JPWO2003091764A1 - 光学素子、光ヘッド、光情報記録再生装置、コンピュータ、映像記録装置、映像再生装置、サーバー、及びカーナビゲーションシステム - Google Patents
光学素子、光ヘッド、光情報記録再生装置、コンピュータ、映像記録装置、映像再生装置、サーバー、及びカーナビゲーションシステム Download PDFInfo
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Abstract
Description
本発明は、光ディスク、光カード等の情報記録媒体に対し、情報の記録、再生、又は消去を行う光情報記録再生装置、コンピュータ、映像記録装置、映像再生装置、サーバー、カーナビゲーションシステム、及びこれらに用いる光学素子、光ヘッド、液晶素子に関する。
背景技術
高密度・大容量の情報記録媒体として、光ディスクを用いる光メモリ技術は、ディジタルオーディオディスク、ビデオディスク、文書ファイルディスク、さらにはデータファイルと用途を拡張しつつ、実用化されてきている。微小に絞られた光ビームを介して、光ディスクへの情報記録再生が高い信頼性のもとに首尾よく遂行されるには、回折限界の微小スポットを形成する集光機能と、光学系のフォーカス制御とトラッキング制御、及びピット信号(情報信号)検出機能が必要とされる。
近年、光学系設計技術の進歩と光源である半導体レーザーの短波長化により、従来以上の高密度の記憶容量を持つ光ディスクの開発が進んでいる。高密度化のアプローチとしては、光ディスク上へ光ビームを微小に絞る集光光学系の光ディスク側開口数(NA)を大きくすることが検討されている。その際、問題となるのが光軸に対するディスクの傾き(いわゆるチルト)による収差の発生量の増大である。NAを大きくすると、チルトに対して発生する収差量が大きくなる。これを防ぐためには、光ディスクの基板の厚み(基材厚)を薄くすれば良い。
光ディスクの第1世代といえるコンパクトディスク(CD)は、赤外光(波長λ3は780nm〜820nm)と、NA0.45の対物レンズを使用し、ディスクの基材厚は1.2mmである。第2世代のDVDは、赤色光(波長λ2は630nm〜680nm)と、NA0.6の対物レンズを使用し、ディスクの基材厚は0.6mmである。そして、第3世代の高密度光ディスクは、青色光(波長λ1は380nm〜420nm)と、NA0.85の対物レンズを使用し、ディスクの基材厚は0.1mmのシステムが提案されている。
なお、本明細書中では、基材厚とは、光ディスク(又は情報記録媒体)に光ビームの入射する面から情報記録面までの透明基板の厚みのことをいう。
このように、光ディスクの基材厚は、記録密度が高くなるにつれて薄くされている。経済性、装置の占有スペースの観点から、1台の装置で基材厚や記録密度の異なる光ディスクに対し、記録や再生ができる光情報記録再生装置が望まれる。そのためには異なる基材厚の光ディスク上に回折限界まで光ビームを集光することのできる集光光学系を備えた光ヘッド装置が必要である。
DVDとCDの両方の光ディスク(情報記録媒体)に対して情報を記録したり再生したりする装置の一例が、下記特許文献1に提案されている。この内容を第1の従来例として、図58〜図60を用いて簡単に説明する。図58は、光ヘッド300の概略構成を示している。図58AはDVDに対し情報を記録したり再生する際の状態を示し、図58BはCDに対し情報を記録したり再生する状態を示している。波長635nm〜650nmの光を発する赤色半導体レーザー301と、波長780nmの光を発する赤外半導体レーザー302を有する。
第2の情報記録媒体であるDVDディスク308を再生する場合、赤色半導体レーザー301から発した光は波長選択プリズム303を透過し、コリメータレンズ304により平行光となる。平行となった光は、ビームスプリッタ305で反射され、ダイクロホログラム306を透過し、対物レンズ307で収束光となり、DVDディスク308に照射される。DVDディスク308で反射された光は、再び対物レンズ307とダイクロホログラム306を通り、ビームスプリッタ305を透過し、検出レンズ309により収束光となり、光検出器310に集光される。
第3の情報記録媒体であるCDディスク311を再生する場合は、赤外半導体レーザー302から発した光は波長選択プリズム303により反射され、コリメータレンズ304により平行光となる。平行となった光はビームスプリッタ305で反射され、ダイクロホログラム306により回折され、対物レンズ307で収束光となり、CDディスク311に照射される。CDディスク311で反射された光は再び対物レンズ307とダイクロホログラム306を通り、ビームスプリッタ305を透過し、検出レンズ309により収束光となり、光検出器310に集光される。
DVDディスクとCDディスクの基材厚の違いによる球面収差はダイクロホログラム306により補正される。図59にダイクロホログラム306の断面図を示す。ダイクロホログラム306の表面には、深さd、2d、3dの溝が順に並んでいる。深さdは赤色半導体レーザーの波長をλ1とし、ダイクロホログラム306の波長λ1での屈折率をn1として、
d=λ1/(n1−1)
となるように決められている。こうすることで、波長λ1の光に対しては、光が回折せず、透過効率が高くなる。
ここで、赤外半導体レーザーから出射された光の波長をλ2とし、ダイクロホログラム306の波長λ2での屈折率をn2とする。図60Aは、波長λ2の光がダイクロホログラム306を通過したあとの波面を示しており、
d×(n2−1)/λ2=0.75,
のときの状態である。この場合、一段当り波長の0.75倍の位相ずれを生じることになる。1以上の位相ずれは無視できるから、小数部分のみに基いて書き直した波面を図60Bに示す。この波面は1次回折光の片側の回折効率が高い光となる。
また、下記非特許文献1には、CD、DVD、及び超高密度光ディスクに対して情報を再生する装置の一例が記載されている。これを第2の従来例として、図61、図62を用いて簡単に説明する。図61は、光ヘッドの概略構成を示している。
波長λ1=405nmの青色光源を有する光学系201より出射した平行光は、プリズム204、205、及び後述する位相板206を透過して、対物レンズ207で集光され、基材厚0.1mmの光ディスク208(超高密度光ディスク)の情報記録面に照射される。
光ディスク208で反射した光は、逆の経路をたどって光学系201の検出器で検出される。波長λ2=650nmの赤色光源を有する光学系202より出射した発散光は、プリズム204で反射、プリズム205及び位相板206を透過して、対物レンズ207で集光され、基材厚0.6mmの光ディスク209(DVD)の情報記録面に照射される。
光ディスク209で反射した光は、逆の経路をたどって光学系202の検出器で検出される。波長λ3=780nmの赤外の光源を有する光学系203より出射した発散光はプリズム205で反射、位相板206を透過して、対物レンズ207で集光され、基材厚1.2mmの光ディスク210(CD)の情報記録面に照射される。光ディスク210で反射した光は逆の経路をたどって光学系203の検出器で検出される。
対物レンズ207は基材厚0.1mmに対応するように設計されており、CDやDVDに対しては、基材厚の違いによって球面収差が発生する。この球面収差を補正するのが、光学系202及び光学系203より出射する発散光の発散度合いと位相板206である。対物レンズに発散光を入射させると、新たな球面収差が発生するので、基材厚の違いによって発生する球面収差をこの新たな球面収差で打ち消すことができる。
発散光の発散度合いは、球面収差が最小となるように設定する。発散光によって球面収差を完全に補正することはできず、高次の球面収差(主に5次の球面収差)が残存する。この5次の球面収差は、位相板206によって補正する。
図62に位相板206の表面(図62A)と側面図(図62B)とを示している。位相板206は、波長λ1での屈折率をn1、h=λ1/(n1−1)とした場合、高さh、3hの位相段差206aで構成される。波長λ1の光に対しては、高さhは位相差1λ(λは使用波長)を生じるが、位相分布に影響を与えず、光ディスク208の記録再生には支障がない。
一方、波長λ2の光に対しては、波長λ2での位相板206の屈折率をn2とすると、h/λ2×(n2−1)=0.625λの位相差を生じる。また、波長λ3の光に対しては、波長λ3での位相板206の屈折率をn3とすると、h/λ3×(n3−1)=0.52λの位相差を生じる。DVD及びCDに関しては、この位相差を利用して波面を変換し、残存していた5次の球面収差を補正していた。
さらに、下記特許文献2には、超高密度光ディスクの記録再生が可能な対物レンズと、CDとDVDとの再生が可能な対物レンズの2つの対物レンズを用いて情報を再生する方法が提案されている。これを第3の従来例として、図63を用いて簡単に説明する。
レンズホルダ233には、超高密度光ディスクの記録再生時に使用される対物レンズ231と、CDとDVDの再生時に使用される対物レンズ232と、駆動コイル234を具備し、ワイヤ236によって固定部237に懸架されている。
磁石238とヨーク239で磁気回路が構成され、駆動コイル234に電流を流すことにより電磁力が働き、対物レンズ231、232がフォーカス方向及びトラッキング方向に駆動される。第3の従来例では、記録再生する光ディスクに応じて対物レンズ231、232を使い分けていた。
また、色収差補正の技術として下記特許文献3には、光学素子の断面が鋸歯状で、第1の波長λ1の光に対しては2次回折光を用いて補正し、第2の波長λ2の光に対しては1次回折光を用いて補正する色収差補正ホログラムが提案されている。
しかしながら、前記第1の従来例に係る光ヘッドでは、基材厚1.2mm、基材厚0.1mmといった基材厚が大きく異なるディスクに光を照射すると、ディスクと対物レンズとの間の距離が大きく変わってしまい、アクチュエータの可動範囲が大きくなり、ヘッドが大きくなるという問題があった。さらに、3種類の光源とそれに応じた光検出をするためには、信号線の本数が増え、光ヘッドと光ディスクドライブとを結ぶフレキシブル・ケーブルの幅が広くなるという問題があった。
また、前記第2の従来例に係る光ディスク装置では、CD及びDVDの再生の際、光は対物レンズに発散光として入射するため、対物レンズがトラッキング方向に駆動されると大きなコマ収差が発生し、良好な再生が行えないという問題があった。
また、前記第3の従来例に係る光ディスク装置では、対物レンズ231、232はタンジェンシャル方向(y方向)に並び、対物レンズ231は光ディスクの回転中心Oを通るトラッキング方向(x方向)の直線上に位置するよう取り付けられているので、対物レンズ232を使用するDVDやCDでは、トラッキング検出方式として一般的なディファレンシャルプッシュプル(DPP)法や3ビーム法が使えないという問題があった。このことについて、図64を用いて説明する。DPP法や3ビーム法は、再生するためのメインスポットと、トラッキング検出のための2つのサブスポットを用いる。図63に示した対物レンズ232のメインスポット232aは、図64に示したスポットの位置150aである。サブスポットの位置は150b、150cであり、再生トラック153に対して最適な角度θ0に設定される。
光ヘッドのシーク動作によって、これらのスポットはx方向に移動し、スポットの位置は151a、151b、151cとなる。スポットの位置150a、151aは光ディスクの回転中心Oを通るx方向の直線上にないため、光ヘッドのシーク動作によって角度θ0はθ1に変化する。つまり、第3の従来例の構成では、安定なトラッキング制御が行えないという問題があった。
特許文献1
特開平9−306018号公報
特許文献2
特開平11−120587号公報
特許文献3
特開2001−60336号公報
非特許文献1
ISOM2001のセッションWe−C−05(予稿集30頁)
発明の開示
本発明は、前記のような従来の問題を解決するものであり、基材厚が異なる複数の情報記録媒体に対して、安定して情報の記録や再生が可能な光学素子、光ヘッド、光情報記録再生装置、コンピュータ、映像記録装置、映像再生装置、サーバー、及びカーナビゲーションシステムを提供することを目的とする。
前記目的を達成するために、本発明の第1の光学素子は、基材に溝が形成された光学素子であって、
波長400nmにおける前記基材の屈折率をn、1段当たりの前記溝の深さをd(nm)とすると、
380nm≦(n−1)×d≦420nm
の関係を満足し、
前記溝は、深さdと、深さ2dとの2段に形成されていることを特徴とする。
本発明の第2の光学素子は、基材に溝が形成された光学素子であって、
波長400nmにおける前記基材の屈折率をn、1段当たりの前記溝の深さをd(nm)とすると、
380nm≦(n−1)×d≦420nm
の関係を満足し、
前記溝は、深さdと、深さ2dと、深さ3dと、深さ4dとの4段に形成されていることを特徴とする。
本発明の第1の光学ヘッドは、第1の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第1の波長の光を発する第1の光源と、
第2の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第2の波長の光を発する第2の光源と、
前記第1の光源、及び前記第2の光源から出射された光を集光する集光手段と、
前記第1の波長の光は透過し、前記第2の波長の光は回折する光学素子と、
前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光を検出する光検出手段とを備え、
前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光は、前記光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記各情報記録媒体上に照射され、
前記光学素子は、基材に溝が形成された光学素子であって、波長400nmにおける前記基材の屈折率をn、1段当たりの前記溝の深さをd(nm)とすると、
380nm≦(n−1)×d≦420nm
の関係を満足し、前記溝は、深さdの溝と、深さ2dの溝との2段に形成されており、
前記各情報記録媒体で反射及び回折の少なくともいずれかがされた光を前記光検出手段で検出することを特徴とする。
本発明の第2の光学ヘッドは、第1の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第1の波長の光を発する第1の光源と、
第2の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第2の波長の光を発する第2の光源と、
前記第1の光源、及び前記第2の光源から出射された光を集光する集光手段と、
前記第1の波長の光は透過し、前記第2の波長の光は回折する光学素子と、
前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光を検出する光検出手段とを備え、
前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光は、前記光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記各情報記録媒体上に照射され、
前記光学素子は、基材に溝が形成された光学素子であって、波長400nmにおける前記基材の屈折率をn、1段当たりの前記溝の深さをd(nm)とすると、
380nm≦(n−1)×d≦420nm
の関係を満足し、
前記溝は、深さdと、深さ2dと、深さ3dと、深さ4dとの4段に形成されており、
前記各情報記録媒体で反射及び回折の少なくともいずれかがされた光を前記光検出手段で検出することを特徴とする。
本発明の第3の光学ヘッドは、第1の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第1の波長の光を発する第1の光源と、
第2の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第2の波長の光を発する第2の光源と、
第3の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第3の波長の光を発する第3の光源と、
前記第1の光源、第2の光源、及び第3の光源とから出射された光を集光する集光手段と、
前記第1の波長の光は透過し、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光は回折する第1の光学素子と、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光を検出する光検出手段とを備え、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光は前記光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記各情報記録媒体上に照射され、
前記第1の光学素子は、基材に溝が形成された光学素子であって、
波長400nmにおける前記基材の屈折率をn、1段当たりの前記溝の深さをd(nm)とすると、
380nm≦(n−1)×d≦420nm
の関係を満足し、
前記溝は、深さdと、深さ2dとの2段に形成されており、
前記各情報記録媒体で反射及び回折の少なくともいずれかがされた光を前記光検出手段で検出することを特徴とする。
本発明の第4の光学ヘッドは、第1の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第1の波長の光を発する第1の光源と、
第2の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第2の波長の光を発する第2の光源と、
第3の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第3の波長の光を発する第3の光源と、
前記第1の光源、第2の光源、及び第3の光源とから出射された光を集光する集光手段と、
前記第1の波長の光は透過し、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光は回折する第1の光学素子と、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光を検出する光検出手段とを備え、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光は前記光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記各情報記録媒体上に照射され、
前記第1の光学素子は、基材に溝が形成された光学素子であって、
波長400nmにおける前記基材の屈折率をn、1段当たりの前記溝の深さをd(nm)とすると、
380nm≦(n−1)×d≦420nm
の関係を満足し、
前記溝は、深さdと、深さ2dと、深さ3dと、深さ4dとの4段に形成されており、
前記各情報記録媒体で反射及び回折の少なくともいずれかがされた光を前記光検出手段で検出することを特徴とする。
本発明の第1の光情報記録再生装置は、第1の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第1の波長の光を発する第1の光源と、
第2の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第2の波長の光を発する第2の光源と、
前記第1の光源、及び前記第2の光源から出射された光を集光する集光手段と、
前記第1の波長の光は透過し、前記第2の波長の光は回折する光学素子と、
前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光を検出する光検出手段とを含む光ヘッドとを備え、
さらに、前記情報記録媒体と前記光ヘッドとを相対的に移動させる移動手段を備え、
前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光は、前記光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記各情報記録媒体上に照射され、
前記光学素子は、基材に溝が形成された光学素子であって、波長400nmにおける前記基材の屈折率をn、1段当たりの前記溝の深さをd(nm)とすると、
380nm≦(n−1)×d≦420nm
の関係を満足し、前記溝は、深さdの溝と、深さ2dの溝との2段の溝であり、
前記各情報記録媒体で反射及び回折の少なくともいずれかがされた光を前記光検出手段で検出することを特徴とする。
本発明の第2の光情報記録再生装置は、第1の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第1の波長の光を発する第1の光源と、
第2の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第2の波長の光を発する第2の光源と、
前記第1の光源、及び前記第2の光源から出射された光を集光する集光手段と、
前記第1の波長の光は透過し、前記第2の波長の光は回折する光学素子と、
前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光を検出する光検出手段とを含む光ヘッドを備え、
さらに、前記各情報記録媒体と前記光ヘッドとを相対的に移動させる移動手段とを備え、
前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光は、前記光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記各情報記録媒体上に照射され、
前記光学素子は、基材に溝が形成された光学素子であって、波長400nmにおける前記基材の屈折率をn、1段当たりの前記溝の深さをd(nm)とすると、
380(nm)≦(n−1)×d≦420(nm)
の関係を満足し、
前記溝は、深さd、深さ2d、深さ3d、深さ4dとの4段に形成されており、
前記各情報記録媒体で反射及び回折の少なくともいずれかがされた光を前記光検出手段で検出することを特徴とする。
本発明の第3の光情報記録再生装置は、第1の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第1の波長の光を発する第1の光源と、
第2の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第2の波長の光を発する第2の光源と、
第3の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第3の波長の光を発する第3の光源と、
前記第1の光源、第2の光源、及び第3の光源とから出射された光を集光する集光手段と、
前記第1の波長の光は透過し、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光は回折する第1の光学素子と、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光を検出する光検出手段とを含む光ヘッドを備え、
さらに、前記各情報記録媒体と前記光ヘッドとを相対的に移動させる移動手段を備えており、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光は前記光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記各情報記録媒体上に照射され、
前記第1の光学素子は、基材に溝が形成された光学素子であって、
波長400nmにおける前記基材の屈折率をn、1段当たりの前記溝の深さをd(nm)とすると、
380nm≦(n−1)×d≦420nm
の関係を満足し、
前記溝は、深さdと、深さ2dとの2段に形成されており、
前記各情報記録媒体で反射及び回折の少なくともいずれかがされた光を前記光検出手段で検出することを特徴とする。
本発明の第4の光情報記録再生装置は、第1の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第1の波長の光を発する第1の光源と、
第2の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第2の波長の光を発する第2の光源と、
第3の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第3の波長の光を発する第3の光源と、
前記第1の光源、第2の光源、及び第3の光源とから出射された光を集光する集光手段と、
前記第1の波長の光は透過し、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光は回折する第1の光学素子と、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光を検出する光検出手段とを含む光ヘッドを備え、
さらに、前記各情報記録媒体と前記光ヘッドとを相対的に移動させる移動手段を備えており、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光は前記光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記各情報記録媒体上に照射され、
前記第1の光学素子は、基材に溝が形成された光学素子であって、
波長400nmにおける前記基材の屈折率をn、1段当たりの前記溝の深さをd(nm)とすると、
380nm≦(n−1)×d≦420nm
の関係を満足し、
前記溝は、深さdと、深さ2dと、深さ3dと、深さ4dとの4段に形成されており、
前記各情報記録媒体で反射及び回折の少なくともいずれかがされた光を前記光検出手段で検出することを特徴とする。
本発明の第3の光学素子は、基材の平面から突出した段差が形成された光学素子であって、
波長400nmにおける前記基材の屈折率をn、1段当たりの前記段差の高さをd(nm)とすると、
760nm≦(n−1)×d≦840nm
の関係を満足し、
前記段差の高さは、dの整数倍であることを特徴とする。
本発明の第5の光ヘッドは、第1の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする380nm〜420nmの範囲の第1の波長の光を発する第1の光源と、
第2の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第2の波長の光を発する第2の光源と、
前記第1の波長の光は透過させ、前記第2の波長の光の位相を変化させる光学素子と、
前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光を前記情報記録媒体に集光する集光手段と、
前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光を検出する検出手段とを備え、
前記光学素子は、基材の平面から突出した段差が形成された光学素子であって、
前記400nmにおける前記基材の屈折率をn、1段当たりの前記段差の高さをd(nm)とすると、
760nm≦(n−1)×d≦840nm
の関係を満足することを特徴とする。
本発明の第6の光ヘッドは、第1の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする380nm〜420nmの範囲の第1の波長の光を発する第1の光源と、
第2の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第2の波長の光を発する第2の光源と、
前記第1の波長の光は透過させ、前記第2の波長の光の位相を変化させる光学素子と、
前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光を前記情報記録媒体に集光する集光手段と、
前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光を検出する検出手段とを備え、
前記第2の光源の位置は、前記光学素子が無いときの前記第2の情報記録媒体の情報記録面における収差が最小となる位置よりも前記集光手段に近い側に設定し、
前記光学素子は、基材の平面から突出した段差が形成された光学素子であって、
波長400nmにおける前記基材の屈折率をn、1段当たりの前記段差の高さをd(nm)とすると、
380nm≦(n−1)×d≦420nm
の関係を満足することを特徴とする。
本発明の第7の光ヘッドは、第1の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする380nm〜420nmの範囲の第1の波長の光を発する第1の光源と、
第2の情報記録媒体に情報に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第2の波長の光を発する第2の光源と、
前記第1の波長の光は透過させ、前記第2の波長の光の位相を変化させる光学素子と、
前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光を前記情報記録媒体に集光する集光手段と、
前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光を検出する検出手段とを備え、
前記第2の光源の位置は、前記光学素子が無いときの前記第2の情報記録媒体の情報記録面における収差が最小となる位置と、前記集光手段に入射する第2の波長の光が平行光となる位置との略中間の位置に対して前記集光手段から遠い側に設定し、
前記光学素子は、基材の平面から突出した段差が形成された光学素子であって、
波長400nmにおける前記基材の屈折率をn、1段当たりの前記段差の高さをd(nm)とすると、
380nm≦(n−1)×d≦420nm
の関係を満足することを特徴とする。
本発明の第8の光ヘッドは、第1の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする380nm〜420nmの範囲の第1の波長の光を発する第1の光源と、
第2の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第2の波長の光を発する第2の光源と、
前記第1の波長の光は透過させ、前記第2の波長の光の位相を変化させる光学素子と、
前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光を前記情報記録媒体に集光する集光手段と、
前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光を検出する検出手段とを備え、
前記集光手段に入射する第2の波長の光は平行光であり、
前記光学素子は、基材の平面から突出した段差が形成された光学素子であって、
波長400nmにおける前記基材の屈折率をn、1段当たりの前記段差の高さをd(nm)とすると、
380nm≦(n−1)×d≦420nm
の関係を満足することを特徴とする。
本発明の第9の光ヘッドは、第1の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする380nm〜420nmの範囲の第1の波長の光を発する第1の光源と、
第2の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第2の波長の光を発する第2の光源と、
第3の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第3の波長の光を発する第3の光源と、
前記第1の波長の光、及び前記第3の波長の光は透過させ、前記第2の波長の光の位相を変化させる光学素子と、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光を前記情報記録媒体に集光する集光手段と、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光を検出する検出手段とを備え、
前記光学素子は、基材の平面から突出した段差が形成された光学素子であって、
前記光学素子の波長400nmでの屈折率をn1、前記第3の波長をλ3(nm)、前記光学素子の波長λ3での屈折率をn3、1段当たりの前記段差の高さをd(nm)とすると、
760nm≦(n1−1)×d≦840nm
−10nm≦λ1/(n1−1)−λ3/(n3−1)/2≦10nm
の関係を満足することを特徴とする。
本発明の第10の光ヘッドは、第1の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする380nm〜420nmの第1の波長の光を発する第1の光源と、
第2の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第2の波長の光を発する第2の光源と、
第3の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第3の波長の光を発する第3の光源と、
前記第1の波長の光、及び前記第3の波長の光は透過させ、前記第2の波長の光の位相を変化させる光学素子と、
前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光は透過させ、前記第3の波長の光は回折させる液晶素子と、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光を前記情報記録媒体に集光する集光手段と、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光を検出する検出手段とを備え、
前記光学素子は、基材の平面から突出した段差が形成された光学素子であって、
波長400nmにおける前記基材の屈折率をn、1段当たりの前記段差の高さをd(nm)とすると、
760nm≦(n−1)×d≦840nm
の関係を満足し、
前記液晶素子は、レリーフ状ホログラムパターンを有する基板と、前記レリーフ状ホログラムパターン上に形成される第1の透明電極と、液晶を挟んで前記第1の透明電極と対向配置される第2の透明電極とを備え、前記第1の透明電極と前記第2の透明電極に印加する電圧を制御して前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光を透過させ、前記第3の波長の光を回折させることを特徴とする。
本発明の第11の光ヘッドは、第1の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第1の波長の光を発する第1の光源と、
第2の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第2の波長の光を発する第2の光源と、
第3の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第3の波長の光を発する第3の光源と、
前記第1の光源、第2の光源、及び第3の光源とから出射された光を集光する集光手段と、
前記第1の波長の光は透過し、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光は回折する第1の光学素子と、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光を検出する光検出手段とを備え、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光は前記光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記各情報記録媒体上に照射され、
前記各情報記録媒体で反射及び回折の少なくともいずれかがされた光を前記光検出手段で検出することを特徴とする。
本発明の第12の光ヘッドは、第1の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第1の波長の光を発する第1の光源と、
第2の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第2の波長の光を発する第2の光源と、
第3の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第3の波長の光を発する第3の光源と、
前記第1の光源、第2の光源、及び第3の光源とから出射された光を集光する集光手段と、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光を検出する光検出手段とを備え、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光は前記光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記各情報記録媒体上に照射され、
前記各情報記録媒体で反射及び回折の少なくともいずれかがされた光を前記光検出手段で検出し、
前記第1の波長の光を前記第1の情報記録媒体に照射する際において、前記第1の情報記録媒体の前記集光手段側の面と、前記集光手段の前記第1の情報記録媒体側の先端との距離をWD1とし、
前記第2の波長の光を前記第2の情報記録媒体に照射する際において、前記第2の情報記録媒体の前記集光手段側の面と、前記集光手段の前記第2の情報記録媒体側の先端との距離をWD2とし、
前記第3の波長の光を前記第3の情報記録媒体に照射する際において、前記第3の情報記録媒体の前記集光手段側の面と、前記集光手段の前記第3の情報記録媒体側の先端との距離をWD3とすると、
WD1、WD2、及びWD3のうち、最大の値と最小の値との差が、前記集光手段の径方向の最大値より小さいことを特徴とする。
本発明の第13の光ヘッドは、第1の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第1の波長の光を発する第1の光源と、
第2の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第2の波長の光を発する第2の光源と、
第3の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第3の波長の光を発する第3の光源と、
前記第1の光源、第2の光源、及び第3の光源とから出射された光を集光する集光手段と、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光を検出する光検出手段とを備え、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光は前記光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記各情報記録媒体上に照射され、
前記各情報記録媒体で反射及び回折の少なくともいずれかがされた光を前記光検出手段で検出し、
前記第1の波長の光を前記第1の情報記録媒体に照射する際において、前記第1の情報記録媒体の前記集光手段側の面と、前記集光手段の前記第1の情報記録媒体側の先端との距離をWD1とし、
前記第2の波長の光を前記第2の情報記録媒体に照射する際において、前記第2の情報記録媒体の前記集光手段側の面と、前記集光手段の前記第2の情報記録媒体側の先端との距離をWD2とし、
前記第3の波長の光を前記第3の情報記録媒体に照射する際において、前記第3の情報記録媒体の前記集光手段側の面と、前記集光手段の前記第3の情報記録媒体側の先端との距離をWD3とすると、
WD1、WD2、及びWD3がほぼ等しいことを特徴とする。
本発明の第14の光ヘッドは、情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする光を発する光源と、
前記光源から出射された光を集光する集光手段と、
前記光を検出する光検出手段とを備え、
前記光は前記集光手段で集光されて前記各情報記録媒体上に照射され、
前記各情報記録媒体で反射及び回折の少なくともいずれかがされた光を前記光検出手段で検出し、
前記光検出手段から出力された複数の信号を並列に受けてこれを時系列信号に変換する変換手段をさらに備えたことを特徴とする。
本発明の第5の光情報記録再生装置は、第1の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第1の波長の光を発する第1の光源と、
第2の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第2の波長の光を発する第2の光源と、
第3の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第3の波長の光を発する第3の光源と、
前記第1の光源、第2の光源、及び第3の光源とから出射された光を集光する集光手段と、
前記第1の波長の光は透過し、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光は回折する第1の光学素子と、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光を検出する光検出手段とを含む光ヘッドを備え、
さらに、前記各情報記録媒体と前記光ヘッドとを相対的に移動させる移動手段を備えており、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光は前記光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記各情報記録媒体上に照射され、
前記各情報記録媒体で反射及び回折の少なくともいずれかがされた光を前記光検出手段で検出することを特徴とする。
本発明の第15の光ヘッドは、情報記録媒体に光を照射する第1の集光手段と第2の集光手段とを備えた光ヘッドであって、
前記第1の集光手段、及び前記第2の集光手段はトラッキング方向に並んでおり、
前記第1の集光手段は前記情報記録媒体の内周側に位置し、前記第2の集光手段は前記情報記録媒体の外周側に位置し、
前記第1の集光手段の外径は前記第2の集光手段の外径よりも小さく、
前記情報記録媒体を回転させる回転系と前記光ヘッドが近接したときに、前記第2の集光手段で前記情報記録媒体の最内周の情報を再生できることを特徴とする。
本発明の第16の光ヘッドは、基材厚が異なる少なくとも3つの情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする光ヘッドであって、
前記情報記録媒体に光を照射する第1の集光手段と第2の集光手段とを有し、
前記第1の集光手段は、基材厚が最も厚い第1の情報記録媒体に光を照射し、前記第2の集光手段は、前記第1の情報記録媒体を除いた情報記録媒体に光を照射することを特徴とする。
本発明の第17の光ヘッドは、基材厚が異なる複数の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする光ヘッドであって、
前記複数の情報記録媒体に光を照射する複数の集光手段と、フォーカス方向及びトラッキング方向に移動可能な可動体とを備え、
基材厚の最も薄い情報記録媒体に光を照射する集光手段が前記可動体の略中央に位置し、かつ前記複数の集光手段はトラッキング方向に並んで前記可動体に搭載されていることを特徴とする。
本発明の第18の光ヘッドは、第1の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第1の波長の光を発する第1の光源と、
第2の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第2の波長の光を発する第2の光源と、
前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光を前記情報記録媒体に集光する集光手段と、
前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光を検出する検出手段とを備え、
前記第1の情報記録媒体に前記第2の波長の光を照射して前記第1の情報記録媒体の傾きを検出することを特徴とする。
本発明の第19の光ヘッドは,第1の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第1の波長の光を発する第1の光源と、
第2の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第2の波長の光を発する第2の光源と、
前記第1の波長の光を前記第1の情報記録媒体に集光する第1の集光手段と、
前記第2の波長の光を前記第2の情報記録媒体に集光する第2の集光手段と、
前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光を検出する検出手段とを備え、
前記第1の情報記録媒体に前記第2の波長の光を照射して前記第1の情報記録媒体の傾きを検出することを特徴とする。
本発明の液晶素子は、レリーフ状ホログラムパターンを有する基板と、前記レリーフ状ホログラムパターン上に形成される第1の透明電極と、液晶を挟んで前記第1の透明電極と対向配置された第2の透明電極とを備え、
前記第1の透明電極、及び前記第2の透明電極に印加する電圧を制御して前記液晶に入射する光に対し、回折と透過とを切り換えることができることを特徴とする。
本発明の第6の光情報記録再生装置は、前記第5から第10のいずれかの光ヘッド、又は前記第15から第19のいずれかの光ヘッドと、前記各情報記録媒体と前記光ヘッドとを相対的に移動させる移動手段とを備えた光情報記録再生装置。
本発明のコンピュータは、前記各光ヘッドのいずれかを含む光情報記録再生装置を外部記憶装置として備えたことを特徴とする。
本発明の映像記録装置は、前記各光ヘッドのいずれかを含む光情報記録再生装置を備え、情報記録媒体に対し映像の記録及び再生のうち少なくとも映像の記録をすることを特徴とする。
本発明の再生専用の映像再生装置は、前記各光ヘッドのいずれかを含む光情報記録再生装置を備え、情報記録媒体から映像を再生することを特徴とする。
本発明のサーバーは、前記各光ヘッドのいずれかを含む光情報記録再生装置を外部記憶装置として備えたことを特徴とする。
本発明のカーナビゲーションシステムは、前記各光ヘッドのいずれかを含む光情報記録再生装置を外部記憶装置として備えたことを特徴とする。
発明を実施するための最良の形態
前記本発明の第1の光学素子によれば、波長380〜420nmの光は効率良く透過し、630〜680nmの光は効率良く回折することができるため、波長の異なる光の波面を少ない損失で変換することができる。また、2段溝なので容易に製造できる。
前記本発明の第2の光学素子によれば、波長380〜420nmの光は効率良く透過し、波長630〜680nmの光は効率良く回折することができるため、波長の異なる光の波面を少ない損失で変換することができる。また、4段溝なので回折される光の効率がより向上する。
前記第2の光学素子においては、前記の溝の深さは、深さ2d、深さ4d、深さd、深さ3dの順、又は深さ3d、深さd、深さ4d、深さ2dの順並んでいることが好ましい。この構成によれば、回折される光の効率をさらに向上できる。
また、前記溝は、同心円状に形成されていることが好ましい。この構成によれば、平行光として入射した平面の波面を収束する波面又は発散する波面に変換することができる。また、球面収差を同時に与えたり、取り除いたりすることができる。
また、前記溝は、溝が形成されていない部分を介して隣接しており、前記溝における各段の幅、及び前記溝が形成されていない部分の幅は、略同一であることが好ましい。この構成によれば、製造が容易で、回折光の効率をより向上できる。
前記本発明の第1の光ヘッドによれば、第1の光は光学素子を効率良く透過して第1の情報記録媒体を記録再生し、第2の光は光学素子で効率良く回折され第2の情報記録媒体を記録再生することができる。また、2段溝なので容易に製造できる。
本発明の第2の光ヘッドによれば、第1の光は光学素子を効率良く透過して第1の情報記録媒体を記録再生し、第2の光は光学素子で効率良く回折され第2の情報記録媒体を記録再生することができる。また光学素子は4段溝なので回折される光の効率がより良くなる。
前記第1、第2の光ヘッドにおいては、前記溝の深さは、深さ2d、深さ4d、深さd、深さ3dの順、又は深さ3d、深さd、深さ4d、深さ2dの順に並んでいることが好ましい。この構成によれば、回折される光の効率がさらに向上できる。
また、前記第2の波長は、前記第1の波長の1.5から1.8倍の長さであることが好ましい。この構成によれば、光の利用効率をさらに向上できる。
また、前記光学素子の溝は、前記集光手段に近い側の面に形成されていることが好ましい。この構成によれば、集光手段と光学素子の溝の面を近づけることで、同じ波面を作る場合でも溝の間隔を大きくできるので、作製が容易になる。
また、前記光学素子で回折された第2の波長の光は、入射した光に比べ発散する方向の光が、収束する方向の光より強いことが好ましい。この構成によれば、回折した光の焦点距離を伸ばすことができるので基材厚の厚いディスクを記録再生するときでも作動距離をほぼ一定にできる。
また、前記光学素子は、前記光学素子で回折された第2の波長の光が第2の情報記録媒体の情報面に集光する際の収差を70mλ以下に補正することが好ましい。この構成によれば、回折光は第2の情報記録媒体に情報を記録再生する際の収差を十分小さく補正できるので、情報を安定して記録再生できる。
本発明の第3の光ヘッドによれば、1つの光学素子で第2の光と第3の光の収差を補正した波面に変換するため、構造が簡単になる。また、深さが2段の溝を備えているので、第1の光は効率良く透過し、第2の光は効率良く回折することができるため、波長の異なる光の波面を少ない損失で変換することができる。さらに、2段溝なので容易に製造できる。
本発明の第4の光ヘッドによれば、1つの光学素子で第2の光と第3の光の収差を補正した波面に変換するため、構造が簡単になる。また、深さが4段の溝を備えているので、第1の光は効率良く透過し、第2の光は効率良く回折することができるため、波長の異なる光の波面を少ない損失で変換することができる。さらに、4段溝なので光の利用効率を良くすることができる。
前記第3、第4の光ヘッドにおいては、前記溝は、深さ2d、深さ4d、深さd、深さ3dの順、又は深さ3d、深さd、深さ4d、深さ2dの順並んでいることが好ましい。この構成によれば、回折される光の効率がさらに向上できる。
また、前記第2の波長は、前記第1の波長の1.5から1.8倍の長さであり、前記第3の波長は、前記第1の波長の1.8から2.2倍の長さであることが好ましい。この構成によれば、光の利用効率をさらに向上できる。
また、前記第1の光学素子の中心付近の略円形の領域を第1の領域とし、前記第1の領域を囲む略環状の領域を第2の領域とし、前記第2の領域の外側の領域を第3の領域とすると、
前記第1の波長の光は、前記第1、第2、及び第3の領域を通り、前記第2の波長の光は、前記第1、及び第2の2つの領域を通り、前記第3の波長の光は、前記第1の領域を通ることが好ましい。この構成によれば、1つの光学素子の異なる領域を用いて、各波長の光それぞれに最適な波面に変換することができるので、情報を安定して記録再生できる。
また、前記第1の光学素子で回折された前記第2の波長、及び前記第3の波長の光は、入射した光に比べ発散する方向の光が、収束する方向の光より強いことが好ましい。この構成によれば、回折した光の焦点距離を伸ばすことができるので基材厚の厚いディスクを記録再生するときでも作動距離をほぼ一定にできる。
また、前記第1の光学素子で回折された第2の波長の光が第2の情報記録媒体の情報面に集光する際の収差を70mλ以下に補正し、
前記第1の光学素子で回折された第3の波長の光が第3の情報記録媒体の情報面に集光する際の収差を70mλ以下に補正し、
前記第1の波長の光の位相には変化を与えない位相補正手段を、前記光源から前記情報記録媒体までの光路に備えたことが好ましい。この構成によれば、回折光は第2の情報記録媒体と第3の情報記録媒体に情報を記録再生する際の収差を十分小さく補正できるので情報を安定して記録再生できる。
また、前記第1の波長の光、及び前記第3の光は透過し、前記第2の波長の光は回折する第2の光学素子をさらに備えており、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光は、前記2つの光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記情報記録媒体上に照射されることが好ましい。この構成によれば、2つの光学素子を使って第2の光と第3の光のそれぞれの収差を補正した波面に変換するため、収差をより小さくなるように補正でき、情報を安定して記録再生できる。
また、前記第1の波長の光、及び前記第3の光は透過し、前記第2の波長の光は回折する第2の光学素子をさらに備えており、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光は、前記2つの光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記情報記録媒体上に照射され、
前記第2の光学素子は、基材に溝が形成された光学素子であって、
波長400nmにおける前記基材の屈折率をn、1段当たりの前記溝の深さをd(nm)とすると、
760nm≦(n−1)×d≦840nm
の関係を満足し、
前記溝は、深さdと、深さ2dとの2段に形成されていることが好ましい。この構成によれば、2つの光学素子を使って、第2の光と第3の光のそれぞれの収差を補正した波面に変換するため、収差をより小さくなるように補正でき、情報を安定して記録再生できる。また、第2の光学素子は2段溝なので容易に製造できる。
また、前記第1の波長の光、及び前記第3の光は透過し、前記第2の波長の光は回折する第2の光学素子をさらに備えており、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光は、前記2つの光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記情報記録媒体上に照射され、
前記第2の光学素子は、基材に溝が形成された光学素子であって、
波長400nmにおける前記基材の屈折率をn、1段当たりの前記溝の深さをd(nm)とすると、
760nm≦(n−1)×d≦840nm
の関係を満足し、
前記溝は、深さdと、深さ2dと、深さ3dとの3段に形成されていることが好ましい。この構成によれば、2つの光学素子を使って、第2の光と第3の光のそれぞれの収差を補正した波面に変換するため、収差をより小さくなるように補正でき、情報を安定して記録再生できる。また、第2の光学素子は3段溝なので、光の利用効率を向上できる。
また、前記第1の波長の光、及び前記第3の光は透過し、前記第2の波長の光は回折する第2の光学素子をさらに備えており、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光は、前記2つの光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記情報記録媒体上に照射され、
前記第1の光学素子、及び前記第2の光学素子は、一枚の基材の表と裏に形成されていることが好ましい。この構成によれば、一枚の光学素子に2つの機能を持たせることができるので、光ヘッドの構成がより簡単になる。
また、前記第1の波長の光、及び前記第3の光は透過し、前記第2の波長の光は回折する第2の光学素子をさらに備えており、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光は、前記2つの光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記情報記録媒体上に照射され、
前記第1の光学素子、及び前記第2の光学素子は、一枚の基材の表と裏に形成されており、前記一枚の基材の両面のうち、前記第2の光学素子が形成されている面が、前記集光手段に近いことが好ましい。この構成によれば、集光手段と第2の光学素子の溝の面を近づけることで、より小さい溝間隔が必要な第2の情報記録媒体に対して同じ波面を作る場合でも溝の間隔を大きくできるので、作製が容易になる。
また、前記第1の波長の光、及び前記第3の光は透過し、前記第2の波長の光は回折する第2の光学素子をさらに備えており、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光は、前記2つの光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記情報記録媒体上に照射され、
前記第1及び第2の光学素子は、前記第1及び第2の光学素子で回折された前記第2の波長の光が第2の情報記録媒体の情報面に集光する際の収差を70mλ以下に補正し、前記第1の光学素子で回折された第3の波長の光が第3の情報記録媒体の情報面に集光する際の収差を70mλ以下に補正することが好ましい。この構成によれば、回折光は第2の情報記録媒体と第3の情報記録媒体に情報を記録再生する際の収差を十分小さく補正できるので、情報を安定して記録再生できる。
また、前記第1の波長の光を前記第1の情報記録媒体に照射する際において、前記第1の情報記録媒体の前記集光手段側の面と、前記集光手段の前記第1の情報記録媒体側の先端との距離をWD1とし、
前記第2の波長の光を前記第2の情報記録媒体に照射する際において、前記第2の情報記録媒体の前記集光手段側の面と、前記集光手段の前記第2の情報記録媒体側の先端との距離をWD2とし、
前記第3の波長の光を前記第3の情報記録媒体に照射する際において、前記第3の情報記録媒体の前記集光手段側の面と、前記集光手段の前記第3の情報記録媒体側の先端との距離をWD3とすると、
WD1、WD2、及びWD3のうち、最大の値と最小の値との差が、前記集光手段の径方向の最大値より小さいことが好ましい。この構成によれば、種類の異なる情報記録媒体に情報を記録再生する際も集光手段の高さをより安定して変えることができ、より情報を安定して記録再生できる。
また、前記第1の波長の光を前記第1の情報記録媒体に照射する際において、前記第1の情報記録媒体の前記集光手段側の面と、前記集光手段の前記第1の情報記録媒体側の先端との距離をWD1とし、
前記第2の波長の光を前記第2の情報記録媒体に照射する際において、前記第2の情報記録媒体の前記集光手段側の面と、前記集光手段の前記第2の情報記録媒体側の先端との距離をWD2とし、
前記第3の波長の光を前記第3の情報記録媒体に照射する際において、前記第3の情報記録媒体の前記集光手段側の面と、前記集光手段の前記第3の情報記録媒体側の先端との距離をWD3とすると、
WD1、WD2、及びWD3がほぼ等しいことが好ましい。この構成によれば、種類の異なる情報記録媒体に情報を記録再生する際も集光手段の高さがほぼ同じため、光ヘッドを小さくすることができる。
前記第1から第4のいずれかの光ヘッドにおいては、前記光検出手段から出力された複数の信号を並列に受けてこれを時系列信号に変換する変換手段をさらに備えたことが好ましい。この構成によれば、光ヘッドとドライブとを結ぶ信号線の本数を減らすことができるため、光ヘッドを作製し易くできる。
また、前記光検出手段から出力された複数の信号を並列に受けてこれを時系列信号変換する変換手段をさらに備え、前記時系列信号は電気信号であることが好ましい。この構成によれば、取り扱いが容易である。
また、前記光検出手段から出力された複数の信号を並列に受けてこれを時系列信号に変換する第1の変換手段と、前記第1の変換手段から出力される電気信号を受けてこれを光信号に変換する第2の変換手段とをさらに備えたことが好ましい。この構成によれば、光信号に変換するので周波数の高い信号でも減衰することなく、ノイズも少ない信号を出力できる。
本発明の第1の光情報記録再生装置によれば、第1の光は光学素子を効率良く透過して第1の情報記録媒体を記録再生し、第2の光は光学素子で効率良く回折され第2の情報記録媒体を記録再生することができる。また、2段溝なので容易に製造できる。
本発明の第2の光情報記録再生装置によれば、第1の光は光学素子を効率良く透過して第1の情報記録媒体を記録再生し、第2の光は光学素子で効率良く回折され第2の情報記録媒体を記録再生することができる。また光学素子は4段溝なので回折される光の効率がより良くなる。
前記本発明の第2の光情報記録再生装置においては、前記第2の光学素子においては、前記の溝の深さは、深さ2d、深さ4d、深さd、深さ3dの順、又は深さ3d、深さd、深さ4d、深さ2dの順並んでいることが好ましい。この構成によれば、回折される光の効率をさらに向上できる。
本発明の第3の光情報記録再生装置によれば、1つの光学素子で第2の光と第3の光の収差を補正した波面に変換するため、構造が簡単になる。また、深さが2段の溝を備えているので、第1の光は効率良く透過し、第2の光は効率良く回折することができるため、波長の異なる光の波面を少ない損失で変換することができる。さらに、2段溝なので容易に製造できる。
本発明の第4の光情報記録再生装置によれば、1つの光学素子で第2の光と第3の光の収差を補正した波面に変換するため、構造が簡単になる。また、深さが4段の溝を備えているので、第1の光は効率良く透過し、第2の光は効率良く回折することができるため、波長の異なる光の波面を少ない損失で変換することができる。さらに、4段溝なので光の利用効率を良くすることができる。
本発明の第3、第4の光情報記録再生装置においては、前記第1の波長の光、及び前記第3の光は透過し、前記第2の波長の光は回折する第2の光学素子をさらに備えており、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光は、前記2つの光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記情報記録媒体上に照射されることが好ましい。この構成によれば、2つの光学素子を使って第2の光と第3の光のそれぞれの収差を補正した波面に変換するため、収差をより小さくなるように補正でき、情報を安定して記録再生できる。
本発明の第3の光学素子によれば、波長380〜420nmの光は効率良く透過し、630〜680nmの光の波面を変換させることができる。
前記本発明の第3の光学素子においては、前記段差は、同心円状に形成されていることが好ましい。この構成によれば、平行光として入射した平面の波面を収束する波面又は発散する波面に変換することができる。また、球面収差を同時に与えたり、取り除いたりすることができる。
本発明の第5の光ヘッドによれば、波長380〜420nmの光は効率良く透過し、630〜680nmの光の波面を変換させることができる。
本発明の第6の光ヘッドによれば、超高密度光ディスク(第1の情報記録媒体)とDVD(第2の情報記録媒体)のそれぞれに対して、簡単な構成の位相板によって光の損失を抑えられる。
本発明の第7の光ヘッドによれば、集光手段に入射する発散光の発散度合いが小さくなるので、集光手段がトラッキング方向に駆動されてもコマ収差の発生を小さくすることができる。
前記第5から7のいずれかの光ヘッドにおいては、前記集光手段を傾けるチルト駆動手段をさらに備えたことが好ましい。この構成によれば、コマ収差を打ち消すことができる。
本発明の第8の光ヘッドによれば、集光手段に入射する光が平行光になるので、集光手段のチルト駆動装置が必要なくなり、光ヘッドを簡素化できる。
前記本発明の第5から第8のいずれかにの光ヘッドにおいては、前記光学素子は、第2の波長の光が第2の情報記録媒体の情報記録面に集光する際の収差を70mλ以下に補正することが好ましい。この構成によれば、波面収差がマーシャル基準の70mλ以下となり、光ヘッドは回折限界性能を有しており、情報の記録再生が良好になる。
本発明の第9の光ヘッドによれば、前記関係式を満足する光学素子を備えたことにより、第1、第3の光にはほとんど影響を与えず、第2の波長の光には波面を変換させることができる。
本発明の第10の光ヘッドによれば、液晶素子を備えたことにより、超高密度光ディスク(第1の情報記録媒体)とDVD(第2の情報記録媒体)のときに、OFFの状態にすればこれらの光に影響を与えず、CD(第3の情報記録媒体)のときにONの状態にすれば、光の波面を変換することができる。
本発明の第11の光ヘッドによれば、第1の光で高密度の第1の情報記録媒体を記録再生し、第2の光で第2の情報記録媒体を記録再生し、第3の光で第3の情報記録媒体を記録再生することができる。また、1つの光学素子で第2の光と第3の光の収差を補正した波面に変換するため構造が簡単になる。
前記本発明の第11の光ヘッドにおいては、前記第1の波長の光、及び前記第3の光は透過し、前記第2の波長の光は回折する第2の光学素子をさらに備えており、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光は、前記2つの光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記情報記録媒体上に照射されることが好ましい。この構成によれば、2つの光学素子を使って、第2の光と第3の光とのそれぞれの収差を補正した波面に変換するため、収差をより小さくなるように補正でき、情報を安定して記録再生できる。
また、前記第2の波長は、前記第1の波長の1.5から1.8倍の長さであり、前記第3の波長は、前記第1の波長の1.8から2.2倍の長さであることが好ましい。この構成によれば、光の利用効率をさらに向上できる。
また、前記第1の光学素子の中心付近の略円形の領域を第1の領域とし、前記第1の領域を囲む略環状の領域を第2の領域とし、前記第2の領域の外側の領域を第3の領域とすると、
前記第1の波長の光は、前記第1、第2、及び第3の領域を通り、前記第2の波長の光は、前記第1、及び第2の2つの領域を通り、前記第3の波長の光は、前記第1の領域を通ることが好ましい。この構成によれば、1つの光学素子の異なる領域を用いて、各波長の光それぞれに最適な波面に変換することができるので、情報を安定して記録再生できる。
また、前記第1の光学素子で回折された前記第2の波長、及び前記第3の波長の光は、入射した光に比べ発散する方向の光が、収束する方向の光より強いことが好ましい。この構成によれば、回折した光の焦点距離を伸ばすことができるので基材厚の厚いディスクを記録再生するときでも作動距離をほぼ一定にできる。
また、前記第1の光学素子で回折された第2の波長の光が第2の情報記録媒体の情報面に集光する際の収差を70mλ以下に補正し、
前記第1の光学素子で回折された第3の波長の光が第3の情報記録媒体の情報面に集光する際の収差を70mλ以下に補正し、
前記第1の波長の光の位相には変化を与えない位相補正手段を、前記光源から前記情報記録媒体までの光路に備えたことが好ましい。この構成によれば、回折光は第2の情報記録媒体と第3の情報記録媒体に情報を記録再生する際の収差を十分小さく補正できるので情報を安定して記録再生できる。
また、前記第2の光学素子は、基材に溝が形成された光学素子であって、
波長400nmにおける前記基材の屈折率をn、1段当たりの前記溝の深さをd(nm)とすると、
760nm≦(n−1)×d≦840nm
の関係を満足し、
前記溝は、深さdと、深さ2dとの2段に形成されていることが好ましい。この構成によれば、2つの光学素子を使って、第2の光と第3の光のそれぞれの収差を補正した波面に変換するため、収差をより小さくなるように補正でき、情報を安定して記録再生できる。また、第2の光学素子は2段溝なので容易に製造できる。
また、前記第2の光学素子は、基材に溝が形成された光学素子であって、
波長400nmにおける前記基材の屈折率をn、1段当たりの前記溝の深さをd(nm)とすると、
760nm≦(n−1)×d≦840nm
の関係を満足し、
前記溝は、深さdと、深さ2dと、深さ3dとの3段に形成されていることが好ましい。この構成によれば、2つの光学素子を使って、第2の光と第3の光のそれぞれの収差を補正した波面に変換するため、収差をより小さくなるように補正でき、情報を安定して記録再生できる。また、第2の光学素子は3段溝なので、光の利用効率を向上できる。
また、前記第1の光学素子、及び前記第2の光学素子は、一枚の基材の表と裏に形成されていることが好ましい。この構成によれば、一枚の光学素子に2つの機能を持たせることができるので、光ヘッドの構成がより簡単になる。
また、前記第1の光学素子、及び前記第2の光学素子は、一枚の基材の表と裏に形成されており、前記一枚の基材の両面のうち、前記第2の光学素子が形成されている面が、前記集光手段に近いことが好ましい。この構成によれば、集光手段と第2の光学素子の溝の面を近づけることで、より小さい溝間隔が必要な第2の情報記録媒体に対して同じ波面を作る場合でも溝の間隔を大きくできるので、作製が容易になる。
また、前記第1及び第2の光学素子は、前記第1及び第2の光学素子で回折された前記第2の波長の光が第2の情報記録媒体の情報面に集光する際の収差を70mλ以下に補正し、前記第1の光学素子で回折された第3の波長の光が第3の情報記録媒体の情報面に集光する際の収差を70mλ以下に補正することが好ましい。この構成によれば、回折光は第2の情報記録媒体と第3の情報記録媒体に情報を記録再生する際の収差を十分小さく補正できるので、情報を安定して記録再生できる。
本発明の第12の光ヘッドによれば、種類の異なる情報記録媒体に情報を記録再生する際も集光手段の高さをより安定して変えることができ、より情報を安定して記録再生できる。
本発明の第13の光ヘッドによれば、種類の異なる情報記録媒体に情報を記録再生する際も集光手段の高さがほぼ同じため、光ヘッドを小さくすることができる。
本発明の第14の光ヘッドによれば、光ヘッドとドライブとを結ぶ信号線の本数を減らすことができるため、光ヘッドを作製し易くできる。
前記本発明の第14の光ヘッドにおいては、前記時系列信号は電気信号であることが好ましい。この構成によれば、取り扱いが容易である。
また、前記変換手段から出力される電気信号を受けてこれを光信号に変換する第2の変換手段とをさらに備えたことが好ましい。この構成によれば、光信号に変換するので周波数の高い信号でも減衰することなく、ノイズも少ない信号を出力できる。
本発明の第5の光情報記録再生装置によれば、第1の光で高密度の第1の情報記録媒体を記録再生し、第2の光で第2の情報記録媒体を記録再生し、第3の光で第3の情報記録媒体を記録再生することができる。また、1つの光学素子で第2の光と第3の光の収差を補正した波面に変換するため構造が簡単になる。
前記本発明の第5の光情報記録再生装置においては、前記第1の波長の光、及び前記第3の光は透過し、前記第2の波長の光は回折する第2の光学素子をさらに備えており、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光は、前記2つの光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記情報記録媒体上に照射されることが好ましい。この構成によれば、2つの光学素子を使って、第2の光と第3の光とのそれぞれの収差を補正した波面に変換するため、収差をより小さくなるように補正でき、情報を安定して記録再生できる。
本発明の第15の光ヘッドによれば、第1の集光手段の外径が小さいので、第2の集光手段も最内周位置に移動でき、最内周位置の情報を読み取ることが可能である。
本発明の第16の光ヘッドによれば、記録再生を行っていない他の波長の光を利用するので、簡単な構成でチルト検出が行え、新たにチルトセンサを付ける必要がなく、コストが削減できる。
前記本発明の第16の光ヘッドにおいては、前記第1の集光手段は、基材厚が1.2mmの情報記録媒体に光を照射し、第2の集光手段は基材厚が0.1mmと0.6mmの情報記録媒体に光を照射することが好ましい。
また、前記第1の集光手段と前記第2の集光手段は、トラッキング方向に並んでいることが好ましい。この構成によれば、一般的なトラッキング検出方法であるDPP法や3ビーム法を用いることができ、良好なトラッキング検出が行えるようになる。
本発明の第17の光ヘッドによれば、チルト調整をした方が好ましい基材厚の最も薄い情報記録媒体が、可動体の略中央にあるので、チルト制御がフォーカス制御に干渉を起こすことを防止できる。
前記本発明の第17に記載の光ヘッドにおいては、集光手段を傾けるチルト駆動手段をさらに備えたことが好ましい。
本発明の第18、第19の光ヘッドによれば、記録再生を行っていない他の波長の光を利用するので、簡単な構成でチルト検出が行え、新たにチルトセンサを付ける必要がなく、コストが削減できる。
前記第18又は19の光ヘッドにおいては、前記第1の波長は、380nm〜420nmの範囲であることが好ましい。
また、前記第19の光ヘッドにおいては、前記第1の集光手段と前記第2の集光手段とは、トラッキング方向に並んでいることが好ましい。この構成によれば、一般的なトラッキング検出方法であるDPP法や3ビーム法を用いることができ、良好なトラッキング検出が行えるようになる。
また、前記第2の集光手段に、第2の波長の光が集光されずに透過する領域を設けていることが好ましい。この構成によれば、この透過領域の光を用いて第1の情報記録媒体の傾きを検出できる。
また、前記第2の集光手段に、前記第2の波長の光が前記第1の情報記録媒体に集光する領域を設けていることが好ましい。この構成によれば、この集光領域の光を用いて第1の情報記録媒体の傾きを検出できる。
また、前記第1の集光手段と前記第2の集光手段とが搭載されたホルダに、前記第2の波長の光が通過する穴を設けていることが好ましい。この構成によれば、ホルダの穴を通過する光を用いて第1の情報記録媒体の傾きを検出できる。
本発明の液晶素子によれば、情報記録媒体の種類に応じて、光に影響を与える設定と、光の波面を変換する設定とを切り換えることができる。
本発明のコンピュータ、映像記録装置、映像再生装置、サーバー、及びカーナビゲーションシステムによれば、異なる種類の光ディスクに情報を安定して記録再生でき、広い用途に使用することができる。
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。以下の各図面において、同様の作用をするものは同一符号を付している。
(実施の形態1)
図1に、実施の形態1に係る光ヘッド20の構成図を示している。光ヘッド20は、光ディスクに対し記録及び再生の少なくともいずれか(以下、「記録再生」という)をすることができる。図1Aは、基材厚の薄い高密度光ディスクの記録再生状態を、図1Bは、DVDディスクの記録再生の状態を、図1Cは、CDディスクの記録再生の状態を示している。
光ヘッド20は、波長が400nm前後(380nm〜420nm)の青色半導体レーザー(第1の波長の光源)21と、波長が630nm〜680nmの赤色半導体レーザー(第2の波長の光源)22と、波長が780nm〜820nmの赤外半導体レーザー(第3の波長の光源)23との3種類の光源を備えている。
高密度光ディスク30を記録再生する際(図1A)は、青色半導体レーザー21から出た波長λ1の光は、波長選択プリズム24、25を透過しコリメータレンズ26で平行光になる。平行となった光はビームスプリッタ27で反射され、ダイクロホログラム(光学素子)28を透過し、対物レンズ(集光手段)29により収束光となって、高密度光ディスク(第1の情報記録媒体)30に照射される。
ここで対物レンズ29の開口数(NA)は0.85、高密度光ディスク30の基材厚は0.1mmを想定している。対物レンズ29は、波長λ1の青色の光を基材厚0.1mmのディスクに照射したときに、収差の最小になるように、すなわち波面収差の標準偏差が最小になるように設計されている。また、ダイクロホログラム28は波長λ1の光に対して、影響を与えず、透過させるように設計されている。
高密度光ディスク30で反射、回折、変調された光は、再び対物レンズ29とダイクロホログラム28を通り、ビームスプリッタ27を透過して検出レンズ31で収束光となり、光検出器(光検出手段)32に入射する。光検出器32は複数の光検出領域を持ち、受光した光量に応じた信号を出力する。
DVD33(第2の情報記録媒体)を記録再生する際(図1B)は、赤色半導体レーザー22から出た波長λ2の光は、波長選択プリズム24で反射され、波長選択プリズム25を透過し、コリメータレンズ26で平行光になる。平行となった光は、ビームスプリッタ27で反射され、ダイクロホログラム(光学素子)28により回折し波面が変換され、対物レンズ29により収束光となって、DVDディスク33に照射される。
ここで、対物レンズ29から出射される光の開口数(NA)は、0.6に制限される。DVD33の基材厚は0.6mmである。ダイクロホログラム28は、対物レンズ29を通過後の波長λ2の赤色光を基材厚0.6mmのディスクに照射したときに、波面収差の標準偏差が70mλ以下になるように設計されている。
DVD33で反射、回折、変調された光は、再び対物レンズ29とダイクロホログラム28を通り、ビームスプリッター27を透過して検出レンズ31で収束光となり、光検出器32に入射する。光検出器32は複数の光検出領域を持ち、受光した光量に応じた信号を出力する。
CD34(第3の情報記録媒体)を記録再生する際(図1C)は、赤外半導体レーザー23から出た波長λ3の光は、波長選択プリズム25で反射され、コリメータレンズ26で平行光になる。平行となった光はビームスプリッタ27で反射され、ダイクロホログラム28により回折し、波面が変換され、対物レンズ29により収束光となって、CD34に照射される。
ここで、対物レンズ29から出射される光の開口数(NA)は0.45に制限される。CD34の基材厚は1.2mmである。ダイクロホログラム28は、対物レンズ29通過後の波長λ3の赤外光を基材厚1.2mmのディスクに照射したときに、波面収差の標準偏差が70mλ以下になるように設計されている。
CD34で反射、回折、変調された光は、再び対物レンズ29とダイクロホログラム28を通り、ビームスプリッター27を透過して検出レンズ31で収束光となり、光検出器32に入射する。光検出器32は複数の光検出領域を持ち、受光した光量に応じた信号を出力する。
図2Aにダイクロホログラム28の表面のパターンを、図2Bに裏面のパターンを示している。ディスクに向かう光は、裏面(第1の光学素子)40から入り、表面(第2の光学素子)41へ抜ける。裏面40の領域42内には、780〜820nmの範囲の波長λ3の光が回折されて、CD34に最適な波面(CD34に集光する際の波面収差の標準偏差が70mλ以下)となるようなパターンが形成されている。
表面41では、波長λ3の光は影響を受けず透過する。また630〜680nmの範囲内の波長λ2の光は、裏面40の領域42内のパターンで回折された後、さらに表面41の領域43に形成されたパターンによって回折される。
表裏両面で回折された波長λ2の光が、DVD33に最適な波面(DVD33に集光する際の波面収差の標準偏差が70mλ以下)となるよう領域43内のパターンは形成されている。表面41、裏面40とも、回折光にパワーを与え、球面収差を補正することが主な目的となるため、パターンは同心円状になっている。波長λ1=400nm付近の光は表裏両面とも影響を受けずに透過する。
図3に、ダイクロホログラム28の裏面40の断面拡大図を示している。ダイクロホログラムの裏面40は、4種類(d〜4d)の深さを持った溝が刻まれている。この溝は、2d,4d,d,3d,溝無し部の順に並んだ溝を一組として、その繰り返しで構成される。
ここで、深さdを、380〜420nmの範囲内から選んだある波長λ1での媒質の屈折率をn1として、
d=λ1/(n1−1)
とする。この関係を満足することにより、波長λ1の光に対して、溝のある凹部と、溝無し部との光路差による位相差は、2πの整数倍となる。すなわち、光路長である(n1−1)×dが波長λ1に等しくなる。このことにより、青色半導体レーザーの波長λ1の光は、ダイクロホログラム28によって影響を受けることなく(回折されず)透過することになる。
波長が定まれば、光路長である(n1−1)×dは一意に定まるが、光路長は所定の範囲内にあれば、波長380〜420nmの範囲内の光は、ダイクロホログラム28を実質的に透過するという効果が得られる。
具体的には、380〜420nmの範囲内の波長λ1のうち、基準波長を400nmとし、波長400nmにおける屈折率をnとすると、
380nm≦(n−1)×d≦420nm
の関係を満足していればよい。
一方、赤色半導体レーザーの波長λ2の光は、図4Aに示したように、変調された波面となる。DVDを記録再生する波長λ2は、630nm〜680nmの範囲内にあるから、λ2の波長にとって、dは波長の約0.6倍の深さに相当する。
したがって、2dは1.2λ、3dは1.8λ、4dは2.4λに相当する。各値がλの整数倍であれば、光の位相差は生じないので、光の位相としては、λの整数倍分は無視できる。このため、小数点以下の部分のみを考慮すると、dは0.6λ、2dは0.2λ(1.2λ−1λ)、3dは0.8λ(1.8λ−1λ)、4dは0.4λ(2.4λ−2λ)に相当する。
したがって、2d,4d,d,3dの順に並んだ溝は、波長λ2の光に対し、図4Bに示したように、0.2λ,0.4λ,0.6λ,0.8λと段階的に変化する位相を有する波面を形成する。すなわち、波長λ2の光にとっては、図3に示した溝は、図4Bに示したように、2d側から3d側に向かうにつれて段階的に深くなった溝として感じられることになる。
図3のような溝が光学素子の入射面側(光が屈折率の低い媒質(空気等)から高い媒質(ガラス等)に伝播する境界)に形成されているとき、図3の方向1(溝深さ3d側から溝深さ2d側へ向かう方向)への回折光が、方向2(溝深さ2d側から溝深さ3d側へ向かう方向)への回折光より光強度が強くなる。
ここで、図5に波長λで規格化した1段当たりの溝深さと、図3に示したような断面のダイクロホログラム28において、入射光が1次回折光に変換される効率Rとの関係を示す。1段あたりの深さがλの0.6倍のとき、回折効率は最も高くなり、0.8を越える回折効率を得ることができる。
また、赤外半導体レーザーの波長λ3の光は、図6Aに示したように変調された波面となる。CDの記録再生のため、λ3=780nm〜820nmの範囲内にあるから、λ3の波長にとっては、dは波長の約0.5倍の深さに相当する。
したがって、2dは1.0λ、3dは1.5λ、4dは2.0λに相当する。前記のように、光の位相としては、λの整数倍分は無視できるから、小数点以下の部分のみを考慮すると、dは0.5λ、2dは0(1.0λ−1λ)、3dは0.5λ(1.5λ−1λ)、4dは0(2.0λ−2λ)に相当する。したがって、2d,4d,d,3dの順に並んだ溝は、波長λ3の光に対し、図6Bに示したように、0,0,0.5λ,0.5λとデューティが3:2で2段の位相を有する波面を形成する。この場合は、図5より、1段当たりの深さがλの0.5倍のとき、0.3程度の回折効率を得ることができる。
図7に、ダイクロホログラム28の表面41の断面拡大図を示している。ダイクロホログラム28の表面は、3種類(d〜3d)の深さを持った溝が刻まれている。その溝はd,2d,3d,溝なし部の順に並んだ溝を一組としその繰り返しで構成される。深さdは、380〜420nmの範囲内から選んだある波長λ1での媒質の屈折率をn1として、
d=2×λ1/(n1−1)
とする。この関係を満足することにより、波長λ1の光に対して、溝のある凹部と、溝無し部との光路差による位相差は、2πの整数倍となる。このことにより、青色半導体レーザーの波長λ1の光は、ダイクロホログラム28によって影響を受けることなく(回折されず)透過することになる。
この場合、光路長である(n1−1)×dは、波長λ1の2倍に等しくなる。前記のように、光路長は所定の範囲内にあれば、波長380〜420nmの範囲内の光は、ダイクロホログラム28を実質的に透過するという効果が得られる。
具体的には、380〜420nmの範囲内の波長λ1のうち、基準波長を400nmとし、波長400nmにおける屈折率をnとすると、
760nm≦(n−1)×d≦840nm
の関係を満足していればよい。
一方、赤色半導体レーザーの波長λ2の光は、図8Aに示したように変調された波面となる。DVDの記録再生のため、λ2=630nm〜680nmの範囲内にあるから、λ2の波長にとって、dは波長の約1.2倍の深さに相当する。
したがって、2dは2.4λ、3dは3.6λに相当する。前記のように、光の位相としては、λの整数倍分は無視できるから、小数点以下の部分のみを考慮すると、dは0.2λ(1.2λ−1λ)、2dは0.4λ(2.4λ−2λ)、3dは0.6λ(3.6λ−3λ)に相当する。
したがって、d,2d,3dの順に並んだ溝は、波長λ2の光に対し、図8Bに示したように、0.2λ,0.4λ,0.6λと段階的に変化する位相を有する波面を形成する。すなわち、波長λ2の光にとっては、図7に示した溝は、図8Bに示したように、d側から3d側に向かうにつれて段階的に深くなった溝として感じられることになる。
図7のような溝が光学素子の出射面側(光が屈折率の高い媒質(ガラス等)から低い媒質(空気等)に伝播する境界)に形成されているとき、図7の方向1(溝深さ3d側から溝深さd側へ向かう方向)への回折光が方向2(溝深さd側から溝深さ3d側へ向かう方向)への回折光より光強度が強くなる。
図9Aに、波長λで規格化した1段当たりの溝深さと、図7に示したようなダイクロホログラム28において入射光が1次回折光に変換される効率Rとの関係を示す。1段あたりの深さがλの1.2倍のとき、0.65を越える回折効率を得ることができる。
また、赤外半導体レーザーの波長λ3の光は、図8Cに示したように変調された波面となる。CDの記録再生のため、λ3=780nm〜820nmの範囲内にあるから、λ3の波長にとって、dは波長の約1.0倍の深さに相当する。したがって、2dは2.0λ、3dは3.0λに相当する。前記のように、光の位相としてはλの整数倍分は無視できるから、小数点以下の部分のみを考慮すると、図8dに示したように、全て0に相当する。したがって、波長λ3の光は、ダイクロホログラム28によって影響を受けることなく(回折されず)ほとんどが透過することになる。
ここで、図9Bに波長λで規格化した1段当たりの溝深さと、図7に示したようなダイクロホログラム28において、入射光が0次回折光として透過する効率Rの関係を示している。1段当たりの深さがλの1.0倍のとき、約0.9の透過効率を得ることができる。
このように裏面(第1の光学素子)40では波長λ1の光は、ダイクロホログラム28によってほとんど影響されずに透過し、波長λ2と波長λ3の光は回折される。また、表面(第2の光学素子)41では、波長λ1と波長λ3の光は透過し、波長λ2の光は回折される。
このことにより、3種類の光ディスク(情報記録媒体)に対して、それぞれに適した波長の光源を使用し、収差の少ない光を情報面に効率良く集光することができることになり、情報の記録再生を安定して行うことができる。また、これは2種類の光ディスクのときでも同様の効果を得られる。
尚、ここでは第1の光学素子と第2の光学素子とを一枚の素子の表面41と裏面40に形成したダイクロホログラム28を用いたが、別々の素子にそれぞれ第1の光学素子、第2の光学素子を形成したものを配置しても良い。その場合、両光学素子の位置調整をすることにより、中心を光軸にあわせることができる。
また、ダイクロホログラム28はガラスで作製することが望ましい。樹脂で作製する場合には、吸収率が5%以下、望ましくは3%以下の非晶質ポレオロフィン系の樹脂を使用することが望ましい。波長420nm以下の光では化学的作用が強く、光学素子の吸収率が高いと長時間の光照射により樹脂が損傷する可能性があるからである。非晶質ポレオロフィン系の樹脂は波長420nm以下の光照射に対しても、比較的損傷が起きにくい。
更に、光学素子の一方を対物レンズの表面に作製しても良い。その場合、対物レンズの光軸との位置精度を向上させることができる。
また、ここで示した回折効率は、隣り合う各深さの溝の幅がほぼ等しいときの計算値である。
また、溝の並び方の順序はここで示した例とまったく逆順でも効率良く回折される方向が変わる以外、同様の効果を得ることができる。
また、溝の並び方はここで示した例とは先頭を変えて,書き表し方を変えても、実質的にこれと同じ順序で並んでいる場合には同様の効果を得ることができるのは言うまでもない。
更に波長λ1とλ2は、
1.5≦λ2/λ1≦1.8,
の関係を満たし、波長λ1とλ3は、
1.8≦λ3/λ1≦2.2,
の関係を満たす。
また、図10に示したように、ダイクロホログラム28で回折された波長λ2の光は平行光が発散光となる側(方向1)の回折効率が、収束光となる側(方向2)の回折効率よりも高くなるよう設計する。具体的には、入射面では図3に示したような溝を方向1が外周を向き、方向2が中心を向くような同心円状に配置し、更に出射面側では図7に示したような溝を方向1が外周を向き、方向2が中心を向くような同心円状に配置する。こうすることで、方向1の回折効率が方向2の回折効率より高くなるので、回折光は実質的に発散光に変換され、ダイクロホログラム28は凹レンズとして作用する。
これにより、対物レンズと合わせた集光光学系の焦点距離fが長くなり、基材厚0.1に比べて厚い基材厚0.6を持つDVD等でも比較的大きな作動距離(ワーキングディスタンス)を稼ぐことができる。
尚、ここではλ2の光やλ3の光の開口を制限する方法について特に述べなかったが、波長選択性のフィルターをダイクロホログラム28や対物レンズ29に蒸着する方法や、別体のガラスフィルターとして設ける方法がある。また、各波長の光のみが通る光路(光源から波長選択プリズムまでの間)にアパーチャを設けて開口を制限しても良い。
図11に、光情報記録再生装置としての光ディスクドライブ50の全体の構成例を示す。光ディスク51はターンテーブル52とクランパー53とで挟まれて固定され、移動手段であるモーター(回転系)54によって回転させられる。光ヘッド20は移動手段であるトラバース(移送系)55上に乗っており、光が照射する点が光ディスク51の内周から外周まで移動できるようにしている。制御回路56は光ヘッド20から受けた信号をもとにフォーカス制御、トラッキング制御、トラバース制御、モーターの回転制御等を行う。また再生信号から情報の再生や、記録信号の光ヘッドへの送出を行う。
図12に、各ディスクを記録再生する際の作動距離を示す。光ディスクの光が入射する側の高さは、ターンテーブル52の位置により決まる。一方、光ヘッド20のアクチュエータの固定子60のターンテーブル52に対する相対高さはトラバース55とモーター54との位置関係により、構造上、一意に決まる。他方、対物レンズ29をフォーカス方向に移動するアクチュエータの可動子61の位置は、光ディスクの記録面の位置と、集光手段である対物レンズ29のディスク側のバックフォーカスとにより決まる。バックフォーカスとは、集光手段の先端から光線の収束点までの距離である。集光手段の先端とは、より具体的には、対物レンズ29と光軸との交点のうち、光ディスク側の交点である。
波長λでの屈折率をn、ディスクの基材厚をt、バックフォーカスをBFとすると、作動距離WDは、
WD=BF−t/n
となる。例えば基材厚が厚くt/nが大きいディスクでは、作動距離WDは小さくなり、基材厚が変化した場合は、それに応じてバックフォーカスBFも変化させるように集光手段を設計しないと、作動距離WDは大きく変化することになる。
図12は、光ディスクの種類に応じて、すなわち基材厚の変化に応じて、作動距離WDは、作動距離WD1(図12A)、WD2(図12B)、WD3(図12C)を持つことを示している。
図13に従来例に係る構成を示しており、光ディスクの種類により作動距離が大きく変わった場合を示す。光ディスクの種類により作動距離が大きく変わると、アクチュエータの固定子60に対する可動子61の相対位置が大きく変わってしまう。
図13Aでは作動距離WDaが小さいため、可動子61は固定子60に対して相対的に上側(ディスク側)にあるが、図13Bのように、作動距離WDbが大きいと、可動子61は固定子60に対して相対的に下側(ディスクから遠ざかる側)にある。通常光ディスクには内外周でのだれや、回転したときの面ぶれがあるため、固定子60は可動子61のある程度の上下動の範囲をカバーするようになっている。しかしながら、作動距離の違いがあると、その違いを吸収するために、アクチュエータが大きくなり、総じて光ヘッド全体が大きくなってしまうという問題がある。また可動範囲が大きくなると可動子61の位置により可動子61が傾き、光学系に収差が発生するという問題も起き易くなる。
可動子61の可動範囲はアクチュエータの構造にもよるが、可動子61の横方向の幅より小さいことが望ましい。これは横幅が大きければ、左右で高さの差が生じても傾きの角度としては小さいが、横幅が小さければ、左右の高さの差がわずかでも傾きの角度が大きくなるためである。
したがって、ディスクの種類による作動距離の差、すなわち可動子61の可動範囲は、可動子61の横幅より小さいことが好ましい。図12の例では、ディスクの種類による作動距離の差であるWD1、WD2、WD3の最大値と最小値の差は、可動子61の横幅より小さいことが好ましい。
高密度光ディスクの場合、NA=0.85で、集光手段の焦点距離f=2.0mmとすると、ビーム径はφ3.4mmとなる。可動子61の幅の最小値はこのビーム径となるから、この場合、作動距離の最大値と最小値の差も3.4mm以下にする必要がある。
尚、実質的なアクチュエータの大きさを考えると、アクチュエータの可動範囲は高々1mm程度であるので、作動距離の最大値と最小値の差はその半分の0.5mm以下となるのが望ましい。さらには、実質的にアクチュエータの大きさに影響を与えないためには、作動距離の最大値と最小値の差は0.2mm以下になることがより望ましい。もちろん最も望ましいのは、異なる種類の情報記録媒体に情報を記録再生する際の作動距離が等しく、最大値と最小値の差が0となることである。
本実施の形態では、ダイクロホログラム28により、記録再生の対象となるディスクに応じてバックフォーカスBFを最適に設計できるため、各ディスクに情報を記録再生する際のWDをほぼ一定にできる。
より具体的には、前記の例では、ダイクロホログラム28により、青色半導体レーザー(波長λ1)の光は回折させず、赤色半導体レーザー(波長λ2)の光の回折効率と、赤外半導体レーザー(波長λ3)の光の回折効率とを異なるようにしている。
このことにより、青色半導体レーザーの光はダイクロホログラム28をそのまま透過し、赤色半導体レーザーの光の発散の程度と、赤外半導体レーザーの光の発散の程度とが異なり、各レーザー光に応じてバックフォーカスを変化させることができる。すなわち、ディスクの種類に応じてバックフォーカスを調整した設計ができ、ディスクの種類に関係なく、WDをほぼ一定にすることが可能になる。
このように、WDをほぼ一定にすることができれば、光ヘッド全体を小さくすることができ、可動子61の可動範囲を小さくすることができるので、可動子61の傾きによる収差の発生も小さく抑えることができる。
図14に、本実施の形態で光ヘッドからの信号の出力をまとめる例を示す。光ヘッド70は、光学的な構成要素は光ヘッド20と同じである。異なるのは、光検出器32からの出力信号を並列で受けてこれを時系列の信号に変換する、P/S(パラレル/シリアル)変換回路(並列/時系列変換手段)71を備えている点である。P/S変換回路71は光検出器32から複数の信号線を通じて信号を受け、これを時分割して時系列的に並べ替え、1本の信号線で出力信号として出力する。
この方法としてはタイミング信号であるクロックをもとにP/S変換回路内部のアナログスイッチを順次切り替えて出力信号として出力する方法がある。また、並列で受け取った信号をアナログ/デジタル変換(A/D変換)して、メモリーに保持した後、このデジタルデータを順次時系列的に送り出す方法でも良い。図15にその場合の信号の例を示す。タイミング信号としてのクロックに同期して、RF信号、FE+信号、FE−信号、TE+信号、TE−信号等のデジタル信号が送出される。
これにより光ヘッドと光ディスクドライブの制御回路等との間の信号線の本数を減らすことができる。CD、DVDに加えさらに高密度の光ディスクを記録再生する光ヘッドでは、光源となる半導体レーザーの駆動だけでも通常の約3倍の信号線本数が必要になる。図14Aでは光検出器(光検出手段)を共用した例であるが、図14Bのように、光検出器(光検出手段)を共用せず、光検出器(光検出手段)72と光検出器(光検出手段)73を持つ場合や3個の光検出器を持つ場合も考えられる。その場合信号線はさらに増え、光ヘッドとドライブを結ぶフレキシブル・ケーブルの幅が大きくなり、フレキシブル・ケーブルの屈曲性(曲がりやすさ)が減少してしまうという問題があった。またフレキシブル・ケーブルを多層配線にした場合には、フレキシブル・ケーブルの幅は小さくすることができるが、コストが上がってしまうという問題があった。
図14Bのような場合でも光検出器72と光検出器73の信号を並列に受けて時系列に出力するP/S変換回路74を設けた光ヘッド75ならば、信号線数を大幅に減らすことができる。
図14Bの光ヘッド75の例では、P/S変換回路74から出た信号をLED(電気/光変換手段)76により光信号に変換して光ファイバー77に出力している。この場合電気信号に比べて高い周波数の信号でも低いノイズで送ることができるので、変換すべき信号の本数が増えても、十分な精度と分割時間で信号を送ることができるという利点がある。
尚、このP/S変換回路74を利用した例は、3波長の光源を使用した光ヘッドに限らず、1波長や2波長の光源の光ヘッドでも同様の効果を得ることができる。その場合もトラッキング信号やフォーカス信号用に複数の本数の信号線が必要であったものが一つにまとめられる。また、A/D変換を光ヘッドで行ってしまえば、ノイズの混入する経路を短くすることができるため、信号のSN比向上にも効果がある。
(実施の形態2)
実施の形態2として、高密度光ディスクとDVDとの互換をする場合の例について述べる。図16は、光ヘッド80の構成例である。図16Aに示したように、青色半導体レーザー(第1の波長の光源)21から出た波長λ1の光は波長選択プリズム24を透過し、コリメータレンズ26で平行光となる。平行光となった光は、ビームスプリッタ27で反射され、ダイクロホログラム(光学素子)81を透過し、対物レンズ(集光手段)29により収束光となって、高密度光ディスク(第1の情報記録媒体)30に照射される。
ここで、対物レンズの開口数(NA)は0.85、高密度光ディスク30の基材厚は0.1mmを想定している。対物レンズ29は波長λ1の青色の光を基材厚0.1mmのディスクに照射したときに収差が最小になるように設計されている。
また、ダイクロホログラム81は波長λ1の光に対して、影響を与えず、透過させるように設計されている。高密度光ディスク30で反射、回折、変調された光は、再び対物レンズ29とダイクロホログラム81を通り、ビームスプリッター27を透過して検出レンズ31で収束光となり、光検出器(光検出手段)82に入射する。光検出器82は複数の光検出領域を持ち、受光した光量に応じた信号を出力する。
図16Bに示したように、DVD33(第2の情報記録媒体)を記録再生する際は、赤色半導体レーザー22から出た波長λ2の光は、波長選択プリズム24で反射され、コリメータレンズ26で平行光になる。平行となった光はビームスプリッタ27で反射され、ダイクロホログラム81により回折し波面が変換され、対物レンズ29により収束光となって、DVD33に照射される。
ここで、対物レンズ29から出射される光の開口数(NA)は0.6に制限される。DVD33の基材厚は0.6mmである。ダイクロホログラム81は、対物レンズ29通過後の波長λ2の赤色の光が、基材厚0.6mmのディスクに照射したときに、波面収差の標準偏差が70mλ以下になるように設計されている。
DVD33で反射、回折、変調された光は、再び対物レンズ29とダイクロホログラム81を通り、ビームスプリッター27を透過して検出レンズ31で収束光となり、光検出器82に入射する。光検出器82は複数の光検出領域を持ち、受光した光量に応じた信号を出力する。
図17にダイクロホログラム81の表面(ディスク側)と裏面(ディスクから遠ざかる側)のパターンを示す。ディスクに向かう光は、裏面から表面を通る。図17Bに示した裏面には、特にパターンは形成されていない。図17Aに示した表面では、波長λ2=630〜680nmの範囲の光は、領域83内のパターンで回折される。
表面で回折された波長λ2の光がDVD33に最適な波面となるように、領域83内のパターンは形成されている。回折光にパワーを与え、球面収差を補正することが主な目的となるため、パターンは同心円状となる。波長λ1=400nm付近の光は表裏両面とも影響を受けずに透過する。
ダイクロホログラム81の表面に形成されたホログラムの断面形状は、前記実施の形態1のダイクロホログラム28の裏面40に形成されたものと同様の断面形状である。これにより、630〜680nmの範囲にある波長λ2の光は大きな回折効率が得られるため、十分な光の利用効率が得られる。
したがって、高密度光ディスク30とDVD33の2種類の光ディスク(情報記録媒体)に対して、それぞれに適した波長の光源を使用し、収差の少ない光を情報面に効率良く集光することができるので、情報の記録再生を安定に行うことができる。
この実施の形態のようにダイクロホログラム81にパターンを設ける面を対物レンズに近い面とすることで、ダイクロホログラム81の最小ピッチが小さくなりすぎるのを抑えることができる。これにより、ダイクロホログラム81の作製が容易になる。
また、本実施の形態ではCDディスクの記録再生を省いているため、CD用の光源が不要になる他、ダイクロホログラム81の形状も簡単になり、光検出器82も検出する信号の種類が減るので、実施の形態1の光検出器に比べて簡単なものとなる。
また、図18に、ダイクロホログラム81の替わりにダイクロホログラム85を用いた光ヘッド84を示す。図18Aは、高密度光ディスク30の記録再生時の概略構成図であり、図18Bは、DVD33の記録再生時の概略構成図である。図19に、ダイクロホログラム85の表面(ディスク側)と裏面(ディスクから遠ざかる側)のパターンを示す。図19Aに示したダイクロホログラム85の表面は、図17に示したダイクロホログラム81の表面と同様のパターンが形成されている。図19Bに示したダイクロホログラム85の裏面には、領域87に波長λ1の光の色収差補正ホログラムのパターンが形成されている。
色収差補正ホログラムについては、前記特許文献3(特開2001−60336号公報)に詳細が述べられている。この中では光学素子の断面が鋸歯状で、第1の波長λ1の光に対しては2次回折光を用いて補正し、第2の波長λ2の光に対しては1次回折光を用いて補正する方法が述べられている。波長λ1の光の波長ずれによる対物レンズ29で発生する収差を回折格子の回折角の変化で打ち消して色収差を補正する。これにより新たに部品を追加することなく、色収差の補正が可能となる。
また、本実施の形態では、光ヘッドの例で説明したが、実施の形態1の図11の構成のように、移送系55や回転系54の移動手段、制御回路56を備えることにより、光情報記録再生装置(光ディスクドライブ)として用いることができる。
(実施の形態3)
実施の形態3は、3種類の光ディスクに3種類の光源を用いて情報の記録再生をするヘッドにおいて、ダイクロホログラムを片面に持ち位相段差を反対側の面に持つ光学素子を用いる例を示す。また、2種類の溝深さを持つダイクロホログラムについて述べる。
図20は、本実施の形態に係る光ヘッド90の概略構成図である。実施の形態1、2と同じ部分の説明は同一番号を付して省略する。前記実施の形態1、2と異なるのは、裏面に位相段差のついたダイクロホログラム(光学素子)91を用いる点である。
ダイクロホログラム91の正面図を図21に示しており、図21Aは表面(ディスク側)、図21Bは裏面(ディスクから遠ざかる側)、図21Cは図21Bの断面図である。図21Aに示したように、表面92の中心付近の円形領域93(第1の領域)と、領域93を取り巻く環状領域94(第2の領域)とにはダイクロホログラムとしての溝が形成され、領域94より外側の領域95(第3の領域)には溝は形成されない。
一方、図21Bに示したように、裏面96には位相段差(位相補正手段)97が形成されている。表面のダイクロホログラムでは波長λ1=380nm〜420nmの光はそのまま透過するが、波長λ2=630nm〜680nm、及び波長λ3=780nm〜820nmの光は回折する。波長λ1の光は、領域93及び領域94と、領域95の一部を透過する。
CDディスク34を再生する波長λ3の光は、裏面96を透過した後、表面92の領域93のみに照射される。領域93内のパターンは、回折された波長λ3の光がt=1.2mmのCDディスク12に照射したときに波面収差の標準偏差が70mλ以下になるように設計されている。
図21Bに示した裏面96の位相段差97は、波長λ1の光と波長λ3の光には影響を与えないような段差となっている。波長λ2の光は裏面96の位相段差97で位相変調を与えられ、表面92の円形領域93(第1の領域)と環状領域94(第2の領域)とに照射される。
円形領域93と環状領域94とで回折された光は、t=0.6のDVD33に照射したときに波面収差の標準偏差が70mλ以下になるように、環状領域94内のパターンと位相段差(位相補正手段)97の形状は設計されている。
図22に、ダイクロホログラム91の断面の拡大図を示す。ダイクロホログラム91の表面は、2種類(d,2d)の深さを持った溝が刻まれている。その溝はd,2d,溝なし部の順に並んだ溝を一組とし、その繰り返しで構成される。深さdは、380nm〜420nmの範囲内のある波長λ1での媒質の屈折率をn1として、
d=λ1/(n1−1)
としている。これにより青色半導体レーザーの波長λ1の光は、影響を受けることなく透過する。
また、前記実施の形態1で説明したように、光路長が所定の範囲内にあれば、波長380〜420nmの範囲内の光は、ダイクロホログラムを実質的に透過するという効果が得られる。このため、基準波長を400nmとし、波長400nmにおける屈折率をnとすると、
380nm≦(n−1)×d≦420nm
の関係を満足するようにすればよい。
一方、赤色半導体レーザーの波長λ2の光は、図23Aに示したように変調された波面となる。DVD33の記録再生のため、波長λ2は、630nm〜680nmの範囲内にあるから、λ2の波長にとってdは波長の約0.6倍の深さに相当する。したがって、2dは1.2λに相当する。光の位相としてはλの整数倍分は無視できるから、小数点以下の部分のみを考慮すると、dは0.6λ、2dは0.2λに相当する。したがって、d,2dの順に並んだ溝は、図23Bに示したように、0.6λ、0.2λと段階的に変化する位相を有する波面を形成する。
図24に、波長λで規格化した1段当たりの溝深さと、図22に示すようなダイクロホログラムにおいて入射光が1次回折光に変換される効率Rの関係を示す。図24より、1段あたりの深さがλの0.6倍のとき、0.6程度の回折効率を得ることができる。
また、赤外半導体レーザーの波長λ3の光は、図25Aに示したように変調された波面となる。CDの記録再生のため、波長λ3は780nm〜820nmの範囲内にあるから、λ3の波長にとってdは波長の約0.5倍の深さに相当する。したがって、2dは1.0λに相当する。光の位相としてはλの整数倍分は無視できるから、小数点以下の部分のみを考慮すると、dは0.5λ、2dは0に相当する。
したがって、d,2dの順に並んだ溝は、図25Bに示したように、0.5λ、0とデューティが1:2で2段の位相を有する波面を形成する。このため、図24に示したように、1段あたりの深さがλの0.5倍のとき、0.3程度の回折効率を得ることができる。
図21に示したようなダイクロホログラム91を用いれば、ホログラムのパターンを作製するのは片面のみとなり、裏面は光量損失の少ない位相段差にすることができるので、光の利用効率を高くすることができる。
これにより、3種類の光ディスク(情報記録媒体)に対して、それぞれに適した波長の光源を使用し、収差の少ない光を情報面に効率良く集光することができるので、情報の記録再生を安定して行うことができる。
尚、ここではダイクロホログラムと位相段差とを、一枚の光学素子の表面と裏面に形成したが、別々の光学素子に形成したものを配置しても良い。その場合、両光学素子の位置調整をすることにより、中心を光軸にあわせることができる。
また、ここで示した回折効率は、隣り合う各深さの溝の幅がほぼ等しいときの計算値である。
更に波長λ1とλ2は、
1.5≦λ2/λ1≦1.8,
の関係を満たし、
波長λ1とλ3は、
1.8≦λ3/λ1≦2.2,
の関係を満たす。
従来例で示した前記特許文献1(特開平9−306018号公報)では、ある波長では透過し、別の波長で回折する3種類の溝深さを持つ例が図示され開示されている。しかしながら、λ1とλ2の波長が、
1.5≦λ2/λ1≦1.8
の関係を持つときに、2種類の溝深さを持つダイクロホログラム、又は4種類の溝深さを持ち、この溝深さが2d、4d、d、3d、溝なしの順に並んだダイクロホログラムが、λ2の波長の光の回折効率を高くできることについては述べられておらず、これは本発明により初めて開示された内容である。また、前記のダイクロホログラムでは、
1.8≦λ3/λ1≦2.2
の関係にあるλ3の波長の光についても適当な回折効率を得ることができることも本発明で初めて開示している。
尚、位相段差との組み合わせるダイクロホログラムは、前記実施の形態1に示した4種類の溝深さを持つ形状としてもよい。同様に、前記実施の形態1のダイクロホログラムに本実施の形態3で示した、2種類の溝深さを持つ形状を使用してもよい。
尚、ここでは簡単のために光源は別体で、光検出器は共通としたが、光源にモノリシック半導体レーザーのような一体化された光源を用いてもよく、光検出器は別体としてもよい。これらの構成でも、同様の効果を発揮する。
また、高密度光ディスクの例として基材厚t=0.1、開口数0.85を仮定したが、これに限るものではない。
また、本実施の形態では、光ヘッドの例で説明したが、実施の形態1の図11の構成のように、移送系55や回転系54の移動手段、制御回路56を備えることにより、光情報記録再生装置(光ディスクドライブ)として用いることができる。
(実施の形態4)
図26に、本発明の実施の形態4に係る光ヘッドの構成図を示している。第2の従来例に係る光ヘッドとの差異は、対物レンズ11のチルト駆動が可能な対物レンズ駆動装置44を備えている点である。図26では、基材厚が0.1mmの超高密度光ディスク12、基材厚が0.6mmの光ディスク(DVD)13に対し、記録再生している状態を示している。説明の便宜上、両ディスクは、同一箇所に重ねて描いている。
本図に示した光ヘッドは、波長が380nm〜420nm(波長λ1)の光源1と、モジュール2aとを備えている。モジュール2aには、検出器と波長が630nm〜680nm(波長λ2)の光源とが内蔵されている。超高密度光ディスク12を記録再生する際は、光源1から出射した波長λ1の光がプリズム4、6を透過し、集光レンズ7で平行光になる。この平行光は、ミラー8で反射し、位相板9を透過し、対物レンズ11で集光され、超高密度光ディスク12に照射される。
ここで対物レンズ11は、開口数(NA)が0.85で、波長λ1の光、基材厚0.1mmの光ディスク12に対して収差が最小となるように設計されている。また、位相板206は、第2の従来例で示した位相段差206a(図62)を有しており、波長λ1の光に対して影響を与えることなく透過させるように設計されている。
超高密度光ディスク12で反射した光は、再び対物レンズ11と位相板206とを通り、ミラー8で反射し、集光レンズ7で集光され、プリズム6で反射して、検出器15に入射する。検出器15は複数の光検出領域を持ち、受光した光量に応じた信号を出力する。
DVD13を記録再生する際は、モジュール2a内の光源から出射した波長λ2の光がプリズム4で反射し、プリズム6を透過し、集光レンズ7により最適な発散度合いの発散光になる。
ここで、モジュール2aの光源の位置を図中のA〜Dのように変えることで、集光レンズ7において、発散度合いを変化させたり、平行光に変換したりすることができる。位相板206が無いとき、モジュール2aの光源の位置がBの場合、集光レンズ7を通過した発散光は、NA0.6で開口制限し、基材厚0.1mmの光ディスク12に対して収差が最小となるように設計された対物レンズ11を通って、基材厚0.6mmのDVD13に照射したときの波面収差の標準偏差が最小となる発散度合いになる。この発散光は、ミラー8で反射され、位相板206で波面が変換して収差が補正され、対物レンズ11により集光され、DVD13に照射される。
対物レンズ11から出射される光のNAは0.6に制限される。DVD13で反射した光は、再び対物レンズ11と位相板206を通り、ミラー8で反射し、集光レンズ7で集光され、プリズム6を透過し、プリズム4で反射して、モジュール2aの検出器に入射する。モジュール2a内の検出器は複数の光検出領域を持ち、受光した光量に応じた信号を出力する。
対物レンズ11に入射する光が発散している場合、対物レンズ11がトラッキング方向に駆動されると、光が傾いて対物レンズ11に入射することになるのでコマ収差を発生する。本実施の形態1は、チルト駆動が可能な対物レンズ駆動装置44を備えており、トラッキング方向に駆動することによって発生するコマ収差を、対物レンズ11を傾けることによって発生するコマ収差でうち消すことができる。
図27に、対物レンズ11をチルト駆動できる対物レンズ駆動装置44を示す。図27Aは対物レンズ駆動装置44の構成図、図27Bは側面の概略図を示している。レンズホルダ33は、対物レンズ11と駆動コイル34a、34b、35とを具備し、ワイヤ36によって固定部37に懸架されている。
駆動コイル34a、34b、35、及び磁石38で磁気回路が構成されている。対物レンズ11は、駆動コイル35に電流を流すことによりトラッキング方向(x方向)へ駆動され、駆動コイル34aと34bとに同一方向、同一の値の電流を流すことによりフォーカス方向へ駆動される。そして、駆動コイル34aと34bとに異なる電流を流すことにより、図27Bに示すように、対物レンズ11をφ方向へチルト駆動させることができる。対物レンズ11のトラッキング移動量に応じて、対物レンズ11をチルトさせれば、コマ収差を打ち消すことができる。
第2の従来例では、対物レンズをトラッキング方向に移動すると大きなコマ収差が発生するので、正常な記録再生が困難であったが、本実施の形態によれば、対物レンズをチルト駆動させることにより収差の少ない光を情報面に集光することができるので、情報の記録再生を良好に行うことができる。
(実施の形態5)
図28に、本発明の実施の形態5に係る光ヘッドの構成図を示している。実施の形態4と異なるのは、モジュール2aの光源の位置がAである点と、位相板9である。モジュール2aの光源の位置Aは、モジュール2aから発した光の波面収差の標準偏差が最小となる位置Bよりも対物レンズ11に近い側である。
図29に位相板9の構成を示しており、図29Aが表面側(ディスク側)の平面図であり、図29Bは側面図である。位相板9には、円形で高さdの位相段差9aが構成されている。高さdは、位相板9の波長λ1での屈折率をn1として、
d=2λ1/(n1−1)
としている。
超高密度光ディスク12の記録再生の際は、波長λ1の光は位相段差9aによる位相差が2λ(λは使用波長)となるが、これは波長の整数倍であるので、光の波面に影響はなく、光の損失もない。つまり、超高密度光ディスク12の再生時には良好なジッタが得られ、記録時には十分なピーク強度が得られる。
この場合、使用波長λが定まれば、位相差2λも一意に定まるが、所定の使用波長λに対して、位相差2λが所定の範囲内にあれば、波長380〜420nmの範囲内の光は、位相板9において、光の波面に実質的に影響はないという効果が得られる。
具体的には、380〜420nmの範囲内の波長λ1のうち、基準波長を400nmとし、波長400nmにおける屈折率をnとすると、
760nm≦(n−1)×d≦840nm
の関係を満足していればよい。
一方、DVD13の記録再生の際は、波長λ2の光にとって位相段差9aは、d/λ2×(n2−1)=1.2λの位相差を生じさせる。光の位相としては波長の整数倍分は無視できるから、小数点以下の部分のみを考慮すると、dは0.2λに相当する。つまり、波長λ2の光は波面が変換される。
図30に、位相板9が無い場合の波面収差を細線で、位相板9がある場合の波面収差を太線で示す。位相板9が無い場合は波面収差の標準偏差が77mλであったが、位相板9がある場合は51mλに低減した。これは、第2の従来例と同等である。波面収差の標準偏差がマーシャル基準の70mλ以下となれば、光ヘッドは回折限界性能を有しており、情報の記録再生が良好に行える。
このように、本実施の形態5は、波長λ2の光の発散度合いを第2の従来例に示したものより大きくしたことで、位相板9の段差の数を少なくでき、構成が非常に簡単になる。つまり、位相板の作製が容易となり、光の損失も抑えられ、光源の消費電力も少なくてすむことになる。
また、対物レンズ11に入射する光が発散している場合、対物レンズ44がトラッキング方向に駆動されるとコマ収差を発生するが、前記実施の形態4で説明したチルト駆動が可能な対物レンズ駆動装置44を用いて、トラッキング移動量に応じて対物レンズ11を傾ければ、コマ収差をうち消すことができる。
このように、本実施の形態5によれば、超高密度光ディスク12とDVD13のそれぞれに対して、簡単な構成の位相板によって光の損失を抑えられる。また、対物レンズ11を傾けることによってコマ収差を補正できるので、収差の少ない光を情報面に集光することができ、情報の記録再生を良好に行うことができる。
なお、ここでは簡単のために光源と検出器とを一体化したモジュール2aを用いたが、光源と検出器とは別体としてもよい。
(実施の形態6)
図31に、本発明の実施の形態6の光ヘッドの構成図を示している。実施の形態4と異なるのは、モジュール2aの光源の位置がCである点と、位相板16と、対物レンズ11のチルト駆動装置が必要ない点である。
モジュール2aの光源の位置は、位置Dと位置Bとのほぼ中間の位置Cである。すなわち、位置Cは、集光レンズ7を通過した波長λ2の光が平行光となる位置Dと、集光レンズ7を通過した波長λ2の光がNA0.6で開口制限され、基材厚0.1mmの光ディスク12に対して収差が最小となるように設計された対物レンズ11を通って基材厚0.6mmのDVD13に照射したときの波面収差が最小となる位置Bとのほぼ中間の位置である。
モジュール2aの光源が位置Bにあるときと比べると、対物レンズ11に入射する発散光の発散度合いが小さくなるので、対物レンズ11がトラッキング方向に駆動されてもコマ収差の発生は小さい。つまり、対物レンズ11のチルト駆動を行うためにチルト駆動装置を設ける必要がないので、システムの構成を簡単にできる。
図32に位相板16の構成を示しており、図32Aが表面側(ディスク側)の平面図、図32Bが側面図である。位相板16には、一段当たりの高さがdの同心円状の段差d、2d、3d、4dを備えた位相段差16aが構成されている。高さdは、位相板16の波長λ1での屈折率をn1として、
d=2λ1/(n1−1)
としている。
また、前記実施の形態5で説明したように、所定の範囲内であれば、波長380〜420nmの範囲内の光が、位相板において、光の波面に実質的に影響はないという効果が得られる。
具体的には、380〜420nmの範囲内の波長λ1のうち、基準波長を400nmとし、波長400nmにおける屈折率をnとすると、
760nm≦(n−1)×d≦840nm
の関係を満足していればよい。
超高密度光ディスク12の記録再生の際は、波長λ1の光は高さdによる位相差は2λとなるが、これは波長の整数倍であるので、光の波面に影響はなく、光の損失もない。つまり、超高密度光ディスク12の再生時には良好なジッタが得られ、記録時には十分なピーク強度が得られる。
一方、DVD13の記録再生の際は、波長λ2の光にとって高さdは、d/λ2×(n2−1)=1.2λの位相差を生じさせる。光の位相としては波長の整数倍分は無視できるから、小数点以下の部分のみを考慮すると、dは0.2λに相当する。同様にして、高さ2d、3d、4dは位相差0.4λ、0.6λ、0.8λに相当する。すなわち、波長λ2の光は、波面が変換されることになる。
図33に、位相板16が無い場合の波面収差を細線で、位相板16がある場合の波面収差を太線で示す。位相段差16aの段差の幅と高さは、細線の波面収差を補正するように構成する。これにより、位相板16が無い場合は、波面収差の標準偏差が490mλであったのに対して、位相板16がある場合は58mλに低減した。波面収差の標準偏差がマーシャル基準の70mλ以下となれば、光ヘッドは回折限界性能を有しており、情報の記録再生が良好に行える。
このように、本実施の形態によれば、対物レンズ11がトラッキング方向に駆動されたときに生じるコマ収差は小さく抑えられるので、対物レンズ11のチルト駆動装置を省くことができ、光ヘッドは簡素化できて、システムの構成も簡単になる。また、超高密度光ディスク12とDVD13のそれぞれに対して、収差の少ない光を情報面に集光することができるので、情報の記録再生を良好に行うことができる。
なお、位相段差の高さが4dまでの例で説明したが、5d、6d、又はこれ以上としてもよい。
また、モジュール2aの光源の位置がCとDとの間にあっても、波面収差を補正するように位相段差の幅と高さの構成を変更すれば、同様の効果が得られる。
また、ここでは簡単のために光源と検出器とを一体化したモジュール2aを用いたが、光源と検出器とは別体としても良い。
また、本実施の形態によれば、対物レンズ11のチルト駆動は必要としないほどコマ収差は抑えられているが、対物レンズ11のチルト駆動を加えてもよい。チルト駆動を加えれば、光ディスクのチルトマージンが広くなり、そりが大きい光ディスクに対しても記録再生が良好になる。
(実施の形態7)
本発明の実施の形態7に係る光ヘッドを、図34に示す。実施の形態6と異なるのは、DVD13用のモジュールを無くして光源2のみにしたことと、位相板17である。光源2は、波長λ2の光が集光レンズ7を通った後、平行光となる位置に設定する。これにより、DVD13で反射した光は検出器15に集光するようにできるので、検出器を超高密度光ディスク12用とDVD13用とで共通化できる。つまり、部品点数の削減、コストダウンが図られる。また、対物レンズ11に入射する光が平行光になるので、対物レンズ11のチルト駆動装置が必要なくなり、光ヘッドが簡素化され、対物レンズ11がトラッキング方向に駆動されてもコマ収差は発生しない。
図35に位相板17の構成を示しており、図35Aが表面側(ディスク側)の平面図、図35Bが側面図である。位相板17には、一段当たりの高さがdの同心円状の段差d、2d、3d、4dの位相段差17aが構成されている。高さdは、位相板17の波長λ1での屈折率をn1として、
d=2λ1/(n1−1)
としている。図35Bの構成は、実施の形態6の図32Bの構成と比較する、径方向に段差の数が増えているが、最小幅は12μm程度なので、容易に製作可能である。
超高密度光ディスク12の記録再生の際は、波長λ1の光は高さdによる位相差は2λとなるが、これは波長の整数倍であるので、光の波面に影響はなく、光の損失もない。つまり、超高密度光ディスク12の再生時には良好なジッタが得られ、記録時には十分なピーク強度が得られる。
また、前記実施の形態5で説明したように、所定の範囲内であれば、波長380〜420nmの範囲内の光が、位相板において、光の波面に実質的に影響はないという効果が得られる。
具体的には、380〜420nmの範囲内の波長λ1のうち、基準波長を400nmとし、波長400nmにおける屈折率をnとすると、
760nm≦(n−1)×d≦840nm
の関係を満足していればよい。
一方、DVD13の記録再生の際は、波長λ2の光にとって高さdは、d/λ2×(n2−1)=1.2λの位相差を生じさせる。光の位相としては波長の整数倍分は無視できるから、小数点以下の部分のみを考慮すると、dは0.2λに相当する。同様にして、高さ2d、3d、4dは、位相差0.4λ、0.6λ、0.8λに相当する。すなわち、波長λ2の光は、波面が変換されることになる。
図36に、位相板17が無い場合の波面収差を細線で、位相板17がある場合の波面収差を太線で示す。位相段差17aの段差の幅と高さは、細線の波面収差を補正するように構成する。これにより、位相板17がない場合は波面収差の標準偏差が780mλであったが、位相板17がある場合は58mλに低減した。波面収差の標準偏差がマーシャル基準の70mλ以下となれば、光ヘッドは回折限界性能を有しており、情報の記録再生が良好に行える。
このように、本実施の形態によれば、対物レンズ11に入射する光を平行光にしたことにより、対物レンズ11のチルト駆動装置の必要がなくなり、光ヘッドが簡素化され、システムの構成も簡単になる。また、超高密度光ディスク12とDVD13とのそれぞれに対して、収差の少ない光を情報面に集光することができるので、情報の記録再生を良好に行うことができる。
なお、位相段差の高さが4dまでの例で説明したが、5d、6d、又はこれ以上としてもよい。
(実施の形態8)
本発明の実施の形態8に係る光ヘッドを、図37に示す。実施の形態7と異なるのはミラー19と位相板18であり、光源2から出射された光が平行光になるまでの構成と、光ディスク12で反射した光が検出器15に入射する構成は実施の形態7と同じである。
ミラー19は、図38に示すように平面の反射面19aと、曲率半径Rを有する曲面の反射面19bとを有する。反射面19aは、波長λ1の光1aを、対物レンズ11に対して平行光のまま全反射させると共に、波長λ2の光2bを全透過させるダイクロイック膜を構成している。
また反射面19bは、波長λ2の光2bを、対物レンズ11に対して最適な発散度合いとなるような発散光に変換して全反射させる。位相板18は発散度合いに応じて位相段差が設定される。例えば、発散度合い及び位相板18は、実施の形態6のようにすれば良い。
このような構成により、対物レンズ11がトラッキング方向に駆動された時に生じるコマ収差も小さく抑えられるので、超高密度光ディスク12とDVD13とのそれぞれに対して、収差の少ない光を情報面に集光することができ、情報の記録再生を良好に行うことができる。また、検出器を1つに共通化しているので、コスト削減ができる。
さらに、実施の形態7に比べて段差の数を少なく、段差の幅を広くできるので、製造が容易、かつ、設計通りの形状が作製でき、光の損失を少なくできる。
(実施の形態9)
本発明の実施の形態9について、図39を用いて説明する。図39は、位相板18の構成を示しており、図39Aは側面図、図39Bは裏面図である。位相板18は、表面(ディスク側)に位相段差18a、裏面(ディスクから遠ざかる側)に凸レンズパワーを有する色収差補正ホログラム18bが構成されている。
色収差補正ホログラム18bについては、前記特許文献3(特開2001−60336号公報)に詳細が開示されている。波長λ1の光の波長ずれによる対物レンズで発生する収差を、回折格子の回折角の変化で打ち消して色収差を補正する。位相板18に色収差補正ホログラム18bを一体に構成することにより、新たに部品を追加することなく、色収差の補正が可能となる。
なお、前記形態4〜8の位相板においても、色収差補正ホログラムを一体に構成すれば、同様な効果が得られる。
(実施の形態10)
本発明の実施の形態10に係る光ヘッドを図40に示す。基材厚が0.1mmの超高密度光ディスク12、基材厚が0.6mmの光ディスク(DVD)13、及び基材厚1.2mmの光ディスク(CD)14を、記録再生する状態を示しており、説明の便宜上、同一箇所に重ねて描いている。
光ヘッドは波長380nm〜420nm(波長λ1)の光源1と、波長630nm〜680nm(波長λ2)の光源2と、波長780nm〜820nm(波長λ3)の光源3とを有している。
超高密度光ディスク12を記録再生する際は、光源1から出射した波長λ1の光がプリズム4、5、6を透過し、集光レンズ7で平行光になる。この平行光は、ミラー8で反射し、液晶ホログラム10と位相板17を透過し、対物レンズ11より集光され、超高密度光ディスク12に照射される。
ここで対物レンズ11は、NA0.85、波長λ1、基材厚0.1mmのディスクに対応するように設計されている。また、位相板17は、後述するように、波長λ1、λ3の光に対して、影響を与えることなく透過させ、波長λ2の光に対して波面が変換されるように設計されている。
また、超高密度光ディスク12の記録再生時は、液晶ホログラム10は、電圧が印加されない状態(OFF)であり、光は影響を受けずに透過する。超高密度光ディスク12で反射した光は再び対物レンズ11、位相板17、液晶ホログラム10を通り、ミラー8で反射する。この反射光は、集光レンズ7で集光され、プリズム6で反射して、検出器15に入射する。検出器15は複数の光検出領域を持ち、受光した光量に応じた信号を出力する。
DVD13を記録再生する際は、光源2から出射された波長λ2の光がプリズム4で反射し、プリズム5、6を透過し、集光レンズ7で平行光になる。この平行光は、ミラー8で反射され、液晶ホログラム10を透過し、位相板17で波面が変換され、対物レンズ11により集光され、DVD13に照射される。
ここで、対物レンズ11から出射される光のNAは0.6に制限される。また、位相板17は、波長λ2の平行光が基材厚0.1mmのディスクに対して収差が最小になるように設計された対物レンズ11を通過後、基材厚0.6mmの光ディスクに照射したときに、波面収差の標準偏差が70mλ以下になるように設計されている。
また、DVD13の記録再生時は、液晶ホログラム10はOFFの状態であり、波長λ2の光は影響を受けずに透過する。DVD13で反射した光は再び対物レンズ11、位相板17、液晶ホログラム10を通り、ミラー8で反射される。この反射光は、集光レンズ7で集光され、プリズム6で反射して検出器15に入射する。
CD14を記録再生する際は、光源3から出射された波長λ3の光がプリズム5で反射し、プリズム6を透過し、集光レンズ7で平行光になる。この平行光は、ミラー8で反射され、液晶ホログラム10で波面が変換される。さらに、位相板17を透過し、対物レンズ11により集光され、CD14に照射される。
ここで、対物レンズ11から出射される光のNAは0.45に制限される。また、位相板17は、λ3の光に対して影響を与えることなく透過させる。また、CD14の記録再生時は、液晶ホログラム10は、電圧が印加された状態(ON)であり、波長λ3の平行光が対物レンズ11通過後、基材厚1.2mmの光ディスクに照射したときに、波面収差の標準偏差が70mλ以下になるように設計されている。
CD14で反射した光は、再び対物レンズ11、位相板17、液晶ホログラム10を通り、ミラー8で反射し、集光レンズ7で集光され、プリズム6で反射して検出器15に入射する。
位相板17の構成は、前記の図35の構成と同様である。すなわち、位相板17には、一段当たりの高さがdの同心円状の段差d、2d、3d、4dの位相段差17aが構成されている。
位相板17の波長λ1、λ3での屈折率を、それぞれn1、n3とすると、高さdは
d=2λ1/(n1−1)
である。屈折率n1、n2は
−10nm<λ1/(n1−1)−λ3/(n3−1)/2<10nm
を満たす。使用する波長と位相板の材料を適当に選ぶことによって、波長λ1とλ3の光にはほとんど影響を与えず、波長λ2の光には波面を変換させることができる。
超高密度光ディスク12の記録再生の際は、波長λ1の光は高さdによる位相差は2λとなり、CD14の記録再生の際は、波長λ3の光は高さdによる位相差はほぼλとなる。波長λ1、λ3の何れの光においても、位相差は波長の整数倍であるので光の波面に影響はなく、光の損失もない。つまり、超高密度光ディスク12とCD14の再生時には良好なジッタが得られ、記録時には十分なピーク強度が得られる。
また、前記実施の形態5で説明したように、所定の範囲内であれば、波長380〜420nmの範囲内の光が、位相板において、光の波面に実質的に影響はないという効果が得られる。
具体的には、380〜420nmの範囲内の波長λ1のうち、基準波長を400nmとし、波長400nmにおける屈折率をnとすると、
760nm≦(n−1)×d≦840nm
の関係を満足していればよい。
一方、DVD13の記録再生の際は、波長λ2の光にとって高さdは、d/λ2×(n2−1)=1.2λの位相差を生じさせる。光の位相としては波長の整数倍分は無視できるから、小数点以下の部分のみを考慮すると、dは0.2λに相当する。同様にして、高さ2d、3d、4dは、位相差0.4λ、0.6λ、0.8λに相当する。すなわち、波長λ2の光は、波面が変換されることになる。
例えば、使用する光の波長がλ1=405nm、λ2=650nm、λ3=780nmの場合は、位相板の材料を一般的なガラス材料であるBK7、位相段差の一段当たりの高さをd=1.5292μmとすればよい。BK7の屈折率は、n1=1.5297、n2=1.5141、n3=1.5107なので、一段当たりの位相差は、波長λ1、λ2、λ3の光それぞれに対して2λ、1.2λ、λとなる。つまり、超高密度光ディスク12とCD14のときは、位相板の影響はなく、DVD13のときのみに波面を変換することができる。
図36に、位相板17がない場合の波面収差を細線で、位相板17がある場合の波面収差を太線で示す。位相段差17aの段差の幅と高さは、細線の波面収差を補正するように構成する。これにより、位相板17がない場合は波面収差の標準偏差が780mλであったが、位相板17がある場合は58mλに低減した。波面収差の標準偏差がマーシャル基準の70mλ以下となれば、光ヘッドは回折限界性能を有しており、情報の記録再生が良好に行える。
図41に、液晶ホログラム10の構成を示しており、図41Aは表面側(ディスク側)の平面図であり、図41Bは断面拡大図である。屈折率noの基板10bには、レリーフ状ホログラムパターンが構成されており、その面に透明電極10cが形成されている。液晶10aは透明電極10cと10dとの間に挟まれている。
液晶10aの屈折率は、透明電極10cと10dとの間の電圧によって変化し、電圧が印加された状態(ON)で屈折率ne、電圧が印加されない状態(OFF)で屈折率noとなる。OFFの状態で液晶10aと基板10bの屈折率は等しくなる。この場合、単なる平板と同じになるが、ONの状態で屈折率差を生じ、ホログラムによる回折現象が生じる。
基板10bの材料と液晶10aの材料との組み合わせを、適当に選べば所望の回折効果が得られる。ホログラムは、波長λ3の光が対物レンズ11を通ってCD14に照射されたときに発生する波面収差を打ち消すような収差を有している。つまり、超高密度光ディスク12とDVD13のときに、OFFの状態にすればこれらの光に影響を与えず、CD14のときにONの状態にすれば光の波面を変換することができる。
このように、本実施の形態によれば、超高密度光ディスク12、DVD13、CD14のそれぞれに対して、収差の少ない光を情報面に集光することができるので、情報の記録再生を良好に行うことができる。
なお、本発明の実施の形態10では、波長λ2の光が集光レンズ7で平行光になる場合について説明したが、実施の形態5、6の場合のように発散光になる場合でもよい。
また、CD14の記録再生に液晶を用いて説明したが、本発明の位相段差はCD14に影響を与えないのが特徴であり、CD14の記録再生にどのような方法を用いてもよい。
また、液晶のホログラムパターンをDVD13で発生する波面収差を打ち消すように構成すれば、DVD13の記録再生においても液晶を用いることができる。さらに、CD14用とDVD13用のそれぞれの液晶ホログラムを搭載することも可能である。
また、実施の形態5〜10の位相段差においては、高さをd=2λ1/(n1−1)としたが、超高密度光ディスク12とDVD13との記録再生に限れば、高さをd=λ1/(n1−1)としても、同様に実施可能である。
また、前記のように、所定の範囲内であれば、波長380〜420nmの範囲内の光が、位相板において、光の波面に実質的に影響はないという効果が得られる。このため、基準波長400nmにおける屈折率をnとし、
380nm≦(n−1)×d≦420nm
の関係を満足しているようにしてもよい。
このとき、波長λ2の光にとって、高さdは0.6λの位相差を生じさせるので、d、2d、3d、4dは0.6λ、0.2λ、0.8λ、0.4λに相当する。例えば、実施の形態6の位相段差16a(図32)は、図42に示した位相段差16bのようになる。
このようにすれば、段差の高さを低くすることができるので、位相板の作製が容易となり、製作時間が短縮できる。また、設計通りの形状が作製し易くなるので、光の損失も少なく、消費電力は抑えられるという効果が得られる。
また、位相段差は、ガラス基板をエッチングすることによって容易に形成することができる。また、ガラスや樹脂の成形により形成することも可能である。また、位相段差は対物レンズに一体に形成することも可能である。
なお、位相段差の材料に樹脂を用いる場合、波長420nm以下になると化学変化が起き易くなるので、光吸収率が5%以下が好ましく、3%以下がより好ましい。例えば非晶質ポリオレフィン(ゼオニクスやアペルなど)を用いることが好ましい。
また、超高密度光ディスク12の例として、基材厚0.1mm、NA0.85を仮定したが、これに限るものではない。
また、光の開口を制限する方法については特に述べなかったが、波長選択性のフィルター(図示せず)を位相板17や対物レンズ11に蒸着する方法や、別体のガラスフィルターとして設ける方法がある。また、各波長の光のみが通る光路(光源からプリズムまでの間)に開口を設けて制限しても良い。
(実施の形態11)
本発明の実施の形態11に係る光ヘッドを、図43に示す。本図は、基材厚が0.1mmの超高密度光ディスク12、基材厚が0.6mmの光ディスク(DVD)13及び基材厚1.2mmの光ディスク(CD)14を記録再生する状態を示しており、説明の便宜上、同一箇所に重ねて描いている。
光ヘッドは波長380nm〜420nm(λ1)の光源1と、波長630nm〜680nm(λ2)の光源2と、波長780nm〜820nm(λ3)の光源3とを有している。
超高密度光ディスク12を記録再生する際は、光源1から出射した波長λ1の光がプリズム4、5、6を透過し、集光レンズ7で平行光になる。この平行光は、ダイクロミラー20の反射面67aで反射し、位相板17を透過し、対物レンズ39より集光され、超高密度光ディスク12に照射される。
ここで、反射面67aは、波長λ1、λ2の光を全反射させると共に、波長λ3の光を全透過させるダイクロイック膜を構成している。位相板17は、前記実施の形態7で使用したものである。また、対物レンズ39、45、及び位相板17は、レンズホルダ33に搭載される。
超高密度光ディスク12で反射した光は、再び対物レンズ39、位相板17を通り、ダイクロミラー67の反射面67aで反射される。この反射光は、集光レンズ7で集光され、プリズム6で反射して、検出器15に入射する。検出器15は複数の光検出領域を持ち、受光した光量に応じた信号を出力する。
DVD13を記録再生する際は、光源2から出射された波長λ2の光がプリズム4で反射し、プリズム5、6を透過し、集光レンズ7で平行光になる。この平行光は、ダイクロミラー67の反射面67aで反射し、位相板17で波面が変換され、対物レンズ39により集光され、DVD13に照射される。
DVD13で反射した光は、再び対物レンズ39、位相板17を通り、ダイクロミラー67の反射面67aで反射される。この反射光は、集光レンズ7で集光され、プリズム6で反射して検出器15に入射する。
CD14を記録再生する際は、光源3から出射された波長λ3の光がプリズム5で反射し、プリズム6を透過し、集光レンズ7で平行光になる。この平行光はダイクロミラー67の反射面67aを透過し、反射面67bで反射し、対物レンズ45により集光され、CD14に照射される。
CD14で反射した光は、再び対物レンズ45を通り、ダイクロミラー67の反射面67bで反射し、集光レンズ7で集光され、プリズム6で反射して検出器15に入射する。
対物レンズ39と45とを使い分けることにより、超高密度光ディスク12、DVD13、CD14のそれぞれに対して、情報の記録再生を行うことができる。
レンズホルダ33に2つの対物レンズ39、45を搭載した対物レンズ駆動装置について、図44を用いて詳しく説明する。レンズホルダ33は、超高密度光ディスク12とDVD13の記録再生時に使用される対物レンズ39と、CD14の記録再生時に使用される対物レンズ45と、駆動コイル34a、34b、35を具備し、ワイヤ36によって固定部37に懸架されている。
駆動コイル34a、34b、35と磁石38とで磁気回路が構成されている。対物レンズ39、45は、駆動コイル35に電流を流すことによりトラッキング方向(x方向)へ駆動され、駆動コイル34a、34bに同一方向、同一の値の電流を流すことによりフォーカス方向へ駆動される。
そして、駆動コイル34aと34bとに異なる電流を流すことにより、図45に示すように、対物レンズ39をφ方向へチルト駆動させることができる。この構成により、光ディスクが傾くことによって発生するコマ収差を、対物レンズ39を傾けることによって補正することができる。
前記第3の従来例と異なるのは、2つの対物レンズ39、45をトラッキング方向(x方向)に並べた点である。
図46に、光ディスクに照射される光のスポットの状態を示している。ディファレンシャルプッシュプル(DPP)法や3ビーム法は、再生するためのメインスポットと、トラッキング検出のための2つのサブスポットを用いる。図44に示した対物レンズ39のメインスポット39aは、図46に示したスポットの位置57aである。サブスポットの位置は57b、57cであり、再生トラック59aに対して最適な角度θ0に設定される。
角度θ0は、例えば、3ビーム法ではサブスポット57b、57cが1/4Tp(Tpは光ディスクのトラックピッチ)に位置するように設定される。またDPP法では、サブスポット57b、57cは1/2Tpに位置するように設定される。光ヘッドのシーク動作によってこれらのスポットはx方向に移動し、スポットの位置は58a、58b、58cとなる。
スポットの位置57a、58aは光ディスクの回転中心Oを通るx方向の直線上にあるため、光ヘッドのシーク動作が行われても記録再生トラック59bとなす角はθ0を保っている。対物レンズ45のスポットに関しても同じである。
このように、本実施の形態によれば、2つの対物レンズをトラッキング方向に並べることにより、一般的なトラッキング検出方法であるDPP法や3ビーム法を用いることができ、良好なトラッキング検出が行えるようになる。
ここで、一般の対物レンズは、製造の誤差に起因するコマ収差を多少有している。これを補正するために、対物レンズに入射する光に対して対物レンズの光軸を傾けるスキュー調整を行うのが一般的である。スキュー調整は、対物レンズ駆動装置を傾けることによってなされる。2つの対物レンズを搭載している対物レンズ駆動装置では、対物レンズ駆動装置を傾けると、各対物レンズは一体となって変位する。このため、片方の対物レンズに対してスキュー調整を行っても、他方の対物レンズは必ずしも最適な状態にはならない。また、スキュー調整の精度は、光ディスクの記録密度が高いほど、高める必要がある。
本実施の形態では、対物レンズ45を3つの光ディスクのうち、最も記録密度の低いCD14の専用とすることにより、対物レンズ45に対し、対物レンズ39とは別個にスキュー調整することを省き、スキュー調整を容易にしている。すなわち、対物レンズ39に対してはスキュー調整を行うが、CD14に対しては専用のスキュー調整は不要としている。
相対的に記録密度が低いCDに関しては、スキュー調整の精度はそれほど必要とされないので、対物レンズ駆動装置を傾ける調整をしなくても、レンズホルダ33に対して対物レンズ45を傾けて調整するという粗い調整で足りることになる。また、CD14は相対的に長波長、低NAであるため、対物レンズ45の設計自由度は広い。このような対物レンズ45は、正弦条件を外すことにより、対物レンズ45が傾いたときに発生するコマ収差を小さく抑える設計が可能である。このように設計された対物レンズ45を用いれば、CD14に関して専用のスキュー調整を省くことができる。
なお、本実施の形態では、ワイヤサスペンション型の対物レンズ駆動装置について説明したが、軸摺動型の対物レンズ駆動装置に2つの対物レンズを搭載した場合でも、スキュー調整が容易となる効果は同様に得られる。
また、CD14は低NAのため、対物レンズ45の外径を小さく設計できる。つまり、対物レンズ45を対物レンズ39に対して光ディスクの内周側に配置して構成できるようになる。
このことについて、図47を用いて説明する。光ヘッド62には、対物レンズ39、45がトラッキング方向に並べて配置されている。超高密度光ディスク12は、ターンテーブル63とクランパー64とで挟んで固定され、モーター65によって回転させられる。
光ヘッド62はトラバース66上に乗っており、光ディスク12の内周から外周まで移動(シーク動作)できるようにしている。光ヘッド62が、超高密度光ディスク12の最内周に記録された情報の位置に移動する場合、光ヘッド62とモータ65とが近接する。
この場合、対物レンズ45の外径が小さいので、対物レンズ39は最内周位置に移動でき、情報を問題なく読み取ることが可能である。また、対物レンズ45においても、最内周の情報が再生できる。
また、図45に示すように、対物レンズ45は、対物レンズ39に比べ、レンズホルダ33の中心からずれた位置にあるため、チルト駆動したときに、フォーカス方向の移動ZTを生じてしまう。これは、チルト制御がフォーカス制御に干渉を起こす原因となり、制御の安定性の観点から好ましくない。
一方、対物レンズ39は、レンズホルダ33の中心(チルト駆動の中心)に位置するため、フォーカス方向の移動がほとんどなく、制御の干渉は生じない。つまり、チルト駆動をした方が好ましい超高密度光ディスク12とDVD13に対して、対物レンズ39をレンズホルダ33の中心に配置させることにより、チルト制御を用いて安定かつ良好に情報の記録再生が行えるようになる。
このように、本実施の形態によれば、超高密度光ディスク12とDVD13用の対物レンズ39をレンズホルダの中心に配置し、CD14用の対物レンズ45を光ディスクの内周側に配置することで、スキュー調整が容易、光ディスクの最内周データの再生が可能、及び超高密度光ディスクとDVDとに対して対物レンズのチルト駆動が可能といった多くの効果が得られる。
なお、チルト駆動を必要としない場合は、駆動コイル34aと34bを共通とすれば良い。
また、本実施の形態では、位相板17を用いて説明したが、超高密度光ディスク12とDVD13を記録再生できる手段であれば、液晶やホログラムを用いても良い。
また、超高密度光ディスク12とDVD13の記録再生の際には対物レンズ39を使用し、CD14の記録再生の際には対物レンズ45を使用する場合について説明したが、超高密度光ディスク12専用の対物レンズと、DVD13及びCD14用の対物レンズを用いても、DPP法や3ビーム法が使え、同様又はこれに準ずる効果が得られる。また、このとき、CD14又はDVD13のどちらか一方だけの記録再生でも良いことは言うまでもない。
(実施の形態12)
本発明の実施の形態12に係る光ヘッドを図48に示す。実施の形態11と異なるのは、対物レンズ68と光ディスクのチルト検出のための検出器69である。図48は、基材厚が0.1mmの超高密度光ディスク12を記録再生している状態であり、超高密度光ディスク12がチルトしている様子を示している。
光源1から出射した波長λ1の光は、対物レンズ39で集光されて、超高密度光ディスク12に照射され、記録再生を行う。同時に、光源3から出射した波長λ3の光は、後述する対物レンズ68に入射し、輪帯状の領域のみが平行光のまま透過し、超高密度光ディスク12に照射される。チルトしている超高密度光ディスク12で反射した光は、方向が変化し、検出器69で検出される。
図中、輪帯状の領域の反射光をハッチングで示している。ここで、対物レンズ68は、断面図を図49Aに、裏面図(ディスクと反対側)を図49Bに示すように、チルト検出のための輪帯状の領域77aを有している。この領域77aを通る平行光は集光されずに、そのまま透過する。77a以外の領域は、CD14に最適化されている。CD14の記録再生の際には、光量が若干減少するが、記録再生に問題はない。
図50に、検出器69を示す。検出器69は2つの検出領域を有し、受光された輪帯状の光は、超高密度光ディスク12のチルト量に応じて移動する。検出器69のそれぞれの検出領域で得られた信号の差V1−V2から、超高密度光ディスク12のチルト量が検出できる。
一般に、光ディスクには製造誤差や経時変化などで、そり(チルト)が生じているので、コマ収差が発生する。記録密度が高くなるほど、高精度な収差性能が求められるので、良好な記録再生を行うには対物レンズをチルト駆動してコマ収差を補正した方が好ましい。本実施の形態ではチルト検出を行い、そのチルト検出信号を基に、実施の形態11で説明したチルト駆動が可能な対物レンズ駆動装置でチルト駆動を行えば、コマ収差が補正でき、情報の記録再生を良好に行うことができる。
このように、本発明の実施の形態によれば、記録再生を行っていない他の波長の光を利用するので、簡単な構成でチルト検出が行え、新たにチルトセンサを付ける必要がなく、コストが削減できる。また、記録再生しているスポットの直近の位置でチルト検出を行っているので、精度の高いチルト検出精度が得られる。
なお、本実施の形態では、検出器69の検出領域が2分割の場合で説明したが、4分割とすればラジアル方向、タンジェンシャル方向のそれぞれのチルトが検出できるようになる。
また、前記の説明では基材厚0.1mmの光ディスク12のチルトを、CD14用の光で検出する例を説明したが、これに限らず、DVD13のチルトをCD14用の光で検出しても良い。この場合であっても、記録再生を行っていない波長の光を利用してチルト検出を行うので、同様の効果が得られる。
また、対物レンズ68の一部をチルト検出用の領域にしたが、これに限らず、対物レンズ68を搭載しているレンズホルダ33に、スルーホール(図示せず)を空けて、そこにチルト検出用の光を通しても同様の効果が得られる。
また、ここでは簡単のために記録再生のための検出器15とチルト検出のための検出器69とを別体としたが、一体に共通化しても良い。
(実施の形態13)
本発明の実施の形態13に係る光ヘッドを図51に示す。前記実施の形態12と異なるのは、対物レンズ79である。図51は、基材厚が0.1mmの超高密度光ディスク12を記録再生している状態であり、超高密度光ディスク12がチルトしている様子を示している。
光源1から出射した波長λ1の光は、対物レンズ39で集光されて、超高密度光ディスク12に照射され、記録再生を行う。同時に、光源3から出射した波長λ3の光は、対物レンズ79に入射し、超高密度光ディスク12に照射される。
ここで、対物レンズ79は、内周領域79aが基材厚0.1mm、外周領域79bが基材厚1.2mm(CD)に対して収差が最小になるように設計されている。CDの記録再生の際は、外周領域79bの光によるスポットで記録再生が行われる。このとき、内周領域79aの光は大きくぼけているので、記録再生には影響はない。
一方、超高密度光ディスク12に入射した光は、外周領域79bでスポットが大きくぼけるが、内周領域79aは記録面近傍に集光する。超高密度光ディスク12で反射した内周領域79aの光は、検出器15で検出される。
図中、内周領域79aの反射光をハッチングで示している。超高密度光ディスク12の記録再生時は、対物レンズ79に対してフォーカス制御がなされているので、超高密度光ディスク12がチルトした場合、対物レンズ79に対してはフォーカスずれを生じる。検出器15において、非点収差法やナイフエッジ法等を用いて、フォーカスずれが生じた光をフォーカス検出すれば、チルト検出信号として得られる。
一般に、光ディスクには製造誤差や経時変化などで、そりが生じているので、コマ収差が発生する。記録密度が高くなるほど、高精度な収差性能が求められるので、良好な記録再生を行うには対物レンズをチルト駆動してコマ収差を補正した方が好ましい。本実施の形態では検出器15でチルト検出を行い、そのチルト検出信号を基に、実施の形態11で説明したチルト駆動が可能な対物レンズ駆動装置でチルト駆動を行えば、コマ収差が補正でき、情報の記録再生を良好に行うことができる。
このように、本実施の形態によれば、記録再生を行っていない他の波長の光を利用するので、簡単な構成でチルト検出が行え、新たにチルトセンサを付ける必要がなく、コストが削減できる。また、記録再生しているスポットの直近の位置でチルト検出を行っているので、精度の高いチルト検出精度が得られる。
なお、本実施の形態では、基材厚0.1mmの光ディスク12のチルトを、CD14用の光で検出する例を説明したが、これに限らず、DVD13のチルトをCD14用の光で検出しても良い。この場合であっても、記録再生を行っていない波長の光を利用してチルト検出を行うので同様の効果が得られる。
(実施の形態14)
図52に、光情報記録再生装置としての光ディスクドライブ89の全体の構成例を示す。光ディスク61は、ターンテーブル63とクランパー64とで挟んで固定され、移動手段であるモーター(回転系)65によって回転させられる。
前記実施の形態4〜13の何れかに記載した光ヘッド62は、移動手段であるトラバース(移送系)66上に乗っており、照射する光が光ディスク61の内周から外周まで移動できるようにしている。制御回路68は、光ヘッド62から受けた信号を基にフォーカス制御、トラッキング制御、トラバース制御、及びモーターの回転制御等を行う。また再生信号から情報の再生や、記録信号の光ヘッド62への送出を行う。
(実施の形態15)
実施の形態15は、前記実施の形態1〜14に示した光ヘッドをコンピュータに用いた実施の形態である。図53は、本実施の形態に係るコンピュータ(パソコン)の斜視図を示している。図53において、コンピュータ100は、光ディスクドライブ(光情報記録再生装置)101と、情報の入力を行うためのキーボード103と、情報の表示を行うためのモニター102とを備えている。光ディスクドライブ101は、前記実施の形態1〜14のいずれかに記載した光ヘッドを備えている。
コンピュータ100は、実施の形態1〜14のいずれかに記載した光ヘッドを含む光ディスクドライブ101を外部記憶装置として備えているので、異なる種類の光ディスクに情報を安定して記録再生でき、広い用途に使用することができる。
また、光ディスクの大容量性を生かして、コンピュータ内のハードディスクのバックアップをとることができる。また、メディア(光ディスク)が安価で携帯が容易であること、他の光ディスクドライブでも情報が読み出せるという互換性があることを生かして、プログラムやデータを別の人のものと交換したり、自分用に持ち歩いたりすることができる。また、DVDやCD等の既存メディアの再生記録にも対応できる。
(実施の形態16)
実施の形態16は、前記実施の形態1〜14に示した光ヘッドを、光ディスクレコーダ(映像記録装置)に用いた実施の形態である。図54は、本実施の形態に係る光ディスクレコーダの斜視図を示している。光ディスクレコーダ110は、これに記録している映像の表示を行うためのモニター111と接続されて使用される。
光ディスクレコーダ110は、前記実施の形態1〜14のいずれかに記載した光ヘッドを含む光ディスクドライブを備えているので、異なる種類の光ディスクに映像を安定して記録再生でき、広い用途に使用することができる。
また、光ディスクレコーダ110は、メディアに映像を記録し、好きな時にそれを再生することができる。光ディスクではテープのように記録後や再生後に巻き戻しの作業が必要なく、ある番組を記録しながらその番組の先頭部分を再生する追っかけ再生や、ある番組を記録しながら以前に記録した番組を再生する同時記録再生が可能となる。
さらに、メディアが安価で携帯が容易であること、他の光ディスクレコーダーでも情報が読み出せるという互換性があることを生かして、記録した映像を別の人のものと交換したり、自分用に持ち歩いたりすることができる。また、DVDやCD等の既存メディアの記録再生にも対応できる。
尚、ここでは光ディスクドライブだけを備える場合について述べたが、ハードディスクを内蔵していてもよく、ビデオテープの録画再生機能を内蔵していてもよい。このようにすれば、映像の一時退避やバックアップが容易になる。
(実施の形態17)
実施の形態17は、前記実施の形態1〜14に示した光ヘッドを、光ディスクプレーヤー(映像再生装置)に用いた実施の形態である。図55は、本実施の形態に係る光ディスクプレーヤーの斜視図を示している。光ディスクプレーヤー121は、液晶モニター120を備えており、光ディスクに記録された映像を液晶モニター120に表示することができる。
光ディスクプレーヤー121は、実施の形態1〜14のいずれかに記載した光ヘッドを含む光ディスクドライブを内蔵しているので、異なる種類の光ディスクに映像を安定して再生でき、広い用途に使用することができる。
また、光ディスクプレーヤーはメディアに記録された映像を、好きな時に再生することができる。光ディスクではテープのように再生後に巻き戻しの作業が必要なく、ある映像の任意の場所にアクセスして再生することができる。また、DVDやCD等の既存メディアの再生にも対応できる。
(実施の形態18)
実施の形態18は、前記実施の形態1〜14に示した光ヘッドを、サーバーに用いた実施の形態である。図56は、本実施の形態に係るサーバーの斜視図を示している。
サーバー130は、光ディスクドライブ131と、情報の表示を行うためのモニター133と、情報の入力を行うためのキーボード134とを備えており、ネットワーク135と接続されている。
サーバー130は、前記実施の形態1〜14のいずれかに記載した光ヘッドを含む光ディスクドライブを内蔵しているので、異なる種類の光ディスクに映像を安定して再生でき、広い用途に使用することができる。
また、光ディスクの大容量性を生かして、ネットワーク135からの要求に応じ、光ディスクに記録されている情報(画像、音声、映像、HTML文書、テキスト文書等)を送出する。また、ネットワークから送られてくる情報をその要求された場所に記録する。また、DVDディスクやCDディスク等の既存メディアに記録された情報も再生が可能であるので、それらの情報を送出することも可能となる。
(実施の形態19)
実施の形態19は、前記実施の形態1〜14に示した光ヘッドを、カーナビゲーションシステムに用いた実施の形態である。図57は、本実施の形態に係るカーナビゲーションシステムの斜視図を示している。カーナビゲーションシステム140は、光ディスクドライブを内蔵しており、地形や行き先情報の表示を行うための液晶モニター141と接続されて使用される。
カーナビゲーションシステム140は、前記実施の形態1〜14のいずれかに記載した光ヘッドを含む光ディスクドライブを内蔵しているので、異なる種類の光ディスクに映像を安定して再生でき、広い用途に使用することができる。
また、カーナビゲーションシステム140は、メディアに記録された地図情報と、地上位置確定システム(GPS)や、ジャイロスコープ、速度計、走行距離計等の情報を元に、現在位置を割り出し、その位置を、液晶モニター上に表示する。
また行き先を入力すると、地図情報や道路情報をもとに行き先までの最適な経路を割り出し、それを液晶モニターに表示する。
地図情報を記録するために大容量の光ディスクを用いることで、一枚のディスクで広い地域をカバーして細かい道路情報を提供することができる。また、その道路近辺に付随する、レストランやコンビニエンスストア、ガソリンスタンドなどの情報も同時に光ディスクに格納して提供することができる。
さらに、道路情報は時間を経ると古くなり、現実と合わなくなるが、光ディスクは互換性がありメディアが安価であるため、新しい道路情報を収めたディスクと交換することで最新の情報を得ることができる。
またDVDディスクやCDディスク等の既存メディアの記録再生にも対応するため、自動車の中で映画を見たり音楽を聴いたりすることも可能である。
産業上の利用可能性
以上のように本発明によれば、基材厚の薄い高密度光ディスクとDVDやCDなど基材厚の異なる光ディスクに情報を安定して記録再生できるので、コンピュータ、映像記録装置、映像再生装置、サーバー、及びカーナビゲーションシステムに有用である。
【図面の簡単な説明】
図1Aは、本発明の実施の形態1に係る高密度光ディスクを記録再生している状態の構成図。
図1Bは、本発明の実施の形態1に係るDVDを記録再生している状態の構成図。
図1Cは、本発明の実施の形態1に係るCDを記録再生している状態の構成図。
図2Aは、本発明の実施の形態1に用いるダイクロホログラムの表面図。
図2Bは、本発明の実施の形態1に用いるダイクロホログラムの裏面図。
図3は、本発明の実施の形態1に用いるダイクロホログラムの断面図。
図4Aは、本発明の実施の形態1に用いるダイクロホログラムを波長λ2の光が通った後の波面の模式図。
図4Bは、図4Aの波面において、波長の整数部分を無視して換算した波面の模式図。
図5は、本発明の実施の形態1に用いるダイクロホログラムで回折される光の回折効率を示す概念図。
図6Aは、本発明の実施の形態1に用いるダイクロホログラムを波長λ3の光が通った後の波面の模式図。
図6Bは、図6Aの波面において、波長の整数部分を無視して換算した波面の模式図。
図7は、本発明の実施の形態1に用いるダイクロホログラムの別の断面図。
図8Aは、本発明の実施の形態1に用いるダイクロホログラムを波長λ2の光が通った後の波面の模式図。
図8Bは、図8Aの波面において、波長の整数部分を無視して換算した波面の模式図。
図8Cは、本発明の実施の形態1に用いるダイクロホログラムを波長λ3の光が通った後の波面の模式図。
図8Dは、図8Cの波面において、波長の整数部分を無視して換算した波面の模式図。
図9Aは、本発明の実施の形態1に用いるダイクロホログラムで回折される光の回折効率を示す概念図。
図9Bは、本発明の実施の形態1に用いるダイクロホログラムで回折される光の透過効率を示す概念図。
図10は、本発明の実施の形態1に用いるダイクロホログラムで回折された光の主要な方向を示す模式図。
図11は、本発明の実施の形態1に係る光ディスクドライブの構成図。
図12Aは、本発明の実施の形態1に係る光ディスクドライブでディスクに情報を記録再生する際にディスクと集光手段との距離がWD1の場合の模式図。
図12Bは、本発明の実施の形態1に係る光ディスクドライブでディスクに情報を記録再生する際にディスクと集光手段との距離がWD2の場合の模式図。
図12Cは、本発明の実施の形態1に係る光ディスクドライプでディスクに情報を記録再生する際にディスクと集光手段との距離がWD3の場合の模式図。
図13Aは、従来例の光ディスクドライブでディスクに情報を記録再生する際にディスクと集光手段との距離がWDaの場合の模式図。
図13Bは、従来例の光ディスクドライブでディスクに情報を記録再生する際にディスクと集光手段との距離がWDbの場合の模式図。
図14Aは、本発明の実施の形態1に係る光ヘッドの付属回路の構成図。
図14Bは、本発明の実施の形態1に係る光ヘッドの付属回路の別の例に係る構成図。
図15は、本発明の実施の形態1に係る光ヘッドの付属回路から出力される信号の概略図。
図16Aは、本発明の実施の形態2に係る光学系において、高密度光ディスクを記録再生している状態の構成図。
図16Bは、本発明の実施の形態2に係る光学系において、DVDを記録再生している状態の構成図。
図17Aは、本発明の実施の形態2に用いるダイクロホログラムの表面図。
図17Bは、本発明の実施の形態2に用いるダイクロホログラムの裏面図。
図18Aは、本発明の実施の形態2に係る光学系において、高密度光ディスクを記録再生している状態の別の例の構成図。
図18Bは、本発明の実施の形態2に係る光学系において、DVDを記録再生している状態の別の例の構成図。
図19Aは、本発明の実施の形態2に用いる別の例のダイクロホログラムの表面図。
図19Bは、本発明の実施の形態2に用いる別の例のダイクロホログラムの裏面図。
図20Aは、本発明の実施の形態3の光学系において、高密度光ディスクを記録再生している状態の構成図。
図20Bは、本発明の実施の形態3の光学系において、DVDを記録再生している状態の構成図。
図20Cは、本発明の実施の形態3の光学系において、CDを記録再生している状態の構成図。
図21Aは、本発明の実施の形態3に用いるダイクロホログラムの表面図。
図21Bは、本発明の実施の形態3に用いるダイクロホログラムの裏面図。
図21Cは、本発明の実施の形態3に用いるダイクロホログラムの断面図。
図22は、本発明の実施の形態3に係るダイクロホログラムの断面図。
図23Aは、本発明の実施の形態3に用いるダイクロホログラムを波長λ2の光が通った後の波面の模式図。
図23Bは、図23Aの波面において、波長の整数部分を無視して換算した波面の模式図。
図24は、本発明の実施の形態3に係るダイクロホログラムで回折される光の回折効率を示す概念図。
図25Aは、本発明の実施の形態3に係るダイクロホログラムを波長λ3の光が通った後の波面の模式図。
図25Bは、図25Aの波面において、波長の整数部分を無視して換算した波面の模式図。
図26は、本発明の実施の形態4に係る光ヘッドの構成図。
図27Aは、本発明の実施の形態4に係る対物レンズ駆動装置の構成概略図。
図27Bは、図27Aに示した対物レンズ駆動装置の側面図。
図28は、本発明の実施の形態5に係る光ヘッドの構成を示す概略図。
図29Aは、本発明の実施の形態5に係る位相板の平面図。
図29Bは、本発明の実施の形態5に係る位相板の側面図。
図30は、本発明の実施の形態5に係る波面収差の図。
図31は、本発明の実施の形態6に係る光ヘッドの構成図。
図32Aは、本発明の実施の形態6に係る位相板の平面図。
図32Bは、本発明の実施の形態6に係る位相板の側面図。
図33は、本発明の実施の形態6に係る波面収差の図。
図34は、本発明の実施の形態7に係る光ヘッドの構成図。
図35Aは、本発明の実施の形態7による位相板の平面図。
図35Bは、本発明の実施の形態7による位相板の側面図。
図36は、本発明の実施の形態7に係る波面収差の図。
図37は、本発明の実施の形態8に係る光ヘッドの構成図。
図38は、本発明の実施の形態8に係るミラーの構成図。
図39Aは、本発明の実施の形態9に係る位相板の側面図。
図39Bは、本発明の実施の形態9に係る位相板の平面図。
図40は、本発明の実施の形態10に係る光ヘッドの構成図。
図41Aは、本発明の実施の形態10に係る液晶ホログラムの平面図。
図41Bは、本発明の実施の形態10に係る液晶ホログラムの断面図。
図42Aは、本発明の実施の形態10に係る位相板の構成図。
図42Bは、本発明の実施の形態10に係る位相板の側面図。
図43は、本発明の実施の形態11に係る光ヘッドの構成図。
図44は、本発明の実施の形態11に係る対物レンズ駆動装置の構成図。
図45は、対物レンズをチルト駆動した状態を説明する図。
図46は、本発明の実施の形態11による3つのスポットの位置を説明する図。
図47は、本発明の実施の形態11による光ヘッドの構成図。
図48は、本発明の実施の形態12に係る光ヘッドの構成図。
図49Aは、本発明の実施の形態12に係る対物レンズの断面図。
図49Bは、本発明の実施の形態12に係る対物レンズの裏面図。
図50は、本発明の実施の形態12係るチルト検出を説明する図。
図51は、本発明の実施の形態13に係る光ヘッドの構成図。
図52は、本発明の光ヘッドを用いた光ディスクドライブの概略図。
図53は、本発明の光ディスクドライブを用いたパソコンの外観図。
図54は、本発明の光ディスクドライブを用いた光ディスクレコーダーの外観図。
図55は、本発明の光ディスクドライブを用いた光ディスクプレーヤーの外観図。
図56は、本発明の光ディスクドライブを用いたサーバーの外観図。
図57は、本発明の光ディスクドライブを用いたカーナビゲーションシステムの外観図。
図58Aは、第1の従来例に係る光ヘッドにおいて、DVDを記録再生している状態の構成図。
図58Bは、第1の従来例に係る光ヘッドにおいて、CDを記録再生している状態の構成図。
図59は、第1の従来例に係るダイクロホログラムの断面図。
図60Aは、第1の従来例に係るダイクロホログラムを波長λ2の光が通った後の波面の模式図。
図60Bは、図60Aの波面において、波長の整数部分を無視して換算した波面の模式図。
図61は、第2の従来例に係る光ヘッドの構成図。
図62Aは、第2の従来例の位相板の平面図。
図62Bは、第2の従来例の位相板の側面図。
図63は、第3の従来例の対物レンズ駆動装置の構成図。
図64は、第3の従来例の3つのスポットの位置を説明する図。
d=λ1/(n1−1)
となるように決められている。こうすることで、波長λ1の光に対しては、光が回折せず、透過効率が高くなる。
d×(n2−1)/λ2=0.75,
のときの状態である。この場合、一段当り波長の0.75倍の位相ずれを生じることになる。1以上の位相ずれは無視できるから、小数部分のみに基いて書き直した波面を図60Bに示す。この波面は1次回折光の片側の回折効率が高い光となる。
380nm≦(n−1)×d≦420nmの関係を満足し、前記溝は、深さdと、深さ2dとの2段に形成されていることを特徴とする。
380nm≦(n−1)×d≦420nmの関係を満足し、前記溝は、深さdと、深さ2dと、深さ3dと、深さ4dとの4段に形成されていることを特徴とする。
第2の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第2の波長の光を発する第2の光源と、前記第1の光源、及び前記第2の光源から出射された光を集光する集光手段と、前記第1の波長の光は透過し、前記第2の波長の光は回折する光学素子と、前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光を検出する光検出手段とを備え、前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光は、前記光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記各情報記録媒体上に照射され、前記光学素子は、基材に溝が形成された光学素子であって、波長400nmにおける前記基材の屈折率をn、1段当たりの前記溝の深さをd(nm)とすると、
380nm≦(n−1)×d≦420nmの関係を満足し、前記溝は、深さdの溝と、深さ2dの溝との2段に形成されており、前記各情報記録媒体で反射及び回折の少なくともいずれかがされた光を前記光検出手段で検出することを特徴とする。
380nm≦(n−1)×d≦420nmの関係を満足し、前記溝は、深さdと、深さ2dと、深さ3dと、深さ4dとの4段に形成されており、前記各情報記録媒体で反射及び回折の少なくともいずれかがされた光を前記光検出手段で検出することを特徴とする。
380nm≦(n−1)×d≦420nmの関係を満足し、前記溝は、深さdと、深さ2dとの2段に形成されており、前記各情報記録媒体で反射及び回折の少なくともいずれかがされた光を前記光検出手段で検出することを特徴とする。
380nm≦(n−1)×d≦420nmの関係を満足し、前記溝は、深さdと、深さ2dと、深さ3dと、深さ4dとの4段に形成されており、前記各情報記録媒体で反射及び回折の少なくともいずれかがされた光を前記光検出手段で検出することを特徴とする。
第2の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第2の波長の光を発する第2の光源と、前記第1の光源、及び前記第2の光源から出射された光を集光する集光手段と、前記第1の波長の光は透過し、前記第2の波長の光は回折する光学素子と、前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光を検出する光検出手段とを含む光ヘッドとを備え、さらに、前記情報記録媒体と前記光ヘッドとを相対的に移動させる移動手段を備え、前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光は、前記光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記各情報記録媒体上に照射され、前記光学素子は、基材に溝が形成された光学素子であって、波長400nmにおける前記基材の屈折率をn、1段当たりの前記溝の深さをd(nm)とすると、
380nm≦(n−1)×d≦420nmの関係を満足し、前記溝は、深さdの溝と、深さ2dの溝との2段の溝であり、前記各情報記録媒体で反射及び回折の少なくともいずれかがされた光を前記光検出手段で検出することを特徴とする。
380(nm)≦(n−1)×d≦420(nm)の関係を満足し、前記溝は、深さd、深さ2d、深さ3d、深さ4dとの4段に形成されており、前記各情報記録媒体で反射及び回折の少なくともいずれかがされた光を前記光検出手段で検出することを特徴とする。
380nm≦(n−1)×d≦420nmの関係を満足し、前記溝は、深さdと、深さ2dとの2段に形成されており、前記各情報記録媒体で反射及び回折の少なくともいずれかがされた光を前記光検出手段で検出することを特徴とする。
前記第1の光学素子は、基材に溝が形成された光学素子であって、波長400nmにおける前記基材の屈折率をn、1段当たりの前記溝の深さをd(nm)とすると、
380nm≦(n−1)×d≦420nmの関係を満足し、前記溝は、深さdと、深さ2dと、深さ3dと、深さ4dとの4段に形成されており、前記各情報記録媒体で反射及び回折の少なくともいずれかがされた光を前記光検出手段で検出することを特徴とする。
760nm≦(n−1)×d≦840nmの関係を満足し、前記段差の高さは、dの整数倍であることを特徴とする。
760nm≦(n−1)×d≦840nmの関係を満足することを特徴とする。
380nm≦(n−1)×d≦420nmの関係を満足することを特徴とする。
380nm≦(n−1)×d≦420nmの関係を満足することを特徴とする。
380nm≦(n−1)×d≦420nmの関係を満足することを特徴とする。
760nm≦(n1−1)×d≦840nm
−10nm≦λ1/(n1−1)−λ3/(n3−1)/2≦10nm
の関係を満足することを特徴とする。
760nm≦(n−1)×d≦840nmの関係を満足し、前記液晶素子は、レリーフ状ホログラムパターンを有する基板と、前記レリーフ状ホログラムパターン上に形成される第1の透明電極と、液晶を挟んで前記第1の透明電極と対向配置される第2の透明電極とを備え、前記第1の透明電極と前記第2の透明電極に印加する電圧を制御して前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光を透過させ、前記第3の波長の光を回折させることを特徴とする。
760nm≦(n−1)×d≦840nmの関係を満足し、前記溝は、深さdと、深さ2dとの2段に形成されていることが好ましい。この構成によれば、2つの光学素子を使って、第2の光と第3の光のそれぞれの収差を補正した波面に変換するため、収差をより小さくなるように補正でき、情報を安定して記録再生できる。また、第2の光学素子は2段溝なので容易に製造できる。
760nm≦(n−1)×d≦840nmの関係を満足し、前記溝は、深さdと、深さ2dと、深さ3dとの3段に形成されていることが好ましい。この構成によれば、2つの光学素子を使って、第2の光と第3の光のそれぞれの収差を補正した波面に変換するため、収差をより小さくなるように補正でき、情報を安定して記録再生できる。また、第2の光学素子は3段溝なので、光の利用効率を向上できる。
波長400nmにおける前記基材の屈折率をn、1段当たりの前記溝の深さをd(nm)とすると、
760nm≦(n−1)×d≦840nmの関係を満足し、前記溝は、深さdと、深さ2dとの2段に形成されていることが好ましい。この構成によれば、2つの光学素子を使って、第2の光と第3の光のそれぞれの収差を補正した波面に変換するため、収差をより小さくなるように補正でき、情報を安定して記録再生できる。また、第2の光学素子は2段溝なので容易に製造できる。
760nm≦(n−1)×d≦840nmの関係を満足し、前記溝は、深さdと、深さ2dと、深さ3dとの3段に形成されていることが好ましい。この構成によれば、2つの光学素子を使って、第2の光と第3の光のそれぞれの収差を補正した波面に変換するため、収差をより小さくなるように補正でき、情報を安定して記録再生できる。また、第2の光学素子は3段溝なので、光の利用効率を向上できる。
図1に、実施の形態1に係る光ヘッド20の構成図を示している。光ヘッド20は、光ディスクに対し記録及び再生の少なくともいずれか(以下、「記録再生」という)をすることができる。図1Aは、基材厚の薄い高密度光ディスクの記録再生状態を、図1Bは、DVDディスクの記録再生の状態を、図1Cは、CDディスクの記録再生の状態を示している。
d=λ1/(n1−1)
とする。この関係を満足することにより、波長λ1の光に対して、溝のある凹部と、溝無し部との光路差による位相差は、2πの整数倍となる。すなわち、光路長である(n1−1)×dが波長λ1に等しくなる。このことにより、青色半導体レーザーの波長λ1の光は、ダイクロホログラム28によって影響を受けることなく(回折されず)透過することになる。
380nm≦(n−1)×d≦420nm
の関係を満足していればよい。
d=2×λ1/(n1−1)
とする。この関係を満足することにより、波長λ1の光に対して、溝のある凹部と、溝無し部との光路差による位相差は、2πの整数倍となる。このことにより、青色半導体レーザーの波長λ1の光は、ダイクロホログラム28によって影響を受けることなく(回折されず)透過することになる。
760nm≦(n−1)×d≦840nm
の関係を満足していればよい。
1.5≦λ2/λ1≦1.8,
の関係を満たし、波長λ1とλ3は、
1.8≦λ3/λ1≦2.2,
の関係を満たす。
WD=BF−t/n
となる。例えば基材厚が厚くt/nが大きいディスクでは、作動距離WDは小さくなり、基材厚が変化した場合は、それに応じてバックフォーカスBFも変化させるように集光手段を設計しないと、作動距離WDは大きく変化することになる。
実施の形態2として、高密度光ディスクとDVDとの互換をする場合の例について述べる。図16は、光ヘッド80の構成例である。図16Aに示したように、青色半導体レーザー(第1の波長の光源)21から出た波長λ1の光は波長選択プリズム24を透過し、コリメータレンズ26で平行光となる。平行光となった光は、ビームスプリッタ27で反射され、ダイクロホログラム(光学素子)81を透過し、対物レンズ(集光手段)29により収束光となって、高密度光ディスク(第1の情報記録媒体)30に照射される。
実施の形態3は、3種類の光ディスクに3種類の光源を用いて情報の記録再生をするヘッドにおいて、ダイクロホログラムを片面に持ち位相段差を反対側の面に持つ光学素子を用いる例を示す。また、2種類の溝深さを持つダイクロホログラムについて述べる。
d=λ1/(n1−1)
としている。これにより青色半導体レーザーの波長λ1の光は、影響を受けることなく透過する。
380nm≦(n−1)×d≦420nm
の関係を満足するようにすればよい。
1.5≦λ2/λ1≦1.8,
の関係を満たし、
波長λ1とλ3は、
1.8≦λ3/λ1≦2.2,
の関係を満たす。
1.5≦λ2/λ1≦1.8
の関係を持つときに、2種類の溝深さを持つダイクロホログラム、又は4種類の溝深さを持ち、この溝深さが2d、4d、d、3d、溝なしの順に並んだダイクロホログラムが、λ2の波長の光の回折効率を高くできることについては述べられておらず、これは本発明により初めて開示された内容である。また、前記のダイクロホログラムでは、
1.8≦λ3/λ1≦2.2
の関係にあるλ3の波長の光についても適当な回折効率を得ることができることも本発明で初めて開示している。
図26に、本発明の実施の形態4に係る光ヘッドの構成図を示している。第2の従来例に係る光ヘッドとの差異は、対物レンズ11のチルト駆動が可能な対物レンズ駆動装置44を備えている点である。図26では、基材厚が0.1mmの超高密度光ディスク12、基材厚が0.6mmの光ディスク(DVD)13に対し、記録再生している状態を示している。説明の便宜上、両ディスクは、同一箇所に重ねて描いている。
図28に、本発明の実施の形態5に係る光ヘッドの構成図を示している。実施の形態4と異なるのは、モジュール2aの光源の位置がAである点と、位相板9である。モジュール2aの光源の位置Aは、モジュール2aから発した光の波面収差の標準偏差が最小となる位置Bよりも対物レンズ11に近い側である。
d=2λ1/(n1−1)
としている。
760nm≦(n−1)×d≦840nm
の関係を満足していればよい。
図31に、本発明の実施の形態6の光ヘッドの構成図を示している。実施の形態4と異なるのは、モジュール2aの光源の位置がCである点と、位相板16と、対物レンズ11のチルト駆動装置が必要ない点である。
d=2λ1/(n1−1)
としている。
760nm≦(n−1)×d≦840nm
の関係を満足していればよい。
本発明の実施の形態7に係る光ヘッドを、図34に示す。実施の形態6と異なるのは、DVD13用のモジュールを無くして光源2のみにしたことと、位相板17である。光源2は、波長λ2の光が集光レンズ7を通った後、平行光となる位置に設定する。これにより、DVD13で反射した光は検出器15に集光するようにできるので、検出器を超高密度光ディスク12用とDVD13用とで共通化できる。つまり、部品点数の削減、コストダウンが図られる。また、対物レンズ11に入射する光が平行光になるので、対物レンズ11のチルト駆動装置が必要なくなり、光ヘッドが簡素化され、対物レンズ11がトラッキング方向に駆動されてもコマ収差は発生しない。
d=2λ1/(n1−1)
としている。図35Bの構成は、実施の形態6の図32Bの構成と比較する、径方向に段差の数が増えているが、最小幅は12μm程度なので、容易に製作可能である。
760nm≦(n−1)×d≦840nm
の関係を満足していればよい。
本発明の実施の形態8に係る光ヘッドを、図37に示す。実施の形態7と異なるのはミラー19と位相板18であり、光源2から出射された光が平行光になるまでの構成と、光ディスク12で反射した光が検出器15に入射する構成は実施の形態7と同じである。
本発明の実施の形態9について、図39を用いて説明する。図39は、位相板18の構成を示しており、図39Aは側面図、図39Bは裏面図である。位相板18は、表面(ディスク側)に位相段差18a、裏面(ディスクから遠ざかる側)に凸レンズパワーを有する色収差補正ホログラム18bが構成されている。
本発明の実施の形態10に係る光ヘッドを図40に示す。基材厚が0.1mmの超高密度光ディスク12、基材厚が0.6mmの光ディスク(DVD)13、及び基材厚1.2mmの光ディスク(CD)14を、記録再生する状態を示しており、説明の便宜上、同一箇所に重ねて描いている。
d=2λ1/(n1−1)
である。屈折率n1、n2は
−10nm<λ1/(n1−1)−λ3/(n3−1)/2<10nm
を満たす。使用する波長と位相板の材料を適当に選ぶことによって、波長λ1とλ3の光にはほとんど影響を与えず、波長λ2の光には波面を変換させることができる。
760nm≦(n−1)×d≦840nm
の関係を満足していればよい。
波面収差の標準偏差がマーシャル基準の70mλ以下となれば、光ヘッドは回折限界性能を有しており、情報の記録再生が良好に行える。
380nm≦(n−1)×d≦420nm
の関係を満足しているようにしてもよい。
本発明の実施の形態11に係る光ヘッドを、図43に示す。本図は、基材厚が0.1mmの超高密度光ディスク12、基材厚が0.6mmの光ディスク(DVD)13及び基材厚1.2mmの光ディスク(CD)14を記録再生する状態を示しており、説明の便宜上、同一箇所に重ねて描いている。
本発明の実施の形態12に係る光ヘッドを図48に示す。実施の形態11と異なるのは、対物レンズ68と光ディスクのチルト検出のための検出器69である。図48は、基材厚が0.1mmの超高密度光ディスク12を記録再生している状態であり、超高密度光ディスク12がチルトしている様子を示している。
本発明の実施の形態13に係る光ヘッドを図51に示す。前記実施の形態12と異なるのは、対物レンズ79である。図51は、基材厚が0.1mmの超高密度光ディスク12を記録再生している状態であり、超高密度光ディスク12がチルトしている様子を示している。
図52に、光情報記録再生装置としての光ディスクドライブ89の全体の構成例を示す。光ディスク61は、ターンテーブル63とクランパー64とで挟んで固定され、移動手段であるモーター(回転系)65によって回転させられる。
実施の形態15は、前記実施の形態1〜14に示した光ヘッドをコンピュータに用いた実施の形態である。図53は、本実施の形態に係るコンピュータ(パソコン)の斜視図を示している。図53において、コンピュータ100は、光ディスクドライブ(光情報記録再生装置)101と、情報の入力を行うためのキーボード103と、情報の表示を行うためのモニター102とを備えている。光ディスクドライブ101は、前記実施の形態1〜14のいずれかに記載した光ヘッドを備えている。
実施の形態16は、前記実施の形態1〜14に示した光ヘッドを、光ディスクレコーダ(映像記録装置)に用いた実施の形態である。図54は、本実施の形態に係る光ディスクレコーダの斜視図を示している。光ディスクレコーダ110は、これに記録している映像の表示を行うためのモニター111と接続されて使用される。
実施の形態17は、前記実施の形態1〜14に示した光ヘッドを、光ディスクプレーヤー(映像再生装置)に用いた実施の形態である。図55は、本実施の形態に係る光ディスクプレーヤーの斜視図を示している。光ディスクプレーヤー121は、液晶モニター120を備えており、光ディスクに記録された映像を液晶モニター120に表示することができる。
実施の形態18は、前記実施の形態1〜14に示した光ヘッドを、サーバーに用いた実施の形態である。図56は、本実施の形態に係るサーバーの斜視図を示している。
実施の形態19は、前記実施の形態1〜14に示した光ヘッドを、カーナビゲーションシステムに用いた実施の形態である。図57は、本実施の形態に係るカーナビゲーションシステムの斜視図を示している。カーナビゲーションシステム140は、光ディスクドライブを内蔵しており、地形や行き先情報の表示を行うための液晶モニター141と接続されて使用される。
Claims (52)
- 基材に溝が形成された光学素子であって、
波長400nmにおける前記基材の屈折率をn、1段当たりの前記溝の深さをd(nm)とすると、
380nm≦(n−1)×d≦420nm
の関係を満足し、
前記溝は、深さdと、深さ2dとの2段に形成されていることを特徴とする光学素子。 - 基材に溝が形成された光学素子であって、
波長400nmにおける前記基材の屈折率をn、1段当たりの前記溝の深さをd(nm)とすると、
380nm≦(n−1)×d≦420nm
の関係を満足し、
前記溝は、深さdと、深さ2dと、深さ3dと、深さ4dとの4段に形成されていることを特徴とする光学素子。 - 前記の溝の深さは、深さ2d、深さ4d、深さd、深さ3dの順、又は深さ3d、深さd、深さ4d、深さ2dの順並んでいる請求項2に記載の光ヘッド。
- 前記溝は、同心円状に形成されている請求項1又は2に記載の光学素子。
- 前記溝は、溝が形成されていない部分を介して隣接しており、前記溝における各段の幅、及び前記溝が形成されていない部分の幅は、略同一である請求項1又は2に記載の光学素子。
- 第1の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第1の波長の光を発する第1の光源と、
第2の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第2の波長の光を発する第2の光源と、
前記第1の光源、及び前記第2の光源から出射された光を集光する集光手段と、
前記第1の波長の光は透過し、前記第2の波長の光は回折する光学素子と、
前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光を検出する光検出手段とを備え、
前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光は、前記光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記各情報記録媒体上に照射され、
前記光学素子は、基材に溝が形成された光学素子であって、波長400nmにおける前記基材の屈折率をn、1段当たりの前記溝の深さをd(nm)とすると、
380nm≦(n−1)×d≦420nm
の関係を満足し、前記溝は、深さdの溝と、深さ2dの溝との2段に形成されており、
前記各情報記録媒体で反射及び回折の少なくともいずれかがされた光を前記光検出手段で検出することを特徴とする光ヘッド。 - 第1の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第1の波長の光を発する第1の光源と、
第2の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第2の波長の光を発する第2の光源と、
前記第1の光源、及び前記第2の光源から出射された光を集光する集光手段と、
前記第1の波長の光は透過し、前記第2の波長の光は回折する光学素子と、
前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光を検出する光検出手段とを備え、
前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光は、前記光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記各情報記録媒体上に照射され、
前記光学素子は、基材に溝が形成された光学素子であって、波長400nmにおける前記基材の屈折率をn、1段当たりの前記溝の深さをd(nm)とすると、
380nm≦(n−1)×d≦420nm
の関係を満足し、
前記溝は、深さdと、深さ2dと、深さ3dと、深さ4dとの4段に形成されており、
前記各情報記録媒体で反射及び回折の少なくともいずれかがされた光を前記光検出手段で検出することを特徴とする光ヘッド。 - 前記溝の深さは、深さ2d、深さ4d、深さd、深さ3dの順、又は深さ3d、深さd、深さ4d、深さ2dの順に並んでいる請求項7に記載の光ヘッド。
- 前記第2の波長は、前記第1の波長の1.5から1.8倍の長さである請求項6又は7に記載の光ヘッド。
- 前記光学素子の溝は、前記集光手段に近い側の面に形成されている請求項6又は7に記載の光ヘッド。
- 前記光学素子で回折された第2の波長の光は、入射した光に比べ発散する方向の光が、収束する方向の光より強い請求項6又は7に記載の光ヘッド。
- 前記光学素子は、前記光学素子で回折された第2の波長の光が第2の情報記録媒体の情報面に集光する際の収差を70mλ以下に補正する請求項6又は7に記載の光ヘッド。
- 第1の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第1の波長の光を発する第1の光源と、
第2の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第2の波長の光を発する第2の光源と、
第3の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第3の波長の光を発する第3の光源と、
前記第1の光源、第2の光源、及び第3の光源とから出射された光を集光する集光手段と、
前記第1の波長の光は透過し、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光は回折する第1の光学素子と、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光を検出する光検出手段とを備え、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光は前記光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記各情報記録媒体上に照射され、
前記第1の光学素子は、基材に溝が形成された光学素子であって、
波長400nmにおける前記基材の屈折率をn、1段当たりの前記溝の深さをd(nm)とすると、
380nm≦(n−1)×d≦420nm
の関係を満足し、
前記溝は、深さdと、深さ2dとの2段に形成されており、
前記各情報記録媒体で反射及び回折の少なくともいずれかがされた光を前記光検出手段で検出することを特徴とする光ヘッド。 - 第1の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第1の波長の光を発する第1の光源と、
第2の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第2の波長の光を発する第2の光源と、
第3の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第3の波長の光を発する第3の光源と、
前記第1の光源、第2の光源、及び第3の光源とから出射された光を集光する集光手段と、
前記第1の波長の光は透過し、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光は回折する第1の光学素子と、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光を検出する光検出手段とを備え、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光は前記光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記各情報記録媒体上に照射され、
前記第1の光学素子は、基材に溝が形成された光学素子であって、
波長400nmにおける前記基材の屈折率をn、1段当たりの前記溝の深さをd(nm)とすると、
380nm≦(n−1)×d≦420nm
の関係を満足し、
前記溝は、深さdと、深さ2dと、深さ3dと、深さ4dとの4段に形成されており、
前記各情報記録媒体で反射及び回折の少なくともいずれかがされた光を前記光検出手段で検出することを特徴とする光ヘッド。 - 前記溝は、深さ2d、深さ4d、深さd、深さ3dの順、又は深さ3d、深さd、深さ4d、深さ2dの順並んでいる請求項14に記載の光ヘッド。
- 前記第2の波長は、前記第1の波長の1.5から1.8倍の長さであり、前記第3の波長は、前記第1の波長の1.8から2.2倍の長さである請求項13又は14に記載の光ヘッド。
- 前記第1の光学素子の中心付近の略円形の領域を第1の領域とし、前記第1の領域を囲む略環状の領域を第2の領域とし、前記第2の領域の外側の領域を第3の領域とすると、
前記第1の波長の光は、前記第1、第2、及び第3の領域を通り、前記第2の波長の光は、前記第1、及び第2の2つの領域を通り、前記第3の波長の光は、前記第1の領域を通る請求項13又は14に記載の光ヘッド。 - 前記第1の光学素子で回折された前記第2の波長、及び前記第3の波長の光は、入射した光に比べ発散する方向の光が、収束する方向の光より強い請求項13又は14に記載の光ヘッド。
- 前記第1の光学素子で回折された第2の波長の光が第2の情報記録媒体の情報面に集光する際の収差を70mλ以下に補正し、
前記第1の光学素子で回折された第3の波長の光が第3の情報記録媒体の情報面に集光する際の収差を70mλ以下に補正し、
前記第1の波長の光の位相には変化を与えない位相補正手段を、前記光源から前記情報記録媒体までの光路に備えた請求項13又は14に記載の光ヘッド。 - 前記第1の波長の光、及び前記第3の光は透過し、前記第2の波長の光は回折する第2の光学素子をさらに備えており、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光は、前記2つの光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記情報記録媒体上に照射される請求項13又は14に記載の光ヘッド。 - 前記第1の波長の光、及び前記第3の光は透過し、前記第2の波長の光は回折する第2の光学素子をさらに備えており、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光は、前記2つの光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記情報記録媒体上に照射され、
前記第2の光学素子は、基材に溝が形成された光学素子であって、
波長400nmにおける前記基材の屈折率をn、1段当たりの前記溝の深さをd(nm)とすると、
760nm≦(n−1)×d≦840nm
の関係を満足し、
前記溝は、深さdと、深さ2dとの2段に形成されている請求項13又は14に記載の光ヘッド。 - 前記第1の波長の光、及び前記第3の光は透過し、前記第2の波長の光は回折する第2の光学素子をさらに備えており、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光は、前記2つの光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記情報記録媒体上に照射され、
前記第2の光学素子は、基材に溝が形成された光学素子であって、
波長400nmにおける前記基材の屈折率をn、1段当たりの前記溝の深さをd(nm)とすると、
760nm≦(n−1)×d≦840nm
の関係を満足し、
前記溝は、深さdと、深さ2dと、深さ3dとの3段に形成されている請求項13又は14に記載の光ヘッド。 - 前記第1の波長の光、及び前記第3の光は透過し、前記第2の波長の光は回折する第2の光学素子をさらに備えており、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光は、前記2つの光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記情報記録媒体上に照射され、
前記第1の光学素子、及び前記第2の光学素子は、一枚の基材の表と裏に形成されている請求項13又は14に記載の光ヘッド。 - 前記第1の波長の光、及び前記第3の光は透過し、前記第2の波長の光は回折する第2の光学素子をさらに備えており、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光は、前記2つの光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記情報記録媒体上に照射され、
前記第1の光学素子、及び前記第2の光学素子は、一枚の基材の表と裏に形成されており、前記一枚の基材の両面のうち、前記第2の光学素子が形成されている面が、前記集光手段に近い請求項13又は14に記載の光ヘッド。 - 前記第1の波長の光、及び前記第3の光は透過し、前記第2の波長の光は回折する第2の光学素子をさらに備えており、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光は、前記2つの光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記情報記録媒体上に照射され、
前記第1及び第2の光学素子は、前記第1及び第2の光学素子で回折された前記第2の波長の光が第2の情報記録媒体の情報面に集光する際の収差を70mλ以下に補正し、前記第1の光学素子で回折された第3の波長の光が第3の情報記録媒体の情報面に集光する際の収差を70mλ以下に補正する請求項13又は14に記載の光ヘッド。 - 前記第1の波長の光を前記第1の情報記録媒体に照射する際において、前記第1の情報記録媒体の前記集光手段側の面と、前記集光手段の前記第1の情報記録媒体側の先端との距離をWD1とし、
前記第2の波長の光を前記第2の情報記録媒体に照射する際において、前記第2の情報記録媒体の前記集光手段側の面と、前記集光手段の前記第2の情報記録媒体側の先端との距離をWD2とし、
前記第3の波長の光を前記第3の情報記録媒体に照射する際において、前記第3の情報記録媒体の前記集光手段側の面と、前記集光手段の前記第3の情報記録媒体側の先端との距離をWD3とすると、
WD1、WD2、及びWD3のうち、最大の値と最小の値との差が、前記集光手段の径方向の最大値より小さい請求項13又は14に記載の光ヘッド。 - 前記第1の波長の光を前記第1の情報記録媒体に照射する際において、前記第1の情報記録媒体の前記集光手段側の面と、前記集光手段の前記第1の情報記録媒体側の先端との距離をWD1とし、
前記第2の波長の光を前記第2の情報記録媒体に照射する際において、前記第2の情報記録媒体の前記集光手段側の面と、前記集光手段の前記第2の情報記録媒体側の先端との距離をWD2とし、
前記第3の波長の光を前記第3の情報記録媒体に照射する際において、前記第3の情報記録媒体の前記集光手段側の面と、前記集光手段の前記第3の情報記録媒体側の先端との距離をWD3とすると、
WD1、WD2、及びWD3がほぼ等しい請求項13又は14に記載の光ヘッド。 - 前記光検出手段から出力された複数の信号を並列に受けてこれを時系列信号に変換する変換手段をさらに備えた請求項6、7、13、又は14に記載の光ヘッド。
- 前記光検出手段から出力された複数の信号を並列に受けてこれを時系列信号変換する変換手段をさらに備え、前記時系列信号は電気信号である請求項6、7、13、又は14に記載の光ヘッド。
- 前記光検出手段から出力された複数の信号を並列に受けてこれを時系列信号に変換する第1の変換手段と、前記第1の変換手段から出力される電気信号を受けてこれを光信号に変換する第2の変換手段とをさらに備えた請求項6、7、13、又は14に記載の光ヘッド。
- 第1の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第1の波長の光を発する第1の光源と、
第2の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第2の波長の光を発する第2の光源と、
前記第1の光源、及び前記第2の光源から出射された光を集光する集光手段と、
前記第1の波長の光は透過し、前記第2の波長の光は回折する光学素子と、
前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光を検出する光検出手段とを含む光ヘッドとを備え、
さらに、前記情報記録媒体と前記光ヘッドとを相対的に移動させる移動手段を備え、
前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光は、前記光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記各情報記録媒体上に照射され、
前記光学素子は、基材に溝が形成された光学素子であって、波長400nmにおける前記基材の屈折率をn、1段当たりの前記溝の深さをd(nm)とすると、
380nm≦(n−1)×d≦420nm
の関係を満足し、前記溝は、深さdの溝と、深さ2dの溝との2段の溝であり、
前記各情報記録媒体で反射及び回折の少なくともいずれかがされた光を前記光検出手段で検出することを特徴とする光情報記録再生装置。 - 第1の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第1の波長の光を発する第1の光源と、
第2の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第2の波長の光を発する第2の光源と、
前記第1の光源、及び前記第2の光源から出射された光を集光する集光手段と、
前記第1の波長の光は透過し、前記第2の波長の光は回折する光学素子と、
前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光を検出する光検出手段とを含む光ヘッドを備え、
さらに、前記各情報記録媒体と前記光ヘッドとを相対的に移動させる移動手段とを備え、
前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光は、前記光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記各情報記録媒体上に照射され、
前記光学素子は、基材に溝が形成された光学素子であって、波長400nmにおける前記基材の屈折率をn、1段当たりの前記溝の深さをd(nm)とすると、
380nm≦(n−1)×d≦420nm
の関係を満足し、
前記溝は、深さd、深さ2d、深さ3d、深さ4dとの4段に形成されており、
前記各情報記録媒体で反射及び回折の少なくともいずれかがされた光を前記光検出手段で検出することを特徴とする光情報記録再生装置。 - 前記溝は、深さ2d、深さ4d、深さd、深さ3dの順、又は深さ3d、深さd、深さ4d、深さ2dの順並んでいる請求項32に記載の光情報記録再生装置。
- 第1の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第1の波長の光を発する第1の光源と、
第2の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第2の波長の光を発する第2の光源と、
第3の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第3の波長の光を発する第3の光源と、
前記第1の光源、第2の光源、及び第3の光源とから出射された光を集光する集光手段と、
前記第1の波長の光は透過し、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光は回折する第1の光学素子と、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光を検出する光検出手段とを含む光ヘッドを備え、
さらに、前記各情報記録媒体と前記光ヘッドとを相対的に移動させる移動手段を備えており、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光は前記光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記各情報記録媒体上に照射され、
前記第1の光学素子は、基材に溝が形成された光学素子であって、
波長400nmにおける前記基材の屈折率をn、1段当たりの前記溝の深さをd(nm)とすると、
380nm≦(n−1)×d≦420nm
の関係を満足し、
前記溝は、深さdと、深さ2dとの2段に形成されており、
前記各情報記録媒体で反射及び回折の少なくともいずれかがされた光を前記光検出手段で検出することを特徴とする光情報記録再生装置。 - 第1の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第1の波長の光を発する第1の光源と、
第2の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第2の波長の光を発する第2の光源と、
第3の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第3の波長の光を発する第3の光源と、
前記第1の光源、第2の光源、及び第3の光源とから出射された光を集光する集光手段と、
前記第1の波長の光は透過し、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光は回折する第1の光学素子と、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光を検出する光検出手段とを含む光ヘッドを備え、
さらに、前記各情報記録媒体と前記光ヘッドとを相対的に移動させる移動手段を備えており、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光は前記光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記各情報記録媒体上に照射され、
前記第1の光学素子は、基材に溝が形成された光学素子であって、
波長400nmにおける前記基材の屈折率をn、1段当たりの前記溝の深さをd(nm)とすると、
380nm≦(n−1)×d≦420nm
の関係を満足し、
前記溝は、深さdと、深さ2dと、深さ3dと、深さ4dとの4段に形成されており、
前記各情報記録媒体で反射及び回折の少なくともいずれかがされた光を前記光検出手段で検出することを特徴とする光情報記録再生装置。 - 前記第1の波長の光、及び前記第3の光は透過し、前記第2の波長の光は回折する第2の光学素子をさらに備えており、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光は、前記2つの光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記情報記録媒体上に照射される請求項34又は35に記載の光情報記録再生装置。 - 基材の平面から突出した段差が形成された光学素子であって、
波長400nmにおける前記基材の屈折率をn、1段当たりの前記段差の高さをd(nm)とすると、
760nm≦(n−1)×d≦840nm
の関係を満足し、
前記段差の高さは、dの整数倍であることを特徴とする光学素子。 - 前記段差は、同心円状に形成されている請求項37に記載の光学素子。
- 第1の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする380nm〜420nmの範囲の第1の波長の光を発する第1の光源と、
第2の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第2の波長の光を発する第2の光源と、
前記第1の波長の光は透過させ、前記第2の波長の光の位相を変化させる光学素子と、
前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光を前記情報記録媒体に集光する集光手段と、
前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光を検出する検出手段とを備え、
前記光学素子は、基材の平面から突出した段差が形成された光学素子であって、
波長400nmにおける前記基材の屈折率をn、1段当たりの前記段差の高さをd(nm)とすると、
760nm≦(n−1)×d≦840nm
の関係を満足することを特徴とする光ヘッド。 - 第1の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする380nm〜420nmの範囲の第1の波長の光を発する第1の光源と、
第2の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第2の波長の光を発する第2の光源と、
前記第1の波長の光は透過させ、前記第2の波長の光の位相を変化させる光学素子と、
前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光を前記情報記録媒体に集光する集光手段と、
前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光を検出する検出手段とを備え、
前記第2の光源の位置は、前記光学素子が無いときの前記第2の情報記録媒体の情報記録面における収差が最小となる位置よりも前記集光手段に近い側に設定し、
前記光学素子は、基材の平面から突出した段差が形成された光学素子であって、
波長400nmにおける前記基材の屈折率をn、1段当たりの前記段差の高さをd(nm)とすると、
380nm≦(n−1)×d≦420nm
の関係を満足することを特徴とする光ヘッド。 - 第1の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする380nm〜420nmの範囲の第1の波長の光を発する第1の光源と、
第2の情報記録媒体に情報に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第2の波長の光を発する第2の光源と、
前記第1の波長の光は透過させ、前記第2の波長の光の位相を変化させる光学素子と、
前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光を前記情報記録媒体に集光する集光手段と、
前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光を検出する検出手段とを備え、
前記第2の光源の位置は、前記光学素子が無いときの前記第2の情報記録媒体の情報記録面における収差が最小となる位置と、前記集光手段に入射する第2の波長の光が平行光となる位置との略中間の位置に対して前記集光手段から遠い側に設定し、
前記光学素子は、基材の平面から突出した段差が形成された光学素子であって、
波長400nmにおける前記基材の屈折率をn、1段当たりの前記段差の高さをd(nm)とすると、
380nm≦(n−1)×d≦420nm
の関係を満足することを特徴とする光ヘッド。 - 前記集光手段を傾けるチルト駆動手段をさらに備えた請求項39、40、又は41に記載の光ヘッド。
- 第1の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする380nm〜420nmの範囲の第1の波長の光を発する第1の光源と、
第2の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第2の波長の光を発する第2の光源と、
前記第1の波長の光は透過させ、前記第2の波長の光の位相を変化させる光学素子と、
前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光を前記情報記録媒体に集光する集光手段と、
前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光を検出する検出手段とを備え、
前記集光手段に入射する第2の波長の光は平行光であり、
前記光学素子は、基材の平面から突出した段差が形成された光学素子であって、
波長400nmにおける前記基材の屈折率をn、1段当たりの前記段差の高さをd(nm)とすると、
380nm≦(n−1)×d≦420nm
の関係を満足することを特徴とする光ヘッド。 - 前記光学素子は、第2の波長の光が第2の情報記録媒体の情報記録面に集光する際の収差を70mλ以下に補正する請求項39、40、41、又は43に記載の光ヘッド。
- 第1の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする380nm〜420nmの範囲の第1の波長の光を発する第1の光源と、
第2の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第2の波長の光を発する第2の光源と、
第3の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第3の波長の光を発する第3の光源と、
前記第1の波長の光、及び前記第3の波長の光は透過させ、前記第2の波長の光の位相を変化させる光学素子と、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光を前記情報記録媒体に集光する集光手段と、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光を検出する検出手段とを備え、
前記光学素子は、基材の平面から突出した段差が形成された光学素子であって、
前記光学素子の波長400nmでの屈折率をn1、前記第3の波長をλ3(nm)、前記光学素子の波長λ3での屈折率をn3、1段当たりの前記段差の高さをd(nm)とすると、
760nm≦(n1−1)×d≦840nm
−10nm≦λ1/(n1−1)−λ3/(n3−1)/2≦10nm
の関係を満足することを特徴とする光ヘッド。 - 第1の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする380nm〜420nmの第1の波長の光を発する第1の光源と、
第2の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第2の波長の光を発する第2の光源と、
第3の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第3の波長の光を発する第3の光源と、
前記第1の波長の光、及び前記第3の波長の光は透過させ、前記第2の波長の光の位相を変化させる光学素子と、
前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光は透過させ、前記第3の波長の光は回折させる液晶素子と、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光を前記情報記録媒体に集光する集光手段と、
前記第1の波長の光、前記第2の波長の光、及び前記第3の波長の光を検出する検出手段とを備え、
前記光学素子は、基材の平面から突出した段差が形成された光学素子であって、
前記400nmにおける前記基材の屈折率をn、1段当たりの前記段差の高さをd(nm)とすると、
760nm≦(n−1)×d≦840nm
の関係を満足し、
前記液晶素子は、レリーフ状ホログラムパターンを有する基板と、前記レリーフ状ホログラムパターン上に形成される第1の透明電極と、液晶を挟んで前記第1の透明電極と対向配置される第2の透明電極とを備え、前記第1の透明電極と前記第2の透明電極に印加する電圧を制御して前記第1の波長の光、及び前記第2の波長の光を透過させ、前記第3の波長の光を回折させることを特徴とする光ヘッド。 - 請求項39、40、41、43、45、又は46に記載の光ヘッドと、前記各情報記録媒体と前記光ヘッドとを相対的に移動させる移動手段とを備えた光情報記録再生装置。
- 請求項6、7、13、14、39、40、41、43、45、又は46に記載の光ヘッドを含む光情報記録再生装置を外部記憶装置として備えたコンピュータ。
- 請求項6、7、13、14、39、40、41、43、45、又は46に記載の光ヘッドを含む光情報記録再生装置を備え、情報記録媒体に対し映像の記録及び再生のうち少なくとも映像の記録をする映像記録装置。
- 請求項6、7、13、14、39、40、41、43、45、又は46に記載の光ヘッドを含む光情報記録再生装置を備え、情報記録媒体から映像を再生する再生専用の映像再生装置。
- 請求項6、7、13、14、39、40、41、43、45、又は46に記載の光ヘッドを含む光情報記録再生装置を外部記憶装置として備えたサーバー。
- 請求項6、7、13、14、39、40、41、43、45、又は46に記載の光ヘッドを含む光情報記録再生装置を外部記憶装置として備えたカーナビゲーションシステム。
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