JPS6275939A - 光デイスク装置の自動焦点方式 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は光情報処理装置の自動焦点方式に係り、特に光
ディスク装置の光ヘッドなどに好適な自動焦点方式に関
する。

〔発明の背景〕

従来の光ディスク装置における光ヘッドの自動焦点方式
は、絞り込みスポットとディスクとのズレを検出し、そ
のズレに応じて絞り込みレンズを　・機械的に動かすこ
とにより行なっていた。

これを第４図を用いて説明する。第４図は、従来の光ヘ
ッドの自動焦点制御方式の一例である。

半導体レーザ１から出射した光をコリメートレンズ２で
平行光にし、ＮＡ＝０．５の絞り込みレンズ３でディス
ク５上にスポット４を結像する。その反射光は、λ／４
板６と偏光ビームスプリッタ７で、例えば凸レンズ８、
円柱レンズ９、ナイフェツジ１０．２分割光検出器１１
および差動回路１２で構成される公知の焦点ズレ検出手
段に導かれる。この検出手段の検出原理の詳細に説明は
本発明とは関係ないので消略するが、例えば特開昭５７
−１０８８１１号に開示されている。ディスク５がスポ
ット４の位置にあるときは検出信号１４はゼロレベルを
出力するが、ディスク位置が５′に示す位置にズレると
反射光は破線１３に示すようにレンズ３通過後に平行光
束からずれ、差動回路１２はディスクのズレ方向と量に
応じて正負の極性の電圧レベルを出力する。この検出信
号１４により、例えばスピーカーのボイスコイルを応用
した電磁気的駆動手段１５でレンズ３をディスクズレ方
向に動かす。

ディスク上に情報を安定に記録又は再生する為には、絞
り込みレンズの開口数をＮ　Ａ、　＝　０　、５、波長
をλ＝０．８３μｍとして、スポットとディ範囲に押え
なければならない。従来の自動焦点制御方式によれば、
ディスクが±１μｍ程度ずれた場合にレンズ駆動手段１
５が充分な速さと力でレンズ３を動かすに足りる検出信
号を焦点ズレ検出手段が出力しなければならない。又、
ディスク５がスポット４の位置の±０．２〜０．４μｍ
程度の範囲にある時に検出信号がゼロレベルになるよう
に焦点ズレ検出手段の目標点初期設定調整を行なう必要
がある。

さらにレンズ駆動手段１５は高性能の応答特性を有し、
自動焦点制御系全体として、常にスポット４とディスク
５のズレを±１μｍ程度の範囲に圧縮しなければならな
い。

以上述べたように、従来の自動焦点制御方式では、高精
度の焦点ズレ検出手段と高性能のレンズ駆動手段が必要
であるため、光ヘッドの部品点数が多く、形状が大きく
、重量が重くなるという欠点があった。又、焦点ズレ検
出手段の目標点初期設定に高精度の調整を必要とすると
いう欠点があった・ 一方、磁気ディスクヘッドなどで用いら才りているエア
ーフローティング技術を用いて、焦点ズレ検出手段と絞
り込みレンズ駆動手段を必要とせず、自動焦点を達成さ
せることも考えられる。

第５図の１６は光ヘッド筐体で絞り込みレンズ３が固定
されている。筐体１６は支持体１７とバネ１８によって
下方向に押されている。ディスク１９が回転すると空気
の粘性のためにディスク表面とヘッド筐体下面の間に空
気層が生じ、ヘッド筐体下面とディスク表面との間隔を
一定に保つことができる。この間隔は、ヘッドの重さや
バネによってヘッド筐体下面を下に押す力と、ヘッド筐
３一 体上面の面積、ディスクの回転数などによるが、ヘッド
が数十グラムあっても数μｍ程度浮かすことができる。

あらかじめこの間隔を設定しておくことにより、絞り込
みスポット４をディスク基板２０上の記録膜２１に結像
することができる。さらに、コイルと電磁石によるアク
チュエータ２３により、ヘッド全体を移動させる。

しかし、ヘッドクラッシュによる記録膜の破壊や大気に
さらされることによる記録膜の変質、ディスクのあつか
いやすさ、などの点から１００μｍ程度の保護膜２２が
必要である。この方式では、焦点ずれは主にエアーフロ
ーティングの間隔変動と保護膜の膜厚変動によって生じ
る。前述したように焦点ずれは±１μｍ以内に押えなけ
ればならない。磁気ディスクなどではエラーフローティ
ング間隔は１μｍ以下であり、間隔変動を±０．５μｍ
以下に押えることは可能である。しがし、ＵＶ樹脂など
で１００μｍ程度の膜をコートした場合、数μｍの膜厚
変動はさけられない。保護膜の膜厚変動と±０．５μｍ
以下に押えるには、コート後の研摩加工などが必要とな
る。

以上述べたように、エラーフローティング方式では、デ
ィスク保護膜に高精度の膜厚制御技術が必要になる。と
いう欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、焦点ズレ検出手段や絞り込みレンズ駆
動手段を必要とせず、しかもディスク保護膜の厚さ変動
に高い精度を必要としない簡単な構成の自動焦点方式を
提供することにある。

〔発明の概要〕 本発明は、従来のエアーフローティング技術を用いて焦
点ズレをまず数μｍの範囲に押え、次に、半導体レーザ
ディスクからの反射光の一部をもどすことにより半導体
レーザがマルチモード発振することと、色収差を有する
レンズが波長のちがいにより異なる位置にスポットを結
像することに着目し、これらを組み合わせて絞り込みス
ポットの結像位置を数μｍの範囲のディスクのズレに光
学的に追従する効果を生ぜしぬ、もって従来方式の欠点
を解決したものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図は、本発明をコンパクトディスクやビデオディスク、
追記型ディスクなど、情報をディスク記録面の凹凸ピッ
トや穴あけピッ］・などで記録膜る光ディスク装置に適
用した例である。これらの光ディスク装置では、情報ピ
ットによって変調された反射光の強弱を光検出器で検出
することにより情報を再生する。光ヘッド筐体３０には
、半導体レーザ３１、ハーフプリズム３２、色収差を有
する絞り込みレンズ３３、光検出器３４が固定されてい
る。光ヘッド筐体３０は、支持体３５とバネ３６で下方
向に押されている。ディスク３７はスピンドル４１とモ
ーター４２で回転する。

ディスク３７は、ディスク基板３８と記録膜３９と保護
膜４０から成り立っている。ディスク３７の回転により
、ディスク表面と光ヘッド筐体下面との間隔を例えば１
μｍ±０．５μｍに保つことができる。保護膜４０は、
例えばＵＶ樹脂で１００μｍ±５μｍの膜厚とする。本
発明によれば、本実施例のように±５．５μｍであって
も自動焦点を達成することができる。本発明の自動焦点
の原理につき説明する。シングルモードの半導体レーザ
は、中心波長λに対してΔλ＝λ２／２ｎＬずつ異なる
モードの波長で発振できる。ここでＬはレーザチップ両
端の反射面間隔、ｎは活性層の屈折率である。半導体レ
ーザ単体では、Δλずつ波長の異なるモードのうち、レ
ーザチップ両端反射面で構成する内部共振器に合うモー
ドが一番強く発振する。しかし、本実施例のようにレー
ザ出射光の一部をレーザに戻す場合は、レーザとディス
クが外部共振器となり、レーザの活性層に一番戻りやす
い波長モードが一番強く発振する。

第２図の（ｂ）は戻り光を与えた場合の半導体レーザ３
１のスペクトルを示し、波長λ１からλ１．まで発振し
ているとする。各波長の間隔Δλは、λ＝０．８３μｍ
、ｍ＝３．５．Ｌ＝３００μｍとすると０　、３３　ｎ
　ｍ程度である。第２図（ａ）は色収差を有する絞り込
みレンズ３３のスポット位置８１〜Ｓ□５を示すもので
波長λ１のスポラ１〜位置が８１　＋　λ２のスポット
位置が８２．・・・・・・である。今ディスク４５がス
ポット位置Ｓ３近傍にあると、レンズ系結像の関係から
波長λ３のレーザ光が一番多く半導体レーザ３１にもど
るので、半導体レーザ３１は第２図（ｂ）のように波長
λ３を中心に集中した発振スペクトルになり、実質上レ
ーザスポットはＳ３の位置、即ちディスク４５上に集中
する。次にディスクがずれて４５′の位置にきたとする
と、今度は波長λ６のスポット位置Ｓ６の近傍であるか
らλ６のレーザ光が半導体レーザに多くもどるため、第
２図（ｂ′）のような波長λ６を中心に集中した発振ス
ペク１−ルになり、実質上レーザスポットはＳ３から８
６の位置にディスクズレに追従して動いた事になる。半
導体レーザの出射光のうち約１０％の光量をレーザに戻
すと、その波長を±１０ｎｍ程度変化でき、色収差０　
、７　ｐ　ｍ　／　ｒｌ　ｍの絞り込みレンズを用いて
絞り込みスポットをディスク記録膜のずれに対して±７
μｍ程度追従させることが可能であった。

以上のように、本実施例によれば、エラーフローティン
グ技術によってまず焦点ずれを±５．５μｍ程度に押え
、次に半導体レーザの波長変化とレンズの色収差の効果
で、±１μｍ以内に圧縮することができる。よって第１
図の光検出器３４によって情報信号とトラックずれ信号
を公知の技術で検出して、ヘッド程度機構４３でトラッ
クずれを正し、又は、他のトラックに移り、情報再生を
安定に行なうことができる。

第３図は、本発明を光磁気ディスク装置の光ヘッドに適
用した一実施例である。半導体レーザ３１から出射した
光は、コリメートレンズ５１、偏光プリズム５２、ガル
バノミラ５３、を通って、前述の色収差を有する絞り込
みレンズ３３でディグの磁化膜５９に絞り込まれる。反
射光は、一部は偏光プリズム５２を通ってレーザ３１に
戻され、残りは偏光プリズム５２で反射して、偏光プリ
ズム５５とレンズ５６と光検出器５７により構成される
光磁気信号再生光学系と、光検出器５８によるトラック
ズレ検出系に導びかれる。又、ヘッド筐体３０には磁界
発生コイル５４が固定されており、光磁気信号の記録と
消去を行なうことができる。光磁気信号の記録・再生・
消去の原理は、本発明とは直接関係がないので、消略す
るが、記録及び消去時には半導体レーザの出力を増すた
め、レーザ単体では３〜５ｎｍ波長が変化する。しかし
、前述のように、戻り光が１０％程度あれば、ディスク
面上に合焦点状態になるように波長を±１０ｎｍ程度変
化させることができるので、記録・消去時における焦点
ズレを防止することができ、安定な記録・再生・消去が
可能となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、焦点ずれ検出手段と絞り込みレンズ駆
動手段を必要とせず、さらにディスク保護膜の膜厚に高
い精度を必要とせず、簡単な構成で高精度の自動焦点方
式を達成できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を光ディスク装置に用いた一実施例を示
す図、第２図は本発明の詳細な説明するための図、第３
図は本発明を光ディスク装置に用いた他の一実施例を示
す図、第４図は従来の光ヘッドの自動焦点制御方式の一
例を示す図、第５図は光ヘッドの自動焦点方式の他の一
例を示す図である。 ３１・・・半導体レーザ、３２・・・ハーフプリズム、
３３・・絞り込みレンズ、３４・・・光ヘッド鏡体、３
６・・・バネ、３７・・ディスク、４０・・保護膜。 図面の浄書（内容に変更なし） スーツλ２λ３切人％％−−一凡ｙｒ 第４図 手　　続　　補　　正　　書　　（方式）％式％ 事件の表示 昭和　６０年　　特　許　願　第２１２３９４号・発明
の名称　　　光ディスク装置の自動焦点方式補正をする
者 事件との関係　　　特　許　出　願　人名称（５］０）
　　　　　株式会社　日　　立　　製　　作　　所代　
　理　　人 居所〒１．００　　　　　東京都千代田区丸の内−・下
目５番］−号株式会社　日　立　製　作　所　内 補正の対象　　図　　面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少なくとも半導体レーザと、回転するディスク上に、前
   記半導体レーザからの出射光をスポットとして結像する
   絞り込みレンズと、光ヘッド筐体とから成り、前記ディ
   スクからの反射光の少なくとも一部を前記半導体レーザ
   にもどす光帰還手段を設けるとともに、前記絞り込みレ
   ンズは異なるレーザ波長に対してその光軸方向の異なる
   位置に前記スポットを結像するとともに前記光ヘッド筐
   体に固体されていることを特徴とする光ディスク装置の
   自動焦点方式。