JPH01185848A

JPH01185848A - 光情報記録再生装置

Info

Publication number: JPH01185848A
Application number: JP1177988A
Authority: JP
Inventors: Takashi Shibakuchi; 芝口　孝; Jiro Koyama; 次郎小山
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1988-01-21
Filing date: 1988-01-21
Publication date: 1989-07-25

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】技術分野本発明は、光ディスク等を光記録媒体として用いる光情
報記録再生装置に関する。

従来技術従来、例えば光ディスクに対する光ピツクアップとして
第２０図及び第２１図に示すようなものがある。まず、
半導体レーザ１から射出されたレーザ光は偏向用のミラ
ー２、コリメートレンズ３、偏光ビームスプリッタ４、
λ／４板５及び対物レンズ６により光ディスク７に集光
照射される。この光ディスク７からの反射光は再び対物
レンズ６及びλ／４板５を通った後、今度は偏光ビーム
スプリッタ４により入射光と分離される方向に反射され
、凸レンズ８により収束される。この収束光は一方では
光検出素子９ａ、９ｂ　（第２０図に示すようにＺ方向
に２分割され、第２１図に示すように光軸中心位置まで
半分だけ進出している）により受光され、これらの光検
出素子９ａ、９ｂの差動出力によるプッシュプル法を用
いたトラッキング誤差信号の検知に供される。他方では
、第２１図に示すように光検出素子９をナイフェツジと
して利用するナイフェツジ法の下に光検出素子１０（２
分割受光素子１０　ａ、　　１０　ｏ）により受光され
、その差動出力に基づくフォーカス誤差信号の検知に供
される。

このような光ピツクアップにあっては、光ディスク７に
対するレーザ照射光が合焦状態にあり、かつ、トラック
を正確に追従することが重要である。このため、上述の
如く、トラッキング誤差信号及びフォーカス誤差信号の
検知を行ない、正常なる状態にフィードバック制御する
ものである。

ここに、このようなトラッキング誤差信号及びフォーカ
ス誤差信号によりオートトラッキング及びオートフォー
カシング制御するため、通常は、電磁型のアクチュエー
タが用いられる。第２０図ではこれらを概略的に示すも
のであり、対物レンズ６に対してｙ方向両側には永久磁
石及びコイルよりなる一対のトラッキング用アクチュエ
ータ１１　（図面上、手前側のアクチュエータｌｌａの
みを示す）が設けられている。これにより、対物レンズ
６をトラッキング誤差信号に応じてＸ方向に移動変位さ
せることにより、オートトラッキングさせるものである
。また、対物レンズ６に対してＸ方向両側には同様に永
久磁石及びコイルよりなる一対のフォーカシング用アク
チュエータ１２ａ。

１２ｂが設けられている。これにより、フォーカス誤差
信号に応じて対物レンズ６を光ディスク７に接近又は離
反させるＺ方向に移動変位させオートフォーカシングさ
せるものである。

ところが、このような従来の光ピツクアップにあっては
、永久磁石等の如く比較的重い部材よりなるｘ、ｚ２方
向についてのアクチュエータ１１゜１２を必要とし、装
置が大きくて重いものとなっている。よって、光ディス
ク７に対する高速アクセスないしは高速記録再生動作が
困難な現状にある。

目的本発明は、このような点に鑑みなされたもので、トラッ
キング制御用のアクチュエータを不要として機械的な変
位を要せず、オートトラッキングが可能で、軽量化の下
に、高速アクセス化等を図ることができる光情報記録再
生装置を得ることを目的とする。

構成本発明は、上記目的を達成するため、光源と、光源から
のレーザ光が入射されるアナモルフィック光学系と、こ
のアナモルフィック光学系の一方の光束収束位置に位置
させた電気光学結晶による電気光学光偏向素子と、この
電気光学光偏向素子のからの射出光を断面円形光束に変
換するレンズ系と、この断面円形光束を光記録媒体の信
号記録面に微小スポット状に集光させる対物レンズと、
前記光記録媒体からの反射光を入射光と分離する偏光ビ
ームスプリッタと、分離された反射光をビーム整形した
後で受光してトラッキング誤差信号を検出する信号検出
光学系と、前記トラッキング誤差信号に応じて前記電気
光学光偏向素子に印加する電圧が可変制御される電源手
段とからなることを特徴とするものである。

以下、本発明の第一の実施例を第１図ないし第８図に基
づいて説明する。まず、光記録媒体としての光ディスク
２１に対向させて光源、例えば半導体レーザ２２が設け
られている。この半導体レーザ２２と前記光ディスク２
１との間には半導体レーザ２２側から順に、楕円フレネ
ルレンズ２３、偏光ビームスプリッタ兼用の電気光学光
偏向素子２４、λ／４板２板製５次元フレネルレンズ２
６及び対物レンズ２７が適宜間隔をあけて設けられてい
る。

ここに、前記楕円フレネルレンズ２３は第２０図のコリ
メートレンズ３に代わるものであり、第４図に示すよう
な楕円格子形状を電子ビーム描画法により作製してなり
、アナモルフィック光学系を構成し、半導体レーザ２２
から射出されたレーザ光を平行光束化するとともにその
断面形状を楕円形状とするものである。また、本実施例
の特徴的な電気光学光偏向素子２４は第２０図の偏光ビ
ームスプリッタ４に代わるものであり、電気光学結晶か
らなるが、構造・動作等の詳細については後述する。１
次元フレネルレンズ２６は電気光学光偏向素子２４から
射出される光束を断面円形光束に変換するためのレンズ
系を構成するものであす、例えば第５図に示すように適
宜変調された直線格子を形成してなるものである。対物
レンズ２７は変換された断面円形光束を微小スポット状
に集光させて光ディスク２１の信号記録面に照射させる
ためものである。

また、前記光ディスク２１からの反射光が対物レンズ２
７等を再び通った後、電気光学光偏向素子２４の偏光ビ
ームスプリッタ機能により入射光と分離される光路には
、ミラー２８を介して信号検出光学系２９が設けられて
いる。この信号検出光学系２９はトラッキング誤差信号
の検出とともにフォーカス誤差信号検出をも含めて検出
するものであり、１次元フレネルレンズ３ｏ、光検出用
レンズ３１、トラッキング誤差信号検出用受光素子３２
（２分割受光素子３２ａ、３２ｂ）、フォーカス誤差信
号検出用受光素子３３（２分割受光素子３３　ａ、　　
３３　ｂ）からなる。１次元フレネルレンズ３０は前記
１次元フレネルレンズ２６と同種類のものであり、反射
光をビーム整形する機能を持つ。光検出用レンズ３２、
受光素子３２，３３によるトラッキング誤差信号、フォ
ーカス誤差信号の検出は第２０図、第２１図に示した場
合と同様にプッシュプル法、ナイフェツジ法によるもの
である。

また、対物レンズ２７のＸ方向両側には第２０図のアク
チュエータ１２ａ、１２ｂに相当するフォーカシング用
のアクチュエータ３４ａ、３４ｂが設けられている。

このような構成において、半導体レーザ２２から射出さ
れた発散レーザ光は楕円フレネルレンズ２３を通ること
によりＸ方向（トラック横切り方向）は平行ビーム、ｙ
方向は集光ビームに整形され、電気光学光偏向素子２４
に入射する。この電気光学光偏向素子２４においては後
述するようにトラッキング誤差信号に応じてＸ方向に偏
向制御されて射出される。その後、λ／４板２板製５り
、１次元フレネルレンズ２６によりｙ方向も平行ビーム
に整形され、全体として断面円形光束とされて対物レン
ズ２７に入射する。そして、対物レンズ２７により光デ
ィスク２１の信号記録面に微小スポットとして集光照射
される。光ディスク２１からの反射光は再び対物レンズ
２７等の同一光路を通り、電気光学光偏向素子２４に再
度入射する。

この際、電気光学光偏向素子２４の偏光ビームスプリッ
タ機能により入射光と分離され、ミラー２８方向に進み
、信号検出光学系２９中に進む。この際、まず、１次元
フレネルレンズ３０によりｙ方向に平行光束となるよう
整形され、光検出用レグ３１側に進み、周知の方法によ
りトラッキング誤差信号及びフォーカス誤差信号が検出
される。

なお、光信号は受光素子３２　ａ、　　３２　ｂ、　　
３３　ａ。

３３ｂの出力の総和により得られる。

ここに、合焦状態から外れ、フォーカス誤差信号が出力
された時には、その誤差に応じてアクチユエータ３４が
駆動され、合焦状態となるように対物レンズ２７の位置
がＺ方向に変位される。−方、微小スポットがトラック
から外れ、受光素子３２ａ、３２ｂの差動出力によりト
ラッキング誤差信号が生じた時には、このトラッキング
誤差信号に応じた電圧が電気光学光偏向素子２４に印加
され、トラッキング誤差信号がＯとなるようにビーム方
向の変位がなされる。

このための電気光学光偏向素子２４の構造及び作用につ
いて第６図ないし第８図を参照して説明する。この電気
光学光偏向素子２４は直角三角プリズム形状の２個の電
気光学結晶体４１，４２、（具体的には、例えばＰＬＺ
Ｔ電気光学結晶）をベースとして構成されている。より
具体的には、両結晶体４１．４２間の接合斜面に多層薄
膜４３を介在させて一体的に貼付することにより、偏光
ビームスプリッタの機能を持たせてなる。ここに、一方
の電気光学結晶体４１の厚み方向（ｙ方向）の両面には
電極膜４４を一体的に形成してなり、電源手段としての
交流電源４５により画電極膜４４間に電圧を印加し得る
ように配線されている。

この交流電源４５は前述したトラッキング誤差信号に応
じた電圧を印加し得るように可変制御されるものである
。

このような構成において、電気光学光偏向素子２４の偏
向作用について説明する。まず、楕円フレネルレンズ２
３側からの入射レーザ光４６が電気光学結晶体４１の端
面から入射し、内部を通り、他方の電気光学結晶体４２
の端面から射出レーザ光４７として射出されるものとす
る。ここに、電極膜４４間に電圧が印加されていない状
態では偏向作用を示さず、射出レーザ光４７ａとして直
進射出される。一方、電極膜４４間に電圧を印加すると
偏向作用を示し、射出レーザ光４７ｂとして偏向射出さ
れる。

いま、このように電極膜４４間に電圧を印加した状態で
、入射レーザ光４６が第８図に示すように結晶体４１．
４２の境界面４８に入射角αｉで入射し屈折角γＯで屈
折し、電界Ｏなる電気光学結晶体４２に入射し、さらに
射出角β０で空気中に射出されるものとする。この場合
、スネルの法則により、次の（１）〜（３）式が成立す
る。

ｎ（Ｖ）ｓｉｎαｉ　＝　ｎ、ｓｉｎγ０　叩・・川・
・０・・・・叩・・・・・（１）ｎ、５ｉｎｙｉ　＝　
ｓｉｎβ。　　　　・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・（２）γ０＋γｉ＝δ　　　　
　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・（３）但し、ｎｏ　はＰＬＺＴ電気光学結晶体
４１，４２の屈折率、ｎ（Ｖ）はＰＬＺＴ電気光学結晶
体４１の電圧■印加時の屈折率、δは電気光学結晶体４
１．４２の各々の１つの頂角である。

これらの（１）〜（３）式より、射出角βＯは、ｓｉｎ
β０＝ｓｉｎＬ／ｎ、”−ｎ”（Ｖ）ｓｉｎ２αｉ　−ｎ（
Ｖ）ｃｏｓδｓｉｎαｉ・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・（４）により決定し得る。

この（４）式に基づきΔβＯを求めると、ｃｏｓδ・５
ｉｎｃｔｉ（（ｌの範囲で・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・（５）となる。

但し、ｎ（ｖ）＝ｎ。（ｌ−（１／２）ｎ。”ＲｃＥ”
）、Δｎ（Ｖ）＝−（１／２）ｎ、’ＲｃＥ”、Ｅ＝Ｖ
／ｄ、ｄ：結晶厚、Ｒｃ：ＰＬＺＴの２次電気光学定数
である。

従って、微小射出角ΔβＯは、・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・（６）となる。即ち、微小偏向角βＯは電界の２乗
にほぼ比例することが判る。ちなみに、本実施例で用い
たＰＬＺＴ電気光学結晶の組成は（９，０／６５／３５
）のものである。このような組成のものは、２次電気光
学効果を示し、その定数Ｒｃが大きいため、一般的には
光シヤツターとして利用されているものである。

よって、前述した如く、受光素子３２ａ、３２ｂの検出
信号の差動により得られるトラッキング誤差信号に応じ
て可変された適宜の電圧を電極膜４４を介して電気光学
結晶体４１の両面間に印加し、射出レーザ光４７ｂの偏
向角β０を可変調整させて射出させ、常に射出レーザ光
４７がトラック上に位置するようにオートトラッキング
制御することができる。

このように本実施例によれば、トラッキング制御を電気
光学光偏向素子２４により行なうようにしているので、
対物レンズ２７に対するトラッキング用アクチュエータ
が不要となり、非常に小型で軽量の光ピツクアップとな
る。また、トラッキング用アクチュエータがなくなる結
果、光ピツクアップの可動部が軽量化され、フォーカス
用のアクチュエータ３４自体もより小型のもので済み、
全体が軽量化され、より高速シークないしは記録再生動
作を行なわせることができる。このような点は、偏光ビ
ームスプリッタが電気光学光偏向素子２４の兼用構造と
して構成されていることにより、よりコンパクト化が向
上し、効果的となる。

なお、電気光学光偏向素子２４としては第９図及び第１
０図に示すように他方の電気光学結晶体４２の厚み方向
両面に電極膜４９を形成し、この電極膜４９を介して交
流電源５０により適宜の電圧をトラッキング誤差信号に
応じて印加させるようにしてもよい。但し、この場合、
電源４５による印加電圧をＶ、＝Ｖ。十■とすると、電
源５ｏによる印加電圧■２はＶ、＝Ｖ。−■となるよう
に設定される。このような構造による場合、双方の電気
光学結晶体４１．４２に電圧を印加した時の１次電気光
華効果を利用して光の偏向を行なわせるものである。こ
のような変形例の場合には、ＰＬＺＴ電気光学結晶の組
成としては、例えば（１２／４０／６０）なるものや、
大きな１次電気光学定数ｒｃ　＝　６．　１２　Ｘ　１
０”ｍ／Ｖを持つ（８／６５／３５）なるものが用いら
れる。

また、２次電気光学効果を持つ（９７６５／３５）なる
組成をもつものでも、例えば第１１図に示すようにバイ
アス電圧■。を動作点として設定してなるものであれば
、同様に用いることができる。

つづいて、本発明の第二の実施例を第１２図及び第１３
図により説明する。本実施例は、楕円フレネルレンズ２
３に代えて、コリメートレンズ５１と１次元フレネルレ
ンズ５２とによるアナモルフィック光学系５３を設けた
ものである。ここに、コリメートレンズ５１は半導体レ
ーザ２２からの発散光を平行光束にするものである。１
次元フレネルレンズ５２は第５図のものと同種類のもの
であり、コリメートレンズ５１による平行光束のｙ方向
のみを収束させて電気光学光偏向素子２４に入射させる
ものである。

また、本発明の第三の実施例を第１４図ないし第１６図
により説明する。本実施例は、コリメートレンズ５１と
シリンドリカルレンズ５４とによりアナモルフィック光
学系５５を構成するとともに、レンズ系も１次元フレネ
ルレンズ２６に代えてシリンドリカルレンズ５６により
構成し、かつ、信号検出光学系２９においても１次元フ
レネルレンズ３０に代えてシリンドリカルレンズ５７を
用いたものである。これらのシリンドリカルレンズ５４
．５６．５７は前述した１次元フレネルレンズと同様の
ビーム変換機能を持つものである。

さらに、本発明の第四の実施例を第１７図ないし第１９
図により説明する。本実施例は、電気光学光偏向素子５
８と偏光ビームスプリッタ５９とを別体として設けたも
のである。即ち、電気光学光偏向素子５８は第一の実施
例のものとほぼ同様のものであるが、第１９図に示すよ
うに境界面４８における多層薄膜４３を省略して偏光ビ
ームスプリッタ機能を示さないように構成してなる（多
層薄膜４３を省略すれば、第９図及び第１０図に示した
方式のものでもよい）。また、偏光ビームスプリッタ５
９は偏光膜５９ａを備えた周知のものであり、この偏光
ビームスプリツタ５９以降反射光路に信号検出光学系２
９が配設されている。

このような電気光学光偏向素子・偏光ビームスプリッタ
分離方式は、第二、三の実施例でも同様に適用できる。

効果本発明は、上述したようにトラッキング誤差信号に応じ
て印加電圧が可変制御される電気光学光偏向素子を備え
、その電気光学効果によりレーザ光を偏向させるように
したので、光ピツクアップ系に機械的に変位するトラッ
キング用アクチュエータを不要にすることができ、がっ
、トラッキング制御の高速応答化も可能となり、よって
、光ピツクアップの小型・軽量化を向上させ、アクセス
動作の高速化をも図ることができ、この際、多層薄膜を
備えた電気光学光偏向素子として偏光ビームスプリッタ
機能をも兼用させることにより、よりコンパクト化を向
上させ、上述した効果をより大きなものとすることがで
きるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一の実施例を示す正面図、第２図は
その側面図、第３図は信号検出光学系の側面図、第４図
は楕円フレネルレンズの概略斜視図、第５図は１次元フ
レネルレンズの概略斜視図、第６図は電気光学光偏向素
子の斜視図、第７図はその分解平面図、第８図は偏向動
作を示す平面図、第９図は電気光学光偏向素子の変形例
を示す斜視図、第１０図はその分解平面図、第１１図は
印加電圧−Δｎ変化特性図、第１２図は本発明の第二の
実施例を示す正面図、第１３図はその側面図、第１４図
は本発明の第三の実施例を示す正面図、第１５図はその
側面図、第１６図は信号検出光学系の側面図、第１７図
は本発明の第四の実施例を示す正面図、第１８図はその
側面図、第１９図は電気光学光偏向素子の分解平面図、
第２０図は従来例を示す正面図、第２１図はその一部の
側面図である。２１・・・光記録媒体、２２・・・光源、２３・・・ア
ナモルフィック光学系、２４・・・偏光ビームスプリッ
タ兼用電気光学光偏向素子、２６・・・レンズ系、２７
・・・対物レンズ、２９・・・信号検出光学系、４１，
４２・・・三角プリズム型電気光学結晶、４３・・・多
層薄膜、４５・・・電源手段、５ｏ・・・電源手段、５
３・・・アナモルフィック光学系、５５・・・アナモル
フィック光学系、５６・・・レンズ系、５８・・・電気
光学光偏向素子、５９・・・偏光ビームスプリッタ出　
願　人　　　株式会社　　　リ　コ　−Ｊ　ＺＯ図３３ｚ」図簀　　　」Ｏｂ

Claims

【特許請求の範囲】１、光源と、光源からのレーザ光が入射されるアナモル
フイツク光学系と、このアナモルフイツク光学系の一方
の光束収束位置に位置させた電気光学結晶による電気光
学光偏向素子と、この電気光学光偏向素子からの射出光
を断面円形光束に変換するレンズ系と、この断面円形光
束を光記録媒体の信号記録面に微小スポット状に集光さ
せる対物レンズと、前記光記録媒体からの反射光を入射
光と分離する偏光ビームスプリッタと、分離された反射
光をビーム整形した後で受光してトラッキング誤差信号
を検出する信号検出光学系と、前記トラッキング誤差信
号に応じて前記電気光学光偏向素子に印加する電圧が可
変制御される電源手段とからなることを特徴とする光情
報記録再生装置。２、三角プリズム型の２個の電気光学結晶を多層薄膜を
介して貼付一体化した電気光学光偏向素子とし、偏光ビ
ームスプリッタを兼用させたことを特徴とする請求項１
記載の光情報記録再生装置。