JP3919276B2 - 光ヘッドおよび光ディスク装置 - Google Patents
光ヘッドおよび光ディスク装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3919276B2 JP3919276B2 JP01497397A JP1497397A JP3919276B2 JP 3919276 B2 JP3919276 B2 JP 3919276B2 JP 01497397 A JP01497397 A JP 01497397A JP 1497397 A JP1497397 A JP 1497397A JP 3919276 B2 JP3919276 B2 JP 3919276B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- light
- wavelength
- multilayer film
- objective lens
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Optical Head (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報記憶媒体としての光ディスクに光学的に情報を記録および／または再生する光ヘッドおよび光ディスク装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ヘッドに用いられる対物レンズは光ディスクの基材厚を考慮して設計されており、対応する基材厚と異なる光ディスクに対しては、球面収差が大きくなるので、その光ディスクへの収束光の収束性能が劣り、情報の記録または再生が困難になる。従来、コンパクトディスク（ＣＤ）やビデオディスクあるいはデータ用の光磁気ディスク等の光ディスクの基材厚はすべて１．２ｍｍであったので、１つの光ヘッドでこれら種類の異なる光ディスクの情報を記録または再生することが可能であった。
【０００３】
一方、最近規格統一されたデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）は記憶する情報の高密度化を図っているために、それに対応して、光ヘッドの対物レンズの開口数を大きくし、使用する光の波長を短くしている。
【０００４】
光ヘッドの対物レンズの開口数を大きくすると光学的な分解能が向上し、情報の記録または再生できる周波数帯域を広げることができる。しかし、光ディスクに傾きがあるとコマ収差が増加するという問題が起こる。光ディスクの傾きは、光ディスク自身のそり以外に光ディスク装置のターンテーブルの面振れ、さらには光ディスクとターンテーブルとの間に入った異物によっても発生するため避けられない。光ディスクの傾きによるコマ収差は、対物レンズの開口数の３乗と光ディスクの基材厚に比例するため、同じ基材厚の光ディスクでも対物レンズの開口数を上げるとコマ収差が増加し光の収束性能が下がる。そこで、ＤＶＤでは対物レンズの開口数を大きくしてもコマ収差が大きくならないように、光ディスクの基材厚を０．６ｍｍまで薄くして対処している。しかし、基材厚が０．６ｍｍの光ディスクの情報を記録または再生する対物レンズでは、基材厚が１．２ｍｍの従来の光ディスクの情報を記録または再生することができず、従来の光ディスクとの間の互換性を保つことができない。
【０００５】
また、光ヘッドの光の波長を短くすると、対物レンズの開口数を大きくすることと同様に、光学的な分解能が向上し、情報の記録または再生可能な周波数帯域を広げることができる。しかし、使用する光の波長が７８０ｎｍ〜８３０ｎｍに対応している基材厚１．２ｍｍの従来の光ディスクの情報を、より短波長の半導体レーザ光で再生した場合、その光ディスクの情報記録面の光の反射率や吸収率等が波長によって違うので、十分な情報の再生信号または制御信号が得られない。これは、たとえば書き込み可能なＣＤとして規格化されたＣＤ−Ｒ等で顕著にみられる。ＣＤ−Ｒはもともと、７７５ｎｍ〜８２０ｎｍの波長の光を用いたとき、情報記録面からの反射光の反射率が６５％以上であると規定されているが、規定範囲外の波長の光を用いると、その反射率は極端に低下し、情報記録面への光の吸収率が向上する。６５０ｎｍ付近の波長の光を用いると、反射率が１／８、吸収率が８倍程度になるＣＤ−Ｒがあり、規定の光パワーで情報の再生を試みると、再生はおろか光の吸収によってあらかじめ記録された情報が消去されることになる。従来の技術では、６５０ｎｍの波長の光に対応した高密度光ディスクと、７７５ｎｍ〜８２０ｎｍの波長の光に対応したＣＤ−Ｒの情報を、１つの光ヘッドで再生するのは非常に困難であり、高密度光ディスクの記録または再生用の光ヘッドと、ＣＤ−Ｒの記録または再生用の光ヘッドをそれぞれ独立に設ける必要があった。
【０００６】
このため、図１２に示すような２つの光ヘッドを用いた方法が考えられている。光ヘッド４０は、基材厚０．６ｍｍの光ディスクの情報を記録または再生するためのものである。この光ヘッド４０において、半導体レーザ４１から出射した波長６５０ｎｍの放射光は、集光レンズ４２により集光されて略平行な光ビーム４３となる。この光ビーム４３はハーフミラー４４に入射し、一部の光ビーム４３はここを透過し、ミラー４５で反射して対物レンズ４６に入射する。対物レンズ４６の開口数は０．６に設定され、基材厚０．６ｍｍの光ディスクであるＤＶＤ光ディスクに対応している。対物レンズ４６に入射した光ビーム４３は、基材厚０．６ｍｍの光ディスク９の情報面上に絞り込まれ光スポット４７を形成する。次に、光ディスク９から反射した反射光は再び対物レンズ４６、ミラー４５を通り、ハーフミラー４４に入射する。ハーフミラー４４に入射した反射光の一部はここで反射し、絞りレンズ４８とシリンドリカルレンズ４９を通って、光検出器５０に受光される。光検出器５０は、情報の記録または再生信号を検出するとともに、非点収差法によりフォーカス制御信号を、位相差法によりトラッキング制御信号を検出するように構成されている。符号５１は、対物レンズ４６をフォーカスおよび／またはトラッキング制御を安定にする方向に駆動し、光スポット４７を情報記録媒体面上の情報を記録または再生するトラックに追従させるための対物レンズ駆動装置を示す。
【０００７】
一方、光ヘッド６０は、基材厚１．２ｍｍの光ディスクの情報を記録または再生するためのものである。この光ヘッド６０において、半導体レーザ６１から出射した波長７８０ｎｍの放射光は、集光レンズ６２により集光されて略平行な光ビーム６３となる。この光ビーム６３はハーフミラー６４に入射し、一部の光ビーム６３はここを透過し、ミラー６５で反射して対物レンズ６６に入射する。対物レンズ６６の開口数は０．４５に設定され、基材厚１．２ｍｍの光ディスクであるＣＤ−Ｒ等の従来の光ディスクに対応している。対物レンズ６６に入射した光ビーム６３は、基材厚１．２ｍｍの光ディスク１６の情報面上に絞り込まれ光スポット６７を形成する。次に、光ディスク１６から反射した反射光は再び対物レンズ６６、ミラー６５を通り、ハーフミラー６４に入射する。ハーフミラー６４に入射する反射光の一部はここで反射し、絞りレンズ６８とシリンドリカルレンズ６９を通って、光検出器７０に受光される。光検出器７０は、情報の記録または再生信号を検出するとともに、非点収差法によりフォーカス制御信号を、プッシュプル法によりトラッキング制御信号を検出するように構成されている。符号７１は、対物レンズ６６をフォーカスおよび／またはトラッキング制御を安定にする方向に駆動し、光スポット６７を情報記録媒体面上の情報を記録および再生するトラックに追従させるための対物レンズ駆動装置である。
【０００８】
上述した図１２のような構成において、ＤＶＤのような基材厚０．６ｍｍの光ディスク９の情報を記録または再生する場合は、光ヘッド４０を起動させ、光スポット４７が光ディスク９の情報面上に形成されるように制御し、またＣＤ−Ｒのような基材厚１．２ｍｍの光ディスク１６の情報を記録または再生する場合は、光ヘッド６０を起動させ、光スポット６７が光ディスク１６の情報面上に形成されるように制御する。これにより、厚みの異なる光ディスク９または光ディスク１６に情報を記録または再生する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来、基材厚の異なる光ディスクまたは対応波長の異なる光ディスクの情報を記録または再生するときは、それぞれの光ディスクに対応した光ヘッドを独立して用意する必要があった。
【００１０】
本発明はこのような従来の、基材厚の異なる光ディスクまたは対応波長の異なる光ディスクに対して、それぞれの光ディスクに対応した光ヘッドを独立して用意する必要があり、それにともなって、コスト高なり、装置が小型化できないという課題を考慮し、１つの光ヘッドで基材厚の異なる光ディスクまたは、対応波長の異なる光ディスクの情報を記録または再生することを可能とし、低コストで小型の光ヘッドおよびその光ヘッドを用いた光ディスク装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、請求項１の本発明は、第１の波長の光を出射する第１の光源と、第２の波長の光を出射する第２の光源と、対物レンズと、基材厚がｔ１の第１の光ディスクの情報面に対しては前記第１の波長の光の光束を前記対物レンズに入力し、基材厚が前記ｔ１より厚いｔ２の第２の光ディスクの情報面に対しては前記第２の波長の光の光束を前記対物レンズに入力するとともに、前記第１の情報面からの前記第１の波長の反射光を第１の光検出器へ、また前記第２の情報面からの前記第２の波長の反射光を第２の光検出器へ導く光学系と、前記光学系の中に配置され、前記第１の波長の光および前記第２の波長の光を透過する第１の光学多層膜および、前記第１の光学多層膜の周囲に存在し、前記第１の波長の光を透過し前記第２の波長の光を反射する第２の光学多層膜を有し、前記第２の波長の光の光束の開口を制限する開口制限手段と、を備え、前記開口制限手段においては、前記第１の光学多層膜を透過した前記第１の波長の光と、前記第２の光学多層膜を透過した前記第１の波長の光との位相差が実質上等しく、さらに、前記第１の光学多層膜を透過する光の波長の変化に対する透過前後の位相のずれの割合（変化率）と、前記第２の光学多層膜を透過する光の波長の変化に対する透過前後の位相のずれの割合（変化率）とが、前記第１の波長の近傍の範囲内で、実質上等しいことを特徴とする光ヘッドである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１３】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１として、１つの光ヘッドで基材厚の異なる光ディスクまたは、対応波長の異なる光ディスクの情報を記録または再生することを可能にした光ヘッドの構成をその動作とともに述べる。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態１の基材厚０．６ｍｍの光ディスク９の情報を記録または再生する場合の光ヘッドの光学系を示す構成図である。図２は、本発明の実施の形態１の基材厚１．２ｍｍの光ディスク１６の情報を記録または再生する場合の光ヘッドの光学系を示す構成図である。
【００１５】
図１において、半導体レーザ１から出射した波長６５０ｎｍの光の一部はハーフミラー２を透過し、ビームスプリッタ３を透過して、集光レンズ４により集光され略平行な光ビーム５となる。なお、ビームスプリッタ３は、波長６５０ｎｍの光を透過し、波長７８０ｎｍの光を反射するものである。光ビーム５はミラー６で反射し、開口制限手段７を通って対物レンズ８に入射する。対物レンズ８に入射した光ビーム５は、光ディスク９の情報記録面上の結像点ｐに絞り込まれ、光スポット１０を形成する。
【００１６】
なお、開口制限手段７は、図３（ａ）に示すよう、内周部の第１の光学多層膜７ａおよび外周部の第２の光学多層膜７ｂとからなり、それらの光学特性を図４〜図６に示す。これにより、波長６５０ｎｍの光は、開口制限手段７の第１の光学多層膜７ａおよび第２の光学多層膜７ｂをほとんど光量損失することなく透過することがわかる。また、開口制限手段７は、波長６５０ｎｍの光ビーム５の開口を制限しないものとする。なお、図４または図５において、透過率が０％であることは、反射率が１００％であることを意味する。
【００１７】
対物レンズ８の開口数は０．６に設定し、ＤＶＤのような基材厚０．６ｍｍの光ディスク９に対応している。
【００１８】
光ディスク９で反射した光ビーム１１は、再び対物レンズ８、開口制限手段７を通って、ミラー６で反射し、集光レンズ４に入射する。集光レンズ４に入射した光ビーム１１は、収束しながらビームスプリッタ３を透過し、さらにハーフミラー２で一部が反射して、検出レンズ１２により非点収差を与えられ、光検出器１３で受光される。光検出器１３は、情報の記録または再生信号を検出するとともに、非点収差法によりフォーカス制御信号を、位相差法によりトラッキング制御信号を検出する。
【００１９】
他方、図２に示すように、実施の形態１の光ヘッドは、波長７８０ｎｍの光の光源としての半導体レーザ１４ａと、光ディスク１６からの反射光を分離し空間的変化を与えるホログラム１４ｃと、その反射光を受光する光検出器１４ｂと、カバーガラス１４ｄとが一体に構成されたモジュール１４を備えている。
【００２０】
図２において、モジュール１４の半導体レーザ１４ａから出射した波長７８０ｎｍの光は、カバーガラス１４ｄを透過し、波長７８０ｎｍの光を反射するビームスプリッタ３で反射して、集光レンズ４により集光され、若干発散する光ビーム１５となる。光ビーム１５は、ミラー６で反射し、開口制限手段７を通って対物レンズ８に入射する。対物レンズ８に入射した光ビーム１５は、光ディスク１６の情報記録面上の結像点ｐ’に絞り込まれ、光スポット１７を形成する。
【００２１】
なお、図３（ａ）に示すように、開口制限手段７は、光学特性の異なる内周部の第１の光学多層膜７ａと外周部の第２の光学多層膜７ｂから形成されており、図４の第１の光学多層膜７ａの光学特性および図５の第２の光学多層膜７ｂの光学特性が示すように、内周部は波長７８０ｎｍの光を透過し、外周部は波長７８０ｎｍの光を反射する構成になっているため、光ビーム１５は内周部のみを透過する。内周部の開口径は、ここを透過した光を対物レンズ８で絞ったときに開口数が０．４５になるように設定され、ＣＤ−Ｒのような基材厚１．２ｍｍの光ディスク１６に対応している。
【００２２】
光ディスク１６で反射した光ビーム１８は、再び対物レンズ８、開口制限手段７を通って、ミラー６で反射し、集光レンズ４で絞られて、ビームスプリッタ３で反射し、モジュール１４に入射する。モジュール１４に入射した光ビーム１８は、ホログラム１４ｃで回折され、カバーガラス１４ｄを通って光検出器１４ｂに入射する。光検出器１４ｂは、ＳＳＤ（spot size detection）法を用いて、光ビーム１５を光ディスク１６の情報記録面に追従させるためのフォーカス制御信号を検出するとともに、プッシュプル法を用いて、光ビーム１５を光ディスク１６の情報記録面上のトラックに追従させるためのトラッキング制御信号を検出する。なお、トラッキング制御信号の検出には３ビーム法を用いてもよい。
【００２３】
次に、光ディスク９および光ディスク１６の情報記録面上で発生する光ビーム５と光ビーム１５の波面収差について述べる。
【００２４】
対物レンズ８は、基材厚０．６ｍｍの光ディスク９の情報記録面上に発生する波長６５０ｎｍの光ビーム５の波面収差を小さくする構成になっている。このとき、基材厚１．２ｍｍの光ディスク１６の情報記録面上に発生する波長７８０ｎｍの光ビーム１５の波面収差を小さくするためには、半導体レーザ１４ａから集光レンズ４までの距離を調整する必要がある。対物レンズ８と集光レンズ４の焦点距離をそれぞれ３ｍｍ、２５ｍｍとし、半導体レーザ１４ａから集光レンズ４までの距離を、半導体レーザ１から集光レンズ４までの距離より約８ｍｍ短く設定することによって、光ビーム１５を光ディスク１６の情報記録面上に波面収差１０ｍλ以下で収束させることができ、光ディスク１６の情報を問題なく再生することができる。
【００２５】
また、開口制限手段７の内周部の第１の光学多層膜７ａと外周部の第２の光学多層膜７ｂとを独立に設計すると、内周部を透過した波長６５０ｎｍの光ビーム５と外周部を透過した光ビーム５とに位相差が生じる。位相差のある光ビーム５は対物レンズ８で十分に絞ることができないので、光スポット１０の品質が劣化する。仮に、開口制限手段７の内周部と外周部とを透過する光ビーム５に、光ビーム５の１／８波長の位相差（４５゜）があると、光スポット１０近傍では略３０ｍλの波面収差が発生する。
【００２６】
ＤＶＤで用いられる光ディスク９は、基材厚が薄い場合は０．５６ｍｍ、基材厚が厚い場合は０．６４ｍｍになる。ＤＶＤ用に設計された光学系では、基材厚０．６ｍｍに対して４０μｍの厚み誤差があると４０ｍλの波面収差が生じる。
【００２７】
一般に光学設計の限界基準であるマーシャルクライテリア（Ｍarechal criteria)の７０ｍλ以下にするためには、光ビーム５の開口制限手段７透過前後の位相差による波面収差と、光ディスク９の厚み誤差によって発生する波面収差とを合わせて考える必要があるので、光ビーム５の開口制限手段７透過前後の位相差によって生じる波面収差は３０ｍλ以下にすることが求められる。すなわち、開口制限手段７を透過する光ビーム５の位相差を光ビーム５の１／８波長以下にする必要がある。
【００２８】
さらに、半導体レーザ１から出射する光には波長のばらつきがあるが、波長がばらついても位相差は抑えられなければならない。このため、図６に示すように波長６５０±２０ｎｍの実用的な範囲内において、開口制限手段７の第１の光学多層膜７ａおよび第２の光学多層膜７ｂの波長のばらつきに対する位相変化比を略等しくする必要がある。一例として、図３（ｂ）に示す第１の光学多層膜７ａの層数ｎ１を２３とし、第２の光学多層膜７ｂの層数ｎ２を１１として、第１の光学多層膜７ａを透過する波長の光と、第２の光学多層膜７ｂを透過する波長の光との位相差がほとんど無く、さらに波長のばらつきに対するそれぞれの光学多層膜を透過する光の波長の位相変化率が略等しくなるよう設計すると次の表１のようになる。なお、開口制限手段７に用いる基材の屈折率は１．５１とし、光学的膜厚とは物理的な膜厚に屈折率を掛けたものとする。
【００２９】
【表１】
【００３０】
表１の構成の第１の光学多層膜７ａの光の波長変化に対する透過率の計算結果を図７に示す。表１の構成の第２の光学多層膜７ｂの光の波長変化に対する透過率の計算結果を図８に示す。図９に、表１の構成の第１の光学多層膜７ａおよび第２の光学多層膜７ｂを透過する前後の光の波長のずれの計算結果を、位相差によって表現した光学特性図を示す。これにより、表１の通り設計した光学多層膜は光ヘッドの開口制限手段７として用いるのに十分な特性が得られたことがわかる。なお、図９の位相は図３（ｂ）のＡ面を基準としたときのＢ面の位相である。また、図３（ｂ）のＢ面は２つの光学多層膜のうち厚い方の光学多層膜の光の出射面とし、薄い方の光学多層膜を透過する光ビームはδＳの間は空気中を進むものとした。さらに、上記のδＳをほぼ０にすることもできるが設計事項なので詳細は省略する。
【００３１】
以上説明してきた光ヘッドを用いると、波長６５０ｎｍの光に対応する基材厚０．６ｍｍの光ディスク９の情報を記録または再生する場合は、半導体レーザ１を点灯させ、光ディスク９の情報記録面上に焦点をむすび、その反射光を光検出器１３で受光することにより、情報記録再生信号および制御信号を得ることができる。また、波長７８０ｎｍの光に対応する基材厚１．２ｍｍの光ディスク１６の情報を記録または再生する場合は、半導体レーザ１４ａを点灯させ、光ディスク１６の情報記録面上に焦点をむすび、その反射光を光検出器１４ｂで受光することにより、情報記録再生信号および制御信号を得ることができる。
【００３２】
なお、基材厚１．２ｍｍの光ディスク再生時の開口制限はシャッターなどの機械的な動きを必要とせず、高い信頼性が得られる。さらに、従来のレーザと検出器を一体にしたモジュールは変更することなくそのまま使用することができる。
【００３３】
なお、光ビーム１１を検出するためハーフミラー２を用いたが、反射光量が少ない光ディスク等を記録または再生する場合は、偏光ビームスプリッタと波長板を用い半導体レーザ１から出射する光ビームを偏光ビームスプリッタに対してＰ偏光とし、光ディスク９からの反射光を波長板を通すことによりＳ偏光にして分離すれば光の利用効率を上げることができる。
【００３４】
なお、モジュール１４では光ディスク１６からの反射光を分離する素子をホログラム１４ｃとしたが、同様の効果をプリズムで得ることもできる。
【００３５】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２として、１つの光ヘッドで基材厚の異なる光ディスクまたは、対応波長の異なる光ディスクの情報を記録または再生することを可能とし、実施の形態１とは異なる光ヘッドの構成をその動作とともに述べる。
【００３６】
図１０は、基材厚０．６ｍｍの光ディスク９を再生する場合の本発明の実施の形態２の光ヘッドの光学系を示す構成図である。図１１は、基材厚１．２ｍｍの光ディスク１６を再生する場合の本発明の実施の形態２の光ヘッドの光学系を示す構成図である。実施の形態１と同じ番号のものは同じ特性、形状を表す。
【００３７】
図１０に示すように、実施の形態２の光ヘッドは、波長６５０ｎｍの光の光源としての半導体レーザ２１ａと、光ディスク９からの反射光を分離し空間的変化を与えるホログラム２１ｃと、その反射光を受光する光検出器２１ｂと、カバーガラス２１ｄとが一体に構成された第１のモジュール２１を備えている。第１のモジュール２１の半導体レーザ２１ａから出射した波長６５０ｎｍの光ビームはカバーガラス２１ｄを透過し、波長６５０ｎｍの光を透過するビームスプリッタ２２を透過し、集光レンズ２３により集光されて略平行な光ビーム２４になる。光ビーム２４はミラー２５で反射し、開口制限手段７を通って対物レンズ８により結像点ｐに絞り込まれ、光ディスク９の情報記録面上に光スポット２６を形成する。開口制限手段７は、実施の形態１と同様に構成されており、波長６５０ｎｍの光ビーム２４を透過し、その光ビーム２４の開口を制限しないものである。したがって、光ビーム２４は、ほとんど光量損失することなく開口制限手段７を透過する。
【００３８】
次に、光ディスク９で反射した光ビーム２７は、再び対物レンズ８、開口制限手段７を通って、ミラー２５で反射し、集光レンズ２３で絞られてビームスプリッタ２２に入射する。光ビーム２７は、波長６５０ｎｍの光を透過するビームスプリッタ２２を直進して、第１のモジュール２１に入射する。第１のモジュール２１に入射した光ビーム２７は、ホログラム２１ｃで回折され、カバーガラス２１ｄを通って光検出器２１ｂに入射する。光検出器２１ｂは、ＳＳＤ法を用いて、光ビーム２４を光ディスク９の情報記録面に追従させるためのフォーカス制御信号を検出するとともに、位相差を用いて、光ビーム２４を光ディスク９の情報記録面上のトラックに追従させるためのトラッキング制御信号を検出する。
【００３９】
同様に、図１１に示すように、実施の形態２の光ヘッドは、波長７８０ｎｍの光の光源としての半導体レーザ３０ａと、光ディスク１６からの反射光を分離し空間的変化を与えるホログラム３０ｃと、その反射光を受光する光検出器３０ｂと、カバーガラス３０ｄとが一体に構成された第２のモジュール３０を備えている。第２のモジュール３０の半導体レーザ３０ａから出射した波長７８０ｎｍの光ビームはカバーガラス３０ｄを透過し、波長７８０ｎｍの光を反射するビームスプリッタ２２で反射し、集光レンズ２３により集光されて若干拡散する光ビーム３１になる。光ビーム３１はミラー２５で反射し、開口制限手段７を通って対物レンズ８により結像点ｐ’に絞り込まれ、光ディスク１６の情報記録面上に光スポット３２を形成する。開口制限手段７は実施の形態１と同様に構成されており、波長７８０ｎｍの光を透過する内周部の第１の光学多層膜７ａと、波長７８０ｎｍの光を反射する外周部の第２の光学多層膜７ｂとからなり、光ビーム３１は開口制限され内周部の光ビームのみが対物レンズ８に入射する。この開口制限手段７の開口径は、ここを透過した光を対物レンズ８で絞ったときに開口数が０．４５になるよう設定され、基材厚１．２ｍｍの光ディスク１６に対応している。
【００４０】
次に、光ディスク１６で反射した光ビーム３３は、再び対物レンズ８、開口制限手段７を通って、ミラー２５で反射し、集光レンズ２３で絞られてビームスプリッタ２２に入射する。光ビーム３３は、波長７８０ｎｍの光を反射するビームスプリッタ２２で反射して、第２のモジュール３０に入射する。第２のモジュール３０に入射した光ビーム３３は、ホログラム３０ｃで回折され、カバーガラス３０ｄを通って光検出器３０ｂに入射する。光検出器３０ｂは、ＳＳＤ法を用いて、光ビーム３１を光ディスク１６の情報記録面に追従させるためのフォーカス制御信号を検出するとともに、プッシュプル法を用いて、光ビーム３１を光ディスク１６の情報記録面上のトラックに追従させるためのトラッキング制御信号を検出する。
【００４１】
以上のような光学系を用いることにより、波長６５０ｎｍ対応の高密度の光ディスク９の情報を記録または再生する場合は、半導体レーザ２１ａを点灯させ、光ディスク９に焦点をむすび、その反射光を光検出器２１ｂで受光することにより、情報の記録または再生信号および制御信号を得ることができる。また、波長７８０ｎｍ対応の光ディスク１６の情報を記録または再生する場合は、半導体レーザ３０ａを点灯させ、光ディスク１６に焦点をむすび、その反射光を光検出器３０ｂで受光することにより、情報の記録または再生信号および制御信号を得ることができる。
【００４２】
なお、従来のレーザと検出器を一体にしたモジュールを２つ用いることで光学構成をより簡単にすることができ、小型で安価な光ヘッドを実現することができる。また、シャッターなどの機械的な開口制限手段を使わないため、信頼性が高い。
【００４３】
なお、実施の形態２の第１のモジュール２１および第２のモジュール３０では、光ディスク９および光ディスク１６からの反射光を分離する素子をホログラム２１ｃおよびホログラム３０ｃとしたが、同様の効果をプリズムで得ることもできる。
【００４４】
なお、本発明の基材厚がｔ１の第１の光ディスクおよび基材厚がｔ１より厚いｔ２の第２の光ディスクは、実施の形態１および実施の形態２の０．６ｍｍ、１．２ｍｍの基材厚の光ディスクに限らず、要するに、基材厚の異なる２種類の光ディスクでありさえすればよい。
【００４５】
なお、本発明の第１の光源の光の波長および第２の光源の光の波長は、実施の形態１および実施の形態２の６５０ｎｍ、７８０ｎｍに限らず、要するに、基材厚の異なる２種類の光ディスクに対応した２種類の波長でありさえすればよい。
【００４６】
なお、本発明の対物レンズの開口数は、実施の形態１および実施の形態２の波長６５０ｎｍの光の光束の開口数を０．６とするものに限らず、要するに、基材厚がｔ１の第１の光ディスクに対応した第１の光源の光をその光ディスクの情報面に収束する開口数でありさえすればよい。
【００４７】
なお、本発明の開口制限手段は、実施の形態１および実施の形態２の第１の光学膜および第２の光学膜はともに多層膜であるとし、第１の光学膜は、第１の光学膜を透過し対物レンズで収束される波長７８０ｎｍの光の光束の開口数を０．４５とするものに限らず、要するに、基材厚の異なる２種類の光ディスクと、それらの光ディスクに対応した２種類の光をそれぞれの光ディスクの情報面に収束する開口制限手段でありさえすればよい。
【００４８】
なお、本発明の光学系は、実施の形態１および実施の形態２のように、ハーフミラー、ビームスプリッター、対物レンズ、ミラー、開口制限手段から構成されるものに限らず、要するに、基材厚がｔ１の第１の光ディスクの情報面に対しては第１の波長の光の光束を対物レンズに入力し、基材厚がｔ１より厚いｔ２の第２の光ディスクの情報面に対しては第２の波長の光の光束を対物レンズに入力するとともに、第１の情報面からの第１の波長の反射光を第１の光検出器へ、また第２の情報面からの第２の波長の反射光を第２の光検出器へ導く光学系でありさえすればよい。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したところから明らかなように、本発明は、１つの光ヘッドで基材厚の異なる光ディスク、または、対応波長の異なる光ディスクの情報を記録または再生することを可能とし、低コストで小型の光ヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の基材厚０．６ｍｍの光ディスクの情報を記録または再生する場合の光ヘッドの光学系を示す構成図
【図２】本発明の実施の形態１の基材厚１．２ｍｍの光ディスクの情報を記録または再生する場合の光ヘッドの光学系を示す構成図
【図３】本発明の実施の形態１および２の開口制御手段を示す構成図
【図４】本発明の実施の形態１の第１の光学多層膜７ａの光の波長変化に対する透過率を示す光学特性図
【図５】本発明の実施の形態１の第２の光学多層膜７ｂの光の波長変化に対する透過率を示す光学特性図
【図６】本発明の実施の形態１の第１の光学多層膜７ａおよび第２の光学多層膜７ｂを透過する前後の光の波長のずれを位相差によって示す光学特性図
【図７】本発明の実施の形態１の表１の構成の第１の光学多層膜７ａの光の波長変化に対する透過率の計算結果を示す光学特性図。
【図８】本発明の実施の形態１の表１の構成の第２の光学多層膜７ｂの光の波長変化に対する透過率の計算結果を示す光学特性図。
【図９】本発明の実施の形態１の表１の構成の第１の光学多層膜７ａおよび第２の光学多層膜７ｂを透過する前後の光の波長のずれの計算結果を位相差によって示す光学特性図
【図１０】本発明の実施の形態２の基材厚０．６ｍｍの光ディスクの情報を記録または再生する場合の光ヘッドの光学系を示す構成図
【図１１】本発明の実施の形態２の基材厚１．２ｍｍの光ディスクの情報を記録または再生する場合の光ヘッドの光学系を示す構成図
【図１２】従来の光ヘッドの光学系を示す構成図
【符号の説明】
１ 半導体レーザ
２ ハーフミラー
３ ビームスプリッタ
４ 集光レンズ
５ 光ビーム
６ ミラー
７ 開口制限手段
７ａ 第１の光学多層膜
７ｂ 第２の光学多層膜
８ 対物レンズ
９ 光ディスク
１０ 光スポット
１１ 光ビーム
１２ 検出レンズ
１３ 光検出器
１４ モジュール
１４ａ 半導体レーザ
１４ｂ 光検出器
１４ｃ ホログラム
１４ｄ カバーガラス
１５ 光ビーム
１６ 光ディスク
１７ 光スポット
１８ 光ビーム
２１ 第１のモジュール
２１ａ 半導体レーザ
２１ｂ 光検出器
２１ｃ ホログラム
２１ｄ カバーガラス
２２ ビームスプリッタ
２３ 集光レンズ
２４ 光ビーム
２５ ミラー
２６ 光スポット
２７ 光ビーム
３０ 第２のモジュール
３０ａ 半導体レーザ
３０ｂ 光検出器
３０ｃ ホログラム
３０ｄ カバーガラス
３１ 光ビーム
３２ 光スポット
３３ 光ビーム
４０ 光ヘッド
４１ 半導体レーザ
４２ 集光レンズ
４３ 光ビーム
４４ ハーフミラー
４５ ミラー
４６ 対物レンズ
４７ 光スポット
４８ 絞りレンズ
４９ シリンドリカルレンズ
５０ 光検出器
５１ 対物レンズ駆動装置
６０ 光ヘッド
６１ 半導体レーザ
６２ 集光レンズ
６３ 光ビーム
６４ ハーフミラー
６５ ミラー
６６ 対物レンズ
６７ 光スポット
６８ 絞りレンズ
６９ シリンドリカルレンズ
７０ 光検出器
７１ 対物レンズ駆動装置
ｐ 光ディスク９の情報記録面上の結像点
ｐ’ 光ディスク１６の情報記録面上の結像点
Ａ面 基準面
Ｂ面 ２つの光学多層膜のうち厚い方の光学多層膜の光束出射面
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報記憶媒体としての光ディスクに光学的に情報を記録および／または再生する光ヘッドおよび光ディスク装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ヘッドに用いられる対物レンズは光ディスクの基材厚を考慮して設計されており、対応する基材厚と異なる光ディスクに対しては、球面収差が大きくなるので、その光ディスクへの収束光の収束性能が劣り、情報の記録または再生が困難になる。従来、コンパクトディスク（ＣＤ）やビデオディスクあるいはデータ用の光磁気ディスク等の光ディスクの基材厚はすべて１．２ｍｍであったので、１つの光ヘッドでこれら種類の異なる光ディスクの情報を記録または再生することが可能であった。
【０００３】
一方、最近規格統一されたデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）は記憶する情報の高密度化を図っているために、それに対応して、光ヘッドの対物レンズの開口数を大きくし、使用する光の波長を短くしている。
【０００４】
光ヘッドの対物レンズの開口数を大きくすると光学的な分解能が向上し、情報の記録または再生できる周波数帯域を広げることができる。しかし、光ディスクに傾きがあるとコマ収差が増加するという問題が起こる。光ディスクの傾きは、光ディスク自身のそり以外に光ディスク装置のターンテーブルの面振れ、さらには光ディスクとターンテーブルとの間に入った異物によっても発生するため避けられない。光ディスクの傾きによるコマ収差は、対物レンズの開口数の３乗と光ディスクの基材厚に比例するため、同じ基材厚の光ディスクでも対物レンズの開口数を上げるとコマ収差が増加し光の収束性能が下がる。そこで、ＤＶＤでは対物レンズの開口数を大きくしてもコマ収差が大きくならないように、光ディスクの基材厚を０．６ｍｍまで薄くして対処している。しかし、基材厚が０．６ｍｍの光ディスクの情報を記録または再生する対物レンズでは、基材厚が１．２ｍｍの従来の光ディスクの情報を記録または再生することができず、従来の光ディスクとの間の互換性を保つことができない。
【０００５】
また、光ヘッドの光の波長を短くすると、対物レンズの開口数を大きくすることと同様に、光学的な分解能が向上し、情報の記録または再生可能な周波数帯域を広げることができる。しかし、使用する光の波長が７８０ｎｍ〜８３０ｎｍに対応している基材厚１．２ｍｍの従来の光ディスクの情報を、より短波長の半導体レーザ光で再生した場合、その光ディスクの情報記録面の光の反射率や吸収率等が波長によって違うので、十分な情報の再生信号または制御信号が得られない。これは、たとえば書き込み可能なＣＤとして規格化されたＣＤ−Ｒ等で顕著にみられる。ＣＤ−Ｒはもともと、７７５ｎｍ〜８２０ｎｍの波長の光を用いたとき、情報記録面からの反射光の反射率が６５％以上であると規定されているが、規定範囲外の波長の光を用いると、その反射率は極端に低下し、情報記録面への光の吸収率が向上する。６５０ｎｍ付近の波長の光を用いると、反射率が１／８、吸収率が８倍程度になるＣＤ−Ｒがあり、規定の光パワーで情報の再生を試みると、再生はおろか光の吸収によってあらかじめ記録された情報が消去されることになる。従来の技術では、６５０ｎｍの波長の光に対応した高密度光ディスクと、７７５ｎｍ〜８２０ｎｍの波長の光に対応したＣＤ−Ｒの情報を、１つの光ヘッドで再生するのは非常に困難であり、高密度光ディスクの記録または再生用の光ヘッドと、ＣＤ−Ｒの記録または再生用の光ヘッドをそれぞれ独立に設ける必要があった。
【０００６】
このため、図１２に示すような２つの光ヘッドを用いた方法が考えられている。光ヘッド４０は、基材厚０．６ｍｍの光ディスクの情報を記録または再生するためのものである。この光ヘッド４０において、半導体レーザ４１から出射した波長６５０ｎｍの放射光は、集光レンズ４２により集光されて略平行な光ビーム４３となる。この光ビーム４３はハーフミラー４４に入射し、一部の光ビーム４３はここを透過し、ミラー４５で反射して対物レンズ４６に入射する。対物レンズ４６の開口数は０．６に設定され、基材厚０．６ｍｍの光ディスクであるＤＶＤ光ディスクに対応している。対物レンズ４６に入射した光ビーム４３は、基材厚０．６ｍｍの光ディスク９の情報面上に絞り込まれ光スポット４７を形成する。次に、光ディスク９から反射した反射光は再び対物レンズ４６、ミラー４５を通り、ハーフミラー４４に入射する。ハーフミラー４４に入射した反射光の一部はここで反射し、絞りレンズ４８とシリンドリカルレンズ４９を通って、光検出器５０に受光される。光検出器５０は、情報の記録または再生信号を検出するとともに、非点収差法によりフォーカス制御信号を、位相差法によりトラッキング制御信号を検出するように構成されている。符号５１は、対物レンズ４６をフォーカスおよび／またはトラッキング制御を安定にする方向に駆動し、光スポット４７を情報記録媒体面上の情報を記録または再生するトラックに追従させるための対物レンズ駆動装置を示す。
【０００７】
一方、光ヘッド６０は、基材厚１．２ｍｍの光ディスクの情報を記録または再生するためのものである。この光ヘッド６０において、半導体レーザ６１から出射した波長７８０ｎｍの放射光は、集光レンズ６２により集光されて略平行な光ビーム６３となる。この光ビーム６３はハーフミラー６４に入射し、一部の光ビーム６３はここを透過し、ミラー６５で反射して対物レンズ６６に入射する。対物レンズ６６の開口数は０．４５に設定され、基材厚１．２ｍｍの光ディスクであるＣＤ−Ｒ等の従来の光ディスクに対応している。対物レンズ６６に入射した光ビーム６３は、基材厚１．２ｍｍの光ディスク１６の情報面上に絞り込まれ光スポット６７を形成する。次に、光ディスク１６から反射した反射光は再び対物レンズ６６、ミラー６５を通り、ハーフミラー６４に入射する。ハーフミラー６４に入射する反射光の一部はここで反射し、絞りレンズ６８とシリンドリカルレンズ６９を通って、光検出器７０に受光される。光検出器７０は、情報の記録または再生信号を検出するとともに、非点収差法によりフォーカス制御信号を、プッシュプル法によりトラッキング制御信号を検出するように構成されている。符号７１は、対物レンズ６６をフォーカスおよび／またはトラッキング制御を安定にする方向に駆動し、光スポット６７を情報記録媒体面上の情報を記録および再生するトラックに追従させるための対物レンズ駆動装置である。
【０００８】
上述した図１２のような構成において、ＤＶＤのような基材厚０．６ｍｍの光ディスク９の情報を記録または再生する場合は、光ヘッド４０を起動させ、光スポット４７が光ディスク９の情報面上に形成されるように制御し、またＣＤ−Ｒのような基材厚１．２ｍｍの光ディスク１６の情報を記録または再生する場合は、光ヘッド６０を起動させ、光スポット６７が光ディスク１６の情報面上に形成されるように制御する。これにより、厚みの異なる光ディスク９または光ディスク１６に情報を記録または再生する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来、基材厚の異なる光ディスクまたは対応波長の異なる光ディスクの情報を記録または再生するときは、それぞれの光ディスクに対応した光ヘッドを独立して用意する必要があった。
【００１０】
本発明はこのような従来の、基材厚の異なる光ディスクまたは対応波長の異なる光ディスクに対して、それぞれの光ディスクに対応した光ヘッドを独立して用意する必要があり、それにともなって、コスト高なり、装置が小型化できないという課題を考慮し、１つの光ヘッドで基材厚の異なる光ディスクまたは、対応波長の異なる光ディスクの情報を記録または再生することを可能とし、低コストで小型の光ヘッドおよびその光ヘッドを用いた光ディスク装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、請求項１の本発明は、第１の波長の光を出射する第１の光源と、第２の波長の光を出射する第２の光源と、対物レンズと、基材厚がｔ１の第１の光ディスクの情報面に対しては前記第１の波長の光の光束を前記対物レンズに入力し、基材厚が前記ｔ１より厚いｔ２の第２の光ディスクの情報面に対しては前記第２の波長の光の光束を前記対物レンズに入力するとともに、前記第１の情報面からの前記第１の波長の反射光を第１の光検出器へ、また前記第２の情報面からの前記第２の波長の反射光を第２の光検出器へ導く光学系と、前記光学系の中に配置され、前記第１の波長の光および前記第２の波長の光を透過する第１の光学多層膜および、前記第１の光学多層膜の周囲に存在し、前記第１の波長の光を透過し前記第２の波長の光を反射する第２の光学多層膜を有し、前記第２の波長の光の光束の開口を制限する開口制限手段と、を備え、前記開口制限手段においては、前記第１の光学多層膜を透過した前記第１の波長の光と、前記第２の光学多層膜を透過した前記第１の波長の光との位相差が実質上等しく、さらに、前記第１の光学多層膜を透過する光の波長の変化に対する透過前後の位相のずれの割合（変化率）と、前記第２の光学多層膜を透過する光の波長の変化に対する透過前後の位相のずれの割合（変化率）とが、前記第１の波長の近傍の範囲内で、実質上等しいことを特徴とする光ヘッドである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１３】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１として、１つの光ヘッドで基材厚の異なる光ディスクまたは、対応波長の異なる光ディスクの情報を記録または再生することを可能にした光ヘッドの構成をその動作とともに述べる。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態１の基材厚０．６ｍｍの光ディスク９の情報を記録または再生する場合の光ヘッドの光学系を示す構成図である。図２は、本発明の実施の形態１の基材厚１．２ｍｍの光ディスク１６の情報を記録または再生する場合の光ヘッドの光学系を示す構成図である。
【００１５】
図１において、半導体レーザ１から出射した波長６５０ｎｍの光の一部はハーフミラー２を透過し、ビームスプリッタ３を透過して、集光レンズ４により集光され略平行な光ビーム５となる。なお、ビームスプリッタ３は、波長６５０ｎｍの光を透過し、波長７８０ｎｍの光を反射するものである。光ビーム５はミラー６で反射し、開口制限手段７を通って対物レンズ８に入射する。対物レンズ８に入射した光ビーム５は、光ディスク９の情報記録面上の結像点ｐに絞り込まれ、光スポット１０を形成する。
【００１６】
なお、開口制限手段７は、図３（ａ）に示すよう、内周部の第１の光学多層膜７ａおよび外周部の第２の光学多層膜７ｂとからなり、それらの光学特性を図４〜図６に示す。これにより、波長６５０ｎｍの光は、開口制限手段７の第１の光学多層膜７ａおよび第２の光学多層膜７ｂをほとんど光量損失することなく透過することがわかる。また、開口制限手段７は、波長６５０ｎｍの光ビーム５の開口を制限しないものとする。なお、図４または図５において、透過率が０％であることは、反射率が１００％であることを意味する。
【００１７】
対物レンズ８の開口数は０．６に設定し、ＤＶＤのような基材厚０．６ｍｍの光ディスク９に対応している。
【００１８】
光ディスク９で反射した光ビーム１１は、再び対物レンズ８、開口制限手段７を通って、ミラー６で反射し、集光レンズ４に入射する。集光レンズ４に入射した光ビーム１１は、収束しながらビームスプリッタ３を透過し、さらにハーフミラー２で一部が反射して、検出レンズ１２により非点収差を与えられ、光検出器１３で受光される。光検出器１３は、情報の記録または再生信号を検出するとともに、非点収差法によりフォーカス制御信号を、位相差法によりトラッキング制御信号を検出する。
【００１９】
他方、図２に示すように、実施の形態１の光ヘッドは、波長７８０ｎｍの光の光源としての半導体レーザ１４ａと、光ディスク１６からの反射光を分離し空間的変化を与えるホログラム１４ｃと、その反射光を受光する光検出器１４ｂと、カバーガラス１４ｄとが一体に構成されたモジュール１４を備えている。
【００２０】
図２において、モジュール１４の半導体レーザ１４ａから出射した波長７８０ｎｍの光は、カバーガラス１４ｄを透過し、波長７８０ｎｍの光を反射するビームスプリッタ３で反射して、集光レンズ４により集光され、若干発散する光ビーム１５となる。光ビーム１５は、ミラー６で反射し、開口制限手段７を通って対物レンズ８に入射する。対物レンズ８に入射した光ビーム１５は、光ディスク１６の情報記録面上の結像点ｐ’に絞り込まれ、光スポット１７を形成する。
【００２１】
なお、図３（ａ）に示すように、開口制限手段７は、光学特性の異なる内周部の第１の光学多層膜７ａと外周部の第２の光学多層膜７ｂから形成されており、図４の第１の光学多層膜７ａの光学特性および図５の第２の光学多層膜７ｂの光学特性が示すように、内周部は波長７８０ｎｍの光を透過し、外周部は波長７８０ｎｍの光を反射する構成になっているため、光ビーム１５は内周部のみを透過する。内周部の開口径は、ここを透過した光を対物レンズ８で絞ったときに開口数が０．４５になるように設定され、ＣＤ−Ｒのような基材厚１．２ｍｍの光ディスク１６に対応している。
【００２２】
光ディスク１６で反射した光ビーム１８は、再び対物レンズ８、開口制限手段７を通って、ミラー６で反射し、集光レンズ４で絞られて、ビームスプリッタ３で反射し、モジュール１４に入射する。モジュール１４に入射した光ビーム１８は、ホログラム１４ｃで回折され、カバーガラス１４ｄを通って光検出器１４ｂに入射する。光検出器１４ｂは、ＳＳＤ（spot size detection）法を用いて、光ビーム１５を光ディスク１６の情報記録面に追従させるためのフォーカス制御信号を検出するとともに、プッシュプル法を用いて、光ビーム１５を光ディスク１６の情報記録面上のトラックに追従させるためのトラッキング制御信号を検出する。なお、トラッキング制御信号の検出には３ビーム法を用いてもよい。
【００２３】
次に、光ディスク９および光ディスク１６の情報記録面上で発生する光ビーム５と光ビーム１５の波面収差について述べる。
【００２４】
対物レンズ８は、基材厚０．６ｍｍの光ディスク９の情報記録面上に発生する波長６５０ｎｍの光ビーム５の波面収差を小さくする構成になっている。このとき、基材厚１．２ｍｍの光ディスク１６の情報記録面上に発生する波長７８０ｎｍの光ビーム１５の波面収差を小さくするためには、半導体レーザ１４ａから集光レンズ４までの距離を調整する必要がある。対物レンズ８と集光レンズ４の焦点距離をそれぞれ３ｍｍ、２５ｍｍとし、半導体レーザ１４ａから集光レンズ４までの距離を、半導体レーザ１から集光レンズ４までの距離より約８ｍｍ短く設定することによって、光ビーム１５を光ディスク１６の情報記録面上に波面収差１０ｍλ以下で収束させることができ、光ディスク１６の情報を問題なく再生することができる。
【００２５】
また、開口制限手段７の内周部の第１の光学多層膜７ａと外周部の第２の光学多層膜７ｂとを独立に設計すると、内周部を透過した波長６５０ｎｍの光ビーム５と外周部を透過した光ビーム５とに位相差が生じる。位相差のある光ビーム５は対物レンズ８で十分に絞ることができないので、光スポット１０の品質が劣化する。仮に、開口制限手段７の内周部と外周部とを透過する光ビーム５に、光ビーム５の１／８波長の位相差（４５゜）があると、光スポット１０近傍では略３０ｍλの波面収差が発生する。
【００２６】
ＤＶＤで用いられる光ディスク９は、基材厚が薄い場合は０．５６ｍｍ、基材厚が厚い場合は０．６４ｍｍになる。ＤＶＤ用に設計された光学系では、基材厚０．６ｍｍに対して４０μｍの厚み誤差があると４０ｍλの波面収差が生じる。
【００２７】
一般に光学設計の限界基準であるマーシャルクライテリア（Ｍarechal criteria)の７０ｍλ以下にするためには、光ビーム５の開口制限手段７透過前後の位相差による波面収差と、光ディスク９の厚み誤差によって発生する波面収差とを合わせて考える必要があるので、光ビーム５の開口制限手段７透過前後の位相差によって生じる波面収差は３０ｍλ以下にすることが求められる。すなわち、開口制限手段７を透過する光ビーム５の位相差を光ビーム５の１／８波長以下にする必要がある。
【００２８】
さらに、半導体レーザ１から出射する光には波長のばらつきがあるが、波長がばらついても位相差は抑えられなければならない。このため、図６に示すように波長６５０±２０ｎｍの実用的な範囲内において、開口制限手段７の第１の光学多層膜７ａおよび第２の光学多層膜７ｂの波長のばらつきに対する位相変化比を略等しくする必要がある。一例として、図３（ｂ）に示す第１の光学多層膜７ａの層数ｎ１を２３とし、第２の光学多層膜７ｂの層数ｎ２を１１として、第１の光学多層膜７ａを透過する波長の光と、第２の光学多層膜７ｂを透過する波長の光との位相差がほとんど無く、さらに波長のばらつきに対するそれぞれの光学多層膜を透過する光の波長の位相変化率が略等しくなるよう設計すると次の表１のようになる。なお、開口制限手段７に用いる基材の屈折率は１．５１とし、光学的膜厚とは物理的な膜厚に屈折率を掛けたものとする。
【００２９】
【表１】
【００３０】
表１の構成の第１の光学多層膜７ａの光の波長変化に対する透過率の計算結果を図７に示す。表１の構成の第２の光学多層膜７ｂの光の波長変化に対する透過率の計算結果を図８に示す。図９に、表１の構成の第１の光学多層膜７ａおよび第２の光学多層膜７ｂを透過する前後の光の波長のずれの計算結果を、位相差によって表現した光学特性図を示す。これにより、表１の通り設計した光学多層膜は光ヘッドの開口制限手段７として用いるのに十分な特性が得られたことがわかる。なお、図９の位相は図３（ｂ）のＡ面を基準としたときのＢ面の位相である。また、図３（ｂ）のＢ面は２つの光学多層膜のうち厚い方の光学多層膜の光の出射面とし、薄い方の光学多層膜を透過する光ビームはδＳの間は空気中を進むものとした。さらに、上記のδＳをほぼ０にすることもできるが設計事項なので詳細は省略する。
【００３１】
以上説明してきた光ヘッドを用いると、波長６５０ｎｍの光に対応する基材厚０．６ｍｍの光ディスク９の情報を記録または再生する場合は、半導体レーザ１を点灯させ、光ディスク９の情報記録面上に焦点をむすび、その反射光を光検出器１３で受光することにより、情報記録再生信号および制御信号を得ることができる。また、波長７８０ｎｍの光に対応する基材厚１．２ｍｍの光ディスク１６の情報を記録または再生する場合は、半導体レーザ１４ａを点灯させ、光ディスク１６の情報記録面上に焦点をむすび、その反射光を光検出器１４ｂで受光することにより、情報記録再生信号および制御信号を得ることができる。
【００３２】
なお、基材厚１．２ｍｍの光ディスク再生時の開口制限はシャッターなどの機械的な動きを必要とせず、高い信頼性が得られる。さらに、従来のレーザと検出器を一体にしたモジュールは変更することなくそのまま使用することができる。
【００３３】
なお、光ビーム１１を検出するためハーフミラー２を用いたが、反射光量が少ない光ディスク等を記録または再生する場合は、偏光ビームスプリッタと波長板を用い半導体レーザ１から出射する光ビームを偏光ビームスプリッタに対してＰ偏光とし、光ディスク９からの反射光を波長板を通すことによりＳ偏光にして分離すれば光の利用効率を上げることができる。
【００３４】
なお、モジュール１４では光ディスク１６からの反射光を分離する素子をホログラム１４ｃとしたが、同様の効果をプリズムで得ることもできる。
【００３５】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２として、１つの光ヘッドで基材厚の異なる光ディスクまたは、対応波長の異なる光ディスクの情報を記録または再生することを可能とし、実施の形態１とは異なる光ヘッドの構成をその動作とともに述べる。
【００３６】
図１０は、基材厚０．６ｍｍの光ディスク９を再生する場合の本発明の実施の形態２の光ヘッドの光学系を示す構成図である。図１１は、基材厚１．２ｍｍの光ディスク１６を再生する場合の本発明の実施の形態２の光ヘッドの光学系を示す構成図である。実施の形態１と同じ番号のものは同じ特性、形状を表す。
【００３７】
図１０に示すように、実施の形態２の光ヘッドは、波長６５０ｎｍの光の光源としての半導体レーザ２１ａと、光ディスク９からの反射光を分離し空間的変化を与えるホログラム２１ｃと、その反射光を受光する光検出器２１ｂと、カバーガラス２１ｄとが一体に構成された第１のモジュール２１を備えている。第１のモジュール２１の半導体レーザ２１ａから出射した波長６５０ｎｍの光ビームはカバーガラス２１ｄを透過し、波長６５０ｎｍの光を透過するビームスプリッタ２２を透過し、集光レンズ２３により集光されて略平行な光ビーム２４になる。光ビーム２４はミラー２５で反射し、開口制限手段７を通って対物レンズ８により結像点ｐに絞り込まれ、光ディスク９の情報記録面上に光スポット２６を形成する。開口制限手段７は、実施の形態１と同様に構成されており、波長６５０ｎｍの光ビーム２４を透過し、その光ビーム２４の開口を制限しないものである。したがって、光ビーム２４は、ほとんど光量損失することなく開口制限手段７を透過する。
【００３８】
次に、光ディスク９で反射した光ビーム２７は、再び対物レンズ８、開口制限手段７を通って、ミラー２５で反射し、集光レンズ２３で絞られてビームスプリッタ２２に入射する。光ビーム２７は、波長６５０ｎｍの光を透過するビームスプリッタ２２を直進して、第１のモジュール２１に入射する。第１のモジュール２１に入射した光ビーム２７は、ホログラム２１ｃで回折され、カバーガラス２１ｄを通って光検出器２１ｂに入射する。光検出器２１ｂは、ＳＳＤ法を用いて、光ビーム２４を光ディスク９の情報記録面に追従させるためのフォーカス制御信号を検出するとともに、位相差を用いて、光ビーム２４を光ディスク９の情報記録面上のトラックに追従させるためのトラッキング制御信号を検出する。
【００３９】
同様に、図１１に示すように、実施の形態２の光ヘッドは、波長７８０ｎｍの光の光源としての半導体レーザ３０ａと、光ディスク１６からの反射光を分離し空間的変化を与えるホログラム３０ｃと、その反射光を受光する光検出器３０ｂと、カバーガラス３０ｄとが一体に構成された第２のモジュール３０を備えている。第２のモジュール３０の半導体レーザ３０ａから出射した波長７８０ｎｍの光ビームはカバーガラス３０ｄを透過し、波長７８０ｎｍの光を反射するビームスプリッタ２２で反射し、集光レンズ２３により集光されて若干拡散する光ビーム３１になる。光ビーム３１はミラー２５で反射し、開口制限手段７を通って対物レンズ８により結像点ｐ’に絞り込まれ、光ディスク１６の情報記録面上に光スポット３２を形成する。開口制限手段７は実施の形態１と同様に構成されており、波長７８０ｎｍの光を透過する内周部の第１の光学多層膜７ａと、波長７８０ｎｍの光を反射する外周部の第２の光学多層膜７ｂとからなり、光ビーム３１は開口制限され内周部の光ビームのみが対物レンズ８に入射する。この開口制限手段７の開口径は、ここを透過した光を対物レンズ８で絞ったときに開口数が０．４５になるよう設定され、基材厚１．２ｍｍの光ディスク１６に対応している。
【００４０】
次に、光ディスク１６で反射した光ビーム３３は、再び対物レンズ８、開口制限手段７を通って、ミラー２５で反射し、集光レンズ２３で絞られてビームスプリッタ２２に入射する。光ビーム３３は、波長７８０ｎｍの光を反射するビームスプリッタ２２で反射して、第２のモジュール３０に入射する。第２のモジュール３０に入射した光ビーム３３は、ホログラム３０ｃで回折され、カバーガラス３０ｄを通って光検出器３０ｂに入射する。光検出器３０ｂは、ＳＳＤ法を用いて、光ビーム３１を光ディスク１６の情報記録面に追従させるためのフォーカス制御信号を検出するとともに、プッシュプル法を用いて、光ビーム３１を光ディスク１６の情報記録面上のトラックに追従させるためのトラッキング制御信号を検出する。
【００４１】
以上のような光学系を用いることにより、波長６５０ｎｍ対応の高密度の光ディスク９の情報を記録または再生する場合は、半導体レーザ２１ａを点灯させ、光ディスク９に焦点をむすび、その反射光を光検出器２１ｂで受光することにより、情報の記録または再生信号および制御信号を得ることができる。また、波長７８０ｎｍ対応の光ディスク１６の情報を記録または再生する場合は、半導体レーザ３０ａを点灯させ、光ディスク１６に焦点をむすび、その反射光を光検出器３０ｂで受光することにより、情報の記録または再生信号および制御信号を得ることができる。
【００４２】
なお、従来のレーザと検出器を一体にしたモジュールを２つ用いることで光学構成をより簡単にすることができ、小型で安価な光ヘッドを実現することができる。また、シャッターなどの機械的な開口制限手段を使わないため、信頼性が高い。
【００４３】
なお、実施の形態２の第１のモジュール２１および第２のモジュール３０では、光ディスク９および光ディスク１６からの反射光を分離する素子をホログラム２１ｃおよびホログラム３０ｃとしたが、同様の効果をプリズムで得ることもできる。
【００４４】
なお、本発明の基材厚がｔ１の第１の光ディスクおよび基材厚がｔ１より厚いｔ２の第２の光ディスクは、実施の形態１および実施の形態２の０．６ｍｍ、１．２ｍｍの基材厚の光ディスクに限らず、要するに、基材厚の異なる２種類の光ディスクでありさえすればよい。
【００４５】
なお、本発明の第１の光源の光の波長および第２の光源の光の波長は、実施の形態１および実施の形態２の６５０ｎｍ、７８０ｎｍに限らず、要するに、基材厚の異なる２種類の光ディスクに対応した２種類の波長でありさえすればよい。
【００４６】
なお、本発明の対物レンズの開口数は、実施の形態１および実施の形態２の波長６５０ｎｍの光の光束の開口数を０．６とするものに限らず、要するに、基材厚がｔ１の第１の光ディスクに対応した第１の光源の光をその光ディスクの情報面に収束する開口数でありさえすればよい。
【００４７】
なお、本発明の開口制限手段は、実施の形態１および実施の形態２の第１の光学膜および第２の光学膜はともに多層膜であるとし、第１の光学膜は、第１の光学膜を透過し対物レンズで収束される波長７８０ｎｍの光の光束の開口数を０．４５とするものに限らず、要するに、基材厚の異なる２種類の光ディスクと、それらの光ディスクに対応した２種類の光をそれぞれの光ディスクの情報面に収束する開口制限手段でありさえすればよい。
【００４８】
なお、本発明の光学系は、実施の形態１および実施の形態２のように、ハーフミラー、ビームスプリッター、対物レンズ、ミラー、開口制限手段から構成されるものに限らず、要するに、基材厚がｔ１の第１の光ディスクの情報面に対しては第１の波長の光の光束を対物レンズに入力し、基材厚がｔ１より厚いｔ２の第２の光ディスクの情報面に対しては第２の波長の光の光束を対物レンズに入力するとともに、第１の情報面からの第１の波長の反射光を第１の光検出器へ、また第２の情報面からの第２の波長の反射光を第２の光検出器へ導く光学系でありさえすればよい。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したところから明らかなように、本発明は、１つの光ヘッドで基材厚の異なる光ディスク、または、対応波長の異なる光ディスクの情報を記録または再生することを可能とし、低コストで小型の光ヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の基材厚０．６ｍｍの光ディスクの情報を記録または再生する場合の光ヘッドの光学系を示す構成図
【図２】本発明の実施の形態１の基材厚１．２ｍｍの光ディスクの情報を記録または再生する場合の光ヘッドの光学系を示す構成図
【図３】本発明の実施の形態１および２の開口制御手段を示す構成図
【図４】本発明の実施の形態１の第１の光学多層膜７ａの光の波長変化に対する透過率を示す光学特性図
【図５】本発明の実施の形態１の第２の光学多層膜７ｂの光の波長変化に対する透過率を示す光学特性図
【図６】本発明の実施の形態１の第１の光学多層膜７ａおよび第２の光学多層膜７ｂを透過する前後の光の波長のずれを位相差によって示す光学特性図
【図７】本発明の実施の形態１の表１の構成の第１の光学多層膜７ａの光の波長変化に対する透過率の計算結果を示す光学特性図。
【図８】本発明の実施の形態１の表１の構成の第２の光学多層膜７ｂの光の波長変化に対する透過率の計算結果を示す光学特性図。
【図９】本発明の実施の形態１の表１の構成の第１の光学多層膜７ａおよび第２の光学多層膜７ｂを透過する前後の光の波長のずれの計算結果を位相差によって示す光学特性図
【図１０】本発明の実施の形態２の基材厚０．６ｍｍの光ディスクの情報を記録または再生する場合の光ヘッドの光学系を示す構成図
【図１１】本発明の実施の形態２の基材厚１．２ｍｍの光ディスクの情報を記録または再生する場合の光ヘッドの光学系を示す構成図
【図１２】従来の光ヘッドの光学系を示す構成図
【符号の説明】
１ 半導体レーザ
２ ハーフミラー
３ ビームスプリッタ
４ 集光レンズ
５ 光ビーム
６ ミラー
７ 開口制限手段
７ａ 第１の光学多層膜
７ｂ 第２の光学多層膜
８ 対物レンズ
９ 光ディスク
１０ 光スポット
１１ 光ビーム
１２ 検出レンズ
１３ 光検出器
１４ モジュール
１４ａ 半導体レーザ
１４ｂ 光検出器
１４ｃ ホログラム
１４ｄ カバーガラス
１５ 光ビーム
１６ 光ディスク
１７ 光スポット
１８ 光ビーム
２１ 第１のモジュール
２１ａ 半導体レーザ
２１ｂ 光検出器
２１ｃ ホログラム
２１ｄ カバーガラス
２２ ビームスプリッタ
２３ 集光レンズ
２４ 光ビーム
２５ ミラー
２６ 光スポット
２７ 光ビーム
３０ 第２のモジュール
３０ａ 半導体レーザ
３０ｂ 光検出器
３０ｃ ホログラム
３０ｄ カバーガラス
３１ 光ビーム
３２ 光スポット
３３ 光ビーム
４０ 光ヘッド
４１ 半導体レーザ
４２ 集光レンズ
４３ 光ビーム
４４ ハーフミラー
４５ ミラー
４６ 対物レンズ
４７ 光スポット
４８ 絞りレンズ
４９ シリンドリカルレンズ
５０ 光検出器
５１ 対物レンズ駆動装置
６０ 光ヘッド
６１ 半導体レーザ
６２ 集光レンズ
６３ 光ビーム
６４ ハーフミラー
６５ ミラー
６６ 対物レンズ
６７ 光スポット
６８ 絞りレンズ
６９ シリンドリカルレンズ
７０ 光検出器
７１ 対物レンズ駆動装置
ｐ 光ディスク９の情報記録面上の結像点
ｐ’ 光ディスク１６の情報記録面上の結像点
Ａ面 基準面
Ｂ面 ２つの光学多層膜のうち厚い方の光学多層膜の光束出射面
Claims (8)
- 第１の波長の光を出射する第１の光源と、第２の波長の光を出射する第２の光源と、対物レンズと、基材厚がｔ１の第１の光ディスクの情報面に対しては前記第１の波長の光の光束を前記対物レンズに入力し、基材厚が前記ｔ１より厚いｔ２の第２の光ディスクの情報面に対しては前記第２の波長の光の光束を前記対物レンズに入力するとともに、前記第１の情報面からの前記第１の波長の反射光を第１の光検出器へ、また前記第２の情報面からの前記第２の波長の反射光を第２の光検出器へ導く光学系と、前記光学系の中に配置され、前記第１の波長の光および前記第２の波長の光を透過する第１の光学多層膜および、前記第１の光学多層膜の周囲に存在し、前記第１の波長の光を透過し前記第２の波長の光を反射する第２の光学多層膜を有し、前記第２の波長の光の光束の開口を制限する開口制限手段と、を備え、
前記開口制限手段においては、前記第１の光学多層膜を透過した前記第１の波長の光と、前記第２の光学多層膜を透過した前記第１の波長の光との位相差が実質上等しく、さらに、前記第１の光学多層膜を透過する光の波長の変化に対する透過前後の位相のずれの割合（変化率）と、前記第２の光学多層膜を透過する光の波長の変化に対する透過前後の位相のずれの割合（変化率）とが、前記第１の波長の近傍の範囲内で、実質上等しいことを特徴とする光ヘッド。 - 前記対物レンズは、前記第１の光ディスクの情報面に前記第１の波長の光の波面収差を小さくするように収束する構成とし、前記第２の光源の位置は、前記第２の光ディスクの情報面に収束する前記第２の波長の光の波面収差を小さくする位置であることを特徴とする請求項１記載の光ヘッド。
- 前記第１の波長が６５０±２０ｎｍ、前記第２の波長が７８０±３０ｎｍまたは８３０±３０ｎｍであることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の光ヘッド。
- 前記第１の光ディスクの前記基材厚ｔ１が実質上０．６ｍｍ、前記第２の光ディスクの前記基材厚ｔ２が実質上１．２ｍｍであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光ヘッド。
- 前記対物レンズは、前記第１の波長の光の光束の開口数が実質上０．６であるように構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光ヘッド。
- 前記開口制限手段の前記第１の光学多層膜は、その第１の光学多層膜を透過し前記対物レンズで収束される前記第２の波長の光の光束の開口数が、実質上０．４５であるように構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の光ヘッド。
- 前記第１の光学多層膜の層数が前記第２の光学多層膜の層数より多いことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の光ヘッド。
- 請求項１から７のいずれかに記載の光ヘッドを用いることを特徴とする光ディスク装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01497397A JP3919276B2 (ja) | 1997-01-29 | 1997-01-29 | 光ヘッドおよび光ディスク装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01497397A JP3919276B2 (ja) | 1997-01-29 | 1997-01-29 | 光ヘッドおよび光ディスク装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10208267A JPH10208267A (ja) | 1998-08-07 |
| JP3919276B2 true JP3919276B2 (ja) | 2007-05-23 |
Family
ID=11875931
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01497397A Expired - Fee Related JP3919276B2 (ja) | 1997-01-29 | 1997-01-29 | 光ヘッドおよび光ディスク装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3919276B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100291557B1 (ko) | 1997-08-30 | 2001-06-01 | 윤종용 | 환형차폐면을사용한cd－r및dvd호환광픽업 |
| JP2000306258A (ja) | 1999-04-22 | 2000-11-02 | Toshiba Electronic Engineering Corp | 光ピックアップ装置及び光ディスク駆動装置 |
| JP2003067972A (ja) * | 2001-05-29 | 2003-03-07 | Nec Corp | 光ヘッド装置および光学式情報記録再生装置 |
| JP2006190353A (ja) | 2004-12-28 | 2006-07-20 | Toshiba Samsung Storage Technology Corp | 光学ヘッドおよび光ディスク装置 |
| JP2008192280A (ja) * | 2007-01-10 | 2008-08-21 | Epson Toyocom Corp | 開口フィルタ及び波長板機能付開口フィルタ |
| JP4577450B2 (ja) * | 2009-11-12 | 2010-11-10 | エプソントヨコム株式会社 | 光学デバイス及び光ピックアップ |
-
1997
- 1997-01-29 JP JP01497397A patent/JP3919276B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10208267A (ja) | 1998-08-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6043912A (en) | Optical pickup compatible with a digital versatile disk and a recordable compact disk using a holographic ring lens | |
| US6285646B1 (en) | Optical pickup using objective lens compatible with a plurality of optical disks | |
| JP2003296959A (ja) | 波長選択性開口制限素子と波長選択性ビームスプリッタ及びそれを備えた光ピックアップ装置 | |
| JP2003059090A (ja) | 記録媒体の情報再生及び記録装置 | |
| JP3304053B2 (ja) | 光ヘッドおよび光ディスク装置 | |
| WO2000055849A1 (en) | Convergent device, optical head, optical information recording/reproducing and optical information recording/reproducing method | |
| US6304540B1 (en) | Optical pickup compatible with a digital versatile disk and a recordable compact disk using a holographic ring lens | |
| KR100294235B1 (ko) | 광학적 가변조리개를 사용한 광픽업 | |
| JP2559011B2 (ja) | 光ヘッド | |
| JP3919276B2 (ja) | 光ヘッドおよび光ディスク装置 | |
| JPH10228667A (ja) | 対物レンズ、再生装置及び再生方法 | |
| JP2000048397A (ja) | 光ピックアップ | |
| KR20070025635A (ko) | 호환형 광픽업 및 이를 채용한 광 기록 및/또는 재생기기 | |
| JP2000268391A (ja) | 光ピックアップ装置 | |
| JPH08212594A (ja) | 光ピックアップ装置 | |
| JP2005353259A (ja) | 光ピックアップ、光ディスク装置及び光学倍率調整方法 | |
| JP3896617B2 (ja) | 光ピックアップ装置 | |
| EP0786766A2 (en) | Optical pickup device and reproducing apparatus for optical recording medium | |
| JP2990067B2 (ja) | 光学式情報記録再生装置 | |
| KR100289719B1 (ko) | 호환형광픽업장치 | |
| JPH09270145A (ja) | 光学ピックアップ装置及び記録再生装置 | |
| JP3396608B2 (ja) | 光学式記録再生装置 | |
| JPH10247338A (ja) | 光ピックアップ装置 | |
| JPH10162409A (ja) | 光学素子及び光学ピックアップ装置 | |
| KR100265734B1 (ko) | 호환형광픽업장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040415 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040420 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040616 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050105 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050203 |
|
| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20050314 |
|
| A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20050603 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070110 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070213 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |