JP2633529B2 - 光学式ピックアップ - Google Patents

光学式ピックアップ

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JP2633529B2 JP61054125A JP5412586A JP2633529B2 JP 2633529 B2 JP2633529 B2 JP 2633529B2 JP 61054125 A JP61054125 A JP 61054125A JP 5412586 A JP5412586 A JP 5412586A JP 2633529 B2 JP2633529 B2 JP 2633529B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は記録媒体に対して少なくとも記録又は消去を
行う光学式ピックアップに関する。
[従来の技術] 近年光ビームを記録媒体に集光照射し、その反射又は
透過光を受光することによって、記録媒体に情報を高密
度で記録したり、記録媒体に記録された情報を高速度で
再生したりすることのできる光学式情報記録再生装置が
注目されるようになった。
上記光ビームを記録媒体に集光照射したり、戻り光を
受光するために光学式ピックアップが用いられ、この光
学式ピックアップは対物レンズ等の光学系、光源、及び
光検出器等を備えている。又、この光学式ピックアップ
は、記録媒体の任意のトラックにランダムアクセスでき
るように、リニアモータ等で移動できるようにしてあ
る。このため、光学式ピックアップは、軽量であること
が望ましく、例えば、応用物理学会,85年秋季連合会,
後藤,吉住,辻:“光ディスク用高速アクチュエータ
(I)”で開示された従来例では可動部(可動光学系)
と固定部(固定光学系)に分離し、この可動部に偏光プ
リズムと楔形プリズムとを一体化した光学部材を搭載し
た分離型のものが提案されている。
上記従来例は、分離型であるため可動部の質量を小さ
くでき、高速移動する場合に都合がよい。
[発明が解決すべき問題点] しかしながら、上記従来例では可動部の移動方向にお
ける位置検出のために、記録媒体に集光照射する光源の
光ビームの一部を利用しているため、記録媒体側に照射
される光ビームに対して光量ロスが生じ、特に円盤状記
録媒体を用いた場合のように最外周トラックでライト発
光時又は消光時の光量が不足しがちになったり、より高
速回転させて短時間に記録あるいは消去できるように改
善する場合、大きな制約となる。
本発明は上述した点に鑑みてなされたもので、ライト
あるいは消去モードでも記録媒体に照射される光ビーム
が光量ロスすることなく、かつピックアップの位置検出
を行うことができる光学式ピックアップを提供すること
を目的とする。
[問題点を解決するための手段及び作用] 上記目的を達成するため、本発明の光学式ピックアッ
プは、記録媒体に光ビームを集束させる対物レンズを有
する可動光学系と、固定光学系とからなる分離型の光学
式ピックアップにおいて、前記固定光学系に配置された
光源から発した偏光方向の異なる第1の光ビームおよび
第2の光ビームと、前記固定光学系に配置され、前記第
1の光ビームと前記第2の光ビームとの両方が入射し
て、前記各ビームを平行光とするコリメータレンズと、
前記可動光学系に配置され、前記コリメータレンズを通
過した前記第1の光ビームと第2の光ビームが入射する
偏光プリズムと、前記偏光プリズムを透過した第2の光
ビームを受光して前記可動光学系の静止部材に対する位
置を検出する位置検出器とを有し、前記偏光プリズムに
より反射された第1の光ビームを前記対物レンズにより
前記記録媒体に照射させるようにしたことに特徴があ
る。
[実施例] 以下、本発明の一実施例を、図面により詳細に説明す
る。
第1図ないし第3図は本発明の第1実施例に係り、第
1図は第1実施例の光学式ピックアップを示し、第2図
は第1図のA方向から見た臨界角プリズム周辺部を示
し、第3図は半導体ポジションセンサの構造を示す。
第1図に示すように第1実施例の分離型の光学式ピッ
クアップ1は、スピンドルモータ2で回転駆動される円
盤状記録媒体(以下、ディスクと記す。)3に対向して
配設される移動可能な可動側ピックアップ部(以下、可
動部と記す。)4と、この可動部4の移動方向に対向配
設された固定側ピックアップ部(以下、固定部と記
す。)5とからなる上記可動部4は、リニアモータ等で
ディスク3の半径方向、つまり同心円状(又はスパイラ
ル状)トラックを横断する方向Rに沿って移動できるよ
うにしてある。
上記固定部5のハウジング内には、微小間隔を隔てた
2箇所から異る波長λ1,λ2のレーザ光を出射するマル
チレーザダイオード6が配設されている。このレーザダ
イオード6のレーザ光はコリメータレンズ7によって平
行な光ビームにされた後、ビーム整形プリズム8に入射
されて、楕円形のビームは円形ビームに整形される。し
かして、この整形プリズム8の偏光プリズム(接合)面
9で例えばS偏光に偏光された両波長λ1,λ2のレーザ
ビームは殆んど100%反射されて、可動部4側のダイク
ロイックミラー面11に入射され、例えば波長λ1のレー
ザビームは透過し、一方、波長λ2のレーザビームは反
射される。しかして、ダイクロイックミラー面11で反射
されたレーザビームはλ/4板12透過して円偏光にされた
後、さらに対物レンズ13によって集光されてディスク3
に照射される。このディスク3で反射された戻り光は、
対物レンズ13で集光されてほぼ平行な光束にされ、さら
にλ/4板12を通すことによって、P偏光にされ、ダイク
ロイックミラー面11で反射されて、固定部5側の偏光プ
リズム面9に向う。しかして、偏光プリズム面9をほと
んど100%透過して、ハーフミラー面13で透過光と反射
光とに分離される。このハーフミラー面13を透過した光
は、集光レンズ14を経て集光されて、情報用光検出器15
で受光される。一方、このハーフミラー面13で反射され
た光は、ほとんど臨界角に設定した臨界角プリズム16に
入射される。第2図に示すようにこの臨界角プリズム16
の斜面で反射された光は、フォーカス及びトラッキング
の制御用光検出器17で受光される。この制御用光検出器
17は、4分割された受光素子で形成され、互いに直交す
る方向に隣接する差動出力によって、臨界角法によるフ
ォーカスエラー信号と、トラッキングエラー信号が生成
される。しかして、これら各信号出力をドライブ回路を
介して、対物レンズアクチュエータ(図示略)を形成す
るフォーカス駆動用コイル及びトラッキング駆動用コイ
ルに印加することによって、それぞれ対物レンズ13をデ
ィスク3面に垂直な方向に微動してディスク3に対して
フォーカス状態に設定できると共に、ディスク3にフォ
ーカスされたスポット光をトラックを横断する方向に微
動して目標トラックに追従させることができるようにな
っている。
尚、上記情報用光検出器15を2分割の受光素子で形成
し、その差動出力でトラッキング制御信号、加算出力で
情報信号を得るようにしても良い。この場合には、第1
図に示す制御用光検出器17としては、フォーカスエラー
検出用の2分割の受光素子で形成できる。
ところで、上記ダイクロイックミラー面11を透過した
レーザビームは、台形ないしは楔形のプリズム面21で屈
折した後、対向配置された1次元の半導体ポジションセ
ンサ(以下PSDセンサと記す。)22で受光される。
このPSDセンサ22にスポット状に照射されるビーム位
置は、可動部4がディスク3の半径方向の移動方向Rに
沿って移動すると、このセンサ22の長手方向に移動する
ことになり、センサ22上での照射ビーム位置を検出する
ことによって、可動部4の位置を検出できるようになっ
ている。
ところで、このPSDセンサ22は、第3図に示すように
断面構造になっている。
即ち、平板状シリコンの表面にP層25、裏面にN層2
6、そしてこれらの中間のシリコン基板からなる高抵抗
の絶縁層27から構成されている。しかして、P層25にお
けるセンサの長手方向となる両端には位置検出用の電極
25a,25bが設けられ、一方、裏面のN層26の中央にバイ
アス電極28が設けてある。上記P層25に入射光がスポッ
ト状に照射されると、入射位置には光エネルギーに比例
した電荷が発生し、光電流となってP層25を形成する抵
抗層を通り、各電極25a,25bから出力される。この場
合、抵抗層は全面に均一な抵抗値を持つ様に形成されて
おり、光電流は電極25a,25bに至る距離(抵抗値)に逆
比例して、出力されることになる。例えば両電極25a,25
bの距離を2L、各電極25a,25bから取り出される電流をI
1,I2、光電流をI0(=I1+I2)とすると、PSDセンサ22
の中央位置を原点とした場合には、 I1=I0(L−X)/(2L), I2=I0(L+X)/(2L) あるいは (I2−I1)/(I1+I2)=X/L, I1/I2=(L−X)/(L+X) となる。ここでXは原点から入射光のスポット照射位置
までの距離(座標)を表わす。
従って、両電極25a,25bに流れる電流を測定すること
によって、このPSDセンサ22に照射されるスポット光の
位置、ひいては可動部4の位置を検出することができ
る。
このように構成された第1実施例の光学式ピックアッ
プ1においては、波長の異る2つのレーザビームを用い
て、その一方のレーザビームをディスク3に集光照射
し、他方のレーザビームにて可動部4の位置検出に用い
るようにしてある。つまり、可動部4の位置検出のため
にディスク3に集光照射するレーザビームが(従来例に
おける)光量ロスを生じることがなくなる。
従って、例えばディスク3の最外周のトラックに強い
レーザビームを集光照射するライトモードあるいは消去
モードにおいて、光量ロスのため記録あるいは消去が不
充分になることを防止できる。又、より高速度で回転駆
動して、短時間で記録あるいは消去を行うように改善す
る場合にも対応が容易になる。
第4図は本発明の第2実施例を示す。
この第2実施例の光学式ピックアップ31では、第1図
に示すマルチレーザダイオード6に相当するマルチレー
ザダイオード32として同一波長のレーザ光を出力するレ
ーザダイオード素子33,34からなるものが用いてあり、
この場合一方のレーザダイオード素子33の出射端には第
5図に示すようにλ/2板35が貼着する等して取付けてあ
る。しかして、このλ/2板35を設けてないレーザダイオ
ード素子34のレーザビーム34Aとこのλ/2板35を透過し
たレーザビーム33Aとは偏光方向が直交することにな
る。しかして、整形プリズム8の他方の面は全反射面に
してあり、両偏光のレーザビームともに可動部4′に進
むようにしてある。
又、上記第1図におけるダイクロイックミラー面11の
代りに偏光プリズム36が用いてあり、例えばλ/2板35を
通さないレーザダイオード素子34のS偏光のレーザビー
ムはこの偏光プリズム36で反射され、さらにλ/4板12,
対物レンズ13を経てディスク3に集光照射される。一
方、λ/2板35を通したP偏光のレーザビームはこの偏光
プリズム36を通過して、PSDセンサ22で受光されること
になる。又、上記ディスク3で反射された戻り光は、λ
/4板12を経てP偏光にされて、偏光プリズム36を透過
し、さらに全反射プリズム37で反射されて固定部5′側
のハーフミラー面13に進む。このハーフミラー面13以降
の部分は上記第1実施例と同様である。
この第2実施例の作用効果は上記第1実施例とほぼ同
様のものとなる。
第6図は本発明の第3実施例の光学式ピックアップ41
を示す。
この第3実施例の光学式ピッアクップ41は、固定部42
内のレーザダイオード43のレーザビームをコリメータレ
ンズ44で平行光束にし、整形用のアモルフィック光学系
45を経て可動部47側の光学系に向う。この可動部47のミ
ラー48で反射されたレーザビームは偏光プリズム51、フ
ーコープリズム52、λ/4板53を透過し、さらに対物レン
ズ54を経てディスク3に集光照射される。このディスク
3で反射された一部が、対物レンズ54、λ/4板53を経て
往路とは90゜異る偏光ビームにされ、偏光プリズム51で
反射される。この偏光プリズム51及びフーコープリズム
52は第6図及び第7図に示すように光ビームを空間的に
分離可能なように、偏光プリズム51面と45゜なす側面側
に楔形プリズムを2枚貼着したような構造になってお
り、例えばP偏光の光ビームはほぼ全光量が透過し(往
路の場合)、復路のS偏光は殆んど反射するものが用い
てある。しかして、このフーコープリズム52で空間的に
分離された光ビームは固定部42側に対向する集光レンズ
55を経て光検出器56で受光される。この光検出器56は例
えば4分割した受光素子からなり1対の対向方向に沿う
各素子を加算してこれら1対の加算出力をさらに差動ア
ンプ(減算器)を通すことによって、フーコー法による
フォーカスエラー信号を得ている。又、トラックを横断
する方向の差動出力によって、プッシュプル法によるト
ラッキングエラー信号を得ている。
ところで、このフーコープリズム52で空間的に分離さ
れた光ビームにおけるその一部は、楔形プリズム61に入
射され、屈折された後、この屈折光に対向する位置の固
定部42に取付けられたPSDセンサ62で受光されるように
してある。可動部47がディスク2の半径方向Rに移動す
ると、楔形プリズム61で屈折される光は半径方向Rに関
する位置が移動するため、PSDセンサ62の長手方向Lに
関する光照射位置も変化することになる。このため、PS
Dセンサ62の出力によって可動部47の半径方向Rに関す
る位置を検出できるようにしてある。
この実施例では2ビームを用いることなく、ディスク
2に集光照射されたレーザビームの戻り光を分岐して、
フーコープリズム52でフォーカスエラー制御用信号及び
トラッキング制御用信号を得るのに用いる光束の一部を
楔形プリズム61で屈折させてPSDセンサ62に導くように
している。しかして、このPSDセンサ62の出力で可動部4
7の位置検出を行っているものである。
この実施例は、ディスク3側に集光照射される往路の
光ビームでなく、復路側で分岐して、その一部の光ビー
ムで可動部47の位置検出を行っているので、従来例にお
ける欠点を解消できる。
第8図及び第9図は本発明の第4実施例を示す。この
第4実施例の光学式ピックアップ71は、第6図又は第7
図に示す上記第3実施例において、フーコープリズム52
の向きを90゜異る方向に配置し、又、楔形プリズム61
を、第7図に示す上部側の取付位置と対称となる下側の
位置に集光するレンズ機能を備えたもの(符号61′で示
す。)にして取付け、且つこの楔形プリズム61′で屈折
した光ビームを受光する位置センサとして、2次元のPS
Dセンサ72を用いている。しかして、2次元PSDセンサ72
によって、可動部47を半径方向Rに移動する際、移動案
内用ガイド手段のがたつきによりフォーカス感度が異っ
たり、オフセットが生じ易くなるが、このオフセットを
除去できるようにしてある。
上記2次元のPSDセンサ72は1982年,2月号のセンサ技
術Vol.2,No.2に記載されている。これは、第3図に示す
1次元のPSDセンサ22を2次元化したもので、第10図に
示す正方板状をなし、表面又は裏面に抵抗層を形成し、
この抵抗層にX,Y位置方向検出のために各1対の信号取
出し用電極x1,x1′,y1,y1′を設けてある。しかして、
これら電極y1,y1′;x1,x1′の出力はプリアンプ73a,73
b,73c,73dを通した後(各出力をY1,Y1′,X1,X1′で表わ
している)プリアンプ73a,73b,の出力Y1,Y1′は加算器7
4及び減算器75に印加され、プリアンプ73c,73dの出力X
1,X1′はX方向の加算器76及び減算器77にそれぞれ印加
される。しかして、これら加算器74,76、減算器75,77の
出力をそれぞれ減算器78,79を通すことによって、Y方
向及びX方向の位置に対応した信号YP,XPを得ることが
できる。
上記Y軸信号YPは可動部47の半径方向Rの位置検出
に用いられる。一方、X軸信号XPは第11図に示す処理
回路に入力される。
即ち、規準電圧V1が他方の入力端に印加された差動ア
ンプ81に入力され、この差動出力はフォーカスエラー信
号生成用の差動アンプ82の出力と加算器83で加算され
る。上記基準電位V1はフォーカスオフセット量がゼロに
なる時に、差動アンプ81の出力がゼロになるように設定
されている。又、この差動アンプ81のゲインは、加算器
83で加算することによってオフセット量を消去できるよ
うに設定してある。この加算器83の出力は、ゲイン制御
回路84、位相補償回路85、駆動回路86を経てフォーカス
駆動コイル87に印加される。
この第4実施例によれば、楔形プリズム61を設けたこ
とによるフォーカスオフセット量を解消できる。
第12図は本発明の第5実施例を示す。この第5実施例
では、例えば第6図に示す第3実施例において、楔形プ
リズム61と対称的な位置に同一形状の楔形プリズム91を
配設して、光検出器56側に向かう光ビームが非対称にな
るのを防ぎ、フォーカスオフセット及びトラッキングオ
フセットを除去している。尚、本発明は円盤状の記録媒
体に限らず、カード状の記録媒体に対しても適用でき
る。
[発明の効果] 以上述べたように、本発明によれば、分離型の光学式
ピックアップにおいて、偏光方向が異なる第1および第
2の光ビームを出射する光源を用いて、これらの第1お
よび第2の光ビームを可動光学系に配置した偏光プリズ
ムに入射させ、第1の光ビームのほとんどを偏光プリズ
ムで反射させて記録媒体へ差し向けると共に、第2の光
ビームのほとんどを偏光プリズムを透過させて位置検出
器へ差し向けるように構成したので、記録媒体に照射さ
れる光ビームの光量ロスを少なくでき、書き込みとか消
去を確実に行うことができると同時に可動光学系の位置
検出も可能となる、利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第3図は本発明の第1実施例に係り、第1
図は第1実施例を示す構成図、第2図は第1図の矢印A
方向から見た臨界角プリズム周辺を示す側面図、第3図
は半導体ポジションセンサの構造を示す断面図、第4図
は本発明の第2実施例を示す構成図、第5図はマルチレ
ーザ部分を拡大して示す説明図、第6図は本発明の第3
実施例を示す構成図、第7図は第3実施例におけるフー
コープリズム周辺を拡大して示す説明図、第8図は本発
明の第4実施例における要部を示す平面図、第9図は第
8図の正面図、第10図は第4実施例における位置検出の
回路構成を示すブロック図、第11図は第4実施例におけ
るオフセット量消去用の信号処理を行う回路図、第12図
は本発明の第5実施例の要部を示す説明図である。 1……光学式ピックアップ 2……ディスク、4……可動部 5……固定部 6……マルチレーザダイオード 9……偏光プリズム面 11……ダイクロイックミラー面 13……対物レンズ、15……情報用光検出器 16……臨界角プリズム 17……制御用光検出器 22……半導体ポジションセンサ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】記録媒体に光ビームを集束させる対物レン
    ズを有する可動光学系と、固定光学系とからなる分離型
    の光学式ピックアップにおいて、 前記固定光学系に配置された光源から発した偏光方向の
    異なる第1の光ビームおよび第2の光ビームと、 前記固定光学系に配置され、前記第1の光ビームと前記
    第2の光ビームとの両方が入射して、前記各ビームを平
    行光とするコリメータレンズと、 前記可動光学系に配置され、前記コリメータレンズを通
    過した前記第1の光ビームと第2の光ビームが入射する
    偏光プリズムと、 前記偏光プリズムを透過した第2の光ビームを受光して
    前記可動光学系の静止部材に対する位置を検出する位置
    検出器と を有し、 前記偏光プリズムにより反射された第1の光ビームを前
    記対物レンズにより前記記録媒体に照射させるようにし
    たことを特徴とする光学式ピックアップ。
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