JP2004079139A

JP2004079139A - 光情報記録再生ヘッド装置

Info

Publication number: JP2004079139A
Application number: JP2002241826A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nishikawa; 西川　博
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 2002-08-22
Filing date: 2002-08-22
Publication date: 2004-03-11
Anticipated expiration: 2022-08-22
Also published as: JP4162949B2

Abstract

【課題】光ディスクの情報を良好に読み取り、及び書き込みする。
【解決手段】光源から照射された光束を対物レンズによって光ディスク上に導き、光情報の記録、再生、及び消去を行う光情報記録再生ヘッド装置において、光源と対物レンズとの間に配設され、光ディスク上で発生する球面収差を、光の発散度を変化させて補正する収差補正光学系を有し、収差補正光学系は、対物レンズ側に配設された第１のレンズ群と、光源側に配設された第２のレンズ群との少なくとも２つのレンズ群を有し、対物レンズは、第１のレンズ群の対物レンズ側の焦点位置近傍に対物レンズの主点が位置するように配設される。
【選択図】　　　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光源から照射された光束を光ディスク上に導き、光情報の記録、再生、及び消去を行う光情報記録再生ヘッド装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光情報記録再生ヘッド装置は、記録媒体である光ディスク上にレーザビームを照射し、その反射される光の偏光状態を検出して、光ディスク上の情報の記録、再生、及び消去を行う装置である。
【０００３】
近年、光ディスクの高密度化が進んでおり、様々な光記録媒体が提案されている。光ディスクの高密度化の条件としては、光源である半導体レーザの波長を短くすること、ピットにレーザビームを集光させる対物レンズのＮＡを高くすることが挙げられる。この２つの条件を達成することによって、光ディスク上に、より小さなスポットを照射させることが可能となる。そのため、光ディスク上に書き込まれる情報をより小さくしても、その情報を処理することが可能となり、その結果、光ディスクの高密度化を図ることができる。
【０００４】
しかしながら、近年行われているような半導体レーザの短波長化、及び対物レンズの高ＮＡ化が進むにつれて、種々の誤差（例えば光ディスクの厚みが不均一である）による球面収差が、より容易に、より大きく発生してしまう。そして、従来の光ディスクを用いた場合では問題とならなかった程度の誤差でも、近年の高密度化された光ディスクにおいては、球面収差が容易に大きく発生し、再生される信号のＳＮ比が大きく劣化してしまい、問題となってしまう。
【０００５】
そこで、光源から対物レンズの間に、この高密度化された光ディスクの球面収差を補正する機構として、ビームエキスパンダを配設することが一般に行われている。センサなどによって球面収差が検出されると、ビームエキスパンダがそのレンズ間隔を可変させ、その結果、この球面収差は補正される。
【０００６】
ところが、ビームエキスパンダがそのレンズ間隔を可変させると、そのレンズ間隔によっては平行光以外に、拡散光や収束光も対物レンズに向けて射出されるため、ＮＡが変化してしまう。さらにＮＡの変化を防ぐためにアパーチャーを配設しても、光の状態によってはアパーチャーが光をけってしまうため、対物レンズに入射するビームの光量は変化してしまう。そして、このビームの光量が変化することによって、ピットから反射される光の偏光状態も変化してしまうため、光ディスクから良好に読み取り、及び書き込みを行うことが困難となってしまう。この問題を解決するためには、対物レンズに入射するビームの光量を略一定に保つように半導体レーザの出力を制御する方法などが用いられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように対物レンズに入射するビームの光量を略一定に保つように半導体レーザの出力を制御する場合、そのような機構を装置内部に設けなければならない。そのため、装置の大型化、構成の複雑化、及びコストアップを招いてしまう。
【０００８】
そこで、本発明は上記の事情に鑑み、半導体レーザの出力を制御することなく、光ディスクから良好に読み取り、及び書き込みを行うことができるため、装置の小型化、簡便化、及びコストダウンを図ることができる光情報記録再生ヘッド装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を達成するため、請求項１に光情報記録再生ヘッド装置は、光源から照射された光束を対物レンズによって光ディスク上に導き、光情報の記録、再生、及び消去を行う光情報記録再生ヘッド装置において、光源と対物レンズとの間に配設され、光ディスク上で発生する球面収差を、光の発散度を変化させて補正する収差補正光学系を有し、収差補正光学系は、対物レンズ側に配設された第１のレンズ群と、光源側に配設された第２のレンズ群との少なくとも２つのレンズ群を有し、対物レンズは、第１のレンズ群の対物レンズ側の焦点位置近傍に対物レンズの主点が位置するように配設されることを特徴とする。このように各光学素子を配設することによって、収差補正光学系から対物レンズに向けて、拡散光や収束光が射出された場合においても、第１のレンズ群の対物レンズ側の焦点位置近傍に、対物レンズの主点が位置しているため、収差補正光学系から射出されるビームの状態に関わらず、対物レンズの主点上で形成されるビーム径は、略一定となる。その結果、光ディスク上で読み取り、及び書き込みに利用されるスポットの光量の変化を抑えることができ、光ディスクから良好に読み取り、及び書き込みを行うことが可能となる。
【００１０】
また、請求項２に記載の光情報記録再生ヘッド装置は、収差補正光学系は、第１のレンズ群と第２のレンズ群の少なくとも１つのレンズ群を移動させて、第１のレンズ群と第２のレンズ群との間隔を可変させることにより光の発散度を変化させることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３に記載の光情報記録再生ヘッド装置は、第１のレンズ群と対物レンズとの間の任意の位置に、アパーチャーを設けることを特徴とする。第１のレンズ群の焦点位置に、対物レンズの主点が位置するよう対物レンズを配設すると、アパーチャーは任意の位置に配設することができる。そのため、設計の自由度が向上する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態の光情報記録再生ヘッド装置１００の構成を示す斜視図である。光情報記録再生ヘッド装置１００は、光源部１０と、ピックアップ部５０と、スピンドルモータ９０と、固定テーブル９１から概略構成されている。
【００１３】
図２は、本発明の実施形態の光源部１０の構成を示す斜視図である。光源部１０は、レーザダイオード１１と、コリメータレンズ１２と、第１のアナモフィックプリズム１３と、第２のアナモフィックプリズム１４と、ミラー１５と、直角プリズム１６と、ウォラストンプリズム１７と、集光レンズ１８と、複合センサ１９から構成される。
【００１４】
レーザダイオード１１は、断面形状が楕円形状となる発散レーザ光を照射する半導体レーザである。このレーザダイオード１１の発散レーザ光は、コリメータレンズ１２に向けて射出される。
【００１５】
コリメータレンズ１２は、レーザダイオード１１から入射した発散レーザ光を平行光束に変換する。変換されたこの平行光束は、第１のアナモフィックプリズム１３に向けて射出される。
【００１６】
第１のアナモフィックプリズム１３、及び第２のアナモフィックプリズム１４は、コリメータレンズ１２から入射した平行光束を、断面形状が略円形状となる平行光束に整形する。そして、この整形された平行光束は、ミラー１５に向けて射出される。
【００１７】
ミラー１５は、第２のアナモフィックプリズム１４から入射した平行光束を９０度折り曲げて、ピックアップ部５０に導光する。そして、この平行光束は、図１に示すようにレンズアクチュエータ部６０が有するＳＡ補正レンズ部６１に入射する。
【００１８】
図３は、本発明の実施形態のレンズアクチュエータ部６０の断面図であり、この断面図は、図１に示す光源部１０から対物レンズ６６までの光軸を含む平面によって切断された図である。レンズアクチュエータ部６０は、ＳＡ（Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ　ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ）補正レンズ部６１と、キャリッジ６３と、直角プリズム６４と、２軸アクチュエータ６５と、対物レンズ６６から構成されている。
【００１９】
ＳＡ補正レンズ部６１は、ビームエキスパンダ６２を含む。ビームエキスパンダ６２は、球面収差を補正する光学系であり、本発明の実施形態においては、正レンズと負レンズが１枚ずつ貼り合わされた第１レンズ群６２ａと、１枚の負レンズである第２レンズ６２ｂから構成されている。第１レンズ群６２ａは第１レンズ枠６１ａに保持され、第２レンズ６２ｂは第２レンズ枠６１ｂに保持されている。第１レンズ枠６１ａは、レンズアクチュエータ部６０の外枠であるキャリッジ６３に固定されている。第１レンズ枠６１ａと第２レンズ枠６１ｂには、それぞれヘリコイド６１Ａ、６１Ｂが螺刻されており、そのヘリコイドによって第２レンズ枠６１ｂは、第１レンズ枠６１ａに対して、ビームエキスパンダ６２の光軸と平行な矢印Ａの方向に移動することができる。
【００２０】
図４は、本発明の実施形態の第１レンズ群６２ａと第２レンズ６２ｂの種々の間隔における光束の状態を示す図であり、図の簡略化を図るためにＳＡ補正レンズ部６１と、対物レンズ６６と、光ディスク２００のみが示されている。第２レンズ枠６１ｂが矢印Ａの方向に移動することによって、第１レンズ群６２ａと第２レンズ６２ｂとの間隔は変化する。図４（ａ）に示すように第２レンズ枠６１ｂが設計値である基準位置にある場合、ビームエキスパンダ６２は、光源部１０から入射した平行光束を、拡大した平行光束として対物レンズ６６に向けて射出する。
【００２１】
光ディスク２００の厚さの誤差等により、光ディスク記録面上でオーバーな球面収差が発生した場合、図４（ｂ）に示すように第２レンズ６２ｂを基準位置より第１レンズ群６２ａ側に移動させ、ビームエキスパンダ６２は、光源部１０から入射した平行光束を発散光束として対物レンズ６６に向けて射出する。対物レンズ６６に入射する光束が平行光束から発散光束に変化すると対物レンズ６６で発生する球面収差がアンダー方向に変化するため、光ディスク記録面上での球面収差を補正することができる。
【００２２】
また、光ディスク記録面上でアンダーな球面収差が発生した場合は、図４（ｃ）に示すように第２レンズ６２ｂが基準位置より第１レンズ群６２ａから離れる方向に移動し、ビームエキスパンダ６２は、光源部１０から入射した平行光束を、収束光束として対物レンズ６６に向けて射出する。この場合対物レンズ６６で発生する球面収差がオーバー方向に変化するため、光ディスク記録面上での球面収差を補正することができる。
【００２３】
ビームエキスパンダ６２から射出した光束は、キャリッジ６３に固定された直角プリズム６４によって９０度折り曲げられて、対物レンズ６６に向かう。対物レンズ６６は、２軸アクチュエータ６５に固定されている。
【００２４】
２軸アクチュエータ６５は、後述する複合センサ１９の検出結果によって対物レンズ６６を、対物レンズ６６の光軸と平行な矢印Ｂの方向（フォーカス方向）と、対物レンズ６６の光軸と直交する矢印Ｃの方向（トラッキング方向）に移動させる。また、２軸アクチュエータ６５は、対物レンズ６６のＳＡ補正レンズ部６１側の近傍位置にアパーチャー６５ａを有する。アパーチャー６５ａは、２軸アクチュエータ６５に形成された凸部であり、絞り機能（固定絞り）を有している。
【００２５】
図４に示すように対物レンズ６６は、第１レンズ群６２ａの対物レンズ６６側の焦点ｆ上に、対物レンズ６６の主点６６ａが位置するように配設されている。そのため、光束が図４（ａ）〜（ｃ）のどの状態においても、ＳＡ補正レンズ部６１から入射される光束は、対物レンズ６６の主点６６ａ上において、常に一定のビーム径ｄとなる。その結果、光ディスク２００上で読み取り、及び書き込みに利用されるスポットの光量の変化を略抑えることができ、さらにスポットのプロファイル（強度分布）も略一定にすることができるため、良好な読み取り、及び書き込みを行うことが可能となる。
【００２６】
光ディスク２００は、図１に示す固定テーブル９１上にセットされ、スピンドルモータ９０によって、回転軸９０ａ中心に回転する。光ディスク２００が回転することによって光情報記録再生ヘッド装置１００は、光ディスク２００上の情報の読み取り、及び書き込みを行うことができる。また、リニアモータ部７０は、レンズアクチュエータ部６０をトラッキング方向に移動させることができる。
【００２７】
光ディスク２００上に照射したスポット光は反射し、レンズアクチュエータ部６０を介して、光源部１０に戻り光として入射する。そして、この戻り光は、ミラー１５により９０度折り曲げられて、第２のアナモフィックプリズム１４に導かれ、第１のアナモフィックプリズム１３と第２のアナモフィックプリズム１４との間に設けられたハーフミラー１３ａにより９０度折り曲げられて、直角プリズム１６に導かれ、さらに直角プリズム１６により９０度折り曲げられて、ウォラストンプリズム１７に射出される。
【００２８】
ウォラストンプリズム１７は、偏光プリズムであり、本発明の実施形態においては、直角プリズム１６から入射した戻り光を、偏光方向の異なる３つの光束に分離させる。そして、３つに分離された光束は、集光レンズ１８を介して、複合センサ１９に向けて射出される。
【００２９】
複合センサ１９は、図示しないサーボ用受光素子、及びデータ用受光素子を備える。これらの受光素子は、直角プリズム１６から射出された戻り光と直交する同一平面上に配置されている。ウォラストンプリズム１７により分離された３つの光束のうちの２つがデータ用受光素子に受光され、光ディスク２００の情報として、演算処理される。
【００３０】
また、ウォラストンプリズム１７により分離された光束のうち残りの１つは、サーボ用受光素子に受光される。そして、このサーボ用受光素子の出力が図示しない演算部によって演算処理され、フォーカスエラー信号、及びトラッキングエラー信号として検出される。
【００３１】
フォーカスエラー信号が検出されると、２軸アクチュエータ６５は、このエラーを補正するようにフォーカス方向に対物レンズ６６を移動させ、トラッキングエラー信号が検出されると、このエラーを補正するようにトラッキング方向に対物レンズ６６を移動させる。そのため、対物レンズ６６の主点６６ａは、第１レンズ群６２ａの対物レンズ６６側の焦点ｆ上から外れてしまう。しかしながら、これらのエラー信号による対物レンズ６６の位置の移動量は微量であるため、この場合のスポットの光量の変化は、実用上問題とはならない。
【００３２】
以上が本発明の実施形態である。本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく様々な範囲で変形が可能である。
【００３３】
上記実施形態は、対物レンズ６６から離れた第２レンズ６２ｂが移動することによって、球面収差を補正しているが、第１レンズ群６２ａが移動して、球面収差を補正する構成にしてもよい。ただしこの場合、第２レンズ群６２ａの焦点位置が変化するが、その変化量は微量であるため、実用上問題とはならない。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように本発明の光情報記録再生ヘッド装置は、収差補正光学系の対物レンズ側のレンズの焦点位置近傍に、対物レンズの主点が位置するように対物レンズを配設している。そのため、常に対物レンズの主点上で形成されるビーム径が、略一定となる。その結果、光ディスク上で読み取り、及び書き込みに利用されるスポットの光量の変化を略抑えることができ、さらにスポットのプロファイル（強度分布）も略一定にすることができるため、良好な読み取り、及び書き込みを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の光情報記録再生ヘッド装置の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態の光源部の構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態のレンズアクチュエータ部の断面図である。
【図４】本発明の実施形態の第１レンズ群と第２レンズの種々の間隔における光束の状態を示す図である。
【符号の説明】
１０　光源部
５０　ピックアップ部
６０　ＳＡ補正レンズ部
６２　ビームエキスパンダ
６６　対物レンズ
１００　光情報記録再生ヘッド装置
２００　光ディスク

Claims

光源から照射された光束を対物レンズによって光ディスク上に導き、光情報の記録、再生、及び消去を行う光情報記録再生ヘッド装置において、
前記光源と前記対物レンズとの間に配設され、光ディスク上で発生する球面収差を、光の発散度を変化させて補正する収差補正光学系を有し、
前記収差補正光学系は、前記対物レンズ側に配設された第１のレンズ群と、
前記光源側に配設された第２のレンズ群と、の少なくとも２つのレンズ群を有し、
前記対物レンズは、前記第１のレンズ群の前記対物レンズ側の焦点位置近傍に前記対物レンズの主点が位置するように配設されること、を特徴とする光情報記録再生ヘッド装置。
前記収差補正光学系は、前記第１のレンズ群と前記第２のレンズ群の少なくとも１つのレンズ群を移動させて、前記第１のレンズ群と前記第２のレンズ群との間隔を可変させることにより光の発散度を変化させること、を特徴とする請求項１に記載の光情報記録再生ヘッド装置。
前記光情報記録再生ヘッド装置は、前記第１のレンズ群と前記対物レンズとの間の任意の位置に、アパーチャーを設けること、を特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の光情報記録再生ヘッド装置。