JP3877989B2 - 光ヘッドおよびそれを用いた光ディスク装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ヘッドおよびそれを用いた光ディスク装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスクは、非接触、大容量、低コスト等の特徴を有する情報メディアである。音楽用、コンピュータ用等の様々な用途で広く用いられているコンパクトディスク（以下、ＣＤと表記）は、再生専用であるＣＤ−ＲＯＭの他に、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷといった記録可能なディスクの普及も急速に進んでいる。
【０００３】
一方、近年、ＣＤの約７倍の容量を有するデジタルバーサタイルディスク（以下、ＤＶＤと表記）等の大容量ディスクが登場している。このように、複数の種類の光ディスクが存在する状況下においては、１台の装置でこれら複数の光ディスクに対する記録および再生に対応したＤＶＤ／ＣＤ互換光ヘッド並びに光ディスク装置が強く求められている。
【０００４】
ＤＶＤ−ＲＯＭを再生するためには、波長が６５０ｎｍ帯のレーザー光源が必要であるのに対して、ＣＤ−Ｒを再生するためには、波長が７８０ｎｍ帯のレーザー光源が必要である。これは、ＣＤ−Ｒは波長６５０ｎｍ付近の反射率が低いことに起因する。したがって、ＤＶＤ／ＣＤ互換光ヘッドには、２つのレーザー光源を搭載する必要がある。光ヘッドの小型化、低コスト化のためには、１つの対物レンズにより、前記２波長に対応することが望ましいが、ＤＶＤとＣＤとでは、ディスク基板厚が異なることも相まって、１つの対物レンズでＤＶＤ／ＣＤ互換を達成することは非常に困難であった。
【０００５】
これに対し、特殊な形状の対物レンズを用いることにより、１つの対物レンズでＤＶＤ／ＣＤ互換を実現した光ヘッドが、Ｏ ｐｌｕｓ Ｅ 、第２０巻、第３号、１９９８年３月、３１９〜３２２頁（Ｏ ｐｌｕｓ Ｅ、Vol.20、No.3、pp.319〜322）に開示されている。また、前記特殊形状の対物レンズを用いると共に、ＤＶＤ系とＣＤ系において、コリメートレンズを含む検出光学系を共通化することで、光ヘッドの部品点数を大幅に低減したＤＶＤ／ＣＤ互換光ヘッドが、特開２０００−８２２２６号公報などに開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記光ヘッドでは、１つの対物レンズ並びに１つのコリメートレンズを使用し、少ない部品点数でＤＶＤ／ＣＤ互換を達成できるという利点を有する。以下では、ＣＤ―Ｒ記録並びにＣＤおよびＤＶＤ（ＲＯＭおよびＲＡＭ）を再生可能な光ヘッドを例にとり、その一般的な構成を説明する。
【０００７】
図6は、光ヘッドの光学系構成の概略を示した図である。図6において、２aは波長６５５ｎｍ付近で発振するレーザー光源、1aはその発光点、２bは波長７８５ｎｍ付近で発振するレーザー光源、1bはその発光点、3aは回折格子、4はその片面に回折格子3bを備えた補助レンズである。5は透過率および反射率が波長選択性を有するプリズム（以下、ダイクロイックプリズムと記す）、6は透過率および反射率が波長選択性を有するハーフミラー（以下、ダイクロイックハーフミラーと記す）、７はコリメートレンズ、14は光束をほぼ１００％反射するミラー、8はアクチュエーター、9はＤＶＤ／ＣＤ互換用特殊対物レンズ（以下では、対物レンズと記す）、10は光ディスク、11は検出レンズ、12は光検出器、13はフロントモニターである。なお、15はディスク10の半径方向（ディスクにおけるトラッキング方向）、16はディスク10の接線方向、15および16に垂直な方向（紙面に垂直な方向）がフォーカシング方向17である（図中では、簡略のため２次元で表記）。
【０００８】
まず、ＤＶＤ系について説明する。レーザー光源2a（波長６５５ｎｍ）からの出射光は、回折格子３aにより、３本の光束に分割され、後述するディファレンシャルプッシュプル方式（以下ＤＰＰ方式と記述）を用いたトラッキングエラー信号検出に使用される。以下では、前記３本の光束の内、０次光をメイン、±１次光をサブと記述する。
【０００９】
回折格子３aを出射した発散光は、ダイクロイックプリズム5およびダイクロイックハーフミラー6により反射された後、コリメートレンズ７によって略平行光束となる。
【００１０】
コリメートレンズ７を出射した光束は、ミラー14により紙面垂直方向に曲げられ、アクチュエーター８に搭載された前記対物レンズ９により、光ディスク10に絞り込まれ、光スポットを形成する（図中では、簡略のため２次元で表記）。
【００１１】
光ディスク10からの反射光は、対物レンズ9、コリメートレンズ７、ダイクロイックハーフミラー6、検出レンズ11を通過した後、光検出器12に導かれる。
【００１２】
前記、光検出器12に導かれた光は、フォーカスエラーおよびトラックエラーといった光点制御信号、および光ディスク10上に記録されている情報信号の検出に使用される。一般に、フォーカシングエラー信号を検出するのに非点収差方式、トラッキングエラー信号を検出するのに、ＤＶＤ−ＲＯＭディスク再生時には、ディファレンシャルフェイズディテクション方式、ＤＶＤ−ＲＡＭディスク再生時にはＤＰＰ方式が用いられる。
【００１３】
次に、ＣＤ系について説明する。レーザー光源２b（波長約７８５ｎｍ）からの出射光は、光束を収束させる機能を有する補助レンズ4に入射し、その発散角が縮小される。ここでは、前記補助レンズ4として平凸レンズを使用しており、その平面側には、回折格子3bが備えられている。本回折格子3bにより、補助レンズ4に入射した光束は３本に分割され、ＤＰＰ方式を用いたトラッキングエラー信号検出に使用される。
【００１４】
補助レンズ4を出射した発散光は、ダイクロイックプリズム5を透過し、ダイクロイックハーフミラー6により反射された後、コリメートレンズ７によって略平行光束となる。
【００１５】
ダイクロイックハーフミラー6に入射した光の内、所定量はダイクロイックハーフミラー6を透過し、フロントモニター13に入射する。前記フロントモニター13はＣＤ−Ｒディスクに信号を記録する際、レーザー光強度の変化を検出するために設けられており、レーザー光源２bの出射光量を一定にするために、フロントモニター13の出力をレーザー光源２bの駆動回路にフィードバックしている。
【００１６】
コリメートレンズ７を出射した光束は、ミラー14により紙面垂直方向に曲げられ、前記対物レンズ９により、光ディスク10に絞り込まれ、光スポットを形成する（図中では、簡略のため２次元で表記）。
【００１７】
光ディスク10からの反射光は、対物レンズ9、コリメートレンズ７、ダイクロイックハーフミラー6、検出レンズ11を通過した後、光検出器12に導かれる。
【００１８】
前記、光検出器12に導かれた光は、フォーカスエラーおよびトラックエラーといった光点制御信号、および光ディスク10上に記録されている情報信号の検出に使用される。一般に、フォーカシングエラー信号を検出するのに非点収差方式、トラッキングエラー信号を検出するのに、ＣＤ−Ｒディスクへの書き込みに対応するため、ＤＰＰ方式が用いられる。
【００１９】
上記に示したように、ＤＰＰ方式は、ＤＶＤ系、ＣＤ系の両方において使用される。以下に、ＤＰＰ方式について説明する。ただし、ＤＰＰ方式は公知の技術であるので、ここでは簡単な説明に留める。
【００２０】
ＤＰＰ方式では、図7に示すように、ディスク10上におけるメインスポット21とサブスポット22、22'のディスク半径方向15の間隔が、それぞれ１／２トラックになるように回折格子3を回転調整する。光検出器12には、例えば図８に示すように、４分割の受光領域が３つ（23、24、24'）備えられており、メインとサブのそれぞれのスポットに対しプッシュプル信号を検出する（サブの受光領域は、必ずしも４分割が必要というわけではなく、上下２分割でもよい）。フォーカシングエラー信号検出法として非点収差法を用いる場合、図9(a)に示すように、ディスク10での反射光はディスク10の半径方向15に回折されるが、検出レンズ11の作用により、(b)に示すように、光検出器12上では回折された方向がフォーカシング方向17となる。つまり、光検出器12上のスポットの強度分布は、対物レンズ射出瞳上のスポットの強度分布に対してほぼ９０°回転している。したがって、メインおよびサブのプッシュプル信号の演算式は以下のようになる（図３参照）。
メインプッシュプル信号＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）
サブプッシュプル信号＝（Ｅ１＋Ｅ４＋Ｆ１＋Ｆ４）−（Ｅ２＋Ｅ３＋Ｆ２＋Ｆ３）
ＤＰＰ信号は、上記メインプッシュプル信号とサブプッシュプル信号の作動を取ったものであり、ＤＰＰ方式により、ディスクの半径方向の傾きや、対物レンズのシフトによる影響を受けないトラッキングエラー信号を得ることができる。
【００２１】
以上に述べたＤＰＰ方式は非常に優れたトラッキングエラー検出法である。しかし、ＤＰＰ方式が正常に働くためには、光検出器上におけるメインスポットとサブスポットの間隔が所定間隔であること、即ち、図10（ｃ）に示すようにサブスポットが受光領域の上下に対して、同等に入射することが必要である。
【００２２】
これに対して、図10（a）、（b）、（d）、（e）に示すように、サブスポットが受光領域の上または下に偏って入射する場合、つまり、光検出器上におけるメインスポットとサブスポットの間隔がずれた場合、ＤＰＰ方式は正常に動作しない。
【００２３】
図11は、レーザー光源における発光点位置と回折格子の位置関係を模式的に表したものである。レーザーの発光点位置1から回折格子3までの距離をＬ、発光点位置1とサブビームの仮想発光点31までの距離をＳ、回折格子3による回折角をθとすると、これらには以下の関係がある。
【００２４】
Ｔａｎ（θ）＝Ｓ／Ｌ （１）
いま、レーザーの発光点位置が所定位置1からΔＬずれたとすると、発光点位置1'とこの場合のサブビームの仮想発光点31'までの距離はΔＳ変動する。これらには以下の関係がある。
【００２５】
Ｔａｎ（θ）＝（Ｓ＋ΔＳ）／（Ｌ＋ΔＬ） （２）
（１）、（２）式より、変動量ΔＳは次式で表される。
【００２６】
ΔＳ＝（ΔＬ／Ｌ）・Ｓ （３）
発光点位置とサブビームの仮想発光点までの距離の変動量：ΔＳが大きいほど、光検出器上におけるメインスポットとサブスポットの距離の変動量は大きくなる。
【００２７】
通常、レーザー光源単品において、±５０μｍ〜±１００μｍの発光点の位置ばらつきが存在し、さらに光ヘッドでは、レーザー光源の取付け位置ばらつきが存在する。これらの和がΔＬに相当するため、発光点位置と回折格子の距離：Ｌが小さい場合、変動量：ΔＳは無視できなくなる。
【００２８】
ノート型パーソナルコンピュータ用等の小型光ディスク装置に対応した小型光ヘッドでは、光学部品の実装スペースが小さいため、レーザー光源2と回折格子３との距離は必然的に短くなる。
【００２９】
したがって、特に小型光ヘッドにおいては、上記理由によりＤＰＰ方式が正常に動作しないという重大な問題が生じる。
【００３０】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ＤＶＤ光学系またはＣＤ光学系に配置された回折格子を、その取付け時において、光軸方向に位置調整可能な構成とすることにより、小型、且つ、高性能のＤＶＤ／ＣＤ互換光ヘッドを提供することを目的としている。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の光ヘッドでは、第１の波長の光束を出射する第１のレーザー光源と、第１の波長とは異なる第２の波長の光束を出射する第２のレーザー光源と、第１の波長の光束を３本の光束に分岐する第１の回折格子と、第２の波長の光束を３本の光束に分岐する、凹レンズまたは凸レンズに設けられた第２の回折格子と、第１の回折格子で分岐された３本の光束および第２の回折格子で分岐された３本の光束を略平行光束とするコリメートレンズと、コリメートレンズを透過した３本の光束を情報記録媒体に集光する対物レンズと、第１の波長の３本の光束と第２の波長の３本の光束とを共通の３つの受光領域で受光する光検出器と、を備える。第２の回折格子および第２のレーザー光源をそれぞれ独立に光軸に平行な方向に位置調整する位置調整機構を有し、位置調整機構を用いて第２の回折格子の位置と第２のレーザー光源の位置とをそれぞれ独立に調整することにより、光検出器における、第２の波長の３本の光束の間隔とフォーカスとを調整可能とする。
【００３６】
また、上記記載の光ヘッドを搭載した光ディスク装置とする。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による実施形態について、図を用いて詳細に説明する。ここでは、実施形態の一例として、ＣＤ―Ｒ記録並びにＣＤおよびＤＶＤを再生可能な光ヘッドおよび光ディスク装置について説明を行う。なお、図６を参照して説明した光学系と同じ種類の光学部品については、同一の参照符号を付けた。
【００３８】
図１は、本発明光ヘッドの光学系の概略を示したものである。図１において、２aは波長６５５ｎｍ付近で発振するレーザー光源、1aはその発光点、２bは波長７８５ｎｍ付近で発振するレーザー光源、1bはその発光点、25aは波長６５５ｎｍに対する１／４波長板、25ｂは波長７８５ｎｍに対する１／４波長板、3aは回折格子、4はその片面に回折格子3bを備えた補助レンズである。20は複合プリズム、７はコリメートレンズ、8はアクチュエーター、9は対物レンズ、11は検出レンズ、12は光検出器、13はフロントモニターである。また、18、19は、アクチュエーター８の磁気回路を構成するヨークと磁石であり、15,16は、それぞれ光ディスクの半径方向および接線方向を、17はフォーカシング方向を、26a、26bはそれぞれの光軸方向を示している。
【００３９】
まず、発振波長６５５ｎｍの光束について、即ち、ＤＶＤ系について説明する。レーザー光源2aからは、波長約６５５ｎｍで偏光方向が、光ディスクの半径方向15と平行な向きの発散光が出射される。前記出射光は、レーザー光源２ａに貼り付けられた１／４波長板25aにより、円偏光に変換される。なお、本光学系で、１／４波長板25aを配置しているのは、レーザー光源２ａへの戻り光によるレーザーノイズを低減するためである。なお、このような１／４波長板を用いたレーザー戻り光ノイズの低減方法については、既に特開平１１−２６１１７１号公報などで開示されているので、詳細な説明は省略する。
【００４０】
１／４波長板25aを出射した光束は、回折格子3aにより３本の光束に分割され、ＤＰＰ方式を用いたトラッキングエラー信号検出に使用される。
【００４１】
回折格子3aを出射した発散光は、複合プリズム20の第１面20aおよび第２面20bで反射された後、コリメートレンズ７によって略平行光束となる。なお、本実施形態において、複合プリズム20の第１面20aは、波長：約６５５ｎｍの光をほぼ１００％反射し、第２面20bは、波長：約６５５ｎｍの光を約５０％反射する。
【００４２】
対物レンズ９は、図示せぬ光ディスクのフォーカシング方向17並びにトラッキング方向15に駆動されるアクチュエーター８に搭載されている。コリメートレンズ７を出射した光束は、図示せぬミラーにより紙面垂直方向17に曲げられ、前記対物レンズ９により、光ディスクに絞り込まれ、光スポットを形成する。ここでは、光ディスクは基板厚さ０．６ｍｍのＤＶＤであり、対物レンズ9の絞り込み時、開口数（ＮＡ）は０．６である。
【００４３】
光ディスクからの反射光は、再び対物レンズ9、および、コリメートレンズ７を通過し、複合プリズム20に入射する。前記入射光の内、約５０％は複合プリズム20を透過し、検出レンズ11を通過した後、光検出器12に導かれる。
【００４４】
前記、光検出器12に導かれた光は、フォーカスエラーおよびトラックエラーといった光点制御信号、および光ディスク上に記録されている情報信号の検出に使用される。ここでは、フォーカシングエラー信号を検出するのに、非点収差方式を、トラッキングエラー信号を検出するのに、ＤＶＤ―ＲＯＭディスクを再生する場合には、ディファレンシャルフェイズディテクション方式を、ＤＶＤ―ＲＡＭディスクを再生する場合には、ＤＰＰ方式を使用している。
【００４５】
図２は、本発明光ヘッドにおける回折格子3aと回折格子3aを組み付けるキャリッジ42の構造の一部を示した分解図である。
【００４６】
前述した通り、特に小型光ヘッドでは、レーザー光源2と回折格子３との距離が短くなるため、レーザー発光点1aの位置ずれ等により、光検出器12上におけるメインスポットとサブスポットの間隔が大きく変化し、ＤＰＰ方式が正常に動作しないという重大な問題が生じる。そこで、本発明光ヘッドでは、この問題を解決するために、回折格子3aをその光軸方向26aに位置調整可能な構造にしている。そして、回折格子3aを配置する際に、光検出器12上におけるメインスポットとサブスポットの間隔が所定間隔となるように、回折格子3aをその光軸方向26aに位置調整している。なお、本調整を行う際、ディスク上におけるメインスポットとサブスポットとの間隔が、ディスクのトラックピッチの１／２となるように、回折格子3aの回転調整も同じく行っている。
【００４７】
図２に示すように、キャリッジ42は、光軸方向26aに略平行な２本の案内ガイド28を備えている。一方、回折格子3aは円筒形状をしており、組み立て調整時においては、前記案内ガイド28上を光軸方向26aに移動可能であると共に、光軸方向26aを法線とする平面内において回転が可能となっている。本回折格子3aには調整ピン用の穴27が設けてあり、この部分に調整ピンを差し込み、回折格子3aの光軸方向調整および回転調整を行う。
【００４８】
なお、回折格子3aをその光軸方向26aに調整する際には、ミラーディスクを使用し、図８の（Ｅ１＋Ｅ４）の出力と（Ｅ２＋Ｅ３）の出力とが等しくなるように、調整を行う。これにより、本発明光ヘッドでは、レーザーの発光点位置1aのばらつき等による光検出器12上でのメインスポットとサブスポットの間隔ずれを補正し、良好なトラッキングエラー信号（ＤＰＰ信号）を得ている。
【００４９】
ただし、回折格子3aの位置をその光軸方向26aに調整する際、上記と異なる信号を参照して、調整を行ってもよいことは当然である。また、図２に示した構造は一例に過ぎず、キャリッジ42に備えられた、回折格子3aを光軸方向26aに位置調整可能とする案内手段は別の構造でも構わない。回折格子3aの形状についても、図２に示した形状に限るものではなく、例えば、図１２に示すように、回折格子3aに突起32を設けた形状、あるいは、全く異なる形状としてもよい。なお、図１２に示す回折格子の場合、突起32を治具でつかみ、光軸方向の位置調整並び回転調整を行う。
【００５０】
以上はＤＰＰ信号を例にとり説明を行ったが、フォーカシングおよびトラッキングエラー信号の検出方式として、複数のスポットを使用するものであれば、従来公知の各種方式を用いてもよく、さらに、光検出器12における受光領域の形状についても特定の形状に限定されるものではない。
【００５１】
次に、発振波長７８５ｎｍの光束について、即ち、ＣＤ系について説明する。レーザー光源２bからは、波長約７８５ｎｍで偏光方向が、光ディスクの接線方向16に平行な向きの発散光が出射される。前記出射光は、レーザー光源２bに貼り付けられた１／４波長板25bにより、円偏光に変換される。なお、本光学系で、波長板25bを配置している理由はＤＶＤ系と同じである。
【００５２】
１／４波長板25bを出射した光束は、光束を収束させる機能を有する補助レンズ4によってその発散角が縮小される。本発明光ヘッドでは、前記補助レンズ4として平凸レンズを使用しており、その平面側に、回折格子3bを備えることにより、光学系の小型化を図っている。本回折格子3bにより、補助レンズ4に入射した光束は３本に分割され、ＤＰＰ方式を用いたトラッキングエラー信号検出を可能としている。なお、ＣＤ光学系において補助レンズ4を配置している理由は以下のとおりである。
【００５３】
ＤＶＤは極めて高密度に信号が記録されているため、良好な再生特性を得るためには、ディスク上のスポットサイズを十分に小さくする必要がある。このためには、ＤＶＤ光学系の倍率（＝コリメートレンズ7の焦点距離／対物レンズ9の焦点距離）は比較的大きく設定する必要がある。
【００５４】
これに対して、ＣＤ−Ｒディスクに信号を記録する場合、ディスク盤面上にレーザーパワーを効率よく集光するために、光束の光利用率を高く設定することが必須である。そのため、ＣＤ光学系の倍率は、ＤＶＤ光学系の倍率に比べて、小さく設定する必要がある。そこで、ＣＤ光学系には補助レンズ4を配置し、ＣＤ系の倍率を小さくしている。
【００５５】
補助レンズ4を出射した発散光は、複合プリズム20の第１面20aを透過し、第２面20bにより反射された後、コリメートレンズ７によって略平行光束となる。なお、本実施形態において、複合プリズム20の第１面20aは、波長約７８５ｎｍの光をほぼ１００％透過し、第２面20bは、波長約７８５ｎｍの光を約８０％反射する。
【００５６】
複合プリズム20の第２面20bに入射した光の内、約２０％は第２面20bを透過し、フロントモニター13に入射する。前記フロントモニター13はＣＤ−Ｒディスクに信号を記録する際、レーザー光強度の変化を検出するために設けられており、レーザー光源２bの出射光量を一定にするために、フロントモニター13の出力をレーザー光源２bの駆動回路にフィードバックしている。
【００５７】
対物レンズ９は、図示せぬ光ディスクのフォーカシング方向17並びにトラッキング方向15に駆動されるアクチュエーター８に搭載されている。コリメートレンズ７を出射した光束は、図示せぬミラーにより紙面垂直方向17に曲げられ、前記対物レンズ９により、光ディスクに絞り込まれ、光スポットを形成する。ここで、光ディスクは基板厚さ１．２ｍｍのＣＤである。また、対物レンズ9は、従来例で示したような特殊対物レンズであり、対物レンズ9の絞り込み時、開口数（ＮＡ）は０．５である。
【００５８】
光ディスクからの反射光は、再び対物レンズ9、および、コリメートレンズ７を通過し、複合プリズム20に入射する。前記入射光の内、約２０％は複合プリズム20を透過し、検出レンズ11を通過した後、光検出器12に導かれる。
【００５９】
前記、光検出器12に導かれた光は、フォーカスエラーおよびトラックエラーといった光点制御信号、および光ディスク上に記録されている情報信号の検出に使用される。ここでは、フォーカシングエラー信号を検出するのに、非点収差方式を、トラッキングエラー信号を検出するのに、ＤＰＰ方式を使用している。
【００６０】
図３は、本発明光ヘッドにおける補助レンズ４とレーザー光源2b、および、これらをを組み付けるキャリッジ42の構造の一部を示した分解図、図４はこれらを組み付けた状態を示した斜視図である。
【００６１】
前述した通り、ＤＶＤ系においては、光検出器12上におけるメインスポットとサブスポットの間隔の誤差を補正するために、回折格子3aをその光軸方向26aに調整している。これに対して、ＣＤ系においては、回折格子3bが補助レンズ4と一体となっているため、回折格子3b（補助レンズ4）を光軸方向26bに動かすと、補助レンズ4を出射する光の発散状態が変化し、光検出器12上においてフォーカスが合わなくなる。したがって、補助レンズ4と一体となった回折格子3bを光軸方向26bに動かす場合には、レーザー光源2bについても、補助レンズ4とは独立に、光軸方向26bに調整する必要が生じる。
【００６２】
本発明光ヘッドでは、補助レンズ4およびレーザー光源2bが、それぞれ独立に、その光軸方向26aに位置調整可能な構造になっている。そして、補助レンズ4を配置する際に、光検出器12上におけるメインスポットとサブスポットの間隔が所定間隔となり、且つ、光検出器12上でフォーカスが合うように、補助レンズ4およびレーザー光源2bをその光軸方向26aに調整している。なお、本調整を行う際、ディスク上におけるメインスポットとサブスポットとの間隔が、ディスクのトラックピッチの１／２となるように、補助レンズ4の回転調整も同じく行っている。
【００６３】
図３に示すように、キャリッジ42は、光軸方向26bに略平行な２本の案内ガイド28を備えている。一方、補助レンズ4は円筒形状をしており、組み立て調整時においては、前記案内ガイド28上を光軸方向26bに移動可能であると共に、光軸方向26bを法線とする平面内において回転が可能となっている。本補助レンズ4には調整ピン用の穴27が設けてあり、この部分に調整ピンを差し込み、補助レンズ4の光軸方向調整および回転調整を行う。
【００６４】
一方、レーザー発光源2bは、レーザー光源取付けプレート29に取付けられており、本プレート29がキャリッジ42に備えられた案内ガイド30に沿うことにより、レーザー光源2bもまた、光軸方向26bに位置調整できるようにしている。
【００６５】
なお、調整は前述したＤＶＤ系と同様、図８の（Ｅ１＋Ｅ４）の出力と（Ｅ２＋Ｅ３）の出力とが等しくなるように、調整を行う。これにより、本発明光ヘッドでは、レーザーの発光点位置1bのばらつき等による光検出器12上でのメインスポットとサブスポットの間隔ずれを補正し、良好なトラッキングエラー信号（ＤＰＰ信号）を得ている。
【００６６】
ただし、回折格子3bおよびレーザー光源2bの位置をその光軸方向26bに調整する際、上記と異なる信号を参照して、調整を行ってもよいことは当然である。また、図３、４に示した構造は一例に過ぎず、キャリッジ42に備えられた、回折格子3bを光軸方向26bに位置調整可能とする案内手段は別の構造でも構わない。
【００６７】
本発明光ヘッドでは、図４に示すように、補助レンズ4の円筒部分にレーザー光源2bの一部を挿入することにより、省スペース化を図っている。
【００６８】
なお、図３および４で示した補助レンズ4の形状は、１例に過ぎず、本形状以外であっても構わない。
【００６９】
以上はＤＰＰ信号を例にとり説明を行ったが、フォーカシングおよびトラッキングエラー信号の検出方式として、複数のスポットを使用するものであれば、従来公知の各種方式を用いてもよく、さらに、光検出器12における受光領域の形状についても特定の形状に限定されるものではない。
【００７０】
本実施例では、ＤＶＤ系光束およびＣＤ系光束の光路を合成する光学部品として、互いに平行な２面の反射面を備えた複合プリズム14を使用することにより、部品の実装を容易にしている。また、複合プリズム14を使用することにより、上記２面の反射面を光路中に配置したＤＶＤ系においては、複合プリズムの位置が変位した場合に生じる光検出器12上のスポットの位置ずれ量が小さくなるという長所がある。
【００７１】
ただし、光学系として、複合プリズム20を使用せず、図６に示したように、ダイクロイックプリズム5とダイクロイックハーフミラー6を用いた構成にしてもよく、また、これらと異なる光学系配置であってもよい。
【００７２】
本実施例では、ＤＶＤ系において回折格子を、ＣＤ系において回折格子を備えた補助レンズとレーザー光源とを、その光軸方向に調整しているが、回折格子のみを調整する構成であっても、あるいは、回折格子を備えた補助レンズとレーザー光源との組みを、その光軸方向に調整する構成であってもよい。
【００７３】
以上では、ＤＶＤ／ＣＤ互換光ヘッドを例にとり説明を行ったが、本発明はＤＶＤおよびＣＤに限定されるものではなく、それ以外の光ディスクに対応した場合であっても同じく有効である。
【００７４】
本実施形態では、回折格子をその光軸方向に調整可能な構成にすることにより、レーザーの発光点位置ずれ等に起因する、光検出器上でのメインスポットとサブスポットの間隔ずれを補正している。これにより、特に小型光ヘッドにおいて重大な問題となるトラッキングエラー信号（ＤＰＰ信号）の劣化を防止している。
【００７５】
また、補助レンズの片面に回折格子を備えることにより省スペース化を行い、補助レンズ並びにレーザー光源をその光軸方向に調整可能な構成にすることにより、小型、且つ、高性能のＣＤ−Ｒ記録対応ＤＶＤ／ＣＤ互換光ヘッドを実現している。
【００７６】
次に、これまでに説明した本発明光ヘッドを搭載した、本発明光ディスク装置の実施形態について説明する。
【００７７】
図７は、本発明の光ディスク装置40の概略斜視図である。
【００７８】
同図において、41は本発明光ヘッド、８はアクチュエーター、10は光ディスク、42はキャリッジ、43はターンテーブル、44はディスクトレイ、45はクランパー、46はクランパーホルダー、47はユニットメカシャーシ、48はメカベース、49は防振脚、50はボトムカバー、51はトップカバーである。
【００７９】
本実施形態においては、キャリッジ42上に、本発明光ヘッド4１、即ち、対物レンズ等の光学部品、対物レンズを保持するレンズホルダーを光ディスク10のフォーカシング方向17およびトラッキング方向15に駆動するアクチュエーター8、等が配置されている。キャリッジ42は、ユニットメカシャーシ47に搭載されたキャリッジ送り機構によって光ディスク10の半径方向15に移動可能となっている。
【００８０】
本発明ディスク装置40は、ディスクトレイ44上に置かれた光ディスク10を、図示せぬディスクローディング機構により、装置内に送る、あるいは装置外に出す、という動作を行う。また、装置内に送られたディスク10は、スピンドル モーターの回転軸に一体に構成されたターンテーブル43に搭置され、クランパーホルダー46に取り付けられているクランパー45によって吸引固定される。
【００８１】
スピンドルモーターにより、ディスク10は回転し、ディスク10上への信号の書き込み、あるいは、ディスク10上に記録された信号の読み出しを、光ヘッド41によって行う。
【００８２】
ユニットメカシャーシ47は、弾性部材で構成した防振脚49を介して、メカベース48に取り付けられている。また、装置全体にはボトムカバー50とトップカバー51が取り付けられている。
【００８３】
以上が、本発明光ディスク装置の構成であり、本発明により、小型、且つ、高性能のＣＤ−Ｒ記録対応ＤＶＤ／ＣＤ互換光ディスク装置を実現している。
【００８４】
ただし、光ディスク10としてカートリッジを用いた場合でもかまわない。また、光ディスク10をトレイに載せて挿入する方式以外に、光ディスク10あるいはカートリッジそれ自体を自動あるいは手動によって挿入する方式等、従来公知の各種方式を用いることができる。さらに、キャリッジ移動機構としては、ギア、スクリューねじ、ステップモータ、リニアモータ等従来公知の各種方式いずれを使用してもかまわない。
以上述べた実施の形態によれば、回折格子をその光軸方向に位置調整可能な構成とすることにより、光検出器上におけるメインスポットとサブスポットの間隔ずれに起因するトラッキングエラー信号の劣化を防止している。これにより、小型、且つ、高性能のＤＶＤ／ＣＤ互換光ヘッドを実現している。また、本発明光ヘッドを搭載することにより、小型、且つ、高性能のＤＶＤ／ＣＤ互換光ディスク装置を実現している。
【００８５】
以上述べたように、本発明によれば、小型、且つ、高性能の光ヘッドおよびこれを搭載した光ディスク装置を実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における光学系の構成を示した図である
【図２】第１の実施形態における回折格子の取付け方法を示した斜視図である
【図３】第１の実施形態における補助レンズとレーザーの取付け方法を示した斜視図である
【図４】第１の実施形態における補助レンズとレーザーを取付けた状態を示した斜視図である
【図５】本発明光ディスク装置の実施形態を示した概略斜視図である
【図６】一般に使用されている光ヘッドの構成を示した図である
【図７】ディスク上における３スポットの位置関係を示した図である
【図８】光検出器における光検出領域のパターンの１例を示した図である
【図９】ディスクにおける回折光と光検出器上における回折光との関係について示した図である
【図１０】光検出器上における３スポットの位置関係を示した図である
【図１１】レーザーの発光点位置がずれた場合におけるサブビームの仮想発光点の変化を示した図である
【図１２】回折格子の形状を示した斜視図である
【符号の説明】
１a、1b…レーザーの発光点、２a、2b…レーザー光源、3a、3b…回折格子、4…補助レンズ、5…ダイクロイックプリズム、6…ダイクロイックハーフミラー、７…コリメートレンズ、8…アクチュエーター、9…対物レンズ、10…光ディスク、11…検出レンズ、12…光検出器、13…フロントモニター、14…ミラー、15…ディスクの半径方向、16…ディスクの接線方向、17…フォーカシング方向、18…ヨーク、19…磁石、20…複合プリズム、20a…複合プリズム第１面、20b…複合プリズム第２面、21…メインスポット、22、22'…サブスポット、23…メイン受光領域、24、24'…サブ受光領域、２5a、25b…１／４波長板、２6a、26b…光軸方向、27…調整ピン用穴、28…補助レンズ用ガイド、29…レーザー光源取付けプレート、30…レーザー光源取付けプレート用ガイド、31、31'…サブビームの仮想光源位置、32…調整治具用突起、40…本発明光ディスク装置、41…本発明光ヘッド、42…キャリッジ、43…ターンテーブル、44…ディスクトレイ、45…クランパー、46…クランパーホルダー、47…ユニットメカシャーシ、48…メカベース、49…防振脚、50…ボトムカバー、51…トップカバー
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ヘッドおよびそれを用いた光ディスク装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスクは、非接触、大容量、低コスト等の特徴を有する情報メディアである。音楽用、コンピュータ用等の様々な用途で広く用いられているコンパクトディスク（以下、ＣＤと表記）は、再生専用であるＣＤ−ＲＯＭの他に、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷといった記録可能なディスクの普及も急速に進んでいる。
【０００３】
一方、近年、ＣＤの約７倍の容量を有するデジタルバーサタイルディスク（以下、ＤＶＤと表記）等の大容量ディスクが登場している。このように、複数の種類の光ディスクが存在する状況下においては、１台の装置でこれら複数の光ディスクに対する記録および再生に対応したＤＶＤ／ＣＤ互換光ヘッド並びに光ディスク装置が強く求められている。
【０００４】
ＤＶＤ−ＲＯＭを再生するためには、波長が６５０ｎｍ帯のレーザー光源が必要であるのに対して、ＣＤ−Ｒを再生するためには、波長が７８０ｎｍ帯のレーザー光源が必要である。これは、ＣＤ−Ｒは波長６５０ｎｍ付近の反射率が低いことに起因する。したがって、ＤＶＤ／ＣＤ互換光ヘッドには、２つのレーザー光源を搭載する必要がある。光ヘッドの小型化、低コスト化のためには、１つの対物レンズにより、前記２波長に対応することが望ましいが、ＤＶＤとＣＤとでは、ディスク基板厚が異なることも相まって、１つの対物レンズでＤＶＤ／ＣＤ互換を達成することは非常に困難であった。
【０００５】
これに対し、特殊な形状の対物レンズを用いることにより、１つの対物レンズでＤＶＤ／ＣＤ互換を実現した光ヘッドが、Ｏ ｐｌｕｓ Ｅ 、第２０巻、第３号、１９９８年３月、３１９〜３２２頁（Ｏ ｐｌｕｓ Ｅ、Vol.20、No.3、pp.319〜322）に開示されている。また、前記特殊形状の対物レンズを用いると共に、ＤＶＤ系とＣＤ系において、コリメートレンズを含む検出光学系を共通化することで、光ヘッドの部品点数を大幅に低減したＤＶＤ／ＣＤ互換光ヘッドが、特開２０００−８２２２６号公報などに開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記光ヘッドでは、１つの対物レンズ並びに１つのコリメートレンズを使用し、少ない部品点数でＤＶＤ／ＣＤ互換を達成できるという利点を有する。以下では、ＣＤ―Ｒ記録並びにＣＤおよびＤＶＤ（ＲＯＭおよびＲＡＭ）を再生可能な光ヘッドを例にとり、その一般的な構成を説明する。
【０００７】
図6は、光ヘッドの光学系構成の概略を示した図である。図6において、２aは波長６５５ｎｍ付近で発振するレーザー光源、1aはその発光点、２bは波長７８５ｎｍ付近で発振するレーザー光源、1bはその発光点、3aは回折格子、4はその片面に回折格子3bを備えた補助レンズである。5は透過率および反射率が波長選択性を有するプリズム（以下、ダイクロイックプリズムと記す）、6は透過率および反射率が波長選択性を有するハーフミラー（以下、ダイクロイックハーフミラーと記す）、７はコリメートレンズ、14は光束をほぼ１００％反射するミラー、8はアクチュエーター、9はＤＶＤ／ＣＤ互換用特殊対物レンズ（以下では、対物レンズと記す）、10は光ディスク、11は検出レンズ、12は光検出器、13はフロントモニターである。なお、15はディスク10の半径方向（ディスクにおけるトラッキング方向）、16はディスク10の接線方向、15および16に垂直な方向（紙面に垂直な方向）がフォーカシング方向17である（図中では、簡略のため２次元で表記）。
【０００８】
まず、ＤＶＤ系について説明する。レーザー光源2a（波長６５５ｎｍ）からの出射光は、回折格子３aにより、３本の光束に分割され、後述するディファレンシャルプッシュプル方式（以下ＤＰＰ方式と記述）を用いたトラッキングエラー信号検出に使用される。以下では、前記３本の光束の内、０次光をメイン、±１次光をサブと記述する。
【０００９】
回折格子３aを出射した発散光は、ダイクロイックプリズム5およびダイクロイックハーフミラー6により反射された後、コリメートレンズ７によって略平行光束となる。
【００１０】
コリメートレンズ７を出射した光束は、ミラー14により紙面垂直方向に曲げられ、アクチュエーター８に搭載された前記対物レンズ９により、光ディスク10に絞り込まれ、光スポットを形成する（図中では、簡略のため２次元で表記）。
【００１１】
光ディスク10からの反射光は、対物レンズ9、コリメートレンズ７、ダイクロイックハーフミラー6、検出レンズ11を通過した後、光検出器12に導かれる。
【００１２】
前記、光検出器12に導かれた光は、フォーカスエラーおよびトラックエラーといった光点制御信号、および光ディスク10上に記録されている情報信号の検出に使用される。一般に、フォーカシングエラー信号を検出するのに非点収差方式、トラッキングエラー信号を検出するのに、ＤＶＤ−ＲＯＭディスク再生時には、ディファレンシャルフェイズディテクション方式、ＤＶＤ−ＲＡＭディスク再生時にはＤＰＰ方式が用いられる。
【００１３】
次に、ＣＤ系について説明する。レーザー光源２b（波長約７８５ｎｍ）からの出射光は、光束を収束させる機能を有する補助レンズ4に入射し、その発散角が縮小される。ここでは、前記補助レンズ4として平凸レンズを使用しており、その平面側には、回折格子3bが備えられている。本回折格子3bにより、補助レンズ4に入射した光束は３本に分割され、ＤＰＰ方式を用いたトラッキングエラー信号検出に使用される。
【００１４】
補助レンズ4を出射した発散光は、ダイクロイックプリズム5を透過し、ダイクロイックハーフミラー6により反射された後、コリメートレンズ７によって略平行光束となる。
【００１５】
ダイクロイックハーフミラー6に入射した光の内、所定量はダイクロイックハーフミラー6を透過し、フロントモニター13に入射する。前記フロントモニター13はＣＤ−Ｒディスクに信号を記録する際、レーザー光強度の変化を検出するために設けられており、レーザー光源２bの出射光量を一定にするために、フロントモニター13の出力をレーザー光源２bの駆動回路にフィードバックしている。
【００１６】
コリメートレンズ７を出射した光束は、ミラー14により紙面垂直方向に曲げられ、前記対物レンズ９により、光ディスク10に絞り込まれ、光スポットを形成する（図中では、簡略のため２次元で表記）。
【００１７】
光ディスク10からの反射光は、対物レンズ9、コリメートレンズ７、ダイクロイックハーフミラー6、検出レンズ11を通過した後、光検出器12に導かれる。
【００１８】
前記、光検出器12に導かれた光は、フォーカスエラーおよびトラックエラーといった光点制御信号、および光ディスク10上に記録されている情報信号の検出に使用される。一般に、フォーカシングエラー信号を検出するのに非点収差方式、トラッキングエラー信号を検出するのに、ＣＤ−Ｒディスクへの書き込みに対応するため、ＤＰＰ方式が用いられる。
【００１９】
上記に示したように、ＤＰＰ方式は、ＤＶＤ系、ＣＤ系の両方において使用される。以下に、ＤＰＰ方式について説明する。ただし、ＤＰＰ方式は公知の技術であるので、ここでは簡単な説明に留める。
【００２０】
ＤＰＰ方式では、図7に示すように、ディスク10上におけるメインスポット21とサブスポット22、22'のディスク半径方向15の間隔が、それぞれ１／２トラックになるように回折格子3を回転調整する。光検出器12には、例えば図８に示すように、４分割の受光領域が３つ（23、24、24'）備えられており、メインとサブのそれぞれのスポットに対しプッシュプル信号を検出する（サブの受光領域は、必ずしも４分割が必要というわけではなく、上下２分割でもよい）。フォーカシングエラー信号検出法として非点収差法を用いる場合、図9(a)に示すように、ディスク10での反射光はディスク10の半径方向15に回折されるが、検出レンズ11の作用により、(b)に示すように、光検出器12上では回折された方向がフォーカシング方向17となる。つまり、光検出器12上のスポットの強度分布は、対物レンズ射出瞳上のスポットの強度分布に対してほぼ９０°回転している。したがって、メインおよびサブのプッシュプル信号の演算式は以下のようになる（図３参照）。
メインプッシュプル信号＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）
サブプッシュプル信号＝（Ｅ１＋Ｅ４＋Ｆ１＋Ｆ４）−（Ｅ２＋Ｅ３＋Ｆ２＋Ｆ３）
ＤＰＰ信号は、上記メインプッシュプル信号とサブプッシュプル信号の作動を取ったものであり、ＤＰＰ方式により、ディスクの半径方向の傾きや、対物レンズのシフトによる影響を受けないトラッキングエラー信号を得ることができる。
【００２１】
以上に述べたＤＰＰ方式は非常に優れたトラッキングエラー検出法である。しかし、ＤＰＰ方式が正常に働くためには、光検出器上におけるメインスポットとサブスポットの間隔が所定間隔であること、即ち、図10（ｃ）に示すようにサブスポットが受光領域の上下に対して、同等に入射することが必要である。
【００２２】
これに対して、図10（a）、（b）、（d）、（e）に示すように、サブスポットが受光領域の上または下に偏って入射する場合、つまり、光検出器上におけるメインスポットとサブスポットの間隔がずれた場合、ＤＰＰ方式は正常に動作しない。
【００２３】
図11は、レーザー光源における発光点位置と回折格子の位置関係を模式的に表したものである。レーザーの発光点位置1から回折格子3までの距離をＬ、発光点位置1とサブビームの仮想発光点31までの距離をＳ、回折格子3による回折角をθとすると、これらには以下の関係がある。
【００２４】
Ｔａｎ（θ）＝Ｓ／Ｌ （１）
いま、レーザーの発光点位置が所定位置1からΔＬずれたとすると、発光点位置1'とこの場合のサブビームの仮想発光点31'までの距離はΔＳ変動する。これらには以下の関係がある。
【００２５】
Ｔａｎ（θ）＝（Ｓ＋ΔＳ）／（Ｌ＋ΔＬ） （２）
（１）、（２）式より、変動量ΔＳは次式で表される。
【００２６】
ΔＳ＝（ΔＬ／Ｌ）・Ｓ （３）
発光点位置とサブビームの仮想発光点までの距離の変動量：ΔＳが大きいほど、光検出器上におけるメインスポットとサブスポットの距離の変動量は大きくなる。
【００２７】
通常、レーザー光源単品において、±５０μｍ〜±１００μｍの発光点の位置ばらつきが存在し、さらに光ヘッドでは、レーザー光源の取付け位置ばらつきが存在する。これらの和がΔＬに相当するため、発光点位置と回折格子の距離：Ｌが小さい場合、変動量：ΔＳは無視できなくなる。
【００２８】
ノート型パーソナルコンピュータ用等の小型光ディスク装置に対応した小型光ヘッドでは、光学部品の実装スペースが小さいため、レーザー光源2と回折格子３との距離は必然的に短くなる。
【００２９】
したがって、特に小型光ヘッドにおいては、上記理由によりＤＰＰ方式が正常に動作しないという重大な問題が生じる。
【００３０】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ＤＶＤ光学系またはＣＤ光学系に配置された回折格子を、その取付け時において、光軸方向に位置調整可能な構成とすることにより、小型、且つ、高性能のＤＶＤ／ＣＤ互換光ヘッドを提供することを目的としている。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の光ヘッドでは、第１の波長の光束を出射する第１のレーザー光源と、第１の波長とは異なる第２の波長の光束を出射する第２のレーザー光源と、第１の波長の光束を３本の光束に分岐する第１の回折格子と、第２の波長の光束を３本の光束に分岐する、凹レンズまたは凸レンズに設けられた第２の回折格子と、第１の回折格子で分岐された３本の光束および第２の回折格子で分岐された３本の光束を略平行光束とするコリメートレンズと、コリメートレンズを透過した３本の光束を情報記録媒体に集光する対物レンズと、第１の波長の３本の光束と第２の波長の３本の光束とを共通の３つの受光領域で受光する光検出器と、を備える。第２の回折格子および第２のレーザー光源をそれぞれ独立に光軸に平行な方向に位置調整する位置調整機構を有し、位置調整機構を用いて第２の回折格子の位置と第２のレーザー光源の位置とをそれぞれ独立に調整することにより、光検出器における、第２の波長の３本の光束の間隔とフォーカスとを調整可能とする。
【００３６】
また、上記記載の光ヘッドを搭載した光ディスク装置とする。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による実施形態について、図を用いて詳細に説明する。ここでは、実施形態の一例として、ＣＤ―Ｒ記録並びにＣＤおよびＤＶＤを再生可能な光ヘッドおよび光ディスク装置について説明を行う。なお、図６を参照して説明した光学系と同じ種類の光学部品については、同一の参照符号を付けた。
【００３８】
図１は、本発明光ヘッドの光学系の概略を示したものである。図１において、２aは波長６５５ｎｍ付近で発振するレーザー光源、1aはその発光点、２bは波長７８５ｎｍ付近で発振するレーザー光源、1bはその発光点、25aは波長６５５ｎｍに対する１／４波長板、25ｂは波長７８５ｎｍに対する１／４波長板、3aは回折格子、4はその片面に回折格子3bを備えた補助レンズである。20は複合プリズム、７はコリメートレンズ、8はアクチュエーター、9は対物レンズ、11は検出レンズ、12は光検出器、13はフロントモニターである。また、18、19は、アクチュエーター８の磁気回路を構成するヨークと磁石であり、15,16は、それぞれ光ディスクの半径方向および接線方向を、17はフォーカシング方向を、26a、26bはそれぞれの光軸方向を示している。
【００３９】
まず、発振波長６５５ｎｍの光束について、即ち、ＤＶＤ系について説明する。レーザー光源2aからは、波長約６５５ｎｍで偏光方向が、光ディスクの半径方向15と平行な向きの発散光が出射される。前記出射光は、レーザー光源２ａに貼り付けられた１／４波長板25aにより、円偏光に変換される。なお、本光学系で、１／４波長板25aを配置しているのは、レーザー光源２ａへの戻り光によるレーザーノイズを低減するためである。なお、このような１／４波長板を用いたレーザー戻り光ノイズの低減方法については、既に特開平１１−２６１１７１号公報などで開示されているので、詳細な説明は省略する。
【００４０】
１／４波長板25aを出射した光束は、回折格子3aにより３本の光束に分割され、ＤＰＰ方式を用いたトラッキングエラー信号検出に使用される。
【００４１】
回折格子3aを出射した発散光は、複合プリズム20の第１面20aおよび第２面20bで反射された後、コリメートレンズ７によって略平行光束となる。なお、本実施形態において、複合プリズム20の第１面20aは、波長：約６５５ｎｍの光をほぼ１００％反射し、第２面20bは、波長：約６５５ｎｍの光を約５０％反射する。
【００４２】
対物レンズ９は、図示せぬ光ディスクのフォーカシング方向17並びにトラッキング方向15に駆動されるアクチュエーター８に搭載されている。コリメートレンズ７を出射した光束は、図示せぬミラーにより紙面垂直方向17に曲げられ、前記対物レンズ９により、光ディスクに絞り込まれ、光スポットを形成する。ここでは、光ディスクは基板厚さ０．６ｍｍのＤＶＤであり、対物レンズ9の絞り込み時、開口数（ＮＡ）は０．６である。
【００４３】
光ディスクからの反射光は、再び対物レンズ9、および、コリメートレンズ７を通過し、複合プリズム20に入射する。前記入射光の内、約５０％は複合プリズム20を透過し、検出レンズ11を通過した後、光検出器12に導かれる。
【００４４】
前記、光検出器12に導かれた光は、フォーカスエラーおよびトラックエラーといった光点制御信号、および光ディスク上に記録されている情報信号の検出に使用される。ここでは、フォーカシングエラー信号を検出するのに、非点収差方式を、トラッキングエラー信号を検出するのに、ＤＶＤ―ＲＯＭディスクを再生する場合には、ディファレンシャルフェイズディテクション方式を、ＤＶＤ―ＲＡＭディスクを再生する場合には、ＤＰＰ方式を使用している。
【００４５】
図２は、本発明光ヘッドにおける回折格子3aと回折格子3aを組み付けるキャリッジ42の構造の一部を示した分解図である。
【００４６】
前述した通り、特に小型光ヘッドでは、レーザー光源2と回折格子３との距離が短くなるため、レーザー発光点1aの位置ずれ等により、光検出器12上におけるメインスポットとサブスポットの間隔が大きく変化し、ＤＰＰ方式が正常に動作しないという重大な問題が生じる。そこで、本発明光ヘッドでは、この問題を解決するために、回折格子3aをその光軸方向26aに位置調整可能な構造にしている。そして、回折格子3aを配置する際に、光検出器12上におけるメインスポットとサブスポットの間隔が所定間隔となるように、回折格子3aをその光軸方向26aに位置調整している。なお、本調整を行う際、ディスク上におけるメインスポットとサブスポットとの間隔が、ディスクのトラックピッチの１／２となるように、回折格子3aの回転調整も同じく行っている。
【００４７】
図２に示すように、キャリッジ42は、光軸方向26aに略平行な２本の案内ガイド28を備えている。一方、回折格子3aは円筒形状をしており、組み立て調整時においては、前記案内ガイド28上を光軸方向26aに移動可能であると共に、光軸方向26aを法線とする平面内において回転が可能となっている。本回折格子3aには調整ピン用の穴27が設けてあり、この部分に調整ピンを差し込み、回折格子3aの光軸方向調整および回転調整を行う。
【００４８】
なお、回折格子3aをその光軸方向26aに調整する際には、ミラーディスクを使用し、図８の（Ｅ１＋Ｅ４）の出力と（Ｅ２＋Ｅ３）の出力とが等しくなるように、調整を行う。これにより、本発明光ヘッドでは、レーザーの発光点位置1aのばらつき等による光検出器12上でのメインスポットとサブスポットの間隔ずれを補正し、良好なトラッキングエラー信号（ＤＰＰ信号）を得ている。
【００４９】
ただし、回折格子3aの位置をその光軸方向26aに調整する際、上記と異なる信号を参照して、調整を行ってもよいことは当然である。また、図２に示した構造は一例に過ぎず、キャリッジ42に備えられた、回折格子3aを光軸方向26aに位置調整可能とする案内手段は別の構造でも構わない。回折格子3aの形状についても、図２に示した形状に限るものではなく、例えば、図１２に示すように、回折格子3aに突起32を設けた形状、あるいは、全く異なる形状としてもよい。なお、図１２に示す回折格子の場合、突起32を治具でつかみ、光軸方向の位置調整並び回転調整を行う。
【００５０】
以上はＤＰＰ信号を例にとり説明を行ったが、フォーカシングおよびトラッキングエラー信号の検出方式として、複数のスポットを使用するものであれば、従来公知の各種方式を用いてもよく、さらに、光検出器12における受光領域の形状についても特定の形状に限定されるものではない。
【００５１】
次に、発振波長７８５ｎｍの光束について、即ち、ＣＤ系について説明する。レーザー光源２bからは、波長約７８５ｎｍで偏光方向が、光ディスクの接線方向16に平行な向きの発散光が出射される。前記出射光は、レーザー光源２bに貼り付けられた１／４波長板25bにより、円偏光に変換される。なお、本光学系で、波長板25bを配置している理由はＤＶＤ系と同じである。
【００５２】
１／４波長板25bを出射した光束は、光束を収束させる機能を有する補助レンズ4によってその発散角が縮小される。本発明光ヘッドでは、前記補助レンズ4として平凸レンズを使用しており、その平面側に、回折格子3bを備えることにより、光学系の小型化を図っている。本回折格子3bにより、補助レンズ4に入射した光束は３本に分割され、ＤＰＰ方式を用いたトラッキングエラー信号検出を可能としている。なお、ＣＤ光学系において補助レンズ4を配置している理由は以下のとおりである。
【００５３】
ＤＶＤは極めて高密度に信号が記録されているため、良好な再生特性を得るためには、ディスク上のスポットサイズを十分に小さくする必要がある。このためには、ＤＶＤ光学系の倍率（＝コリメートレンズ7の焦点距離／対物レンズ9の焦点距離）は比較的大きく設定する必要がある。
【００５４】
これに対して、ＣＤ−Ｒディスクに信号を記録する場合、ディスク盤面上にレーザーパワーを効率よく集光するために、光束の光利用率を高く設定することが必須である。そのため、ＣＤ光学系の倍率は、ＤＶＤ光学系の倍率に比べて、小さく設定する必要がある。そこで、ＣＤ光学系には補助レンズ4を配置し、ＣＤ系の倍率を小さくしている。
【００５５】
補助レンズ4を出射した発散光は、複合プリズム20の第１面20aを透過し、第２面20bにより反射された後、コリメートレンズ７によって略平行光束となる。なお、本実施形態において、複合プリズム20の第１面20aは、波長約７８５ｎｍの光をほぼ１００％透過し、第２面20bは、波長約７８５ｎｍの光を約８０％反射する。
【００５６】
複合プリズム20の第２面20bに入射した光の内、約２０％は第２面20bを透過し、フロントモニター13に入射する。前記フロントモニター13はＣＤ−Ｒディスクに信号を記録する際、レーザー光強度の変化を検出するために設けられており、レーザー光源２bの出射光量を一定にするために、フロントモニター13の出力をレーザー光源２bの駆動回路にフィードバックしている。
【００５７】
対物レンズ９は、図示せぬ光ディスクのフォーカシング方向17並びにトラッキング方向15に駆動されるアクチュエーター８に搭載されている。コリメートレンズ７を出射した光束は、図示せぬミラーにより紙面垂直方向17に曲げられ、前記対物レンズ９により、光ディスクに絞り込まれ、光スポットを形成する。ここで、光ディスクは基板厚さ１．２ｍｍのＣＤである。また、対物レンズ9は、従来例で示したような特殊対物レンズであり、対物レンズ9の絞り込み時、開口数（ＮＡ）は０．５である。
【００５８】
光ディスクからの反射光は、再び対物レンズ9、および、コリメートレンズ７を通過し、複合プリズム20に入射する。前記入射光の内、約２０％は複合プリズム20を透過し、検出レンズ11を通過した後、光検出器12に導かれる。
【００５９】
前記、光検出器12に導かれた光は、フォーカスエラーおよびトラックエラーといった光点制御信号、および光ディスク上に記録されている情報信号の検出に使用される。ここでは、フォーカシングエラー信号を検出するのに、非点収差方式を、トラッキングエラー信号を検出するのに、ＤＰＰ方式を使用している。
【００６０】
図３は、本発明光ヘッドにおける補助レンズ４とレーザー光源2b、および、これらをを組み付けるキャリッジ42の構造の一部を示した分解図、図４はこれらを組み付けた状態を示した斜視図である。
【００６１】
前述した通り、ＤＶＤ系においては、光検出器12上におけるメインスポットとサブスポットの間隔の誤差を補正するために、回折格子3aをその光軸方向26aに調整している。これに対して、ＣＤ系においては、回折格子3bが補助レンズ4と一体となっているため、回折格子3b（補助レンズ4）を光軸方向26bに動かすと、補助レンズ4を出射する光の発散状態が変化し、光検出器12上においてフォーカスが合わなくなる。したがって、補助レンズ4と一体となった回折格子3bを光軸方向26bに動かす場合には、レーザー光源2bについても、補助レンズ4とは独立に、光軸方向26bに調整する必要が生じる。
【００６２】
本発明光ヘッドでは、補助レンズ4およびレーザー光源2bが、それぞれ独立に、その光軸方向26aに位置調整可能な構造になっている。そして、補助レンズ4を配置する際に、光検出器12上におけるメインスポットとサブスポットの間隔が所定間隔となり、且つ、光検出器12上でフォーカスが合うように、補助レンズ4およびレーザー光源2bをその光軸方向26aに調整している。なお、本調整を行う際、ディスク上におけるメインスポットとサブスポットとの間隔が、ディスクのトラックピッチの１／２となるように、補助レンズ4の回転調整も同じく行っている。
【００６３】
図３に示すように、キャリッジ42は、光軸方向26bに略平行な２本の案内ガイド28を備えている。一方、補助レンズ4は円筒形状をしており、組み立て調整時においては、前記案内ガイド28上を光軸方向26bに移動可能であると共に、光軸方向26bを法線とする平面内において回転が可能となっている。本補助レンズ4には調整ピン用の穴27が設けてあり、この部分に調整ピンを差し込み、補助レンズ4の光軸方向調整および回転調整を行う。
【００６４】
一方、レーザー発光源2bは、レーザー光源取付けプレート29に取付けられており、本プレート29がキャリッジ42に備えられた案内ガイド30に沿うことにより、レーザー光源2bもまた、光軸方向26bに位置調整できるようにしている。
【００６５】
なお、調整は前述したＤＶＤ系と同様、図８の（Ｅ１＋Ｅ４）の出力と（Ｅ２＋Ｅ３）の出力とが等しくなるように、調整を行う。これにより、本発明光ヘッドでは、レーザーの発光点位置1bのばらつき等による光検出器12上でのメインスポットとサブスポットの間隔ずれを補正し、良好なトラッキングエラー信号（ＤＰＰ信号）を得ている。
【００６６】
ただし、回折格子3bおよびレーザー光源2bの位置をその光軸方向26bに調整する際、上記と異なる信号を参照して、調整を行ってもよいことは当然である。また、図３、４に示した構造は一例に過ぎず、キャリッジ42に備えられた、回折格子3bを光軸方向26bに位置調整可能とする案内手段は別の構造でも構わない。
【００６７】
本発明光ヘッドでは、図４に示すように、補助レンズ4の円筒部分にレーザー光源2bの一部を挿入することにより、省スペース化を図っている。
【００６８】
なお、図３および４で示した補助レンズ4の形状は、１例に過ぎず、本形状以外であっても構わない。
【００６９】
以上はＤＰＰ信号を例にとり説明を行ったが、フォーカシングおよびトラッキングエラー信号の検出方式として、複数のスポットを使用するものであれば、従来公知の各種方式を用いてもよく、さらに、光検出器12における受光領域の形状についても特定の形状に限定されるものではない。
【００７０】
本実施例では、ＤＶＤ系光束およびＣＤ系光束の光路を合成する光学部品として、互いに平行な２面の反射面を備えた複合プリズム14を使用することにより、部品の実装を容易にしている。また、複合プリズム14を使用することにより、上記２面の反射面を光路中に配置したＤＶＤ系においては、複合プリズムの位置が変位した場合に生じる光検出器12上のスポットの位置ずれ量が小さくなるという長所がある。
【００７１】
ただし、光学系として、複合プリズム20を使用せず、図６に示したように、ダイクロイックプリズム5とダイクロイックハーフミラー6を用いた構成にしてもよく、また、これらと異なる光学系配置であってもよい。
【００７２】
本実施例では、ＤＶＤ系において回折格子を、ＣＤ系において回折格子を備えた補助レンズとレーザー光源とを、その光軸方向に調整しているが、回折格子のみを調整する構成であっても、あるいは、回折格子を備えた補助レンズとレーザー光源との組みを、その光軸方向に調整する構成であってもよい。
【００７３】
以上では、ＤＶＤ／ＣＤ互換光ヘッドを例にとり説明を行ったが、本発明はＤＶＤおよびＣＤに限定されるものではなく、それ以外の光ディスクに対応した場合であっても同じく有効である。
【００７４】
本実施形態では、回折格子をその光軸方向に調整可能な構成にすることにより、レーザーの発光点位置ずれ等に起因する、光検出器上でのメインスポットとサブスポットの間隔ずれを補正している。これにより、特に小型光ヘッドにおいて重大な問題となるトラッキングエラー信号（ＤＰＰ信号）の劣化を防止している。
【００７５】
また、補助レンズの片面に回折格子を備えることにより省スペース化を行い、補助レンズ並びにレーザー光源をその光軸方向に調整可能な構成にすることにより、小型、且つ、高性能のＣＤ−Ｒ記録対応ＤＶＤ／ＣＤ互換光ヘッドを実現している。
【００７６】
次に、これまでに説明した本発明光ヘッドを搭載した、本発明光ディスク装置の実施形態について説明する。
【００７７】
図７は、本発明の光ディスク装置40の概略斜視図である。
【００７８】
同図において、41は本発明光ヘッド、８はアクチュエーター、10は光ディスク、42はキャリッジ、43はターンテーブル、44はディスクトレイ、45はクランパー、46はクランパーホルダー、47はユニットメカシャーシ、48はメカベース、49は防振脚、50はボトムカバー、51はトップカバーである。
【００７９】
本実施形態においては、キャリッジ42上に、本発明光ヘッド4１、即ち、対物レンズ等の光学部品、対物レンズを保持するレンズホルダーを光ディスク10のフォーカシング方向17およびトラッキング方向15に駆動するアクチュエーター8、等が配置されている。キャリッジ42は、ユニットメカシャーシ47に搭載されたキャリッジ送り機構によって光ディスク10の半径方向15に移動可能となっている。
【００８０】
本発明ディスク装置40は、ディスクトレイ44上に置かれた光ディスク10を、図示せぬディスクローディング機構により、装置内に送る、あるいは装置外に出す、という動作を行う。また、装置内に送られたディスク10は、スピンドル モーターの回転軸に一体に構成されたターンテーブル43に搭置され、クランパーホルダー46に取り付けられているクランパー45によって吸引固定される。
【００８１】
スピンドルモーターにより、ディスク10は回転し、ディスク10上への信号の書き込み、あるいは、ディスク10上に記録された信号の読み出しを、光ヘッド41によって行う。
【００８２】
ユニットメカシャーシ47は、弾性部材で構成した防振脚49を介して、メカベース48に取り付けられている。また、装置全体にはボトムカバー50とトップカバー51が取り付けられている。
【００８３】
以上が、本発明光ディスク装置の構成であり、本発明により、小型、且つ、高性能のＣＤ−Ｒ記録対応ＤＶＤ／ＣＤ互換光ディスク装置を実現している。
【００８４】
ただし、光ディスク10としてカートリッジを用いた場合でもかまわない。また、光ディスク10をトレイに載せて挿入する方式以外に、光ディスク10あるいはカートリッジそれ自体を自動あるいは手動によって挿入する方式等、従来公知の各種方式を用いることができる。さらに、キャリッジ移動機構としては、ギア、スクリューねじ、ステップモータ、リニアモータ等従来公知の各種方式いずれを使用してもかまわない。
以上述べた実施の形態によれば、回折格子をその光軸方向に位置調整可能な構成とすることにより、光検出器上におけるメインスポットとサブスポットの間隔ずれに起因するトラッキングエラー信号の劣化を防止している。これにより、小型、且つ、高性能のＤＶＤ／ＣＤ互換光ヘッドを実現している。また、本発明光ヘッドを搭載することにより、小型、且つ、高性能のＤＶＤ／ＣＤ互換光ディスク装置を実現している。
【００８５】
以上述べたように、本発明によれば、小型、且つ、高性能の光ヘッドおよびこれを搭載した光ディスク装置を実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における光学系の構成を示した図である
【図２】第１の実施形態における回折格子の取付け方法を示した斜視図である
【図３】第１の実施形態における補助レンズとレーザーの取付け方法を示した斜視図である
【図４】第１の実施形態における補助レンズとレーザーを取付けた状態を示した斜視図である
【図５】本発明光ディスク装置の実施形態を示した概略斜視図である
【図６】一般に使用されている光ヘッドの構成を示した図である
【図７】ディスク上における３スポットの位置関係を示した図である
【図８】光検出器における光検出領域のパターンの１例を示した図である
【図９】ディスクにおける回折光と光検出器上における回折光との関係について示した図である
【図１０】光検出器上における３スポットの位置関係を示した図である
【図１１】レーザーの発光点位置がずれた場合におけるサブビームの仮想発光点の変化を示した図である
【図１２】回折格子の形状を示した斜視図である
【符号の説明】
１a、1b…レーザーの発光点、２a、2b…レーザー光源、3a、3b…回折格子、4…補助レンズ、5…ダイクロイックプリズム、6…ダイクロイックハーフミラー、７…コリメートレンズ、8…アクチュエーター、9…対物レンズ、10…光ディスク、11…検出レンズ、12…光検出器、13…フロントモニター、14…ミラー、15…ディスクの半径方向、16…ディスクの接線方向、17…フォーカシング方向、18…ヨーク、19…磁石、20…複合プリズム、20a…複合プリズム第１面、20b…複合プリズム第２面、21…メインスポット、22、22'…サブスポット、23…メイン受光領域、24、24'…サブ受光領域、２5a、25b…１／４波長板、２6a、26b…光軸方向、27…調整ピン用穴、28…補助レンズ用ガイド、29…レーザー光源取付けプレート、30…レーザー光源取付けプレート用ガイド、31、31'…サブビームの仮想光源位置、32…調整治具用突起、40…本発明光ディスク装置、41…本発明光ヘッド、42…キャリッジ、43…ターンテーブル、44…ディスクトレイ、45…クランパー、46…クランパーホルダー、47…ユニットメカシャーシ、48…メカベース、49…防振脚、50…ボトムカバー、51…トップカバー
Claims (5)
- 第１の波長の光束を出射する第１のレーザー光源と、
前記第１の波長とは異なる第２の波長の光束を出射する第２のレーザー光源と、
前記第１の波長の光束を３本の光束に分岐する第１の回折格子と、
前記第２の波長の光束を３本の光束に分岐する、凹レンズまたは凸レンズに設けられた第２の回折格子と、
前記第１の回折格子で分岐された３本の光束および前記第２の回折格子で分岐された３本の光束を略平行光束とするコリメートレンズと、
前記コリメートレンズを透過した３本の光束を情報記録媒体に集光する対物レンズと、
前記第１の波長の３本の光束と前記第２の波長の３本の光束とを共通の３つの受光領域で受光する光検出器と、を備え、
前記第２の回折格子および前記第２のレーザー光源をそれぞれ独立に光軸に平行な方向に位置調整する位置調整機構を有し、前記位置調整機構を用いて前記第２の回折格子の位置と前記第２のレーザー光源の位置とをそれぞれ独立に調整することにより、前記光検出器における、前記第２の波長の３本の光束の間隔とフォーカスとを調整可能と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、
前記第２の回折格子は、凹レンズまたは凸レンズの平面側に設けられてい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、
前記第２の回折格子と前記凹レンズまたは凸レンズとが一体に構成されてい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、
前記凹レンズまたは凸レンズは光学系の倍率を変更する補助レンズであることを特徴とする光ヘッド。 - 請求項１から４の何れか記載の光ヘッドを備えたことを特徴とする光ディスク装置。
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