JPH11273123A - 光ヘッド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 簡単な構成で高い周波数応答性能を有した光
ピックアップを提供する。 【解決手段】 ディスク駆動装置１１上の記録媒体７の
トラック上に光ヘッド装置１５が半径方向に移動自在に
設けられる。光ヘッド装置１５はディスクチルトセンサ
ー１２を備え、ＬＥＤ１３からのビームが記録媒体７で
反射し、フォトセンサー１４で受光する。光源１からの
出射光はコリメートレンズ２により平行ビーム５とな
り、ビームスプリッタ３を透過した後、ガルバノミラー
４により進行方向をｘ軸方向からｙ軸方向に変えられ
る。対物レンズ６は、対物レンズに入射する光束が単位
角度の軸外入射によって変動する波面収差の３次のコマ
収差成分（Ｌｃ）、対物レンズに入射する光束が単位角
度の軸外入射によって変動する波面収差の３次の非点収
差成分（Ｌａ）について、｜Ｌｃ｜／｜Ｌａ｜＜０．３
を満足する。記録媒体７で反射されて光ビーム５は、フ
ォトディテクタ９に入射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学式情報記録媒
体に記録または再生を行う光ヘッド装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、大容量情報メモリとして光ディス
クが注目を集めている。その中で光ディスクの高密度化
の要望に光ヘッド装置が対処する必要が生じてきた。こ
のためには、記録再生に用いる光スポットの径を小さく
し収差を少なくすることが重要となる。そのためには光
ヘッド装置の対物レンズの光軸を光ディスクに対して垂
直になるように設定してコマ収差の発生をできる限りな
くさなければならない。

【０００３】ところが、光ディスクの変形等によるディ
スク面の傾き、いわゆるディスクチルトが発生すると、
光学ヘッドの光ディスクの記録面に対する垂直性がくず
れ、光スポットにコマ収差が発生し、対物レンズは本来
の性能を発揮することができなくなる。従って、従来の
フォーカス制御やトラッキング制御だけでなく、何らか
の手法でコマ収差を低減する制御手段が必要となる。こ
の前記制御手段を設けた対物レンズ駆動装置について
は、これまでにも種々のものが提案されている。

【０００４】ここで、ディスクのチルト制御を有する従
来の光ディスク装置について、図９を用いて説明する。
図９に示すように、ディスク駆動手段２７上に光学式情
報記録媒体２６がセットされており、前記光学式情報記
録媒体２６のトラック上に情報の記録再生をするため、
光ヘッド装置２４が光学式情報記録媒体２６の半径方向
に移動自在になるよう設けられ、光ヘッド装置２４は光
ヘッド装置２４の駆動手段（図示せず）により駆動され
る。さらに、光ディスク装置２４は、可動部２３がモー
ター２５のチルト制御により、光学式情報記録媒体２６
の半径方向に傾きを変化させることができる。前記光ヘ
ッド装置２４にはディスクチルトセンサー２９がついて
おり、ＬＥＤ２８から出射されたビームが前記光学式情
報記録媒体２６によって反射され、２分割フォトセンサ
ー３０で受光される。光学式情報記録媒体２６のチルト
によって２分割フォトセンサー３０に受光される光量バ
ランスが変化し、チルト量を検出することができる（以
下、従来例１と称す）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来例１
で示したようなラジアルチルトサーボでは、上述したよ
うにピックアップ光学系全体を傾けているため、高速な
応答性能を得るには不向きであるが、ラジアル方向のデ
ィスクの傾きは、ディスク内周から外周に向けての穏や
かで単調な面の反りであることがほとんどであるため、
高速な応答は必要なく特に問題になっていなかった。

【０００６】しかし、タンジェンシャル方向のチルトが
直ちに信号品質の劣化につながるような高密度な光ディ
スクの信号を取り扱うシステムにおいては、ラジアルチ
ルトに加えてタンジェンシャルチルトも補正する必要が
ある。そして、タンジェンシャル方向のチルトの周波数
成分は、ディスクの回転の周期よりも高くサーボもラジ
アル方向に比べて格段に高い周波数応答性能が要求され
ている。

【０００７】本発明は、簡単な構成で高い周波数応答性
能を有した光ピックアップを提供することを目的とする
ものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の光ヘッド装置は、光記録再生のための光束を
出射する光学手段と、前記光学手段から出射された光束
を光学式情報記録媒体上に光スポットをなすように集光
させて照射し光記録再生を行う集光手段と、前記光記録
再生に際し前記光学式情報記録媒体からの反射光束によ
り光スポットの前記光学式情報記録媒体に対するフォー
カシング誤差およびトラッキングの誤差情報に基づいて
前記集光手段をフォーカシング方向およびトラッキング
方向に駆動、制御する手段を備え、前記集光手段に用い
る対物レンズは、以下の条件 ｜Ｌｃ｜／｜Ｌａ｜ ＜０．３ （１） ただし、 Ｌｃ：対物レンズに入射する光束が単位角度の軸外入射
によって変動する波面収差の３次のコマ収差成分、 Ｌａ：対物レンズに入射する光束が単位角度の軸外入射
によって変動する波面収差の３次の非点収差成分、 を満足すると共に、前記傾斜検出手段によって検出され
た前記光学的情報記録媒体の傾きに応じて前記対物レン
ズに入射する光軸を傾ける制御手段を設けた構成であ
る。

【０００９】また、前記光軸を傾ける制御手段に、ガル
バノミラーを用いた構成にすることが好ましい。

【００１０】あるいは、前記光軸を傾ける制御手段とし
て、前記光記録再生のための光束を出射させる光学手段
を偏心させる制御手段を設けることが好ましい。

【００１１】あるいは、前記光軸を傾ける制御手段とし
て、複数のコリメートレンズを具備し、その一方のコリ
メートレンズを偏心させる制御手段を設けることが好ま
しい。

【００１２】あるいは、前記光軸を傾ける制御手段とし
て、前記光束中に具備したプリズムをチルトさせる制御
手段を設けることが好ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の光ヘッド装置に備えた対
物レンズが、以下の条件、 ｜Ｌｃ｜／｜Ｌａ｜ ＜０．３ （１） ただし、 Ｌｃ：対物レンズに入射する光束が単位角度の軸外入射
によって変動する波面収差の３次のコマ収差成分、 Ｌａ：対物レンズに入射する光束が単位角度の軸外入射
によって変動する波面収差の３次の非点収差成分、 を満足しており、この前記対物レンズに入射させる光ビ
ームの入射角度を、光ディスクのチルトの程度に応じて
偏心させることにより意図的にコマ収差を変動させ、こ
の意図的に発生させたコマ収差でディスクのチルトによ
って発生するコマ収差を低減するように補正するもので
ある。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図１から図
８を用いて説明する。

【００１５】（実施例１）図１は、本発明の第１の実施
例における光ヘッドの概略図である。

【００１６】まず、ディスク駆動装置１１上に光学式情
報記録媒体７がセットされており、前記光学式情報記録
媒体７のトラック上に情報の記録再生をするため、光ヘ
ッド装置１５が光学式情報記録媒体７の半径方向に移動
自在になるよう設けられ、光ヘッド装置１５は光ヘッド
装置の駆動手段（図示せず）により駆動される。前記光
ヘッド装置１５にはディスクチルトセンサー１２が具備
されており、ＬＥＤ１３から出射されたビームが光情報
記録媒体７によって反射され、４分割フォトセンサー１
４で受光される。

【００１７】つぎに、光光源としてのレーザダイオード
１（例えば発振波長を６６０ｎｍとする）からの出射光
はコリメートレンズ２によって平行な光ビーム５とな
る。この平行光５は、ビームスプリッタ３を透過したの
ち、ガルバノミラー４によってその進行方向をＸ軸方向
からＹ軸方向に変えられる。

【００１８】この光ビーム５を集光する手段として対物
レンズ６を有し、この対物レンズ６によって集光された
光ビーム５は光学式情報記録媒体７の面上に微小な光ス
ポットとして照射される。この光スポットによって情報
の記録再生が可能となる。

【００１９】前記光学式情報記録媒体７で反射された光
ビーム５はガルバノミラー４，ビームスプリッタ３を介
して検出レンズ８で集光されたのちフォトディテクタ９
に入射される。フォトディテクタ９はその入射光から光
学式情報記録媒体７に記録された情報信号を検出し、ま
たフォーカシング方向制御信号、トラッキング方向誤差
信号を検出する。

【００２０】また、ガルバノミラーは２軸傾斜アクチュ
エータ１０に支持されており、光ビーム５の光軸をディ
スクのタンジェンシャル方向とラジアル方向に変えるこ
とができる。

【００２１】つぎに、（表１）に具体的な対物レンズ６
の数値例を示す。なお、光学式情報記録媒体７は平行平
板とし、設計波長は６６０ｎｍで、ディスクの厚みは
１．２ｍｍで屈折率は１．５６とする。

【００２２】

【表１】

【００２３】図２のこの対物レンズ６の収差図に示すよ
うに、同図(ａ)の正弦条件は同図(ｂ)に示すようにアン
ダーとなっているため、図３に示す対物レンズへの光ビ
ーム５の入射角のグラフでは、軸外でにおいて、コマ収
差がでていることがわかる。また、０．４度程度の角度
ずれに対しては発生する収差はほとんどコマ収差であ
り、他の収差（非点収差や球面収差など）はほとんど寄
与していない。

【００２４】また、図４には光学式情報記録媒体７のみ
が傾斜した場合の光スポットでの各収差の変化を示す。
この図４に示すように、光学式情報記録媒体７の傾斜で
はコマ収差のみ変動し、その変動量は単位角度あたり７
０ｍλである。

【００２５】このことから、光学式情報記録媒７のチル
トによって発生するコマ収差の量と方向によってガルバ
ノミラー４の傾斜角方向を制御して、光学式情報記録媒
体７の傾斜によって発生するコマ収差を打ち消せばよい
ことがわかる。

【００２６】具体例を図５に示す。この光学系におい
て、光学式情報記録媒体が対物レンズの光軸に対して垂
直に設置されているとき、スポット上では収差はないも
のと仮定する。光学式情報記録媒体７が光ディスクの変
形等により、対物レンズ６から出射されるスポット上の
点付近で、図５に示す方向に０．４゜傾きを持っていた
とする。

【００２７】このとき、図４に示した対物レンズのディ
スクの傾斜角依存性のグラフより、コマ収差が２７．５
ｍλ発生する。このとき、ディスクチルトセンサー１２
のＬＥＤ１３から出射されたビームは、光学式情報記録
媒体７で反射され、４分割フォトディテクター１４で受
光されるが、光学式情報記録媒体７が傾いたため、４分
割フォトディテクター１４の各セルの受光量のバランス
が変化し、光学式情報記録媒体７の傾きの方向と大きさ
が検出される。その検出信号をもとに、２軸傾斜アクチ
ュエータ１０に制御信号を送る。

【００２８】図３より、０．３７゜対物レンズへの光束
を傾ければコマ収差をキャンセルできるので、図５に示
した方向に０．１９゜ガルバノミラー４を回転させるよ
うに２軸傾斜アクチュエータ１０に制御信号を送れば、
コマ収差を相殺することができる。なお、光学式情報記
録媒体７の傾きが、ラジアル方向ではなくタンジェンシ
ャル方向であっても同様な手順でコマ収差を相殺するこ
とができるのはいうもでもない。

【００２９】また、チルト制御をおこなったとき、図３
と図４のグラフよりの関係より、光学式情報記録媒体７
の傾きが０．５゜以下であれば、完全にコマ収差を無く
しても非点収差は１０ｍλ以下しか発生せず、信号品質
を大きく劣化させることはない。

【００３０】さらに、ガルバノミラー４を対物レンズ６
に近接するように備え付けることにより、チルト制御時
における光軸の変動による対物レンズ６から出るスポッ
トの強度分布の変動を抑えることができる。

【００３１】また、光学式情報媒体７の傾きを検出する
手段として、実施例１では、ディスクチルトセンサー１
２を用いたが、光学式情報媒体７の傾きによる前記光学
式情報媒体７から検出される信号の変動（例えばＲＦ信
号のジッター変動など）から傾きを検出しても同様な効
果が得られることはいうまでもない。

【００３２】（実施例２）図６は、本発明の第２の実施
例における光ヘッドの概略図である。

【００３３】実施例１で説明した図５中の、ガルバノミ
ラー４の代わりに、反射ミラー１６を備えており、レー
ザダイオード１は２軸アクチュエータ１７に支持される
ことにより、光軸を傾ける制御手段を設けたものであ
る。

【００３４】実施例１と同様、光学式情報記録媒体７が
光ディスクの変形等により図６に示す方向に傾いた場
合、レーザダイオード１を図６に示す方向に所定量偏心
させるよう２軸アクチュエータ１７に制御信号を送れ
ば、コマ収差を無くすことができる。

【００３５】（実施例３）図７は、本発明の第３の実施
例における光ヘッドの概略図である。

【００３６】実施例２で説明した図６中の、コリメート
レンズ２の代わりに、２群のコリメートレンズ１８，１
９を備えており、コリメートレンズ１９には２軸アクチ
ュエータ２０に支持されることにより、光軸を偏心させ
る制御手段を設けたものである。

【００３７】実施例２と同様、光学式情報記録媒体７が
光ディスクの変形等により図６に示す方向に傾いた場
合、コリメートレンズ２を図６に示す方向に所定量偏心
させるよう２軸アクチュエータ２０に制御信号を送れ
ば、コマ収差を無くすことができる。

【００３８】（実施例４）図８は、本発明の第４の実施
例における光ヘッドの概略図である。

【００３９】実施例１で説明した図５において、ガルバ
ノミラー４の代わりに反射ミラー１６を設置し、ビーム
スプリッタ３と反射ミラー４の間に、くさび形プリズム
２１を挿入し、２軸傾斜アクチュエータ２２に支持され
ることにより、光軸を偏心させる制御手段を設けたもの
である。

【００４０】実施例１と同様、光学式情報記録媒体７が
光ディスクの変形等により図６に示す方向に傾いた場
合、くさび形プリズム２１を図６に示す方向に所定量偏
心させるよう２軸アクチュエータ２２に制御信号送れ
ば、コマ収差を無くすことができる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光ヘッド
装置によれば、光ビームを偏心させるミラーを２軸方向
に傾斜できる構造にすればよく、光ヘッド装置全体を傾
斜させて補正する従来の方法に比べてその制御対象の質
量を小さくすることができるため、従来不可能であった
高い周波数応答性能が得られ、タンジェンシャル方向の
チルトサーボを安値でかつ軽量小型に実現できるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての光ヘッド装置の概略
図

【図２】本発明の一実施例としての光ヘッド装置に用い
る対物レンズ６の収差図 (ａ)正弦条件を示す図 (ｂ)非点収差を示す図

【図３】本発明の一実施例の光ヘッド装置において、対
物レンズ６の光ビームの入射角を傾けたときの各収差の
変化を示す図

【図４】本発明の一実施例の光ヘッド装置において、光
学式情報記録媒体７を傾けたときの各収差の変化を示す
図

【図５】実施形態１の光ヘッド装置におけるチルト制御
の概略図

【図６】実施形態２の光ヘッド装置におけるチルト制御
の概略図

【図７】実施形態３の光ヘッド装置におけるチルト制御
の概略図

【図８】実施形態４の光ヘッド装置におけるチルト制御
の概略図

【図９】従来例１としての光ヘッド装置の概略図

【符号の説明】

１ レーザーダイオード ２ コリメートレンズ ３ ビームスプリッタ ４ ガルバノミラー４ ５ 光ビーム ６ 対物レンズ ７ 光学式情報記録媒体 ８ 検出レンズ ９ フォトディテクタ １０ ２軸傾斜アクチュエータ １１ ディスク駆動装置 １２ ディスクチルトセンサー １３ ＬＥＤ １４ ４分割フォトセンサー １５ 光ヘッド装置 １６ 反射ミラー １７ ２軸アクチュエータ １８，１９ ２群コリメートレンズ ２０ ２軸アクチュエータ ２１ くさび形プリズム ２２ ２軸傾斜アクチュエータ ２３ （光ヘッド装置）可動部 ２４ 光ヘッド装置 ２５ （チルト制御）モーター ２６ 光学式情報記録媒体 ２７ ディスク駆動手段 ２８ ＬＥＤ ２９ ディスクチルトセンサー ３０ ２分割フォトセンサー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 細美 哲雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光記録再生のための光束を出射する光学
   手段と、前記光学手段から出射された光束を光学式情報
   記録媒体上に光スポットをなすように集光させて照射し
   光記録再生を行う集光手段と、前記光記録再生に際し前
   記光学式情報記録媒体からの反射光束により光スポット
   の前記光学式情報記録媒体に対するフォーカシング誤差
   およびトラッキングの誤差情報に基づいて前記集光手段
   をフォーカシング方向およびトラッキング方向に駆動、
   制御する手段を備え、前記集光手段に用いる対物レンズ
   は、以下の条件 ｜Ｌｃ｜／｜Ｌａ｜ ＜０．３ （１） ただし、 Ｌｃ：対物レンズに入射する光束が単位角度の軸外入射
   によって変動する波面収差の３次のコマ収差成分、 Ｌａ：対物レンズに入射する光束が単位角度の軸外入射
   によって変動する波面収差の３次の非点収差成分、を満
   足すると共に、 前記傾斜検出手段によって検出された前記光学的情報記
   録媒体の傾きに応じて前記対物レンズに入射する光軸を
   傾ける制御手段を設けたことを特徴とする光ヘッド装
   置。
2. 【請求項２】 前記光軸を傾ける制御手段に、ガルバノ
   ミラーを用い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】 前記光軸を傾ける制御手段に、前記光記
   録再生のための光束を出射する光学手段を偏心させる制
   御手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の光ヘッ
   ド装置。
4. 【請求項４】 前記光軸を傾ける制御手段に、複数のコ
   リメートレンズを具備し、その一方のコリメートレンズ
   を偏心させる制御手段を設けたことを特徴とする請求項
   １記載の光ヘッド装置。
5. 【請求項５】 前記光軸を傾ける制御手段として、前記
   光束中に具備したプリズムをチルトさせる制御手段を設
   けたことを特徴とする請求項１記載の光ヘッド装置。