JPH1145456A

JPH1145456A - 光学ヘッド

Info

Publication number: JPH1145456A
Application number: JP10055619A
Authority: JP
Inventors: Shinji Ogino; 慎次荻野; Tetsuya Saito; 哲哉斎藤; Yasukazu Sano; 安一佐野; Yoichi Shindo; 洋一進藤
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1997-05-30
Filing date: 1998-03-09
Publication date: 1999-02-16

Abstract

(57)【要約】【課題】ＣＤ等の光ディスクで焦点合わせのための機
械的機構を不要とし、低コスト化を実現する。【解決手段】半導体レーザダイオード１から出射した
レーザ光をコリメータレンズ２によりコリメート化し、
ビームスプリッタ４によりその向きを変えた後、アキシ
コン（これと同等のホログラムでも良い）５を通過させ
ることにより、記録，消去，再生時に光ディスク７等の
記録媒体の記録面が変動する範囲よりも十分焦点深度の
深い光ビームを光ディスク７等に照射することで、焦点
合わせのための特別な機械的機構を省略し得るようにす
る。多層記録を可能とする例も、提案している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光ディスク装置
などに用いられる光学ヘッド、特に、その改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】光ピックアップ装置には、光ディスクへ
の情報の記録や再生方法の違いにより、何回でも書き込
み（記録），消去が可能な相変化型、光磁気型等のシス
テムや、１回だけ書き込みが可能なＣＤ（コンパクトデ
ィスク：光学式ディスク）−ＲやＤＶＤ（ディジタルビ
デオディスク）−Ｒ等のシステム、また再生専用のＣ
Ｄ，ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ（リードオ
ンリメモリ）等のシステムがある。

【０００３】ここで、図１６を参照して、ＣＤ用の光ピ
ックアップを従来技術の代表として説明する。同図にお
いて、半導体レーザダイオード１から出射したレーザ光
２０２は、回折格子２０３によって光信号検出用の０次
回折光と、トラッキングエラー検出用の＋１次回折光
と、−１次回折光との３ビームに分割される。なお、＋
１次回折光と−１次回折光は図示を省略されている。ま
た、これらの分割されたレーザ光はビームスプリッタ２
０４を透過し、対物レンズ２０５によって焦点深度が約
１μｍでビーム径が１μｍのビームに絞り込まれたレー
ザ光が光ディスク７内の窪みであるピット上に集光され
る。

【０００４】光ディスク７には、偏心や反りがあるの
で、レーザ光２０２の焦点を情報が書き込まれたランド
やグルーブ上に維持するために、対物レンズ２０５を光
ディスク７の半径方向と板厚方向の２方向に可動とし、
その制御は２組の駆動用の電磁コイルで行なっている。
ディスク表面で反射したレーザ光はビームスプリッタ２
０４で反射し、受光フォトダイオード（受光ＰＤ）９で
受光されて電気信号に変換される。また、光ピックアッ
プの薄型化等の目的のために、半導体レーザダイオード
１と回折格子２０３とビームスプリッタ２０４と対物レ
ンズ２０５とを一体化、またはこれらの構成とほぼ等価
な部品構成のものを一体化し、この一体化した部品、す
なわちモジュール全体を駆動コイルで制御するものも実
用化されている。

【０００５】また、ベッセル・ビーム（Ｊ．Ｄｕｒｎｉ
ｎａｎｄＪ．Ｊ．Ｍｉｃｅｌｉ，Ｊｒ．“Ｄｉｆｆ
ｒａｃｔｉｏｎ−ＦｒｅｅＢｅａｍｓ”Ｐｈｙｓ．Ｒ
ｅｖ．Ｌｅｔｔ．Ｖｏｌ．５８（１９８７），ｐｐ１４
９９〜１５０１、または、Ｊ．Ｄｕｒｎｉｎ“Ｅｘａｃ
ｔｓｏｌｕｔｉｏｎｓｆｏｒｎｏｎｄｉｆｆｒａ
ｃｔｉｎｇｂｅａｍｓ．Ｉ．ＴｈｅＳｃａｌａｒ
ｔｈｅｏｒｙ”Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．Ａ（１９８
７）ｐｐ６５１〜６５４）を使い、ビーム径を回折限界
以上に絞り込む方法が、特開平７−１４１６８０号や特
開平７−１９２３０３号に示されているが、いずれも従
来の光ピックアップと同様に、フォーカスエラー信号と
トラッキングエラー信号の両方を検出してフォーカスサ
ーボとトラッキングサーボの両方を制御するものであ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなモジュールでは、部品を一体化して小型化，薄型
化が達成されたものの、駆動する対象の重量が重く消費
電力が大きくなるという問題がある。また、従来方式の
光学ヘッドで、基板の厚さが異なる光ディスクを再生し
ようとすると収差が生じ、ＣＤとＤＶＤを１つの光学ヘ
ッドで再生することが困難であった。そこで、水野定
夫，田中伸一「ＤＶＤ用光ピックアップ」Ｏｐｌｕ
ｓＥ１９９６年６月号，ｐｐ８６〜９２の記載によれ
ば、ＣＤ専用とＤＶＤ専用の２つの光学ヘッドを備えた
光ピックアップや、ＣＤ専用とＤＶＤ専用の２つの対物
レンズを備え、再生する光ディスクに応じて機械的に切
り換える構造の光ピックアップや、ホログラム素子で２
焦点化した対物レンズを有する光ピックアップや、開口
を液晶シャッタで制限して収差を抑えた光ピックアップ
などが実用化されていることが紹介されている。

【０００７】しかし、２個の光学ヘッドを備えた光ピッ
クアップや２個の対物レンズを備えた光ピックアップで
は、構造が複雑になるという問題がある。また、１個の
半導体レーザダイオードと１個の対物レンズによる方法
では、光の利用効率が低いという問題がある。したがっ
て、この発明の課題は、光ディスクなどの光記憶媒体の
情報の記録，消去，再生時の光の利用効率を上げ、しか
も機械的な焦点合わせ機構なしに光ディスク上の情報の
記録，消去，再生を可能とすることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
べく、請求項１の発明では、半導体レーザダイオード
と、半導体レーザダイオードからのレーザ光を記録媒体
上に集光する光学素子と、記録媒体から反射した光を受
光素子上に集光する光学素子と、その受光素子とからな
る光学ヘッド、または、半導体レーザダイオードと、半
導体レーザダイオードからのレーザ光を記録媒体上に集
光し記録媒体から反射した光を受光素子上に集光する光
学素子と、その受光素子とからなる光学ヘッドにおい
て、前記記録媒体上へ光ビームを集光するに当たり、そ
の焦点深度が記録，消去または再生時に記録媒体の記録
面が変動する範囲よりも充分深い光ビームを記録媒体に
照射することにより、焦点をあわせるための機械的機構
を省略可能にしている。上記請求項１の発明では、前記
集光する光ビームが、０次のベッセル関数型の強度分布
であることができる（請求項２の発明）。

【０００９】上記請求項２の発明では、前記半導体レー
ザダイオードから出射したレーザ光を輪帯瞳と対物レン
ズまたはこれと同等の機能を持つホログラム素子とを通
過させることにより、０次のベッセル関数型の強度分布
をもつ光ビームを生成することができ（請求項３の発
明）、または、前記半導体レーザダイオードから出射し
たレーザ光をコリメータレンズまたはこれと同等の機能
をもつホログラム素子により平行光にし、断面が円状の
平行光化されたレーザ光をアキシコンまたはこれと同等
の機能をもつホログラム素子を通過させることにより、
０次のベッセル関数型の強度分布をもつ光ビームを生成
することができる（請求項４の発明）。

【００１０】上記請求項２の発明では、前記半導体レー
ザダイオードから出射したレーザ光をコリメータレンズ
またはこれと同等の機能をもつホログラム素子により平
行光にし、二重コーンレンズまたはこれと同等の機能を
もつホログラム素子により断面が円環状の平行光にし、
この断面が円環状の平行光化したレーザ光をアキシコン
またはこれと同等の機能をもつホログラム素子を通過さ
せることにより、０次のベッセル関数型の強度分布をも
つ光ビームを生成することができ（請求項５の発明）、
または、前記レーザ光をアキシコンホログラムへの入射
光が円環状となるような反射型ホログラムを設け、この
反射型ホログラムによる非平面波を通過させることによ
り円錐波面に変換し、焦点深度の深いベッセル・ビーム
を生成することができる（請求項６の発明）。

【００１１】上記請求項２ないし６のいずれかに記載の
発明では、前記光学ヘッドの所定部品を架台または容器
に固定して空間的な配置関係を固定し、記録媒体の案内
溝または案内ピットもしくは記録ピットからの反射光よ
り検出したトラッキングエラー信号にもとづき、前記架
台または容器を移動させてトラッキング制御を行なうこ
とができ（請求項７の発明）、または、二重コーンレン
ズまたはこれと同等の機能を持つ二重コーンホログラム
を介して得られる円状または円環状の平面波を、移動可
能な反射鏡によりその光路を変化させたのち、この反射
鏡と連動するアキシコンまたはこれと同等の機能をもつ
ホログラムにより焦点深度の深いベッセル・ビームを発
生させ、前記反射鏡を光記録媒体の案内溝または案内ピ
ットもしくは記録ピットからの反射光より検出したトラ
ッキングエラー信号にもとづき移動させることにより、
トラッキング制御を行なうことができる（請求項８の発
明）。

【００１２】上記請求項２ないし６のいずれかに記載の
発明では、二重コーンレンズまたはこれと同等の機能を
持つ二重コーンホログラムを介して得られる円状または
円環状の平面波から、アキシコンまたはこれと同等の機
能をもつホログラムにより焦点深度の深い０次のベッセ
ル関数型の強度分布を生成させる中心軸上に、移動可能
な反射鏡を設置して中心軸を垂直に曲げて焦点深度が記
録，消去または再生時に記録媒体の記録面が移動する範
囲よりも十分深い光ビームを記録媒体上に垂直に入射す
るとともに、記録媒体上の案内溝または案内ピットもし
くは記録ピットからの反射光より検出したトラッキング
エラー信号を前記反射鏡にフィードバックし、所定の案
内溝または案内ピットもしくは記録ピット上を光ビーム
が通過するように制御することができる（請求項９の発
明）。

【００１３】上記請求項２の発明では、前記半導体レー
ザダイオードから出射するレーザ光をホログラム素子に
より扁平楕円または扁平楕円環状の平面波に変換し、表
面にホログラムを有する反射鏡により円錐波面波に変換
し、焦点深度の深い０次のベッセル関数型の強度分布の
光ビームを生成することができる（請求項１０の発
明）。この請求項１０の発明では、前記扁平楕円または
扁平楕円環状の平面波を、表面にホログラムを有する反
射鏡により円錐波面波に変換し、焦点深度の深い０次の
ベッセル関数型の強度分布の光ビームを生成するホログ
ラムを有する反射鏡を移動可能とし、このホログラムを
有する反射鏡を光記録媒体の案内溝または案内ピットも
しくは記録ピットからの反射光より検出したトラッキン
グエラー信号にもとづき移動させてトラッキング制御可
能にできる（請求項１１の発明）。

【００１４】請求項１２の発明では、半導体レーザダイ
オードと、半導体レーザダイオードからのレーザ光を記
録媒体上に集光する第１の光学素子と、記録媒体から反
射した光を受光素子上に集光する第２の光学素子と、そ
の受光素子とからなる光学ヘッド、または、半導体レー
ザダイオードと、半導体レーザダイオードからのレーザ
光を記録媒体上に集光し記録媒体から反射した光を受光
素子上に集光する第３の光学素子と、その受光素子とか
らなる光学ヘッドにおいて、０次のベッセル関数型の強
度分布を有する光ビームを重層することにより、記録媒
体中の記録箇所の表面からの深さに関わらず収差を生じ
ることなく、光ビームを記録箇所に集光可能にしてい
る。上記請求項１２の発明においては、前記０次のベッ
セル関数型の強度分布を有する光ビームを重層するた
め、前記第１の光学素子と記録媒体との間に、第１，第
２のアキシコンまたはアキシコンと同等の機能を有する
ホログラム素子を同一の中心軸上に配置し、両者で作ら
れる円形状の円錐波面波の幅を同じにようにすることが
できる（請求項１３の発明）。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１はこの発明の第１の実施の形
態を示す構成図である。半導体レーザダイオード１から
出射した楕円錐状のレーザ光は、図示されないシリンド
リカルレンズにより円錐状のレーザ光に変換され、コリ
メータレンズ２によって、さらに平面波に変換される。
なお、シリンドリカルレンズによる光の整形を行なわな
くても、特別の影響はない。コリメータレンズ２を介し
て得られた平面波は、ビームスプリッタ４を透過した
後、円錐プリズムの一種であるアキシコンレンズ（以
下、単にアキシコンともいう）５によって円錐波面波に
変換され、深い焦点深度を有するベッセル・ビーム６が
生成される。

【００１６】例えば、波長が７８０ｎｍの半導体レーザ
を使って、焦点深度が２．５ｍｍでビーム径が１μｍの
ベッセル・ビームを発生させ、このベッセル・ビームを
光ディスクに照射すると、従来の光ピックアップのよう
な対物レンズを動かして焦点を合わせる機械的な機構な
しに、ＣＤなどの光ディスクの記録面７に焦点を合わせ
ることができる。記録面７からの反射光はアキシコン５
を通って円環状の平面波に変換され、ビームスプリッタ
４を通過した後、集光レンズ８によって受光用ＰＤ９上
に集光され、光学的信号が電気信号に変換されることで
光ディスク上の記録が再生される。また、半導体レーザ
ダイオード１の光出力を変調することにより、相変化型
や光磁気式ディスクに対する情報の記録，消去，再生も
可能である。なお、ベッセル・ビームとしては、０次の
ベッセル関数型の強度分布を有するものが用いられる。

【００１７】図２に図１の変形例を示す。これは、コリ
メータレンズ２、アキシコン５および集光レンズ８など
の光学素子を、図２のようにコリメータ用ブレーズドレ
ンズ２１、アキシコンホログラム５１および集光用ブレ
ーズドレンズ８１等のブレーズドホログラム素子または
バイナリホログラム素子などの回折格子でそれぞれ置き
換えたもので、その他は図１と同様である。

【００１８】図３はこの発明の第２の実施の形態を示す
構成図である。これは図１に示すものに対し、コリメー
タレンズ２とビームスプリッタ４との間に、錐状の入射
面と出射面を有する二重コーンレンズ３を挿入した点が
特徴である。二重コーンレンズ３により、半導体レーザ
ダイオード１から出射した楕円錐状のレーザ光は、断面
が円環状の平面波に変換されるので、アキシコン５によ
り深い焦点深度を有するベッセル・ビーム６を、アキシ
コン５から任意の距離離れた位置に作ることができる。
ＣＤの例をとり、透明基板の屈折率をｎ＝１．５とし、
透明基板表面から情報が記録されている部分までの深さ
１．２ｍｍを空気中の距離に換算すると０．８ｍｍに相
当するので、アキシコン５の頂点より前方０．８ｍｍの
間に作られた先端部分のベッセル・ビームは使うことは
ないので、二重コーンレンズ３によりその部分のベッセ
ル・ビームを生成しないようにし、その有効利用を図る
ようにしている。ここで、二重コーンレンズ３が、いわ
ゆる輪帯瞳を形成している。

【００１９】図４に図３の変形例を示す。これは、コリ
メータレンズ２、二重コーンレンズ３、アキシコン５、
集光レンズ８などの光学素子を図４に示すように、これ
らと同等の機能を持つコリメータ用ブレーズドレンズ２
１、コーンホログラム３１ａ，３１ｂからなり輪帯瞳と
しての二重コーンホログラム３１、アキシコンホログラ
ム５１、集光用ブレーズドレンズ８１等のブレーズドホ
ログラム素子またはバイナリホログラム素子などの回折
格子でそれぞれ置き換えたもので、その他は図３と同様
である。

【００２０】図３で、アキシコン５から離れた距離にベ
ッセル・ビームを発生させようとすると、二重コーンレ
ンズ３が厚くなってしまう。そこで、図５に示すような
反射型二重コーンレンズ３１０を用いれば、円錐状の入
射面３１１より入射した平面波は、第１の反射面３１２
と第２の反射面３１３で反射し、円錐台状の出射面３１
４から円環状の平行光が出射する。つまり、反射型二重
コーンレンズ３１０内で光を２回反射させることによ
り、二重コーンレンズの厚さをほぼ１／３にすることが
可能となる。なお、反射の回数は１回以上であれば、何
回でも良い。反射型二重コーンレンズ３１０が輪帯瞳を
形成するのは、上記と同様である。

【００２１】図６はこの発明の第３の実施の形態を示す
構成図で、反射型のホログラム素子４１を使い、光学素
子数の低減と薄型化を図ったものである。半導体レーザ
ダイオード１から出射したレーザ光は、反射型ホログラ
ム素子４１によって真円でない円環状の光束に変換さ
れ、ブレーズドホログラム素子５２に入射する。ブレー
ズドホログラム素子５２に入射するレーザ光は平行光束
ではなく、各箇所によってブレーズドホログラム素子５
２への入射角が異なる。

【００２２】図７はブレーズドホログラム素子の入射角
説明図である。図示のように、ブレーズドホログラム素
子５２のブレーズド角をθ、その入射角をφ、出射角を
ψ、屈折率をｎとすると、ブレーズド角θは下記のよう
なスネルの式より、決定することができる。ｎ＝ｓｉｎ（ψ＋θ）／ｓｉｎ（φ＋θ）

【００２３】光ディスク７の記録面からの反射光は、ブ
レーズドホログラム素子５２を通過し、反射型ホログラ
ム素子４１によって受光用ＰＤ９上に集光され、光信号
が電気信号に変換される。つまり、これまでの実施の形
態では、ビームスプリッタを介して半導体レーザダイオ
ードと受光用ＰＤを垂直な光軸上に配置するようにして
いたため、薄型化が困難であったが、図６の例では半導
体レーザダイオードと受光用ＰＤの光軸が大きく異なる
ことがないので、薄型化が可能になるとともに、部品点
数も少なくなるなどの利点がもたらされる。

【００２４】図８はこの発明の第４の実施の形態を示す
構成図である。これは、図６に示す光ヘッドを容器１０
に収納したもので、容器１０は図８のｘ方向に動くよう
に、図示されない可動性の梁または板バネ等により支持
されている。この容器１０の両側に取り付けた電磁コイ
ル１１に電流を流すと、周囲の部品に固定された鉄板等
の磁性を有する鉄板１２との間に働く磁力により、容器
１０に収納されている光ヘッドが動く。この光ヘッドの
可動方向は、記録媒体の案内溝または案内ピットもしく
は記録ピットの並びに対して垂直な方向とし、受光ＰＤ
で検出されたトラッキングエラー信号にもとづき、電磁
コイル１１に流す電流を制御することにより、ベッセル
・ビームのトラッキング制御ができる。

【００２５】図９はこの発明の第５の実施の形態を示す
構成図で、トラッキング制御を行なう他の例である。こ
れは、半導体レーザダイオード１から出射したレーザ光
はコリメータレンズ２によって平面波に変換され、平行
平板型のビームスプリッタ４２を透過する。また、記録
媒体から反射し戻ってきた光はビームスプリッタ４２で
反射し、集光レンズ８を介して受光用ＰＤ９に集光され
る。図では、ビームスプリッタ４２によって戻り光が紙
面の上方に反射するかのように図示されているが、これ
は便宜的に示したもので、実際はビームスプリッタ４２
により紙面に対し垂直な方向に反射して受光用ＰＤ９に
集光される。

【００２６】さて、半導体レーザダイオード１から出射
したレーザ光は、二重コーンレンズ３により円環状の平
面波に変換される。この円環状の平面波は、アキシコン
ホログラム５１と連動した可動反射鏡１３によって、記
録媒体７の記録面にベッセル・ビームとして照射され
る。ここで、アキシコンホログラム５１と反射鏡１３を
トラッキングエラー信号にもとづき、記録媒体７の案内
溝または案内ピットもしくは記録ピットの並びに対して
垂直な方向（図のｘ方向）に動かすことにより、ベッセ
ル・ビームのトラッキング制御が可能となる。なお、こ
こでは平板状のビームスプリッタ４２を用いたが、図１
等で示したようなプリズムを２枚合わせたものであって
も良いし、二重コーンレンズ３の代わりにコーンホログ
ラムを２枚組み合わせたものであっても良い。また、ア
キシコンホログラム５１は単にアキシコンでも構わな
い。

【００２７】図１０はこの発明の第６の実施の形態を示
す構成図で、トラッキング制御を行なうさらに他の例で
ある。なお、ここでは記録媒体からの反射光および受光
用ＰＤ等の図示は省略している。半導体レーザダイオー
ド１から水平方向に出射したレーザ光は、コリメータ用
ブレーズドレンズ２１によって平面波に変換され、二重
コーンホログラム３１によって円環状の平面波に変換さ
れた後、水平方向にベッセル・ビームを生成するアキシ
コンホログラム５１を通過し、可動反射鏡１３１によっ
て垂直方向にベッセル・ビームの生成方向が変更され、
記録媒体７に照射される。可動反射鏡１３１はトラッキ
ングエラー信号によって、記録媒体７の案内溝または案
内ピットもしくは記録ピットの並びに対して垂直な方向
（図のｘ方向）に動かすことにより、ベッセル・ビーム
のトラッキング制御が可能となる。

【００２８】図１１はこの発明の第７の実施の形態を示
す構成図で、トラッキング制御を行なう別の例である。
なお、ここでも記録媒体からの反射光および受光用ＰＤ
等の図示は省略している。半導体レーザダイオード１か
ら水平方向に出射したレーザ光は、コリメータ用ブーレ
ーズレンズ２１によって平面波に変換され、変形二重コ
ーンホログラム３２によって、図１２に示すような変形
楕円環状の平面波に変換される。次に、可動反射鏡１３
２の表面に形成された反射型アキシコンホログラム５２
によって、ベッセル・ビーム６が作られる。さらに、反
射型アキシコンホログラム５２が形成された可動反射鏡
１３２を、トラッキングエラー信号によって、記録媒体
７の案内溝または案内ピットもしくは記録ピットの並び
に対して垂直な方向（図のｘ方向）に動かすことによ
り、ベッセル・ビームのトラッキング制御ができる。

【００２９】以上は単層または２層のＣＤ，ＣＤ−ＲＯ
Ｍ，ＤＶＤ，ＤＶＤ−ＲＯＭ等の光ディスクに対応する
もので、記録層が多層の場合は別途工夫が必要である。
つまり、ベッセル・ビームを用いた光ピックアップで
は、収差は生じないものの、全ての層に焦点があってし
まい、単独の記録層の記録や再生ができないという問題
が生じる。図１３はこのような多層記録の場合に適用し
て好適な、この発明の第８の実施の形態を示す構成図で
ある。なお、図１３では、半導体レーザや半導体レーザ
から出射した光を円環状にコリメートする光学系や受光
部等は、図示を省略している。

【００３０】上記のような構成において、円環状にコリ
メートされたレーザ光は、補助アキシコン５３により屈
折して中心軸方向に向かうので、複合アキシコン５４を
挿入しない場合は、中心軸上に従来型のベッセル・ビー
ムが発生する。ここで、図１３のように、補助アキシコ
ン５３の前方に複合アキシコン５４を設置すると、複合
アキシコン外面５４Ａと複合アキシコン内面５４Ｂとが
同じ形状を形成するので、疑似中心軸１５上に光パワー
の集中が生じる。この疑似中心軸１５は、中心軸１６を
中心とする円錐の稜の断面なので、結局、焦点１７にベ
ッセル・ビームの集中がおきて焦点として働くことか
ら、このピックアップを多層記録媒体の任意の記録層に
焦点を合わせることができる。なお、補助アキシコン５
３の面５３Ａと複合アキシコン５４の面５４Ａによって
第１のアキシコンが、補助アキシコン５３の面５３Ｂと
複合アキシコン５４の面５４Ｂによって第２のアキシコ
ンが形成される。

【００３１】図１４に図１３の変形例を示す。この場合
の複合アキシコン５５は、図１３に示す複合アキシコン
５４と同等の作用をする複合アキシコン機能５４１と
（図１４の斜線部分参照）、図１３に示す補助アキシコ
ン５３と同等の作用をする補助アキシコン機能５３１
（図１４の網掛け部分参照）とからなっており、図１３
の場合と同じく焦点１７にベッセル・ビームの集中がお
きて焦点として働くことから、このピックアップを多層
記録媒体の任意の記録層に焦点を合わせることが可能と
なる。

【００３２】図１５はこの発明の第９の実施の形態を示
す構成図である。この場合の複合アキシコン５６はレー
ザ光の入射側は平面で、出射側は２本の稜線からなる変
形円錐状の複合アキシコンで、この場合も図１３，図１
４の場合と同じく焦点１７にベッセル・ビームの集中が
おきて焦点として働くことから、このピックアップを多
層記録媒体の任意の記録層に焦点を合わせることが可能
となる。なお、図１３〜１５では、第１のアキシコンで
作られる円錐波面波の幅Ｗ１と、第２のアキシコンで作
られる円錐波面波の幅Ｗ２を等しくなる（Ｗ１＝Ｗ２：
図１５参照）ようにする。これは、互いに重ね合わせる
ビームを一致させるためである。

【００３３】

【発明の効果】この発明によれば、光ディスクの記録，
消去，再生を行なう光ヘッドに、焦点深度が記録媒体の
記録面が変動する範囲よりも十分深いベッセル・ビーム
を用いることで、機械的な焦点合わせ機構を不要にする
ことが可能になるという利点が得られる。また、アキシ
コンまたはアキシコンと同等の機能を持つホログラム素
子に、円環状または楕円環状の平面波を入射させて記録
媒体が変動する範囲を包含する範囲のみにベッセル・ビ
ームを形成することにより、光の利用効率を増すことが
できる。さらに、光ヘッドの全体または一部を、記録媒
体の案内溝または案内ピットもしくは記録ピットの並び
に対して垂直な方向に可動とすることにより、トラッキ
ング制御が可能なベッセル・ビーム光ヘッドを提供する
ことが可能となる。加えて、ベッセル・ビームを複合化
して、光パワーが集中する点をベッセル・ビーム中に作
ることにより、その点を焦点として多層記録層を有する
光ディスク中の任意の記録層に、収差を生じることなく
焦点を合わせることができる光ピックアップを提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態を示す構成図であ
る。

【図２】図１の変形例を示す構成図である。

【図３】この発明の第２の実施の形態を示す構成図であ
る。

【図４】図３の変形例を示す構成図である。

【図５】図２，図３で用いられる反射型二重コーンレン
ズの断面図である。

【図６】この発明の第３の実施の形態を示す構成図であ
る。

【図７】図６に示すアキシコンホログラムの原理説明図
である。

【図８】この発明の第４の実施の形態を示す構成図であ
る。

【図９】この発明の第５の実施の形態を示す構成図であ
る。

【図１０】この発明の第６の実施の形態を示す構成図で
ある。

【図１１】この発明の第７の実施の形態を示す構成図で
ある。

【図１２】変形楕円環状の平面波説明図である。

【図１３】この発明の第８の実施の形態を示す構成図で
ある。

【図１４】図８の変形例を示す構成図である。

【図１５】この発明の第９の実施の形態を示す構成図で
ある。

【図１６】光ピックアップの従来例を示す構成図であ
る。

【符号の説明】

１…半導体レーザダイオード、２…コリメータレンズ、
２１…コリメータ用ブレーズドレンズ、３…二重コーン
レンズ、３１…二重コーンホログラム、３１ａ，３１ｂ
…コーンホログラム、３１０…反射型二重コーンレン
ズ、３１１…入射面、３１２，３１３…反射面、３１４
…出射面、４，４２…ビームスプリッタ、４１…反射型
ホログラム素子、５…アキシコンレンズ（アキシコ
ン）、５１…アキシコンホログラム、５２…非平行光用
アキシコンホログラム、５３…補助アキシコン、５３１
…補助アキシコン機能、５４，５５，５６…複合アキシ
コン、５４１…複合アキシコン機能、６…ベッセル・ビ
ーム、７…光ディスク、８…レンズ、８１…集光用ブレ
ーズドレンズ、９…受光用フォトダイオード（受光用Ｐ
Ｄ）、１０…容器、１１…電磁コイル、１２…鉄板、１
３…反射鏡、１３１…可動反射鏡、１５…疑似中心軸、
１６…中心軸、１７…焦点。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者進藤洋一神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号富士電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体レーザダイオードと、半導体レー
ザダイオードからのレーザ光を記録媒体上に集光する光
学素子と、記録媒体から反射した光を受光素子上に集光
する光学素子と、その受光素子とからなる光学ヘッド、
または、半導体レーザダイオードと、半導体レーザダイ
オードからのレーザ光を記録媒体上に集光し記録媒体か
ら反射した光を受光素子上に集光する光学素子と、その
受光素子とからなる光学ヘッドにおいて、前記記録媒体上へ光ビームを集光するに当たり、その焦
点深度が記録，消去または再生時に記録媒体の記録面が
変動する範囲よりも充分深い光ビームを記録媒体に照射
することにより、焦点をあわせるための機械的機構を省
略可能にしたことを特徴とする光学ヘッド。
【請求項２】前記集光する光ビームが、０次のベッセ
ル関数型の強度分布であることを特徴とする請求項１に
記載の光学ヘッド。
【請求項３】前記半導体レーザダイオードから出射し
たレーザ光を輪帯瞳と対物レンズまたはこれと同等の機
能を持つホログラム素子とを通過させることにより、０
次のベッセル関数型の強度分布をもつ光ビームを生成す
ることを特徴とする請求項２に記載の光学ヘッド。
【請求項４】前記半導体レーザダイオードから出射し
たレーザ光をコリメータレンズまたはこれと同等の機能
をもつホログラム素子により平行光にし、断面が円状の
平行光化されたレーザ光をアキシコンまたはこれと同等
の機能をもつホログラム素子を通過させることにより、
０次のベッセル関数型の強度分布をもつ光ビームを生成
することを特徴とする請求項２に記載の光学ヘッド。
【請求項５】前記半導体レーザダイオードから出射し
たレーザ光をコリメータレンズまたはこれと同等の機能
をもつホログラム素子により平行光にし、二重コーンレ
ンズまたはこれと同等の機能をもつホログラム素子によ
り断面が円環状の平行光にし、この断面が円環状の平行
光化したレーザ光をアキシコンまたはこれと同等の機能
をもつホログラム素子を通過させることにより、０次の
ベッセル関数型の強度分布をもつ光ビームを生成するこ
とを特徴とする請求項２に記載の光学ヘッド。
【請求項６】前記レーザ光をアキシコンホログラムへ
の入射光が円環状となるような反射型ホログラムを設
け、この反射型ホログラムによる非平面波を通過させる
ことにより円錐波面に変換し、焦点深度の深いベッセル
・ビームを生成することを特徴とする請求項２に記載の
光学ヘッド。
【請求項７】前記光学ヘッドの所定部品を架台または
容器に固定して空間的な配置関係を固定し、記録媒体の
案内溝または案内ピットもしくは記録ピットからの反射
光より検出したトラッキングエラー信号にもとづき、前
記架台または容器を移動させてトラッキング制御を行な
うことを特徴とする請求項２ないし６のいずれかに記載
の光学ヘッド。
【請求項８】二重コーンレンズまたはこれと同等の機
能を持つ二重コーンホログラムを介して得られる円状ま
たは円環状の平面波を、移動可能な反射鏡によりその光
路を変化させたのち、この反射鏡と連動するアキシコン
またはこれと同等の機能をもつホログラムにより焦点深
度の深いベッセル・ビームを発生させ、前記反射鏡を光
記録媒体の案内溝または案内ピットもしくは記録ピット
からの反射光より検出したトラッキングエラー信号にも
とづき移動させることにより、トラッキング制御を行な
うことを特徴とする請求項２ないし６のいずれかに記載
の光学ヘッド。
【請求項９】二重コーンレンズまたはこれと同等の機
能を持つ二重コーンホログラムを介して得られる円状ま
たは円環状の平面波から、アキシコンまたはこれと同等
の機能をもつホログラムにより焦点深度の深い０次のベ
ッセル関数型の強度分布を生成させる中心軸上に、移動
可能な反射鏡を設置して中心軸を垂直に曲げて焦点深度
が記録，消去または再生時に記録媒体の記録面が移動す
る範囲よりも十分深い光ビームを記録媒体上に垂直に入
射するとともに、記録媒体上の案内溝または案内ピット
もしくは記録ピットからの反射光より検出したトラッキ
ングエラー信号を前記反射鏡にフィードバックし、所定
の案内溝または案内ピットもしくは記録ピット上を光ビ
ームが通過するように制御することを特徴とする請求項
２ないし６のいずれかに記載の光学ヘッド。
【請求項１０】前記半導体レーザダイオードから出射
するレーザ光をホログラム素子により扁平楕円または扁
平楕円環状の平面波に変換し、表面にホログラムを有す
る反射鏡により円錐波面波に変換し、焦点深度の深い０
次のベッセル関数型の強度分布の光ビームを生成するこ
とを特徴とする請求項２に記載の光学ヘッド。
【請求項１１】前記扁平楕円または扁平楕円環状の平
面波を、表面にホログラムを有する反射鏡により円錐波
面波に変換し、焦点深度の深い０次のベッセル関数型の
強度分布の光ビームを生成するホログラムを有する反射
鏡を移動可能とし、このホログラムを有する反射鏡を光
記録媒体の案内溝または案内ピットもしくは記録ピット
からの反射光より検出したトラッキングエラー信号にも
とづき移動させてトラッキング制御を可能にしたことを
特徴とする請求項１０に記載の光学ヘッド。
【請求項１２】半導体レーザダイオードと、半導体レ
ーザダイオードからのレーザ光を記録媒体上に集光する
第１の光学素子と、記録媒体から反射した光を受光素子
上に集光する第２の光学素子と、その受光素子とからな
る光学ヘッド、または、半導体レーザダイオードと、半
導体レーザダイオードからのレーザ光を記録媒体上に集
光し記録媒体から反射した光を受光素子上に集光する第
３の光学素子と、その受光素子とからなる光学ヘッドに
おいて、０次のベッセル関数型の強度分布を有する光ビームを重
層することにより、記録媒体中の記録箇所の表面からの
深さに関わらず収差を生じることなく、光ビームを記録
箇所に集光可能にしたことを特徴とする光学ヘッド。
【請求項１３】前記０次のベッセル関数型の強度分布
を有する光ビームを重層するため、前記第１の光学素子
と記録媒体との間に、第１，第２のアキシコンまたはア
キシコンと同等の機能を有するホログラム素子を同一の
中心軸上に配置し、両者で作られる円形状の円錐波面波
の幅を同じにしたことを特徴とする請求項１２に記載の
光学ヘッド。