JPH04245037A - 光ヘッド及び光ディスク再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、記録媒体に記録された
情報を光学的に再生するため光ヘッド、および、光ヘッ
ドを用いた光ディスク再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】円盤状の光学式情報記録媒体（以下光デ
ィスクと呼ぶ）は大量の情報を記録できる。

【０００３】従来の再生専用光ディスクは、映像記録用
のレーザディスク（ＬＤ）、音楽用のコンパクトディス
ク（ＣＤ）、コンピュータメモリ用のＣＤーＲＯＭ等が
ある。これらの光ディスクは、８ｃｍから３０ｃｍ径の
基板に幅略０．８　μｍ、深さ略０．２　μｍのピット
により情報を記録している。ピットはスタンパの凹凸を
転写することにより形成できるので、再生専用光ディス
クは、大量に安い価格で作成できるという特徴がある。

【０００４】光ディスクに記録された情報の再生は光ヘ
ッドを用いて行なう。光ヘッドの役割は、光源からのビ
ームを光ディスクの記録面に集光し、反射光量の変化又
は偏光角の変化により情報を再生することと、回転に伴
うディスクの振れに対し、集光点が常に記録面上にある
ようにするフォーカスと約１．５　μｍ幅のトラックに
ビームを追従させるトラッキングとを行なう事である。

【０００５】図２に従来の再生用光ヘッドの構成を示す
。光源の半導体レーザ２０から出射したビームは、回折
格子３３により三本に分けられ、ハーフミラー３０に入
射する。ハーフミラー３０で反射したビームはコリメー
トレンズ８０で平行光となり、対物レンズ５０に入射す
る。図には示していないが、通常コリメートレンズと対
物レンズの間に立ち上げミラーがあり、ビームの進行方
向を９０°変えている。対物レンズ５０によりビームは
光ディスク３００の記録面上に約１．６　μｍの径で集
光される。対物レンズは、フォーカス及びトラッキング
のために光ディスク３００方向と光ディスクの径方向に
動かす二次元アクチュエータに固定されている。記録面
で反射したビームは、検出のために、再び、対物レンズ
５０，コリメートレンズ８０を通り、ハーフミラー３０
を透過する。その後、検出レンズ６０により光検出器７
０上に集光される。光検出器７０で検出された信号より
、ＲＦ信号とフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信
号を得ている。

【０００６】従来の光ディスクは基板の厚さ１．２ｍｍ
で、基板の面振れを±０．５ｍ許容しているので、対物
レンズの径は４ｍｍ以上必要であった。光ヘッドの厚さ
は主に対物レンズの径によっており対物レンズ径が４ｍ
ｍのとき光ヘッドの厚さは１０ｍｍ以上必要であった。 このように、光ヘッドが厚いために光ディスク再生装置
全体の厚さは２０ｍｍ以下にすることは出来なかった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、出来
るだけ小型で、かつ、薄型の再生用光ヘッドを提供する
ことである。

【０００８】また、本発明の第二の目的は、光ヘッドを
用いた小型かつ薄型の光ディスク再生装置を提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】（１）　　本発明の光ヘ
ッドは、上記の課題を解決するために、情報を再生する
ための光源と、前記光源からの光を情報記録媒体に集光
するためのレンズと、前記情報記録媒体への入射光と前
記情報記録媒体からの反射光を分離し、前記光源からの
光エネルギの５〜８０％を情報記録媒体側に伝達する光
分離器と、前記情報記録媒体からの反射光を検出する検
出器を含む光ヘッドにおいて、前記レンズの作動距離が
０．６　ｍｍ以下であることを特徴とする。

【００１０】（２）　　また、本発明の光ヘッドは、情
報を再生するための光源と、前記光源からの光を情報記
録媒体に集光するためのレンズと、前記情報記録媒体へ
の入射光と前記情報記録媒体からの反射光を分離し、前
記光源からの光エネルギの５〜８０％を前記情報記録媒
体側に伝達する光分離器と、前記情報記録媒体からの反
射光を検出する検出器とを含む光ヘッドにおいて、前記
レンズの径が３．５　ｍｍ以下であることを特徴とする
。

【００１１】（３）　　さらに、本発明の光ヘッドは、
情報を再生するための光源と、前記光源からの光を情報
記録媒体に集光するためのレンズと、前記情報記録媒体
への入射光と前記情報記録媒体からの反射光を分離し、
前記光源からの光エネルギの５〜８０％を前記情報記録
媒体側に伝達する光分離器と、前記情報記録媒体からの
反射光を検出する検出器とを含む光ヘッドにおいて、前
記レンズと前記情報記録媒の記録部の間にある光透過性
の光学部材の厚さの総和が１ｍｍ以下である情報記録媒
体に作用する。

【００１２】（４）　　また本発明の光ヘッドは、情報
を再生するための光源と、前記光源からの光を光ディス
クに集光するためのレンズと、前記光ディスクへの入射
光と前記光ディスクからの反射光を分離し、前記光源か
らの光エネルギの５〜８０％を前記光ディスク側に伝達
する光分離器と、前記光ディスクからの反射光を検出す
る検出器とを含み全体または一部分に光透過部をもつケ
ースに納めた前記光ディスクに前記光透過部を通して作
用し、前記光ディスクを前記ヘッドに対して所定の関係
位置に収容する手段と前記ディスクを回転する手段と、
前記ヘッド及び前記回転手段の動作を制御するドライブ
回路とからなることを特徴とする。

【００１３】（５）　　情報を再生するための光源と、
前記光源からの光を三本以上の光路に分割する手段と前
記光源からの光を光ディスクに集光するためのレンズと
、前記光ディスクへの入射光と前記光ディスクからの反
射光を分離する光分離器と、前記光ディスクからの反射
光を検出する検出器とを含み、全体または一部分に光透
過部をもつケースに納めた前記光ディスクに前記光透過
部を通して作用する、光ヘッドと、前記光ディスクを前
記ヘッドに対して所定の関係位置に収容に手段と前記デ
ィスクを回転する手段と、前記ヘッド及び前記回転手段
の動作を制御するドライブ回路とからなることを特徴と
する。

【００１４】（６）　　情報を再生するための光源と、
前記光源からの光を光ディスクに集光するためのレンズ
と、前記光ディスクへの入射光と前記光ディスクからの
反射光を分離し、前記光源からの光エネルギの５〜８０
％を前記光ディスク側に伝達する光分離器と、前記光デ
ィスクからの反射光を検出する検出器とを含み、径が６
５ｍｍ以下である前記光ディスクに作用する光ヘッドと
、前記光ディスクを前記ヘッドに対して所定の関係位置
に収容に手段と前記ディスクを回転する手段と、前記ヘ
ッド及び前記回転手段の動作を制御するドライブ回路と
からなることを特徴とする。

【００１５】（７）　　（４）から（６）において、光
ヘッドを二個以上設けることを特徴とする。

【００１６】（８）　　（４）から（６）において、光
ヘッドが光ディスクの両面に移動することを特徴とする
。

【００１７】ここで、レンズ径と光ヘッドの厚さとの関
係について示す。図３は、従来の光ヘッドの構成を示す
斜視図である。光ディスク装置の厚さに影響する光学系
の厚さは、基板の厚さと対物レンズ５０と立ち上げミラ
ー４０等の光学部品の高さと対物レンズの作動距離の和
となる。立ち上げミラー４０等の高さは、これら部品を
透過する光束径によるので、光学系の厚さを決める要因
として、光束径、つまりは対物レンズ５０の光束の入射
する有効径が重要である。光ヘッドを薄くするには、光
束径、つまり、レンズ径を小さくする必要がある。とこ
ろで、対物レンズ５０の主点から光ディスク３００の記
録面までの距離（焦点距離）ｆ，レンズの有効半径Ｄと
開口数ＮＡとの関係は、

【００１８】

【数１】

【００１９】である。集光点でのビーム径ｄは、開口数
ＮＡとビームの波長λにより決まり回折限界では、

【０
０２０】

【数２】

【００２１】ある。光ヘッドでは、ビーム径を一定にす
る必要があるため、対物レンズの開口数ＮＡは一定にし
ておく必要がある。開口数ＮＡを一定にしてレンズ径Ｄ
を小さくすると、焦点距離ｆは小さくなる。つぎに、作
動距離について示す。光ディスク３００を回転する場合
、ディスクの反り、回転ハブへのチャッキングの傾き、
回転軸の振れにより、回転軸方向の面振れが生じる。光
ヘッドでは、この面振れに対し、光ディスク３００と対
物レンズ５０の間隔を一定にするためにフォーカスをか
けるが、作動距離が短いとフォーカスが外れたときに対
物レンズ５０が光ディスク３００に近づきすぎ接触する
可能性がある。回転する光ディスク３００と対物レンズ
３００が接触すると傷が付き情報が読みだせなくなる可
能性があり、接触は絶対に避けなければならない。この
接触を避けるため、光ディスク３００と対物レンズ５０
の間隔（作動距離）を大きくとっている。従来の光ディ
スク装置では、面振れを±０．５　ｍｍまで許容してい
るために、作動距離を１ｍｍ以上とっている。本発明で
は、この面振れを小さくすることにより、作動距離を小
さくして光ヘッドを薄くした。

【００２２】図４に基板厚さをパラメータにして光束径
と作動距離との関係を示した。対物レンズの開口数は０
．５　である。従来の１．２　ｍｍ厚の基板の場合、面
振れ量から作動距離は１ｍｍ以上必要であり、光束径を
４ｍｍ以下にすることは出来なかった。本発明では、以
下に述べる方法で面振れ量を０．４　ｍｍ以下にするこ
とが出来たので対物レンズ径を３．５ｍｍ以下にするこ
とが出来た。従来の基板厚１．２　ｍｍを薄くすること
によりさらに光束径を小さくすることができる。例えば
、光ディスク厚を０．８ｍｍとすることにより、０．４
ｍｍの作動距離のときの光束径は２ｍｍとなる。光束径
２ｍｍにおいて光ヘッドの厚さは、６ｍｍとすることが
できる。

【００２３】本発明では、光ディスクを対物レンズの作
動距離以下の間隔のケースの中に納めることにより、面
振れを抑えた。ディスクを納めるケースして、光ヘッド
の集光ビームを入射するための開口部を持つものと、ケ
ース全体または集光ビーム入射部を光透過性の光学部材
を用いるものがある。光学部材を用いてビーム入射する
場合、対物レンズとディスクの間に固定したケースがあ
り、回転するディスクと対物レンズが直接接触する可能
性がないので、対物レンズとディスクのあいだの距離は
開口部を持つ物よりも対物レンズ作動距離を小さくする
ことが出来る。光透過性の光学部材は、ガラス、ポリカ
ーボネイト（ＰＣ），ポリメチルメタクレート（ＰＭＭ
Ａ）等光透過性のあるものであれば良い。ケース全体を
光透過性の材料で作製しても、光ヘッドに対応する部分
のみ光透過性にし、そのほかは、光透過性のない材料で
作製しても良い。対物レンズは、記録面までに存在する
基板のような光学部材をある一定の光学的厚さの場合に
ついて設計される。そのため、ケースの光学部材を通し
てビームを入射する場合には、光学部材とディスク基板
との厚さを従来のディスク基板の厚さ考える必要がある
。従来は基板のほかにケースがあったので、ケースを通
してレーザ光を入射することによりケースの厚さを薄く
することが出来る。

【００２４】光ディスクを光透過性の光学部材をもつケ
ースに納めた場合、ケース傷が付き再生出来なくなって
も、ケースを交換することで再生可能となる。更に、デ
ィスク基板に傷が付いた場合でも、ディスク基板と同じ
屈折率を持つ接着材でケースと同じ厚さの基板を張り合
わせることにより、傷は光学的には見えなくなり、再生
することができるようになる。本発明により、傷により
大切な情報が永久的に再生不可能となる危険性は非常に
少なく、信頼性が高くなった。

【００２５】または別の面振れ抑制方法としては、ディ
スクを挿入する装置に面振れを制限する押えを設けても
よい。

【００２６】別の面振れ量を抑制する方法として、光デ
ィスク径を小さくする方法をとった。ディスク径を２．
５　インチ（６５ｍｍ）以下としたので、５インチの光
ディスクの面振れ量の約半分となり、ケースを用いるこ
となく±０．３　ｍｍ以下にすることが出来た。そのた
め、作動距離０．６　ｍｍ以下の対物レンズを用いるこ
とが可能となった。

【００２７】作動距離を０．６　ｍｍとし、光ヘッドの
厚さを１０ｍｍ以下とするには、基板の厚さは１ｍｍと
する必要がある。装置を小型化するには基板は薄ければ
薄い方がよいが、基板が薄くなると表面のごみや傷の影
響が大きくなり、また基板の剛性が足らなくなるため、
基板は０．２　ｍｍ以上が好ましい。

【００２８】ディスクの平坦性が良く、ディスクを回転
するための駆動装置の軸の振れが小さいためディスクの
面振れが小さく規格の面振れ量及び偏心量を満たしてい
る場合には、面振れ量を制限する機構を用いることなく
本発明の光ヘッドを用いることができる。

【００２９】円周方向のトラックに記録された光ディス
クの情報を再生するために、光ヘッドは、ビームをトラ
ック追従させるトラッキングを行う必要である。ビーム
のトラックからのずれを検出する方式として、三ビーム
法，プッシュプル法，ヘテロダイン法がある。この中で
、三ビーム法はビームの往路中に回折格子で主ビームの
０次光と副ビームの±一次光の三本のビームに分離し、
±一次光をトラッキングに用いるものである。副ビーム
は、主ビームにたいしトラックの前後に位置し、トラッ
クと直角方向に±Δだけずれて位置している。そのため
、副ビームはトラックよりずれており、副ビームの反射
光量の差を取ることによりトラッキング誤差信号を得る
ことができる。この三ビーム法は、光ディスクの傾きや
対物レンズの移動等があっても、トラック誤差信号にＤ
Ｃオフセットが生じないため、光ヘッドの光軸調整が容
易である。さらに、他の方法と異なり、ピットや溝の深
さによる検出感度の変化が少ない。再生専用装置では、
記録を行う光ヘッドとは異なり、ビームのエネルギは少
なくて良く、三本のビームの分離することによる主ビー
ムのエネルギの低下は問題がない。そのため、装置及び
光ディスクを安価に提供する再生専用装置では、トラッ
キング誤差検出方法としては、三ビーム法が適している
。三ビームを発生する方法としては、回折格子を用いる
方法と、光源からのビームと光ディスクから反射してき
たビームとを分離する機能も兼ねたホログラム素子を用
いる。

【００３０】また、光エネルギをあまり必要としない再
生専用装置における光分離器は、光利用効率は小さいが
安価なハーフミラーまたはホログラム素子が適している
。これらの光分離器で光源からのビームを光ディスク側
に伝達するが、光ディスク側に行く割合（伝達率）を大
きくすると光ディスクから反射して戻ってきたビームが
検出器に行く割合が小さくなる。一般的な光ヘッドと同
様にレンズ系の光利用効率を２０％とし、半導体レーザ
の出力を５ｍＷ、記録面で必要な光エネルギーを０．０
５　ｍＷ以上とすると、ハーフミラーまたはホログラム
素子の伝達率は、５％以上必要である。これらの光分離
器により、出射光の１％〜１０％を半導体レーザの戻し
てやることでレーザの発信を安定させることが望ましい
。伝達率が８０％以上となると、レーザに戻る光量が１
５％以上となり、半導体レーザの発振が不安定となるた
め好ましくない。本発明におけるハーフミラーまたはホ
ログラム素子は、半導体レーザからのビームがこれらの
光分離器で反射した後、光ディスクに至る場合には反射
率、半導体レーザからのビームがこれらの光分離器を透
過した後、光ディスクに至る場合には透過率が５％から
８０％のものを用いる必要がある。

【００３１】半導体レーザの出射光は楕円をしており、
円形にビーム整形しない再生用光ヘッドでは、ほぼ一様
とみなせるビームの中心を利用するのがよい。そのため
、光源側のレンズの開口数は、０．２　以下が望ましい
。この時、光利用効率は、４０％以下である。反射率５
０％のハーフミラーを用いると、記録面で半導体レーザ
出射光の光利用効率は、２０％以下である。また、再生
におけるノイズを低くするには、記録面での再生光パワ
ーは、０．１　ｍＷ以上必要である。光源として、比較
的高出力の５ｍＷの半導体レーザを用いるとしても記録
面までの光利用効率は２％以上必要である。

【００３２】情報を記録するピットは、小さい方が記録
密度が大きくなり好ましい。小さなピットの情報を再生
するためには、光ディスクの記録面上でのビーム径が小
さい必要がある。光源の波長が小さく、対物レンズの開
口数が大きいとビーム径は小さくなるので、光源の波長
は８００ｎｍ以下が良く、好ましくは、７００ｎｍ以下
が良い。対物レンズの開口数は、０．４５以上、好まし
くは０．５以上が良い。再生専用光ディスク以外に、記
録できる光ディスクがある。記録可能な光ディスクのう
ち一回記録する追加型光ディスクと書換えの出来る相変
化光ディスクは、再生専用光ディスクと同様に反射光量
の変化により再生する。しかし、再生専用光ディスクの
反射率は８５％以上あるが、記録可能な光ディスクはビ
ームのエネルギを吸収して変化を起こすため反射率は５
０％以下であった。再生専用の光ディスク装置で記録可
能な光ディスクも統一的に再生するために本発明の光デ
ィスクで再生する再生専用光ディスクは反射率５０％以
下のものが望ましい。

【００３３】

【作用】面振れ量を小さくしたので、対物レンズの作動
距離を小さくすることができ、光ヘッドを薄くできる。

【００３４】また、光ヘッドの小型化と光ディスクの面
振れ抑制により光ディスク装置を小型化することができ
る。

【００３５】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。

【００３６】図１に本発明における光ヘッドの一実施例
を示す。図５に本実施例の光ヘッドの光学系の構成図を
示す。光源には、波長７８０ｎｍ，出力３ｍＷの半導体
レーザ２０を用いた。半導体レーザ２０から出たビーム
２１は、回折格子３３により一本の０次回折光と二本の
一次回折光に分けられ、反射率略３０％のハーフミラー
３０により反射し、図５には示していないが立ち上げミ
ラー４０で進行方向を９０°変え、対物５０レンズに入
射する。対物レンズ５０は、ディスク側開口数０．４５
，倍率１／５，有効径２ｍｍ，焦点距離１．９ｍｍ，作
動距離０．６　ｍｍの有限系非球面レンズを用いた。倍
率は、対物レンズの光源側開口数とディスク側開口数の
比であり、対物レンズの光利用効率を決める。本実施例
では、ハーフミラーの反射率を合わせて、半導体レーザ
の出射光の略６％が光ディスク上に集光された。基板厚
０．５ｍｍの光ディスク３００は０．３ｍｍの透明ケー
ス３１０に納められ、ビーム２１は透明ケース３１０を
通して光ディスク３００に入射する。光ディスク３００
と透明ケース３１０の間隔は、上下０．２　ｍｍとした
。光ディスク３００で反射したビーム２１は、再び、対
物レンズ５０を通り、ハーフミラー３０で略７０％透過
し、凹レンズの検出レンズ６０により光検出器７０に集
光される。検出レンズ６０は、ハーフミラー３０で生じ
たコマ収差を打ち消すように傾けた。光ヘッドの大きさ
は、幅４０ｍｍ×長さ７０ｍｍ×高さ６ｍｍである。次
に、信号の検出について説明する。再生信号は、０次回
折光の強度変化によって検出する。フォーカス用の信号
は、ハーフミラーによって生じた０次回折光の非点収差
を利用し、光検出器上の四分割センサで検出した。トラ
ッキング用の信号は、二本の一次回折光の強度を四分割
センサの両側のセンサで検出し、差をとることによって
得た。この三ビーム法を用いたトラッキングにより、Ｃ
Ｄのようにピットを形成した光ディスクも、トラッキン
グようの溝を持つ光ディスクも再生可能である。また、
ピット及び溝の深さが、λ／１６〜λ／４までトラッキ
ングをかけることが出来た。フォーカス誤差信号として
、本実施例で用いた非点収差法以外に、フーコー法，臨
界角法，ナイフエッジ法を用いても良い。トラッキング
方式は、三ビーム法以外に、プッシュプル法，ヘテロダ
イン法を用いても良い。しかし、三ビーム法以外では、
ピット及び溝深さに最適値があるため、あらゆる光ディ
スクを再生するためには三ビーム法が望ましい。再生光
用の検出レンズ６０は、なくても良く、コマ収差の補正
はビームに対してハーフミラー３０と逆に傾けた平板に
よっても良いし、光学系の設計を最適化した場合には補
正しなくても良い。本実施例では、ハーフミラー３０を
用いて光ディスク３００に入射するビームと検出光を分
離しているために、光ディスク３００で反射したビーム
のうち略３０％は、再び、半導体レーザ２０に戻る。こ
のように、半導体レーザ２０の出射光の略９％を半導体
レーザ２０に戻すことで、半導体レーザ２０の発振を安
定化し、ノイズを低減した。本実施例では、フォーカス
及びトラッキングのために、対物レンズ５０を光ディス
ク３００方向と光ディスク３００の径方向に運動させる
二次元アクチュエータ１００を用いた。この二次元アク
チュエータ１００は、光ヘッドの厚さのあわせ、高さ５
ｍｍとした。

【００３７】図６に別の光ヘッドの実施例における光学
系の構成図を示す。本実施例では、半導体レーザ２０の
ビームはハーフミラー３０で反射した後コリメートレン
ズ８０により平行光となる。コリメートレンズ８０の開
口数は０．１　、有効径は２．６ｍｍである。対物レン
ズ５０には、開口数０．４５，作動距離０．４ｍｍ，有
効径２ｍｍ，厚さ２ｍｍの両面非球面レンズを用いた。 コリメートレンズ８０で平行となったビームは、図６に
は示していないが立ち上げミラーで反射し、対物レンズ
５０に入射し、記録面上に集光される。コリメートレン
ズ８０を用いることで、対物レンズ５０の位置調整が容
易となり、フォーカス及びトラッキングによる対物レン
ズ５０の移動によっても集光ビームの劣化が起きない。

【００３８】別の実施例を図７に示す。図７では、ハー
フミラー７０と対物レンズ５０のあいだの立ち上げミラ
ーを省略して示した。本実施例では、トラッキング誤差
信号検出方式としてプッシュプル法を用いた。半導体レ
ーザ２０からのビームは、直接、ハーフミラーに入射し
、対物レンズにより記録面に集光される。光ディスクに
あらかじめ形成されたピットによりビームは散乱される
が、トラッキングずれがあると、ビームの進行方向に対
する左右の散乱光の強度分布が変化するので、光検出器
上での強度分布の非対称性からトラッキング誤差信号を
得る。本実施例により、非常に簡略化した光学系により
再生専用光ヘッドが実現された。

【００３９】また、別の実施例を図８により説明する。 本実施例では半導体レーザ２０と光検出器７０を同じパ
ッケージに納めたものである。半導体レーザ２０からの
出射ビーム２１は、ガラス板表面に誘電体多層膜で形成
されたハーフミラー３０により略３０％反射し、対物レ
ンズ５０に入射する。基板厚０．５ｍｍの光ディスク３
００は０．３　ｍｍの透明ケース３１０に納められ、ビ
ーム２１は透明ケース３１０を通して光ディスク３００
に入射する。対物レンズ５０には、ディスク側開口数０
．４５　，倍率１／５，有効径２ｍｍ，焦点距離１．９
　ｍｍ，作動距離０．６　ｍｍの有限系非球面レンズを
用いた。光ディスク３００で反射したビームは、対物レ
ンズ５０とハーフミラー３０を透過して、ガラス基板裏
面にアルミニウムを蒸着して形成した全反射ミラー３６
で反射し、光検出器７０に入射する。光検出器７０は、
半導体レーザ２０に対して光ディスクに対して水平方向
に１ｍｍ離れ、同一パッケージに封入されている。全反
射ミラー３６からの反射光が光検出器７０上に集光され
るように、ハーフミラー３０及び全反射膜３６を形成す
るガラス基板は楔形をしており、中心厚さは１．２ｍｍ
である。ハーフミラー３０及び全反射膜３６を形成する
ガラス基板が平行平板の場合は、半導体レーザと光検出
器７０を光ディスク面に対して垂直方向に置く必要があ
る。 本実施例では、ハーフミラーと立ちあげミラーを同一部
品で形成し、半導体レーザと検出器を同一パッケージと
し、対物レンズの有効径を従来よりも小さくすることで
、光ヘッドの小型化が可能になった。本実施例における
光ヘッドの大きさは、縦２７ｍｍ，横１５ｍｍ，高さ５
ｍｍとなった。

【００４０】次に、対物レンズと光ディスクの間に透明
ケースのない光ディスクの場合の光ヘッドの実施例を示
す。

【００４１】図９に光ヘッドの構成図を示す。本実施例
の光ディスクとして、厚さ０．６　ｍｍの基板を用いた
。光ディスクの径は６５ｍｍとした。半導体レーザ２０
から出たビーム２１は、回折格子３３により一本の０次
回折光と二本の一次回折光に分けられ、反射率略３０％
のハーフミラー３０により反射し、コリメートレンズ８
０に入射して平行光となる。コリメートレンズで平行光
となったビームは、図９には示していない立ち上げミラ
ー４０で進行方向を９０°変え、対物レンズ５０に入射
する。対物レンズ５０には、ディスク側開口数０．５，
有効径１．５ｍｍ，焦点距離１．５ｍｍ，作動距離０．
６ｍｍの非球面レンズを用いた。光ディスク３００で反
射したビーム２１は、再び対物レンズ５０，コリメート
レンズ８０を通り、ハーフミラー３０で略７０％透過し
、光検出器７０に集光される。

【００４２】図１０に別の実施例を示す。本実施例の光
ディスクとして、厚さ０．６　ｍｍの基板を用いた。半
導体レーザ２０からの出射ビーム２１は、ガラス板表面
に誘電体多層膜で形成されたハーフミラー３０により略
３０％反射し、対物レンズ５０に入射する。基板厚０．
５ｍｍの光ディスク３００は０．３ｍｍの透明ケース３
１０に納められ、ビーム２１は透明ケース３１０を通し
て光ディスク３００に入射する。対物レンズ５０には、
ディスク側開口数０．４５，倍率１／５，有効径１．５
ｍｍ、焦点距離１．４５ｍｍ，作動距離０．６ｍｍの有
限系非球面レンズを用いた。光ディスク３００で反射し
たビームは、対物レンズ５０とハーフミラー３０を透過
して、ガラス基板裏面にアルミニウムを蒸着して形成し
た全反射ミラー３６で反射し、光検出器７０に入射する
。光検出器７０は、半導体レーザ２０に対して光ディス
クに対して水平方向に１ｍｍ離れ、同一パッケージに封
入されている。全反射ミラー３６からの反射光が光検出
器７０上に集光されるように、ハーフミラー３０及び全
反射膜３６を形成するガラス基板は楔形をしており、中
心厚さは１．２　ｍｍである。

【００４３】また、別の実施例を図１１に示す。本実施
例では、３ビームを発生する手段と光分離器としての機
能を兼ねた立ち上げミラーにホログラム素子３５を用い
た。半導体レーザ２０からのビームはホログラム素子３
５に入射し、０次と＋１次，−１次の回折光に分けられ
る。これらの回折光は対物レンズ５０により基板厚さ０
．６　ｍｍの基板で形成された光ディスク３００に集光
される。光ディスク上で、０次回折光と一次回折光はビ
ームの進行方向に対して略３μｍ離れて集光される。＋
１次回折光と−１次回折光は０次回折光を中心にして対
称な位置にあり、光ディスクの径方向に０．８　μｍ離
れて集光される。光ディスクからの反射光は、対物レン
ズに入射し、再び、ホログラム素子で回折される。回折
された一次光を光検出器７０で検出する。ホログラム素
子としては本実施例のように反射型の者でもよいし、透
過型でもよい。

【００４４】次に、光ディスクの実施例について説明す
る。

【００４５】図１２に、光ディスク及びケースの一実施
例を示す。本実施例では、透明ケースを用いず、ケース
に開口部を設けてビームを入射する構造を取った。光デ
ィスク３００は、２．５インチ（６５ｍｍ）径で基板厚
さ０．６ｍｍのものを用いた。本ディスクの面振れは、
±０．２　ｍｍ以下であった。光ディスクは、傷及び埃
を防止するため、保護ケース３１０に納め、保管時は保
護カバー３３０で開口部３３５を蓋をして密封する構造
とした。使用時は、保護カバー３３０を移動して開口部
３３５を開き、マグネットチャック３２０を光ディスク
装置のスピンドルにマグネットクランプし回転した。光
ヘッドのビームは、開口部３３５をより光ディスク３０
０に入射する。保護ケース３１０の外形は、縦７２×横
７２×厚さ４．５　ｍｍとした。本実施例は基板を薄く
し、面振れを小さくしたことにより、保護ケースを薄く
することができたものである。保護ケース３１０は、光
ディスク３００を取り出して埃や汚れを拭き取れる構造
とした。光ディスクはケースがなくても機能するが、き
ずや汚れを防止するためにケースに納めることが望まし
い。

【００４６】次に、透明ケースを通してビームを入射す
る光ディスクの実施例を示す。図１３に一実施例を示す
。本実施例では回転する光ディスク３００を内部の間隔
の狭いケースの中に納め、光ディスク３００の面振れを
小さくした。光ディスク３００には２インチ（４９ｍｍ
）径で、厚さ０．５　ｍｍのガラス基板，ＰＣ基板，Ｐ
ＭＭＡ基板を用いた。ケースの外形は、扱いやすくする
ために縦８４ｍｍ，横５４ｍｍのクレジットケースサイ
ズ（以下光ディスクインカードと称す。）とした。本実
施例は、片面再生用光ディスクで、光入射側のケースを
透明ケース３１０とし、反対側は不透明の保護ケース３
４０とした。透明ケース３１０には、ＰＭＭＡ板を用い
た。透明ケース３１０の材料は、ガラス，ＰＣ等均一な
透明材料であればよい。透明ケース３１０と保護ケース
３４０は、厚さ０．３　ｍｍとし、ケースと光ディスク
３００の間隔を０．２ｍｍとし、ケースの厚さを１．５
ｍｍとした。この結果、基板の面振れ量は、最大でも±
０．２　ｍｍに抑えられる。ビームが透過する基板及び
ケースの厚さの和は０．８　ｍｍとした。ビーム入射側
の透明ケースに孔を設け、マグネットチャック３２０を
スピンドルとマグネットチャックした。データの記録範
囲は、内周３４ｍｍφから外周４８ｍｍφまでとし、記
憶容量は４０ＭＢとした。

【００４７】図１４に両面再生用の光ディスクインカー
ドの実施例を示す。二枚の０．５　ｍｍの光ディスク基
板３０５を記録膜４０１を内側とし、ＵＶ樹脂の接着剤
４０５で張り合わせた。ケースは保護ケース３１０の光
ディスク部分に透明ケース３１０を貼り付け、光入射部
とした。ケースの厚さは２ｍｍとなった。

【００４８】図１５及び図１６に光ヘッドと対向する光
入射部について示した。光ディスクインカードは、光デ
ィスクの中心をケースの中心から長手方向にずらし、光
ディスクのある部分と反対の部分を持って扱うことが望
ましく、光ディスク装置への挿入はケースの長手方向に
行うのが望ましいので、光入射部は光ディスクの中心に
対し、ケースの長手方向に設けることが望ましい。図１
５の実施例では、光入射窓３１５を光ディスクの中心か
らケースの中心方向に設けた。図１６では、光入射窓３
１５を光ディスクの中心方向から光ディスクの中心とは
反対方向に設けた。透明ケースは、光ディスク全体を透
明ケースとしてもよいし、光ディスク部分を透明ケース
としてもよいし、光入射窓のみを透明ケースとしてもよ
い。ケースの強度から、好ましくは、光入射窓のみを透
明ケースとするのがよい。さらに、保護ケース３１０と
ケースと光ディスク３００の間隔が小さいために互いに
接触し、傷が付くと記録されている情報が再生出来なく
なるので、光ディスクの情報記録部がケースと接触しな
い方策を設けることが好ましい。一つの方法として、光
ディスク基板３０５と保護ケース３１０の間に無塵布を
設け、光ディスク基板３０５は柔かな無塵布に接触しな
がら回転するようにし、傷が付かないようにすることが
好ましい。光ディスク基板３０５に付着したごみはディ
スクの回転中に無塵布により拭きとられるので、光入射
窓３１５より入射するビームがごみによりさえぎられる
ことがなくなる。無塵布に接触して回転する場合基板が
案内用部材に応じて変形するように基板としてプラスチ
ック基板等フレキシブルな材料を用いるのがよい。無塵
布以外にも、無塵紙，ゴム等を用いても同様の効果が得
られる。

【００４９】ケースに納めず、ディスクのみを挿入する
光ディスク装置では、ディスク装置内に、ディスクの両
面側に突起又は平面を設け、ディスクの面振れを制限し
ても、ディスクをケースに納めることと同等の効果が得
られる。

【００５０】次に、光ディスク装置の実施例を説明する
。

【００５１】図１７に光ヘッドを移動するためのコース
アクチュエータの実施例を示す。本実施例では、図１７
には示していないモータによりウォームギアスピンドル
７１０を回転し、ウォームギアスピンドル７１０と噛み
合ったウォームギア７２０を移動させる。半導体レーザ
２０と二次元アクチュエータ１００の他、光学素子類を
取り付けた光ヘッド１０はウォームギア７２０に固定さ
れ、光ディスクの内周から外周まで移動する。光ディス
クインカード用のコースアクチュエータでは移動の範囲
は１４ｍｍとした。コースアクチュエータには、この他
にリニアアクチュエータ、ボイスコイルアクチュエータ
を用いてもよい。

【００５２】図１８は光ディスクインカードと光ヘッド
を組み合わせた光ディスク装置の構成を示す一実施例で
ある。光ヘッド１０はコースアクチュエータ７００に取
り付けられ光ディスクインカード３５０と平行に移動可
能である。これらは光ディスク装置シャーシ８００内に
内蔵される。本実施例ではコースアクチュエータとして
厚さ６ｍｍのステッピングモータを用いた。コースアク
チュエータの推進力は約１Ｎであった。光ヘッド１０の
厚さは６ｍｍ，重量は２５ｇ，平均アクセス時間は約１
００ｍｓとなった。光ディスクインカード３５０は図１
３に示した片面記録可能な厚さは１．５　ｍｍのものを
用いた。回路を除いた本光ディスク装置の厚さは１０ｍ
ｍ，回路を加えると１５ｍｍとなり、ラップトップ型や
ノート型のパソコンやワークステーションに搭載可能と
なった。回路のＬＳＩ化を進めることによって本光ディ
スク装置の厚さは１２ｍｍまで薄型化が可能である。ま
た、本実施例ではビーム径２ｍｍの光学系を用いたがこ
れをビーム径１．５　ｍｍの光学系に替えることによっ
て、光ヘッドの厚さを４．５　ｍｍ光ディスク装置の厚
さを１０ｍｍにできることがわかった。

【００５３】本構成でも装置の厚さを０．５　ｍｍ厚く
することによって図１４に示した両面記録可能な光ディ
スクインカードを用いることが容易にできる。この場合
、光ディスクインカードの裏面に情報を記録するために
は、一端光ディスクインカードを装置から取りだし、裏
返して装置に挿入すればよい。

【００５４】図１９は図１８の実施例を両面同時記録再
生可能な装置に変更した場合の実施例を示す。光ディス
クインカード３５０は図１４に示したものを使う。本実
施例の特徴は光ディスクインカード３５０を挟んで第一
の光ヘッド１１と第二の光ヘッド１２が対向しているこ
とであり、光ヘッド１１，１２はそれぞれコースアクチ
ュエータ７０１，７０２に取り付けられる。本構成によ
って光ディスクインカードを裏返す必要がなく両面に情
報を記録可能である。また、第一，第二の光ヘッド１１
，１２を独立に駆動することができるので、二種類の情
報を同時に再生可能である。さらに、第一，第二の光ヘ
ッド１１，１２を同期させて駆動することによって、実
効的にデータ転送レートを二倍にすることもできる。 複数の記録再生ヘッドを駆動するシステムは既に、フロ
ッピーディスクや固定磁気ディスクシステムで公知であ
り、本装置にも同様の手法を用いることができる。本構
成で、図１８の光ディスク装置と同じ部品を用いること
によって、装置の厚さを２０ｍｍとすることができ、ラ
ップトップ型やノート型のパソコンやワークステーショ
ンに搭載可能となった。

【００５５】図２０は図１９に示した本発明の光ディス
クインカード装置の、より具体的な構成を示す一実施例
である。本発明の光ディスクインカード装置６４０は光
ディスク３００を内蔵する光メモリ媒体として光ディス
クインカード３５０を用いる。光ディスクインカード３
５０への情報の再生はスピンドルモータ８００によって
光ディスク３００を回転し、光ヘッド１０よりレーザビ
ームを照射して行なう。所定の情報記録トラックへの光
ヘッド１０のアクセスにはコースアクチュエータ７００
を用いる。本光ディスクインカード装置の厚さは１５ｍ
ｍ，幅６５ｍｍ，長さ１１０ｍｍであり、記憶容量は８
０ＭＢである。本装置では、メモリ媒体である光ディス
クインカードが脱着可能な点に特徴がある。光ヘッドは
本実施例のように別々のコースアクチュエータ７０１，
７０２で移動させても良いし、安価な装置には、一つの
アクチュエータで二つのヘッドを移動してもよい。両面
光ディスクは、片面をＲＯＭ、片面を書き換え可能光デ
ィスクというように片面ごとに光ディスク媒体の種類を
変えても良い。

【００５６】図２１に両面再生用の光ディスク装置の別
の実施例を示す。本実施例では、一つの光ヘッド１０が
光ディスクインカード３５０の表側と裏側を移動できる
ようにし、両面再生するようにした。コースアクチュエ
ータ７００の移動方向の光ヘッド１０の幅を８ｍｍ以下
とすることで、光ディスク装置シャーシ８００の厚さを
２０ｍｍとした。

【００５７】図２２は、図２０に示した光ディスクイン
カード装置のデータ処理部までを示したシステム構成で
ある。同図において媒体及びドライブ部は光ディスクイ
ンカード３５０，光ヘッド１０，スピンドルモータ８０
０，コースアクチュエータ７００からなる。ドライブ部
の制御及び信号処理はドライブマイコン６００で行なう
。ドライブマイコン６００は機構系としてスピンドルサ
ーボ６１１，フォーカスサーボ６１２，トラッキングサ
ーボ６１３，コースアクチュエータサーボ６１４の各制
御を行なう。また、ドライブマイコン６００は光ヘッド
のレーザ駆動部６１５の制御を行ない、プリアンプ６１
６を介してサーボエラー信号，光ディスクの記録情報の
再生を行なう。コントロールマイコン６０５はドライブ
マイコン６００に動作指令を送り、光ディスクインカー
ドからの再生信号に、エラー補正を施す。さらに、コン
トロールマイコン６０５は他のシステムと接続する際の
インターフェースの制御を合わせて行なう。なお、スピ
ンドルモータサーボ６１１はスピンドルモータ８００の
回転数を制御するが、この回転数制御にはＣＡＶ（Ｃｏ
ｎｓｔａｎｔ　Ａｎｇｕｌａｒ　Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）制
御、ＣＬＶ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ　Ｌｉｎｅａｒ　Ｖｅｌ
ｏｃｉｔｙ）制御、及びＭＣＬＶ（Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ
　Ｃｏｎｓｔａｎｔ　Ｌｉｎｅａｒ　Ｖｅｌｏｃｉｔｙ
）制御が等があり、システムに合わせて適宜選択するこ
とができる。

【００５８】本発明の光ディスク装置は小型，軽量，薄
型でハンドリングが容易なため、据置型やラップトップ
型のパーソナルコンピュータ，ワークステーション，ワ
ードプロセッサ，ファックス，コピーマシン，テレビゲ
ーム機，電話，電子スチルカメラ，ビデオカメラ，携帯
用の音楽再生機，電子システム手帳，電卓，計測機器，
ビジュアルプレゼンテーション装置等のメモリ媒体とし
て用いることができる。本発明の光ディスク再生装置を
ＲＯＭのみではなく、追記型光ディスクや相変化光ディ
スクも再生できる装置とすることにより、別の装置で記
録した光ディスクを再生できるので、本発明に用いる光
ディスクをこれらＯＡ機器の共通のメモリ媒体としたシ
ステムを構築することができる。

【００５９】

【発明の効果】本発明では、光ディスクの面振れ量を小
さくし、対物レンズの作動距離を小さくすることにより
、再生用光ヘッドを薄くすることができた。

【００６０】また、光ディスクの面振れを小さくし、対
物レンズの径を小さくすることにより、光ヘッドを薄く
、かつ、小型することができた。

【００６１】さらに、基板厚さを薄くすることにより、
光ディスク再生装置を薄くすることができた。

【００６２】光ディスクを光透過性のケースに納めて光
ディスクの面振れを小さくし、光ディスク装置を薄くか
つ小型にした。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の再生専用光ヘッド及び光ディスクの斜
視図。

【図２】従来の再生専用用光ヘッド及び光ディスクの説
明図。

【図３】従来の再生専用型光ヘッドの光学系の斜視図。

【図４】対物レンズのビーム径と作動距離の関係を表す
説明図。

【図５】光ディスクインカードを再生する本発明の拡散
光学系光ヘッドの説明図。

【図６】光ディスクインカードを再生する本発明の平行
光学系光ヘッドの説明図。

【図７】光ディスクインカードを再生し、プッシュプル
法によるトラッキングを行なう本発明の拡散光学系光ヘ
ッドの説明図。

【図８】光ディスクインカードを再生する複合ミラーを
用いた本発明の光ヘッドの説明図。

【図９】単板光ディスク再生用の本発明の光ヘッドの説
明図。

【図１０】単板光ディスク再生用の複合ミラーを用いた
本発明の光ヘッドの光学系を表す説明図。

【図１１】ホログラム素子を用いた本発明の光ヘッドの
光学系を表す説明図。

【図１２】本発明に好適な光ディスク媒体の断面図（ａ
），上面図（ｂ）および下面図（ｃ）。

【図１３】本発明の光ディスクインカードの実施例の断
面図（ａ），（ｂ）および上面図（ｅ）。

【図１４】本発明の両面再生可能な光ディスクインカー
ドの実施例の断面図（ａ），（ｂ）および上面図（ｃ）
。

【図１５】本発明の光ディスクインカードの光入射位置
を示す上面図。

【図１６】本発明の光ディスクインカードの光入射位置
を示す上面図。

【図１７】本発明のコ−スアクチュエ−タの斜視図。

【図１８】本発明の光ディスクドライブ装置の説明図。

【図１９】本発明の両面記録可能な光ディスクドライブ
装置の説明図。

【図２０】本発明の両面再生用二ヘッド型光ディスクド
ライブ装置のブロック図。

【図２１】本発明の両面再生用一ヘッド型光ディスクド
ライブ装置のブロック図。

【図２２】本発明の光ディスク装置のブロック図。

【符号の説明】

１０，１１，１２…光ヘッド、１５…シャーシ、２０…
半導体レーザ、２１…レーザビーム、３０，３１…ハー
フミラー、３５…ホログラム素子、３６…全反射ミラー
、４０…立ち上げミラー、５０…対物レンズ、６０…検
出レンズ、７０…光検出器、８０…コリメートレンズ、
１００…二次元アクチュエータ、３００…光ディスク、
３０５…光ディスク基板、３１０…透明保護ケース、３
１５…光入射窓、３２０…マグネットチャック、３３０
…保護カバー、３３５…開口部、３４０…保護ケース、
３５０…光ディスクインカード、４００，４０１…記録
膜、４０５…接着剤、６００…ドライブマイコン、６０
５…コントロールマイコン、６１１…スピンドルサーボ
、６１２…フォーカスサーボ、６１３…トラッキングサ
ーボ、６１４…コースアクチュエータサーボ、６１５…
レーザ駆動部、６１５…プリアンプ、６４０…光ディス
クインカードドライブ、７００…コースアクチュエータ
、７０１…コースアクチュエータ、７１０…ウォームギ
アスピンドル、７２０…ウォームギア、７０２…コース
アクチュエータ、８００…光ディスク装置シャーシ、９
００…スピンドルモータ。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】情報を再生するための光源と、前記光源か
   らの光を情報記録媒体に集光するためのレンズと、前記
   情報記録媒体への入射光と前記情報記録媒体からの反射
   光を分離し、前記光源からの光エネルギの５〜８０％を
   前記情報記録媒体側に伝達する光分離器と、前記情報記
   録媒体からの反射光を検出する検出器とを含む光ヘッド
   において、前記レンズの作動距離が０．６　ｍｍ以下で
   あることを特徴とする光ヘッド。
2. 【請求項２】情報を再生するための光源と、前記光源か
   らの光を情報記録媒体に集光するためのレンズと、前記
   情報記録媒体への入射光と前記情報記録媒体からの反射
   光を分離し、前記光源からの光エネルギの５〜８０％を
   前記情報記録媒体側に伝達する光分離器と、前記情報記
   録媒体からの反射光の検出器よりなる光ヘッドにおいて
   、前記レンズの径が３．５　ｍｍ以下である光ヘッド。
3. 【請求項３】情報を再生するための光源と、前記光源か
   らの光を情報記録媒体に集光するレンズと、前記情報記
   録媒体への入射光と前記情報記録媒体からの反射光を分
   離し、前記光源からの光エネルギの５〜８０％を前記情
   報記録媒体側に伝達する光分離器と、前記情報記録媒体
   からの反射光を検出する検出器とを含む光ヘッドにおい
   て、前記レンズと前記情報記録媒体の記録部の間にある
   光透過性の光学部材の厚さの総和が１ｍｍ以下である情
   報記録媒体に作用する光ヘッド。
4. 【請求項４】情報を再生するための光源と、前記光源か
   らの光を光ディスクに集光するためのレンズと、前記光
   ディスクへの入射光と前記光ディスクからの反射光を分
   離し、前記光源からの光エネルギの５〜８０％を前記光
   ディスク側に伝達する光分離器と、前記光ディスクから
   の反射光を検出する検出器とを含むものにおいて、全体
   または一部分に光透過部をもつケ−スに納めた前記光デ
   ィスクに前記光透過部を通して作用する光ヘッドと、前
   記光ディスクを前記ヘッドに対して所定の関係位置に収
   容する手段と、前記ディスクを回転する手段と、前記ヘ
   ッド及び前記回転手段の動作を制御するドライブ回路と
   を含む光ディスク装置。
5. 【請求項５】情報を再生するための光源と、前記光源か
   らの光を三本以上の光路に分割する手段と前記光源から
   の光を光ディスクに集光するためのレンズと、前記光デ
   ィスクへの入射光と前記光ディスクからの反射光を分離
   する光分離器と、前記光ディスクからの反射光を検出す
   る検出器とを含み、全体または一部分に光透過部をもつ
   ケースに納めた前記光ディスクに前記光透過部を通して
   作用する光ヘッドと、前記光ディスクを前記ヘッドに対
   して所定の関係位置に収容する手段と前記ディスクを回
   転する手段と、前記ヘッド及び前記回転手段の動作を制
   御するドライブ回路とからなることを特徴とする光ディ
   スク装置。
6. 【請求項６】情報を再生するための光源と、前記光源か
   らの光を光ディスクに集光するためのレンズと、前記光
   ディスクへの入射光と前記光ディスクからの反射光とを
   分離し、前記光源からの光エネルギの５〜８０％を前記
   光ディスク側に伝達する光分離器と、前記光ディスクか
   らの反射光を検出する検出器とを含み、径が６５ｍｍ以
   下である前記光ディスクに作用する光ヘッドと、前記光
   ディスクを前記ヘッドに対して所定の関係位置に収容す
   る手段と前記ディスクを回転する手段と、前記ヘッド及
   び前記回転手段の動作を制御するドライブ回路とを設け
   たことを特徴とする光ディスク装置。
7. 【請求項７】請求項１，２または３において、前記光デ
   ィスクを前記ヘッドに対して所定の関係位置に収容する
   手段と前記ディスクを回転する手段と、前記ヘッド及び
   前記回転手段の動作を制御するドライブ回路とをもつ光
   ディスク装置。
8. 【請求項８】請求項４，５，６または７において、前記
   光ヘッドを二個以上設けた光ディスク装置。
9. 【請求項９】請求項４，５，６または７において、前記
   光ヘッドが前記光ディスクの両面に移動する光ディスク
   装置。