JPH01319137A - 光学式ヘッド装置 - 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、特に情報記憶。

再生用光ビームの光軸と情報記憶媒体の記録面との角度
を補正する光学式ヘッド装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来の光学式ヘッド装置を第１１図乃至第１５図を用い
て説明する。図において、１は拡散光束を出射する光源
である半導体レーザ（以下ＬＤという）、２は上記ＬＤ
Ｉからの出射光束、３は上記出射光束２を集光位置が異
なる３つの光束に分離する回折格子、７は上記出射光束
２を平行光束２ａにするコリメートレンズ、５は上記平
行光束２ａを情報記憶媒体である光デイスク６上に集光
する集光手段である集光レンズであり、上記光ディスク
６は同心上に情報を記憶したトラック８を有する。４は
上記出射光束２を反射し、上記コリメートレンズ７に入
射させ、かつ上記光ディスク６からの反射光束２ｂを上
記出射光束２と分離する平板状のビームスプリッタであ
り、このビームスプリッタ４は、１次回折光である反射
光束２ｂに非点収差を与えるため格子周期が開口内で徐
々に異なる鍋形状を有し、上記反射光束２ｂを非点収差
の光束とする。１０は上記反射光束２ｂを受光する第１
の光検知器である。この第１の光検知器１０は、第１２
図に示すように、内部が各光素子１１ａ〜ｌｉｄに４分
割されメイン反射光束２ｔを検知するメイン検知部ｌｉ
ｔと、このメイン検知部Ｌｉｔの両側に設置された光素
子１１ｅ。

１１ｆとからなり、上記各光素子ＩＬａ〜ｌｌｆの出力
信号に基づいて各演算を行なう演算素子１２．１３．１
６と、位相補償回路１８．１９とを有する。２０．２１
は第１の駆動手段であるフォー力ッシングアクチュエー
タ及びトラッキングアクチュエータであり、フォー力ッ
シングアクチュエータ２０は、上記集光レンズ５を光軸
方向（±Ｚ軸方向）に駆動し、トラッキングアクチュエ
ータ２１は上記集光レンズ５をトラック８と直角方向（
±Ｘ軸方向）に駆動する。２６は上記光ディスク６を回
転させるモータである。上記集光レンズ５は、第１５図
に示すように、上記出射光束２ａを集光する集光部５ａ
と、この集光部５ａを保持するフランジ部５ｂと、この
集光レンズ５をフランジ部５ｂを介して各アクチュエー
タ２０゜２１に取付ける取付は部５Ｃとからなり、一体
に成形または加工されている。

上記構成において、ＬＤＩから出射された出射光束２は
、回折格子３により３つの出射光束２に分離される。次
に上記出射光束２はビームスプリッタ４に反射され、コ
リメートレンズ７及び集光レンズ５により、光ディスク
６の透明基板２５を介して３つの略無収差の集光スポッ
ト９ａ、９ｅ。

９ｆとして光ディスク４の記録面２７上のトラック８に
照射される。そして光ディスク６から拡散反射された反
射光束２ｂは再び集光レンズ５及びコリメートレンズ７
を介してビームスプリッタ４に入射、透過し、出射光束
２と分離され、このビームスプリッタ４を透過すること
により非点収差が与えられた反射光束２ｂとなって第１
の光検知器１０に入射される。上記第１の光検知器１０
は光デイスク６上の集光スポット９ａが合焦状態にある
ときに、反射光束２ｂが最小円となる光軸方向（２方向
）位置に置かれている。このとき反射光束２ｂは３つの
反射光束２ｔ、２ｅ、２ｆからなり、反射光束２ｔはメ
イン光検知部ｌｉｔに。

反射光束２ｅは光素子１１ｅに、反射光束２　、ｆは光
素子、１１ｆに受光される。上記メイン光検知部１１し
の各光素子１１ａ〜ｌｉｄにより反射光束２ｔを検知し
て信号を出力し、演算素子１６が上記出力に基づいて［
１１ａ＋１１ｂ＋１１ｃ＋１１ｄｌの演算を行ない再生
信号である和出力ＶＨＦを得、図示しない回路によって
トラック８の情報を読取ることができる。

しかし、上記光ディスク４は、通常においてモータ２６
の回転中心と光ディスク６の中心とが取付は誤差等によ
り一致していない。そのため回転によりトラックズレを
生じる。上記トラックズレ検知を行なう方法はツインス
ポット法が公知である。情報の読出は集光スポット９ａ
で行なうためにトラック８の上に正しく照射されなけれ
ばならないので、集光スポット９ａ、９ｅ、９ｆを結ぶ
線は、トラック８と少し傾くように配置されている。上
記集光スポット９ｅ、９ｆは拡散反射してそれぞれ反射
光束２ｅ、２ｆになり、コリメートレンズ７、集光レン
ズ５およびビームスプリッタ４を介して光景子ｌｉｅ、
ｌｌｆに受光される。

二の光素子ｌｉｅ、ｌｌｆの出力（集光スポット９ｅ、
９ｆの反射強度差）を演算素子１３によって差動出力を
得、位相補償回路１８によりトラックズレに比例した出
力、すなわちトラッキングエラー信号ｖＡＴが得られる
。このトラッキングエラー信号ｖＡＴをトラッキングア
クチュエータ２１に印加して作動させ、集光スポット９
ａを絶えずトラック８の中心に集光させる。

また、光ディスク６の面は、通常平坦ではなく、回転に
より面振れを生じ、焦点ズレが発生する。

二の焦点ズレ検知方法としては、光ディスク６からの反
射光束２ｂに非点収差をあたえ、光束の形状変化から焦
点ズレを検知する非点収差法が公知である。以下、焦点
ズレの検知方法を説明する。

上記ビームスプリッタ４は反射光束２ｂに非点収差を与
える。このとき第１の光検知器１０のメイン光検知器ｌ
ｉｔの検知領域で反射光束２ｔが光ディスク６における
集光レンズ５の焦点位置のズレより円から遠近により楕
円方向が９０°異なるように変化する。すなわち第１２
図の基準状態の反射光束２ｔから、焦点位置より光ディ
スク６が近づくときには反射光束２ｔｌ、遠ざかるとき
には反射光束２ｔ２のように変化する。この反射光束２
ｔの変化を光素子１１ａ〜ｌｉｄにより検知する。上記
光素子１１ａ〜ｌｉｄはそれぞれの受光量に応じた出力
を出力し、演算素子１２によって［（１１ａ＋１１ｃ）
−（１１ｂ＋１１ｄ）］の演算を行なって比較出力を得
、位相補償回路１９により焦点ズレに比例した出力、す
なわちフォーカシングエラー信号ｖＡＦを得る。このフ
ォーカシングエラー信号ＶＡＦをフォーカシングアクチ
ュエータ２０に印加して作動させ、光デイスク６上の集
光スポット９の焦点ズレを補正する。以上のように従来
の光学式ヘッド装置は、ビームスプリッタ４を有し、ビ
ームスプリッタ機能とフォーカスズレ検知用の非点収差
発生機能を１つの部品で実現できるので構成が簡単であ
る。また、回折格子３を有し、ツインスポット法を用い
ているので安定なトラッキングズレの補正を行なえる。

なお、従来より平板状ビームスプリッタ４によって発生
する非点収差の方向は、トラック８の延在方向（Ｙ方向
）に対して４５°を成すのが好ましいことが公知であり
、このためＬＤｌの出射光束２はＹ方向に対して４５°
を成すように配置されている。

また、従来の光学式ヘッド装置は情報の記録。

再生が透明基板２５を介して行なわれる際に、透明基板
２５の反りや光ディスク６のモータ２６への装着時の傾
き等により、記録面２７が集光レンズ５の光軸に対して
垂直でなくなることがあった。

すなわち、例えば厚み１．２５ｍｍ程度の透明基板２５
は、集光レンズ５とともに対物レンズの１要素としてレ
ンズ設計におりこまれているが、上記透明基板２５が傾
くとコマ収差が発生し１本来記録、再生すべきトラック
８の隣接トラック８ａ。

８ｂからのクロストロークが増加するという問題があっ
た。この現象は、とりわけアナログ信号の記録された光
学式ビデオディスク等において画質を劣化させる大きな
問題点となっていた。従来の光学式ヘッド装置では、上
記問題点を解消するために、チルトサーボによって集光
レンズ５の光軸と透明基板２５の垂直性が確保されてい
た。このチルトサーボを第１３図を用いて説明する。図
において、３３は筐体からなり、内部に上記光学式ヘッ
ド装置を有するヘッド保持部であり、このヘッド保持部
３３は、回動軸３４によって回動自在に支持体３５に支
持されている。３６は上記ヘッド保持部３３を駆動する
第２の駆動手段であるモータ、３７は上記モータ３６の
軸に設けられ、上記ヘッド保持部３３の端部に螺着され
たスクリュー、３０は上記ヘッド保持部３３の上面に配
置された発光ダイオード（以下ＬＥＤという）、３１゜
３２は光ディスク６で反射した反射光線３０ｂを検知す
る第２の光検知器である。上記ＬＥＤ３０と第２の光検
知器３１．３２とはＸ方向に１列に配置されている。３
８は上記光検知器３１．３２の出力を演算する減算器、
３９は位相補償回路である。

上記チルトサーボの動作を説明する。ＬＥＤ３０から出
射された光線３０ａは光ディスク６の記録面２７で反射
されて反射光線３０ｂになり。

この反射光線３０ｂは、上記ＬＥＤ３０の両側に配置さ
れた第２の光検知器３１．３２に入射する。

第２の光検知器３１．３２の出力は減算器３８に入力さ
れ、［３１−３２１の演算が行なわれる。

上記第２の光検知器３１．３２への入射光量は、第１３
図に示すように集光レンズ５の光軸と透明基板２５が垂
直状態のときに等しくなるように設定されている。従っ
て、透明基板２５が第１４図のようにＹ方向を軸として
傾いた場合には、第２の光検知器３１．３２への入射光
量がアンバランスになる。よって減算器３８の出力は透
明基板２５の傾きに応じて正負に変化する。減算器３８
の出力は位相補償回路３９を介してモータ３６に印加さ
れ、スクリュー３７の回転回数に応じてヘッド保持部３
３が回転軸３４を中心に回動される。

このようにして集光レンズ５の光軸と透明基板２５とを
常に垂直に保ち、コマ収差の発生を最小限に抑えて隣接
するトラック８ａ、８ｂからのクロストロークの増加を
防止する。

［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いる
ので、コマ収差の発生を防止するのにチルト検出用の光
源（ＬＥＤ３０）を新たに設けなければならいなど付加
光学部品が必要であり、コストアップになる。また、ヘ
ッド保持部３３の上面と光ディスク６の透明基板２５と
の間にはあまり空間的余裕がなく、ＬＥＤ３０や第２の
光検知器３１．３２の配置は光学式ヘッド装置の設計上
の大きな制約になる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、新たにチルト検出用の光源を設けなくともコ
マ収差の発生を防止でき、装置の構成を簡略化して小型
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］ この発明に係る光学式ヘッド装置は、集光手段の外周に
設けられ、光源からの出射光束の一部を進行方向を変え
て分離し情報記憶媒体に照射する屈折手段と、当該屈折
手段により分離された分離反射光束を検知する第２の光
検知器とを備え、当該筒２の光検知器の出力により集光
手段の光軸と情報記憶媒体の記録面との角度を補正する
第２の駆動手段の補正制御を行なうようにしたものであ
る。

［作用］ この発明における光学式ヘッド装置は、集光手段の外周
に設けられた屈折手段と、分離反射光束を検知する第２
の光検知器とにより、光源からの出射光束の一部を進行
方向を変えて分離して情報記憶媒体に照射し、この情報
記憶媒体からの分離反射光束を上記第２の光検知器が検
知し、この第２光検知器の出力に基づいて第２の駆動手
段の補正制御を行な−って、上記集光手段の光軸と情報
記憶媒体の記録面との角度を常に垂直に保つようにする
。

［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図乃至第５図を用いて説明する。なお。

第１１図乃至第１５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、５５は集光レンズであり
、この集光レンズ５５は、第２図及び第３図に示すよう
に、中心部にＬＤｌからの出射光束２を集光する集光部
５５ａと、上記出射光束２をＸ方向に広がるように屈折
させて進行方向を変え上記出射光束２を分離し、チルト
出射光束５０ａを生成する屈折手段であるプリズム部５
５ｂとからなる。この集光レンズ５５のプリズム部５５
ｂは、第１５図に示す従来の集光レンズ５のフランジ部
５ｂをプリズム状に加工したものである。５２は第２の
光検知器であり、光素子５３ａ〜５３ｄから構成され、
第４図に示すように、減算素子６１．６１と加算素子６
２とを有し、上記集光レンズ５５の両側に、Ｘ方向に一
列に配置されている。

上記構成において、集光レンズ５５を透過した出射光束
２は集光部５５ａに入射する光束だけが集光されて光デ
イスク６上で３つの集光スポット９ａ、９ｅ、９ｆにな
る。この集光スポット９ａ。

９ｅ、９ｆは上記光ディスク６で拡散反射されて反射光
束２ｂとなり、第１の光検知器１０に入射する。また、
プリズム部５５ｂに入射した出射光束２は、上記プリズ
ム部５５ｂによりＸ方向に進行方向を変えられてチルト
出射光束５０ａになり、光ディスク６の記録面２７でチ
ルトスポット５１ａ、５１ｂとなる。このチルトスポッ
ト５１ａ、５１ｂは光ディスク６に反射されてチルト反
射光束５０ｂになる。このチルト反射光束５０ｂは、上
記第２の光検知器５２にそれぞれ入射する。光素子５３
ａ〜５３ｄの出力はそれぞれ減算器６１及び加算器６２
に入力され、［（５３ａ−５３ｂ）　＋　（５３ｃｍ５
３ｄ）　］の演算が行なわれ、チルト検出信号６３を得
る。上記光素子５３ａ、５３ｂ及び光素子５３ｃ。

５３ｄへの入射光量は、第５図（ｂ）に示すように集光
レンズ５５の光軸と透明基板２５が垂直状態のときに等
しくなるように設定されている。従って、透明基１２５
がＹ方向を軸として傾いた場合には、光素子５３ａ、５
３ｂ及び光素子５３ｃ。

５３ｄへの入射光量がアンバランスになる。すなわち第
５図（ｃ）に示すように光ディスク６の外周が低くなる
ように傾いた場合は、光素子５３ａ。

５３ｃの出力が光素子５３ｂ、５３ｄの出力より大きく
なり、また第５図（ａ）に示すように上記光ディスク６
の外周が高くなるように傾いた場合は、光素子５３ａ、
５３ｃの出力は光素子５３ｂ。

５３ｄの出力より小さくなる。よって、チルト検出信号
６３は透明基板２５の傾きに応じて正負に変化する。こ
のチルト検出信号６３をモータ３６に印加することによ
り、集光レンズ５５の光軸と光ディスク６の記録面２７
との角度を常に垂直状態に保てる。

なお１本実施例においては、上記第２の光検知器５２を
光素子５３ａ〜５３ｄからなり、集光レンズ５５の天側
に配置するとしたが、第６図（ａ）〜（ｃ）に示すよう
に、第２の光検知器５２は一方だけで配置してもよい。

このとき集光レンズ５５のプリズム部５５ｂは、上記第
２の光検知器５２がある側だけあればよい。また、それ
ぞれの第２の光検知器５２を、第７図（ａ）〜（ｃ）に
示すように、１つの光素子５３ａ、５３ｂから構成し第
８図に示すような回路によりチルト検出信号６３を得る
ようにしても同様の効果を得る。

また、本実施例において、上記集光レンズ５５を、集光
部５５ａと、出射光束２をＸ方向に屈折させるプリズム
部５５ｓｂとからなるとしたが、集光レンズ５６のプリ
ズム部５６ｂを、第９図に示すように、出射光束２をＸ
方向に屈折させ、かつこの屈折させたチルト出射光束５
０ａを集光するレンズ機能を持たせた構造にしてもよく
、この場合第２の光検知器５２に入射するチルト反射光
束５０ｂは、集光されているのでチルト検知の感度をよ
り高める効果がある。

また、本実施例においては、出射光束２をコリメートレ
ンズ７で平行光束２ａにしてから集光レンズ５により集
光するとしたが、第１０図に示すように、集光レンズ５
７を、上記コリメートレンズ７を用いなくとも集光でき
る有限系集光レンズとしても、同様の効果を得る。この
とき集光レンズ５７のプリズム部５７に入射する出射光
束２は拡散光束であるので、上記プリズム部５７ｂを第
９図の集光レンズ５６と同様にレンズ機能を持たせた構
造を用いるのが望ましい。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば光学式ヘッド装置を、
集光手段の外周に設けられ、光源からの出射光束の一部
を進行方向を変えて分離し情報記憶媒体に照射する屈折
手段と、当該屈折手段により分離された分離反射光束を
検知する第２の光検知器とを備え、当該第２の光検知器
の出力により集光手段の光軸と情報記憶媒体の記録面と
の角度を補正する第２の即動手段の補正制御を行なうよ
うにしたので、チルト検出用の光源を新たに設ける必要
がなく、簡単な構成により小型になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例である光学式ヘッド装置の
構成図、第２図及び第３図は集光レンズの断面図及び平
面図、第４図は第２の光検知器の構成図、第５図（ａ）
〜（ｃ）はチルト検出の動作図、第６図（ａ）〜（ｃ）
及び第７図（ａ）〜（ｃ）は他の実施例のチルト検出の
動作図、第８図は他の実施例の第２の光検知器の構成図
、第９図及び第１０図は他の実施例の光学式ヘッド装置
の構成図、第１１図は従来の光学式ヘッド装置の構成図
、第１２［ｉ！ｉ！は光検知器の構成図、第１３図及び
第１４図はチルト検出の構成図、第１５図は集光レンズ
の断面図である。 １・・・ＬＤ、２・・・出射光束、２ｂ・・・反射光束
、３・・・回折格子、４・・・ビームスプリッタ、６・
・・光ディスク、７・・・コリメートレンズ、９ａ・・
・集光スポット、１０・・・第１の光検知器、５０ａ・
・・チルト出射光束、５０ｂ・・・チルト反射光束、５
１ａ。 ５１ｂ・・・チルトスポット、５２・・・第２の光検知
器、５３ａ〜５３ｂ・・・光素子、５５・・・集光レン
ズ、５５ａ・・・集光部、５５ｂ・・・プリズム部。 代理人　　大　岩　増　雄　（ばか２名）第１図 第２図　　　　　　第３図 第６図 第８図 第９図 第１０図 第１１図 とＴ 第１３図 手続補正書（自発）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 拡散光束を出射する光源と、情報記憶媒体に上記光束を
   集光照射する集光手段と、上記情報記憶媒体からの反射
   光束を上記出射光束と分離する光束分離手段と、上記反
   射光束を受光する第１の光検知器と、当該第１の光検知
   器の出力により上記集光手段のフォーカスエラー及びト
   ラッキングエラーの姿勢制御を行なう第１の駆動手段と
   、集光手段の光軸と情報記憶媒体の記録面との角度を補
   正する第２の駆動手段とからなる光学式ヘッド装置にお
   いて、上記集光手段の外周に設けられ、上記出射光束の
   一部を進行方向を変えて分離し上記情報記憶媒体に照射
   する屈折手段と、当該屈折手段により分離された分離反
   射光束を検知する第２の光検知器とを備え、当該第２の
   光検知器の出力により上記第２の駆動手段の補正制御を
   行なうようにしたことを特徴とする光学式ヘッド装置。