JP3140515B2 - 光学ヘッド - Google Patents

光学ヘッド

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JP3140515B2
JP3140515B2 JP03297226A JP29722691A JP3140515B2 JP 3140515 B2 JP3140515 B2 JP 3140515B2 JP 03297226 A JP03297226 A JP 03297226A JP 29722691 A JP29722691 A JP 29722691A JP 3140515 B2 JP3140515 B2 JP 3140515B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光ディスクや光磁気ディ
スクのような光学式記録媒体を使用する情報記録/再生
装置における光学ヘッドに関するものである。
【0002】
【従来の技術】上述した光学ヘッドを用いる情報記録/
再生装置においては、半導体レーザ等の光源から出射さ
れるレーザビームを対物レンズによって収束して光学式
記録媒体上にスポットとして照射し、記録媒体で反射さ
れ、記録情報によって変調されたレーザビームを対物レ
ンズで集光して光検出器で検出することによって情報の
再生を行っている。従来の光学ヘッドでは、対物レン
ズ、半導体レーザ、ビームスプリッタ、光検出器などの
多くの光学部品を必要とするため、光学ヘッドを小型化
し、軽量化することは困難であった。
【0003】光学ヘッドを小型化し、軽量化するための
提案の一つとして、例えば特開平1-273238号公報には、
レーザダイオード、光検出器およびレーザダイオードか
ら出射するレーザビームを対物レンズへ向けて反射する
反射面を有するとともに記録媒体で反射され、対物レン
ズで集光されたレーザビームを前記反射面を透過させて
光検出器へ導くプリズムとを半導体基板に一体的に設
け、さらにこの半導体基板を対物レンズと一緒に支持部
材に取り付けた光学ヘッドが開示されている。このよう
に半導体基板と対物レンズとを支持手段に固定して設け
ることによって対物レンズとその他の光学部材との位置
ずれが起こりにくくなる。また、このような光学ヘッド
においては、情報の記録および再生を正しく行うために
は、トラッキングおよびフォカーシングを行う必要があ
る。すなわち、光検出器で検出された光情報からトラッ
キングエラー信号およびフォーカシングエラー信号を検
出し、これらのエラー信号に基づいてトラッキングアク
チュエータおよびフォーカシングアクチュエータを駆動
して対物レンズをトラッキング方向およびフォーカシン
グ方向に駆動するようにしている。
【0004】上述した特開平1-273238号公報に記載され
た従来の光学ヘッドにおいては、上述したようにレーザ
ダイオード、光検出器およびプリズムを一体的に設けた
半導体基板と、対物レンズとを支持部材によって支持
し、この支持部材全体をトラッキングアクチュエータお
よびフォーカシングアクチュエータによってトラッキン
グ方向およびフォーカシング方向に駆動するようにして
いる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
光学ヘッドにおいては、トラッキング制御に関しては、
半導体基板および対物レンズを支持する支持部材全体を
トラッキング方向に駆動する構成としているが、支持部
材全体の重量は相当重くなり、したがってトラッキング
駆動手段としても大きな力量を発生できるものが必要と
なり、大型で重くなり、特に厚さ方向の寸法が大きくな
る欠点がある。また、小型、軽量という点で考えると大
きな駆動力を発生させることにも限度があるため、トラ
ッキング制御の感度にも小型化からの制限で十分に大き
くとれず、高速の制御を行うことができない欠点もあっ
た。
【0006】本発明の目的は上述した従来の欠点を除去
し、トラッキング駆動手段を小型、軽量とすることがで
きるとともに高感度および高速のトラッキング制御を行
うことができる光学ヘッドを提供しようとするものであ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明による光学ヘッド
は、半導体レーザ光源およびこの半導体レーザ光源から
出射されるレーザビームをトラッキング方向に偏向させ
て少なくともトラッキング制御を行うガルバノミラーを
半導体基板に一体的に設け、この半導体基板と、前記ガ
ルバノミラーで偏向されたレーザビームを記録媒体上に
照射する対物レンズとを保持部材に固定し、この保持部
材をベースに対して前記対物レンズの光軸方向に移動可
能に取り付けると共に保持部材にフォーカシングコイル
を固着し、このフォーカシングコイルと対向するように
配置された永久磁石を前記ベースに固着し、前記保持部
材を、記録媒体面に対して、光軸方向にのみ駆動してフ
ォーカシング制御を行うように構成したことを特徴とす
るものである。
【0008】
【作用】このような本発明による光学ヘッドによれば、
トラッキング制御は半導体基板に設けたガルバノミラー
を駆動することによって行うので、トラッキング駆動手
段を小型、軽量とすることができる。
【0009】
【実施例】図1および図2は本発明による光学ヘッドの
第1の実施例の構成を示す平面図および断面図である。
レーザビームを出射するレーザダイオード1、このレー
ザビームをトラッキング方向に偏向するガルバノミラー
2および光検出器3,4を一体的に設けたシリコン基板
5と、互いに対向する表面に回折格子6およびホログラ
ム7を設けたガラズブロック8とを有する光学ユニット
9を、保持部材10の一端の近傍に取り付ける。この保
持部材10の他端の近傍には対物レンズ11およびミラ
ー12を固着する。光学ユニット9から放射される光ビ
ームはミラー12で上方へ反射されて対物レンズ11に
入射し、そこで収束されて光学式記録媒体13の上に微
小スポットとして投射される。記録媒体13で反射され
た光ビームは対物レンズ11で集光され、ミラー12で
反射されて光学ユニット9に入射される。
【0010】光学ユニット9、対物レンズ11およびミ
ラー12を支持する保持部材10を、ベース14に対し
て対物レンズの光軸と平行なフォーカシング方向に移動
可能に支持するために、ベースと一体に設けた立ち上が
り部材14aに一端を固着し、他端を保持部材10に固
着した4本の弾性ワイヤを設ける。図1においては、保
持部材10のそれぞれの側に配置したワイヤをそれぞれ
符号15および16で示す。また、保持部材10をフォ
ーカシング方向に駆動するために、ベース14に第1お
よび第2のヨーク17および18を取り付け、これらの
ヨークの一方の脚を、保持部材に固着した第1および第
2のフォーカシングコイル19および20にそれぞれ通
す。
【0011】また、これらのヨーク17および18の他
方の脚の内面には永久磁石21および22をそれぞれ固
着し、フォーカシングコイル19および20を通る磁束
を発生させる。したがって、これらのフォーカシングコ
イル19および20にフォーカシングエラー信号に応じ
た電流を流すことによってフォーカシングコイルにはフ
ォーカシング方向の力が発生し、保持部材10をワイヤ
15および16の弾性力に抗してフォーカシング方向に
駆動してフォーカシング制御を行うことができる。
【0012】図3は光学ユニット9の詳細な構成を示す
平面図である。シリコン基板5に凹部を形成し、その底
面にレーザダイオード1を、レーザビームが水平方向に
出射するように固着する。凹部の一側面をほぼ45度の
角度の傾斜面とし、ここにガルバノミラー2を配置する
とともにこのガルバノミラーを記録媒体13に形成され
た情報トラックの接線方向と平行な軸線を中心として回
動させて、レーザビームをトラッキング方向に偏向させ
るトラッキング駆動用静電モータを設ける。この駆動モ
ータについては、後に説明する。
【0013】シリコン基板5の前面には光軸を挟むよう
に第1および第2の光検出器3および4を取り付ける。
これらの光検出器3および4の各々は3個の受光素子を
有しており、さらにその中央の受光素子は3分割された
受光領域を有している。ガラズブロック8の裏面には、
回折格子6を取り付け、レーザダイオード1から出射さ
れ、ガルバノミラー2で反射されたレーザビームを回折
するように構成する。本例では0次、+1次および−1
次のレーザビームを利用して情報の読み取り、フォーカ
シングエラーおよびトラッキングエラーの検出を行うも
のである。ガラスブロック8の表面にはホログラム7を
取り付ける。このホログラム7は、記録媒体13で反射
されたレーザビームをさらに回折するための回折格子
と、フォーカシングエラーを検出するためにレーザビー
ムに非点収差を与える光学素子の機能を備えている。
【0014】レーザダイオード1から放射され、ガルバ
ノミラー2で反射されたレーザビームは回折格子6で回
折され、その0次、+1次および−1次ビームを取り出
し、図2に示すようにミラー12で上方に向け反射さ
せ、対物レンズ11で収束して記録媒体13に3個のレ
ーザビームスポットとして照射する。これら3個のレー
ザビームスポットは、0次ビームによる中央のスポット
が情報トラックの中央に位置し、+1次および−1次ビ
ームによるスポットが同一情報トラックの左右両側縁に
位置するようにする。記録媒体13で反射された3本の
レーザビームは対物レンズ11で集光され、ミラー12
で反射されて、再び光学ユニット9に戻される。
【0015】光学ユニット9においては、3本のレーザ
ビームはホログラム7によって回折されるとともに非点
収差が与えられる。回折された光ビームの内、+1次お
よび−1次ビームをそれぞれ第1および第2の光検出器
3および4にそれぞれ入射させ、0次ビームは使用しな
い。このようにして回折格子6によって回折された0次
ビームの戻りビームをホログラム7で回折させた+1次
および−1次ビームを受光する中央の受光素子の出力信
号を処理して情報信号およびフォーカシングエラー信号
を取り出し、回折格子6によって回折された+1次およ
び−1次ビームの戻りビームをホログラム7で回折させ
て得られるそれぞれの+1次および−1次ビームを受光
する両端の受光素子の出力信号を処理してトラッキング
エラー信号を取り出すことができる。これらの光検出器
3および4の出力信号を処理する回路の一部をシリコン
基板5内に形成することもできる。このような光検出器
3および4の構成およびこれらの信号を取り出すための
回路構成はそれぞれ周知であるのでこれ以上詳細には説
明しない。
【0016】図4はガルバノミラー2を駆動するトラッ
キング駆動モータの一例の構成を示すものである。図4
Aに示すように、シリコン基板5の表面を選択的にエッ
チングして回動軸2aによって回動自在に支持されたミ
ラー基台2bを形成し、このミラー基台の表面に反射膜
2cをコーティングする。また、図4Bに示すようにミ
ラー基台2bの裏面には電極2dを形成するとともにこ
の電極と対向するように2個の対向電極2eおよび2f
をシリコン基板の表面に設ける。したがって、電極2d
と対向電極2eとの間に電圧E1を印加するか電極2d
と対向電極2fとの間に電圧E2を印加することによっ
てこれらの電極の間には吸引力が作用することになり、
この電圧を選択的に印加することによってミラー基台2
bは回動軸2aを中心として回動することになる。この
ように静電モータとも称されるトラッキング駆動手段に
よって、記録媒体13の情報トラックの接線方向と平行
な方向に延在させた回動軸2aを中心として、ミラー基
台を回動させることによってレーザビームをトラッキン
グ方向に偏向させることができ、したがってトラッキン
グエラー信号に基づいて電圧E1またはE2を電極2d
と対向電極2eとの間または電極2dと対向電極2fと
の間に印加することによってトラッキング制御を行うこ
とができる。
【0017】上述したように本発明による光学ヘッドに
おいては、レーザダイオード1、ガルバノミラー2およ
び光検出器3および4を一体的に設けたシリコン基板5
を含む光学ユニット9と、対物レンズ11と、ミラー1
2とを保持部材10で支持し、この保持部材をフォーカ
シング方向に変位させるフォーカシングコイル19,2
0、ヨーク17,18、永久磁石21,22を含むフォ
ーカシング駆動手段でフォーカシング方向に駆動してフ
ォーカシング制御を行い、トラッキング制御はシリコン
基板5に設けた静電モータ方式の駆動手段によってガル
バノミラー2をトラッキング方向に駆動して行うように
したので、トラッキング制御はきわめて小さなガルバノ
ミラー2を静電モータによって駆動して行っているの
で、トラッキング駆動手段を小型、軽量とすることがで
き、その結果としてトラッキング制御の感度および応答
性を良好とすることができる。また、フォーカシング制
御用の駆動軸とトラッキング制御用の駆動軸とは互いに
独立したものとなり、これらフォーカシング駆動とトラ
ッキング駆動が相互に干渉するようなことはなく、正確
なフォーカシング制御およびトラッキング制御を行うこ
とができる。
【0018】図5は本発明による光学ヘッドの第2の実
施例の構成を示すものである。本例において第1の実施
例と同様の部分には同一の符号を付けて示し、その詳細
な説明は重複するので省略する。本例においてはレーザ
ダイオード1、ガルバノミラー2および光検出器30を
一体的に設けたシリコン基板5を保持部材10の上面に
設ける。このようにシリコン基板10を上面に設けるこ
とによって放熱特性が良好となる。また、光学ユニット
9にはさらにプリズム31を設け、レーザダイオード1
から出射されるレーザビームをこのプリズムの反射面で
反射させた後ガルバノミラー2に入射させるように構成
する。また、ガルバノミラー2で反射されたレーザビー
ムを保持部材10に固着したミラー32によって水平方
向に向けた後、水平面に対して45度の角度を成すよう
に保持部材10に固着された反射面33aを有する非球
面対物レンズ33に入射させる。その後、レンズ面33
bで記録媒体13に集光する。
【0019】記録媒体13からの戻りレーザビームは対
物レンズ33で集光され、反射面33aで水平方向に偏
向されてミラー32に入射し、ガルバノミラー2を介し
てプリズム31に入射し、このプリズムの反射面で反射
された後、光検出器30に入射するように構成する。保
持部材は一対の弾性材料より成るばね部材34によって
ベース14に対してフォーカシング方向に変位可能に支
持する。保持部材10をフォーカシング方向に駆動する
ための駆動手段は、ベース14に固着したヨーク17,
18と、それぞれのヨークの脚に通すように保持部材に
固着したフォーカシングコイル19および20と、ヨー
クの他方の脚に固着した永久磁石21,22とを以て構
成するが、前例とはこれらの配置が相違しているだけで
ある。
【0020】図6は本発明による光学ヘッドの第3の実
施例の構成を示すものである。本例において前述した実
施例と同様の部分には同一の符号を付けて示し、その詳
細な説明は省略する。本例においては、光源、ガルバノ
ミラー、光検出器を一体的に設けたシリコン基板5を有
する光学ユニット9および反射面を有する非球面対物レ
ンズ33を保持部材10に取り付け、この保持部材を4
本のワイヤ15,16(図6では片側のワイヤ15のみ
が見えている)によってフォーカシング方向に変位可能
に支持する。この場合、これらのワイヤ15,16の一
端を保持部材10に連結する位置を保持部材の重心の位
置と一致するようにする。このように構成することによ
って保持部材10をフォーカシング方向に駆動するとき
に、保持部材の不所望の回動を抑止することができる。
【0021】図7は本発明による光学ヘッドの第4の実
施例の構成を示すものである。本例においても前例と同
様の部分には同じ符号を付けて示し、その詳細な説明は
省略する。光学ユニット9、ミラー31および反射面3
3aを有する非球面対物レンズ33を保持部材10に装
着し、この保持部材をワイヤによってベース14に対し
てフォーカシング方向に変位可能に支持するとともにフ
ォーカシング方向に駆動するためにフォーカシングコイ
ル、ヨーク、永久磁石より成るフォーカシング駆動手段
を設ける点は第3の実施例と同様である。また、前例で
は図示していないが、ベース14をトラッキング方向に
移動させて所望のトラックへのシークを行うように構成
されている。本例では、光学ユニット9に設けたガルバ
ノミラーを情報トラックの接線方向を軸として回動して
トラッキング制御を行うだけでなく、ガルバノミラーの
表面に対して垂直な方向にも変位可能として光路長を変
えてフォーカシング制御をも行うように構成する。
【0022】図8Aおよび8Bはこのようにトラッキン
グ方向およびフォーカシング方向に変位可能に構成した
ガルバノミラー41の構造を示す断面図および平面図で
ある。本例でもシリコン基板を選択的にエッチングして
情報トラックの接線方向に延在する連結部41aおよび
41bを介してシリコン基板に連結されたミラー基台4
1cを設け、このミラー基台の表面に反射面41dを被
着する。ミラー基台41cの表面には表面電極42aお
よび42bを設け、裏面には裏面電極43aおよび43
bを設け、これら表面電極および裏面電極とそれぞれ対
向するように表面対向電極44a,44bおよび45
a,45bを設ける。
【0023】表面電極42aと表面対向電極44aとの
間に電圧E1を印加するとともに裏面電極43bと裏面
対向電極45bとの間に電圧E4を印加することによっ
てこれらの電極対の間に静電引力が作用し、ミラー基台
41cを軸線O−Oを中心として図8Aにおいて時計方
向に回動させることができ、また表面電極42bと表面
対向電極44bとの間に電圧E2を印加するとともに裏
面電極43aと裏面対向電極45aとの間に電圧E3を
印加することによってこれらの電極対の間に静電引力が
作用し、ミラー基台41cを軸線O−Oを中心として図
8Aにおいて反時計方向に回動させることができる。こ
のようにトラッキングエラー信号に応じた電圧E1,E
4またはE2,E3を上述したように印加することによ
ってミラー基台41cを軸線O−Oを中心として回動さ
せてトラッキング制御を行うことができる。さらに、表
面電極42aと表面対向電極44aとの間に電圧E1を
印加するとともに表面電極42bと表面対向電極44b
との間に電圧E2を印加することによってこれらの電極
対の間に静電引力が作用し、ミラー基台41cをその平
面に垂直な方向に移動させることができ、これによって
フォーカシング制御を行うことができる。
【0024】上述したように、本例においては、ガルバ
ノミラーを構成する反射面41dをトラッキング方向お
よびフォーカシング方向に変位させるものであり、この
ためミラー基台41cを支持する連結部41aおよび4
1bは、ミラー基台がこれら両方向に容易に変位できる
ような構造としている。
【0025】さらに、本例においては、フォーカシング
コイルに電流を流して保持部材10全体をフォーカシン
グ方向に駆動するとともにガルバノミラーの電極に電圧
を印加してガルバノミラーをその表面に対して垂直な方
向に変位させてフォーカシング制御を行うが、これらの
フォーカシングコイルおよび電極に供給する信号を作成
する回路を図9に示す。
【0026】図9において、記録媒体から反射されたレ
ーザビームを受光する光検出器51の出力信号を信号処
理回路52で処理してフォーカシングエラー信号を作成
し、このフォーカシングエラー信号を低域通過フィルタ
53に通して低域成分を抽出するとともに高域通過フィ
ルタ54に通して高域成分を抽出する。低域フィルタ5
3から得られるフォーカシングエラー信号の低域成分を
第1の駆動回路55に供給してフォーカシングエラー信
号の低域成分に応じた電流を発生させ、これをフォーカ
シングコイル56に供給する。また高域フィルタ54か
ら得られるフォーカシングエラー信号の高域成分を第2
の駆動回路57に供給し、この高域成分に応じた電圧を
発生させ、これを上述した表面電極42a、表面対向電
極44aおよび表面電極42b、表面対向電極44bよ
り成るフォーカシング用静電モータ58に印加する。こ
のようにフォーカシングエラー信号の低域成分および高
域成分に応じたフォーカシング制御信号を作成し、これ
らをそれぞれフォーカシングコイルおよびフォーカシン
グ用静電モータに供給することによって駆動系の高次共
振を少なくすることができ、より正確なフォーカシング
制御を行うことができる。
【0027】本発明は上述した実施例にのみ限定される
ものではなく、幾多の変更や変形が可能である。例え
ば、光学ユニットの構成は上述したものに限られず、種
々の構成が可能である。さらに保持部材を移動可能に支
持する機構やこれをフォーカシング方向に駆動する機構
についても種々の構成が可能である。
【0028】
【発明の効果】上述したように、本発明の光学ヘッドに
よれば、半導体レーザ光源およびガルバノミラーを一体
的に設けた半導体基板と、対物レンズとを保持部材によ
って保持し、この保持部材を対物レンズの光軸方向に駆
動してフォーカシング制御を行い、トラッキング制御は
半導体基板に一体的に設けたガルバノミラーを記録媒体
の情報トラックの接線方向に延在する軸線を中心として
回動させることによって行うようにしたので、トラッキ
ング駆動手段を小型、軽量のものとすることができ、し
たがって感度や応答速度と改善することができる。ま
た、トラッキング制御は半導体基板と一体的に設けたき
わめて小さなガルバノミラーを回動させて行うので、そ
の駆動手段を含めて全体を小型、軽量とすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、本発明による光学ヘッドの第1実施
例の構成を示す平面図である。
【図2】 図2は、同じく第1実施例の構成を示す断面
図である。
【図3】 図3は、同じくその光学ユニットの詳細な構
成を示す断面図である。
【図4】 図4AおよびBは、同じくそのガルバノミラ
ー駆動手段の構成を示す斜視図および断面図である。
【図5】 図5は、本発明による光学ヘッドの第2実施
例の構成を示す線図的断面図である。
【図6】 図6は、本発明による光学ヘッドの第3実施
例の構成を示す線図的断面図である。
【図7】 図7は、本発明による光学ヘッドの第4実施
例の構成を示す線図的断面図である。
【図8】 図8AおよびBは、同じくそのガルバノミラ
ーの詳細な構成を示す断面図および平面図である。
【図9】 図9は、同じくガルバノミラー駆動回路の構
成を示す回路図である。
【符号の説明】
1 レーザダイオード、 2 ガルバノミラー、 3
光検出器、 4 光検出器、 5 シリコン基板、 6
回折格子、 7 ホログラム、 8 ガラズブロッ
ク、 9 光学ユニット、 10 保持部材、 11
対物レンズ、 12ミラー、 13 記録媒体、 14
ベース、 15 ワイヤ、 16 ワイヤ、 17
ヨーク、 18 ヨーク、 19 フォーカシングコイ
ル、 20フォーカシングコイル、 21 永久磁石、
22 永久磁石、 2a 回動軸、 2b ミラー基
台、 2c 反射面、 2d 電極、 2e,2f 対
向電極、 30 光検出器、 31 プリズム、 32
ミラー、 33 非球面対物レンズ、 34 ばね部
材、 41a,41b 連結部、 41c ミラー基
台、 41d 反射面、 42a,42b 表面電極、
43a,43b裏面電極、 44a,44b 表面対
向電極、 45a,45b 裏面対向電極、 51 光
検出器、 52 信号処理回路、 53 低域通過フィ
ルタ、 54 高域通過フィルタ、 55 第1駆動回
路、 56 フォーカシングコイル、 57 第2駆動
回路、 58 フォーカシング用静電モータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11B 7/09 G11B 7/095 G11B 7/135

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体レーザ光源およびこの半導体レー
    ザ光源から出射されるレーザビームをトラッキング方向
    に偏向させて少なくともトラッキング制御を行うガルバ
    ノミラーを一体的に設けた半導体基板と、この半導体基
    板と、前記ガルバノミラーで偏向されたレーザビームを
    記録媒体上に照射する対物レンズとを保持部材に固定
    し、この保持部材をベースに対して前記対物レンズの光
    軸方向に移動可能に取り付けると共に保持部材にフォー
    カシングコイルを固着し、このフォーカシングコイルと
    対向するように配置された永久磁石を前記ベースに固着
    し、前記保持部材を、記録媒体面に対して、光軸方向に
    のみ駆動してフォーカシング制御を行うように構成した
    ことを特徴とする光学ヘッド。
  2. 【請求項2】 前記対物レンズを、反射ミラー面と非球
    面レンズからなる対物レンズとしたことを特徴とする請
    求項1に記載の光学ヘッド。
  3. 【請求項3】 前記ガルバノミラーを、その反射面に垂
    直な方向に駆動してフォーカシング制御を行うガルバノ
    ミラー駆動手段を設け、フォーカシングエラー信号の低
    域成分を前記フォーカシングコイルに供給すると共にフ
    ォーカシングエラー信号の高域成分を前記ガルバノミラ
    ー駆動手段に供給するように構成したことを特徴とする
    請求項1または2に記載の光学ヘッド。
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