JPH1083560A - 光ヘッド装置 - Google Patents

光ヘッド装置

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JPH1083560A
JPH1083560A JP8237468A JP23746896A JPH1083560A JP H1083560 A JPH1083560 A JP H1083560A JP 8237468 A JP8237468 A JP 8237468A JP 23746896 A JP23746896 A JP 23746896A JP H1083560 A JPH1083560 A JP H1083560A
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清治 西野
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Tetsuo Hosomi
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光情報記録再生装置などに用いられる光ヘッ
ド装置において、小型で部品点数が少なく、複数の基材
厚の異なる記録媒体を記録再生できる光ヘッド装置を提
供することを目的とする。 【解決手段】 図1の光学系中に、液晶旋光素子41と
ホログラム素子5を設ける。ディスク7の基材厚に対し
て最適に集光するように、集光用レンズ61は設計され
ており、この基材厚のディスクに対しては液晶旋光素子
41に電圧を加えないようにして偏光ホログラム素子5
は透明板として働く。異なった基材厚であるディスク7
に対しては、液晶旋光素子41に電圧を加えることによ
り偏光ホログラム素子51は基材厚の違いによって生ず
る収差を補正するホログラム板として働く。このように
して、ひとつの集光レンズで複数の基材厚の異なる記録
媒体を記録再生することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光情報記録再生装置
などに用いられる光ヘッド装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、コンパクトディスクや光ディスク
等の光学的記録媒体に対して、情報の記録再生を行なう
光学的情報記録再生装置の光ヘッドの性能向上や小型・
軽量化などを目的に光ヘッドが研究・開発されている。
近年、半導体レーザの短波長技術、対物レンズの高NA
化技術が進歩し、光ディスクの高密度化が可能となっ
た。
【0003】しかし、コンパクトディスク等にみられる
現在のディスクの基材厚のままでは、半導体レーザの短
波長化や対物レンズの高NA化によってディスクのチル
トにより発生する収差は増大してしまうので、基材厚を
薄くしたディスクが提案されている。
【0004】このような基材厚の薄いディスクと現在普
及しているコンパクトディスクや光ディスクと互換を取
るためには、それぞれのディスクにあった集光レンズを
備えた光ヘッド装置が必要である。
【0005】以下に従来の光ヘッド装置について説明す
る。図6は従来の光ヘッドの光学系の一例を示す模式図
である。
【0006】通常TE00モードで発振するレーザ光源1
から出射する光ビーム(水平偏波)をコリメートレンズ
2で平行ビームとし、ビームスプリッタ3(例えば透過
と反射の比率が7:3のビームスプリッタ)を通過して
集光レンズ系4にビームの一部が選択入射する。ビーム
は集光レンズ系6で大略1μm程度のスポットに絞ら
れ、光記憶媒体面7上に到達し、ピット上パターン8を
照射する。媒体面7で反射・回折された光束は、再び集
光レンズ系6を逆に進んでビームスプリッタ3で一部が
選択通過してプリズムハーフミラー9で2方向に分割す
る。一方の反射光は非点収差を付与した検出レンズ10
を通って4分割フォトディテクタ11に入射し、焦点制
御信号に変換する。他方の透過光は、ファーフィールド
パターンのまま、トラッキング制御検出用の2分割フォ
トディテクタ12に入りトラッキング制御信号に変換す
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の光ヘッド装置の光学系では、複数の基材厚の異なる
記録媒体(例えばCDディスクの基材厚は1.2mm、
DVDディスクの基材厚は0.6mm)の記録再生を単
一の光ヘッド光学系で行うと、設計厚さと異なる記録媒
体の基材厚による球面収差が大きくなり、また記録媒体
のそりや面振れ等に対するスポットのひずみが増大し、
正常に記録再生できなくなる。そのため複数の基材厚の
異なる記録媒体の記録再生を行うには、光ヘッド光学系
もしくは焦点光学系が複数必要となる。例えば2つのレ
ンズを機械的に切り替える方式の光ヘッド装置が提案さ
れているが、小型化、低価格化、量産性、高信頼性の面
で問題があった。
【0008】これらの問題が生じる共通の理由として、
第1に多数の部品を組み合わせ、しかも記憶媒体の基材
厚によって光学系を機械的に切り替えるのは、組立・調
整にも多くの時間と複雑な検査・測定装置を要するこ
と、第2に部品の小型化に限界があることから全光学系
の小型化にも大きな制約があった。
【0009】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、小型で部品点数が少なく、複数の基材厚の異なる記
録媒体を記録再生できる光ヘッド装置を提供することを
目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、放射光源と、光記憶媒体の光路間に、前記
放射光源のビームの偏光方向を変化させる素子と、ビー
ムの偏光方向によって回折効率が変化するホログラム素
子を配置したものであり、複数の基材厚の異なる記録媒
体を記録再生するときに生じる収差を、光学系の偏光方
向を記録媒体に応じて変化させることによって、偏光ホ
ログラム素子で前記焦点光学系で生じた収差を補正する
光学ヘッド装置である。
【0011】この本発明によれば、小型化、低価格化、
量産化、高信頼性が得られる。さらに対物レンズと放射
光源もしくは反射光受光面との距離は記録媒体の基材厚
が異なる場合でも変化しないため、光学部品の配置や設
計の自由度を増すことができる。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、放射光源と、放射光源を微小スポットに収束する集
光光学系と、その光路中に配置された放射光源の偏光方
向を変化させる素子と、放射光源の偏光方向によって回
折効率が変化するホログラム素子を配置した光ヘッド装
置である。この構成により複数の基材厚の異なる記録媒
体を単一焦点系で記録再生するときに生じる収差を、光
学系の偏光方向を変化させることによって、偏光ホログ
ラム素子で焦点光学系で生じた収差を補正する作用を有
する。
【0013】請求項2に記載の発明は、放射光源から出
射する光源の偏光方向を変化させる素子が液晶旋光素子
で、液晶旋光素子の偏光方向を電気信号によって制御す
る特許請求の範囲第1項記載の光ヘッド装置であり、液
晶旋光素子に記録媒体に応じて電気信号を与えることで
偏光方向を変化させ、記録媒体の基材厚に応じた収差補
正を偏光ホログラム素子によって行うという作用を有す
る。
【0014】請求項3に記載の発明は、放射光源から出
射する光源の偏光方向を変化させる素子がファラデー回
転素子で、素子の偏光方向を素子中の磁気量で制御する
特許請求の範囲第1項記載の光ヘッド装置であり、ファ
ラデー回転素子に記録媒体に応じて磁気を与えることで
偏光方向を変化させ、記録媒体の基材厚に応じた収差補
正を偏光ホログラム素子によって行うという作用を有す
る。
【0015】請求項4に記載の発明は、放射光源から出
射する光源の偏光方向を変化させる素子が複屈折を有す
る波長板で、波長板の偏光方向を波長板の挿入する量で
制御する特許請求の範囲第1項記載の光ヘッド装置であ
り、波長板を記録媒体に応じて光路中に挿入または取り
出すことで偏光方向を変化させ、記録媒体の基材厚に応
じた収差補正を偏光ホログラム素子によって行うという
作用を有する。
【0016】請求項5に記載の発明は、放射光源から出
射する光源の偏光方向によって回折効率が変化するホロ
グラム素子が集光レンズ上に形成された特許請求の範囲
第1項記載の光ヘッド装置であり、記録媒体の基材厚に
応じた収差補正を集光系光学系と同一素子で構成するこ
とにより小型化、部品点数削減の作用を有する。
【0017】以下、本発明の実施の形態について、図1
から図5を用いて説明する。 (実施の形態1)図1は、本発明の一実施の形態による
光ヘッド装置の光学系の概略構成を示す。図1におい
て、1はTE00モードの水平偏波を発するレーザ(例え
ば650nmの波長で発振する半導体レーザ)、2はコリ
メートレンズ、3はビームスプリッタ(例えば透過率と
反射率の比率が7:3の割合)、41は両面に張られた
透明電極に電圧を加えると偏波方向の旋光回転角度が0
度から90度に変化する性質を持つ液晶旋光素子であ
る。5は水平偏波のビームで最大透過し垂直偏波のビー
ムで最大回折するように設計した偏光ホログラム素子で
ある。この偏光ホログラム素子の基板には例えば異方性
結晶であるLiNO3が使用でき、ホログラム部分はプロ
トン交換で屈折率を変換し、プロトン交換部分をわずか
に除去して位相整合を行う。また、集光に寄与する透過
光量を向上させるためにホログラムの溝はブレーズ化す
ることが好ましい。その具体例は図5に示すように30
μm間隔でnステップ上のTa2O5マスクを用いてド
ライエッチングを行い、プロトン交換を行い、逆位相で
できたブレーズ化ホログラムを形成する。ホログラム素
子6のレンズは、例えば基材厚1.2mmの光ディスクを基
材厚0.6mmのディスクに対して最適化したレンズを用い
て集光したとき生じる収差を最小にするようにビーム補
正が行なえ、開口が適切な大きさに変化させるよう設計
したものである。具体的には例えば曲率半径15.83
8mmで非球面係数をk=−4.34839×10-3
した凸レンズの効果を持つホログラムを設計する。6は
集光用レンズで例えば基材厚0.6mmのディスク上に集光
するときに収差が最小になるように設計されたレン
ズ)、7は記憶媒体(光ディスク)で、例えば基材厚が
0.6mmの光ディスクと1.2mmの光ディスクを用いる。
【0018】記憶媒体7の基材厚が0.6mmのときは液晶
フィルム41には電圧を加えないようにすれば、光源1
から発した水平偏波のビームはコリメートレンズ2で平
行ビームとなり、ビームスプリッタ3でその光量の7割
が液晶旋光素子41を水平偏波面のまま透過し、偏光ホ
ログラム素子5に入射される。偏光ホログラム5は水平
偏波の入射に対しては最大透過するため、平行ビームは
そのまま集光レンズ6に入射し大略1μm程度のスポッ
トに絞られ、光記憶媒体面7上に到達し、ピット上パタ
ーン8を照射する。媒体面7で反射・回折された光束
は、再び集光レンズ系6を逆に進んで偏光ホログラム素
子5に入射されるが、反射・回折された光束はほぼ水平
偏波のままであるため往路と同様にほとんどが平行ビー
ムのまま透過し液晶旋光素子41を介してビームスプリ
ッタ3に入射される。そしてビームスプリッタ3でビー
ムの3割が選択通過してプリズムハーフミラー9で2方
向に分割される。一方の反射光は非点収差を付与した検
出レンズ10を通って4分割ディテクタ11に入射し、
焦点制御信号に変換される。他方の透過光は、ファーフ
ィールドパターンのまま、トラッキング制御検出用の2
分割フォトディテクタ12に入りトラッキング制御信号
に変換される。
【0019】つぎに記憶媒体7の基材厚が1.2mmのとき
は液晶旋光素子41に電圧を加えるようにすれば、光源
1から発した水平偏波のビームはコリメートレンズ2で
平行ビームとなり、ビームスプリッタ3でその光量の7
割が液晶旋光素子41を透過する。平行ビームは液晶旋
光素子41を透過する際に90度偏波面が回転して垂直
偏波となり、偏光ホログラム素子5に入射される。偏光
ホログラム5は垂直偏波の入射に対しては最大回折する
ため、平行ビームはホログラム素子の効果と次に透過す
る集光レンズ6の2枚のレンズにより大略1μm程度の
スポットに絞られ、光記憶媒体面7上に到達し、ピット
上パターン8を照射する。媒体面7で反射・回折された
光束は、再び集光レンズ系6を逆に進んで偏光ホログラ
ム素子5に入射されるが、反射・回折された光束はほぼ
水直偏波のままであるため往路と同様にほとんどが最大
回折され平行光の歪みを補正されて平行ビームとなり液
晶旋光素子41を介して水平偏波となった後ビームスプ
リッタ3に入射される。そしてビームスプリッタ3でビ
ームの3割が選択通過してプリズムハーフミラー9で2
方向に分割される。一方の反射光は非点収差を付与した
検出レンズ10を通って4分割ディテクタ11に入射
し、焦点制御信号に変換される。他方の透過光は、ファ
ーフィールドパターンのまま、トラッキング制御検出用
の2分割フォトディテクタ12に入りトラッキング制御
信号に変換される。
【0020】(実施の形態2)第2図は本発明の別の実
施の形態を示す概念図である。実施の形態1では、光ヘ
ッド装置の光路中のビームの偏光方向を変化させる素子
として液晶旋光素子を用いたのに対し、本実施の形態2
では、磁界発生手段(図示せず)により磁界を加えると
偏波方向の旋光回転角度が0度から90度に変化する性
質を持つファラデー回転素子42を用いたものであり、
作用は実施の形態1と同じである。
【0021】(実施の形態3)第3図は本発明の別の実
施の形態を示す概念図である。実施の形態1では、光ヘ
ッド装置の光路中のビームの偏光方向を変化させる素子
として液晶旋光素子を用いたのに対し、本実施の形態で
は記録媒体7に応じて光学系への挿入、取り出しができ
る機構(図示せず)を有する二分の一波長板(1/2λ
板)43を用いたものであり、作用は実施の形態1と同
じである。
【0022】(実施の形態4)第4図は本発明の別の実
施の形態を示す概念図である。実施の形態1では集光光
学系を集光レンズと偏光ホログラムで構成したのに対
し、本実施の形態では、集光レンズ62上に偏光ホログ
ラムを構成したもので、作用は実施の形態1と同じであ
る。
【0023】なお、上述した各実施の形態では、放射光
源の偏光方向を変化させる素子として、液晶旋光素子、
ファラデー回転素子、複屈折を有する波長板の場合を説
明したが、必ずしもこれに限るものではない。
【0024】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、複数の基
材厚の異なる記憶媒体を一つの光ヘッド装置で記録再生
でき、小型化・簡素化することができるという有利な効
果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光ヘッド装置の一実施の形態を示す概
略構成図
【図2】同、別の実施の形態を示す概略構成図
【図3】同、別の実施の形態を示す概略構成図
【図4】同、別の実施の形態を示す概略構成図
【図5】偏光ホログラムにおけるブレーズ化の一実施例
を示す概略図
【図6】従来の光ヘッド装置の光学系の構成例を示す概
略構成図
【符号の説明】
1 レーザ光源 2 コリメートレンズ 3 ビームスプリッタ 5 偏光ホログラム素子 7 記録媒体 8 ピット 9 プリズムハーフミラー 10 検出レンズ 11 4分割ディテクタ 12 2分割ディテクタ 41 液晶旋光素子 42 ファラデー回転素子 43 1/2λ波長版 61 集光レンズ 62 偏光ホログラム素子を有する集光レンズ
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】 放射光源と、前記放射光源から出射され
    たビームを微小スポットに収束する集光光学系と、前記
    放射光源と前記集光光学系の間に配置された前記放射光
    源の偏光方向を変化させる素子と、前記偏光方向を変化
    させる素子を通過したビームの偏光方向によって回折効
    率が変化するホログラム素子を配置した光ヘッド装置。
  2. 【請求項2】 放射光源から出射する光源の偏光方向を
    変化させる素子が液晶旋光素子で、前記液晶旋光素子の
    偏光方向を電気信号によって制御することを特徴とする
    請求項1記載の光ヘッド装置。
  3. 【請求項3】 放射光源から出射する光源の偏光方向を
    変化させる素子がファラデー回転素子で、前記ファラデ
    ー回転素子の偏光方向を前記ファラデー回転素子中の磁
    気量で制御する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】 放射光源から出射する光源の偏光方向を
    変化させる素子が複屈折を有する波長板で、前記波長板
    の偏光方向を前記波長板の挿入と取り出しで制御するこ
    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】 放射光源から出射する光源の偏光方向に
    よって回折効率が変化するホログラム素子が前記集光レ
    ンズ上に形成されたことを特徴とする請求項1記載の光
    ヘッド装置。
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