JPH01303633A - 光ピックアップ - 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） 本発明は、コンパクトディスク、レーザディスク、画像
ファイル、文書ファイル等の光デイスク装置の光ピック
アップに関する。

〈発明の背景〉 次に図面を用いて従来例を説明する。第６図は従来の光
ピックアップの無限光学系の例を示す構成図、第７図は
第６図における光検出器の一例を示す構成図、第８図は
第６図における光検出器の他の例を示す構成図、第９図
は従来の光ピックアップの有限光学系の例を示す構成図
である。

先ず、第６図を用いて従来の光ピックアップの無限光学
系の例を説明する。図において、１は光源であるレーザ
ダイオード、２はレーザダイオード１からの光束を平行
光束とするコリメータレンズ、３は入射光束を２つに分
（）る分割面３ａを右づるビームスプリッタ、４はフォ
ーカシング時には矢印■方向に、ドラッギング時には紙
面に対して垂直方向に移動し、ビームスプリッタ３より
の平行光束を記録媒体５上に結像させる対物レンズであ
る。、６はビームスプリッタ３の側方に設けられた光検
出器である。そして、読取位置への移動は、光ピックア
ップ全体が紙面に対して垂直方向に移動してなされる。

このような構成において、レーザダイオード１より出射
した光束は、コリメータレンズ２．ビームスプリッタ３
．対物レンズ４を介して記録媒体５上に導かれる。記録
媒体５からの戻り光束はビームスプリッタ３の分割面３
ａにて分割され、ビームスプリッタ３の境界面３ｂより
略垂直に出射し、光検出器６に導かれる。図において、
記録媒体５が■の位置にあるとき（実線で示す）は記録
媒体５と対物レンズ４とが合焦状態であることを示し、
その時の戻り光束を細線で示す。記録媒体５が■の位置
にあるとき（２点鎖線で示す）は記録媒体５と対物レン
ズ４とが近すぎる場合を示し、その時の戻り光束を破線
で承り。記録媒体５が■の位置にあるときく２点鎖線で
示す）は記録媒体５と対物レンズ４とが達すぎる場合を
示し、その時の戻り光束を１点鎖線で示す。

次に、第７図を用いて光検出器６の説明をする。

図において、光検出器６は６ａ、６ｂの２つの同心円状
の分割面を有している。７は各分割面５ａ。

６ｂの出力Ａ、Ｂを取込み、Ａ−８の演算を行う差動増
幅器である。図に示すように、対物レンズ４の焦点状態
によって、光検出器６に導かれる光束の径が変化する。

よって、差動増幅器７の出力Ａ−８も変化し、これを焦
点検出信＠（フォーカスエラー信号）としている。

次に光検出器の他の例を第８図を用いて説明する。図に
おいて、８は３つの分割面８ａ、Ｑｂ。

！３ｃを有する光検出器である。９は各分υｊ面８ａ。

８ｂ、８ｃの出力Ａ、Ｂ、Ｃを取込み、（Δ＋Ｃ）−Ｂ
の演算を行う差動増幅器である。本例においても、面倒
と同様に、対物レンズ４の焦点状態によって、光検出器
８に導かれる光束の径が変化する。よって、差動増幅器
９の出力（△十〇）　−８も変化し、これをフォーカス
エラー信号としている。尚、第７図及び第８図に示すよ
うな焦点検出方法（フォーカスエラー検出方法）はビー
ムサイズ法と呼ばれている。

第９図を用いて、従来の光ピックアップの有限光学系の
例を説明する。

図において、１１は光源であるレーザダイオード、１２
は入射光束を２つに分ける光分割面１２ａを有するビー
ムスプリッタ、１３はフォーカシング時には矢印工方向
に、トラッキング時には紙面に対して垂直方向に移動し
、ビームスプリッタ１２よりの非平行光束を記録媒体１
４上に結像させる対物レンズである。１５はビームスプ
リッタ１２の側方に設けられた光検出器である。そして
、読取位置への移動は、光ピックアップ全体が紙面に対
して！ｌ！直方面方向動してなされる。

このような構成において、レーザダイオード１１より出
射した光束は、ビームスプリッタ１２゜対物レンズ１３
を介して記録媒体１４上に結像する。記録媒体１４から
の戻り光束はビームスプリッタ１２の光分割面１２ａで
分離され、ビームスプリッタ１２の境界面１２ｂより出
射して、光検出器１５に導かれる。図において、記録媒
体１４が■の位置にあるときく実線１示す）は記録媒体
１４と対物レンズ１３とが合焦状態であることを示し、
その時の戻り光束を細線で示す。記録媒体１４が■の位
置にあるときく２点ｔａｍで示す）は記録媒体１４と対
物レンズ１３とが近すぎる場合を示し、その時の戻り光
束を破線で示す。記録媒体１４が■の位置にあるとき（
２点鎖線で示す）は記録媒体１４と対物レンズ１３とが
遠すぎる場合を示し、その時の戻り光束を１点鎖線で示
す。

そして、光検出器１５での焦点検出方法は、前述した無
限光学系の光ピックアップと同様にビームサイズ法であ
るので、その説明は省略づる。

（発明が解決しようとする課題） 上記構成の従来例において、ビームサイズ法は他の焦点
検出方法（例えば、非点収差法、ナイフェツジ法、臨界
角法、フーコー法等）に比べ、構成が簡単で部品点数が
少なく、製造コストが安くすむという利点がある。また
、構成が簡単で部品点数が少ないので、光ピックアップ
を小形軽うにでき、高速アクセスもやりゃずいという利
点もある。しかし、フォーカス感度が低いという問題点
がある。

また、一方第９図に示すような有限光学系の光ピックア
ップは、コリメータレンズが不要となるので、第６図に
示すような無限光学系の光ピックアップに比べて、構成
が簡単で部品点数が少なく、製造コストが安くすむとい
う利点がある。また、構成が簡単で部品点数が少ないの
で、光ピックアップを小形軽量にでき、高速アクセスも
やりやすいという利点もある。しかしレーザダイオード
１１からの出射光が発散状態のままビームスプリッタ１
２を通過するため、ここで収差を生じ、記録媒体１４上
にスポットを十分小さく絞ることが難しいという問題点
がある。また、有限光学系であるので、各光学素子の調
整が難しいという問題点がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その目
的は、各光学素子の調整が容易で、焦点検出感度が高く
なる光ピックアップを提供することにある。また、本発
明の別の目的は、小形、軽量で、アクセスタイムの短縮
化が容易にでき、コストも安い光ピックアップを提供す
ることにある。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決する本発明は、光源から出射した光束を
記録媒体に照射し、該記録媒体からの戻り光束または透
過光束を対物レンズを介してビームスプリッタに導き、
該ビームスプリッタにて光束を異なる方向に分割し、該
分割された光束をそれぞれ異なる光検出手段に入射させ
、少なくと６フオーカシングを行う光ピックアップであ
って、前記対物レンズを介した戻り光束又は透過光束の
前記ビームスプリッタの入射面に対する入射角が、＋ｌ
ｉＩ記ビームスプリッタから前記光検出手段に向かう光
束の前記ビームスプリッタの出射面に対する出射角より
小さくなるようにしたものである。

（作用） 本発明の光ピックアップにおいて、光源から出射した光
束は、記録媒体に照射される。記録媒体からの戻り光束
又は透過光束は対物レンズを介してビームスプリッタに
導かれ、ここで異なる２方向に分υＪされる。分割され
た光束は異なる光検出手段に入射する。このとき、対物
レンズよりの光束のビームスプリッタ入射面に対する入
射角がビームスプリッタ出射面に対する出射角より小さ
くなるようになっている。

（実施例） 次に、第１図乃至第４図を用いて本発明の第１の実施例
を説明する。

図において、２１は光源であるレーザダイオード、２２
はレーザダイオード１からの光束を平行光束とするコリ
メータレンズである。

２３は１負角θのプリズム形のビームスプリッタ、２４
はレーザダイオード２１からの光束を集束させ、記録媒
体２５上に集束させる対物レンズ、２６．２７はビーム
スプリッタ２３の面Ｉ（詳細は後述）の側方に配設され
た第１．第２の２分割光検出器である。

ビームスプリッタ２３は対物レンズ２４と対向し、対物
レンズ２４の光軸と垂直な面Ｇと、コリメータレンズ２
２と対向し、而Ｇに対して傾斜した而Ｈと、百Ｇに対し
て直交し、而Ｇと面Ｈとを橋絡する面Ｉとから構成され
ている。また、面ト１で反射した反射光束の中心線が、
面Ｇと而ＨとのエツジラインＥに合致するようにビーム
スプリッタ２３は配置されている。そして、コリメータ
レンズ２２よりのレーザ光束は、而Ｈに対して入射角φ
、屈折角θとなるように、レーずダイオード２１が配置
され、ビームスプリッタ２３の屈折率ｎが選ばれている
。

２６．２７はビームスプリッタ２３によって、責なる方
向に分割された光束がそれぞれ入射する第１．第２の２
分割光検出器である。そして、ビームスプリッタ２３の
入射境界面Ｇは対物レンズ２４が合焦状態のとぎ入射光
束に対して略直交しく入射角＋０°）、出射光束がビー
ムスプリッタ２３の出射境界面Ｉより斜めに出射しく出
射角）０°）、入射角が出射角よりら小さくなるように
配置されている。

次に、上記構成の作動を説明づ”る。コリメータレンズ
２２よりのレーザ光束は、ビームスプリッタ２３の面ト
１に入射角θで入射し、　　ＣＯＳθ／ＣＯＳφ倍に記
録媒体２５の半径方向の径が拡大され、楕円率の改善が
なされる。そして、面ＧＪ二り略垂直に出射し、対物レ
ンズ２４で集光され、記録媒体２５上に結像する。記録
媒体２５からの戻り光束は、対物レンズ２４により平行
光束とされ、面Ｇに略垂直に入射し、面Ｈで反射する。

反射光束の中心線は百Ｇと面ＩとのエツジラインＥに合
致するので、光束は中心線を境に二分割され、−方の光
束は而Ｇで反射し、而Ｉを透過し、原記録媒体２５方向
に出射し、２分割光検出器２７上に導かれる。又、他方
の光束は面■を透過し、記録媒体２５方向に出射し、２
分割光検出器２６上に導かれる。

ここで、２分割光検出器２６上のビームスポットの一例
を（ｂ）、２分割光検出器２７上のビームスポットの一
例を（Ｃ）に示ず。ここで、（ｂ）、（Ｃ）の斜線部は
、記録媒体２５上のビットまたはグループによる１次回
折光領域を示している。

トラックエラー信号、フォーカスエラー信号は各光検出
器２６．２７の各分割面での出力Ａ−Ｄを用いて下記の
ように表わされる。

トラックエラー信号　：　（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）フォ
ーカス１ラー信＠：　（Ａ＋Ｄ＞−（Ｃ＋８）次に、第
２図は光束の一般的なビームスプリッタ２８の入射面（
面１）への入射角に対する出射面（而２）からの出射角
の関係を示す図であり、光束が入射面（面１）の法線に
対しである角度Ｕ（０≦ｕくπ／２）でビームスプリッ
タ２８に入射した場合（実線で示す）と、これからδＵ
だけ角度が変化した場合（破線で示す）との光束の経路
を示している。

図に示すように、面１への入射角＝Ｕ 而１への屈折角＝■ 面２への入射角−Ｘ 面２への屈折角−ｙとすると、 Ｕ−＋Ｕ＋δＵと変化したのに伴い、 ■→■＋δ■ Ｘ−＋Ｘ十δＸ ｙ−＋ｙ＋δｙと変化したとする。

そして、ビームスプリッタ２８は、空気中にある場合と
し、ビームスプリッタ２８の空気に対する屈折率をｎ（
ｎ＞１）とする。

スネルの法則から、 ５ｉｎｕ　−ｎ　　５ｉｎｖ　　　　　　　　　　　・
・・■（０≦Ｕ〈π／２） ｓｉｎｙ　＝　ｎ　　５ｉｎｘ　　　　　　　　　　　
−■（０≦ｙ〈π／２） ここで、ｕ＜ｙとすれば、 Ｖ＜Ｘ　　　　　　　　　　　　　　　　・・・■そこ
で、 Ｘ−Ｖ＋α　　　　　　　　　　　　　・・・■（α〉
０）とする。

０式より、 ｖ＝ｓｉｎ　’　（（５ｉｎｕ　）　／ｎ　）　　　　
　　・−・■、’、ｄｖ／　ｄｕ　＝　ｃｏｓｕ／　　
ｎ　　−ｓ＋下７τ−＞　０　、、、■、°、　ｄ２ｖ
　／ｄｕ２−Ａ／Ｂ＞Ｏ−・・■工 ただし、Ａ＝　５ｉｎｕ　・（１−ｎ２）”Ｂ＝　（ｎ
２−　５ｉｎ２ｕ　） ｆ　（ｕ　）　＝　ｓｉｎ’　（５ｉｎｕ／ｎ　）　　
　　　　−・・■とおき、ｖ＝ｆ　（ｕ）をグラフに表
せば、０．０式からも明らかなように、第３図のような
単調増加し、かつ上に凸のグラフになる。

一方、０〜０式と全く同じ事が、Ｘとｙとについてもい
る。但し、この場合はＸ　Ｇ、ｔ　Ｖに、ｙＧ、ｔｕに
対応する。

今、而１への入射角ｕ＝ｕ□がＬｌ　＝　ｕ　Ｏ＋δＵ
に変化した場合について考える。この場合、而１への入
射角Ｕとそれに対する屈折角Ｖは、第４図に示づように
、ｖ＝ｆ（ｕ）上の点Ｐ（ｕｏ、ＶＯ）として表される
。そして、ＵがＵ（、十δＵに変化したとするど、この
点はｖ＝ｆ（ｕ）上で点Ｐ’　　（Ｕｏ＋δＵ、ｖｏ十
δ■）と表される。

また、而１へ入射角Ｕ＝Ｕｏで入射した光の面２への入
射角Ｘとそれに対する屈折角ｙは、■＝ｆ（ｕ）上でＶ
＝Ｘ、、すなわち、Ｖ＝Ｖ、＋ａ〈α〉０）なる点をＱ
（Ｖｏ、Ｖｏ」−α）として表される。ＵがＵＯ＋δＵ
に変化した場合、点Ｐ→Ｐ′の縦軸方向変化（−δ■）
と同じ変化が点Ｑについても発生し、その点をＱ′　と
すると、この点Ｑ′は（Ｖｏ＋δｙ、Ｖｏ＋δＶ＋α）
として表される。

このことから明らかなように、δＵくδｙがいえる。

よって、第１図に示す焦点検出方法において、面Ｇに対
する入射角Ｕ〈面ｒに対する出射角ｙとなるようなビー
ムスプリッタ２３を使用すればプリズムがない場合に比
べて、δｕくδｙ１つまりずれ量が大ぎくなりフォーカ
ス感度が向上する。

また、このような構成によれば、プリズム形のビームス
プリッタ２３が整形プリズムと、記録媒体２５に入射す
る光束とを分離するビームスプリッタの役割を果たすこ
とになり、光ピックアップが小形・軽量となり、アクセ
スタイムの短縮化が容易に行えるようになる。また、構
成部品も少なくなるので、組立て工数が削減でき、コス
トも安くなる。更に、ビームスプリッタ２３は戻り光束
を記録媒体２５方向と反記録媒体２５方向との２方向に
分ｉする。よって、検光系におけるトラックエラー検知
用の光束と、フォーカスエラー検知用の光束を分離する
光学素子（例えば、ハーフミラ−）を不要とすることが
できる。

次に、第５図を用いて本発明の第２の実施例を説明する
。

図において、３１は光源であるレーザダイオード、３２
はレーザダイオード３１よりの光束を平行光束とするコ
リメータレンズ、３３はビームスプリッタである。ビー
ムスプリッタ３３は第５図に示すように、３ケの屈折率
の等しいプリズムを貼合せて構成されており、レーザダ
イオード３１側に開いた第１の光分割面３３ａと第２の
光分割面３３ｂとが設けられている。３４はビームスプ
リッタ３３よりの平行光束を記録媒体３５上に結像させ
る対物レンズである。３６．３７はビームスプリッタ３
３の側面Ｓｒ　、Ｓｚ側に配設され、ビームスプリッタ
３３によって２つに分割された光束がそれぞれ入射する
第１．第２の２分割光検出器である。そして、ビームス
プリッタ３３は、入射境界面Ｓｏが対物レンズ３４が合
焦状態のとき入射光束に対して略直交しく入射角→Ｏ゛
）、出射光束が出射境界面Ｓｔ　、Ｓ２より斜めに出射
しく出射角）０°）、入射角が出射角よりも小さくなる
ように配置されている。

このような構成において、レーザダイオード３１より出
射した光束は、コリメータレンズ３２゜ビームスプリッ
タ３３．対物レンズ３４を介して記録媒体３５上に結像
する。光ディスク３５からの戻り光はビームスプリッタ
３３の第１．第２の光分割面３３ａ　、３３ｂにより、
第１の２分割光検出器３６方向と、第２の２分割光検出
器３７方向とに分割される。分割された戻り光の一方の
光束は第１の２分割光検出器３６に、他方の光束は第２
の２分割光検出器３７に導かれる。

このような構成によれば、ビームスプリッタ３３は、記
録媒体２５に入射する光束とを分離するビームスプリッ
タの役割を果だずと共に、戻り光束を記録媒体３５方向
と反記録媒体３５方向との２方向に分離する。よって、
光ピックアップが小形・軽量となり、アクセスタイムの
短縮化が容易に行えるようになる。また、構成部品も少
なくなるので、組立て工数が削減でき、コストも安くな
る。更に、ビームスプリッタ３３によって、検光系にお
けるトラックエラー検知用の光束と、フォーカスエラー
検知用の光束を分離する光学素子（例えば、ハーフミラ
−）を不要とすることができる。

また、第１の実施例で説明したように、ビームスプリッ
タ３３への光束の入射角を出射角より小さ（なるような
ビームスプリッタ３３を配設したことにより、フォーカ
ス感度が向上する。

（発明の効果） 以上述べたように本発明によれば、各光学素子の調整が
容易で、焦点検出感度が高く、小形、軽量で、アクセス
タイムの短縮化が容易にでき、コストも安い光ピックア
ップを実現できる、。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す構成図、第２図は
第１図におけるビームスプリッタの効果を説明する図、
第３図は及び第４図はｖ＝ｆ　（ｕ）を示す図、第５図
は本発明の第２の実施例を示す図、第６図は従来の光ピ
ックアップの無限光学系の例を示す図、第７図は第６う
における光検出器の−例を示す構成図、第８図は第６図
における光検出器の他の例を示す構成図、第９図は従来
の光ピックアップの有限光学系の例を示す構成図である
。 これらの図において、 １．１１，２１．３１・・・レーザダイオード２．２２
．３２・・・コリメータレンズ３．１２．２３．３３・
・・ビームスプリッタ４．１３．２４．３４・・・対物
レンズ５．１４，２５．３５・・・記録媒体 ６．８，１５．２６，２７．３６．３７・・・光検出器 ７・・・差動増幅回路 特許出願人　　　　コ　　ニ　　カ　　株　　式　　会
　　礼式　理　人　　　弁理士　　Ｈ島　藤　治外１名 第２図 第３図 拘箋４　図 ■、× ■ 筒６　図 角等９　図 ゛ノ ゛、／ 工よ−−１ル−プダイ訃ド 手続補正書 昭和６３年１１月　８日 昭和６３年特許願第１３４６９０号 事件との関係　特　許　出　願　人 住所　　　　　東京都新宿区西新宿１丁目２６番２号氏
　名（名称）　　　　　（１２７）　　コニカ株式会社
代表者　井手恵生 ４゜代　理　人 う・ボルトビル　３階 電話０４２５−８４−１．６０７　（代表）−゛めτ； ５、補正命令の日付 自発 ６、補正の対象 図面の第５図 ７６補正の内容 図面の第５図を別紙の通り補正する。 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　光源から出射した光束を記録媒体に照射し、該記録媒
   体からの戻り光束または透過光束を対物レンズを介して
   ビームスプリッタに導き、該ビームスプリッタにて光束
   を異なる方向に分割し、該分割された光束をそれぞれ異
   なる光検出手段に入射させ、少なくともフォーカシング
   を行う光ピックアップであつて、前記対物レンズを介し
   た戻り光束又は透過光束の前記ビームスプリッタの入射
   面に対する入射角が、前記ビームスプリッタから前記光
   検出手段に向かう光束の前記ビームスプリッタの出射面
   に対する出射角より小さくなるようにしたことを特徴と
   する光ピックアップ。