JPH09161309A

JPH09161309A - 光ヘッド

Info

Publication number: JPH09161309A
Application number: JP7320854A
Authority: JP
Inventors: Toshio Arimura; 敏男有村; Masatoshi Yonekubo; 政敏米窪
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1995-12-08
Filing date: 1995-12-08
Publication date: 1997-06-20

Abstract

(57)【要約】【課題】復路光の光利用効率を向上することができ、二
重焦点光学系を用いた記録／再生用光ヘッドを実現でき
る。【解決手段】光ディスクの面振れ、偏心等に対して、対
物レンズの焦点合わせ、トラッキング合わせを行う２軸
アクチュエータ上に、光ヘッド光学系を全て搭載した一
体型光ヘッドにおいて、０次光が基板厚みｔ０．６ｍｍ
の光ディスク上に焦点を結び、＋１次回折光が基板厚み
ｔ１．２ｍｍの光ディスク上に焦点を結ぶような二重焦
点回折格子を往路光が透過し、復路光が透過しない位置
に配置して構成する。【効果】二重焦点回折格子が安価に制作できる。復路光
の光利用効率を向上することにより、二重焦点光学系を
用いた記録／再生用光ヘッドを実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は２種類の基板厚みの
異なる光ディスクを１つの対物レンズを用いて再生、又
は記録／再生を行なう光ディスク用光ヘッドに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、将来有望視されているＤＶＤ（デ
ィジタル・ビデオ・ディスク）、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶ
Ｄ−ＲＡＭ等の規格化が活発に行なわれており、ここに
来て規格統一が成されようとしている。その中で光ディ
スクの基板厚みがｔ０．６ｍｍに統一されることにな
り、従来の光ディスクで採用されていた基板厚１．２ｍ
ｍと違った厚みとなる。この両者を１つの対物レンズを
用いた従来の光学系を用いて再生しようとしても、対物
レンズ光学系を設計した基板厚と違う基板厚のディスク
には、そのままでは回折限界の焦点を結ぶことは出来な
い。そこで、上記２種類のディスクを再生するために、
いろいろな構造が検討されている。

【０００３】その例として、図６、及び図７に示す方式
が提案されている。

【０００４】図６に示す方式は、２個の対物レンズを対
物レンズアクチュエータ上に搭載し、光ディスクの種類
に応じて対物レンズを切り替えることで、再生、又は記
録／再生を行なっている。基板厚みｔ０．６ｍｍ光ディ
スク用のＮＡ：０．６対物レンズ６２、及び基板厚みｔ
１．２ｍｍ光ディスク用のＮＡ：０．４５程度の対物レ
ンズ６３を対物レンズアクチュエータ７３上に搭載し、
光ヘッド光学系１２０に対して前記対物レンズ２個を切
り替えている。

【０００５】図７に示す方式は、対物レンズ６４の片面
に二重焦点ホログラムパターン４４を形成し、光ヘッド
光学系１２１からのレーザ光線が前記二重焦点ホログラ
ムパターン４４を透過することによって、０次光１１５
がｔ０．６ｍｍの基板厚ディスク２０に焦点を結び、＋
１次回折光１１６がｔ１．２ｍｍの基板厚ディスク２１
に焦点を結ぶようにしている。前記二重焦点ホログラム
４４は、−１次回折光が発生しないようにブレーズ化を
行ない、回折格子透過光の効率向上を図っている。ま
た、本光学系は、半導体レーザ光源が二軸アクチュエー
タ７４上に搭載されない構成となっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】まず、上記対物レンズ
を２個搭載する方式では、光学特性としてはそれぞれの
光ディスク基板厚みで設計したレンズを搭載しているの
で申し分ないが、対物レンズを対物レンズアクチュエー
タ上に２個搭載している為、レンズの切替え機構が必要
になり、構造が複雑になること、及び対物レンズを１つ
余分に搭載している為、光ヘッドのコストが上がるとい
う課題がある。

【０００７】また、上記対物レンズに回折格子を形成す
る方式では、まず第一に対物レンズに回折格子を形成し
ている為、ガラス対物レンズの金型寿命が短く、レンズ
コストが上がるという課題がある。プラスチックレンズ
を用いると、前期問題は解決されるが、ＮＡ０．６プラ
スチック製対物レンズを用いると、環境温度変化によっ
て波面収差が悪化するため、現状のアクリル系レンズ材
質では使用できないという課題がある。次に、光が光デ
ィスクで反射されて信号検出用光検出器へ向かう復路光
でも回折格子を透過する為、復路光の光利用効率が低下
するという課題がある。また、半導体レーザ光源が二軸
アクチュエータ上に無いため、有限系対物レンズを用い
た場合は、対物レンズに対して入射レーザ光が画角を持
って入射することになり、焦点誤差マージンが低下する
という課題がある。

【０００８】本発明は上記課題を解決するためのもので
あり、光利用効率の向上した低コストの光ヘッドを提供
することを主な目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の構成は、１）１つの対物レンズを用いて基板厚みの違う２種類の
光ディスクから信号を再生、又は記録／再生を行なう光
ヘッドであって、半導体レーザ光源と、光ディスクから
の信号を受光する光検出器と、光ディスクから反射され
た復路光を前記光検出器に導くホログラム、及び対物レ
ンズを有する光学部材を、光ディスクの面振れ、偏心に
追従するための２軸アクチュエータ上に搭載した一体型
光ヘッドにおいて、０次光が第一の基板厚みの光ディス
クに焦点を結び、＋１次回折光が第二の基板厚みの光デ
ィスクに焦点を結ぶような平板回折格子を光ヘッドの光
路中に配置するように構成したことを特徴とする。

【００１０】２）１つの対物レンズを用いて基板厚みの
違う２種類の光ディスクから信号を再生、又は記録／再
生を行なう光ヘッドであって、０次光が第一の基板厚み
の光ディスクに焦点を結び、＋１次回折光が第二の基板
厚みの光ディスクに焦点を結ぶような回折格子を、光ヘ
ッドの半導体レーザから光ディスクに向かう往路光が透
過し、光ディスクで反射されて信号検出用光検出器に向
かう復路光が透過しない位置に配置するように構成した
ことを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明の上記構成によれば、１）請求項１により有限系対物レンズを用いた一体駆動
型光ヘッドにおいて、０次光が薄い基板厚みの光ディス
クに焦点を結び、＋１次回折光が厚い基板厚みの光ディ
スクに焦点を結ぶような回折格子を光ヘッドの光路中に
配置することにより、１つの対物レンズで、２種類の基
板厚みの違う光ディスク上に焦点を結ぶことが出来る。

【００１２】２）請求項２により、０次光が薄い基板厚
みの光ディスクに焦点を結び、＋１次回折光が厚い基板
厚みの光ディスクに焦点を結ぶような回折格子を、光ヘ
ッド内の往路光が透過し、復路光が透過しない位置に配
置することにより、１つの対物レンズで２種類の基板厚
みの違う光ディスク上に焦点を結ぶことが出来る。ま
た、往路光が前期回折格子を透過しないことにより、復
路光の光利用効率を向上させることが出来る。また、一
体駆動型光ヘッドにおいても、同様の作用が得られる。

【００１３】

【発明の実施の形態】

（実施例１）図１は本発明の光ヘッドの第一の実施例を
示す平面図である。

【００１４】図１に示すように、本光ヘッドの光学系
は、半導体レーザ１、光検出器としてのフォトダイオー
ド基板２を同一パッケージ４に実装し、窒素雰囲気内で
封止した半導体レーザユニット１０、光ディスク２０、
又は２１で反射されて光ヘッドに戻る復路光を光検出器
としてのフォトダイオード基板２に分離回折するための
信号用ホログラム３０、基板厚みｔ０．６ｍｍ及び、ｔ
１．２ｍｍの２種類の光ディスクに焦点を結ばせるため
の二重焦点ホログラム４０、ミラー５０、対物レンズ６
０から構成される。これら光学部品はヘッドホルダ７０
に搭載されて２軸アクチュエータを構成しており、前記
ヘッドホルダ全体が前記光ディスクの面振れ、偏心に対
して、フォトダイオードから検出されるフォーカスエラ
ー信号、トラックエラー信号の出力に応じて、面振れ方
向へ焦点が常に合うように、偏心方向へ１つのトラック
を常に追従するように駆動される、一体駆動型光ヘッド
の構成をとっている。

【００１５】半導体レーザ１から出射された往路光１０
１は、光学部材３、信号用ホログラム３０、二重焦点ホ
ログラム４０を透過後、ミラー５０で反射され、対物レ
ンズ６０に入射し、光ディスク２０、又は２１に焦点を
結ぶ。光ディスクで反射された復路光は対物レンズ６
０、ミラー５０、二重焦点ホログラム４０を経て、信号
用ホログラム３０に入射する。信号用ホログラム３０で
回折した＋／−１次回折光が半導体レーザユニット１０
内に実装されたフォトダイオード基板２に入射し、信号
検出が行われる。ここで言う信号は、１）光ディスクの
面振れ等に対して光ヘッドの対物レンズの焦点ズレを検
出するフォーカスエラー信号、２）光ディスクの偏心等
に対して対物レンズ焦点のトラッキングズレを検出する
トラックエラー信号、３）光ディスクに記録された情報
信号などである。

【００１６】信号用ホログラム３０は光ディスクの半径
方向、つまりトラック溝直行方向、プッシュプル変調方
向に対応して２分割された曲線回折格子が形成されてい
る。２分割されたホログラムパターンは、それぞれ＋／
−１次光の２本の光束、合計４本の復路光束１０２に分
岐すると同時に、顕著な非点収差を発生するようパター
ン設計されている。半導体レーザユニット１０内に実装
されたフォトダイオード基板２上には、４箇所に独立に
分割された短冊状の受光パターンが半導体プロセスによ
って形成されており、この受光パターンの個々に光束が
収光して受光スポットを形成する。前記受光スポット
は、前記非点収差により、焦点誤差に応じて形状が変化
し、受光パターンに取り込まれる光量が変化する。＋／
−１次回折光光束の光量差をフォーカスエラー信号とし
て光電変換するように構成している。また、信号用ホロ
グラム３０の２分割パターンのそれぞれの領域を透過す
る光束の光量差をトラックエラー信号として光電変換す
るように構成している。つまり、焦点誤差検出として非
点収差法、トラック誤差信号としてプッシュプル法を用
いている。

【００１７】また、前記４箇所の受光パターンの和をと
ることによって光ディスクにある情報信号を検出するこ
とができる。

【００１８】前記二重焦点ホログラム４０にはフレネル
・ゾーン・プレートが形成されており、透過光の０次光
（非回折光）１１１は、光ディスク基板厚みｔ０．６ｍ
ｍで最適設計された対物レンズ６０（ＮＡ：０．６、ト
ータルトラック：１８ｍｍ程度の有限系）を透過した
後、基板厚みｔ０．６ｍｍの光ディスク２０上に焦点を
結ぶように設計されている。一方、透過光の＋１次回折
光１１２は、対物レンズ６０を透過した後、基板厚みｔ
１．２ｍｍの光ディスク２１上に焦点を結ぶように設計
されている。前記二重焦点ホログラム４０は、＋１次回
折光１１２が対物レンズ６０に入射する場合に、入射光
のＮＡが０．４５程度になるように、対物レンズ入射光
の内周部にホログラムパターンが形成されている。基板
厚みｔ０．６ｍｍの光ディスク２０が光ドライブ上に搭
載された場合は、二重焦点ホログラム４０を透過した０
次光１１１が光ディスク上に焦点を結び、その反射光が
前記信号用ホログラム３０を透過し、フォトダイオード
基板２上に形成されたフォトダイオードで信号検出され
る。＋１次回折光１１２は、焦点を結ばないで反射され
る。一方、基板厚みｔ１．２ｍｍの光ディスク２１が搭
載された場合は＋１次回折光１１２が光ディスク上に焦
点を結び、その反射光が前記信号用ホログラム３０を透
過し、フォトダイオード基板２上に形成されたフォトダ
イオードで信号検出される。０次光１１１は焦点を結ば
ないで反射される。

【００１９】前記二重焦点ホログラム４０は、フォトマ
スクを作成後、フォトエッチングによってＢＫ７ガラス
等の光学ガラス上に凹凸を形成している。また、ガラス
上にプレスで形成することも可能である。また、アクリ
ル樹脂、ポリカーボネイト樹脂等の材質でプラスチック
成形で作ることもできる。

【００２０】前記二重焦点ホログラム４０では、＋１次
回折光と同時に−１次回折光が発散光として出射する。
回折パターンを鋸歯状に形成することによって、−１次
光を無くし、＋１次光だけにすることも可能である。

【００２１】本例では二重焦点ホログラム４０を信号用
ホログラム３０と、ミラー５０の間に配置しているが、
ミラー５０と、対物レンズ６０の間に配置しても、同様
の効果が得られる。

【００２２】光ディスクは再生専用としてＤＶＤ、ＤＶ
Ｄ−ＲＯＭ、及びＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ビデオＣＤ、フ
ォトＣＤなどが使用でき、記録可能用としてＤＶＤ−
Ｒ、ＣＤ−Ｒなどの一度書き込み可能型、及び消去可能
型として相変化媒体を用いたディスク等が使用可能であ
る。

【００２３】また、半導体レーザユニット１内の信号用
ホログラム透過＋／−１次回折光透過部に、２種類の、
おのおのの偏光軸が半導体レーザ１出射光の偏光軸に対
して±４５度の角度を成すように偏向板を実装すること
により、光磁気ディスクからの信号再生も可能となる。

【００２４】以上説明したような光学系を用いることに
よって、２種類の基板厚みの違う光ディスク上に、１つ
の対物レンズで焦点を結び、信号の再生、又は記録／再
生を実現する一体駆動型光ヘッドを提供することができ
る。

【００２５】また、一体駆動型光ヘッドによって対物レ
ンズと、二重焦点ホログラムと、半導体レーザ光源の位
置を常に一定に固定することが出来る。このことによっ
て、有限系対物レンズを使用可能としており、コリメー
タレンズが不要となることから、光学系の簡素化に成功
している。

【００２６】（実施例２）図２は本発明の光ヘッドの第
二の実施例を示す平面図である。また、図３は本発明の
光ヘッドの第二の実施例に使用されるホログラムのパタ
ーンを示す図である。

【００２７】図２、３に示すように、本光ヘッドの光学
系は、半導体レーザ１、光検出器としてのフォトダイオ
ード基板２を同一パッケージ４に実装し、窒素雰囲気内
で封止した半導体レーザユニット１０、光ディスク２
０、又は２１で反射されて光ヘッドに戻る復路光を光検
出器としてのフォトダイオード基板２に分離回折するた
めの信号用ホログラムパターン３２、及び基板厚みｔ
０．６ｍｍ及び、ｔ１．２ｍｍの２種類の光ディスクに
焦点を結ばせるための二重焦点ホログラムパターン４２
を複数の領域に領域分割して構成した複合ホログラム素
子８０、ミラー５０、対物レンズ６０から構成される。
これら光学部品はヘッドホルダ７０に搭載されて２軸ア
クチュエータを構成しており、前記ヘッドホルダ全体が
光ディスクの面振れ、偏心に対して、フォトダイオード
から検出されるフォーカスエラー信号、トラックエラー
信号の出力に応じて、面振れ方向へ焦点が常に合うよう
に、偏心方向へ１つのトラックを常に追従するように駆
動される、一体駆動型光ヘッドの構成をとっている。

【００２８】図３に示すように、ホログラム素子８０
は、信号用ホログラムパターンとして、光ディスクの半
径方向２５、つまりトラック溝直行方向、プッシュプル
変調方向に対応して２分割された曲線回折格子３２と、
さらに前記２分割された領域をそれぞれ８分割して計１
６分割し、１分割領域おきに前記曲線回折格子３２を二
重焦点ホログラムとしてのフレネル・ゾーン・プレート
回折格子４２に置き換えたホログラムパターンが形成さ
れている。

【００２９】半導体レーザ１から出射したレーザ往路光
１０１は、光学部材３を透過後、ホログラム素子８０を
透過し、ミラー５０で反射され、光ディスク基板厚みｔ
０．６ｍｍで最適設計（ＮＡ：０．６、トータルトラッ
ク：１８ｍｍ程度の有限系）された対物レンズ６０を透
過した後、光ディスク２０、又は２１に焦点を結ぶ。こ
の時、ホログラム素子８０の前記二重焦点ホログラムパ
ターンが形成された領域４２での、透過光の０次光（非
回折光）１１１は、基板厚みｔ０．６ｍｍの光ディスク
２０上に焦点を結ぶように設計されている。一方、前記
二重焦点ホログラムパターン領域透過光の＋１次回折光
１１２は、基板厚みｔ１．２ｍｍの光ディスク２１上に
焦点を結ぶように設計されている。前記二重焦点ホログ
ラムパターン領域４２は、＋１次回折光１１２が対物レ
ンズ６０に入射する場合に、対物レンズ入射光のＮＡが
０．４５程度になるように、入射光の内周部にホログラ
ムパターンが形成されている（外周部は信号用ホログラ
ムパターンが形成されている。）。基板厚みｔ０．６ｍ
ｍの光ディスク２０が光ドライブ上に搭載された場合
は、二重焦点ホログラム４０を透過した０次光１１１が
光ディスク上に焦点を結び、その反射光が光ヘッドの復
路光として使用される。＋１次回折光１１２は、焦点を
結ばないで反射される。一方、基板厚みｔ１．２ｍｍの
光ディスク２１が搭載された場合は＋１次回折光１１２
が光ディスク上に焦点を結び、その反射光が光ヘッドの
復路光として使用される。０次光１１１は焦点を結ばな
いで反射される。

【００３０】次に、光ディスク２０、又は２１で反射さ
れた復路光は対物レンズ６０を透過、ミラー５０で反射
後、ホログラム素子８０に入射する。ホログラム素子８
０の曲線回折格子が形成された信号用ホログラム領域３
２は、光ディスクの半径方向３２、つまりトラック溝直
行方向、プッシュプル変調方向に対応して２分割された
線に対して、それぞれ＋／−１次回折光の２本の光束、
合計４本の復路光束１０２に分岐すると同時に、顕著な
非点収差を発生するようパターン設計されている。半導
体レーザユニット１０内に実装されたフォトダイオード
基板２上には、４箇所に独立に分割された短冊状の受光
パターンが半導体プロセスによって形成されており、こ
の受光パターンの個々に光束が収光して受光スポットを
形成する。前記受光スポットは、前記非点収差により、
焦点誤差に応じて形状が変化し、受光パターンに取り込
まれる光量が変化する。＋／−１次回折光光束の光量差
をフォーカスエラー信号として光電変換するように構成
している。また、信号用ホログラム３０の２分割パター
ンのそれぞれの領域を透過する光束の光量差をトラック
エラー信号として光電変換するように構成している。つ
まり、焦点誤差検出として非点収差法、トラック誤差信
号としてプッシュプル法を用いている。

【００３１】また、前記４箇所の受光パターンの和をと
ることによって光ディスクにある情報信号を検出するこ
とができる。

【００３２】前記ホログラム素子８０は、フォトマスク
を作成後、フォトエッチングによってＢＫ７ガラス等の
光学ガラス上に凹凸を形成している。また、ガラス上に
プレスで形成することも可能である。また、アクリル樹
脂、ポリカーボネイト樹脂等の材質でプラスチック成形
で作ることもできる。

【００３３】二重焦点ホログラムパターン領域では、＋
１次回折光と同時に−１次回折光が発散光として出射す
る。回折パターンを鋸歯状に形成してブレーズ化するこ
とによって、−１次光を無くし、＋１次光だけにするこ
とも可能である。

【００３４】前記ホログラム素子８０のホログラムパタ
ーン領域分割数として、本例では、１６分割で示してあ
るが、その分割数は１０〜６０分割程度、好ましくは２
０〜３０分割である。

【００３５】また、二重焦点ホログラムと信号用ホログ
ラムを領域分割して形成しているが、これら２個のパタ
ーンを重ね合わせた複合ホログラムを作成しても同様の
効果が得られる。

【００３６】光ディスクは再生専用としてＤＶＤ、ＤＶ
Ｄ−ＲＯＭ、及びＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ビデオＣＤ、フ
ォトＣＤなどが使用でき、記録可能用としてＤＶＤ−
Ｒ、ＣＤ−Ｒなどの一度書き込み可能型、及び消去可能
型として相変化媒体を用いたディスク等が使用可能であ
る。

【００３７】また、半導体レーザユニット１０内の信号
用ホログラム透過＋／−１次回折光１０２透過部に、２
種類の、おのおのの偏光軸が、半導体レーザ１出射光の
偏光軸に対して±４５度傾いた位置に偏向板を実装する
ことにより、光磁気ディスクからの再生も可能となる。

【００３８】図４は本発明の光ヘッドの第三の実施例を
示す平面図である。

【００３９】本例では、上記実施例と同様の機能を持っ
た二重焦点ホログラムを、反射ミラー上に形成した反射
型ホログラム素子９０を用いて、一体駆動型光ヘッドを
実現している。

【００４０】以上説明したような光学系を用いることに
よって、２種類の基板厚みの違う光ディスク上に、１つ
の対物レンズで焦点を結び、信号の再生、又は記録／再
生を実現する一体駆動型光ヘッドを提供することができ
る。

【００４１】また、一体駆動型光ヘッドによって対物レ
ンズと、二重焦点ホログラムと、半導体レーザ光源の位
置を常に一定に固定することが出来る。このことによっ
て、有限系対物レンズを使用可能としており、コリメー
タレンズが不要となることから、光学系の簡素化に成功
している。

【００４２】以上説明したような光学系を用いて光ディ
スク用一体駆動型光ヘッドを形成することによって、二
重焦点ホログラムとしての光学部品を削減することが可
能となり、２種類の基板厚みの違う光ディスク上に、１
つの対物レンズで焦点を結び、信号の再生、又は記録／
再生を実現する光ヘッドを安価に提供することができ
る。

【００４３】（実施例３）図５は本発明の光ヘッドの第
四の実施例を示す平面図である。

【００４４】図５において、本光ヘッドの光学系は、光
半導体レーザ１、光検出器としてのフォトダイオードを
同一パッケージ４に実装し、窒素雰囲気内で封止した半
導体レーザユニット１０、基板厚みｔ０．６ｍｍ及び、
ｔ１．２ｍｍの２種類の光ディスクに焦点を結ばせるた
めのホログラムパターン４３、及び光ディスク２で反射
されて光ヘッドに戻る復路光を光検出器としてのフォト
ダイオードに分離回折するための信号用ホログラムパタ
ーン３３を、レーザ光の入射面、出射面に構成したホロ
グラム素子８１、ミラー５０、対物レンズ６０から構成
される。これら光学部品はヘッドホルダ７０に搭載され
て２軸アクチュエータを構成しており、前記ヘッドホル
ダ７０全体が光ディスクの面振れ、偏心に対して、フォ
トダイオードから検出されるフォーカスエラー信号、ト
ラックエラー信号の出力に応じて、焦点が常に合うよう
に、１つのトラックを常に追従するように駆動される、
一体駆動型光ヘッドの構成をとっている。

【００４５】半導体レーザ１から出射された往路光は、
光学部材３、二重焦点ホログラムパターン４３、信号用
ホログラムパターン３３の形成されたホログラム素子８
１を透過後、ミラー５０で反射され、対物レンズ６０に
入射し、光ディスク２０、又は２１に焦点を結ぶ。光デ
ィスクで反射された復路光は対物レンズ６０、ミラー５
０を経て、信号用ホログラムパターン３３の形成された
ホログラム素子８１に入射する。信号用ホログラムパタ
ーン３３で回折した＋／−１次光が半導体レーザユニッ
ト１０内に実装されたフォトダイオードに入射し、信号
検出が行われる。本例の光ヘッドでは、前記二重焦点ホ
ログラムパターン４３が、信号用ホログラムパターン３
３で回折した＋／−１次光が透過しない位置に配置され
ている。

【００４６】信号用ホログラムパターン３３は光ディス
ク２の半径方向、つまりトラック溝直行方向、プッシュ
プル変調方向に対応して２分割されている。２分割され
たホログラムパターンは、それぞれ＋／−１次光１０２
の２本の光束、合計４本の復路光束に分岐すると同時
に、顕著な非点収差を発生するようパターン設計されて
いる。半導体レーザユニット内に実装されたフォトダイ
オード基板２上には、４箇所に独立に分割された短冊状
の受光パターンが半導体プロセスによって形成されてお
り、この受光パターンの個々に光束が収光して受光スポ
ットを形成する。前記受光スポットは、前記非点収差に
より、焦点誤差に応じて形状が変化し、受光パターンに
取り込まれる光量が変化する。＋／−１次光光束の光量
差をフォーカスエラー信号として光電変換するように構
成している。また、信号用ホログラムパターン１４ｂの
２分割パターンのそれぞれを透過する光束の光量差をト
ラックエラー信号として光電変換するように構成してい
る。つまり、焦点誤差検出として非点収差法、トラック
誤差信号としてプッシュプル法を用いている。

【００４７】また、前記４箇所の受光パターンの和をと
ることによって光ディスク２０、又は２１にある情報信
号を検出することができる。

【００４８】光ディスクは再生専用としてＤＶＤ、ＤＶ
Ｄ−ＲＯＭ、及びＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ビデオＣＤ、フ
ォトＣＤなどが使用でき、記録可能用としてＤＶＤ−
Ｒ、ＣＤ−Ｒなどの一度書き込み可能型、及び消去可能
型として相変化媒体を用いたディスク等が使用可能であ
る。

【００４９】前記ホログラム素子８１に形成された二重
焦点ホログラムパターン４３にはフレネル・ゾーン・プ
レートが形成されており、透過光の０次光（非回折光）
は、光ディスク基板厚みｔ０．６ｍｍで最適設計された
対物レンズ６０を透過した後、基板厚みｔ０．６ｍｍの
光ディスク２０上に焦点を結ぶように設計されている。
一方、透過光の＋１次回折光は、対物レンズ６０を透過
した後、基板厚みｔ１．２ｍｍの光ディスク２１上に焦
点を結ぶように設計されている。従って、基板厚みｔ
０．６ｍｍの光ディスク２０が光ドライブ上に搭載され
た場合は、二重焦点ホログラムパターン４３を透過した
０次光が光ディスク上に焦点を結び、＋１次回折光は、
焦点を結ばないで反射される。一方、基板厚みｔ１．２
ｍｍの光ディスク２１が搭載された場合は＋１次回折光
が光ディスク上に焦点を結び、０次光は焦点を結ばない
で反射される。

【００５０】前記ホログラム素子８０は、フォトマスク
を作成後、フォトエッチングによってＢＫ７ガラス上に
凹凸を形成している。また、ガラス上にプレスで形成す
ることも可能である。また、アクリル樹脂、ポリカーボ
ネイト樹脂等の材質でプラスチック成形で作ることもで
きる。

【００５１】前記ホログラム素子８１上の二重焦点ホロ
グラムパターン４３は、＋１次回折光と同時に−１次回
折光が発散光として出射する。回折パターンを鋸歯状に
形成することによって、−１次光を無くし、＋１次光だ
けにすることも可能である。本例では二重焦点ホログラ
ムパターンをホログラム素子１４の入射面に配置してい
るが、光学部材３の出射面３ａに配置しても、同様の効
果が得られる。

【００５２】本例の構成では、光ディスクで反射された
復路光は、二重焦点ホログラムパターン４３を透過しな
い構成としているため、光ヘッドの復路光学系の光利用
効率が向上する。対物レンズから出射するレーザパワー
（リードパワー）一定とすると、光ディスクで反射され
て光検出器に入射する光量が多くなる。このことは、再
生信号のＳ／Ｎが良くなり、再生系のマージンが向上す
る。

【００５３】再生専用光ヘッドの場合、基板厚みｔ０．
６ｍｍの光ディスクと基板厚みｔ１．２ｍｍの光ディス
クとでは、対物レンズから出射する再生パワー（リード
パワー）が同程度であるため、二重焦点ホログラムの回
折効率は５０％：５０％に近い数値で分配可能である。
しかし、記録／再生用光ヘッドの場合は、対物レンズか
ら出射する記録パワー（ライトパワー）がある程度必要
となる。光源である半導体レーザを考えた場合、一般的
に絶対最大定格の小さいレーザのほうが低価格である。
特に光ヘッド部品費の中で半導体レーザのコスト比率は
非常に高いため、絶対最大定格の低い半導体レーザが使
える光ヘッドが実現出来たほうが有利である。そこで、
絶対最大定格３０〜３５ｍＷの半導体レーザを搭載して
基板厚みｔ０．６ｍｍの光ディスクへの記録パワーを確
保しようとすると、二重焦点ホログラムの０次光効率を
上げ、＋１次回折効率を下げることになる。これに比例
して、基板厚みｔ１．２ｍｍの光ディスクを再生する場
合の半導体レーザ出射パワーが高くなっていき、場合に
よっては絶対最大定格で発光する場合が生じてしまう。
本実施例用いた光ヘッドを用いると、光検出器へ入射す
る光が増えるため、その分信号用ホログラムの±１次回
折効率を下げ、０次効率を上げることが出来る。０次回
折効率を上げることによって光ヘッド復路光学系の効率
が良くなる為、二重焦点ホログラムの＋１次回折効率を
上げることができる。基板厚みｔ１．２ｍｍ光ディスク
の再生パワー発光時の半導体レーザ光源発光パワーを下
げることが出来ることから、半導体レーザ光源の寿命向
上にも効果がある。

【００５４】以上説明したような光学系を用いて光ディ
スク用の一体型光ヘッドを形成することによって、光ヘ
ッドで使用する半導体レーザの絶対最大定格を下げるこ
とが出来、２種類の基板厚みの違う光ディスクの再生、
又は記録／再生を一つの対物レンズで実現する光ヘッド
を安価に提供することができる。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、有
限系対物レンズを用いた一体駆動型光ヘッドにおいて、
０次回折光が薄い基板厚みの光ディスクに焦点を結び、
１次回折光が厚い基板厚みの光ディスクに焦点を結ぶよ
うな回折格子を光ヘッドの光路中に配置することによ
り、２種類の基板厚みの違う光ディスク上に、１つの対
物レンズで焦点を結び、信号の再生、又は記録／再生を
実現する光ヘッドを提供することができる。

【００５６】また、二重焦点ホログラムが平板上に制作
可能であるため、従来のフォトエッチングによる製法で
制作できるため、比較的安価にできる。

【００５７】信号用ホログラムと二重焦点ホログラムを
領域分割、又は重ね合わせることによって、二重焦点ホ
ログラム光学部品を削除できる。

【００５８】０次回折光が薄い基板厚みの光ディスクに
焦点を結び、１次回折光が厚い基板厚みの光ディスクに
焦点を結ぶような回折格子を、光ヘッド内の往路光が透
過し、復路光が透過しない位置に配置することにより、
復路光の光利用効率を向上させた、２種類の基板厚みの
違う光ディスクの再生、又は記録／再生を一つの対物レ
ンズで実現する光ヘッドを提供することができる。それ
に伴って、光ヘッドで使用する半導体レーザの絶対最大
定格を下げることが出来る。また、記録／再生用光ヘッ
ドを二重焦点光学系を用いて実現可能としている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ヘッドの第一の実施例を示す平面
図である。

【図２】本発明の光ヘッドの第二の実施例を示す平面
図である。

【図３】本発明の光ヘッドの第二の実施例に使用され
るホログラムパターンを示す平面図である。

【図４】本発明の光ヘッドの第三の実施例を示す平面
図である。

【図５】本発明の光ヘッドの第四の実施例を示す平面
図である。

【図６】従来の光ヘッドの第一の実施例を示す平面図
である。

【図７】従来の光ヘッドの第二の実施例を示す平面図
である。

【符号の説明】

１半導体レーザ２フォトダイオード基板３光学部材３ａ光学部材出射面４パッケージ１０半導体レーザユニット２０、２１光ディスク２５光ディスク半径方向３０信号用ホログラム３２、３３信号用ホログラムパターン４０二重焦点ホログラム４２、４３、４４二重焦点ホログラムパターン５０ミラー６０、６２、６３、６４対物レンズ７０ヘッドホルダ７３、７４対物レンズアクチュエータ８０、８１ホログラム素子９０反射型ホログラム素子１０１往路光１０２復路光１１１、１１５０次光１１２、１１６＋１次回折光１２０、１２１光ヘッド光学系

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１つの対物レンズを用いて基板厚みの違
う２種類の光ディスクから信号の再生、又は記録／再生
を行なう光ヘッドで、半導体レーザ光源と、光ディスク
からの信号を受光する光検出器と、光ディスクから反射
された復路光を前記光検出器に導くホログラム、及び有
限系対物レンズを有する光学部材を、光ディスクの面振
れ、偏心に追従するための２軸アクチュエータ上に搭載
した一体駆動型光ヘッドにおいて、０次光が第一の基板
厚みの光ディスクに焦点を結び、＋１次回折光が第二の
基板厚みの光ディスクに焦点を結ぶ回折格子を光ヘッド
の光路中に配置したことを特徴とする光ヘッド。
【請求項２】１つの対物レンズを用いて基板厚みの違
う２種類の光ディスクから信号の再生、又は記録／再生
を行なう光ヘッドにおいて、０次光が第一の基板厚みの
光ディスクに焦点を結び、＋１次回折光が第二の基板厚
みの光ディスクに焦点を結ぶ回折格子を、光ヘッドの半
導体レーザから光ディスクに向かう往路光が透過し、光
ディスクで反射されて信号検出用光検出器に向かう復路
光が透過しない位置に配置したことを特徴とする光ヘッ
ド。