JPS63201922A - 光ヘツド - 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等の光学的情報処理装置における再
生、あるいは、記録・消去を行なうための光学装置に関
する。

【従来の技術〕

高記録密度の光ディスク・メモリが実用化されるに伴い
、高性能、かつ、小型軽量の光ピツクアップ装置の開発
が進められている。この小型軽量化のために現在は、マ
イクロレンズ、マイクロプリズム等のバルク形光学素子
が用いられているが、相互の位置合わせを含む光軸調整
が煩雑であり、製作時間を要している。このため、特開
昭１３１−６１２４６号、特開昭６１−８５６４１号、
特開昭６０−１２９９３８号公報に示されるように、ジ
オデシックレンズ、あるいは１回折格子等の導波路レン
ズを用いた光集積回路（以下０ＥＩＣと略称する）が提
案されている。

従来の技術を特開昭６１−６１２４６号公報を例にして
第２図により具体的に説明する。第７図は光ヘッド９の
構成例を示す、ベース１０上に半導体レーザ１１および
基板１２が配置されている。基板１２には光導波層２１
が形成され、半導体レーザ１１から出射したレーザ光は
この光導波層２１に入射し、かつ、伝搬する。光導波Ｍ
２１にはコリメーティングレンズ２２およびオブジェク
ティブレンズ２３が形成されている。コリメーティング
レンズ２２は半導体レーザ１１から出射した広がりをも
つレーザ・ビームを平行光に変換するものである。オブ
ジェクティブレンズ２３は光導波層２１を伝搬してきた
レーザ光を出射させるとともに、二次元的に集光させる
ものである。出射したレーザ光が集光してスポットを形
成する点がＰで示されている。

光ディスクに記録された情報を読取る場合にはレーザス
ポットＰが光ディスクの情報記録面上に位置するように
このヘッド９が配置される。

基板１２には光導波層２１と受光部が形成されている。

受光部３０は光ディスクの情報記録面からの反射光を受
光するためのものであり、上述のレーザスポットＰの位
置から下方に反射して来る光を受光できる位置に配置さ
れている。受光部３０は四つの独立した受光素子３１〜
３４からなる。これらの素子の出力信号はベース上の電
極５２にそれぞれ導かれる。光ディスクに記録された情
報は１反射光の強度変化として現われるから。

これら受光素子の和信号が記録情報の読取り信号となる
。

ここで、光ディスク（図示せず）と光ヘッド９との間の
距離が相対的に大きくなった場合には反射光の照射領域
は受光素子３３側に寄る。受光素子３３と３４は差動増
幅器（ここでは図示しない）の負側、および正側にそれ
ぞれ接続されているから、この場合には差動増幅器の出
力は負の値を示す、この値は光ヘッドと光ディスクの変
位量−Δｄの大きさを示している。光ヘッドと光ディス
クとの距離が相対的に大きくなった場合には反射光の照
射位置は３４側に寄り、差動増幅器の出力は正の値を示
し、変位量＋Δｄを示す、このように差動増幅器の出力
からフォーカシングエラーの方向と大きさが検出される
。

一方、トラッキングエラーの検出はレーザスポットＰが
光ディスクの情報記録面を案内する溝による回折現象を
利用する。受光素子３１と３２は光軸を境として左右に
分割されており、レーザスポットＰの中心と溝の幅方向
の中心とが一致している場合には受光素子３１と３２に
照射される光量は等しい。

レーザスポットＰが溝の中心から偏った場合に′は、フ
ォーカシングエラー信号と同様１図示Ｃない差動増幅器
に入力した受光素子３１と３２の差分がトラッキングエ
ラーの方向と大きさとして検出される。

第８図はフォーカシング駆動機構、および、トラッキン
グ駆動機構を飛している。光ヘッド９を搭載したステー
ジ１１０は上・下方向（フォーカシング）および横方向
（トラッキング）に移動自在である。

ステージ１１０の両脚１１４，１１５のまわりにはフォ
ーカシング駆動用コイル１２３が水平方向に巻回されて
いる。また、これらの脚の一部には永久磁石と対向する
部分で上・下方向に向う部分をもつトラッキング駆動用
コイル１３３が巻回されている。ここでは図示しない永
久磁石による磁界を横切ってコイル１２３に駆動電流が
流れるステージ１１０は上・下方向の力を受ける。ステ
ージの移動量はコイルに流れる電流の大きさに比例する
ので、上述したフォーカシング用差動増幅器の出力信号
に応じて、この駆動電流を制御するように構成すればフ
ォーカシング制御を行うことができる。トラッキング制
御も同様にコイル１３３にトラッキング用差動増幅器の
出力信号に応じた駆動電流とすることにより行うことが
できる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は光ディスクの煩雑な光ピツクアップの光
軸、！５Ｉ？！を簡略化し、同時に光学系の軽量化を図
った提案である。同様に特開昭６１−８５６４１号、特
開昭６０−１２９９３８号公報でも光学系の集積化を図
ったものであり、フォーカシング、トラッキングのエラ
ー検出に特徴がある。しかし、これらの発明はいずれも
フォーカシング、トラッキングの駆動系については触れ
られていない、特開昭６１−６１２４６号公報では、従
来のアクチュエータを用いた構成である。特開昭６１−
６１２４６号公報はフォーカシング機構、トラッキング
機構ともに触れられておらず、特開昭６０−１２９９３
８号公報ではフォーカシングについては触れられていな
い、光ピツクアップ全体としては大幅軽量化は達成でき
ていなかった。

本発明の目的は、光ディスクに不可欠なフォーカス、ト
ラッキング制御を含めて小型、軽量化で。

煩雑な光軸合せも不要で、低価格で大量生産に適した光
ヘッドを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は光ヘッドの光源である半導体レーザを可動的
に取りつけ、フォーカシングエラー、トラッキングエラ
ー信号に応じて、半導体レーザの位置を制御するように
した。これにより、オブジェクティブレンズに入射する
光を拡散、あるいは。

収束光として、従来の平行光による固定焦点距離を変え
、ディスクの面振れに追従するようにした。

また、カップリングレンズに入射する光を光軸中心から
ずらすことにより、ディスクに向う収束光を半径方向に
振るようにしてトラックずれに追従するようにした。

〔作用〕

本発明は光ディスクの面振れに追従して光スポットが集
光されるように、半導体レーザと薄膜導波路の相対位置
を制御することを特徴とする。それによって高密度に記
録された情報を正確に読み出すことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。レー
ザダイオード１１から出た発散光は光導波路１８に導か
れ、コリメーティングレンズ２２゜オブジェクティブレ
ンズ２３により光デイスク８１上に、微小スポットを形
成する。コリメーティングレンズ２２は、公知のジオデ
シックレンズ、あるいは、回折格子等の導波路レンズで
あっても良い、オブジェクティブレンズ２３は公知の回
折格子からなるレンズである。ディスク（図示せず）か
ら反射した光はオブジェクティブレンズ２３゜コリメー
ティングレンズ２２を通過し、特開昭６０−１２９９３
８号公報で公知の屈曲型回折格子１９で反射し、直線配
置型四分割光検知器４０に入射する。

屈曲型回折格子１９の片側の直線部分からのレーザ光は
四分割光検知器４０の片側４１，４２の部分へ、他の片
側の回折格子の部分からの反射光は光スポットが正確に
ディスク面上にある場合、レーザ光は四分割光検知器４
１．４２の中間および４３．４４の中間位置に来るよう
になっている。

オブジェクティブレンズとディスク間の距離が正しい距
離よりも小さくなるような焦点誤差が生じた場合、ディ
スクから反射しもどってくるレーザ光は、光検知器の４
２．および４３側に偏る。また、オブジェクティブレン
ズとディスク間の距離が大きくなるような焦点誤差が生
じた場合、光検知器４０の４１．４４側に偏る。すなわ
ち、焦点誤差信号をＡＦとすると Ａ　Ｆ　＝　（Ｖａ１＋　Ｖａａ）　−（Ｖ４ｚ＋　Ｖ
ａｓ）　　　−（１）のように焦点誤差信号は検出され
る。

また、トラッキング誤差信号をＴＲとするとＴＲ＝（Ｖ
ａｚ＋Ｖａｔ）　　　（Ｖ４Ｊ１＋Ｖ４２１）　　　　
　−（２）で得られる。この（１）、　（２）式は特開
昭６０−１２９９３８号公報で示されているとおりであ
る。

半導体レーザ１１は光導波層と相対的に固定されている
支点１５に設けられたアクチュエータに支承されている
。アクチュエータは１例えば、圧電アクチュエータを用
い、加える電圧により変位を制御することができる。第
２図はこのアクチュエータ１６により半導体レーザ１１
と光導波路層１８との相対位置の制御状態を示す、ディ
スクとオブジェクティブレンズ２３との距離が大きくな
ると焦点誤差信号へＦは正の値を示し、電極１７ａ。

１７ｂに正電圧が加えられてアクチュエータは（ａ）の
ように変位し、半導体レーザ１１は＋ΔＺだけ変位する
。第２図（ａ）の位置にある半導体レーザの拡散光は第
１図では実線のようになり、コリメーティングレンズ２
２でやや拡散光となってオブジェクティブレンズ２３で
集光されて、第１図（ｂ）のように遠い位置にあるディ
スク上に焦点を結ぶ。

逆に、焦点誤差信号ＡＦが負の値となると電極１７ａ、
１７ｂには負電圧が加えられて、アクチュエータは（ｂ
）のように変位し、半導体レーザは−ΔＺだけ変位する
。

第２図（ｂ）の位置にある半導体レーザの拡散光は第１
図の破線のようになり、コリメーティングレンズでやや
収束光となって、第１図（ｂ）のように近い位置にある
ディスク上に焦点を結ぶ。

このように焦点誤差信号に応じてＷ１極１７ａ。

１７ｂの電圧を制御するとディスク８１の面振れに応じ
て、オブジェクティブレンズ２３から出た光は焦点位置
を変えて、ディスク面上に焦点を結ぶ。

次に、トラッキング誤差信号ＴＲによる制御について述
べる。トラッキング誤差信号が正の場合、アクチュエー
タ１７ａに負、アクチュエータ１７ｂに正の電圧を加え
ることにより、アクチュエータは第４図（ａ）のように
変位し、半導体レーザの出射角は＋Δθとなる。また、
トラッキング誤差信号が負の場合、７クチユエータ１７
ａに正。

１７ｂに負の電圧を加えることにより、アクチュエータ
は第４図（ｂ）のように変位し、半導体レーザの出射角
は−Δθとなる。その結果、第３図に示すように、ディ
スク面上でのスポット位置は半径方向に制御さ九、ディ
スクの芯ずれによるトラック変動に追従してビームスポ
ットはディスク面に照射される。

フォーカシング、トラッキング制御は光検知器４１．４
２，４３，４４（ｉｌ）出力をそれぞれＶ　ａ　１　。

Ｖ　ａ　ｘ　、　Ｖ　４　Ｊｌ　ｔ　Ｖ　ａ　４とする
とＶａｔとＶ　ａ　ｓ　（７）差動をアクチュエータの
電極１７ａに、■４４とＶ　４　ｚの差動を７クチユエ
ータの電極１７ｂに加えることにより容易に実現できる
。

この実施例ではフォーカス、トラッキングのエラー検出
に公知の屈曲型回折格子を使った例を示したが、第７図
で示したような構成であってもよい。

第５図は第２図の別の実施例である。光検知器の出力ｖ
４１〜Ｖ４４とそれぞれ対応した電極５１〜５４に電圧
を印加するように構成されている。アクチュエータは各
電極ごとに伸縮するので、ディスクとオブジェクトレン
ズとの距離が大きくなるとＶａｔ、　Ｖａｔが大きくな
り、　Ｖａｓｅ　Ｖａｔが小すくなるので（ａ）のよう
に変位する。一方、トラッキングに偏りが生じた場合、
Ｖ　４１　ｔ　Ｖ　４　ｘが大きくなり、■４δ、■４
４が小さくなるので、第６図（ｂ）のように変位し、半
導体レーザの出射角は−Δθとなり、ディスク面上のビ
ームスポットはトラック変動に追従する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、光ヘッドを／１１型・軽量に構成する
ことができ、集積化により煩雑な光１ｉｌＩＩ調整が不
要となり、軽量化により光ヘッドのアクセスタイムが短
縮できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の平面図と側面図。 第２図は本発明の７クチユ工−タ部の断面図、第３図は
本発明の第二の実施例の平面図と側面図。 第４図は本発明のアクチュエータ部の断面図、第５図、
第６図は他の実施例の断面図、第７図は従来の集積化さ
れた光ヘッドの斜視図、第８図は従来のフォーカストラ
ッキング用アクチュエータの斜視図である。 ９・・・光ヘッド、１１・・・半導体レーザ、２１・・
・光導波層、２２・・・コリメーティングレンズ、２３
・・・オブジェクティブレンズ、１６・・・アクチュエ
ータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板上に形成した光導波層にレーザ光を注入する半
   導体レーザと、前記光導波層上に形成されたコリメーテ
   イングレンズとカップリングレンズにより、ディスク上
   に微小スポットを形成する光ヘッドにおいて、 前記半導体レーザと前記光導波層の相対位置を変えるこ
   とにより前記ディスク上に結ぶスポット位置を制御する
   ことを特徴とする光ヘッド。 ２、特許請求の範囲第１項において、 前記光導波層と前記半導体レーザの相対位置を制御する
   アクチュエータを備えたことを特徴とする光ヘッド。 ３、特許請求の範囲第２項において、 前記ディスク上に結像する光スポットの状態を検出する
   検知器、前記検知器の出力により前記アクチュエータを
   制御するサーボ回路を備えたことを特徴とする光ヘッド
   。 ４、特許請求の範囲第３項において、 前記アクチュエータは圧電素子であることを特徴とする
   光ヘッド。