JP2002329346A - 光ヘッドおよびそれを用いた光学的情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 波長の異なる２つの半導体レーザ光源を搭載
した光ヘッドであって、発生収差が低減できるとともに
移動応答性に優れた高性能のＤＶＤ／ＣＤ（ＣＤ−Ｒ）
互換光ヘッドを提供する。 【解決手段】２つのレーザ光源に対して第１のレーザ光
源１から出射する光束を平行光束にするための第１のコ
リメートレンズ３と、第２のレーザ光源１７０１から出
射する光束を弱発散光にするための第２のコリメートレ
ンズ１９を別々に設け、第２のレーザ光源、第２のコリ
メートレンズ、第１および第２のレーザ光源から出射さ
れる光束の光路合成手段および対物レンズ１１を光ディ
スク１２ａの半径方向に移動可能な可動部材２１に設置
し、第１のレーザ光源および第１のコリメートレンズは
固定部材２０に設置する。また、光路合成手段におい
て、第１のレーザ光源から出射した光束は反射させると
ともに弱発散光である第２のレーザ光源から出射した光
束は透過させる構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク等の光
学的情報記録再生装置における光ヘッドに係わり、特に
ＤＶＤおよびＣＤ等のように異なる種類の光ディスクを
共に記録あるいは再生可能な光ヘッドに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】光ディスク装置は、非接触、大容量、高
速アクセス、低コスト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てディジタルオーディオ
信号の記録再生装置として、あるいはコンピュータの外
部記憶装置として利用されている。応用分野の拡大に伴
ない光ディスク装置の高性能化が進められているが、キ
ー・コンポーネントである光ヘッドの各種性能向上が必
要不可欠である。

【０００３】近年、高密度の情報記録媒体としてＤＶＤ
が急速に普及しつつある。一方、すでに市場にはＣＤ、
ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒといった光ディスクが広く普及
している。したがって、今後の光ディスク装置には、こ
れら多種の光ディスクに対する記録および再生機能が強
く要求される。しかしながら、ＤＶＤはディスク基板厚
が０．６ｍｍであるのに対して、例えばＣＤのディスク
基板厚は１．２ｍｍである。また、ＣＤ−Ｒのように、
情報の記録再生を行なう光源波長が特定の値に限定され
ているディスクも存在する。これら複数の異なるディス
クに対して、同一の光ヘッドによってに記録あるいは再
生を行なう互換技術は、光ディスク装置を高性能化する
上で重要な課題である。上記の互換技術に関する一手段
として、特開平１０−２４１２０４号公報記載のよう
に、波長の異なる２つのレーザ光源を搭載したいわゆる
分離光学系が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例では、光ヘッドとして十分な性能を確保することが困
難であった。第１に、上記従来例では、レーザ光源から
出射する光束をコリメートレンズによって略平行光束に
変換しているが、レーザ光源とコリメートレンズの間の
光路中に光束強度分布を略円形に整形するための三角プ
リズムを配置している。発散光束中に三角プリズムを配
置すると非点収差が発生し、光ディスクに絞り込まれた
光スポットの集光特性が劣化してしまう。

【０００５】第２に、波長の異なる２つの光束を１つの
対物レンズに入射させるためにビームスプリッタによっ
て光束を合成しているが、同ビームスプリッタに対して
平行光束を透過させるとともに発散光束を反射させて光
束を合成している。一般に、ビームスプリッタの反射膜
には反射率の入角依存性があり、発散光を反射する場合
は、光束内の位置によって反射率変動が発生するために
反射した光束の強度分布が一様でなくなるという問題が
ある。

【０００６】以上述べたように、上記従来例では、光ヘ
ッドとして十分な性能を確保することが難しい。本発明
の目的は、上記の問題を解決し、波長の異なる２つレー
ザ光源を搭載した高性能のＤＶＤ／ＣＤ（ＣＤ−Ｒ）互
換光ヘッドを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では、２つのレーザ光源に対して第１のレ
ーザ光源から出射する光束を平行光束にするための第１
のコリメートレンズと、第２のレーザ光源から出射する
光束を弱発散光にするための第２のコリメートレンズを
別々に設け、第２のレーザ光源、第２のコリメートレン
ズ、第１および第２のレーザ光源から出射される光束の
光路を合成する光路合成手段および対物レンズを光ディ
スクの半径方向に移動可能な可動部材に設置し、第１の
レーザ光源および第１のコリメートレンズは光ディスク
の半径方向に移動しない固定部材に設置する。また、第
１のレーザ光源から出射した光束の強度分布を略円形に
整形するための光学系は、第１のコリメートレンズと対
物レンズの間の光路中に配置する。加えて、光路合成手
段において、平行光束である第１のレーザ光源から出射
した光束は反射させるとともに弱発散光である第２のレ
ーザ光源から出射した光束は透過させる構成とする。こ
れによって、収差の発生を抑制するとともに、可動部材
の可及的な小型・軽量化が図られ、波長の異なる２つレ
ーザ光源を搭載した場合でも高速アクセス等高性能のＤ
ＶＤ／ＣＤ互換光ヘッドおよびそれを搭載した光ディス
ク装置を実現することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図を用いて本発明の実施例
を詳細に説明する。図１および図２に本発明の第１実施
例を示す。まず図１では、発振波長６６０ｎｍの光束に
ついて説明する。半導体レーザ光源１の波長は約６６０
ｎｍであり、発光点１０１から出射した光は偏光ビーム
スプリッタ２を通過し、コリメートレンズ３によって平
行光束となる。その後ビーム整形光学系４を通過して光
束の強度分布が略円形に整形される。一方、偏光ビーム
スプリッタ２は一部反射光が発生するように設計されて
おり、反射光はモニタ光検出器５に入射して半導体レー
ザ光源１の発光光量モニタに使用する。

【０００９】ビーム整形光学系４の詳細記述は省略する
が、単一あるいは複数の三角プリズム、シリンドリカル
レンズ等従来公知の光学系を使用してかまわない。ま
た、本実施例においては同光学系への入射光軸と出射光
軸が平行であるが、平行以外の構成（例えば両軸が直交
するような構成等）を用いても本発明の本質に影響はな
い。

【００１０】ビーム整形光学系４を通過した光束は、ダ
イクロイックプリズム６によって反射され、さらにミラ
ー７によって光路が９０度折り曲げられる。なお、図１
においては、説明の都合上ダイクロイックプリズム６と
ミラー７の間で光軸周りに９０度回転させて表示してい
る。

【００１１】ミラー７を反射した光束は、偏光性回折格
子８、波長板９、波長選択フィルタ１０を順次通過す
る。偏光性回折格子８は、半導体レーザ光源側から偏光
性回折格子８へ入射する光（直線偏光）に対しては格子
として作用しないように設定されている。偏光性回折格
子８を通過した光束は、波長板９に入射する。波長板９
は、波長６６０ｎｍの光に対して略５／４波長板として
作用するように設定されており、実質的には１／４波長
板として作用することになるので、波長板９の通過光は
略円偏光となる。なお、波長６６０ｎｍの光における５
／４波長に相当する位相差は後述する波長７９０ｎｍの
光に対しては概ね１波長に相当する位相差となる。した
がって、波長板９は後述する波長７９０ｎｍの光に対し
ては位相差をほとんど発生させず、波長板９を通過する
波長７９０ｎｍ光の偏光状態はほとんど変化しない。波
長板９を通過した光束は波長選択フィルタ１０を通過す
る。波長選択フィルタ１０は波長６６０ｎｍの光は全透
過するように設定されている。波長選択フィルタ１０を
透過した光束は対物レンズ１１により光ディスク１２ａ
に絞り込まれ光スポット１３ａを形成する。光ディスク
１２ａは基板厚さ０．６ｍｍのいわゆるＤＶＤであり、
対物レンズ１１の絞り込み時開口数（ＮＡ）は０．６で
ある。光ディスク１２ａはディスク基板１２０１、記録
膜１２０２、保護層１２０３から構成されている。本実
施例においては上記のように単板の光ディスクを示した
が、光ディスク１２ａの構成は、張り合わせ型あるいは
複数記録膜を有する構造等、本実施例と異なる構成であ
っても良い。

【００１２】偏光性回折格子８、波長板９、波長選択フ
ィルタ１０、対物レンズ１１はアクチュエータ１４に搭
載され一体駆動される。光ディスク１２ａからの反射光
は再び対物レンズ１１を通過し、波長板９を通過後再び
直線偏光となる。ただし、５／４波長板を２回通過する
ことになるので、復路における直線偏光の偏光方向は、
往路の偏光方向に対して直交する。この直線偏光に対し
ては偏光性回折格子８が格子として作用する。偏光性回
折格子８で回折された光束は、ミラー７およびダイクロ
プリズム６で反射された後、ビーム整形光学系４および
コリメートレンズ３を通過して、偏光ビームスプリッタ
２で反射する。その後、検出レンズ１５によって光検出
器１６上に集光され、フォーカスエラーおよびトラック
エラーといった光点制御信号、あるいは光ディスク１２
ａ上に記録されている情報信号を検出、再生する。光点
制御信号検出方式としては従来公知の各種方式を用いる
ことができ、光検出器１６の受光面形状は特定の形状に
限定されるものではない。また、偏光性回折格子８にお
ける格子パターンも光点制御信号検出方式によって異な
るため、特定のパターンに限定されるものではない。

【００１３】次に図２によって、発振波長７９０ｎｍの
光束について説明する。半導体レーザ光源１７０１と光
検出器１７０２は、同一の基板部材１７０３上に配置あ
るいは形成されており、レーザ／検出器ユニット１７を
構成してる。半導体レーザ光源１７０１の波長は約７９
０ｎｍであり、ＣＤの再生あるいはＣＤ−Ｒの記録再生
に使用する。

【００１４】発光点１７０４から出射した光は、コリメ
ートレンズ１９によってその発散角が所定の角度になる
よう調整される。コリメートレンズ１９には調整機構２
２が付加されており、光軸に対して垂直な面内でコリメ
ートレンズ１９の位置調整が可能となるように取り付け
られている。コリメートレンズ１９の位置を調節して対
物レンズ１１に入射する光束の傾きを修正することによ
り、光ディスクに絞り込まれた光スポットの収差を最小
にすることが可能な構成となっている。

【００１５】コリメートレンズ１９を出射した弱発散光
束はダイクロイックプリズム６を透過した後、ミラー７
によって光路が９０度折り曲げられ、偏光性回折格子
８、波長板９、波長選択フィルタ１０を順次通過する。
波長７９０ｎｍの光束の偏光方向は波長６６０ｎｍの光
束の偏光方向と一致させておく。これにより、波長７９
０ｎｍの光束も半導体レーザ光源側から偏光性回折格子
８へ入射する光（直線偏光）は回折されない。偏光性回
折格子８を通過した光束は、波長板９に入射する。前述
のように、波長板９は波長７９０ｎｍの光に対して位相
差をほとんど発生させないため、波長板９を通過する波
長７９０ｎｍの光束は直線偏光のままである。波長板９
を通過した光束は波長選択フィルタ１０を通過する。波
長選択フィルタ１０は波長７９０ｎｍの光束の外周部分
を遮光して、対物レンズ１１による絞り込み時開口数
（ＮＡ）が波長６６０ｎｍの光束を絞り込む時よりも小
さくなるように設定されている。例えば、波長６６０ｎ
ｍの光束に対して絞り込み時ＮＡを０．６として、波長
７９０ｎｍの光束に対しては絞り込み時ＮＡを０．４５
〜０．５程度となるように光束径を縮小させる。波長選
択フィルタ１０を透過した光束は対物レンズ１１により
光ディスク１２ｂに絞り込まれ光スポット１３ｂを形成
する。

【００１６】光ディスク１２ｂは基板厚さ１．２ｍｍの
例えばＣＤ、ＣＤ−Ｒ等である。対物レンズ１１に所定
の発散光を入射させることにより、異なる基板厚さの光
ディスク１２ａ、１２ｂに対して同一の対物レンズを使
用する場合に発生する球面収差を低減させることができ
る。光ディスク１２ｂからの反射光は、上記と逆の経路
を通ってレーザ／検出器ユニット部１７に導かれ、フォ
ーカスエラーおよびトラックエラーといった光点制御信
号、あるいは光ディスク１２ｂ上に記録されている情報
信号を検出、再生する。図１の場合同様、光点制御信号
検出方式としては従来公知の各種方式を用いることがで
き、光検出器１７０２は特定の形状に限定されるもので
はない。一般にＣＤ等を再生する場合、トラックエラー
信号検出方式としてはいわゆる３スポット方が用いられ
る。この場合、図２に示すように、レーザ／検出器ユニ
ット部１７上に回折格子１８を配置して光束を３本に分
割することにより、トラックエラー信号検出用の３スポ
ットを形成すればよい。

【００１７】ＣＤ−Ｒ等の記録を行なう場合、波長７９
０ｎｍ光束の光利用率を高く設定する必要がある。その
ため、コリメートレンズ１９の焦点距離およびコリメー
トレンズ１９と半導体レーザ光源１７０１との位置関係
は、コリメートレンズ１９における半導体レーザ光源１
７０１側の開口数（ＮＡ）が概ね０．１５となるように
設定されている。

【００１８】図１および図２に示す構成において、半導
体レーザ光源１、偏光ビームスプリッタ２、コリメート
レンズ３、ビーム整形光学系４、モニタ光検出器５は固
定ケース（固定部材）２０に配置されており、また、レ
ーザ／検出器ユニット１７、コリメートレンズ１９、ダ
イクロイックプリズム６、ミラー７、偏光性回折格子
８、波長板９、波長選択フィルタ１０、対物レンズ１
１、アクチュエータ１４は固定ケース２０とは別の可動
ケース(可動部材)２１に配置されている。これにより、
２つの半導体レーザ光源を搭載し、基板厚さの異なる２
種類の光ディスクに対応して情報の記録または再生が可
能な光ヘッドであるにもかかわらず、可動ケース(可動
部材)２１に搭載する部品点数を削減できるので、可動
ケース２１の小型・軽量化が可能となり、可動ケース２
１の移動応答性を向上させることができる。さらに、可
動ケース２１に搭載する対物レンズ１１も単一となるた
め、対物レンズを駆動するアクチュエータも単一の対物
レンズに対応するアクチュエータで済むことになり、こ
の点も可動ケース２１の小型・軽量化に寄与する。

【００１９】一方、本発明はいわゆるビーム整形光学系
の配置が容易であるという効果を有している。レーザ光
源から出射される光束は略楕円形の発光強度分布をもっ
ている。これを略円形の発光強度分布に整形して光学系
の光利用率を向上させることは従来から実施されている
技術であり、一方向のみ光束を拡大する手段として三角
プリズム等が一般に使用されている。しかしながら、従
来例で示したように発散光中でビーム整形を行なうと、
非点収差が発生するという問題があった。本発明の構成
では、ビーム整形光学系をコリメートレンズ３からダイ
クロイックプリズム６の間の光路中に配置する。コリメ
ートレンズ３を出射した光束は平行光束であるため、ビ
ーム整形光学系を配置しても非点収差発生の問題は基本
的に回避できる。

【００２０】また、ダイクロイックプリズム６で２つの
半導体レーザ光源から出射する光束を合成する際、平行
光である半導体レーザ光源１からの光束をダイクロイッ
クプリズム６内で反射させるとともに、弱発散光である
半導体レーザ光源１７０１からの光束に対してはダイク
ロイックプリズム６を透過させる構成をとっている。一
般にダクロイックプリズムにおいては、反射する光に対
する反射率の入射角依存性が大きく、発散光あるいは収
束光が反射する際、入射光束の光束内位置によって反射
率変動が発生するために反射した光束の強度分布が一様
でなくなるという問題がある。逆に、平行光束を反射さ
せる場合は、光束内のどの位置に対してもダクロイック
プリズムにおかる反射面に対して光束の入射角が同一の
ため、上記の問題は発生しない。本実施例では、半導体
レーザ光源１７０１からの光束が弱発散光ではあるが、
ダイクロイックプリズム６を透過させる構成をとってい
るので上記問題はない。以上のことから、本発明で示し
た構成をとることによって、前記の従来例において問題
となる弱発散光中の強度分布変化を回避することができ
る。

【００２１】図３に、本発明の第２の実施例である光学
的情報記録再生装置２００の斜視図を示す。本実施例で
は、本発明の第１実施例で説明した可動ケース２１を可
動ケース移動機構２３によって光ディスク１２の半径方
向に移動させる。光ディスク１２は開閉可能なシャッタ
２４および防塵機能を有するカートリッジ２５に挿入さ
れており、装置２００の開口部２６より装置内に挿入さ
れ、スピンドルモータ２７によって回転する。装置全体
は防塵ケース２８によって覆われている。

【００２２】可動ケース移動機構２３としては、ギア、
スクリューねじ、ステップモータ、リニアモータ等従来
公知の各種方式いずれを使用してもかまわない。また、
光ディスク１２としてカートリッジ２５を用いた場合を
説明したが、同カートリッジ２５は使用しなくてもかま
わない。さらに、光ディスク１２挿入にための機構は図
示していないが、光ディスク１２をトレイに載せて挿入
する方式、光ディスク１２あるいはカートリッジ２５そ
れ自体を自動あるいは手動によって挿入する方式等、従
来公知の各種方式を用いることができる。

【００２３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、波
長の異なる２つの半導体レーザ光源を搭載した光ヘッド
であって、発生収差が低減できるとともに移動応答性に
優れた高性能のＤＶＤ／ＣＤ（ＣＤ−Ｒ）互換光ヘッド
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例において第１のレーザ光
源を使用した場合の構成を説明する図

【図２】本発明の第１の実施例において第２のレーザ光
源を使用した場合の構成を説明する図

【図３】本発明の第２の実施例を説明する図

【符号の説明】

１…半導体レーザ光源、２…偏光ビームスプリッタ、３
・１９…コリメートレンズ、４…ビーム整形光学系、５
…モニタ光検出器、６…ダイクロイックプリズム、７…
ミラー、８…偏光性回折格子、９…波長板、１０…波長
選択フィルタ、１１…対物レンズ、１２・１２ａ・１２
ｂ…光ディスク、１３ａ・１３ｂ…光スポット、１４…
アクチュエータ、１５…検出レンズ、１６…光検出器、
１７…レーザ／検出器ユニット、１８…回折格子、２０
…固定ケース、２１…可動ケース、２２…調整機構、２
３…可動ケース移動機構、２４…シャッタ、２５…カー
トリッジ、２６…装置開口部、２７…スピンドルモー
タ、２８…防塵ケース、２００…光学的情報記録再生装
置。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5D119 AA41 BA01 BB01 BB04 EC45 EC47 FA08 JA63 JB02 LB07

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の波長で発振する第１のレーザ光源
   と、第２の波長で発振する第２のレーザ光源と、前記第
   １のレーザ光源から出射されたの光束を平行光束にする
   第１のコリメートレンズと、前記第２のレーザ光源から
   出射されたの光束を弱発散光束にする第２のコリメート
   レンズと、前記第１または第２のレーザ光源から出射し
   たレーザ光を光ディスク上に集光する対物レンズと、前
   記情報記録媒体からの反射光を検出し前記情報記録媒体
   に記録されている情報信号および前記情報記録媒体に集
   光された光スポットの光点制御信号を検出する光検出手
   段と、前記第１および第２のレーザ光源と前記対物レン
   ズの間の光路中に前記第１および第２のレーザ光源から
   出射される光束の光路を合成する光路合成手段を有し、
   前記第２の光源と前記対物レンズは、前記光ディスクの
   半径方向に移動可能な可動部材に配置され、前記第１の
   光源と前記第１のコリメートレンズは、前記光ディスク
   の半径方向に移動しない固定部材に配置されている光ヘ
   ッドにおいて、前記第１のレーザ光源から出射する光束
   は、前記光路合成手段において反射して前記対物レンズ
   に入射するとともに、前記第２の光源から出射する光束
   は、前記光路合成手段を透過して前記対物レンズに入射
   することを特徴とする光ヘッド。
2. 【請求項２】前記第２のコリメートレンズは、光軸に垂
   直な面内で調整可能であることを特徴とする請求項１に
   記載の光ヘッド。
3. 【請求項３】前記２つのレーザ光源のうち少なくとも一
   方のレーザ光源と前記光検出手段が同一の基板部材上に
   配置・形成されていることを特徴とする、請求項１また
   は２記載の光ヘッド。
4. 【請求項４】前記２つのレーザ光源と前記対物レンズと
   の間の光路中に波長選択機能を有するフィルタが配置さ
   れており、前記２つのレーザ光源の発振波長によって、
   前記フィルタを透過する光束径が異なることを特徴とす
   る請求項１から請求項３いずれかに記載の光ヘッド。
5. 【請求項５】前記第１のレーザ光源から出射する光束に
   よって情報の記録再生を行なう光ディスクの基板厚と、
   前記第２のレーザ光源から出射する光束によって情報の
   記録再生を行なう光ディスクの基板厚が異なることを特
   徴とする請求項１から請求項４に記載の光ヘッド。
6. 【請求項６】前記第１のレーザ光源波長が略６６０ｎｍ
   であり、同レーザ光源から出射する光束が基板厚約０．
   ６ｍｍの光ディスクに集光されるとともに、前記第２の
   レーザ光源波長が７８０ｎｍ乃至７９０ｎｍであり、同
   レーザ光源から出射する光束が基板厚約１．２ｍｍの光
   ディスクに集光されることを特徴とする請求項１から請
   求項５いずれか一項に記載の光ヘッド。
7. 【請求項７】前記波長選択性フィルタは、前記第１のレ
   ーザ光源から出射される光束に対しては前記光ディスク
   への絞り込み開口数が０．６以上となるとともに、前記
   第２のレーザ光源から出射される光束に対しては前記光
   ディスクへの絞り込み開口数が０．４５以上０．５以下
   となるように、透過する光束の波長によって透過する光
   束径が異なることを特徴とする請求項４に記載の光ヘッ
   ド。
8. 【請求項８】請求項１から請求項７いずれか一項に記載
   された光ヘッドを搭載した光学的情報記録再生装置。