JPH01232541A - 光学ヘッド位置検出装置 - 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〕 この発明は、光学ヘッド位置検出装置に関し、さらに詳
しくいうと、光ディスクに情報を記録、再生する光学式
情報記録再生装置における光ディスクに光スポットを照
射し記録再生を行う光学ヘッドの位置検出装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

第１６図は従来の光学ヘッド位置検出装置であり、図に
おいて、光学ヘッドは移動部（１）と固定部（２）から
なり、情報記録媒体である光ディスク（３）をスピンド
ルモータ（４）で回転して光ディスク（３）に情報を記
録、再生する。

移動部（１）Ｋは、記録再生用の光ビームの発光源をな
す半導体レーザ（５）、半導体レーザ（５）から出射さ
れる発散光を平行光に変換するコリメータレンズ（６）
、半導体レーザ（５）からの光ビームを透過させ光ディ
スク（３）からの反射光を分離する偏光ビームスブリ、
ツタ（７）Ｊこの偏光ビームスプリッタ（７）　、！−
光アイソレータを形成する１／４波長板（８）、１／４
波長板（８）を透過した光を光ディスク（３）の情報記
嶽面に集光する対物レンズ（９）、対物レンズ（９）を
移動させて焦点およびトラッキング制御を行う対物レン
ズアクチュエータ（１０）、光ディスク（３）からの反
射光を用いて再生信号、焦点誤差信号およびトラッキン
グ誤差信号を検出する信号検出系／＜　ｔ　１　）が配
置されており、さらに、光学ヘッド筐体（１２）、支持
柱（１３）により光学ヘッド筐体（１２）に支持されて
いる光メインスケール（１４）を備えている。

また、固定部（２）には、光スクール用光臨であるいる
。

以上の構成により、光学ヘッドの移動部（１）内の半導
体レーザ（５）より出射された発散光束はコリメータレ
ンズ（６）により平行光束とされ、偏光ビームスプリッ
タ（７）および１／４波長板（８）を透過し、対物レン
ズ（９）により光ディスク（３）の情報記録面に集光照
射される。情報信号記録時には、半導体レーザ（５）の
光出力を強度変調することによって、光ディスク（３）
の情報記録面に信号ビット（図斥しない）を形取する。

また、情報信号再生時には光ディスク（３）に一定出力
の光を照射する。

さらに、光ディスク（３）で反射した光ビームは、対物
レンズ（９）を経て１／４波長板（８）を往復で２回通
過するため偏光方向が９０°回転し、偏光ビームスプリ
ッタ（７）によって、そのほとんどの光が信号検出系（
１１）に導かれる。この信号検出系（１１）において、
再生信号、焦点誤差信号およびトラッキング誤差信号が
検出される訳であるが、この信号検出の詳しい動作につ
いては省略する。なお、信号検出系（１１）より得られ
る焦点誤差信号、トラッキング誤差信号を用いて、図示
しない外部の電気回路により対物レンズアクチュエータ
（１ｏ）のコイルＫｔ流を流し、対物レンズ（９）から
の出射光が光ディスク（３）の任意のトラックに焦点を
結ぶよう制御を行う。

以上が、光学ヘッドにおける移動部（１）内部での動作
で、あるが、光ディスク（３）に、例えば、直径１２０
〜１３０關の外形寸法を有するものを用いた場合、通常
、半径Ｒ；　３０〜６０＋ｎの範囲内において情報記録
再生を行う。また、光ディスク（３）の任意のトラック
に光スポットの合焦点を移動させる手段は、前述したよ
うに、対物レンズアクチュエータ（ｌＯ）を用いるが、
対物レンズアクチュエータ（Ｉｎでトラッキング制御を
行うことができる範囲は、通常、数十ミクロンと狭い。

このため、光ディスク（３）の任意の情ね記録部（半径
Ｒ＝３０〜６０ｎ内）に光スポットを移動させるには、
光学ヘッドの移動部（１）を動かす。第１６図において
、実線で示した（ａ）は光ヘツド移動部（１）が光ディ
スク（３）の外周部にある場合、−点鎖線で示した／　
（Ｃ）は光ディスク（３）の内周部にある場合である。

固定部（２）および光メインスケール（１４）にヨリ光
ヘツド移動部（１）の位置を検出する訳であるが。

この検出原理について第１７図、第１８図を用いて説明
を行う。第１７図は、光メインスクール（１４）、光イ
ンデックススケール（１６）の部分拡大図で、同図の光
メインスケール（１４）ｇＪＡの固定部（２）にとりつ
けられたＬＥＤ（１５）から、光メインスケール（１４
）に向かいＬＥＤ光が照射される。移動部（１）が光デ
ィスク（３）の半径方向に移動するに従って、第１７図
（ｄ）　、　（ｅ）　、　（ｆ）のように、光メインス
ケール（１４）と光インデックススクール（１６）の相
対位置が変化する。また、符号（１０１）は、光メイン
スケール（１４）と光インデックススクール（１６）を
透過する光の状態を示しており、斜線部が遮光されてい
る部分である。これにより、光メインスケール（１４）
と光インデックススケール（１６）は、スケールピッチ
Ｐの同一スリット群であるため、第１７図の（ｄ）の状
態のとき透過光が最大となり、（ｆ）の状態のとき透過
光が最小となる。

このように、移動部（１）の位置が変化すると、光検知
器（１７）の受光光量が第１８図に示すように変化する
。第１８図における（ｄ）　、　（ｅ）　、　（ｆ）は
第１７図の（ｄｉ　、　（ｅ）　、　（ｆ）の状態に対
応している。従って、光検知器（１７）で検出された信
号の一周期が光メインスケール（１４）およヒ光インデ
ックススケール（１６）のスクールピッチＰに相当し、
光検知器（１７）からの出力に現れる周期をカウントす
ることにより、移動部（１）の移動距離がわかり、移動
部（１）の位置を検出することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上のような従来の光学ヘッド位置検出装置は、スケー
ル（１４）および光インデックススケール（１６）のス
クールピッチＰで決まるが、実際には２００μ愚程度で
あり、検出精度が粗いという問題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされた
もので、簡素な部品構成で、直線的、かつ、高精度な位
置検出信号を得ることができる光学ヘッド位置検出信号
を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る光学ヘッド位置検出装置は、光ディスク
の内外周間を移動する光学ヘッド移動部に、検知手段を
備え、固定部の光源から出射される光を、ある光学的手
段を用いて変換したのち、移動部に設けた検出手段に入
射させ、検出手段の出力信号を用いて光学ヘッド移動部
の位置検出を行う。

〔作　用〕

この発明においては、光学ヘッドの固定部に光源を設け
、あるいは、光ディスクの情報記録再生に用いる光源か
らの出射光の一部を利用し、移動部に検出手段を設けた
ので、直線的、かつ、高精度な位置検出が可能となる。

〔実施例〕

以下、この発明の第一の実施例を第１図〜第３図につい
て説明する。第１図の移動部（１）における符号（５）
〜（１２）および（３）　、　（４）は、第１６図に示
したと同様の部分である。さらに、破１（１０２）で示
した部分は光学ヘッド位置検出部であり、固定部（２）
、半導体レーザや発光ダイオードなどの第２の光源（１
９）、凸レンズ（２０）、ナイフェツジ〔２１）からな
り、これらは筐体（１８）内に配設されている。

また、移動部（１）の外側に配設された検出手段である
位置検出用２分割光検知器（２２）は、受光面（２２ａ
）および（２２ｂ）を有しており、受光面（２２ａ）お
よび（２２ｂ　）からの出力の差をとる減算器（２３）
により位置検出信号（２４）が得られる。

次に動作について説明を行う。なお、情報信号配録再生
の動作は従来例に示したものと同様である。また、移動
部（１）の信号検出系（１１）において、情報再生信号
、フォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号の検出を
行う。移動部（１）は光ディスク（３）の外周から内周
まで移動するわけであるが、移動部（１）の位置情報を
検出するのが破線で示した光学ヘッド位置検出部（１０
２）である。ここで位黄検出部（１０２）の動作につい
て、第２図、第３図も併せ用いて説明を行う。

固定部（２）内の光源（１９）からの光束は、凸レンズ
（２０）により、集光光束となり、さらに、ナイフェツ
ジ（２１）により、光束の約半分が遮蔽される、このと
き移動部（１）の対物レンズ（９）より出射される光の
焦光スポット位置が情報トラックの最外周にある場合を
（ａ）、最内周にある場合を（Ｃ）、これらの中間にあ
る場合を（ｂ）とすると、固定部（２）内の光源（１９
）、凸レンズ（２０）、ナイフェツジ（２１）および移
動部（１）の光検知器（２２）の位置関係は第２図に示
したようになる。第２図に示した洋学部品の構成は、光
学ヘッドに用いられている７オ一カスセンサ方式の、所
謂「ナイフェツジ法」若しくは「フーコー法」と同様の
配置をとっている。

第２図の場合では、移動部（１）が（ｂ）の状態にある
とき、光検知器（２２）は集光ビームの焦点位置になり
、受光面（２２ａＬ（２２ｂ）の中間地点、にスポット
が照射される。光学ヘッド移動部（１）が光ディスク（
３）の外周部である第１図（ａ）の位置あるいは光ディ
スク（３）の内周部である第１図（Ｃ）の位置にある場
合、二分割光検知器（２１）Ｋ入射する収束ビームは、
それぞれ第２図（ａ）および（Ｃ）のように、二分割光
検知器（２２）の受光面（２２ａ）あるいは受光面（２
２ｂ）の（・ずれかに強度中心がずれて入射する。した
がって、二分割光検知器（２２）の受光面（２２ａ）。

（２２ｂ）に受光する光強度に強度差が生じ、第３図（
ａ）　ｔｙ＝、るいは第３図（ｃ）のような光学ヘッド
位置検出信号（２４）が得られる。この光学ヘッド位置
検出信号（２４）のリニアゾーンの範囲内で信号（２４
）の極性と大きさから基準位置からの移動部（１）の方
向と移動量がわかり、移動部（１）の位置を検出するこ
とができる。

なお、上記実施例では、光学ヘッド移動部の位置検出方
式に、「ナイフェツジ法」若しくは「フーコー法」を用
いたが、カメラ用のオートフォーカス装置や、光ディス
クの情報記録面に光学ヘッドからの集光スポットを導く
、フォーカスサーボに用いているフォーカス誤差検出方
式を流用することが可能である。以下には、光学ヘッド
位置検出部（１０２”ｌにおける他の実施例の説明を行
う。

第４図〜第６図は第二の実施例を示し、第４図は第１図
における２分割光検知器（２２）の代わりに検出手段と
して半導体装置検出器（２５）を用いたものである。こ
の半導体装置検出器（２５）にバイアス電圧（２Ｒ）を
印加してやると、受光面に入射した光は光ｗＬｆ換され
、光１を流として２つの出力Ｘ１（２６）、Ｘ２（２７
）として入射した光の位置の分割比として分割出力され
る。加算器（３０）は出力Ｘ１（２６）、出力Ｘ２（２
７）の信号の和をとるものであり、除算器（３１）は減
算器（２９）からの信号を加算器（３０）からの信号で
正規化する。除算器（３１）から得られる出力（２４）
が光学ヘッド位置検出信号である。次に、この半導体装
置検出器（２５）を用いた場合の光学ヘッド移動部（１
）の位置検出動作について示したのが第５図であり、第
５図における（ａ）　、　（ｂ）および（ｃ）は第２図
における（ａ）　、　（ｂ）および（ｃ）に対応してい
る。光源（１９）、凸レンズ（２０）およびナイフェツ
ジ（２１）より半導体装置検出器（２５）上に照射され
る光のスポットの状態を第５中心に光スポットが入射し
、かつ、焦点を結ぶように配置されている。このとき半
導体装置検出器（２５）の出力ＸＩ（２６）とＸ２　（
２７）が等しくなり、光学ヘッド位置検出信号（２４）
は第６図（ｂ）のようにゼロとなり、光ディスク（３）
の中間位置が光学ヘッド位置、検出信号（２４）の基準
位置となる。光学ヘッド移動部（１）が光ディスク（３
）の外周部である（ａ）の位置あるいは光ディスク（３
）の内周部である（Ｃ）の位置全移動した場合、半導体
装置検出器（２５）に入射する収束ビームは移動の方向
によって、それぞれ第５図（ａ）あるいは第５図（ｃ）
のように、半導体装置検出器（２５）の中心を境に半円
形状のスポットが大きさを変えて入射する。したがって
、半導体装置検出器（２５）に受光するスポットの大き
さの変化によりスポットの強度中心が変位し、変位した
中心位置を検出するためにスポットの大きさの変位によ
る光電流の発生の和の変化で正規化すると、第６図（ａ
）あるいは第６図（Ｃ）のような光学ヘッド位置検出信
号（２４）が得られ、半導体装置検出器（２５）の半分
の大きさとほぼ同じ大きさの半円形状のスポット罠なる
移動量までリニアゾーンの幅を持ち、この範囲内で信号
の極性と大きさから、基準位置からの移動部（１）の方
向と移動量がわかり、移動部（１）の位置を検出するこ
とができる。

なお、上記第一、第二の実施例において、半円断面の収
束ビームを得るためにナイフ（２１）を用いたが、半円
断面の収束ビームが得られるような光学素子であればど
のようなものを用いてもよい。

第７図は第三の実施例で、光源（１９）、凸レンズ（２
０）、シリンドリカルレンズ（３２）、４分割光検知器
（３３）および減算器（３４）により、光学ヘッド位置
検出部が構成されている。これらの光学部品の構成は、
光学ヘッドにおけるフォーカス誤差検出方式の「非点収
差法」と称されるものであり、この方式の特長は、シリ
ンドリカルレンズ（３２）により非点収差光束を発生さ
せる点にある。

この方式の位置検出動作を繭記「ナイフェツジ法」およ
び「フーコー法」での説明に従って行う。第８図は光学
ヘッド移動部（１）の位置（ａ）　、　（ｂｌおよび（
Ｃ）に対応した位置検出動作の説明図であり、第９図は
、この方式によって得られる位置検出信号である。第７
図の入方向にはレンズ作用がなく、入方向と直交するＢ
方向に収束作用があり、入方向とＢ方向の集光点に非点
隔差を生じさせ、光学ヘッド移動部（１）が光ディスク
（３）の外周部である第１図（ａ）の位置と光ディスク
（３）の内周部である第１図（ｃ）の位置の中間位置に
おいて、第８図（ｂ）のように固定部（２）の四分割光
検知器（３３）の中心に入射し、最小錯乱円となるよう
に各部が配置されている。

このとき、四分割光検知器（３３）の対称な受光面（３
３ａ）、（３３ｂ）と（３３ｃＬ（３３ｄ）の受光する
光量が等しくなり、光学ヘッド位置検出信号（２４）は
第９図（ｂ）のようにゼロとなり、光ディスク（３）の
中間位蓋が光学ヘッド位置検出信号（２４）の基準位置
となる。

光学ヘッド移動部（１）が光ディスク（３）の外周部で
ある第１図（ａ）の位置あるいは光ディスク（３）の内
周部である第１図（Ｃ）の位置へ移動した場合、四分割
光検知器（３３）に入射する収束ビームは、移動部（１
）の移動の方向によって第８図（ａ）あるいは第８図（
ｃ）のように四分割光検知器（３３）の対称な受光面（
３３ａ）、（３３ｂ）あるいは対称な受光面（３３ｃ　
）　ｅ（３３ｄ）Ｋ楕円状のスポットが入射する。した
がって四分割光検知器（３３）に受光する楕円状のスポ
ットの短径と長径の大きさの変化により対称な受光面（
３３ａＬ（３３ｂ）と（３３ｃ）、（３３ｄ）の受光す
る光量差が生じ、第９図（ａ）あるいは第９図（ｃ）の
ような光学ヘッド位置検出信号（２４）が得られ、第７
図のシリンドリカルレンズ（３２）からの収束ビームの
スポットがＢ方向の集光点から入方向の集光点になる移
動量までリニアゾーンの幅をもち、この範囲内で信号（
２４）の極性と大きさから、基準位置からの移動部（１
）の方向と移動量がわかり、移動部（１）の位置を検出
することができる。

次に、第四の実施例として第１０図に示したのは、「面
￥！度法」と称されるフォーカス誤差検出方式に用いら
れている光学系と同様のものであり、光源（１９）、凸
レンズ（２０）および受光面制限丸型光検知器（３４）
による簡素なＳ成である。この光学系を用いた場合の位
置検出動作の説明を、第１１図、第１２図により行う。

光源（１９）からの光束は集光レンズ（２０）で収束さ
れ、収束光束の遠視野領域中に集光レンズ（２０）の有
効径より小さい受光面制限丸型光検知器（３４）で受光
する際、光学ヘッド移動部（１）が光ディスク（３）の
内周部である第１４図（Ｃ）の位置において、第１１図
（Ｃ）のように受光面制限丸型光検知器（３４）の有効
径と集光レンズ（２０）からの収束光束径がほぼ向−に
なるように各部が配置されている。このとき、受光面制
限丸型光検知器（３４）で受光するスポットは、光強度
分布の高次成分は除かれているので、光学へラド位置検
出信号（２４）は、第１２図（ｃ）のような値となり、
光ディスク（３）の内周部である第１図（ｃ）の位置が
基準位置となり集光時の値より小さくなっている。光学
ヘッド移動部（１）が光ディスク（３）の外周部である
第１図（ａ）の位置へ移動した場合は、受光面制限丸型
光検知器（３４）に受光するスポットは、第１１図（ａ
）のように光強度分布の光軸近傍だけ受光することにな
り、光学ヘッド位置検出信号（２４）は第１２図（ａ）
のような値となり、これ以上光強度分布の光軸近傍だけ
を受光すると光学ヘッド位置検出信号（２４）は第１２
図（ａ）の値とあまり変わらない値となる。したがって
、受光面制限丸型光検知器（３４）が受光するスポット
が第１１図（ｃ）のような基準位置の状態から第１１図
（ａ）のような状態になる移動量までリニアゾーンの幅
をもち、この範囲内で信号（２４）の大きさから基準位
置からの移動部（１）の移動量がわかり、移動部（１）
の位置を検出することができる。なお、上記第四の実施
例においては、光検知器として、受光面制限丸型光検知
器（３４）を用いたが、第五の実施例として第１３図に
示すように、凸レンズ（２０）の有効径より小さい径の
開口を持つ開口制限板（３５）と、開口制限板（３５）
の開口と同様か若くはそれ以上の受光面積を有する光検
知器（３６）を組み合わせたものを用いてもよく、第１
２図と同様の位置検出信号を得ることができる。

さらに、上記各実施例においては、光学ヘッド移動部（
１）の内部の構成は従来例に示したものと同様であると
したが、これらは例えば、第六の実施例として第１４図
に示すように、半導体レーザ（５）、コリメータレンズ
（６）、偏光ビームスプリッタ（７）、１／４波長板（
８）、信号検出系（１１）、位置検出用光源（１９）、
凸レンズ（２０）、及びナイフェツジ（２１）により、
光学ヘッドの固定部（２）を構成し、父、光束を光ディ
スク（３）側に偏向させる折りまげミラー（３７）、対
物レンズ（９）、対物レンズアクチュエータ（１０）お
よび２分割光検知器（２２）により、移動部（１）を構
成する場合においても有効である。この第１４図に示し
た光学ヘッドの構成では、移動部（１）の重量が軽減で
き、高速で移動させることが容易になり、このような分
離型光学ヘッドに用いた場合、さらにこの発明の有効性
が発揮される。

なお、第１４図に示した実施例においては、移動部（１
）の位置検出光学系では新たに光源を用いたが、デモの
実施例とし、て第１５図に示したように、光ディスク（
３）の情報記録再生に用いている半導体レーザ（５）か
らの光の一部を用いてもよく、例えば。

偏光ビームスプリッタ（７）の透過光を凸レンズ（２０
）により収束光とし、別の折りまげミラー（３８）によ
って、光検知器（２２）に光を導くようにすれば、上記
実施例と同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、光学ヘッド移動部に
位置検出用の検出手段を配置したので、移動部の１量を
軽減でき、スムーズな移動が可能となる。また、高精度
で直線性のよい応答が得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第一の実施例の側面図、第２図は第
１図のものの作用を説明するための模式図、第３し１は
第１図のもつの位置検出信号特性線図、第４図は第二の
実施例の要部側面図、第５図は第４図のものの作用を説
明するための模式図、第６図は第４図のものの位置検出
信号特性線図、第７図は第三の実施例の（ｇ）要部側面
図、（ｈ）要部平面図、（ｉ）一部正面図、第８図は第
７図のものの作用ｆｆ説明するための模式図、第９図は
第７図のものの位置検出信号特性線図、第１０図は繁四
の実施例の要部ず１１面図、第１１図は第１０図のもの
の作用を説明するための模式図、犯１２ＩｙｉｌＵｉｔ
泥１０図のものの位置検出信号特性線図、第１３図は第
五の実施例の要部側面図、第１４図および第１５図はそ
れぞれ第六および第七の実施例の１ｌ（１１面図、第１
６１は従来の光学ヘッド伊＃検出装置の側面図、第１７
１Ｊは第１６図のものの作用を説明するための模式図、
第１８賂（は第ｘ６［Ａのものの位置検出信号特性線図
である。 （１）・・移枦部、（２）Φ・固定部、（３）・・光デ
ィスク、（５）・・半導体Ｖ−ザ（発光源）、（９）・
・対物レンズ、（１１）・・信号検出系、（１９）・・
光源。 （２０）・・凸レンズ、（２２）・・２分割光検知器（
検出手段）、（２４）−１位置検出信号。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人　　曾　我　道　照□、゛： 沁２図 心３図 め１ ＬＬＩ１１０ノＩｃＩ 怖５図 ご１ 怖６図 篠　　　　　　　炒 ト 粉　　。 心８図 心９図 消１ｏ図 ′Ｆ５＋３図 （ｉ） 心１１図 沁１２図 帛１６図 １７４二肘２ 沸１７図 形出図 手続補正書 昭和６３年　９月１３日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 発光源と、光ディスクに前記発光源からの出射光を集光
   照射する手段と、前記光ディスクの反射光からの情報信
   号を再生する手段と、前記光ディスク上に集光照射され
   た光ビームによる集光スポットのフォーカス誤差、トラ
   ック誤差を検出する信号検出系とを有し、移動部と固定
   部からなる光学ヘッドの位置検出装置において、 前記光ディスクの任意の位置まで前記集光スポットを移
   動させる前記移動部に配設され前記固定部より照射され
   る光ビームを受光して前記移動部の位置を検出する検出
   手段を備えてなることを特徴とする光学ヘッド位置検出
   装置。