JPH10162421A - 光学ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 種々のタイプの光ディスクに対応可能で、し
かも、小型化が可能な光ディスク装置を実現可能な光学
ヘッドを提供するにある。 【解決手段】 光学ヘッドでは、第１及び第２の半導
体レーザ１１ａ、１１ｂが選択的に付勢されて異なる波
長を有する第１及び第２のレーザビームの一方が発生さ
れ、その発生されたレーザビームが偏光ビームスプリッ
タ２００によって共通光路にガイドされる。ガイドされ
たレーザビームは、対物レンズによって光ディスクにフ
ォーカスされ、光ディスクから反射された光ビームが検
出器で検出される。第２のレーザビームは、そのビーム
径が光束変換光学素子によって規制されて偏光ビームス
プリッタ２００内に入射される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光学ヘッドに係
り、特に、異なるタイプの光学的記録媒体に適用可能な
光学ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスク等の光学的記録媒体には、種
々のタイプがあり、この光学的記録媒体から光学的に情
報、或いは、データを読み出す光ディスク装置として同
様に種々のタイプが既に出現している。例えば、記録媒
体としてＣＤ（コンパクトディスク）、或いは、ＣＤ−
ＲＯＭ等の光学的記録媒体が開発され、これに対応した
光ディスク装置が開発されてから既に１０年以上が経過
している。この間、様々な種類の光学的記録媒体並びに
光ディスク装置が提案され、既に業務用或いは民生用と
して広く普及しているものもある。光学的記録媒体並び
に光ディスク装置の製品化までの段階では、予め業界内
の様々な分野で規格についての検討がなされ、この検討
に基づいて規格が定められ、この規格に基づいて製品の
設計並びに製造がなされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年、光学的記録媒体
に対する記録容量の増大及びその機能の拡張に関する要
望、例えば、再生専用のみでなく記録並びに消去が可能
である等の要望が時代的な背景から出現し、今日では、
ＤＶＤに代表されるような新たな規格が出現し、この規
格に対しても様々な提案が更になされている。このよう
な背景では、光学的記録媒体、即ち、光ディスクとして
様々なタイプが出現し、このような様々なタイプに対応
した光ディスク装置が開発され、また、提案されてい
る。このように種々のタイプの光ディスクに対応して様
々な光ディスク装置を用意することは、物理的並びに経
済的に問題があり、種々のタイプの光ディスクに対応可
能である単一の光ディスク装置の出現が望まれている。

【０００４】この発明は、上述した問題に鑑みなされた
ものであって、その目的は、種々のタイプの光ディスク
に対応可能で、しかも、小型化が可能な光ディスク装置
を実現可能な光学ヘッドを提供するにある。

【０００５】

【問題を解決するための手段】この発明によれば、第１
の光ビームを発生する第１の発生手段と、第２の光ビー
ムを発生する第２の発生手段と、第１及び第２の発生手
段を選択的に付勢して第１及び第２の光ビームの一方を
発生させる付勢手段と、夫々第１及び第２の光ビームが
通過する第１及び第２光路及び第１及び第２の光ビーム
が通過する共通光路規定する光路規定手段と、前記第１
及び第２光路を通過する第１及び第２の光ビームを夫々
共通光路に向ける光学手段と、前記共通光路を通過した
第１及び第２の光ビームを光学的記録媒体に向けて収束
する収束手段と、光学的記録媒体から反射された第１及
び第２の光ビームの一方を検出して検出信号を発生する
検出手段と、を具備することを特徴とする光学ヘッドが
提供される。

【０００６】また、この発明によれば、第１の波長を有
する第１の光ビームを発生する第１の発生手段と、第１
の波長とは異なる第２の波長を有する第２の光ビームを
発生する第２の発生手段と、第１及び第２の発生手段を
選択的に付勢して第１及び第２の光ビームの一方を発生
させる付勢手段と、夫々第１及び第２の光ビームが通過
する第１及び第２光路及び第１及び第２の光ビームが通
過する共通光路規定する光路規定手段と、前記第１及び
第２光路を通過する第１及び第２の光ビームを夫々共通
光路に向ける光学手段と、第２の光路中で第２の光ビー
ムの径を規制して第１及び第２の光ビームの径を異なら
せる規制手段と、前記共通光路を通過した第１及び第２
の光ビームを光学的記録媒体に向けて収束する収束手段
と、光学的記録媒体から反射された第１及び第２の光ビ
ームの一方を検出して検出信号を発生する検出手段と、
を具備することを特徴とする光学ヘッドが提供される。

【０００７】更に、この発明によれば、第１の波長を有
する第１レーザビームを発生する第１の半導体レーザ
と、第１の波長とは異なる第２の波長を有する第２のレ
ーザビームを発生する第２の半導体レーザと、第１及び
第２の半導体レーザを選択的に付勢して第１及び第２の
レーザビームの一方を発生させる付勢手段と、夫々第１
及び第２のレーザビームが通過する第１及び第２光路及
び第１及び第２の光ビームが通過する共通光路規定する
光路規定手段と、夫々、第１及び第２の光路中に配置さ
れ、第１及び第２の半導体レーザから発生された第１及
び第２のレーザビームをコリメートする第１及び第２の
コリメータレンズと、コリメートされた第１及び第２の
レーザビームの一方を透過し、他方を反射して夫々共通
光路に向ける偏光ビームスプリッタと、第２の光路中で
コリメートされた第２のレーザビームのビーム径を規制
して第１及び第２のレーザビームのビーム径を異ならせ
る規制手段と、前記共通光路を通過した第１及び第２の
レーザビームを光学的記録媒体に向けて収束する対物レ
ンズと、光学的記録媒体から反射された第１及び第２の
レーザビームの一方を検出して検出信号を発生する検出
手段と、を具備することを特徴とする光学ヘッドが提供
される。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下図面を参照してこの発明の光
学ヘッドの一実施例を搭載した光ディスク装置を詳細に
説明する。図１は、この発明の一実施例に係る光学ヘッ
ドが組み込まれた光ディスク装置のシステムの概略を示
し、図２は、図１に示される光学ヘッドを駆動する機構
の概略を示し、更に、図３は、図１及び図２に示された
光学ヘッドの構造を示している。

【０００９】図１に示されるように光ディスク装置は、
スピンドルモータ３３によって駆動される記録媒体とし
ての光ディスク５０下に光学ヘッド３が配置され、この
光学ヘッド３からの光ビームによって回転される光ディ
スク５０が検索され、光学ヘッド３からの検出信号が信
号処理系３１に出力され、この信号処理系３１内のデコ
ーダ（図示せず）によって再生信号に変換されて外部装
置１６０に出力される。

【００１０】外部装置１６０からは、再生及び記録の為
の命令信号、例えば、記録媒体の種類、記録、或いは、
再生処理命令、アクセス信号等が信号処理系３１に入力
され、この命令信号に基づいて制御信号が制御系３２及
び光学ヘッド３に供給される。例えば、光学ヘッド３に
は、半導体レーザ駆動信号、検索開始に伴う対物レンズ
引き込み信号等が信号処理系３１から光学ヘッド３に供
給され、この光学ヘッド３から光ビーム検出信号が信号
処理系３１に供給され、信号処理系で処理されて処理結
果が制御系３２に供給される。制御系３２からは、この
信号処理系からの信号に基づいてフォ―カスエラー信号
及びトラッキングエラー信号を生成してこの信号に応答
して光学ヘッド３内の対物レンズ４３が制御され、目的
とする光ディスク５０上のトラックがフォ―カス状態の
光ビームで追跡される。また、制御系３２からの制御信
号によってスピンドルモータ３３が制御され、光ディス
ク５０の回転が制御される。

【００１１】図２に示すように光学ヘッド３は、ベース
４上に固定された固定光学系２及びキャリッジに搭載さ
れた移動光学系５を含み、移動光学系５は、リニアアク
チュエータ５８によってベース４上を光ディスク５０の
半径方向に移動可能に構成されている。後に図３を参照
して詳述する固定光学系２から射出された光ビームＲ
は、移動光学系５内に導かれ、この移動光学系５内の立
ち上げミラー４１によって反射されてその光路が略９０
度折り曲げられて対物レンズ４３に向けられる。この対
物レンズ４３の光源側、即ち、ミラー側には、開口を制
限するアパーチャ４４が設けられ、また、この対物レン
ズ４３は、対物レンズ４３をその光軸に沿って移動する
とともにその対物レンズ４３が向けられる方向を変更可
能に対物レンズ駆動コイル４６に吊り下げられている。
この対物レンズ４３は、この実施例では、基板厚が０．
６ｍｍのＤＶＤ光ディスクに対応するレンズ特性を有し
ている。

【００１２】対物レンズ４３に向けられた光ビームＲ
は、対物レンズ４３に入射する前にアパーチャによって
その開口が制限され、開口が制限された光ビームＲは、
対物レンズ４３を通過してこの対物レンズ４３によって
光ディスク５０上にフォ―カスされる。光ディスク５０
によって反射された光ビームＲは、再び対物レンズ４３
を通過してミラー４１に戻され、このミラー４１で反射
されて固定光学系２に導かれる。

【００１３】光ビームＲで情報を再生する再生モードの
際には、固定光学系２からは、略一定の光強度を有する
光ビームＲが発生され、この光ビームが光ディスク５０
の記録面としての光反射面で強度変調され、強度変調さ
れた光ビームが移動光学系５を介して固定光学系２に戻
されることとなる。また、光ビームＲで情報を記録する
記録モードの際には、固定光学系２からは、記録すべき
データに従って強度変調された光ビームＲが発生され、
この光ビームが光ディスク５０の記録面としての光反射
面に向けられ、この面に物理的変化、即ち、反射率の変
化を生じさせてデータが光ディスク５０に記録される。
この光反射面で反射された光ビームも同様に移動光学系
５を介して固定光学系２に戻される。

【００１４】固定光学系２では、図３に示すように光学
ベース８内に第１及び第２の光射出系光路９Ａ、９Ｂ、
共通光路９Ｃ及び検出光学系光路９Ｄが形成され、第１
及び第２の光射出系光路９Ａ、９Ｂを規定する光学ベー
ス８の開口部には、夫々、第１及び第２の半導体１１
ａ、１１ｂが固定されている。信号処理系３１からの駆
動電流によって夫々付勢される第１及び第２の半導体１
１ａ、１１ｂは、夫々異なる波長の第１及び第２のレー
ザビーム、例えば、夫々、波長６５０ｎｍ及び波長７８
０ｎｍを有する第１及び第２のレーザビームを発生す
る。第１及び第２の光射出系光路９Ａ、９Ｂには、第１
及び第２のレーザビームを夫々コリメートする第１及び
第２のコリメータレンズ１２ａ、１２ｂが配置され、第
１のコリメータレンズ１２ａからの第１のレーザビーム
は、共通光路９Ｃに配置された偏光ビームスプリッタ２
００に入射され、第２のコリメータレンズ１２ｂからの
第２のレーザビームは、第２の光射出系光路９Ｂに配置
された反射プリズム２０で反射されて光束変換光学素子
３００に入射される。

【００１５】この光束変換素子３００は、図４に示すよ
うにアルミニウムで作られた略１ｍｍ程の薄板に開口３
０１、例えば、直径２．６ｍｍ程の開口３０１が形成さ
れている。従って、この光束変換素子３００に入射され
た光ビームは、その径が制限されて共通光路９Ｃに配置
された偏光ビームスプリッタ２００に入射される。偏光
ビームスプリッタ２００は、その内に偏光ビームスプリ
ッタ面２０１を有し、その面には、波長依存性を有する
ビームスプリッタ膜、例えば、誘電体多層膜が設けられ
ている。この波長依存性を有するビームスプリッタ膜
は、図５に示すように入射光ビームがＰ偏光の特性を有
する場合には、略７５０ｎｍから８５０ｎｍの範囲の波
長を有する入射光ビームを反射し、略６３０ｎｍから６
９０ｎｍの範囲の波長を有する入射光ビームを透過する
性質を有している。従って、第１光射出系光路を進行す
る波長６５０ｎｍを有する第１のレーザビームがＰ偏光
の特性を有していれば、偏光ビームスプリッタ２００の
偏光ビームスプリッタ面２０１を透過して共通光路９Ｃ
に向けられる。また、第２光射出系光路を進行する波長
７８０ｎｍを有する第２のレーザビームがＰ偏光の特性
を有していれば、この第２のレーザビームは、偏光ビー
ムスプリッタ２００の偏光ビームスプリッタ面２０１で
反射されて共通光路９Ｃに向けられる。

【００１６】偏光ビームスプリッタ２００から現れた第
１及び第２のレーザビームは、図５に示すように半透膜
を有するビームスプリッタ１３、或いは、Ｐ偏光の光ビ
ームを透過し、Ｓ偏光を反射する偏光ビームスプリッタ
１３を通過して１／４波長板１３を通過して移動光学系
５に向けられることとなる。光ディスク５０で反射さ
れ、移動光学系５から固定光学系２に戻された第１及び
第２の光ビームは、再び１／４波長板１３を通過してビ
ームスプリッタ１３に戻されることとなる。戻された第
１及び第２の光ビームは、１／４波長板１３を２度通過
することから、その偏光特性がＰ偏光からＳ偏光に変換
されることとなる。偏光ビームスプリッタ１３がＰ偏光
の光ビームを透過し、Ｓ偏光を反射する偏光ビームスプ
リッタ１３であれば、第１及び第２の光ビームは、偏光
ビームスプリッタ１３で反射されて光検出器１８に向け
られる。また、偏光ビームスプリッタ１３が半透膜を有
するビームスプリッタ１３であっても、第１及び第２の
光ビームは、ビームスプリッタ１３で同様に反射されて
光検出器１８に向けられる。

【００１７】ビームスプリッタ１３と光検出器１８間の
検出光学系光路９Ｄには、収束レンズ１５及びフォ―カ
ス検出の為のレンズ系を構成する凹レンズ１６及びシリ
ンドリカルレンズ１７が配置され、対物レンズ４３の位
置に応じて光ビームが形成する光検出器１８上のビーム
スポットの形状が変化され、フォ―カスエラー信号及び
トラッキングエラー信号を生成する為の検出信号が光検
出器１８から発生される。光検出器１８は、半導体レー
ザ１１ａ、１１ｂと同様に検出光学系光路９Ｄを規定す
る光学ベース８の開口部に固定されている。

【００１８】上述した光ディスク装置に一例としてＣＤ
系の光ディスク５０及びＤＶＤ系の光ディスク５０が装
填された場合について説明する。ＣＤ系の光ディスク５
０は、ＤＶＤ系の光ディスク５０の基板厚が０．６ｍｍ
であるに対してその基板厚が１．２ｍｍと厚く、このＣ
Ｄ系のディスク５０に照射される光ビームの開口数（Ｎ
Ａ）は、ＤＶＤ系ディスク５０に照射される光ビームの
開口数（ＮＡ）が０．６０であるに対して０．３９と小
さく設定すれば、再生が可能となる。光ディスク装置に
ＣＤ系の光ディスク５０が装填された場合には、外部装
置１６０からのＣＤ系の再生或いは記録命令に応じて信
号処理系３１から光学ヘッド３に第２の半導体レーザ１
１ｂを有効とする駆動信号が与えられる。その結果、第
２の半導体レーザ１１ｂが動作して第２のレーザビーム
がこの第２の半導体レーザ１１ｂから発生される。この
第２のレーザビームは、図３に示すように第２の光射出
系光路９Ｂ中のコリメータレンズ１２ｂでコリメートさ
れて反射プリズム２０によって反射されて光束変換素子
３００に入射される。この光束変換素子３００でその径
が制限されて共通光路９Ｃに配置された偏光ビームスプ
リッタ２００に入射される。即ち、光束変換素子３００
を通過した第２のレーザビームは、開口数０．３９に対
応するレーザビームに光束変換素子３００に変換され
る。この第２のレーザビームは、偏光ビームスプリッタ
２００によって反射され、共通光路９Ｃを介して移動光
学系５に向けられ、対物レンズ４３によってＣＤ系の光
ディスク５０に照射される。このとき、第２のレーザビ
ームは、 ＣＤ系の光ディスク５０に対応した開口数
０．３９に対応するレーザビームであることから、この
第２のレーザビームによってＣＤ系の光ディスク５０か
ら情報の再生及びＣＤ系の光ディスク５０への記録が可
能となる。ＣＤ系の光ディスク５０から反射された第２
のレーザビームは、移動光学系を介して固定光学系２に
戻され、共通光路９Ｃを通過してビームスプリッタ１３
によって検出光路９Ｄに導かれ、検出器１８によって検
出される。

【００１９】上述の例に対して、光ディスク装置にＤＶ
Ｄ系の光ディスク５０が装填された場合には、外部装置
１６０からのＤＶＤ系の再生或いは記録命令に応じて信
号処理系３１から光学ヘッド３に第１の半導体レーザ１
１ａを有効とする駆動信号が与えられる。その結果、第
１の半導体レーザ１１ａが動作して第１のレーザビーム
がこの第１の半導体レーザ１１ａから発生される。この
第１のレーザビームは、図６に示すように第１の光射出
系光路９Ａ中のコリメータレンズ１２ａでコリメートさ
れて偏光ビームスプリッタ２００に向けられる。偏光ビ
ームスプリッタ２００を通過した第１のレーザビーム
は、共通光路９Ｃを介して移動光学系５に向けられ、対
物レンズ４３によってＤＶＤ系の光ディスク５０に照射
される。このとき、第１のレーザビームは、 ＤＶＤ系
の光ディスク５０に対応した開口数０．６０に対応する
レーザビームであることから、この第１のレーザビーム
によってＤＶＤ系の光ディスク５０から情報の再生及び
ＤＶＤ系の光ディスク５０への記録が可能となる。ＤＶ
Ｄ系の光ディスク５０から反射された第１のレーザビー
ムは、同様に移動光学系を介して固定光学系２に戻さ
れ、共通光路９Ｃを通過してビームスプリッタ１３によ
って検出光路９Ｄに導かれ、検出器１８によって検出さ
れる。

【００２０】上述した実施例においては、光束変換素子
３００は、薄板に開口３０１が形成されているが、この
ような薄板に代えて図７に示されるように第２光射出系
光路側の偏光ビームスプリッタ２００の面にマスク部２
０３を設け、開口３０１に相当する透過窓２０４が設け
られても良い。このような光束変換素子３００では、こ
のマスク部２０３に入射された光ビームは、透過窓２０
４に対応する径に制限されて共通光路９Ｃに配置された
偏光ビームスプリッタ２００に入射される。上述した実
施例においては、偏光ビームスプリッタ２００の偏光ビ
ームスプリッタ面２０１には、図５に示す波長依存性を
有するビームスプリッタ膜が設けられている例について
説明したが図８に示す波長依存性を有するビームスプリ
ッタ膜が設けられても良い。この図８に示す波長依存性
を有するビームスプリッタ膜は、入射光ビームがＳ偏光
の特性を有する場合には、略７５０ｎｍから８５０ｎｍ
の範囲の波長を有する入射光ビームを反射し、略６３０
ｎｍから６９０ｎｍの範囲の波長を有する入射光ビーム
を透過する性質を有している。従って、第１光射出系光
路を進行する波長６５０ｎｍを有する第１のレーザビー
ムがＳ偏光の特性を有していれば、偏光ビームスプリッ
タ２００の偏光ビームスプリッタ面２０１を透過して共
通光路９Ｃに向けられる。また、第２光射出系光路を進
行する波長７８０ｎｍを有する第２のレーザビームがＳ
偏光の特性を有していれば、この第２のレーザビーム
は、偏光ビームスプリッタ２００の偏光ビームスプリッ
タ面２０１で反射されて共通光路９Ｃに向けられる。

【００２１】以上のようにこの発明の光学ヘッドにおい
ては、従来の光学ヘッドと異なり、異種ディスク毎に光
学ヘッドを設けることが不要で、しかも、殆どの光学系
を共通化可能である。従って、部品コスト並びに組み立
てコストの低減が可能であり、また、光学ヘッドを小型
化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る光学ヘッドが組み込
まれた光ディスク装置のシステムの概略を示すブロック
図である。

【図２】図１に示される光学ヘッドを駆動する機構の概
略を示す。

【図３】図１及び図２に示された光学ヘッドの構造を概
略的に示す断面図であって第２の半導体レーザが有効で
ある場合を示している。

【図４】図３に示す光束変換素子を示す斜視図である。

【図５】図３に示す偏光ビームスプリッタの偏光ビーム
スプリッタに設けられる波長依存性を有するビームスプ
リッタ膜のＰ偏光成分の透過率を示すグラフである。

【図６】図３と同様に図１及び図２に示された光学ヘッ
ドの構造を概略的に示す断面図であって第１の半導体レ
ーザが有効である場合を示している。

【図７】図３に示す光束変換素子に代えて使用可能な光
束変換素子を示す斜視図である。

【図８】図３に示す偏光ビームスプリッタの他の例に係
る偏光ビームスプリッタに設けられる波長依存性を有す
るビームスプリッタ膜のＳ偏光成分の透過率を示すグラ
フである。

【符号の説明】

２ … 固定光学系 ３ … 光学ヘッド ５ … 移動光学系 １１ａ、１１ｂ … 半導体レーザ １８ … 光検出器 ４３ … 対物レンズ ５０ … 光ディスク ２００… 偏光ビームスプリッタ ３００ … 光束変換素子

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の光ビームを発生する第１の発生手段
   と、 第２の光ビームを発生する第２の発生手段と、 第１及び第２の発生手段を選択的に付勢して第１及び第
   ２の光ビームの一方を発生させる付勢手段と、 夫々第１及び第２の光ビームが通過する第１及び第２光
   路及び第１及び第２の光ビームが通過する共通光路規定
   する光路規定手段と、 前記第１及び第２光路を通過する第１及び第２の光ビー
   ムを夫々共通光路に向ける光学手段と、 前記共通光路を通過した第１及び第２の光ビームを光学
   的記録媒体に向けて収束する収束手段と、 光学的記録媒体から反射された第１及び第２の光ビーム
   の一方を検出して検出信号を発生する検出手段と、 を具備することを特徴とする光学ヘッド。
2. 【請求項２】第１の波長を有する第１の光ビームを発生
   する第１の発生手段と、 第１の波長とは異なる第２の波長を有する第２の光ビー
   ムを発生する第２の発生手段と、 第１及び第２の発生手段を選択的に付勢して第１及び第
   ２の光ビームの一方を発生させる付勢手段と、 夫々第１及び第２の光ビームが通過する第１及び第２光
   路及び第１及び第２の光ビームが通過する共通光路規定
   する光路規定手段と、 前記第１及び第２光路を通過する第１及び第２の光ビー
   ムを夫々共通光路に向ける光学手段と、 第２の光路中で第２の光ビームの径を規制して第１及び
   第２の光ビームの径を異ならせる規制手段と、 前記共通光路を通過した第１及び第２の光ビームを光学
   的記録媒体に向けて収束する収束手段と、 光学的記録媒体から反射された第１及び第２の光ビーム
   の一方を検出して検出信号を発生する検出手段と、 を具備することを特徴とする光学ヘッド。
3. 【請求項３】第１の波長を有する第１レーザビームを発
   生する第１の半導体レーザと、 第１の波長とは異なる第２の波長を有する第２のレーザ
   ビームを発生する第２の半導体レーザと、 第１及び第２の半導体レーザを選択的に付勢して第１及
   び第２のレーザビームの一方を発生させる付勢手段と、 夫々第１及び第２のレーザビームが通過する第１及び第
   ２光路及び第１及び第２の光ビームが通過する共通光路
   規定する光路規定手段と、 夫々、第１及び第２の光路中に配置され、第１及び第２
   の半導体レーザから発生された第１及び第２のレーザビ
   ームをコリメートする第１及び第２のコリメータレンズ
   と、 コリメートされた第１及び第２のレーザビームの一方を
   透過し、他方を反射して夫々共通光路に向ける偏光ビー
   ムスプリッタと、 第２の光路中でコリメートされた第２のレーザビームの
   ビーム径を規制して第１及び第２のレーザビームのビー
   ム径を異ならせる規制手段と、 前記共通光路を通過した第１及び第２のレーザビームを
   光学的記録媒体に向けて収束する対物レンズと、 光学的記録媒体から反射された第１及び第２のレーザビ
   ームの一方を検出して検出信号を発生する検出手段と、 を具備することを特徴とする光学ヘッド。