JP2005209295A - 光ヘッド装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 回折型対物レンズを用いて波長の異なる複数のレーザ光で複数種類の光記録媒体の記録、再生を行う場合でも、トラッキングエラー信号などにノイズが発生しない光ヘッド装置を提供すること。
【解決手段】 光ヘッド装置において、回折型対物レンズの中心側屈折面領域のみが利用されるレーザ光の戻り光に発生する環状のフレア高密度領域１００よりも内側領域に受光素子１５の受光部１５１、１５２、１５３が位置するように受光素子１５および光学系が構成されている。このため、フレア高密度領域１００が発生した場合でも、このようなフレアは受光素子１５で検出されない。
【選択図】 図３

Description

本発明は、波長が異なる光を回折作用により異なる焦点に収束させる回折型対物レンズを用いた光ヘッド装置に関するものである。
光記録媒体としては、ＣＤ（ＣＤ−Ｒを含む）やＤＶＤ等のように記録面を保護する透明保護層の厚さや記録密度の異なるものが知られており、ＣＤの再生記録用には波長７８５ｎｍのレーザ光を出射するＣＤ用のレーザ光源が用いられ、ＤＶＤ再生用には、波長６５５ｎｍのレーザ光を出射するＤＶＤ用のレーザ光源が用いられている。また、２種類の光記録媒体に対して情報の記録や再生を行う光ヘッド装置では、その小型およびコンパクト化のために共通の対物レンズを用いてＣＤおよびＤＶＤの記録面にレーザ光を収束させる構成のものが提案されている。
このような光ヘッド装置を構成するにあたって、ＣＤは、記録面を保護する透明保護層の厚さが１．２ｍｍであり、ＤＶＤは、透明保護層の厚さがＣＤよりも薄い０．６ｍｍであり、その記録密度はＣＤより高い。従って、対物レンズとしては、所定の屈折力を有するレンズ面に同心円状の微細な格子からなる回折格子を形成し、レンズ面の屈折に加えて、この回折格子によって入射光束を回折して、光軸上の異なる位置に複数の焦点を結ばせるようにしている。ここで、回折型対物レンズでは、中心側領域と外周側領域とをＣＤの開口数に相当する領域で同心円状に分割し、ＣＤの記録、再生を行う際には中心側領域を通過したレーザ光を利用し、ＤＶＤの記録、再生を行う際には中心側領域および外周側領域を通過したレーザ光を利用している（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
また、２種類の光記録媒体に対して情報の記録や再生を行う光ヘッド装置でも、戻り光路の途中位置に光路分離素子を配置することにより、ＣＤおよびＤＶＤからの戻り光を共通の受光素子に導き、この共通の受光素子によって、再生信号、トラッキングエラー信号、およびフォーカシングエラー信号を生成している。
特許第２９２２８５１号公報 特開２０００−８１５６６号公報
しかしながら、光ヘッド装置では、ＣＤの記録、再生を行う際、レーザ光は、回折型対物レンズの中心側領域だけではなく、その周辺領域にも入射し、この周辺領域に入射した光もＣＤで反射した後、受光素子に導かれる。このため、回折型対物レンズの中心側領域を通過した光の周辺部には高密度のフレアが発生し、この高密度のフレアが受光素子で受光されると、エラー信号にノイズを発生させるという問題点がある。
以上の問題点に鑑みて、本発明では、回折型対物レンズを用いて波長の異なる複数のレーザ光で複数種類の光記録媒体の記録、再生を行う場合でも、トラッキングエラー信号などにノイズが発生しない光ヘッド装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明では、異なる波長の複数のレーザ光を各々、出射する複数のレーザ光源と、該複数のレーザ光源から出射されたレーザ光を光記録媒体に導くとともに、当該光記録媒体からの戻り光を共通の信号検出用の受光素子に導く光学系とを有する光ヘッド装置において、前記光学系は、少なくとも、異なる波長をもって入射する複数のレーザ光を各々異なる位置に焦点を結ばせる複数領域を同心円状に備える回折型対物レンズを含み、前記受光素子および前記光学系は、前記複数のレーザ光のうち、前記回折型対物レンズの内側領域のみが利用されるレーザ光の戻り光に発生する環状のフレア高密度領域よりも内側領域に前記受光素子の受光部が位置するように構成されていることを特徴とする。
本発明において、前記光学系は、前記回折型対物レンズの内側領域のみが利用されるレーザ光を３ビーム化する３ビーム生成素子を備える場合、前記受光素子および前記光学系は、前記３ビーム化されたレーザ光のメインビームを受光するメインビーム受光部、および該メインビーム受光部の両側でサブビームを受光するサブビーム受光部の双方が前記フレア高密度領域より内側領域に位置するように構成されている。
本発明では、レーザ光の戻り光に発生する環状のフレア高密度領域よりも内側領域に受光素子の受光部が位置するように受光素子および光学系が構成されているため、回折型対物レンズの中心側領域のみを利用した際、この中心側領域を通過した光の周辺部に高密度のフレアが発生した場合でも、このようなフレアは検出素子で検出されない。それ故、回折型対物レンズを用いて波長の異なる複数のレーザ光で複数種類の光記録媒体の記録、再生を行う場合に、記録、再生を行う光記録媒体の種類が変わるたびに絞りなどを変更しなくても、フレアの影響を受けることなく、トラッキングエラー信号などを高い精度で生成できる。
以下に、図面を参照して、本発明を適用した光ヘッド装置を説明する。
（全体構成）
図１（Ａ）、（Ｂ）は、本発明を適用した光ヘッド装置の光学系のレイアウトを示す側面図、およびその平面図である。図２は、本発明を適用した光ヘッド装置において、対物レンズによる各波長のレーザ光の収束状態を示す説明図である。
図１（Ａ）、（Ｂ）において、本形態の光ヘッド装置１は、ＣＤ、ＤＶＤなど、基板厚さや記録密度が異なる２種類の光記録媒体４に対して情報の再生、記録を行うものである。そのため、光ヘッド装置１は、ＣＤなどの記録再生に用いる中心波長が７８５ｎｍのＣＤ用のレーザ光ＬCDを出射するレーザ光源１１と、ＤＶＤの再生等に用いる波長が６５５ｎｍのＤＶＤ用のレーザＬDVDを出射するレーザ光源１２とを備えている。各レーザ光は光学系Ｌｏを介して光記録媒体４に導かれると共に、当該光記録媒体４で反射された各レーザ光束の戻り光は共通の受光素子１５に導かれる。
光学系Ｌｏは、レーザ光ＬDVDを直進させ、レーザ光ＬCDを反射させて双方の光を共にシステム光軸Ｌ（対物レンズの光軸）に一致させる第１のビームスプリッタ２１と、この第１のビームスプリッタ２１から出射されたレーザ光ＬCD、ＬDVDを平行光化するコリメートレンズ２３と、コリメートレンズ２３から出射されたレーザ光ＬCD、ＬDVDを対物レンズ３に導く立ち上げミラー２６とを有している。また、光学系Ｌｏは、第２のレーザ光源１２と第１のビームスプリッタ２１との間に、光記録媒体４からの戻り光を受光素子１５に導く第２のビームスプリッタ２２を有している。
光学系Ｌｏは、第１のレーザ光源１１と第１のビームスプリッタ２１との間に、第１のレーザ光源１１から出射されたレーザ光ＬCDから３ビームを生成するグレーティング２８（３ビーム生成素子）、リレーレンズ２９、および１／２波長板１７を備えており、第２のレーザ光源１２と第２のビームスプリッタ２２との間には、第２のレーザ光源１２から出射されたレーザ光ＬDVDから３ビームを生成するグレーティング２７を備えている。さらに、光学系Ｌｏは、受光素子１５と第２のビームスプリッタ２２との間には、フォーカシングエラー信号を検出するための非点収差を発生させるシリンドリカルレンズからなるセンサーレンズ２５を備えている。さらにまた、光学系Ｌｏは、立ち上げミラー２６と対物レンズ３との間に１／４波長板１８を備えている。
なお、本形態の光ヘッド装置１では、第１のビームスプリッタ２１から発散光として出射されてくるレーザ光ＬCD、ＬDVDの周辺光をミラー１６で反射してフロントモニター用の受光素子１４に導くようになっている。
図１（Ａ）、（Ｂ）、および図２に示すように、本形態の光ヘッド装置１では、第１の光記録媒体４としてのＣＤ４１の記録面４１ａに対しては、対物レンズ３によってレーザ光ＬCDのビームスポットＢ（４１）が形成される。また、第２の光記録媒体４としてのＤＶＤ４２の記録面４２ａに対しても、対物レンズ３によってレーザ光ＬDVDのビームスポットＢ（４２）が形成される。
このようにして光記録媒体４（ＣＤ４１、ＤＶＤ４２）に収束されたＣＤ用およびＤＶＤ用のレーザ光ＬCD、ＬDVDはそれぞれ、光記録媒体４で反射された後、光学系Ｌｏを戻り光として逆に辿り、第２のビームスプリッタ２２において反射されて共通の受光素子１５に集光する。そして、共通の受光素子１５で検出された信号により光記録媒体４（ＣＤ４１、ＤＶＤ４２）の情報再生等が行われる。また、共通の受光素子１５で生成されたトラッキングエラー信号およびフォーカシングエラー信号により、トラッキング補正およびフォーカシング補正が行われる。
（対物レンズ３の構成）
図２に示すように、本形態では、対物レンズ３として、レーザ光ＬCD、ＬDVDが入射する正のパワーを備えた非球面の入射側屈折面３１と、光記録媒体４に向けてレーザ光束を出射する非球面の出射側屈折面３２を備えた凸レンズが用いられている。
入射側屈折面３１は、光軸Ｌを中心にして同心円状に光軸Ｌを含む円形の中心側屈折面領域３３（中心側領域）と、中心側屈折面領域３３の外周を環状に囲んでいる外周側屈折面領域３４（外周側領域）とに２分割されている。中心側屈折面領域３３と外周側屈折面領域３４との境界部分は、ＣＤ４１（ＣＤ用のレーザ光ＬCD）の開口数ＮＡ＝０．４５〜０．５５に相当する位置である。
中心側屈折面領域３３の全域に亘っては、同心円状の複数の微細な鋸歯状の段差によって中心側回折格子３５が形成されている。また、外周側屈折面領域３４の領域全体に亘っても、同心円状の複数の微細な鋸歯状の段差によって外周側回折格子３６が形成され、対物レンズ３は、回折併用型のレンズとして構成されている。
ここで、中心側屈折面領域３３に形成された中心側回折格子３５は、当該領域を通過するレーザ光ＬCDの回折光（図３において点線で示す）によるビームスポットＢ（４１）をＣＤ４１の記録面４１ａ上に形成する回折特性を備えている。これに加えて、中心側屈折面領域３３に形成された中心側回折格子３５は、当該領域を通過するレーザ光ＬDVDの回折光（図３において実線で示す）によるビームスポットＢ（４２）をＤＶＤ４２の記録面４２ａ上に形成する回折特性を備えている。
また、外周側屈折面領域３４に形成された外周側回折格子３６は、当該領域を通過するレーザ光ＬDVDの回折光によるビームスポットＢ（４２）をＤＶＤ４２の記録面４２ａ上に形成する回折特性を備えている。
ここで、レーザ光ＬCDのうち、外周側屈折面領域３４を通る光束成分は、記録あるいは再生に寄与しない不要光成分であり、本形態では、外周側屈折面領域３４に形成されている外周側回折格子３６による回折作用を受けて、ＣＤ４１の記録面４１ａ上におけるビームスポット形成位置に集光しないように回折される。
（フレア対策）
図３は、本発明を適用した光ヘッド装置において、受光素子の受光部とフレア高密度領域との位置関係を示す説明図である。
本形態では、レーザ光ＬCDのうち、外周側屈折面領域３４を通る光束成分は、記録あるいは再生に寄与しない不要光成分であり、ＣＤ４１の記録面４１ａ上におけるビームスポット形成位置に集光しないように回折されるが、その戻り光は、光学系Ｌ０によって、受光素子１５に向けて導かれる。従って、レーザ光ＬCDの戻り光は、図３に示すように、受光素子１５の受光面において、中心側屈折面領域３３（中心側回折格子３５）を通ってきた光の周辺に高密度のフレアを発生させる。
そこで、本形態では、受光素子１５および光学系Ｌ０は、レーザ光ＬCDの戻り光に発生する環状のフレア高密度領域１００よりも内側領域に、３ビーム化されたレーザ光のメインビームＬ１を受光するメインビーム受光部１５１、およびこのメインビーム受光部１５１の両側でサブビームＬ２、Ｌ３を受光するサブビーム受光部１５２、１５３の双方がフレア高密度領域１００より内側領域に位置するように構成されている。
すなわち、本形態では、受光素子１５については、以下の構成
メインビーム受光部１５１の大きさ：縦１００μｍ、横１００μｍ
サブビーム受光部１５２、１５３の大きさ：縦１１５μｍ、横１４５μｍ
メインビーム受光部１５１とサブビーム受光部１５２、１５３とのピッチ：１５０μｍ
が採用されている。
また、本形態では、光学系Ｌ０については、以下の構成
センサーレンズ２５の倍率：２．３８倍
レーザ光ＬCDの復路の倍率：１４．１７倍
レーザ光ＬDVDの復路の倍率：１４．３１倍
対物レンズ３の仕様
レーザ光ＬCDの焦点距離：３．０７ｍｍ
レーザ光ＬCDのＮＡ：０．５３
レーザ光ＬDVDの焦点距離：３．０５ｍｍ
レーザ光ＬDVDのＮＡ：０．６５
が採用されている。
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、回折併用型の対物レンズ３によって、波長の異なる２つのレーザ光ＬCD、ＬDVDの各々について異なる焦点位置を形成しているので、透明保護層の厚さが異なる光記録媒体に収束させるときでも、透明保護層の厚さの違いを対物レンズ３のフォーカス方向（対物レンズの光軸方向）への位置シフトにより補う必要がない。従って、対物レンズ３のフォーカス方向の可動範囲については、通常のフォーカス制御のための作動距離に光記録媒体の透明保護層の厚さの違いによるレンズシフト分を追加する必要がないので、光ヘッド装置の薄型化を図ることができ、薄型化が強く要求されるノートパソコン等に搭載するのに適している。
また、本形態では、回折型対物レンズ３の中心側屈折面領域３３のみが利用されるレーザ光ＬCDの戻り光に発生する環状のフレア高密度領域１００よりも内側領域に受光素子１５の受光部１５１、１５２、１５３が位置するように受光素子１５および光学系Ｌ０が構成されている。例えば、従来であれば、メインビーム受光部１５１とサブビーム受光部１５２、１５３とのピッチが２００μｍであったものを、本形態では１５０μｍまで狭めてある。このため、回折型対物レンズ３の中心側屈折面領域３３を通過した光の周辺部にフレア高密度領域１００が発生した場合でも、このようなフレアは受光素子１５で検出されない。それ故、回折型対物レンズ３を用いて波長の異なる２種類のレーザ光ＬCD、ＬDVDで２種類の光記録媒体（ＣＤ、ＤＶＤ）の記録、再生を行う場合に、記録、再生を行う光記録媒体の種類が変わるたびに絞りなどを変更しなくても、トラッキングエラー信号を高い精度で生成できる。
（その他の実施の形態）
なお、上記形態では、波長の異なる２種類のレーザ光ＬCD、ＬDVDで２種類の光記録媒体（ＣＤ、ＤＶＤ）の記録、再生を行う光ヘッド装置に本発明を適用した例であったが、基板厚さや記録密度が異なる３種類の光記録媒体の情報の再生、記録に対応する光ヘッド装置に本発明を適用してもよい。この場合、ＣＤ４１などの記録再生に用いる中心波長が７８５ｎｍのレーザ光ＬCD、およびＤＶＤ４２の再生等に用いる波長が６５５ｎｍのレーザ光ＬDVDに加えて、ＢＲＤ（Ｂｌｕｅ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ）などの情報再生に用いる中心波長が４０５ｎｍのレーザ光ＬBRDが用いられる。このような光ヘッド装置１においても、中心側領域を通過した光の周辺部に高密度のフレアが発生した場合でも、このようなフレアは検出素子で検出されないので、光記録媒体の種類が変わるたびに絞りなどを変更しなくても、トラッキングエラー信号を高い精度で生成できる。
以上説明したように、本発明では、受光素子および前記光学系がレーザ光の戻り光に発生する環状のフレア高密度領域よりも内側領域に受光素子の受光部が位置するように構成されているため、回折型対物レンズの中心側領域のみを利用する際、この中心側領域を通過した光の周辺部に高密度のフレアが発生した場合でも、このようなフレアは検出されない。それ故、回折型対物レンズを用いて波長の異なる複数のレーザ光で複数種類の光記録媒体の記録、再生を行う場合に、記録、再生を行う光記録媒体の種類が変わるたびに絞りなどを変更しなくても、トラッキングエラー信号を高い精度で生成できる。
（Ａ）、（Ｂ）は、本発明を適用した光ヘッド装置の光学系のレイアウトを示す側面図、およびその平面図である。 本発明を適用した光ヘッド装置において、対物レンズによる各波長のレーザ光の収束状態を示す説明図である。 本発明を適用した光ヘッド装置において、受光素子の受光部とフレア高密度領域との位置関係を示す説明図である。
符号の説明
１ 光ヘッド装置
３ 回折型の対物レンズ
４ 光記録媒体
１１、１２ レーザ光源
１５ 共通の受光素子
２３ コリメートレンズ
２５ センサーレンズ
２７、２８ グレーティング（３ビーム生成素子）
３１ 入射側屈折面
３２ 出射側屈折面
３３ 中心側屈折面領域（中心側領域）
３４ 外周側屈折面領域
３５ 中心側回折格子
３６ 外周側回折格子
４１ ＣＤ（第１の光記録媒体）
４１ａ 記録面
４２ ＤＶＤ（第２の光記録媒体）
４２ａ 記録面
１００ フレア高密度領域
１５１ メインビーム受光部
１５２、１５３ サブビーム受光部
Ｌ 対物レンズの光軸（システム光軸）
Ｌｏ 光学系
Ｌ１ メインビーム
Ｌ２ サブビーム
ＬCD ＣＤ用のレーザ光
ＬDVD ＤＶＤ用のレーザ光

Claims (2)

  1. 異なる波長のレーザ光を出射する複数のレーザ光源と、該複数のレーザ光源から出射されたレーザ光を光記録媒体に導くとともに、当該光記録媒体からの戻り光を共通の信号検出用の受光素子に導く光学系とを有する光ヘッド装置において、
    前記光学系は、少なくとも、異なる波長をもって入射する複数のレーザ光を各々異なる位置に焦点を結ばせる複数領域を同心円状に備える回折型対物レンズを含み、
    前記受光素子および前記光学系は、前記複数のレーザ光のうち、前記回折型対物レンズの内側領域のみが利用されるレーザ光の戻り光に発生する環状のフレア高密度領域よりも内側領域に前記受光素子の受光部が位置するように構成されていることを特徴とする光ヘッド装置。
  2. 請求項１において、前記光学系は、前記回折型対物レンズの内側領域のみが利用されるレーザ光を３ビーム化する３ビーム生成素子を備え、
    前記受光素子および前記光学系は、前記３ビーム化されたレーザ光のメインビームを受光するメインビーム受光部、および該メインビーム受光部の両側でサブビームを受光するサブビーム受光部の双方が前記フレア高密度領域より内側領域に位置するように構成されていることを特徴とする光ヘッド装置。
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