JP3033693B2 - 光ヘッド装置 - Google Patents
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- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
- G11B7/1353—Diffractive elements, e.g. holograms or gratings
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- G11B7/127—Lasers; Multiple laser arrays
- G11B7/1275—Two or more lasers having different wavelengths
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- G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
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- G11B7/13925—Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration active, e.g. controlled by electrical or mechanical means
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- G11B2007/0006—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier adapted for scanning different types of carrier, e.g. CD & DVD
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- G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
- G11B7/09—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Head (AREA)
- Moving Of The Head For Recording And Reproducing By Optical Means (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光ディスク装置にお
いて、ＤＶＤ（デジタルビデオディスク）やＣＤ（コン
パクトディスク）等のように異なる基板厚さを有する光
ディスク媒体を記録再生することが可能な光ヘッド装置
に関するものである。
いて、ＤＶＤ（デジタルビデオディスク）やＣＤ（コン
パクトディスク）等のように異なる基板厚さを有する光
ディスク媒体を記録再生することが可能な光ヘッド装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般的に使用されているこの種の光ディ
スク装置においては、ミクロンオーダーの記録媒体面を
保護するため、透明基板を透過して記録媒体面に微小ス
ポットを形成する光ヘッドが用いられている。このよう
な構成においては、平行平板である透明基板内を収束ビ
ームが透過するため、透過するビームには平行平板の厚
さに依存した波面収差が発生することになる。ここでい
う波面収差とは、収束ビームの等位相面の球面からのず
れを示すものである。このずれが大きいと、収束スポッ
トが回折限界より拡大してしまい良好な記録再生特性が
得られない。したがって、回折限界に近い微小スポット
を記録媒体面に形成するために、光ヘッド光学系におい
てこの波面収差を補正するようレンズ設計がなされてい
る。特に、最近では、１枚の非球面対物レンズでこのよ
うな補正機能を含むことが可能となっている。
スク装置においては、ミクロンオーダーの記録媒体面を
保護するため、透明基板を透過して記録媒体面に微小ス
ポットを形成する光ヘッドが用いられている。このよう
な構成においては、平行平板である透明基板内を収束ビ
ームが透過するため、透過するビームには平行平板の厚
さに依存した波面収差が発生することになる。ここでい
う波面収差とは、収束ビームの等位相面の球面からのず
れを示すものである。このずれが大きいと、収束スポッ
トが回折限界より拡大してしまい良好な記録再生特性が
得られない。したがって、回折限界に近い微小スポット
を記録媒体面に形成するために、光ヘッド光学系におい
てこの波面収差を補正するようレンズ設計がなされてい
る。特に、最近では、１枚の非球面対物レンズでこのよ
うな補正機能を含むことが可能となっている。
【０００３】ところで、前記したＤＶＤやＣＤのよう
に、光ディスクの基板厚さは利用目的によって異なって
いる。このように基板厚さが異なると、前記した波面収
差補正量が異なるため、特定の光ディスクの基板厚さに
対応して設計された光ヘッドにおいては、これと基板厚
さの異なる光ディスク媒体に対しては波面収差の補正が
できず、この光ディスク媒体に対する記録、再生ができ
なくなるという問題が生じる。この問題を解決するため
に、従来では、図４に示すように、レーザ光源１と対物
レンズ２の距離を変えることで、基板厚さの違いによる
収差を低減可能とした技術が提案されている。この例で
は、第１の位置Ｐ１にあるレーザ光源１からの出射光
は、対物レンズ２を介して第１の光ディスク３に集光さ
れる。基板厚さの異なる第２の光ディスク４の場合は、
この光ディスク４の基板厚さに対して収差が最小となる
第２の位置Ｐ２にレーザ光源１を移動することで、微小
スポットによる光ディスク再生が可能となる。
に、光ディスクの基板厚さは利用目的によって異なって
いる。このように基板厚さが異なると、前記した波面収
差補正量が異なるため、特定の光ディスクの基板厚さに
対応して設計された光ヘッドにおいては、これと基板厚
さの異なる光ディスク媒体に対しては波面収差の補正が
できず、この光ディスク媒体に対する記録、再生ができ
なくなるという問題が生じる。この問題を解決するため
に、従来では、図４に示すように、レーザ光源１と対物
レンズ２の距離を変えることで、基板厚さの違いによる
収差を低減可能とした技術が提案されている。この例で
は、第１の位置Ｐ１にあるレーザ光源１からの出射光
は、対物レンズ２を介して第１の光ディスク３に集光さ
れる。基板厚さの異なる第２の光ディスク４の場合は、
この光ディスク４の基板厚さに対して収差が最小となる
第２の位置Ｐ２にレーザ光源１を移動することで、微小
スポットによる光ディスク再生が可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この光
ヘッド装置では、光ディスク２に対して収差が最小とな
る第２の位置Ｐ２にレーザ光源１を移動する際に、その
移動位置の誤差によって収差特性が逆に悪化することが
ある。すなわち、図３はレーザ光源の位置変化と、その
際における対物レンズを含む光学系の総合波面収差と横
ずれ（光軸からは外れ量）許容量との関係を示す図であ
る。これをみると、レーザ光源の位置変化によって総合
波面収差が最小となる位置が存在するが、これに伴って
横ずれ許容量が低下されてしまう。このため、図４の第
２の位置Ｐ２にレーザ光源１が移動された場合に、その
収差は最小とされるが、その際の許容誤差の低減によっ
て逆に収差特性が急速に悪化されてしまうことになる。
ヘッド装置では、光ディスク２に対して収差が最小とな
る第２の位置Ｐ２にレーザ光源１を移動する際に、その
移動位置の誤差によって収差特性が逆に悪化することが
ある。すなわち、図３はレーザ光源の位置変化と、その
際における対物レンズを含む光学系の総合波面収差と横
ずれ（光軸からは外れ量）許容量との関係を示す図であ
る。これをみると、レーザ光源の位置変化によって総合
波面収差が最小となる位置が存在するが、これに伴って
横ずれ許容量が低下されてしまう。このため、図４の第
２の位置Ｐ２にレーザ光源１が移動された場合に、その
収差は最小とされるが、その際の許容誤差の低減によっ
て逆に収差特性が急速に悪化されてしまうことになる。
【０００５】本発明の目的は、このような問題を解消
し、収差特性が悪化されることなく基板厚の異なる光デ
ィスクに対応できる光ヘッド装置を提供することにあ
る。
し、収差特性が悪化されることなく基板厚の異なる光デ
ィスクに対応できる光ヘッド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】本発明は、レーザ光源の
出射光を光ディスクに微小スポットとして集光するため
の対物レンズは、第１の光ディスクの基板厚さに対応し
て設計され、かつレーザ光源は、この対物レンズに対応
して設定される光軸上の第１の位置と、前記第１の光デ
ィスクと異なる基板厚さを有する第２の光ディスクに対
する収差が最小となる光軸上の第２の位置と前記第１の
位置との間の所要位置に設定される光軸上の第３の位置
に選択的に位置設定する構成としたことを特徴とする。
この第３の位置は、第２の光ディスクに対して第１の位
置よりも波面収差が低減されるも、横ずれ許容量の低下
が顕著でない位置に設定される。
出射光を光ディスクに微小スポットとして集光するため
の対物レンズは、第１の光ディスクの基板厚さに対応し
て設計され、かつレーザ光源は、この対物レンズに対応
して設定される光軸上の第１の位置と、前記第１の光デ
ィスクと異なる基板厚さを有する第２の光ディスクに対
する収差が最小となる光軸上の第２の位置と前記第１の
位置との間の所要位置に設定される光軸上の第３の位置
に選択的に位置設定する構成としたことを特徴とする。
この第３の位置は、第２の光ディスクに対して第１の位
置よりも波面収差が低減されるも、横ずれ許容量の低下
が顕著でない位置に設定される。
【０００７】ここで、レーザ光源は機械的な構成によっ
て光軸上で移動されて第１の位置と第３の位置に選択的
に位置設定される構成とされる。あるいは、レーザ光源
と対物レンズとの間に２つの球面波の干渉によって形成
されるホログラム素子を介挿し、このホログラム素子の
透過光と回折光を選択することでレーザ光源の見かけ上
の光軸位置を第１の位置と第３の位置とに選択的に位置
設定する。さらには、レーザ光源と対物レンズとの間に
特定の偏光方向成分のみを回折する偏光性ホログラム素
子を介挿し、このホログラム素子から出射される偏光を
選択することでレーザ光源の見かけ上の光軸位置を第１
の位置と第３の位置とに選択的に位置設定可能とする。
て光軸上で移動されて第１の位置と第３の位置に選択的
に位置設定される構成とされる。あるいは、レーザ光源
と対物レンズとの間に２つの球面波の干渉によって形成
されるホログラム素子を介挿し、このホログラム素子の
透過光と回折光を選択することでレーザ光源の見かけ上
の光軸位置を第１の位置と第３の位置とに選択的に位置
設定する。さらには、レーザ光源と対物レンズとの間に
特定の偏光方向成分のみを回折する偏光性ホログラム素
子を介挿し、このホログラム素子から出射される偏光を
選択することでレーザ光源の見かけ上の光軸位置を第１
の位置と第３の位置とに選択的に位置設定可能とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態を説
明するための構成図である。光学系の光軸Ｏ上の第１の
位置Ｐ１にあるレーザ光源１からの出射光は、対物レン
ズ２を介して第１の光ディスク３に集光される。そし
て、図には示されないが、第１の光ディスク３からの反
射光はビームスリッタやハーフミラーにより反射され、
光検出器により検出され、再生が行われる。一方、前記
第１の光ディスク３とは基板厚さの異なる第２の光ディ
スク４の場合は、前記レーザ光源１を光軸上に沿って移
動させた位置に設定する。このとき、同図の破線で示す
第２の位置Ｐ２は、図４の場合と同様に第２の光ディス
ク４の基板厚さに対して収差が最小となる位置である
が、本発明においては前記第２の位置Ｐ２には達しない
その中間の第３の位置Ｐ３にレーザ光源１を位置させて
いる。
図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態を説
明するための構成図である。光学系の光軸Ｏ上の第１の
位置Ｐ１にあるレーザ光源１からの出射光は、対物レン
ズ２を介して第１の光ディスク３に集光される。そし
て、図には示されないが、第１の光ディスク３からの反
射光はビームスリッタやハーフミラーにより反射され、
光検出器により検出され、再生が行われる。一方、前記
第１の光ディスク３とは基板厚さの異なる第２の光ディ
スク４の場合は、前記レーザ光源１を光軸上に沿って移
動させた位置に設定する。このとき、同図の破線で示す
第２の位置Ｐ２は、図４の場合と同様に第２の光ディス
ク４の基板厚さに対して収差が最小となる位置である
が、本発明においては前記第２の位置Ｐ２には達しない
その中間の第３の位置Ｐ３にレーザ光源１を位置させて
いる。
【０００９】この第３の位置Ｐ３について、図３に示し
た光源位置の変化に対する総合波面収差と横ずれ許容量
の特性を用いて説明する。なお、この特性は基板厚さが
対物レンズの設計値より厚い場合を示している。同図に
実線で示すように、光源を対物レンズの側に移動してい
くと、ある距離において収束ビームに発生する全ての収
差を足し合わせた総合波面収差は最小値となる。一方、
破線で示す光軸位置からの横ずれに対する許容量は小さ
くなってしまう。そこで、本発明では、総合波面収差が
あまり劣化しない範囲で、横ずれ許容量がある程度確保
できるような位置、ここでは同図の縦破線で示す位置を
第３の位置Ｐ３に設定し、この第３の位置に光源を移動
させる構成としている。
た光源位置の変化に対する総合波面収差と横ずれ許容量
の特性を用いて説明する。なお、この特性は基板厚さが
対物レンズの設計値より厚い場合を示している。同図に
実線で示すように、光源を対物レンズの側に移動してい
くと、ある距離において収束ビームに発生する全ての収
差を足し合わせた総合波面収差は最小値となる。一方、
破線で示す光軸位置からの横ずれに対する許容量は小さ
くなってしまう。そこで、本発明では、総合波面収差が
あまり劣化しない範囲で、横ずれ許容量がある程度確保
できるような位置、ここでは同図の縦破線で示す位置を
第３の位置Ｐ３に設定し、この第３の位置に光源を移動
させる構成としている。
【００１０】具体的な数値例をあげると、基板厚０．６
ｍｍの光ディスクに対して最適化されたＮＡ０．６で焦
点距離３．３ｍｍ、対物レンズと光源との設計距離が３
３ｍｍの対物レンズにおいて、１．２ｍｍの基板厚さの
光ディスクに対応することを考える。対物レンズと光源
の距離を２５ｍｍとすると、ｒｍｓで０．００４λ程度
の最小の収差量を得ることができる。しかし、この位置
においては横ずれの許容量は、０．０５λ以下を許容範
囲とすると、０．３ｍｍ以下と狭い値になってしまう。
一方、対物レンズと光源の距離を２３ｍｍとすると、光
軸上においても収差量は０．０２λ程度と多少劣化す
る。しかし、横ずれ許容量は０．５ｍｍと拡大すること
ができる。
ｍｍの光ディスクに対して最適化されたＮＡ０．６で焦
点距離３．３ｍｍ、対物レンズと光源との設計距離が３
３ｍｍの対物レンズにおいて、１．２ｍｍの基板厚さの
光ディスクに対応することを考える。対物レンズと光源
の距離を２５ｍｍとすると、ｒｍｓで０．００４λ程度
の最小の収差量を得ることができる。しかし、この位置
においては横ずれの許容量は、０．０５λ以下を許容範
囲とすると、０．３ｍｍ以下と狭い値になってしまう。
一方、対物レンズと光源の距離を２３ｍｍとすると、光
軸上においても収差量は０．０２λ程度と多少劣化す
る。しかし、横ずれ許容量は０．５ｍｍと拡大すること
ができる。
【００１１】したがって、基板厚さの異なる第２の光デ
ィスク４に対応する場合には、レーザ光源１を第１の位
置Ｐ１から第３の位置Ｐ３に移動させることで、この第
２の光ディスク４に対する波面収差を低減するととも
に、その際の横ずれ許容量の低減を抑制することができ
る。したがって、第３の位置Ｐ３においてレーザ光源１
が、光軸から外れた場合にあってもその許容量がある程
度に確保されているため、収差特性が極端に悪化される
ことはなく、良好な再生が可能となる。
ィスク４に対応する場合には、レーザ光源１を第１の位
置Ｐ１から第３の位置Ｐ３に移動させることで、この第
２の光ディスク４に対する波面収差を低減するととも
に、その際の横ずれ許容量の低減を抑制することができ
る。したがって、第３の位置Ｐ３においてレーザ光源１
が、光軸から外れた場合にあってもその許容量がある程
度に確保されているため、収差特性が極端に悪化される
ことはなく、良好な再生が可能となる。
【００１２】ここで、対物レンズ２は、有限系レンズで
はなく、コリメートレンズと無限系レンズを組み合わせ
たものであってもよい。また、レーザ光源１を光軸Ｏに
沿って移動させるための構成については、機械的に移動
することも可能であるが、間に光学部品を設置し、等価
的な光学距離を変化させてもよい。
はなく、コリメートレンズと無限系レンズを組み合わせ
たものであってもよい。また、レーザ光源１を光軸Ｏに
沿って移動させるための構成については、機械的に移動
することも可能であるが、間に光学部品を設置し、等価
的な光学距離を変化させてもよい。
【００１３】例えば、図２は、ホログラム素子を用いた
実施形態であり、図１と同一部分には同一符号を付して
ある。ここでは、ホログラム素子５の透過光を第１の光
ディスク３に対応させ、ホログラム素子５の回折光を第
２の光ディスク４に対応させており、回折光を使用する
際には、対物レンズ２に対しては第１の位置Ｐ１のレー
ザ光源からの光が仮想上の第３の位置Ｐ３に移動され
て、その位置から出射されたのと等価なものとなる。こ
れにより、レーザ光源１を実際に移動させなくとも波面
収差を緩和でき、かつその際の横ずれの許容量の低減が
防止できる。この実施形態では、第１の位置Ｐ１のレー
ザ光源１が光軸Ｏからずれている場合でも、第２の光デ
ィスク４に対して再生を行う際における収差特性の悪化
を防止することが可能となる。また、この構成では、レ
ーザ光源は実際に移動されることがないため、その移動
機構は不要であり光ヘッドの構成を簡略化することがで
きる。
実施形態であり、図１と同一部分には同一符号を付して
ある。ここでは、ホログラム素子５の透過光を第１の光
ディスク３に対応させ、ホログラム素子５の回折光を第
２の光ディスク４に対応させており、回折光を使用する
際には、対物レンズ２に対しては第１の位置Ｐ１のレー
ザ光源からの光が仮想上の第３の位置Ｐ３に移動され
て、その位置から出射されたのと等価なものとなる。こ
れにより、レーザ光源１を実際に移動させなくとも波面
収差を緩和でき、かつその際の横ずれの許容量の低減が
防止できる。この実施形態では、第１の位置Ｐ１のレー
ザ光源１が光軸Ｏからずれている場合でも、第２の光デ
ィスク４に対して再生を行う際における収差特性の悪化
を防止することが可能となる。また、この構成では、レ
ーザ光源は実際に移動されることがないため、その移動
機構は不要であり光ヘッドの構成を簡略化することがで
きる。
【００１４】なお、前記したホログラム素子５のパター
ンは、第１の位置Ｐ１からの球面波と、第３の位置Ｐ３
からの球面波の干渉パターンとして形成でき、容易に作
製することができる。さらに特定の偏光成分のみ回折す
る偏光性ホログラム素子であれば、ホログラム素子に入
射する偏光方向を、１／２波長板や液晶素子等で切り替
えることで、対応する光ディスクに対して実効的なレー
ザ光源位置を第１の位置と第３の位置とに切り替えるこ
とが可能となる。
ンは、第１の位置Ｐ１からの球面波と、第３の位置Ｐ３
からの球面波の干渉パターンとして形成でき、容易に作
製することができる。さらに特定の偏光成分のみ回折す
る偏光性ホログラム素子であれば、ホログラム素子に入
射する偏光方向を、１／２波長板や液晶素子等で切り替
えることで、対応する光ディスクに対して実効的なレー
ザ光源位置を第１の位置と第３の位置とに切り替えるこ
とが可能となる。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、第
１の光ディスクの基板厚さに対応して設計されている対
物レンズに対応して設定される光軸上の第１の位置と、
前記第１の光ディスクと異なる基板厚さを有する第２の
光ディスクに対する収差が最小となる光軸上の第２の位
置と前記第１の位置との間の第３の位置にレーザ光源を
選択的に位置設定する構成としているので、この第３の
位置として、収差を低減する一方で横ずれ許容量が顕著
に低下されることがない位置を設定することで、異なる
基板厚さの光ディスクに対する好適な光スポットの形成
が可能とされるとともに、レーザ光源の光軸からの位置
ずれによっても収差特性が劣化されることがない光ヘッ
ド装置が実現できる効果がある。
１の光ディスクの基板厚さに対応して設計されている対
物レンズに対応して設定される光軸上の第１の位置と、
前記第１の光ディスクと異なる基板厚さを有する第２の
光ディスクに対する収差が最小となる光軸上の第２の位
置と前記第１の位置との間の第３の位置にレーザ光源を
選択的に位置設定する構成としているので、この第３の
位置として、収差を低減する一方で横ずれ許容量が顕著
に低下されることがない位置を設定することで、異なる
基板厚さの光ディスクに対する好適な光スポットの形成
が可能とされるとともに、レーザ光源の光軸からの位置
ずれによっても収差特性が劣化されることがない光ヘッ
ド装置が実現できる効果がある。
【図１】本発明の第１の実施形態の構成図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の構成図である。
【図３】光源位置に対する波面収差と横ずれ許容量の関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図４】従来の光ヘッド装置の一例の構成図である。
１ レーザ光源 ２ 対物レンズ ３ 第１の光ディスク ４ 第２の光ディスク ５ ホログラム素子 Ｐ１ 第１の位置 Ｐ２ 第２の位置 Ｐ３ 第３の位置 Ｏ 光軸
Claims (4)
- 【請求項１】レーザ光源の出射光を、対物レンズを介し
て異なる厚さを有する第１または第２の光ディスクに微
小スポットとして集光する光ヘッド装置において、 前記対物レンズは第１の光ディスクの基板厚さに対応し
て設計され、かつ前記レーザ光源は、前記対物レンズに
対応して設定される光軸上の第１の位置と、前記第１の
光ディスクと異なる基板厚さを有する第２の光ディスク
に対する収差が最小となる光軸上の第２の位置と前記第
１の位置との間に設定される光軸上の第３の位置とに選
択的に位置設定されるよう構成され、 前記第３の位置は、第２の光ディスクに対して、前記第
２の位置における波面収差より大きな値である許容収差
の範囲内で横ずれ許容量が最大となる位置に設定された
ことを特徴とする光ヘッド装置。 - 【請求項２】前記レーザ光源は機械的な構成によって光
軸上で移動可能に構成され、前記機械的の構成によって
前記第１の位置と第３の位置に選択的に位置設定される
請求項１に記載の光ヘッド装置。 - 【請求項３】前記レーザ光源と対物レンズとの間に２つ
の球面波の干渉によって形成されるホログラム素子を介
挿し、このホログラム素子の透過光と回折光を選択する
ことでレーザ光源の見かけ上の光軸位置を前記第１の位
置と第３の位置とに選択的に位置設定する請求項１に記
載の光ヘッド装置。 - 【請求項４】前記レーザ光源と対物レンズとの間に特定
の偏光方向成分のみを回折する偏光性ホログラム素子を
介挿し、このホログラム素子から出射される偏光を選択
することでレーザ光源の見かけ上の光軸位置を前記第１
の位置と第３の位置とに選択的に位置設定する請求項１
記載の光ヘッド装置。
Priority Applications (4)
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