JPH01144230A - 光学ヘッド - Google Patents

光学ヘッド

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JPH01144230A
JPH01144230A JP30276287A JP30276287A JPH01144230A JP H01144230 A JPH01144230 A JP H01144230A JP 30276287 A JP30276287 A JP 30276287A JP 30276287 A JP30276287 A JP 30276287A JP H01144230 A JPH01144230 A JP H01144230A
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JP
Japan
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light
signal
light receiving
circuit
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JP30276287A
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Inventor
Takaharu Yoshida
吉田 卓玄
Akihiko Doi
土肥 昭彦
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Toshiba Corp
Toshiba Intelligent Technology Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Intelligent Technology Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Intelligent Technology Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
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  • Moving Of The Head For Recording And Reproducing By Optical Means (AREA)

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】 [発明の目的コ (産業上の利用分野) この発明は、集束性の光ビームを用いて情報記録媒体で
ある光ディスクに情報を記録し、或いは、光ディスクか
ら情報を再生する光デイスク装置等に適用される光学ヘ
ッドに関する。
(従来技術) 近年、文書などの画像情報を記録し、必要に応じて画像
情報を検索再生してハードコピー或いは、ソフトコピー
として再生し得る画像情報ファイル装置の画像記録装置
として光デイスク装置が開発されている。
従来、このような光デイスク装置にあっては、集束性の
光ビームが円盤状の光ディスクの記録領域としてのトラ
ックに向けて照射される。記録時には、先ビームによっ
て光ディスクの記録面に状態変化が生じさせられて例え
ば、ピットが形成されて情報が光ディスクに記録され、
再生時には、光ディスクに生じた状態変化領域に集束性
光ビームが照射されて光ビームか変調例えば、強度変調
されて情報が再生される。この記録再生時には、光ディ
スクが回転され、光ビームを光ディスクを向ける光学ヘ
ッドか光ディスクの半径方向に直線移動されている。
光学ヘッドは、光学ディスク上にレーザ光を集束させる
対物レンズを備え、対物レンズは、その先軸方向或いは
、光軸と直交する方向に移動可能に支持されている。焦
点制御系の可動機構によって対物レンズが光軸方向に移
動されて対物レンズが合焦状態に維持され、対物レンズ
からの光ビームが先ディスクに集中され、且つトラック
制御系の可動機構によって対物レンズが光軸と直交する
方向に移動されて対物レンズが常に合トラック状態に維
持され、光ビームでトラックが追跡される。
焦点制御系及びトラック制御系において、対物レンズを
合焦状態及び合トラック状態に維持させるためには、情
報記録媒体上における焦点ずれ状態、トラックずれ状態
を検出し、対物レンズの移動機構にフィードバックさせ
る必要がある。このトラックずれ、焦点ずれの検出方法
としては、非点収差光学レンズを利用して対物レンズの
フォーカス状態及びトラッキング状態に応じて検出器上
で生じる1つのビームスポットの形状及び明暗の変化を
検出する非点収差法(特公昭53−39123号公報参
照)が従来知られている。この方法では、検出信号の差
がフォーカス信号及びトラック信号として発生され、こ
の信号差に応じた電流が対物レンズ駆動用のコイルに供
給され、対物レンズが合焦点位置、合トラック位置に駆
動される。
(発明が解決しようとする問題点) 光ディスクの検索アクセス時には、トラッキング制御系
のフィードバック回路は開かれ、光学ヘッドを支持する
キャリッジが高速で移動される。
そのため高速でキャリッジが加減速される際、キャリッ
ジ上に配置された対物レンズが振動し、移動の後のトラ
ッキング制御が不能°となったり、検索アクセス時間が
あかる問題がある。従って、この発明の目的は、光学ヘ
ッドの対物レンズの振動を制御することのできる光学ヘ
ッド装置を提供するにある。
[発明の構成コ (問題点を解決するための手段) この発明の光学ヘッドは、情報記録媒体上に光ビームを
集束する為の集束手段と、前記集束手段を少な(とも一
方向に移動可能に支持する支持手段と、前記支持手段を
移動可能な方向に駆動する駆動手段と、前記駆動手段に
よって移動される支持手段の位置を検出する為に設けら
れた発光手段と、前記発光手段から発せられた光ビーム
を検出する受光手段を備える光学ヘッドにおいて、前記
発光手段及受光手段のいずれか一方は前記集光手段を少
なくとも1方向に移動可能に支持する支持手段に配置さ
れ、及び他方は固定部に配置され、さらに受光手段は、
発光手段から発射される光ビームの少なくとも一部を検
出する少なくとも一つの検出領域を具備している光学ヘ
ッド。
(作用) この発明の光学ヘッド装置においては、検索アクセス時
には、トラックずれ制御とは異なり、集束手段を支持す
る支持手段の位置が光学的に検出される。従って支持手
段の振動を防止することか可能となり、検索アクセス後
のトラッキング制御を敏速且つ安定に行なうことが出来
る。
(実施例) 第1図は光学ヘッドを示す斜視図である。この光学ヘッ
ドでは、対物レンズ10は、固定部としてのベース24
に対して移動可能に支持された保持体12に固定され、
その保持体12にはフォーカシング用コイル14が巻装
され、更に保持体12の両側面には2対のトラッキング
用コイル16が巻装されている。上記保持体12の上部
及び下部には、側面と直交する向きにそれぞれ2つずつ
貫通孔(図示しない)が穿設され、その貫通孔と対応す
る貫通孔(図示しない)がブロック18に設けられてい
る。ブロック18は固定部としてのベース24にねじ止
めにより固定されている為、そのブロック18に設けら
れた貫通孔に4本の支持材20が嵌入されて、対物レン
ズ10を有する可動部22が支持されている。さらに4
つのマグネット17が四隅に対向してフォーカシング用
コイル14とトラッキング用コイル16の近傍のベース
24に配設されている。この発明では更にフォーカシン
グ用コイル14及びその近傍に位置するベース24には
発光素子26と受光素子28が互いに対向して配置され
ている。
第2図は、この発明の一実施例である光学ヘッドの光学
系の概略構成を示している。先ディスク(情報記録媒体
)30は、ガラス或いは、プラスチックス等の円盤状の
基板上に情報記録膜としてテルル或いは、ビスマス等の
金属波膜がコーティングされて形成される。光ディスク
30に対向して光学ヘッド1が設けられ、記録、再生成
いは、検索時には、光ディスク30は、光学ヘッド1に
対して線速一定で回転駆動される。この回転方向即ち、
第2図に示す2軸方向にトラッキングガイドが例えばグ
ループとして形成されている。
この光学ヘッド1は、光源としての半導体レーザ32を
備え、この半導体レーザ32からは、発散性のレーザ光
しか発生される。このレーザ光りは、情報を光ディスク
30の記録膜に書込む記録時には、書込むべき情報に応
じてその光強度が変調されて発生され、又、情報を光デ
ィスク30の記録膜から読み出す再生時には、レーザ光
りは記録時よりは低い一定の強度で発生される。半導体
1ノーザ32から発生された発散性のレーザ光りは、コ
リメータレンズ34によって平行光束に変換され、ハー
フプリズム36に導かれる。このハーフプリズム36に
導かれたレーザ光りは、ハーフプリズム36を通過して
対物レンズ10に入射される。この対物レンズ10によ
ってレーザ光りは、光ディスク30の記録膜に向けて集
束される。
ここで、対物レンズ10は、その先軸方向と光軸に直交
する方向とに移動可能に支持され、対物レンズ10が光
軸上の最適位置即ち、合焦位置に配置されると、この対
物レンズ1oがら発せられた発散性のレーザ光りのビー
ムウェストが光ディスク30の記録膜の表面上に照射さ
れ、最少ビームスポットが先ディスク30の記録膜の表
面上に形成される。また、対物レンズ10が光軸と直交
する方向(記録膜面に平行な方向)で最適位置即ち、合
トラック位置に配置されると、レーザ光りによって光デ
イスク30上に形成されるビームスポットが記録領域と
して定められたトラック上に正しく形成され、トラック
かレーザ光で追跡される。この2つの状態(合焦状態・
合トラック状態)が保たれることによって情報の書込み
及び読み出しが可能となる。即ち、記録時には、強度変
調されたレーザ光で記録膜に状態変化例えば、ピットが
形成され、再生時には、一定強度のレーザ光がトラック
内の記録領域例えば、ビットによって強度変調されて反
射される。
光ディスク30に照射されたレーザ光りは、光ディスク
30の記録膜で反射される。反射された発散性のレーザ
光りは、合焦時には、対物レンズ10によって平行光束
に変換され、再びハーフプリズム36に戻される。ハー
フプリズム36で反射されたレーザ光りは、集束用の凸
レンズ40に導かれ、この凸レンズ40によって集束さ
れる。
第3図に示すように、凸レンズ40によって集束された
レーザ光りは母線が光軸に直角に交わり、且つ母線の向
きがy軸方向であるシリンドリカル凸レンズ42を通過
することにより、凸レンズ40の焦点F2よりもシリン
ドリカル凸レンズ42寄りのFlでy軸方向に長さを有
する焦線を結ぶ。シリンドリカル凸レンズ42からのレ
ーザ光りは上記焦線F1と2軸方向に長さを有する焦線
となったF2の間に配置された光軸に垂直な受光面を持
つ光検出器44に照射される。第5図に示されるように
光検出器44はyz平面上で光軸と直交するy軸に対し
て光軸を中心として45度傾けた分割線D−D =と、
yz平面上で光軸に直交するz軸に対して光軸を中心と
して45度傾けた分割線とによって4分割された光検出
セル44a〜44dを有している。第4図で光検出器4
4に入射されるシリンドリカル凸レンズ42からのレー
ザ光りは焦線F1を通過しているので、光検出器44上
での位置が焦線F1の前の像と比べて光軸と直交するy
軸を境にしてZ軸方向の位置が逆転している。
第4図は光検出器44の光検出セル44a〜44dに照
射される光ビームの光路を示す図である。対物レンズ1
0の合焦位置に光ディスク30がある場合、凸レンズ4
0には平行光束が入射され、第4図(b)に示すように
集束するので、第5図(b)に示す光検出器44の4分
割された光検出セル44a〜44dに略円形状の像を作
る。
対物レンズ10の合焦位置より先ディスク30が遠くな
ったとき、凸レンズ40に入射されるレーザ光りは集束
光であるので第4図(a)のようになり、焦線の位置が
・Fl、F2より凸レンズ40寄りのそれぞれEl、E
2となる。よって光検出器44上の像は第5図の(a)
に示すようにレーザ光りの像は光検出セル44bと44
dの方向に長い楕円状となる。対物レンズ10の合焦位
置より光ディスク30が対物レンズ10に近づいたとき
、凸レンズ40に入射するレーザ光りは発散光であるか
ら、光路は第4図(C)のようになり、焦線の位置がF
l、F2より凸レンズ40からの距離が遠いG1、G2
となる。よって光検出器上の像は第5図(C)に示すよ
うに、レーザ光りの像は光検出セル44aと44Cの方
向に長い(行田状となる。
第5図(a)〜(C)において光検出セル19a〜19
dの検出出力を各々La−Ldとする。焦点はけを検出
するための信号は、光検出セルに入射するレーザ光りの
像の関係から考えるとr (La+Lc)−(Lb十L
d)Jで求められ、(a)の場合はレーザ光りの像が光
検出セル44b、44dの方向に長い楕円形をしている
ためr (La+Lc)−(Lb+Ld)<OJとなり
、(b)の場合はレーザ光りの像が略円形であるためr
 (La+Lc)   CLb十Ld)−o」となり、
(C)の場合はレーザ光りの像が光検出セル44 a、
44 cの方向に長い楕円形であるためr (La+L
c)−CLb+Ld)>OJとなる。合焦状態を示す第
5図(b)以外は焦点ぼけ検出信号は零信号ではない。
また、トラッキング制御についてはいわゆるプッシュプ
ル法を用い、第5図に示す光検出器44の左右の信号の
差、つまり光検出セル44a144bからの信号の和(
La+Lb)と、光検出セル44c、44dからの信号
の和(Lc+Ld)との差r (La+Lb)−(Lc
+Ld)Jからトラックずれ検出信号が得られる。つま
りトラックの像が中心からずれることにより光検出セル
に入射するレーザ光の強度が部分的に変化するため、L
a+LbとLc+Ldが変化しトラックずれ補正信号が
生成される。
上記光デイスク30上の情報を再生する読取信号(RF
倍信号は、光検出器44の6光検出セル44a乃至44
dからの検出信号を加算した合計値rLa+Lb+Lc
+LdJを用いて再生される。
次に、第6図を用いてこの制御系の電気回路について説
明する。光検出セル448〜44dの出力は、夫々増幅
回路50a〜50dで増幅されて加算回路52に供給さ
れる。また増幅回路50aからの信号は、加算回路54
.58に供給され、増幅回路50bからの信号は、加算
回路54.60に供給され、増幅回路50cからの信号
は、加算回路56.58に供給され、増幅回路50dか
らの信号は、加算回路56.60に供給される。
上記加算回路60の出力は、比較回路64の反転入力端
に供給され、この比較回路64の非反転入力端には、上
記加算回路58の出力か供給されている。上記比較回路
64は、上記光検出セル44b、44dの検出信号の加
算結果と上記光検出セル44g、44(の検出信号の加
算結果とを比較して、その差に応じた出力即ち、フォー
カスずれ検出信号を発生し、この差信号は、駆動回路7
0にフィードバックされる。従ってフォーカスずれ検出
信号に応じて、前記対物レンズ10を光ディスク30の
記録面に対して垂直方向に駆動するコイル(図示しない
)に電流が供給され、対物レンズ10が駆動されて焦点
ぼけが補正され対物レンズが合焦位置に維持される。
上記加算回路56の出ツノは、比較回路62の反転入力
端に供給され、この比較回路62の非反転入力端には、
上記加算回路54の出力か供給されている。上記比較回
路62は、上記光検出セル44c、44dの検出出力の
加算結果と上記光検出セル44a、44bの検出出力の
加算結果とを比較し、その差に応じた出力即ち、トラッ
キングずれ検出信号が切換回路78を介して駆動回路6
8にフィードバックされる。この駆動回路68は、トラ
ッキングずれ検出信号に応じて、前記対物レンズ10を
光デフイスク30の記録面に対して水平方向に駆動する
コイル(図示しない)に対応する電流を供給する。これ
により対物レンズ10が駆動されてトラッキングずれか
補正され、対物レンズ10は、合トラック状態に推持さ
れる。
上記加算回路52の出力は、2値化回路66に供給され
る。この2値化回路66で2値化された信号は読取り信
号として図示しない制御回路へ供給される。
次に検索アクセス時に固定部としてのベース24に対し
て移動される可動部22の移動位置を制御するための検
出手段について説明する。第7図に示すように可動部2
2に設けられたフォー力ソシング用コイル16には、発
光素子26が取付けられ、またその近傍に位置される固
定部としてのベース24には、受光素子28か取付けら
れ、発光素子26及び受光素子28はわずかにX方向に
ずれて対向されている。更に詳しく述べると、可動部2
2に取付けられた発光素子26は、例えば半導体レーザ
等で構成され、その発光素子26からの発散光ビームが
照射される固定部としてのベース24上には、すくなく
とも一つの検出領域を有する受光素子28が設けられ、
その受光素子28は、動作されない状態において、入射
光ビームの一部が投射されるように第7図に示すように
配置される。更に諷替えるならば、動作されない状態に
おいて、好ましくは、その発光素子26から入射された
光ビーム光量の略半分が受光素子28の光検出領域で検
出されるように基準位置Xoが予め設定され、その基準
位置X。に対応して受光素子26で検出される基準電圧
信号V。が決定される。これによって、可動部22が基
準位置X。に対してX方向に移動された際、その移動量
に応じて受光素子28で検出される信号(電圧信号)が
変化され、その検出信号と基準電圧信号の差信号を利用
して固定部としてのベース24に対する可動部22の位
置が検出される。検出信号と発光素子及び受光素子のト
目互位置関係は第8図に示されている。第8図に示すよ
うに受光素子は、好ましくはその基準位置Xoを、検出
される信号が零信号と最大値信号の中間値であるV。信
号となる位置に配置し、受光素子か基準位置Xoからず
れたときには、そのずれ位置に対応した正または負の信
号(電圧信号)が発生されて固定部に対する可動部の位
置が制御される。
検索アクセス時の可動部22の位置を制御するための検
出信号の処理方法は、前に述べた第6図に示されている
第6図において、受光素子28の検出出力は増幅回路7
2に供給され、その増幅回路72からの出力は、比較回
路76の非反転入力端に供給される。また、比較回路7
6の反転入力端には、定電圧発生回路74から前に述べ
た基準位置Xoて検出される基準電圧信号Voに等しい
定電圧信号が供給される。比較回路76ては、受光素子
28からの出力と定電圧発生回路74で発生される標僧
電圧V。の信号を比較し、その差信号が検索アクセス時
に切換えられて接続されるトラックずれ検出回路の切換
回路78を介して駆動回路68に供給される。供給され
た差信号に応じて駆動回路68から可動部に設けられた
トラッキング用コイル(図示しない)に電流が供給され
、それによって発生されたコイルによる磁界と固定部と
してのベース24上に設けられたマグネット17から発
生される磁界との磁気的な相互作用よって可動部22が
固定部としてのベース24に対して移動され、所定位置
に保持される。
次に上に述べた装置の情報記録、再生、焦点制御、トラ
ッキング制御、及び検索アクセス時の制御における動作
を記述する。
前に述べた光検出器44の検出信号を利用する制御装置
において、情報の記録を行う場合には、光デイスク1上
に強光度で変調された光ビーム(記録ビーム)が照射さ
れることにより光デイスク1上のトラックにピットが形
成され、情報の再生時には、弱光度で一定のレーザ光(
再生ビーム光)が光デイスク30上に照射され、ピット
によって強度変調して反射されは、上述した光路を再び
通過して、光検出器44の光検出セル44a〜44d上
に照射される。照射された光ビームの光量に応じた信号
が光検出セル44a〜44dから出力され、それらの信
号かそれぞれ増幅回路50a〜50dに供給される。
この電気回路にお゛けるフォーカシング制御について説
明する。上記増幅回路50 a % 50 cからのイ
コ号は、加算回路58に供給され、上記増幅回路50b
、50dからの信号は、加算回路60に供給される。加
算回路58は、光検出セル44a及び44cからの検出
信号を加算し、比較回路64に出力する。また、加算回
路60は、光検出セル44b及び44dからの検出信号
を加算し、比較回路64に出力する。これにより、比較
回路64は、上記光検出セル44a、44cの検出信号
の加算結果と上記光検出セル44b、44dの検出信号
の加算結果とを比較し、その差に応じた出力つまり焦点
ぼけ検出信号を駆動回路70にフィードバックさせる。
駆動回路70は、焦点ぼけ検出信号に応じてコイル(図
示しない)に所定の電流を供給し、対物レンズ10を光
軸方向に駆動して、対物レンズ10をフォーカス制御す
る。
また、トラッキング制御について説明する。すなわち、
上記増幅回路50a及び50bからの信号は、加算回路
54に供給され、上記増幅回路50c及び50dからの
信号は、加算回路56に供給される。加算回路54は、
光検出セル44a及び44bからの信号を加算し、比較
回路62に出力する。また、加算回路56は、光検出セ
ル44c及び44dからの検出信号を加算し、比較回路
62に出力する。これにより、比較回路62は、上記光
検出セル44a及び44bの検出信号の加算結果と上記
検出セル44c及び44dの検出信号の加算結果とを比
較し、その差に応じた出力つまりトラックずれ検出信号
を駆動回路68にフィードバックする。駆動回路68は
、トラックずれ検出信号に応じてコイル(図示しない)
に所定の電流を供給し、対物レンズ10を光ディスク3
0の記録膜面に沿って駆動して対物レンズ10をトラッ
キング制御する。
次に、情報の再生について説明する。上に述べたように
増幅回路5−’Oa、 50 b、 50c150dか
らの出力は、すべて加算回路52で加算され、この加算
結果を2値化回路66で2値化することにより、データ
が再生される。
また検索アクセス時の可動部22の制御について説明す
る。受光素子28の光検出領域の検出出力は、増幅回路
72に供給され、増幅された信号が比較回路76の非反
転入力端に供給され、一方比較回路76の非反転入力端
には、定゛咀圧発生回路74から標準電圧EOが供給さ
れ、その2つの信号か比較されてその差信号が駆動回路
68に供給される。そのため検索アクセス時のキャリッ
ジの加減速により可動部22が基阜位置XOから移動さ
れたとしても、その移動量に応じて出力が切換用路78
を介して駆動回路68にフィードバックされ、駆動回路
68はその信号に応じてコイル(図示しない)に所定の
電流を供給し、可動部22をトラッキング方向(X方向
)に移動させて基準線Xo上に位置させる。
切換回路78は通常トラッキング制御側に接続されてい
るが、検索アクセス時には位置制御の為の比較回路76
側に接続されている。
上に述べた一実施例においては、可動部22に発光素子
を配置し、その近傍のベース24には受光素子28が配
置されているが、この位置に配置されなけばならない必
然性はなく、反対にベース24に発光索子26が配置さ
れ、可動部22に受光素子が配置されてもよい。また上
に述べた一実施例において配置した光検出領域の基桑位
置X。
は入射光の略半分を受光する位置に予め定められている
が、この値は任意に定めることができる。
更にこの一実施例では、可動部22のX方向の移動に対
して検出できる配置となっているが、同様の考え方を利
用して、入射光の一部を受光部28で検出するようにそ
の基準位置及びそれに伴う基準信号E。を設定し、その
受光素子28と発光素子26の距!(Y方向)を変化さ
せると、その距離の自乗に反比例して受光部で検出され
る光量、すまわち検出信号が変化することを利用し、こ
の検出信号Eと基準信号E。の差信号を利用してY方向
に対する可動部22の位置検出も可能になる。
[発明の効果] この発明によれば、検索アクセス時にトラッキング制御
不能となることなく、素早く検索アクセスを行える光学
ヘッドが51 洪される。
【図面の簡単な説明】
図面は、この発明の一実施例を示し、第1図はこの発明
の一実施例に係る光学ヘッドの斜硯図、第2図は、光学
ヘッド内の光学系を概略的に示す図、第3図は、光学ヘ
ッド内の光学系の要部の構成を説明するための図、第4
図は光学ヘッド内の光学系の一部を拡大した図、第5図
は光学ヘッド内の光検出器の結像状態を説明するための
図、第6図は、電気回路の要部の構成を説明するだめの
図である。第7図は光学ヘッド内の可動部の位置制御の
ための光学素子の配置を説明するための図、第8図は、
第7図の光検出器の位置と検出信号の関係を示す図であ
る。 1・・・光学ヘッド、10・・・対物レンズ、12・・
・保持体、14・・・フォーカス用コイル、16・・・
トラッキング用コイル、17・・・マグネット、18・
・・ブロック、20・・・支持ヰ4.22・・・可動部
、24・・・ペース、26・・・発光素子、28・・・
受光素子、30・・光ディスク、32・・・光源、34
・・・コリメータレンズ、36・・・ハーフプリズム、
40・・・凸レンズ、42・・シリンドリカルレンズ、
44・・・光検出器、44a〜44d・・・光検出領域
、50a〜50d、72・・・増幅回路、52.54.
56.58.60・・・加算回路、62.64.76・
・・比較回路、66・・2値化回路、74・・・定電圧
発生回路、78・・・切換回路、68.70・・・駆動
回路 出願人代理人  弁理士 鈴江武彦 第1図 第2図 コイルへ        コイルへ 第 6 図 第7図 第8図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)情報記録媒体上に光ビームを集束する為の集束手
    段と、前記集束手段を所定方向に移動可能に支持する支
    持手段と、前記支持手段を移動可能な方向に駆動する駆
    動手段と、前記駆動手段によって移動される支持手段の
    位置を検出する為に設けられた発光手段と、前記発光手
    段から発せられた光ビームを検出する受光手段を備える
    光学ヘッドにおいて、前記発光手段及受光手段のいずれ
    か一方は前記集光手段を所定方向に移動可能に支持する
    支持手段に配置され、及び他方は固定部に配置され、さ
    らに受光手段は、発光手段から発射される光ビームの少
    なくとも一部を検出する少なくとも一つの検出領域を具
    備している光学ヘッド。
  2. (2)前記受光手段で検出される信号と比較するために
    、基準電圧信号が設定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。
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