JP3927372B2

JP3927372B2 - Optical head and optical disk apparatus using the same

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Publication number: JP3927372B2
Application number: JP2001035290A
Authority: JP
Inventors: 伸幸前田; 克彦泉; 邦一大西; 堅一嶋田; 雅之井上; 武司仲尾; 晋也藤森; 光雄佐竹
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Media Electronics Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Media Electronics Co Ltd
Priority date: 2001-02-13
Filing date: 2001-02-13
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2021-02-13
Also published as: JP2002237086A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は情報を光ディスクに記録、又光ディスクから再生するための光ヘッド及びそれを用いた光ディスク装置に係わり、特にＤＶＤおよびＣＤのように種類の異なる複数の光ディスクに記録、再生可能な高性能で小型の光ヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスクは、非接触、大容量、低コスト等の特徴を有する情報メディアである。音楽用、コンピュータ用等の様々な用途で広く用いられているコンパクトディスク（以下、ＣＤと表記）は、再生専用であるＣＤ−ＲＯＭの他に、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷといった記録可能なディスクの普及も急速に進んでいる。
一方、近年、ＣＤの約７倍の容量を有するデジタルバーサタイルディスク（以下、ＤＶＤと表記）等の大容量ディスクが登場している。このように、複数の種類の光ディスクが存在する状況下においては、１台の装置でこれら複数の光ディスクに対する記録および再生に対応したＤＶＤ／ＣＤ互換光ヘッド並びに光ディスク装置が強く求められている。
【０００３】
ＤＶＤ−ＲＯＭを再生するためには、波長が６５０ｎｍ帯のレーザー光源が必要であるのに対して、ＣＤ−Ｒを再生するためには、波長が７８０ｎｍ帯のレーザー光源が必要である。これは、ＣＤ−Ｒは波長６５０ｎｍ付近の反射率が低いことに起因する。したがって、ＤＶＤ／ＣＤ互換光ヘッドには、２つのレーザー光源を搭載する必要がある。光ヘッドの小型化、低コスト化のためには、１つの対物レンズにより、前記２波長に対応することが望ましいが、ＤＶＤとＣＤとでは、ディスク基板厚が異なることも相まって、１つの対物レンズでＤＶＤ／ＣＤ互換を達成することは非常に困難であった。
これに対し、特殊な形状の対物レンズを用いることにより、１つの対物レンズでＤＶＤ／ＣＤ互換を実現した光ヘッドが、ＯｐｌｕｓＥ、第２０巻、第３号、１９９８年３月、３１９〜３２２頁（ＯｐｌｕｓＥ、Ｖｏｌ．２０、Ｎｏ．３、ｐｐ．３１９〜３２２）に開示されている。また、前記特殊形状の対物レンズを用いると共に、ＤＶＤ系とＣＤ系において、コリメートレンズを含む検出光学系を共通化することで、光ヘッドの部品点数を大幅に低減したＤＶＤ／ＣＤ互換光ヘッドが、特開２０００−８２２２６号公報などに開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記光ヘッドでは、１つの対物レンズ並びに１つのコリメートレンズを使用し、少ない部品点数でＤＶＤ／ＣＤ互換を達成できるという利点を有するが、ＤＶＤ系またはＣＤ系のいずれかを記録対応とする場合、以下に示すような新たな問題が生じる。以下では、ＤＶＤ系を再生、ＣＤ系を記録および再生とした場合を例にとり、従来技術の問題について説明する。
【０００５】
ＤＶＤは極めて高密度に信号が記録されているため、良好な再生特性を得るためには、ディスク上のスポットサイズを十分に小さくする必要がある。このためには、ＤＶＤ光学系の倍率（＝コリメートレンズの焦点距離／対物レンズの焦点距離）は比較的大きく設定する必要がある。
これに対して、ＣＤ−Ｒディスクに信号を記録する場合、ディスク盤面上にレーザーパワーを効率よく集光するために、光束の光利用率を高く設定することが必須である。そのため、ＣＤ光学系の倍率は、ＤＶＤ光学系の倍率に比べて、小さく設定する必要がある。即ち、１つの対物レンズおよび１つのコリメータレンズを用いつつ、ＤＶＤ光学系とＣＤ光学系の間でその倍率を大きく変えなければならない。
【０００６】
また、ＣＤ光学系では倍率を低くするため、コリメートレンズからＣＤレーザー光源までの距離を単純に縮めようとすると、コリメートレンズとＣＤレーザー光源との間に、ダイクロイックプリズム等の光学部品を配置するためのスペースを十分確保することができない、という問題も生じてしまう。
【０００７】
さらに、例えばノート型パーソナルコンピュータ用等の小型光ディスク装置に対応した小型光ヘッドでは、次のような問題が生じる。前述した通り、ＤＶＤ光学系は倍率を上げるため、コリメートレンズからＤＶＤレーザー光源までの距離を単純に大きくしようとしても、光学部品の実装スペースが小さいため、ＤＶＤレーザー光源が小型光ヘッド内に納まらない、という問題も生じる。
したがって、ＤＶＤ系、ＣＤ系、各々最適な倍率を確保しつつ、上記部品実装の問題を解決するためには、ＤＶＤ系とＣＤ系、各々に新たな光学的手段を導入することが必要となる。
【０００８】
本発明の目的は、上記問題点を解決するためになされたものであり、ＤＶＤ光学系およびＣＤ光学系の各々に、最適な補助レンズを導入することにより、ＣＤ−Ｒ記録に対応した、高性能で小型のＤＶＤ／ＣＤ互換光ヘッドを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の光ヘッドでは、波長６２０ｎｍないし６８０ｎｍ帯の第１の波長で発振する第１のレーザー光源と、波長７５０ｎｍないし８１０ｎｍ帯の第２の波長で発振する第２のレーザー光源の少なくとも２個のレーザー光源と、前記第１および前記第２のレーザー光源から出射された光束の発散角を縮小するために設けられたコリメートレンズと、前記コリメートレンズから出射した第１あるいは第２の波長を有する光束を情報記録媒体に集光する対物レンズと、前記情報記録媒体からの反射光を受光する光検出器と、前記情報記録媒体からの反射光を前記光検出器の所定位置に導く光検出光学系と、前記第１および前記第２のレーザー光源と前記コリメートレンズとの間の光路中に配置され、前記第１および第２のレーザー光源から出射される光束の光路を合成する光学部品とを有する光ヘッドであって、前記光路合成部品と前記第１のレーザー光源との間の光路中に配置され、光束を発散させる機能を有する第１の補助レンズと、前記光路合成部品と前記第２のレーザー光源との間の光路中に配置され光束を収束させる機能を有する第２の補助レンズとを備えると共に、前記第１の波長に対する、前記コリメートレンズと前記第１の補助レンズとの合成焦点距離をｆｓｙｎ１（ｍｍ）、前記対物レンズの焦点距離をｆｏｂｊ１（ｍｍ）、前記第２の波長に対する、前記コリメートレンズと前記第２の補助レンズとの合成焦点距離をｆｓｙｎ２（ｍｍ）、前記対物レンズの焦点距離をｆｏｂｊ２（ｍｍ）としたとき、（ｆｓｙｎ１／ｆｏｂｊ１）≧６．０、且つ、（ｆｓｙｎ２／ｆｏｂｊ２）≦４．７、の関係を満足するように前記第１の補助レンズ及び前記第２の補助レンズを配置する。
【００１０】
または、波長６２０ｎｍないし６８０ｎｍ帯の第１の波長で発振する第１のレーザー光源と、波長７５０ｎｍないし８１０ｎｍ帯の第２波長で発振する第２のレーザー光源の少なくとも２個のレーザー光源と、前記第１および前記第２のレーザー光源から出射された光束の発散角を縮小するために設けられたコリメートレンズと、前記コリメートレンズから出射した第１あるいは第２の波長を有する光束を情報記録媒体に集光する対物レンズと、前記情報記録媒体からの反射光を受光する光検出器と、前記情報記録媒体からの反射光を前記光検出器の所定位置に導く光検出光学系と、前記第１および前記第２のレーザー光源と前記コリメートレンズとの間に配置され光路中に前記第１および第２のレーザー光源から出射される光束の光路を合成する光学部品とを有する光ヘッドであって、前記光路合成部品と前記第１のレーザー光源との間に配置された第１の補助レンズと、前記光路合成部品と前記第２のレーザー光源との間に配置された第２の補助レンズとを備え、前記第１及び前記第２の補助レンズを以下の関係を満足するように配置する。ｆｃｐ１＜ｆｓｙｎ１、且つ、ｆｓｙｎ２＜ｆｃｐ２、および、（ｆｓｙｎ１／ｆｏｂｊ１）≧６．０、且つ、（ｆｓｙｎ２／ｆｏｂｊ２）≦４．７。ただし、前記第１の波長に対する、前記コリメートレンズの焦点距離をｆｃｐ１（ｍｍ）、前記コリメートレンズと前記第１の補助レンズとの合成焦点距離をｆｓｙｎ１（ｍｍ）、前記対物レンズの焦点距離をｆｏｂｊ１（ｍｍ）、前記第２の波長に対する、前記コリメートレンズの焦点距離をｆｃｐ２（ｍｍ）、前記コリメートレンズと前記第２の補助レンズとの合成焦点距離をｆｓｙｎ２（ｍｍ）、前記対物レンズの焦点距離をｆｏｂｊ２（ｍｍ）とする。
【００１１】
また、前記第１および前記第２のレーザー光源から出射される光束の光路を合成する光学部品として、互いに平行な２面の反射面を備えると共に、前記第１の波長に対する前記反射面の反射率と前記第２の波長に対する前記反射面の反射率が異なるプリズムを使用する。また、光ディスク装置は前述で記載した光ヘッドを搭載する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による光ヘッド及びそれを用いた光ディスク装置の実施の形態について、幾つかの実施例を用い、図を参照して説明する。なお、本実施の形態では、一例として、ＣＤ―Ｒ記録並びにＣＤおよびＤＶＤを再生可能な光ヘッドおよび光ディスク装置について説明を行う。
【００１３】
図１は本発明による光ヘッドの光学系の一実施例を示す概略図である。図１において、１は光ヘッドであり、２ａは６２０ｎｍ〜６８０ｎｍの波長、例えば波長６５５ｎｍ付近で発振するレーザー光源、２ｂは７５０ｎｍから８１０ｎｍの波長、例えば波長７８５ｎｍ付近で発振するレーザー光源、４ａおよび４ｂは補助レンズである。５は透過率および反射率が波長選択性を有するプリズム（以下、ダイクロイックプリズムという。）、６は透過率および反射率が波長選択性を有するハーフミラー（以下、ダイクロイックハーフミラーという。）、７はコリメートレンズ、８はアクチュエータ、９はＤＶＤ／ＣＤ互換用特殊対物レンズ（以下では、対物レンズという。）、１０は光ディスク、１１は検出レンズ、１２は光検出器、１３はフロントモニターである。
【００１４】
まず、発振波長６５５ｎｍの光束について、即ち、ＤＶＤ系について説明する。レーザー光源２ａからは、波長約６５５ｎｍで偏光方向が、図中、Ｙ軸に平行な向きの発散光が出射される。前記出射光は、光束を発散させる機能を有する補助レンズ４ａに入射され、その発散角が拡大される。
補助レンズ４ａを出射した発散光は、ダイクロイックプリズム５およびダイクロイックハーフミラー６により反射された後、コリメートレンズ７によって略平行光束となる。なお、本実施例において、ダイクロイックプリズム５は、波長約６５５ｎｍの光をほぼ１００％反射し、ダイクロイックハーフミラー６は、波長約６５５ｎｍの光を約５０％反射する。
対物レンズ９は、光ディスク１０のフォーカシング方向並びにトラッキング方向に駆動されるアクチュエータ８に搭載されており、コリメートレンズ７を出射した光束は、前記対物レンズ９により、光ディスク１０に絞り込まれ、光スポットを形成する。ここでは、光ディスク１０は基板厚さ０．６ｍｍのＤＶＤであり、対物レンズ９の絞り込み時、開口数（ＮＡ）は０．６である。
【００１５】
光ディスク１０からの反射光は、再び対物レンズ９、および、コリメートレンズ７を通過し、ダイクロイックハーフミラー６に入射する。前記入射光の内、約５０％はダイクロイックハーフミラー６を透過し、検出レンズ１１を通過した後、光検出器１２に導かれる。
光検出器１２に導かれた光は、フォーカシングエラーおよびトラックエラーといった光点制御信号、および光ディスク１０上に記録されている情報信号の検出に使用される。ここでは、フォーカシングエラー信号を検出するのに、非点収差方式を、トラッキングエラー信号を検出するのに、ディファレンシャルフェイズディテクション方式を使用するものと想定している。
ただし、フォーカシングおよびトラッキングエラー信号の検出方式として、従来公知の各種方式を用いてもよく、光検出器１２は特定の形状に限定されるものではない。
また、本実施例においては、ダイクロイックハーフミラー６から対物レンズ９に至る光束は直進した構成をとっているが、同光路中にミラーやプリズム等の光学部品を配置して光路を折り曲げた構成であってもかまわない。
【００１６】
次に、発振波長７８５ｎｍの光束について、即ち、ＣＤ系について説明する。レーザー光源２ｂからは、波長約７８５ｎｍで偏光方向が、図中、Ｘ軸に平行な向きの発散光が出射される。前記出射光は、光束を収束させる機能を有する補助レンズ４ｂに入射され、その発散角が縮小される。ここでは、前記補助レンズ４ｂとして平凸レンズを使用しており、その平面側には、回折格子１８を備えている。回折格子１８により、補助レンズ４ｂに入射される光束は３本に分割され、３スポット方式あるいはディファレンシャルプッシュプル方式を用いたトラッキングエラー信号検出を可能としている。本実施例では、補助レンズ４ｂの平面側に直接、回折格子１８を設けることにより、光学系の小型化を図ることが出来る。
【００１７】
補助レンズ４ｂを出射した発散光は、ダイクロイックプリズム５を透過し、ダイクロイックハーフミラー６により反射された後、コリメートレンズ７によって略平行光束となる。なお、本実施例において、ダイクロイックプリズム５は、波長約７８５ｎｍの光をほぼ１００％透過し、ダイクロイックハーフミラー６は、波長約７８５ｎｍの光を約９０％反射する。
ダイクロイックハーフミラー６に入射された光の内、約１０％はダイクロイックハーフミラー６を透過し、フロントモニター１３に入射される。フロントモニター１３はＣＤ−Ｒディスクに信号を記録する際、レーザー光強度の変化を検出するために設けられており、レーザー光源２ｂの出射光量を一定にするために、フロントモニター１３の出力をレーザー光源２ｂの駆動回路にフィードバックしている。
【００１８】
対物レンズ９は、光ディスク１０のフォーカシング方向並びにトラッキング方向に駆動されるアクチュエータ８に搭載されており、コリメートレンズ７を出射した光束は、対物レンズ９により、光ディスク１０に絞り込まれ、光スポットを形成する。ここで、光ディスク１０は基板厚さ１．２ｍｍのＣＤである。また、対物レンズ９は、従来例で示したような特殊対物レンズであり、対物レンズ９の絞り込み時、開口数（ＮＡ）は０．５である。
【００１９】
光ディスク１０からの反射光は、再び対物レンズ９、および、コリメートレンズ７を通過し、ダイクロイックハーフミラー６に入射される。この入射光の内、約１０％はダイクロイックハーフミラー６を透過し、検出レンズ１１を通過した後、光検出器１２に導かれる。
光検出器１２に導かれた光は、フォーカシングエラーおよびトラックエラーといった光点制御信号、および光ディスク１０上に記録されている情報信号の検出に使用される。ここでは、フォーカシングエラー信号を検出するのに、非点収差方式を、トラッキングエラー信号を検出するのに、３スポット方式、あるいは、ディファレンシャルプッシュプル方式を使用するものと想定している。
ただし、ＤＶＤ系の場合同様、前記エラー信号の検出方式としては従来公知の各種方式を用いることができ、光検出器１２は特定の形状に限定されるものではない。
【００２０】
以下、本実施例における対物レンズ９、コリメートレンズ７の焦点距離並びにコリメートレンズ７と補助レンズ４ａ，４ｂの好適な合成焦点距離について説明する。
レーザー光の波長λが６５５ｎｍの時の、対物レンズ９の焦点距離を２．４ｍｍ、コリメートレンズ７の焦点距離を１４．０ｍｍ、コリメートレンズ７と補助レンズ４ａの合成の焦点距離を１６．８ｍｍと定め、レーザー光の波長λが７８５ｎｍの時の、対物レンズ９の焦点距離を２．４２ｍｍ、コリメートレンズ７の焦点距離を１４．１ｍｍ、コリメートレンズ７と補助レンズ４ｂの合成の焦点距離を９．６８ｍｍと定めた例を示している。
【００２１】
また、本実施例におけるコリメートレンズ７から各レーザー光源２ａ，２ｂの発光点までの距離（コリメートレンズと補助レンズの間、および補助レンズとレーザー発光点の間の屈折率は、１であると換算して求めた距離）について示すと、コリメートレンズ７からＤＶＤ用レーザー光源２ａの発光点までの距離を１４．８ｍｍとし、コリメートレンズ７からＣＤ用レーザー光源２ｂの発光点までの距離を１３．１ｍｍと設定した。
【００２２】
図２は本発明による光ヘッドの主要部品の具体的な位置関係の一実施例を示す模式図である。図２（ａ）はＤＶＤ光学系の具体的な位置関係を示し、図２（ｂ）はＣＤ光学系の具体的な位置関係を示す。
図２（ａ）に示すように、ＤＶＤ系では、ダイクロイックプリズム５の入射側と出射側の距離を３．５ｍｍ、コリメートレンズ７の中心からダイクロイックプリズム５の出射側までの距離を６．５ｍｍ、補助レンズ４ａの中心とダイクロイックプリズム５の入射側までの距離を３．１ｍｍ、レーザー光源２ａの発光点と補助レンズ４ａの中心までの距離を２．９ｍｍとしている。このような構成とすることにより、ＤＶＤレーザー光源２ａの発光点とコリメートレンズ７の距離を１６．０ｍｍとすることが出来る。
図（ｂ）に示すように、ＣＤ系では、ダイクロイックプリズム５の入射側と出射側の距離を３．５ｍｍ、コリメートレンズ７の中心からダイクロイックプリズム５の出射側までの距離を６．５ｍｍ、補助レンズ４ｂの中心とダイクロイックプリズム５の入射側までの距離を１．８ｍｍ、レーザー光源２ｂの発光点と補助レンズ４ｂの中心までの距離を２．５ｍｍとしている。このような構成とすることにより、ＣＤレーザー光源２ｂの発光点とコリメートレンズ７の距離を１４．３ｍｍとすることが出来る。
【００２３】
本実施例では、以下の関係を満足するように、ＤＶＤ系、ＣＤ系、各々に補助レンズを配置している。
ｆｃｐ１＜ｆｓｙｎ１、且つ、ｆｓｙｎ２＜ｆｃｐ２
ただし、
ｆｃｐ１：波長６５５ｎｍにおけるコリメートレンズ７の焦点距離、
ｆｃｐ２：波長７８５ｎｍにおけるコリメートレンズ７の焦点距離、
ｆｓｙｎ１：波長６５５ｎｍにおけるコリメートレンズ７とＤＶＤ補助レンズ４ａの合成焦点距離、
ｆｓｙｎ２：波長７８５ｎｍにおけるコリメートレンズ７とＣＤ補助レンズ４ｂの合成焦点距離。
【００２４】
また、本実施例では、ＤＶＤ系の倍率を７倍、ＣＤ系の倍率を４倍とすることにより、ＤＶＤ系、ＣＤ系共、高性能を確保している。
ただし、上記倍率の定義は、以下の通りである。
ＤＶＤ系倍率＝ｆｓｙｎ１／ｆｏｂｊ１、
ＣＤ系倍率＝ｆｓｙｎ２／ｆｏｂｊ２
ただし、
ｆｏｂｊ１：波長６５５ｎｍにおける対物レンズ９の焦点距離、
ｆｏｂｊ２：波長７８５ｎｍにおける対物レンズ９の焦点距離。
【００２５】
次に、図３、図４を用いて、ＤＶＤ系およびＣＤ系の倍率を上記倍率に設定することにより、高性能な光ヘッドが得られる理由を説明する。
通常、半導体レーザーの出射光を、その出射光に対して垂直な断面で見ると、その横方向の広がり（以下、θ／／と表現する。）と縦方向の広がり（θ⊥）は異なっている。その広がり角θ／／とθ⊥を比較した場合、θ／／のほうがθ⊥より角度が小さい。このため、ディスク上のスポット径を比較した場合、スポット径は、θ⊥方向に比べて、θ／／の方向が大きくなる。そこで、ＤＶＤ−ＲＯＭディスク再生時のジッター特性を良くするためには、ＤＶＤ系の倍率を大きくして、θ／／の方向のスポット径を十分小さくする必要がある。
【００２６】
図３はＤＶＤ−ＲＯＭ再生時における倍率とジッタ−の関係を示す特性図である。図は横軸に倍率（コリメートレンズ７と補助レンズ４ａの合成焦点距離／対物レンズ９の焦点距離）を示し、縦軸にジッタ−（％）を示す。図３は、ＤＶＤ−ＲＯＭディスクの再生用として、現在、一般的に使用されているレーザー光源におけるθ／／の値を使用し、倍率とジッターとの関係を求めた結果である。
使用した値は、θ／／＝８°（中心値）、ばらつき：±１°であり、対物レンズの開口数は０．６を想定している。４１はθ／／が７°のときの特性曲線を示す、４２はθ／／が８°の時の特性曲線を示し、４３はθ／／が９°の時の特性曲線を示す。
ジッターは、倍率を大きくする程、小さくなる。ＤＶＤ―ＲＯＭディスク再生における一般的な目標ジッターは、１０％以下である。同図より、ジッター１０％以下を達成するためには、倍率を６倍以上とする必要がある。ただし、倍率を大きくすると、レーザー光の利用効率が低下するため、倍率を過度に大きく設定するのは現実的ではない。そこで本実施例では、ＤＶＤ系の倍率を７倍としている。
【００２７】
図４はＣＤ光学系における倍率とカップリングとの関係を示す特性曲線図である。横軸に倍率（コリメートレンズ７と補助レンズ４ｂの合成焦点距離／対物レンズ９の焦点距離）を示し、縦軸にカップリング効率（％）を示す。カップリング効率とは、コリメートレンズ７を経て対物レンズ９に入射する光量／レーザー光源２ｂを出射した光量であり、レーザー光源２ｂからコリメートレンズ７の間に配置される各種光学部品による吸収、散乱等の光量低下要因は含んでいない。
【００２８】
また、光ディスクに入射する光量（ｍＷ）は、次式で与えられる。
光ディスク入射光量（ｍＷ）＝レーザー光源２ｂから対物レンズ９までの間に配置された全光学部品（対物レンズ９を含む）の透過率の積×カップリング効率×レーザー光源２ｂ出射光量（ｍＷ）…（数１）
ＣＤ−Ｒディスクの記録用として、現在、一般的に使用されているレーザー光源のレーザー出射光量は、最大のもので１３０ｍＷ程度であり、また、図１に示したような光学系では、全光学部品の透過率の積は６０％程度である。一方、薄型光ディスク装置において、現在、最も一般的な性能目標となっている、ＣＤ−Ｒ８倍速記録に対応するためには、上記光ディスク入射光量として３０ｍＷ以上が必要である。したがって、（１）式より、ＣＤ−Ｒの８倍速記録に対応するためには、カップリング効率は、３９％以上必要となる。
【００２９】
図４では、ＣＤ−Ｒディスクの記録用として、現在、一般的に使用されているレーザー光源のレーザー広がり角：θ／／、θ⊥の値を使用し、倍率とカップリング効率との関係を求めた。使用した値は、θ／／＝９°（中心値）、ばらつき：±１°、θ⊥＝１７°（中心値）、ばらつき：±２°であり、対物レンズの開口数は、０．５である。
図４において、４５はθ／／が８°、θ⊥が１５°の時の特性曲線を示し、４６はθ／／が９°、θ⊥が１７°の時の特性曲線を示し、４７はθ／／が１０°、θ⊥が１９°の時の特性曲線を示す。
同図より、カップリング効率として３９％以上を確保するには、ＣＤ系の倍率を４．７倍以下にする必要がある。そこで本実施例では、ＣＤ系の倍率を４倍としている。
【００３０】
以上に説明したように、本発明による光ヘッドでは、ＤＶＤ系とＣＤ系の各々に補助レンズを配置することにより、ＤＶＤ系とＣＤ系で共通のコリメートレンズを用いつつ、各々最適な倍率を確保している。
また、ＤＶＤ系の補助レンズとしてメニスカス型のレンズを用いると、メニスカス型のレンズは２つのレンズ面をもっているので、通常の両凹または平凹レンズを用いた場合に比べると、コリメートレンズからＤＶＤレーザーまでの距離を、小さくすることができる。
一方、本実施例では、ＣＤ系の補助レンズとして平凸レンズを用い、さらにその平面側に回折格子を形成することにより、平凸レンズと回折格子を１つの部品とすることが出来るので、部品点数を削減すると共に、コリメートレンズとＣＤレーザーの間に、光学部品を実装するスペースを確保している。
【００３１】
これにより、ＤＶＤ系、ＣＤ系共、高性能、且つ、小型のＣＤ−Ｒ記録対応、ＤＶＤ／ＣＤ互換光ヘッドを実現している。
なお、図１に示した補助レンズの形状は、一例であり、特にレンズ形状を規定するものではない。例えば、ＣＤ系でもＤＶＤ系と同様にメニスカス型のレンズを用いれば、倍率を変えることなく、コリメートレンズとＣＤレーザー間の実装スペースをさらに広げることが可能である。
【００３２】
次に、図５を用いて、本発明による上記とは別の実施例を詳細に説明する。
図５は本発明による光ヘッドの光学系の他の実施例を示す概略図である。図において、図１と同じ種類の光学部品については、同一の参照符号を付ける。
図５において、２ａは波長６５５ｎｍ付近で発振するレーザー光源、２ｂは波長７８５ｎｍ付近で発振するレーザー光源、３ａは波長６５５ｎｍに対する１／４波長板、３ｂは波長７８５ｎｍに対する１／４波長板、４ｃおよび４ｂは補助レンズである。１４は複合プリズム、７はコリメートレンズ、８はアクチュエータ、９は対物レンズ、１０は光ディスク、１１は検出レンズ、１２は光検出器、１３はフロントモニター、１８、１９は回折格子である。
【００３３】
まず、発振波長６５５ｎｍの光束について、即ち、ＤＶＤ系について説明する。レーザー光源２ａからは、波長約６５５ｎｍで偏光方向が、図中、Ｙ軸に平行な向きの発散光が出射される。前記出射光は、レーザー光源２ａに貼り付けられた１／４波長板３ａにより、円偏光に変換される。なお、本光学系で、１／４波長板３ａを配置しているのは、光ディスクを反射した光がレーザー光源２ａへ戻ってくる、いわゆる戻り光によるレーザーノイズを低減するためである。即ち、１／４波長板３ａにより、レーザー光源２ａからの出射光の偏光方向に対して、レーザー光源２ａへの戻り光の偏光方向を約９０°回転させることにより、レーザーノイズを低減している。なお、このような１／４波長板を用いたレーザー戻り光ノイズの低減方法については、既に特開平１１−２６１１７１号公報などで開示されているので、詳細な説明は省略する。
【００３４】
１／４波長板３ａを出射した光束は、光束を発散させる機能を有する補助レンズ４ｃによってその発散角が拡大される。ここでは、前記補助レンズ４ｃとして平凹レンズを使用しており、その平面側には、回折格子１９を備えている。この回折格子１９により、補助レンズ４ｃに入射した光束は３本に分割され、ディファレンシャルプッシュプル方式を用いたトラッキングエラー信号検出を可能としている。ここでは、補助レンズ４ｃの平面側に直接、回折格子１９を備えることにより、光学系小型化を図っている。
補助レンズ４ｃを出射した発散光は、複合プリズム１４の第１面１５ａおよび第２面１５ｂで反射された後、コリメートレンズ７によって略平行光束となる。なお、本実施例において、１／４波長板３ａを出射した光はＰ偏光光とＳ偏光光とが混在している。このため、複合プリズム１４の第１面１５ａは、波長が約６５５ｎｍのＰ偏光およびＳ偏光の光をほぼ１００％反射し、第２面１５ｂは、波長が約６５５ｎｍのＰ偏光の光を約４０％反射し、Ｓ偏光の光を約６０％反射する。
【００３５】
対物レンズ９は、光ディスク１０のフォーカシング方向並びにトラッキング方向に駆動されるアクチュエータ８に搭載されており、コリメートレンズ７を出射した光束は、前記対物レンズ９により、光ディスク１０に絞り込まれ、光スポットを形成する。ここでは、光ディスク１０は基板厚さ０．６ｍｍのＤＶＤであり、対物レンズ９の絞り込み時、開口数（ＮＡ）は０．６である。
【００３６】
光ディスク１０からの反射光は、再び対物レンズ９、および、コリメートレンズ７を通過し、複合プリズム１４に入射される。前記入射光の内、Ｐ偏光成分は約６０％、Ｓ偏光成分は約４０％、プリズム１４を透過し、検出レンズ１１を通過した後、光検出器１２に導かれる。
光検出器１２に導かれた光は、フォーカシングエラーおよびトラックエラーといった光点制御信号、および光ディスク１０上に記録されている情報信号の検出に使用される。ここでは、フォーカシングエラー信号を検出するのに、非点収差方式を、トラッキングエラー信号を検出するのに、ＤＶＤ―ＲＯＭディスクを再生する場合には、ディファレンシャルフェイズディテクション方式を、ＤＶＤ―ＲＡＭディスクを再生する場合には、ディファレンシャルプッシュプル方式を使用するものと想定している。
【００３７】
ただし、フォーカシングおよびトラッキングエラー信号の検出方式として、従来公知の各種方式を用いてもよく、光検出器１２は特定の形状に限定されるものではない。
また、本実施例においては、複合プリズム１４から対物レンズ９に至る光束は直進した構成をとっているが、同光路中にミラーやプリズム等の光学部品を配置して光路を折り曲げた構成であってもかまわない。
【００３８】
次に、発振波長７８５ｎｍの光束について、即ち、ＣＤ系について説明する。レーザー光源２ｂからは、波長約７８５ｎｍで偏光方向が、図中、Ｘ軸に平行な向きの発散光が出射される。この出射光は、レーザー光源２ｂに貼り付けられた１／４波長板３ｂにより、円偏光に変換される。なお、本光学系で、波長板３ｂを配置している理由はＤＶＤ系と同じである。
【００３９】
１／４波長板３ｂを出射した光束は、光束を収束させる機能を有する補助レンズ４ｂによってその発散角が縮小される。ここでは、補助レンズ４ｂとして平凸レンズを使用しており、その平面側には、回折格子１８を備えている。本回折格子１８により、補助レンズ４ｂに入射した光束は３本に分割され、３スポット方式あるいはディファレンシャルプッシュプル方式を用いたトラッキングエラー信号検出を可能としている。ここでは、補助レンズ４ｂの平面側に直接、回折格子を備えることにより、光学系の小型化を図っている。
【００４０】
補助レンズ４ｂを出射した発散光は、複合プリズム１４の第１面１５ａを透過し、第２面１５ｂにより反射された後、コリメートレンズ７によって略平行光束となる。なお、本実施例において、１／４波長板３ｂを出射した光はＰ偏光光とＳ偏光光を持っているため、複合プリズム１４の第１面１５ａは、波長が約７８５ｎｍのＰ偏光およびＳ偏光の光をほぼ１００％透過し、第２面１５ｂは、波長が約７８５ｎｍのＰ偏光の光を約８０％、Ｓ偏光の光を約１００％反射する。
複合プリズム１４の第２面１５ｂに入射した光の内、約１０％は第２面１５ｂを透過し、フロントモニター１３に入射する。前記フロントモニター１３はＣＤ−Ｒディスクに信号を記録する際、レーザー光強度の変化を検出するために設けられており、レーザー光源２ｂの出射光量を一定にするために、フロントモニター１３の出力をレーザー光源２ｂの駆動回路にフィードバックしている。
対物レンズ９は、光ディスク１０のフォーカシング方向並びにトラッキング方向に駆動されるアクチュエータ８に搭載されており、コリメートレンズ７を出射した光束は、前記対物レンズ９により、光ディスク１０に絞り込まれ、光スポットを形成する。ここで、光ディスク１０は基板厚さ１．２ｍｍのＣＤである。また、対物レンズ９は、従来例で示したような特殊対物レンズであり、対物レンズ９の絞り込み時、開口数（ＮＡ）は０．５である。
【００４１】
光ディスク１０からの反射光は、再び対物レンズ９、および、コリメートレンズ７を通過し、複合プリズム１４に入射する。前記入射光の内、Ｐ偏光成分の約２０％は複合プリズム１４を透過し、検出レンズ１１を通過した後、光検出器１２に導かれる。
光検出器１２に導かれた光は、フォーカシングエラーおよびトラックエラーといった光点制御信号、および光ディスク１０上に記録されている情報信号の検出に使用される。ここでは、フォーカシングエラー信号を検出するのに、非点収差方式を、トラッキングエラー信号を検出するのに、３スポット方式あるいはディファレンシャルプッシュプル方式を使用するものと想定している。
ただし、ＤＶＤ系の場合同様、前記エラー信号の検出方式としては従来公知の各種方式を用いることができ、光検出器１２は特定の形状に限定されるものではない。
【００４２】
本実施例では、ＤＶＤ系光束およびＣＤ系光束の光路を合成する光学部品として、互いに平行な２面の反射面を備えた複合プリズム１４を使用することにより、部品の実装を容易にしている。すなわち、図１の実施例では、ダイクロイックプリズム５とダイクロイックハーフミラー６の両方を固定する必要があるが、複合プリズム１４を使用した場合には１個の部品を固定すればよいので、部品の実装が容易になる。また、複合プリズム１４を使用することにより、上記２面の反射面を光路中に配置したＤＶＤ系においては、複合プリズムの位置が変位した場合に生じる光検出器１２上のスポットの位置ずれ量が小さくなるという長所がある。すなわち、図１の実施例において、ダイクロイックハーフミラー６が温度やその他の要因によって位置がずれた場合、その位置ずれが、そのまま光検出器１２への位置ずれになるが、複合プリズム１４を使用する場合には、この複合プリズム１４に位置ずれが発生しても、２つの反射面でこの位置ずれが補償される。また、本発明光ヘッド１では、光検出器１２への戻り光学系において、収束光中にダイクロイックハーフミラー６が、４５°傾けて配置されているため、戻り光がダイクロイックハーフミラー６を通過する際、収差が発生する。それに対して、複合プリズム１４を使用した本発明光ヘッド１０１では、前記収差が発生しないという長所も有する。
【００４３】
次に、本実施例における対物レンズ９、コリメートレンズ７の焦点距離並びにコリメートレンズ７と補助レンズ４ｃ、４ｂの合成焦点距離について説明する。レーザー光の波長λが６５５ｎｍの時の、対物レンズ９の焦点距離を２．４ｍｍ、コリメートレンズ７の焦点距離を１１．０ｍｍ、コリメートレンズ７と補助レンズ４ｃの合成の焦点距離を１６．８ｍｍと定め、レーザー光の波長λが７８５ｎｍの時の、対物レンズ９の焦点距離を２．４２ｍｍ、コリメートレンズ７の焦点距離を１１．１ｍｍ、コリメートレンズ７と補助レンズ４ｂの合成の焦点距離を９．６８ｍｍと定めた例を示している。
【００４４】
また、本実施例におけるコリメートレンズ７から各レーザー光源２ａ、２ｂの発光点までの距離（コリメートレンズと補助レンズの間、および補助レンズとレーザー発光点の間の屈折率は、１であると換算して求めた距離）について示すと、コリメートレンズ７からＤＶＤ用レーザー光源２ａの発光点までの距離を１２．８ｍｍとし、コリメートレンズ７からＣＤ用レーザー光源２ｂの発光点までの距離を１１．１ｍｍと設定した。
【００４５】
図６は本発明による光ヘッドの主要部品の具体的な位置関係の一実施例を示す模式図である。図６（ａ）はＤＶＤ光学系の具体的な位置関係を示し、図６（ｂ）はＣＤ光学系の具体的な位置関係を示す。
図６（ａ）に示すように、ＤＶＤ系では、複合プリズム１４の入射側の側面と出射側の側面との距離を９．０ｍｍ、コリメートレンズ７の中心から複合プリズム１４の出射側の側面までの距離を１．５ｍｍ、補助レンズ４ｃの中心と複合プリズム１４の入射側の側面までの距離を１．９ｍｍ、レーザー光源２ａの発光点と補助レンズ４ｃの中心までの距離を２．７ｍｍとしている。このような構成とすることにより、ＤＶＤレーザー光源２ａの発光点とコリメートレンズ７の距離を１５．１ｍｍとすることが出来る。
図６（ｂ）に示すように、ＣＤ系では、複合プリズム１４の入射側の側面と出射側の側面との距離を９．０ｍｍ、コリメートレンズ７の中心から複合プリズム１４の出射側の側面までの距離を１．５ｍｍ、補助レンズ４ｂの中心と複合プリズム１４の入射側の側面までの距離を１．５ｍｍ、レーザー光源２ｂの発光点と補助レンズ４ｂの中心までの距離を２．０ｍｍとしている。このような構成とすることにより、ＣＤレーザー光源２ｂの発光点とコリメートレンズ７の距離を１４．０ｍｍとすることが出来る。
【００４６】
本実施例においても、ＤＶＤ系およびＣＤ系に最適な補助レンズを配置することにより、ＤＶＤ系、ＣＤ系共に所望の倍率を確保し、高性能の光ヘッドを得ている。また、上記補助レンズにより、コリメートレンズから各々のレーザー光源までの距離を、所望の距離とすることにより、小型光ヘッド内に光学部品を実装可能にしている。以上により、高性能、且つ、小型のＣＤ−Ｒ記録対応ＤＶＤ／ＣＤ互換光ヘッドを実現している。
【００４７】
次に、これまでに説明した本発明光ヘッドを搭載した、本発明光ディスク装置の実施例について説明する。
【００４８】
図７は本発明による光ディスク装置の一実施例を示す概略の斜視図である。
【００４９】
同図において、１は本発明による光ヘッド、８はアクチュエータ、１０は光ディスク、２１はレンズホルダー、２２はキャリッジ、２３はターンテーブル、２４はディスクトレイ、２５はクランパー、２６はクランパーホルダー、２７はユニットメカシャーシ、２８はメカベース、２９は防振脚、３０はボトムカバー、３１はトップカバーである。
【００５０】
本実施例においては、キャリッジ２２上に、光ヘッド１、即ち、対物レンズ等の光学部品、対物レンズを保持するレンズホルダー２１、レンズホルダー２１を光ディスク１０のフォーカシング方向１６およびトラッキング方向１７に駆動するアクチュエータ８、等が配置されている。キャリッジ２２は、ユニットメカシャ−シ２７に搭載されたキャリッジ送り機構によって光ディスク１０の半径方向１７に移動可能となっている。
【００５１】
本発明によるディスク装置２０は、ディスクトレイ２４上に置かれた光ディスク１０をディスクロ−ディング機構（図示せず）により、装置内に送る、あるいは装置外に出す、という動作を行う。また、装置内に送られたディスク１０は、スピンドルモ−タ−の回転軸に一体に構成されたタ−ンテ−ブル２３に搭置され、クランパ−ホルダ−２６に取り付けられているクランパ−２５によって吸引固定される。
【００５２】
スピンドルモ−タ−により、ディスク１０は回転し、ディスク１０上への信号の書き込み、あるいは、ディスク１０上に記録された信号の読み出しを、光ヘッド１によって行う。
【００５３】
ユニットメカシャ−シ２７は、弾性部材で構成した防振脚２９を介して、メカベ−ス２８に取り付けられている。また、装置全体にはボトムカバ−３０とトップカバ−３１が取り付けられている。
【００５４】
以上が、本発明光ディスク装置の構成であり、本発明により、高性能、且つ、小型のＣＤ−Ｒ記録対応ＤＶＤ／ＣＤ互換光ディスク装置を実現している。
【００５５】
ただし、光ディスク１０としてカートリッジを用いた場合でもかまわない。また、光ディスク１０をトレイに載せて挿入する方式以外に、光ディスク１０あるいはカートリッジそれ自体を自動あるいは手動によって挿入する方式等、従来公知の各種方式を用いることができる。さらに、キャリッジ移動機構としては、ギア、スクリューねじ、ステップモータ、リニアモータ等従来公知の各種方式いずれを使用してもかまわない。
【００５６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明においては、ＤＶＤ系およびＣＤ系に最適な補助レンズを配置することにより、ＤＶＤ系、ＣＤ系共に所望の倍率を確保し、高性能の光ヘッドを得ている。
また、補助レンズにより、コリメートレンズから各々のレーザー光源までの距離を、所望の距離とすることにより、小型光ヘッド内に光学部品を実装可能にしている。これらにより、高性能、且つ、小型のＣＤ−Ｒ記録対応ＤＶＤ／ＣＤ互換光ヘッドを実現している。
また、本発明光ヘッドを搭載することにより、高性能、且つ、小型のＣＤ−Ｒ記録対応ＤＶＤ／ＣＤ互換光ディスク装置を実現している
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光ヘッドの光学系の一実施例を示す概略図である。
【図２】本発明による光ヘッドの主要部品の具体的な位置関係の一実施例を示す模式図である。
第１の実施例における主要光学部品の位置関係を示した図である
【図３】ＤＶＤ−ＲＯＭ再生時における倍率とジッタ−の関係を示す特性図である。
【図４】ＣＤ光学系における倍率とカップリングとの関係を示す特性曲線図である。
【図５】本発明による光ヘッドの光学系の他の実施例を示す概略図である。
【図６】本発明による光ヘッドの主要部品の具体的な位置関係の一実施例を示す模式図である。
【図７】本発明による光ディスク装置の一実施例を示す概略の斜視図である。
【符号の説明】
１…光ヘッド、２ａ、２ｂ…レーザー光源、３ａ、３ｂ…１／４波長板、４ａ、４ｂ、４ｃ…補助レンズ、５…ダイクロイックプリズム、６…ダイクロイックハーフミラー、７…コリメートレンズ、８…アクチュエータ、９…対物レンズ、１０…光ディスク、１１…検出レンズ、１２…光検出器、１３…フロントモニター、１４…複合プリズム、１５ａ…複合プリズム第１面、１５ｂ…複合プリズム第２面、１６…フォーカシング方向、１７…トラッキング方向、２０…本発明光ディスク装置、２１…レンズホルダー、２２…キャリッジ、２３…ターンテーブル、２４…ディスクトレイ、２５…クランパー、２６…クランパーホルダー、２７…ユニットメカシャーシ、２８…メカベース、２９…防振脚、３０…ボトムカバー、３１…トップカバー、１０１…光ヘッド。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical head for recording / reproducing information on / from an optical disk and an optical disk apparatus using the same, and in particular, with high performance capable of recording / reproducing on a plurality of different types of optical disks such as DVD and CD. The present invention relates to a small optical head.
[0002]
[Prior art]
An optical disc is an information medium having features such as non-contact, large capacity, and low cost. Compact discs (hereinafter referred to as CDs) widely used in various applications such as music and computers are recordable discs such as CD-Rs and CD-RWs, in addition to CD-ROMs dedicated to playback. The spread of is also progressing rapidly.
On the other hand, in recent years, large capacity disks such as a digital versatile disk (hereinafter referred to as DVD) having a capacity about seven times that of a CD have appeared. Thus, in the situation where there are a plurality of types of optical disks, there is a strong demand for a DVD / CD compatible optical head and an optical disk apparatus capable of recording and reproducing with respect to the plurality of optical disks with a single apparatus.
[0003]
In order to reproduce a DVD-ROM, a laser light source having a wavelength of 650 nm is necessary, whereas in order to reproduce a CD-R, a laser light source having a wavelength of 780 nm is necessary. This is because the CD-R has a low reflectance near the wavelength of 650 nm. Therefore, it is necessary to mount two laser light sources on the DVD / CD compatible optical head. In order to reduce the size and cost of the optical head, it is desirable to support the two wavelengths with one objective lens. However, DVD and CD are combined with different thicknesses of the disk substrate, so that one objective lens can be used. Therefore, it has been very difficult to achieve DVD / CD compatibility.
On the other hand, an optical head that realizes DVD / CD compatibility with one objective lens by using a specially shaped objective lens is disclosed in O plus E, Vol. 20, No. 3, March 1998, 319- 322 (O plus E, Vol. 20, No. 3, pp. 319 to 322). A DVD / CD compatible optical head that uses the special-shaped objective lens and uses a common detection optical system including a collimator lens in the DVD system and the CD system, which greatly reduces the number of parts of the optical head. And JP-A-2000-82226.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The optical head has the advantage that DVD / CD compatibility can be achieved with a small number of parts by using one objective lens and one collimating lens. However, when either DVD system or CD system is used for recording, The following new problems arise. In the following, the problem of the prior art will be described by taking as an example the case where the DVD system is reproduced and the CD system is recorded and reproduced.
[0005]
Since signals are recorded at a very high density on a DVD, the spot size on the disk needs to be made sufficiently small in order to obtain good reproduction characteristics. For this purpose, the magnification of the DVD optical system (= focal length of collimating lens / focal length of objective lens) needs to be set relatively large.
On the other hand, when recording a signal on a CD-R disc, it is essential to set the light utilization factor of the light beam high in order to efficiently collect the laser power on the disc surface. For this reason, the magnification of the CD optical system needs to be set smaller than the magnification of the DVD optical system. That is, the magnification must be changed greatly between the DVD optical system and the CD optical system while using one objective lens and one collimator lens.
[0006]
Also, in order to reduce the magnification in the CD optical system, if the distance from the collimating lens to the CD laser light source is simply reduced, an optical component such as a dichroic prism is disposed between the collimating lens and the CD laser light source. This also causes a problem that sufficient space cannot be secured.
[0007]
Further, for example, a small optical head corresponding to a small optical disk device for a notebook personal computer has the following problems. As described above, the DVD optical system increases the magnification, so even if the distance from the collimating lens to the DVD laser light source is simply increased, the DVD laser light source does not fit in the small optical head because the mounting space for the optical components is small. The problem of.
Therefore, in order to solve the above-described component mounting problems while ensuring optimum magnifications for the DVD system and the CD system, it is necessary to introduce new optical means for the DVD system and the CD system. .
[0008]
An object of the present invention has been made to solve the above-described problems. By introducing an optimum auxiliary lens into each of the DVD optical system and the CD optical system, a high-performance recording medium compatible with CD-R recording is provided. An object is to provide a compact DVD / CD compatible optical head with high performance.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, in the optical head of the present invention,In the wavelength range of 620 nm to 680 nmA first laser light source that oscillates at a first wavelength;In the wavelength range of 750 nm to 810 nmAt least two laser light sources of a second laser light source that oscillates at a second wavelength; and a collimating lens provided to reduce a divergence angle of light beams emitted from the first and second laser light sources; An objective lens for condensing a light beam having the first or second wavelength emitted from the collimator lens on an information recording medium, a photodetector for receiving reflected light from the information recording medium, and the information recording medium. Is arranged in the optical path between the first and second laser light sources and the collimating lens, and guides the reflected light of the first to the predetermined position of the photodetector. An optical component that synthesizes the optical path of the light beam emitted from the laser light source;An optical head comprising:A first auxiliary lens disposed in an optical path between the optical path combining component and the first laser light source and having a function of diverging a light beam; and between the optical path combining component and the second laser light source. A second auxiliary lens disposed in the optical path and having a function of converging the light beam.In addition, the combined focal length of the collimating lens and the first auxiliary lens with respect to the first wavelength is fsyn1 (mm), the focal length of the objective lens is fobj1 (mm), and the second wavelength is with respect to the second wavelength. When the combined focal length of the collimating lens and the second auxiliary lens is fsyn2 (mm), and the focal length of the objective lens is fobj2 (mm), (fsyn1 / fobj1) ≧ 6.0 and (fsyn2 / fobj2) ≦ 4.7 so that the first auxiliary lens and the second auxiliary lens are arranged.
[0010]
  OrIn the wavelength range of 620 nm to 680 nmA first laser light source that oscillates at a first wavelength;In the wavelength range of 750 nm to 810 nmAt least two laser light sources of a second laser light source that oscillates at a second wavelength; and a collimating lens provided to reduce a divergence angle of light beams emitted from the first and second laser light sources; An objective lens for condensing a light beam having the first or second wavelength emitted from the collimator lens on an information recording medium, a photodetector for receiving reflected light from the information recording medium, and a light beam from the information recording medium A light detection optical system that guides reflected light to a predetermined position of the light detector, and the first and second laser light sources disposed between the first and second laser light sources and the collimating lens. An optical component for synthesizing the optical path of the light beam emitted fromAn optical head comprising:A first auxiliary lens disposed between the optical path combining component and the first laser light source; and a second auxiliary lens disposed between the optical path combining component and the second laser light source. And the first and second auxiliary lenses are arranged so as to satisfy the following relationship. fcp1 <fsyn1 and fsyn2 <fcp2,And (fsyn1 / fobj1) ≧ 6.0 and (fsyn2 / fobj2) ≦ 4.7.However, the focal length of the collimating lens with respect to the first wavelength is fcp1 (mm), the combined focal length of the collimating lens and the first auxiliary lens is fsyn1 (mm),The focal length of the objective lens is fobj1 (mm),The focal length of the collimating lens with respect to the second wavelength is fcp2 (mm), and the combined focal length of the collimating lens and the second auxiliary lens is fsyn2 (mm),The focal length of the objective lens is foj2 (mm)And
[0011]
  Also,in frontAs an optical component for synthesizing optical paths of light beams emitted from the first and second laser light sources, the optical component includes two parallel reflecting surfaces, and the reflectance of the reflecting surface with respect to the first wavelength Use a prism having a different reflectance of the reflecting surface for the second wavelength. MaIn addition, the optical disk apparatus mounts the optical head described above.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of an optical head according to the present invention and an optical disk apparatus using the same will be described below with reference to the drawings using some examples. In this embodiment, as an example, an optical head and an optical disk apparatus capable of reproducing CD-R recording and CD and DVD will be described.
[0013]
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of an optical system of an optical head according to the present invention. In FIG. 1, 1 is an optical head, 2a is a laser light source that oscillates at a wavelength of 620 nm to 680 nm, for example, near a wavelength of 655 nm, 2b is a laser light source that oscillates at a wavelength of 750 to 810 nm, for example, near a wavelength of 785 nm, 4a and 4b. Is an auxiliary lens. Reference numeral 5 denotes a prism (hereinafter referred to as a dichroic prism) in which the transmittance and reflectance have wavelength selectivity, 6 denotes a half mirror (hereinafter referred to as dichroic half mirror) in which the transmittance and reflectance have wavelength selectivity, and 7 denotes. A collimating lens, 8 is an actuator, 9 is a DVD / CD compatible special objective lens (hereinafter referred to as an objective lens), 10 is an optical disk, 11 is a detection lens, 12 is a photodetector, and 13 is a front monitor.
[0014]
First, the luminous flux with an oscillation wavelength of 655 nm, that is, the DVD system will be described. The laser light source 2a emits divergent light having a wavelength of about 655 nm and a polarization direction parallel to the Y axis in the drawing. The emitted light is incident on the auxiliary lens 4a having a function of diverging the light flux, and its divergence angle is expanded.
The divergent light emitted from the auxiliary lens 4 a is reflected by the dichroic prism 5 and the dichroic half mirror 6 and then becomes a substantially parallel light beam by the collimator lens 7. In this embodiment, the dichroic prism 5 reflects light with a wavelength of about 655 nm by about 100%, and the dichroic half mirror 6 reflects light with a wavelength of about 655 nm by about 50%.
The objective lens 9 is mounted on an actuator 8 that is driven in the focusing direction and tracking direction of the optical disk 10, and the light beam emitted from the collimator lens 7 is narrowed down to the optical disk 10 by the objective lens 9 to form a light spot. To do. Here, the optical disk 10 is a DVD having a substrate thickness of 0.6 mm, and the numerical aperture (NA) is 0.6 when the objective lens 9 is narrowed down.
[0015]
The reflected light from the optical disk 10 passes through the objective lens 9 and the collimating lens 7 again and enters the dichroic half mirror 6. About 50% of the incident light passes through the dichroic half mirror 6, passes through the detection lens 11, and is guided to the photodetector 12.
The light guided to the photodetector 12 is used to detect a light spot control signal such as a focusing error and a track error and an information signal recorded on the optical disc 10. Here, it is assumed that the astigmatism method is used to detect the focusing error signal, and the differential phase detection method is used to detect the tracking error signal.
However, various conventionally known methods may be used as a method for detecting the focusing and tracking error signals, and the photodetector 12 is not limited to a specific shape.
In the present embodiment, the light beam from the dichroic half mirror 6 to the objective lens 9 is linearly moved. However, the optical path is bent by arranging optical parts such as a mirror and a prism in the optical path. It does not matter.
[0016]
Next, a light beam with an oscillation wavelength of 785 nm, that is, a CD system will be described. The laser light source 2b emits divergent light having a wavelength of about 785 nm and a polarization direction parallel to the X axis in the drawing. The emitted light is incident on the auxiliary lens 4b having a function of converging the light flux, and its divergence angle is reduced. Here, a plano-convex lens is used as the auxiliary lens 4b, and a diffraction grating 18 is provided on the plane side thereof. The diffraction grating 18 divides the light beam incident on the auxiliary lens 4b into three, and enables tracking error signal detection using a three-spot method or a differential push-pull method. In this embodiment, the optical system can be downsized by providing the diffraction grating 18 directly on the plane side of the auxiliary lens 4b.
[0017]
The divergent light emitted from the auxiliary lens 4 b passes through the dichroic prism 5, is reflected by the dichroic half mirror 6, and then becomes a substantially parallel light beam by the collimating lens 7. In this embodiment, the dichroic prism 5 transmits almost 100% of light having a wavelength of about 785 nm, and the dichroic half mirror 6 reflects light of about 90% of light having a wavelength of about 785 nm.
About 10% of the light incident on the dichroic half mirror 6 passes through the dichroic half mirror 6 and enters the front monitor 13. The front monitor 13 is provided to detect a change in the intensity of the laser beam when recording a signal on the CD-R disc, and the output of the front monitor 13 is converted to a laser in order to keep the emitted light quantity of the laser light source 2b constant. Feedback is provided to the drive circuit of the light source 2b.
[0018]
The objective lens 9 is mounted on an actuator 8 that is driven in the focusing direction and the tracking direction of the optical disc 10, and the light beam emitted from the collimator lens 7 is narrowed down to the optical disc 10 by the objective lens 9 to form a light spot. . Here, the optical disk 10 is a CD having a substrate thickness of 1.2 mm. The objective lens 9 is a special objective lens as shown in the conventional example. When the objective lens 9 is narrowed down, the numerical aperture (NA) is 0.5.
[0019]
The reflected light from the optical disk 10 passes through the objective lens 9 and the collimating lens 7 again and is incident on the dichroic half mirror 6. About 10% of the incident light passes through the dichroic half mirror 6, passes through the detection lens 11, and is guided to the photodetector 12.
The light guided to the photodetector 12 is used to detect a light spot control signal such as a focusing error and a track error and an information signal recorded on the optical disc 10. Here, it is assumed that the astigmatism method is used to detect the focusing error signal, and the three-spot method or the differential push-pull method is used to detect the tracking error signal.
However, as in the case of the DVD system, various conventionally known methods can be used as the error signal detection method, and the photodetector 12 is not limited to a specific shape.
[0020]
In the following, the focal lengths of the objective lens 9 and the collimating lens 7 in this embodiment and the preferred combined focal length of the collimating lens 7 and the auxiliary lenses 4a and 4b will be described.
When the wavelength λ of the laser beam is 655 nm, the focal length of the objective lens 9 is 2.4 mm, the focal length of the collimating lens 7 is 14.0 mm, and the combined focal length of the collimating lens 7 and the auxiliary lens 4a is 16.8 mm. When the wavelength λ of the laser beam is 785 nm, the focal length of the objective lens 9 is 2.42 mm, the focal length of the collimating lens 7 is 14.1 mm, and the combined focal length of the collimating lens 7 and the auxiliary lens 4b is 9. An example of 68 mm is shown.
[0021]
Further, in this embodiment, the distance from the collimating lens 7 to the light emitting points of the laser light sources 2a and 2b (the refractive index between the collimating lens and the auxiliary lens and between the auxiliary lens and the laser light emitting point is 1). The distance from the collimating lens 7 to the light emitting point of the DVD laser light source 2a is 14.8 mm, and the distance from the collimating lens 7 to the light emitting point of the CD laser light source 2b is 13.1 mm. Was set.
[0022]
FIG. 2 is a schematic view showing an embodiment of a specific positional relationship of main components of the optical head according to the present invention. 2A shows a specific positional relationship of the DVD optical system, and FIG. 2B shows a specific positional relationship of the CD optical system.
As shown in FIG. 2A, in the DVD system, the distance between the incident side and the emission side of the dichroic prism 5 is 3.5 mm, the distance from the center of the collimating lens 7 to the emission side of the dichroic prism 5 is 6.5 mm, The distance from the center of the auxiliary lens 4a to the incident side of the dichroic prism 5 is 3.1 mm, and the distance from the light emitting point of the laser light source 2a to the center of the auxiliary lens 4a is 2.9 mm. With such a configuration, the distance between the light emitting point of the DVD laser light source 2a and the collimating lens 7 can be set to 16.0 mm.
As shown in FIG. 5B, in the CD system, the distance between the incident side and the exit side of the dichroic prism 5 is 3.5 mm, the distance from the center of the collimating lens 7 to the exit side of the dichroic prism 5 is 6.5 mm, and auxiliary The distance from the center of the lens 4b to the incident side of the dichroic prism 5 is 1.8 mm, and the distance from the light emitting point of the laser light source 2b to the center of the auxiliary lens 4b is 2.5 mm. With such a configuration, the distance between the light emitting point of the CD laser light source 2b and the collimating lens 7 can be 14.3 mm.
[0023]
In the present embodiment, auxiliary lenses are arranged in each of the DVD system and the CD system so as to satisfy the following relationship.
fcp1 <fsyn1 and fsyn2 <fcp2
However,
fcp1: focal length of the collimating lens 7 at a wavelength of 655 nm,
fcp2: focal length of the collimating lens 7 at a wavelength of 785 nm,
fsyn1: synthetic focal length of the collimating lens 7 and the DVD auxiliary lens 4a at a wavelength of 655 nm,
fsyn2: the combined focal length of the collimating lens 7 and the CD auxiliary lens 4b at a wavelength of 785 nm.
[0024]
In this embodiment, the DVD system and the CD system have a high performance by setting the DVD system magnification to 7 times and the CD system magnification to 4 times.
However, the definition of the magnification is as follows.
DVD system magnification = fsyn1 / fobj1,
CD magnification = fsyn2 / fobj2
However,
fobj1: focal length of the objective lens 9 at a wavelength of 655 nm,
fobj2: focal length of the objective lens 9 at a wavelength of 785 nm.
[0025]
Next, the reason why a high-performance optical head can be obtained by setting the DVD and CD magnifications to the above magnification will be described with reference to FIGS.
Normally, when the emitted light of a semiconductor laser is viewed in a cross section perpendicular to the emitted light, the lateral spread (hereinafter referred to as θ //) and the longitudinal spread (θ⊥) are different. Yes. When the divergence angle θ // and θθ are compared, θ // has a smaller angle than θ⊥. For this reason, when the spot diameters on the disks are compared, the spot diameter is larger in the direction of θ // than in the θ⊥ direction. Therefore, in order to improve the jitter characteristics when reproducing a DVD-ROM disc, it is necessary to increase the magnification of the DVD system and sufficiently reduce the spot diameter in the θ // direction.
[0026]
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between magnification and jitter during DVD-ROM playback. In the figure, the horizontal axis indicates the magnification (the combined focal length of the collimating lens 7 and the auxiliary lens 4a / the focal length of the objective lens 9), and the vertical axis indicates the jitter (%). FIG. 3 shows the result of obtaining the relationship between the magnification and the jitter by using the value of θ // in a laser light source that is currently generally used for reproducing a DVD-ROM disc.
The values used are θ // = 8 ° (center value), variation: ± 1 °, and the numerical aperture of the objective lens is assumed to be 0.6. 41 indicates a characteristic curve when θ // is 7 °, 42 indicates a characteristic curve when θ // is 8 °, and 43 indicates a characteristic curve when θ // is 9 °.
The jitter becomes smaller as the magnification is increased. A typical target jitter in DVD-ROM disc playback is 10% or less. From the figure, in order to achieve a jitter of 10% or less, the magnification needs to be 6 times or more. However, if the magnification is increased, the utilization efficiency of the laser light is reduced, so it is not realistic to set the magnification excessively. Therefore, in this embodiment, the magnification of the DVD system is set to 7 times.
[0027]
FIG. 4 is a characteristic curve diagram showing the relationship between magnification and coupling in a CD optical system. The horizontal axis indicates the magnification (the combined focal length of the collimating lens 7 and the auxiliary lens 4b / the focal length of the objective lens 9), and the vertical axis indicates the coupling efficiency (%). Coupling efficiency is the amount of light incident on the objective lens 9 via the collimating lens 7 / the amount of light emitted from the laser light source 2b, and is absorbed, scattered, etc. by various optical components arranged between the laser light source 2b and the collimating lens 7. This does not include the factor of lowering the amount of light.
[0028]
The amount of light (mW) incident on the optical disk is given by the following equation.
Optical disk incident light quantity (mW) = product of transmittance of all optical components (including objective lens 9) arranged between laser light source 2b and objective lens 9 × coupling efficiency × light quantity of laser light source 2b emitted light (mW) (Equation 1)
The maximum amount of laser light emitted from a laser light source that is currently used for recording a CD-R disc is about 130 mW, and the optical system shown in FIG. The product of the transmittance of the parts is about 60%. On the other hand, in order to cope with CD-R 8 × speed recording, which is currently the most general performance target in a thin optical disk apparatus, the above-mentioned optical disk incident light quantity requires 30 mW or more. Therefore, from equation (1), a coupling efficiency of 39% or more is required in order to cope with CD-R 8 × speed recording.
[0029]
In FIG. 4, the values of the laser divergence angles: θ //, θ⊥ of a currently used laser light source for recording a CD-R disc are used, and the relationship between the magnification and the coupling efficiency is shown. Asked. The values used were θ // = 9 ° (center value), variation: ± 1 °, θ⊥ = 17 ° (center value), variation: ± 2 °, and the numerical aperture of the objective lens was 0.5 It is.
4, 45 indicates a characteristic curve when θ // is 8 ° and θ ° is 15 °, 46 indicates a characteristic curve when θ // is 9 ° and θ⊥ is 17 °, and 47 indicates The characteristic curve when θ // is 10 ° and θ⊥ is 19 ° is shown.
From the figure, it is necessary to reduce the magnification of the CD system to 4.7 times or less in order to ensure 39% or more as the coupling efficiency. Therefore, in this embodiment, the magnification of the CD system is set to 4 times.
[0030]
As described above, in the optical head according to the present invention, an auxiliary lens is disposed in each of the DVD system and the CD system, so that an optimum magnification can be secured for each of the DVD system and the CD system while using a common collimating lens. is doing.
When a meniscus lens is used as a DVD auxiliary lens, the meniscus lens has two lens surfaces. Compared to the case where a normal biconcave or plano-concave lens is used, from the collimating lens to the DVD laser. The distance can be reduced.
On the other hand, in this embodiment, a plano-convex lens is used as an auxiliary lens for the CD system and a diffraction grating is formed on the plane side thereof, so that the plano-convex lens and the diffraction grating can be made into one component. In addition to the reduction, a space for mounting optical components is secured between the collimating lens and the CD laser.
[0031]
As a result, a DVD / CD compatible optical head with high performance and compact CD-R recording is realized for both DVD and CD systems.
The shape of the auxiliary lens shown in FIG. 1 is an example, and the shape of the lens is not particularly specified. For example, if a meniscus lens is used in the CD system as in the DVD system, the mounting space between the collimating lens and the CD laser can be further expanded without changing the magnification.
[0032]
Next, another embodiment of the present invention different from the above will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 5 is a schematic view showing another embodiment of the optical system of the optical head according to the present invention. In the figure, the same reference numerals are assigned to optical components of the same type as in FIG.
In FIG. 5, 2a is a laser light source that oscillates near a wavelength of 655 nm, 2b is a laser light source that oscillates near a wavelength of 785 nm, 3a is a quarter wavelength plate for a wavelength of 655 nm, 3b is a quarter wavelength plate for a wavelength of 785 nm, 4c and Reference numeral 4b denotes an auxiliary lens. 14 is a composite prism, 7 is a collimating lens, 8 is an actuator, 9 is an objective lens, 10 is an optical disk, 11 is a detection lens, 12 is a photodetector, 13 is a front monitor, and 18 and 19 are diffraction gratings.
[0033]
First, the luminous flux with an oscillation wavelength of 655 nm, that is, the DVD system will be described. The laser light source 2a emits divergent light having a wavelength of about 655 nm and a polarization direction parallel to the Y axis in the drawing. The emitted light is converted into circularly polarized light by the quarter wavelength plate 3a attached to the laser light source 2a. In the present optical system, the quarter wavelength plate 3a is disposed in order to reduce laser noise caused by so-called return light in which light reflected from the optical disk returns to the laser light source 2a. That is, the laser wavelength is reduced by rotating the polarization direction of the return light to the laser light source 2a by about 90 ° with respect to the polarization direction of the light emitted from the laser light source 2a by the quarter wavelength plate 3a. . Note that a laser return light noise reduction method using such a quarter-wave plate has already been disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-261171 and the like, and thus detailed description thereof is omitted.
[0034]
The light beam emitted from the quarter-wave plate 3a has its divergence angle expanded by the auxiliary lens 4c having a function of diverging the light beam. Here, a plano-concave lens is used as the auxiliary lens 4c, and a diffraction grating 19 is provided on the plane side thereof. The diffraction grating 19 divides the light beam incident on the auxiliary lens 4c into three, and enables tracking error signal detection using a differential push-pull method. Here, the optical system is downsized by providing the diffraction grating 19 directly on the plane side of the auxiliary lens 4c.
The divergent light emitted from the auxiliary lens 4 c is reflected by the first surface 15 a and the second surface 15 b of the composite prism 14, and then becomes a substantially parallel light beam by the collimator lens 7. In this embodiment, the light emitted from the quarter wavelength plate 3a is a mixture of P-polarized light and S-polarized light. Therefore, the first surface 15a of the composite prism 14 reflects approximately 100% of P-polarized light and S-polarized light having a wavelength of approximately 655 nm, and the second surface 15b reflects approximately 40% of P-polarized light having a wavelength of approximately 655 nm. % Reflection and about 60% reflection of S-polarized light.
[0035]
The objective lens 9 is mounted on an actuator 8 that is driven in the focusing direction and tracking direction of the optical disk 10, and the light beam emitted from the collimating lens 7 is narrowed down to the optical disk 10 by the objective lens 9 to form a light spot. To do. Here, the optical disk 10 is a DVD having a substrate thickness of 0.6 mm, and the numerical aperture (NA) is 0.6 when the objective lens 9 is narrowed down.
[0036]
The reflected light from the optical disk 10 passes through the objective lens 9 and the collimator lens 7 again and enters the composite prism 14. Of the incident light, the P-polarized component is about 60%, the S-polarized component is about 40%, passes through the prism 14, passes through the detection lens 11, and is guided to the photodetector 12.
The light guided to the photodetector 12 is used to detect a light spot control signal such as a focusing error and a track error and an information signal recorded on the optical disc 10. Here, the astigmatism method is used to detect the focusing error signal, the differential phase detection method is used to reproduce the DVD-ROM disc to detect the tracking error signal, and the DVD-RAM disc is used. When reproducing, it is assumed that the differential push-pull method is used.
[0037]
However, various conventionally known methods may be used as a method for detecting the focusing and tracking error signals, and the photodetector 12 is not limited to a specific shape.
In this embodiment, the light beam from the composite prism 14 to the objective lens 9 is linearly moved. However, the optical path is bent by arranging optical parts such as a mirror and a prism in the optical path. It doesn't matter.
[0038]
Next, a light beam with an oscillation wavelength of 785 nm, that is, a CD system will be described. The laser light source 2b emits divergent light having a wavelength of about 785 nm and a polarization direction parallel to the X axis in the drawing. The emitted light is converted into circularly polarized light by the quarter wavelength plate 3b attached to the laser light source 2b. In this optical system, the reason why the wave plate 3b is arranged is the same as that of the DVD system.
[0039]
The luminous flux emitted from the quarter-wave plate 3b is reduced in divergence angle by the auxiliary lens 4b having a function of converging the luminous flux. Here, a plano-convex lens is used as the auxiliary lens 4b, and a diffraction grating 18 is provided on the plane side thereof. The diffraction grating 18 divides the light beam incident on the auxiliary lens 4b into three, and enables tracking error signal detection using a three-spot method or a differential push-pull method. Here, the optical system is downsized by providing a diffraction grating directly on the plane side of the auxiliary lens 4b.
[0040]
The divergent light emitted from the auxiliary lens 4 b passes through the first surface 15 a of the composite prism 14, is reflected by the second surface 15 b, and then becomes a substantially parallel light beam by the collimating lens 7. In this embodiment, since the light emitted from the quarter wavelength plate 3b has P-polarized light and S-polarized light, the first surface 15a of the composite prism 14 has P-polarized light and S having a wavelength of about 785 nm. The second surface 15b reflects about 80% of P-polarized light having a wavelength of about 785 nm and about 100% of S-polarized light.
About 10% of the light incident on the second surface 15 b of the composite prism 14 passes through the second surface 15 b and enters the front monitor 13. The front monitor 13 is provided to detect a change in laser light intensity when recording a signal on a CD-R disc. In order to make the amount of light emitted from the laser light source 2b constant, the output of the front monitor 13 is output. Feedback is provided to the drive circuit of the laser light source 2b.
The objective lens 9 is mounted on an actuator 8 that is driven in the focusing direction and tracking direction of the optical disk 10, and the light beam emitted from the collimator lens 7 is narrowed down to the optical disk 10 by the objective lens 9 to form a light spot. To do. Here, the optical disk 10 is a CD having a substrate thickness of 1.2 mm. The objective lens 9 is a special objective lens as shown in the conventional example. When the objective lens 9 is narrowed down, the numerical aperture (NA) is 0.5.
[0041]
The reflected light from the optical disk 10 passes through the objective lens 9 and the collimator lens 7 again and enters the composite prism 14. About 20% of the P-polarized light component in the incident light passes through the composite prism 14, passes through the detection lens 11, and is guided to the photodetector 12.
The light guided to the photodetector 12 is used to detect a light spot control signal such as a focusing error and a track error and an information signal recorded on the optical disc 10. Here, it is assumed that the astigmatism method is used to detect the focusing error signal, and the three-spot method or the differential push-pull method is used to detect the tracking error signal.
However, as in the case of the DVD system, various conventionally known methods can be used as the error signal detection method, and the photodetector 12 is not limited to a specific shape.
[0042]
In this embodiment, the component prism 14 having two reflecting surfaces parallel to each other is used as an optical component for synthesizing the optical paths of the DVD light beam and the CD light beam, thereby facilitating mounting of the component. That is, in the embodiment of FIG. 1, it is necessary to fix both the dichroic prism 5 and the dichroic half mirror 6. However, when the composite prism 14 is used, only one component needs to be fixed. Becomes easier. Further, by using the composite prism 14, in the DVD system in which the two reflecting surfaces are arranged in the optical path, the amount of positional deviation of the spot on the photodetector 12 that occurs when the position of the composite prism is displaced. It has the advantage of becoming smaller. That is, in the embodiment of FIG. 1, when the position of the dichroic half mirror 6 is displaced due to temperature or other factors, the displacement is directly displaced to the photodetector 12, but the composite prism 14 is used. In this case, even if a positional deviation occurs in the composite prism 14, the positional deviation is compensated by the two reflecting surfaces. In the optical head 1 of the present invention, the return light passes through the dichroic half mirror 6 because the dichroic half mirror 6 is disposed at an angle of 45 ° in the convergent light in the return optical system to the photodetector 12. In this case, aberration occurs. On the other hand, the optical head 101 of the present invention using the composite prism 14 has an advantage that the aberration does not occur.
[0043]
Next, the focal length of the objective lens 9 and the collimating lens 7 and the combined focal length of the collimating lens 7 and the auxiliary lenses 4c and 4b in this embodiment will be described. When the wavelength λ of the laser light is 655 nm, the focal length of the objective lens 9 is 2.4 mm, the focal length of the collimating lens 7 is 11.0 mm, and the combined focal length of the collimating lens 7 and the auxiliary lens 4c is 16.8 mm. When the wavelength λ of the laser beam is 785 nm, the focal length of the objective lens 9 is 2.42 mm, the focal length of the collimating lens 7 is 11.1 mm, and the combined focal length of the collimating lens 7 and the auxiliary lens 4b is 9. An example of 68 mm is shown.
[0044]
Further, in this embodiment, the distance from the collimating lens 7 to the light emitting points of the laser light sources 2a and 2b (the refractive index between the collimating lens and the auxiliary lens and between the auxiliary lens and the laser light emitting point is 1). The distance from the collimating lens 7 to the light emitting point of the DVD laser light source 2a is 12.8 mm, and the distance from the collimating lens 7 to the light emitting point of the CD laser light source 2b is 11.1 mm. Was set.
[0045]
FIG. 6 is a schematic view showing an embodiment of a specific positional relationship of main components of the optical head according to the present invention. 6A shows a specific positional relationship of the DVD optical system, and FIG. 6B shows a specific positional relationship of the CD optical system.
As shown in FIG. 6A, in the DVD system, the distance between the incident side surface and the exit side surface of the composite prism 14 is 9.0 mm, and from the center of the collimator lens 7 to the exit side surface of the composite prism 14. The distance between the center of the auxiliary lens 4c and the incident side surface of the composite prism 14 is 1.9 mm, and the distance between the light emitting point of the laser light source 2a and the center of the auxiliary lens 4c is 2.7 mm. . With such a configuration, the distance between the light emitting point of the DVD laser light source 2a and the collimating lens 7 can be set to 15.1 mm.
As shown in FIG. 6B, in the CD system, the distance between the incident side surface and the exit side surface of the composite prism 14 is 9.0 mm, and from the center of the collimator lens 7 to the exit side surface of the composite prism 14. Is 1.5 mm, the distance from the center of the auxiliary lens 4 b to the incident side surface of the composite prism 14 is 1.5 mm, and the distance from the light emitting point of the laser light source 2 b to the center of the auxiliary lens 4 b is 2.0 mm. . With such a configuration, the distance between the light emitting point of the CD laser light source 2b and the collimating lens 7 can be set to 14.0 mm.
[0046]
Also in this embodiment, by arranging an optimum auxiliary lens for the DVD system and the CD system, a desired magnification is ensured for both the DVD system and the CD system, and a high-performance optical head is obtained. Further, by setting the distance from the collimating lens to each laser light source to a desired distance by the auxiliary lens, an optical component can be mounted in a small optical head. As described above, a high-performance, compact CD-R recording compatible DVD / CD compatible optical head is realized.
[0047]
Next, an embodiment of the optical disk apparatus of the present invention on which the optical head of the present invention described so far is mounted will be described.
[0048]
FIG. 7 is a schematic perspective view showing an embodiment of an optical disk apparatus according to the present invention.
[0049]
In the figure, 1 is an optical head according to the present invention, 8 is an actuator, 10 is an optical disk, 21 is a lens holder, 22 is a carriage, 23 is a turntable, 24 is a disk tray, 25 is a clamper, 26 is a clamper holder, and 27 is A unit mechanical chassis, 28 is a mechanical base, 29 is an anti-vibration leg, 30 is a bottom cover, and 31 is a top cover.
[0050]
In this embodiment, on the carriage 22, the optical head 1, that is, an optical component such as an objective lens, a lens holder 21 that holds the objective lens, and the lens holder 21 are driven in a focusing direction 16 and a tracking direction 17 of the optical disk 10. An actuator 8, etc. are arranged. The carriage 22 can be moved in the radial direction 17 of the optical disk 10 by a carriage feeding mechanism mounted on the unit mechanical chassis 27.
[0051]
The disk device 20 according to the present invention performs an operation of sending the optical disk 10 placed on the disk tray 24 into or out of the apparatus by a disk loading mechanism (not shown). Further, the disk 10 sent into the apparatus is mounted on a turntable 23 integrally formed with a rotating shaft of a spindle motor, and is attached to a clamper holder 26. Fixed by suction.
[0052]
The disk 10 is rotated by the spindle motor, and the optical head 1 reads a signal on the disk 10 or reads a signal recorded on the disk 10.
[0053]
The unit mechanical chassis 27 is attached to the mechanical base 28 via a vibration isolation leg 29 made of an elastic member. Further, a bottom cover 30 and a top cover 31 are attached to the entire apparatus.
[0054]
The above is the configuration of the optical disk apparatus of the present invention. According to the present invention, a high-performance and small-sized CD / R compatible DVD / CD compatible optical disk apparatus is realized.
[0055]
However, a cartridge may be used as the optical disk 10. In addition to the method of inserting the optical disk 10 on the tray, various conventionally known methods such as a method of inserting the optical disk 10 or the cartridge itself automatically or manually can be used. Further, as the carriage moving mechanism, any of various conventionally known methods such as gears, screw screws, step motors, linear motors may be used.
[0056]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, by arranging the optimum auxiliary lens for the DVD system and the CD system, a desired magnification is ensured for both the DVD system and the CD system, and a high-performance optical head is obtained.
In addition, the auxiliary lens allows the optical components to be mounted in the small optical head by setting the distance from the collimating lens to each laser light source to a desired distance. As a result, a DVD / CD compatible optical head compatible with high performance and a compact CD-R recording is realized.
Also, by mounting the optical head of the present invention, a high-performance and compact CD-R recording compatible DVD / CD compatible optical disk device is realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of an optical system of an optical head according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a specific positional relationship of main components of the optical head according to the present invention.
It is the figure which showed the positional relationship of the main optical components in a 1st Example.
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between magnification and jitter during DVD-ROM playback.
FIG. 4 is a characteristic curve diagram showing the relationship between magnification and coupling in a CD optical system.
FIG. 5 is a schematic view showing another embodiment of the optical system of the optical head according to the present invention.
FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of a specific positional relationship of main components of the optical head according to the present invention.
FIG. 7 is a schematic perspective view showing an embodiment of an optical disc apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical head, 2a, 2b ... Laser light source, 3a, 3b ... 1/4 wavelength plate, 4a, 4b, 4c ... Auxiliary lens, 5 ... Dichroic prism, 6 ... Dichroic half mirror, 7 ... Collimating lens, 8 ... Actuator 9 ... objective lens, 10 ... optical disk, 11 ... detection lens, 12 ... photodetector, 13 ... front monitor, 14 ... compound prism, 15a ... compound prism first surface, 15b ... compound prism second surface, 16 ... focusing Direction, 17 ... Tracking direction, 20 ... Optical disc device of the present invention, 21 ... Lens holder, 22 ... Carriage, 23 ... Turntable, 24 ... Disc tray, 25 ... Clamper, 26 ... Clamper holder, 27 ... Unit mechanical chassis, 28 ... Mechanical base, 29 ... Anti-vibration legs, 30 ... Bottom cover, 31 ... Top cover Over, 101 ... light head.

Claims

波長６２０ｎｍないし６８０ｎｍ帯の第１の波長で発振する第１のレーザー光源と、波長７５０ｎｍないし８１０ｎｍ帯の第２の波長で発振する第２のレーザー光源と、前記第１および前記第２のレーザー光源から出射された光束の発散角を縮小するために設けられたコリメートレンズと、前記コリメートレンズから出射した第１あるいは第２の波長を有する光束を情報記録媒体に集光する対物レンズと、前記情報記録媒体からの反射光を受光する光検出器と、前記情報記録媒体からの反射光を前記光検出器の所定位置に導く光検出光学系と、前記第１および前記第２のレーザー光源と前記コリメートレンズとの間の光路中に配置され前記第１および前記第２のレーザー光源から出射される光束の光路を合成する光学部品とを有する光ヘッドであって、
前記光路合成部品と前記第１のレーザー光源との間の光路中に配置され光束を発散させる機能を有する第１の補助レンズと、前記光路合成部品と前記第２のレーザー光源との間の光路中に配置され光束を収束させる機能を有する第２の補助レンズとを備えると共に、
前記第１の波長に対する、前記コリメートレンズと前記第１の補助レンズとの合成焦点距離をｆｓｙｎ１（ｍｍ）、前記対物レンズの焦点距離をｆｏｂｊ１（ｍｍ）、前記第２の波長に対する、前記コリメートレンズと前記第２の補助レンズとの合成焦点距離をｆｓｙｎ２（ｍｍ）、前記対物レンズの焦点距離をｆｏｂｊ２（ｍｍ）としたとき、（ｆｓｙｎ１／ｆｏｂｊ１）≧６．０、且つ、（ｆｓｙｎ２／ｆｏｂｊ２）≦４．７、の関係を満足するように前記第１の補助レンズ及び前記第２の補助レンズを配置したことを特徴とする光ヘッド。 A first laser light source that oscillates at a first wavelength in a wavelength range of 620 nm to 680 nm; a second laser light source that oscillates at a second wavelength in a wavelength range of 750 nm to 810 nm; and the first and second laser light sources A collimating lens provided to reduce the divergence angle of the light beam emitted from the collimating lens, an objective lens for condensing the light beam having the first or second wavelength emitted from the collimating lens on an information recording medium, and the information a photodetector for receiving reflected light from the recording medium, and the information recording light detection optical system for guiding reflected light from the medium to a predetermined position of the photodetector, and the first and the second laser light source the an optical head having an optical component for combining the optical path of the light flux emitted is disposed in an optical path from said first and second laser light sources between the collimating lens There,
A first auxiliary lens disposed in an optical path between the optical path synthesis component and the first laser light source and having a function of diverging a light beam; and an optical path between the optical path synthesis component and the second laser light source A second auxiliary lens disposed therein and having a function of converging the luminous flux ,
The combined focal length of the collimating lens and the first auxiliary lens with respect to the first wavelength is fsyn1 (mm), the focal length of the objective lens is fobj1 (mm), and the collimating lens with respect to the second wavelength And the second auxiliary lens is fsyn2 (mm), and the focal length of the objective lens is fobj2 (mm), (fsyn1 / fobj1) ≧ 6.0 and (fsyn2 / fobj2) An optical head , wherein the first auxiliary lens and the second auxiliary lens are arranged so as to satisfy the relationship of ≦ 4.7 .

波長６２０ｎｍないし６８０ｎｍ帯の第１の波長で発振する第１のレーザー光源と、波長７５０ｎｍないし８１０ｎｍ帯の第２の波長で発振する第２のレーザー光源と、前記第１および前記第２のレーザー光源から出射された光束の発散角を縮小するために設けられたコリメートレンズと、前記コリメートレンズから出射した第１あるいは第２の波長を有する光束を情報記録媒体に集光する対物レンズと、前記情報記録媒体からの反射光を受光する光検出器と、前記情報記録媒体からの反射光を前記光検出器の所定位置に導く光検出光学系と、前記第１および前記第２のレーザー光源と前記コリメートレンズとの間の光路中に配置され前記第１および前記第２のレーザー光源から出射される光束の光路を合成する光学部品とを有する光ヘッドであって、
前記光路合成部品と前記第１のレーザー光源との間に配置された第１の補助レンズと、前記光路合成部品と前記第２のレーザー光源との間に配置された第２の補助レンズとを備え、前記第１の波長に対する、前記コリメートレンズの焦点距離をｆｃｐ１（ｍｍ）、前記コリメートレンズと前記第１の補助レンズとの合成焦点距離をｆｓｙｎ１（ｍｍ）、前記第２の波長に対する、前記コリメートレンズの焦点距離をｆｃｐ２（ｍｍ）、前記コリメートレンズと前記第２の補助レンズとの合成焦点距離をｆｓｙｎ２（ｍｍ）とした時、ｆｃｐ１＜ｆｓｙｎ１、且つ、ｆｓｙｎ２＜ｆｃｐ２、の関係を満足すると共に、
前記第１の波長に対する前記対物レンズの焦点距離をｆｏｂｊ１（ｍｍ）、前記第２の波長に対する前記対物レンズの焦点距離をｆｏｂｊ２（ｍｍ）としたとき、（ｆｓｙｎ１／ｆｏｂｊ１）≧６．０、且つ、（ｆｓｙｎ２／ｆｏｂｊ２）≦４．７、の関係を満足するように前記第１の補助レンズ及び前記第２の補助レンズを配置したことを特徴とする光ヘッド。 A first laser light source that oscillates at a first wavelength in a wavelength range of 620 nm to 680 nm; a second laser light source that oscillates at a second wavelength in a wavelength range of 750 nm to 810 nm; and the first and second laser light sources A collimating lens provided to reduce a divergence angle of a light beam emitted from the collimating lens, an objective lens for condensing a light beam having the first or second wavelength emitted from the collimating lens on an information recording medium, and the information A photodetector for receiving reflected light from a recording medium; a light detection optical system for guiding reflected light from the information recording medium to a predetermined position of the photodetector; the first and second laser light sources; an optical head having an optical component for combining the optical path of the light flux emitted is disposed in an optical path from said first and second laser light sources between the collimating lens There,
A first auxiliary lens disposed between the optical path combining component and the first laser light source; and a second auxiliary lens disposed between the optical path combining component and the second laser light source. The focal length of the collimating lens with respect to the first wavelength is fcp1 (mm), the combined focal length of the collimating lens and the first auxiliary lens is fsyn1 (mm), and with respect to the second wavelength, When the focal length of the collimating lens is fcp2 (mm) and the combined focal length of the collimating lens and the second auxiliary lens is fsyn2 (mm), the relationship of fcp1 <fsyn1 and fsyn2 <fcp2 is satisfied. With
When the focal length of the objective lens with respect to the first wavelength is fobj1 (mm) and the focal length of the objective lens with respect to the second wavelength is fobj2 (mm), (fsyn1 / fobj1) ≧ 6.0, and , Wherein the first auxiliary lens and the second auxiliary lens are arranged so as to satisfy the relationship of (fsyn2 / fobj2) ≦ 4.7 .

請求項１または２に記載の光ヘッドにおいて、前記第１および前記第２のレーザー光源から出射される光束の光路を合成する光学部品として、互いに平行な２面の反射面を備えると共に、前記第１の波長に対する前記反射面の反射率と前記第２の波長に対する前記反射面の反射率が異なるプリズムを使用することを特徴とする光ヘッド。3. The optical head according to claim 1, wherein the optical head includes two reflecting surfaces parallel to each other as an optical component for combining optical paths of light beams emitted from the first and second laser light sources. An optical head using a prism in which the reflectance of the reflecting surface with respect to one wavelength is different from the reflectance of the reflecting surface with respect to the second wavelength.

請求項１から３のいずれかに記載された光ヘッドを搭載した光ディスク装置。An optical disk device on which the optical head according to any one of claims 1 to 3 is mounted.