JPH11339306A

JPH11339306A - 光ヘッドおよび光記録装置

Info

Publication number: JPH11339306A
Application number: JP10149333A
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: 1998-05-29
Filing date: 1998-05-29
Publication date: 1999-12-10

Abstract

(57)【要約】【課題】色素系のライトワンス型の光記録媒体に対して
互換性を保ちつつ、高密度光記録媒体の再生が可能な安
価な光ヘッド及び光記録装置を提供することを目的とし
ている。【解決手段】基板厚０．６ｍｍ、トラックピッチ０．７
４μｍの光記録媒体を再生するために、波長約７８０ｎ
ｍのレーザ光源、開口数が０．６より大きい対物レンズ
を備えた光ヘッドとＰＲＭＬ信号処理技術を用いた光記
録装置であって、前記光ヘッドに基板厚１．２ｍｍ、ト
ラックピッチ１．６μｍの光記録媒体を再生するための
光学系を備え、光記録媒体に応じて前記光学系を切換え
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、光記録媒体に記録
された情報を再生する光学ヘッドおよび光記録装置に関
するものであり、特に、デジタルビデオディスク（ＤＶ
Ｄ）などの高密度の光記録媒体を取り扱うのに適したも
のである。またライトワンス型のコンパクトディスク
（ＣＤ−Ｒ）等の波長選択性の強い光記録媒体を取り扱
うのにも適したものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、光記録装置の高密度化は、光源波
長の短波長化、対物レンズの高ＮＡ化によりなされてき
た。

【０００３】例えばディジタルビデオ用ディスク（ＤＶ
Ｄ）の再生には、約６５０ｎｍの短波長の光源と、開口
数約０．６の対物レンズの搭載された光ヘッドが実用化
されている。この光学ヘッドを用いて、ＤＶＤなどの高
記録密度の光ディスクのみならず従来のコンパクトディ
スク（ＣＤ）などを含めた複数の仕様の光ディスクを処
理できる光記録装置が提案されている。

【０００４】しかしながら、ＤＶＤ用の波長の短いレー
ザ光を用いたＣＤおよびＤＶＤに対して互換性のある光
記録装置は、近年、ＣＤと共に多く用いられているライ
トワンス型のＣＤ（ＣＤ−Ｒ）が使用できない。なぜな
らば、ＣＤ−ＲはＣＤ用のレーザ光の波長（約７８０ｎ
ｍ）付近の波長選択性の強い色素系の光記録媒体であ
り、ＤＶＤ用のレーザ光の標準波長（６５０ｎｍ）付近
では反射率が非常に低くなってしまう。

【０００５】現在製品化されている光ヘッドの部品構成
図を図１３に示す。ＤＶＤ用の波長約６５０ｎｍのレー
ザ光源とＣＤ、ＣＤ−Ｒ用の波長約７８０ｎｍのレーザ
光源を１つの光学ヘッドに搭載し、レーザ光源を切り換
えることによってＤＶＤ、ＣＤ−Ｒの互換再生を実現し
ている。

【０００６】基板厚１．２ｍｍのＣＤ、ＣＤ−Ｒ等のデ
ィスク３１０を再生する場合は波長約７８０ｎｍのレー
ザチップと信号検出用フォトダイオードが実装されたホ
ログラムレーザユニット３１５を用いる。ホログラムレ
ーザユニット３１５から出射したレーザ光はコリメータ
レンズ３１４でコリメートされた後、ミラー３１３、ハ
ーフミラー３０４、ミラー３０５で反射された後、波長
選択性回折格子３０６に入射する。本回折格子３０６は
波長約６５０ｎｍの光に対しては全て透過し、波長約７
８０ｎｍの光に対しては開口制限素子として機能する。
基板厚０．６ｍｍで最適設計された開口数０．６の対物
レンズ３０７に対して開口数が約０．４５になるように
開口制限され、対物レンズ３０７で基板厚１．２ｍｍの
光記録媒体３１０上に集光される。対物レンズ３０７は
基板厚０．６ｍｍで最適設計されているため、基板厚
１．２ｍｍの光記録媒体に対しては球面収差が発生する
が、前記球面収差を補正するようにコリメータレンズ３
１４の位置調整を行い、発散光を用いることで球面収差
を打ち消し、回折限界の光スポットを実現している。光
記録媒体で反射されたレーザ光は逆の光路をたどり、ホ
ログラムレーザユニット３１５に搭載されたホログラム
で光が分割された後、フォトダイオードで検出される。

【０００７】一方、ＤＶＤディスクを再生する場合は波
長約６５０ｎｍのレーザ光源３０１を発光させ、対物レ
ンズ３０７で基板厚０．６ｍｍの光記録媒体３０９上に
集光される。光記録媒体で反射したレーザ光はフォトダ
イオード３１２で受光され、信号が検出される。

【０００８】また我々は、ＷＯ９７／３５３０６におい
て別のＤＶＤ、ＣＤおよびＣＤ−Ｒも再生可能な光ヘッ
ドを提案した。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記図
１３に示した第一の実施例の方式ではレーザ光源を２種
類搭載し、さらに波長を選択するための光学素子が必要
なため、光学系が複雑になるという問題点がある。

【００１０】また、ＤＶＤ用の波長約６５０ｎｍの半導
体レーザは現時点ではＣＤ用の波長約７８０ｎｍの半導
体レーザと比較して高価であり、信頼性面では劣る傾向
にある。さらに、ノートパソコンへ搭載されることを想
定すると動作温度の上限を７０℃程度まで保証する必要
があり、半導体レーザにとってますます前記価格、信頼
性面で厳しい状況にある。

【００１１】一方、我々が提案した光ヘッドは、搭載さ
れたレーザ光の波長にほぼ等しい、あるいは前記波長よ
り狭い平均トラックピッチを備えた光記録媒体に対して
情報の記録あるいは再生を行うために、光学的超解像現
象を生じさせるための特別な素子を用意する必要があっ
た。これらの素子はどれも複雑な形状をしており、製造
が困難であるという問題があった。

【００１２】光学超解像現象を用いると、光記録媒体面
に集光したレーザ光の光強度分布においてサイドローブ
が増大するという傾向があり、サイドローブが増大する
と、その影響で光記録媒体に記録された情報信号再生に
おいて、再生特性が劣化するという問題があった。

【００１３】また、前記サイドローブの影響を軽減する
ために、光ヘッド光路中の光検出素子近傍に遮光板を挿
入し、サイドローブ光部分を前記光検出素子に入射させ
ない構造が必要であった。そのため、前記サイドローブ
を遮光するための素子が必要であり、また、前記素子の
挿入位置も微調整が必要という問題点があった。

【００１４】そこで、本発明は、既存の色素系のライト
ワンス型の光記録媒体、および再生専用媒体に対して互
換性を保ちつつ、次世代の高密度光記録媒体の再生が可
能な安価な信頼性の高い光ヘッド及び光記録装置を提供
することを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の光ヘッド
は、波長約７８０ｎｍのレーザ光を、トラックピッチ約
０．７４μｍ、基板厚約０．６ｍｍの光記録媒体に照射
し情報を再生するために、開口数０．６より大きい対物
レンズを備えた光ヘッドと、前記光記録媒体から反射さ
れた反射光によって光記録媒体に記録された情報信号
を、パーシャルレスポンス方式によって処理する信号処
理手段と、最尤復号法を用いて復号化処理を行う信号処
理手段とを備えた光記録装置であって、前記光ヘッド
は、トラックピッチ約１．６μｍ、基板厚約１．２ｍｍ
の光記録媒体から情報を再生するための光学系を備え、
トラックピッチおよび基板厚みの違いに応じて前記光学
系を切換える構造を有することを特徴とする。

【００１６】上記構成によれば、ＤＶＤを７８０ｎｍ帯
域の半導体レーザを用いて隣のピットとの波形干渉に起
因する読み出しエラーを信号処理手段および復号化処理
手段によって改善でき、読み出し信号品質を向上させる
効果がある。つまりディジタルビデオディスク（ＤＶ
Ｄ）を７８０ｎｍ帯域波長のレーザで信頼性良く再生す
ることが可能となる。しかも同一の半導体レーザと、同
一の受光素子と、ＣＤ再生用光学系を用いることによっ
てＣＤ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷの再生も可能になるとい
う効果を有する。

【００１７】請求項２記載の光ヘッドは請求項１に記載
の光ヘッドに、波長約７８０ｎｍ、基板厚約１．２ｍｍ
の光記録媒体で最適設計された開口数約０．４５の対物
レンズを備え、開口数０．６以上、および開口数約０．
４５の複数の対物レンズを光記録媒体の基板厚に応じて
切換えて用いることを特徴とする。

【００１８】上記構成によれば、ＤＶＤを７８０ｎｍ帯
域の半導体レーザを用いて再生でき、しかも同一の半導
体レーザと、同一の受光素子を用いて対物レンズを切換
えることによってＣＤ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷの再生も
可能になるという効果を有する。

【００１９】請求項３記載の光ヘッドは、請求項１に記
載の光ヘッドに、液晶を用いた可変開口制限手段を備
え、波長約７８０ｎｍ、基板厚約０．６ｍｍの光記録媒
体で最適設計された開口数０．６以上の対物レンズに対
して、基板厚約１．２ｍｍの光記録媒体から情報を再生
する場合、開口数約０．４５となるような開口制限を行
い、基板厚約０．６ｍｍの光記録媒体から情報を再生す
る場合、開口制限を行わず、基板厚に応じて開口径を切
換えて用いることを特徴とする。

【００２０】上記構成によれば、ＤＶＤを７８０ｎｍ帯
域の半導体レーザを用いて再生でき、しかも同一の半導
体レーザと、同一の受光素子を用いて開口径を切換える
ことによってＣＤ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷの再生も可能
になるという効果を有する。

【００２１】請求項４記載の光ヘッドは、請求項１に記
載の光ヘッドに、反射ミラーと反射型ホログラムを切換
え可能なアクティブホログラムを備え、波長約７８０ｎ
ｍ、基板厚約０．６ｍｍの光記録媒体で最適設計された
開口数０．６以上の対物レンズに対して、基板厚約１．
２ｍｍの光記録媒体から情報を再生する場合は、開口数
約０．４５となるような開口制限、および基板厚差によ
って発生する球面収差を打ち消すための補正を行い、基
板厚約０．６ｍｍの光記録媒体から情報を再生する場合
は、前記アクティブホログラムは開口制限等何も行わ
ず、基板厚に応じて開口径、および球面収差補正手段を
切換えて用いることを特徴とする。

【００２２】上記構成によれば、ＤＶＤを７８０ｎｍ帯
域の半導体レーザを用いて再生でき、しかも同一の半導
体レーザと、同一の受光素子を用いて開口径およびホロ
グラムパターンを切換えることによってＣＤ、ＣＤ−
Ｒ、ＣＤ−ＲＷの再生も可能になるという効果を有す
る。

【００２３】請求項５記載の光ヘッドは、請求項１に記
載の光ヘッドに、波長約７８０ｎｍにおいて０次回折光
が基板厚約０．６ｍｍの光記録媒体上に最適に集光し、
１次回折光が基板厚約１．２ｍｍの光記録媒体上に最適
に集光するように設計された二重焦点ホログラムを備
え、前記ホログラムを対物レンズ面、または対物レンズ
近傍に配置した光学素子に形成したことを特徴とする。

【００２４】上記構成によれば、ＤＶＤを７８０ｎｍ帯
域の半導体レーザを用いて再生でき、しかも同一の半導
体レーザと、同一の受光素子を用いて光記録媒体上の光
スポットを切換えることによってＣＤ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ
−ＲＷの再生も可能になるという効果を有する。

【００２５】請求項６記載の光ヘッドは、請求項１に記
載の光ヘッドに、波長約７８０ｎｍにおいて基板厚約
０．６ｍｍの光記録媒体で最適設計された対物レンズ表
面に、光軸中心に対して同心円状の切欠を設けた光学素
子を備えたことを特徴とする。

【００２６】上記構成によれば、ＤＶＤを７８０ｎｍ帯
域の半導体レーザを用いて再生でき、しかも同一の半導
体レーザと、同一の受光素子を用いてＣＤ、ＣＤ−Ｒ、
ＣＤ−ＲＷの再生も可能になるという効果を有する。

【００２７】請求項７記載の光ヘッドは、請求項１に記
載の光ヘッドに、波長約７８０ｎｍにおいて基板厚約
１．２ｍｍの光記録媒体で最適設計された開口数０．６
以上の非球面対物レンズ表面の、開口数約０．４５以上
の領域の高次非球面係数を変更し、対物レンズの開口径
いっぱいに入射したレーザ光が基板厚約０．６ｍｍの光
記録媒体上に回折限界の光スポットを形成できる対物レ
ンズを備えたことを特徴とする。

【００２８】上記構成によれば、ＤＶＤを７８０ｎｍ帯
域の半導体レーザを用いて再生でき、しかも同一の半導
体レーザと、同一の受光素子を用いてＣＤ、ＣＤ−Ｒ、
ＣＤ−ＲＷの再生も可能になるという効果を有する。

【００２９】請求項８記載の光記録装置は、波長約７８
０ｎｍのレーザ光を、トラックピッチ約０．７４μｍ、
基板厚約０．６ｍｍの光記録媒体に照射し情報を再生す
るために、開口数０．６より大きい対物レンズを備えた
光ヘッドと、前記光記録媒体から反射された反射光によ
って光記録媒体に記録された情報信号を、パーシャルレ
スポンス方式によって処理する信号処理手段と、最尤復
号法を用いて復号化処理を行う信号処理手段とを備えた
光記録装置であって、前記光記録装置は、トラックピッ
チ約０．７４μｍ、基板厚約０．６ｍｍの光記録媒体か
ら情報を再生するためのパーシャルレスポンス等化係数
と、トラックピッチ約１．６μｍ、基板厚約１．２ｍｍ
の光記録媒体から情報を再生するためのパーシャルレス
ポンス等化係数とを個別に備え、トラックピッチ、基板
厚みに応じて前記等化係数を切換える、切換え手段を備
えたことを特徴とする。

【００３０】上記構成によれば、ＤＶＤを７８０ｎｍ帯
域の半導体レーザを用いて再生でき、しかも同一の半導
体レーザと、同一の受光素子を用いてパーシャルレスポ
ンス等化係数を変更することによってＣＤ、ＣＤ−Ｒ、
ＣＤ−ＲＷの再生も可能になるという効果を有する。

【００３１】請求項９記載の光ヘッドは、レーザ光を出
射するレーザ光源と、前記レーザ光を光記録媒体に集光
する対物レンズを有し、前記レーザ光の波長にほぼ等し
い、あるいは前記波長より狭い平均トラックピッチを備
えた光記録媒体に対し情報の再生が可能な請求項１記載
の光学ヘッドであって、前記レーザ光源は縦マルチモー
ド発振可能な波長約７８０ｎｍの半導体レーザであり、
前記対物レンズの開口数は約０．６４であり、前記光ヘ
ッドの光学系はコリメート機能および光学アイソレーシ
ョン機能を備えたことを特徴とする上記構成によれば、光学アイソレーション機能を備える
ことによって光ヘッドの光利用効率を向上することが可
能となる。光ヘッドの光利用効率が向上することによっ
てレーザ光源から光記録媒体までの光学系横倍率を上げ
ることが可能となり、光強度分布がガウス分布形状に近
いレーザ光学系では、光記録媒体面上に対物レンズで集
光させたスポット径を小さくできるという効果を有す
る。スポット径を小さくすることによって隣のピットと
の波形干渉、隣のトラックとのトラック間干渉を少しで
も小さくできるという効果を有する。

【００３２】さらに、上記構成によれば、基板厚０．６
ｍｍおよび基板厚１．２ｍｍの光記録媒体に対して同一
光学素子によって光学アイソレーションを適用可能であ
り、ＤＶＤ再生光学系、ＣＤ再生光学系共に光ヘッドの
光利用効率を向上させることができる効果を有する。

【００３３】また、光ヘッド構成部品の中で高額部品で
ある半導体レーザが、ＣＤ用として市場に出回っている
安価な、信頼性のある物を用いることが出来、さらに高
周波重畳モジュールが不要なことから、信頼性のある、
安価なＤＶＤ／ＣＤ互換再生光ヘッドを提供出来る効果
を有する。

【００３４】請求項１０記載の光記録装置は、請求項２
から７に記載の光ヘッドと、パーシャルレスポンス方
式、最尤復号法を用いて信号処理を行う回路、および余
弦形等化フィルタを用いて信号処理を行うための回路を
有し、トラックピッチ約０．７４μｍ、基板厚約０．６
ｍｍの光記録媒体から反射された反射光によって光記録
媒体に記録された情報信号を再生する場合は、余弦形等
化フィルタを用いて信号処理を行うための回路およびパ
ーシャルレスポンス方式によって処理する信号処理手段
および最尤復号法を用いて復号化処理を行うための回路
を用い、トラックピッチ約１．６μｍ、基板厚約１．２
ｍｍの光記録媒体から反射された反射光によって光記録
媒体に記録された情報信号を再生する場合は、余弦形等
化フィルタを用いて信号処理を行うための回路を用い、
光記録媒体の種類に応じて前記回路を切換えて用いる切
換え手段を備えたことを特徴とする上記構成によれば、
ＤＶＤを７８０ｎｍ帯域の半導体レーザを用いて再生で
き、しかも同一の半導体レーザと、同一の受光素子を用
いてＣＤ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷの再生も可能になり、
それぞれの光記録媒体を安定に信頼性よく再生出来ると
いう効果を有する。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照しながら本発明
の実施の形態を説明する。

【００３６】（実施例１）図１に、本発明による光ヘッ
ドの概略構成を示す。半導体レーザ１０１から出射した
レーザ光は３ビーム用回折格子１０２、偏光ビームスプ
リッタ１０３を透過しコリメートレンズ１０４で平行光
とされ、λ／４板１０５を透過しミラー１０６にて反射
された後、開口数０．６４の対物レンズ１０７によりＤ
ＶＤ規格の基板厚０．６ｍｍの光記録媒体１０９に結像
される。光記録媒体１０９で反射された光は対物レンズ
１０７、ミラー１０６、λ／４板１０５、コリメートレ
ンズ１０４をへて偏光ビームスプリッタ１０３にて反射
され凹レンズとシリンドリカルレンズが一体となった複
合レンズ１１１により焦点距離を伸ばし、さらに非点収
差が付加されて信号検出用フォトダイオード１１２に至
り信号検出される。信号検出用フォトダイオード１１２
は４分割されており、光記録媒体１０９の情報信号、フ
ォーカスエラー信号、トラックエラー信号が検出され
る。

【００３７】フォーカスエラー信号は複合レンズ１１１
によって発生させた非点収差を用いた非点収差法、トラ
ックエラー信号は位相差法を用いている。

【００３８】本例の光ヘッドにおいては、対物レンズ１
０７の開口数を０．６４としている。現行のＤＶＤ規格
は基板厚約０．６の光記録媒体に対して、波長６５０ｎ
ｍあるいは６３５ｎｍのレーザ光と開口数０．６の対物
レンズを用いて再生を行う。

【００３９】光記録媒体から信号再生を行う場合、コマ
収差は開口数の３乗に比例して増加し、レーザ光の波長
に反比例して減少する。そのため、コマ収差を前記ＤＶ
Ｄ規格光ヘッドと同等性能にしようとすると、波長７８
０ｎｍのレーザ光源を用いる場合は開口数を０．６４程
度まで大きくすることが可能となる。

【００４０】一方、光記録媒体の基板厚み誤差に対して
発生する球面収差は、開口数の４乗に比例して増加し、
レーザ光の波長に反比例して減少する。そのため、前記
球面収差を前記ＤＶＤ規格光ヘッドと同等性能にしよう
とすると、波長７８０ｎｍのレーザ光源を用いる場合は
開口数を０．６３程度まで大きくすることが可能とな
る。

【００４１】従って、本例に示した部品構成の光ヘッド
では、対物レンズの開口数を０．６より大きなもの、具
体的には開口数０．６２から０．６５程度の物を光記録
装置の特性に応じて選択すれば良いことになる。開口数
を大きく出来れば光記録媒体面上に小さな光スポットを
得ることが可能であり、より高い密度で記録された光記
録媒体から再生を行える光ヘッドを提供することができ
る。また、開口数を低く設定すれば、基板厚み誤差に対
して発生する球面収差は規格光ヘッドと同程度で、コマ
収差の小さい、焦点深度の大きな光ヘッドを得ることが
可能であり、外部の誤差要因に対して特性が左右されに
くい安定した光ヘッドを提供することができる。

【００４２】図１に示した光ヘッドの対物レンズは開口
数０．６４の物を用いている。これはＤＶＤディスクの
場合、上述の光記録媒体の基板厚誤差によって光記録媒
体面上の光スポットの波面収差が規格光ヘッドに対して
０．０１λ程度悪化するが、後述の光記録装置上で特性
確認したところ問題にならないことが判明したためであ
る。

【００４３】図２にＣＤ規格の基板厚１．２ｍｍの光記
録媒体１１０を再生する場合の本発明による光ヘッドの
概略構成を示す。ディスク判別信号によって光記録媒体
基板厚１．２ｍｍが認識されると、ＣＤ用対物レンズ１
０８が光ヘッド光軸上に移動し、光記録媒体の情報再生
を行う。ＣＤ用対物レンズ１０８の開口数は０．４５で
あり、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等の光記録媒体から
の再生ができるようになっている。この場合、フォーカ
スエラー信号は上記と同様に非点収差法、トラックエラ
ー信号は３ビーム回折格子１０２によって発生した±１
次回折光を用いた３ビーム法または作動プッシュプル法
を用いている。

【００４４】半導体レーザ１０１はＣＤ用の縦マルチモ
ード発振する波長７８５ｎｍ仕様の物を用いており、戻
り光ノイズ対策用の高周波重畳モジュールが不要な構成
を実現している。さらに戻り光ノイズという観点におい
ては偏光ビームスプリッタ１０３、λ／４板１０５によ
ってアイソレーション光学系を形成しているため、半導
体レーザ１０１へは、光記録媒体１０９または１０８か
らの反射光がほとんど戻らず、前記ノイズに強い構造と
なっている。

【００４５】アイソレーション光学系を用いると、偏光
ビームスプリッタ１０３での光量ロスがほとんどないた
め、光ヘッドの光利用効率を高くでき、その分、コリメ
ートレンズ１０４、対物レンズ１０７で構成される光学
系の横倍率を高くすることができる。具体的にはコリメ
ートレンズ１０４の焦点距離を長くすることができる。
今回はコリメータレンズの焦点距離を光ヘッドの対物レ
ンズ出射パワー、受光素子の入射光量から検討して約２
８ｍｍとした。アイソレーション光学系を用いないで偏
光ビームスプリッタ１０３の変わりにハーフミラーを用
いた場合、光ヘッドの光量配分を同程度にしようとする
と、前記コリメータレンズの焦点距離は１９ｍｍ程度と
なる。半導体レーザから出射するレーザ光は光強度分布
がガウス分布に類似の形状をしており、光記録媒体上の
集光スポット径は光学系の横倍率によって微妙に変化す
る。対物レンズが同一とすると、コリメータレンズの焦
点距離によって集光スポット径が変化することとなる。
アイソレーション光学系を用いることによって上記コリ
メータレンズ焦点距離の差から、集光スポット径を約３
％小さくすることができた。

【００４６】図３に本例の光ヘッド１を用いた光記録装
置の概略構成を示す。本例の光記録装置６は、光ヘッド
１の受光素子出力信号からフォーカスエラー信号、トラ
ックエラー信号、ＲＦ信号を生成するなどの機能を備え
たＲＦアンプ２と、サーボ系の信号に基づき光ヘッド１
の対物レンズのフォーカシング、トラッキングの制御を
行うサーボ制御回路３と、このサーボ制御回路３によっ
て制御されるアクチュエータ７を備えている。また、Ｒ
Ｆアンプ２から出力されたＲＦ信号は、ＰＲＭＬ回路４
に入力され、パーシャルレスポンス方式（ＰＲ方式）に
よる信号処理と最尤復号法（ＭＬ法）によって復号処理
が行われる。さらに、ディジタルフィルタなどの機能を
備えた処理回路５を介して外部のコンピュータなどに光
ディスク１０９から読み取られたデータが出力される。

【００４７】信号間の干渉量を制御して復号するパーシ
ャルレスポンス方式（ＰＲ方式）、ある有限長の受信信
号系列を対象として復号を行う最尤復号法（ＭＬ法）と
を組合せたＰＲＭＬ法は、ディジタル伝送を行う波形伝
送技術において公知の技術であるが、本例においてはこ
の技術を狭トラックピッチ化された光ディスクにおいて
信号を分離して復号するために使用している。

【００４８】ディスク上のレーザ光の集光スポット径
は、対物レンズの開口数に比例し、レーザ光源の波長に
反比例する。本例の光ヘッドは対物レンズの開口数０．
６４、レーザ波長７８０ｎｍを用いているので、本光ヘ
ッドでＤＶＤディスクを再生する場合、ディスク上のレ
ーザ光の集光スポット径はＤＶＤ規格光ヘッド（対物レ
ンズ開口数：０．６、レーザ波長：６５０ｎｍ）と比較
して、１３％程度大きくなる。コリメータレンズの焦点
距離が１９ｍｍ程度のものを用いていると仮定すると、
本光ヘッドは前述の通り光学アイソレーションを用いる
ことによって、約３％のスポット径の縮小が可能なた
め、ＤＶＤ規格光ヘッドと比較して約１０％大きくなっ
ていると言える。

【００４９】図４に本光記録装置を用いてＤＶＤを再生
した時の特性グラフを示す。横軸にディスク上にカッテ
ィングされたピットのピット長、縦軸にディスクから再
生したＲＦ信号のビットエラーレートを示す。ＤＶＤ規
格の光ヘッドと余弦等化イコライザを用いた場合の実験
結果を２１２に示す。本例の光ヘッドと余弦等化イコラ
イザを用いた場合の実験結果を２１０に示す。前記約１
０％のディスク上での集光スポット径の拡大によってこ
のような差が見られ、特性が悪くなっていることがわか
る。図３に示した本例の光ヘッドとＰＲＭＬ信号処理を
用いた場合の実験結果を２１１に示す。ＤＶＤ規格光ヘ
ッドと同等の性能が得られていることがわかる。

【００５０】本例の最尤復号法（ＭＬ法）は３値８状態
検出のＰＲ（１，１）に適合させた方式の物を用いた。
また、パーシャルレスポンス方式（ＰＲ方式）は５タッ
プのＦＩＲフィルタを用い、ＰＲ（１，１）にこだわら
ず前記エラーレートが最小値を取るようにタップ係数を
設定した。

【００５１】また、ＰＲＭＬの方式は上記に限らず、Ｐ
Ｒ（１，２，１）、ＰＲ（１，３，３，１）、ＰＲ
（１，２，２，１）等も適用でき、さらに特性が向上す
ることを実験によって確認している。

【００５２】上述の光ヘッドは対物レンズ開口数０．６
４のものを用いたが、開口数０．６３の対物レンズを用
いても同等の特性が得られることも確認している。

【００５３】また、半導体レーザとして光出力の大きな
仕様の物を搭載することによって、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ
Ｗ等のＣＤ規格の光記録媒体に対して記録再生可能な光
ヘッドおよび光記録装置を提供することも可能である。

【００５４】上記構成によれば、ＤＶＤを７８０ｎｍ帯
域の半導体レーザを用いて隣のピットとの波形干渉に起
因する読み出しエラーを信号処理手段および復号化処理
手段によって改善でき、読み出し信号品質を向上させる
効果がある。つまりディジタルビデオディスク（ＤＶ
Ｄ）を７８０ｎｍ帯域波長のレーザで信頼性良く再生す
ることが可能となり、しかも同一の半導体レーザと、同
一の受光素子を用いて対物レンズを切換えることによっ
てＣＤ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤリライタブル（ＣＤ−ＲＷ）の
再生も可能になるという効果を有する。

【００５５】また、光学アイソレーション機能を備える
ことによって光ヘッドの光利用効率を向上することが可
能となる。光ヘッドの光利用効率が向上することによっ
てレーザ光源から光記録媒体までの光学系横倍率を上げ
ることが可能となり、光強度分布がガウス分布形状に近
いレーザ光学系では、光記録媒体面上に対物レンズで集
光させたスポット径を小さくできるという効果を有す
る。スポット径を小さくすることによって隣のピットと
の波形干渉、隣のトラックとのトラック間干渉を少しで
も小さくできるという効果を有する。

【００５６】上記構成によれば、基板厚０．６ｍｍおよ
び基板厚１．２ｍｍの光記録媒体に対して同一光学素子
（偏光ビームスプリッタ、λ／４板）によって光学アイ
ソレーションを適用することがきる。また、市場で安価
に大量に出回っている波長７８０ｎｍの縦マルチモード
発振するレーザ光源１個でＤＶＤ、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ、お
よびＣＤ−ＲＷの再生が可能なため、高周波重畳モジュ
ール等の光ヘッドの部品点数を少なくでき、さらに光ヘ
ッドコストで大きな比重をしめているレーザ光源のコス
ト削減が可能なことにより、光ヘッドの組立工数の削
減、コスト低減に対して効果を有する。

【００５７】（実施例２）図５に本発明による光ヘッド
の第二の実施例の概略構成を示す。

【００５８】本光ヘッドは実施例１の図１に示したもの
と同様の構成をしており、波長約７８０ｎｍの縦マルチ
モード発振可能な半導体レーザ１０１と基板厚０．６ｍ
ｍで最適設計された開口数０．６４の対物レンズ１０７
で構成される。

【００５９】半導体レーザ１０１から出射した光は３ビ
ーム用回折格子１０２、液晶シャッタ１２０、偏光ビー
ムスプリッタ１０３を透過しコリメートレンズ１０４で
平行光とされ、λ／４板１０５を透過しミラー１０６に
て反射された後、開口数０．６４の対物レンズ１０７に
よりＤＶＤ規格の基板厚０．６ｍｍの光記録媒体１０９
に結像される。光記録媒体１０９で反射された光は対物
レンズ１０７、ミラー１０６、λ／４板１０５、コリメ
ートレンズ１０４をへて偏光ビームスプリッタ１０３に
て反射され凹レンズとシリンドリカルレンズが一体とな
った複合レンズ１１１により焦点距離を伸ばし、さらに
非点収差が付加されて信号検出用フォトダイオード１１
２に至り信号検出される。信号検出用フォトダイオード
１１２は４分割されており、光記録媒体１０９の情報信
号、フォーカスエラー信号、トラックエラー信号が検出
される。

【００６０】フォーカスエラー信号は複合レンズ１１１
によって発生させた非点収差を用いた非点収差法、トラ
ックエラー信号は位相差法を用いている。

【００６１】液晶シャッタ１２０は偏光ビームスプリッ
タと組合せることで開口制限素子として機能し、電圧の
ＯＮ／ＯＦＦによって透過光の光束径を可変することが
できる。

【００６２】液晶シャッタ１２０は、中央に穴のある形
状した透明電極が形成されたガラス基板２枚と、前記電
極間にねじれネマティック（ＴＮ）型液晶を入れて構成
している。前記透明電極の穴内部には電極の無い構成を
取っている。

【００６３】前記透明電極間に電圧を印加しない場合
は、液晶シャッタ１２０に入射する直線偏光光は、偏光
状態に変化なくそのままの状態で出射される。前記偏光
状態の光が偏光ビームスプリッタ１０３に入射すると、
入射光のほとんどが透過して出射される。

【００６４】前記透明電極間に電圧を印加した場合は、
液晶シャッタ１２０に入射する直線偏光光は、前記透明
電極の無い穴内部については、偏光状態に変化なくその
ままの状態で出射される。前記透明電極が形成された部
分については、ねじれネマティック（ＴＮ）型液晶の効
果によって直線偏光光の偏光面が９０度回転した状態で
出射される。前記偏光状態の光が偏光ビームスプリッタ
に入射すると、偏光状態に変化の無かった前記穴内部に
ついては、入射光のほとんどが透過して出射され、偏光
状態に変化のあった前記穴外部については、入射光のほ
とんどが反射して出射される。前記偏光状態に変化のあ
った前記穴外部を透過する光については、対物レンズに
入射しないため、前記透明電極に形成された穴に類似形
状で開口制限が実現できる。

【００６５】ＣＤ規格の基板厚１．２ｍｍの光記録媒体
１１０を再生する場合、ディスク判別信号によって光記
録媒体基板厚１．２ｍｍが認識されると、上記液晶シャ
ッタ１２０の透明電極間に電圧が印加され、入射光束の
開口制限が行われる。本実施例の対物レンズは開口数
０．６４、焦点距離３．１３ｍｍ仕様の物を用いてい
る。そのため、上記開口制限を行わない状態での光束径
は約４ｍｍとなる。上記ＣＤ規格の光記録媒体を再生す
る場合は、前記開口径を２．８２ｍｍとなるように設計
した。この場合、対物レンズ１０７の開口数は約０．４
５となるため、ＣＤ規格のディスクから信号再生が可能
となる。

【００６６】ＣＤ規格の基板厚１．２ｍｍの光記録媒体
１１０を再生する場合、、フォーカスエラー信号は上記
と同様に非点収差法、トラックエラー信号は３ビーム回
折格子１０２によって発生した±１次光を用いた３ビー
ム法または作動プッシュプル法を用いている。

【００６７】上述の対物レンズ１０７は基板厚０．６ｍ
ｍの光記録媒体用に最適設計されているため、開口制限
を上記まで行う程度では球面収差の影響が残る傾向にあ
るが、実際の実験では問題無く再生出来ることを確認し
ている。

【００６８】一方、上述の開口制限だけでは補正出来な
い球面収差がどうしても問題になる場合は、仕様の異な
る別の対物レンズを用いて補正することが出来る。その
対物レンズは非球面レンズで、レンズの内周部と外周部
で非球面係数を変えてある。対物レンズの開口数が約
０．４５となる開口径の内側領域は基板厚１．２ｍｍの
光記録媒体で最適化された非球面係数を用いて作られて
いる。従ってこの領域に入射する平行レーザ光は基板厚
１．２ｍｍのＣＤ系光記録媒体面上に回折限界の光スポ
ットを形成する。

【００６９】対物レンズの開口数が約０．４５となる開
口径の外側領域は別の非球面係数が設定されており、本
領域を透過するレーザ光と前記対物レンズの開口数が約
０．４５となる開口径の内側領域を透過するレーザ光が
干渉することによって、基板厚０．６ｍｍのＤＶＤ系光
記録媒体上に回折限界の光スポットを形成するように構
成している。

【００７０】上述の対物レンズを図５に示す光ヘッドに
組み込むことによって、よりＣＤ関係ディスクの再生特
性に優れた光ヘッドを提供することができる。

【００７１】実施例１に示したと同様に上記構成の光ヘ
ッドを図３の光ヘッド１に組込み、ＰＲＭＬ信号処理を
行うことによって、１つのレーザ光源と１つの対物レン
ズを用いた光ヘッドによってＤＶＤ、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ、
ＣＤ−ＲＷ等の互換再生が可能となる。

【００７２】上記構成によれば、ＤＶＤを７８０ｎｍ帯
域の半導体レーザを用いて隣のピットとの波形干渉に起
因する読み出しエラーを信号処理手段および復号化処理
手段によって改善でき、読み出し信号品質を向上させる
効果がある。つまりディジタルビデオディスク（ＤＶ
Ｄ）を７８０ｎｍ帯域波長のレーザで信頼性良く再生す
ることが可能となり、しかも同一の半導体レーザと、同
一の受光素子を用いて開口径を切換えることによってＣ
Ｄ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤリライタブル（ＣＤ−ＲＷ）の再生
も可能になるという効果を有する。

【００７３】さらにＤＶＤとＣＤ−Ｒの互換再生可能な
光ヘッドが、レーザ光源、対物レンズ、受光素子がそれ
ぞれ１個という非常に単純な構成で実現出来ている。さ
らに市場で安価に大量に出回っている波長７８０ｎｍの
縦マルチモード発振するレーザ光源を用いており、高周
波重畳モジュール等の光ヘッドの部品点数を少なくで
き、さらに光ヘッドコストで大きな比重をしめているレ
ーザ光源のコスト削減が可能なことにより、光ヘッドの
組立工数の削減、コスト低減に対して効果を有する。

【００７４】また、偏光ビームスプリッタとλ／４板に
よって構成する光学アイソレーションを光記録媒体によ
らず適用することがきるため、光利用効率の高い光ヘッ
ドを提供出来る効果がある。従ってＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ
Ｗ等の光記録媒体に対して記録出来る光ヘッドも、レー
ザ光源をハイパワーな物に乗せかえるだけで実現するこ
とが出来る。

【００７５】（実施例３）図６に本発明による光ヘッド
の第三の実施例の概略構成を示す。

【００７６】本光ヘッドは実施例２の図５に示したもの
と同様の構成をしており、長約７８０ｎｍの縦マルチモ
ード発振可能な半導体レーザ１０１と基板厚０．６ｍｍ
で最適設計された開口数０．６３の対物レンズ１１７で
構成される。

【００７７】基本的な動作は同じであるため省略する。
異なる点はミラー１０６、液晶シャッタ１２０の代わり
にアクティブホログラム１２１を用いている点にある。

【００７８】アクティブホログラム１２１は開口制限素
子、および光記録媒体厚み差によって発生する球面収差
補正素子の機能を有し、その原理を図７を用いて説明す
る。

【００７９】図７（ａ）はアクティブホログラム１２１
の外形図と断面図を示す。図７（ｂ１）、（ｂ２）は図
７（ａ）断面図の凹部拡大図である。

【００８０】図７（ｂ１）に示すように、ガラス製基板
２０１、前記ガラス製基板の凹部に取り付けられた電極
２０２、前記ガラス製基板２０１を覆うように設けられ
たシリコンの膜２０３より構成される。電極２０２は、
シリコン膜２０３とガラス製基板２０１の間に静電力を
生じせしめるためのものであり、ＩＴＯを蒸着したもの
等で構成される。前記ガラス製基板２０１は、図７
（ａ）に示す中央の楕円部分及び、凹部を除く周辺部分
が同一の高さで凸になっており、この部分において、シ
リコン膜２０３と陽極接合されている。また、楕円状の
凹部はシリコン膜２０３とガラス製基板２０１に囲まれ
た中空な領域になっている。シリコン膜２０３は導電性
であり、静電力を働かせる際の電極を兼ねている。シリ
コン膜２０３の、ガラス製基板２０１と対向する面の反
対側（図７（ｂ１）上面側）には、前記膜に入射する光
を十分な反射率で反射するように金あるいは金クロム等
の反射膜が積層されており、この面において光を反射す
る反射面となっている。

【００８１】図７（ｂ１）に示すように、シリコン膜２
０３及び電極２０２が同電位であれば、両者間に引力は
働かず、シリコン膜２０３は、自身の張力によって平坦
な面を形成している。よって、前記反射面に入射した光
は、そのまま入射角と同じ角度で反射する。

【００８２】次に、シリコン膜２０３及び電極２０２間
に、交流電圧を印加すると、両者間には、静電力によ
り、電位差に応じて吸引力が発生する。電位差を持った
瞬間においては、上記反射膜が形成された面から見て窪
む方向に弾性変形する（図７（ｂ２）状態）。一方、同
電位になる瞬間においては、吸引力は解除され、シリコ
ン膜２０３は弾性により、再び平坦な状態に戻ろうとす
る。前記過程を繰り返すことにより、シリコン膜２０３
に振動が発生する。

【００８３】ここで、前記交流電圧の周波数に対して前
記膜１０の剛性が十分高ければ、駆動電圧に完全に同期
して、前記膜全体が一体で振動する。しかし、剛性が十
分高くない場合、前記交流電圧の周波数が一定値を超え
ると、シリコン膜２０３は一体で動くことが不可能にな
る。その結果、前記電極付近で発生した波は固定端に向
かって伝播する。前記波は固定端となる前記凹部と凸部
の境界で反射され、もとの波と干渉して、定在波を前記
膜上に形成する。

【００８４】本例では、ガラス基板２０１の凹部と凸部
の境界は楕円になっており、この線に沿って同心楕円状
の定在波が生じる。その結果、膜面に光が入射した場
合、前記定在波の波長と入射光の波長で決まる特性を有
する反射型の回折格子として機能する。即ち、定在波の
ピッチをｐ、入射光の波長をλ、整数をｎとすると、ｎ
λ／ｐ＝ｓｉｎθを満たすθの方向に光を回折させる働
きを有する。ここで、電極２０２の巾は、前記ピッチｐ
の１／２程度の寸法にすれば、より効率的に前記定在波
を生じうる。

【００８５】すなわち、装置に応用した場合、光源の波
長に前記の式で相関づけられる値に前記ピッチｐと前記
回折角を設定すべく、前記光学素子の固定端の間隔即ち
凹部の巾と前記交流電圧の周波数を決定する。

【００８６】アクティブホログラム１２１は開口制限領
域１１５および収差補正領域１１６の２つの領域を持っ
ており、前記シリコン膜２０３が各領域毎に絶縁されて
いるて、それぞれの領域において個別に前記交流電圧を
印加できる構成となっている。それぞれの領域に交流電
圧を印加しない場合は表面反射ミラーとして機能し、交
流電圧を印加した領域は凹部ピッチと深さ、および形状
で決まるホログラムとして機能する。

【００８７】尚、図７（ａ）が凹部形状を概念的に示し
たもので、数も少量しか描いていなが、実際の物は本光
学素子の実用的な大きさに対して前記ピッチｐははるか
に小さいため、楕円の数も多くなることは言うまでもな
い。

【００８８】ＤＶＤディスクに対して再生を行う場合
は、アクティブホログラム１２０はシリコン膜２０３お
よび電極２０２は同電位になるようにする。すると、前
記シリコン膜２０３は、自身の張力によって平坦な面と
なっているので平坦なミラーとして機能し、コリメータ
レンズ１０４で平行光となったレーザビームはアクティ
ブホログラム１２１で反射され、対物レンズ１１７で基
板厚０．６ｍｍの光記録媒体１０９上に回折限界の光ス
ポットを形成する。

【００８９】一方、基板厚１．２ｍｍのＣＤ関係のディ
スクに対して再生を行う場合は、前記開口制限領域１１
５および収差補正領域１１６において個別にシリコン膜
２０３、電極２０２間へ交流電圧を印加し、同心楕円状
の凹凸を形成させる。

【００９０】開口制限領域１１５に形成される前記凹凸
は、コリメータレンズ１０４から出射された平行光が入
射すると０次光が発生せず、回折光は対物レンズ１１７
の有口径外方向へ回折されるように設計されている。つ
まり交流電圧を付加することによって、開口制限領域１
１５に入射するレーザ光は対物レンズ１１７の光記録媒
体１１０への結像に寄与せず、開口制限を実現すること
が可能となる。

【００９１】収差補正領域１１６に形成される前記凹凸
は、コリメータレンズ１０４から出射された平行光が入
射すると０次光が発生せず、回折光はパワーを付加され
た状態で対物レンズ１１７へ入射し、その＋１次回折光
が基板厚差によって発生する球面収差を補正した状態で
回折限界の光スポットが光記録媒体１１０面上へ形成さ
れるように設計されている。つまり、コリメータレンズ
１０４で平行光となったレーザ光がアクティブホログラ
ム１２１で反射されることによって、発散光および収束
光状態で対物レンズに入射する。本例では前記発散光の
＋１次回折光を用いて基板厚１．２ｍｍの光記録媒体１
１０上に集光させることによって、基板厚差によって発
生する球面収差が補正された状態で回折限界の光スポッ
トが形成される。前記収束光の−１次回折光も光記録媒
体上近傍へ集光されるが、再生特性に影響を与えないよ
うに光記録媒体１１０での反射光が信号検出フォトダイ
オードへ入射しないように設計されている。

【００９２】本実施例の対物レンズ１０７は開口数０．
６３、焦点距離３．１３ｍｍ仕様の物を用いている。そ
のため、上記開口制限を行わない状態での光束径は約４
ｍｍとなる。上記ＣＤ規格の光記録媒体を再生する場合
は、前記開口制限によって開口径を２．８２ｍｍとなる
ように設計した。この場合、対物レンズ１０７の開口数
は約０．４５となるため、ＣＤ規格のディスクから信号
再生が可能となる。

【００９３】図８に本例の光ヘッドを用いた光記録装置
の概略構成を示す。本例の光記録装置１６は、光ヘッド
１１の受光素子出力信号からフォーカスエラー信号、ト
ラックエラー信号、ＲＦ信号を生成するなどの機能を備
えたＲＦアンプ１２と、サーボ系の信号に基づき光ヘッ
ド１１の対物レンズのフォーカシング、トラッキングの
制御を行うサーボ制御回路１３と、このサーボ制御回路
１３によって制御されるアクチュエータ１７を備えてい
る。また、ＲＦアンプ１２から出力されたＲＦ信号は、
光記録媒体の基板厚が認識されることによって前記基板
厚に応じて切換えられるスイッチ１９を介してＰＲＭＬ
回路１４または直接出力が選択される。さらに、ＰＲＭ
Ｌ１４で処理された信号または直接出力信号は、ディジ
タルフィルタなどの機能を備えた処理回路２５を介して
外部のコンピュータなどに光記録媒体から読み取られた
データが出力される。

【００９４】基板厚０．６ｍｍの光記録媒体１０９から
再生を行う場合は、実施例１に記載した通り、ＤＶＤ規
格光ヘッドと比較して約１０％大きい光スポット径を持
った光ヘッド１１とＰＲＭＬ回路１４を用いてＰＲＭＬ
信号処理することによってＤＶＤディスクの信号再生を
実現している。

【００９５】ＲＦアンプ１２には余弦等化回路が組込ま
れており、ＲＦ信号をイコライジングする機能を持って
いる。基板厚１．２ｍｍの光記録媒体１１０から再生を
行う場合は、従来から用いられてきた余弦等化回路を用
いて信号処理することによって、ＣＤ、ＣＤ−Ｒおよび
ＣＤ−ＲＷディスクの信号再生を実現している。

【００９６】ＣＤ関係の光ディスク上に規格に適合した
回折限界の光スポットを形成できる光ヘッドと、ＰＲＭ
Ｌ信号処理を組み合わせて光記録装置を構成すると、Ｐ
ＲＭＬの効果が確認できず、むしろ特性が劣化する傾向
を示す場合がある。本構成の光記録装置では、前記問題
点を無くすために余弦等化回路を用いて信号処理を行う
ことによって、安定した光記録媒体の再生を実現してい
る。

【００９７】ＤＶＤ関係のディスク再生に対してはＰＲ
ＭＬ信号処理を行い、ＣＤ関係のディスク再生に対して
従来から用いられてきた余弦等化回路を用いて信号処理
を行うという、それぞれの方式に適合した信号処理を行
うことによって確実な、安定したディスク再生が可能に
なるという効果を有する。

【００９８】上述のＰＲＭＬの方式はＰＲ（１，１）、
ＰＲ（１，２，１）、ＰＲ（１，３，３，１）、ＰＲ
（１，２，２，１）等が適用でき、ＰＲ等化係数を最適
化することによってさらに特性が向上することを実験に
よって確認している。

【００９９】上記構成の光ヘッドを用い、ＰＲＭＬ信号
処理または余弦等化信号処理を行うことによって、１つ
のレーザ光源と１つの対物レンズを用い、さらに前記光
学素子への交流電圧を印加という、電気信号のＯＮ／Ｏ
ＦＦの操作を組込んだ光ヘッドによってＤＶＤ、ＣＤ、
ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷの互換再生が可能となる。

【０１００】本実施例では、ミラー１０６に置き代えて
アクティブホログラム光学素子を挿入する構成のため、
部品数は増えることはない。また、前記光学素子は、半
導体プロセスで容易に量産可能であり、素子単価も安価
である。また、レーザ光源、対物レンズ、受光素子がそ
れぞれ１個という非常に単純な構成でＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ
等の光記録媒体の互換再生を実現している。さらに市場
で安価に大量に出回っている波長７８０ｎｍの縦マルチ
モード発振するレーザ光源を用いており、高周波重畳モ
ジュール等の光ヘッドの部品点数を少なくでき、さらに
光ヘッドコストで大きな比重をしめているレーザ光源の
コスト削減が可能なことにより、光ヘッドの組立工数の
削減、コスト低減に対して効果を有する。

【０１０１】よって、本発明によれば、電気信号の切り
替えのみでＣＤ／ＤＶＤの光ディスクに対応可能な光ヘ
ッド、光学式記録再生装置を提供することが可能であ
る。

【０１０２】（実施例４）図９に本発明による光ヘッド
の第四の実施例の概略構成を示す。

【０１０３】本光ヘッドは実施例３の図６に示したもの
と同様の構成をしており、長約７８０ｎｍの縦マルチモ
ード発振可能な半導体レーザ１０１と開口数０．６４の
二重焦点対物レンズ１２２で構成される。

【０１０４】基本的な動作は同じであるため省略する。
異なる点はアクティブホログラム１２１の代わりにミラ
ー１０６と二重焦点対物レンズ１２２を用いている点に
ある。

【０１０５】前記二重焦点対物レンズ１２２には図８に
示すミラー１０６側の面に同心円状の凹凸が形成されて
おり、透過光の０次回折光（非回折光）は、基板厚０．
６ｍｍの光記録媒体１０９上に回折限界のスポットを形
成するように設計されている。一方、透過光の＋１次回
折光は、基板厚み１．２ｍｍの光記録媒体１１０上に回
折限界のスポットを形成するように設計されている。

【０１０６】前記二重焦点対物レンズ１２２は開口数が
０．４５程度になる領域内に上記同心円状の凹凸が形成
されている。

【０１０７】基板厚０．６ｍｍの光記録媒体１０９から
再生を行う場合は、二重焦点対物レンズ１２２を透過し
た０次光が光記録媒体上に焦点を結び、その反射光が信
号検出用フォトダイオード１１２に入射し、信号検出さ
れる。＋１次回折光は焦点を結ばないで反射され、信号
検出フォトダイオード１１２へはほとんど入射しない構
成となっている。一方、基板厚１．２ｍｍの光記録媒体
１１０から再生を行う場合は＋１次回折光が光記録媒体
上に焦点を結び、その反射光が信号検出用フォトダイオ
ード１１２に入射し、信号検出される。０次回折光は焦
点を結ばないで反射され、信号検出フォトダイオード１
１２へはほとんど入射しない構成となっている。

【０１０８】前記二重焦点対物レンズ１２２では、＋１
次回折光と同時に−１次回折光が収束光として出射す
る。回折を発生させる凹凸パターンを鋸歯状に形成する
ことによって、−１次回折光を発生させず、＋１次回折
光だけにすることも可能である。

【０１０９】上述の光ヘッドでは二重焦点を発生させる
回折格子は対物レンズのレーザ光源側面に形成している
が、波長７８０ｎｍ、光記録媒体の基板厚み０．６ｍｍ
で最適化された対物レンズとその近傍に配置された平行
平板上に形成しても、同様の効果がえられるのは言うま
でもないことである。

【０１１０】実施例３に示したと同様に上記構成の光ヘ
ッドを図８の光ヘッド１１に組込み、信号処理を行うこ
とによって、ＤＶＤ、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等の
互換再生が可能となる。

【０１１１】また図３に示した光記録装置の光ヘッド１
に組み込むことによっても同様の効果が得られる。

【０１１２】波長７８０ｎｍのレーザ光源と二重焦点対
物レンズを用いた光ヘッドとＰＲＭＬ信号処理技術を用
いることによって、１つのレーザ光源と１つの対物レン
ズを用いた構成部品の少ない光学ヘッド、および光記録
装置でＤＶＤ、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等の互換再
生が可能となる効果を有する。

【０１１３】（実施例５）図１０に本発明による光ヘッ
ドの第五の実施例の概略構成を示す。

【０１１４】本光ヘッドは実施例４の図９に示したもの
と同様の構成をしており、波長約７８０ｎｍの縦マルチ
モード発振可能な半導体レーザ１０１と開口数０．６４
の環状切欠付き対物レンズ１２３で構成される。

【０１１５】基本的な動作は同じであるため省略する。
異なる点は二重焦点対物レンズ１２２の代わりに基板厚
０．６ｍｍで最適設計された環状切欠き付き対物レンズ
１２３を用いている点にある。

【０１１６】環状切り欠き付き対物レンズ１２３は対物
レンズの開口数が約０．４５となる開口径の外側部分
に、光軸中心に対して図１０のミラー１０６側面に同心
円状の切欠きが設けられている。

【０１１７】基板厚０．６ｍｍの光記録媒体１０９を再
生する場合は、コリメータレンズ１０４で平行光となっ
たレーザ光が対物レンズに入射することによって光記録
媒体１０９上に回折限界の光スポットが形成される。前
記環状切り欠き部に入射するレーザ光は結像に関係ない
部分へ屈折するため、対物レンズ１２３を透過する光量
は低下するが、光記録媒体上へは回折限界の光スポット
を形成することが出来る。

【０１１８】基板厚１．２ｍｍの光記録媒体１１０を再
生する場合には、基板厚差によって球面収差が発生する
が、球面収差を発生させる光線の一部を前記切り欠き部
を用いることによって結像させない構成をとっている。
また、前記切り欠き部よりさらに外側に入射するレーザ
光は光記録媒体１１０に入射するが、前記球面収差によ
って焦点ズレしたスポットが形成されるため、この光が
あっても再生特性として問題ないレベルに押え込んでい
る。

【０１１９】実施例１に示したと同様に上記構成の光ヘ
ッドを図３の光ヘッド１に組込み、信号処理を行うこと
によって、ＤＶＤ、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等の互
換再生が可能となる。

【０１２０】また図８に示した光記録装置の光ヘッド１
１に組み込むことによっても同様の効果が得られる。

【０１２１】波長７８０ｎｍのレーザ光源、環状切り欠
き付き対物レンズを用いた光ヘッド、およびＰＲＭＬ信
号処理技術を用いることによって、１つのレーザ光源と
１つの対物レンズを用いた構成部品の少ない光学ヘッ
ド、および光記録装置でＤＶＤ、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ
−ＲＷ等の互換再生が可能となる効果を有する。

【０１２２】（実施例６）図１１に本発明による光ヘッ
ドの第六の実施例の概略構成を示す。

【０１２３】本光ヘッドも実施例５の図１０に示したも
のと同様の構成をしており、波長約７８０ｎｍの縦マル
チモード発振可能な半導体レーザ１０１と基板厚０．６
ｍｍで最適設計された開口数０．６４の対物レンズ１０
７で構成される。

【０１２４】基本的な動作は前記実施例と同じであるた
め省略する。本例の光ヘッドは光記録媒体の基板厚差に
よって発生する球面収差を補正する素子、および開口径
を制限する素子は実装されていない。そのため、基板厚
０．６ｍｍの光記録媒体１０９を再生する場合は光記録
媒体状に回折限界の光スポットを形成できるが、基板厚
１．２ｍｍの光記録媒体１１０を再生する場合は基板厚
差によって発生する球面収差によって回折限界の光スポ
ットを形成できず、外側において焦点ズレした光スポッ
トが形成される。

【０１２５】上記光ヘッドとＰＲＭＬ信号処理技術を組
合せることによって、ＣＤおよびＣＤ−Ｒディスクから
情報を再生できることを確認出来た。本例においても実
施例１に記述したと同様に、最尤復号法（ＭＬ法）は３
値８状態検出のＰＲ（１，１）に適合させた方式の物を
用いた。また、パーシャルレスポンス方式（ＰＲ方式）
は５タップのＦＩＲフィルタを用い、ＰＲ（１，１）に
こだわらず前記エラーレートが最小値を取るようにタッ
プ係数を設定した。このタップ係数はＤＶＤディスクを
再生する場合に最適化した数値とは異なるが、図４に示
したと同様の効果が得られることを確認した。

【０１２６】図１２に本例の光ヘッドを用いた光記録装
置の概略構成を示す。本例の光記録装置２６は、光ヘッ
ド２１の受光素子出力信号からフォーカスエラー信号、
トラックエラー信号、ＲＦ信号を生成するなどの機能を
備えたＲＦアンプ２２と、サーボ系の信号に基づき光ヘ
ッド２１の対物レンズのフォーカシング、トラッキング
の制御を行うサーボ制御回路２３と、このサーボ制御回
路２３によって制御されるアクチュエータ２７を備えて
いる。また、ＲＦアンプ２２から出力されたＲＦ信号
は、ＰＲＭＬ回路２４に入力され、パーシャルレスポン
ス方式（ＰＲ方式）による信号処理と最尤復号法（ＭＬ
法）によって復号処理が行われる。さらに、ディジタル
フィルタなどの機能を備えた処理回路２５を介して外部
のコンピュータなどに光記録媒体から読み取られたデー
タが出力される。

【０１２７】本光記録装置２６のＰＲＭＬ回路２４はパ
ーシャルレスポンス（ＰＲ）方式の波形等化タップ係数
を切換えられる構成となっていて、光記録媒体の種類に
応じてタップ係数を可変することができる構成をとって
いる。ＤＶＤディスク用の波形等化タップ係数が設定さ
れたＰＲ回路３１とＣＤディスク用の波形等化タップ係
数が設定されたＰＲ回路３２とＭＬ回路３３で構成さ
れ、光記録媒体の種類によってスイッチ２９によって切
換えることが出来る。

【０１２８】基板厚０．６ｍｍの光記録媒体１０９から
再生を行う場合は、実施例１に記載した通りで、ＤＶＤ
規格光ヘッドと比較して約１０％大きい光スポット径を
持った光ヘッド２１とＰＲＭＬ回路２４のＰＲ回路３１
とＭＬ回路３３によって信号処理することによってＤＶ
Ｄディスクの信号再生を実現している。

【０１２９】基板厚１．２ｍｍの光記録媒体１１０から
再生を行う場合は、前記球面収差が増加して外形部で焦
点ズレが発生した光スポットと、ＰＲＭＬ回路２４のパ
ーシャルレスポンス（ＰＲ）方式の波形等化タップ係数
を光記録媒体１１０に適合した物に切換え、ＣＤ関係の
光ディスクで最適化されたタップ係数を用いたＰＲＭＬ
信号処理（ＰＲ回路３１とＭＬ回路３３）を用いること
で、ＣＤおよびＣＤ−Ｒディスクの信号再生を実現して
いる。

【０１３０】上記ではＰＲ回路３１とＰＲ回路３２の回
路全体を切換える構成として示したが、ＰＲ回路は１個
で構成し、タップ係数だけを選択する構成とすることも
可能である。

【０１３１】ＰＲＭＬの方式は上述のＰＲ（１，１）に
限らず、ＰＲ（１，２，１）、ＰＲ（１，３，３，
１）、ＰＲ（１，２，２，１）等も適用でき、ＰＲ等化
係数を最適化することによってさらに特性が向上するこ
とを実験によって確認している。

【０１３２】上述のＰＲＭＬ信号処理回路２４は光記録
媒体に応じてＰＲ等化係数を切換えるように構成した
が、基板厚０．６ｍｍの光記録媒体から再生を行う場合
は、ＰＲ（１，２，２，１）に適合したＭＬ方式を用
い、基板厚１．２ｍｍの光記録媒体から再生を行う場合
は、ＰＲ（１，１）に適合したＭＬ方式を用いるように
ＰＲＭＬ信号処理回路全体を切換える構成とすることも
可能である。

【０１３３】光記録装置２６に用いる光ヘッドは本実施
例７図１１に示したヘッドに限らず、図５、図１０に示
した光記録媒体の基板厚差によって発生する球面収差を
完全に補正できない方式の光ヘッドに対しても有効であ
ることを確認している。

【０１３４】上記構成によれば、ＤＶＤを７８０ｎｍ帯
域の半導体レーザを用いて隣のピットとの波形干渉に起
因する読み出しエラーを信号処理手段および復号化処理
手段によって改善でき、読み出し信号品質を向上させる
効果がある。つまりディジタルビデオディスク（ＤＶ
Ｄ）を７８０ｎｍ帯域波長のレーザで信頼性良く再生す
ることが可能となる。また、ＤＶＤディスクで最適設計
された対物レンズを用い、開口制限や球面収差補正等の
手段を用いることなしに、ＣＤ、ＣＤ−Ｒの再生も可能
になるという効果を有する。

【０１３５】光ヘッドの部品点数が少なく単純な構成で
あるため、部品コスト、組立工数も削減でき、現行のＣ
Ｄ光ヘッドに近いコストでＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ互換再生光
ヘッドを提供することが出来る。また、余分な素子が無
く単純部品構成であるため、信頼性面でも優れた光ヘッ
ドが提供できる。

【０１３６】また、現状では波長６５０ｎｍの半導体レ
ーザが高価であるため、本光記録装置に加わったＰＲＭ
Ｌ回路コストよりも光ヘッドのコスト低減分が数倍大き
い為、光記録装置としても安価な物を提供することが出
来る効果を有する。

【０１３７】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、ＤＶＤを７８０ｎｍ帯域の半導体レーザを用いて隣
のピットとの波形干渉に起因する読み出しエラーを、信
号処理手段および復号化処理手段によって改善でき、読
み出し信号品質を向上させる効果がある。つまりディジ
タルビデオディスク（ＤＶＤ）を７８０ｎｍ帯域波長の
レーザで信頼性良く再生することが可能となる。しかも
同一の半導体レーザと、同一の受光素子と、波長７８０
ｎｍで設計したＣＤ互換再生光学系を用いてＣＤ、ＣＤ
−Ｒ、ＣＤ−ＲＷの再生も可能になるという効果を有す
る。

【０１３８】また、光学アイソレーション機能を備える
ことによって光ヘッドの光利用効率を向上することが可
能となる。光ヘッドの光利用効率が向上することによっ
てレーザ光源から光記録媒体までの光学系横倍率を上げ
ることが可能となり、光強度分布がガウス分布形状に近
いレーザ光学系では、光記録媒体面上に対物レンズで集
光させたスポット径を小さくできるという効果を有す
る。スポット径を小さくすることによって隣のピットと
の波形干渉、隣のトラックとのトラック間干渉を少しで
も小さくでき、ＰＲＭＬおよびエラー訂正の処理能力を
軽減させることができる効果を有する。また、前記処理
能力を同じとすると、さらなる高記録密度媒体の再生が
可能になる効果を有する。

【０１３９】さらに、レーザ光源が１種類であるため、
基板厚０．６ｍｍおよび基板厚１．２ｍｍの光記録媒体
に対して同一光学素子によって光学アイソレーションを
適用可能であり、ＤＶＤ再生光学系、ＣＤ再生光学系共
に光ヘッドの光利用効率を向上させることができる効果
を有する。

【０１４０】また、光ヘッド構成部品の中で高額部品で
ある半導体レーザが、ＣＤ用として市場に出回っている
生産しやすい安価な、信頼性のある物を用いることが出
来、さらに高周波重畳モジュールが不要なことから、信
頼性のある、安価なＤＶＤ／ＣＤ互換再生光ヘッドを提
供出来る効果を有する。

【０１４１】また本発明の光ヘッドと信号処理回路を搭
載することで、安価で信頼性の高いＤＶＤ／ＣＤ互換再
生光記録装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る第１の光ヘッドの構成を
示す図である。

【図２】本発明の実施例に係る第１の光ヘッドの構成を
示す図である。

【図３】本発明の実施例に係る第１の光記録装置の概略
構成を示す図である。

【図４】本発明の実施例に係る光記録装置の再生エラー
レート特性を示す図である。

【図５】本発明の実施例に係る第２の光ヘッドの構成を
示す図である。

【図６】本発明の実施例に係る第３の光ヘッドの構成を
示す図である。

【図７】本発明の実施例に係るアクティブホログラムを
示す図である。

【図８】本発明の実施例に係る第２の光記録装置の概略
構成を示す図である。

【図９】本発明の実施例に係る第４の光ヘッドの構成を
示す図である。

【図１０】本発明の実施例に係る第５の光ヘッドの構成
を示す図である。

【図１１】本発明の実施例に係る第６の光ヘッドの構成
を示す図である。

【図１２】本発明の実施例に係る第３の光記録装置の概
略構成を示す図である。

【図１３】従来の光ヘッドの概略構成を示す図である。

【符号の説明】

１、１１、２１・・光ヘッド２、１２、２２・・ＲＦアンプ３、１３、２３・・サーボ制御回路４、１４、２４・・ＰＲＭＬ回路５、１５、２５・・処理回路６、１６、２６・・光記録装置７、１７、２７・・アクチュエータ１８・・信号処理回路１９、２９・・スイッチ３１・・ＰＲ回路１３２・・ＰＲ回路２３３・・ＭＬ回路１０１、３０１・・半導体レーザ１０２・・３ビーム用回折格子１０３・・偏光ビームスプリッタ１０４・・コリメートレンズ１０５・・λ／４板１０６・・ミラー１０７・・ＤＶＤ用対物レンズ１０８・・ＣＤ用対物レンズ１０９、３０９・・光記録媒体（ｔ０．６）１１０、３１０・・光記録媒体（ｔ１．２）１１１・・復号レンズ１１２・・信号検出用フォトダイオード１１３・・対物レンズアクチュエータ１１５・・開口制限領域１１６・・収差補正領域１１７・・ＤＶＤ用対物レンズ１２０・・液晶シャッタ１２１・・アクティブホログラム１２２・・二重焦点対物レンズ１２３・・環状切欠付き対物レンズ２０１・・ガラス基板２０２・・電極２０３・・シリコン膜２１０・・実験結果２１１・・実験結果２１２・・実験結果３０１・・レーザ光源３０２、３０４・・ハーフミラー３０３、３１４・・コリメータレンズ３０５、３１３・・ミラー３０６・・波長選択性回折格子３０７・・対物レンズ３１１・・復号レンズ３１２・・フォトダイオード３１５・・ホログラムレーザユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】波長約７８０ｎｍのレーザ光を、トラック
ピッチ約０．７４μｍ、基板厚約０．６ｍｍの光記録媒
体に照射し情報を再生するために、開口数０．６より大
きい対物レンズを備えた光ヘッドと、前記光記録媒体から反射された反射光によって光記録媒
体に記録された情報信号を、パーシャルレスポンス方式
によって処理する信号処理手段と、最尤復号法を用いて
復号化処理を行う信号処理手段とを備えた光記録装置で
あって、前記光ヘッドは、トラックピッチ約１．６μｍ、基板厚
約１．２ｍｍの光記録媒体から情報を再生するための光
学系を備え、トラックピッチおよび基板厚みの違いに応
じて前記光学系を切換える構造を有することを特徴とす
る光ヘッド。
【請求項２】前記異なったトラックピッチ、基板厚の光
記録媒体から情報を再生するための光学系は、波長約７
８０ｎｍ、基板厚約１．２ｍｍの光記録媒体で最適設計
された開口数約０．４５の対物レンズであり、開口数
０．６以上、および開口数約０．４５の２種類の対物レ
ンズを光記録媒体の基板厚に応じて切換えて用いること
を特徴とする請求項１記載の光ヘッド。
【請求項３】前記異なったトラックピッチ、基板厚の光
記録媒体から情報を再生するための光学系は、液晶を用
いた可変開口制限手段であり、波長約７８０ｎｍ、基板
厚約０．６ｍｍの光記録媒体で最適設計された開口数
０．６以上の対物レンズに対して、基板厚約１．２ｍｍ
の光記録媒体から情報を再生する場合、開口数約０．４
５となるような開口制限を行い、基板厚約０．６ｍｍの
光記録媒体から情報を再生する場合、開口制限を行わ
ず、基板厚に応じて開口径を切換えて用いることを特徴
とする請求項１記載の光ヘッド。
【請求項４】前記光学系は、反射ミラーと反射型ホログ
ラムを切換え可能なアクティブホログラムであり、波長
約７８０ｎｍ、基板厚約０．６ｍｍの光記録媒体で最適
設計された開口数０．６以上の対物レンズに対して、基
板厚約１．２ｍｍの光記録媒体から情報を再生する場合
は、開口数約０．４５となるような開口制限、および基
板厚差によって発生する球面収差を打ち消すための補正
を行い、基板厚約０．６ｍｍの光記録媒体から情報を再
生する場合は、前記アクティブホログラムは開口制限等
何も行わず、基板厚に応じて開口径、および球面収差補
正手段を切換えて用いることを特徴とする請求項１記載
の光ヘッド。
【請求項５】前記異なったトラックピッチ、基板厚の光
記録媒体から情報を再生するための光学系は、波長約７
８０ｎｍにおいて０次回折光が基板厚約０．６ｍｍの光
記録媒体上に最適に集光し、１次回折光が基板厚約１．
２ｍｍの光記録媒体上に最適に集光するように設計され
た二重焦点ホログラムで、前記ホログラムを対物レンズ
面、または対物レンズ近傍に配置した光学素子に形成し
たことを特徴とする請求項１記載の光ヘッド。
【請求項６】前記異なったトラックピッチ、基板厚の光
記録媒体から情報を再生するための光学系は、波長約７
８０ｎｍにおいて基板厚約０．６ｍｍの光記録媒体で最
適設計された対物レンズ表面に、光軸中心に対して同心
円状の切欠を設けた光学素子であることを特徴とする請
求項１記載の光ヘッド。
【請求項７】前記異なったトラックピッチ、基板厚の光
記録媒体から情報を再生するための光学系は、波長約７
８０ｎｍにおいて基板厚約１．２ｍｍの光記録媒体で最
適設計された開口数０．６以上の非球面対物レンズにお
いて、対物レンズ表面の、開口数約０．４５以上の領域
の高次非球面係数を変更し、対物レンズの開口径に入射
したレーザ光が基板厚約０．６ｍｍの光記録媒体上に回
折限界の光スポットを形成できる対物レンズであること
を特徴とする請求項１記載の光ヘッド。
【請求項８】波長約７８０ｎｍのレーザ光を、トラック
ピッチ約０．７４μｍ、基板厚約０．６ｍｍの光記録媒
体に照射し情報を再生するために、開口数０．６より大
きい対物レンズを備えた光ヘッドと、前記光記録媒体から反射された反射光によって光記録媒
体に記録された情報信号を、パーシャルレスポンス方式
によって処理する信号処理手段と、最尤復号法を用いて
復号化処理を行う信号処理手段とを備えた光記録装置で
あって、トラックピッチ約０．７４μｍ、基板厚約０．６ｍｍの
光記録媒体から情報を再生するためのパーシャルレスポ
ンス等化係数と、トラックピッチ約１．６μｍ、基板厚約１．２ｍｍの光
記録媒体から情報を再生するためのパーシャルレスポン
ス等化係数とを個別に備え、トラックピッチ、基板厚み
に応じて前記等化係数を切換える、切換え手段を備えた
ことを特徴とする光記録装置。
【請求項９】レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レ
ーザ光を光記録媒体に集光する対物レンズを有し、前記
レーザ光の波長にほぼ等しい、あるいは前記波長より狭
い平均トラックピッチを備えた光記録媒体に対し情報の
再生が可能な請求項１記載の光学ヘッドであって、前記レーザ光源は縦マルチモード発振可能な波長約７８
０ｎｍの半導体レーザであり、前記対物レンズの開口数は約０．６４であり、前記光ヘ
ッドの光学系はコリメート機能および光学アイソレーシ
ョン機能を備えたことを特徴とする光ヘッド。
【請求項１０】請求項２から７に記載の光ヘッドと、パ
ーシャルレスポンス方式、最尤復号法を用いて信号処理
を行う回路、および余弦形等化フィルタを用いて信号処
理を行うための回路を有し、トラックピッチ約０．７４
μｍ、基板厚約０．６ｍｍの光記録媒体から反射された
反射光によって光記録媒体に記録された情報信号を再生
する場合は、余弦形等化フィルタを用いて信号処理を行
うための回路およびパーシャルレスポンス方式によって
処理する信号処理手段および最尤復号法を用いて復号化
処理を行うための回路を用い、トラックピッチ約１．６
μｍ、基板厚約１．２ｍｍの光記録媒体から反射された
反射光によって光記録媒体に記録された情報信号を再生
する場合は、余弦形等化フィルタを用いて信号処理を行
うための回路を用い、光記録媒体の種類に応じて前記回
路を切換えて用いる切換え手段を備えたことを特徴とす
る光記録装置。