JP2003151167A - 光ヘッドおよび光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精度なレーザ出力制御が可能な、小型・低
コスト・高信頼性を有する記録可能な光ヘッドならびに
光ディスク装置を提供する。また対応波長の異なる複数
の光ディスクにも対応可能とする。 【解決手段】 レーザ光源１から放射した光束をコリメ
ートレンズ３にて平行光束に変換し全反射ミラー５に導
く。全反射ミラー５のエッジにて光束を分割し、中心部
分を含む領域Ａは反射されて対物レンズ６を介して光デ
ィスク８に照射され、一方、周辺の一部である領域Ｂは
直進して光検出器に入射する。またレーザ光源からの出
射光束の広がり角が大きい方向と、全反射ミラー５の入
射面を略平行となるように配向させる。このような構成
により、光ディスク８へ照射される光束の光利用効率を
損なうことなく、光検出器９に導く光束の光利用効率を
向上し、光検出器９からの出力信号をレーザ光源の駆動
回路にフィードバックすることで高精度なレーザ出力制
御が可能となる。また複数のレーザ光源を備えても単一
の光検出器９で各レーザ出力制御が可能となる。

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に対して
情報を記録または再生する技術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、低コストメディア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
ディオ信号やディジタル映像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。特に昨今では、ＣＤ−ＲＯＭに代表される再
生専用の光ディスクに代わって、ＣＤ−Ｒに代表される
記録可能な光ディスクの一般消費者への普及が急速に進
んでいる。

【０００３】ところで光ディスク装置は、安定な再生信
号検出のため光源である半導体レーザの光出力を所定の
値に制御することが必須である。これは半導体レーザの
光出力をなんらかの手段で検出し、レーザ駆動回路にフ
ィードバックしてやることで実現可能である。

【０００４】再生専用の光ディスク装置では、一般にリ
アモニタ方式が採られている。これは半導体レーザチッ
プの後側からレーザパッケージ内部に向かって出射され
る光束を、パッケージ内部に備えた光検出器で検出する
方式である。この方式は光検出器をレーザパッケージ内
部に備えるため小型かつ低コストでの構成が可能であ
り、また光ディスクに照射する光束の利用損失がないと
いう長所を有する。

【０００５】一方、記録可能な光ディスク装置において
は、安定な再生信号検出の必要性に加え、光ディスク上
に安定な記録マークを形成するために、より厳密なレー
ザの光出力制御が必要となる。ところが、前述のリアモ
ニタ方式はレーザの光出力を間接的に検出する方式なの
で検出精度が不十分という問題がある。特に記録可能な
光ディスク装置においては再生専用のものに比べて一桁
以上も高出力な半導体レーザを備えるが、一般に高出力
レーザはレーザチップのリア側の反射率を高めているた
め、リア側への出射光量が微少となり検出精度が更に悪
化してしまう。

【０００６】そこで記録可能な光ディスク装置では、一
般にフロントモニタ方式が採られている。これは半導体
レーザから光ディスクに向けて出射される光束の一部
を、直接的に光検出器で検出する方式である。

【０００７】従来一般的に用いられているフロントモニ
タ方式を用いた光ヘッドは、図２に示すように光路中に
所定の透過率および反射率を有するビームスプリッタ１
５などの光束分離素子を備え、光ディスク８に向かう光
束の例えば約１０％を別光路に分離して光検出器９に導
く構成である。

【０００８】ところで、方式は種々あるものの、光ディ
スクへの記録はディスク上に集光した光スポットの熱に
よって記録膜の物性を変化させて行う。光スポットの光
量が大きいほど発生する熱量も大きくなるのでディスク
回転数を上げての高速記録が可能となるなど、特に記録
可能な光ディスク装置においては半導体レーザから出射
した光束の利用効率を向上させることが望ましい。また
光利用効率が高いほどレーザへの負荷を軽くしたり、消
費電力を低減することが可能である。

【０００９】しかしながら上述の従来フロントモニタ方
式による光ヘッドでは、レーザから光ディスクに向かう
光束の一部を別光路に分離するよう構成されているた
め、光利用効率が光束を分離した分だけ低下してしまう
問題があった。

【００１０】この問題を解決する手段として、例えば特
開２００１−１１８２８１号公報では、半導体レーザか
らの発散光束のうち外周部付近を反射ミラーによって分
離し、光検出器に導く構成が開示されている。このよう
な構成によれば、対物レンズの開口の外にあって光ディ
スクまで到達しない不要光束を光検出器で検出すること
で、光利用率の向上を図ることができる。

【００１１】あるいは別の構成として、特開平１１−２
７３１１９号公報では、ビーム整形プリズムによって平
行光束をビーム整形すると共に対物レンズの開口の外に
あって光ディスクまで到達しない不要光束を分離し、1
個ないし２個の光検出器に導く構成が開示されている。
このような構成によれば、光路中に特別な光束分離素子
を設けることなく光束を光検出器まで導くとともに光利
用率の向上を図ることができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで現在一般に普
及している光ディスクには、対応波長の異なる種々のデ
ィスクが存在する。例えばＣＤ−Ｒなどは７８０ｎｍ帯
の波長、ＤＶＤ−ＲＡＭなどは６６０ｎｍ帯の波長の光
源を用いる。そこで対応波長の異なる複数のディスクに
１台の光ヘッドで記録または再生する場合にはそれぞれ
のディスクに対応した波長の光源を備える必要がある。
一方、光検出器は波長によって感度に差があるものの、
複数の波長に対して共通に使用することが可能である。

【００１３】ところが前記特開２００１−１１８２８１
号公報に記載の従来技術においては、レーザ近傍に反射
ミラーを配置する構成のため、複数の波長に対応する場
合には各々の光源について反射ミラーと光検出器を必要
とする。

【００１４】また前記特開平１１−２７３１１９号公報
に記載の従来技術においては、ビーム整形プリズムを用
いてプリズムに入射する平行光束を分離し光検出器に導
く構成であるが、ビーム整形プリズムは光の屈折を利用
してビーム整形を行う光学部品であるため複数の波長の
光源に対応することが困難である。したがって複数の波
長に対応する場合、各々の波長に対応したビーム整形プ
リズムと光検出器を必要とする。

【００１５】以上のように従来技術では複数の波長に対
応する場合には、各々の光源について光検出器を設ける
ことによるコストアップや光ヘッドのサイズが大型化し
てしまう問題があった。また光束分離後に光ディスクへ
照射されるまでの光路が長いため、途中の光学部品の反
射率・透過率・偏光特性等のばらつきや環境変化による
影響を受けやすいという問題があった。

【００１６】ところで半導体レーザの出射光は図３に示
すように、水平方向光強度分布２０および垂直方向光強
度分布２１がほぼガウス分布をしており、かつ水平方向
と垂直方向とで広がり角θｐおよびθｖが異なる楕円形
状をしていることが知られている。ここで広がり角θｐ
およびθｖは半値全幅として定義する。前記特開平１１
−２７３１１９号公報に記載の従来技術においては、光
検出器に導く光束がレーザの出射光強度分布の裾、例え
ばピーク強度の４０％以下の領域にあたるために光利用
効率が低く、再生時などレーザの出射光量が小さい場合
に十分な光量を受光できず検出精度に問題があった。ま
たレーザ出射光の広がり角ばらつきの影響を受けやすい
という問題があった。

【００１７】なお単一の光検出器で複数の波長に対応す
る従来技術としては、特開平１０−３１２５７４号公報
に光合成素子と対物レンズの間に光検出器を配置する構
成が記載されている。しかしながら該構成によっては光
検出器自体の非受光面によって対物レンズへ入射する光
束の一部分が遮光されてしまう。あるいは遮光されない
ように光検出器を配置すると上記と同様に光検出器への
光利用効率が低下し十分な検出精度が得られなくなると
いう問題があって、実用化は困難であった。

【００１８】そこで本発明の課題は、光ディスクに照射
される光束の利用効率を低下させることなく光検出器に
導く光利用効率を向上して高精度なレーザ出力制御が可
能であるとともに、小型・低コスト・高信頼性を有し、
かつ対応波長の異なる複数のディスクにも対応可能な、
記録または再生可能な光ヘッドならびに光ディスク装置
を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明では、波長λ１なる第１の光源と、第1の光
源より放射された光束を光ディスクの情報記録面に集光
する対物レンズと、該光源と該対物レンズの間に該光源
から出射された発散光束を平行光束に変換するコリメー
トレンズと、該平行光束のうち中心部分を含む領域Ａを
前記対物レンズに導くための光束反射素子とを備え、前
記光束反射素子は前記平行光束の周辺の一部である領域
Ｂを反射しないように配置するとともに、光検出器を備
え、前記平行光束領域Ｂを光検出器の受光面に導く構成
とした。このような構成とすることで、領域Ａの光束を
光束分離による利用損失なく光ディスクに照射させると
ともに、領域Ｂの光束を光検出器で検出して光源の出射
光量制御信号を得ることが可能となる。また光束反射素
子を対物レンズの直近に配置することにより、光束分離
後の光束が光ディスクに照射されるまでの光路長を短縮
し、光学部品のばらつきや環境変化に対する信頼性を向
上させることが可能となる。

【００２０】また前記第１の光源を、出射光束の広がり
角が広い方向と前記光束反射素子の入射面を略平行とな
るよう配置した。ただしここで言う入射面とは、入射光
束の光軸と、反射または／および透過光束の光軸を含む
平面のことである。以下の文中で入射面と言う場合には
この定義に従う。このような構成により、前記領域Ｂの
光束を例えばピーク強度の４０％以上の範囲とすること
ができ、光検出器における受光量を増大して検出精度を
向上させることが可能となる。

【００２１】また波長λ２なる第２の光源と、前記第１
の光源と前記光束反射素子との間に前記第１の光源から
の光束と前記第２の光源からの光束を合成する光束合成
素子を備え、第２の光源からの光束のうち中心部分を含
む領域Ｃは前記光束反射素子にて反射されるとともに、
周辺の一部である領域Ｄを反射せず前記光検出器に導く
構成とした。このような構成とすることにより、第１の
光源および第２の光源から出射された領域Ａならびに領
域Ｃの光束を光束分離による利用損失なく光ディスクに
照射させるとともに、領域Ｂならびに領域Ｄの光束を単
一の光検出器にて検出し、第１および第２の光源の各出
射光量制御信号を得ることが可能となり、光ヘッドの小
型化・低コスト化が可能となる。

【００２２】また前記第２の光源を、出射光束の広がり
角が広い方向と前記光束反射素子の入射面を略平行とな
るよう配置した。このような構成とすることで、前記領
域Ｄの光束の光強度を上げて光検出器での受光量を増大
し、検出精度を向上させることが可能となる。

【００２３】また光ディスク装置として、以上述べたよ
うな光ヘッドと、前記第１の光源の駆動回路を備える。
前記光検出器からの出力信号を前記第１の光源の駆動回
路にフィードバックすることにより、第1の光源の出射
光量を所定の値に制御する構成とした。

【００２４】もしくは装着された光ディスクの種類を判
別するディスク判別手段を備え、装着されたディスクの
対応波長に応じて第１あるいは第２の光源を切り替える
とともに、前記光検出器からの出力信号を駆動回路にフ
ィードバックすることにより、選択した前記第１もしく
は第２の光源の出射光量を所定の値に制御する構成とし
た。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施例とし
ての光ヘッドの構成ならびに動作を、図面を参照しなが
ら説明する。図１は本発明の第1の実施例としての光ヘ
ッドの構成図である。

【００２６】レーザ光源１は光ディスク８に対応した波
長λ１で発振し、再生専用の光ディスク装置に用いられ
るものよりも最大出力が一桁程度大きな高出力半導体レ
ーザダイオードである。例えば光ディスク８がＤＶＤデ
ィスクであれば、波長６６０ｎｍ帯、最大出力５０ｍＷ
以上の赤色レーザダイオードである。またレーザ光源１
の出射光束は略直線偏光であり、偏光方向は広がり角の
狭い方向（図３におけるθｐの方向）と略一致する。

【００２７】レーザ光源１を出射した発散光束は、偏光
ビームスプリッタ２に入射する。偏光ビームスプリッタ
２は波長λ１のｐ偏光を略１００％透過し、ｓ偏光を略
１００％反射する反射膜特性を有する。ここで前記レー
ザ光源１の出射光束の偏光方向が、偏光ビームスプリッ
タ２に対してｐ偏光として入射するように配置する。つ
まり偏光ビームスプリッタ２への入射面と平行な方向
に、レーザの水平方向を略一致させる。このように配置
することで、偏光ビームスプリッタに入射した発散光束
は略１００％が透過して、コリメートレンズ３に導かれ
平行光束に変換される。

【００２８】１／４波長板４は、波長λ１の入射光束の
偏光方向を変換する機能を有す。ここではコリメートレ
ンズ３から導かれる、偏光ビームスプリッタ２の入射面
に平行な直線偏光を、円偏光に変換するように配向され
ている。

【００２９】１／４波長板４により円偏光に変換された
平行光束は、波長λ１の光束を略１００％反射する全反
射ミラー５に導かれ、中心を含む大部分が反射されて対
物レンズ６に向かい、周辺の一部が全反射ミラーに入射
しないまま直進して光検出器９に向かう。なお図１では
１／４波長板４と全反射ミラー５の間に２本の波線を示
している。波線の右側は光ヘッドを上面もしくは下面か
ら見た平面図であり、波線の左側は光ヘッドの側面図で
ある。本図は説明の便宜上、９０度直交する方向から見
たふたつの図をひとつに示したものである。

【００３０】対物レンズ６に向かった光束は、開口制限
を経て対物レンズ６に入射し、光ディスク８の情報記録
面に所定の大きさの光スポットを形成する。

【００３１】光ディスク８で反射した光束は再び対物レ
ンズ６を通って平行光束に変換され、全反射ミラー５で
反射された後、１／４波長板４に導かれる。１／４波長
板４で光束は円偏光から直線偏光に変換されるが、行き
の光束の直線偏光の方向とは直交する方向、すなわち偏
光ビームスプリッタ２への入射面に垂直な方向の直線偏
光に変換される。更にコリメートレンズ３を透過して収
束光束に変換されて偏光ビームスプリッタ２に入射し、
前述のとおり入射面に垂直な方向の直線偏光であるた
め、偏光ビームスプリッタ２によって略１００％が反射
して検出レンズ１０に導かれる。検出レンズ１０を透過
した光束は光検出器１１の複数に分割された受光領域に
入射し、光検出器１１は各受光領域の受光光量に応じて
電気信号を出力する。

【００３２】出力された該電気信号に所定の演算を行
い、フォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号および
再生信号を生成する。本発明の趣旨から外れるので詳し
い説明は省略するが、例えばフォーカス誤差信号の検出
方式には非点収差法、ナイフエッジ法、スポットサイズ
法などがあり、一方トラッキング誤差信号の検出方式に
はプッシュプル法や位相差検出法などがある。各々の検
出方式に応じた光検出器１１と検出レンズ１０と、必要
に応じて回折格子などの光学部品を光路中に追加するこ
とで、所定の検出方式によるサーボ信号検出が可能であ
る。

【００３３】一方、全反射ミラーに入射せずに光検出器
９に向かった光束は、光検出器９の受光面に入射する。
光検出器９は受光した光量に応じて電気信号を出力し、
これによりレーザ光源の光出力を検出する。該電気信号
をレーザ光源１の駆動回路にフィードバックすることで
レーザ光源１の発光出力の制御を行う。

【００３４】ここで全反射ミラー５の配置と作用につい
て図４を用いて詳述する。図４が示しているのは、図１
の構成図において、全反射ミラー５に入射する光束を１
／４波長板４側から見た図である。

【００３５】光束２２は全反射ミラー５に導かれる平行
光束であり、特に開口制限を設けないかぎり光束２２の
直径はコリメートレンズ３のレンズ有効径である。全反
射ミラー５は、反射面５ａのエッジ５ｂにより光束２２
を分割するように配置する。

【００３６】光束２２の中心にあたる領域２３を含む部
分が、反射面５ａによって反射されて対物レンズ６に導
かれる。ここで領域２３は対物レンズ６に入射する光束
のうちで、対物レンズ６を透過出来る光束であって、対
物レンズ６の開口面に対応する領域であり、対物レンズ
６によって光ディスクに集光される光束の領域を示す。
一方、光束２２の周辺部分の領域２４を含む一部分は、
反射面５ａに入射せずに直進し、光検出器９に入射す
る。ここで領域２４は光検出器の受光面に入射する光束
の領域を示す。

【００３７】なおアクチュエータ７のトラッキング追従
動作により対物レンズ６がディスクの半径方向にシフト
すると、対物レンズの開口制限に対応する領域も光束２
２の範囲内で領域２３から例えば領域２３ｂへとｘ方向
に平行移動する。

【００３８】しかしながらｙ方向への移動はなく、領域
２３が反射面５ａからはみ出したり、領域２４と重なっ
たりすることはない。

【００３９】ところで光束２２の光強度分布は、全反射
ミラー５への入射面に垂直な方向（ｘ方向）の光強度分
布２０と、入射面に平行な方向（ｙ方向）の光強度分布
２１とで分布が異なる。

【００４０】これは前述のようにレーザ光源１の出射光
束の水平方向広がり角θｐと垂直方向広がり角θｖが異
なるためであり、本実施例においては例えば水平方向広
がり角θｐが８°〜１０°、垂直方向広がり角θｖが１
９〜２３°のレーザ光源１を備える。更に全反射ミラー
５の入射面に垂直な方向（ｘ方向）とレーザ光源１の水
平方向（θｐ方向）とが一致し、入射面に平行な方向
（ｙ方向）とレーザ光源１の垂直方向（θｖ方向）とが
一致するように配向して、光強度分布２０の方が光強度
分布２１よりもブロードな構成とする。なお、レーザ光
源１は、偏光ビームスプリッタ２への入射面と、出射光
束の偏光方向が略平行になるよう配置すると上述した
が、レーザ光源１の出射光束の偏光方向はレーザ光源１
の水平方向（θｐ方向）と略一致しているので、本実施
例においては両条件を同時に満たしている。

【００４１】ここで光ディスク８上に形成される光スポ
ットと、対物レンズ６に入射する光束の光強度分布の関
係について簡単に説明する。一般に光スポットの大きさ
は対物レンズの開口数に反比例する。これは対物レンズ
の焦点距離を一定とすると、光軸から離れた光線を取り
込むほど小さな光スポットを形成可能なことを意味す
る。ここで対物レンズに入射する光束の光強度がフラッ
トでなく本実施例のようにガウス分布をしている場合に
は、同じ開口数であっても光軸から離れた位置での光強
度が低下すればするほど光軸から離れた光線が取り込め
ないことと等価であり、集光した光スポットが大きくな
ってしまう。

【００４２】つまり所定の大きさに光スポットを絞り込
むためには、ガウス分布状の光強度のうち比較的フラッ
トな中心付近を対物レンズの開口範囲内に取り込む必要
がある。そこで本実施例においては、対物レンズ６の開
口周辺部（領域２３の周上）において分布の狭い光強度
２１側の最大強度の３０％〜５０％以上が取り込まれる
ようにした。このとき分布の広い光強度分布２０側は最
大強度の８０〜９０％以上が取り込まれる。なお、光ス
ポットの形状は、略楕円となり、光ディスク８の接線
(トラック進行)方向を短軸とし、半径方向を長軸とする
ものとなる。

【００４３】本実施例の構成によれば、領域２４の光束
の光強度は、光強度分布２０において例えば最大強度の
６０〜７０％以上、光強度分布２１においては最大強度
付近となる。従って、前述の様に光強度の大きい光束
(領域２４)が、光検出器９に導かれる構成となるので、
光利用効率を向上することができる。

【００４４】そのため再生時などレーザの出射光量が小
さい場合においても十分な光量を受光して精度のよい光
量検出が可能となる。また逆に言えば、光効率が向上し
たことにより小さな受光領域で十分な検出精度を得るこ
とができる。一般的には受光領域が小さいほど光検出器
の周波数応答特性は向上するので、本発明によれば周波
数応答特性のよいレーザの光出力検出が可能となる。

【００４５】なお本実施例とは光強度分布が逆の場合、
つまり光強度分布２１の方が光強度分布２０よりもブロ
ードとなっている場合には、領域２４の光束は、光強度
分布２０の裾となり、光検出器９に導かれる光利用効率
は本実施例と比べて半減することを補足しておく。

【００４６】ここで全反射ミラー５は光ヘッドを薄型化
する目的で従来から一般的に用いられており、板ガラス
の一面を全反射コートした比較的安価な光学部品であ
る。本実施例の構成によれば、一般的な光ヘッドの構成
部品のひとつである全反射ミラーを用いて、光ディスク
に入射する領域２３の光束と光検出器で受光する領域２
４の光束を分離することが可能となる。即ち、本発明の
実施例として、板ガラスを用いた全反射ミラーを使用す
るならば、薄型化、低コスト化を図りつつ、光ディスク
に入射する領域２３の光束と光検出器で受光する領域２
４の光束を分離することが可能となる。また領域２３と
領域２４は重ならないので、光ディスクに入射する光束
の利用損失を無くすことができる。

【００４７】以上述べたように、本実施例の構成によれ
ば、特別な光束分離素子を追加することなく光検出器で
光源の光出力を検出することが可能であり、光ディスク
へ記録可能な光ヘッドの小型化、低コスト化が図れる。
また光ディスクに照射される光利用効率を損なうことな
く、光検出器にて受光する光束の光利用効率を向上し、
高精度または／および周波数特性が良好なレーザ光源の
出力制御が可能である。また全反射ミラーからディスク
までの光路を短くし、光路中の光学部品特性変化(例え
ば、光学部品の温度による特性変化、若しくは経年変化
等)の影響を受けにくい高信頼性の光出力検出が可能で
ある。

【００４８】なお本実施例においてはレーザ光源１とし
て、出射光束の直線偏光方向が水平方向広がり角θｐの
方向と一致するレーザを備えたが、本発明はこれに限る
ものではない。出射光束の直線偏光方向が垂直方向広が
り角θｖと一致するレーザを用いてもよく、この場合、
偏光ビームスプリッタ２とレーザ光源１との間に１／２
波長板のような偏光方向を略９０°回転させる偏光素子
を設ければよい。あるいは偏光ビームスプリッタ２を透
過する光束を光ディスクに導く構成としたが、これに限
るものではなく、上記同様に偏光ビームスプリッタ２と
レーザ光源１との間に偏光素子を設けて偏光方向を回転
させる構成としてもよい。

【００４９】また偏光ビームスプリッタ２を用いてレー
ザ光源１から光ディスク８に向かう光束と、光ディスク
８から光検出器１１に向かう光束を分離したが、本発明
はこれに限るものでもない。例えば透過率９０％、反射
率１０％なる反射膜特性を有するビームスプリッタを設
けてもよい。光ディスク８に集光される光束の光利用率
は低下するものの、１／４波長板４を削除してコストダ
ウンが可能となる。

【００５０】また本実施例においてはレーザ光源１、偏
光ビームスプリッタ２、１／４波長板４、検出レンズ１
０、光検出器１１からなる受発光光学系をディスクリー
トに構成したが、本発明はこれに限るものではなく、受
発光素子を一体構成としたホログラムレーザユニットを
用いて構成してもよい。

【００５１】また光束２２は、領域２３が遮光されない
範囲で、全反射ミラー５のエッジ５ｂと対向する側のエ
ッジによって一部が遮光されても構わない。また同様
に、領域２３がケラレない範囲で、コリメータレンズ３
をＤカットしてもよい。

【００５２】次に、本発明の第２の実施例としての光ヘ
ッドの構成ならびに動作を、図５を参照しながら説明す
る。図５は本発明の第２の実施例としての光ヘッドの構
成図である。

【００５３】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、１／４波長板４、アクチュエータ
７、光検出器９、検出レンズ１０、光検出器１１につい
ては、各々、第１の実施例における光ヘッドで用いたも
のと同様である。

【００５４】レーザ光源１を出射した光束は、偏光ビー
ムスプリッタ２を透過し、コリメートレンズ３で平行光
束に変換後、１／４波長板４に入射して偏光ビームスプ
リッタの入射面に平行な直線偏光から円偏光に変換さ
れ、ダイクロミラー１４に向かう。ダイクロミラー１４
は波長λ１の光束を略１００％透過し、光ディスク１８
に対応した波長λ２の光束を略１００％反射する機能を
備えており、１／４波長板４を通ってきた光束はほぼ１
００％が透過して、全反射ミラー１５に導かれる。な
お、図５においても全反射ミラー１５とダイクロミラー
１４の間に２本の波線を示しているが、図１と同様に波
線の右側は光ヘッドを上面もしくは下面からみた平面図
であり、波線の左側は光ヘッドの側面図を示している。
説明の便宜上、図１と同様に本図においても90度直交す
る方向からみた図をひとつの図で示している。

【００５５】全反射ミラー１５は波長λ１および波長λ
２の光束を略１００％反射する反射膜１５ａを備えてい
る。レーザ光源１から出射して全反射ミラーに導かれた
光束は、第１の実施例における光ヘッドと同様にエッジ
１５ｂにて分割され、中心を含む大部分は反射膜１５ａ
で反射されて対物レンズ１６に導かれる。一方、反射膜
１５ａに入射しなかった光束の一部分は、直進して光検
出器９に導かれる。全反射ミラー１５ａの配置ならびに
作用については、第１の実施例にて説明したのと同様で
ある。

【００５６】対物レンズ１６は、波長λ１の入射光束を
ディスク基板厚さｄ１なる光ディスク８の情報記録面に
所定の大きさの光スポットを形成するとともに、波長λ
２の入射光束をディスク基板厚さｄ２なる光ディスク１
８(図５には、図示せず)の情報記録面に所定の大きさの
光スポットを形成する、互換対物レンズである。例えば
光ディスク８がＤＶＤディスク、光ディスク１８がＣＤ
ディスクとした場合、λ１は６６０ｎｍ帯、ディスク基
板厚さｄ１は０．６ｍｍであり、またλ２は７８０ｎｍ
帯、ディスク基板厚さｄ２は１．２ｍｍである。一般的
にはこのように波長およびディスク基板厚さの異なる複
数のディスクに対して、単一の対物レンズで所定の大き
さのスポットを形成することは球面収差の発生によって
困難であるが、対物レンズのレンズ面に所定の回折格子
を設ける等の手段によりこの問題を解決する技術が知ら
れている。

【００５７】対物レンズ１６によって、光ディスク８の
情報記録面に集光された光スポットは、反射されて再び
対物レンズ１６に入射し平行光束に変換される。全反射
ミラー１５で反射後、ダイクロミラー１４を透過、以
下、第１の実施例と同様に１／４波長板４にて行きと直
交する直線偏光に変換され、コリメートレンズ３を介し
て収束光束となり、偏光ビームスプリッタ２で反射され
た後、検出レンズを通って光検出器１１に入射する。光
検出器１１は受光光量に応じた電気信号を生成し、各サ
ーボ信号と再生信号を検出する。

【００５８】なお、本実施例においても検出光学系の詳
しい説明は省略するが、各種サーボ信号に関して種々の
検出方式が可能である。例えば、図８に示す構成のよう
に、対物レンズの直下に偏光依存性を有する田の字状に
４分割された回折格子と、波長λ１に対して１／４波長
板、波長λ２に対して位相差を発生しないような波長板
の複合素子である、偏光回折格子１９を搭載し、アクチ
ュエータ７により対物レンズ１６と一体駆動すると共
に、１２分割以上の受光領域を有する光検出器１１で検
出光束を受光する構成としてもよい。

【００５９】該構成によれば、ナイフエッジ法によるフ
ォーカス誤差信号検出、位相差検出法およびプッシュプ
ル法によるトラッキング誤差信号検出が可能であり、か
つ対物レンズのトラッキング追従動作に対してプッシュ
プル信号にオフセットが発生しない、記録可能ディスク
に好適なサーボ信号を検出可能である。

【００６０】一方、ホログラムレーザユニット１２は光
ディスク１８に対応した波長λ２で発振する高出力レー
ザ光源と、所定の検出方式で各サーボ信号および再生信
号を検出可能なように複数に分割された受光面を有する
受発光素子であり、レーザ光源の前方に備えたホログラ
ムによって行きと帰りの光束を分離する機能を有する。
またホログラムレーザユニット１２より出射される光束
は、レーザ光源１と同様に直線偏光であり、偏光方向は
広がり角の狭い方向と略一致している。

【００６１】ホログラムレーザユニット１２を出射した
発散光束は、コリメートレンズ１３によって平行光束に
変換されて、ダイクロミラー１４に入射する。ダイクロ
ミラー１４は前述したように波長λ２の光束を略１００
％反射するので、該入射光束は略１００％が反射されて
全反射ミラー１５に導かれる。

【００６２】図６は全反射ミラー１５に入射する光束を
ダイクロミラー１４側からみた図である。光束３２の直
径は、特に開口制限を設けない限りコリメートレンズ１
３のレンズ有効径と略一致しており、またレーザ光源１
からの入射光束２２の直径とも略一致している。光束３
２は反射面１５ａのエッジ１５ｂにより分割される。領
域３３を含む光束は半斜面１５ａに入射して反射され、
対物レンズ１６に導かれる。ここで領域３３は対物レン
ズ１６の光ディスク１８に対する開口制限の投影であ
り、光ディスク１８に集光される光束の範囲を示す。な
お領域２３は対物レンズ１６の光ディスク８に対する開
口制限の投影をしめしており、本実施例においては領域
３３と領域２３は同心円状であり、かつ領域３３の面積
のほうが小さい。一方、領域２４を含む光束は反射面１
５ａに入射することなく直進して光検出器９に導かれ
る。ここで領域２４は第１の実施例と同様、光検出器９
の受光面に入射する光束の領域を示している。

【００６３】光束３２の光強度分布についても、レーザ
光源１からの光束２２と同様に、方向によって分布が異
なる。全反射ミラーへの入射面と垂直な方向（ｘ方向）
に強度分布３０、入射面に平行な方向（ｙ方向）に強度
分布３１であり、強度分布３１のほうがブロードとなる
ようにレーザホログラムユニットを配向する。この時、
光ディスク１８に集光される光スポットはディスクの接
線方向の大きさが半径方向の大きさよりも小さな楕円形
状となる。ただし、レーザ光源１とホログラムレーザユ
ニット１２との広がり角の違い、ならびにコリメートレ
ンズ３とコリメートレンズ１３の焦点距離の違いで、光
強度分布２０と光強度分布３０、および光強度分布２１
と光強度分布３１とは分布が異なる。本実施例において
はホログラムレーザユニット１２からの光束の強度分布
３０、３１のほうが、レーザ光源１からの光束の強度分
布２０、２１よりも狭いことを想定しているが、これは
領域３３のほうが領域２３よりも小さいことに対応して
いる。

【００６４】また領域２４についても、レーザ光源１か
らの光束と、ホログラムレーザユニット１２からの光束
とで取り込む光強度分布が異なる。つまり光検出器９に
て受光する光束の光利用効率が異なることになる。しか
しながら、分布が狭くなったとは言えホログラムレーザ
ユニット１２からの光束についても、光強度分布３０の
最大強度付近および光強度分布３１の４０％〜５０％以
上を取り込むことができ、再生時などの出射光量が低い
場合においても十分な検出精度を確保することが可能で
ある。

【００６５】ところで全反射ミラー１５により反射され
て対物レンズ１６に向かった光束は、対物レンズ１６に
より、光ディスク１８の情報記録面に集光されて所定の
大きさの光スポットを形成する。

【００６６】光ディスク１８により反射された光束は再
び対物レンズ１６を通って平行光束に変換され、全反射
ミラー１５、ダイクロミラー１４で各々反射され、コリ
メートレンズ１３により収束光に変換されて再びホログ
ラムレーザユニット１２に入射する。ホログラムユニッ
ト１２のホログラム面によって回折された光束は、受光
面に到達して検出され、ホログラムユニット１２は受光
光量に応じた電気信号を出力する。該電気信号に所定の
演算を施すことで、フォーカス誤差信号、トラッキング
誤差信号および再生信号を検出する。

【００６７】以上述べたように、本実施例の構成によれ
ば、対応波長の異なる複数の光ディスクの記録・再生を
行う光ヘッドにおいても、特別な光束分離素子を追加す
ることなく単一の光検出器で各光源の光出力を検出する
ことが可能であり、光ヘッドの小型化、低コスト化が図
れる。また光ディスクに照射される光利用効率を損なう
ことなく、光検出器にて受光する光束の光利用効率を向
上し、高精度および／または周波数特性が良好な各光源
の出力制御が可能である。また全反射ミラーからディス
クまでの光路を短くし、光路中の光学部品特性変化の影
響を受けにくい高信頼性の光出力検出が可能である。

【００６８】なお、本発明の実施例においては、光ディ
スク８に対する受発光光学系をレーザ光源を含む発光光
学系と光検出器を含む検出光学系とに分けて構成し、光
ディスク１８に対する受発光光学系をホログラムレーザ
ユニット１２にて構成したが、これに限るものではな
い。

【００６９】光ディスク８および１８に対する各々の受
発光光学系ともにレーザ光源を含む発光光学系と光検出
器を含む検出光学系とに分けた構成としてもよいし、各
々の受発光光学系ともホログラムレーザユニットを用い
て構成してもよい。また両光学系の合成分離に波長選択
性のあるダイクロミラー１４を用いたが、ダイクロプリ
ズムや、偏光ビームスプリッタと偏光方向を変化させる
偏光素子とを組み合わせて用いる構成としてもよい。

【００７０】また本実施例においては全反射ミラー１５
に入射する光束２２および光束３２の直径を略一致して
いるとしたが、これに限るものではなく、一方が他方よ
り大きくても構わない。しかしながら、光束径は必要最
小の径で一致させたほうが光ヘッドの小型化にとっては
望ましい。また光束２２および光束３２は、領域２３お
よび領域３３が遮光されない範囲で、全反射ミラー１５
のエッジ１５ｂと対向する側のエッジで光束の一部が遮
光されても構わない。また同様に、領域２３および領域
３３が遮光されない範囲で、コリメータレンズ３および
コリメータレンズ１３をＤカットしてもよい。

【００７１】次に、本発明の第３の実施例としての光デ
ィスク装置の構成ならびに動作を説明する。図７は本発
明の第２の実施例における光ヘッドを搭載した光ディス
ク装置のブロック図である。

【００７２】システム制御回路５４の中のディスク判別
回路５４ａによって、装着された光ディスクの種類を判
定する。判定結果に基づいてスイッチ５８を適宜切り替
え、レーザ駆動回路５１により、装着された光ディスク
が波長λ１に対応した光ディスク８の場合には光ヘッド
５０に備えたレーザ光源１を、波長λ２に対応した光デ
ィスク１８の場合にはホログラムレーザユニット１２を
発光させる。光検出器９の出力をレーザ駆動回路５１に
フィードバックし、レーザ光源１およびホログラムレー
ザユニット１２を所定の光出力となるよう駆動する。通
常、光検出器９の出力感度（光検出器出力 対 光源の
光出力）はレーザ光源１が発光する場合とホログラムレ
ーザユニット１２が発光する場合とで異なるので、各光
源に応じて光検出器９の出力ゲインを切り替えるか、レ
ーザ駆動回路のサーボゲインを切り替える。もしくは各
々の光源に対応した複数のレーザ駆動回路を設ける。

【００７３】光ディスクからの反射光は、装着された各
ディスクに応じて光検出器１１またはレーザホログラム
ユニット１２に入射して電気信号に変換され、スイッチ
５８を通してサーボ信号生成回路５２および情報信号再
生回路５３に送られる。サーボ信号生成回路５２では装
着された光ディスクの判定結果に基づき、各ディスクに
応じた検出方式によるフォーカス誤差信号、トラッキン
グ誤差信号等のサーボ信号を生成する。

【００７４】サーボ信号生成回路５２において生成され
た各サーボ信号ならびに情報信号再生回路５３で得られ
た信号の一部はシステム制御回路５４に供給される。シ
ステム制御回路５４では各サーボ信号をもとにアクチュ
エータ駆動回路５５を通して光ヘッド５０の中のアクチ
ュエータ７を駆動して対物レンズのフォーカス位置制御
およびトラッキング位置制御を行う。またアクセス制御
回路５６とスピンドルモータ駆動回路５７を介して、そ
れぞれ光ヘッド５０のアクセス方向位置制御や装着され
た光ディスクの回転制御を行う。

【００７５】情報信号再生回路５３では光検出器１１ま
たはレーザホログラムユニット１２から送られた検出信
号を基にディスクに記録された情報信号が再生される。
また記録の際にはシステム制御回路５４から送られた記
録情報信号に基づいて、レーザ駆動回路５１を介してレ
ーザを所定の光量となるよう発光させる。

【００７６】なお、本実施例においては本発明の第２の
実施例における光ヘッドを搭載した構成としたが、これ
に限るものではなく、本発明の第１の実施例における光
ヘッドを搭載した構成としてもよい。この場合、光源お
よび受光素子を選択不要なのでスイッチ５８を削除でき
る。

【００７７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、光
ディスクに照射される光束の利用効率を低下させること
なく光検出器へ導く光利用効率を向上して高精度のレー
ザ出力制御が可能光ヘッドならびに光ディスク装置を提
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の実施例における光ヘッドの構成
図

【図２】従来の記録可能光ヘッドの構成図

【図３】半導体レーザの出射光強度分布に関する概略図

【図４】本発明第１の実施例における全反射ミラーと入
射光束を説明する図および強度分布図

【図５】本発明第２の実施例における光ヘッドの構成図

【図６】本発明第２の実施例における全反射ミラーと入
射光束を説明する図および強度分布図

【図７】本発明第３の実施例における光ディスク装置の
概略ブロック図

【図８】本発明第２の実施例において別の検出光学系を
備えた光ヘッドの構成図

【符号の説明】

１・・・レーザ光源、２・・・偏光ビームスプリッタ、３・・・
コリメートレンズ、４・・・１／４波長板、５・・・全反射ミ
ラー、６・・・対物レンズ、７・・・アクチュエータ、８・・・
光ディスク、９・・・光検出器、１０・・・検出レンズ、１１
・・・光検出器、１２・・・ホログラムレーザユニット、１３
・・・コリメートレンズ、１４・・・ダイクロミラー、１５・・
・全反射ミラー、１６・・・対物レンズ、１７・・・ビームス
プリッタ、１８・・・光ディスク、１９・・・偏光性回折格
子、５０・・・光ヘッド、５８・・・スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福井 雅千 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 乾 真朗 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 信太 郁夫 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 Ｆターム(参考） 5D119 AA05 AA43 AA50 HA13 LB08 5D789 AA05 AA43 AA50 HA13 LB08

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源と、該光源より放射された光束を光デ
   ィスクの情報記録面に集光するための対物レンズと、前
   記光源と前記対物レンズとの間にあって前記光源からの
   光束を反射する光反射素子と、光検出器とを備えた光ヘ
   ッドにおいて、前記光反射素子は前記光源より放射され
   た光束を反射面の端部において分割し、該光束の中心部
   分を含む光束を反射して前記対物レンズに導くと共に、
   前記光検出器は前記反射素子にて反射しない光束を受光
   するように配置することを特徴とする光ヘッド。
2. 【請求項２】前記光源と前記光反射素子との間に、前記
   光源から放射された発散光束を略平行光束に変換する光
   束変換素子を備えた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】前記光源は、前記光源より放射された光束
   の光軸に垂直な断面における光強度等高線が略楕円形状
   であるとともに該楕円状等高線の内部の光強度が外部の
   光強度よりも高く、かつ前記楕円状等高線の長軸方向と
   前記反射素子への入射面とを略平行に配置したことを特
   徴とする請求項１または請求項２に記載の光ヘッド。
4. 【請求項４】前記光源とは波長の異なる第２の光源と、
   前記光源と前記反射素子との間に、前記光源より放射さ
   れた光束と前記第２の光源より放射された第２の光束と
   を合成する光合成素子を備え、前記反射素子は前記反射
   面の端部において前記第２の光束を分割し、該第２の光
   束の中心部分を含む光束を反射して前記対物レンズに導
   くと共に、前記光検出器は前記第２の光束のうち前記反
   射素子にて反射しない光束を受光するように配置するこ
   とを特徴とする請求項１から請求項３に記載のいずれか
   の光ヘッド。
5. 【請求項５】前記第２の光源と前記光反射素子の間に、
   前記第２の光源から放射された発散光束を略平行光束に
   変換する第２の光束変換素子を備えたことを特徴とする
   請求項４に記載の光ヘッド。
6. 【請求項６】前記第２の光源は、前記第２の光源より放
   射された第２の光束の光軸に垂直な断面における光強度
   等高線が略楕円形状であるとともに該楕円状等高線の内
   部の光強度が外部の光強度よりも高く、かつ前記楕円状
   等高線の長軸方向と前記反射素子への入射面とを略平行
   に配置したことを特徴とする請求項４または請求項５に
   記載の光ヘッド。
7. 【請求項７】前記光束変換素子により変換された平行光
   束の光軸に垂直な断面形状および断面積と、前記第２の
   光束変換素子により変換された平行光束の光軸に垂直な
   断面形状および断面積とが、略一致することを特徴とす
   る請求項５または請求項６に記載のいずれかの光ヘッ
   ド。
8. 【請求項８】請求項１から請求項３に記載のいずれかの
   光ヘッドと、前記光ヘッドの前記光検出器からの信号出
   力に基づいて前記光源を所定の光出力で発光させる駆動
   手段を備えたことを特徴とする光ディスク装置。
9. 【請求項９】請求項４から請求項５に記載のいずれかの
   光ヘッドと、装着された光ディスクの種類を判別する判
   別手段と、前記光ヘッドの前記光検出器からの信号出力
   に基づいて、前記判別手段による判別結果に応じて選択
   した前記光源もしくは前記第２の光源を、所定の光出力
   で発光させる駆動手段とを備えたことを特徴とする光デ
   ィスク装置。