JPH02121130A - 光ピックアップ装置及び光ディスク装置 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、光ディスクに対して情報信号の記録及び／又
は再生を行う光学ピックアップ装置に関する。

Ｂ１発明の概要 本発明は、半導体レーザ素子を用いてなる光学ピックア
ップ装置において、半導体レーザ素子を、光ディスクに
投射される光ビームのメリジオナル面が光ディスクの記
録トラックの接線方向に対して所定角度傾くように配設
することにより、合焦ずれの方向に依るビームスポット
の記録トラックに対する非対称性を補正するようにして
、焦点、ずれの量と光学ピンクアップ装置の緒特性の変
位との相関関係を良好となすものである。

Ｃ１従来の技術 従来、光源として半導体レーザ素子を有し、この半導体
レーザ素子より発せられる光ビームを所定の光学デバイ
スにより光ディスクの信号記録面上に集光させ、該信号
記録面に対し情報信号の書込み及び／又は読出しを行う
ように構成された光学ピックアップ装置が提案されてい
る。このようノ な光学ビックアンプ装置は、上記信号記録面により反射
された光ビームを検出するため、例えばフォトダイオー
ド等の光検出器を備えている。

そして、このような光学ビックアンプ装置においては、
上記光検出器により検出される信号に基づいて、いわゆ
るフォーカスサーボ及びトラッキングサーボを行えるよ
うになされている。これら各サーボは、光ディスクが回
転駆動される際にいわゆる面ぶれや芯ぶれを起こしても
、上記信号記録面に投射される光ビームが、該信号記録
面上に正確に集光されるとともに、この光ビームが集光
されてなるビームスポットが該信号記録面上に形成され
た記録トラックを正確にトレースするようになすもので
ある。

すなわち、上記フォーカスサーボを行うには、上記光検
出器の出力信号に基づき、いわゆる非点収差法等の手段
により、上記ビームスポットと上記信号記録面との該信
号記録面に垂直な方向のずれ量を示すフォーカスエラー
信号を生成する。そして、このフォーカスエラー信号に
基づいて、上記光ビームを上記信号記録面上に集光させ
るための対物レンズ等の所定の光学デバイスを上記信号
記録面に対し接離する方向に変位制御するようにしてい
る。

また、上記トラッキングサーボを行うには、上記光検出
器の出力信号に基づき、いわゆるプッシュプル法や３ビ
ーム法等の手段により、上記ビームスポットと上記記録
トランクとの光ディスクの径方向のずれ量を示すトラッ
キングエラー信号を生成する。そして、このトラッキン
グエラー信号に基づいて、上記対物レンズ等の所定の光
学デバイスを上記光ディスクの径方向に変位制御するよ
うにしている。

Ｄ０発明が解決しようとする５題 ところで、上述のような光学ピックアップ装置において
、小型化を図るためには、半導体レーザ素子の発する光
ビームを光ディスクの信号記録面上に集光させる光学デ
バイスを小型化または短焦点化することにより、上記半
導体レーザ素子と上記信号記録面との距離を短くする必
要がある。

ところが、上記半導体レーザ素子と上記信号記録面との
距離を短くすると、半導体レーザ素子に対するいわゆる
戻り光が多くなる。この戻り光とは、上記信号記録面で
反射された光ビームのうち、上記半導体レーザ素子に戻
る光ビームである。半導体レーザ素子においては、上記
戻り光が多くなると、いわゆるレーザ素子ノイズ（光強
度雑音）が増大して、発光パワーの変動等の種々の弊害
が生じ、ひいては情報信号の正確な書込み及び／又は読
出しを行えなくなる虞れがある。

ところで、半導体レーザ素子には、シングルモードで発
振するいわゆるインデックスガイド型（屈折率導波型）
レーザ素子と、マルチモードで発振するゲインガイド型
（利得導波型）レーザ素子とがある。そして、これら２
種類の半導体レーザ素子を比較すると、ゲインガイド型
レーザ素子の方が戻り光によるレーザ素子ノイズの発生
が少ない、したがって、インデックスガイド型レーザ素
子よりも、ゲインガイド型レーザ素子の方が、光学ピッ
クアップ装置の小型化を図るに好適である。

しかしながら、ゲインガイド型レーザ素子は、インデッ
クスガイド型レーザ素子に比して、いわゆる非点隔差が
大きい。半導体レーザ素子より発。

せられた光ビームにおいては、半導体レーザ素子の有す
る非点隔差により、非点収差が生している。

したがって、光ディスクの信号記録面上におけるビーム
スポットの形状は、第９図に示すように、合焦ずれの方
向に依って、長径方向が互いに直交する楕円形となる。

合焦ずれが起こった際、上記ビームスポンドの形状が上
述のような変化を起こすことにより、記録トラック上の
ビームスポットの面積が変動すると、第１Ｏ図に示すよ
うに、読取られ、または書込まれる情報信号のジッター
が最小となる位置を合焦位置としたときに、この合焦位
置とトラッキングエラー信号レベル及びＲＦ信号レベル
が最大となる位置とが一致しない。すなわち、トラッキ
ングエラー信号とＲＦ信号レベルの合焦位置に対する非
対称性が生じてしまう。

このような、トラッキングエラー信号とＲＦ信号レベル
の合焦位置に対する非対称性が生じると、光ディスクの
面ぶれや芯ぶれによる合焦ずれ時に、上記各サーボが行
えなくなる、いわゆるサーボ外れが起こり易くなる。

上記非点収差は、従来より、上記光ビームが拡散または
収束する光路中に、この光ビームの光軸に対して所定角
度傾斜させた平行平面ガラスを配設することにより補正
している。しかしながら、このような平行平面ガラスか
らなる補正板を用いても、上記非点収差は完全には補正
できないばかりか、このような補正板を用いることは、
光学ピックアップ装置の小型化を困難となしている。

そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提案されるもの
であって、ゲインガイド型レーザ素子等の戻り光による
影響の少ない半導体レーザ素子を用いて装置の小型化が
図られるとともに、該半導体レーザ素子の有する非点隔
差による影響が充分に補正され、合焦ずれに際しての特
性が向上された光学ピックアップ装置を提供することを
目的とする。

Ｅ、　４１題を解決するための手段 上述の課題を解決し上記目的を達成するため、本発明に
係る光学ピックア・７ブ装置は、半導体レーザ素子を光
源として備えこの半導体レーザ素子より発せられる光ビ
ームを周方向に記録トラックが形成された光ディスク上
に投射して情報信号の読取り及び／又は書込みを行う光
学ピックアップ装置であって、上記半導体レーザ素子は
、上記光ビームが、この光ビームの上記半導体レーザ素
子をなす半導体層の接合面に垂直なメリジオナル面が上
記光ディスクの記録トラックの接線に対して該光ディス
ク上のビームスポットの合焦ずれの方向に依る上記接線
を軸とする非対称性が補正される角度をなして上記光デ
ィスク上に投射されるように配設されてなることを特徴
とする。

Ｆ１作用 本発明に係る光学ピックアップ装置においては、光ビー
ムのメリジオナル面と光ディスクの記録トラックの接線
とが所定の角度をなすようになされることにより、合焦
ずれの方向に依って生じる光ディスク上のビームスポッ
トの上記接線を軸とする非対称性が補正されるので、半
導体レーザ素子の発する光ビームが非点収差を有してい
る場合でも、上記記録トラックよりの反射光の強度が合
焦ずれの方向に依り異なることがない。

Ｇ、実施例 以下、本発明の具体的な実施例を図面を参照しながら説
明する。

本発明に係る光学ピックアップ装置は、第１図に示すよ
うに、光ディスク１０１に対して投射される光ビームを
該光ディスク１０１の信号記録面上に集光させるための
対物レンズｌを２軸方向に駆動変位させるための対物レ
ンズ駆動装置２と、半導体レーザ素子や受光素子等を有
して構成されてなる発光受光複合素子３とを有してなる
。

上記対物レンズ駆動装置２は、支持基板４に垂設された
支持部５に、可動支持腕部材６を介して２軸方向に可動
自在に支持されたレンズボビン７を有している。上記可
動支持腕部材６は、例えば合成樹脂等の可撓性を有する
材料より形成されてなり、第１及び第２のヒンジ部６ａ
、６ｂが形成されてなる。これら各ヒンジ部６ａ、６ｂ
は、それぞれ肉薄となされて互いに直交する方向に変位
自在となされている。

上記レンズボビン７には、上記対物レンズ１が取付けら
れるとともに、一対のフォーカスコイル８及び二対のト
ラッキングコイル９が取付けられている。そして、上記
支持基板４に垂設された一対のヨーク部１０には一対の
マグネット１１が取付けられており、これら一対のマグ
ネット１１は、上記各コイル８．９に対向するようにな
されている。これら各コイル８，９、ヨーク１０及びマ
グネット１１は、磁気回路を構成してなる。すなわち、
上記フォーカスコイル８にフォーカスエラー信号に基づ
くフォーカス駆動電流が供給されることにより、上記レ
ンズボビン７は、第１図中矢印Ｆで示す、上記対物レン
ズ１の光軸方向、すなわちフォーカス方向に駆動変位さ
れる。また、上記トラッキングコイル９にトラッキング
エラー信号に基づくトラッキング駆動電流が供給される
ことにより、上記レンズボビン７は、第１図中矢印下で
示す、上記対物レンズ１の光軸に直交する方向、すなわ
ちトラッキング方向に駆動変位される。

そして、この対物レンズ駆動装置２は、上記対物レンズ
１を上記光ディスク１０１に対向させるように配設され
る。このとき、上記対物レンズ１の光軸が上記光ディス
ク１０１に略垂直となるとともに、上記トラッキング方
向が、第１図中矢印Ｐで示す、上記光ディスク１０１に
周方向に形成される記録トラック１．の接線方向に略直
交する状態となされる。

そして、上記発光受光複合素子３は、所定のパッケージ
１２内にマウントされてなり、第２図に示すように、半
導体基板１３を有してなる。この半導体基板１３上には
、この半導体基板１３を含む複数の半導体層が積層され
てなる半導体レーザ素子１４が形成されている。この半
導体レーザ素子１４は、いわゆるゲインガイド型の半導
体レーザ素子であり、マルチモード発振をし、いわゆる
戻り光によるレーザ素子ノイズの発生が少ない、ように
構成されている。

この半導体レーザ素子１４は、いわゆる非点隅差を有し
ており、この半導体レーザ素子１４より発せられる光ビ
ームには非点収差が生じている。

すなわち、上記光ビームのメリジオナル面、すなわち上
記半導体レーザ素子１４を構成する各半導体層の接合面
に垂直で光軸を含む面内の光線の見掛けの発光位置が該
半導体レーザ素子１４の端面位置であるのに対して、上
記光ビームのサジタル面、すなわち上記接合面に平行で
光軸を含む面内の光線の見掛けの発光位置は、上記端面
より２０乃至３０μｍ程度該半導体レーザ素子１４内に
奥まった位置となっている。そのため、この光ビームの
等位相面は、上記メリジオナル面内で最も大きく湾曲し
ており、上記サジタル面内において湾曲が最も小さくな
っている。

そして、上記半導体レーザ素子１４が一方の光ビームを
発する方向には、この半導体レーザ素子１４に対向する
ように、ビームスプリッタプリズム１５が接着剤１６等
により固定されて配設されている。このビームスプリッ
タプリズム１５は、上記半導体レーザ素子１４に対向す
る側の面が該半導体レーザ素子１４より発する光ビーム
の光軸に対して所定の傾斜を有しており、また、この面
には半透過反射膜１５ａが形成されている。すなわち、
上記半導体レーザ素子１４より発した光ビームは、上記
半透過反射膜１５ａにより反射されて、上記半導体基板
１３に対して所定の角度をなして出射されるようになっ
ている。

また、上記半導体基板１３上であって上記ビームスプリ
ッタプリズム１５が配設された部分には、第１及び第２
の分割ディテクタ１７．１８が形成されている。これら
各分割ディテクタ１７．１８は、それぞれ複数の受光素
子からなる受光器である。

さらに、上記半導体基板１３上には、上記半導体レーザ
素子１４が他方の光ビームを発する方向に、この他方の
光ビームを受光するように、モニタ用ディテクタ１９が
形成されている。このモニタ用ディテクタ１９は、上記
半導体レーザ素子１４の発する光ビームの光強度を検出
し、この検出に基づいて所定の制御回路（オートパワー
コントロール回路）を用いて該半導体レーザ素子１４の
発光パワーを制御ｎするためのものである。

そして、上記発光受光複合素子３より出射された光ビー
ムは、第１図に示すように、上記対物レンズ１に入射さ
れ、上記光ディスク１０１の信号記録面に投射される。

ところで、上記発光受光複合素子３は、上記光ビームの
メリジオナル面が、第１図中矢印Ｐで示す上記光ディス
ク１０１の記録トラックし、の接線方向に対して略４５
°をなすように配設される。したがって、上記信号記録
面上に形成されるビームスポットは、いわゆる合焦ずれ
が生じたときには、第４図に示すように、長径方向が上
記記録トラックＬ５に対して略４５゜をなす楕円形とな
る。

上記信号記録面に投射された光ビームはこの信号記録面
で反射され、再び上記対物レンズｌを介して上記半透過
反射膜１５ａに到達する。この半透過反射膜１５ａに戻
った光ビームは、該半透過反射膜１５ａを透過して上記
ビームスプリッタプリズム１５内に入射し、所定の光路
を経て上記第１及び第２の分割ディテクタ１７．１８に
より受光される。

上記各分割ディテクタ１７．１８は、第３図Ａ及び第３
図Ｂに示すように、それぞれ平行に分割されるように配
列された第１乃至第３の受光素子１７ａ、１７ｂ、１７
ｃ、１８ａ、１８ｂ、１８Ｃを備えてなる。

なお、第３図Ａに示す例は、上記各分割ディテクタ１７
．１８のそれぞれの受光素子が上記光ビームのメリジオ
ナル面に平行に配列されてなる例であって、第３図Ｂに
示す例は、上記各分割ディテクタ１７．１８のそれぞれ
の受光素子が上記記録トラックＴ、の接線に平行に配列
されるようにした例である。

そして、上記第１の分割ディテクタ１７の第１の受光素
子１７ａの出力と、上記第２の分割ディテクタ１８の第
３の受光素子１８ｃの出力とは、第１の加算器２０によ
り加算され、第１の減算器２１の反転入力端子に送られ
る。また、上記第１の分割ディテクタ１７の第３の受光
素子１７ｃの出力と、上記第２の分割ディテクタ１８の
第１の受光素子１８ａの出力とは、第２の加算器２２に
より加算され、上記第１の減算器２１の非反転入力端子
に送られる。この第１の減算器２１の出力がトラッキン
グエラー信号Ｔ□となる。

また、上記第１の分割ディテクタ１７の第１の受光素子
１７ａの出力と、第３の受光素子１７ｃの出力とは、第
３の加算器２３により加算され、第２の減算器２４の反
転入力端子に送られる。この第２の減算器２４の非反転
入力端子には、上記第１の分割ディテクタ１７の第２の
受光素子１７ｂの出力が送られている。この第２の減算
器２４の出力信号は、第３の減算器２５の非反転入力端
子に送られている。

さらに、上記第２の分割ディテクタ１８の第１の受光素
子１８ａの出力と、第３の受光素子１８Ｃの出力とは、
第４の加算器２６により加算され、第４の減算器２７の
反転入力端子に送られる。この第４の減算器２７の非反
転入力端子には、上記第２の分割ディテクタ１８の第２
の受光素子１８ｂの出力が送られている。この第４の減
算器２７の出力信号は、上記第３の減算器２５の反転入
力端子に送られている。そして、この上記第３の減算器
２５の出力信号がフォーカスエラー信号Ｆ。

となる。

そして、上記各分割ディテクタ１７．１８の出力信号の
総和が情報信号の読取り信号（ＲＦ倍信号となる。

上述のように構成されてなる本発明に係る光学ピックア
ンプ装置においては、第４図に示すように、いわゆる合
焦ずれが生じたときに、この合焦ずれの方向に依って上
記記録トラックＴ、上における上記ビームスポットの面
積が異なることがない、そのため、この光学ピックアン
プ装置においては、第５図に示すように、上記光ディス
ク１０１より読取られ、または上記光ディスク１０１に
書込まれる情報信号のジッターが最小となる位置を合焦
位置としたときに、この合焦位置とトランキングエラー
信号Ｔｔのレベル及びＲＦ信号レベルが最大となる位置
とが一致する。すなわち、トラッキングエラー信号Ｔ、
とＲＦ信号レベルの合焦位置に対する対称性が維持され
ている。

このように、トラッキングエラー信号Ｔ、とＲＦ信号レ
ベルの合焦位置に対する対称性が維持されているため、
上記光ディスク１０１の面ぶれや芯ぶれによる合焦ずれ
時に、いわゆるサーボ外れが起こり難くなっている。

そして、本発明に係る光学ピックアップ装置は、第６図
に示すように、上記発光受光複合素子３がマウントされ
たパッケージ１２を、レンズボビン７上に配設するよう
にしてもよい、この例において、上記半導体素子１４よ
り発せられた光ビームは、第７図に示すように、上記レ
ンズボビン７に取付けられた第１及び第２のミラー２８
．２９により導かれて該レンズボビン７に取付けられた
対物レンズ１に入射されるようになされている。

この例においても、上記発光受光複合素子３は、上記光
ビームのメリジオナル面が上記光ディスク１０１の記録
トラック１．の接線方向に対して略４５°をなすように
配設される。したがって、上記信号記録面上に形成され
るビームスポットは、いわゆる合焦ずれが生じたときに
は、第４図に示すように、長径方向が上記記録トラック
１．に対して略４５°をなす楕円形となり、第５図に示
すように、トラッキングエラー信号Ｔ、とＲＦ信号レベ
ルの合焦位置に対する対称性が維持される。

また、上述の各実施例において、上記発光受光複合素子
３は、第８図に示すように、上記パッケージ１２に対し
て略４５″″の角度をなしてマウントされるようにして
もよい、このようにマウントされた発光受光複合素子３
を用いれば、上記パッケージ１２の外側部を、例えば上
記記録トラックＴ、の接線に平行となされた基準面等に
基づいて位置決めすることにより、この発光受光複合素
子３より発する光ビームのメリジオナル面が上記接線に
対して所定の角度をなすようにすることができ、装置の
組立てを容易となすことができる。

なお、上述の各実施例中において、上記メリ、ジオナル
面と上記記録トラックＴＩＩの接線とがなす角度は、略
４５°に限定されることなく、例えば３０°程度乃至６
０°程度の範囲において、トラッキングエラー信号Ｔ、
とＲＦ信号レベルの合焦位置に対する対称性を充分に維
持することができる。

また、本発明は、上述の実施例のように発光受光複合素
子を備えてなる光学ピックアップ装置に限定されること
なく、例えば、半導体レーザ素子と受光素子とが、光学
系フレーム等にそれぞれ個別的に配設されて構成される
光学ピックアップ装置にも適用することができる。

Ｈ１発明の効果 上述のように、本発明に係る光学ピックアップ装置にお
いては、半導体レーザ素子の発する光ビームが有する非
点収差のために合焦ずれの方向に依って生じる光ディス
ク上のビームスポットの該光ディスクの記録トラックの
接線を軸とする非対称性が補正されている。そのため、
上記記録トラックよりの反射光の強度が合焦ずれの方向
に依り異なることがない。

すなわち、本発明は、ゲインガイド型レーザ素子等の戻
り光による影響の少ない半導体レーザ素子を用いて装置
の小型化を図ることができるとともに、この半導体レー
ザ素子の有する非点隔差による影響が充分に補正され、
合焦ずれに際しての特性が向上された光学ピックアップ
装置を提供することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るｍ光学ピック アップ装置の構成を示す斜視図であり、第２図は上記光
学ビックアンプ装置を構成する発光受光複合素子の構成
を示す斜視図であり、第３図ＡはＬ記発光受光復合素子
の分割ディテクタの構成及びこの分割ディテクタの出力
信号を処理する回路の構成を示す模式図であり、第３図
Ｂは上記発光受光複合素子の分割ディテクタの構成の他
の例を示す模式図であり、第４図は上記光学ピックアッ
プ装置により光ディスク上に形成されるビームスポット
の形状を示す模式図であり、第５図は上記光学ピックア
ップ装置の緒特性を示すグラフである。 第６図は本発明に係る光学ピックアップ装置の構成の他
の例を示す斜視図であり、第７図は第６図に示す光学ピ
ックアップ装置の構成を示す要部縦断面図である。 第８図は上記光学ピックアップ装置を構成する発光受光
複合素子が配設される状態の他の例を示す平面図である
。 第９図は従来の光学ピックアップ装置により光ディスク
上に形成されるビームスポットの形状を示す模式図であ
り、第１Ｏ図は従来の光学ピックアップ装置の緒特性を
示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　半導体レーザ素子を光源として備え、この半導体レー
   ザ素子より発せられる光ビームを周方向に記録トラック
   が形成された光ディスク上に投射して情報信号の読取り
   及び／又は書込みを行う光学ピックアップ装置であって
   、 上記半導体レーザ素子は、上記光ビームが、この光ビー
   ムの上記半導体レーザ素子をなす半導体層の接合面に垂
   直なメリジオナル面が上記光ディスクの記録トラックの
   接線に対して該光ディスク上のビームスポットの合焦ず
   れの方向に依る上記接線を軸とする非対称性が補正され
   る角度をなして上記光ディスク上に投射されるように配
   設されてなる光学ピックアップ装置。