JPH0329121A - 光学ヘッド - 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 本発明は、光ディスク装置などの、光学的に情するもの
である。

従来の技術 現代は情報化時代と言われており、その中核をなす高密
度大容量メモリーの技術開発が盛んに行われている。メ
モリーに要求される能力としては、前述の高密度，大容
量に加え、高信頼性．高速アクセス等が挙げられ、それ
らを満足するものとして、光ディスクメモリーが最も注
目されているが、本発明はその光ディスクメモリーにお
ける光学ヘッドに関するものである。

従来、光学ヘッドにおけるフォーカス誤差信号検出手段
に関する技術としては、数多くの報告がなされているが
、一例を挙げると、特開昭５９−６０７３９号公報など
がある。

以下、図面を参照しながら、上述した従来の光学ヘッド
について説明を行う。

第５図は従来の光学ヘッドの概略的な構成図およびその
動作原理を説明する図である。第５図において、ｌは光
源、２は対物レンズ、３は情報記録媒体、４はハーフミ
ラー　５は凸レンズ、８は差動アンプ、９はナイフエッ
ジ、１０は２分割光検出器、１ｌは分割線、ｌ２は光ス
ポットである。

以上のように構威された従来例について以下その動作に
ついて説明を行う。

光源１より発せられた光は、ハーフミラー４で反射後、
対物レンズ２により、情報記録媒体３上に集光される。

第５図（Ａ）は情報記録媒体３上に対物レンズ２の焦点
があっている場合である。

情報記録媒体３からの反射光は逆の経路をたどり、ハー
フミラー４を透過後、凸レンズ４により収れんされるが
、その収れん光束の半分をナイフエツジ９により遮光さ
れ、残りの光束は、２分割光検出器１０の分割線１１上
に光スボッＨ２を形成する。

ここで２分割光検出器１０の各受光領域で発生した電気
信号の差を差動アンプ８でとることにより、フォーカス
誤差信号を得ることができるが、第５図（Ａ）で示した
合焦時には、フォーカス誤差信号は零である。

第５図（Ｂ）は情報記録媒体３が対物レンズ２から遠ざ
かる向きに変位した場合を示している。

このとき情報記録媒体３からの反射光は対物レンズ２を
透過後、第５図（Ａ）の場合と比較して収れんした光と
なり、２分割光検出器ｌＯ上には、受光領域ｂ上に半円
形の光スポット１２を形成し、差動アンプ８により得ら
れるフォーカス誤差信号は負となる。

第５図（Ｃ）は情報記録媒体３が対物レンズ２に接近す
る向きに変位した場合である。このとき情報記録媒体３
からの反射光は対物レンズ２を透過後、第５図（Ａ）の
場合と比較して発散した光となり、２分割光検出器１０
上には、受光領域ａ上に半円形の光スポットｌ２を形成
し、差動アンプ８により、正のフォーカス誤差信号が得
られる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のような構威では、光量の５０％を
ナイフエッジ９により損失してしまう。さらに温度変化
等による光学へ冫ド構成素子間の相対変位に対して弱く
、安定したフォーカス誤差信号を得られないという課題
を有していた。これを第６図を用いて説明する。第６図
（Ａ）は第５図（Ａ）の光検出器部分のみを示したもの
であり、番号および名称は第８図に準ずる。第６図（Ａ
）は、合焦時の場合であり、差動アンプ８で得られるフ
ォーカス誤差信号は零である。第６図（Ｂ）は、環境温
度の変化等により、２分割光検出器ｌＯが矢印Ｏ方向に
微小変位した場合を示している。

１３は変位前の分割線の位置であり、光スポット１２の
位置は変わらないとする。この場合、受光領域ｂにのみ
光が入射することにより、本来零でなければならないフ
ォーカス誤差信号は負となってしまう。すなわち温度変
化等の要因により２分割光検出器ｌＯの位置が微小に変
位した場合、正確なフォーカス誤差信号を得ることがで
きず、安定した情報の記録再生が不可能であるという欠
点をもっていた。

本発明は上記従来技術に鑑みてなされたもので、環境温
度の変化等による光検出器の微小変位に起因するフォー
カス誤差信号の検出能力低下をおさえることのできるフ
ォーカス誤差検出手段および光学ヘッドを提供すること
を目的とするものである。

課題を解決するための手段 上記目的を達威するために、本発明の光学ヘッドは、光
源と、光源からの光を情報記録媒体上（６）光源と、情
報記録媒体において反射された光束を集光手段から分離
する手段と、情報記録媒体上の情報信号検出手段と、ト
ラッキング誤差信号検出手段と、入射光束を空間的に２
分割する入射光束光軸を含む略平面状の境界面を有し、
一方は入射光束の略半分を入射光束光軸に沿って収れん
、もしくは発散させる第１のレンズからなり、他方は入
射光束の略半分を境界面と平行で入射光束光軸と異なる
向きに偏向させる平面状光屈折面からなる光入射面と、
第１のレンズと略同一の光軸を有し、光入射面からの光
束を収れんさせる凸レンズ状の第２のレンズである光出
射面とからなる光学素子と、光学素子に入射し分割され
た２つの光束の、光学素子光軸方向の異なる位置に形成
される２つの焦点の間で、４つの受光領域において２つ
の光束の光量を略均一に受光する位置に設けられた、略
十字状の分割線を有する４分割光検出器と、４分割光検
出器の４つの受光領域のうち、対角位置にある受光領域
で発生した電気信号の和をとり、その和をとった各電気
信号の差をとる演算回路からなるフォーカス誤差信号検
出手段で構成されている。

作用 本発明は上記した構成によって、情報記録媒体上に集光
手段の焦点があっている場合、４分割光検出器上には同
じ大きさで同じ向きの２つの半円形の光スポットが形成
されている。さらに４つの受光領域で等しい光量を受光
するように４分割光検出器の分割線を調整しておくと、
環境温度変化などにより、４分割光検出器が分割線のど
ちらの方向に変位しても、４分割光検出器の４つの受光
領域で受光する光量は、対角位置にある受光領域より発
生する電気信号の和をとれば変化がなく、精度の高いフ
ォーカス誤差信号の検出が可能である。

実施例 以下、本発明の一実施例の光学ヘッドについて、図面を
参照しながら説明する。第１図は本発明の一実施例にお
ける光学ヘッドの概略構成を示す図である。

第ｌ図において、１は光源、２は対物レンズ、３は情報
記録媒体であるディスク、４はハーフミラー、６は光学
素子、６ａは光学素子６の光入射面である面Ａ、６ｂは
光学素子６の光入射面である面Ｂ，６ｃは光学素子６の
光出射面である面Ｃである。

また、７は４分割光検出器、８は演算回路である差動ア
ンプである。

光学素子６を拡大斜視図で第２図に示す。光学素子６は
入射光束を略２分割するように、入射光束光軸を通る分
割面を有しており、６ａはレンズ面である面Ａ、６ｂは
分割面で垂直で、入射光束光軸に垂直ではない平面上の
光屈折面である面Ｂである。また、６ｃは面Ａ６ａおよ
び而Ｂ６ｂを透過した光を収れんさせる、面Ａ６ａのレ
ンズと同一光軸の凸レンズである。第２図におけるＡ矢
視図をはじめとする４面図を第３図に示す。第２図およ
び第３図において、光学素子６の外形形状は入射光束光
軸側からみて４角形をしているが、これは円形その他の
形状でもさしつかえはない。また、第１図においては、
図面簡略化のため、光学素子６の機能説明に不要な外形
線、および情報信号検出手段およびトラッキング信号検
出手段については省略をしている． 以上のように構成された光学ヘッドの一実施例について
、以下その動作について説明を行う。第１図において、
光源ｌからの光は、平行光変換手段（図示せず）により
平行光となり、ハーフξラー４を経て、対物レンズ２に
よりディスク３上に光スポットを形戒する。ディスク３
からの反射光は、逆の経路をたどり、ハーフξラー４を
経て、光学素子６に入射する。光学素子６においては、
面Ａ６ａおよび面Ｂ６ｂにより光束は略同一光量に２分
割される。ここで面Ａ６ａは凸レンズ状になっているた
め、ここを通る光は収れんし、さらに面Ｃ６ｃで収れん
して、焦点Ｐを結ぶ。また、面Ｂ６ｂを通る光は屈折後
、面Ｃ６ｃで収れんして、焦点Ｑを結ぶ。焦点Ｐおよび
焦点ＱはＩ矢視図に示したように、光学素子６の分割面
と同一の平面に形成される。４分割光検出器７の受光面
は、焦点Ｐおよび焦点Ｑの間に位置し、受光面上では、
Ｇ矢視図に示したように、略合同で略同一光量の半円状
の光スポットＴおよびＳが形成される。ここで、４分割
光検出器７の４つの受光領域について、略同一の光量を
受光するようにしておけば、４つの受光領域で発生する
電気信号の対角同士を結線もしくは加算して得られる２
つの電気信号の差を、差動アンプ８でとることによりフ
ォーカス誤差信号の検出が可能である。第１図のように
、対物レンズ２の焦点がディスク３上に合っている場合
、フォーカス誤差信号は零になる。

ここで、ディスク３がＧの向きに微小変位して、対物レ
ンズ２に接近した場合を考える。この場合、光学素子６
に入射する光束は発散光となり、焦点Ｐおよび焦点Ｑは
、Ｇの向きに微小変位する。これにより、４分割光検出
器７上の光スポットＴは径が小さくなり、光スポットＳ
は径が大きくなる。

すなわち、受光領域ａおよびＣでは光量が減少し、受光
領域ｂおよびｄでは光量が増加する。したがって、差動
アンプ８の出力のフォーカス誤差信号は正となる。

また、ディスク３がＧと反対の向きに微小変位して、対
物レンズ２から遠ざかった場合は、接近した場合と逆の
原理で、負のフォーカス誤差信号を得ることができる。

第４図はディスク３に対物レンズ２の焦点があっている
状態で、４分割光検出器７が矢印Ｈ方向に微小変位した
場合を示している。ここで１１は４分割光検出器７の一
方向の分割線、破線で示した１３は分割線１１の変位前
の分割線である。変位後は、受光領域ａおよびｂでは光
量が減少し、受光領域Ｃおよびｄでは増加する。しかし
、光スポットＴおよびＳは、形状が略合同で、同じ向き
、略同一光量であるため、４つの受光領域での受光量の
対角同士の和は変わらず、等しい。したがって、差動ア
ンプ８により得られるフォーカス誤差信号は、４分割光
検出器７の微小変位前と比較して変化はなく、温度ドリ
フトなどの影響を受けにくい安定した信号の検出が可能
である。

以上のように、本実施例によれば、光学素子６により４
分割光検出器７上に、略合同で略同一光量かつ同じ向き
の２つの光スポットを形成し、４分割光検出器７の４つ
の受光領域で略同一光量を受光するように４分割光検出
器７の位置を設定し、４分割光検出器７の４つの受光領
域の対角同士で発生した電気信号の和をとり、それらの
差を差動アンプ８でとることにより、簡単な構成で、光
量ｔｎ失がなく、温度ドリフトなどに強い安定したフォ
ーカス誤差信号の検出が可能な光学ヘッドを少ない構威
部品数で実現することができる。

なお、本実施例においては、光学素子６における面Ａ６
ａは凸レンズとしたが、これは凹レンズであっても同等
の効果が得られる。また、面Ａ６ａおよび面Ｃ６ｃが共
に凸レンズの場合でもこれらの曲率は同一である必要は
ない。さらに面Ａ６ａおよび面Ｃ６ｃの少なくとも一方
を、収差を除くための非球面形状とすれば、光学素子６
の特性をさらに良くすることが可能である。

また、光学素子６は、硝材を研磨することにより作製し
ても良いが、樹脂もしくはガラスなどをプレスやモール
ドなどの戒型法により作製すれば、より量産効果が高く
、ローコストな光学ヘッドを実現可能である。

発明の効果 本発明は、光学ヘッドにおけるフォーカス誤差信号検出
手段としで、入射光束を空間的に２分割する入射光束光
軸を含む略平面状の境界面を有し、一方は入射光束の略
半分を入射光束光軸に沿って収れん、もしくは発散させ
る第１のレンズからなり、他方は入射光束の略半分を境
界面と平行で入射光束光軸と異なる向きに偏向させる平
面状光屈折面からなる光入射面と、第１のレンズと略同
一の光軸を有し、光入射面からの光束を収れんさせる凸
レンズ状の第２のレンズである光出射面とからなる光学
素子と、光学素子に入射し分割された２つの光束の、光
学素子光軸方向の異なる位置に形成される２つの焦点の
間で、４つの受光領域において２つの光束の光量を略均
一に受光する位置に設けられた、略十字状の分割線を有
する４分割・光検出器と、４分割光検出器の４つの受光
領域のうち、対角位置にある受光領域で発生した電気信
号の和をとり、その和をとった各電気信号の差を演算回
路でとることにより、少ない構威部品数からなる簡単な
構成で、光量損失がなく、温度ドリフトなどに強い安定
したフォーカス誤差信号の検出が可能な優れた光学ヘッ
ドを実現できるものである．

【図面の簡単な説明】

第ｌ図は本発明の一実施例における光学ヘッドの概略図
、第２図および第３図はその要部の概略図、第４図は動
作説明のための概略図、第５図および第６図は従来の光
学ヘッドの概略図である。 １・・・・・・光源、２・・・・・・対物レンズ、３・
・・・・・ディスク、４・・・・・・ハーフξラー、６
・・・・・・光学素子、７・・・・・・４分割光検出器
、８・・・・・・差動アンプ、１１・・・・・・分割線
、１３・・・・・・変位前の分割線。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）入射光束を空間的に２分割する前記入射光束光軸
   を含む略平面状の境界面を有し、一方は前記入射光束の
   略半分を前記入射光束光軸に沿って収れん、もしくは発
   散させる第１のレンズからなり、他方は前記入射光束の
   略半分を前記境界面と平行で前記入射光束光軸と異なる
   向きに偏向させる平面状光屈折面からなる光入射面と、
   前記第１のレンズと略同一の光軸を有し、前記光入射面
   からの光束を収れんさせる凸レンズ状の第２のレンズか
   らなる光出射面とで構成されることを特徴とする光学素
   子。
2. （２）第１および第２のレンズの曲率が互いに異なるこ
   とを特徴とする請求項（１）記載の光学素子。
3. （３）第１および第２のレンズのうち、少なくとも一方
   を非球面形状としたことを特徴とする請求項（１）記載
   の光学素子。
4. （４）材料が樹脂もしくはガラスで、成型により形状を
   成したことを特徴とする請求項（１）記載の光学素子。
5. （５）光学素子と、略十字状の分割線を有する４分割光
   検出器と、演算回路で構成され、前記４分割光検出器は
   、前記光学素子に入射し分割された２つの光束の、前記
   光学素子光軸方向の異なる位置に形成される２つの焦点
   の間で、４つの受光領域において２つの光束の光量を略
   均一に受光する位置に設けられ、演算回路は前記４分割
   光検出器の４つの受光領域のうち、対角位置にある受光
   領域で発生した電気信号の和をとり、その和をとった各
   電気信号の差をとることを特徴としたフォーカス誤差信
   号検出装置。
6. （６）光源と、前記光源からの光を情報記録媒体上に集
   光させる集光手段と、前記情報記録媒体において反射さ
   れた光束を前記集光手段から分離する手段と、前記情報
   記録媒体上の情報信号検出手段と、トラッキング誤差信
   号検出手段と、請求項（５）記載のフォーカス誤差信号
   検出装置により構成されたことを特徴とする光学ヘッド
   。