松下電器産業株式会社 (〒01 大阪府門真市大字門真1006番地 Osaka, 5718501, JP)
| 光を出射する光源と、 前記光源から出射された光を、回折されない主光束と回折および偏向された一対の副光束とに分岐する回折素子と、 前記回折素子により分岐された前記主光束と前記一対の副光束を光ディスク上に集光させる対物レンズとを備え、 前記回折素子は、前記一対の副光束のうちの一方の副光束と他方の副光束に対して同一のレンズ作用を与えるように前記一方の副光束が通過する領域と前記他方の副光束が通過する領域とで異なる格子パターンを有することを特徴とする光学ヘッド。 |
| 前記回折素子は、前記光ディスクの情報トラックに沿った方向で対向する両縁部に向かって、格子ピッチが大きくなるとともに湾曲する格子パターンを有することを特徴とする請求項1記載の光学ヘッド。 |
| 前記回折素子は、前記一方の副光束と前記他方の副光束とが前記光ディスクの情報トラックに沿った方向にて異なる前記回折素子の領域を通過するように、前記光源に近接して配置されることを特徴とする請求項1または2記載の光学ヘッド。 |
| 前記回折素子のレンズ作用は、凹レンズ作用であることを特徴とする請求項1記載の光学ヘッド。 |
| 前記回折素子は、前記光ディスクの情報トラックに沿った方向に対応した中央で第1の領域と第2の領域に分割され、前記第1の領域の格子パターンと前記第2の領域の格子パターンとは光軸周りに回転対称であることを特徴とする請求項3または4記載の光学ヘッド。 |
| 前記回折素子は、前記一方の副光束と前記他方の副光束とが前記光ディスクの情報トラックに沿った方向に対応した中央部で部分的に重なって通過するように、前記光源に近接して配置され、前記一方の副光束と前記他方の副光束とが部分的に重なる前記中央部は、前記一方の副光束の一部および前記他方の副光束の一部を、前記一方の副光束の残部および前記他方の副光束の残部とはそれぞれ異なる方向に回折する格子パターンを有することを特徴とする請求項1または2記載の光学ヘッド。 |
| 前記回折素子の前記中央部は、前記情報トラックに垂直な方向に延伸する直線形状の格子パターンを有することを特徴とする請求項6記載の光学ヘッド。 |
| 前記回折素子は、前記一対の副光束のそれぞれのサジタル光線の焦点位置と、前記主光束のサジタル光線の焦点位置とを一致させるようなレンズ作用を備える格子パターンを有することを特徴とする請求項1又は2記載の光学ヘッド。 |
| 前記回折素子は、前記光源と同じ位置に配置された第1の光源と、前記一対の副光束のうちの一方の副光束の前記光ディスク上の光スポットと共役となる位置に配置されるとともに、前記回折素子の中心までの距離が前記第1の光源から前記回折素子の中心までの距離と略一致するように配置された第2の光源とから照射される光により形成される干渉縞パターンを有することを特徴とする請求項8記載の光学ヘッド。 |
| 前記回折素子は、前記光ディスクの情報トラックに沿った方向に対応した中央付近に、前記情報トラックに垂直な方向に延伸する直線形状の直線格子と、前記直線格子に対して略線対称であり、前記光ディスクの情報トラックに沿った方向で対向する両縁部に向かって、格子ピッチが大きくなるとともに湾曲する円弧状の格子とを含む連続的な干渉縞パターンを有することを特徴とする請求項9記載の光学ヘッド。 |
| 前記回折素子は、前記直線格子と、メインビームの光軸が前記回折素子を通過する点である前記回折素子の中心との距離が、前記回折素子の有効径の1/4以下となる干渉縞パターンを有することを特徴とする請求項10記載の光学ヘッド。 |
| 光ディスクに対して情報信号の記録および/または再生を行う光ディスク装置であって、 前記光ディスクを回転させるスピンドルモータと、 請求項1から11のいずれか一項記載の光学ヘッドであり、前記光ディスクで反射された前記主光束と前記一対の副光束を受光してそれぞれの光束の光量に対応した電気信号に変換する受光素子と、前記光ディスクの前記情報トラックに対して前記対物レンズを上下方向および径方向に駆動するアクチュエータとを備えた光学ヘッドと、 前記光学ヘッドの前記受光素子から受け取った電気信号からフォーカス誤差信号およびトラッキング誤差信号を生成する信号処理部と、 前記スピンドルモータの駆動を制御するとともに、前記信号処理部から受け取った前記フォーカス誤差信号および前記トラッキング誤差信号に基づき、前記光学ヘッドの前記アクチュエータの駆動を制御して前記光ディスクに対するフォーカスサーボおよびトラッキングサーボを行う制御部とを備えることを特徴とする光ディスク装置。 |
本発明は、光ディスクのような情報記録 体に対して情報信号を記録および/または再 生する際に用いられる光学ヘッド、およびか かる光学ヘッドを搭載した光ディスク装置に 関する。
従来から、いわゆる3ビーム方式の光学ヘ ッドが知られている。図8は、従来の光学ヘ ドの概略構成図である(例えば、特許文献1、 2参照)。図8において、レーザ光源51から出射 れたレーザ光は、等ピッチの格子パターン 一様に形成された回折素子52によって、回 されない0次光(以下、メインビームという) 、回折および偏向された2つの±1次光(以下、 2つのサブビームという)とに分岐され、メイ ビームと2つのサブビームは、ビームスプリ ッタ53を透過し、コリメートレンズ54によっ 発散光から平行光に変えられ、対物レンズ55 によって光ディスク57上に集光されて、1つの メインスポットと2つのサブスポットからな 3つのスポットが生成される。
図9は、図8に示す回折素子52を備えた光学 ヘッド50を用いた場合の光ディスク57上での3 のスポットの位置関係を示す模式図である 図9において、2つのサブスポット63、64は、 れぞれ、メインスポット62に対して、情報 ラック61に沿った方向で間隔Yだけ離れて配 され、また情報トラック61とは垂直な径方向 で1/2トラックピッチ(Tp/2)だけ内周方向と外周 方向に離れて配置される。
光ディスク57で反射されたメインビーム 2つのサブビームは、対物レンズ55、コリメ トレンズ54を再び透過し、ビームスプリッタ 53で反射され、検出レンズ58によって受光素 59上の異なる位置に設けられた3つの4分割光 出器にそれぞれ導かれる。
図10は、図8に示す受光素子59上の3つの4分 割光検出器の構成を示す模式図である。図10 おいて、4分割光検出器71はメインスポット6 2を受けて、4分割光検出器71により検出され 信号は、情報信号を再生するために用いら る。また、2つの4分割光検出器72、73はそれ れサブスポット63、64を受けて、2つの4分割 検出器72、73により検出された信号は、トラ キング誤差信号とフォーカス誤差信号を生 するために用いられる。これらトラッキン 誤差信号とフォーカス誤差信号とからそれ れ生成されたトラッキングサーボ信号(TS)と フォーカスサーボ信号(FS)が、図8に示す対物 ンズ55を2軸駆動するアクチュエータ56に供 され、光ディスク57の情報トラックに対する 光スポットのトラッキングサーボとフォーカ スサーボが行われる。
しかしながら、上記従来の光学ヘッドで 、回折素子52により分岐された2つのサブビ ムは、対物レンズ55に対し軸外光になるた 、光ディスク57上のサブスポットはデフォー カス、非点収差、コマ収差等の収差を持った 光スポットになる。ここで、光ディスク57上 情報トラック61に沿った方向における、メ ンスポットとサブスポットとの間隔Y(図9)は 対物レンズ55の焦点距離をfと定義し、サブ ームが対物レンズ55に入射する角度をθと定 義した場合、Y=f×tanθで与えられる。メイン ポットとサブスポットとの間隔Yは、受光素 59上の3つの4分割光検出器71、72、73でメイン ビームと2つのサブビームを分離して検出す 必要があるため、光ディスク57としてDVDを用 いた場合、概ね15~25μmに設定される。
上記間隔Yが一定であれば、対物レンズ55の
点距離fに反比例して対物レンズ55へのサブ
ームの入射角度θは大きくなる。光学ヘッ
を小型化、薄型化するためには、対物レン
55の焦点距離fを短くする必要があり、入射
度θは大きくなる。これにより、光ディスク
57上でのサブスポットは、さらに収差を持っ
光スポットになる。そのため、2つの4分割
検出器72、73でサブビームを受けて検出され
信号から生成されるトラッキング誤差信号
フォーカス誤差信号の品質が低下し、高精
で安定なトラッキングサーボおよびフォー
スサーボが困難になる、という問題があっ
。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされ ものであり、その目的は、光ディスク上の ブスポットに発生する収差の低減と、小型 、薄型化とを両立させた光学ヘッドを提供 るとともに、かかる光学ヘッドを搭載する とにより、高精度で安定なトラッキングサ ボおよびフォーカスサーボを実現した光デ スク装置を提供することにある。
本発明の一局面に係る光学ヘッドは、光 出射する光源と、前記光源から出射された を、回折されない主光束と回折および偏向 れた一対の副光束とに分岐する回折素子と 前記回折素子により分岐された前記主光束 前記一対の副光束を光ディスク上に集光さ る対物レンズとを備え、前記回折素子は、 記一対の副光束のうちの一方の副光束と他 の副光束に対して同一のレンズ作用を与え ように前記一方の副光束が通過する領域と 記他方の副光束が通過する領域とで異なる 子パターンを有する。
この構成によれば、回折素子が、一方の 光束と他方の副光束に対して異なる格子パ ーンを通過させて同一のレンズ作用を与え ので、焦点距離の短い対物レンズを用いた しても、光ディスク上に集光された一対の 光束の光スポットに発生する収差を補正す ことができる。これにより、光ディスク上 サブスポットに発生する収差の低減と、小 化、薄型化とを両立させた光学ヘッドを提 することが可能になる。
本発明の他の局面に係る光ディスク装置 、光ディスクに対して情報信号の記録およ /または再生を行う光ディスク装置であって 、前記光ディスクを回転させるスピンドルモ ータと、本発明に係る光学ヘッドであり、前 記光ディスクで反射された前記主光束と前記 一対の副光束を受光してそれぞれの光束の光 量に対応した電気信号に変換する受光素子と 、前記光ディスクに対して前記対物レンズを 上下方向および径方向に駆動するアクチュエ ータとを備えた光学ヘッドと、前記光学ヘッ ドの前記受光素子から受け取った電気信号か らトラッキング誤差信号およびフォーカス誤 差信号を生成する信号処理部と、前記スピン ドルモータの駆動を制御するとともに、前記 信号処理部から受け取った前記トラッキング 誤差信号および前記フォーカス誤差信号に基 づき、前記光学ヘッドの前記アクチュエータ の駆動を制御して前記光ディスクに対するト ラッキングサーボおよびフォーカスサーボを 行う制御部とを備える。
この構成によれば、前記光学ヘッドを用 ることで、サブスポットに発生する収差を 減することができ、トラッキング誤差信号 よびフォーカス誤差信号の品質を向上させ ことができるので、高精度で安定なトラッ ングサーボおよびフォーカスサーボを実現 た光ディスク装置を提供することが可能に る。
本発明によれば、サブスポットの収差の 減と小型化、薄型化とを両立させた光学ヘ ドを提供するとともに、かかる光学ヘッド 搭載することにより、高精度で安定なトラ キングサーボおよびフォーカスサーボを実 した光ディスク装置を提供することが可能 なる。
本発明の目的、特徴及び利点は、以下の 細な説明と添付図面とによって、より明白 なる。
以下、本発明の実施の形態について、図 を参照して説明する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る光学ヘ
ドの概略構成を示す断面図である。図1にお
て、本実施の形態1の光学ヘッドは、CD(Compac
t Disc)とDVD(Digital Versatile Disc)の両光ディス
18に対応した3ビーム方式の光学ヘッド1であ
、CD用光源としての赤外半導体レーザ11と、
赤外レーザビーム用の回折素子12と、ビーム
プリッタ13と、コリメートレンズ14と、立上
げミラー15と、光ディスク18上にレーザビー
を集光させる対物レンズ16と、対物レンズ16
のアクチュエータ17と、DVD用光源としての
色半導体レーザ19と、赤色レーザビーム用の
回折素子20と、ダイクロックミラー21と、検
レンズ22と、受光素子23とから構成されてい
。なお、以下では、CDとDVDの両光ディスク
対して同一の符号18を付して説明を行う。
赤外半導体レーザ11から出射された波長 域780nm~820nmの赤外レーザビームは、回折素子 12により、回折されない0次光であるメインビ ームと回折および偏向された±1次光である2 のサブビームとに分岐され、メインビーム 2つのサブビームは、ビームスプリッタ13で 射され、コリメートレンズ14により発散光か ら平行光に変えられ、立上げミラー15で反射 れて上方へと進み、対物レンズ16によりCD18 に集光され、図9に示すような情報トラック に対してメインスポットと2つのサブスポッ が形成される。
CD18で反射されたメインビームと2つのサ ビームは、対物レンズ16、立上げミラー15、 よびコリメートレンズ14を経て、ビームス リッタ13およびダイクロックミラー21を透過 て、検出レンズ22により受光素子23上の、図 10に示すような3つの4分割光検出器へと分離 よび集光されて、3つの4分割光検出器により 、メインビームと2つのサブビームのそれぞ の光量に対応した電気信号として検出され 。
一方、赤色半導体レーザ19から出射され 波長帯域630nm~680nmの赤色レーザビームは、回 折素子20により、回折されない0次光であるメ インビームと回折および偏向された±1次光で ある2つのサブビームとに分岐され、メイン ームと2つのサブビームは、ダイクロックミ ー21で反射され、ビームスプリッタ13を透過 し、コリメートレンズ14により発散光から平 光に変えられ、立上げミラー15で反射され 上方へと進み、対物レンズ16によりDVD18上に 光され、図9に示すような情報トラックに対 してメインスポットと2つのサブスポットが 成される。
DVD18で反射されたメインビームと2つのサ ビームは、対物レンズ16、立上げミラー15、 およびコリメートレンズ14を経て、ビームス リッタ13およびダイクロックミラー21を透過 して、検出レンズ22により受光素子23上の、 10に示すような3つの4分割光検出器へと分離 よび集光されて、3つの4分割光検出器によ 、メインビームと2つのサブビームのそれぞ の光量に対応した電気信号として検出され 。
図2は、本実施の形態1における回折素子12 、20の格子パターンを示す平面図である。な 、以下では、赤外レーザビーム用の回折素 12について説明するが、赤色レーザビーム の回折素子20についても、赤外レーザビーム 用の回折素子12と同様の格子パターンを有し いる。
図2において、回折素子12は、CD18の情報ト ラックの方向に対応した中央の分割線123によ り、第1の領域121と第2の領域122とに分割され 2つのサブビームのうち一方のサブビーム124 aが第1の領域121を通過し、他方のサブビーム1 24bが第2の領域122を通過するように、赤外半 体レーザ11に近接して配置される。なお、符 号125は、回折素子12を通過するメインビーム 示している。
回折素子12の第1の領域121と第2の領域122は 、一方のサブビーム124aと他方のサブビーム12 4bとに同一の凹レンズ作用を与えるように、 報トラックに沿った方向で対向する両縁部1 26と127に向かって格子ピッチPが大きくなる(P1 <P2)とともに湾曲する格子パターンを有し 第1の領域121の格子パターンと第2の領域122の 格子パターンとは、光軸(メインビーム125の 心軸)周りに回転対称である異なる形状を有 る。
すなわち、回折素子12は、CD18の情報トラ クに沿った方向に垂直に交わる方向に沿っ 回折素子12の中央を通る直線で第1の領域121 第2の領域122とに分割され、第1の領域121の 子パターンと第2の領域122の格子パターンと 光軸周りに回転対称である。
ここで、情報トラックに沿った方向で対 する両縁部126と127から中央の分割線123に向 って、格子パターンは、湾曲した形状から 々に直線形状に近づいている。
以上のように、本実施の形態1によれば、 回折素子12、20が、一方のサブビームと他方 サブビームに対して異なる格子パターンを 過させて同一の凹レンズ作用を与えるので 焦点距離の短い対物レンズ16を用いたとして も、対物レンズの像面湾曲によるデフォーカ スや非点収差等、CDやDVDなどの光ディスク18 に集光された一対のサブビームの光スポッ に発生する収差を補正することができる。 れにより、サブスポットの収差の低減と小 化、薄型化とを両立させた光学ヘッドを提 することが可能になる。
また、第1の領域121の格子パターンと第2 領域122の格子パターンとは光軸周りに回転 称であるので、一方のサブビームと他方の ブビームに対して同一のレンズ作用を与え 異なる格子パターンを容易に形成すること できる。
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2が、実施の形態1と相
するのは、2つのサブビームが回折素子を通
する領域および回折素子の構成であり、そ
他の構成は、実施の形態1と同じであるので
、詳細な説明を省略する。以下では、実施の
形態1との相違点について説明する。
図3は、本発明の実施の形態2に係る光学 ッドにおける回折素子の格子パターンを示 平面図である。図3において、本実施の形態2 の回折素子12は、一方のサブビーム128aと他方 のサブビーム128bとが情報トラックに沿った 向に対応した中央部129で部分的に重なって 過するように、赤外半導体レーザ11に近接し て配置される。なお、赤外半導体レーザ11と 折素子12との間隔は、例えば1.0mm~1.5mmであり 、実施の形態1のように、2つのサブビームを 全に分離する場合よりも、その間隔を大き することができる。
回折素子12の中央部129は、一方のサブビ ム128aの一部および他方のサブビーム128bの一 部をそれぞれ一方のサブビーム128aの残部お び他方のサブビーム128bの残部とは異なる方 に回折する、すなわち一方のサブビーム128a と他方のサブビーム128bとが重なった部分に いては光ディスク18上でのサブスポットの形 成に関与しないように、より細かなピッチの 格子、または、格子の延伸する方位を変えた 格子パターンを有する。
すなわち、回折素子12は、一方のサブビ ム128aと他方のサブビーム128bとがCD18の情報 ラックに沿った方向に垂直に交わる方向に った回折素子12の中央部129で部分的に重なっ て通過するように、赤外半導体レーザ11に近 して配置され、一方のサブビーム128aと他方 のサブビーム128bとが部分的に重なる中央部12 9は、一方のサブビーム128aの一部および他方 サブビーム128bの一部を、一方のサブビーム 128aの残部および他方のサブビーム128bの残部 はそれぞれ異なる方向に回折する格子パタ ンを有する。
ここで、仮に上記したような中央部129が 在せず、図2のような格子パターン上で2つ サブビームが重なっているとする。重なっ いる領域では、±1次回折光として2つのサブ ームが生成されるが、±1次回折光に同一の レンズ作用を与えることは不可能なため、 好な収差補正ができなくなる。
一方、本実施の形態2によれば、中央部129 を通過した2つのサブビームの一部を光ディ ク18上に集光させないようにすることで、実 施の形態1に比べて、回折素子12上で2つのサ ビームの部分的重なりを許容することがで る。そのため、回折素子12と赤外半導体レー ザ11との間隔を大きくすることができ、通過 るビーム径を大きくすることができるため 赤外半導体レーザ11と回折素子12との位置合 わせ、および赤色半導体レーザ19と回折素子2 0との位置合わせを高精度で行う必要がなく り、製造コストを下げることができる。
(実施の形態3)
次に、実施の形態3に係る光学ヘッドについ
て説明する。実施の形態1,2に係る光学ヘッド
の回折素子は、光ディスクの情報トラックの
方向に垂直に交わる方向に沿った回折素子の
中央の分割線により、第1の領域と第2の領域
に分割され、第1の領域と第2の領域は、情
トラックに沿った方向で対向する両縁部に
かって格子ピッチが大きくなるとともに湾
する格子パターンを有している。これに対
、実施の形態3に係る光学ヘッドの回折素子
、第1の領域と第2の領域とに分割されるの
はなく、光ディスクの情報トラックに沿っ
方向に対応した中央付近に、情報トラック
垂直な方向に延伸する直線形状の直線格子
、その直線格子に対して概ね線対称であり
光ディスクの情報トラックに沿った方向で
向する両縁部に向かって、格子ピッチが大
くなるとともに湾曲する円弧状の格子とを
む連続的な格子パターンを有している。
図4は、実施の形態3に係る回折素子の格 パターンを形成する際の光学系配置を示す である。図4に示す2光束干渉光学系140は、2 束干渉により回折素子に干渉縞を形成する 2光束干渉光学系140は、第1の光源141、第2の 源142、回折素子143、コリメートレンズ144及 対物レンズ145を備える。回折素子143は、前 の光学系をコンピュータシミュレーション で構築し、回折素子143上に干渉縞パターン 数値計算で発生させ、その干渉縞パターン フォトマスクとして作成し、フォトリソグ フ等により、ガラス基板などの透明材料に 折格子を形成させることにより作成される
第1の光源141は、光ディスク146までの距離 が光学ヘッドの光源から光ディスクまでの距 離と同じとなる位置に配置され、光学ヘッド と同じ波長、例えば、波長帯域780nm~820nmの赤 レーザビームを出射する。
第2の光源142は、一対のサブビームのうち の一方のサブビームの光ディスク146上の光ス ポットと共役となる位置に配置され、第1の 源141と同じ波長帯域の赤外レーザビームを 射する。また、第2の光源142は、第1の光源141 から回折素子143の中心までの距離D1と、第2の 光源142から回折素子143の中心までの距離D2と 略一致するように配置される。
なお、以下では、赤外レーザビーム用の 折素子143について説明するが、赤色レーザ ーム用の回折素子についても、赤外レーザ ーム用の回折素子143と同様の格子パターン 有している。赤色レーザビーム用の回折素 に格子パターンを形成する場合、第1の光源 141及び第2の光源142はそれぞれ赤色レーザビ ムを出射する。
回折素子143は、一対のサブビームのそれ れのサジタル光線の焦点位置と、メインビ ムのサジタル光線の焦点位置とを一致させ ようなレンズ作用を備える格子パターンを する。すなわち、回折素子143の格子パター は、不図示の受光素子によって検出される インビームのプッシュプル信号の振幅のピ ク値と1対のサブビームのプッシュプル信号 の振幅のピーク値とが同じ焦点位置で一致す るようなレンズ作用を備える。回折素子143は 、第1の光源141と第2の光源142とから照射され 光により干渉縞パターンが形成される。
コリメートレンズ144は、第1の光源141及び 第2の光源142によって出射された光を発散光 ら平行光に変換する。対物レンズ145は、コ メートレンズ144を通過した光を光ディスク14 6上に集光する。
図5は、本実施の形態3における回折素子14 3の格子パターンを示す平面図である。なお 以下では、赤外レーザビーム用の回折素子14 3について説明するが、赤色レーザビーム用 回折素子についても、赤外レーザビーム用 回折素子143と同様の格子パターンを有して る。
図5において、回折素子143は、光ディスク 146の情報トラックに沿った方向に対応した中 央付近に、情報トラックに垂直な方向に延伸 する直線形状の直線格子151と、直線格子151に 対して概ね線対称であり、光ディスク146の情 報トラックに沿った方向で対向する両縁部155 ,156に向かって、格子ピッチが大きくなると もに湾曲する円弧状の格子152とを含む連続 な干渉縞パターンを有する。
なお、回折素子143は、2つのサブビームの うち一方のサブビーム153aが直線格子151より 下方を通過し、他方のサブビーム153bが直線 子151よりも上方を通過し、サブビーム153aと 153bとが重ならないように、第1の光源141に近 して配置される。なお、符号154は、回折素 143を通過するメインビームを示している。
回折素子143は、一方のサブビーム153aと他 方のサブビーム153bとに同一の凹レンズ作用 与えるように、中央部から情報トラックに った方向で対向する両縁部155と156に向かっ 格子ピッチPが大きくなる(P1<P2)とともに湾 曲する格子パターンを有する。
ここで、情報トラックに沿った方向で対 する両縁部155と156から中央の直線格子151に かって、格子パターンは、湾曲した形状か 徐々に直線形状に近づいている。
2光束干渉の干渉縞パターンは、第1の光 141から回折素子143の中心点までの距離D1と、 第2の光源142から回折素子143の中心点までの 離D2とが等しいとき、回折素子143の中央に直 線状の干渉縞(直線格子151)が生じ、この直線 子の上下にはほぼ対称な円弧状の干渉縞が じる。この距離D1とD2とに差が生じた場合、 直線格子151が生じる位置は、回折素子143の中 心から上下方向にずれることとなる。
このように、一対のサブビームのそれぞ のサジタル光線の焦点位置と、メインビー 主光束のサジタル光線の焦点位置とを一致 せるようなレンズ効果を備える格子パター を回折素子143に形成することで、回折素子1 43に一方のサブビームが通過する領域と他方 サブビームが通過する領域とで異なる格子 ターンを容易に形成することができる。
また、光学ヘッドの光源と同じ位置に第1 の光源141が配置され、一対のサブビームのう ちの一方のサブビームの光ディスク146上の光 スポットと共役となる位置に配置されるとと もに、回折素子143の中心までの距離が第1の 源141から回折素子143の中心までの距離と略 致するように第2の光源142が配置され、第1の 光源141と第2の光源142とから照射される光に り回折素子143に干渉縞パターンが形成され ので、回折素子143に一方のサブビームが通 する領域と他方のサブビームが通過する領 とで異なる格子パターンを容易に形成する とができる。
次に、本実施の形態3において、上記の回 折素子143を用いた光学ヘッドの動作について 説明する。なお、実施の形態3における光学 ッドの構成は、図1に示す光学ヘッド1の構成 とほぼ同じであり、回折素子12を回折素子143 替えただけであるので、実施の形態3に係る 光学ヘッドの動作については図1を用いて説 する。
光学ヘッド1の赤外半導体レーザ11は、第1 の光源141と概ね同じ位置に配置される。回折 素子143によって回折された1対のサブビーム うち、一方のサブビームは、第2の光源142の 置から発する無収差の光束となり、他方の ブビームは、第1の光源141を対称の中心とし 、第2の光源142と概ね点対称となる位置から する無収差の光束となる。第1の光源141から 折素子143の中心点までの距離D1と、第2の光 142から回折素子143の中心点までの距離D2と 等しい場合、回折素子143の干渉縞パターン 、回折素子143の中心線に対して概ね線対称 なる。そのため、回折素子143によって回折 れた一対のサブビームは、共にほぼ無収差 光束となる。
以上のように、本実施の形態3によれば、 回折素子143が、一方のサブビームと他方のサ ブビームに対して異なる格子パターンを通過 させて同一の凹レンズ作用を与えるので、焦 点距離の短い対物レンズ16を用いたとしても 対物レンズ16の像面湾曲によるデフォーカ や非点収差等、CDやDVDなどの光ディスク18上 集光された一対のサブビームの光スポット 発生する収差を補正することができる。こ により、サブスポットの収差の低減と小型 、薄型化とを両立させた光学ヘッドを提供 ることが可能になる。
また、回折素子143は、光ディスク146の情 トラックに沿った方向に垂直に交わる方向 延伸し、かつ回折素子143の中央付近を通る 線形状の直線格子151と、直線格子151に対し 概ね線対称であり、光ディスク146の情報ト ックに沿った方向で対向する両縁部155,156に 向かって、格子ピッチPが大きくなるととも 湾曲する円弧状の格子152とを含む連続的な 渉縞パターンが形成される。
したがって、回折素子143に2光束干渉によ る連続的な干渉縞パターンが形成されるので 、実施の形態1,2と同様の効果を有しながら、 1対のサブビームが通過する領域を厳密に分 る必要が無く、光学系の配置の自由度を広 ることができる。特に、第1の光源141から回 素子143の中心点までの距離D1を長くするに たがって、従来の均一な直線の格子パター に漸近的に近づくため、回折素子143を光源 近接して配置する場合により一層大きな効 を奏することができる。
なお、回折素子143は、光ディスク146の情 トラックに沿った方向に対応した中央付近 、情報トラックに垂直な方向に延伸する直 形状の直線格子151を有し、その直線格子151 、回折素子143の中心(メインビームの光軸が 回折素子143を通過する点)との距離が、回折 子143の有効径の1/4以下となる干渉縞パター を有することが望ましい。直線格子151と回 素子143の中心との距離が回折素子143の有効 の1/4よりも大きくなった場合、干渉縞パタ ンの対称性が崩れすぎ、1対のサブビームの ちの一方のサブビームは凹レンズ効果が与 られ、他方のサブビームは凸レンズ効果が えられるため、2つのサブビームの焦点位置 にずれが生じることとなる。
このように、回折素子143の直線格子151と 回折素子143の中心(メインビームの光軸が回 折素子143を通過する点)との距離が、回折素 143の有効径の1/4以下となる干渉縞パターン 形成される。これにより、干渉縞パターン 直線格子151に対する対称性を確保すること でき、回折素子143によって回折された1対の ブビームを共にほぼ無収差の光束にするこ ができる。
なお、直線格子151と回折素子143の中心と 距離は回折素子143の有効径の1/8以下である とがさらに望ましい。これにより、干渉縞 ターンの対称性を充分に確保することがで 、回折素子143によって回折された1対のサブ ビームを共にほぼ無収差の光束とすることが できる。
また、本実施の形態では、1対のサブビー ムが互いに重ならないように第1の光源141及 第2の光源142を配置して回折素子143に干渉縞 ターンを形成しているが、本発明は特にこ に限定されず、1対のサブビームが回折素子 143の中央部付近で重なるように第1の光源141 び第2の光源142を配置して回折素子143に干渉 パターンを形成してもよい。
図6は、1対のサブビームが重なる場合に ける回折素子143の格子パターンを示す平面 である。図6に示すように、回折素子143は、2 つのサブビームのうち一方のサブビーム153a 、他方のサブビーム153bとが直線格子151付近 重なるように、第1の光源141に近接して配置 される。なお、一方のサブビーム153aと、他 のサブビーム153bとの重なりの範囲は、互い ビームの中心を含まない範囲であることが ましい。
このように、許容される範囲内であれば 一方のサブビーム153aと他方のサブビーム153 bとが情報トラックに沿った方向に対応した 央部で部分的に重なって通過するように、 外半導体レーザ11又は赤色半導体レーザ19を 置してもよい。この場合、回折素子143と赤 半導体レーザ11との間隔を大きくすること でき、通過するビーム径を大きくすること できるため、赤外半導体レーザ11と回折素子 143との位置合わせを高精度で行う必要がなく なり、製造コストを下げることができる。
(実施の形態4)
図7は、本発明の実施の形態4に係る光ディ
ク装置の概略構成を示す機能ブロック図で
る。本実施の形態4の光ディスク装置40は、
学ヘッド1と、光ディスク18と、スピンドル
ータ41と、トラバースモータ42と、信号処理
43と、制御部44とから構成されている。
光学ヘッド1は、図1に示すような、実施 形態1または実施の形態2の光学ヘッド1であ 。スピンドルモータ41は、制御部44により供 される回転制御信号に基づき、一定の回転 または一定の角速度で光ディスク18を回転 せる。トラバースモータ42は、制御部44によ 供給される移動制御信号に基づき、光学ヘ ド1を光ディスク18の径方向の所定位置へと 動させる。
信号処理部43は、外部から供給された情 信号を変調して光学ヘッド1に送り、また光 ヘッド1により検出されたメインビームの光 量に対応した電気信号を受けて情報信号を復 調し、さらに光学ヘッド1の3つの4分割光検出 器により検出されたメインビームと2つのサ ビームの光量に対応した電気信号からトラ キング誤差信号TEとフォーカス誤差信号FEと 生成して、制御部44に送る。
制御部44は、スピンドルモータ41およびト ラバースモータ42の駆動を制御するとともに 信号処理部43から受け取ったトラッキング 差信号TEおよびフォーカス誤差信号FEから、 ラッキングサーボ信号TSおよびフォーカス ーボ信号FSを生成し、光学ヘッド1の対物レ ズ16用のアクチュエータ17(図1)の2軸駆動を制 御して光ディスク18に対するトラッキングサ ボおよびフォーカスサーボを行う。
以上のように、本実施の形態4によれば、 実施の形態1または実施の形態2の光学ヘッド1 を用いることで、光ディスク18上のサブスポ トに発生する収差を低減することができ、 ラッキング誤差信号TEおよびフォーカス誤 信号FEの品質を向上させることができるので 、高精度で安定なトラッキングサーボおよび フォーカスサーボを実現することが可能にな る。
なお、上記の各実施の形態では、CDとDVD 両光ディスクに対して互換性のある構成を する光学ヘッドを例に挙げて説明したが、 発明は、これに限定されず、CD、DVD各々専用 の光学ヘッドや、情報信号の記録/再生に波 帯域390nm~415nmの青色レーザビームが用いられ るBD(Blu-ray Disc)に対応した構成、またはCDとDV DとBDという3つの光ディスクに対して互換性 ある構成を有する光学ヘッド、およびかか 光学ヘッドを搭載した光ディスク装置にも 用可能である。
なお、上述した具体的実施形態には以下 構成を有する発明が主に含まれている。
本発明の一局面に係る光学ヘッドは、光 出射する光源と、前記光源から出射された を、回折されない主光束と回折および偏向 れた一対の副光束とに分岐する回折素子と 前記回折素子により分岐された前記主光束 前記一対の副光束を光ディスク上に集光さ る対物レンズとを備え、前記回折素子は、 記一対の副光束のうちの一方の副光束と他 の副光束に対して同一のレンズ作用を与え ように前記一方の副光束が通過する領域と 記他方の副光束が通過する領域とで異なる 子パターンを有する。
この構成によれば、回折素子が、一方の 光束と他方の副光束に対して異なる格子パ ーンを通過させて同一のレンズ作用を与え ので、焦点距離の短い対物レンズを用いた しても、光ディスク上に集光された一対の 光束の光スポットに発生する収差を補正す ことができる。これにより、光ディスク上 サブスポットに発生する収差の低減と、小 化、薄型化とを両立させた光学ヘッドを提 することが可能になる。
また、上記の光学ヘッドにおいて、前記 折素子は、前記光ディスクの情報トラック 沿った方向で対向する両縁部に向かって、 子ピッチが大きくなるとともに湾曲する格 パターンを有することが好ましい。
この構成によれば、一方の副光束と他方 副光束に対して同一のレンズ作用を与える なる格子パターンを形成することができる
また、上記の光学ヘッドにおいて、前記 折素子のレンズ作用は、凹レンズ作用であ ことが好ましい。
また、上記の光学ヘッドにおいて、前記 折素子は、前記一方の副光束と前記他方の 光束とが前記光ディスクの情報トラックに った方向にて異なる前記回折素子の領域を 過するように、前記光源に近接して配置さ ることが好ましい。
この構成によれば、回折素子を光源に近 して配置することで、一方の副光束と他方 副光束とが回折素子の異なる領域を通過し 同一の凹レンズ作用を受けて発散するよう 構成できる。
また、上記の光学ヘッドにおいて、前記 折素子は、前記光ディスクの情報トラック 沿った方向に対応した中央で第1の領域と第 2の領域に分割され、前記第1の領域の格子パ ーンと前記第2の領域の格子パターンとは光 軸周りに回転対称であることが好ましい。
この構成によれば、前記第1の領域の格子 パターンと前記第2の領域の格子パターンと 光軸周りに回転対称であるので、一方の副 束と他方の副光束に対して同一のレンズ作 を与える異なる格子パターンを容易に形成 ることができる。
また、上記の光学ヘッドにおいて、前記 折素子は、前記一方の副光束と前記他方の 光束とが前記光ディスクの情報トラックに った方向に対応した中央部で部分的に重な て通過するように、前記光源に近接して配 され、前記一方の副光束と前記他方の副光 とが部分的に重なる前記中央部は、前記一 の副光束の一部および前記他方の副光束の 部をそれぞれ前記一方の副光束の残部およ 前記他方の副光束の残部とは異なる方向に 折する格子パターンを有することが好まし 。この場合、前記中央部は、前記情報トラ クに垂直な方向に延伸する直線形状の格子 ターンを有することが好ましい。
この構成によれば、一方の副光束と他方 副光束とを情報トラックに沿った方向に対 した回折素子の中央部で部分的に重ならせ この中央部に直線状の格子パターンを形成 、前記中央部を通過した光束を光ディスク に集光させないようにすることで、光源と 折素子との位置合わせを高精度で行う必要 なくなり、製造コストを下げることができ 。
また、上記の光学ヘッドにおいて、前記 折素子は、前記一対の副光束のそれぞれの ジタル光線の焦点位置と、前記主光束のサ タル光線の焦点位置とを一致させるような ンズ作用を備える格子パターンを有するこ が好ましい。
この構成によれば、一対の副光束のそれ れのサジタル光線の焦点位置と、主光束の ジタル光線の焦点位置とを一致させるよう レンズ効果を備える格子パターンを回折素 に形成することで、回折素子に一方の副光 が通過する領域と他方の副光束が通過する 域とで異なる格子パターンを容易に形成す ことができる。
また、上記の光学ヘッドにおいて、前記 折素子は、前記光源と同じ位置に配置され 第1の光源と、前記一対の副光束のうちの一 方の副光束の前記光ディスク上の光スポット と共役となる位置に配置されるとともに、前 記回折素子の中心までの距離が前記第1の光 から前記回折素子の中心までの距離と略一 するように配置された第2の光源とから照射 れる光により形成される干渉縞パターンを することが好ましい。
この構成によれば、光学ヘッドの光源と じ位置に第1の光源が配置され、一対の副光 束のうちの一方の副光束の光ディスク上の光 スポットと共役となる位置に配置されるとと もに、回折素子の中心までの距離が第1の光 から回折素子の中心までの距離と略一致す ように第2の光源が配置され、第1の光源と第 2の光源とから照射される光により回折素子 干渉縞パターンが形成されるので、回折素 に一方の副光束が通過する領域と他方の副 束が通過する領域とで異なる格子パターン 容易に形成することができる。
また、上記の光学ヘッドにおいて、前記 折素子は、前記光ディスクの情報トラック 沿った方向に対応した中央付近に、前記情 トラックに垂直な方向に延伸する直線形状 直線格子と、前記直線格子に対して略線対 であり、前記光ディスクの情報トラックに った方向で対向する両縁部に向かって、格 ピッチが大きくなるとともに湾曲する円弧 の格子とを含む連続的な干渉縞パターンを することが好ましい。
この構成によれば、光ディスクの情報ト ックに沿った方向に対応した回折素子の中 付近に、情報トラックに垂直な方向に延伸 る直線形状の直線格子と、直線格子に対し 略線対称であり、光ディスクの情報トラッ に沿った方向で対向する両縁部に向かって 格子ピッチが大きくなるとともに湾曲する 弧状の格子とを含む連続的な干渉縞パター が形成される。したがって、回折素子に連 的な干渉パターンが形成されるので、一対 副光束が通過する領域を厳密に分ける必要 無く、光学系の配置の自由度を広げること できる。
また、上記の光学ヘッドにおいて、前記 折素子は、前記直線格子と、メインビーム 光軸が前記回折素子を通過する点である前 回折素子の中心との距離が前記回折素子の 効径の1/4以下となる干渉縞パターンを有す ことが好ましい。
この構成によれば、直線格子と、メイン ームの光軸が前記回折素子を通過する点で る回折素子の中心との距離が回折素子の有 径の1/4以下となる干渉縞パターンが形成さ る。これにより、干渉縞パターンの直線格 に対する対称性を充分に確保することがで 、回折素子によって回折された1対の副光束 を共にほぼ無収差の光束にすることができる 。
本発明の他の局面に係る光ディスク装置 、光ディスクに対して情報信号の記録およ /または再生を行う光ディスク装置であって 、前記光ディスクを回転させるスピンドルモ ータと、本発明に係る光学ヘッドであり、前 記光ディスクで反射された前記主光束と前記 一対の副光束を受光してそれぞれの光束の光 量に対応した電気信号に変換する受光素子と 、前記光ディスクに対して前記対物レンズを 上下方向および径方向に駆動するアクチュエ ータとを備えた光学ヘッドと、前記光学ヘッ ドの前記受光素子から受け取った電気信号か らトラッキング誤差信号およびフォーカス誤 差信号を生成する信号処理部と、前記スピン ドルモータの駆動を制御するとともに、前記 信号処理部から受け取った前記トラッキング 誤差信号および前記フォーカス誤差信号に基 づき、前記光学ヘッドの前記アクチュエータ の駆動を制御して前記光ディスクに対するト ラッキングサーボおよびフォーカスサーボを 行う制御部とを備える。
この構成によれば、前記光学ヘッドを用 ることで、サブスポットに発生する収差を 減することができ、トラッキング誤差信号 よびフォーカス誤差信号の品質を向上させ ことができるので、高精度で安定なトラッ ングサーボおよびフォーカスサーボを実現 た光ディスク装置を提供することが可能に る。
本発明にかかる光学ヘッドは、光ディス 上のサブスポットに発生する収差の低減と 小型化、薄型化とを両立させることができ という利点を有し、かかる光学ヘッドを光 ィスク装置等に適用した際に、高精度で安 なトラッキングサーボおよびフォーカスサ ボを実現できる点で有用である。
Next Patent: SKIN WHITENING AGENT
