物レンズに入射した際に外周部分から拡散
した光は、この受光部には入射しない。すなわち、対物
レンズに設けられた輪帯補正部と、受光部の面積制限に
よって、実質的にＮＡ制限の役割がなされている。

【００２０】その結果、図１３の「有限系補正方式」と
は異なり、対物レンズのみをアクチュエータによって駆
動すればよく、部品点数も少なく、部品の構成も簡単
で、低コストなＤＶＤ／ＣＤ／ＣＤ−Ｒ用光ヘッドを実
現することができる。

【００２１】しかし、この「輪帯補正対物レンズ方式」
は、基材厚差による収差の補正のためには極めて有効だ
が、ＮＡ制限機能としては光路途中で制限領域を完全に
遮断しているわけではなく、受光素子部の面積に制約が
できるので、不完全といわざるを得ない。

【００２２】さらに、最近になって、自由に書き換え可
能なＤＶＤ−ＲＡＭディスクが実用化され始めており、
ＤＶＤ−ＲＡＭも再生可能なＤＶＤ用光ヘッドや、ＤＶ
Ｄ、ＣＤも再生可能なＤＶＤ−ＲＡＭ用記録再生ヘッド
が望まれるようになってきた。

【００２３】ＤＶＤ−ＲＡＭは記録密度を高くするため
に、ランド／グルーブ記録方式が採用されている。この
「ランド／グルーブ記録」とは、従来のようなディスク
上の凹凸（ランドもしくはグルーブ）のいずれかに記録
する方式とは異なり、ランド、グルーブ双方に記録する
方式である。そのため、従来、記録に用いないほうは狭
くしていたところが、ランド、グルーブともにある程度
の幅をもたせている。

【００２４】ところで、「輪帯補正対物レンズ方式」を
用いたＣＤ／ＣＤ−Ｒ／ＤＶＤの再生装置においては、
フォーカスエラー検出に非点収差法を用いていた。しか
し、上記のようにこれらのディスクとは異なる記録方式
を用いているＤＶＤ−ＲＡＭにおいて、フォーカスエラ
ー検出に非点収差法を用いた場合、通常「トラッキング
干渉」とか「トラック横断ノイズ」等と呼ばれる「トラ
ックを横断した際にフォーカスエラー信号に大きな変化
が生じる」現象が起きることが確認されている。そのた
め、ＤＶＤ−ＲＡＭのフォーカスエラー検出には通常、
大きな受光部を必要とするスポットサイズ法などが用い
られている。

【００２５】しかし、前述したように、対物レンズ、デ
ィスクからの反射光の受光部を共通化し、低コストな光
ヘッドを実現する上で有効な「輪帯補正対物レンズ方
式」を採用した場合、スポットサイズ法でフォーカスエ
ラー検出をしようとすると、受光部が大きすぎるため
に、ＣＤ再生時にはレンズ外周部の拡散光を受光してし
まい、ＲＦ信号性能、サーボ信号性能ともに劣化してし
まうという問題が起こる。

【００２６】以上のように、より記録密度を高めた光デ
ィスクの実用化が進み、従来のディスクとの互換性を求
められている中で、再生／記録装置の光ヘッドは高い精
度を必要とする。特に、ディスクの基材厚差による収差
の補正機能と、ＮＡ拡大による収差補正のための波長ご
とのＮＡ制御機能が、技術のポイントになっている。前
者は比較的有効な手段が実現されているが、後者は従来
のものでは完全とはいえない。また、さらに最新の機器
であるＤＶＤ−ＲＡＭと互換性を持たせるためには、従
来の方法ではＮＡ制限が不完全なためフォーカスエラー
検出の精度が落ちてしまう。

【００２７】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、簡単な構成で異なる仕様の光記録媒体に対応
できる集光装置を提供することを目的とする。また、本
発明の他の目的は、簡単な構成で異なる仕様の光記録媒
体に対応できる光ヘッドを提供することである。

【００２８】さらに、本発明の他の目的は、簡単な構成
で異なる仕様の光記録媒体に対応できる光ディスク装置
を提供することである。

【００２９】

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、複数の波長の光が通過する光路に配置さ
れる集光装置において、少なくとも１つの波長の光の所
定の入射角以上の透過率を低下させる開口数制限手段を
有することを特徴とする集光装置が、提供される。

【００３０】このような集光装置では、一方あるいは複
数の波長の光に対する開口数を低下させて、集光スポッ
トを良好にし、収差の影響によるノイズを低減するよう
調整する。

【００３１】また、複数の波長の光が通過する光路に配
置される集光装置において、少なくとも１つの波長の光
の所定の入射角以上の透過率を低下させる開口数制限手
段を有することを特徴とする光ヘッドが、提供される。

【００３２】このような光ヘッドでは、内部の集光装置
において、一方あるいは複数の波長の光に対する開口数
を低下させて、集光スポットを良好にし、収差の影響に
よるノイズを低減するよう調整する。

【００３３】さらに、複数の波長の光が通過する光路に
配置される集光装置において、少なくとも１つの波長の
光の所定の入射角以上の透過率を低下させる開口数制限
手段を有することを特徴とする光ディスク装置が、提供
される。

【００３４】このような光ディスク装置では、装置内の
光ヘッド内部の集光装置において、一方あるいは複数の
光に対する開口数を低下させて、光ディスク上の集光ス
ポットを良好にし、収差の影響によるノイズを低減する
よう調整する。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図２は、本発明の光学ヘッドの光
学系の構成例を示している。この図において、ＤＶＤ用
集積ユニット１ａは、ＤＶＤ用の波長６５０ｎｍのレー
ザ光源とこれに対応した受光素子を一体に備え、ＣＤ用
集積ユニット１ｂは、ＣＤ用の波長７８０ｎｍのレーザ
光源とこれに対応した受光素子を一体に備えている。Ｄ
ＶＤ用集積ユニット１ａから出射した光は波長フィルタ
６を透過し、また、ＣＤ用集積ユニット１ｂから出射し
た光は波長フィルタ６で反射される。それぞれの光はコ
リメータレンズ２により平行光にされ、プリズム３から
対物レンズ４に入射して、光記録媒体５の信号記録面５
ｓに集光される。復調された光は再び対物レンズ４、プ
リズム３、コリメータレンズ２を通り、波長６５０ｎｍ
の光は波長フィルタ６を透過してＤＶＤ用集積ユニット
１ａの受光素子で、波長７８０ｎｍの光は波長フィルタ
６で反射されてＣＤ用集積ユニット１ｂの受光素子で、
それぞれ受光される。

【００３６】図２において、本発明のＮＡ制限手段は対
物レンズ４に設けられる。図１は、本発明の対物レンズ
の実施の一形態を示す図である。ここでは一例として、
従来例で述べたのと同様にＣＤとＤＶＤとの互換再生光
学系の場合を考えている。図のように左側からＤＶＤ用
の波長６５０ｎｍの光４ａとＣＤ用の７８０ｎｍの光４
ｂがレンズに入射し、それぞれＤＶＤディスク５ａ、Ｃ
Ｄディスク５ｂに集光する。

【００３７】図１の対物レンズ４は、基材厚０．６ｍｍ
のＤＶＤディスク５ａに対して最適になるように設計さ
れている。硝材の屈折率は１．６８４である。このレン
ズを用いて、有限補正光学系を構成した場合のＤＶＤ、
ＣＤにおける周辺光の最適なレンズへの入射角とＮＡ
は、次のようになる。

【００３８】（ＮＡ）（光源側入射角）（ディスク側入射角）ＤＶＤ０．６０約４０度約４２度ＣＤ０．４５約３０度約３２度本発明によれば、上記のＮＡ制限は、この対物レンズの
光源側もしくはディスク側に、・波長６５０ｎｍの光に対しては透過する・波長７８０ｎｍの光に対しては空気側入射（出射）
角３０度以上の光は透過しないような手段を設けること
で簡単に実現可能である。

【００３９】その実現手段としては、光学薄膜を用いる
のが容易である。所望の特性を満足するような光学薄膜
としては、主に次の２種類が考えられる。第１は、垂直
入射において、７８０ｎｍの長波長側に不透過帯（高反
射帯）を有する周期的多層膜で、第２は、垂直入射にお
いて、７８０ｎｍの長波長側に所定の波長以上の光を不
透過とする短波長通過周期的多層膜である。

【００４０】これらの薄膜について説明するためにそれ
ぞれ模式的に表した図が、図３および図４である。第１
の薄膜については図３に示し、（ａ）は垂直入射、
（ｂ）は斜入射のときの反射率を表している。また、第
２の薄膜については図４に示し、（ａ）は垂直入射、
（ｂ）は斜入射のときの反射率を表している。

【００４１】図３（ａ）によると、垂直入射において
は、長波長λ１、短波長λ２の両方に対して透過するよ
うになっている。一般的に光学薄膜の特性として、「高
入射角度になるにしたがって、実効膜厚が減少し、分光
曲線は短波長側にシフトする」ことが知られている。そ
のため、長波長λ１の長波長側にある不透過の範囲が、
入射角度が大きくなるにしたがって短波長側にシフト
し、図３（ｂ）のようにλ１の光の反射率が増大する。
短波長λ２の光に対しては、不透過の範囲が離れた波長
領域にあるために、反射率は増大しない。図４において
も同様に、（ａ）の垂直入射においては両波長とも透過
するが、（ｂ）の斜入射においては、不透過帯が短波長
側にシフトし、長波長λ１の光の反射率のみ増加する。

【００４２】なお、図３および図４では、ＮＡを制限す
る波長を長波長側としているが、図３のような薄膜につ
いては、短波長側のみＮＡを制限することも可能であ
る。また、複数の高反射帯を設ければ、複数の波長のＮ
Ａを制限することも可能である。

【００４３】次に、屈折率１．６８４の硝材の表面に前
記の光学薄膜を設ける場合に関して具体的な膜作成例を
示す。作成条件は次のとおりである。

【００４４】基板屈折率：１．６８４入射媒質：空気膜材料：高屈折膜ＴｉＯ２と低屈折膜ＳｉＯ２
からなる屈折率はオプトロン（株）カタログデータより TiO2:n=1.919+169.229/(λ-88.081) SiO2:n=1.440+14.887/(λ-10.341) 表１にこのＮＡ制限膜の構造例を示す。

【００４５】

【表１】

【００４６】膜構成としては、表１のように、ＴｉＯ２
とＳｉＯ２の交互膜を基本とし、反射帯域を調整するた
めにＴｉＯ２とＳｉＯ２の膜厚の比を調整し、リップル
低減のために膜厚の周期性を乱して各層の膜厚をランダ
ムに変えている。

【００４７】図５および図６に、このＮＡ制限膜の、波
長６５０ｎｍおよび７８０ｎｍの光における反射率の入
射角度依存性を示す。ＲｐはＰ偏光反射率、ＲｓはＳ偏
光反射率、ＲａはＲｐとＲｓとの平均の反射率である。
さらに図７に、入射角度０（垂直入射）における平均反
射率Ｒａの波長依存性を示す。

【００４８】図５の波長６５０ｎｍの場合では、入射角
が５０°過ぎまで反射率はほとんど０に近いが、図６の
波長７８０ｎｍの場合では、入射角が２０°を超えた付
近から反射率が増大している。また図７では、入射角０
のときには波長７８０ｎｍの少し高い波長の部分に反射
率の高い範囲がある。図７の反射率の高い範囲が、前述
した光学薄膜の特性にしたがって短波長側にシフトし、
図５および図６の結果が得られたと考えられる。よっ
て、この薄膜は所定の特性が得られているといえる。

【００４９】この光学薄膜を対物レンズに成膜した場合
の、７８０ｎｍの光の透過および反射の様子を模式的に
表したのが図８で、（ａ）が光源側、（ｂ）がディスク
側に成膜した場合を示す。この図のように、光源側に成
膜した場合は、対物レンズによる屈折作用を受ける前に
反射されるため、反射光は光路中に悪影響を与える心配
はないが、屈折面の曲率が小さいため、成膜はやや難し
くなる。一方、ディスク側に成膜した場合は、屈折面の
曲率が大きいため成膜は容易である代わりに、反射光は
レンズの中を進行してしまう。いずれか、光学系に適し
たほうを選択すればよいが、例えば、「輪帯補正対物レ
ンズ」にこの光学薄膜を成膜する場合には、光源側に輪
帯が形成されるので、ディスク側に成膜するのが望まし
い。

【００５０】「輪帯補正対物レンズ」にこの光学薄膜を
成膜した場合の光学ヘッドの一例を、図９および図１０
に示す。図９はこの光学ヘッドの光学系、図１０は図９
中の２波長レーザカプラを詳細に表した図である。

【００５１】図９および図１０を用いて、２波長レーザ
カプラおよびそれを用いた２波長光ピックアップにおけ
る光路を説明する。なお、ここでは再生するディスクを
ＤＶＤとＣＤとし、ＤＶＤを再生する場合とＣＤを再生
する場合に分けて説明する。

【００５２】ＤＶＤを再生する場合には、第一の光源１
２０ａ（通常は波長６５０ｎｍ）を出射した光は、マイ
クロプリズム１１０の４５度面上に形成された偏光ビー
ムスプリッタ１１０ａによって反射され、ウィンドウガ
ラス１６に設けられた１／４λ板によって円偏光となさ
れ、コリメータレンズ１２によって平行光となされた
後、プリズム１３を介して対物レンズ１４に入射し、対
物レンズ１４によって光記録媒体１５ａ（この場合ＤＶ
Ｄ）上の信号記録面に集光される。信号記録面から反射
された光は、再び対物レンズ１４、プリズム１３、コリ
メータレンズ１２を介して、ウィンドウガラス１６に設
けられた１／４λ板によって偏光方向を往路と９０度回
転されて、偏光ビームスプリッタ１１０ａに入射、透過
する。透過した光は、マイクロプリズム１１０の下面に
形成されたハーフミラー１１０ｂによって、透過光と反
射光に分岐され、透過光は第一の受光部群の前側１３０
ａによって受光される。反射した光は、再びマイクロプ
リズム１１０の上面に形成された高反射膜１１０ｃによ
って反射されて、第一の受光部群の後側１３０ｂによっ
て受光される。

【００５３】また、ＣＤを再生する場合は、第二の光源
１２０ｂ（通常は波長７８０ｎｍ）を出射した光は、マ
イクロプリズム１１０の４５度面上に形成された偏光ビ
ームスプリッタ１１０ａによって反射され、ウィンドウ
ガラス１６を透過し（１／４λ板は、６５０ｎｍに対し
て１．２５λ板としておけば、７８０ｎｍに対してはほ
ぼ１λ板となるため、偏光状態に変化はほとんどな
い）、コリメータレンズ１２によって平行光となされた
後、プリズム１３を介して対物レンズ１４に入射し、対
物レンズ１４によって光記録媒体１５ｂ（この場合Ｃ
Ｄ）上の信号記録面に集光される。対物レンズ１４に入
射したＮＡ０．４５以上に相当する部分の光（外周光）
は、対物レンズ１４のディスク側に成膜されたＮＡ制限
膜１４ｆによって反射されるため、ディスク上に集光し
ない。信号記録面から反射された光は、再び対物レンズ
１４、プリズム１３、コリメータレンズ１２、ウィンド
ウガラス１６を介して、偏光ビームスプリッタ１１０ａ
に入射、透過する。透過した光は、マイクロプリズム１
１０の下面に形成されたハーフミラー１１０ｂによっ
て、透過光と反射光に分岐され、透過光は第２の受光部
群の前側１４０ａによって受光される。反射した光は、
再びマイクロプリズム１１０の上面に形成された高反射
膜１１０ｃによって反射されて、第２に受光部群の後側
１４０ｂによって受光される。

【００５４】図１１に受光部の拡大図を示す。この図に
おいて、ＤＶＤ再生の場合は、１３０ａ，１３０ｂから
の出力信号を用いて、スポットサイズ法（ＳＳＤ法）に
よってフォーカスエラー信号を、１３ａからの出力信号
を用いて、差動位相差法（ヘテロダイン法：ＤＰＤ法）
によってトラッキングエラー信号を得ている。

【００５５】ＳＳＤ＝｛(a+e+d+h)-(b+c+f+g)｝-｛(i+l)-(j+k)｝ＤＰＤ＝｛(a+b+g+h)-(b+c+e+f)｝の位相差演算また、ＣＤ再生の場合は、１４０ａ、１４０ｂからの出
力信号を用いて、スポットサイズ法によってフォーカス
エラー信号を、１４０ａ，１４０ｂからの出力信号を用
いてＴｏｐ−ｈｏｌｄＰｕｓｈＰｕｌｌ法（ＴＰＰ
法）によってトラッキングエラー信号を得ている。

【００５６】ＳＳＤ＝｛(m+p)-(n+o)｝-｛(q+t)-(s+r)｝ＴＰＰ＝｛(m+n+q+r)-(m+n+q+r)のTophold｝+｛(o+p
+s+t)-(o+p+s+t)のTophold｝なお、この再生装置例では、ＣＤ再生時に波長７８０ｎ
ｍの光源を用いているので、ＣＤと同じ要領でＣＤ−Ｒ
の再生も可能である。

【００５７】以上より、本発明のＮＡ制限膜付き対物レ
ンズを用いることにより、ＣＤあるいはＣＤ−Ｒ再生時
のＮＡ０．４５以上の部分による拡散光の影響を、簡便
に防止することが可能となり、輪帯補正対物レンズ方式
を用いつつも受光部の面積制限の必要がないため、受光
部の大きいスポットサイズ法によってフォーカスエラー
検出を行うことが可能である。

【００５８】そして、フォーカスエラー検出にスポット
サイズ法を用いたということは、この光学薄膜を用いた
光学ヘッドが「ランド／グルーブ記録方式」のＤＶＤ−
ＲＡＭ等の再生にも使用可能であることを意味してい
る。

【００５９】したがって、本発明によれば、複数の波長
の光源を用いる光学系において、アクチュエータに負担
をかけず、かつ受光部サイズに制約を与えないように、
簡便に一方の波長に対するＮＡを制限でき、シンプル・
小型・軽量・高信頼性のＣＤ／ＣＤ−Ｒ／ＤＶＤ／ＤＶ
Ｄ−ＲＡＭ互換ヘッドが実現可能である。

【００６０】図１２に、本発明の光ディスク装置の構成
例を示す。図１２において、光ディスク装置５０は、光
ディスク５１を回転駆動する駆動手段としてのスピンド
ルモータ５２と、光ヘッド５３と、その駆動手段として
の送りモータ５４とを備えている。ここで、スピンドル
モータ５２は、システムコントローラ５５およびサーボ
制御回路５７により駆動制御され、所定の回転数で回転
される。

【００６１】光ディスク５１としては、複数の種類のデ
ィスクを選定して、それぞれ記録および／または再生で
きるようになっている。特に、「ＣＤ」「ＣＤ−Ｒ」
「ＤＶＤ」等のディスクと「ＤＶＤ−ＲＡＭ」等の案内
溝のある構造を有する光ディスクとの互換性を有するデ
ィスク装置に対して適用するのがもっとも好適である
が、それにかかわらず、案内溝を有する光ディスク全般
に好適である。また、本発明は、このような互換機能ま
たは案内溝構造を特に有しない一般の光ディスク装置に
対しても適用できる。

【００６２】信号変復調器５６は、信号の変調、復調お
よびＥＣＣ（エラー訂正符号）の付加を行う。光ヘッド
５３は、信号変復調器５６の司令にしたがって、この回
転する光ディスク５１の信号記録面に対して、それぞれ
光照射を行う。このような光照射による記録が行われ
る。また、光ヘッド５３は、光ディスク５１の信号記録
面からの反射光束に基づいて、後述するような光ビーム
を検出し、各光ビームに対応する信号をプリアンプ５８
に供給する。

【００６３】プリアンプ５８は、各光ビームに対応する
信号に基づいてフォーカスエラー信号、トラッキングエ
ラー信号、ＲＦ信号等を生成できるように構成されてい
る。再生対象とされる記録媒体の種類に応じて、サーボ
制御回路５７、信号変復調器５６等により、これらの信
号に基づく復調および誤り訂正処理等の所定の処理が行
われる。

【００６４】これにより、復調された記録信号は、例え
ばコンピュータのデータストレイジ用であればインタフ
ェース５９を介して、外部コンピュータ６０等に送出さ
れる。これにより、外部コンピュータ６０等は、光ディ
スク５１に記録された信号を、再生信号として受け取る
ことができるようになっている。

【００６５】上記光ヘッド５３には、例えば光ディスク
５１上に所定のトラックまで移動させるための送りモー
タ５４が接続されている。スピンドルモータ５２の制御
と、送りモータ５４の制御と、光ヘッド５３の対物レン
ズを保持する２軸アクチュエータのフォーカシング方向
およびトラッキング方向の制御は、それぞれサーボ制御
回路５７により行われる。

【００６６】なお、本発明において、透過率の角度依存
性を考える際には、入射偏光方向と、必要とされるスポ
ット形状に応じて、Ｐ偏光透過率、Ｓ偏光透過率、平均
透過率あるいはある偏光に対する透過率のいずれを考え
てもよい。

【００６７】また、上記においては、対物レンズ表面に
光学薄膜を成膜しているが、これは角度の変化範囲が大
きいために用いているだけであり、特にこれに限定され
るものではなく、コリメータレンズや、２群により構成
される対物レンズ群の一方の表面に成膜してもかまわな
い。

【００６８】また、現在光源として主要に用いられてい
るのは、波長７８０ｎｍ、６５０ｎｍ付近であるが、今
後より高密度なフォーマットとして、より単波長の４１
０ｎｍ付近を用いるものが実用化された際にも、同様に
適用可能である。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、複数の波長の光源
を用いる光学系において、本願発明の集光装置は、少な
くとも１つの波長の光について、所定の入射角以上の透
過率を低下させる開口数制限手段を設けたので、簡単な
構成によって、良好な集光スポットを形成でき、ノイズ
を低減して、精度良く異なる光記録媒体に対応できる。

【００７０】また、複数の波長の光源を用いる光学系に
おいて、本願発明の光ヘッドは、少なくとも１つの波長
の光について、所定の入射角以上の透過率を低下させる
開口数制限手段を設けたので、簡単な装置構成で、良好
な集光スポットを形成でき、ノイズを低減して、精度良
く異なる光記録媒体に対応できる。

【００７１】さらに、本願発明の光ディスク装置は、複
数の波長の光源より発せられた光のうち、少なくとも１
つの波長の光について、所定の入射角以上の透過率を制
限する開口数制限手段を光路中に設けたので、簡単な装
置構成で、良好な集光スポットを形成でき、ノイズを低
減して、精度良く異なる光記録媒体に対応できる。

【００７２】また、本願発明により、新たにＤＶＤ−Ｒ
ＡＭ等の「ランド／グルーブ記録方式」の光ディスクに
対しても互換性を与えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の対物レンズの実施の一例を示す図であ
る。

【図２】本発明の光学ヘッドの光学系の構成例を示す図
である。

【図３】実施例Ａの光学薄膜についての説明のための図
であり、（ａ）は光が垂直に入射したときの反射率、
（ｂ）は光が斜めに入射したときの反射率を示す。

【図４】実施例Ｂの光学薄膜のついての説明のための図
であり、（ａ）は光が垂直に入射したときの反射率、
（ｂ）は光が斜めに入射したときの反射率を示す。

【図５】本発明の光学薄膜例の、波長６５０ｎｍの光に
おける反射率の入射角度依存性を示す図である。

【図６】本発明の光学薄膜例の、波長７８０ｎｍの光に
おける反射率の入射角度依存性を示す図である。

【図７】本発明の光学薄膜例の、入射角度０（垂直入
射）における平均反射率の波長依存性を示す図である。

【図８】本発明の光学薄膜を対物レンズに成膜した場合
の、波長７８０ｎｍの光の透過および反射の様子を表す
図であり、（ａ）は対物レンズの光源側に、（ｂ）は対
物レンズのディスク側に成膜した場合を示す。

【図９】「輪帯補正対物レンズ方式」において本発明の
光学薄膜を用いた場合の光学ヘッドの光学系の例を示
す。

【図１０】図９における２波長レーザーカプラの詳細図
を示す。

【図１１】図１０における受光部の拡大図を示す。

【図１２】本発明の光学薄膜を用いた光ディスク装置の
構成例を示す図である。

【図１３】「有限系補正方式」による光ヘッドの光学系
を示す。

【図１４】「輪帯補正対物レンズ方式」における対物レ
ンズの構成例を示す。

【符号の説明】

１……２波長レーザーカプラ、２……コリメータレン
ズ、３……プリズム、４……対物レンズ、４ａ……波長
６５０ｎｍの光、４ｂ……波長７８０ｎｍの光、５……
光記録媒体、５ｓ……信号記録面、５ａ……ＤＶＤディ
スク、５ｂ……ＣＤディスク、１１……２波長レーザカ
プラ、１２……コリメータレンズ、１３……プリズム、
１４……対物レンズ、１４ｆ……ＮＡ制限膜、１５ａ…
…ＤＶＤディスク、１５ｂ……ＣＤディスク、１６……
ウィンドウガラス、１１０……マイクロプリズム、１１
０ａ……ビームスプリッタ、１１０ｂ……ハーフミラ
ー、１１０ｃ……高反射膜、１２０ａ……第一の光源、
１２０ｂ……第二の光源、１３０ａ……受光部、１３０
ｂ……受光部、１４０ａ……受光部、１４０ｂ……受光
部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の波長の光が通過する光路に配置さ
れる集光装置において、少なくとも１つの波長の光の所
定の入射角以上の透過率を低下させる開口数制限手段を
有することを特徴とする集光装置。
【請求項２】前記開口数制限手段はレンズの所定の面
に施された光学薄膜であることを特徴とする請求項１記
載の集光装置。
【請求項３】前記レンズは光記録媒体の対物レンズあ
るいは対物レンズ群であることを特徴とする請求項１記
載の集光装置。
【請求項４】前記所定の面は前記対物レンズあるいは
前記対物レンズ群の、前記光記録媒体側の面であること
を特徴とする請求項１記載の集光装置。
【請求項５】前記所定の面は前記対物レンズあるいは
前記対物レンズ群の、前記光記録媒体の反対側の面であ
ることを特徴とする請求項１記載の集光装置。
【請求項６】前記光学薄膜は、垂直入射において、前
記開口数を低下させる波長の光の波長より長い波長側に
不透過帯を有する周期的多層膜であることを特徴とする
請求項１記載の集光装置。
【請求項７】前記光学薄膜は、垂直入射において、前
記開口数を低下させる波長の光の波長より長い波長側に
所定の波長以上の光を不透過とする短波長通過周期的多
層膜であることを特徴とする請求項１記載の集光装置。
【請求項８】異なる波長の光を用いる光記録媒体に対
応した光ヘッドにおいて、前記一方の波長の光の開口数
を制限するために、所定の入射角以上の透過率を低下さ
せる開口数制限手段を有することを特徴とする光ヘッ
ド。
【請求項９】異なる波長の光を用いる光記録媒体に対
応した光ディスク装置において、前記一方の波長の光の
開口数を制限するために、所定の入射角以上の透過率を
低下させる開口数制限手段を有することを特徴とする光
ディスク装置。