JPH0719376B2

JPH0719376B2 - 光ヘツド

Info

Publication number: JPH0719376B2
Application number: JP61026717A
Authority: JP
Inventors: 啓次大古田; 和彦松岡; 健一鈴木; 一雄箕浦
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-02-12
Filing date: 1986-02-12
Publication date: 1995-03-06
Anticipated expiration: 2010-03-06
Also published as: JPS62185256A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は光学的情報記録再生装置の光ヘッドに関する。

〔発明の背景〕

従来、光を用いて情報を記録し、また記録された情報を
読出す媒体の形態として、ディスク状，カード状，テー
プ状等各種のものが知られている。これらの内、カード
状に形成された光学的情報記録媒体（以下光カードと称
す）は、小型，軽量で持ち運びに便利な大記録容量の媒
体として、大きな需要が見込まれている。

既に、本出願人は特願昭59−276942号及び特願昭59−27
6991号において、正確なオートトラッキング（以下ATと
称す）及びオートフォーカシングを行ないながら高密度
な情報の記録を高速度で行ない且つかくして記録された
情報を高速度で読出すことが可能な光学的情報記録再生
装置及び光カードを提案している。

第11図は、上記出願において開示されたものと同様な光
カードの一例を示す概略平面図である。

図示される様に、光カード101には、予めクロック信号
が記録されて断続的な破線状に形成されたクロックトラ
ック102₁,102₂,102₃,…と、連続した線状に形成された
トラッキングトラック103₁,103₂,…とが交互に等間隔で
配置されている。そして各々のトラック間毎に情報を記
録する為の記録領域104₁,104₂,104₃,…が設けられてい
る。即ち、光カード101はクロックトラックとトラッキ
ングトラックとの間の全てに記録領域を有している。

第12図及び第13図は、この様な光カードの記録再生を行
なう光学的情報記録再生装置の光ヘッドの一例の構成を
説明する図で、第12図は斜視図、第13図は側方断面図で
ある。

半導体レーザ等の光源111から発せられた光ビームはコ
リメータレンズ112によって平行化され、回折格子113に
よって３本のビームに分けられる。これらのビームは、
対物レンズ114により、第11図の如き光カード101の情報
記録面に結像され、各々ビームスポットS₁,S₂,S₃を形成
する。ここで光カード101は、不図示の駆動手段によっ
て矢印Ｒ方向に移動され、前記ビームスポットによっ
て、トラッキングトラック及びクロックトラックの延び
ている方向に走査される。

ビームスポットS₁,S₂,S₃の反射光は再び対物レンズ114
を通過し、ミラー115によって反射され、集光レンズ116
により、焦点面に置かれた光検出器119,118,117に夫夫
投影される。これらの光検出器は、第14図のように図に
示したｚ方向に並んで配置されている。また光検出器11
7,118,119の夫々の受光面はA,B,C,Dのように４分割され
ている。

次に、前述の装置を用いて光カード101に情報を記録す
る債の動作を第15図で説明する。第15図は光カードの情
報記録面の拡大平面図を示す。

まず、記録領域104₁に情報を記録する場合には、スポッ
トS₁,S₂,S₃を夫々クロックトラック102₁,記録領域104₁,
トラッキングトラック103₁に照射する。これらのスポッ
トは前述のような光カード101の移動によって、矢印ａ
方向に走査される。スポットS₁からの反射光は前述の光
検出器119に入射し、クロック信号が再生される。ま
た、スポットS₃からの反射光は光検出器117に入射し、
トラッキング信号が検出される。即ち、光検出器の受光
面は第14図のようにトラッキングトラックの長さ方向に
対応するｙ方向に対し、A,CとB,Dとに分かれている。従
って、スポットS₃がトラッキングトラック103₁に対しず
れると、A,CとB,Dとに入射する光強度に差を生じ、これ
ら受光面からの信号を比較することによってトラッキン
グ信号が得られるものである。このトラッキング信号に
基づき、不図示のトラッキング手段（例えば、第12図に
おいて対物レンズ114をｚ方向に動かす手段など）によ
って、スポットS₁,S₂,S₃は走査方向に垂直方向（ｂ方
向）に一体に移動され、ATがなされる。そして、記録領
域104₁にはスポットS₂によってトラッキングトラック10
3₁に沿って正確に記録ビット105が記録されていく。

また、上記記録において、光検出器117はトラッキング
信号と同時にスポットが光カードの記録面に正確に結ば
れるように制御する為のフォーカシング信号も検出す
る。この検出原理を第16図で簡単に説明する。第16図に
おいて第13図と同一の部材には共通の符号を付し、詳細
な説明は省略する。スポットS₃を形成する入射光120は
図のように、光カードの記録面121に対して斜めに入射
し、その反射光122はスポットが正確に記録面上に合焦
されている場合には、入射光120と平行になってミラー1
15に入射し、検出面123に導かれる。ところが、対物レ
ンズ114の焦点位置に対して、記録面が121′,121″のよ
うに上下にずれると、反射光は夫々122′,122″のよう
に入射光とは非平行となり、検出面123において照射位
置がｙ方向に移動する。従って、このようなｙ方向の光
強度分布の変化を、検出面123に置かれた光検出器117の
受光面A,BとC,Dとの出力差として検知することによって
フォーカシング信号が得られる。このフォーカシング信
号に従って、対物レンズ114を光軸方向に動かしAFを行
なう。

次に、記録領域104₂に情報を記録する場合には、第12図
において光学系と光カード101とをｚ方向に相対的に移
動させる等の方法によって、第15図のようにスポット
S₁,S₂,S₃が夫々トラッキングトラック103₁、記録領域10
4₂,クロックトラック102₂を走査するように配置する。
そして、スポットS₁からの反射光を光検出器119で受け
てAT,AFを行ないながら、スポットS₃の反射光から光検
出器117によってクロック信号を再生し、スポットS₂で
情報を記録していく。

すなわち２個のスポットS₁,S₂を排他的に各々トラッキ
ングトラックとクロックトラックの読み出しに用い、前
述のような動作の切り換えにより、全ての記録領域に情
報の記録が可能である。

以上、情報の記録の際の動作について説明したが、情報
再生の際も同様な動作を行なうことができ、この場合に
は光検出器118に入射する光の強度にもとづき再生信号
が得られる。

次に、前述の装置を用いて光カード１に記録されている
情報を再生する別の方法における動作を第17図で説明す
る。第17図は光カードの情報記録面の拡大平面図を示
す。再生の際には記録ビットに照射する光ビームスポッ
トの強度はそれ程大きくなくてもよいので２列同時に読
出しを行なうことができる。即ち、スポットS₁,S₂,S₃を
それぞれ情報トラック125₁、トラッキングトラック10
3₁、情報トラック125₂に照射する。これらのスポット
は、上記記録の場合と同様にして矢印ａ方向に走査され
る。尚、本方法においては、クロックトラックにスポッ
ト照射はしない。スポットS₂からの反射光は光検出器11
8に入射し、上記記録の場合と同様にしてトラッキング
信号及びフォーカシング信号が検出される。また、スポ
ットS₁,S₃からの反射光は光検出器119,117に入射し、該
各光検出器の全受光面A,B,C,Dに入射する光の強度から
再生信号が得られる。

このような動作の繰り返しによって、光カード101の全
領域の情報を、記録時の２倍の速度で読出すことが出来
る。このような動作ではクロックトラックからクロック
信号を得ることが出来ないが、再生の場合には、情報ト
ラックに記録された信号自体からクロックを取り出すこ
と（所謂セルフクロック）が出来る為、実用上問題はな
い。

第18図は、第12図の装置における以上の様な情報記録及
び情報再生のための信号検出回路の構成例を示すブロッ
ク図である。図において、151はスイッチSW₁,SW₂の開閉
をコントロールする制御回路であり、152〜156,162〜16
6,169〜172,175は加算アンプであり、157,158,167,168,
173,174は減算アンプであり、C₁〜C₄,C₆〜C₁₂は端子で
ある。

上記記録領域104₂への記録時には、端子C₂においてクロ
ック信号CLが得られ、スイッチSW₁を該端子C₂側に接続
して端子C₁から不図示の処理回路へとCLを供給する。端
子C₈においてトラッキング信号ATが得られ、スイッチSW
₂を該端子C₈側に接続して端子C₆から処理回路へとATを
供給し、また端子C₉においてフォーカシング信号AFが得
られ処理回路へと供給される。一方、上記記録領域104₁
への記録時には、第15図に示される様に、光ビームスポ
ットS₁,S₂,S₃がそれぞれクロックトラック102₁、記録領
域104₁、トラッキングトラック103₁を照射する様にな
る。この場合には、上記SW₁,SW₂をそれぞれ切り換え
て、端子C₃において得られるATを端子C₁から処理回路に
供給し、端子C₄において得られるAFを処理回路に供給
し、且つ端子C₇において得られるCLを端子C₆から処理回
路に供給する。

ここで、制御回路151によるSW₁,SW₂の切り換えは、例え
ば記録領域に予めトラック毎のアドレス信号が記録され
ている場合には、光検出器118によってこのアドレス信
号を読出し、制御回路151でアドレス信号に基づいて、
走査する記録領域とトラッキングトラックとの配置（ト
ラッキングトラックが記録領域のどちら側にあるか）が
判断されて行なわれる。

スポットS₂からの反射光により再生信号を得る再生方法
の場合には、上記記録の場合と同様にしてAT,AFを得、
端子C₁₂から再生信号RFを得る。

一方、スポットS₁,S₂からの反射光により同時に２つの
再生信号を得る再生方法の場合には、端子C₁₀,C₁₁にお
いてそれぞれAT,AFが得られ処理回路へと供給される。
また、端子C₂,C₇において得られる２つの再生信号RFを
それぞれ端子C₁,C₆から処理回路に供給する。

〔発明の目的〕

ところで、上記の様な光学的情報記録再生装置の光ヘッ
ドは装置本体に対しｚ方向に移動可能に取付けられ、適
宜の駆動手段により往復移動せしめられる。従って、該
光ヘッドは光源111、コリメータレンズ112、回折格子11
3、対物レンズ114ミラー115、集光レンズ116及び光検出
器117,118,119等の多くの構成部品を含んで一体的に組
立て調整された上で装置本体に組込まれる。

そこで、本発明は光源部分がユニット化され且つ該ユニ
ットの取付けの際に光学的調整を要することのない光ヘ
ッドを提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとし
て、光源、ピックアップレンズ、センサレンズ及び光センサ
を有する光ヘッドにおいて、光源と少なくとも１つの光学素子とを基板上に取付けて
なる光源ユニットが、光ヘッド本体に対し、少なくとも
互いにほぼ垂直な３つの面を基準に、着脱自在に位置決
めされて取付けられており、該光源ユニットの光源及び
光学素子が光源ユニット基板の光ヘッド本体への取付け
のための位置決め部分に対し位置決め調整され得ること
を特徴とする、光ヘッド、が提供される。

〔実施例〕

以下、図面に基づき本発明の具体的実施例を説明する。

第１図は本発明による光ヘッドの一実施例の構成を示す
概略分解斜視図であり、第２図（ａ），（ｂ）はその光
学系配置図である。第２図（ａ）は第１図における上方
から見た図に相当し、第２図（ｂ）はその一部を横方向
から見た図に相当する。

先ず、第２図（ａ），（ｂ）に基づき、本実施例の光学
系につき説明する。

２は光源たる半導体レーザ（以下LDと称す）であり、該
LDから発せられる発散光束はコリメータレンズ４により
集光された平行光束とされる。６は光ビーム整形プリズ
ムである。半導体レーザ２から発せられコリメータレン
ズ４で平行化された光ビームはその断面において回転非
対称（たとえば楕円形状的）な強度分布を有するので、
該整形プリズム６を通過させることにより平行状態を維
持したままでほぼ回転対称な断面強度分布を有する光ビ
ームとする。

尚、複数個のプリズムを組合わせることによりビーム整
形の前後での光ビームの進行方向を平行にすることも可
能である。また、本実施例においてはビーム整形により
光ビームを縮小させているが、プリズムの配置を換える
ことにより光ビームを拡大することも可能である。

８は円形開口であり、光ビームの径を所望の大きさに絞
るために用いられる。即ち、光カード101上において光
ビームスポット径を所望の値とするため、該開口８を設
ける。該光ビームスポット径はLD2の配向特性、コリメ
ータレンズ４の焦点距離及びN.A.、ビーム整形プリズム
６の変倍比、更には後述のピックアップレンズ14の焦点
距離及びN.A.等とも密接な関係を有するので、これらを
考慮に入れた上で、所望の光ビームスポット径及び形状
に応じて上記開口８の形状及び大きさを決定するのが好
ましい。

尚、この様な開口は必ずしも図示される位置に配置され
る必要はなく、その他たとえばコリメータレンズ４とビ
ーム整形プリズム６との間、後述の回折格子10とピック
アップレンズ14との間に配置してもよい。更に、たとえ
ばコリメータレンズ４の絞りにより上記開口８の役割を
兼用させることも可能である。

上記円形開口８を通過した光ビームは回折格子10に入射
し、該回折格子により回折せしめられてｘ−ｚ面に平行
に進行する３本の平行光ビーム（即ち０次及光及び±１
次回折光）を生ずる。０次光は該回折格子10への入射光
ビームの進行方向と同じｘ方向に進行する。

該回折格子10により生ぜしめられる０次光と±１次回折
光との光量比は種々の条件を考慮して決定される。即
ち、該光量比は光カード101の媒体感度及び反射率、後
述の光センサ28,30の感度及び露光時間、光カード101と
光ヘッドとの相対移動速度等に応じて、情報記録時には
０次光によってのみ記録が可能であり、再生時には記録
時よりも相対的に小さな光量の±１次光を用いても十分
に良好な再生信号が得られる様に決定するのが好まし
い。この様な光量比としては、たとえば−１次光:0次
光:1次光の光量比を1:2:1〜1:10:1程度とすることが例
示される。

回折格子10としては位相型のもの及び振幅型のもののい
づれを用いることもできるが、光量の有効利用の点から
は位相型のものが好ましい。

尚、本実施例においては、回折格子10により回折せしめ
て得られた３本の光ビームを用いているが、記録再生方
式や光カードのフォーマットによっては異なる本数の光
ビームを用いてもよい。更に、記録再生方式や光カード
のフォーマットによっては上記に例示したと異なる光量
比に分割する回折格子を用いることもできる。

回折格子10により生ぜしめられた３本の光ビームは、第
２図（ｂ）に示される様に、ルーフミラー12の左側の反
射面により反射せしめられて対物レンズ（ピックアップ
レンズ）14の左半分側に入射し、該レンズによって集束
せしめられて光カード101上に３つのスポットを形成す
る。

該光カード101上の照射スポットからの反射光はピック
アップレンズ14の右半分側に入射し、該レンズにより集
束せしめられほぼ平行光とされて上記ルーフミラー12の
右側の反斜面により反射せしめられてミラー16に入射す
る。

第２図（ａ）に示される様に、ミラー16により反射せし
められた光ビームはセンサレンズ18に入射する。該セン
サレンズは正のパワーを有する前群18aと負のパワーを
有する後群18bとの２群から構成されている。

センサレンズ18を出た光ビームは、ミラー20,22,24によ
り反射せしめられた後にビームスプリッタ26に到達し、
該ビームスプリッタにより２方向に振幅分割され、光検
出器（光センサ）28,30に入射する。尚、ミラー22と24
とは直交配置されている。

ビームスプリッタ26は無偏光ビームスプリッタであるの
が好ましい。即ち、光カード101の記録面には付傷防止
のための保護層を付することができるが、該保護層を構
成する材質のうちには透過光の偏光特性を変化させるも
のがある。この場合、LD2から発せられる光は一般に直
線偏光であるが、該光カード保護層を通過した後の光は
該光カードの場所によって異なる様々な楕円率を有する
楕円偏光となる。このため、上記ビームスプリッタ26と
して偏光ビームスプリッタを用いると、光カードの場所
によって各センサからの出力レベルが異なるという現象
が生じ、信号処理上好ましくはない。そこで、ビームス
プリッタ26としては、使用LD2の波長領域においてｐ成
分及びｓ成分ともに透過率及び反射率がそれぞれ程度の無偏光ビームスプリッタが好ましいのである。こ
の様な無偏光ビームスプリッタは、たとえばガラス−誘
導体（たとえばSiO）−銀−誘電体−ガラスの様な構成
により実現することができる。ここで、誘電体層、銀層
はいづれも蒸着により形成することができる。

上記センサ28,30はいづれも上記センサレンズ18の焦点
位置に配置されている。

第３図（ａ），（ｂ）にそれぞれ該センサ28,30の拡大
図を示す。

第３図（ａ）に示される様に、センサ28はｚ方向に配列
された３つの受光部28a,28b,28cを有する。これら各受
光部はそれぞれｙ方向に沿う分割線で分割された２つの
受光要素A,Bからなる。そして、これら３つの受光部に
は光カード面に形成された３つの光ビームスポットの像
がそれぞれ結像せしめられる。該センサ28からはAT信号
を得ることができる。

第３図（ｂ）に示される様に、センサ30はｘ方向に配列
された３つの受光部30a,30b,30cを有する。これら各受
光部はそれぞれｘ方向に沿う分割線で分割された２つの
受光要素A,Bからなる。そして、これら３つの受光部に
も光カード面に形成された３つの光ビームスポットの像
がそれぞれ結像せしめられる。該センサ30からはAF信号
を得ることができる。

尚、記録情報の再生の際には、センサ28,30のいづれを
用いても再生情報信号を得ることができる。

第４図は本実施例における情報再生、AT及びAFのための
信号検出回路の構成を示すブロック図である。

図において、32はSW₁₁〜SW₁₆の開閉をコントロールする
制御回路であり、33,34,35は加算アンプであり、36,37,
38,39,40,41は減算アンプであり、C₂₁〜C₃₅は端子であ
る。

上記第15図に示される光カードの記録領域104₁への記録
時（W₁時）には、３つの光ビームスポットS₁,S₂,S₃はそ
れぞれセンサ28の受光部28c,28b,28a及びセンサ30の受
光部30c,30b,30aに結像せしめられる。この時、端子C₂₃
においてAF信号が得られ、スイッチSW₁₁が該端子C₂₃側
に接続され端子C₂₁から不図示の処理回路へと該AF信号
が供給される。端子C₂₈においてクロック信号CLが得ら
れ、スイッチSW₁₃が該端子C₂₈側に接続され端子C₂₇から
不図示の処理回路へと該CL信号が供給される。スイッチ
SW₁₂は端子C₂₅,C₂₆のいづれに対しても開状態であり、
従って端子C₂₄からは出力がない。端子C₃₁においてAT信
号が得られ、スイッチSW₁₄が閉じられ端子C₃₀から不図
示の処理回路へと該AT信号が供給される。スイッチS
W₁₅,SW₁₆はいづれも開状態であり、従って端子C₃₃,C₃₄
からは出力がない。

W₁終了後の確認（再生に相当する）時（V₁時）には、上
記W₁時に比べてスイッチSW₁₂がC₂₅側に接続される点の
みが異なる。かくして、端子C₂₅において得られる情報
信号（RF）が端子C₂₄から不図示の処理回路へと供給さ
れる。

第15図に示される光カードの記録領域104₂への記録時
（W₂時）及び確認時（V₂時）には、上記W₁時及びV₁時と
それぞれセンサ28の受光部28aと28cと及びセンサ30の受
光部30aと30cとで役割が切り換えられ、その様に各スイ
ッチが制御される。

また、上記第17図に示される様にして２つの情報トラッ
ク125₁,125₂を同時に再生する時（Ｒ時）には、３つの
光ビームスポットS₁,S₂,S₃はそれぞれセンサ28の受光部
28c,28b,28a及びセンサ30の受光部30c,30b,30aに結像せ
しめられる。この時、端子C₂₂において情報トラック125
₂の情報の再生信号（RF）が得られ、更に端子C₂₈におい
て情報トラック125₁の情報の再生信号（RF）が得られ、
スイッチSW₁₁,SW₁₃がそれぞれ端子C₂₂,C₂₈側に接続され
端子C₂₁,C₂₇から不図示の処理回路へと該２つのRF信号
が供給される。端子C₂₆においてAF信号が得らえ、スイ
ッチSW₁₂が該端子C₂₆側に接続され端子C₂₄から不図示の
処理回路へと該AF信号が供給される。端子C₃₃においてA
T信号が得られ、スイッチSW₁₅が閉じられ端子C₃₂から不
図示の処理回路へと該AT信号が供給される。スイッチSW
₁₄,SW₁₆はいづれも開状態であり、従って端子C₃₀,C₃₄か
らは出力がない。

以上の様な動作状態を以下の第１表及び第２表に示す。
第１表における○，×はそれぞれ端子がスイッチにより
閉状態、開状態にあることを示し、第２表においては端
子において得られる信号の種類が示されている。

以上の様に、本実施例においてはセンサ28,30を構成す
る受光部として２分割タイプのものを用いている。これ
により、上記第14図に示される様な４分割タイプのもの
を用いる場合に比べてハードウエア量を著しく軽減させ
ることができる。即ち、例えば上記第４図と第18図とを
比較してみると、本実施例の場合には加算アンプ及び減
算アンプの数が極めて少ないことが分る。

更に、センサからの出力の処理部は、良好なS/Nを確保
するためには、できるだけセンサに近接して配置するこ
とが望ましいが、この場合該処理部のハードウエア量が
多いと光ヘッド寸法が大きくなるところ、上記本実施例
の様にハードウエア量が少ないと光ヘッドの小型化が容
易になる。

また、本実施例においてはセンサレンズ18からの光ビー
ムをビームスプリッタ26で２分割して各光ビームを上記
２分割タイプの受光部を有するセンサ28,30により受光
しており、各センサからAT信号とAF信号とを別々に得る
ためにこれら２つの信号間のクロストークを防止するこ
とができ、かくして良好な制御が可能になるとともに光
ヘッド組立時の各センサの位置合せ調整を容易且つ正確
に行なうことができる。

本実施例においては、光カード面とセンサ28,30とがピ
ックアップレンズ14及びセンサレンズ18に関し光学的に
共役な位置に配置されている。この様な方式の場合には
センサレンズ18からセンサ28,30に到る光路が比較的長
くなり勝ちであるが、本実施例においては光路を交叉さ
せることによって光ヘッドの小型化を実現している。以
下、この点に関し説明する。

センサとして分割受光部を有するものを使用する場合に
は、該受光部に分割線を構成する不感帯エリアが設けら
れるが、該受光部に結像せしめられる光カード上光ビー
ムスポットの像は上記不感帯エリアの幅に対して十分な
大きさ（少なくとも５〜10倍程度以上）であることが有
効な光検出の点で好ましい。センサ受光部の不感帯エリ
アは幅20μｍ程度であれば容易に形成し得る。従って、
センサ上における光ビームスポットは直径150μｍ程度
以上であることが望ましい。ピックアップレンズ14の焦
点距離を5mm程度として、光カード上での光ビームスポ
ット径を３〜７μｍ程度とすれば、ピックアップレンズ
14とセンサレンズ18とはタンデム配置であるので、該セ
ンサレンズとして焦点距離100〜200mm程度のものが好ま
しいということになる。これは即ち、第12図及び第13図
の様な光学系配置の場合には集光レンズ（センサレン
ズ）116から光検出器（センサ）117,118,119までの距離
が100〜200mm程度であるということになり光ヘッドの小
型化のためには有利とはいえない。

そこで、上記実施例においては、センサレンズ１として
前群が正のパワーを有する単レンズからなり後群が負の
パワーを有する単レンズからなるいわゆるテレタイプの
レンズ系を用いている。これにより、焦点距離に比しレ
ンズバックを短かくすることができ、更に軽量化をはか
ることができる。

尚、この様なセンサレンズにおいて、面形状の違い等に
影響されずに実用的に良好な結像性能を得るためには、
各単レンズでの入射側及び出射側の光束のＦ値は10〜20
程度より大であるのが望ましい。ところで、センサ位置
において前述の如き光ビームスポット径を得るためには
センサレンズ18への入射光束の直径が１〜2mm程度であ
るのが好ましく、従って前群18aの焦点距離（f₁₈a）は2
0mm程度以上は必要となる。このf₁₈aが短かい程レンズ
バックを短かくすることができるが、仮にf₁₈を20mm程
度とすると、センサレンズ全体の焦点距離（f₁₈）を150
mmとした場合、前群18aと後群18bとの間隔を0.1×f₁₉程
度即ち15mm程度とすると、後群18bの焦点距離（f₁₈b）
は−5.77mm程度となる。レンズの材料であるガラスの屈
折率が1.5〜1.8程度であるから、後群18bが両凹レンズ
であるとしても、その曲線半径は2.9〜4.6mm程度とな
る。レンズ径を入射光束径の２倍程度（4mm程度）とす
れば、この様な凹レンズは通常のレンズ加工技術におい
ては作製が容易ではなく量産に不向きである。即ち、量
産性の点からは外径の２倍以上の曲率半径をもつレンズ
が好ましい。更に、以上の様な凹レンズを用いる場合に
は、前群18aの焦点距離と後群18bの焦点距離との比F.R.
＝|f₁₈a/f₁₈b|が大きいため、後群18bの加工組立に極め
て厳しい精度が要求される。

そこで、センサレンズにおいては、レンズバックを焦点
距離で除した値をテレ比と定義することとして、部品加
工及び組立に及ぼす影響を考慮すれば、該テレ比が式 0.3≦テレ比≦0.7 を満足するのが好ましい。この式における下限は上記の
理由に基づくものであり、上限は光路長の短縮化の観点
から定められたものである。

上記実施例において、センサレンズ18全体の焦点距離f
₁₈を150mmとし、その前群18a及び後群18bをいづれも薄
肉単レンズであるとし、該前群及び後群の間の間隔を0.
1×f₁₈＝15mmと設定したときの、該前群18a及び後群18b
の好適なパワー配置と各単レンズの曲率半径（両面の曲
率半径が同一であるとする）R₁₈a,R₁₈bとの具体例を以
下の第３表に示す。尚、レンズ構成材料であるガラスの
屈折率を1.5とした。

そして、本実施例においては、センサレンズ18以降の光
路はミラー20,22,24により折り曲げられて、しかも該ミ
ラー24からビームスプリッタ26へ至る光路は上記センサ
レンズ18内の光路と交叉している。かくして、光ヘッド
内において光路を交叉させることにより、該光ヘッド内
の空間の有効利用が図られ、光ヘッドの小型化を可能に
している。

一般に光学系の外形寸法を小さくするために、光路を折
り曲げることはよく用いられる手段であるが、本実施例
においては更に光路を交叉させることにより一層の小型
化を実現しているのである。

尚、光路の交叉位置は必ずしも上記の位置に限定される
ことはない。第５図は光路交叉位置の更なる例を示す光
学系配置図であり、第２図（ａ）と同様の図である。第
５図において、上記第２図（ａ）におけると同様の部材
には同一符号が付されている。第５図の例においては、
ミラー16による反射光ビームはミラー20により反射され
てセンサレンズ18を通過し、更にミラー22により反射さ
れてミラー24へと到達する。ここでは、光ビーム整形プ
リズムから円形開口８へと到る光路とミラー22からミラ
ー24へと到る光路とが交叉しており、更にミラー16から
ミラー20、センサレンズ18、ミラー22,24を経てビーム
スプリッタ26へと到る光路により円形開口８、回折格子
10及びルーフミラー12等を囲む様な配置としているため
一層光ヘッドの小型化を実現することが可能となる。

次に、第１図に基づき上記実施例の構成につき説明す
る。尚、本図において、上記第２図におけると同一の部
材には同一符号が付されている。

第１図において、３はLD2を固定している基板（以下LD
基板と称す）であり、５はコリメータレンズ４の鏡筒で
ある。LD基板３は鏡筒５と結合されている。

第６図（ａ）はLD2、LD基板３、コリメータレンズ４及
びその鏡筒５の部分の縦断面図である。

第６図（ａ）において、５′は内部鏡筒であり、コリメ
ータレンズ４は該内部鏡筒５′に固定されている。内部
鏡筒５′は鏡筒５に対しコリメータレンズ４の光軸方向
に摺動可能な様に作製され、組立時においてLD2とコリ
メータレンズ４との距離を調整した後に鏡筒５に対し固
定される。LD2は電気的絶縁性を有し且つ電熱性の優れ
たシート３′を介してLD基板にビス１で固定され、また
該ビス１とLD2との間には電気的絶縁性を有するカラー
１′が介在せしめられている。また、LD基板３はビス等
により鏡筒５に対し固定されるが、この固定機構にはコ
リメータレンズ４の光方向に垂直な面内で適度のクリア
ランスが設けられており、組立て時においてコリメータ
レンズ４とLD2との光軸合わせを行なった後に双方を固
定することができる。

後述する様に光ヘッド本体フレーム11には鏡筒５が固定
されるので、以上の様な本実施例においては、LD2が動
作時において０以外の電位をとる場合（これが一般的で
ある）にも、光ヘッド本体フレームに手を触れたり更に
光ヘッド本体フレーム側にノイズや静電気が発生して
も、LD2は絶縁性シート３′及び絶縁性カラー１′によ
りLD基板３と電気的に絶縁されているので悪影響を受け
ることがない。従って、LD2は常に安定な動作を行なう
ことが可能であり、更に該LD2の長寿命化をはかること
が可能である。

更に、本実施例においてはシート３′は伝熱性に優れて
いるので、LD2が高出力タイプのものである場合におい
ても特別の放熱板を取付けることなしにアルミニムウ等
の良熱伝導性金属からなるLD基板３及び鏡筒５側へと熱
拡散することができ、かくしてLD2を十分な安定動作を
行ない得る温度範囲内に保つことができる。

この様なシート３′に用いられる伝熱性に優れた電気絶
縁性の材料としては、例えばマイカ、シリコンゴム、ア
ルミナ、窒化ホウ素、窒化ケイ素、サイアロン、サファ
イア単結晶等を例示することができ、これらは比較的安
価で容易に入手できる。

第６図（ｂ）はLD2、LD基板３、コリメータレンズ４及
び鏡筒５の部分の他の例を示す縦断面図であり、第６図
（ａ）と同様の図である。

本例においては伝熱性が良好な電気絶縁性シート３′が
LD基板３と鏡筒５との間に介在せしめられている。尚、
該LD基板３と鏡筒５との固定は電気的絶縁性を維持して
行なわれる。

尚、LD基板３あるいは鏡筒５をセラミック等の電気的絶
縁性及び伝熱性に優れた材料を用いて作製することによ
り、上記シート３′を使用しなくても該シートを使用し
たと同様な効果が得られる。

更に、第６図（ｂ）の例において、LD基板３の表面から
の放熱によりLD2を規定の温度範囲内に保つことが可能
な場合には、シート３′としては伝熱性を考慮すること
なく単なる絶縁シートを用いることもできる。この様
に、電気絶縁性材料とLD2との間に存在する材料で十分
な放熱効果が得られ且つLD2をノイズから保護すること
ができる場合には絶縁性材料として熱伝導性の良好なも
の以外を使用することもできる。

第１図において、鏡筒５はLDユニット基板７に固定され
ている。また、９は回折格子10を保持させるホルダであ
り、該ホルダもLDユニット基板７に固定されている。更
に、光ビーム整形プリズム６及び円形開口８も該LDユニ
ット基板７に固定されている。以上のLDユニット基板７
及び該基板に固定されている部材が一体的にLDユニット
として光ヘッド本体フレーム11に結合されている。

第７図はLDユニット基板７への各部材の固定状態及び光
ヘッド本体フレーム11への該LDユニット基板７の固定状
態を示すための部分分解斜視図である。

第７図に示される様に、LDユニット基板７はｙ−ｚ面に
平行な断面形状がほぼＬ字形をなしており、コリメータ
レンズ４、鏡筒５、プリズム６、円形開口８及び回折格
子ホルダ９は該LDユニット基板７の内側の面に位置調整
の上固定されている。この位置調整は、たとえば、ｘ−
ｚ面に平行な底面7a、ｘ−ｙ面に平行な側面7b及びｙ−
ｚ面に平行な側面7cを基準として行なわれる。即ち、回
折格子10により生ぜしめられる０次光の光軸と基準面7
a,7bとの距離及び該光軸の該基準面に対するタオレを基
準範囲内とし、更に回折格子10と基準面7cとの距離も基
準範囲内とする。もちろん、LD2から発せられ、コリメ
ータレンズ４、プリズム６、円形開口８及び回折格子10
を通過した光ビームが規準範囲内の径及び平行度を有す
る様にこれら各光学部品間の位置決めを行なう。

かくして調整されたLDユニットは光ヘッド本体フレーム
11に着脱可能な様に取付けられる。即ち、該光ヘッド本
体フレームにはLDユニット取付けのための部分が形成さ
れており、そのｘ−ｚ面に平行な面11a、ｘ−ｙ面に平
行な面11b及びｙ−ｚ面に平行な面11cを基準面として、
これらの面にそれぞれ上記LDユニット基板７の基準面7
a,7b及び7cを突当てることにより位置決めがなされ、不
図示のビスあるいはクランプ等の手段により着脱可能な
様に取付けられるのである。

尚、本発明においては、LDユニット基板７と光ヘッド本
体フレーム11との結合の際の位置決め基準として３つの
面が用いられているが、３つより多くてもかまわない。

以上の様な本実施例によれば、LDユニットは独自に組立
て調整された上で光ヘッド本体フレーム11に機械的手段
により取付けられる。光ヘッドを構成する要素の中では
LDが比較的寿命が短かく、このため光ヘッド使用時にお
いて交換することが要求されるが、この際LDユニットを
同様に調整されている新規LDユニットと交換することに
より、光ヘッド全体の光学系調整を行なうことなしに、
単なる機械的取付けのみにより十分な精度を実現するこ
とができる。かくして、保守管理が容易になり、サービ
ス性を向上させるとともに生産性も向上させることが可
能となる。

第１図において、ルーフミラー12はフレーム11に固定さ
れている。また、13はピックアップレンズ14を内蔵し該
レンズをｙ方向及びｚ方向にそれぞれ駆動し得るアクチ
ュエータであり、該アクチュエータはフレーム11に取付
けられている。

15はセンサレンズ18の鏡筒であり、該鏡筒の両端にはミ
ラー16,20が固定されている。また、該鏡筒はフレーム1
1に固定されている。

第８図は該センサレンズ鏡筒15の横断面図である。

第８図において、17a,17bはセンサレンズ18のそれぞれ
前群18a及び後群18bの押え環である。鏡筒15の両端面は
センサレンズ18の光軸に対しそれぞれ所定の角度をなす
様に形成されており、該端面にそれぞれミラー16,20が
固定されている。また、19a,19bは該ミラー16,20への光
ビームの入射または出射用の光路確保のための開口であ
る。尚、21は上記ミラー24からビームスプリッタ26へと
向かう光路を確保するための開口であり、図示される様
に該光路はセンサレンズ18の光軸と交叉している。

以上の様な鏡筒15は、センサレンズ18及びミラー16,20
を位置決め調整し固定した後に光ヘッド本体フレーム11
に組込まれる。

以上の様な本実施例によれば、センサレンズ鏡筒15単位
でミラー16,20及びセンサレンズ18の調整を行なうこと
ができ、これら光学部品間の位置決め精度を向上させる
ことが可能となり、更にこのユニット単位で交換が可能
であるので、保守管理が容易になる。更に、該センサレ
ンズ鏡筒15の両端がミラー16,20の支持部材を兼ねてい
るので部品点数が少なくてすみ、コストダウンが可能で
あるとともに機構の簡素化がはかれ、光ヘッドの小型化
にも寄与することができる。

尚、該センサレンズ鏡筒15と光ヘッド本体フレーム11と
の結合部を、上記LDユニット基板７と光ヘッド本体フレ
ーム11との結合部と同様な構成とすることにより、該LD
ユニット取付けの際と同様な効果が得られる。

第１図において、23はミラー22,24の支持部材である。

第９図（ａ）〜（ｃ）は該ミラー支持部材23の近傍の拡
大図である。第９図（ａ）は部分斜視図であり、第９図
（ｂ）は部分平面図であり、第９図（ｃ）は第９図
（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。

ミラー支持部材23のミラー22,24との接合面は互いに直
角をなす様に加工されており、この直角度は十分な精度
を有する様に形成されている。該支持部材23には、上記
ミラー20からミラー22への光路、該ミラー22からミラー
24への光路及び該ミラー24から上記ビームスプリッタ26
への光路を確保するための開口23a,23b,23cが設けられ
ている。また、該支持部材23の底面の中央にはｘ方向に
沿って突出部23′が設けられており、該突出部以外の底
面は同一平面上にある様に加工されている。そして、該
底面とミラー22,24の接合面とがそれぞれ互いに直交す
る様に十分に精度出しが行なわれている。

一方、光ヘッド本体フレーム11にはｘ方向に沿って長穴
11′が形成されており、上記ミラー支持部材23はその底
面突出部23′が該長穴11′内に適合された状態で配置さ
れている。該長穴11′の近傍においてはフレーム11の上
面は十分な精度をもってｘ−ｚ面に平行に形成されてい
る。また、25は該ミラー支持部材23を固定するための部
材であり、該固定部材の上面にはｘ方向に沿って突出部
が設けられており、上記支持体23と同様に、該突出部を
長穴11′内に適合された状態で配置されている。該固定
部材25にはｙ方向に沿って形成されたネジ穴が２個設け
られている。そして、上記ミラー支持部材23には、上記
固定部材25の２つのネジ穴に対応する位置にｙ方向の貫
通孔が２つ形成されている。27はネジであり、上記貫通
孔に挿通せしめられて固定部材25のネジ穴に適合せしめ
られ、これによりミラー支持部材23がフレーム11に固定
されている。

以上の様な本実施例によれば、ネジ27をゆるめた状態で
ミラー支持部材23をｘ方向に移動させることができ、こ
れにより光学系の調整を行なうことができる。即ち、ミ
ラー支持部材23のｘ方向移動により、センサレンズ18と
セサ28,30との間の光路長を変えることができるので、
各光学部品の物性のバラツキや加工誤差、取付誤差等に
起因するセンサ28,30において形成される光ビームスポ
ットの合焦状態からのズレやスポット間隔のズレを補正
することが可能である。更に、本実施例によれば、ミラ
ー支持部材23の移動距離の２倍の光路長変化を得ること
ができ、従って該ミラー支持部材の可動距離は比較的小
さくてよいので光ヘッドの小型化を実現することができ
る。

尚、以上の様な光学的効果は、２枚のミラーの組合わせ
による外に直角プリズムを用いることによっても異なる
ことができる。しかし、このためには３つの光学面を精
度よく形成した直角プリズムを作製することが必要とな
り、光ヘッドの小型化及び軽量化のためには該プリズム
として極めて小さい寸法のものを作製することになるの
で、該プリズムのコストは著しく高いものとなる。ま
た、該プリズムを用いた場合においても、上記本実施例
の場合の様な固定手段をもつ台上に該プリズムを固定せ
ねばならず、従って機構部品の点数及びコストは上記本
実施例の場合と大差がない。更に、直角プリズムを用い
る場合には光ヘッド本体フレーム11への固定のためのネ
ジを上記本実施例の様な位置に配置することができず、
プリズム外の位置に配置せざるを得ないため、小型化に
は不利となる。

従って、上記本実施例の様に１組のミラー22,24をミラ
ー支持部材23により支持する構成の方が実用上一層有効
であることが分る。

第１図に示される様に、ビームスプリッタ26は光ヘッド
本体フレーム11に固定されている。29,31はそれぞれセ
ンサ28,30を支持する支持板であり、該支持板はそれぞ
れフレーム11の外面に取付けられている。また、52はビ
ームスプリッタ26からセンサ30への光路を確保するため
にフレーム11にｚ方向に沿ってあけられた貫通孔であ
る。図示される様に、センサ30は該貫通孔52に面する様
に支持板31に支持されている。図示はしないが、フレー
ム11にはビームスプリッタ26からセンサ28への光路を確
保するためにｘ方向に沿って貫通孔があけられており、
センサ28は該貫通孔に面する様に支持板29に支持されて
いる。

更に、フレーム11には、ビームスプリッタ26に関し上記
貫通孔52と反対側におい該貫通孔52の延長上にやはりｚ
方向に沿って貫通孔54があけられている。そして、該貫
通孔54はレーザ光ビームを透過させない材料からなる蓋
56により閉じられている。

また、第１図において、58は光ヘッド本体フレーム１を
上方からカバーする蓋体である。

第10図は本実施例におけるセンサ28,30の取付位置調整
方法を説明するための部分斜視図である。

先ず、フレーム11の貫通孔54から蓋56を取外した状態に
て、該貫通孔54のｚ方向延長上に観測機器60を配置す
る。

そして、第２図（ｂ）に示される様に、基準位置に光カ
ード101または基準反射面を配置し、LD2から光ビームを
出射せしめる。

これにより、上記の様な光学系において、ミラー24から
の反射光ビームがビームスプリッタ26に入射し、その一
部は該ビームスプリッタを透過してセンサ28に入射し、
他の一部は該ビームスプリッタにより反射せしめられて
センサ30に入射する。かくして、センサ28,30上にはそ
れぞれ３つの光ビームスポットが形成される。

しかして、一般にセンサ28,30の受光面は入射光に対し
いくばくかの反射散乱を生ぜしめるので、該センサ受光
面からの反射散乱光は再びビームスプリッタ26に到達す
る。そして、センサ28からの光の一部は該ビームスプリ
ッタ26により反射せしめられて貫通孔54を通って観測機
器60に入射する。同様に、センサ30からの光の一部は該
ビームスプリッタ26を透過し貫通孔54を通って観測機器
60に入射する。

従って、観測機器60に接続された不図示のモニタによ
り、各センサ28,30上での３つの分割受光部と３つの光
ビームスポットとの相対的位置関係を観察しながら、所
望のセンサ出力が得られる様に各センサの支持板29,30
の光ヘッド本体フレーム11への取付け位置を調整するこ
とが可能であり、これは実用上極めて有効である。

調整完了後は、貫通孔54に蓋56をかぶせ、光ヘッド外へ
レーザ光ビームが出射しない様になる。これにより安全
性の面でも問題はなくなる。

尚、この蓋56は着脱可能な様に貫通孔54にかぶせておい
てもよいし、一旦正確な調整が行なわれた後には取外し
できない様に固定してもよい。

〔発明の効果〕

以上の様な本発明光ヘッドによれば、比較的寿命の短か
い光源をその周辺の光学素子を含めてユニット化し、該
光源ユニットを光ヘッド本体に対し位置決め固定し得る
様にしているので、該光源ユニットの交換の際には調整
済みの光源ユニットを単に光ヘッド本体に対し機械的に
固定することにより自動的に調整が完了する。これによ
り、保守管理が容易になるサービス性が向上するととも
に、生産性も向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は光ヘッドの分解斜視図であり、第２図（ａ），
（ｂ）はその光学系配置図である。第３図（ａ），（ｂ）はセンサの拡大図であり、第４図
は信号検出回路のブロック図である。第５図は光ヘッドの光学系配置図である。第６図（ａ），（ｂ）は半導体レーザ及びコリメータレ
ンズ付近の縦断面図である。第７図は光ヘッドの分解斜視図である。第８図はセンサレンズ付近の横断面図である。第９図（ａ）は直交ミラー付近の部分斜視図であり、第
９図（ｂ）はその部分平面図であり、第９図（ｃ）は第
９図（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。第10図はセンサ取付位置調整方法を説明するための部分
斜視図である。第11図は光カードの平面図である。第12図は光ヘッドの斜視図であり、第13図はその側方断
面図であり、第14図はその光検出器の拡大図である。第15図は情報記録時における光カードの拡大平面図であ
り、第17図は情報再生時における光カードの拡大平面図
である。第16図はフォーカシング信号検出原理の説明図である。第18図は信号検出回路のブロック図である。 2:半導体レーザ、3:半導体レーザ基板、３′：絶縁性シ
ート、4:コリメータレンズ、5,5′：鏡筒、6:光ビーム
整形プリズム、7:ユニット基板、8:円形開口、9:回折格
子ホルダ、10:回折格子、11:光ヘッド本体フレーム、1
2:ルーフミラー、13:アクチュエータ、14:ピックアップ
レンズ、15:鏡筒、16,20,22,24:ミラー、18:センサレン
ズ、23:ミラー支持部材、25:固定部材、26:ビームスプ
リッタ、28,30:センサ、29,31:センサ支持板、52,54:貫
通孔、56:蓋、58:蓋体、60:観測機器、101:光カード、1
02₁〜102₃:クロックトラック、103₁〜103₂:トラッキン
グトラック、104₁〜104₃:記録領域、125₁,125₂:情報ト
ラック、S₁〜S₃:光ビームスポット。

フロントページの続き (72)発明者箕浦一雄東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (56)参考文献特開昭60−29943（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源、ピックアップレンズ、センサレンズ
及び光センサを有する光ヘッドにおいて、光源と少なくとも１つの光学素子とを基板上に取付けて
なる光源ユニットが、光ヘッド本体に対し、少なくとも
互いにほぼ垂直な３つの面を基準に、着脱自在に位置決
めされて取付けられており、該光源ユニットの光源及び
光学素子が光源ユニット基板の光ヘッド本体への取付け
のための位置決め部分に対し位置決め調整され得ること
を特徴とする、光ヘッド。