JPH10289469A - 光ヘッド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 波長の異なる２種類の半導体レーザを搭載す
る光ヘッド装置で、構成部品を簡素化し、光ヘッド装置
を小型にする。 【解決手段】 半導体レーザ３からの光ビームを対物レ
ンズ９方向に変換する手段として、従来の立ち上げミラ
ーのかわりに、屈折面と反射面を持ち、かつ２面間はあ
る角度をもつように設定したプリズム１９を構成する。
プリズム１９の反射面は波長選択機能をもち、かつ半導
体レーザ３とは波長の異なるレーザモジュール１２から
の光ビームは透過し、同じ対物レンズ９に透過する。波
長の異なる光源からのビーム光を同様に情報記録媒体１
に集光させることができ、さらに、ビーム整形機能を兼
ねることができるため、部品点数を増やさずに済み、装
置全体の小型化ができる。また、製造面、コスト面でも
優位性を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は円盤上の同心円状ま
たは螺旋状のトラックに、光を集束し記録された微小情
報の読み出し、記録と消去をする光学的情報記録再生装
置の光ヘッド装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、情報が同心円状または螺旋状に配
置されたトラック上に記録された情報記録媒体は、大量
の情報を処理できることと、情報のランダムなアクセス
ができることから、オーディオ用、ビデオディスク用お
よび光ディスク用として注目をされている。このように
情報を光学的に読み取るための光ヘッド装置は、一般
に、情報記録媒体上にスポットを照射する光学系と、情
報記録媒体上の情報トラック及び光のスポットの相対的
位置関係を検出する位置検出手段とを備えている。

【０００３】図７は、従来の光ヘッド装置を概念的に示
した構成図である。図７において、レーザ光源３から出
射されたビームは、コリメートレンズ１０４、反射ミラ
ー１０５と対物レンズ１０２を経て、情報記録媒体１上
に集光される。この情報記録媒体１の記録層は、例えば
１．２ｍｍであって、対物レンズ１０２はこの１．２ｍ
ｍの基材を透過して情報記録媒体１の記録層に集光する
ように作られている。情報記録媒体１に記録された情報
によって反射する光の強度が変化するので、反射光は検
出レンズ１０６を通り光検出器１０７でその反射光の強
度を検出することにより、情報記録媒体１に記録された
情報を電気的出力として取り出すことができる。

【０００４】また、情報記録媒体上により微小なスポッ
トを作ることで、高密度記録を進める技術も提案されて
いる。この場合、最もスポット径微小化に効果のあるの
は、半導体レーザの波長を短くすることが知られてい
る。通常、オーディオ用の半導体レーザは赤外帯７８０
ｎｍの波長から６５０ｎｍの赤色帯のものが商品化され
ている。

【０００５】ところで、既存の情報記録媒体の中には、
波長依存性を持つものが存在する。例えば、記録媒体Ｃ
Ｄ−Ｒは、図６に掲げたその反射率の波長依存性を示す
特性図からわかるように、波長７８０ｎｍのレーザでは
記録媒体からの反射率が高く再生信号が得られるが、波
長６５０ｎｍのレーザでは記録媒体からの反射率がほと
んどなく、再生信号が得られない。

【０００６】したがって、このような波長依存性を持つ
記録媒体を再生あるいは記録するためには、それぞれの
波長にあった単独の光ヘッド装置が必要となる。

【０００７】また、一つの光ヘッド装置で波長依存性の
ある記録媒体を再生するため、一つの光ヘッド装置内に
異なる波長の半導体レーザを２種類搭載することが提案
されている。

【０００８】さらに、基材厚をより薄いものを用いて記
録層を従来の１．２ｍｍとは別の位置（例えば従来の半
分の０．６ｍｍ）に設けた高密度記録用の情報記録媒体
が新たに提案されている。このような高密度記録用の情
報記録媒体にも対応するためには、１．２ｍｍの基材を
通過して記録層にビームを集光する対物レンズとは別
に、０．６ｍｍの基材を通過して記録層にビームを集光
する対物レンズも必要となる。

【０００９】図５は、このような異なる波長の半導体レ
ーザと対物レンズとを各々２種類搭載した光ヘッド装置
の構成を示す概略図である。図５において、波長６５０
ｎｍの半導体レーザ５３から出射された光ビームはコリ
メートレンズ５４で平行光に変換され、６５０ｎｍの波
長帯の光は透過するよう設定された波長選択性ミラー６
８を透過する。そして立ち上げミラー６７により反射さ
れた光ビームは対物レンズ５９あるいは対物レンズ６０
のどちらか設定された方を透過し情報記録媒体（図示せ
ず）に集光される。

【００１０】また、波長７８０ｎｍの半導体レーザと光
検出器を一体にしたモジュール６６から出射された光ビ
ームはコリメートレンズ６３で平行光に変換され、７８
０ｎｍ帯に光は反射するように設定された波長選択性ミ
ラー６８で反射され立ち上げミラー６７と対物レンズ５
９（または、対物レンズ６０）を通って情報記録媒体に
集光される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな異なる波長の半導体レーザを２種類搭載した光ヘッ
ド装置の構成では、波長選択性ミラーが追加され構成的
に複雑になり、かつ大きくなってしまうとともに、製造
の面、コストの面でも不利になるという問題があった。

【００１２】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、１個のプリズムで情報記録媒体に垂直に光ビームを
集光させるように対物レンズに入射させ、かつ波長選択
性をもたせることにより、部品点数を増やすことなく波
長の異なる光源からの光を同様に情報記録媒体に集束さ
せることができ、さらに、反射ミラーにビーム整形機能
をもたせることもできるため、装置全体の構成を小型化
できる光ヘッド装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この問題を解決するため
に本発明は、波長の異なる２つの光源をもち、第１の光
源から発光される光ビームを情報記録媒体に垂直方向に
反射させるミラーに対して、波長選択性をもたせること
により、第２の光源からの波長帯に対しては、ミラーを
透過させる波長をもつように設定させ、対物レンズに入
射させるように構成した光ヘッド装置である。また、屈
折面と反射面が特定の角度をもって形成された１個のプ
リズムの反射面に波長選択性をもたせることにより、プ
リズムの反射面を波長の異なる第２の光源からの光ビー
ムを透過させ、対物レンズに入射させ、かつプリズムの
反射面を透過させたときのプリズムからの出射光の一方
向の幅を１．５倍以下に拡大するように構成することに
より、このプリズムに波長選択性とビーム整形機能をも
もたせ、対物レンズに入射させるように構成した光ヘッ
ド装置である。

【００１４】このような構成により、プリズムに第１の
光源からの光ビームを対物レンズの方向に反射させる従
来の立ち上げミラーの機能と、異なる波長のビーム光を
選択する従来の波長選択ミラーの機能を合わせもたすこ
とにより、部品点数を増やすことなく波長の異なる光源
からの光を同様に情報記録媒体に集束させることができ
る。さらに、反射ミラーにビーム整形機能をもたせるこ
ともできるため、装置全体の構成を小型化でき、従来の
光ヘッド装置が持つ、構成的に複雑でかつ大きくなって
しまい、製造の面、コストの面でも不利になるという問
題を解決することができるという効果を有する。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、屈折面と反射面が一定の角度をもって形成された１
個のプリズムで、平行光束に集光した光源からの光ビー
ムを屈折面で屈折するよう入射させ、反射面で反射した
光ビームを入射時と同一平面の屈折面から出射させるこ
とにより、出射された光ビームの一方の幅を１．５倍以
上にビーム整形し、かつ出射された光ビームが入射する
光ビームと略直角をなすよう、屈折面と反射面の角度、
入射角および屈折率を設定したプリズムと、プリズムか
らの出射光を情報記録媒体に光ビームを絞る対物レンズ
とを備えた光ヘッド装置であって、プリズムの反射面を
光源の波長とは異なる第２の光源からの光ビームを透過
させることができる波長選択性膜を備え、対物レンズに
入射させ、かつプリズムの反射面を透過させたときのプ
リズムからの出射光の一方向の幅を１．５倍以下に拡大
するように構成したものである。

【００１６】また、請求項２に記載の発明は、波長の異
なる少なくとも２つ以上の光源をもち、第１の光源から
発光される光ビームを情報記録媒体に垂直方向に反射さ
せるミラーと、ミラーによって垂直方向に反射された光
ビームを情報記録媒体上に微小なスポットに絞る対物レ
ンズを備えた光ヘッド装置で、反射ミラーの反射面は波
長選択性膜を備え、ミラーを透過させる波長をもつ第２
の光源から、対物レンズに入射させるように構成したも
のである。

【００１７】以下、本発明の実施の形態について、図１
〜図４を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は本発明の光ヘッド装置の実施の
形態１の構成を示す斜視図である。図１において、３は
中心波長６５０ｎｍの半導体レーザで、その出射光はコ
リメートレンズ４にて平行光に変換される。この平行光
ビームは偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳと略す）
１５に入射される。この分割面はＳ波を約８０％反射
し、残りの約２０％は図２に示す前光ピンダイオード２
１（図１では図示を略す）に受光され、半導体レーザ３
の出力光制御に使用され、半導体レーザ３の発光を安定
化させる。さて、ＰＢＳ１５において約８０％反射され
た光ビームは、１／４波長板８を透過し、プリズム１９
に入射される。プリズム１９は図３に示すように、屈折
面１９ａと反射面１９ｂがある角度で対向しており、光
ビーム屈折面１９ａに入射すると、光ビームは屈折し反
射面１９ｂで反射され、再度屈折面１９ａに入射され、
ある屈折角をもって空気中に出射されることとなる。プ
リズム１９からでた光ビームは対物レンズ９、１０のど
ちらか一方に入射され、情報記録媒体１に集光される。
このとき、プリズム１９は、半導体レーザ３からの光路
を変換する役割をもっている。また、レンズホルダー１
４は対物レンズ９、１０を保持し、回転することで記録
層の深さが異なる情報記録媒体１にあった対物レンズを
選択する。

【００１８】半導体レーザ３の出射光の拡がり角は、そ
の半導体レーザＰ−Ｎ接合面に水平方向と垂直方向では
異なるため、光ビームの形状は楕円形になっている。一
般に、光学的情報記録再生装置では、光ビームの楕円形
形状の短軸方向を拡大して、円形形状の光ビームに整形
している。

【００１９】プリズム１９にビーム整形の機能をもたせ
るために、プリズム１９の屈折面１９ａと反射面１９ｂ
の具体的な設計値として、下記のような値に設定するこ
とができる。

【００２０】 光ビームのプリズム１９への入射角 ７１．０ｄｅｇ 屈折面１９ａの設定角 １９．０ｄｅｇ 反射面１９ｂの設定角 ２９．８ｄｅｇ プリズムの屈折率 １．５１ このように設定すると、半導体レーザ３の光ビームを略
直角に方向変換でき、かつ、光ビームの短軸方向を約
２．５倍に拡大することができる。そして、対物レンズ
９、１０を通して、情報記録媒体１に集光させることが
できる。

【００２１】さらにプリズム１９の屈折面１９ａと反射
面１９ｂの光学仕様を下記のように設定することによ
り、別の光路を形成している。

【００２２】 半導体レーザ３の中心波長 ６５０ｎｍのとき プリズム１９の屈折面の透過率 ９０％以上 プリズム１９の反射面の反射率 ８５％以上 さらに、追加仕様として 半導体レーザの中心波長 ７８０ｎｍのとき プリズム１９の屈折面の透過率 ９０％以上 プリズム１９の反射面の透過率 ８５％以上 に設定している。

【００２３】したがって、図１、図２に示すように光検
出器と中心波長７８０ｎｍの半導体レーザの機能をもつ
レーザモジュール１２から出射された光ビームがコリメ
ートレンズ１３で平行光に変換され、反射ミラー５で反
射されプリズム１９の反射面１９ｂに入射される。この
光ビームは入射面で屈折し、さらに屈折面１９ａから空
気中に出る時にも屈折され、対物レンズ９、１０を通
り、情報記録媒体１に集光される。

【００２４】半導体レーザ３とレーザモジュール１２と
の光ビームは平行に設定している。このときの光ビーム
はプリズム１９を透過後光ビームが屈折を受ける方向に
対して、約１．１倍ビーム整形を受ける。

【００２５】また、レーザモジュール１２から出射され
プリズム１９を透過した後の光ビームと、半導体レーザ
３から出射しプリズム１９を透過した後の光ビームと
は、対物レンズ９、１０に対してほぼ同等の光路を透過
するようにしている。

【００２６】次に、情報記録媒体１から反射した中心波
長６５０ｎｍの光ビームは１／４波長板８でＰ波に変換
され、ＰＢＳ１５を透過し、フォーカスサーボおよびト
ラッキングサーボを検出するためのホログラム１１を通
り、更に検出レンズ６を透過し光検出器７で受光され
る。光検出器７により、再生信号と共に、フォーカスエ
ラー信号とトラッキングエラー信号が得られる。

【００２７】また、同様に中心波長７８０ｎｍの光ビー
ムはプリズム１９を透過し、反射ミラー５を通り、レー
ザモジュール１２で受光する。レーザモジュールに備え
られた光検出器により、再生信号と共に、フォーカスエ
ラー信号とトラッキングエラー信号が得られる。

【００２８】以上説明したように、本発明によれば、立
ち上げミラーの機能とビーム整形機能と波長選択性の機
能を１個のプリズムで実現でき合理的な光学系を構成で
きるため、光ディスク装置を簡素化することができる。
なお、上述した設計例は一例であって、ビーム幅の拡大
率、波長、プリズムの設定角および膜仕様は光ヘッド装
置に求められる仕様に合わせて最適な組み合わせを取る
ことができる。

【００２９】（実施の形態２）図４は、本発明の実施の
形態２にかかる光ヘッド装置の構成を示す平面図で、反
射ミラー２０に、光ビームの方向変換と、波長選択膜を
兼ねるようにしたものである。

【００３０】半導体レーザ３とレーザモジュール１２か
らの光ビームの経路は図１、図２と同様である。半導体
レーザ３から出射された中心波長６５０ｎｍの光ビーム
に対しては、反射ミラー２０の反射面２０ａで反射さ
れ、対物レンズ９、１０に入射され、情報記録媒体１に
集光される。

【００３１】また、レーザモジュール１２から出射され
た中心波長７８０ｎｍの光ビームは反射ミラー２０の裏
面２０ｂを透過し、さらに反射面２０ａを透過させる。
したがって、反射膜２０ａは波長選択性のある膜に設定
する。さらに、反射ミラー２０を透過した光ビームは対
物レンズ９、１０に入射され、情報記録媒体１上に集光
するように構成したものである。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、１
個の反射ミラー（プリズム）で情報記録媒体に垂直に光
ビームを集光させるように対物レンズに入射させ、かつ
波長選択性をもたせることにより、部品点数を増やすこ
となく波長の異なる光源からの光を同様に情報記録媒体
に集束させることができ、さらに、反射ミラーにビーム
整形機能をもたせることもできるため、装置全体の構成
を小型化でき、製造面、コスト面でも優位性を得ること
ができるという有利な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ヘッド装置の実施の形態１の構成を
示す斜視図

【図２】同、平面図

【図３】同、立ち上げミラーとビーム整形機能と波長選
択膜を備えたプリズムの平面図

【図４】本発明の光ヘッド装置の実施の形態２の構成を
示す平面図

【図５】従来の光ヘッド装置の概略図

【図６】ＣＤ−Ｒ反射率の波長依存性を示す特性図

【図７】従来の光ヘッド装置の概略図

【符号の説明】

１ 情報記録媒体 ２、９、１０ 対物レンズ ３ 半導体レーザ ４、１３ コリメートレンズ ５、２０ 反射ミラー ６ 検出レンズ ７ 光検出器 ８ １／４波長板 １１ ホログラム １２ レーザモジュール １４ レンズホルダー １５ ＰＢＳ １６ レーザモジュール １７ 立ち上げミラー １８ 波長選択ミラー １９ プリズム ２０ 反射ミラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水野 定夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 岡澤 裕典 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 長島 賢治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 屈折面と反射面が一定の角度をもって形
   成された１個のプリズムで、平行光束に集光した光源か
   らの光ビームを前記屈折面で屈折するように入射させ、
   前記反射面で反射した光ビームを入射時と同一平面の前
   記屈折面から出射させることにより、出射された光ビー
   ムの一方の幅を１．５倍以上にビーム整形し、かつ出射
   された光ビームが入射する光ビームと略直角をなすよう
   に、前記屈折面と反射面の角度、前記入射角および屈折
   率を設定したプリズムと、前記プリズムからの出射光を
   情報記録媒体に光ビームを絞る対物レンズとを備えた光
   ヘッド装置であって、前記プリズムの前記反射面に前記
   光源の波長とは異なる第２の光源からの光ビームを透過
   させることができる波長選択性膜を備え、前記対物レン
   ズに光ビームを入射させ、かつ前記プリズムの前記反射
   面を透過させたときの前記プリズムからの出射光の一方
   向の幅を１．５倍以下に拡大するように構成された光ヘ
   ッド装置。
2. 【請求項２】 波長の異なる少なくとも２つ以上の光源
   をもち、第１の光源から発光される光ビームを情報記録
   媒体に垂直方向に反射させるミラーと、前記ミラーによ
   って垂直方向に反射された光ビームを情報記録媒体上に
   微小なスポットに絞る対物レンズを備えた光ヘッド装置
   で、前記反射ミラーの反射面は波長選択性膜を備え、前
   記ミラーを透過させる波長をもつ第２の光源から、前記
   対物レンズに入射させるように構成された光ヘッド装
   置。