JPH09180237A

JPH09180237A - 光ディスク装置およびそれに用いる光ヘッド

Info

Publication number: JPH09180237A
Application number: JP7336427A
Authority: JP
Inventors: Shinji Fujita; 真治藤田; Yasuyuki Sugi; 靖幸杉; Toshio Sugiyama; 俊夫杉山; Ritsuo Imada; 律夫今田; Yukio Fukui; 幸夫福井; Hidenori Shinohara; 秀則篠原
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Media Electronics Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Media Electronics Co Ltd
Priority date: 1995-12-25
Filing date: 1995-12-25
Publication date: 1997-07-11

Abstract

(57)【要約】【課題】変換レンズの挿抜によって光スポットの収差を
抑制する方式により、厚みの異なる２種類以上の光ディ
スクに対して記録または再生を行う光ディスク装置およ
びそれに用いる光ヘッドで、簡単な機構によってディス
クからの反射光のケラレによる検出信号の劣化を抑制す
る。【解決手段】ディスク判別手段による判断に基づいて、
変換レンズ４および環状偏光板５を一体に挿抜する機構
をそなえる。変換レンズ４が挿入された状態において、
発光素子１から放射したｐ偏光の入射光は環状偏光板５
を透過できず、設けられた穴によって所定の開口数が決
定される。一方、ディスク１０からの反射光が対物レン
ズ８の偏心によって入射光とずれても、反射光は１／４
波長板６によって偏光方向が変換されてｓ偏光となって
いるために環状偏光板５を透過できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する利用分野】本発明は、その表面から信号
記録面までの厚さが異なる２種類以上の光情報記録媒体
に対して、単一の装置により情報の記録および／または
再生が可能な光ディスク装置およびそれに用いる光ヘッ
ドに関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスク装置は、非接触、大容量、高
速アクセス、低コストメディアを特徴とする情報記録再
生装置であって、これらの特徴を生かしてディジタルオ
ーディオ信号の記録再生装置やコンピュータ用の外部記
憶装置として広く利用されてきている。近年、コンピュ
ータ用データの大容量化やディジタル動画情報の記録再
生の実用化に伴い、光ディスク装置の記憶容量の高密度
化が必要とされている。

【０００３】高密度化を図る手段のひとつとして、光デ
ィスクの記録面に集光する光スポットを小さくすること
が挙げられる。光スポットの大きさは使用するレーザ光
源の波長と対物レンズの開口数（以下ＮＡとする）とで
決まり、ＮＡを大きくすることによって光スポットの直
径を小さくすることが可能である。しかしながら、ＮＡ
が大きいとディスク傾きによって発生するコマ収差が大
きくなり、ディスク傾きやディスク厚さ誤差等に対する
余裕度が低下するという問題点がある。

【０００４】この問題を解決するために、ディスク基板
の厚さを、従来の１．２ｍｍよりも薄い０．６ｍｍとす
ることが検討されている。

【０００５】この場合に問題となるのは、従来の基板厚
さのディスクと薄型のディスクとの互換性である。光デ
ィスク装置ではディスク基板を通して記録面にレーザ光
束を集光するため、対物レンズはディスク厚さに応じて
設計される。そのため、設計値と異なる基板厚さのディ
スクに対しては大きな球面収差が発生し、信号を記録お
よび再生することが不可能となる。

【０００６】これに対して、特開平７−１８２６９０号
公報に記載の従来技術では、光源である半導体レーザと
対物レンズとを結ぶ光路中に変換レンズを挿抜自在に備
えた構成をとっている。ディスク基板の厚さを検出し、
その検出信号をもとに変換レンズを抜き差しすることに
より、ディスク厚さの違いによる収差を抑制し、良好な
記録または再生信号を得るようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】特開平７−１８２６９
０号公報においても、高密度光情報記録媒体に対しては
ＣＤなど従来の光情報記録媒体に対するよりもＮＡを大
きくし光情報記録媒体の基材厚を薄くすると述べられて
おり、結局前記従来技術では、各々のディスクに対応す
るＮＡを決定するための絞りを、変換レンズの挿抜にあ
わせて交換する必要がある。以下この点につき詳述す
る。

【０００８】特開平７−１８２６９０号公報の図１はこ
れのみでは具体的な光学系としては機能せず、光学系に
ＮＡを決定するための絞り７と絞り１６とが必要であ
り、それを図５に示す。なお、この点については、出願
人は、別途特願平７−２３４２６８号として出願してい
る。

【０００９】図５（ａ）、図５（ｂ）共に変換レンズ４
と絞り１６とが挿入されていて従来ディスク１０を記録
または再生するときの光学系の構成を示している。な
お、高密度ディスクを記録または再生するときの光学系
は図５から変換レンズ４と絞り１６を取り除いた場合で
あり、その際のＮＡは絞り７により決定される。なお変
換レンズ４と絞り１６とは一体となって挿抜されるため
機構的には特開平７−１８２６９０号公報に記載されて
いるものと同じでよく簡単である。

【００１０】図５（ａ）は対物レンズ８が偏心していな
いとき、図５（ｂ）は対物レンズ８が偏心しているとき
で、発光素子１から出射した光がコリメートレンズ２に
より平行光となりハーフミラー１３、変換レンズ４と順
次通って発散光に変換され、絞り１６によってＮＡが決
まるように光束径が決定され、対物レンズ８により集光
されてディスク１０の記録面に集束する。そしてディス
ク記録面で反射した光が再び対物レンズ８を通り変換レ
ンズ４を通過して再度平行光となってハーフミラー１３
で反射し、検出光学系１１を通って光検出器１２に集光
される。対物レンズ８が偏心していない図５（ａ）の状
態では反射光束のケラレはないが、対物レンズ８が偏心
している図５（ｂ）の状態ではディスク１０からの反射
光の一部が、絞り１６によってケラレてしまい光検出器
へ入射する光がアンバランスとなり検出信号が劣化す
る。すなわち、抜き差しする変換レンズと一体に絞りを
取り付けると機構的には簡単にできるが、トラッキング
サーボ等による対物レンズの偏心により反射光が絞りに
よってケラレて検出信号が劣化するという問題点が挙げ
られる。一方対物レンズに径可変の絞りを取り付ければ
前述した反射光のケラレは生じないが、機構が極めて複
雑となり、かつアクチュエータの可動部分が重くなると
いう問題点が挙げられる。

【００１１】本発明はこれらの問題点を解決し、機構が
簡単で、かつ反射光のケラレによる検出信号劣化を大幅
に低減した光ディスク装置およびそれに用いる光ヘッド
を提供するためのものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の光ディスク装置は下記（１）または（２）
の構成とした。

【００１３】（１）発光素子と、対物レンズと、ディス
ク記録面からの反射光束を検出系に導くための光束分離
素子と、対物レンズに入射する光束の発散角または集束
角を変換する光学素子（以下、変換レンズと呼ぶ）と、
対物レンズと光束分離素子の間にある直交する偏光成分
間に位相差を与える第１の偏光素子を備えており、ま
た、光束分離素子と第１の偏光素子の間にある偏光方向
の光は透過しある偏光方向の光は透過しない環状の第２
の偏光素子を、対物レンズに向かう光束の偏光に対して
透過率が最低になる向きに設ける。さらに、ディスク判
別手段を設け、その出力を基にして、前記変換レンズと
前記第２の偏光素子を一体に挿抜可能とする。

【００１４】なお、本発明でいう「透過／遮断」との文
言の意味するところについては、必ずしも透過率「１０
０％／０％」である必要はなく、「透過」は透過率で約
８０％程度、また「透過しない」は約１％程度の通常性
能の偏向フィルタ等でその機能を果たすことが出来るも
のである。

【００１５】（２）発光素子と、対物レンズと、変換レ
ンズと、対物レンズと前記変換レンズの間に偏光方向を
変化させる第１の偏光素子を備えており、ある偏光方向
の光は透過しある偏光方向の光は透過しない環状の第２
の偏光素子を前記第１の偏光素子と光情報記録媒体との
間に設ける。ここで、第１の偏光素子を通った光は偏光
方向が変化して第２の偏光素子を透過できないように、
第１の偏光素子を通らない光は第２の偏光素子を透過で
きる様に配置する。さらにディスク判別手段を設け、そ
の出力を基にして、前記変換レンズと前記第１の偏光素
子を一体に挿抜可能とする。また、第２の偏光素子は対
物レンズと一体にアクチュエータに取り付ける。

【００１６】以下に、上記（１）および（２）の構成と
した場合の作用を述べる。

【００１７】上記（１）のように構成された光ディスク
装置においては、光路内に変換レンズを挿入した状態
で、ある基板厚さのディスクの信号を読み取る際に、デ
ィスクへの入射光束は変換レンズと同時に挿入した環状
の第２の偏光素子を透過できず、環状の第２の偏光素子
は絞りとして機能し、その内径によってＮＡが決定され
る。また、ディスクからの反射光束は第１の偏光素子に
より入射光束に対して偏光方向が９０度回転しており、
前記環状の第２の偏光素子を透過する。

【００１８】ここで偏光方向の回転角は必ずしも９０度
である必要はなく、例えば８０度程度の回転でもその機
能を果たすことができる。また、偏光は直線偏光に限ら
ず、長径／短径比の大きな楕円偏光であってもその機能
を果たすことができる。

【００１９】また、上記（２）の構成においては、変換
レンズを挿入してある基板厚さのディスクから信号を読
み取る際に、変換レンズと同時に挿入された第１の偏光
素子を通った光は環状の第２の偏光素子を透過できない
ため、環状の第２の偏光素子が絞りの役目をし、環状の
第２の偏光素子の内径により対物レンズのＮＡが決定さ
れる。第２の偏光素子は対物レンズと一体にアクチュエ
ータに取り付けられているので、トラッキングサーボな
どのために対物レンズが偏心しても反射光がケラレるこ
とはない。

【００２０】（１）、（２）とも、簡単な機構でケラレ
による検出信号の劣化を防ぐことができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
としての光ディスク装置の光ピックアップの構成ならび
に動作を図面を参照しながら説明する。

【００２２】図１は本発明の光ディスク装置の光ピック
アップの構成図である。図１において、光源である発光
素子１は例えば半導体レーザダイオードである。発光素
子１の波長は、２種のディスクのうちディスク基板厚さ
が薄い方の高密度ディスク９に適すると思われる波長と
し、例えば６５０ｎｍまたは６３５ｎｍの短波長を用い
る。また、放射光の偏光比は大きいほうが望ましく（例
えば１００：１）、主たる偏光方向が紙面に対して平行
となる向きに取り付ける。

【００２３】２は発光素子１から放射した発散光を平行
光束に変換するコリメートレンズである。

【００２４】３は高密度ディスク９または従来ディスク
１０からの反射光束を、発光素子１と対物レンズ８とを
結ぶ光路から分離して検出光学系１１に導くための偏光
ビームスプリッタである。偏光ビームスプリッタ３に入
射した光束は、紙面（入射面）に対して平行な偏光（以
下ｐ偏光という）は透過して直進し、紙面に対して垂直
な偏光（以下ｓ偏光という）は反射されて進行方向を変
える。

【００２５】４は対物レンズ８に入射する光束の発散角
または集束角を変換するためのレンズであり、変換後の
光束が対物レンズ８によって所定のＮＡ（例えば０．
４）で従来ディスク１０の基板１０ａを通して記録面１
０ｂに所定の収差量以下に集光するように設計されてい
る。

【００２６】５は図２に示すような、環状の偏光膜を２
枚のプラスチック等の基板の間に接着した偏光板（以
下、環状偏光板という）であって、透過率がｓ偏光に対
して最も高く、ｐ偏光に対して最も低くなる向きに配置
する。また、偏光膜に設けられた穴の内径は、同じ位置
に配した場合に所定のＮＡ（０．４）になるように光束
径を決定する絞りの内径に等しい。ここで環状偏光板５
の位置は、変換レンズ４の光源側でもディスク側でもよ
い。変換レンズ４と環状偏光板５は同時に挿抜が可能な
構成をとっている。

【００２７】６は、偏光ビームスプリッタ３を透過して
対物レンズへ向かう入射光束の偏光方向と、ディスク９
または１０からの反射光束の偏光方向を直交させるため
の１／４波長板である。

【００２８】７は従来ディスク９に記録または再生する
際の所定のＮＡ（例えば０．６）になるように光束径を
決定するための絞りであり、対物レンズ８と共にアクチ
ュエータに取り付けてある。

【００２９】８は発光素子１と同じ波長の平行入射光束
に対して、所定のＮＡ（０．６）で、高密度ディスク９
の基板９ａを通して記録面９ｂに所定の収差量以下に集
光するように設計された対物レンズである。

【００３０】９は基板９ａと記録面９ｂとからなる高密
度ディスクである。また、１０は基板１０ａと記録面１
０ｂとからなる従来のディスクで、ディスク基板厚さは
ディスク９よりも厚い。

【００３１】１１はディスク９または１０からの反射光
を検出するための検出光学系である。例えばフォーカス
制御に非点収差法を用いる場合には、コリメートレンズ
と円筒レンズから構成される。１２はフォトダイオード
などの光検出器であり、再生信号の検出とともに集光位
置を制御するための制御信号を検出する。

【００３２】上記のように構成された光ディスク装置の
光ピックアップについて、図１（ａ）に示す高密度ディ
スク９へ記録または再生する場合の動作を以下に説明す
る。

【００３３】高密度ディスク９への記録または再生を行
う際には、変換レンズ４および環状偏光板５は発光素子
１と対物レンズ８を結ぶ光路内からはずしておく。発光
素子１から放射された光束は、コリメートレンズ２を透
過して平行光束に変換され、偏光ビームスプリッタ３に
入射する。発光素子１の放射光の主たる偏光成分はｐ偏
光であるから、ｐ偏光を透過する偏光ビームスプリッタ
３に入射した光束は、そのほとんどが透過する。

【００３４】偏光ビームスプリッタ３を透過した光束
は、１／４波長板６を透過して円偏光に変換される。さ
らに絞り７によりＮＡ＝０．６となるような光束径に絞
られ、平行光束のまま対物レンズ８に入射し、ディスク
基板９ａを通して、記録面９ｂに収差良く集光される。

【００３５】ディスクの記録面９ｂからの反射光束は対
物レンズ８を透過して再び平行光束となり、さらに１／
４波長板６を透過することでｓ偏光に変換されて、偏光
ビームスプリッタ３に入射する。偏光ビームスプリッタ
３はｓ偏光を反射するので、光束は検出光学系１１に導
かれ、光検出器１２によって再生信号および制御信号が
検出される。

【００３６】従来ディスク１０へ記録または再生を行う
場合には、図１（ｂ）に示すように変換レンズ４および
環状偏光板５を発光素子１と対物レンズ８を結ぶ光路内
に挿入する。ほぼｐ偏光から成る発光素子１の放射光束
は、コリメートレンズ２で平行光束に変換された後、偏
光ビームスプリッタ３を透過して、変換レンズ４に入射
する。

【００３７】変換レンズ４に入射した平行光束は所定の
発散光束または集束光束に変換され、環状偏光板５に向
かう。環状偏光板５はｐ偏光の透過率がもっとも低くな
る向きに配置してあるので、入射光束は穴以外の偏光膜
部分をほとんど透過できない。その結果、環状偏光板５
は絞りとして機能し、ＮＡ＝０．４となるような光束径
に絞られる。１／４波長板６を透過して円偏光に変換さ
れたあと、光束は絞り７を通って対物レンズに向かう
が、光束径はすでに絞り７の内径よりも小さいので、絞
り７はここでは絞りとして機能しない。

【００３８】光束は対物レンズ８に所定の発散光束とし
て入射し、ディスク基板１０ａを通して、ディスク記録
面１０ｂに集光する。対物レンズ８に入射する光の発散
角を適当に選べば、ディスク厚さの違いによる球面収差
をキャンセルして収差良く集光することができる。

【００３９】ディスク１０からの反射光は、対物レンズ
８と１／４波長板６を透過してｓ偏光に変換され、環状
偏光板５に向かう。ここで図１（ｃ）に示すような、対
物レンズ８が偏心している場合について考える。

【００４０】対物レンズ８が偏心すると、反射光の光軸
は入射光の光軸からずれる。反射光束が環状偏光板５の
穴の位置からずれると、反射光束の一部分は穴以外の偏
光膜部分に入射する。しかしながら反射光はｓ偏光であ
り、一方、環状偏光板５はｓ偏光をよく透過する向きに
配置されているので、反射光束はケラレることなく、環
状偏光板５を透過する。つまり、反射光束に対しては環
状偏光板５は絞りとして機能しない。さらに反射光は変
換レンズ４を透過して平行光束に変換されたあと、ｓ偏
光であるために偏光ビームスプリッタ３によって反射さ
れて検出光学系１１に導かれ、光検出器１２によって再
生信号および制御信号が検出される。

【００４１】厳密に言えば、環状偏光板５の透過率が１
００％ではないため検出系に導かれる反射光量は若干低
下する。しかしながら検出信号劣化の改善には充分な光
量を確保することができる。

【００４２】本実施の形態によれば、従来ディスクを記
録または再生する際の絞りとして環状の偏光板を用いる
ことによって、たとえ対物レンズの偏心によってディス
クからの反射光の光軸が入射光の光軸とずれたとして
も、反射光束はケラレることなく光検出器に到達する。
その結果、ケラレによって再生信号および制御信号が劣
化することなく、高密度ディスクと従来方式のディスク
の双方を記録または再生することができる。また、変換
レンズと環状の偏光板を一体的に実装することができる
ので、機構は簡単である。

【００４３】また本実施の形態では、光束分離素子とし
て偏光ビームスプリッタを用いたが本発明はこれに限る
ものではない。光束分離素子としてハーフミラーや回折
格子、ホログラム、導波路などの光学素子を用いても同
様の構成とすることができる。その場合、光利用率では
偏光ビームスプリッタを用いる場合に比較して不利とな
るが、装置の低コスト化や小型化が期待でき、安価、小
型の光ディスク装置を提供することが可能となる。

【００４４】次に、本発明の第２の実施の形態としての
光ディスク装置の光ピックアップの構成ならびに動作を
図面を参照しながら説明する。

【００４５】図３は本発明の第２の実施の形態を示す光
ディスク装置の光ピックアップの構成図である。図３に
おいて、１は発光素子、２はコリメートレンズ、４は変
換レンズ、７は高密度ディスク９を再生する場合にＮＡ
を決定するための絞り、８は対物レンズ、９は高密度デ
ィスク、１０は従来ディスク、１１は検出光学系、１２
は光検出素子であり、以上の構成は本発明の第１の実施
の形態の構成と同様である。

【００４６】１３はディスク９またはディスク１０から
の反射光束を検出光学系に導くためのハーフミラーであ
る。１４は偏光方向を９０度変化させるための１／２波
長板であって、変換レンズ４と同時に挿抜可能である。
１／２波長板１４の位置はハーフミラー１３の光源側で
もディスク側でもどちらでも構わない。１５は図２に示
すような環状偏光板であって、ｐ偏光に対して透過率が
最大となる向きに配置してある。

【００４７】図２（ａ）に示す形状では基板部分を透過
する光束と穴の部分を通過する光束との間に光路差があ
るので、この光路差が問題となる場合には図２（ｂ）に
示す形状の偏光板絞りのほうが光路差を短くできるので
望ましい。さらに偏光膜の厚みが問題となる場合には、
穴に相当する所定範囲内を偏光に非作用となるよう処理
した偏光膜か、あるいはできるだけ薄い偏光膜か、下記
の式（１）を満たすように厚さ制御をした偏光膜を用い
ることが望ましい。ｄ(ｎ−１)＝ｍλ （１）ｍ＝１，２，３，・・・ここで、ｄは偏光膜の厚さ、ｎは偏光膜の屈折率、λは
光の波長を表す。

【００４８】また、環状偏光板１５の内径は、同じ位置
に配置した場合に所定のＮＡ（０．４）になるように光
束径を決定する絞りの内径に等しく、アクチュエータに
取り付けられて対物レンズ８と一体に動く構成をとって
いる。環状偏光板１５の位置は対物レンズ８の光源側で
もディスク側でもよい。

【００４９】上記のように構成された光ディスク装置の
光ピックアップについて、高密度ディスク９へ記録また
は再生する場合の動作を、図３（ａ）を用いて以下に説
明する。

【００５０】ディスク９への記録または再生を行う際に
は、変換レンズ４および１／２波長板１４は発光素子１
と対物レンズ８を結ぶ光路内から外しておく。発光素子
１から放射されたほぼｐ偏光からなる光束はコリメート
レンズ２によって平行光束に変換され、ハーフミラー１
３を透過した後、環状偏光板１５に入射する。

【００５１】環状偏光板１５はｐ偏光を透過する向きに
配置されているので、入射した光束は偏光板部分を透過
し、絞り７によってＮＡ＝０．６となるような光束径に
絞られて、平行光束のまま対物レンズ８に入射し、ディ
スク９の記録面９ｂに収差よく集光される。ここでは環
状偏光板１５はＮＡを決定する絞りとして機能せず、絞
り７が絞りとして機能する。絞り７は対物レンズ８と一
体に動くので、トラッキングサーボ等によって対物レン
ズ８が偏心してもディスク記録面９ｂからの反射光束は
ケラレることはない。反射光束はハーフミラー１３に入
射して検出光学系１１に導かれ、光検出器１２により再
生信号および制御信号が検出される。

【００５２】次に、従来ディスク１０へ記録または再生
する場合の動作を図３（ｂ）を用いて説明する。

【００５３】従来ディスク１０へ記録または再生する際
には、変換レンズ４と１／２波長板１４を発光素子１と
対物レンズ８を結ぶ光路内に挿入する。発光素子１から
放射し、コリメートレンズ２を通って平行光束に変換さ
れた光束は、ハーフミラー１３を透過した後、変換レン
ズ４に入射して所定の発散光束または集束光束に変換さ
れる。

【００５４】さらに１／２波長板１４を透過することに
より、偏光方向が９０度変化し、ｐ偏光だった光束はｓ
偏光に変換されて環状偏光板１５に向かう。ｓ偏光は環
状偏光板１５の偏光膜部分をほとんど透過出来ず、偏光
膜に設けられた穴によってＮＡ＝０．４となるような光
束径に絞られる。つまり絞り７はここでは絞りとして機
能せず、環状偏光板１５が絞りとしての役目をはたす。
光束は対物レンズに発散光束として入射し、ディスク基
板１０ａを通して記録面１０ｂに収差よく集光される。

【００５５】ディスクからの反射光束は、絞りの役目を
する環状偏光板１５が対物レンズ８の動きにあわせて動
くので、図３（ｃ）に示すように対物レンズ８が偏心し
てもケラレることなく、ディスク９を再生または記録す
る場合と同様に光検出器１２まで導かれ、再生信号およ
び制御信号が検出される。

【００５６】本実施の形態によっても、変換レンズと１
／２波長板を同時に抜き差しすることによって、対物レ
ンズが偏心しても反射光束がケラレて再生信号および制
御信号が劣化することなく、高密度ディスクと従来方式
のディスクの双方を記録または再生することができる。
また、変換レンズと１／２波長板を一体的に実装するこ
とにより、機構を簡素化することができる。

【００５７】本実施の形態では、光束分離素子としてハ
ーフミラーを用いたが本発明はこれに限るものではな
い。光束分離素子として回折格子、ホログラム、導波路
などの光学素子を用いてもよい。

【００５８】また、本実施の形態では変換レンズと１／
２波長板を同時に挿入したが、本発明はこれに限るもの
ではない。例えば環状偏光板をｓ偏光に対して透過率が
最大となる向きに配置し、高密度ディスクへ記録または
再生を行う際に１／２波長板を挿入して変換レンズをは
ずし、従来ディスクへ記録または再生を行う際に１／２
波長板をはずして変換レンズを挿入するというふうに、
挿入物を切り替えることによっても同様の効果を得るこ
とができる。

【００５９】また、本実施の形態では偏光方向を変化さ
せる第１の偏光素子として１／２波長板を用いたが、本
発明はこれに限るものではない。例えば液晶のような旋
光性を有する素子を用いても同様の効果を得ることがで
きる。液晶は電圧印加のオンオフで旋光性の制御が可能
であるから、機械的な挿抜機構が不要である。

【００６０】以上に述べた第１および第２の実施の形態
では、主たる偏光方向がｐ偏光となるように発光素子を
配置したが本発明はこれに限るものではない。例えば主
たる偏光方向がｓ偏光となるように発光素子を配置した
場合にも、第１の実施の形態においては偏光ビームスプ
リッタに対する発光素子１およびコリメートレンズ２と
検出光学系１１および光検出器１２の位置を入れ替え、
環状偏光板５をｐ偏光に対して透過率が最大となる向き
に配置することにより、また第２の実施の形態において
も環状偏光板１５をｓ偏光に対して透過率最大となる向
きに配置することによって、上記実施の形態と同様に簡
単な機構で反射光のケラレによる信号劣化を低減すると
いう効果を得ることができる。

【００６１】また上記に述べた第１および第２の実施の
形態では、発光素子からの放射光をコリメートレンズを
用いて平行光束としてから光束分離素子に入射させてい
るが、本発明はこれに限るものではない。コリメートレ
ンズは光束分離素子と変換レンズの間に配置してもよ
く、その場合には検出光学系の部品点数を減らすことが
できる。さらに対物レンズおよび変換レンズを有限光学
系で最適設計すれば、コリメートレンズは不要となり、
部品点数をさらに減らすことができる。その結果、安価
な光ディスク装置を提供することが可能となる。

【００６２】また上記第１および第２の実施の形態で
は、２種類のディスクの記録または再生について述べた
が、本発明はこれに限るものではない。ディスク基板厚
さの異なる３種類以上のディスクに対しても、ディスク
厚さの違いによる収差を補正するために各々のディスク
に対応する変換レンズと環状偏光板を備え、各々のディ
スクにあわせて挿抜すればよい。

【００６３】以下に、図４を用いて本発明の光ディスク
装置の第３の実施の形態を説明する。

【００６４】図４は、本発明の第３の実施の形態を示す
光ディスク装置の構成図である。図４では前述した第１
の実施の形態における光ピックアップを用いているが、
第２の実施の形態における光ピックアップを用いること
もできる。

【００６５】光ピックアップの発光素子１はレーザ駆動
回路によって発光出力の制御が行われる。光検出器１２
の出力は信号処理回路に供給され、フォーカス誤差信
号、トラッキング誤差信号、主信号などの各信号が生成
される。これらの信号はシステム制御回路に供給され
る。

【００６６】図４において、ディスク種類判別手段は光
ディスク装置に装着されたディスクの種類を判別し、そ
の結果をシステム制御回路に対して出力する。ディスク
種類判別手段としては、ディスクの基板厚さを光学的ま
たは機械的な方法で検出する方法、ディスクまたはディ
スクのカートリッジに予め記録された識別マークを検出
する方法、あるいはディスクの種類を仮定してディスク
の信号を再生し、正常な信号が得られなければ別の種類
のディスクであると判断する方法などが考えられる。

【００６７】システム制御回路は、ディスク種類判別手
段から受け取った判別結果に基づき、モータ駆動回路を
通して変換レンズと偏光素子を一体に光路内に挿抜する
モータを作動させる。これにより、装着されたディスク
に適した光スポットが形成される。それとともに、シス
テム制御回路はフォーカス誤差信号とトラッキング誤差
信号とをアクチュエータ駆動回路に供給する。アクチュ
エータ駆動回路の出力は光ピックアップ内の対物レンズ
アクチュエータのフォーカスコイルおよびトラッキング
コイルに供給され、フォーカスサーボおよびトラッキン
グサーボが行われてディスクへの記録または再生が実行
される。

【００６８】本実施の形態によれば、光ディスク装置に
装着された光ディスクの種類に応じて変換レンズおよび
偏光素子を挿抜し、２種類以上の光ディスクの記録また
は再生をすることができる。この際、変換レンズと偏光
素子は一体構成であるから挿抜のための機構は単一かつ
単純なものでよい。また、反射光のケラレに起因する光
検出器の出力レベルの低下およびアンバランスはなく、
信号処理回路の負担を軽減することができる。これによ
り、安価な光ディスク装置が実現できる。

【００６９】

【発明の効果】本発明によれば、対物レンズへの入射光
束の発散角を変換することで基板厚さの差異によって発
生する球面収差を補正して、ディスク基板厚さの異なる
２種類の光ディスクに対して信号の記録または再生を行
う方式においても、簡単な機構でＮＡを所定の値とし、
かつ対物レンズの偏心による反射光のケラレに起因する
検出信号の劣化を大幅に低減することができる。

【００７０】また、機構が簡単であり、信号処理系への
負担も少ないので安価な光ディスク装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における光ディスク
装置の光ピックアップの構成図である。

【図２】本発明の第１および第２の実施の形態における
環状偏光板の形状を示す図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態における光ディスク
装置の光ピックアップの構成図である。

【図４】本発明の第３の実施の形態における光ディスク
装置の構成図である。

【図５】反射光のケラレについての説明図である。

【符号の説明】

１・・・発光素子、２・・・コリメートレンズ、３・・・偏光ビームスプリッタ、４・・・変換レンズ、５・・・環状偏光板、６・・・１／４波長板、７・・・絞り、８・・・対物レンズ、９・・・高密度ディスク、１０・・・従来ディスク、１１・・・検出光学系、１２・・・光検出素子、１３・・・ハーフミラー、１４・・・１／２波長板、１５・・・環状偏光板、１６・・・絞り。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者杉靖幸茨城県ひたちなか市稲田1410番地株式会社日立製作所パーソナルメディア機器事業部内 (72)発明者杉山俊夫岩手県水沢市真城字北野１番地株式会社日立メディアエレクトロニクス内 (72)発明者今田律夫神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所マルチメディアシステム開発本部内 (72)発明者福井幸夫神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所マルチメディアシステム開発本部内 (72)発明者篠原秀則茨城県ひたちなか市稲田1410番地株式会社日立製作所パーソナルメディア機器事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光手段と前記発光手段から発射された光
束をディスクの信号記録面に集光するための対物レンズ
とを有する光ヘッドを備え、この光ヘッドと対向する側
の表面から信号記録面までの厚さの異なる複数種類のデ
ィスクを再生および／または記録可能の光ディスク装置
において、装着されたディスクの種類を判別するディスク判別手段
と、前記光ヘッドの発光手段と対物レンズとの間の光路内に
配置されるとともに、前記対物レンズに入射する光束の
発散角または収束角を変換する光学素子と、前記光学素子の作動状態と非作動状態とを切替え可能の
光学素子駆動手段と、前記ディスク判別手段における判別結果に基づき、前記
光学素子駆動手段における前記切替移動を選択的に駆動
させる制御手段とを備えるとともに、前記光ヘッドは、光路内の前記発光手段と前記ディスク
との間に配置され、光軸と垂直な面内における所定の第
１の方向の偏光を透過するとともに前記第１の方向と直
交する第２の方向の偏光を遮断し、光路の中心部分に偏
光の非作用部を有してなる偏光手段を備えてなることを
特徴とする光ディスク装置。
【請求項２】前記光ヘッドの偏光手段の前記非作用部
は、円形状とされてなることを特徴とする請求項１に記
載の光ディスク装置。
【請求項３】発光手段と前記発光手段から発射された光
束をディスクの信号記録面に集光するための対物レンズ
とを有する光ヘッドを備え、この光ヘッドと対向する側
の表面から信号記録面までの厚さの異なる複数種類のデ
ィスクを再生および／または記録可能の光ディスク装置
において、装着されたディスクの種類を判別するディスク判別手段
と、前記光ヘッドの発光手段と対物レンズとの間の光路内に
配置されるとともに、前記対物レンズに入射する光束の
発散角または収束角を変換する光学素子と、前記光学素子の作動状態と非作動状態とを切替え可能の
光学素子駆動手段と、前記ディスク判別手段における判別結果に基づき、前記
光学素子駆動手段における前記切替移動を選択的に駆動
させる制御手段とを備えるとともに、前記光ヘッドは、光路内の前記発光手段と前記光学素子
の間に設けられた光束分離手段と、光路内の前記対物レ
ンズと前記光束分離素子との間に配置され光束が往復し
て透過したときに光軸と垂直な面内でその偏光方向をほ
ぼ９０度変化させる第１の偏光手段と、光路内の前記第
１の偏光手段と前記光束分離手段との間に配置され光軸
と垂直な面内における所定の第１の方向の偏光を透過す
るとともに前記第１の方向と直交する第２の方向の偏光
を遮断し光路の中心部分に偏光の非作用部を有してなる
第２の偏光手段とを有してなることを特徴とする光ディ
スク装置。
【請求項４】前記光ヘッドの第２の偏光手段の前記非作
用部は、円形状とされてなることを特徴とする請求項３
に記載の光ディスク装置。
【請求項５】前記光ヘッドの光学素子は、光路内に出入
れ可能とされる構成により前記のように切替自在とされ
てなることを特徴とする請求項３または請求項４に記載
の光ディスク装置。
【請求項６】前記光ヘッドの第２偏光手段は、光軸方向
で前記発光手段側から入射する光束に対しては前記第２
の方向がその偏光方向と一致するように配置されること
により前記偏光の非作用部の範囲のみを透過可能の絞り
として作用し、かつ前記光情報記録媒体側から入射する
光束に対しては前記第１の方向が前記第１の偏光手段に
より変化された偏光方向と一致化されることによりその
まま透過可能とされてなることを特徴とする請求項３な
いし請求項５に記載のいずれかの光ディスク装置。
【請求項７】前記光ヘッドの第２偏光手段は、前記光学
素子と一体状とされてなることを特徴とする請求項３な
いし請求項６に記載のいずれかの光ディスク装置。
【請求項８】前記光ヘッドの第２偏光手段は、その偏光
作用の作動状態と非作動状態とを切替自在とされてなる
ことを特徴とする請求項３ないし請求項７に記載のいず
れかの光ディスク装置。
【請求項９】前記光ヘッドの第２偏光手段は、光路内に
出入れ可能とされる構成により前記のように切替自在と
されてなることを特徴とする請求項８に記載の光ディス
ク装置。
【請求項１０】発光手段と前記発光手段から発射された
光束をディスクの信号記録面に集光するための対物レン
ズとを有する光ヘッドを備え、この光ヘッドと対向する
側の表面から信号記録面までの厚さの異なる複数種類の
ディスクを再生および／または記録可能の光ディスク装
置において、装着されたディスクの種類を判別するディスク判別手段
と、前記光ヘッドの発光手段と対物レンズとの間の光路内に
配置されるとともに、前記対物レンズに入射する光束の
発散角または収束角を変換する光学素子と、前記光学素子の作動状態と非作動状態とを切替え可能の
光学素子駆動手段と、前記ディスク判別手段における判別結果に基づき、前記
光学素子駆動手段における前記切替移動を選択的に駆動
させる制御手段とを備えるとともに、前記光ヘッドは、光路内の前記発光手段と前記光学素子
の間に設けられた光束分離手段と、光路内の前記対物レ
ンズと前記発光手段との間に配置され光束が透過したと
きに光軸と垂直な面内でその偏光方向をほぼ９０度変化
させる第１の偏光手段と、光路内の前記第１の偏光手段
と前記光情報媒体との間に配置され光軸と垂直な面内に
おける所定の第１の方向の偏光を透過するとともに前記
第１の方向と直交する第２の方向の偏光を遮断し光路の
中心部分に偏光の非作用部を有し前記対物レンズと一体
状に可動の第２の偏光手段とを有してなることを特徴と
する光ディスク装置。
【請求項１１】前記光ヘッドの第２の偏光手段の前記非
作用部は円形状とされてなることを特徴とする請求項１
０に記載の光ディスク装置。
【請求項１２】前記光ヘッドの光学素子は、光路内に出
入れ可能とされる構成により前記のように切替自在とさ
れてなることを特徴とする請求項１０または請求項１１
に記載の光ディスク装置。
【請求項１３】前記光ヘッドの第１の偏光手段は、前記
光学素子と一体状とされてなることを特徴とする請求項
１０ないし請求項１２に記載のいずれかの光ディスク装
置。
【請求項１４】前記光ヘッドの第１の偏光手段は、その
偏光作用の作動状態または非作動状態を切替自在とされ
てなることを特徴とする請求項１０ないし請求項１３に
記載のいずれかの光ディスク装置。
【請求項１５】前記光ヘッドの第２の偏光手段は、前記第１の偏光手段が前記作動状態にあるとき、前記第
１または第２の方向のいずれか一方が入射する光束の偏
光方向と一致するように配置され、かつ前記第１の偏光手段が前記非作動状態にあるとき、
前記第１または第２の方向の前記一方とは反対の他方が
前記第１の方向が入射する光束の偏光方向と一致するよ
うに配置され、前記第２の方向が入射する光束の偏光方向と一致する場
合には前記偏光の非作用部の範囲のみを透過可能の絞り
として機能し、前記第１の方向が入射する光束の偏光方向と一致する場
合にはそのまま透過可能とされてなることを特徴とする
請求項１４に記載の光ディスク装置。
【請求項１６】前記光ヘッドの第１の偏光手段は、光路
内に出入れ可能とされる構成により前記のように切替自
在とされてなることを特徴とする請求項１４または請求
項１５に記載の光ディスク装置。
【請求項１７】前記光ヘッドの第１の偏光手段は液晶素
子を有してなり、所定の電圧が印加され液晶分子の配向
方向が変化されることにより前記のように切替自在とさ
れてなることを特徴とする請求項１４または請求項１５
に記載の光ディスク装置。
【請求項１８】発光手段と、前記発光手段から出射した光束を光情報記録媒体の信号
記録面に集光するための対物レンズと、前記対物レンズに入射する光束の発散角または収束角を
変換する光学素子と、光路内の前記発光手段と前記光情報記録媒体との間に配
置され、光軸と垂直な面内における所定の第１の方向の
偏光を透過するとともに前記第１の方向と直交する第２
の方向の偏光を遮断し、光路の中心部分に偏光の非作用
部を有してなる偏光手段と、を有してなることを特徴と
する光ヘッド。
【請求項１９】前記偏光手段の前記非作用部は、円形状
とされてなることを特徴とする請求項１８に記載の光ヘ
ッド。
【請求項２０】発光手段と、前記発光手段から出射した光束を光情報記録媒体の信号
記録面に集光するための対物レンズと、前記対物レンズに入射する光束の発散角または収束角を
変換する光学素子と、光路内の前記発光手段と前記光学素子の間に設けられた
光束分離手段と、光路内の前記対物レンズと前記光束分離素子との間に配
置され、光束が往復して透過したときに光軸と垂直な面
内でその偏光方向をほぼ９０度変化させる第１の偏光手
段と、光路内の前記第１の偏光手段と前記光束分離手段との間
に配置され、光軸と垂直な面内における所定の第１の方
向の偏光を透過するとともに前記第１の方向と直交する
第２の方向の偏光を遮断し、光路の中心部分に偏光の非
作用部を有してなる第２の偏光手段と、を有してなるこ
とを特徴とする光ヘッド。
【請求項２１】前記第２の偏光手段の前記非作用部は、
円形状とされてなることを特徴とする請求項２０に記載
の光ヘッド。
【請求項２２】前記第２偏光手段は、光軸方向で前記発
光手段側から入射する光束に対しては前記第２の方向が
その偏光方向と一致するように配置されることにより前
記偏光の非作用部の範囲のみを透過可能の絞りとして作
用し、かつ前記光情報記録媒体側から入射する光束に対
しては前記第１の方向が前記第１の偏光手段により変化
された偏光方向と一致化されることによりそのまま透過
可能とされてなることを特徴とする請求項２０または請
求項２１に記載の光ヘッド。
【請求項２３】前記第２偏光手段は、前記光学素子と一
体状とされてなることを特徴とする請求項２０ないし請
求項２２に記載のいずれかの光ヘッド。
【請求項２４】前記第２偏光手段は、その偏光作用の作
動状態と非作動状態とを切替自在とされてなることを特
徴とする請求項２０ないし請求項２３に記載のいずれか
の光ヘッド。
【請求項２５】前記第２偏光手段は、光路内に出入れ可
能とされる構成により前記のように切替自在とされてな
ることを特徴とする請求項２４に記載の光ヘッド。
【請求項２６】発光手段と前記発光手段から出射した光束を光情報記録媒体の信号
記録面に集光するための対物レンズと、前記対物レンズに入射する光束の発散角または収束角を
変換する光学素子と、光路内の前記発光手段と前記光学素子の間に設けられた
光束分離手段と、光路内の前記対物レンズと前記発光手段との間に配置さ
れ、光束が透過したときに光軸と垂直な面内でその偏光
方向をほぼ９０度変化させる第１の偏光手段と、光路内の前記第１の偏光手段と前記光情報媒体との間に
配置され、光軸と垂直な面内における所定の第１の方向
の偏光を透過するとともに前記第１の方向と直交する第
２の方向の偏光を遮断し、光路の中心部分に偏光の非作
用部を有し、前記対物レンズと一体状に可動の第２の偏
光手段と、を有してなることを特徴とする光ヘッド。
【請求項２７】前記第２の偏光手段の前記非作用部は円
形状とされてなることを特徴とする請求項２６に記載の
光ヘッド。
【請求項２８】前記第１の偏光手段は、前記光学素子と
一体状とされてなることを特徴とする請求項２６または
請求項２７に記載の光ヘッド。
【請求項２９】前記第１の偏光手段は、その偏光作用の
作動状態または非作動状態を切替自在とされてなること
を特徴とする請求項２６ないし請求項２８に記載のいず
れかの光ヘッド。
【請求項３０】前記第２の偏光手段は、前記第１の偏光手段が前記作動状態にあるとき、前記第
１または第２の方向のいずれか一方が入射する光束の偏
光方向と一致するように配置され、かつ前記第１の偏光手段が前記非作動状態にあるとき、
前記第１または第２の方向の前記一方とは反対の他方が
前記第１の方向が入射する光束の偏光方向と一致するよ
うに配置され、前記第２の方向が入射する光束の偏光方向と一致する場
合には前記偏光の非作用部の範囲のみを透過可能の絞り
として機能し、前記第１の方向が入射する光束の偏光方向と一致する場
合にはそのまま透過可能とされてなることを特徴とする
請求項２９に記載の光ヘッド。
【請求項３１】前記第１の偏光手段は、光路内に出入れ
可能とされる構成により前記のように切替自在とされて
なることを特徴とする請求項２９または請求項３０に記
載の光ヘッド。
【請求項３２】前記第１の偏光手段は液晶素子を有して
なり、所定の電圧が印加され液晶分子の配向方向が変化
されることにより前記のように切替自在とされてなるこ
とを特徴とする請求項２９または請求項３０に記載の光
ヘッド。