JPS62257635A

JPS62257635A - 光学ヘツド

Info

Publication number: JPS62257635A
Application number: JP61100754A
Authority: JP
Inventors: Hideo Ando; 秀夫安東
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-04-30
Filing date: 1986-04-30
Publication date: 1987-11-10

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、たとえば追加記録可能なコンパクト・ディ
スクやビデオディスク、あるいは消去可能なコンピュー
タ・アウトプット・メモリ等のメモリ装置もしくはレー
ザカード等に適用され、集束光を用いて情報記憶媒体に
対し少なくとも情報の記録、再生を行うための情報記録
再生装置等に適用される光学ヘッドに関する。

（従来の技術）＝ａに、光デイスク装置などに用いられる光学ヘッドは
、半導体レーザから発せられたレーザ光をコリメートレ
ンズ（集光レンズ）、偏光ビームスプリッタ、および１
７４波長板を順次通過させた後、対物レンズによりスパ
イラルあるいは同心円状にトラックを有する情報記憶媒
体（光ディスク）上に集光し、この情報記憶媒体から反
射したレーザ光を上記対物レンズ、１７４波長板、偏光
ビームスプリッタ、および投光レンズ（集光レンズ）を
順次通過させた後、光検出器で電気信号に変換して出力
するようになっている。これにより、その光検出器から
の出力を用いて情報記憶媒体に記録された情報の読取り
、対物レンズの情報記憶媒体に対する焦点ぼけ検出、情
報記憶媒体上のトラックずれ検出が行われるようになっ
ている。

ところが、上記のような光学ヘッドでは、半導体レーザ
と光検出器とが離れた位置に設けられているため、半導
体レーザから情報記憶媒体へ導かれるレーザ光と情報記
憶媒体から光検出器へ導かれるレーザ光が大部分具なる
光路を進むことになり、光学ヘッドが大形化し重いもの
となってしまうという欠点があった。このため、この光
学ヘッドを用いた光デイスク装置のアクセス時間が長く
なるという欠点があった。

（発明が解決しようとする問題点）この発明は、大形化し重いものとなって、アクセス時間
が長くなるという欠点を除去するもので、構成の簡素化
による小形軽口化が図れ、しかも軽量化によるアクセス
時間の短縮化が図れる光学ヘッドを提供することを目的
とする。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）この発明の光学ヘッドは、発散性の光を発生する光源、
この光源から発せられる光をトラックを有する情報記憶
媒体上に集光させる対物レンズ、上記光源の近傍に設け
られ、上記対物レンズから上記情報記憶媒体を介して導
かれる光を、上記情報記憶媒体に対する焦点ぼけを検出
するための光と、上記情報記憶媒体に導かれた光の上記
トラックに対するずれを検出するための光とに分割する
光分割部材、およびこの光分割部材により分割された光
を電気信号へ変換する光検出器が支持部材により一体に
構成され、上記構成要素全体が移動してトラックずれ、
焦点ぼけ補正を行うようになっている。

（作用）この発明は、光源、対物レンズ、光分割部材、および光
検出器を一体に構成するようにしたものである。

（実施例）以下、この発明の一実施例を第１図から第４図を参照し
ながら説明する。

第４図はこの発明に係わる情報記録再生装置を示すもの
で、この図中１はディスク状の情報記憶媒体であり、こ
れは駆動シャフト２により回転駆動されるターンテーブ
ル３上にｌ！置され、上側から押え部材４により押えら
れている。

この情報記憶媒体１は少なくとも片面にレーザ光等によ
る情報の記録、再生、消去が可能である記録層を具備し
た記録領域を有している。この記録領域にはプリグルー
プによるトラッキングガイド（トラック）がスパイラル
状あるいは同心円状に形成されている。

この情報記憶媒体１の下方には光学ヘッド５が設けられ
、これは固定部６に情報記憶媒体１の径方向に沿ってス
ライド自在に設けられたスライド部７に取付けられてい
る。

さらに、光学ヘッド５はスライド部７に対して上下方向
（情報記憶媒体１に対して近付いたり遠ざかったりする
方向）に移動可能となっている。

そして、情報の記録、再生、消去の開始時のアクセスは
ＣＰＪＪ８が光学ヘッド５の移動用プログラムを作り、
Ｄ／Ａコンバータ９を介して光学ヘッド移動用駆動回路
１０を作動させ光学ヘッド５全体を図示矢印ａ方向移動
するようになっている。

また、アクセス時は情報記憶媒体１に設けられたトラッ
キングガイドの数が計数され、これにより光学ヘッド５
の現在の位置が確認されるようになっている。すなわち
、トラックずれ検出回路１１の出力信号が２値化回路１
２により２値化され、光学ヘッド５がトラッキングガイ
ドを１本横切ると２値化回路１２から１パルスが発生す
るようになっており、このパルス数がトラック数計数用
カウンタ１３でカウントされるようになっている。

さらに、アクセス終了後にはトラックずれ補正が開始さ
れる。すなわち、光学ヘッド５内の後述する光検出器１
４から得られる光電信号がそれぞれプリアンプアレイ１
５で増幅され、演算回路１６を介してトラックずれ検出
回路１１に供給され、これによりトラックずれ検出信号
が得られる。

そして、その信号がアナログスイッチ１７が作動してい
る場合には光学ヘッド移動用駆動回路１０に供給され、
これにより光学ヘッド５全体が移動されてトラックずれ
補正が行われるようになっている。

前述したように、上記光学ヘッド５内には対物レンズ１
８が設けられ、この対物レンズ１８は光学ヘッド５一体
化され、光学ヘッド５全体とじて上下方向（対物レンズ
１８の軸方向）すなわち情報記憶媒体１に対して接離す
る一軸方向にも移動可能となっている。そして、後述す
る焦点ぼけ検出回路１９の信号に応じて光学ヘッド移動
用駆動回路２０より光学ヘッド５全体を図示矢印す方向
移動することにより、対物レンズ１８の焦点位置を移動
するようになっている。また、焦点ぼけサーボループが
閉じられる直前にはアナログスイッチ２１が切換えられ
、これにより自動引込み回路２２が作動し、光学ヘッド
５つまり対物レンズ１８が初期位置に移動されるように
なっている。

また、記録用光ｆｆｉ設定部２４は外部様器（図示しな
い）からインターフェース３２および記録用信号処理回
路２３を介して供給される、情報記憶媒体１に記録され
る情報に応じた記録信号を出力するもので、再生用光ｍ
設定部２５は消去信号を出力するもので、再生用光！設
定部２６は再生信号を出力するもので、アナログスイッ
チ２７は上記各設定部からの信号をｃｐｕｓの制御のも
とに切換えてレーザ光駆動回路２８へ出力するものであ
る。なお、２９は情報信号読取り回路、３０は２値化回
路、３１は情報信号の変調、復調及びエラー訂正等を行
う再生信号処理回路、３２はインターフェース回路であ
る。

第１因は光学ヘッド５を概略的に示すものである。この
第１図の光学系は合焦時、情報記憶媒体１上に複数の集
光スポットを形成することの可能なマルチビーム光学系
であり、しかもそのうち１個は記録、再生用として情報
記憶媒体１上で円形の集光スポットを形成し、また別の
１個は消去用として情報記憶媒体１上で楕円形の集光ス
ポットを形成する構造になっている。すなわち、半導体
レーザアレイ（光源）６１は、第２図に示すように、記
録、再生用レーザ光１ａを発生する記録、再生用半導体
レーザ６１ａと消去用レーザ光１．−ｂを発生させる消
去用半導体レーザ６１ｂとを備えたものである。この半
導体レーザアレイ６１の記録、再土用半導体レーザ６１
ａから発せられた記録、再生用レーザ光Ｌａと消去用半
導体レーザ６１ｂから発せられた消去用レーザ光Ｌｂは
発散光のまま、プリズム部６３に入射される。このプリ
ズム部６３のレーザ光入射面は光軸に対して直角な垂直
面６３ａとなっている。上記半導体レーザアレイ６１の
表側から発生される消去用レーザ光Ｌｂは、シリンドリ
カルレンズによって構成されるビーム状態変換部材６１
１によりビームの進行方向あるいはスポットサイズの変
更が行えるようになっている。これにより、消去用レー
ザ光Ｌｂの一軸方向（ある特定方向）の発散、収束状態
を変化させ、情報記憶媒体１上で楕円形をした集光スポ
ットが形成されるようになっている。上記ビーム状態変
換部材６１１は消去用レーザ光Ｌｂの発光点出口近傍に
配置するようになっている。

上記プリズム部６３の垂直面６３ａに入射したレーザ光
１ａ、１ｂはプリズム部６３の他の一面に設けられた偏
光ビームスブリット面６４で略１００％が反射され、１
／４波長板７０を通過して円偏光光となる。この円偏光
光は対物レンズ１８を通過後、情報記憶媒体１上で集光
される。

上記対物レンズ１８は入射面、出射面がともに非球面に
なっており、１個の光学部品たとえばガラスあるいはプ
ラスチックスによって構成されている。

上記半導体レーザアレイ６１の記録、再生用半導体レー
ザ６１ａから発せられた記録、再生用レーザ光１ａと消
去用半導体レーザ６１ｂから発せられた消去用レーザ光
Ｌｂは、発散角βは、第１図の紙面と平行な方向（実線
で示した軌跡）と、紙面に垂直な方向（破線で示した軌
跡）とで異なっている。これに対応して、対物レンズ１
８の非球面曲面１８ａ、１８ｂも、第１図の紙面と平行
な方向（実線で示した曲線）と、紙面に垂直な方向（破
線で示した曲線）とで曲率を変えることにより、情報記
憶媒体１上での収束角αが紙面に平行な方向と垂直な方
向とで等しくなる。このため、記録、再生用レーザ光１
ａは情報記憶媒体１上で略円形の集光スポットが得られ
るようになっている。

上記記録、再生用レーザ光１−ａの発散角βは、通常±
１０〜±２０度と狭く、これに対して情報記憶媒体１上
で充分に小さな集光スポットを得るためには、収束角α
を大きくする必要がある。このため、１／４波長板７０
を通過後の対物レンズ１８の非球面曲面１８ｂは凹レン
ズ曲率を変え、発散角をより大きく広げている。これに
より、上記記録、再生用レーザ光Ｌａの発散角βの違い
に応じて紙面と平行な方向と垂直な方向で凹レンズ曲率
を変え、発散角βの広げる度合いを変えている。

その後、対物レンズ１８の非球面曲面１８ａでは、凸レ
ンズ作用を持たせて、上記記録、再生用レーザ光１ａと
消去用レーザ光１ｂを収束光に変化させている。このと
きの発散角βと収束角αの比α／βが近似的に結像横倍
率を示している。

上記情報記憶媒体１上で集光されたレーザ光Ｌａ、Ｌｂ
は、この情報記憶媒体１上で反射し、再び対物レンズ１
８．１／４波長板７０を通過した後、プリズム部６３に
入射され偏光ビームスブリット面６４に戻される。ここ
で、レーザ光Ｌａ。

１ｂは１／４波長板７０を往復することにより偏光ビー
ムスブリット面６４で反射された際に比べ撮動方向が９
０度向回転た直線漏光光となる。このため、偏光ビーム
スブリット面６４に戻されたレーザ光Ｌａ、Ｌｂはこの
偏光ビームスブリット面６４を通過し、その背後に存在
し、かつ偏光ビームスブリット面６４に重合された光分
離反射部材６５の互いに傾きをもって隣接した２つの光
反射面としての光反射性平面６５ａ１光反射性シリンド
リカル面６５ｂに到遅する。上記光反射部材６５で反射
したレーザ光は、再び偏光ビームスブリット面６４を通
過し、光検出器１４に向かう。

上記記録、再生用レーザ光１ａのうち、光反射性平面６
５ａで反射した光は、焦点ぼけ検出用レーザ光Ｌｆとな
り、第２図に示すように、合焦時、焦点ぼけ検出用光検
出セル６６ａと６６ｂの間に集光される。また、光反射
性シリンドリカル面６５ｂで反射した光はトラックずれ
検出用レーザ光Ｌｔとなり、合焦時、第２図に示すよう
に光検出器１４上のトラックずれ検出用光検出セル６７
ａ、６７ｂ上に照射される。上記光反射性平面６５ａと
光反射性シリンドリカル面６５ｂの光反射は全反射を利
用しているため、その後側に全反射用隙間６５ｃを設け
である。

なお、焦点ぼけ検出用レーザ光Ｌｆによる焦点ぼけ検出
の検出感度は、情報記憶媒体１に対する光検出器１４上
への桔働慣倍率α／βに比例している。したがって、結
像横倍率α／βの値が大きく取れる光像を有した上記対
物レンズ１８は、焦点ぼけ検出の感度向上にも役立って
いる。

上記各光学部品を保持する機械的フレームは、半導体レ
ーザアレイ６１および光検出器１４を支持する半導体素
子マウント台６８と、残りの光学部品を内蔵する光学部
品マウント用フレーム７１とから構成されている。上記
両者の接合部は、半導体素子の耐環境性保護のため、ハ
ーメチックシール７２でシールされている。上記光学部
品マウント用フレーム７１の内壁は、瀕械的精度を高く
加工しであるため、各光学部品は単なる嵌め込みにより
組立ててられるようになっている。この結果、第１図の
構造を用いることにより、光学ヘッド５を大幅に小形化
することができ、直径φＡ−φ７ｍｍ、長ざＢ　＝　１
０　ｍ　ｍ程度にすることができる。

上記光検出器１４の構造について、第２図を用いて説明
する。すなわち、焦点ぼけ検出原理は、いわゆるナイフ
ェツジ法を用いており、合焦点には焦点ぼけ検出用レー
ザ光Ｉｆが光検出器１４上に集光される。また、合焦状
態からはずれて、対物レンズ１８と情報記憶媒体１間の
距離が近付き過ぎた時は、焦点ぼけ検出用レーザ光ｉｆ
の集光位置が光検出器１４の後方にずれ、主に焦点ぼけ
検出用光検出セル６６ｋ）の方に多く焦点ぼけ検出用レ
ーザ光が照射される。

また、反対に、対物レンズ１８と情報記憶媒体１間の距
離が遠ざかると、焦点ぼけ検出用レーザ光Ｉｆの集光位
置が光検出器１４の前方にずれ、焦点ぼけ検出用光検出
セル６６ａの方に多く焦点ぼけ検出用レーザ光が照射さ
れる。

しかし、焦点ぼけ量が大きくなり過ぎて対物レンズ１８
と情報記憶媒体１間の距離がさらに遠ざかった場合、焦
点ぼけ検出用レーザ光６６ｆの集光位置が大きくずれ、
たとえば第１図に示すγ点へずれることがある。すると
、光検出器１４上でのレーザ光のスポット状態が第３図
（ｂ）に示すように、焦点ぼけ検出セル６６ｂの方に多
く露光される。この状態では、電気的に対物レンズ１８
が近過ぎる状態と変りなくなる。このため、上記の状態
と対物レンズ１８が合焦点からはずれてわずかに情報記
憶媒体１に近付いた状態とを区別するため、第３図に示
すような、異常検出用光検出セル６９が設けである。

したがって、２ｆｉ類のレーザ光Ｌｆ、Ｌｔのうちどち
らかが、焦点ぼけあるいはトラックずれ光検出セル６６
ａ、６６ｂ、６７ａ、６７ｂからはみ出して、その周辺
に配置されている異常検出用光検出セル６９に達した場
合には、大幅に焦点がぼけたと見なし焦点ぼけ補正を一
時中断し、再度合焦点位置を捜し直すようにする。上記
各光検出セル６６ａ、６６ｂ、６７ａ、６７ｂにより焦
点ぼけ、トラックずれを検出した場合。光学ヘッド１全
体を上下、左右に動かすことにより補正されるようにな
っている。

また、光検出器の１４の光検出セル６６ａ、６６ｂ、６
７ａ、６７ｂ以外の部分は不感知領域１４ａとなってい
る。

なお、半導体レーザアレイ６１の裏側にはその半導体レ
ーザアレイ６１により発光されるレーザ光１ａ、ｌｂの
発光量を調整するためのプリズム８１、および光検出器
８２が設けられている。この発光量制御については特願
昭６１−４０７１０号に説明しであるので、ここではそ
の詳細を省賂する。

また、上記半導体素子マウント台６８には、光検出器１
４．８２の出力を取出すとともに、半導体レーザ６１ａ
、６１の駆動信号が供給される電気端子コネクタ６８ａ
が設けられている。

次に、第１図の光学系の組立て調整方法について説明す
る。すなわち、調整時に重要な部分は光軸のずれによる
対物レンズ１８のコマ収差の発生にある。このため、前
述したように、高精度でフレームを作成し、各光学部品
を嵌め込んで行っている。したがって、半導体レーザア
レイ６１の発光点がきらんと理想位置に設定されれば、
コマ収差が生じないようになっている。

このため、まず、半導体レーザアレイ６１がら発光され
るレーザ光Ｌａ、Ｌｂのファーフィールドパターンの測
定を行い、パターンが非対称の強度分布を持っているも
のを不良品として外す。次に、複屈折のある透明な基板
ごしにミラーを情報記憶媒体１が設定されるべき位置の
近傍に配置し、ミラーを上下動させる。合焦時、複屈折
のある透明な基板ごしにレーザ光の一部が半導体レーザ
アレイ６１に戻り、半導体レーザアレイ６１の発光を不
安定にする。この結果、半導体レーザアレイ６１の発光
にノイズが乗り、不安定な時を合焦点時と見なすように
なっている。

上記半導体素子マウント台６８の調整方向は、第１図に
示すように、Ｘ−Ｙ−θの３方向がある。

すなわち、上記Ｘ方向へ動かすことにより、焦点ぼけ検
出用レーザ光ｌｆとトラックずれ検出用レーザ光Ｌｔの
光量比を変えることができる。上記Ｙ方向へ動かすこと
により、トラックずれ検出用光検出セル６７ａ、６７ｂ
上のトラックずれ検出用レーザ光Ｌｔが移動する。この
場合、半導体素子マウント台６８の回転中心を半導体レ
ーザアレイ６１の記録、再生用レーザ発光点に一致させ
ておく。また、半導体素子マウント台６８をθ方向に回
転させると、相対的には、焦点ぼけ検出用光検出セル６
６ａ、６６ｂ上で焦点ぼけ検出用レーザ光が移動する。

なお、θ方向の回転時にトラックずれ検出系に悪影響が
及ばないようにトラックずれ検出用光検出セル６７ａ、
６７ｂ間の境界線を記録、再生用レーザ発光点を中心に
円弧を描くような構造となっている。したがって、Ｘ−
Ｙ−θ方向への移動だけで調整が完了する。最後に、上
下、左右に移動可能な情報記憶媒体１の破片を情報記憶
媒体１の位置に配置して確認を行う。これにより、焦点
ぼけ検出信号を利用して情報記憶媒体１の破片を上下動
させて焦点ぼけ補正用のサーボをかける。また、情報記
憶媒体１の破片をさらに左右に振り、トラックずれ検出
信号の状態を確認する。

しかして、情報記憶媒体１上の情報の消去時以外すなわ
ち記録または再生時には、記録、再生用半導体レーザ６
１ａのみ点灯し、光検出器１４の各セル６６ａ、６６ｂ
、６７ａ、６７ｂ上には記録、再生用レーザ光ｌａのみ
が照射されて焦点ぼけ検出およびトラックずれ検出に用
いられる。

上記したように、光学系の各部を一体的に構成したので
、小形化が図れる。

また、光学部品点数を減らしつまりコリメータレンズを
用いないため、ｍｌを軽くすることができ、全体を軽く
することができる。これにより、情報記録再生装置のア
クセスが速くなり、アクセス時間の短縮が図れる。

なお、前記実施例では、記録、再生用レーザ光と消去用
レーザ光とを発生する光源について説明したが、これに
限らず、記録、再生用レーザを再生専用レーザに変更し
、消去用レーザを記録用レーザに変更した光源を用いて
動作する場合も上記同様に実施できる。

また、光反射面として光反射性平面と、光反射性シリン
ドリカル面とを用いている場合について説明したが、こ
れに限らず、非球面反射面を用い、焦点ぼけ検出に非点
収差法を用いるようにしても良い。

［発明の効果コ以上詳述したようにこの発明によれば、構成の簡素化に
よる小形軽量化が図れ、しかも軽量化によるアクセス時
間の短縮化が図れる光学ヘッドを提供できる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示すもので、第１図は光学
ヘッドの全体の構成を示す断面図、第２図は半導体レー
ザアレイおよび光検出器を示す平面図、第３図は光検出
器の構成を示す平面図、第４図は情報記録再生装置の直
路構成を示すブロック図である。１ａ・・・記録、再生用レーザ光、１ｂ・・・消去用レ
ーザ光、１・・・情報記憶媒体、１４・・・光検出器、
１８・・・対物レンズ、６１・・・半導体レーザアレイ
（光源）、６１ａ・・・記録、再生用レーザ、６１ｂ・
・・消去用レーザ、６５・・・光分離反射部材（光分割
部材）、６５ａ・・・光反射性平面、６５ｂ・・・光反
射性シリンドリカル面、６６ａ、６６ｂ・・・焦点ぼけ
検出用光検出セル、６７ａ、６７ｂ・・・トラックずれ
検出用光検出セル。出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　愚弟　１　図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）発散性の光を発生する光源と、この光源から発せられる光をトラックを有する情報記憶
媒体上に集光させる対物レンズと、上記光源の近傍に設
けられ、上記対物レンズから上記情報記憶媒体を介して
導かれる光を、上記情報記憶媒体に対する焦点ぼけを検
出するための光と、上記情報記憶媒体に導かれた光の上
記トラックに対するずれを検出するための光とに分割す
る光分割部材と、この光分割部材により分割された光を電気信号へ変換す
る光検出器とを具備し、上記各部が支持部材により一体に構成されていることを
特徴とする光学ヘッド。
（２）上記光源による発散性の光が惰円形状であること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光学ヘッド。
（３）上記光分割部材が、偏光面と光反射面とを有して
いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光学
ヘッド。
（４）上記光分割部材が、偏光面と光反射面のどちらか
一方の面が互いに異なる角度で傾斜する複数の面に分割
されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の光学ヘッド。
（５）上記対物レンズが、光源からの発散性の光を発散
角の広い光に広げた後、収束光に変換するものであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光学ヘッド
。
（６）上記対物レンズの１つの面が、非点対称な非球面
レンズで構成されていることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の光学ヘッド。
（７）上記対物レンズの２つの曲面の曲率が異なってい
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光学ヘ
ッド。
（８）上記各部が光学部品マウント台と半導体素子マウ
ント台からなる外部フレームによつて構成されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光学ヘッド
。
（９）上記光学部品マウント用フレーム内に光源と光検
出器が内蔵され、半導体素子マウント台内に対物レンズ
と光分割部材が内蔵されていることを特徴とする特許請
求の範囲第８項記載の光学ヘッド。
（１０）上記光学部品マウント用フレームと半導体素子
マウント台間にはハーメチックシールがなされているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の光学ヘッド
。