JP2650118B2 - 光学式ヘッド装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、光を用いて情報の記録，再生，消去を行
なう光学式情報処理装置、特に対物レンズの位置を検出
する光学式ヘッド装置に関するものである。

［従来の技術］ 光学式情報処理装置としては光ディスク装置があり、
この光ディスク装置は、非接触で情報記憶媒体である光
ディスクに同心円状，あるいは渦巻状に信号を記録もし
くは再生するため、出射光束を上記光ディスク上に正確
に集光しなければならず、対物レンズを制御するトラッ
キングサーボを必要とする。このトラッキングサーボセ
ンサ方式については種々の方式が提案されているが、信
号ピットまたは案内溝からの回折光を利用した方式とし
てプッシュプル法と呼ばれるものがある。

従来のプッシュプル法によるトラッキングサーボセン
サ方式の光学式ヘッド装置を第８図を用いて説明する。
図において、１は中央部に案内溝２を有する情報記憶媒
体としての光ディスク、３は上記光ディスク１に対向す
るように配置され、案内溝２の中心に集光スポット４を
形成する対物レンズ、５は上記対物レンズ３における光
ディスク１の反対側に平行に配置された凸レンズ、６は
２つの受光面6a,6bによって構成され、上記凸レンズ５
における光ディスク１の反対側に配置された二分割光検
知器、７は上記二分割光検知器６の２つの受光面6a,6b
にそれぞれ接続された（＋）入力端子，（−）入力端子
を有し、受光面6a,6bからの出力に基づいてトラッキン
グエラー信号TSを出力する差動増幅器である。上記集光
スポット４は、案内溝２の両縁によって回折を受けると
回折光分布8,9を生じ、この回折光分布8,9が第８図
（ｂ）に示すように二分割光検知器６の面上に投影され
て回折光分布10,11を生じる。対物レンズ３が案内溝２
の中心位置にある場合には、上記回折光分布8,9に従っ
て回折光分布10,11の強度は等しくなり、差動増幅器７
の出力であるトラッキングエラー信号TSはゼロとなる。
ところが、光ディスク１の偏心等によって対物レンズ３
と案内溝２との相対的な位置関係がずれた場合には、回
折光分布8,9が均等でなくなることから、上記トラッキ
ングエラー信号TSは正または負となる。したがって、こ
の出力をゼロとするようにサーボ動作が行われ、対物レ
ンズ３は図に示すＸ方向に並進変位する。

しかし、上記プッシュプル方式は以下に述べるような
問題点がある。第９図は対物レンズ３の中立点（図中の
一点鎖線上）に対し、案内溝２および対物レンズ３が距
離ｄだけ変位した状態を示す図である。この状態では集
光スポット４が案内溝２の中心にあるにもかかわらず、
二分割光検知器６の面上において、投影された回折光分
布10,11が２つの受光面6a,6bに対して均等に入射しなく
なり、結果的に差動増幅器７の出力はゼロにならなくな
る。すなわち、トラッキングオフセットを生じた状態と
なる。第10図は対物レンズ３の変位ｄに対するトラッキ
ングエラー信号TSを示す図であり、変位が大きくなるに
従ってトラッキングオフセット量も大きくなっていく。

以上のように、プッシュプル法は回折光を利用した簡
単な方式であるが、対物レンズのトラッキング方向の変
位によりオフセットが生じてトラッキングエラー方向の
可動範囲が広くとれないという問題点があった。

このような問題点を改善するために、例えば特開昭61
−198436号公報に記載された光学式ヘッド装置がある。
この光学式ヘッド装置を第11図乃至第13図を用いて説明
する。図において、12は第１光源としての第１半導体レ
ーザ、20は２つの受光面20a,20bを有する第１光検知器
としてのトラッキングエラー検出用第１二分割光検知
器、24は中央が軸29を中心としてトラッキング方向に回
動される可動ホルダとしてのターンテーブル、26は２つ
の受光面26a,26bを有する第２光検知器である対物レン
ズ位置検出用第２二分割光検知器、40は演算手段であ
り、この演算手段40は上記第1,第２二分割光検知器20,2
6にそれぞれ接続された第1,第２差動増幅器21,27と、こ
の差動増幅器21,27からの出力を演算する第３差動増幅
器28とから構成されている。上記第１半導体レーザ12か
らの第１出射光束14は、コリメータレンズ13によって平
行光束にされる。このコリメータレンズ13からの第１出
射光束14は第２のビームスプリッタ15で分割され、一方
の光束16は上記ターンテーブル24に保持された対物レン
ズ17を透過して光ディスク18で反射される。第１反射光
束14aはもとの光路、すなわち対物レンズ17,第２のビー
ムスプリッタ15を通り、第１のビームスプリッタ19で反
射して上記第１出射光束14と分離され、上記第１二分割
光検知器20に入射して受光される。また、上記第２のビ
ームスプリッタ15を通過した他方の出射光束22は、反射
ミラー23で反射され、上記ターンテーブル24における対
物レンズ８の反対側に設けられたスリット25を通過す
る。スリット25を通過した出射光束22aは上記第２二分
割光検知器26に入射して受光される。上記第１差動増幅
器21は、反射光束14aを受光した第１二分割光検知器20
の受光面20a,20bからの出力に基づいてトラッキングエ
ラー信号TSを出力する。また、第２差動増幅器27は、出
射光束22aを受光した第２二分割光検知器26の受光面26
a,26bからの出力に基づいて対物レンズ位置検出信号LPS
を出力する。次に第３差動増幅器28は、第1,第２差動増
幅器21,27から得られたトラッキングエラー信号TS,対物
レンズ位置検出信号LPSにより補正されたトラッキング
エラー信号Ｃ−TSを出力する。

次に動作について説明する。ターンテーブル24は、軸
29を中心に矢印Ｘ方向に回動することによってトラッキ
ング動作を行う。上記ターンテーブル24に設けられたス
リット25は、このトラッキング動作に連動するので、こ
のスリット25に入射した出射光束22を第２二分割光検知
器26で受光して、その差動出力を取ることによって第13
図（ｂ）に示すような対物レンズ位置検出信号LPSを得
ることができる。なお、トラッキングエラー信号TSは、
通常のプッシュプル法による検出と同様に、反射光束14
aを受光した第１二分割光検知器20の差動出力を取るこ
とによって、第13図（ａ）に示すような対物レンズ17の
変位量ｄに対してトラッキングオフセットを生じた波形
を得られる。

これらトラッキング信号TS,対物レンズ位置検出信号
を第３差動増幅器で演算することにより、第13図（ｃ）
に示すような対物レンズ17のトラッキング方向の変位に
かかわらず、常にトラッキングオフセットのない補正さ
れたトラッキングエラー信号Ｃ−TSを得ることができ、
このため光学式ヘッド装置におけるトラッキング方向の
可動範囲を広くとることが可能となる。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の光学式ヘッド装置は以上のように構成されてお
り、対物レンズ17およびスリット25に入射する光束16,2
2aを第２のビームスプリッタ15で分割するので、対物レ
ンズ17へ入射する光束16の光量が減少して、トラッキン
グエラー信号や情報再生信号の劣化などを生じ、これを
防ぐために光出力の大きい高価な光源が必要であった。
また、第２のビームスプリッタ15で分割した光束をスリ
ット25へ導く必要があり、装置の小型化が難しいなどの
問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためにな
されたもので、簡単な構成により安価で、しかも信頼性
が高く小型にできる光学式ヘッド装置を得ることを目的
とする。

［課題を解決するための手段］ この発明による光学式ヘッド装置は、第１光源からの
第１出射光束を情報記憶媒体に集光照射する対物レンズ
を保持して、この対物レンズをトラッキング方向に移動
可能とし、かつ水平面を有する可動ホルダと、上記情報
記憶媒体からの第１出射光束による第１反射光束を受光
し、上記第１出射光束の上記情報記憶媒体上での所定位
置とのずれを検出する第１光検知器とを備えた光学式ヘ
ッド装置において、第２出射光束を生成する第２光源
と、上記可動ホルダの上記水平面に設けられ上記第２光
源からの第２出射光束を反射する平板状の反射手段と、
この反射手段からの第２反射光束を受光し、この受光し
た光の光検知器上における所定位置とのずれを検出する
第２光検知器とを備え、上記反射手段として、少なくと
も、上記トラッキング方向において上記第２光検知器よ
りも小さいものを設けて成るものである。

［作用］ 反射手段は、第２光源からの出射光束の開口を制限し
て反射するので、第２光検出器は感度の高いセンサとな
る。また、可動ホルダの回動によっても反射手段は傾か
ないので、反射光が動く量は小さく、第２光検出器には
長い範囲にわたって信号が得られ、第２光検出器はリニ
アゾーンの長いセンサとなる。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例である光学式ヘッド装置を
第１図及び第２図を用いて説明する。なお、第８図乃至
第13図と同じものは同一の符号を用いて説明を省略す
る。図において、30はコリメータレンズ13からの出射光
束14を対物レンズ17に導くためのミラー、31は中央の軸
29を中心としてトラッキング方向に回動されるととも
に、上記軸29の軸心より所定距離偏心した位置に対物レ
ンズ17を保持するターンテーブル、32は上記ターンテー
ブル31における軸29の軸心から所定距離偏心した位置
に、かつ上記対物レンズ17と反対側に設けられた反射手
段としての微小な反射ミラー、33は反射ミラー32と対向
し図示しない基材に固定された第２光源としてのたとえ
ば対物レンズ位置検出用第２半導体レーザ、34は２つの
受光面34a,34bを有し、上記反射ミラー32と対向すると
ともに上記第２半導体レーザ33と近接して基材に固定さ
れた第２光検知器としての対物レンズ位置検出用第２二
分割光検知器である。上記反射ミラー32,第２半導体レ
ーザ33及び第２二分割光検知器34は、それぞれ光ディス
ク18と対向するようにターンテーブル17のトラッキング
方向と平行に設けられており、上記第２半導体レーザ33
から出射された出射光束41が反射ミラー32によって光束
の開口が制限されて反射され、この反射光束41aが第２
二分割光検知器34に受光されるように配置されている。
なお、上記第２二分割光検知器34は、第２図（ａ）に示
すように、ターンテーブル31のトラッキング方向に受光
面34a,34bが分割されており、上記各受光面34a,34bの出
力は演算手段40の第２差動増幅器27に接続されている。

次に動作について説明する。第２図（ｂ），（ｃ），
（ｄ）は、トラッキング動作にともない対物レンズ17が
トラッキング方向に変位した場合に、第２二分割光検知
器34上に反射ミラー32によって反射された反射光束41a
の光量分布を示す図である。トラッキング方向の変位Tx
がゼロの場合には、受光面34a,34bで受光される光量が
等しくなるので、第２差動増幅器27の出力である対物レ
ンズ位置検出信号LPSはゼロとなる。次に、トラッキン
グ方向の変位Txが変位量−ｄの場合には、受光面34aで
受光される光量が増え、受光面34bの光量は減少するの
で、対物レンズ位置検出信号LPSは負となる。また、ト
ラッキング方向の変位Txが変位量＋ｄの場合には、受光
面34aの光量は減少し、受光面34bの光量は増えるので、
対物レンズ位置検出信号LPSは正となる。以上のよう
に、対物レンズ17のトラッキング方向の変位Txと対物レ
ンズ位置検出信号LPSとの関係は、従来と同じように第
２図（ｅ）に示すとおりとなる。なお、トラッキングエ
ラー信号TSは、従来と同様に第１差動増幅器21の出力と
して得られる。したがって、従来と同様に上記トラッキ
ングエラー信号TSと対物レンズ位置検出信号LPSから第
３差動増幅器28により第13図に示すような補正されたト
ラッキングエラー信号Ｃ−TSが得られる。

なお、本実施例においては、対物レンズ位置検出用の
第２光検知器として第２二分割光検知器34を用いたが、
これに限定されず、例えば第３図に示すように上記第２
光検知器を、反射ミラー32と対向して第２半導体レーザ
33と近接する位置に配置された１つの受光面を有する光
検知器35としても同様の効果が得られる。なお、この場
合、上記光検知器35の出力は第２差動増幅器27の（−）
入力端子に接続されており、また第２差動増幅器27の
（＋）入力端子は、対物レンズ17が中立点（変位Tx＝
０）に位置する場合に対物レンズ位置検出信号LPSがゼ
ロとなるように、上記中立点のとき光検知器35から出力
される電圧υと等しい電圧Ｖが入力されている。

次に上記第２実施例の動作について説明する。第４図
（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、トラッキング動作にともな
い対物レンズ17がトラッキング方向に変位した場合に、
光検知器35上に反射ミラー32によって反射された反射光
束41aの光量分布を示す図である。まず、トラッキング
方向の変位Txがゼロの場合には、光検知器35からの出力
電圧υは電圧Ｖとなるので、（＋）入力端子の入力電圧
Ｖと等しく対物レンズ位置検出信号LPSはゼロとなる。
次に、トラッキング方向の変位Txが変位量−ｄとなると
光検知器35の出力が増え第２差動増幅器27の対物レンズ
位置検出信号LPSは負となる。また、トラッキング方向
の変位Txが変位量＋ｄとなると光検知器35の出力が減少
し第２差動増幅器27の対物レンズ位置検出信号LPSは正
となる。以上の説明において、対物レンズ17のトラッキ
ング方向の変位Txと対物レンズ位置検出信号LPSの関係
は、第４図（ｅ）に示すとおりとなり、第３差動増幅器
28によって上記第１の実施例と同様に補正されたトラッ
キングエラー信号Ｃ−TSが得られる。

また、上記第1,第２実施例においては、光ディスク18
と平行に反射ミラー32,第２半導体レーザ33,第２二分割
光検知器34又は光検知器35を設け、上記対物レンズ17の
トラッキング方向の変位にともなう反射ミラー32の変位
を、当該反射ミラー32によって反射光束41aの開口が制
限される光量変化を検出し、対物レンズ位置検出信号LP
Sを得るので、検出感度を高めるために反射ミラー32の
反射部面積SRを第２二分割光検知器34又は光検知器35の
受光面積SDに比べ小さくする必要がある（SR＜SD）。

すなわち、反射ミラー32は、ターンテーブル31の水平
な底面に設けられた平板状のものからなり、さらに、少
なくとも、ターンテーブル31の回動によるずれ方向，す
なわちトラッキング方向において第２二分割光検知器34
よりも小さいものが設けられる。これにより、反射ミラ
ー32は、第２光源からの出射光束の開口を制限して反射
し、この反射光の領域は、第２図（ｆ）のＲに示すよう
に、第２二分割光検知器34の大きさに比べて非常に小さ
くなる。第２二分割光検知器34の感度は、反射光の領域
Ｒの大きさと第２二分割光検知器34の大きさとの差が大
きいほど、ターンテーブル31の動きによる差信号の変化
が大きくなり、感度が高くなる。また、反射ミラー32
は、ターンテーブル31の回動によって傾かず、ターンテ
ーブル31の回動によって反射光が動く量は小さくなるの
で、第２二分割光検知器34には長い範囲にわたって信号
が得られ、リニアゾーンが長いセンサとなる。

従って、第２二分割光検知器34は、感度が高く，リニ
アゾーンが長いセンサとなる。

また、第３実施例として上記光ディスク18と直交する
方向に上記反射手段，第２光源及び第２光検知器を設け
ても同様の効果を得る。

上記第３実施例を第５図及び第６図を用いて説明す
る。図において、32はターンテーブル31の側部、すなわ
ち光ディスク18と直交する方向に設けられた反射ミラ
ー、33は上記反射ミラー32と対向するように設けられた
第２半導体レーザ、34は上記反射ミラー32と対向すると
ともに、第２半導体レーザ33と近接して設けられた第２
二分割光検知器である。上記第２二分割光検知器34は、
２つの受光面34a,34bを有し、対物レンズ17がトラッキ
ング方向に変位するのに伴い反射ミラー32によって反射
される光束41aの振れる方向に分割されているととも
に、各受光面34a,34bは第２差動増幅器27に接続されて
いる。なお、上記反射ミラー32,第２半導体レーザ33及
び第２二分割光検知器34は、第１実施例と同様に配置さ
れている。

次に上記第３実施例の動作について説明する。

第６図（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、トラッキング動作
にともない対物レンズ17がトラッキング方向に変位した
場合に、第２二分割光検知器34上に反射ミラー32によっ
て反射された反射光束41aの光量分布を示す図である。
まず、トラッキング方向の変位Txがゼロの場合には、受
光面34a,34bからの出力は等しくなるので、対物レンズ
位置検出信号LPSはゼロとなる。次に、トラッキング方
向の変位Txが変位量＋ｄの場合には、受光面34aで受光
される光量が増え、受光面34bの光量は減少するので、
対物レンズ位置検出信号LPSは負となる。また、トラッ
キング方向の変位Txが変位量−ｄの場合には、受光面34
aの光量は減少し、受光面34bの光量は増えるので、対物
レンズ位置検出信号LPSは正となる。したがって、対物
レンズ17のトラッキング方向の変位Txと対物レンズ位置
検出信号LPSの関係は、第６図（ｅ）に示すとおりとな
り、第３差動増幅器28により第13図に示すような上記第
１の実施例と同様の補正されたトラッキングエラー信号
Ｃ−TSが得られる。上記構成においては、対物レンズ17
のトラッキング方向の変位にともない、反射ミラー32が
傾き反射光束41aの光軸が振れるので、第２二分割光検
知器34上で反射光束41a光軸が変位し、受光面34a,34bで
の光量変化が大きくなり、高感度の対物レンズ位置検出
信号LPSが得られる。

なお、本実施例においては、基材に第２二分割光検知
器34及び第２半導体レーザ33をそれぞれ固定するとした
が、第７図に示すように、第２半導体レーザ33と第２二
分割光検知器34とを１つの基板36上に形成し、この基板
36を上記基材上に固定するとしてもよく、対物レンズ位
置検出装置の組立が簡素化される。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、反射手段は、
可動ホルダの水平面に設けられた平板状で、少なくと
も、トラッキング方向において第２光検知器よりも小さ
いものが設けられているので、感度が高く，リニアゾー
ンが長いセンサを持つ装置となる。また、簡単な構成に
より、安価で、しかも信頼性が高く、小型の光学式ヘッ
ド装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の光学式ヘッド装置の一実施例を示す
構成図、第２図（ａ）は第２二分割光検知器の平面図、
第２図（ｂ）〜（ｄ）は反射光束の光量分布を示す図、
第２図（ｅ）は対物レンズ位置検出信号LPSを示す図、
第２図（ｆ）は第２光検知器に反射される反射光の領域
を示す図、第３図はこの発明の第２実施例である光学式
ヘッド装置の構成図、第４図（ａ）は第２二分割光検知
器の平面図、第４図（ｂ）〜（ｄ）は反射光束の光量分
布を示す図、第４図（ｅ）は対物レンズ位置検出信号LP
Sを示す図、第５図はこの発明の第３実施例である光学
式ヘッド装置の構成図、第６図（ａ）は第２二分割光検
知器の平面図、第６図（ｂ）〜（ｄ）は反射光束の光量
分布を示す図、第６図（ｅ）は対物レンズ位置検出信号
LPSを示す図、第７図はこの発明の他の実施例の光学式
ヘッド装置における第２光源と第２光検知器の平面図、
第８図および第９図，第11図及び第12図は従来の光学式
ヘッド装置の構成図、第10図及び第13図は従来の光学式
ヘッド装置における各信号の状態を示す図である。 12……第１半導体レーザ、13……コリメータレンズ、14
……出射光束、17……対物レンズ、18……光ディスク、
20……第１二分割光検知器、21……第１差動増幅器、27
……第２差動増幅器、28……第３差動増幅器、29……
軸、30……ミラー、31……ターンテーブル、32……反射
ミラー、33……第２半導体レーザ、34……第２二分割光
検知器、40……演算手段、41……第２出射光束、41a…
…第２反射光束、TS……トラッキングエラー信号、LPS
……対物レンズ位置検出信号、Ｃ−TS……補正されたト
ラッキングエラー信号。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１光源からの第１出射光束を情報記憶媒
   体に集光照射する対物レンズを保持して、この対物レン
   ズをトラッキング方向に移動可能とし、かつ水平面を有
   する可動ホルダと、上記情報記憶媒体からの第１出射光
   束による第１反射光束を受光し、上記第１出射光束の上
   記情報記憶媒体上での所定位置とのずれを検出する第１
   光検知器とを備えた光学式ヘッド装置において、 第２出射光束を生成する第２光源と、上記可動ホルダの
   上記水平面に設けられ上記第２光源からの第２出射光束
   を反射する平板状の反射手段と、この反射手段からの第
   ２反射光束を受光し、この受光した光の光検知器上にお
   ける所定位置とのずれを検出する第２光検知器とを備
   え、 上記反射手段として、少なくとも、上記トラッキング方
   向において上記第２光検知器よりも小さいものを設けて
   成ることを特徴とする光学式ヘッド装置。
2. 【請求項２】上記第２光検知器は、２分割光検知器から
   なり、２つの光検知器からの信号の差信号により上記対
   物レンズの位置情報を得ることを特徴とする請求項第１
   項記載の光学式ヘッド装置。
3. 【請求項３】上記第２光検知器は、１個の光検知器から
   なり、この光検知器からの信号と基準信号との差信号に
   より上記対物レンズの位置情報を得ることを特徴とする
   請求項第１項記載の光学式ヘッド装置。