JPH07118082B2 - 光ヘツド装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は光ヘツド装置に関し、特に光デイスク等の情報
記録担体からの信号読出し、あるいは情報担体に用いる
のに適した光ヘツドに関する。

〔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56−57
013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によって光デイスク１の情報トラ
ツク２に集光される。そして、光デイスク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19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、光デイスク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
ましい厚さに薄くすることが不可能であり、この結果フ
オ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１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、ｉ＝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。

いま、通常のコンパクトデイスク用光ヘツドの標準的な
値として、デイスク側のN.A.を0.47,レーザー側のN.A.
を0.104、すなわちレーザーからデイスク面上に対する
結像横倍率βを−1/4.5倍とする。このときのフオーカ
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、これはそのままフオー
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オーカスエラー検出を
行う光ヘツド装置のセンサー上の光スポツト形状を模式
的にあらわしたものである。本来円形の光スポツトが生
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、フオ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、トラツキングエラーからのクロス
トークの増加、プツシユ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、フオーカスエラー検出感度を十分向上させ、同
時にトラツキングエラーからのクロストーク防止、およ
びトラツキングエラー検出性能の向上をも達成し得る光
ヘツド装置を提供することにある。

本発明の上記目的は、発散光束を発する光源と、前記発
散光束を情報担体上に集光する集光手段と、前記光源と
前記集光手段の間に配設される平行平板又はプリズムか
らなる光学素子と、前記光学素子から射出する光束を検
出する光検出器とを備え、前記光源から発した発散光束
は、前記光学素子の第１の面より反射され、前記集光手
段によって前記情報担体上に集光され、前記情報担体か
らの反射光は、前記集光手段を通って前記光学素子に前
記第１の面から入射し、前記第１の面の裏面である第２
の面で内面反射され、前記第１の面を透過又は反射した
後、非点収差を有する光束となって前記光学素子から射
出し、前記非点収差を有する光束を前記光検出器で検出
することによって、焦点位置誤差検出を行う光ヘッド装
置において、前記光源と前記光学素子の間に、前記光源
から発した発散光束の広がり角をより小さな広がり角に
変換して前記光学素子に導く収束光学系を配設すること
によって達成される。

〔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７から発した発散光束９は、収束レ
ンズ６により、より小さな角度広がりの発散光束８に変
換される。ここで用いられる収束レンズ６は、両側が球
面であっても、所謂アプラナチツ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
ハーフミラーにより反射されて、対物レンズ16を通り、
収束光束となり、光デイスク１に入射する。

光デイスクの情報記録面２により反射された情報を含む
光束は、平行平板10のハーフミラー面である第１の面19
を透過した後、第１の面19の裏面である第２の面18に配
設された反射鏡により反射され、第１の面19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を用いずに光ヘツド装置を構成した
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、全体としてフオーカスエラー検出および信号読出
しS/N比の劣った光ヘツドとなってしまう。

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
た非球面ガラスモールドレンズ６およびパツケージ部61
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
されたハーフミラー面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10′外に射出し、非点収差を
有する光束８′となる。

このプリズム10′は光路を転回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オ
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、透光光束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、光ヘツ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10mm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８μｍという高感度のフオ
ーカスエラー検出が達成される。

また、この光束広がり角を小さくすることは、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により光束広がり角を1/4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10mmの
平行平板が実効的には厚さ0.6mmの平行平板10と同一と
なる。この光束広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、光源からの光束広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。この一
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はハーフミラー面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、無限遠結像対物レンズ16′だけをフオ
ーカスおよびトラツ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
よび結像性能やフオ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
いた光ヘツ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、あるいはプリ
ズムによる非点収差を用いたフオ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、フオーカスエラー
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、フオーカスエラー検出性能の向上およびトラ
ツ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１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図は従来の光ヘツ
ド装置の概略図、第５図は従来の光ヘツド装置における
コマ収差の影響を説明する図である。 １……光デイスク、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、10′…
…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、19……ハーフ
ミラー面。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発散光束を発する光源と、前記発散光束を
   情報担体上に集光する集光手段と、前記光源と前記集光
   手段の間に配設される平行平板又はプリズムからなる光
   学素子と、前記光学素子から射出する光束を検出する光
   検出器とを備え、 前記光源から発した発散光束は、前記光学素子の第１の
   面により反射され、前記集光手段によって前記情報担体
   上に集光され、 前記情報担体からの反射光は、前記集光手段を通って前
   記光学素子に前記第１の面から入射し、前記第１の面の
   裏面である第２の面で内面反射され、前記第１の面を透
   過又は反射した後、非点収差を有する光束となって前記
   光学素子から射出し、 前記非点収差を有する光束を前記光検出器で検出するこ
   とによって、焦点位置誤差検出を行う光ヘッド装置にお
   いて、 前記光源と前記光学素子の間に、前記光源から発した発
   散光束の広がり角をより小さな広がり角に変換して前記
   光学素子に導く収束光学系を配設することを特徴とする
   光ヘッド装置。
2. 【請求項２】前記収束光学系は、前記光源からの発散光
   束の広がり角を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。