JP2008217940A - 光ヘッドおよび光ディスクドライブ - Google Patents

Abstract

【課題】
曲率可変ミラーを用いて球面収差を補正できる光ヘッド、およびそれを搭載する光ディスクドライブを提供する。
【解決手段】
光ヘッドは、光ビームを出射するレーザ光源と、光ビームを光ディスクへ集光する対物レンズと、光ディスクを反射した光ビームから光ディスク上の情報を検出するＰＤと、
光ビームの進行方向とは反対方向に反射する機能と、反射した光ビームを所定の出射角度に変換する機能とを有する曲率可変ミラーを少なくとも２個備えさせ、レーザ光源から出射した光ビームが対物レンズへ到達する間の光路を第１の光路とし、光ディスクを反射した光ビームがＰＤへ到達する間の光路を第２の光路とすると、曲率可変ミラーは第１と第２の光路に少なくとも１個ずつ配置させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、球面収差補正機能を有する光ヘッドおよび光ディスクドライブ技術に関する。

本技術分野の背景技術として、特許文献１、２は、ミラーの曲率を変化させて球面収差を補正する光ヘッドが記載されている。これらの公報には、ミラーの曲率を変化させて球面収差を補正する光ヘッドが記載されている。

特開２００５−１４１８７６号公報（第７項、図１、図２） 特開２００６−１２７５９１号公報（第７項、図１、図５）

近年ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＢＤ（Blu-ray Disc）などの光ディスクがある。光ディスクの板厚誤差で発生する球面収差は、ＮＡの４乗に比例し、波長に反比例して増大することが知られている。ＤＶＤの５倍の容量を持つＢＤを再生する光ヘッドでは、高いＮＡ（０．８５）の対物レンズと、波長４０５ｎｍの短波長のレーザ光源が必要であるため、板厚誤差による球面収差が発生しやすい。球面収差は、光ヘッドの読み取り性能を劣化させるため、光ヘッドは球面収差を補正する機能を有している。

通常の光ヘッドでは光ヘッド内の所定レンズを光ビームの進行方向に駆動させ、対物レンズへ入射する光ビームの発散角度を変化させることで、球面収差を補正している。しかしレンズを駆動するのに、光ヘッドの容量に対して大きいステッピングモータなどのレンズ駆動装置を光ヘッド内に配備するため、小型化が困難である。また、光軸とレンズ中心を完全に一致させて移動させレンズを移動させないと、光ディスク上の集光スポットが動いてしまいトラッキングサーボ中に球面収差補正ができない。しかし、レンズ駆動時に部品のガタや、取り付け誤差などにより光軸とレンズ中心とを完全に一致させることは非常に困難である。

そこで、レンズを駆動する手段以外に、ミラーの曲率を圧電素子の伸縮を利用して変化させる曲率可変ミラーを用いて、光ビームの発散角度を変化させ球面収差を補正する手段が考えられている。このような曲率可変ミラーは、ステッピングモータなどのレンズ駆動装置を必要としないので、小型化が有利である。また、光軸と曲率可変ミラーの中心は常に一致しているため、トラッキングサーボ中に球面収差補正することが可能になる。
特許文献１、２では、その曲率可変ミラーをいわゆる立ち上げミラーに代用して用いる光学系が記載されているが、４５度で反射させる立ち上げミラーの曲率を単に変えてしまうと、非対称性のため、光ビームの発散角度を変えるのと同時に非点収差やコマ収差が発生してしまう。つまり板厚誤差に起因する球面収差を補正したにもかかわらず、他の収差が逆に増大し読み取り性能を改善することができない。また、特許文献２には非対称に曲率可変ミラーを配置すると記載されているが、単に非対称に配置しただけでは、４５度反射の非対称性による非点収差、コマ収差を完全に排除することはできない。

本発明は、球面収差を補正することができる光ヘッドおよび光ディスクドライブを提供することを目的とする。

上記目的は、その一例として特許請求の範囲に記載の構成により達成できる。

本発明によれば、球面収差を補正することができる光ヘッドおよび光ディスクドライブを提供できる。

以下、図を用いて詳細に説明する。

本発明における実施例１について図を用いて詳細に説明する。ここでは、光ディスクドライブに搭載する光ヘッドにおいて、曲率可変ミラーを用いて球面収差を補正する構成について説明する。実施例１の光ヘッドは、例えば、ＢＤの記録や再生をする光ヘッドに応用できるものである。

図１は実施例１における光ヘッドの構成を示す概略図である。
レーザ光源１０１から光ビームが発散光として出射される。光ディスクの記録または再生に一般的に用いられる半導体レーザをレーザ光源として使用することを想定としている。半導体レーザは直線偏光の光ビームを発散光として出射するのが一般的であり、レーザ光源１０１は紙面と平行な方向の直線偏光の光ビームを発散光として出射することを想定している。なお、レーザ光源１０１から出射された光ビームの進路を破線１２０にて図示している。また、レーザ光源１０１から出射した光ビームの偏光状態を実線１２１にて図示している。

レーザ光源１０１から出射した光ビームは、その偏光状態が紙面と平行なので、偏光ビームスプリッタ１０２を通過する。次に光ビームは１／４波長板１０３を通過し円偏光に変換される。円偏光に変換された光ビームは、曲率可変ミラー００１に入射する。曲率可変ミラーは、光ビームの進行方向とは反対方向に光ビームを反射する機能と、反射した光ビームを所定の出射角度に変換する機能とを有する光学素子である。曲率可変ミラーで反射した光ビームを入射した方向と異なる方向に反射させた場合（例えば特許文献１のような構成）、曲率を変化させ出射角度を変換すると、非点収差やコマ収差が発生してしまう。そこで、本発明では、入射した方向と反対方向に光ビームが反射するように曲率可変ミラーを配置している。

曲率可変ミラー００１を反射したあと光ビームは再び１／４波長板１０３を通過する。この時、光ビームは円偏光から、紙面と直交した方向の偏光に変換される。次に光ビームは再び偏光ビームスプリッタ１０２に入射するが、紙面と直交した方向の偏光に変換されたため、今回は偏光ビームスプリッタ１０２を反射し、コリメートレンズ１０４に入射する。光ビームはコリメートレンズ１０４によって略平行な光ビームに変換される。

コリメートレンズ１０４を進行した光ビームは１／４波長板１０５に入射し再び円偏光に変換される。１／４波長板１０５を進行した光ビームは対物レンズ１０６に入射し、光ディスク１０７へ集光照射される。なお、対物レンズ１０６はアクチュエータ（図示なし）に搭載され、トラッキングやフォーカシングなどの制御に用いられる。

光ディスク１０７で反射した光ビームは、対物レンズ１０６を経て、再び１／４波長板１０５に入射し紙面と平行な方向の直線偏光に変換される。その後光ビームは、紙面と平行な方向の直線偏光のため、コリメートレンズ１０４、偏光ビームスプリッタ１０２、偏光ビームスプリッタ１０８を通過し１／４波長板により円偏光に変換される。

円偏光に変換された光ビームは、曲率可変ミラー００２で反射し、再び１／４波長板１０９に入射し紙面と直交した方向の直線偏光に変換される。

光ビームは再び偏光ビームスプリッタ１０８に入射するが、紙面と直交した方向の偏光に変換されたため、今回は偏光ビームスプリッタ１０２を反射し、検出レンズ１１０を経て光検出器（以下ＰＤ：Photo Detector）１１１に到達する。検出レンズ１１０は円柱レンズと球面レンズから構成されており、光ビームには検出レンズ１１０を透過すると、約４５方向に所定の非点収差が与えられ、非点収差方式によるＦＥＳ（Focusing Error Signal）の検出に使用される。この検出レンズ１１０は非点収差の方向を任意の方向に回転させると同時にＰＤ１１１上での集光スポットの大きさを決める働きがある。ＰＤ１１１に導かれた光ビームは、光ディスクに記録されている情報信号の検出と、ＴＥＳ（Tracking Error Signal）およびＦＥＳなど光ディスク上に照射された光スポットの位置制御信号の検出などに使用される。

なお、レーザ光源１０１から光ディスク１０７までの光路のことを往路、光ディスクからＰＤ１１１までの光路を復路とする。

さて、ＢＤのように高ＮＡ（０．８５）の対物レンズと、短波長（４０５ｎｍ）の半導体レーザを必要とする光ディスクの記録または再生には、前述したように光ディスクの板厚誤差により発生する球面収差を補正する機能が必要である。球面収差を補正するには、対物レンズに入射する光ビームを平行から弱発散、弱収束にする手段が一般的であり、本実施例の光ヘッドでは、対物レンズに入射する光ビームを平行から弱発散、弱収束にする手段として、曲率可変ミラー００１を有している。

曲率可変ミラー００１の反射面の曲率をレーザ光源側へ凸となるように変化させると、レーザ光源から出射した光ビームの発散光の出射角度を大きくすることができ、コリメートレンズ１０４に入射した光ビームは平行から、弱発散の光ビームに変換させることができる。

逆に、曲率可変ミラー００１の反射面の曲率をレーザ光源側から凹となるように変化させると、レーザ光源から出射した光ビームの発散光の出射角度を小さくすることができ、コリメートレンズ１０４に入射した光ビームは平行から、弱収束の光ビームに変換させることができる。

このように曲率可変ミラー００１の反射面の曲率を変化させ、対物レンズに入射する光ビームを平行から弱発散、弱収束に変換させることで球面収差補正を実現できる。

ここで、曲率可変ミラー００１の反射面の曲率を変化させると、復路の光ビームにも影響が及ぶ。つまり、曲率可変ミラー００１の反射面の曲率をレーザ光源側へ凸となるように変化させると、ＰＤ１１１へ入射する光ビームの集光位置がＰＤ１１１の前方へずれることになる。このため、本実施例の光ヘッドでは、復路に曲率可変ミラー００２を配置し、曲率可変ミラー００１と同じく曲率可変ミラー００２の反射面の曲率を凸となるように変化させることで、ＰＤ１１１へ入射する光ビームの集光位置が変わらないようにすることが出来る。

さて、曲率可変ミラー００１の曲率の変化量に対する曲率可変ミラー００２の曲率の変化量は、曲率可変ミラー００１、００２の配置位置によって一意的に決定する。そこで曲率可変ミラー００１の変化させた曲率に応じて、曲率可変ミラー００２の曲率を変化させることで、ＰＤ１１１へ入光する光ビームの集光位置を一定に保つことが出来る。

上述したように本実施例の光ヘッドでは、光ビームを出射するレーザ光源と、光ビームを光ディスクへ集光する対物レンズと、光ディスクを反射した光ビームから光ディスク上の情報を検出するＰＤとを少なくとも備えさせ、光ビームの進行方向とは反対方向に反射する機能と、反射した光ビームを所定の出射角度に変換する機能とを有する曲率可変ミラーを少なくとも２個備えさせる。

また、レーザ光源から出射した光ビームが対物レンズへ到達する間の光路を第１の光路とし、光ディスクを反射した光ビームがＰＤへ到達する間の光路を第２の光路とすると、
曲率可変ミラーは第１と第２の光路に少なくとも１個ずつ配置させる。

または、光ビームを出射するレーザ光源と、光ビームを光ディスクへ集光する対物レンズと、光ディスクを反射した光ビームから光ディスク上の情報を検出するＰＤと、
光ビームの進行方向とは反対方向に反射する機能と、反射した光ビームを所定の出射角度に変換する機能とを有する第１および第２の曲率可変ミラーと、光ビームの偏光状態を直線偏光から円偏光に変換する第１、第２および第３の波長板と、所定方向の直線偏光の光ビームを透過し、該光ビームの直線偏光と直行する方向の直線偏光の光ビームを反射する第１および第２の偏光ビームスプリッタとを少なくとも備えさせ。レーザ光源から出射した光ビームは、第１の偏光ビームスプリッタ、第１の波長板、第１の曲率可変ミラー、第１の波長板、第１の偏光ビームスプリッタ、第２の波長版、対物レンズの順に光ディスクへ到達させ、光ディスクを反射した光ビームは、対物レンズ、第２の波長版、第２の偏光ビームスプリッタ、第３の波長版、第２の曲率可変ミラー、第３の波長版、第２の偏光ビームスプリッタの順にＰＤへ到達させる。

このように配置することで、球面収差を補正することができる。また従来あるレンズを光軸方向へ駆動させて球面収差を補正する方式に比べ光ヘッドを小型化できる。

これは、通常の光ヘッドで用いられているレンズを光ビームの進行方向に駆動させる手段に比べ、曲率可変ミラーを配置する場合、光ヘッドの容量に対して大きいステッピングモータなどのレンズ駆動装置を光ヘッド内に必要としないためである。

次に図２を用いて曲率可変ミラーについて説明する。図２は図１の曲率可変ミラー００１、００２の構成を示す図であり、図２Ａは正面図、図２Ｂは側面図である。光ビームを反射する反射板２０１、印加電圧によって伸縮する圧電素子２０２、反射板２０１と圧電素子２０２を支持するステー２０３、２０４、温度センサ２０５から構成されている。

圧電素子２０２は、円形形状をしており、電圧を印加すると円の中心から放射状に伸縮するようにする。また、円形形状で板厚の薄い反射板２０１を、圧電素子２０２と中心を一致させるように貼り付ける。同様に、円形形状のステー２０３も圧電素子２０２と中心を一致させるように貼り付ける。このようにすると、圧電素子２０２に電圧が印加されて円の中心から放射状に伸縮したとき、圧電素子２０２に貼り付けられたステー２０３を支点として対称に反射板を凹凸に変形させることができる。

例えば、圧電素子２０２が伸びるように電圧を印加した場合、圧電素子２０２から反射板２０１に引張り応力が発生するため、反射板２０１の曲率が凹に変化することになる。

ステー２０４はステー２０３と固定されており、図２Ｂに示したように反射面２０２を覆うような形状にすると良い。これにより、光ヘッドに曲率変形ミラーを取り付けるまでの工程で反射板２０１、圧電素子２０２を傷つけないように保護することができる。

また、反射板２０１を薄型とすることで、圧電素子２０２の伸縮によって発生する応力による曲率の変化量を大きく取ることができる。この理由から、反射板の厚みは薄型にすると良い。

なお、圧電素子２０２は、ユニモルフ構造を形成するように反射板２０１の裏面に円形状に付着させ、材料として強誘電体膜たとえばＰＺＴセラミックスやポリフッカビリニデン（ＰＶＤＦ）のような圧電高分子等を用いることで実現できる。

また、曲率可変ミラーを実現するため、圧電素子を使用することを想定する場合、曲率可変ミラー内に温度センサ２０５を搭載すると良い。圧電素子は一般的に周辺の温度により伸縮する温度特性をもつものである。このため、温度センサ２０５からの温度をモニタし、周辺温度が変わった場合、その変化分に応じて電圧を印加すると安定して反射板の曲率を制御することが可能となる。

次に図３を用いて曲率可変ミラーで反射した光ビームの発散角について説明する。図３Ａは、反射後の光ビーム出射角度を入射角度よりも小さく制御する場合、図３Ｂは、反射後の光ビーム出射角度を入射角度と等しく制御する場合、図３Ｃは、反射後の光ビーム出射角度を入射角度よりも大きく制御する場合を示したものである。

図３Ａのように圧電素子２０２が伸びるように電圧を印加した場合、圧電素子２０２から反射板２０１に引張り応力が発生するため、反射板２０１の曲率が凹に変化することになる。このため、入射角度θ０で入射する光ビームは、凹面で反射するため、反射後の出射角度がθ１のように小さくなる。

図３Ｂのように圧電素子２０２を平面になるように電圧を印加した場合、反射板２０１の曲率は無限大、すなわち、普通の平行な反射面となる。このため、入射角度θ０で入射する光ビームは、反射後の出射角度がθ０と同じになる。

図３Ｃのように圧電素子２０２が縮むように電圧を印加した場合、圧電素子２０２から反射板２０１に圧縮応力が発生するため、反射板２０１の曲率が凸に変化することになる。このため、入射角度θ０で入射する光ビームは、凸面で反射するため、反射後の出射角度がθ２のように大きくなる。

以上のように圧電素子２０２の伸縮を利用することで反射後の出射角度を変化させることで、球面収差を補正することができる。

なお、特許文献１のように曲率可変ミラーを４５度反射で用いず、図３で示したように入射光ビームの進行方向と反対方向に光ビームが反射するよう曲率可変ミラーを配置することで、ほぼ対称に出射角度を変えられるため、非点収差やコマ収差が発生することなく球面収差のみを補正することができるという効果も得られる。

また、光軸と曲率可変ミラーの中心は常に一致しているため、トラッキングサーボ中に球面収差補正することが可能になる効果も得られる。

本実施例では、曲率可変ミラーを実現するため、圧電素子を用いることを想定しているが、圧電素子を用いることに限定されることなく、例えば、気体や液体などの圧力変化を利用し、反射面の曲率を変化させる曲率可変ミラーであってもなんら構わない。

本発明における実施例２について図を用いて詳細に説明する。ここでは、実施例１の光ヘッドの変形例について説明する。実施例２では、波長の異なるレーザ光源を必要とする２種類の光ディスクに対応する光ヘッドについて説明する。例えば、ＢＤ、ＤＶＤの記録や再生をする２メディア対応光ヘッドに応用できるものである。

図４は実施例２における光ヘッドの構成を示す概略図である。実施例２の光ヘッドでは、レーザ光源１０１と異なる波長のレーザ光源４０１を搭載しているところが、実施例１と異なる。図４において、図１の光ヘッドと同じ光学部品には、同じ番号を記してある。

実施例１の光ディスク１０７と異なる光ディスク４０７を記録、または再生する光学系について説明する。レーザ光源４０１から光ビームが発散光として出射される。光ディスクの記録または再生に一般的に用いられる半導体レーザをレーザ光源として使用することを想定としている。半導体レーザは直線偏光の光ビームを発散光として出射するのが一般的であり、レーザ光源４０１は紙面と平行な方向の直線偏光の光ビームを発散光として出射することを想定している。なお、レーザ光源４０１から出射された光ビームの進路を長破線４０２にて図示している。

レーザ光源４０１から出射した光ビームは、１／２波長板４０３により紙面と直交な偏光状態に変換され、偏光ビームスプリッタ４０４に入射する。光ビームは紙面と直交な偏光状態なので、偏光ビームスプリッタ４０４を反射する。次に光ビームは、出射偏光選択素子４０５に入射する。出射偏光選択素子４０５は、出射する光ビームの偏光を、入射した光ビームの偏光と同じ方向の偏光状態に維持するか、または入射した光ビームの偏光と直交する方向の偏光状態に変換するかを選択できる光学素子であり、例えば、液晶などで実現することができるが、液晶による出射偏光選択素子は一般的な技術なので、詳細の説明は省略する。

また、１／２波長板を出し入れ、または回転させる機構においても、偏光選択素子は実現できる。つまり入射した光ビームの偏光と直交する方向の偏光状態に変換するかを選択できる光学素子であれば構わない。

但し、波長板を移動させるような機構は大型になるので、液晶による偏光選択素子を用いた方が光ヘッドを小型にできる。

さて、出射偏光選択素子４０５には、紙面と直交な偏光の光ビームが入射するが、出射偏光選択素子４０５により光ビームは紙面と平行な偏光に変換させる。その後光ビームは偏光ビームスプリッタ１０２に入射するが、その偏光状態が紙面と平行な方向の偏光であるため、偏光ビームスプリッタ１０２から光ディスク４０７までは、実施例１と同様の光路を進行する。ここで実施例１と違い、異なる波長の光ディスクに対応するため、波長によってＮＡが異なる回折型特殊対物レンズ４０６を搭載すると良い。

光ディスク４０７を反射した光ビームの進路、すなわち光ディスク４０７からＰＤ１１１までも実施例１と同様に進行する。

次に、実施例１と同じ光ディスク１０７を記録、または再生する光学系について説明する。レーザ光源１０１から出射した光ビームは、紙面と平行な方向の直線偏光の光ビームなので、偏光ビームスプリッタ４０４を通過し、出射偏光選択素子４０５に入射する。出射偏光選択素子４０５では、出射する光ビームの偏光を紙面と平行な偏光を選択させる。つまりそのまま出射偏光選択素子４０５を透過させる。このように出射偏光選択素子４０５を使用することで、その後光ビームは実施例１とほぼ同じ光路を進行することになる。

つまり、出射偏光選択素子４０５を搭載することで、簡単に波長の異なるレーザ光源を必要とする２種類の光ディスクに対応する光ヘッドが実現できる。

なお、２個のレーザを用いＰＤを共通化する場合、従来技術ではＰＤ上の焦点ずれを補正するためレーザ光源の光軸方向の位置調整が困難であった。しかし曲率可変ミラー００２を制御することでＰＤ１１１上の焦点ずれが個々に補正できるので、レーザ光源の光軸方向の位置調整がある程度雑であっても良い。つまり光ヘッドの組み立ても簡単になる。

本発明における実施例３について図を用いて詳細に説明する。実施例３では、光ディスクの板厚、対物レンズのＮＡが異なるが、波長の同じレーザ光源を必要とする２種類の光ディスクに対応する光ヘッドについて説明する。例えば、ＢＤとＨＤＤＶＤ（High Definition DVD）記録や再生をする光ヘッドに応用できるものである。

図５は実施例３における光ヘッドの構成を示す概略図である。

まず、光ディスク５１２を記録、または再生する時の光学系について説明する。
レーザ光源５０１から光ビームが発散光として出射される。レーザ光源５０１は紙面と平行な方向の直線偏光の光ビームを発散光として出射することを想定している。なお、レーザ光源５０１から出射された光ビームの進路を破線５０２にて図示している。

レーザ光源５０１から出射した光ビームは、１／２波長板５０３にて紙面と直交した方向の偏光に変換される。次に光ビームは、その偏光状態が紙面と直交平行なので、偏光ビームスプリッタ５０４を反射し、１／４波長板１０３を通過し円偏光に変換される。円偏光に変換された光ビームは、曲率可変ミラー５０６に入射する。曲率可変ミラー５０６は、前述したように光ビームの進行方向とは反対方向に光ビームを反射する機能と、反射した光ビームを所定の出射角度に変換する機能とを有する光学素子である。曲率可変ミラー５０６を反射したあと光ビームは再び１／４波長板５０５を経て、偏光ビームスプリッタ５０４に進行する。この時、光ビームは１／４波長板５０５にて円偏光から、紙面と平行な方向の偏光に変換されるため、偏光ビームスプリッタ５０４を今回は透過する。

偏光ビームスプリッタ５０４を通過した光ビームは出射偏光選択素子５０７に入射する。出射偏光選択素子５０７は、出射する光ビームの偏光を、入射した光ビームの偏光と同じ方向の偏光状態に維持するか、または入射した光ビームの偏光と直交する方向の偏光状態に変換するかを選択できる光学素子であり、光ディスク５１２に対応する光学系では、紙面と平行な方向の偏光を選択するように制御する。つまり、出射偏光選択素子５０７には、紙面と平行な偏光の光ビームが入射するので、その偏光状態がそのまま出射偏光選択素子５０７から出射する。

次に光ビームは紙面と平行な偏光なので、偏光ビームスプリッタ５０８を通過し、コリメートレンズ５０９によって略平行な光ビームに変換される。

コリメートレンズ５０９を進行した光ビームは１／４波長板５１０に入射し再び円偏光に変換される。１／４波長板５１０を進行した光ビームは対物レンズ５１１に入射し、光ディスク５１２へ集光照射される。なお、対物レンズ５１７はアクチュエータ（図示なし）に搭載され、トラッキングやフォーカシングなどの制御に用いられる。

光ディスク５１７で反射した光ビームは、対物レンズ５１１を経て、再び１／４波長板５１０に入射し紙面と直交した方向の直線偏光に変換される。その後光ビームは、紙面と直交した方向の直線偏光のため、コリメートレンズ５０９を経て、偏光ビームスプリッタ５０８を反射し、出射偏光選択素子５１３に入射する。出射偏光選択素子５１３も、出射する光ビームの偏光を、入射した光ビームの偏光と同じ方向の偏光状態に維持するか、または入射した光ビームの偏光と直交する方向の偏光状態に変換するかを選択できる光学素子であり、この出射偏光選択素子５１３をここでは、入射偏光によらず常に紙面と平行な方向の偏光を選択するように制御させる。つまり、出射偏光選択素子５１３には、紙面と直交した偏光の光ビームが入射するが、その偏光状態が紙面と平行な方向に変換され、出射偏光選択素子５１３から出射する。

次に光ビームは、偏光ビームスプリッタ５１４を通過し、１／４波長板５１５により三度円偏光に変換される。

円偏光に変換された光ビームは、曲率可変ミラー５１６で反射し、再び１／４波長板５１５に入射し紙面と直交した方向の直線偏光に変換される。

光ビームは再び偏光ビームスプリッタ５１４に入射するが、紙面と直交した方向の偏光のため、今回は偏光ビームスプリッタ５１４を反射し、検出レンズ５１７を経てＰＤ５１８に到達する。検出レンズ５１７は円柱レンズと球面レンズから構成されており、光ビームには検出レンズ５１７を透過すると、約４５方向に所定の非点収差が与えられ、非点収差方式によるＦＥＳの検出に使用される。この検出レンズ５１７は非点収差の方向を任意の方向に回転させると同時にＰＤ５１８上での集光スポットの大きさを決める働きがある。ＰＤ５１８に導かれた光ビームは、光ディスクに記録されている情報信号の検出と、ＴＥＳおよびＦＥＳなど光ディスク上に照射された光スポットの位置制御信号の検出などに使用される。

上述したような光学系において、曲率可変ミラー５０６の反射面の曲率を変化させることで実施例１同様に球面収差補正を実現できる。

また、曲率可変ミラー５１６を配置し、曲率可変ミラー５０６と連動させて曲率を制御することで、ＰＤ５１８へ入光する光ビームの集光位置を一定に保つことが出来る。

次に、光ディスク５２３を記録、または再生する時の光学系について説明する。光ディスク５２３に対応するためには、光ディスク５１２と同じ波長が必要だが、光ディスクの板厚、対物レンズのＮＡが異なる。つまり、光ディスク５２３に対応するには対物レンズ５１１とは異なる対物レンズ５２２が必要であり、また、コリメートレンズ５０９とも異なるコリメートレンズ５２０が必要である場合を想定している。
レーザ光源５０１から出射偏光選択素子５０７までの光ビームの進行は、光ディスク５１２のときと同じなので説明を省略する。光ディスク５２３に対応する光学系では、紙面と直交した方向の偏光を選択するように制御する。つまり、出射偏光選択素子５０７には、紙面と平行な偏光の光ビームが入射するのが、紙面と直交した方向の偏光が出射偏光選択素子５０７から出射する。

次に光ビームは紙面と直交した偏光なので、偏光ビームスプリッタ５０８を反射し、反射ミラー５１９を経てコリメートレンズ５２０によって略平行な光ビームに変換される。

コリメートレンズ５２０を進行した光ビームは１／４波長板５２１に入射し円偏光に変換される。１／４波長板５２１を進行した光ビームは対物レンズ５２２に入射し、光ディスク５２３へ集光照射される。なお、対物レンズ５２２は対物レンズ５１２と同じアクチュエータか、または異なるアクチュエータ（図示なし）に搭載され、トラッキングやフォーカシングなどの制御に用いられる。同じアクチュエータの場合、小型化ができる。異なるアクチュエータの場合、大型にはなるが、ヨーイングやローリングなどがないためアクチュエータが作製し易い。

光ディスク５２３で反射した光ビームは、対物レンズ５２２を経て、再び１／４波長板５２１に入射し紙面と直交した方向の直線偏光に変換される。その後光ビームは、紙面と平行な方向の直線偏光のため、コリメートレンズ５２０、反射ミラー５１９を経て、偏光ビームスプリッタ５０８を透過し、出射偏光選択素子５１３に入射する。出射偏光選択素子５１３は、前述したように入射偏光によらず常に紙面と平行な方向の偏光を選択するように制御させるため、紙面と平行な偏光の光ビームが入射するとその偏光状態がそのまま維持されて出射偏光選択素子５１３から出射する。

出射偏光選択素子５１３からＰＤ５１８まで光ビームの進行は、光ディスク５１２のときとまた同じなので説明を省略する。

上述したような光学系において、曲率可変ミラー５０６の反射面の曲率を変化させることで光ディスク５２３の板厚誤差による球面収差補正を実現できる。

また、曲率可変ミラー５１６を配置し、曲率可変ミラー５０６と連動させて曲率を制御することで、ＰＤ５１８へ入光する光ビームの集光位置を一定に保つことが出来る。つまり、ＰＤ５１８を光ディスク５１２、５２３の両方で共通化できる。

また、上述したような光学系とすることで、光ディスクの板厚、対物レンズのＮＡが異なるが、波長の同じレーザ光源を必要とする２種類の光ディスクに対応する光ヘッドを実現できる。

本発明における実施例４について図を用いて詳細に説明する。ここでは、実施例３の光ヘッドの変形例について説明する。実施例４では、光ディスクの板厚、対物レンズのＮＡが異なるが、波長の同じレーザ光源を必要とする２種類の光ディスクと、そのレーザ光源とは波長の異なるレーザ光源を必要とする１種類の光ディスク、つまり３種類の光ディスクに対応する光ヘッドについて説明する。例えば、ＢＤとＨＤ ＤＶＤとＤＶＤの記録や再生をする光ヘッドに応用できるものである。

図６は実施例４における光ヘッドの構成を示す概略図である。実施例４の光ヘッドでは、レーザ光源５０１と異なる波長のレーザ光源６０１を搭載しているところが、実施例３と異なる。図６において、図５の光ヘッドと同じ光学部品には、同じ番号を記してある。

実施例３の光ディスク５１２、５２３と異なる光ディスク６０７を記録、または再生する光学系について説明する。

レーザ光源６０１から光ビームが発散光として出射される。レーザ光源６０１は紙面と平行な方向の直線偏光の光ビームを発散光として出射することを想定している。なお、レーザ光源６０２から出射された光ビームの進路を長破線０２にて図示している。

レーザ光源６０１から出射した光ビームは、１／２波長板６０３により紙面と直交な偏光状態に変換され、偏光ビームスプリッタ６０４に入射する。光ビームは紙面と直交な偏光状態なので、偏光ビームスプリッタ６０４を反射する。次に光ビームは、出射偏光選択素子６０５に入射する。出射偏光選択素子６０５は、出射する光ビームの偏光を、入射した光ビームの偏光と同じ方向の偏光状態に維持するか、または入射した光ビームの偏光と直交する方向の偏光状態に変換するかを選択できる光学素子である。

さて、出射偏光選択素子６０５には、紙面と直交な偏光の光ビームが入射するが、出射偏光選択素子６０５により光ビームは紙面と直交した偏光に変換させる。その後光ビームは偏光ビームスプリッタ５０２に入射し、光ディスク６０７までは、実施例３の光ディスク５２３の光学系と同様の光路を進行する。ここで実施例３と違い、異なる波長の光ディスクに対応するため、波長によってＮＡが異なる回折型特殊対物レンズ６０６を搭載すると良い。

光ディスク６０７を反射した光ビームの進路、すなわち光ディスク６０７からＰＤ５１８までも実施例３の光ディスク５２３の光学系と同様の光路を進行する。

次に、実施例３と同じ光ディスク５１２，５１３を記録、または再生する光学系について説明する。レーザ光源５０１から出射した光ビームは、紙面と平行な方向の直線偏光の光ビームなので、偏光ビームスプリッタ６０４を通過し、出射偏光選択素子６０５に入射する。出射偏光選択素子６０５では、出射する光ビームの偏光を紙面と直交した偏光を選択させる。つまり出射偏光選択素子６０５を透過することで偏光が紙面と直行した方向の偏光に変換される。このように出射偏光選択素子６０５を使用することで、その後光ビームは実施例３と同じ光路を進行することになる。

つまり、出射偏光選択素子６０５を搭載することで、簡単にレーザ光源５０１と異なる波長のレーザ光源６０１を必要とする光ディスク６０１に対応する光ヘッドが実現できる。

なお、２個のレーザを用いＰＤを共通化する場合、従来技術ではレーザ光源の光軸方向の位置精度が光ヘッドの性能を左右していた。しかし曲率可変ミラー５０６を搭載することで往路の球面収差は補正でき、かつ曲率可変ミラー５１３を制御することでＰＤ５１８上の焦点ずれも補正できるので、簡単にＰＤを共通化することもできる。

以上説明したように、曲率可変ミラーと出射偏光選択素子を搭載することで、簡単に、光ディスクの板厚、対物レンズのＮＡが異なるが、波長の同じレーザ光源を必要とする２種類の光ディスクと、そのレーザ光源とは波長の異なるレーザ光源を必要とする１種類の光ディスク、つまり３種類の光ディスクに対応する光ヘッドを実現できる。また、対応できる光ディスクが増えた時に、光学部品を新たに追加する点数が少ないので、小型化に有利な構成であるといえる。

実施例５では、実施例１で説明した光ヘッドを搭載した、光ディスクドライブ７０１について説明する。

図７に実施例１の光ヘッド７０２を搭載した光ディスクドライブ７０１の概略回路構成のブロック図を示す。

まず、再生処理について説明する。ホスト７１７は例えばパソコンなどの光ディスクドライブを用いる情報家電装置のことを意味している。ホスト７１７から光ディスク１０７の情報を再生するという指示が光ディスクドライブ７０１内のコントロール回路７０９へ入力されると、コントロール回路７０９は、スピンドルモータ駆動回路７１５を駆動し、スピンドルを駆動することで光ディスク１０７の回転を開始する。

次にコントロール回路７０９はレーザ光源制御回路７１１を駆動し、レーザ光源１０１を再生パワーで点灯させる。

次にコントロール回路７０９はアクチュエータ駆動回路７１０を駆動させ、光ヘッド７０２内のアクチュエータを高さ方向に駆動させる。光ヘッド７０２のＰＤ１１１から検出された信号は、トラッキングエラー信号生成回路７０３、フォーカシングエラー信号生成回路７０４、温度差検出回路７０５、情報信号再生回路７０６に送られる。まず、コントロール回路７０９は、フォーカシングエラー信号生成回路７０４から生成されたＦＥＳの振幅をモニタしながら、曲率可変ミラー００１、００２を駆動する曲率駆動回路１（７１２）、２（７１３）、を駆動し球面収差補正することでＦＥＳの振幅が最大になるようにその曲率駆動回路１（７１２）、２（７１３）を連動させて制御する。

このとき曲率駆動回路１（７１２）、２（７１３）を連動させることで、短時間にＦＥＳの振幅最大点を探索できる。つまり、曲率可変ミラー００１、００２を連動させないと、ＰＤ１１１上の焦点位置がずれるため、ＦＥＳの振幅の変化が球面収差を補正した効果によるものか、ＰＤ１１１上の焦点位置がずれたことによるものか判断するのに時間がかかってしまう。

また、圧電素子などを想定した曲率可変ミラーでは、ステッピングモータなどを使用した従来の球面収差補正機構よりも応答速度が早いため探索時間の短縮できる効果が得られる。コントロール回路７０９はＦＥＳの振幅最大点検索完了後にフォーカシングを開始する。

次にコントロール回路７０９は、トラッキングエラー信号生成回路７０３から生成されたＴＥＳの振幅をモニタしながら、曲率駆動回路１（７１２）、２（７１３）、を駆動し球面収差補正することでＴＥＳの振幅が最大になるようにその曲率駆動回路１（７１２）、２（７１３）を連動させて制御する。ここでは、ＦＥＳの振幅最大を検索するより、より高精密に曲率可変ミラーの曲率を制御させる。コントロール回路７０９はＴＥＳの振幅最大点検索完了後にトラッキングを開始する。

次にコントロール回路７０９は、情報信号再生回路７０６から生成された再生信号の振幅をモニタしながら、曲率駆動回路１（７１２）、２（７１３）、を駆動し球面収差補正することで再生信号の振幅最大もしくはジッタ最小になるようにその曲率駆動回路１（７１２）、２（７１３）を連動させて制御する。ここでは最小分解能で曲率可変ミラーの曲率を制御させる。探索終了後コントロール回路７０９は球面収差補正を終了させる。コントロール回路７０９は球面収差が補正された再生信号をホスト７１７へ出力する。

このようにＦＥＳ、ＴＥＳ、再生信号をモニタしながら、曲率駆動回路１（７１２）、２（７１３）をフィードバック制御することで短時間の球面収差補正が実現できる。
なお、コントロール回路７０９はアクセス制御回路７１４を駆動し所定の半径位置に光ヘッド７０２を移動させるためローディングモータを駆動する機能も有する。

上記のように光ディスクドライブ７０１回路を駆動させることで、ホスト７１７は所望の再生情報を獲ることができる。

さて、ホスト７１７から光ディスク１０７へ情報を記録するという指示がコントロール回路７０９へ入力されると、上記再生のときと同様の動作を行い、レーザ光源１０１を点灯させ光ビームを光ディスク１０７へ集光照射させる。

次にホスト７１７から記録する記録情報がコントロール回路を介して記録情報信号変換回路７０８へ入力され、記録情報信号変換回路７０８で記録信号に変換される。この記録信号はコントロール回路７０９に送られる。コントロール回路７０９は、レーザ光源制御回路７１１を駆動させレーザ光源のパワー制御を行い、光ディスク１０７に記録信号を記録する。なお、この際、コントロール回路７０９はアクセス制御回路７１４とスピンドルモータ駆動回路７１５を駆動し、記録信号に応じ光ヘッド７０２のアクセス制御や、光ディスク１０７の回転制御なども行われる。

上記のように光ディスクドライブ７０１の回路を駆動させることで、ホストから受けた記録情報を光ディスク１０７へ記録することができる。

また、レーザ光源１０１のパワーを変化させると、波長変化により色収差が発生するが、この色収差を補正するため、曲率可変ミラー００１、００２を制御しても良い。この時、あらかじめ、レーザ光源１０１のパワーによる波長変化と色収差の発生量のデータを光ディスクドライブ内のメモリー（図示無し）に保存しておいて、そのデータに基づきレーザ光源１０１のパワー変化による色収差補正をフィードフォワード的に制御すると効果的である。

従来の色収差補正には、たとえば、透過率の悪い回折型のレンズなどを搭載する必要があったが、曲率可変ミラーを用いる手段により、光学系の透過効率を向上することもできる。

また、曲率可変ミラー００１、００２の周辺温度が変化したとき温度差検出回路７０５から温度差信号を生成して、常に曲率可変ミラー００１、００２を曲率駆動回路１（７１２）、２（７１３）、にて制御するようにコントロール回路７０９を駆動させる。これにより、温度変化があっても安定して、曲率可変ミラーによる球面収差補正を実現できる。
前記２個の曲率可変ミラーの曲率を変換する２個の曲率制御回路を備え、
前記２個の曲率駆動回路は、前記２個の曲率可変ミラーの曲率を所定比率に基づき連動させて制御するコントロール回路を備えさせる。

本実施例の光ディスクドライブは２個の曲率可変ミラーの曲率を変換する２個の曲率制御回路を備え、２個の曲率駆動回路は、前記２個の曲率可変ミラーの曲率を連動させて制御するコントロール回路を備えさせることで、ＰＤ上の焦点ずれが無い状態で球面収差を補正することができる。

また、ＰＤから検出された信号からＴＥＳを生成するトラッキングエラー信号生成回路と、ＦＥＳを生成するフォーカシングエラー信号生成回路と、光ディスクの情報信号を生成する情報信号生成回路とを少なくとも備え、ＦＥＳ、ＴＥＳおよび情報信号の信号振幅が大きくなるように曲率制御回路をフィードバック制御するコントロール回路を備えさせることで、光ディスクの板厚誤差に起因する球面収差を良好に補正できる。

また光ディスクに情報を記録するためレーザ光源から出射する光ビームのパワーを制御するレーザ光源駆動回路とそのレーザ光源駆動回路からのレーザ光源の制御信号と連動させて曲率制御回路をフィードフォワード制御するコントロール回路を備えさせることで、レーザ光源のパワー変動に起因する色収差を補正することも可能になる。

実施例１における光ヘッドの構成を説明する概略図 実施例１において曲率可変ミラーの構成を説明する概略図 実施例１において曲率可変ミラーの動作を説明する概略図 実施例２における光ヘッドの構成を説明する概略図 実施例３における光ヘッドの構成を説明する概略図 実施例４における光ヘッドの構成を説明する概略図 実施例５における光ディスクドライブの構成を説明する概略図

符号の説明

００１、００２…曲率可変ミラー、１０１…レーザ光源、１０２．１０８…偏光ビームスプリッタ、１０３、１０５、１０９…１／４波長板、１０６…対物レンズ、１０７…光ディスク、１１１…ＰＤ

Claims (10)

1. 光ビームを出射するレーザ光源と、
   前記レーザ光源から出射された光ビームを光ディスクへ集光する対物レンズと、
   光ディスクから反射した光ビームを検出する光検出器と、
   入射する光ビームを反射し、入射する光ビームの出射角度を調整する、少なくとも２つの曲率可変ミラーと、
   を備える光ヘッド。
2. 請求項１記載の光ヘッドであって、
   少なくとも１つの前記曲率可変ミラーは、前記レーザ光源から出射した光ビームが前記対物レンズへ到達する間の光路中に配され、
   少なくとももう１つの前記曲率可変ミラーは、前記光ディスクを反射した光ビームが前記光検出器へ到達する間の光路中に配される、
   光ヘッド。
3. 光ビームを出射するレーザ光源と、
   前記レーザ光源から出射された光ビームを光ディスクへ集光する対物レンズと、
   光ディスクから反射した光ビームを検出する光検出器と、
   入射する光ビームを反射し、入射する光ビームの出射角度を調整する第１および第２の曲率可変ミラーと、
   光ビームの偏光状態を直線偏光から円偏光に変換する第１、第２および第３の波長板と、
   所定方向の直線偏光の光ビームを透過し、該光ビームの直線偏光と直行する方向の直線偏光の光ビームを反射する第１および第２の偏光ビームスプリッタと、
   を備え、
   前記レーザ光源から出射された光ビームを、前記第１の偏光ビームスプリッタ、前記第１の波長板、前記第１の曲率可変ミラー、前記第１の波長板、前記第１の偏光ビームスプリッタ、前記第２の波長板、前記対物レンズの順に光ディスクへ到達させ、
   光ディスクを反射した光ビームを、前記対物レンズ、前記第２の波長板、前記第２の偏光ビームスプリッタ、前記第３の波長板、前記第２の曲率可変ミラー、前記第３の波長板、前記第２の偏光ビームスプリッタの順に光検出器へ到達させるように、各構成が配される、
   光ヘッド。
4. 請求項２または３記載の光ヘッドであって、
   出射する光ビームの偏光を、入射した光ビームの偏光と同じ方向の偏光状態に維持するか、または入射した光ビームの偏光と直交する方向の偏光状態に変換するかを選択できる出射偏光選択素子を備える、
   光ヘッド。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の光ヘッドであって、
   前記曲率可変ミラーは、光ビームを反射する面に対向する面において、円形に配置された圧電素子が付加電圧によって半径方向に伸縮することで曲率を変化させる、
   光ヘッド。
6. 請求項１ないし４のいずれかに記載の光ヘッドであって、
   前記曲率可変ミラーの周辺温度を検出する温度センサを備える、
   光ヘッド。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の光ヘッドを駆動する光ディスクドライブであって、
   該光ディスクドライブは、前記２個の曲率可変ミラーの曲率を変換する２個の曲率制御回路を備え、該２個の曲率駆動回路は、前記２個の曲率可変ミラーの曲率を連動させて制御するコントロール回路を備える、
   光ディスクドライブ。
8. 請求項７記載の光ディスクドライブであって、
   前記光検出器から検出された信号からトラッキングエラー信号を生成するトラッキングエラー信号生成回路と、
   前記光検出器から検出された信号からフォーカシングエラー信号を生成するフォーカシングエラー信号生成回路と、
   前記光検出器から検出された信号から光ディスクの情報信号を生成する情報信号生成回路と、
   を備え、
   前記フォーカシングエラー信号、トラッキングエラー信号および情報信号の信号振幅が大きくなるように曲率制御回路をフィードバック制御するコントロール回路を備える、
   光ディスクドライブ。
9. 請求項８記載の光ディスクドライブであって、
   前記レーザ光源から出射する光ビームのパワーを制御するレーザ光源駆動回路を備え、
   前記レーザ光源駆動回路からのレーザ光源の制御信号と連動させて前記曲率制御回路をフィードフォワード制御するコントロール回路を備える、
   光ディスクドライブ。
10. 請求項９記載の光ディスクドライブであって、
    前記光ヘッドの前記温度センサの出力信号から周辺温度の変化を検出する温度差検出回路を備え、
    前記温度差検出回路から出力される信号により前記曲率可変ミラーの曲率が変化しないように前記曲率制御回路をフィードバック制御するコントロール回路を備える、
    光ディスクドライブ。

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