JPS62164231A - 光学ヘツド装置 - 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】 ［産業上の利用分野１ 本発明は光学ヘット装置、特に、光学式情報記録媒体で
ある光ディスクより信号を読出し／書込む光学ヘッド装
置に関するものである。

［従来の技術］ 第７図は従来の光学ヘッド装置を示づ−ものであり、図
において、（１）は半導体レーＩア等の光源、（２）は
光源（１）より出射された出射光束、（３）は出射光束
（２）を３本の光束に分離する回折格子、（４）は照射
光束（５）と反射光束（６）を分離り−るハーフプリズ
ム（ビームスプリッタとして動作する）、（７）は照射
光束（５）を円板上の情報記録媒体（ディスク）（１２
）の情報トラック（１３）−Ｅに光スポット（１４）と
して集光する焦光レンズである。なお、情報記録媒体（
１２）は焦光レンズ（７）の焦点（＝Ｊ近に置かれ、モ
ータ（図示せザ）等で回転駆動されている。

上記光スポラｌ−（１４，）は第８図（ｂ）に示すよう
に、実際には３つの光スポラｌ〜（１４ａ）、（１４ｂ
）、（１４ｃ）よりなる。また、上記情報トラック（１
３）は、ピット（１５）とランド（１６）よりなる。

上記情報記録媒体（１２）により反射させられた光束は
、再び焦光レンズ（７）を透過した後、ハーフプリズム
（４）を透過し、光検知器（１９）側へ向う反射光束（
６）どなる。

（１７）は反射光束（６）の収束角を小にし反射光束系
の１８率を拡大する凹レンズ、（１８）は凹レンズ（１
７）を透過した光束に非点収差を生じさせるシリンドリ
カル凹レンズ゛である。

（１９）は光検知器で、第８図（ａ）に示すように４分
割光検知器（１９ａ、　）と両側光検知器（１９ｂ）、
（１９Ｇ＞より構成されている。その中央の４つに分割
された４分割光検知器（１９ａ）は、その分割線に対し
上記シリンドリカル凹レンズ（１８）はレンズ中央線を
４５°傾けて配置されている。

第８図（ａ）において、（２０ａ）、（２０ｂ）、（２
０ｃ）はそれぞれ４分割光検知器（１９ａ）と両側光検
知器（１９ｂ）、（１９Ｇ　＞　、）の光束である。

（２１）は両側光検知器（１９ｂ）、（１９ｃ）の出力
を差動増幅する差動増幅器、（２２）は作動増幅器（２
１）の出力、（２３）は４分υ］光検知器（１９ａ）の
対角位置に配設された光検知器同士を各々共通として隣
接の検知器の出力をする差動増幅する差動増幅器、（２
／Ｉ）は差動増幅器（２３）の１１力、（２５）は／１
分割光検知器（１９ａ）の和出力を得る加締器、（２６
）は加締器（２５）の出力でディスク（１２）より再生
された信号出力である。

次に動作について説明する。光スボツ１〜（１４ａ）に
より読取られた再生情報（ＪＬ、１井１締器（２５）よ
り電気槽ｅ（２６）として取出され、ぞの後図示しない
処理手段で情報処理されて、ＴＶ信号、オーディオ信号
等に変換される。

情報記録媒体（１２）は通常回転中心とディスク中心か
、取（引は誤差等により一致しでいない。

ぞのため、回転によりトラックすれか生ずる。

そこで、１〜ラツク中心と光スポット（１４ａ）の中心
を一致させて正しく情報読出しを行うために、公知のよ
うに両側光検知器（１９ｂ）、（１９Ｇ）の出力が用い
られる。すなわち、両側光検知器（１９ｂ）、（１９Ｇ
）上の光束（２０ｂ）、（２０ｃ）はディスク上のサイ
トビーム、つまり、光スポット（ＩＩ−ｂ）、（１４Ｃ
：）に対応しており、この光スポット（１４ｂ）、（１
４ｃ）の中心をむすぶ線は情報ｉ〜ラック（１３）の方
向に比してやや傾くように配置されている。このため、
情報トラック（１３）と中心ビーム、つまり光スポット
（１７１１ａ）のずれに対して、両側光検知器（１９ｂ
）、（１９ｃ）上の光束（２０ｂ）、（２０ｃ）の強度
がアンバランスになり、差動出力（２２）がトラックず
れにに比例した出力となる。

この出力を焦光レンズ（７）を情報トラック（１３）と
直角な方向に移動させるトラッキングアクチュエータ（
図示せず）に対し、負帰還系を構成するよう印加すれば
、光スポット（１４ａ＞を絶えず情報トラック中心に集
光させることかできる。

またディスク面は通常平坦ではなく回転により面振れを
生する。つぎに、その補正法について述べる。反射光束
（６）は凹レンズ゛（１７）により拡大され、シリンド
リカル凹レンズ゛（１８）により非点収差か形成されて
光検知器（１９）へ導かれる。

第９図に示すように、情報記録媒体（１２）の対物レン
ズ焦点位置からのずれの方向により、楕円の方向が９０
度異なる。その時、フＡ−カスずれに対する差動増幅器
の出力（２４）は第１０図のように変化する。

よって、その出力で集光レンズを光幅方向に移動するフ
ォー力シングアクヂュエータを動作させ、公知の方法に
より絶えず集光レンズの焦点ずれを補正することができ
る。

なお、ここで゛はシリンドリカル凹レンズ１１８）か凹
レンズ（１７）と光検知器（１９）の間にある例を示し
たが、シリンドリカル凹レンズ（１８）か凹レンズ（１
７）の手前にあっても同様の原理にてフォーカスずれ検
知は可能である。

ここで、凹レンズ（１７）による拡大作用は、光検知器
（１９）　ｔの３つの光束（２０ａ）、（２０ｂ　）、
（２０Ｇ＞相互の間隔を人さく覆るために用いられる。

？Ｊなわち、デ゛イスク十に集光される３つのスボッｌ
〜（１４ａ）、（１４ｂ）、（１４ｃ　）の間隔は、こ
れをあまり大ぎく設定しずき゛ると、情報］ヘラツク（
１３）かスパイラル又は同心円状であるために該情報１
へラックと光スボッ１（１４ａ）、（１４ｂ）、（１４
ｃ）列の角度設定値の許容幅か小さくなる。従って、情
報記録媒体（１２）上の３ビ一ム間隔はむやみに大きく
できず、例えば、ＣＤ（コンパクトディスクプレーヤ）
用の光ピツクアップて（Ｊ２２μｎ］稈１宴か」１限と
されている。

これに幻して、４分割光検知器（１９）の」ニレメン１
〜（１９ａ）および両側光検知器（１９ｂ）、（１９ｃ
）の中心間隔はあまり小さくしずき゛ると、反射光束（
６）に対づる検知器位置決め精麿か厳しくなるので、広
いことか望ましい。このため、反射光束（６）の３ビ一
ム間隔を広げる必要かあり、凹レンズ責１７）が用いら
れるのである。

なお、従来装置については、文献（近藤他゛′コンバク
１〜ディスクプレーヤ用Ｍｌ　ｆ”−２型光ピックアッ
プ″三菱電機技報＼ｔｏ１，５ＦＪ３．　Ｎｏ、　　１
１．１９８４）に記載されている。

［発明か解決しようとり−る問題点］ 従来の光学ヘッド装置は以上のように構成されているの
で、反射光束中に凹レンズ、円筒レンズの２つのレンズ
を配置する必要があり、各レンズを第７図に示したごと
く平凹レンズ、平シリンドリカルレンズを用いた場合に
は互いに平面どうしで貼り合わせたのち、支持ホルダー
に取付けるという作渠か必要てあった。

また、各々を貼り付（プ接合しない（ここでは図示して
いない）■寺には、両レンズ間隔を正確に設置」値に設
定する必要かあり、組立て時間の増加要因となっていた
。さらに、光学部品の点数が多く、低コストな光学ヘッ
ト装置を実現することが困難であるなとの問題点かあっ
た。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、光学系に使用する部品数の減少を図り、組立
性に優れた低廉な光学ｌ＼ラッド置を１ｑることを目的
とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る光学ヘッド装置は、従来の光学ヘッド装
置のハーフプリズム、球面レンズ（従来例として説明し
たものでは凹レンズ）、非点収差′　　　を与えるため
の円筒レンスズの３つより成っていた光学系の機能を、
片面が平面で他面が曲面よりなる複合機能の１個の光学
素子で実現したものである。

［作用］ この発明にあ【プる複合機能を有する光学素子は、ディ
スクから反射する反射光束中に傾Ｃプて配置することに
より、ご−ムスプリツタ、レンズ、非点収差発生の３つ
の機能か発揮され、光学部品数を削減し組立か容易とな
り低廉化する。

［発明の実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。前記
第７図と同一部分に同一符号をイ」シた第１図において
、（８）は片面（９）が平面゛Ｃ他面（１０）が曲面〈
本実施例では凹の球面）で構成された光学素子であり、
平面（９）か出側光束（２）を反ｇｌＪＬ、て焦光レン
ズ（７）側へ曲げるよう傾いて配置されている。

次に動作について説明する。半導体レーザ等の光源（１
）からの出側光束（２）は、図のＸＺ面が子午面（メリ
ジオナル平面）となるように傾けられた光学素子（８）
の平面（９）によって反射されて、焦光レンズ（７）を
透過し、ディスク（１２）上の情報トラック（１３）に
集光される。

つぎにディスク（１２）で反射された反射光束の一部は
、傾けられた光学素子（８）を透過して光検知器（１９
）側へ向う。このように、反射光束（６）は光学素子（
８）に対して斜めに入側覆るので、曲面（１０）により
レンズ作用を受けると同時に非点収差か発生ずる。

第２図に「レンズの設計技報Ｐ、３５−３６」（光学工
業技術協会）による非点収差発生の計騨例を示す。図の
右側に示したグラフの如く、入剣角に対して子午光線と
球欠光線の結像位置が分離していき、非点収差が増加す
る様子がわかる。逆にいうと、入射角を適当に設定する
ことにより、任意の非点収差を発生することができる。

なお、第１図では説明の便宜上、光学素子（８）は焦光
レンズ（７）の光軸に対し４５°傾けているが、傾き角
はこれ以外の値でよい。このように、傾けた光学素子（
８）を透過することにより、反射光束（６）の非点収差
が与えられる。このため、ディスク（１２）上の光スボ
ッ１−（１４）か合焦状態に集光されている時に、光検
知器（１９）を反射光束（６）の最小錯乱円の位置に設
定することにより、第３図（ｂ）に示したように、４分
割光検知器（１９ａ）上の光束（２０ａ）を略円形にす
ることかできる。

ディスク（１２）か合焦状態から遠ざかると、第３図（
ａ）のように、４分割光検知器（１９ａ＞十の光束（２
０ａ）が縦長になり、逆に合焦状態から近づくと、第３
図（Ｃ）のように光束か横長になる。

なお、対角成分ａ、ｂ、ｃ、ｄを分割する分割線は第４
図において（ま、ｘ、ｙ１１ｊ！！：の各々から略４５
°傾い゛Ｃ設定されており、光学素子（８）により非点
収差を与えられた反射光束（６）の子午焦線、球欠焦線
か対角成分ａ、Ｃ及びす、ｄにて有効に受光されるよう
に配置されている。

よって、前記第７図、第９図、第１０図に示したのと全
く同じ原理（非点収差法）で、光検知器の対角成分同志
の和信号の差（ａ十ｂ）−（ｂ十ｄ）により、合焦状態
を検出することができる。

また、本実施例では光源（１）からの出射光束（２）の
中に回折格子（３）を配置しであるので、光検知器（１
９）の両側光検知器（１９ｂ）、（１９ｃ）の出力差に
より、従来と同様にトラックずれ検出出力を１ｑること
ができる。

上記実施例では、光学ヘッドの］・ラックずれ検出とし
て、いわゆる、３ビーム法を前提にしたが、この発明の
核心は従来装置のビームスプリッタ、レンズ、円筒レン
ズから構成されていた光学系を複合機能を有する１個の
光学素子（８）に置換することにあり、他のトラック覆
゛れ検出法との組合−η胛　− わせであっても全く問題はない。

第４図はこの発明の第２実施例による光学ヘット装置を
示すものであり、前記第１図と異なって回折格子（３）
が省略され、光検知器（１９）か中央の４分割光検知器
だけになっている。

前記第１図の第１実施例と同じく、４分割光検知器（１
９ａ）の分割線方向は子午焦線、球欠焦線の方向に対し
て略４５°傾（プられ、非点収差法により有効に焦点ず
れが検出できるよう配置されている。

回折格子か省略されたことにより、ディスク（１２）上
に集光されるビームは１個になり、従って、光検知器」
二の光束も図示した１つの光束（２０ａ）となる。トラ
ックずれ検出法としては、公知のヘテロダイン法（特開
昭５７−７４８３７号）、位相差法（特開昭５８−２０
３６３６号）、ブシュプル法（特開昭５９−１７５０４
１＠などを絹合わげることかてき、本実施例は極めて光
学部分か少なくて覆むという特徴を有している。

また、光学素子（８）は本実施例では一面（１０）を凹
曲面としたが、第５図に示したにうに凸曲面としても問
題はない。

なお、前記第１図で説明した第１実施例は、ディスク（
１２）上の情報トラック（１３）の方向がＸ方向に一致
しており、光学素子〈８）がｙ軸回りに回転している場
合の例である。

しかしながら、光学素子（８）の傾き方向と１〜ラツク
の向きは必ずしもこのような関係になくてもよい。すな
わち、光学素子（８）が第１図とおなじくｙ軸回りに傾
いているとした場合、１〜゛ラツクの方向はＸ、ｙ平面
的のどのような方向にあっても、第１実施例で述べたと
ころの非点収差法によるフォーカスずれ検知が可能であ
る。

情報トラック（１３）が第１実施例と異なり、Ｘ方向以
外の方向に延在する構成の場合には、４分割光検知器（
１９ａ）と両側光検知器（１９ｂ）、（１９ｃ）の位置
関係か変化する。例として、第６図に情報トラック（１
３）の方向がＸ、ｙ軸より４５°頷いて配置されている
場合を示す。

この場合には、４分割光検知器（１９ａ）と両側光検知
器（１９Ｆ）　）、（１９ｃ）は検λ［１器而十て児た
１〜ラツク方向を示す線（１１）に沿って並ｉｓ′Ｘ必
要かあるので、４分割光検知器（１９ａ）に対する両側
光検知器（１９ｂ）、（１９ｃ））の回転位置か第１図
から４５°回転した関係となる。

また、４分割光検知器（１９ａ）の４分υ１線と１〜ラ
ツク方向を示す線（１１）のなす角に着目した場合、第
１図が４５°、第６図かＯｏ、９０゜となっている。本
出願人が先に出願した特開昭６５−４５９４７＠公報に
開示した如く、第６図に示す例のように４分割光検知器
（１９ａ）の４分割線の方向の一方が情報トラック（１
３）の方向（１１）と一致している場合には、トラック
ックギングアクチュエータによる１〜ラツクＪ゛れ袖正
にともなう光検知器（１９）上でのスボッｉ〜移動か、
４分割線の一方に沿う方向となるので、フォーカス検出
出力のオフセラ１〜変化か最小となる。

よって、１〜ラツキングリーボにともなうＡフセツ１〜
変化の影響を最小にしたい場合には、第６図のような構
成か最適と考えられる。また、１ビームの光学ヘットの
場合にも、フカ−カス検知のみに着目すれば、以上の７
４−カスオフセットに関覆る状態は全く同じであり、こ
の場合には第６図の両側光検知器（１９ｂ）、（１９ｃ
）を省くだけて光学系か構成される。

以上述べたフォーカスオフセットの少ない光学系におけ
るトラック方向と、光学素子（８）の傾き方向の関係を
一言て表現するとずれば、［傾いた光学素子（８）の反
射光束（６）に対するメリジオナル平面とディスク（１
２）上の交線（Ｘ軸）と、ｉ〜ラック（１３）のなず角
が略４５°の配置」と表現できる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、片面か平面で他面か曲
面よりなる１個の光学素子を、ビームスプリッタ、レン
ズ、非点収差発生の３つの機能を発揮するようにディス
クからの反射光束中に配置したので、光学部品数か削減
し組立が容易で安価（あり、しかも、性能的には従来の
ものと何らかわりない光学ｌ＼ワット置が得られるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例による光学ヘッド装置を示
ず正面図、第２図は斜め大剣による非点収差発生の説明
図、第３図は光検知器上の光束形状変化を示す図、第４
図、第５図は本発明の第２、第３実施例による光学ヘッ
ド装置を示す正面図、第６図は本発明の第４実施例によ
る光学ヘッド装置を示す斜視図、第７図は従来の光学ヘ
ッド装置を示す正面図、第８図〜第１０図は従来の光学
ヘット装置の動作説明図である。 図において、（１〉は光源（半導体レーザ）、（７）は
焦光手段（焦光レンズ）、（８）は光学素子、（９）は
光学素子の第１の面（平面）、（１０）は光学素子の第
２の面（曲面）、（１２）は情報記録媒体、（１９）は
光検知器である。 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示覆。 代理人　弁理士　人　岩　増　雄 （外　２名） −　　１６　＝ 第１図 、〆１９ ＋９　：　Ｉｔ、　ｔｔ　Ｐｆｏ器 第２図 万 ス 葆 ギ 面 第３図 第４図 第５図 １つ （Ｉ９０ と−一一一一二一） “□ 曝 ｔｏ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　２００ｄ Ｉ　　Ｃ１ （−一一一一一ノ イ８ ― 第７図 第８図 （ｂ）　　　　　　　　　（ｃ） ｄｈ 一−Ｔ 第９図 （ａ）　　　　　（ｂ）　　　　　（ｃ）第１０図 手続補正書（自発） 昭和　　鼎　　８月　２２日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光源からの出射光束を照射光束と反射光束とに分離する
   光学素子と、前記照射光束を情報記録媒体に集光する集
   光手段と、前記情報記録媒体からの反射光束を受けて該
   情報記録媒体と前記集光手段の間の距離変化を検出する
   光検知器から成る光学系を有し第１の面が平面、第２の
   面が曲面より構成された前記光学素子は前記出射光束が
   前記第１の面に斜めに入射するように配設し、前記情報
   記録媒体で反射された反射光束が前記第２の面から出射
   することによってレンズ作用並びに非点収差発生を受け
   るように構成したことを特徴とする光学ヘッド装置。