JP2005004828A - 光ヘッド及びそれを用いた光記録再生装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】低コストで光学設計が容易な光ヘッド及びそれを用いた光記録再生装置を提供する。
【解決手段】ＤＶＤ用偏光ホログラム素子１２の格子面は、円形状の輪郭線ｌ０内を４つの分割線ｌ１〜ｌ４で分割した６つの領域を有している。光路変更領域Ｆ１及び光路変更領域Ｆ２は、直線状分割線ｌ２だけ離れて矢印Ｔ方向（トラック方向）に並んで設けられ、復路ＤＶＤ用光の０次光の一部が入射する。光路変更領域Ｆ１を透過した０次光と光路変更領域Ｆ２を透過した０次光はそれぞれ別の光路に変更されて、ＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内の異なる受光面に入射する。光路変更領域Ｆ１を透過した０次光と光路変更領域Ｆ２を透過した０次光はフォーカスエラー信号の生成に用いられる。
【選択図】 図２
【解決手段】ＤＶＤ用偏光ホログラム素子１２の格子面は、円形状の輪郭線ｌ０内を４つの分割線ｌ１〜ｌ４で分割した６つの領域を有している。光路変更領域Ｆ１及び光路変更領域Ｆ２は、直線状分割線ｌ２だけ離れて矢印Ｔ方向（トラック方向）に並んで設けられ、復路ＤＶＤ用光の０次光の一部が入射する。光路変更領域Ｆ１を透過した０次光と光路変更領域Ｆ２を透過した０次光はそれぞれ別の光路に変更されて、ＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内の異なる受光面に入射する。光路変更領域Ｆ１を透過した０次光と光路変更領域Ｆ２を透過した０次光はフォーカスエラー信号の生成に用いられる。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光記録媒体に情報を記録し又は光記録媒体に記録された情報を再生する光ヘッド及びそれを用いた光記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光記録再生装置は、例えば円盤状の光記録媒体（光ディスク）の円周方向に沿って形成されたトラックの所定領域に情報を記録し、又は当該トラックの所定領域に記録された情報を再生する光ヘッドを備えている。光ヘッドには、光記録媒体に情報を記録するだけに用いる記録専用型と、情報を再生するだけに用いる再生専用型、及び記録再生の双方に使用可能な記録再生型とがある。従って、これらを搭載した装置はそれぞれ光記録装置、光再生装置、光記録再生装置となるが、本願では以下、それら全てを包含して光記録再生装置と総称する。
【０００３】
従来の光記録再生装置は、例えばＣＤ及びＤＶＤの２種類の光記録媒体に対応させるため、各光記録媒体に対応して波長の異なる２種類の光源を備えると共に、各光記録媒体に対応して複数の光検出器を備えた光ヘッドを搭載している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、光記録再生装置はますます小型軽量化の要請が強くなってきており、光記録再生装置に搭載される光ヘッドの小型軽量化が切望されている。この要求に応えるため、光源と光検出器とを１パッケージ化したＬＤ／ＰＤユニットが用いられるようになってきている。ＬＤ／ＰＤユニットを用いると光ヘッド内の光学素子群の部品点数を減少できるので光ヘッドを小型にすることが可能になる。しかしながら、ＬＤ／ＰＤユニットは高価なため光ヘッド全体の部品コストが上昇してしまうという問題を有している。さらに、ＬＤ／ＰＤユニットは光源と光検出器とが近接配置されているため光路設計上で種々の制約が生じる場合が多い。
【０００５】
本発明の目的は、低コストで光学設計が容易な光ヘッド及びそれを用いた光記録再生装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、第１波長の光を射出する第１の光源と、前記第１波長と異なる第２波長の光を射出する第２の光源と、前記第２波長の光を回折させて複数の前記第２波長の光を射出する回折格子と、前記第１波長の光及び前記複数の第２波長の光の光路をほぼ一致させる共通光路用光学素子と、前記共通光路用光学素子の光射出側に配置され、光記録媒体の情報記録面に前記第１波長の光及び前記複数の第２波長の光を集光させる対物レンズと、前記共通光路用光学素子と前記対物レンズとの間の前記光路中に設けられ、前記情報記録面で反射回折した複数の前記第１波長の光の光路をそれぞれ変更する偏光ホログラム複合素子と、前記共通光路用光学素子と前記偏光ホログラム複合素子との間の前記光路中に設けられ、前記情報記録面で反射した前記複数の第１波長の光及び前記複数の第２波長の光を前記光路から分離する光分離素子と、前記光分離素子で前記光路から分離された前記複数の第１波長の光及び前記複数の第２波長の光をそれぞれ受光する複数の受光面が形成された光検出器と、前記光分離素子と前記光検出器との間の光路に設けられ、前記情報記録面で反射回折した複数の前記第２波長の光の光路をそれぞれ変更するホログラム素子とを有することを特徴とする光ヘッドによって達成される。
【０００７】
上記本発明の光ヘッドにおいて、前記光分離素子と前記偏光ホログラム複合素子との間の前記光路に配置され、前記第１波長の光及び前記第２波長の光の光路を折り曲げる光路折り曲げ素子を有することを特徴とする。
【０００８】
上記本発明の光ヘッドにおいて、前記光路中に光波面整形用のコリメートレンズが配置されていることを特徴とする。
【０００９】
上記本発明の光ヘッドにおいて、前記偏光ホログラム複合素子は、前記情報記録面で反射回折した前記複数の第１波長の光の光路をそれぞれ変更する偏光ホログラム素子と、前記偏光ホログラム素子に重ね合わされて、前記第１波長の光の偏光方位を変換する１／４波長板とを有することを特徴とする。
【００１０】
上記本発明の光ヘッドにおいて、前記偏光ホログラム素子は、前記複数の第１波長の光のうち、フォーカスエラー信号の生成に用いる光の光路を複数に分離する複数のフォーカスエラー信号生成用光路変更領域を有していることを特徴とする。
【００１１】
上記本発明の光ヘッドにおいて、前記複数のフォーカスエラー信号生成用光路変更領域は、前記情報記録面のトラックの接線方向に離間して並んで設けられていることを特徴とする。
【００１２】
上記本発明の光ヘッドにおいて、前記偏光ホログラム素子は、前記複数の第１波長の光のうち、トラッキングエラー信号の生成に用いる光の光路を複数に分離する複数のトラッキングエラー信号生成用光路変更領域を有していることを特徴とする。
【００１３】
上記本発明の光ヘッドにおいて、前記ホログラム素子は、前記複数の第２波長の光のうち、フォーカスエラー信号の生成に用いる光の光路を複数に分離する複数のフォーカスエラー信号生成用光路変更領域を有していることを特徴とする。
【００１４】
上記本発明の光ヘッドにおいて、前記ホログラム素子は、前記複数の第２波長の光のうち、トラッキングエラー信号の生成に用いる光の光路を複数に分離する複数のトラッキングエラー信号生成用光路変更領域を有していることを特徴とする。
【００１５】
上記本発明の光ヘッドにおいて、前記受光面は、前記第１波長の光及び前記第２波長の光の双方の受光に共用されることを特徴とする。
【００１６】
上記本発明の光ヘッドにおいて、前記受光面は、フォーカスエラー信号を生成するためのフォーカスエラー信号生成用受光面と、トラッキングエラー信号を生成するためのトラッキングエラー信号生成用受光面とが、同一基板上に近接して形成されていることを特徴とする。
【００１７】
上記本発明の光ヘッドにおいて、前記フォーカスエラー信号生成用受光面は、２つ１組の受光面が隣接配置され、一の組の受光面には、フォーカスエラー信号生成用の一の光が入射し、他の組の受光面には、トラッキングエラー信号生成用の他の光が入射することを特徴とする。
【００１８】
上記本発明の光ヘッドにおいて、前記トラッキングエラー信号生成用受光面は、４つの受光面が一列に配置されていることを特徴とする。
【００１９】
また、上記目的は、上記本発明の光ヘッドを備えることを特徴とする光記録再生装置によって達成される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態による光ヘッド及びそれを用いた光記録再生装置について図１乃至図５を用いて説明する。本実施の形態の光ヘッドは、複数ある光ディスク規格のうちＤＶＤ及びＣＤに対応するようになっている。ＤＶＤ用光源（第１の光源）から射出される光の波長（第１波長）の代表値は６５０ｎｍであり、ＣＤ用光源（第２の光源）から射出される光の波長（第２波長）の代表値は７８０ｎｍである。また、ＤＶＤ用光記録媒体の媒体光透過層（カバー層）の厚さは０．６ｍｍであり、ＣＤ用光記録媒体のカバー層の厚さは１．２ｍｍである。光記録媒体の記録密度はＤＶＤの方がＣＤより高密度であり、光記録媒体に向けて射出される光に関する対物レンズの開口数（以下、ＮＡという）はＤＶＤの方がＣＤより高くなっており、具体的にはＤＶＤがＮＡ＝０．６０〜０．６５でありＣＤがＮＡ＝０．４５〜０．５０である。
【００２１】
本実施の形態の光ヘッドは、ＣＤ用光源及びＤＶＤ光源をハウジング内に内蔵しており、ＤＶＤ及びＣＤの２種類の光記録媒体のそれぞれに対応して波長の異なる光を照射して情報の記録又は再生を行うことができるようになっている。
【００２２】
図１は本実施の形態による光ヘッドの概略構造を示している。図１（ａ）は、光ヘッド１の光学系と光記録媒体Ｍの一部とを、光記録媒体Ｍの情報記録面にほぼ直交し、且つ情報記録面上のトラックの接線（タンジェンシャル）方向に平行な面で切断した断面を示している。図中の左右方向の矢印Ｔは光記録媒体Ｍのトラックの接線方向を示し、上下方向の矢印Ｇは光記録媒体Ｍの情報記録面の法線方向を示している。図１（ｂ）は、光ヘッド１の光学系を光記録媒体Ｍの情報記録面の法線方向に見た状態を示しており、図中の左右方向の矢印Ｔは光記録媒体Ｍのトラックの接線方向を示し、上下方向の矢印Ｒは光記録媒体Ｍの半径（ラジアル）方向を示している。
【００２３】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、第１の光源は、波長６５０ｎｍの直線偏光の発散光線束を射出するＤＶＤ用レーザダイオード（以下、ＤＶＤ用ＬＤと略記する）２であり、第２の光源は波長７８０ｎｍの直線偏光の発散光線束を射出するＣＤ用レーザダイオード（以下、ＣＤ用ＬＤと略記する）２０である。
【００２４】
まず、ＤＶＤの記録再生に用いる光学素子群の構成及び光学作用について説明する。ＤＶＤ用ＬＤ２から射出された波長６５０ｎｍのＤＶＤ用光（第１波長の光）はダイクロイックプリズム（共通光路用光学素子）４に入射し、ダイクロイックプリズム４を透過する。ダイクロイックプリズム４は波長６５０ｎｍの光を透過させ、波長７８０ｎｍの光を反射させて、ダイクロイックプリズム４を射出した両光の光路をほぼ一致させるように作用する。ダイクロイックプリズム４を透過したＤＶＤ用光は偏光ビームスプリッタ（光分離素子；以下、ＰＢＳと略記する）６にＰ偏光として入射し、ＰＢＳ６をそのまま透過する。ＰＢＳ６はＰ偏光の光を透過しＳ偏光の光を反射するビームスプリッタである。ＰＢＳ６を透過した光ビームは、立上げミラー（光路折り曲げ素子）８で反射して光路を折り曲げられ、光記録媒体Ｍ方向に立上げられてＤＶＤ用コリメートレンズ１０に入射する。ＤＶＤ用コリメートレンズ１０は、ＤＶＤ用光に対しては発散光を平行光に変換するように作用し、ＣＤ用光に対しては発散光を略平行光に変換するように作用する。
【００２５】
ＤＶＤ用コリメートレンズ１０で平行光にされたＤＶＤ用光は、対物レンズ１６と共にアクチュエータＣに搭載されたＤＶＤ用偏光ホログラム複合素子ＨＯＥ１に入射する。ＤＶＤ用偏光ホログラム複合素子ＨＯＥ１は、ＤＶＤ用偏光ホログラム素子１２とＤＶＤ用１／４波長板１４とを光軸方向に重ね合わせた複合光学素子である。本例のＤＶＤ用偏光ホログラム複合素子ＨＯＥ１は、ＤＶＤ用コリメートレンズ１０側（光源側）にＤＶＤ用偏光ホログラム素子１２が位置し、対物レンズ１６側にＤＶＤ用１／４波長板１４が位置している。ＤＶＤ用偏光ホログラム素子１２は、光源側から対物レンズ１６に向かう直線偏光方位のＤＶＤ用光には作用せず、ほとんどを０次光（回折しない光）として透過させる。
【００２６】
ＤＶＤ用偏光ホログラム素子１２を透過したＤＶＤ用光は、ＤＶＤ用１／４波長板１４により円偏光に変換されて対物レンズ１６に入射する。ＤＶＤ用光は対物レンズ１６により、例えばＮＡ＝０．６５でＤＶＤ用光記録媒体Ｍａ内の情報記録面に集束光となって入射する。
【００２７】
対物レンズ１６は、球面収差補正用ホログラムが形成された二重焦点特殊対物レンズであり、例えば、プラスチック材料を射出成型して作製されている。球面収差補正用ホログラムは、ＤＶＤ用光記録媒体Ｍａの情報記録面に集束するＤＶＤ用光の集光スポットに生じるＤＶＤ用光記録媒体Ｍａのカバー層の厚み誤差による球面収差を補正し、ＣＤ用光記録媒体Ｍｂの情報記録面に集束するＣＤ用光の集光スポットに生じるＣＤ用光記録媒体Ｍｂのカバー層の厚み誤差による球面収差を補正する機能を有している。
【００２８】
対物レンズ１６及びＤＶＤ用偏光ホログラム複合素子ＨＯＥ１は、図１（ａ）、（ｂ）に示すようにアクチュエータＣの可動部（レンズホルダ）Ｈに搭載され、一体として光記録媒体Ｍ内の記録トラックに追従するように駆動される。これにより、アクチュエータＣを全体として軽量化することができるので高速な記録／再生が可能となる。
【００２９】
図示は省略するが、光ヘッド１は、光記録媒体Ｍの半径方向Ｒに平行に延びる２本のガイドに案内されて粗動モータの駆動により半径方向Ｒに移動できるようになっている。アクチュエータＣは、光記録媒体Ｍのトラック接線方向のレンズホルダＨ両側面に隣接して配置されたマグネット（不図示）を有している。レンズホルダＨのマグネット対向面にはフォーカス用及びトラッキング用のコイル（不図示）が巻回されている。
【００３０】
また、レンズホルダＨは、ハウジングのベースプレート部から屹立したワイヤーベース（共に不図示）から延びた例えば４本の導電性弾性体４０、４１、４２、４３に支持されている。導電性弾性体４０、４１、４２、４３はレンズホルダＨのコイルに通電する配線としての機能と、レンズホルダＨをワイヤーベースに対して移動可能に片持ち式に支持する機能とを有している。
【００３１】
ＤＶＤ用光記録媒体Ｍａ内の情報記録面は、情報記録時にはＤＶＤ用光の強度変調により信号が記録され、情報再生時にはＤＶＤ用光に強度変調を与える。また、ＤＶＤ用光は情報記録面のトラックピッチに応じて回折して反射する。回折して反射した復路ＤＶＤ用光は、０次光と±１次光とが対物レンズ１６を透過して平行光になって再びＤＶＤ用１／４波長板１４に入射し、そこで往路の光の偏光方位と直交する直線偏光に変換される。これにより、ＤＶＤ用偏光ホログラム素子１２は、復路のＤＶＤ用光に含まれる０次光及び±１次光の３つの光ビームの各光路を、ＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内の所定受光面に正確に導くように変更させる。
【００３２】
ここで、ＤＶＤ用偏光ホログラム複合素子ＨＯＥ１の構成及びその光路変更（調節）作用について図２を用いて説明する。図２は、ＤＶＤ用偏光ホログラム複合素子ＨＯＥ１を対物レンズ１６側から見た状態を示している。ＤＶＤ用１／４波長板１４はＤＶＤ用偏光ホログラム素子１２より紙面手前に位置している。図中の上下方向の矢印Ｔは光記録媒体Ｍのトラックの接線方向を示し、左右方向の矢印Ｒは光記録媒体Ｍの半径方向を示している。図中の破線の円はＤＶＤ用光の光束の輪郭を示している。
【００３３】
図２に示すように、ＤＶＤ用偏光ホログラム素子１２の格子面は、円形状の輪郭線ｌ０内を４つの分割線ｌ１〜ｌ４で分割した６つの領域を有している。具体的には、ＤＶＤ用偏光ホログラム素子１２は、輪郭線ｌ０の円の中心を通り光記録媒体Ｍの半径方向Ｒに延びて格子面を２分割する直線状分割線ｌ１と、輪郭線ｌ０の円の中心から光記録媒体Ｍのトラックの接線方向Ｔに所定の等距離だけ延びて、山状分割線ｌ３及び逆山状分割線ｌ４の両頂部直線に直角に接する直線状分割線ｌ２とを有している。
【００３４】
輪郭線ｌ０と逆山状分割線ｌ４とで形成される光路変更領域Ｆ１及び輪郭線ｌ０と山状分割線ｌ３とで形成される光路変更領域Ｆ２は、直線状分割線ｌ２だけ離れて矢印Ｔ方向（トラック方向）に並んで設けられ、復路のＤＶＤ用光の０次光の一部が入射するようになっている。光路変更領域Ｆ１を透過した０次光と光路変更領域Ｆ２を透過した０次光はそれぞれ別の光路に変更されて、後程説明するＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内の異なる受光面に入射する。光路変更領域Ｆ１を透過した０次光と光路変更領域Ｆ２を透過した０次光はフォーカスエラー信号（以下、ＦＥＳと略記する）の生成に用いられる。
【００３５】
図２に示すように、ＦＥＳ生成用の光路変更領域Ｆ１及び光路変更領域Ｆ２は、線直線状分割線ｌ１、ｌ２の交差部には形成されず、直線状分割線ｌ２の線分だけ離れてトラック接線方向Ｔに並設されている。この構成により、対物レンズ１６がＤＶＤ用光記録媒体Ｍａの半径方向Ｒに複数のトラックを跨いで移動する際にＤＶＤ用光に生じる溝横断ノイズを受光しないようにできるので、ＦＥＳを精度よく生成できるようになる。
【００３６】
直線状分割線ｌ２の左側には、輪郭線ｌ０、直線状分割線ｌ１、及び逆山状分割線ｌ４で光路変更領域Ｔ１が形成され、その下方には同様に輪郭線ｌ０、直線状分割線ｌ１、及び山状分割線ｌ３で光路変更領域Ｔ２が形成されている。光路変更領域Ｔ１及び光路変更領域Ｔ２には、復路ＤＶＤ用光のうち０次光及び＋１次光の合成光が入射するようになっている。光路変更領域Ｔ１を透過した０次光及び＋１次光の合成光と光路変更領域Ｔ２を透過した０次光及び＋１次光の合成光とはそれぞれ別の光路に変更されて、後程説明するＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内の異なる受光面に入射する。
【００３７】
直線状分割線ｌ２の右側には、輪郭線ｌ０、直線状分割線ｌ１、及び逆山状分割線ｌ４で光路変更領域Ｔ３が形成され、その下方には同様に輪郭線ｌ０、直線状分割線ｌ１、及び山状分割線ｌ３で光路変更領域Ｔ４が形成されている。光路変更領域Ｔ３及び光路変更領域Ｔ４には、復路ＤＶＤ用光のうち０次光及び−１次光の合成光が入射するようになっている。光路変更領域Ｔ３を透過した０次光及び−１次光の合成光と光路変更領域Ｔ４を透過した０次光及び−１次光の合成光とはそれぞれ別の光路に変更されて、後程説明するＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内の異なる受光面に入射する。
【００３８】
光路変更領域Ｔ１〜Ｔ４を透過した復路のＤＶＤ用光は、プッシュプル法によるトラッキングエラー信号（以下、ＴＥＳと略記する）の生成に用いられる。本実施の形態のように、ＤＶＤ用偏光ホログラム複合素子ＨＯＥ１をアクチュエータＣに搭載して対物レンズ１６と一体化することにより、対物レンズ１６のラジアルシフト（光記録媒体Ｍの半径方向Ｒへの変位）時にＴＥＳに生じるオフセット成分を軽減することができる。
【００３９】
図１に戻り、ＤＶＤ用偏光ホログラム複合素子ＨＯＥ１を透過したＤＶＤ用光は、ＤＶＤ用１／４波長板１４を２度通過しているためＰＢＳ６に対してＳ偏光となる。このため、復路のＤＶＤ用光は、ＤＶＤ用コリメートレンズ１０で集束光線束となり立上げミラー８を通って、ＰＢＳ６のプリズム接合面で反射してＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８の方向に進む。ＰＢＳ６で反射されたＤＶＤ用光はＣＤ用ホログラム素子ＨＯＥ２に入射する。ＣＤ用ホログラム素子ＨＯＥ２は、ＤＶＤ用光に対しては光路変更作用を奏さず、ＣＤ用光に対して光路変更作用を奏するようになっている。
【００４０】
ＣＤ用ホログラム素子ＨＯＥ２をそのまま透過したＤＶＤ用光は、ＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内に入射する。ＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８に入射した光ビームはその内部に設けられた所定の受光面に入射して電気信号に変換される。
【００４１】
ここで、ＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内の受光面のレイアウトについて図３を用いて説明する。図３は、ＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内の受光面を光入射側から見た状態を示している。図中の左右方向の矢印Ｔは光記録媒体Ｍのトラックの接線方向を示し、上下方向の矢印Ｇは光記録媒体Ｍの情報記録面の法線方向を示している。図３に示すように、ＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内の受光面３０は、ＦＥＳを生成するためのＦＥＳ生成用受光面３２とＴＥＳを生成するためのＴＥＳ生成用受光面３４とを有している。ＴＥＳ生成用受光面３４と、ＦＥＳ生成用受光面３２とは同一基板上に近接して形成されている。受光面３０のＦＥＳ生成用受光面３２とＴＥＳ生成用受光面３４はＤＶＤ用光及びＣＤ用光の双方の受光に共用されるようになっている。
【００４２】
ＦＥＳを生成するための受光面３２は、それぞれフォトダイオード等の光電変換素子で形成された４つの長方形受光面Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが２×２のマトリクス状に配置されている。矢印Ｇ方向に並ぶ受光面Ａ、Ｃの組には、ＤＶＤ用偏光ホログラム素子１２の光路変更領域Ｆ１を透過したＤＶＤ用光（０次光）が入射し、受光面Ｂ、Ｄの組には、光路変更領域Ｆ２を透過したＤＶＤ用光（０次光）が入射する。ＤＶＤ用光がＤＶＤ用光記録媒体Ｍａの情報記録面に合焦していれば、図３に示すように、光路変更領域Ｆ１を透過したＤＶＤ用光のスポットは受光面Ａ、Ｃのほぼ中央に形成され、光路変更領域Ｆ２を透過したＤＶＤ用光のスポットは受光面Ｂ、Ｄのほぼ中央に形成されるようになっている。例えば、対物レンズ１６がＤＶＤ用光記録媒体Ｍａから遠ざかって、ＤＶＤ用光がＤＶＤ用光記録媒体Ｍａの情報記録面の手前に合焦するフォーカスずれが生じると、光路変更領域Ｆ１を透過したＤＶＤ用光のスポットは受光面Ａ側がぼけ、光路変更領域Ｆ２を透過したＤＶＤ用光のスポットは受光面Ｄ側がぼける。また、対物レンズ１６がＤＶＤ用光記録媒体Ｍａに近付き過ぎて、ＤＶＤ用光がＤＶＤ用光記録媒体Ｍａの情報記録面の後ろに合焦するフォーカスずれが生じると、光路変更領域Ｆ１を透過したＤＶＤ用光のスポットは受光面Ｃ側がぼけ、光路変更領域Ｆ２を透過したＤＶＤ用光のスポットは受光面Ｂ側がぼける。従って、各受光面Ａ〜Ｄで光電変換されて得られた検出電圧をＶＡ〜ＶＤとすると、ＦＥＳは、ＦＥＳ＝（ＶＡ＋ＶＤ）−（ＶＢ＋ＶＣ）として求められる。
【００４３】
ＴＥＳを生成するための受光面３４は、それぞれフォトダイオード等の光電変換素子で形成された４つの長方形受光面Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈが矢印Ｇ方向に一列に配置されている。受光面Ｅには、ＤＶＤ用偏光ホログラム素子１２の光路変更領域Ｔ１を透過したＤＶＤ用光（０次及び＋１次の合成光）が入射し、受光面Ｆには、光路変更領域Ｔ２を透過したＤＶＤ用光（０次及び＋１次の合成光）が入射する。受光面Ｇには、ＤＶＤ用偏光ホログラム素子１２の光路変更領域Ｔ３を透過したＤＶＤ用光（０次及び−１次の合成光）が入射し、受光面Ｈには、光路変更領域Ｔ４を透過したＤＶＤ用光（０次及び−１次の合成光）が入射する。
【００４４】
ＤＶＤ用光がＤＶＤ用光記録媒体Ｍａのトラックに正確に追従していれば、光路変更領域Ｔ１乃至Ｔ４を透過したＤＶＤ用光は受光面Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈでほぼ同じ光強度で受光される。これに対し、ＤＶＤ用光がＤＶＤ用光記録媒体Ｍａの所定トラックの一側方にずれると、光路変更領域Ｔ１、Ｔ２を透過したＤＶＤ用光の光強度が高くなるのに対して光路変更領域Ｔ３、Ｔ４を透過したＤＶＤ用光の光強度は低くなる。また、ＤＶＤ用光が所定トラックの他側方にずれると、光路変更領域Ｔ１、Ｔ２を透過したＤＶＤ用光の光強度が低くなるのに対して光路変更領域Ｔ３、Ｔ４を透過したＤＶＤ用光の光強度は高くなる。従って、各受光面Ｅ〜Ｈで光電変換されて得られた検出電圧をＶＥ〜ＶＨとすると、ＴＥＳは、ＴＥＳ＝（ＶＥ＋ＶＦ）−（ＶＧ＋ＶＨ）として求められる。また、ＲＦ信号は、ＲＦ＝ＶＡ＋ＶＢ＋ＶＣ＋ＶＤ＋ＶＥ＋ＶＦ＋ＶＧ＋ＶＨとして求められる。
【００４５】
次に、再び図１に戻り、ＣＤの記録再生に用いる光学素子群の構成及び光学作用について説明する。ＣＤ用ＬＤ２０から射出された波長７８０ｎｍのＣＤ用光（第２波長の光）は、回折格子２２に入射して３本のビーム（０次のメインビームと±１次のサブビーム）に分割される。回折格子２２の格子面は、ＣＤ用光記録媒体Ｍｂの情報記録面で、±１次のサブビームが、メインビーム位置を中心にトラック方向に所定距離隔てて対称に並び、且つメインビームに対して＋１次のサブビームが半径方向に＋ｄ／２（ｄはトラックピッチ）、−１次のサブビームが−ｄ／２だけずれて位置するように調整されている。回折格子２２を透過したＣＤ用光はダイクロイックプリズム４に入射する。ダイクロイックプリズム４は波長７８０ｎｍの光を反射させるように作製されているので、３本のビームからなるＣＤ用光はダイクロイックプリズム４内部の反射面で反射され、ＰＢＳ６にＰ偏光として入射し、ＰＢＳ６をそのまま透過する。ＰＢＳ６を透過したＣＤ用光は立上げミラー８で反射して光路を折り曲げられ、光記録媒体Ｍ方向に立上げられてＤＶＤ用コリメートレンズ１０に入射する。ＤＶＤ用コリメートレンズ１０でＣＤ用光は発散光から略平行光（若干の発散光）に変換される。
【００４６】
ＤＶＤ用コリメートレンズ１０を透過したＣＤ用光は、ＤＶＤ用偏光ホログラム複合素子ＨＯＥ１に入射する。ＣＤ用光は、ＤＶＤ用偏光ホログラム素子１２をそのまま透過して、ＤＶＤ用１／４波長板１４により直線偏光から楕円偏光に変換される。
【００４７】
楕円偏光に変換されたＣＤ用光は、対物レンズ１６により、例えばＮＡ＝０．４７でＣＤ用光記録媒体Ｍｂ内の情報記録面に集束光となって入射する。
【００４８】
ＣＤ用光記録媒体Ｍｂ内の情報記録面でＣＤ用光の３ビームは回折して反射する。回折して反射したＣＤ用光の３ビームはそれぞれ０次光と±１次光とが対物レンズ１６を透過して再びＤＶＤ用１／４波長板１４を透過する際に円に近い楕円偏光から往路のＣＤ用光と直交する方向の振動成分が強い楕円偏光に変換される。次いで、復路のＣＤ用光は、ＤＶＤ用偏光ホログラム素子１２を通りＤＶＤ用コリメートレンズ１０で集束光線束となって立上げミラー８に至り、ＰＢＳ６にＳ偏光の光として入射してＰＢＳ６で反射されてＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８の方向に進む。ＰＢＳ６で反射されたＣＤ用光はＣＤ用ホログラム素子ＨＯＥ２に入射する。
【００４９】
ＣＤ用ホログラム素子ＨＯＥ２は、復路のＣＤ用光の３ビームのそれぞれに含まれる０次光と±１次光の各光路を、ＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内の所定受光面に正確に導くように変更させる。ＣＤ用ホログラム素子ＨＯＥ２を透過した復路の光ビームは、ＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内に入射してその内部の受光面で電気信号に変換される。
【００５０】
ここで、ＣＤ用ホログラム素子ＨＯＥ２の構成及びその光路変更（調節）作用について図４を用いて説明する。図４は、ＣＤ用ホログラム素子ＨＯＥ２をＰＢＳ６側から見た状態を示している。図中の上下方向の矢印Ｔは光記録媒体Ｍのトラックの接線方向を示し、左右方向の矢印Ｒは光記録媒体Ｍの半径方向を示している。図中の破線の円はＣＤ用光の光束の輪郭を示している。
【００５１】
図４に示すように、ＣＤ用ホログラム素子ＨＯＥ２の格子面は、円形状の輪郭線ｌ１０内を３つの分割線ｌ１１〜ｌ１３で分割された４つの領域を有している。具体的には、ＣＤ用ホログラム素子ＨＯＥ２は、輪郭線ｌ１０の円の中心を通りＣＤ用光記録媒体Ｍｂの半径方向Ｒに延びて格子面を２分割する直線状分割線ｌ１１と、直線状分割線ｌ１１からほぼ対称に図上方に延びる曲線状分割線ｌ１２及びｌ１３とを有している。
【００５２】
輪郭線ｌ１０と直線状分割線ｌ１１及び曲線状分割線ｌ１２、ｌ１３とで形成される光路変更領域Ｆ１１と、輪郭線ｌ１０と直線状分割線ｌ１１とで形成される光路変更領域Ｆ１２とは、矢印Ｔ方向（トラック方向）に隣接して設けられ、復路ＣＤ用光の３ビームの０次光の一部が入射するようになっている。光路変更領域Ｆ１１を透過した０次光と光路変更領域Ｆ１２を透過した０次光はそれぞれ別の光路に変更されて、図３に示すＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内の受光面３２に入射する。受光面３２の受光面Ａ、Ｃには、ＣＤ用ホログラム素子ＨＯＥ２の光路変更領域Ｆ１１を透過したＣＤ用光（０次光）が入射し、受光面Ｂ、Ｄには、光路変更領域Ｆ１２を透過したＣＤ用光（０次光）が入射する。
【００５３】
ＣＤ用光がＣＤ用光記録媒体Ｍｂの情報記録面に合焦していれば、図３に示すように、光路変更領域Ｆ１１を透過したＣＤ用光のスポットは受光面Ａ、Ｃのほぼ中央に形成され、光路変更領域Ｆ１２を透過したＣＤ用光のスポットは受光面Ｂ、Ｄのほぼ中央に形成される。例えば、ＣＤ用光がＣＤ用光記録媒体Ｍｂの情報記録面の手前に合焦するフォーカスずれが生じると、光路変更領域Ｆ１１を透過したＣＤ用光のスポットは受光面Ａ側がぼけ、光路変更領域Ｆ１２を透過したＣＤ用光のスポットは受光面Ｄ側がぼける。また、ＣＤ用光がＣＤ用光記録媒体Ｍｂの情報記録面の後ろに合焦するフォーカスずれが生じると、光路変更領域Ｆ１１を透過したＣＤ用光のスポットは受光面Ｃ側がぼけ、光路変更領域Ｆ１２を透過したＣＤ用光のスポットは受光面Ｂ側がぼける。従って、各受光面Ａ〜Ｄで光電変換されて得られた検出電圧をＶＡ〜ＶＤとすると、ＦＥＳは、ＦＥＳ＝（ＶＡ＋ＶＤ）−（ＶＢ＋ＶＣ）として求められる。
【００５４】
隣接配置された光路変更領域Ｆ１１、Ｆ１２の左側には光路変更領域Ｔ１１が形成され、右側には光路変更領域Ｔ１２が形成されている。光路変更領域Ｔ１１には、復路ＣＤ用光の３ビームの情報記録面での各０次光及び＋１次光の合成光が入射する。光路変更領域Ｔ１１を透過したメインビームの０次光及び＋１次光の合成光Ｔ１１Ｍは光路を変更されて、図３に示すＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内の受光面３４の受光面Ｇに入射する。光路変更領域Ｔ１１を透過した＋１次サブビームの０次光及び＋１次光の合成光Ｔ１１Ｓ１＋１は光路を変更されて、受光面３４の受光面Ｅに入射する。光路変更領域Ｔ１１を透過した−１次サブビームの０次光及び＋１次光の合成光Ｔ１１Ｓ１−１は光路を変更されて図３の受光面３４下方の受光面が形成されていない領域に入射する。
【００５５】
一方、光路変更領域Ｔ１２には、復路ＣＤ用光の３ビームの情報記録面での各０次光及び−１次光の合成光が入射する。光路変更領域Ｔ１２を透過したメインビームの０次光及び−１次光の合成光Ｔ１２Ｍは光路を変更されて、図３に示すＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内の受光面３４の受光面Ｈに入射する。光路変更領域Ｔ１２を透過した＋１次サブビームの０次光及び−１次光の合成光Ｔ１２Ｓ１＋１は光路を変更されて、受光面３４の受光面Ｆに入射する。光路変更領域Ｔ１２を透過した−１次サブビームの０次光及び−１次光の合成光Ｔ１２Ｓ１−１は光路を変更されて図３の受光面３４下方の受光面が形成されていない領域に入射する。
【００５６】
ＣＤ用光がＣＤ用光記録媒体Ｍｂのトラックに正確に追従していれば、光路変更領域Ｔ１１及びＴ１２を透過したＣＤ用光は、受光面ＥとＦでほぼ同じ光強度で受光され、受光面ＧとＨでほぼ同じ光強度で受光される。これに対し、ＣＤ用光がＣＤ用光記録媒体Ｍｂの所定トラックの一側方にずれると、光路変更領域Ｔ１１を透過したメインビームの＋１次光の光強度が高くなるのに対して、＋１次サブビームの＋１次光の光強度は低くなる。一方、光路変更領域Ｔ１２を透過したメインビームの−１次光の光強度が低くなるのに対して、＋１次サブビームの−１次光の光強度は高くなる。
【００５７】
また、ＤＶＤ用光が所定トラックの他側方にずれると、光路変更領域Ｔ１１を透過したメインビームの＋１次光の光強度が低くなるのに対して、＋１次サブビームの＋１次光の光強度は高くなる。一方、光路変更領域Ｔ１２を透過したメインビームの−１次光の光強度が高くなるのに対して、＋１次サブビームの−１次光の光強度は低くなる。
【００５８】
従って、各受光面Ｅ〜Ｈで光電変換されて得られた検出電圧をＶＥ〜ＶＨとすると、ＴＥＳは、ＴＥＳ＝（ＶＥ＋ＶＦ）−（ＶＧ＋ＶＨ）として求められる。このようにＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内の受光面３４では、復路のＣＤ用光ビームのうちメインビーム及び＋１次サブビームの０次光及び＋１次光の合成光と、メインビーム及び＋１次サブビームの０次光及び−１次光の合成光とをそれぞれ受光して、差動プッシュプル法（ＤＰＰ；Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｐｕｓｈ−Ｐｕｌｌ）法によるＴＥＳを生成する。これにより、光記録媒体Ｍの半径方向Ｒへの対物レンズ１６のシフトによるノイズに対するＳ／Ｎ比を向上できる。なお、本実施の形態では復路のＣＤ用光ビームのうち−１次サブビームの０次光及び±１次光の合成光はＴＥＳ生成に利用していない。また、ＲＦ信号は、ＲＦ＝ＶＡ＋ＶＢ＋ＶＣ＋ＶＤ＋ＶＥ＋ＶＦ＋ＶＧ＋ＶＨとして求められる。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態による光ヘッド１は、ＤＶＤ用及びＣＤ用の光記録媒体Ｍａ、Ｍｂのそれぞれに存在する面振れや偏心に対して各光記録媒体Ｍａ、Ｍｂの情報記録面上に十分絞られた点像を結び、且つ当該点像が情報トラックに正確に追従できるように、フォーカスエラー（ＦＥ）とトラッキングエラー（ＴＥ）とを検出する機能を有している。これらのエラー検出方法により光検出器１８内で得られたＦＥＳ及びＴＥＳに基づいて、光記録媒体Ｍの情報トラックに対する位置ずれに関するフィードバックがかけられて、対物レンズ１６及びＤＶＤ用偏光ホログラム複合素子ＨＯＥ１を一体的に搭載したアクチュエータＣが駆動される。これにより、各光記録媒体Ｍａ、Ｍｂの情報記録面上の集光スポットは情報トラックに対して十分絞られ、正確に追従することができるようになる。
【００６０】
このように、本実施の形態によれば、ＬＤ／ＰＤユニットを用いなくても光ヘッド１内の光学素子群の部品点数を減少できるので光ヘッドを小型にすることが可能になる。しかも、高価なＬＤ／ＰＤユニットを使用しないため光ヘッド全体の部品コストを抑えることができる。さらに、光源と光検出器とを近接配置させる必要がないため光路設計上の自由度を高くすることができる。従って、低コストで光学設計が容易な光ヘッドを実現できる。
【００６１】
図５は、本実施の形態による光ヘッド１を搭載した光記録再生装置５０の概略構成を示している。光記録再生装置５０は、図５に示すように光記録媒体Ｍを回転させるためのスピンドルモータ５２と、光記録媒体Ｍにレーザビームを照射するとともにその反射光を受光する光ヘッド１と、スピンドルモータ５２及び光ヘッド１の動作を制御するコントローラ５４と、光ヘッド１にレーザ駆動信号を供給するレーザ駆動回路５５と、光ヘッド１にレンズ駆動信号を供給するレンズ駆動回路５６とを備えている。
【００６２】
コントローラ５４にはフォーカスサーボ追従回路５７、トラッキングサーボ追従回路５８及びレーザコントロール回路５９が含まれている。フォーカスサーボ追従回路５７が作動すると、回転している光記録媒体Ｍの情報記録面にフォーカスがかかった状態となり、トラッキングサーボ追従回路５８が作動すると、光記録媒体Ｍの偏芯している信号トラックに対して、レーザビームのスポットが自動追従状態となる。フォーカスサーボ追従回路５７及びトラッキングサーボ追従回路５８には、フォーカスゲインを自動調整するためのオートゲインコントロール機能及びトラッキングゲインを自動調整するためのオートゲインコントロール機能がそれぞれ備えられている。また、レーザコントロール回路５９は、レーザ駆動回路５５により供給されるレーザ駆動信号を生成する回路であり、光記録媒体Ｍに記録されている記録条件設定情報に基づいて、適切なレーザ駆動信号の生成を行う。
【００６３】
これらフォーカスサーボ追従回路５７、トラッキングサーボ追従回路５８及びレーザコントロール回路５９については、コントローラ５４内に組み込まれた回路である必要はなく、コントローラ５４と別個の部品であっても構わない。さらに、これらは物理的な回路である必要はなく、コントローラ５４内で実行されるソフトウェアであっても構わない。
【００６４】
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
上記実施の形態では、光ヘッド１の主軸（ＤＶＤ用ＬＤ２から立上げミラー８までの光学系の光軸に一致する）が光記録媒体Ｍのトラック接線方向Ｔに平行になるようにしているが、本発明はこれに限られない。トラック接線方向以外の何れの方向に主軸が配置されていてももちろんよい。
【００６５】
また、上記実施の形態では、共通光路用光学素子としてダイクロイックプリズムを用いているが、それに代えてダイクロイックミラーを用いることもできる。
【００６６】
また、上記実施の形態では、ＤＶＤ用ＬＤ２及びＣＤ用ＬＤ２０のレーザ光射出強度の制御に関する説明は省略したが、例えば、ビームスプリッタで射出光の数％を分離させて不図示のモニタ用光検出器に導いたり、周辺光をモニタ用光検出器に導いたりすればよい。光源の出力／温度特性や光学設計の都合、あるいは光ヘッド内のスペースの余裕等から何れか適した方法を選べばよい。
【００６７】
また、上記実施の形態では、対物レンズ１６は、ＤＶＤ用光及びＣＤ用光の２つに対する球面収差補正用ホログラムが形成された二重焦点特殊対物レンズであるが、本発明はこれに限られない。例えば、ＤＶＤ又はＣＤのいずれか１方のみに対して記録／再生を行う光ヘッドの場合には、ＤＶＤ又はＣＤのいずれか１方の光に対する球面収差補正用ホログラムが形成された対物レンズを用いればよい。また、対物レンズ１６は上記実施の形態に示すようにプラスチック材料で作製されることが望ましいが、他の材料、例えばガラス材等を用いて作製されてもより。
【００６８】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、低コストで光学設計が容易な光ヘッドを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による光ヘッドの概略構造を示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態による光ヘッドのＤＶＤ用偏光ホログラム複合素子ＨＯＥ１の概略構造を示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態による光ヘッドのＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８の概略構造を示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態による光ヘッドのＣＤ用ホログラム素子ＨＯＥ２の概略構造を示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態による実施例１の光ヘッド１を搭載した光記録再生装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 光ヘッド
２ ＤＶＤ用ＬＤ
４ ダイクロイックプリズム
６ ＰＢＳ
８ 立上げミラー
１０ ＤＶＤ用コリメートレンズ
１２ ＤＶＤ用偏光ホログラム素子
１４ ＤＶＤ用１／４波長板
１６ 対物レンズ
１８ ＤＶＤ／ＣＤ用光検出器
２０ ＣＤ用ＬＤ
３０ 受光面
３２ ＦＥＳ生成用受光面
３４ ＴＥＳ生成用受光面
４１、４２、４３、４４ 導電性弾性体
５０ 光記録再生装置
５２ スピンドルモータ
５４ コントローラ
５５ レーザ駆動回路
５６ レンズ駆動回路
５７ フォーカスサーボ追従回路
５８ トラッキングサーボ追従回路
５９ レーザコントロール回路
Ｃ アクチュエータ
Ｈ 可動部（レンズホルダ）
ＨＯＥ１ ＤＶＤ用偏光ホログラム複合素子
ＨＯＥ２ ＣＤ用ホログラム素子
Ｍ 光記録媒体
Ｍａ 光記録媒体（ＤＶＤ）
Ｍｂ 光記録媒体（ＣＤ）
【発明の属する技術分野】
本発明は、光記録媒体に情報を記録し又は光記録媒体に記録された情報を再生する光ヘッド及びそれを用いた光記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光記録再生装置は、例えば円盤状の光記録媒体（光ディスク）の円周方向に沿って形成されたトラックの所定領域に情報を記録し、又は当該トラックの所定領域に記録された情報を再生する光ヘッドを備えている。光ヘッドには、光記録媒体に情報を記録するだけに用いる記録専用型と、情報を再生するだけに用いる再生専用型、及び記録再生の双方に使用可能な記録再生型とがある。従って、これらを搭載した装置はそれぞれ光記録装置、光再生装置、光記録再生装置となるが、本願では以下、それら全てを包含して光記録再生装置と総称する。
【０００３】
従来の光記録再生装置は、例えばＣＤ及びＤＶＤの２種類の光記録媒体に対応させるため、各光記録媒体に対応して波長の異なる２種類の光源を備えると共に、各光記録媒体に対応して複数の光検出器を備えた光ヘッドを搭載している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、光記録再生装置はますます小型軽量化の要請が強くなってきており、光記録再生装置に搭載される光ヘッドの小型軽量化が切望されている。この要求に応えるため、光源と光検出器とを１パッケージ化したＬＤ／ＰＤユニットが用いられるようになってきている。ＬＤ／ＰＤユニットを用いると光ヘッド内の光学素子群の部品点数を減少できるので光ヘッドを小型にすることが可能になる。しかしながら、ＬＤ／ＰＤユニットは高価なため光ヘッド全体の部品コストが上昇してしまうという問題を有している。さらに、ＬＤ／ＰＤユニットは光源と光検出器とが近接配置されているため光路設計上で種々の制約が生じる場合が多い。
【０００５】
本発明の目的は、低コストで光学設計が容易な光ヘッド及びそれを用いた光記録再生装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、第１波長の光を射出する第１の光源と、前記第１波長と異なる第２波長の光を射出する第２の光源と、前記第２波長の光を回折させて複数の前記第２波長の光を射出する回折格子と、前記第１波長の光及び前記複数の第２波長の光の光路をほぼ一致させる共通光路用光学素子と、前記共通光路用光学素子の光射出側に配置され、光記録媒体の情報記録面に前記第１波長の光及び前記複数の第２波長の光を集光させる対物レンズと、前記共通光路用光学素子と前記対物レンズとの間の前記光路中に設けられ、前記情報記録面で反射回折した複数の前記第１波長の光の光路をそれぞれ変更する偏光ホログラム複合素子と、前記共通光路用光学素子と前記偏光ホログラム複合素子との間の前記光路中に設けられ、前記情報記録面で反射した前記複数の第１波長の光及び前記複数の第２波長の光を前記光路から分離する光分離素子と、前記光分離素子で前記光路から分離された前記複数の第１波長の光及び前記複数の第２波長の光をそれぞれ受光する複数の受光面が形成された光検出器と、前記光分離素子と前記光検出器との間の光路に設けられ、前記情報記録面で反射回折した複数の前記第２波長の光の光路をそれぞれ変更するホログラム素子とを有することを特徴とする光ヘッドによって達成される。
【０００７】
上記本発明の光ヘッドにおいて、前記光分離素子と前記偏光ホログラム複合素子との間の前記光路に配置され、前記第１波長の光及び前記第２波長の光の光路を折り曲げる光路折り曲げ素子を有することを特徴とする。
【０００８】
上記本発明の光ヘッドにおいて、前記光路中に光波面整形用のコリメートレンズが配置されていることを特徴とする。
【０００９】
上記本発明の光ヘッドにおいて、前記偏光ホログラム複合素子は、前記情報記録面で反射回折した前記複数の第１波長の光の光路をそれぞれ変更する偏光ホログラム素子と、前記偏光ホログラム素子に重ね合わされて、前記第１波長の光の偏光方位を変換する１／４波長板とを有することを特徴とする。
【００１０】
上記本発明の光ヘッドにおいて、前記偏光ホログラム素子は、前記複数の第１波長の光のうち、フォーカスエラー信号の生成に用いる光の光路を複数に分離する複数のフォーカスエラー信号生成用光路変更領域を有していることを特徴とする。
【００１１】
上記本発明の光ヘッドにおいて、前記複数のフォーカスエラー信号生成用光路変更領域は、前記情報記録面のトラックの接線方向に離間して並んで設けられていることを特徴とする。
【００１２】
上記本発明の光ヘッドにおいて、前記偏光ホログラム素子は、前記複数の第１波長の光のうち、トラッキングエラー信号の生成に用いる光の光路を複数に分離する複数のトラッキングエラー信号生成用光路変更領域を有していることを特徴とする。
【００１３】
上記本発明の光ヘッドにおいて、前記ホログラム素子は、前記複数の第２波長の光のうち、フォーカスエラー信号の生成に用いる光の光路を複数に分離する複数のフォーカスエラー信号生成用光路変更領域を有していることを特徴とする。
【００１４】
上記本発明の光ヘッドにおいて、前記ホログラム素子は、前記複数の第２波長の光のうち、トラッキングエラー信号の生成に用いる光の光路を複数に分離する複数のトラッキングエラー信号生成用光路変更領域を有していることを特徴とする。
【００１５】
上記本発明の光ヘッドにおいて、前記受光面は、前記第１波長の光及び前記第２波長の光の双方の受光に共用されることを特徴とする。
【００１６】
上記本発明の光ヘッドにおいて、前記受光面は、フォーカスエラー信号を生成するためのフォーカスエラー信号生成用受光面と、トラッキングエラー信号を生成するためのトラッキングエラー信号生成用受光面とが、同一基板上に近接して形成されていることを特徴とする。
【００１７】
上記本発明の光ヘッドにおいて、前記フォーカスエラー信号生成用受光面は、２つ１組の受光面が隣接配置され、一の組の受光面には、フォーカスエラー信号生成用の一の光が入射し、他の組の受光面には、トラッキングエラー信号生成用の他の光が入射することを特徴とする。
【００１８】
上記本発明の光ヘッドにおいて、前記トラッキングエラー信号生成用受光面は、４つの受光面が一列に配置されていることを特徴とする。
【００１９】
また、上記目的は、上記本発明の光ヘッドを備えることを特徴とする光記録再生装置によって達成される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態による光ヘッド及びそれを用いた光記録再生装置について図１乃至図５を用いて説明する。本実施の形態の光ヘッドは、複数ある光ディスク規格のうちＤＶＤ及びＣＤに対応するようになっている。ＤＶＤ用光源（第１の光源）から射出される光の波長（第１波長）の代表値は６５０ｎｍであり、ＣＤ用光源（第２の光源）から射出される光の波長（第２波長）の代表値は７８０ｎｍである。また、ＤＶＤ用光記録媒体の媒体光透過層（カバー層）の厚さは０．６ｍｍであり、ＣＤ用光記録媒体のカバー層の厚さは１．２ｍｍである。光記録媒体の記録密度はＤＶＤの方がＣＤより高密度であり、光記録媒体に向けて射出される光に関する対物レンズの開口数（以下、ＮＡという）はＤＶＤの方がＣＤより高くなっており、具体的にはＤＶＤがＮＡ＝０．６０〜０．６５でありＣＤがＮＡ＝０．４５〜０．５０である。
【００２１】
本実施の形態の光ヘッドは、ＣＤ用光源及びＤＶＤ光源をハウジング内に内蔵しており、ＤＶＤ及びＣＤの２種類の光記録媒体のそれぞれに対応して波長の異なる光を照射して情報の記録又は再生を行うことができるようになっている。
【００２２】
図１は本実施の形態による光ヘッドの概略構造を示している。図１（ａ）は、光ヘッド１の光学系と光記録媒体Ｍの一部とを、光記録媒体Ｍの情報記録面にほぼ直交し、且つ情報記録面上のトラックの接線（タンジェンシャル）方向に平行な面で切断した断面を示している。図中の左右方向の矢印Ｔは光記録媒体Ｍのトラックの接線方向を示し、上下方向の矢印Ｇは光記録媒体Ｍの情報記録面の法線方向を示している。図１（ｂ）は、光ヘッド１の光学系を光記録媒体Ｍの情報記録面の法線方向に見た状態を示しており、図中の左右方向の矢印Ｔは光記録媒体Ｍのトラックの接線方向を示し、上下方向の矢印Ｒは光記録媒体Ｍの半径（ラジアル）方向を示している。
【００２３】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、第１の光源は、波長６５０ｎｍの直線偏光の発散光線束を射出するＤＶＤ用レーザダイオード（以下、ＤＶＤ用ＬＤと略記する）２であり、第２の光源は波長７８０ｎｍの直線偏光の発散光線束を射出するＣＤ用レーザダイオード（以下、ＣＤ用ＬＤと略記する）２０である。
【００２４】
まず、ＤＶＤの記録再生に用いる光学素子群の構成及び光学作用について説明する。ＤＶＤ用ＬＤ２から射出された波長６５０ｎｍのＤＶＤ用光（第１波長の光）はダイクロイックプリズム（共通光路用光学素子）４に入射し、ダイクロイックプリズム４を透過する。ダイクロイックプリズム４は波長６５０ｎｍの光を透過させ、波長７８０ｎｍの光を反射させて、ダイクロイックプリズム４を射出した両光の光路をほぼ一致させるように作用する。ダイクロイックプリズム４を透過したＤＶＤ用光は偏光ビームスプリッタ（光分離素子；以下、ＰＢＳと略記する）６にＰ偏光として入射し、ＰＢＳ６をそのまま透過する。ＰＢＳ６はＰ偏光の光を透過しＳ偏光の光を反射するビームスプリッタである。ＰＢＳ６を透過した光ビームは、立上げミラー（光路折り曲げ素子）８で反射して光路を折り曲げられ、光記録媒体Ｍ方向に立上げられてＤＶＤ用コリメートレンズ１０に入射する。ＤＶＤ用コリメートレンズ１０は、ＤＶＤ用光に対しては発散光を平行光に変換するように作用し、ＣＤ用光に対しては発散光を略平行光に変換するように作用する。
【００２５】
ＤＶＤ用コリメートレンズ１０で平行光にされたＤＶＤ用光は、対物レンズ１６と共にアクチュエータＣに搭載されたＤＶＤ用偏光ホログラム複合素子ＨＯＥ１に入射する。ＤＶＤ用偏光ホログラム複合素子ＨＯＥ１は、ＤＶＤ用偏光ホログラム素子１２とＤＶＤ用１／４波長板１４とを光軸方向に重ね合わせた複合光学素子である。本例のＤＶＤ用偏光ホログラム複合素子ＨＯＥ１は、ＤＶＤ用コリメートレンズ１０側（光源側）にＤＶＤ用偏光ホログラム素子１２が位置し、対物レンズ１６側にＤＶＤ用１／４波長板１４が位置している。ＤＶＤ用偏光ホログラム素子１２は、光源側から対物レンズ１６に向かう直線偏光方位のＤＶＤ用光には作用せず、ほとんどを０次光（回折しない光）として透過させる。
【００２６】
ＤＶＤ用偏光ホログラム素子１２を透過したＤＶＤ用光は、ＤＶＤ用１／４波長板１４により円偏光に変換されて対物レンズ１６に入射する。ＤＶＤ用光は対物レンズ１６により、例えばＮＡ＝０．６５でＤＶＤ用光記録媒体Ｍａ内の情報記録面に集束光となって入射する。
【００２７】
対物レンズ１６は、球面収差補正用ホログラムが形成された二重焦点特殊対物レンズであり、例えば、プラスチック材料を射出成型して作製されている。球面収差補正用ホログラムは、ＤＶＤ用光記録媒体Ｍａの情報記録面に集束するＤＶＤ用光の集光スポットに生じるＤＶＤ用光記録媒体Ｍａのカバー層の厚み誤差による球面収差を補正し、ＣＤ用光記録媒体Ｍｂの情報記録面に集束するＣＤ用光の集光スポットに生じるＣＤ用光記録媒体Ｍｂのカバー層の厚み誤差による球面収差を補正する機能を有している。
【００２８】
対物レンズ１６及びＤＶＤ用偏光ホログラム複合素子ＨＯＥ１は、図１（ａ）、（ｂ）に示すようにアクチュエータＣの可動部（レンズホルダ）Ｈに搭載され、一体として光記録媒体Ｍ内の記録トラックに追従するように駆動される。これにより、アクチュエータＣを全体として軽量化することができるので高速な記録／再生が可能となる。
【００２９】
図示は省略するが、光ヘッド１は、光記録媒体Ｍの半径方向Ｒに平行に延びる２本のガイドに案内されて粗動モータの駆動により半径方向Ｒに移動できるようになっている。アクチュエータＣは、光記録媒体Ｍのトラック接線方向のレンズホルダＨ両側面に隣接して配置されたマグネット（不図示）を有している。レンズホルダＨのマグネット対向面にはフォーカス用及びトラッキング用のコイル（不図示）が巻回されている。
【００３０】
また、レンズホルダＨは、ハウジングのベースプレート部から屹立したワイヤーベース（共に不図示）から延びた例えば４本の導電性弾性体４０、４１、４２、４３に支持されている。導電性弾性体４０、４１、４２、４３はレンズホルダＨのコイルに通電する配線としての機能と、レンズホルダＨをワイヤーベースに対して移動可能に片持ち式に支持する機能とを有している。
【００３１】
ＤＶＤ用光記録媒体Ｍａ内の情報記録面は、情報記録時にはＤＶＤ用光の強度変調により信号が記録され、情報再生時にはＤＶＤ用光に強度変調を与える。また、ＤＶＤ用光は情報記録面のトラックピッチに応じて回折して反射する。回折して反射した復路ＤＶＤ用光は、０次光と±１次光とが対物レンズ１６を透過して平行光になって再びＤＶＤ用１／４波長板１４に入射し、そこで往路の光の偏光方位と直交する直線偏光に変換される。これにより、ＤＶＤ用偏光ホログラム素子１２は、復路のＤＶＤ用光に含まれる０次光及び±１次光の３つの光ビームの各光路を、ＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内の所定受光面に正確に導くように変更させる。
【００３２】
ここで、ＤＶＤ用偏光ホログラム複合素子ＨＯＥ１の構成及びその光路変更（調節）作用について図２を用いて説明する。図２は、ＤＶＤ用偏光ホログラム複合素子ＨＯＥ１を対物レンズ１６側から見た状態を示している。ＤＶＤ用１／４波長板１４はＤＶＤ用偏光ホログラム素子１２より紙面手前に位置している。図中の上下方向の矢印Ｔは光記録媒体Ｍのトラックの接線方向を示し、左右方向の矢印Ｒは光記録媒体Ｍの半径方向を示している。図中の破線の円はＤＶＤ用光の光束の輪郭を示している。
【００３３】
図２に示すように、ＤＶＤ用偏光ホログラム素子１２の格子面は、円形状の輪郭線ｌ０内を４つの分割線ｌ１〜ｌ４で分割した６つの領域を有している。具体的には、ＤＶＤ用偏光ホログラム素子１２は、輪郭線ｌ０の円の中心を通り光記録媒体Ｍの半径方向Ｒに延びて格子面を２分割する直線状分割線ｌ１と、輪郭線ｌ０の円の中心から光記録媒体Ｍのトラックの接線方向Ｔに所定の等距離だけ延びて、山状分割線ｌ３及び逆山状分割線ｌ４の両頂部直線に直角に接する直線状分割線ｌ２とを有している。
【００３４】
輪郭線ｌ０と逆山状分割線ｌ４とで形成される光路変更領域Ｆ１及び輪郭線ｌ０と山状分割線ｌ３とで形成される光路変更領域Ｆ２は、直線状分割線ｌ２だけ離れて矢印Ｔ方向（トラック方向）に並んで設けられ、復路のＤＶＤ用光の０次光の一部が入射するようになっている。光路変更領域Ｆ１を透過した０次光と光路変更領域Ｆ２を透過した０次光はそれぞれ別の光路に変更されて、後程説明するＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内の異なる受光面に入射する。光路変更領域Ｆ１を透過した０次光と光路変更領域Ｆ２を透過した０次光はフォーカスエラー信号（以下、ＦＥＳと略記する）の生成に用いられる。
【００３５】
図２に示すように、ＦＥＳ生成用の光路変更領域Ｆ１及び光路変更領域Ｆ２は、線直線状分割線ｌ１、ｌ２の交差部には形成されず、直線状分割線ｌ２の線分だけ離れてトラック接線方向Ｔに並設されている。この構成により、対物レンズ１６がＤＶＤ用光記録媒体Ｍａの半径方向Ｒに複数のトラックを跨いで移動する際にＤＶＤ用光に生じる溝横断ノイズを受光しないようにできるので、ＦＥＳを精度よく生成できるようになる。
【００３６】
直線状分割線ｌ２の左側には、輪郭線ｌ０、直線状分割線ｌ１、及び逆山状分割線ｌ４で光路変更領域Ｔ１が形成され、その下方には同様に輪郭線ｌ０、直線状分割線ｌ１、及び山状分割線ｌ３で光路変更領域Ｔ２が形成されている。光路変更領域Ｔ１及び光路変更領域Ｔ２には、復路ＤＶＤ用光のうち０次光及び＋１次光の合成光が入射するようになっている。光路変更領域Ｔ１を透過した０次光及び＋１次光の合成光と光路変更領域Ｔ２を透過した０次光及び＋１次光の合成光とはそれぞれ別の光路に変更されて、後程説明するＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内の異なる受光面に入射する。
【００３７】
直線状分割線ｌ２の右側には、輪郭線ｌ０、直線状分割線ｌ１、及び逆山状分割線ｌ４で光路変更領域Ｔ３が形成され、その下方には同様に輪郭線ｌ０、直線状分割線ｌ１、及び山状分割線ｌ３で光路変更領域Ｔ４が形成されている。光路変更領域Ｔ３及び光路変更領域Ｔ４には、復路ＤＶＤ用光のうち０次光及び−１次光の合成光が入射するようになっている。光路変更領域Ｔ３を透過した０次光及び−１次光の合成光と光路変更領域Ｔ４を透過した０次光及び−１次光の合成光とはそれぞれ別の光路に変更されて、後程説明するＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内の異なる受光面に入射する。
【００３８】
光路変更領域Ｔ１〜Ｔ４を透過した復路のＤＶＤ用光は、プッシュプル法によるトラッキングエラー信号（以下、ＴＥＳと略記する）の生成に用いられる。本実施の形態のように、ＤＶＤ用偏光ホログラム複合素子ＨＯＥ１をアクチュエータＣに搭載して対物レンズ１６と一体化することにより、対物レンズ１６のラジアルシフト（光記録媒体Ｍの半径方向Ｒへの変位）時にＴＥＳに生じるオフセット成分を軽減することができる。
【００３９】
図１に戻り、ＤＶＤ用偏光ホログラム複合素子ＨＯＥ１を透過したＤＶＤ用光は、ＤＶＤ用１／４波長板１４を２度通過しているためＰＢＳ６に対してＳ偏光となる。このため、復路のＤＶＤ用光は、ＤＶＤ用コリメートレンズ１０で集束光線束となり立上げミラー８を通って、ＰＢＳ６のプリズム接合面で反射してＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８の方向に進む。ＰＢＳ６で反射されたＤＶＤ用光はＣＤ用ホログラム素子ＨＯＥ２に入射する。ＣＤ用ホログラム素子ＨＯＥ２は、ＤＶＤ用光に対しては光路変更作用を奏さず、ＣＤ用光に対して光路変更作用を奏するようになっている。
【００４０】
ＣＤ用ホログラム素子ＨＯＥ２をそのまま透過したＤＶＤ用光は、ＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内に入射する。ＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８に入射した光ビームはその内部に設けられた所定の受光面に入射して電気信号に変換される。
【００４１】
ここで、ＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内の受光面のレイアウトについて図３を用いて説明する。図３は、ＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内の受光面を光入射側から見た状態を示している。図中の左右方向の矢印Ｔは光記録媒体Ｍのトラックの接線方向を示し、上下方向の矢印Ｇは光記録媒体Ｍの情報記録面の法線方向を示している。図３に示すように、ＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内の受光面３０は、ＦＥＳを生成するためのＦＥＳ生成用受光面３２とＴＥＳを生成するためのＴＥＳ生成用受光面３４とを有している。ＴＥＳ生成用受光面３４と、ＦＥＳ生成用受光面３２とは同一基板上に近接して形成されている。受光面３０のＦＥＳ生成用受光面３２とＴＥＳ生成用受光面３４はＤＶＤ用光及びＣＤ用光の双方の受光に共用されるようになっている。
【００４２】
ＦＥＳを生成するための受光面３２は、それぞれフォトダイオード等の光電変換素子で形成された４つの長方形受光面Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが２×２のマトリクス状に配置されている。矢印Ｇ方向に並ぶ受光面Ａ、Ｃの組には、ＤＶＤ用偏光ホログラム素子１２の光路変更領域Ｆ１を透過したＤＶＤ用光（０次光）が入射し、受光面Ｂ、Ｄの組には、光路変更領域Ｆ２を透過したＤＶＤ用光（０次光）が入射する。ＤＶＤ用光がＤＶＤ用光記録媒体Ｍａの情報記録面に合焦していれば、図３に示すように、光路変更領域Ｆ１を透過したＤＶＤ用光のスポットは受光面Ａ、Ｃのほぼ中央に形成され、光路変更領域Ｆ２を透過したＤＶＤ用光のスポットは受光面Ｂ、Ｄのほぼ中央に形成されるようになっている。例えば、対物レンズ１６がＤＶＤ用光記録媒体Ｍａから遠ざかって、ＤＶＤ用光がＤＶＤ用光記録媒体Ｍａの情報記録面の手前に合焦するフォーカスずれが生じると、光路変更領域Ｆ１を透過したＤＶＤ用光のスポットは受光面Ａ側がぼけ、光路変更領域Ｆ２を透過したＤＶＤ用光のスポットは受光面Ｄ側がぼける。また、対物レンズ１６がＤＶＤ用光記録媒体Ｍａに近付き過ぎて、ＤＶＤ用光がＤＶＤ用光記録媒体Ｍａの情報記録面の後ろに合焦するフォーカスずれが生じると、光路変更領域Ｆ１を透過したＤＶＤ用光のスポットは受光面Ｃ側がぼけ、光路変更領域Ｆ２を透過したＤＶＤ用光のスポットは受光面Ｂ側がぼける。従って、各受光面Ａ〜Ｄで光電変換されて得られた検出電圧をＶＡ〜ＶＤとすると、ＦＥＳは、ＦＥＳ＝（ＶＡ＋ＶＤ）−（ＶＢ＋ＶＣ）として求められる。
【００４３】
ＴＥＳを生成するための受光面３４は、それぞれフォトダイオード等の光電変換素子で形成された４つの長方形受光面Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈが矢印Ｇ方向に一列に配置されている。受光面Ｅには、ＤＶＤ用偏光ホログラム素子１２の光路変更領域Ｔ１を透過したＤＶＤ用光（０次及び＋１次の合成光）が入射し、受光面Ｆには、光路変更領域Ｔ２を透過したＤＶＤ用光（０次及び＋１次の合成光）が入射する。受光面Ｇには、ＤＶＤ用偏光ホログラム素子１２の光路変更領域Ｔ３を透過したＤＶＤ用光（０次及び−１次の合成光）が入射し、受光面Ｈには、光路変更領域Ｔ４を透過したＤＶＤ用光（０次及び−１次の合成光）が入射する。
【００４４】
ＤＶＤ用光がＤＶＤ用光記録媒体Ｍａのトラックに正確に追従していれば、光路変更領域Ｔ１乃至Ｔ４を透過したＤＶＤ用光は受光面Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈでほぼ同じ光強度で受光される。これに対し、ＤＶＤ用光がＤＶＤ用光記録媒体Ｍａの所定トラックの一側方にずれると、光路変更領域Ｔ１、Ｔ２を透過したＤＶＤ用光の光強度が高くなるのに対して光路変更領域Ｔ３、Ｔ４を透過したＤＶＤ用光の光強度は低くなる。また、ＤＶＤ用光が所定トラックの他側方にずれると、光路変更領域Ｔ１、Ｔ２を透過したＤＶＤ用光の光強度が低くなるのに対して光路変更領域Ｔ３、Ｔ４を透過したＤＶＤ用光の光強度は高くなる。従って、各受光面Ｅ〜Ｈで光電変換されて得られた検出電圧をＶＥ〜ＶＨとすると、ＴＥＳは、ＴＥＳ＝（ＶＥ＋ＶＦ）−（ＶＧ＋ＶＨ）として求められる。また、ＲＦ信号は、ＲＦ＝ＶＡ＋ＶＢ＋ＶＣ＋ＶＤ＋ＶＥ＋ＶＦ＋ＶＧ＋ＶＨとして求められる。
【００４５】
次に、再び図１に戻り、ＣＤの記録再生に用いる光学素子群の構成及び光学作用について説明する。ＣＤ用ＬＤ２０から射出された波長７８０ｎｍのＣＤ用光（第２波長の光）は、回折格子２２に入射して３本のビーム（０次のメインビームと±１次のサブビーム）に分割される。回折格子２２の格子面は、ＣＤ用光記録媒体Ｍｂの情報記録面で、±１次のサブビームが、メインビーム位置を中心にトラック方向に所定距離隔てて対称に並び、且つメインビームに対して＋１次のサブビームが半径方向に＋ｄ／２（ｄはトラックピッチ）、−１次のサブビームが−ｄ／２だけずれて位置するように調整されている。回折格子２２を透過したＣＤ用光はダイクロイックプリズム４に入射する。ダイクロイックプリズム４は波長７８０ｎｍの光を反射させるように作製されているので、３本のビームからなるＣＤ用光はダイクロイックプリズム４内部の反射面で反射され、ＰＢＳ６にＰ偏光として入射し、ＰＢＳ６をそのまま透過する。ＰＢＳ６を透過したＣＤ用光は立上げミラー８で反射して光路を折り曲げられ、光記録媒体Ｍ方向に立上げられてＤＶＤ用コリメートレンズ１０に入射する。ＤＶＤ用コリメートレンズ１０でＣＤ用光は発散光から略平行光（若干の発散光）に変換される。
【００４６】
ＤＶＤ用コリメートレンズ１０を透過したＣＤ用光は、ＤＶＤ用偏光ホログラム複合素子ＨＯＥ１に入射する。ＣＤ用光は、ＤＶＤ用偏光ホログラム素子１２をそのまま透過して、ＤＶＤ用１／４波長板１４により直線偏光から楕円偏光に変換される。
【００４７】
楕円偏光に変換されたＣＤ用光は、対物レンズ１６により、例えばＮＡ＝０．４７でＣＤ用光記録媒体Ｍｂ内の情報記録面に集束光となって入射する。
【００４８】
ＣＤ用光記録媒体Ｍｂ内の情報記録面でＣＤ用光の３ビームは回折して反射する。回折して反射したＣＤ用光の３ビームはそれぞれ０次光と±１次光とが対物レンズ１６を透過して再びＤＶＤ用１／４波長板１４を透過する際に円に近い楕円偏光から往路のＣＤ用光と直交する方向の振動成分が強い楕円偏光に変換される。次いで、復路のＣＤ用光は、ＤＶＤ用偏光ホログラム素子１２を通りＤＶＤ用コリメートレンズ１０で集束光線束となって立上げミラー８に至り、ＰＢＳ６にＳ偏光の光として入射してＰＢＳ６で反射されてＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８の方向に進む。ＰＢＳ６で反射されたＣＤ用光はＣＤ用ホログラム素子ＨＯＥ２に入射する。
【００４９】
ＣＤ用ホログラム素子ＨＯＥ２は、復路のＣＤ用光の３ビームのそれぞれに含まれる０次光と±１次光の各光路を、ＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内の所定受光面に正確に導くように変更させる。ＣＤ用ホログラム素子ＨＯＥ２を透過した復路の光ビームは、ＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内に入射してその内部の受光面で電気信号に変換される。
【００５０】
ここで、ＣＤ用ホログラム素子ＨＯＥ２の構成及びその光路変更（調節）作用について図４を用いて説明する。図４は、ＣＤ用ホログラム素子ＨＯＥ２をＰＢＳ６側から見た状態を示している。図中の上下方向の矢印Ｔは光記録媒体Ｍのトラックの接線方向を示し、左右方向の矢印Ｒは光記録媒体Ｍの半径方向を示している。図中の破線の円はＣＤ用光の光束の輪郭を示している。
【００５１】
図４に示すように、ＣＤ用ホログラム素子ＨＯＥ２の格子面は、円形状の輪郭線ｌ１０内を３つの分割線ｌ１１〜ｌ１３で分割された４つの領域を有している。具体的には、ＣＤ用ホログラム素子ＨＯＥ２は、輪郭線ｌ１０の円の中心を通りＣＤ用光記録媒体Ｍｂの半径方向Ｒに延びて格子面を２分割する直線状分割線ｌ１１と、直線状分割線ｌ１１からほぼ対称に図上方に延びる曲線状分割線ｌ１２及びｌ１３とを有している。
【００５２】
輪郭線ｌ１０と直線状分割線ｌ１１及び曲線状分割線ｌ１２、ｌ１３とで形成される光路変更領域Ｆ１１と、輪郭線ｌ１０と直線状分割線ｌ１１とで形成される光路変更領域Ｆ１２とは、矢印Ｔ方向（トラック方向）に隣接して設けられ、復路ＣＤ用光の３ビームの０次光の一部が入射するようになっている。光路変更領域Ｆ１１を透過した０次光と光路変更領域Ｆ１２を透過した０次光はそれぞれ別の光路に変更されて、図３に示すＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内の受光面３２に入射する。受光面３２の受光面Ａ、Ｃには、ＣＤ用ホログラム素子ＨＯＥ２の光路変更領域Ｆ１１を透過したＣＤ用光（０次光）が入射し、受光面Ｂ、Ｄには、光路変更領域Ｆ１２を透過したＣＤ用光（０次光）が入射する。
【００５３】
ＣＤ用光がＣＤ用光記録媒体Ｍｂの情報記録面に合焦していれば、図３に示すように、光路変更領域Ｆ１１を透過したＣＤ用光のスポットは受光面Ａ、Ｃのほぼ中央に形成され、光路変更領域Ｆ１２を透過したＣＤ用光のスポットは受光面Ｂ、Ｄのほぼ中央に形成される。例えば、ＣＤ用光がＣＤ用光記録媒体Ｍｂの情報記録面の手前に合焦するフォーカスずれが生じると、光路変更領域Ｆ１１を透過したＣＤ用光のスポットは受光面Ａ側がぼけ、光路変更領域Ｆ１２を透過したＣＤ用光のスポットは受光面Ｄ側がぼける。また、ＣＤ用光がＣＤ用光記録媒体Ｍｂの情報記録面の後ろに合焦するフォーカスずれが生じると、光路変更領域Ｆ１１を透過したＣＤ用光のスポットは受光面Ｃ側がぼけ、光路変更領域Ｆ１２を透過したＣＤ用光のスポットは受光面Ｂ側がぼける。従って、各受光面Ａ〜Ｄで光電変換されて得られた検出電圧をＶＡ〜ＶＤとすると、ＦＥＳは、ＦＥＳ＝（ＶＡ＋ＶＤ）−（ＶＢ＋ＶＣ）として求められる。
【００５４】
隣接配置された光路変更領域Ｆ１１、Ｆ１２の左側には光路変更領域Ｔ１１が形成され、右側には光路変更領域Ｔ１２が形成されている。光路変更領域Ｔ１１には、復路ＣＤ用光の３ビームの情報記録面での各０次光及び＋１次光の合成光が入射する。光路変更領域Ｔ１１を透過したメインビームの０次光及び＋１次光の合成光Ｔ１１Ｍは光路を変更されて、図３に示すＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内の受光面３４の受光面Ｇに入射する。光路変更領域Ｔ１１を透過した＋１次サブビームの０次光及び＋１次光の合成光Ｔ１１Ｓ１＋１は光路を変更されて、受光面３４の受光面Ｅに入射する。光路変更領域Ｔ１１を透過した−１次サブビームの０次光及び＋１次光の合成光Ｔ１１Ｓ１−１は光路を変更されて図３の受光面３４下方の受光面が形成されていない領域に入射する。
【００５５】
一方、光路変更領域Ｔ１２には、復路ＣＤ用光の３ビームの情報記録面での各０次光及び−１次光の合成光が入射する。光路変更領域Ｔ１２を透過したメインビームの０次光及び−１次光の合成光Ｔ１２Ｍは光路を変更されて、図３に示すＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内の受光面３４の受光面Ｈに入射する。光路変更領域Ｔ１２を透過した＋１次サブビームの０次光及び−１次光の合成光Ｔ１２Ｓ１＋１は光路を変更されて、受光面３４の受光面Ｆに入射する。光路変更領域Ｔ１２を透過した−１次サブビームの０次光及び−１次光の合成光Ｔ１２Ｓ１−１は光路を変更されて図３の受光面３４下方の受光面が形成されていない領域に入射する。
【００５６】
ＣＤ用光がＣＤ用光記録媒体Ｍｂのトラックに正確に追従していれば、光路変更領域Ｔ１１及びＴ１２を透過したＣＤ用光は、受光面ＥとＦでほぼ同じ光強度で受光され、受光面ＧとＨでほぼ同じ光強度で受光される。これに対し、ＣＤ用光がＣＤ用光記録媒体Ｍｂの所定トラックの一側方にずれると、光路変更領域Ｔ１１を透過したメインビームの＋１次光の光強度が高くなるのに対して、＋１次サブビームの＋１次光の光強度は低くなる。一方、光路変更領域Ｔ１２を透過したメインビームの−１次光の光強度が低くなるのに対して、＋１次サブビームの−１次光の光強度は高くなる。
【００５７】
また、ＤＶＤ用光が所定トラックの他側方にずれると、光路変更領域Ｔ１１を透過したメインビームの＋１次光の光強度が低くなるのに対して、＋１次サブビームの＋１次光の光強度は高くなる。一方、光路変更領域Ｔ１２を透過したメインビームの−１次光の光強度が高くなるのに対して、＋１次サブビームの−１次光の光強度は低くなる。
【００５８】
従って、各受光面Ｅ〜Ｈで光電変換されて得られた検出電圧をＶＥ〜ＶＨとすると、ＴＥＳは、ＴＥＳ＝（ＶＥ＋ＶＦ）−（ＶＧ＋ＶＨ）として求められる。このようにＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８内の受光面３４では、復路のＣＤ用光ビームのうちメインビーム及び＋１次サブビームの０次光及び＋１次光の合成光と、メインビーム及び＋１次サブビームの０次光及び−１次光の合成光とをそれぞれ受光して、差動プッシュプル法（ＤＰＰ；Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｐｕｓｈ−Ｐｕｌｌ）法によるＴＥＳを生成する。これにより、光記録媒体Ｍの半径方向Ｒへの対物レンズ１６のシフトによるノイズに対するＳ／Ｎ比を向上できる。なお、本実施の形態では復路のＣＤ用光ビームのうち−１次サブビームの０次光及び±１次光の合成光はＴＥＳ生成に利用していない。また、ＲＦ信号は、ＲＦ＝ＶＡ＋ＶＢ＋ＶＣ＋ＶＤ＋ＶＥ＋ＶＦ＋ＶＧ＋ＶＨとして求められる。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態による光ヘッド１は、ＤＶＤ用及びＣＤ用の光記録媒体Ｍａ、Ｍｂのそれぞれに存在する面振れや偏心に対して各光記録媒体Ｍａ、Ｍｂの情報記録面上に十分絞られた点像を結び、且つ当該点像が情報トラックに正確に追従できるように、フォーカスエラー（ＦＥ）とトラッキングエラー（ＴＥ）とを検出する機能を有している。これらのエラー検出方法により光検出器１８内で得られたＦＥＳ及びＴＥＳに基づいて、光記録媒体Ｍの情報トラックに対する位置ずれに関するフィードバックがかけられて、対物レンズ１６及びＤＶＤ用偏光ホログラム複合素子ＨＯＥ１を一体的に搭載したアクチュエータＣが駆動される。これにより、各光記録媒体Ｍａ、Ｍｂの情報記録面上の集光スポットは情報トラックに対して十分絞られ、正確に追従することができるようになる。
【００６０】
このように、本実施の形態によれば、ＬＤ／ＰＤユニットを用いなくても光ヘッド１内の光学素子群の部品点数を減少できるので光ヘッドを小型にすることが可能になる。しかも、高価なＬＤ／ＰＤユニットを使用しないため光ヘッド全体の部品コストを抑えることができる。さらに、光源と光検出器とを近接配置させる必要がないため光路設計上の自由度を高くすることができる。従って、低コストで光学設計が容易な光ヘッドを実現できる。
【００６１】
図５は、本実施の形態による光ヘッド１を搭載した光記録再生装置５０の概略構成を示している。光記録再生装置５０は、図５に示すように光記録媒体Ｍを回転させるためのスピンドルモータ５２と、光記録媒体Ｍにレーザビームを照射するとともにその反射光を受光する光ヘッド１と、スピンドルモータ５２及び光ヘッド１の動作を制御するコントローラ５４と、光ヘッド１にレーザ駆動信号を供給するレーザ駆動回路５５と、光ヘッド１にレンズ駆動信号を供給するレンズ駆動回路５６とを備えている。
【００６２】
コントローラ５４にはフォーカスサーボ追従回路５７、トラッキングサーボ追従回路５８及びレーザコントロール回路５９が含まれている。フォーカスサーボ追従回路５７が作動すると、回転している光記録媒体Ｍの情報記録面にフォーカスがかかった状態となり、トラッキングサーボ追従回路５８が作動すると、光記録媒体Ｍの偏芯している信号トラックに対して、レーザビームのスポットが自動追従状態となる。フォーカスサーボ追従回路５７及びトラッキングサーボ追従回路５８には、フォーカスゲインを自動調整するためのオートゲインコントロール機能及びトラッキングゲインを自動調整するためのオートゲインコントロール機能がそれぞれ備えられている。また、レーザコントロール回路５９は、レーザ駆動回路５５により供給されるレーザ駆動信号を生成する回路であり、光記録媒体Ｍに記録されている記録条件設定情報に基づいて、適切なレーザ駆動信号の生成を行う。
【００６３】
これらフォーカスサーボ追従回路５７、トラッキングサーボ追従回路５８及びレーザコントロール回路５９については、コントローラ５４内に組み込まれた回路である必要はなく、コントローラ５４と別個の部品であっても構わない。さらに、これらは物理的な回路である必要はなく、コントローラ５４内で実行されるソフトウェアであっても構わない。
【００６４】
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
上記実施の形態では、光ヘッド１の主軸（ＤＶＤ用ＬＤ２から立上げミラー８までの光学系の光軸に一致する）が光記録媒体Ｍのトラック接線方向Ｔに平行になるようにしているが、本発明はこれに限られない。トラック接線方向以外の何れの方向に主軸が配置されていてももちろんよい。
【００６５】
また、上記実施の形態では、共通光路用光学素子としてダイクロイックプリズムを用いているが、それに代えてダイクロイックミラーを用いることもできる。
【００６６】
また、上記実施の形態では、ＤＶＤ用ＬＤ２及びＣＤ用ＬＤ２０のレーザ光射出強度の制御に関する説明は省略したが、例えば、ビームスプリッタで射出光の数％を分離させて不図示のモニタ用光検出器に導いたり、周辺光をモニタ用光検出器に導いたりすればよい。光源の出力／温度特性や光学設計の都合、あるいは光ヘッド内のスペースの余裕等から何れか適した方法を選べばよい。
【００６７】
また、上記実施の形態では、対物レンズ１６は、ＤＶＤ用光及びＣＤ用光の２つに対する球面収差補正用ホログラムが形成された二重焦点特殊対物レンズであるが、本発明はこれに限られない。例えば、ＤＶＤ又はＣＤのいずれか１方のみに対して記録／再生を行う光ヘッドの場合には、ＤＶＤ又はＣＤのいずれか１方の光に対する球面収差補正用ホログラムが形成された対物レンズを用いればよい。また、対物レンズ１６は上記実施の形態に示すようにプラスチック材料で作製されることが望ましいが、他の材料、例えばガラス材等を用いて作製されてもより。
【００６８】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、低コストで光学設計が容易な光ヘッドを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による光ヘッドの概略構造を示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態による光ヘッドのＤＶＤ用偏光ホログラム複合素子ＨＯＥ１の概略構造を示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態による光ヘッドのＤＶＤ／ＣＤ用光検出器１８の概略構造を示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態による光ヘッドのＣＤ用ホログラム素子ＨＯＥ２の概略構造を示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態による実施例１の光ヘッド１を搭載した光記録再生装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 光ヘッド
２ ＤＶＤ用ＬＤ
４ ダイクロイックプリズム
６ ＰＢＳ
８ 立上げミラー
１０ ＤＶＤ用コリメートレンズ
１２ ＤＶＤ用偏光ホログラム素子
１４ ＤＶＤ用１／４波長板
１６ 対物レンズ
１８ ＤＶＤ／ＣＤ用光検出器
２０ ＣＤ用ＬＤ
３０ 受光面
３２ ＦＥＳ生成用受光面
３４ ＴＥＳ生成用受光面
４１、４２、４３、４４ 導電性弾性体
５０ 光記録再生装置
５２ スピンドルモータ
５４ コントローラ
５５ レーザ駆動回路
５６ レンズ駆動回路
５７ フォーカスサーボ追従回路
５８ トラッキングサーボ追従回路
５９ レーザコントロール回路
Ｃ アクチュエータ
Ｈ 可動部（レンズホルダ）
ＨＯＥ１ ＤＶＤ用偏光ホログラム複合素子
ＨＯＥ２ ＣＤ用ホログラム素子
Ｍ 光記録媒体
Ｍａ 光記録媒体（ＤＶＤ）
Ｍｂ 光記録媒体（ＣＤ）
Claims (14)
- 第１波長の光を射出する第１の光源と、
前記第１波長と異なる第２波長の光を射出する第２の光源と、
前記第２波長の光を回折させて複数の前記第２波長の光を射出する回折格子と、
前記第１波長の光及び前記複数の第２波長の光の光路をほぼ一致させる共通光路用光学素子と、
前記共通光路用光学素子の光射出側に配置され、光記録媒体の情報記録面に前記第１波長の光及び前記複数の第２波長の光を集光させる対物レンズと、
前記共通光路用光学素子と前記対物レンズとの間の前記光路中に設けられ、前記情報記録面で反射回折した複数の前記第１波長の光の光路をそれぞれ変更する偏光ホログラム複合素子と、
前記共通光路用光学素子と前記偏光ホログラム複合素子との間の前記光路中に設けられ、前記情報記録面で反射した前記複数の第１波長の光及び前記複数の第２波長の光を前記光路から分離する光分離素子と、
前記光分離素子で前記光路から分離された前記複数の第１波長の光及び前記複数の第２波長の光をそれぞれ受光する複数の受光面が形成された光検出器と、
前記光分離素子と前記光検出器との間の光路に設けられ、前記情報記録面で反射回折した複数の前記第２波長の光の光路をそれぞれ変更するホログラム素子と
を有することを特徴とする光ヘッド。 - 請求項１記載の光ヘッドにおいて、
前記光分離素子と前記偏光ホログラム複合素子との間の前記光路に配置され、前記第１波長の光及び前記第２波長の光の光路を折り曲げる光路折り曲げ素子を有すること
を特徴とする光ヘッド。 - 請求項１又は２に記載の光ヘッドにおいて、
前記光路中に光波面整形用のコリメートレンズが配置されていること
を特徴とする光ヘッド。 - 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光ヘッドにおいて、
前記偏光ホログラム複合素子は、
前記情報記録面で反射回折した前記複数の第１波長の光の光路をそれぞれ変更する偏光ホログラム素子と、
前記偏光ホログラム素子に重ね合わされて、前記第１波長の光の偏光方位を変換する１／４波長板と
を有することを特徴とする光ヘッド。 - 請求項４記載の光ヘッドにおいて、
前記偏光ホログラム素子は、
前記複数の第１波長の光のうち、フォーカスエラー信号の生成に用いる光の光路を複数に分離する複数のフォーカスエラー信号生成用光路変更領域を有していること
を特徴とする光ヘッド。 - 請求項５記載の光ヘッドにおいて、
前記複数のフォーカスエラー信号生成用光路変更領域は、前記情報記録面のトラックの接線方向に離間して並んで設けられていること
を特徴とする光ヘッド。 - 請求項５又は６に記載の光ヘッドにおいて、
前記偏光ホログラム素子は、
前記複数の第１波長の光のうち、トラッキングエラー信号の生成に用いる光の光路を複数に分離する複数のトラッキングエラー信号生成用光路変更領域を有していること
を特徴とする光ヘッド。 - 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光ヘッドにおいて、
前記ホログラム素子は、
前記複数の第２波長の光のうち、フォーカスエラー信号の生成に用いる光の光路を複数に分離する複数のフォーカスエラー信号生成用光路変更領域を有していること
を特徴とする光ヘッド。 - 請求項８記載の光ヘッドにおいて、
前記ホログラム素子は、
前記複数の第２波長の光のうち、トラッキングエラー信号の生成に用いる光の光路を複数に分離する複数のトラッキングエラー信号生成用光路変更領域を有していること
を特徴とする光ヘッド。 - 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光ヘッドにおいて、
前記受光面は、
前記第１波長の光及び前記第２波長の光の双方の受光に共用されること
を特徴とする光ヘッド。 - 請求項１０記載の光ヘッドにおいて、
前記受光面は、
フォーカスエラー信号を生成するためのフォーカスエラー信号生成用受光面と、トラッキングエラー信号を生成するためのトラッキングエラー信号生成用受光面とが、同一基板上に近接して形成されていること
を特徴とする光ヘッド。 - 請求項１１記載の光ヘッドにおいて、
前記フォーカスエラー信号生成用受光面は、
２つ１組の受光面が隣接配置され、一の組の受光面には、フォーカスエラー信号生成用の一の光が入射し、他の組の受光面には、トラッキングエラー信号生成用の他の光が入射すること
を特徴とする光ヘッド。 - 請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の光ヘッドにおいて、
前記トラッキングエラー信号生成用受光面は、
４つの受光面が一列に配置されていること
を特徴とする光ヘッド。 - 請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の光ヘッドを備えることを特徴とする光記録再生装置。
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|---|---|---|---|---|
| CN114035408A (zh) * | 2022-01-11 | 2022-02-11 | 广州粤芯半导体技术有限公司 | 优化光刻工艺窗口的方法 |
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2003
- 2003-06-10 JP JP2003164964A patent/JP3983719B2/ja not_active Expired - Lifetime
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