JP2006209970A - 光ヘッド装置及び信号再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】波長の異なる二つの光源を用いた場合、パワーの大きい光ビームの反射光の光源への戻り光を低減し、安定した記録・再生・消去ができる光ヘッド装置を提供する。
【解決手段】高密度用媒体または低密度用媒体に光ビームを照射する光ヘッド装置である。第１の光源と、第２の光源と、第1の光ビームあるいは第２の光ビームを前記高密度用媒体あるいは前記低密度用媒体上にそれぞれ、第１の光スポットあるいは第２の光スポットとして集光させる対物レンズと、前記高密度用媒体あるいは前記低密度用媒体から反射した第1、第２の反射光のいずれも、１つの光検出手段に導く光学系と、第１と第２の検出面を有した光検出手段と、前記光学系に設けられ、前記対物レンズからの前記第1、第２の反射光が入力され、それぞれの反射光に対する回折角がそれぞれ異なり、各反射光を回折してそれぞれ前記第１と第２の検出面に照射する回折型素子と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、下位リード・ライト互換を有する高密度記録・再生が可能な光ディスク装置などに有効な光ヘッド装置及び信号再生装置に関する。

光ディスクは高密度・大容量で、かつフロッピー（登録商標）ディスクと同じようにディスクが交換できることから、次世代を担うストレージメモリとして大いに注目されている。しかし、ディスク交換機能は、そのメモリの用途を広げることでは大きなメリットがある反面、ディスクの高密度・大容量化を図る上では、逆に障害となっている。すなわち、ディスク交換ができるメモリでは、高密度・大容量化したディスクに対し、既に普及しているディスクとのリード・ライト互換が常に要求されるからである。これは、既に普及しているソフトウエア財産を過去から将来に渡って引き継ぐ必要があるからである。

記録光源である半導体レーザは、発光波長８３０ｎｍおよび７８０ｎｍで５０ｍＷクラスのものが実際の光ディスク装置に使用され、さらに赤色である６９０ｎｍで３０ｍＷクラスのものがサンプル出荷され始めた。

他の短波長光源として、ＳＨＧによる緑・青色光源が注目されている。半導体レーザを励起光源にＹＡＧやＹＶＯを発振させ、この近赤外光（１．０６μｍ）を共振器内に設置したＫＴＰなどのＳＨＧ素子で波長の２逓倍し、５３０ｎｍの緑色光源を作ったり、あるいは、半導体レーザ光を直接２逓倍するなどして青色光源を作ったりする。

光ビームスポット径を小さくするための方法として、波長を短くするほかに対物レンズのＮＡを大きくする方法がある。ＮＡはＣＤの推奨値である０．４５に対し、現在、記録再生が出来る光磁気（ＭＯ）媒体を用いた装置では、０．５５まで大きくなっている。ＮＡの値を大きくすれば、この比率でビームスポットは小さくできる。しかし、この値を大きくするには、対物レンズを安価に製作する上の問題（レンズ負荷により異なる）とディスク基板のチルトによるコマ収差のため限界がある。従来用いられている１．２ｍｍ厚のプラスチック基板を用いた場合、ＮＡは０．５５位が限界で、これより大きくするには、ヘッドにチルト補正機構をつけるか、基板厚を薄くするかである。基板厚を１．２ｍｍから０．６ｍｍにすると、チルトに対する許容値は大きくなり、ＮＡを０．６５位まで大きくすることは可能となる。

書換え可能な光記録媒体には、ＭＯ媒体と相変化記録媒体（ＰＣ）が実用化されている。ＰＣ媒体はオーバライトが出来ることから最近注目されており、結晶とアモルファス間の相変化で記録、消去が出来る。この媒体には、再生信号が負極性信号となるＧｅＳｂＴｅ媒体と正極性信号となるＩｎＳｂＴｅ媒体とがある。前者は固相で消去し、後者は溶融で消去する。消去比は、溶融するため後者の方が良いが、その反面、熱によるストレスが大きく、書換え回数では前者の方が良い。このため、実用化は後者からスタートしている。

光ディスク装置において、多機能化等の目的のために波長の異なる二つの光源を有する光ヘッドが開発されている。光源としては、通常レーザ光源が用いられる。このような光ヘッドでは、例えば二つの光源のうち一方を再生用、他方を記録・消去用として使用する。この場合、特に記録または消去用にはパワーの大きい光ビームを使用するため、この光ビームの反射光が光源に戻り光として入射しないようにすることが光源の安定な動作を得る上で重要となる。
実開平４−９３９２２号公報 特開平２−１６８４４７号公報 特開平２−３１０８３７号公報 特開平４−２５８８２１号公報

上述したように、光ディスクも他のディスク交換形のストレージメモリと同様に、高密度・大容量化と下位リード・ライト互換が常に要求されている。

また、高密度用の光ヘッドを作るには、記録に必要なハイパワーの高密度用の記録光源が必要になるが、例えば、現状で緑色とか青色で安価な光源を入手する事は困難である。さらに、独立に光ビームスポットの異なる２つのヘッドを持たせることも考えられるが、コストやスペースなどの問題が生じてくる。

さらに、従来の波長の異なる二つの光源を用いた光ヘッドを有する光ディスク装置では、一方の光源の発光位置をずらすことによって光ディスクからの反射光が光源に戻り光として影響を与えないようにしているため、その光源からの光ビームの光ディスク上でのスポット形状が劣化するという問題と、調整が煩雑であるという問題があった。

そこで本発明は、一つの光ヘッドで下位リード・ライト互換が可能であって、構成を複雑にすることなく、高密度用媒体の再生、低密用媒体に対する記録・再生を可能とした光ヘッド装置を提供することを目的とする。

本発明は、さらに光記録媒体上での光スポットの形状を損なうことなく、また繁雑な調整を必要とすることなく、波長の異なる二つの光源を用いた場合におけるパワーの大きい光ビームの反射光の光源への戻り光をなくして、安定した記録・再生・消去ができる光ヘッド装置を提供することを目的とする。

本発明は、情報の記録密度がそれぞれ異なる高密度用媒体または低密度用媒体に光ビームを照射する光ヘッド装置であって、第1の波長の第1の光ビームを出射する第１の光源と、前記第１の光源とは動作期間が異なり、前記第1の波長より長い第２の波長の第２の光ビームを出射する第２の光源と、前記第1の光ビームあるいは前記第２の光ビームを前記高密度用媒体あるいは前記低密度用媒体上にそれぞれ、第１の光スポットあるいは第２の光スポットとして集光させるための対物レンズと、前記高密度用媒体あるいは前記低密度用媒体から反射し、前記対物レンズを通過した第1、第２の反射光のいずれも、１つの光検出手段に導く光学系と、第１と第２の検出面を有した光検出手段と、前記光学系に設けられ、前記対物レンズからの前記第1、第２の反射光が入力され、それぞれの反射光に対する回折角がそれぞれ異なり、各反射光を回折してそれぞれ前記第１と第２の検出面に照射する回折型素子と、を備える。

この発明によれば、構成を複雑にすることなく高密度用媒体に対する再生と低密度用媒体に対する記録・再生が可能である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

（第1実施形態）図１は、第１実施形態の光ヘッド装置の光学系を示す図であり、また図２、図３はそれぞれ第１、第２波長の光の各部での偏光状態を示す図である。以下において、媒体としての光ディスクのために使用される「高密度」及び「低密度」なる用語は、トラック密度（ＴＰＩ）及び線密度（ＢＰＩ）により規定される面密度の程度を相対的に示す。換言すると、高密度用光ディスクは低密度用光ディスクよりも高い面密度を有する。

図１に示す光ヘッド装置は、第１および第２光源１、２、ビームスプリッタ３、コリメータレンズ４、ビームスプリッタ５、６、１／４波長板７、光ディスク９に対向して配置された対物レンズ８、検出系レンズ１０、光検出器１１、コリメータレンズ１２、ビーム整形プリズム１３からなる。

光源１、２は例えば半導体レーザであり、異なる波長λ１、λ２で発振するものとする。光源１は、偏光方向がｘ軸方向であるｐ偏光の光ビームを出射するものであり、光ディスク９に記録された情報の再生に使用される。光源２は、偏光方向がビームスプリッタ５の入射面においてｙ軸方向となるようなｐ偏光の光ビームを出射するものであり、光ディスク９上への情報記録と、記録された情報の消去に使用される。従って、光源２が出射する光ビームのパワーは、光源１のそれより十分高い。

ビームスプリッタ５、６および１／４波長板７は、光源１、２から出射される波長λ１、λ２の光ビームを合成して光ディスク９に導き、かつ光ディスク９からの波長λ１、λ２の反射光を分離する合成・分離光学系を構成している。ビームスプリッタ５、６は、それぞれ図４、図５にｐ偏光およびｓ偏光の透過率の波長特性を示すように、いずれも波長λ１に対しては透過率が０、つまり反射ミラーの特性を有し、波長λ２に対してはｐ偏光成分を透過し、ｓ偏光成分を反射する偏光ビームスプリッタとしての特性を有する。

次に、図２、図３を参照して図１の光ヘッド装置の作用を説明する。

まず、波長λ１の光源１を用いて例えば高密度用光ディスクからの再生を行う場合の光学系の作用について述べる。光源１より出射された波長λ１の光ビームは、ビームスプリッタ３を透過した後、コリメータレンズ４でコリメートされ平行ビームとなる。なお、ビームスプリッタ３はｐ偏光成分とｓ偏光成分を分離する偏光ビームスプリッタとしての特性を有する。

コリメータレンズ４でコリメートされた波長λ１の光ビームは、ビームスプリッタ５に入射する。ビームスプリッタ５は、図４に示したように波長λ１に対してはｐ偏光成分、ｓ偏光成分を共に反射し、波長λ２に対してはｐ偏光成分を透過し、ｓ偏光成分を全て反射する特性を有する。従って、ビームスプリッタ５では波長λ１の光ビームは反射され、ビームスプリッタ６に導かれる。なお、ビームスプリッタ５の波長λ２に対する特性は、ｐ偏光成分の一部を透過させる特性でもよい。

ビームスプリッタ６は、図５に示したように波長λ１に対してはｐ偏光成分、ｓ偏光成分を共に反射し、波長λ２に対してはｐ偏光成分を透過し、ｓ偏光成分を反射する特性を有する。従って、ビームスプリッタ５で反射されビームスプリッタ６に入射した光ビームは、ビームスプリッタ６で再び反射され、１／４波長板７に導かれる。なお、図４および図５ではビームスプリッタ５、６の特性が一致しているが、上記の条件を満たす特性であれば一致している必要は必ずしもない。

１／４波長板７は、波長λ２に対して最適化された波長板である。従って、例えばλ１とλ２の差が僅かであれば、１／４波長板７を通過した後の波長λ１の光ビームは、円に近い楕円偏光ビームとなる。この１／４波長板７を通過した波長λ１の光ビームは、対物レンズ８により絞り込まれて光ディスク９に照射される。

光ディスク９で反射した波長λ１の反射光は、対物レンズ８を入射光ビームと逆方向に通過し、１／４波長板７によって今度はｘ軸方向を長軸とする楕円偏光に変換される。１／４波長板７を通過した波長λ１の反射光ビームは、ビームスプリッタ６で反射され、さらにビームスプリッタ５でも反射される。ビームスプリッタ６を出射した時の反射光ビームの楕円偏光の長軸はｚ軸方向となり、コリメータレンズ４を通過してビームスプリッタ３に入射する。ビームスプリッタ３はｓ偏光成分のみ反射させる特性を有するので、波長λ１の反射光ビームの一部が該ビームスプリッタ３で反射される。ビームスプリッタ３で反射された光ビームは、検出系レンズ１０を経て光検出器１１に入射する。

光検出器１１は光ディスク９に記録された情報信号の再生、フォーカス誤差検出およびトラッキング誤差検出を行うためのもので、例えば受光面が複数に分割された分割光検出器からなり、その各受光面に対応した出力信号が図示しない増幅器で電流−電圧変換および増幅された後、演算回路に入力されることにより、再生情報信号、フォーカス誤差信号およびトラッキング誤差信号が生成される。検出系レンズ１０は特にフォーカス誤差検出のために設けられたものであり、フォーカス誤差検出に非点収差法を用いる場合、この検出系レンズ１０には円柱レンズが使用される。

次に、波長λ２の光源２を用いて低密度用光ディスクまたは高密度用光ディスクへの記録、あるいは消去を行う場合の光学系の作用について述べる。光源２から出射された波長λ２の光ビームは、コリメータレンズ１２によりコリメートされて平行ビームとなり、さらにビーム整形プリズム１３でビーム形状が円形に整形される。ビーム整形プリズム１３で整形された光ビームは、ビームスプリッタ５に偏向方向がｙ軸方向のｐ偏光として入射され、ビームスプリッタ５の図４に示したｐ偏光の透過率Ｔｐに従って透過する。図４の例によると、透過率Ｔｐは波長λ２ではほぼ１００％であるから、この波長λ２の光ビームはほとんど透過することになる。

ビームスプリッタ５を透過した波長λ２の光ビームは、ビームスプリッタ６に入射する。ビームスプリッタ６は図５に示した特性を有するから、ビームスプリッタ５から入射したｙ軸方向のｐ偏光である光ビームはビームスプリッタ６で反射される。ビームスプリッタ６を反射した波長λ２の光ビームは、波長λ２に対して最適化された１／４波長板７で円偏光に変換された後、対物レンズ８により絞り込まれて光ディスク９に照射され、記録または消去を行う。

次に、光ディスク９で反射された波長λ２の反射光は、対物レンズ８を入射光ビームと逆方向に通過し、１／４波長板７によってｘ軸方向の直線偏光となるので、ビームスプリッタ６を透過する。従って、光ディスク９からの波長λ２の反射光は、光源１、２のいずれにも戻らない。

このように本実施形態では、光源２から出射されたパワーの大きい波長λ２の光ビームの光ディスク９からの反射光は、光源１、２のいずれに対しても戻り光とはならないので、光源１、２を不安定にすることがなく、安定した記録・再生・消去が可能となる。

次に、本発明の他の実施形態を説明する。なお、以下の実施形態では図１と同一部分に同一符号を付して、第１実施形態との相違点のみ説明する。

（第2実施形態）図６は、第２実施形態の光ヘッド装置であり、光源１、２の出力安定化のために凸レンズ２１、２３と光検出器２２、２４を追加し、光検出器２２、２４の出力に基づき図示しない光出力制御回路を介して光源１、２の出力制御を行う構成となっている。

また、ここでは波長λ２の光ビームの一部を必ず検出するために、図１におけるビームスプリッタ５に代えてｐ偏光の一部を透過する特性のビームスプリッタ１４を用いている。このビームスプリッタ１４の波長特性を図７に示す。

さらに、図６では図１におけるビームスプリッタ３に代えて、波長λ１に対してｐ偏光は所定の強度比で分離し、ｓ偏光は全て反射する偏光ビームスプリッタの特性を持つビームスプリッタ１５を用いている。このビームスプリッタ１５の波長特性を図８に示す。

このように本実施形態によれば、波長λ１、λ２の光ビームの各々で独立に情報再生、フォーカス誤差検出およびトラッキング誤差検出が可能となる。

（第３実施形態）図９は、本発明の第３実施形態に係る光ヘッド装置であり、図１における光源１、２とビームスプリッタ５、６との位置関係を入れ替えたものである。これに伴い、ミラー４１、４２を追加している。

（第４実施形態）図１０は、本発明の第４実施形態に係る光ヘッド装置であり、第５実施形態に第２実施形態と同様に凸レンズ２１、２３と光検出器２２、２４を追加し、光検出器２２、２４の出力に基づき図示しない光出力制御回路を介して光源１、２の出力制御を行うようにしたものである。

（第５実施形態）図１１は、本発明の第５実施形態に係る光ヘッド装置であり、第１実施形態におけるビームスプリッタ６をｘ軸回りに９０°回転させると共に、ビームスプリッタ５、６の間に１／２波長板１６を挿入した例である。この場合、ビームスプリッタ５からビームスプリッタ６へ向かう光ビームは、１／２波長板１６で偏光方向が９０°回転するので、ビームスプリッタ６がｘ軸回りに９０°回転したことと等価となる。なお、本実施形態においてミラー４２は省略しても本質的には変わることはなく、ただ光ディスク９と光学系の位置関係が変わるだけである。

（第６実施形態）図１２は、本発明の第６実施形態に係る光ヘッド装置であり、第４の実施形態と同様に、凸レンズ２１、２３と光検出器２２、２４を追加し、光検出器２２、２４の出力に基づき図示しない光出力制御回路を介して光源１、２の出力制御を行うようにしたものである。

（第７実施形態）図１３は、本発明の第７実施形態に係る光ヘッド装置であり、第９実施形態と同様に、第５実施形態におけるビームスプリッタ６をｘ軸回りに９０°回転させると共に、ビームスプリッタ５、６の間に１／２波長板１６を挿入した例である。

（第８実施形態）図１４は、本発明の第８実施形態に係る光ヘッド装置であり、第４実施形態と同様に、凸レンズ２１、２３と光検出器２２、２４を追加し、光検出器２２、２４の出力に基づき図示しない光出力制御回路を介して光源１、２の出力制御を行うようにしたものである。

（第９実施形態）図１５は、本発明の第９実施形態に係る光ヘッド装置であり、第１実施形態におけるビームスプリッタ５、６およびビーム整形プリズム１３を一体化したものである。この実施形態によると、光学系をさらに小型化することができる。

なお、第２〜第８実施形態についても、二つのビームスプリッタとビーム整形プリズムを一体化した構成をとることが可能である。第１〜第９実施形態において、第１光源が記録に十分な光ビームを発することができる時は、高密度用光ディスクに対して記録・再生の両者を行うために第１光源を独立的に使用し、低密度用光ディスクに対して記録・再生の両者を行うために第２光源を独立的に使用することができる。この際、第１及び第２光源の一方は、他方が使用される時にはオフしておくことがよく、これにより、一方からの光ビームが他方からのビームに影響を及すのを防止でき、信頼性の高い記録・再生が実施可能となる。

（第１０実施形態）図１６は、第１０実施形態の光ヘッド装置の光学系を示す図であり、これは第１実施形態の変更例である。図１６中、図１乃至図１５図示の第１乃至第９実施形態の部分と同一部分には同一符号を付し、必要な場合のみ説明を行う。

この実施形態においては、偏光ビームスプリッタ３に代え、偏光ビームスプリッタ３５が使用される。ビームスプリッタ３５は、図１８図示の如く、波長λ１、λ２に対して、ｐ偏光成分を全て透過し、ｓ偏光成分を反射する。また、偏向ビームスプリッタ６に代え、ミラー４２が使用されると共に、光検出器１１の入口には、検出系レンズ１１に代え、回折型素子（ＨＯＥ）１７が配設される。ミラー４２は光ビームの方向を変えるものであり、発明の効果に影響を与えることなく省略することができる。

次に、図１６の光ヘッド装置の作用を説明する。

まず、波長λ１の光源１を用いて例えば高密度用光ディスクからの再生を行う場合の光学系の作用について述べる。この場合、光源１より出射された波長λ１の光ビームは、図２図示の如く、図１の第１実施形態の光ヘッド装置と実質的に同じ変化を経て光検出器１１に至る。すなわち、光源１からの光ビームは、ビームスプリッタ３５を透過した後、コリメータレンズ４でコリメートされ平行ビームとなる。なお、ビームスプリッタ３５はｐ偏光成分を全て透過する特性であるから、光源１からの光ビームを全て透過する。

コリメータレンズ４でコリメートされた波長λ１の光ビームは、ビームスプリッタ５に入射する。ビームスプリッタ５は、図４に示したように波長λ１に対してはｐ偏光成分、ｓ偏光成分を共に反射し、波長λ２に対してはｐ偏光成分を透過し、ｓ偏光成分を全て反射する特性を有する。したがって、ビームスプリッタ５では波長λ１の光ビームは反射され、ミラー４２に導かれる。

ミラー４２で反射された光ビームは、図１の第１実施形態と同様な態様で、１／４波長板７および対物レンズ８を通して、光ディスク９に照射され、その反射光が、ミラー４２に戻される。ミラー４２で反射した光ビームは、さらにビームスプリッタ５で反射し、コリメータレンズ４を通過してビームスプリッタ３５に入射する。ビームスプリッタ３５はｓ偏光成分のみ反射させる特性を有するので、波長λ１の反射光ビームの一部が該ビームスプリッタ３５で反射される。ビームスプリッタ３５で反射された光ビームは、回折型素子１７を経て光検出器１１に入射する。そして、光検出器１１からの出力信号により、光ディスク９に記録された情報信号の再生、フォーカス誤差検出およびトラッキング誤差検出が行われる。

次に、波長λ２の光源２を用いて低密度用光ディスクまたは高密度用光ディスクへの記録、あるいは消去を行う場合の光学系の作用について述べる。この場合、光源２から出射された波長λ２の光ビームは、図１７に示すような変化を経て光検出器１１に至る。すなわち、光源２からの光ビームは、コリメータレンズ１２によりコリメートされて平行ビームとなり、さらにビーム整形プリズム１３でビーム形状が円形に整形される。ビーム整形プリズム１３で整形された光ビームは、ビームスプリッタ５に偏向方向がｙ軸方向のｐ偏光として入射され、ビームスプリッタ５の図４に示したｐ偏光の透過率Ｔｐにしたがって透過する。図４の例によると、透過率Ｔｐは波長λ２ではほぼ１００％であるから、この波長λ２の光ビームはほとんど透過することになる。なお、ビームスプリッタ５の波長λ２に対する特性は、ｓ偏光成分を全て反射すれば、ｐ偏光成分の一部を透過させる特性でよい。

ビームスプリッタ５を透過した波長λ２の光ビームは、ミラー４２に入射する。ミラー４２で反射した波長λ２の光ビームは、波長λ２に対して最適化された１／４波長板７で円偏光に変換された後、対物レンズ８により絞り込まれて光ディスク９に照射され、記録または消去を行う。

次に、光ディスク９で反射された波長λ２の反射光は、対物レンズ８を入射光ビームと逆方向に通過し、１／４波長板７によってｘ軸方向の直線偏光となる。次に、ミラー４２で反射し、ｚ軸方向の直線偏光となり、ビームスプリッタ５に入射する。ビームスプリッタ５の波長λ２に対する特性は、ｓ偏光成分を反射するものであるから、ミラー４２からの光ビームは、ビームスプリッタ５で反射し、コリメータレンズ４を通過し、ビームスプリッタ３５に入射する。ビームスプリッタ３５の波長λ２に対する特性はｓ偏光成分を反射するものであるから、コリメータレンズ４からの光ビームは、ビームスプリッタ３５で反射する。したがって、光ディスク９からの波長λ２の反射光は、光源１、２のいずれにも戻らない。ビームスプリッタ３５で反射した光ビームは、回折型素子１７を通過し、光検出器１１に到達する。

このように本実施形態では、光源２から出射されたパワーの大きい波長λ２の光ビームの光ディスク９からの反射光は、光源１、２のいずれに対しても戻り光とはならないので、光源１、２を不安定にすることがなく、安定した記録・消去・再生が可能となる。

次に回折型素子１７の作用を図１９を参照して説明する。図１９では、説明の簡易化のため、ビームスプリッタ３５を省略しているが、得られる効果には、影響がない。コリメータレンズ４を通過した波長λ１およびλ２の光ビームは、回折型素子１７へ入射し、その後回折する。

入射した光ビームの波長が異なるため、それぞれの回折角θλ１、θλ２が異なる。一般に、回折角θは、ｓｉｎθ＝λ／Ｔとなる。ここでλは波長で、Ｔは回折型素子の格子のピッチである。したがって、図１９では、＋１次回折光のみを示しており、それぞれの波長の光ビームは、検出器のそれぞれの検出面１１ａ、１１ｂに照射されることになる。したがって、波長λ１およびλ２の光ビームの＋１次回折光を独立に検出できる。

ここで、例えば、回折型素子１０の格子パターンを、対物レンズ８と光ディスク９の相対的な位置ずれに応じて、光検出器１１上での光ビーム形状が変化するように、回折型素子の格子パターンを設計しておくと、分割した光検出面の各出力信号を演算することで、フォーカス誤差信号を得ることができる。例えば、特開平３−２５７の光ヘッド装置におけるような回折型素子でもよい。また、当然再生信号を得ることができる。また、図では＋１次回折光を示したが、他の次数の回折光を用いることもできる。本発明では、波長λ１およびλ２の光ビームの回折光が、光検出器上で完全に分離できる。各波長に対応する検出面１１ａ、１１ｂは、必ずしも同一の光検出器内になくてもよく、別の検出器内に配置することができる。

各波長の光ビームに対応する光検出器１１の出力から、情報信号の再生を行うことができる。また、フォーカス誤差検出およびトラッキング誤差検出は、分割された検出面の出力を演算することにより得られる。図１６に戻り、光検出器１からの信号を増幅回路２１４、２１５で増幅する。増幅回路２１４は、波長λ１の光ビームを検出した信号を増幅し、増幅回路２１５は、波長λ２の信号を増幅する。次の誤差信号演算部２１６、２１７で、それぞれの波長に対して、フォーカス誤差信号およびトラッキング誤差信号を生成する。次に、スイッチ回路２１８、２１９で、どちらの波長の光ビームの誤差信号で制御を行うか選択する。スイッチ回路２１８、２１９で選択した誤差信号を使い、フォーカスおよびトラッキングのドライブ回路２２０、２２１とフォーカス駆動コイル２２２およびトラッキング駆動コイル２２３で、対物レンズ８を光軸方向および半径方向に動かす。これにより、光ディスクに記録された情報に対して収束した微小ビームスポットの相対位置を制御して、安定に情報の記録・消去・再生を行う。また、再生信号は、増幅回路２１４または２１５より得られる。またドライブ回路２２４、２２５で光源１、２の出力を制御する。

次に、第１０実施形態の変更例である第１１乃至１３の実施形態を図２０乃至図２２を参照して説明する。これら実施形態では、第２５実施形態と対応する部分には図中で同一符号を付し、相違点のみを説明する。

（第１１実施形態）図２０は、本発明の第１１実施形態に係る光ヘッド装置であり、第１０実施形態におけるいくつかの素子を一体化したものである。この実施形態によると、光学系をさらに小型化することができる。

（第１２実施形態）図２１は、本発明の第１２実施形態に係る光ヘッド装置であり、第１０実施形態におけるコリメータレンズ４とビームスプリッタ３５の位置を入替え、さらに、ビームスプリッタ３５にビーム整形部３６を付加してある。また、このため、凸レンズ１８を検出系に付加してある。この構成により、光源１の光の利用効率がよくなる。この場合、必ずしも、波長λ２の光源で記録し、波長λ１の光源１を用いて高密度光ディスクの再生をする必要がない。光源１の光の利用効率が高いので、高出力の波長λ１の光の光源１を用いると、高密度光ディスクに対する記録・消去・再生が十分に可能となる。また、光ディスク９からの反射光の検出効率を高くするため、１／４波長板７を波長λ１に対して最適化してもよい。

（第１３実施形態）図２２は、第１３実施形態の光ヘッド装置である。この実施形態では、光検出器を２つに分離した場合である。ここでは、波長λ１の光ビームの＋１次の回折光そして波長λ２の光ビームの−１次の回折光を、または、波長λ１の光ビームの−１次の回折光そして波長λ２の光ビームの＋１次の回折光を、別々の検出器で１１ｆ、１１ｓで検出する場合である。この場合は、それぞれ独立に光検出器の位置調整が可能であり、より精度よく誤差信号の検出ができる。

第１０〜第１３実施形態において、第１光源が記録に十分な光ビームを発することができる時は、高密度用光ディスクに対して記録・再生の両者を行うために第１光源を独立的に使用し、低密度用光ディスクに対して記録・再生の両者を行うために第２光源を独立的に使用することができる。この際、第１及び第２光源の一方は、他方が使用される時にはオフしておくことがよく、これにより、一方からの光ビームが他方からのビームに影響を及すのを防止でき、信頼性の高い記録・再生が実施可能となる。

以上の実施形態では光ディスクにＰＣ媒体を用いた場合を示したが、ＭＯ媒体やＷＯ媒体を用いた場合にも同様に本発明を適用できることはいうまでもなく、また光記録媒体はディスク状のものに限らず、カード状などのものでもよい。

以上示したように、本発明によれば一つの光ヘッドで下位の光記録媒体とのリード・ライト互換を確保でき、しかも高密度用光記録媒体の記録・再生もできるので、小さなスペースで安価に装置を構成できる利点がある。そして、高密度用光源は再生に必要なパワーしか必要としないため、低パワーで、かつ記録のための光変調を必要としない安価で実現容易な光源を使用することができる。

また、本発明によれば、例えば第１世代を赤色、第２世代を緑色、第３世代を青色、第４世代を近紫外などと、順次記録密度を上げることを考えた場合、第２世代機には赤色ＬＤ光源と再生専用の緑色光源、第３世代機には緑色光源と再生専用の青色光源と言う具合に、常に下位互換を確保しつつ記録密度・容量をアップ出来るという利点がある。

さらに、本発明によれば第１、第２波長の光源を用いた光ヘッド装置において、第２波長の反射光は第１、第２光源のいずれにも戻らない構成となっているので、例えば実施形態で説明したように第１光源を再生用、第２光源を記録・消去用あるいは記録・消去・再生用とすれば、記録・消去を行うために大きなパワーを有する第２光源から出射される第２波長の光ビームの光記録媒体からの反射光が光源への戻り光となることがないため、安定した記録・再生・消去が可能となる。しかも、二つの光源の発光位置を互いにずらせて戻り光の影響を避ける従来の技術のように、光ビームをレンズ系の中心からずれた位置を通過させることによる光記録媒体上でビーム形状が劣化するという問題がなく、また光学系の位置調整が容易となる。

また上記した装置であると、光記録媒体の記録膜にＰＣ膜を用いれば、記録膜上のデータの記録マークは、セルフシャープニング効果によって光スポットより小さく形成される。従って、波長が長く従って光スポットの大きな第２波長の光ビームを用いているにもかかわらず、小さな記録マークが形成でき、結局一つの光ヘッドで下位の光記録媒体とのリード・ライト互換と、高密度用記録媒体による高密度記録・再生が可能とすることができる。

また、第１、第２光源からの第１、第２波長の光ビームを合成して光記録媒体に導き、かつ該光記録媒体からの第１、第２波長の光ビームの反射光を分離する合成・分離光学系を設ければ、位置合わせ手段を用いることなく、同様に下位リード・ライト互換と高密度光記録媒体による高密度記録・再生が可能となる。

さらに、本発明の合成・分離光学系では第１光源から出射される第１波長の光ビームはビームスプリッタを反射した後、１／４波長板を経て対物レンズで光記録媒体に照射される。また、第２光源から出射される第２波長の光ビームは、そのｐ偏光がビームスプリッタを透過し、１／４波長板で円偏光に変換された後、対物レンズで光記録媒体に照射される。一方、光記録媒体からの第１、第２波長の反射光は、対物レンズを経て１／４波長板でｐ偏光となる。従って、第２波長の反射光は、第２波長のｐ偏光成分を透過する特性を持つビームスプリッタを透過するので、第１、第２光源には戻らない。

このように第２波長の反射光は第１、第２光源には戻らない構成となっている。従って、第１光源を再生用、第２光源を記録・消去用あるいは記録・消去・再生用とすれば、記録・消去を行うために大きなパワーを有する第２光源から出射される第２波長の光ビームによる反射光が戻り光となることがないため、安定した記録・再生・消去が可能とすることができる。また、二つの光源の発光位置を互いにずらせる従来の技術と異なり、光記録媒体上でのビーム形状の劣化の問題がなく、煩雑な調整も必要としない。

第１実施形態に係る光ヘッド装置の構成図。 図１における第１波長λ１の光の各部での偏向状態を示す図。 図１における第２波長λ２の光の各部での偏向状態を示す図。 図１におけるビームスプリッタ５の波長特性を示す図。 図１におけるビームスプリッタ６の波長特性を示す図。 第２実施形態に係る光ヘッド装置の構成図。 図６におけるビームスプリッタ５の波長特性を示す図。 図６におけるビームスプリッタ６の波長特性を示す図。 第３実施形態に係る光ヘッド装置の構成図。 第４実施形態に係る光ヘッド装置の構成図。 第５実施形態に係る光ヘッド装置の構成図。 第６実施形態に係る光ヘッド装置の構成図。 第７実施形態に係る光ヘッド装置の構成図。 第８実施形態に係る光ヘッド装置の構成図。 第９実施形態に係る光ヘッド装置の構成図。 第１０実施形態に係る光ヘッド装置の構成図。 図１６における第２波長λ２の光の各部の偏向状態を示す図。 図１６におけるビームスプリッタ３５の波長特性を示す図。 図１６における光検出系の構成図。 第１１実施形態に係る光ヘッド装置の構成図。 第１２実施形態に係る光ヘッド装置の構成図。 第１３実施形態に係る光ヘッド装置の光検出系の構成図。

符号の説明

１…第１光源、２…第２光源、３…ビームスプリッタ、 ４…コリメータレンズ、５…ビームスプリッタ、６…ビームスプリッタ、７…１／４波長板、８…対物レンズ、９…光ディスク、１０…検出系レンズ、１１…光検出器、１２…コリメータレンズ、１３…ビーム整形プリズム、１４…、ビームスプリッタ、１５…ビームスプリッタ、１７…回折型素子、２２…光検出器。

Claims (3)

1. 情報の記録密度がそれぞれ異なる高密度用媒体または低密度用媒体に光ビームを照射する光ヘッド装置であって、
   第1の波長の第1の光ビームを出射する第１の光源と、
   前記第１の光源とは動作期間が異なり、前記第1の波長より長い第２の波長の第２の光ビームを出射する第２の光源と、
   前記第1の光ビームあるいは前記第２の光ビームを前記高密度用媒体あるいは前記低密度用媒体上にそれぞれ、第１の光スポットあるいは第２の光スポットとして集光させるための対物レンズと、
   前記高密度用媒体あるいは前記低密度用媒体から反射し、前記対物レンズを通過した第1、第２の反射光のいずれも、１つの光検出手段に導く光学系と、
   第１と第２の検出面を有した光検出手段と、
   前記光学系に設けられ、前記対物レンズからの前記第1、第２の反射光が入力され、それぞれの反射光に対する回折角がそれぞれ異なり、各反射光を回折してそれぞれ前記第１と第２の検出面に照射する回折型素子と、
   を具備したことを特徴とする光ヘッド装置。
2. 前記光検出手段には、
   前記第１の波長に対応した信号を処理する第１の信号処理回路と、
   前記第２の波長に対応した信号を処理する第２の信号処理回路が接続されていることを特徴とする請求項１記載の光ヘッド装置。
3. 情報の記録密度がそれぞれ異なる高密度用媒体または低密度用媒体に光ビームを照射し、信号を再生する信号再生装置であって、
   第1の波長の第1の光ビームを出射する第１の光源と、
   前記第１の光源とは動作期間が異なり、前記第1の波長より長い第２の波長の第２の光ビームを出射する第２の光源と、
   前記第1の光ビームあるいは前記第２の光ビームを前記高密度用媒体あるいは前記低密度用媒体上にそれぞれ、第１の光スポットあるいは第２の光スポットとして集光させるための対物レンズと、
   前記高密度用媒体あるいは前記低密度用媒体から反射し、前記対物レンズを通過した第1、第２の反射光のいずれも、１つの光検出手段に導く光学系と、
   第１と第２の検出面を有した光検出手段と、
   前記光学系に設けられ、前記対物レンズからの前記第1、第２の反射光が入力され、それぞれの反射光に対する回折角がそれぞれ異なり、各反射光を回折してそれぞれ前記第１と第２の検出面に照射する回折型素子と、
   前記光検出手段の出力を処理する信号処理手段と
   を具備したことを特徴とする信号再生装置。

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