JPH10134400A - 光ヘッド装置 - Google Patents

光ヘッド装置

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JPH10134400A
JPH10134400A JP8285568A JP28556896A JPH10134400A JP H10134400 A JPH10134400 A JP H10134400A JP 8285568 A JP8285568 A JP 8285568A JP 28556896 A JP28556896 A JP 28556896A JP H10134400 A JPH10134400 A JP H10134400A
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Japan
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optical
lens
collimator lens
objective lens
collimator
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JP8285568A
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Junichi Takahashi
準一 高橋
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NEC Corp
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    • G11B7/0927—Electromechanical actuators for lens positioning for focusing only

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  • Optics & Photonics (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】現状よりも高密度化された情報が記録された光
ディスクと従来の密度で記録された光ディスクの２つの
異なる厚みの光ディスクの再生を可能とする光ヘッド装
置を提供する。 【解決手段】半導体レーザ光源２からの出射光を微小ス
ポットとして集光する光学系に光ディスクの厚みの違い
にあわせ、レンズアクチュエータ５ａ，５ｂによるコリ
メータレンズ４ａと対物レンズ３の光軸方向の移動によ
り光ディスクの板厚の違いによる収差を打ち消すことが
できる。また、他の例のものは、第一のコリメータレン
ズで発生する収差を打ち消す第二のコリメータレンズ
と、第一のコリメータレンズと第二のコリメータレンズ
で残留する収差を補正する対物レンズとを有し、光ディ
スクの板厚の違いによる収差を打ち消すことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、情報が光学的に記
録される光ディスク等の記録・再生を行う光学式記録再
生装置の情報再生方式における光ヘッド装置に関し、特
に、高密度化された光ディスクと従来の密度の光ディス
クの厚みの違いによる収差の補正に関する。
【０００２】
【従来の技術】高密度・大容量の光ディスクとしての光
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，データファイルと用途を拡張しつつ、従来の
７倍以上の高密度・大容量化されたディジタルビデオデ
ィスクも実用化されてきている。光メモリ技術において
は、ミクロンオーダーに絞り込まれた光ビームを介して
情報の記録再生が高い信頼性で行われるために、光ヘッ
ド装置の光学系技術の高性能化に担うところが大きい。
【０００３】光学系技術の集約された光ヘッド装置にお
ける基本的な機能は、回折限界の微小スポットを形成す
る集光性の機能と光学系の微小スポットの焦点制御とピ
ット信号検出の機能、さらには、光学系の微小スポット
のトラッキング制御機能の３つに大別される。
【０００４】これらは、目的、用途に応じて各種の光学
系ならびに光電変換検出方式の組み合わせによって実現
されている。
【０００５】従来の光ヘッド装置について図面を参照し
て説明する。
【０００６】図４は従来の光ヘッド装置の一例の光学系
のブロック図、図５は従来の光ヘッド装置の対物レンズ
の光ディスク厚みと集光スポットの関係を示す図であ
る。
【０００７】図４において、従来の光ヘッド装置は、光
ディスク６に対してレーザスポットを照射し、光ディス
ク６の記録面に記録されている記録状態を検出すること
によって記録情報を読み出すように構成されている。光
学構成は、半導体レーザ７と回折格子８とビームスプリ
ッタ９と対物レンズ１０と光検出器１１とから構成さ
れ、光ディスク６上に光ビームで微小スポットを形成
し、反射光を情報の再生信号とする構成となっている。
【０００８】ここで、半導体レーザ７から出射した光
は、回折格子８を透過してトラッキングエラー信号を検
出するための３ビームを作成し、次にビームスプリッタ
９を反射して対物レンズ１０によって集光される。光デ
ィスク６の信号面からの反射光は、対物レンズ１０とビ
ームスプリッタ９を介して光検出器１１の受光面に入射
し、電気信号に変換され、情報信号を得る構成となって
いる。
【０００９】光ディスク６の面振れに追従させて微小ス
ポットを制御するためのフォーカシングエラー信号検出
では、光ディスク６から反射された光を再び対物レンズ
１０に入射し、ビームスプリッタ９で非点収差を作製
し、信号検出光学系へ導き、光検出器１１に入射させ、
フォーカシングエラー検出を行う。
【００１０】これにより、光ディスク６へ照射する微小
スポットが焦点位置から外れても光ディスク６の面振れ
に応じたエラー信号を得ることができるためエラー信号
を打ち消す制御信号をレンズアクチュエータに印加する
ことができる。
【００１１】光ディスク６の偏心に追従させるためのト
ラッキングエラー信号検出は、前述の回折格子８で作製
した３ビームを光ディスク６に照射し、±１次光をトラ
ッキングピットの両側に位置するよう回折格子８の回転
位置を設定し、±１次光の信号を差動で取ることでトラ
ッキングエラー検出を行う。
【００１２】±１次光のそれぞれの差を検出することに
より、エラー信号を得ることができる。これによりフォ
ーカシング機構と同様に光ディスク６へ照射する微小ス
ポットが目標のトラック位置から外れると光ディスク６
の偏芯に応じたエラー信号を得ることができるため、エ
ラー信号を打ち消す制御信号をレンズアクチュエータに
印加することができる以上のような光学的情報再生装置
による記録容量の増大化が望まれており、この様な装置
においては光ディスク上に照射する光スポットを小さく
することが高密度化には不可欠となっている。
【００１３】光ディスク上の微小スポットの大きさは、
レーザの波長λ及び対物レンズの開口数ＮＡに依存して
いる。従って、現在光ディスクに照射するスポットの大
きさを小さくするには、λを小さくしたり、ＮＡを大き
くしたりする設計が行われている。
【００１４】光ディスクの高密度に対応するためレーザ
波長を短くしたり対物レンズの開口数を大きくすること
によって、集光ビームのスポット径は小さくなる反面、
焦点深度も短くなり光ディスクの機械的な傾きやスピン
ドルモータの面振れによるチルト特性を満足するための
性能が維持できなくなる。これを解決するため、光ディ
スクの板厚を薄くする方法がある。
【００１５】高密度光ディスクについては、板厚を薄く
することとレーザ波長と対物レンズの開口数の設計によ
り達成が可能となる。この光学的組み合わせの光ヘッド
装置の場合、従来の板厚の光ディスクについては、光デ
ィスクの情報信号部に集光ビームを照射すると光ディス
ク厚みが異なるため球面収差が発生し、満足に記録再生
が行えなくなる。
【００１６】次に、従来の光ヘッド装置における対物レ
ンズと光ディスク厚みの関係について図面を参照して説
明する。
【００１７】図５に従来の設計での対物レンズと光ディ
スク厚みの関係を示し、図５（ａ）に示すように、対物
レンズ１０は光ディスク６の薄肉の光ディスクにあわせ
た設計がされている。
【００１８】従って、光ディスク記録面上では回折限界
の集光スポットを作製することができる。
【００１９】また、図５（ｂ）に薄肉の光ディスクにあ
わせた設計の対物レンズ１０を厚肉光ディスクで集光さ
せた場合を示す。図５（ａ）の場合とは違って、光ディ
スク６ａの光ディスク厚みが変わるため球面収差が発生
し、図５に示した様に設計を満たす満足な集光スポット
を作製することができなくなる。
【００２０】この問題を解決するため、特開平５−１２
０７２０号公報の様に、対物レンズの開口径を可変する
手段を液晶素子と一つの検光子で構成し、対物レンズと
開口径可変手段を一体型にし、対物レンズアクチュエー
タにより、同時に動かす構成とした方法があった。この
方法は対物レンズの開口数を開口径を変えることで行う
原理である。しかし、この方法では、対物レンズの十分
な収差補正は行えず、記録再生特性を満足することはで
きなかった。
【００２１】また、特願昭６１−５０４４８２号公報
（ｐ４．５１〜ｐ６最終行）のように光源と集光レンズ
の光軸方向の距離を変化させる調整手段をもうけて、光
路中の球面収差を除去する提案もあったが、集光レンズ
の元々持っている球面収差を補正することは可能である
が、球面光ディスク厚みにより発生した球面収差の補正
までは不可能であった。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】第一の問題点は、光デ
ィスクに構成された信号面保護のためのプラスチック基
板の厚みが変わる場合、集光ビームは、設計値からはず
れ波面収差を発生し、十分な再生ができないというのが
現状であった。
【００２３】その理由は、高密度化された光ディスクを
再生するために、光ヘッド装置の対物レンズの開口率は
大きくなってきている。このため光ディスクのプラスチ
ック基板の厚み変動は、集光スポットの収差劣化に敏感
となり所望の集光ビーム径を確保することはできなかっ
た。
【００２４】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、上記問
題点を解決するため、光ディスクの保護プラスチック基
板の厚みが違う光ディスクの情報を１つの光ヘッド装置
により再生可能とする光ヘッド装置を提供することにあ
る。
【００２５】そのため、 (1) 本発明の光ヘッド装置は、光ディスクに対してレー
ザスポットを照射し、光ディスクの記録面に記録されて
いる記録状態を検出することによって記録情報を読み出
すように構成されている光ヘッド装置において、レーザ
光源からの出射光を微小スポットとして集光する光学系
に光ディスクの厚みの違いにあわせコリメータレンズと
対物レンズの光軸方向の移動により光ディスクの板厚の
違いによる収差を打ち消すことを特徴としている。 (2) 本発明の光ヘッド装置は、上記(1) のコリメータレ
ンズと対物レンズの光軸方向の移動により光ディスクの
板厚の違いにより発生する収差をコリメータレンズと対
物レンズの光軸方向の移動により打ち消すために、コリ
メータレンズと対物レンズの曲率方向を対向させたこと
を特徴としている。 (3) 本発明の光ヘッド装置は、上記(1) または(2) コリ
メータレンズと対物レンズの光軸方向の移動により光デ
ィスクの板厚の違いにより発生する収差をコリメータレ
ンズと対物レンズの光軸方向の移動により打ち消すため
に、コリメータレンズを２つ有し、その２つのコリメー
タレンズの曲率方向を対向させたことを特徴としてい
る。 (4) 本発明の光ヘッド装置は、光源のレーザ光を平行光
あるいは正の曲率に変換する第一のコリメータレンズ
と、この第一のコリメータレンズで発生する収差を打ち
消す第二のコリメータレンズと、第一のコリメータレン
ズと第二のコリメータレンズとで残留する収差を打ち消
す対物レンズとを有することを特徴としている。
【００２６】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【００２７】図１は本発明の光ヘッド装置の一実施の形
態の光学系のブロック図、図２は本実施の形態の光ヘッ
ド装置の対物レンズとコリメータレンズの関係を示す
図、図３は本実施の形態の光ヘッド装置のコリメータレ
ンズ構成を示す図である。
【００２８】図１において、光ディスクからの情報信号
を再生する場合、光源の半導体レーザ２から出た光は、
コリメータレンズ４を通って平行光に変換される。平行
光に変換された光ビームは、対物レンズ３によって微小
光ビームを作製する。
【００２９】作製された微小光ビームは、光ディスク１
に照射され、光ディスク１上に記録された信号を再生す
るため、記録信号部分に微小スポットを照射する。この
際、光ディスク１は光ディスクの作製時生じる面ふれ、
偏芯が発生する。この機械精度のため１μｍ程度に集光
した光ビームは情報信号部分からはずれてしまうため、
対物レンズ３はフォーカシング，トラッキングの２軸に
可動なレンズアクチュエータ５ｂに保持され集光スポッ
トを情報信号部分に高精度に制御させる構成となってい
る。
【００３０】次に、本実施の形態の光ヘッド装置の対物
レンズとコリメータレンズの関係について図面を参照し
て説明する。
【００３１】図１，図２において、光ディスク１の厚み
が変わると、対物レンズ３の焦点距離が光ディスク厚み
と波長で決まる距離だけ、変動する。変動する分は、前
述のレンズアクチュエータ５ｂのフォーカシング機構に
より吸収できる。
【００３２】図１のように、対物レンズ３に最適な発散
光を入射する構成とすることで、幾何的な焦点位置は光
ディスク１の厚みの違いに合せた構成が可能である。
【００３３】しかし、対物レンズ３の設計条件からは大
きくはずれるため、球面収差が発生し、所望の集光ビー
ム径が得られないという問題があった。本発明では、コ
リメータレンズ４ａをレンズアクチュエータ５ａにより
光軸方向に移動させ、図中の点線のように移動させるこ
とにより、球面収差の劣化とスポット径の拡大の関係を
最適設計の上に構成することができる特徴がある。つま
り、光ディスク６の再生可能なスポット径の限界値を越
えることのない球面収差の打ち消しが可能となる。
【００３４】この球面収差を打ち消すために、図２に示
すように、コリメータレンズ４ａと対物レンズ３ａの対
向するレンズ同士の面を互いに向きあう曲率とすること
で、光学的な屈折時の変動率を最小にして、収差を抑え
るようにする。
【００３５】次に、本実施の形態の光ヘッド装置のコリ
メータレンズの構成について図面を参照して説明する。
【００３６】図３において、本光学構成では、コリメー
タレンズと対物レンズを対称型の組み合わせレンズ構成
としている。たとえば、第一のコリメータレンズ４ｂと
第二のコリメータレンズ４ｃの対向したレンズ曲率面を
正と負で構成したダブルガウス型のレンズ構成でも可能
である。本構成により、光ディスク厚みに対する収差補
正と同時にフォーカシングして対物レンズ３ａがフォー
カス方向に移動することによる収差の打ち消す機能が達
成できる。
【００３７】従って、高密度化された光ディスクにあわ
せてスポット径を設計した光学ヘッドにおいて、通常の
密度の光ディスクの再生を行う場合、本実施の形態のコ
リメータレンズをアクチュエータ等で可動とすること
で、再生信号が検出できるようになる。
【００３８】
【発明の効果】第一の効果は、本発明の光ヘッド装置の
構成により、厚みが異なる光ディスクの再生が１つの光
ヘッド装置で可能となり、高密度光ディスクの場合光デ
ィスク厚を薄くすることで、チルトマージンを確保する
ことによる対物レンズの高開口率化が可能となり、光学
式記録再生装置の大容量化が可能となる。
【００３９】従って、光ディスク厚みの違いによる球面
収差の補正を１つの光ヘッド装置内で解消することがで
き、安価でかつ、密度のコンパチブルな装置を安定な性
能で提供することができる。
【００４０】その理由は、対物レンズとコリメータレン
ズの光軸方向の移動により光ディスクの板厚の違いによ
る収差を補正でき、さらに光ディスクの板厚の違いによ
り発生する収差とコリメータレンズと対物レンズの光軸
方向の移動により発生する収差の２つの問題を吸収する
ことができるためである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ヘッド装置の一実施の形態の光学系
のブロック図である。
【図２】本実施の形態の光ヘッド装置の対物レンズとコ
リメータレンズの関係を示す図である。
【図３】本実施の形態の光ヘッド装置のコリメータレン
ズ構成を示す図である。
【図４】従来の光ヘッド装置の一例の光学系のブロック
図である。
【図５】従来の光ヘッド装置の対物レンズの光ディスク
厚みと集光スポットの関係を示す図である。
【符号の説明】
１ 光ディスク ２ 半導体レーザ ３，３ａ 対物レンズ ４，４ａ コリメータレンズ ４ｂ 第一のコリメータレンズ ４ｃ 第二のコリメータレンズ ５ａ，５ｂ レンズアクチュエータ ６，６ａ 光ディスク ７ 半導体レーザ ８ 回折格子 ９ ビームスプリッタ １０ 対物レンズ １１ 光検出器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光ディスクに対してレーザスポットを照
    射し、前記光ディスクの記録面に記録されている記録状
    態を検出することによって記録情報を読み出すように構
    成されている光ヘッド装置において、レーザ光源からの
    出射光を微小スポットとして集光する光学系に光ディス
    クの厚みの違いにあわせコリメータレンズと対物レンズ
    の光軸方向の移動により光ディスクの板厚の違いによる
    収差を打ち消すことを特徴とする光ヘッド装置。
  2. 【請求項２】 前記コリメータレンズと対物レンズの光
    軸方向の移動により光ディスクの板厚の違いにより発生
    する収差を前記コリメータレンズと対物レンズの光軸方
    向の移動により打ち消すために、前記コリメータレンズ
    と対物レンズの曲率方向を対向させたことを特徴とする
    請求項１記載の光ヘッド装置。
  3. 【請求項３】 前記コリメータレンズと対物レンズの光
    軸方向の移動により光ディスクの板厚の違いにより発生
    する収差を前記コリメータレンズと対物レンズの光軸方
    向の移動により打ち消すために、前記コリメータレンズ
    を２つ有し、その２つのコリメータレンズの曲率方向を
    対向させたことを特徴とする請求項１または請求項２記
    載の光ヘッド装置。
  4. 【請求項４】 光源のレーザ光を平行光あるいは正の曲
    率に変換する第一のコリメータレンズと、この第一のコ
    リメータレンズで発生する収差を打ち消す第二のコリメ
    ータレンズと、前記第一のコリメータレンズと第二のコ
    リメータレンズとで残留する収差を打ち消す対物レンズ
    とを有することを特徴とする光ヘッド装置。
JP8285568A 1996-10-28 1996-10-28 光ヘッド装置 Pending JPH10134400A (ja)

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JP8285568A JPH10134400A (ja) 1996-10-28 1996-10-28 光ヘッド装置
US08/958,159 US6108139A (en) 1996-10-28 1997-10-27 Optical head device and method of information reproduction using the same

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