JPH09259464A

JPH09259464A - 光学ヘッド、光ディスク記録再生装置及び光ディスク記録再生方法

Info

Publication number: JPH09259464A
Application number: JP8067816A
Authority: JP
Inventors: Noriaki Nishi; 紀彰西; Hirohisa Ishii; 浤久石井; Hideyoshi Horigome; 秀嘉堀米
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-03-25
Filing date: 1996-03-25
Publication date: 1997-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】異なる厚さの光ディスクに対して情報を正確
に記録再生する。。【解決手段】対物レンズ３３は、０．６ｍｍの厚さの
基板を有する光ディスク（高密度光ディスク）に最適化
するように設計されている。絞り３１は、光ディスク２
０の基板の厚さが０．６ｍｍのとき、位置Ｘ１に配置さ
れ、１．２ｍｍのとき、位置Ｘ２に配置される。位置Ｘ
２に配置されている絞り３１は、半導体レーザ素子３０
から出射されるレーザ光の径の大きさを小さくし、すな
わち、対物レンズ３３の実質的な開口数を所定の値より
も小さくし、対物レンズ３３により、１．２ｍｍの厚さ
の基板を有する光ディスク（低密度光ディスク）を再生
可能とさせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学ヘッド、光デ
ィスク記録再生装置及び光ディスク記録再生方法に関
し、特に、レーザ光の径を絞る絞りを設けることによ
り、異なる厚さの光ディスクに対して情報を記録または
再生できるようにした光学ヘッド、光ディスク記録再生
装置及び光ディスク記録再生方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスク記録再生装置は、コンパクト
ディスク（以下、ＣＤという）に代表される光ディスク
を駆動して、信号記録面に記録されている信号を読み出
したり、光ディスクに信号を記録する装置である。

【０００３】光ディスク記録再生装置は、光ディスクに
レーザ光を照射し、その反射光を検出して信号を読み取
る光学ヘッドを備えている。図１１は、従来の光学ヘッ
ドの一構成例を示す斜視図である。同図に示す光学ヘッ
ド１０３Ａは、有限系の光学ヘッドであり、半導体レー
ザ素子３０が、所定の波長のレーザ光をビームスプリッ
タ３２に向けて出射する。ビームスプリッタ３２は、そ
の反射面３２ａが対物レンズ３３の光軸Ｚに対して４５
゜傾斜した状態で配置されており、半導体レーザ素子３
０から出射された光は、ビームスプリッタ３２の反射面
３２ａで反射される。

【０００４】対物レンズ３３は凸レンズであり、ビーム
スプリッタ３２の反射面３２ａで反射された光を、回転
駆動されている光ディスク１２０の信号記録面１２０ａ
上の所定のトラックに、基板１２０ｂを介して収束させ
る。なお、この対物レンズ３３は、図示せぬ２軸アクチ
ュエータによって、フォーカシング方向（光ディスク１
２０に垂直な方向）及びトラッキング方向（光ディスク
１２０のトラックに垂直な方向）に移動可能に支持され
ている。

【０００５】光ディスク１２０の信号記録面１２０ａで
反射された戻りの光は、基板１２０ｂを介して対物レン
ズ３３に入射され、それによって集光され、さらに、ビ
ームスプリッタ３２を透過して光検出器３４上の受光部
（図示せず）に収束される。すなわち、ビームスプリッ
タ３２は、半導体レーザ素子３０から出射された往きの
光の光路と、光ディスク１２０の信号記録面１２０ａで
反射された戻りの光の光路を分岐するようになされてい
る。

【０００６】光検出器３４は、受光部で受光した光を光
電変換し、光ディスク１２０の信号記録面２０ａにおけ
る信号（ピット）に対応するＲＦ信号を出力する。そし
て、光学ヘッド１０３Ａから出力されたＲＦ信号に基づ
いて、光ディスク１２０の信号記録面１２０ａに記録さ
れた情報の再生が行われる。

【０００７】図１２は、従来の光学ヘッドの他の構成例
を示す側面図である。同図に示す光学ヘッド１０３Ｂは
有限系の光学ヘッドであり、既にコンパクトディスクの
再生装置用に実用化されているピックアップ用集積素子
５５を用いた光学ヘッドである。ピックアップ用集積素
子５５には、レーザ光を出射する半導体レーザ素子５
０、ビームスプリッタプリズム５１、及び光検出部５４
等が集積化されて形成されており、ピックアップ用集積
素子５５の小型化が図られている。

【０００８】半導体レーザ素子５０から出射された往き
の光は、ビームスプリッタプリズム５１の反射面５１ａ
で反射され、対物レンズ５３によって、光ディスク１２
０の基板１２０ｂを介して信号記録面１２０ａ上に収束
される。

【０００９】また、光ディスク１２０の信号記録面１２
０ａで反射された戻りの光は、対物レンズ５３によって
集光され、ビームスプリッタプリズム５１の反射面５１
ａを通過してビームスプリッタプリズム５１の内部に入
射する。ビームスプリッタプリズム５１の内部に入射し
た光は、光検出部５４上に形成されている４分割された
フォトダイオード６１に入射される。そして、一部の光
は、ビームスプリッタプリズム５１の下面の半透過膜５
１ｃで反射され、ビームスプリッタプリズム５１の内部
反射面５１ｂでさらに反射された後、４分割されたフォ
トダイオード６２に入射される。

【００１０】フォトダイオード６１及び６２は、それぞ
れに入射された光を光電変換して、その光電変換信号を
出力する。この２つの光電変換信号をもとに、フォーカ
スサーボ、トラッキングサーボが実行され、さらに、光
ディスク１２０に記録されている情報が再生される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、光デ
ィスクは、コンピュータの補助記憶媒体、音声・画像情
報のパッケージメディアとして用いられるようになり、
より多くの情報を記録させることができるように高密度
化が進められている。光ディスクの高密度化は、例え
ば、トラックピッチを狭くしたり、ピットの大きさを小
さくすることによって実現されている。そのために、光
学ヘッドにおける対物レンズ（例えば、図１１の対物レ
ンズ３３）の開口数ＮＡを、従来の対物レンズの開口数
よりも大きくして、より微細な径の光スポットが得られ
るようにしている。

【００１２】しかしながら、対物レンズの開口数ＮＡを
大きくすると、光ディスクを再生または記録する場合に
おける、光ディスクの傾き（スキュー）に対する許容
度、光ディスクの厚みむらに対する許容度、光ディスク
の信号記録面上におけるスポットのデフォーカスに対す
る許容度、の各許容度が減少してしまうという問題が生
じる。

【００１３】上記の各許容度の中でも、現在のシステム
上、最も厳しく判定される光ディスクの傾き（スキュ
ー）に対する許容度について以下に述べる。

【００１４】光ディスクは、通常、所定の厚さ（例え
ば、一般のＣＤの場合、１．２ｍｍ）の透明な基板１２
０ｂの一面に信号記録面１２０ａが形成されることによ
って構成されている。従って、光ディスク１２０が光デ
ィスク記録再生装置にセットされている場合において、
光ディスク１２０の面（例えば、信号記録面１２０ａ）
が、光学ヘッド３の対物レンズ３３の光軸Ｚに垂直とさ
れておらず、光ディスク１２０が傾きを有していると、
波面収差が生じて、光学ヘッドから出力されるＲＦ信号
の再生に悪影響を及ぼしてしまう。すなわち、ディスク
の傾きに対する許容度とは、光学ヘッドから出力される
ＲＦ信号の再生に悪影響を及ぼさない度合いを示してい
る。

【００１５】上記波面収差は、対物レンズ３３の開口数
ＮＡの３乗とスキュー角の約１乗に比例して発生する３
次のコマ収差が支配的であり、ディスクの傾きに対する
許容度は、対物レンズ３３の開口数ＮＡの３乗に反比例
しているといえる。

【００１６】低コストで大量生産されたポリカーボネイ
ト（複屈折性の出易い材料）等からなる透明な基板１２
０ｂを備える光ディスクは、面の各部におけるスキュー
角が、プラスマイナス０．５゜乃至１゜もある。従っ
て、上述したように、対物レンズ３３の開口数ＮＡを大
きくすると、さらに大きな波面収差が生じてしまう。す
ると、光学ヘッド１０３Ａの半導体レーザ素子３０から
の光ディスク１２０への集光スポットが非対称になっ
て、符号間干渉が著しく増加することとなり、正確なＲ
Ｆ信号の再生が困難になってしまう。

【００１７】上記の問題点を解決するためには、例え
ば、次に示す方法が有効である。上述したように、波面
収差は、３次のコマ収差が支配的である。また、３次の
コマ収差は、光ディスク１２０の基板１２０ｂの厚さに
比例する。そこで、光ディスクの基板１２０ｂの厚さを
半分にする（例えば、通常の厚さ１．２ｍｍから０．６
ｍｍにする）ことによって、３次のコマ収差を半減させ
るようにすることができる。

【００１８】つまり、光ディスク１２０を高密度化する
ために対物レンズ３３の開口数ＮＡを大きくした場合に
おいても、光ディスク１２０の基板１２０ｂの厚さを半
減させることによって、波面収差を減少させて、ＲＦ信
号の再生を正確に行うことが可能になる。ただし、この
場合、基板１２０ｂの厚さの薄い光ディスク（高密度化
した光ディスク）と、基板１２０ｂの厚さの厚い光ディ
スク（通常の光ディスク）の２種類の光ディスクが存在
することになる。

【００１９】ところで、一般に、収束光の光路中に厚さ
ｔの平行平板（例えば、光ディスク１２０の基板１２０
ｂ）が挿入されると、この厚さｔと対物レンズの開口数
ＮＡに関して、ｔ×（ＮＡ）⁴に比例する球面収差が発
生する。そこで、光学ヘッドに用いられる対物レンズ
は、この球面収差を打ち消すように設計されている。

【００２０】つまり、１．２ｍｍの厚さの基板１２０ｂ
を有する通常の光ディスクを駆動する場合に用いられる
光ディスク記録再生装置の光学ヘッドは、その１．２ｍ
ｍの厚さの基板１２０ｂによって発生する球面収差を打
ち消すように設計された対物レンズを備えている。

【００２１】しかしながら、０．６ｍｍの厚さの基板１
２０ｂを有する光ディスクによって発生する球面収差
は、１．２ｍｍの厚さの基板１２０ｂを有する光ディス
クによって発生する球面収差と異なるので、０．６ｍｍ
の厚さの基板１２０ｂを有する光ディスクを、１．２ｍ
ｍの厚さの基板１２０ｂを有する光ディスク用の光ディ
スク記録再生装置に装着して駆動すると、良好な再生信
号を検出することができないという課題が生じる。

【００２２】さらに、基板１２０ｂが、０．６ｍｍの厚
さの光ディスクと、１．２ｍｍの厚さの光ディスクの両
方を再生するためには、それぞれの基板の厚さに対応し
て設計された対物レンズを備える光学ヘッドを、別々に
用意する必要があり、コストが高くなってしまうという
課題が生じる。

【００２３】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、異なる厚さの光ディスクに対して情報を記
録または再生することができるようにすることを目的と
する。

【００２４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の光学ヘ
ッドは、光を出射する出射手段と、出射手段により出射
された光を光ディスクの信号記録面上に集光するととも
に、光ディスクで反射した光を集光する集光手段と、光
ディスクで反射され、集光手段により集光された光を受
光する受光手段と、出射手段と集光手段の間に配置さ
れ、出射手段から出射された光の光路を集光手段側に向
けさせ、光ディスクで反射され、集光手段によって集光
された光の光路を受光手段側に向けさせるように光を分
岐する分岐手段と、出射手段により出射された光の光路
上に配置され、出射手段から出射された光の径の大きさ
を制御する絞り手段と、光ディスクの厚さに対応して、
絞り手段を光の光路に沿って移動させる移動手段とを備
えることを特徴とする。

【００２５】請求項２に記載の光ディスク記録再生装置
は、光を出射する出射手段と、出射手段により出射され
た光を光ディスクの信号記録面上に集光するとともに、
光ディスクで反射した光を集光する集光手段と、光ディ
スクで反射され、集光手段により集光された光を受光す
る受光手段と、出射手段と集光手段の間に配置され、出
射手段から出射された光の光路を集光手段側に向けさ
せ、光ディスクで反射され、集光手段によって集光され
た光の光路を受光手段側に向けさせるように光を分岐す
る分岐手段と、出射手段により出射された光の光路上に
配置され、出射手段から出射された光の径の大きさを制
御する絞り手段と、光ディスクの厚さを検出する検出手
段と、検出手段の検出結果に対応して、絞り手段を光の
光路上に沿って移動させる移動手段とを備えることを特
徴とする。

【００２６】請求項５に記載の光ディスク記録再生方法
は、光を出射し、光の径の大きさを制御する絞りの位置
を、光ディスクの厚さに対応して変化させ、光を光ディ
スクの信号記録面上に集光し、光ディスクの信号記録面
で反射された光を検出することを特徴とする。

【００２７】請求項１に記載の光学ヘッドにおいては、
出射手段が、光を出射し、集光手段が、出射手段により
出射された光を光ディスクの信号記録面上に集光すると
ともに、光ディスクで反射した光を集光する。受光手段
は、光ディスクで反射され、集光手段により集光された
光を受光する。分岐手段は、出射手段と集光手段の間に
配置され、出射手段から出射された光の光路を集光手段
側に向けさせ、光ディスクで反射され、集光手段によっ
て集光された光の光路を受光手段側に向けさせるように
光を分岐する。絞り手段は、出射手段により出射された
光の光路上に配置され、出射手段から出射された光の径
の大きさを制御する。移動手段は、光ディスクの厚さに
対応して、絞り手段を光の光路上に沿って移動させる。

【００２８】請求項２に記載の光ディスク記録再生装置
においては、出射手段が、光を出射し、集光手段が、出
射手段により出射された光を光ディスクの信号記録面上
に集光するとともに、光ディスクで反射した光を集光す
る。受光手段は、光ディスクで反射され、集光手段によ
り集光された光を受光する。分岐手段は、出射手段と集
光手段の間に配置され、出射手段から出射された光の光
路を集光手段側に向けさせ、光ディスクで反射され、集
光手段によって集光された光の光路を受光手段側に向け
させるように光を分岐する。絞り手段は、出射手段によ
り出射された光の光路上に配置され、出射手段から出射
された光の径の大きさを制御し、検出手段は、光ディス
クの厚さを検出する。移動手段は、検出手段の検出結果
に対応して、絞り手段を光の光路上に沿って移動させ
る。

【００２９】請求項５に記載の光ディスク記録再生方法
においては、光が出射され、光の径の大きさを制御する
絞りの位置が、光ディスクの厚さに対応して変化され
る。光が光ディスクの信号記録面上に集光され、光ディ
スクの信号記録面で反射された光が検出される。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照して説明する。なお、従来の場合と対応する部分には
同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。

【００３１】図１は、本発明を適用した光ディスク記録
再生装置の一実施例の電気的構成を示すブロック図であ
る。本実施例の光ディスク記録再生装置１においては、
光ディスク２０は、スピンドルモータ２により所定の速
度で回転されるようになされている。光学ヘッド３は、
光ディスク２０に対してレーザ光を照射し、光ディスク
２０からの反射光を受光するようになされている。

【００３２】ＰＬＬ回路４は、光学ヘッド３が光ディス
ク２０に記録されている信号を再生して出力するＲＦ信
号を２値化して、２値化ＲＦ信号を生成するとともに、
ＲＦ信号に含まれるクロックを抽出し、同期クロック信
号を生成する。

【００３３】データエンコーダデコーダ５は、ＰＬＬ回
路４が出力する２値化ＲＦ信号と同期クロック信号の入
力を受け、同期クロック信号を基準にして、２値化ＲＦ
信号をデコードするようになされている。また、データ
エンコーダデコーダ５は、入力されたデータをエンコー
ドし、ＰＬＬ回路４を介して光学ヘッド３に出力するよ
うになされている。

【００３４】制御回路６は、フォーカスサーボ回路７、
トラッキングサーボ回路９、スレッドサーボ回路１１、
ソレノイド駆動回路１３（移動手段）、及び回転サーボ
回路１５の制御を行うようになされている。

【００３５】光学ヘッド３は、例えば非点収差法の原理
に従って、フォーカスエラー信号を生成するとともに、
例えばプッシュプル法の原理に従って、トラッキングエ
ラー信号を生成する。フォーカスサーボ回路７は、光学
ヘッド３が出力するフォーカスエラー信号の供給を受
け、このフォーカスエラー信号に対応して、フォーカス
コイル８を駆動し、光学ヘッド３のフォーカス制御（図
２に示す対物レンズ３３（集光手段）のフォーカス制
御）を行うようになされている。トラッキングサーボ回
路９は、光学ヘッド３が出力するトラッキングエラー信
号の供給を受け、このトラッキングエラー信号に対応し
てトラッキングコイル１０を駆動し、光学ヘッド３のト
ラッキング制御（図２に示す対物レンズ３３のトラッキ
ング制御）を行うようになされている。

【００３６】トラッキングサーボ回路９が出力する信号
は、スレッドサーボ回路１１に供給され、スレッドサー
ボ回路１５は、この信号（トラッキングエラー信号の直
流成分）に対応してスレッドモータ１７を駆動し、光学
ヘッド３を光ディスク２０の半径方向に移動させるよう
になされている。

【００３７】回転サーボ回路１５は、ＰＬＬ回路４が出
力する２値化ＲＦ信号及び同期クロック信号の供給を受
け、その２つの信号に対応してスピンドルモータ２を駆
動するようになされている。

【００３８】本実施例においてはまた、制御回路６（検
出手段）が、ＲＦ信号のレベルから光ディスク２０の基
板の厚さを検出し、ソレノイド駆動回路１３は、基板厚
検出信号の供給を受け、基板厚検出信号に対応してソレ
ノイド１４を駆動し、図２に示す光学ヘッド３の備える
絞り３１（絞り手段）の位置を移動させるようになされ
ている。

【００３９】図２は、図１に示す光学ヘッド３の構成例
を示す斜視図である。本実施例の光学ヘッド３の構成
は、図１１に示す光学ヘッド１０３Ａの構成と基本的に
同様であり、以下に示す点が異なっている。

【００４０】対物レンズ３３は、図１に示すフォーカス
サーボ回路７の制御に対応して駆動されるフォーカスコ
イル８により、光ディスク２０に対して垂直な方向に移
動するようになされている。また、対物レンズ３３は、
図１に示すトラッキングサーボ回路９の制御に対応して
駆動されるトラッキングコイル１０によって、光ディス
ク２０のトラックと垂直な方向に移動するようになされ
ている。

【００４１】また、本実施例における対物レンズ３３
は、０．６ｍｍの厚さの基板を有する光ディスク（すな
わち、高密度化された光ディスク）に生じる球面収差を
打ち消すように設計されており、その開口数ＮＡは０．
６とされている。すなわち、対物レンズ３３は、高密度
化された光ディスクに対して最適化されている。なお、
以下の記載においては、０．６ｍｍの厚さの基板を有す
る光ディスクを、単に、高密度光ディスクといい、１．
２ｍｍの厚さの基板を有する光ディスクを、単に、低密
度光ディスクという。

【００４２】信号生成回路３５は、光検出器３４（受光
手段）から出力される光電変換信号に対応して、ＲＦ信
号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号を
生成する。

【００４３】また、半導体レーザ素子３０（出射手段）
とビームスプリッタ３２（分岐手段）の間に絞り３１が
設けられている。この絞り３１は、例えば、不透明材料
よりなる板の中央部をくり貫き、所定の大きさの透明な
円管部（開口部３１ａ）を形成することによって作成さ
れている。なお、この絞り３１は、透明材料よりなる板
の中央部を開口部３１ａとして、その外周部に不透明化
処理を施すことによって形成するようにしてもよい。

【００４４】また、この絞り３１は、その開口部３１ａ
の中心点が、半導体レーザ素子３０の出射するレーザ光
の光軸と一致しつつ、レーザ光の光軸に平行に移動可能
とされている。

【００４５】すなわち、上記絞り３１は、例えば、図３
に示すように、ソレノイド１４のプランジャ１４ａに固
定されており、プランジャ１４ａがソレノイド１４の内
部に押し込まれると、半導体レーザ素子３０側に移動
し、プランジャ１４ａがソレノイド１４から押し出され
ると、ビームスプリッタ３２側に移動する。

【００４６】次に、本実施例の光ディスク記録再生装置
１の動作について説明する。

【００４７】光ディスク２０が光ディスク記録再生装置
１に装着されたとき、制御回路６は、スレッドサーボ回
路１１を制御し、スレッドモータ１２を駆動して、光ヘ
ッド３を光ディスク２０の所定の基準位置、例えば最内
周のトラック位置まで移動させる。また、制御回路６
は、回転サーボ回路１５を制御し、初期駆動信号をスピ
ンドルモータ２に供給させる。これにより、スピンドル
モータ２、従って、光ディスク２０が駆動され、回転す
る。

【００４８】さらに、制御回路６は、フォーカスサーボ
回路７を制御し、フォーカスサーボを実行させる。する
と光ヘッド３の半導体レーザ素子３０から出射され、絞
り３１の開口部３１ａを通過し、ビームスプリッタ３２
の反射面３２ａで反射されたレーザ光が、対物レンズ３
３によって集光され、光ディスク２０の信号記録面２０
ａの所定の位置に基板２０ｂを介して照射される。そし
て、光検出器３４は、信号記録面２０ａの所定の位置で
反射され、対物レンズ３３及びビームスプリッタ３２を
介して受光部で受光した反射光を光電変換し、その検出
信号を信号生成回路３５に供給する。

【００４９】信号生成回路３５は、供給された検出信号
をもとに、ＲＦ信号、フォーカスエラー信号、及びトラ
ッキングエラー信号を生成し、それぞれの信号を、制御
回路６、フォーカスサーボ回路７、及びトラッキングサ
ーボ回路９に供給する。

【００５０】制御回路６は、供給されたＲＦ信号のレベ
ルを検出し、そのレベルを基準値と比較する。そのレベ
ルが基準値より大きいとき、その光ディスク２０は高密
度光ディスクと判定され、基準値より小さいとき、低密
度光ディスクと判定される。制御回路６は、その判定結
果に対応する基板厚検出信号を生成してソレノイド駆動
回路１３に供給する。

【００５１】ソレノイド駆動回路１３は、制御回路６か
ら供給された基板厚検出信号に対応して、ソレノイド１
４を駆動し、図３に示すプランジャ１４ａをソレノイド
１４の内部に押し込むか、またはソレノイド１４の外部
に押し出す（すなわち、絞り３１を、図中、左または右
方向に移動させる）。

【００５２】例えば、光ディスク記録再生装置１に装着
された光ディスク２０のディスク厚が０．６ｍｍである
場合、プランジャ１４ａがソレノイド１４の内部に押し
込まれ、絞り３１は、図４に示すように、半導体レーザ
素子３０側に移動されて位置Ｘ１に配置される。

【００５３】一方、光ディスク記録再生装置１に装着さ
れた光ディスク２０のディスク厚が１．２ｍｍである場
合、プランジャ１４ａがソレノイド１４の外部に押し出
され、絞り３１は、図５に示すように、ビームスプリッ
タ３２側に移動されて位置Ｘ２に配置される。

【００５４】ここで、上記の絞り３１の配置される位置
Ｘ１，Ｘ２の設定について説明する。

【００５５】すなわち、本実施例の対物レンズ３３は、
高密度光ディスクに対して最適化がなされたものであ
る。従って、高密度光ディスクを駆動する場合において
は、半導体レーザ素子３０が出射するレーザ光を、その
まま対物レンズ３３に入射させる必要がある。よって、
上記の絞り３１の配置位置Ｘ１は、半導体レーザ素子３
０の出射するレーザ光の全てが絞り３１によって絞られ
ることなく、開口部３１ａを通過することができる位置
とされている。

【００５６】一方、低密度光ディスクを駆動させる場
合、対物レンズ３３の設計時の開口数ＮＡ（＝０．６）
をそのまま用いると、従来例において述べたように、デ
ィスク厚の違いに対応して許容範囲を超える球面収差が
生じてしまう。このディスク厚の違いによって生じる球
面収差は、対物レンズの開口数の４乗に比例しているた
め、球面収差を低く抑えるためには、対物レンズ３３の
実質的な開口数を所定の開口数ＮＡ₀（＜０．６）以下
に設定する必要がある。

【００５７】そこで、本実施例においては、この球面収
差を打ち消すために、半導体レーザ素子３０から出射さ
れたレーザ光の径を小さくし、対物レンズ３３の実質的
な開口数を所定の開口数ＮＡ₀以下にするようにしてい
る。なお、この所定の開口数ＮＡ₀は、光源波長λ（μ
ｍ）の０．４５／０．７８倍で表される。すなわち、ス
ポット光の径Ｄは、λ／ＮＡに比例し、通常、ＣＤを再
生する光ヘッドにおいては、λ＝０．７８μｍ、ＮＡ＝
０．４５とされているので、この場合のスポット光の径
と同一の径を得るようにするには、ＮＡ₀／λ＝０．４
５／０．７８とすればよい。例えば、光源波長λが０．
６３５μｍである場合、ＮＡ₀は０．３６６とされ、光
源波長λが０．６５０μｍである場合、ＮＡ₀は０．３
９２とされる。

【００５８】従って、本実施例においては、対物レンズ
３３に入射するレーザ光の径を小さくして対物レンズの
実質的な開口数をＮＡ₀にするような位置に絞り３１の
配置位置Ｘ２が設定されており、光ディスク２０として
低密度光ディスクが装着された場合、絞り３１が位置Ｘ
２に配置される。

【００５９】一方、フォーカスサーボ回路７は、光学ヘ
ッド３の信号生成回路３５から供給されたフォーカスエ
ラー信号に対応して、フォーカスコイル８を駆動し、光
学ヘッド３の対物レンズ３３を光ディスク２０に対して
垂直に移動させて所定の位置に配置する。

【００６０】また、ＰＬＬ回路４は、光ヘッド３の信号
生成回路３５が光ディスク２０の信号記録面２０ａに記
録されている信号を再生出力するＲＦ信号の入力を受
け、このＲＦ信号を２値化して２値化ＲＦ信号を生成す
るとともに、ＲＦ信号に含まれる同期信号に同期した同
期クロック信号を生成する。この２値化ＲＦ信号及び同
期クロック信号は、回転サーボ回路１５に供給され、回
転サーボ回路１５は、光ディスク２０を一定の線速度ま
たは角速度で回転させるようにスピンドルモータ２を制
御する。

【００６１】トラッキングサーボ回路９は、光学ヘッド
３の信号生成回路３５から出力されたトラッキングエラ
ー信号に対応してトラッキングコイル１０を駆動し、対
物レンズ３３を光ディスク２０のトラックに垂直な方向
に移動させ、所定の位置に配置させる。

【００６２】ＰＬＬ回路４により生成された２値化ＲＦ
信号及び同期クロック信号は、データエンコーダデコー
ダ５にも供給され、データエンコーダデコーダ５は、同
期クロック信号を基準にして、２値化ＲＦ信号をデコー
ドし、デコードした信号を出力する。記録モード時にお
いては、データエンコーダデコーダ５によりエンコード
されたデータが光学ヘッド３に供給され、光ディスク２
０に記録される。

【００６３】上述したように、本実施例の光ディスク記
録再生装置１においては、高密度光ディスク（ディスク
厚が０．６ｍｍの光ディスク２０）が装着された場合、
図４に示すように、絞り３１が、半導体レーザ素子３０
側の位置Ｘ１に配置されるようになされており、半導体
レーザ素子３０が出射するレーザ光の全てが、絞り３１
の開口部３１ａを通過する（すなわち、半導体レーザ素
子３０から出射されたレーザ光が絞られない）。また、
対物レンズ３３が、高密度光ディスクに最適化するよう
に設計されているので、ビームスプリッタ３２の反射面
３２ａで反射されたレーザ光（絞られていないレーザ
光）が、光ディスク２０の信号記録面２０ａ上に、厚さ
０．６ｍｍの基板２０ｂを介して正確に集光される。従
って、光ディスク２０の信号記録面２０ａに記録されて
いる信号を正確に再生することができる。

【００６４】また、本実施例の光ディスク装置１におい
ては、低密度光ディスク（ディスク厚が１．２ｍｍの光
ディスク２０）が装着された場合、図５に示すように、
絞り３１が、ビームスプリッタ３２側の位置Ｘ２（対物
レンズ３３の実質的な開口数をＮＡ₀以下にするように
設定された位置）に配置されるようになされており、レ
ーザ光が絞られる。よって、対物レンズ３３に入射され
るレーザ光の径が小さくされるので対物レンズ３３の実
質的な開口数が低くされる（ＮＡ₀にされる）。上述し
たように、ディスク厚の違いによって発生している球面
収差は、対物レンズ３３の開口数ＮＡの４乗に比例して
いるため、対物レンズ３３の実質的な開口数がＮＡ₀と
いう低い開口数にされたことに対応して、球面収差が低
く抑えられる。従って、低密度ディスクが装着された場
合においても、光ディスク２０の信号記録面２０ａに、
１．２ｍｍの基板２０ｂを介してレーザ光が正確に集光
され、信号記録面２０ａに記録されている信号を正確に
再生することができる。

【００６５】さらに、本発明においては、図１に示す光
学ヘッド３を他の構成にするようにしてもよい。図６
は、図１に示す光学ヘッド３の他の構成例を示す側面図
である。図６に示す光学ヘッド３の構成は、図１２に示
す光学ヘッド１０３Ｂの構成と基本的に同様である。

【００６６】すなわち、本実施例の光学ヘッド３は、有
限系の光学ヘッドであり、既にコンパクトディスクの再
生装置用に実用化されているピックアップ用集積素子５
５を用いた光学ヘッドである。ピックアップ用集積素子
５５には、レーザ光を出射する半導体レーザ素子５０、
ビームスプリッタプリズム５１、及び光検出部５４等が
集積されて形成されており、ピックアップ用集積素子５
５の小型化が図られている。

【００６７】ビームスプリッタプリズム５１は、その反
射面５１ａで、半導体レーザ素子５０から出射された往
きのレーザ光を光ディスク２０に向けて反射するように
なされている。また、ビームスプリッタプリズム５１
は、光ディスク２０の信号記録面２０ａで反射され、対
物レンズ５３により集光された戻りの光を屈折させてプ
リズムの内部に入射させる。

【００６８】本実施例の光学ヘッド３においては、図２
に示す絞り３１と同様の構成を有する絞り５２が、ビー
ムスプリッタプリズム５１と対物レンズ５３の間の所定
の位置に配置されている。

【００６９】この絞り５２は、図２乃至図５に示す絞り
３１と同様に、その中央部に円管状の透明領域（開口部
５２ａ）が形成されており、その開口部５２ａの外周部
分は、不透明領域とされている。また、絞り５２は、そ
の開口部５２ａの中心点が、ビームスプリッタプリズム
５１の反射面５１ａで反射されたレーザ光の光軸と一致
しつつ、レーザ光の光軸に平行に移動可能とされてい
る。

【００７０】対物レンズ５３は、高密度化された光ディ
スクに対して最適化されており、その開口数は、図２に
示す実施例の場合と同様に、０．６ｍｍとされている。
この対物レンズ５３は、半導体レーザ素子５０から出射
された往きのレーザ光を集光するとともに、光ディスク
２０の信号記録面２０ａで反射された戻りのレーザ光を
集光するようになされている。

【００７１】光検出部５４は、図７に示すように、その
表面上に、４分割されているフォトダイオード６１（６
１Ａ，６１Ｂ（６１Ｂ₁，６１Ｂ₂），６１Ｃ）及び６２
（６２Ａ，６２Ｂ（６２Ｂ₁，６２Ｂ₂），６２Ｃ）を備
えている。ビームスプリッタプリズム５１の内部に入射
されたレーザ光は、まず、光検出部５４のフォトダイオ
ード６１に入射される。そして、そのレーザ光の一部
は、フォトダイオード６１で反射され、もう一度ビーム
スプリッタプリズム５１の上面（内部反射面５１ｂ）で
反射されてフォトダイオード６２に入射される。

【００７２】フォトダイオード６１及び６２は、各々に
入射されたレーザ光を光電変換し、その光電変換信号を
信号生成回路５６に供給するようになされている。

【００７３】信号生成回路５６は、フォトダイオード６
１及び６２から供給された光電変換信号をもとに、フォ
ーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、及びＲＦ
信号を生成するようになされている。

【００７４】次に、図６に示す光学ヘッド３を用いた場
合の光ディスク記録再生装置１の動作について説明す
る。光ディスク２０が光ディスク記録再生装置１に装着
されたとき、制御回路６は、スレッドサーボ回路１１を
制御し、スレッドモータ１２を駆動して、光ヘッド３を
光ディスク２０の所定の基準位置、例えば最内周のトラ
ック位置まで移動させる。また、制御回路６は、回転サ
ーボ回路１５を制御し、初期駆動信号をスピンドルモー
タ２に供給させる。これにより、スピンドルモータ２、
従って、光ディスク２０が駆動され、回転する。

【００７５】さらに、制御回路６は、フォーカスサーボ
回路７及びトラッキングサーボ回路９を制御し、光学ヘ
ッド３から出力されるフォーカスエラー信号及びトラッ
キングエラー信号に対応する、フォーカスサーボ及びト
ラッキングサーボを実行させる。

【００７６】まず、光ヘッド３の半導体レーザ素子５０
から出射され、ビームスプリッタプリズム５１の反射面
５１ａで反射され、絞り５２の開口部５２ａを通過した
レーザ光が、対物レンズ５３によって集光され、光ディ
スク２０の信号記録面２０ａの所定の位置に、基板２０
ｂを介して照射される。そして、そのレーザ光は、信号
記録面２０ａで反射され、対物レンズ５３によって集光
され、絞り５２の開口部５２ａを通過してビームスプリ
ッタプリズム５１のプリズム内部に、屈折して入射す
る。

【００７７】ビームスプリッタプリズム５１の内部に入
射したレーザ光は、光検出部５４のフォトダイオード６
１に入射されるとともに、一部の光はビームスプリッタ
プリズム５１の下面の半透過膜５１ｃで反射され、さら
に、内部反射面５１ｂで反射されてフォトダイオード６
２に入射される。

【００７８】フォトダイオード６１及び６２は、入射さ
れたレーザ光を光電変換し、その光電変換信号を、図８
に示す信号生成回路５６のＲＦ信号生成部、フォーカス
エラー信号生成部及びトラッキングエラー信号生成部に
供給する。

【００７９】フォトダイオード６１の領域６１Ａから出
力された信号Ａと、領域６１Ｃから出力された信号Ｃが
加算器７１で加算され、その加算された信号（＝信号Ａ
＋信号Ｃ）が、信号生成回路５６のフォーカスエラー信
号生成部の減算器８１の反転入力端子に入力される。ま
た、領域６１Ｂの一方を形成している領域６１Ｂ₁から
出力された信号Ｂ₁と、領域６１Ｂの他方を形成してい
る領域６１Ｂ₂から出力された信号Ｂ₂が、加算器７２で
加算され、その加算された信号Ｂ（＝信号Ｂ₁＋信号
Ｂ₂）が、減算器８１の非反転入力端子に入力される。

【００８０】一方、フォトダイオード６２の領域６２Ａ
から出力された信号ａと、領域６２Ｃから出力された信
号ｃが加算器７３で加算され、その加算された信号（＝
信号ａ＋信号ｃ）が、信号生成回路５６のフォーカスエ
ラー信号生成部の減算器８２の反転入力端子に入力され
る。また、領域６２Ｂの一方を形成している領域６２Ｂ
₁から出力された信号ｂ₁と、領域６２Ｂの他方を形成し
ている領域６２Ｂ₂から出力された信号ｂ₂が、加算器７
４で加算され、その加算された信号ｂ（＝信号ｂ₁＋信
号ｂ₂）が、減算器８２の非反転入力端子に入力され
る。

【００８１】減算器８１は、非反転入力端子に入力され
た信号Ｂから、反転入力端子に入力された信号Ａと信号
Ｃの和を減算して信号ＰＤ１（＝信号Ｂ−（信号Ａ＋信
号Ｃ））を生成し、その信号ＰＤ１を出力する。同様
に、減算器８２は、非反転入力端子に入力された信号ｂ
から、反転入力端子に入力された信号ａと信号ｃの和を
減算して信号ＰＤ２（＝信号ｂ−（信号ａ＋信号ｃ））
を生成し、その信号ＰＤ２を出力する。

【００８２】減算器８１から出力された信号ＰＤ１は、
減算器８３の反転入力端子に入力され、減算器８２から
出力された信号ＰＤ２は、減算器８３の非反転入力端子
に入力される。減算器８３は、信号ＰＤ１から信号ＰＤ
２を減算してフォーカスエラー信号ＦＥ（＝ＰＤ１−Ｐ
Ｄ２）を生成する。

【００８３】このフォーカスエラー信号ＦＥは、図１に
示すフォーカスサーボ回路７に入力され、フォーカスサ
ーボ回路７は、フォーカスサーボ信号ＦＥが０になるよ
うにフォーカスサーボを実行する。

【００８４】また、上述したように、フォトダイオード
６１及び６２から出力された光電変換信号は、信号生成
回路５６のトラッキングエラー信号生成部にも供給され
る。

【００８５】すなわち、フォトダイオード６１の領域６
１Ａから出力された信号Ａと、領域６１Ｂ₁から出力さ
れた信号Ｂ₁が、加算器７５で加算され、その加算され
た信号（＝信号Ａ＋信号Ｂ₁）が加算器７６に入力され
る。また、フォトダイオード６２の領域６２Ｃから出力
された信号ｃと、領域６２Ｂ₂から出力された信号ｂ
₂が、加算器７７で加算され、その加算された信号（＝
信号ｂ₂＋信号ｃ）が加算器７６に入力される。加算器
７６に入力された各信号はそこで加算され、その加算さ
れた信号（＝信号Ａ＋信号Ｂ₁＋信号ｂ₂＋信号ｃ）は、
信号生成回路５６のトラッキングエラー信号生成部の減
算器８４の非反転入力端子に入力される。

【００８６】一方、フォトダイオード６１の領域６１Ｃ
から出力された信号Ｃと、領域６１Ｂ₂から出力された
信号Ｂ₂は、加算器７８で加算され、その加算された信
号（＝信号Ｂ₂＋信号Ｃ）が加算器７９に入力される。
また、フォトダイオード６２の領域６２Ａから出力され
た信号ａと、領域６２Ｂ₁から出力された信号ｂ₁は、加
算器８０で加算され、その加算された信号（＝信号ａ＋
信号ｂ₁）が加算器７９に入力される。加算器７９に入
力された各信号はそこで加算され、その加算された信号
（＝信号Ｂ₂＋信号Ｃ＋信号ａ＋信号ｂ₁）は、減算器８
４の反転入力端子に入力される。

【００８７】減算器８１は、次に示す（１）式に基づい
てトラッキングエラー信号ＴＥを生成する。

【００８８】ＴＥ＝（非反転入力端子に入力された信号） −（反転入力端子に入力された信号）＝（信号Ａ＋信号Ｂ₁＋信号ｂ₂＋信号ｃ） −（信号Ｂ₂＋信号Ｃ＋信号ａ＋信号ｂ₁）・・・（１）

【００８９】このトラッキングエラー信号ＴＥは、図１
に示すトラッキングサーボ回路９に供給され、トラッキ
ングサーボ回路９は、このトラッキングエラー信号ＴＥ
が０になるようにトラッキングサーボを実行する。

【００９０】また、加算器７１から出力された信号（＝
信号Ａ＋信号Ｃ）と加算器７２から出力された信号（＝
信号Ｂ（＝信号Ｂ₁＋信号Ｂ₂））が、信号生成回路５６
のＲＦ信号生成部の加算器８５に入力され、その両者が
さらに加算されて出力される。同様に加算器７３から出
力された信号（＝信号ａ＋信号ｃ）と加算器７４から出
力された信号（＝信号ｂ（＝信号ｂ₁＋信号ｂ₂））が加
算器８６に入力され、その両者がさらに加算されて出力
される。

【００９１】加算器８５から出力された信号（＝信号Ａ
＋信号Ｂ＋信号Ｃ）と加算器８６から出力された信号
（＝信号ａ＋信号ｂ＋信号ｃ）は加算器８７に入力さ
れ、そこで両者が加算される。この加算された信号（＝
信号Ａ＋信号Ｂ＋信号Ｃ＋信号ａ＋信号ｂ＋信号ｃ）が
ＲＦ信号としてＰＬＬ回路４に出力される。

【００９２】光学ヘッド３の信号生成回路５６により生
成されたＲＦ信号はまた、制御回路６に供給され、制御
回路６は、供給されたＲＦ信号のレベルを検出し、その
レベルを基準値と比較する。そのレベルが基準値より大
きいとき、その光ディスク２０は高密度光ディスクと判
定され、基準値より小さいとき低密度光ディスクと判定
される。制御回路６は、その判定結果に対応する基板厚
検出信号を生成してソレノイド駆動回路１３に供給す
る。

【００９３】ソレノイド駆動回路１３は、図２乃至図５
に示す実施例の場合と同様にして、絞り５２の配置位置
を制御する。

【００９４】例えば、光ディスク記録再生装置１に装着
された光ディスク２０のディスク厚が０．６ｍｍである
場合、信号生成回路５６から出力される基板厚検出信号
に対応して、絞り５２が、図９に示すように、ビームス
プリッタプリズム５１側に移動されて位置Ｙ１（図４に
示す位置Ｘ１に対応する位置）に配置され、半導体レー
ザ素子５０から出射されたレーザ光が、絞られることな
く対物レンズ５３に入射する。

【００９５】一方、光ディスク記録再生装置１に装着さ
れた光ディスク２０のディスク厚が１．２ｍｍである場
合、絞り５２は、図１０に示すように、対物レンズ５３
側に移動されて位置Ｙ２（図５に示す位置Ｘ２に対応す
る位置）に配置され、半導体レーザ素子５０から出射さ
れたレーザ光が絞られ、所定の径（低密度光ディスクに
対して最適化されるような径）のレーザ光が対物レンズ
５３に入射される。

【００９６】従って、本実施例の光学ヘッド３において
も、図２に示す光学ヘッド３と同様の効果を得ることが
でき、０．６ｍｍの厚さを有する光ディスク及び１．２
ｍｍの厚さを有する光ディスクの両方に対して正確に情
報を記録または再生させることができる。

【００９７】なお、図２に示す光学ヘッド３において
も、図６に示す光学ヘッド３の場合と同様に、絞り３１
をビームスプリッタ３２と対物レンズ３３の間に配置す
るようにしてもよい。但し、このような構成にする場合
においては、図６に示す光学ヘッド３のように、サイズ
の小さいピックアップ用集積素子５５の内部に、半導体
レーザ素子５０及びビームスプリッタプリズム５２を集
積させたほうが、絞りを小型化及び軽量化することがで
きる。

【００９８】また、以上の実施例においては、有限系の
光学ヘッドについて説明したが、本発明は、無限系の光
学ヘッドにおいても、その発散または収束光路中に絞り
を配置することで応用することができる。

【００９９】さらに、以上の実施例においては、光ディ
スクの種類を２種類（１．２ｍｍと０．６ｍｍの厚さを
有する光ディスク）としているが、３種類以上の場合に
も、本発明は適用することができる。例えば、２枚の基
板を張り合わせた張り合わせ光ディスクＤｅｇｉｔａｌ
ＶｉｄｅｏＤｉｓｋ（ＤＶＤ）（ディジタルビデオ
ディスク）と、通常の光ディスク（ＣＤ）の両方に対し
て情報を記録再生するさせる場合においても、本発明は
有効である。

【０１００】

【発明の効果】以上のように、本発明の光学ヘッド、光
ディスク記録再生装置、及び光ディスク記録再生方法に
よれば、絞りの位置を光路に平行に移動させることで集
光される光の径の大きさを制御するようにしたので、異
なる厚さの光ディスクに対して、簡単かつ正確に、情報
を記録または再生させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した光ディスク記録再生装置の一
実施例の電気的構成を示すブロック図である。

【図２】図１に示す光学ヘッド３の構成例を示す斜視図
である。

【図３】図２に示す絞り３１の駆動機構を示す斜視図で
ある。

【図４】０．６ｍｍの厚さの基板を備える光ディスクを
再生する場合における光学ヘッド３の構成を示す斜視図
である。

【図５】１．２ｍｍの厚さの基板を備える光ディスクを
再生する場合における光学ヘッド３の構成を示す斜視図
である。

【図６】図１に示す光学ヘッド３の他の構成例を示す図
である。

【図７】図６に示す光検出部の構成例を示す平面図であ
る。

【図８】図６に示す信号生成回路５６のＲＦ信号生成
部、フォーカスエラー信号生成部及びトラッキングエラ
ー信号生成部の電気的構成を示すブロック図である。

【図９】０．６ｍｍの厚さの基板を備える光ディスクを
装着した場合における、図６に示す光学ヘッド３の状態
を示す図である。

【図１０】１．２ｍｍの厚さの基板を備える光ディスク
を装着した場合における、図６に示す光学ヘッド３の状
態を示す図である。

【図１１】従来の光学ヘッドの一構成例を示す斜視図で
ある。

【図１２】従来の光学ヘッドの他の構成例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１光ディスク記録再生装置，２スピンドルモー
タ，３光学ヘッド，４ＰＬＬ回路，５データ
エンコーダデコーダ，６制御回路，７フォーカス
サーボ回路，８フォーカスコイル，９トラッキ
ングサーボ回路，１０トラッキングコイル，１１
スレッドサーボ回路，１２スレッドモータ，１
３ソレノイド駆動回路，１４絞りモータ，１５
回転サーボ回路，２０光ディスク，２０ａ信
号記録面，３０半導体レーザ素子，３１絞り，
３１ａ開口部，３２ビームスプリッタ，３２
ａ反射面，３３対物レンズ，３４光検出器，
３５信号生成回路，４０ソレノイド，４０ａ
プランジャ，５０半導体レーザ素子，５１ビー
ムスプリッタプリズム，５２絞り，５２ａ開口
部，５３対物レンズ，５４光検出部，５５
ピックアップ用集積素子，５６信号生成回路，６
１，６２フォトダイオード，７１乃至８０加算
器，８１乃至８７減算器，１２０光ディスク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光を出射する出射手段と、前記出射手段により出射された前記光を光ディスクの信
号記録面上に集光するとともに、前記光ディスクで反射
した光を集光する集光手段と、前記光ディスクで反射され、前記集光手段により集光さ
れた光を受光する受光手段と、前記出射手段と前記集光手段の間に配置され、前記出射
手段から出射された光の光路を前記集光手段側に向けさ
せ、前記光ディスクで反射され、前記集光手段によって
集光された光の光路を前記受光手段側に向けさせるよう
に前記光を分岐する分岐手段と、前記出射手段により出射された前記光の光路上に配置さ
れ、前記出射手段から出射された光の径の大きさを制御
する絞り手段と、前記光ディスクの厚さに対応して、前記絞り手段を前記
光の光路に沿って移動させる移動手段とを備えることを
特徴とする光学ヘッド。
【請求項２】光を出射する出射手段と、前記出射手段により出射された前記光を光ディスクの信
号記録面上に集光するとともに、前記光ディスクで反射
した光を集光する集光手段と、前記光ディスクで反射され、前記集光手段により集光さ
れた光を受光する受光手段と、前記出射手段と前記集光手段の間に配置され、前記出射
手段から出射された光の光路を前記集光手段側に向けさ
せ、前記光ディスクで反射され、前記集光手段によって
集光された光の光路を前記受光手段側に向けさせるよう
に前記光を分岐する分岐手段と、前記出射手段により出射された前記光の光路上に配置さ
れ、前記出射手段から出射された光の径の大きさを制御
する絞り手段と、前記光ディスクの厚さを検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に対応して、前記絞り手段を前
記光の光路に沿って移動させる移動手段とを備えること
を特徴とする光ディスク記録再生装置。
【請求項３】前記絞り手段は、前記出射手段と前記分
岐手段の間に配置されていることを特徴とする請求項２
に記載の光ディスク記録再生装置。
【請求項４】前記絞り手段は、前記分岐手段と前記集
光手段の間に配置されていることを特徴とする請求項２
に記載の光ディスク記録再生装置。
【請求項５】光を出射し、前記光の径の大きさを制御する絞りの位置を、光ディス
クの厚さに対応して変化させ、前記光を前記光ディスクの信号記録面上に集光し、前記光ディスクの前記信号記録面で反射された光を検出
することを特徴とする光ディスク記録再生方法。