JP2001222837A - 光ヘッド及びそれを用いた光学的情報再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】コリメートレンズ、及び検出レンズのワーキン
グディスタンスを低減し、簡易な構成で量産性が良く、
小型・軽量化が容易な光ヘッド、及び光ディスク装置を
提供する。 【解決手段】光ヘッド光学系のコリメートレンズおい
て、該コリメートレンズを構成するレンズ面の曲率中心
がいずれも、前記半導体レーザ側にあるメニスカス型の
レンズで構成する。かつ、または、光ヘッド光学系の検
出レンズにおいて、該検出レンズを構成するレンズ面の
曲率中心がいずれも光検出器側にあるメニスカス型のレ
ンズ構成とする。また、本発明の光ヘッドを光ディスク
装置、または、光磁気ディスク装置に搭載する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光学的情報記録媒体
（以下簡単のため光ディスクと記す）に記録された情報
を再生する光学ヘッド及びそれを用いた光学的情報再生
装置（以下簡単のため光ディスク装置と記す）に係わ
り、特に光ヘッドの小型化、薄型化に最適な光学系構成
に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスク装置は、非接触、大容量、低
コストリムーバブルメディア、高速アクセス等を特徴と
する情報記録再生装置であり、これらの特徴を生かし、
デジタルオーディオ信号の記録再生装置やコンピュータ
の外部記憶装置として利用されている。

【０００３】光ディスク装置の需要の拡大に伴い、装置
の小型化が進められているが、それには光ヘッドの小型
化・薄型化が不可欠である。

【０００４】図５は従来技術の光ヘッド光学系の一例を
示す平面図である。半導体レーザ光源１の発光点は、コ
リメートレンズ２から所定距離Wdだけ離れた、該コリメ
ートレンズの焦点位置に配置されている。このような位
置に発光点を配置することによりレーザ光源１から射出
されたレーザー光は、該コリメートレンズ２で略平行光
に成形される。その後、前記の平行光はビームスプリッ
タ３を通過し、対物レンズ４で光記ディスク６上の所望
の位置に焦点を結ぶ。このとき駆動手段５は、サーボ回
路（図示せず）からの信号により、レーザ光が光ディス
ク６上の所望の位置に配され、かつ、前記光記録媒体６
上の所望の位置で焦点を結ぶように、前記対物レンズ４
の位置調整を行なう。

【０００５】光ディスク６で反射されたレーザ光は、再
び対物レンズ４で平行光に成形され、ビームスプリッタ
３の内部で検出レンズ８の方向へ反射され、前記検出レ
ンズ８により前記レーザ光は、収束光となり光検出器９
上の所定の検出面上に集光され、光ディスク６上の記録
マークに対応したデータ信号が検出される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところでこのような光
ヘッドにおいて、ヘッドの小型化、薄型化を図るために
は、光ヘッドを構成する各光学部品の間隔をできるだけ
詰める必要がある。

【０００７】例えば図５に示すような光ヘッドにおいて
は、コリメートレンズ２とビームスプリッタ３の間の光
路、ビームスプリッタ３と対物レンズ４の間の光路及び
ビームスプリッタ３と検出レンズ８の間の光路中は光ビ
ームが略平行光の状態で進行しているので、これら光学
部品が物理的に配置できる程度にまで、間隔を縮めるこ
とが可能である。したがって、光ヘッドのさらなる小型
化、薄型化を図るためには、前記コリメートレンズ２と
半導体レーザ光源１間の間隔、あるいは検出レンズ８と
光検出器９間の間隔を詰めるための技術が必要となる。

【０００８】しかしながら、従来の光ヘッドでは、コリ
メートレンズや検出レンズとして図５に示すように両側
に凸の非球面レンズを用いる構成が最も一般的である。
このようなレンズは、その主平面がレンズの内部にでき
るため、その焦点位置とレンズ表面までの所謂ワーキン
グディスタンスＷｄはレンズの焦点距離とほぼ同程度の
長さに限定され、前記焦点距離に対して大幅に縮小にす
ることは困難である。

【０００９】本発明は以上の点を鑑み、簡易な構成で小
型・薄型化が容易な光ヘッドの光学系構成を提供するこ
とを目的としている。

【００１０】なお、従来技術の光ヘッド光学系の基本構
成を示した公知例は、例えば『光ディスクストレージの
基礎と応用 ｐ１２』（監修；角田義人、編集、発行；
社団法人 電子情報通信学会）に記載されている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の光ヘッドでは、コリメートレンズを該コ
リメートレンズのレンズ面の曲率中心がいずれも半導体
レーザ側にあるメニスカス型のレンズとする。かつ、ま
たは、検出レンズを該検出レンズのレンズ面の曲率中心
がいずれも、検出器側にあるメニスカス型のレンズとし
てある。

【００１２】また、上記記載の光ヘッドを光ディスク装
置に搭載している。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図１〜図５を用いて詳細に説明する。

【００１４】図１は本発明の光ヘッドの第１の実施形態
を示す平面図、図２は本発明の光ヘッドの第２の実施形
態を示す平面図、図３は本発明の光ヘッドの第３の実施
形態を示す平面図、図４は所定の焦点距離（ｆ＝１５ｍ
ｍ）を固定した場合のレンズの曲率半径ｒ１とワーキン
グディスタンスＷｄの関係を示すグラフである。

【００１５】本発明の光ヘッド装置の光学系は、図１に
示すように、レーザ光源１、コリメートレンズ２、ビー
ムスプリッタ３、対物レンズ４、検出レンズ８、光検出
器９、等で構成しており、対物レンズ４は駆動手段５に
より、フォーカッシング方向及びトラッキング方向に移
動できるようになっている。

【００１６】第１の実施形態のコリメートレンズ２は、
該コリメートレンズ２を構成するレンズ面の曲率中心が
いずれも半導体レーザ２側にあるように構成されてい
る。このようにレンズを構成するレンズ面の曲率中心が
レンズ面に対して全て同じ側にあるレンズは、一般にメ
ニスカス型のレンズと呼ばれている。

【００１７】一般に球面レンズの第１面の曲率半径をr
1、第２面の曲率半径をr2、レンズ材料の屈折率をｎ、
レンズの厚さをｄ、とすると、焦点距離fc、およびそれ
レンズの第２面からレンズの焦点位置までの間隔すなわ
ちワーキングディスタンスwdは、（式１）及び（式２）
のように表すことができる。

【００１８】

【数１】

【００１９】

【数２】

【００２０】また（式１）より、所定の焦点距離を有す
るレンズにおいて、第１面の曲率半径r1と第２面の曲率
半径r2との間の関係を式で表すと(式３)ような形に書け
る。

【００２１】

【数３】

【００２２】図４は(式１)〜(式３)を用いて、コリメー
トレンズの焦点距離fcを１５ｍｍ、屈折率ｎ、レンズ厚
さ２ｍｍとしたときの、第１面の曲率半径r1とワーキン
グディスタンスwdの関係を示したグラフである。図より
明らかなように、r1が７ｍｍ以下に設定されると、r2＞
０となりメニスカス型のレンズとなる。このメニスカス
型のレンズには一般にレンズ主平面をレンズ面に対して
後退させる性質があり、このため一定の焦点距離を保っ
たまま第１面の曲率半径r1を小さくしていくと、図５に
示すようにワーキングディスタンスwdか急激に減少す
る。従来の光ヘッドで用いられているような両凸または
片凸のレンズでは、第１面の曲率半径r1を変化させて
も、ワーキングディスタンスwdはほとんど変化しない。

【００２３】例えば図４に示した焦点距離１５ｍｍのコ
リメートレンズは、第１面の曲率半径r1を２ｍｍとした
メニスカス型のレンズにすると、ワーキングディスタン
スwdを約１０ｍｍにすることができる。これに対し従来
の両凸または片凸レンズでは、どのように曲率半径を変
えても。ワーキングディスタンスwdは高々約１４ｍｍ程
度にしか縮まらない。すなわち、メニスカス型のレンズ
にすることで半導体レーザ光源１とコリメートレンズ２
のレンズ面の間隔を従来の約７０％程度にまで縮小する
ことができるわけである。

【００２４】以上のように、コリメートレンズをメニス
カス型のレンズにすることにより光源とコリメートレン
ズ間の距離を従来よりもさらに大幅に縮小することがで
き、光ヘッドのさらなる小型化、薄型化を実現できる。

【００２５】以上本発明の第１の実施形態として、コリ
メートレンズのメニスカス化について説明したが、全く
同様に本発明は検出レンズについても適用することがで
きる。

【００２６】すなわち、図２に示した本発明の第２の実
施形態のように検出レンズ８をこの検出レンズを構成す
るレンズ面の曲率中心がいずれも光検出器９側にあるよ
うなメニスカス型のレンズにすることにより、この検出
レンズ８と光検出器９との間隔を検出レンズの焦点距離
に対して大幅に縮小することができる。

【００２７】さらに図３に示した本発明の第３の実施形
態のようにコリメートレンズ２と検出レンズ８を共にメ
ニスカス型レンズにすることにより、光ヘッドを更に小
型化することももちろん可能である。

【００２８】なお、本発明は当然図１〜図４に示された
実施形態に限定されるものではなく、コリメートレンズ
または検出レンズを備えた光ヘッドあるいはその両方を
備えた光ヘッドであればいかなる光ヘッドに対しても適
用できる。さらには、例えば半導体レーザ光源と光検出
器が同一のパッケージ内に格納されたいわゆる半導体レ
ーザモジュールを用いた光ヘッドのようにコリメートレ
ンズの機能と検出レンズの機能を兼ね備えたレンズが配
置されているような光ヘッドにおいても、このレンズに
本発明を適用することにより、光ヘッドの更な小型化、
薄型化を実現することができる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、簡易な構
成で、小型・軽量化が容易な光ヘッドを提供することが
できる。

【００３０】また、上記記載の光ヘッドを搭載すること
により、光ディスク装置全体の小型化を実現することも
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ヘッドの第１の実施形態を示す概略
平面図。

【図２】本発明の光ヘッドの第２の実施形態を示す概略
平面図。

【図３】本発明の光ヘッドの第３の実施形態を示す概略
平面図。

【図４】所定の焦点距離におけるレンズ第１面の曲率半
径とワーキングディスタンスの関係を示すグラフ。

【図５】従来の光ヘッドの光学系を示す概略平面図。

【符号の説明】

１…レーザ光源、２…コリメートレンズ、３…偏向ビー
ムスプリッタ、４…対物レンズ、５…駆動手段、６…光
記録媒体、８…検出レンズ、９…光検出器、１０ａ・１
０ｂ…主平面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大西 邦一 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所デジタルメディア開発本 部内 (72)発明者 末永 秀夫 岩手県水沢市真城字北野１番地 株式会社 日立メディアエレクトロニクス内 Ｆターム(参考） 5D119 AA01 BA01 JA02 JB06 LB11 LB13

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体レーザー光源と、該半導体レーザ
   光源から射出された光ビームを平行光とするコリメート
   レンズと、該光ビームを集光し、光ディスク上の情報記
   録面の所定の位置に光スポットを照射する対物レンズ
   と、前記光ディスク上の情報記録面を反射した光ビーム
   を受光する光検出器と、前記光ディスク上の情報記録面
   を反射した光ビームを前記光検出器に集光するための検
   出レンズと、前記対物レンズをフォーカッシング方向及
   びトラッキング方向に駆動する駆動手段とを有する光ヘ
   ッドにおいて、前記コリメートレンズは、該コリメート
   レンズを構成するレンズ面の曲率中心がいずれも、前記
   半導体レーザ側にあるメニスカス型のレンズであること
   を特徴とする光ヘッド。
2. 【請求項２】 半導体レーザー光源と、該半導体レーザ
   光源から射出された光ビームを平行光とするコリメート
   レンズと、該光ビームをを集光し、光ディスク上の情報
   記録面の所定の位置に光スポットを照射する対物レンズ
   と、前記光ディスク上の情報記録面を反射した光ビーム
   を受光する光検出器と、前記光ディスク上の情報記録面
   を反射した光ビームを前記光検出器に集光するための検
   出レンズと、前記対物レンズをフォーカッシング方向及
   びトラッキング方向に駆動する駆動手段とを有する光ヘ
   ッドにおいて、前記検出レンズ表面は、該検出レンズを
   構成するレンズ面の曲率中心がいずれも、前記検出器側
   にあることを特徴とする光ヘッド。
3. 【請求項３】 請求項１及び２に記載の光ヘッドを搭載
   したことを特徴とする光学的情報記録再生装置。