JPH073698B2

JPH073698B2 - 光学式ピツクアツプ

Info

Publication number: JPH073698B2
Application number: JP60004318A
Authority: JP
Inventors: 国雄山宮
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1985-01-14
Filing date: 1985-01-14
Publication date: 1995-01-18
Anticipated expiration: 2010-01-18
Also published as: JPS61162832A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は、光学式ピックアップ、更に詳しくは、光ビー
ムを光ディスクの情報トラック面に集光して情報を記録
し、あるいは光ディスクに集光した光ビームが情報トラ
ック面のピットによって変調された光を検出して情報を
再生するための光学式ピックアップに関する。

（従来技術）近年、DAD（ディジタル・オーディオ・ディスク）にお
ける光学式ディスク、例えばCD（コンパクト・ディス
ク）、光学式ビデオディスク、光学式文書ファイルディ
スク、光学式静止画ディスク等の光ディスクが出現し、
これらの光ディスクは大容量の情報記録再生媒体として
広く用いられてきている。

このような光ディスクは、CD（コンパクト・ディスク）
を例にすれば、光ディスク面に螺旋状の情報トラックが
形成されていて、この情報トラックはアナログオーディ
オ信号をPCM化したディジタル信号に対応するピット列
でもって形成されている。

このピット列の読出しは、光ディスクを回転させながら
レーザ光源からの光ビームを対物レンズによってピット
列上に集光させ、このときにピット列によって変調され
た反射光を検出することによって行われている。

そして、このような光ディスクの特長の１つは情報の記
録密度が非常に高いことであり、そのため情報トラック
の幅、言い換えればピットの幅が非常に狭くなっており
（例えば0.4μｍ）、また情報トラックのピッチも非常
に狭くなっている（例えば167μｍ）。

このように、幅とピッチが非常に狭い情報トラックから
ピット情報を正確に読取るためには、対物レンズを光デ
ィスクの情報トラックに対して常に合支焦状態となるよ
うにして情報トラック上での光ビームのスポット径を所
定のものとする必要がある。

このためかかる光学式ピックアップにおいては、対物レ
ンズの情報トラック面に対する焦点はずれを検出する装
置を有し、この装置の出力信号に基づいて対物レンズを
その光軸方向に変位させるフォーカシング制御が行われ
る。

このような、焦点はずれを検出する装置としては、例え
ば特開昭59-90238号公報に開示されているように、光デ
ィスクの情報トラック面からの反射光の光路中にナイフ
エッジ部を設け、このナイフエッジ部を通過する、上記
反射光を光検出器で受け、この光検出器上のスポットの
移動に基づいて合焦状態の検出を行うようにしたものが
ある。

しかしながら、このような従来の装置にあっては、光学
式ピックアップが大形化し、ナイフエッジ部によって上
記情報トラックからの反射光の一部が覆われる。このた
めに光源の出力光の利用効率が低下すると共に光検出器
におけるS/N比が悪化し、光源の出力を大きくしないと
精度の良い検出が行なえなくなるおそれがあり、これに
ともなって高価格化を招くことになる。

また、一般に光源としては半導体レーザが用いられてお
り、このレーザの出力ビームの広がり角は楕円形状を有
している。このために正確な円形ビームを情報トラック
上に位置させる必要のある記録用光学式ピックアップに
おいては半導体レーザの光を円形ビームに変換する整形
プリズムを用いる必要がある。このような場合において
も上述同様の問題が生じる。

一方、特開昭57-30810号公報には、光源と対物レンズと
の間に小型のプリズムからなるくさびを配置して、フォ
ーカシング検出を行なう装置について説明されている。
しかし当該先行技術の構成では記録媒体上での焦点検出
用の光スポットが情報読取用の光スポットと一致してい
ないため正確な焦検誤差信号が検出できない欠点があ
る。

また特開昭59-33636号には回折格子を用いて情報信号と
焦点誤差信号を得るようにした技術が説明されている
が、当該先行技術では記録媒体へ向う光束のうち情報読
取用の光束が同心円状回折格子の一部にだけしか入射し
ていない構成になっているので、記録媒体上での光スポ
ットの径を小さくできず、結果として高密度の情報読取
りができない欠点がある。

（目的）本発明の目的は上記欠点を解決した、小型化された高精
度の焦点検出装置を備えた光ピックアップを提供するこ
とを目的とする。

（概要）本発明の光学式ピックアップは、光源から出射した光を
対物レンズにより記録媒体上に収束しその反射光を光検
出器により受光するようにした光学式ピックアップにお
いて、前記光源と前記対物レンズとの間の光路中であって、前
記対物レンズの、前記光源側の表面上に前記対物レンズ
の開口径よりも小さな開口の焦点検出用の光学レンズを
配置すると共に、前記対物レンスの開口径全域に亘って
前記光源からの光束を入射させ且つ前記対物レンズから
出射した収束光を前記記録媒体へ入射させ、更に前記記
録媒体からの反射光束のうち前記光学レンズを通過した
光束を焦点検出用の光検出器へ入射させるようにしたこ
とを特徴とするものである。更に本発明の光学式ピック
アップは、光源から出射した光を対物レンズにより記録
媒体上に収束しその反射光を光検出器により受光するよ
うにした光学式ピックアップにおいて、前記光源と前記対物レンズとの間の光路中であって、前
記対物レンズの、前記光源側の表面上に前記対物レンズ
の開口径よりも小さな開口径の焦点検出用の光学レンズ
を配置すると共に、前記対物レンズの開口径全域に亘っ
て前記光源からの光束を入射させ且つ前記対物レンズか
ら出射した収束光を前記記録媒体へ入射させ、更に前記
記録媒体からの反射光束のうち前記光学レンズを通過し
た光束を焦点検出用の光検出器へ入射させるようにした
光学系を内部に組込んだレンズホルダを電磁駆動手段に
よりトラッキング方向とフォーカシング方向に駆動する
ようにしたことを特徴とするものである。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。先ず一
実施例を第１図ないし第５図を用いて説明する。

本実施例の光学系及び信号処理系を示す第１図および第
２図において、半導体レーザ光源（以下「光源」と略称
する）１の前方には、同光源１からの光ビームＰを平行
光束化するためのコリメータレンズ２が配置され、この
コリメータレンズ２の同レンズの中心光軸に対して所定
角度の傾斜面をもつ整形プリズム54が配置されている。
この整形プリズム54は、光源１の射出光の有する楕円状
の広がり角を円状の広がり角に変換するものであって、
同整形プリズム54の前方には、偏光ビームスプリッタ３
が配置されている。

この偏光ビームスプリッタ３の偏光面3aは、紙面に垂直
な方向に直線偏光する光を透過し、紙面に水平な方向に
直線偏光する光を反射するもので、同偏光ビームスプリ
ッタ３の前方には直線偏光を円偏光に変換、または円偏
光を直線偏光に変更する1/4波形板４が配置されてい
る。この1/4波長板４の前方には対物レンズ５が配置さ
れ、同対物レンズ５には、後述するフォーカシングコイ
ル６が取り付けられている。これらは、入射光と反射光
の偏光角を90度回転させることにより、往復の光路を分
離させるために配置されている。

上記対物レンズ５の焦点距離位置には、図示しないモー
タによって回転駆動される光ディスク７の情報トラック
面7aが配されている。

そして、対物レンズ５の、前記光源側の表面上には、前
記対物レンズの開口径よりも小さな開口の焦点検出用の
光学レンズであるマイクロレンズ55が情報トラック面7a
からの反射光ビームを集束させるために接着されてい
る。また、偏心ビームスプリッタ３の上面の、上記マイ
クロレンズ55に対応する位置にはシリンドリカルレンズ
56が密着されている。上記偏光ビームスプリッタ３の側
面には所定距離を保って光検出器80が配置されている。
この光検出器80はトラッキングエラー信号Trと情報信号
RFを作り出すための第１の受光素子81と第２の受光素子
82が形成され、上記シリンドリカルレンズ56を通過する
反射光ビームＱが偏光面3aを反射した位置にはフォーカ
シングエラー信号F₀を作り出すための第３ないし第６の
受光素子83〜86が上記反射光ビームＱの０次光を受ける
ように形成されている。

この光検出器80の各受光素子81〜86は、第２図に示すよ
うに正方形の受光領域を２分割した第１及び第２の受光
素子81,82と、第２の受光素子82の中央に配置された、
円形受光領域を放射状に４分割した第３ないし第６の受
光素子83〜86となっている。

そして、第３及び第５の対の受光素子83,85の各出力端
は、加算増幅回路87のそれぞれの非反転入力端に接続さ
れ、第４及び第６の対の受光素子84,86の各出力端は加
算増幅回路88のそれぞれの非反転入力端に接続されてい
る。そして、上記加算増幅回路87の出力端は誤差増幅回
路89の反転入力端に接続され、同回路89の非反転入力端
は上記加算増幅回路88の出力端に接続されていて、上記
誤差増幅回路89の出力端にフォーカシングエラー信号F₀
が得られるようになっているまた、加算増幅回路87,88の各出力端は加算増幅回路90
のそれぞれの非反転入力端に接続されている。この加算
増幅回路90の出力端と上記第２受光素子82の出力端のそ
れぞれは、加算増幅回路91の各非反転入力端に接続され
ている。そして、第１の受光素子81の出力端は誤差増幅
回路92の非反転入力端に接続され、同回路92の反転入力
端は上記加算増幅回路91の出力端に接続されていて、上
記誤差増幅回路92の出力端にトラッキングエラー信号Tr
が得られるようになっている。

更に上記第１の受光素子81の出力端と、上記加算増幅回
路91の出力端のそれぞれは、加算増幅回路93の各非反転
入力端に接続されていて、同回路93の出力端から情報信
号RFが得られるようになっている。

このように構成された本実施例において、情報トラック
面7aからの反射光ビームＱはマイクロレンズ55によって
集束され、シリンドリカルレンズ56を通過し、偏光面3a
を反射し第３ないし第６の受光素子83〜86に入射され
る。このときジャストフォーカス時においては反射光ビ
ームＱが対物レンズ５とマイクロレンズ55によってシリ
ンドリカルレンズ56に焦点を結ぶので、偏光面3aを反射
して第３ないし第６の受光素子83〜86に入射されるスポ
ット形状は第３図に示すように円形スポットになる。

一方、前ピン状態と後ピン状態においては第４図または
第５図に示すように第３ないし第６の受光素子83〜６へ
のスポット形状がたて長の楕円または横長の楕円とな
る。従って、対の第３及び第５の受光素子83,85の加算
出力、即ち、加算増幅回路87の出力と、対の第４及び第
６の受光素子84,86の加算出力、即ち、加算増幅回路88
の出力との差を誤差増幅回路89で求めることによってフ
ォーカシングエラー信号F₀が得られる。このフォーカシ
ングエラー信号F₀は、ジャストフォーカス時には０で、
デフォーカス時には前ピン、後ピンのずれ方向に応じた
極性の出力が得られるのでフォーカシングコイル６に信
号F₀に応じた電流を流すと常にジャストフォーカス状態
が保たれる。

そして、上記実施例の光学系におけるフォーカシング駆
動とトラッキング駆動を行なうためには、例えば第６図
に示すように光学系200をホルダー201に収納し、このホ
ルダー201の両端を対物レンズ５の光軸に対して直交す
る方向及び光軸方向に偏倚する２次元ばね202,203で支
持する。この２次元ばね202（203）は第７図に示すよう
に放射状にばね部を一体に形成した、フォーカシング方
向に偏倚する円板形の板ばね202a（203a）の中心に円筒
状のボス部202b（203b）を設け、このボス部202b（203
b）にトラッキング方向に偏倚する一対の板ばね202c,20
2c（203c,203c）を対向させて設け、接着剤等を用いて
板ばね202c,202c（203c,（203c）をホルダー201に固定
する。

一方、ホルダー201をフォーカシング方向およびトラッ
キング方向に移動制御する制御機構として、図示例では
ホルダー201の周面にトラッキング用磁気モータ204,205
を相対向させて配設するとともに、底面にフォーカシン
グ用磁気モータ206を配設する。磁気モータ204〜206は
すべて同一機構をなしているため、ここでは磁気モータ
204を取り上げて説明し同一部分には番号の後に同一符
号を記して他の磁気モータ205,206の説明を省略する。
図示例では、円筒状に形成したヨーク204aの一端に円盤
状マグネット204bを嵌め込み、このマグネット204bの中
心に孔204cを形成し、ここに円筒状のセンターボール20
4dを固定して磁気回路を構成する。この磁気回路の磁気
ギャップ204eにトラッキングコイル204fを挿入して磁気
モータ204を構成する。

このピックアップは光ディスク７がなんらかの原因で面
振れを起こした場合、フォーカシングエラー信号に応じ
てフォーカス用磁気モータ206のフォーカシングコイル2
04fに電流を流し、フレミングの法則によりフォーカシ
ングコイル204fを上下方向に駆動して、対物レンズ５の
焦点状態を調整する。一方、光ディスク７の中心がずれ
て偏心を起した場合、トラッキングエラー信号に応じて
トラッキング用の磁気モータ204,205のトラッキングコ
イル204f,205fに電流を流し、トラッキングコイル204f,
205fを左右方向に移動させてレンズ５の焦点を光ディス
ク７の情報トラック面7aのピットパターンに追従させる
ことができる。

なお、上記各実施例における整形プリズムは必要に応じ
て設ければ良く、記録用の光学式ピックアップにおいて
円形開口を有するマスクを用いても良い。また、当然の
ことながら、光源から射出される光ビームが円形状の広
がり角を有する場合には上記整形用プリズムを用いる必
要はない。

（発明の効果）本発明の光学式ピックアップは光源と対物レンズとの間
の光路中に対物レンズの開口径よりも小さな開口の焦点
検出用の光学レンズを配置して対物レンズの開口径全域
を使って記録媒体へ集束光を照射し、該光学レンズから
出射した光束により焦点誤差信号を得るようにしたか
ら、十分小さな光スポットを記録媒体面に照射でき、こ
の結果高密度の読取りが可能となると共に装置を小型に
できる利点がある。更に媒体面に照射された前記光スポ
ットの反射光の一部を使用して焦点誤差信号を得るので
読取光スポット位置での焦点検出が可能となり結果とし
て高精度の情報読取りが可能となる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す光学式ピックアップ
における光学系の構成図、第２図は、上記第１図の光学系における光検出器に接続
される信号処理回路、第３図〜第５図は、上記光検出器の作用をそれぞれ説明
するための正面図、第６図は、上記第１図の光学系をフォーカシング動作お
よびトラッキング動作させるための駆動機構の正面図、第７図は、上記第６図の駆動機構における板ばねの斜視
図である。１……半導体レーザ光源２……コリメータレンズ３……偏光ビームスプリッタ４……1/4波長板５……対物レンズ７……光ディスク８……光検出器 55……マイクロレンズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源から出射した光を対物レンズにより記
録媒体上に収束し、その反射光を光検出器により受光す
るようにした光学式ピックアップにおいて、前記光源と前記対物レンズとの間の光路中であって、前
記対物レンズの、前記光源側の表面上に、前記対物レン
ズの開口径よりも小さな開口径の焦点検出用の光学レン
ズを配置すると共に、前記対物レンズの開口径全域に亘
って前記光源からの光束を入射させ、かつ、前記対物レ
ンズから出射した収束光を前記記録媒体へ入射させ、更
に前記記録媒体からの反射光束のうち、前記光学レンズ
を通過した光束を焦点検出用の光検出器へ入射させるよ
うにしたことを特徴とする光学式ピックアップ。
【請求項２】光源から出射した光を対物レンズにより記
録媒体上に収束し、その反射光を光検出器により受光す
るようにした光学式ピックアップにおいて、前記光源と前記対物レンズとの間の光路中であって、前
記対物レンズの、前記光源側の表面上に、前記対物レン
ズの開口径よりも小さな開口径の焦点検出用の光学レン
ズを配置すると共に、前記対物レンズの開口径全域に亘
って前記光源からの光束を入射させ、かつ、前記対物レ
ンズから出射した収束光を前記記録媒体へ入射させ、更
に前記記録媒体からの反射光束のうち、前記光学レンズ
を通過した光束を焦点検出用の光検出器へ入射させるよ
うにした光学系を内部に組み込んだレンズホルダを電磁
駆動手段によりトラッキング方向とフォーカシング方向
に駆動するようにしたことを特徴とする光学式ピックア
ップ。