JPH0194536A - 光ヘツド装置 - 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】 〔技術分野〕 本発明は光ヘッド装置に関し、特に光ディスク等の情報
記録担体からの信号読出し、あるいは情報担体に用いる
のに適した光ヘッドに関する。

〔従来技術〕

前述の如き焦点検出装置としては、例えば特開昭５６−
５７０１３号に示されるような、所謂非点収差法が知ら
れている。この例を第４図に示す。ここで、半導体レー
ザ等の光源７から発した光束８は平行平板１０の第１の
面１９で反射され、対物レンズ１６によって光ディスク
１の情報トラック２に集光される。そして、光ディスク
１で反射された戻り光束は再び対物レンズ１６を通って
平行平板１０に第１の面１９から入射し、第２の面１８
で内面反射されて第１の面から出射し、光検出器１３に
よって検出される。この戻り光束８′は平行平板１０を
透過することによって非点収差を生じており、光ディス
ク１における合焦状態に応じて、光検出器１３上の光束
の形状が円形から楕円形に変化する。この変化を、光検
出器１３の４分割された受光面で検知することによって
、焦点検出が行われる。

しかしながら、上記の如き従来の装置においては、二つ
の問題点を有していた。

第一の問題点は、機械的構造上、平行平板１０の厚さは
望ましい厚さに薄（することが不可能であり、この結果
フォーカスエラー検出の精度低下が生じることである。

たとえば、光束の有効径を約４ｍｍとすると、平行平板
ガラスは面精度保持のため約２．５ｍｍの厚さが必要と
なる。

第４図の公知例では、平行平板の光学的厚さは、裏面が
反射面であることから２倍の約５ｍｍとなる。光束中に
斜設された平行平板では、次式で与えられる非点収差量
が生じる。

ここで、ｄは平板の厚さ、ｎ′は屈折率、ｉは空気中か
ら平板への入射角　ｉ　／　は平板中での屈折角である
。

いま、ｎ＝１．５１．１＝４５°とすると、ｉ’−２７
，９°となり、非点収差量ΔＰ２は、下記の様に算出さ
れる。

＝１．３４７４６４７ｍｍ いま、通常のコンパクトディスク用光ヘッドの標準的な
値として、ディスク側のＮ、Ａ、を０．４７、レーザー
側（７）Ｎ、Ａ、を０．１０４、すなわちレーザーから
ディスク面上に対する結像横倍率βを一１／４．５倍と
する。このときのフォーカスエラー信号の引込み範囲は
、下記の様に計算される。

この引込み範囲３３μｍという値は、望ましい引込み範
囲７〜９μｍの約４倍の値であり、これはそのままフォ
ーカスエラー検出の光学感度が低いということに対応し
ている。

次に、第２の問題点としては、斜設された厚い平行平板
により、大きなコマ収差が非点収差と同時に発生するこ
とがあげられる。

第５図は、非点収差法を用いてフォーカスエラー検出を
行う光ヘッド装置のセンサー上の光スポツト形状を模式
的にあられしたものである。

本来円形の光スポットが生じるべき合焦位置（第５図（
ｂ））において、回転対称性が乱れているだけではなく
、本来十分に細い焦線を生じるべき第５図（ａ）、第５
図（ｃ）でも光束形状に乱れを生じている。

このような乱れは、フォーカスエラー検出に対して、検
出感度の低下、検出特性の線型領域の減少等の悪影響を
及ぼすだけではなく、トラッキングエラーからのクロス
トークの増加、プッシュプル法やヘテロダイン法等の１
ビームトラツキング法を用いるときの、検出特性の悪化
などを招いてしまう。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記従来装置の欠点を解決し、簡単な
構成で、フォーカスエラー検出感度を十分向上させ、同
時にトラッキングエラーからのクロストーク防止、およ
びトラッキングエラー検出性能の向上をも達成し得る光
ヘッド装置を提供することにある。

本発明の上記目的は、光源と、非点収差を発生させる光
学素子との間に、光束法がり角をより小さな広がり角に
変換する収束光学系を配設することにより達成される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。

第１図は本発明の第１の実施例を示した図である。半導
体レーザー等の光源４１から発した光束３９は、収束レ
ンズ４０により、より小さな角度広がりの光束４２に変
換される。ここで用いられる収束レンズ４０は、両側が
球面であっても、所謂アブラナチックレンズとして設計
することにより、実質的に無収差の発散角変換を達成す
ることが可能となる。

発散光束８は、平行平板１０の第１の面１９上に形成さ
れたハーフミラ−により反射されて、対物レンズ１６を
通り、収束光束となり、光ディスク１に入射する。

光ディスクの情報記録面２により反射された情報を含む
光束は、平行平板１０のハーフミラ−面１９を透過した
後、裏面１８に配設された反射鏡により反射され、面１
９を透過した後、非点収差を有する光束８′となって光
検出器１３に入射する。

本実施例では、収束レンズ６の働きによって光束８の発
散角を光束９の発散角の１／２にすることができる。こ
の結果、対物レンズ１６の設計結像倍率をβ＝−１／４
．５からβ’　＝−１／９にすることが可能となり、同
一厚さの平行平板１０を用いても引込範囲は、 すなわち、８μｍとなり、高感度化が達成される。

なお、収束レンズ６を用いずに光ヘッド装置を構成した
ときには、光源７から射出される光束の利用率は１／４
になり、この結果光検出器１３により検出される光量も
低下して、全体とじてフォーカスエラー検出および信号
読出しＳ／Ｎ比の劣った光ヘッドとなってしまう。

本発明の第２の実施例を第２図を用いて説明する。半導
体レーザー光源は、半導体レーザー７、レーザー窓を兼
だ非球面ガラスモールドレンズ６およびパッケージ部６
１より構成されている。

半導体レーザー７より射出された広がり角の大きな発散
光束９は、収束レンズ６によって、より広がり角の小さ
な発散光束８となってプリズム１０′の第１の面上に配
設されたハーフミラ−面１９により反射され、対物レン
ズ１６に入射する。光デイスク１上の情報記録面２によ
り反射された光束は、光路を逆進してプリズム１０′中
に′屈折して入射し、プリズム１０′の第２の面１８上
に配設された反射面で反射された後、面１９で全反射さ
れてプリズム１０′の第３の面１７よりプリズム外に射
出し、光束８′となる。

このプリズム１０は光路を展開すると平行平板と等価と
なり、この結果４分割センサー１３により非点収差法フ
ォーカスエラー検出が行われる。

本実施例においては、第１の実施例と異り、投光光束８
と受光光束８′とが空間的に分離されているため、レン
ズ６を反射面１９に接近させて配置することが可能とな
り、光ヘッド装置のコンパクト化がはかれる。また、プ
リズム１０′はその構造上光路長を短く設計することが
困難であり、光束径を３．５ｍｍとしたときには厚さ１
０ｍｍにも達してしまう。本実施例によれば、この場合
にも対物レンズ１６の設計倍率をβ＝−１／４．５から
β’　＝−１／１８とすることにより、引き込み範囲８
μｍという高感度のフォーカスエラー検出が達成される
。

また、この光束法がり角を小さ（することは、コマ収差
の補正にも大きな効果をもたらす。

コマ収差量をセンサー上の横収差で表示すると、この値
は広がり角の２倍に比例する。

従って、レンズ６により光束法がり角をＡ倍にしたこと
によるコマ収差量の改善率は１６倍となり、厚さ１０ｍ
ｍの平行平板が実効的には厚さ０．６ｍｍの平行平板と
同一となる。この光束法がり角の縮小倍率は種々の値に
設計できるが、実用上は０．７倍〜０．２倍が望ましい
。

本発明において、光源からの光束法がり角を減少するの
は、種々の手段で実現することができる。第３図は第２
図図示の本発明の第２の実施例の１変形例である。半導
体レーザー７の直前には微小凹レンズ素子６′が配設さ
れ、レーザー窓は凸レンズ６で構成されている。この−
組のレンズの働きにより、いわゆる望遠タイプのレンズ
に似た構成となり、コンパクトな投光光学系を構成する
ことができる。発散光束８はハーフミラ−面１９で反射
された後、コリメーターレンズ１６′により平行光束と
なり、対物レンズ１６′により収束光束となる。本実施
例のレンズの組合せ１６’、１６’は対物レンズ１６と
同一の働きを有しているが、無限速結゛像対物レンズ１
６′だけをフォーカスおよびトラッキング方向に駆動す
ることから、可動部質量が小さくなり、周波数応答が良
好となることおよび結像性能やフォーカスエラー検出特
性の変化が少ないこと等の利点がある。

本実施例ではプリズム１０′は不等辺の形をしていて、
光束８′は水平面に対して傾きを持たせて射出している
。これは薄型化を目的としてこの様な設計値となってい
るが、本発明はこの場合にも全く同様に有効である。

以上の説明で本発明の効果を、平行平板の光学部材を用
いた光ヘッド装置について説明したが、平行平板以外に
、適当な頂角を有するプリズムでも同様の効果を得るこ
とができる。

また、第３図の凹レンズ６′や凸レンズ６を回転非対称
な形とすることにより、半導体レーザーからの光束の広
がりの回転対称性の向上や、半導体レーザー自身の持つ
非点収差の補正を行うことも可能となる。

また本発明で用いることのできる光学素子としては、明
細書中に記載した球面レンズ、非球面レンズの外に、屈
折率分布レンズ、ホログラムレンズ等がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は平行平板、非平行平板あ
るいはプリズムによる非点収差を用いたフォーカスエラ
ー検出装置において、光源から射出される光束の発散角
を減少させる収束光学系を配設することにより、フォー
カスエラー検出の精度を向上させることができた。また
、副次的効果として、コマ収差量を減少させることがで
きた。これによって、フォーカスエラー検出性能の向上
およびトラッキングエラー検出性能の向上の効果が得ら
れた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第−工実施例を示す概略図、第２図は
本発明の第２実施例を示す概略図、第３図は本発明の第
２実施例の１変形例を示す概略図、第４図は従来の光ヘ
ッド装置の概略図、第５図は従来の光ヘッド装置におけ
るコマ収差の影響を説明する図である。 １・・・光ディスク、　　　　２・・・情報記録面、６
・・・光束広がり角変換レンズ、 ７・・・半導体レーザー、　　８・・・発散光束、９・
・・変換前の発散光束、１０・・・平行平板、１σ・・
・プリズム、 １３・・・４分割センサー　　１６・・・対物レンズ、
１７・・・光束射出面、　　　１８・・・反射鏡面、１
９・・・ハーフミラ−面。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）発散光束を発する光源と、前記発散光束中に配設
   され前記光束の発散角をより小さな角度に変換する収束
   光学系と、該光束を情報担体上に集光する集光手段と、
   該変換された光束を表面で反射して前記集光手段に導く
   とともに、前記情報担体からの反射光を透過して収差を
   生じさせる光学素子と、該光学素子から射出する光束よ
   り焦点位置誤差を検出する光検出器とから成る光ヘッド
   装置。
2. （２）前記収束光学系は、前記光源からの光束の発散角
   を０．７〜０．２倍に変換する特許請求の範囲第１項記
   載の光ヘッド装置。