JPH02263334A - 自動焦点光ピツクアツプ - 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〕 本発明は光ディスク装置における光ピックアップに関す
る。

〔従来の技術〕

従来の光ディスク装置の光ピックアップにおいては、［
わかりやすい光ディスク」　（オプトロニクス社）Ｐ１
７０−ｐ１７２に記載のようにフォーカスエラー量を例
えばシリンドリカルレンズと４分割ダイオードを使う（
同＄ｐ　５４−ｐ　５７参照）等の方法で検出し、これ
がなくなるように対物レンズをアクチュエータで駆動し
ていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしこの方法では直接患いレンズをＩｍ近く駆動する
必要があるので、小型化を図ることは困難であった。

本発明の目的は対物レンズをアクチュエータで駆動する
必要のない、したがって小物化の容易な光ピックアップ
を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために中央部分と周辺部分で焦点距
離の連続的に異なる集光手段と位相共役鏡を利用しレー
ザ共振器を構成した。

また、輪帯上の光をディスク上に集光し１反射光を位相
共役鏡で増幅した。

〔作用〕

焦点距離の異なる集光手段を介してディスクを照射する
と、光ピックアップとディスクの距離が変動してもディ
スクへの照射光の少なくとも一部分は表面上に焦点を結
び表面上で反射される。この反射光の一部を位相共役鏡
で反射増幅すると前記集光手段を介して再び表面上に集
光することができる。したがってディスク表面と位相共
役鏡の間でレーザ発振が起こるので１発振光の一部を利
用してディスク上に書き込まれた情報を読み取るように
した。

また、輪帯上の光を集光すると焦点深度が深く、ディス
クと光ピックアップの距離が変動しても常にディスク上
の一点を照射できるので、そこからの反射光を位相共役
鏡を利用して増幅した。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を第１図を用いて説明する。まず
構成要素を説明する。

１はレーザ、２，３はレンズで、前記レーザ１の出射光
のビーム径を拡大する。

４はビームスプリッタ、５はミラーである。前記レーザ
１を出た光のうち前記ビームスプリッタ４で反射した光
を６、鏡過した光を７とする。

８は非線形光学結晶１例えばチタン酸バリウム結晶で、
９．１０は透明電極である。ここで、チタン酸バリウム
結晶８は単結晶状態のものを使用する。１１はミラー　
１２は保温器で、保温器１２には２つの光学窓１３．１
４が付いている。１５は前記保温器の温度を測定するた
めの温度センサ。

１６はペルチェ素子で、１７は温度制御回路である。１
８は高圧１ｌｌｔ源、１９はスイッチである。

２０はビームスプリッタ、２１は集光レンズ。

２２は光ディスクである。前記レンズ２１は中央部から
周辺部へかけて焦点距離が連続的に長くなっており、中
央部の焦点距離が最も短く１周辺部の焦点距離が最も長
いが、左方から光が入射した場合どの部分を通った光の
集光位置も光ディスクより少し手前となるように設計さ
れている。

２３は光選択手段、たとえばピンホールで２４は光検出
器である。２５は自動追尾機構で１位置ずれ検出機構２
６と移動機構１例えば圧電索子２７からなる。移動機構
２７は、前記ピンホール２３を変化させるものであるが
、変調手段を兼ねる０位置ずれ検出機構２６は、ずれ信
号処理回路２８、発振器２９．加算器３０、増幅器３１
からなる。また、３２はシャッタ、３３は絞りである。

つぎに、動作を説明する。レーザ１を発した光のビーム
径をレンズ２，３によって拡大する。拡大されたビーム
をビームスプリッタ４で２分割する。透過光７はミラー
５で反射され、光学窓１３を通過してチタン酸バリウム
結晶８を上方から照射する。チタン酸バリウム結晶を透
過した光は、ミラー１１で反射され、さらに下方からチ
タン酸バリウム結晶を照送する。この状態で、チタン酸
バリウムの結晶軸（Ｃ軸）を図に矢印で示したように照
射光に対して傾けると（傾き角をθとする）、結晶に光
が入射すると、入射光と全く逆方向に（したがって入射
光の光路を逆行するように）進む位相共役波が発生する
。（４波混合による位相共役波の発生、これについては
０ｐｔｉｃａｌ　ＰｈａｓｅＣｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ、
　Ｒ，Ａ、　Ｆｉｓｈｅｒ編集、アカデミツクプレス（
１９８３）、１章、１３章）、及びサイエンス２，３月
号（１９８６）に記載されている。）以後これを位相共
役鏡と呼ぶ。

ここで、温度制御回路１７は温度センサ１５で検出した
保温器１７内の温度をベルチエ素子１６である。チタン
酸バリウムは温度によって結晶構造が変化し１位相共役
鏡として動作するのは５℃〜１２０℃の温度範囲におけ
る正方晶形の嘆結晶である。そこで、これによって結晶
チタン酸バリウム結晶８が位相共役鏡として動作する温
度範囲内に保つ、またスイッチ１９は、これによって高
電圧が透明電極９，１０を介してチタン酸バリウム結晶
８に印加することによりチタン酸バリウム結晶８の分極
を任意のときに行うことができる。

したがって、温度変動等が原因で結晶にドメイン構造が
生じても（結晶がある方向に結晶軸のそろつた多数の小
さな領域（ドメイン）に分かれること。

各ドメインの結晶軸の方向は一定していない、）、再分
極を行い単結晶状態を作り出すことができる。

ビームスプリッタ４で反射された光６はシャッタ３２で
遮断される。光ピックアップを動作させる際、最初の一
部シャツタ３２を開くとここを通過した光は絞り３３を
透過しさらにビームスプリッタ２０で反射されて光学窓
１４を透過してチタン酸バリウム結晶に至るが、ここで
反対方向に進行する位相共役波が発生する。この共役波
は光学窓１４、ビームスプリッタ２０を透過し、レンズ
２１に至る。レンズ２１の左から平行光が入射したとき
の集光位置は光ディスクの少し手前であるが、この光の
ビーム径は小さいのでディスク上の目標読み取り位置近
傍の狭い範囲を照射する。照射された範囲からの乱反射
光はレンズ２１．ビームスプリッタ２０、光学窓１４を
逆行しチタン酸バリウム結晶に至る。ここで発生した位
相共役波は来た光路を正確に逆行し光ディスク上を照射
する。ここで乱反射した光は位相共役鏡に戻り再び同じ
ことを繰り返す。したがって、位相共役鏡の利得（光が
入射したとき発生する位相共役波の強度と入射光強度の
比）を、チタン酸バリウム８と照射光のなす角θ、照射
光の強度を調節することにより十分大きくすると光ディ
スク２２とチタン酸バリウム結晶８（位相共役ｆｉ）の
間でレーザ発振が起こる。

発振光の一部をビームスプリッタ２０で取り出し、ピン
ホール２３によってその中から主としてディスク上の目
標読みとり位置からの反射光を取り出す、レーザ発振光
のうちディスク上の目標読みとり位置からの反射光を光
線群３３で示す、このようにすると、レンズ２１の焦点
位置がその場所によって異なっているのでディスクが図
中Ｚ方向に変化しても、ディスク上の目標読みとり位置
からの反射光のうちの一部分は効率よくピンホールを通
過して光検出器２４に至る。

光ディスクの位置はＸ方向にも数μｍ変位する。

このときは５光ピツクアツプ側からみた読み取り位置が
変位するので自動追尾機構２５によってピンホール２３
の位置をＸ′力方向移動させる。以下、自動追尾機構の
動作を説明する。光ディスクに情報が書き込んであると
き反射率は低下するものとして説明する１位置ずれ検出
機構２６内の発振器２９で高周波電圧を発生させる。こ
れを加算器３０を介して増幅器３１で増幅して圧電素子
２７に印加し、ピンホール２３に高周波の位置変調をか
ける。このようにすると光ディスク上に情報が書き込ん
である場合、ピンホール２３の位置がちょうどよいとき
は圧電索子２７への印加電圧が零のとき、Ｘ′正方向（
負方向）にずれているときには正（負）のある値のとき
に信号強度（光検出器２４の出力電圧）が最小になる。

この信号強度が最小になるときの圧電素子２７の印加電
圧の大きさをずれ信号処理回路２８で求め加算器３０で
高周波電圧と重畳して増幅器３１で増幅し圧電素子２７
にフィードバックすると、つねに圧電素子２７への印加
電圧が零のときに信号強度（光検出器２４の出力電圧）
が最小になるように動作する。情報が書き込んでないと
きは読み取り位置がずれていても信号の強度変化はない
のでこの方法ではずれを補正出来ないが、書き込まれた
情報のみをたよりに読み取り位置の補正をしても実用上
は十分動作する１以上、光ディスクに情報が書き込んで
あるとき反射率は低下するものとして説明したが、情報
が書き込んであると反射率が上昇する場合は、信号強度
が最大になるときの圧Ｗ素子２７の印加電圧の大きさを
ずれ信号処理回路２８で求めらばよい。

また、シャッタ３２は常に開いておいてもよい。

このようにするとシャッタ通過光は常に光ディスク上の
ある範囲を照射しているので位相共役鏡の利得が十分な
く読み取り位置の光ディスクに書き込んである情報によ
って反射率が下がったときにはその部分でのレーザ発振
が止まってしまうような場合も正常に動作する。

また、本実施例では、レンズ２１は、中央部の焦点距離
が最も短く１周辺部の焦点距離が最も長い、これによっ
て、中央部分を利用したときの開口比も比較的に大きい
のでディスク上のスポット径を小さくできるという効果
がある。

第２図は自動追尾機構の他の実施例である。以後、第１
図と同一符号のものは同一物を表す。

２５′は自動追尾機構、２６′は位置ずれ検出機構であ
る０位置ずれ検出機構２６′は光検出器２４′、差動増
幅泰３７．増幅器３８からなり、光検出器２４′の受光
面は３５．３６に２分割されている。３９は加算器であ
る６、この実施例ではピンホール２３の位置が適当でな
いとピンホールに入射する光の左右どちらかがケラれて
受光面３５．３６からの出力にアンバランスが発生する
・このアンバランスを差動増幅器３７で検出し増幅器３
８を介して圧電素子２７にフィードバックすれば、受光
面３５．３６からの出力が等しくなるように動作する。

このときの信号を加算器３９から取り出する。

第３図はさらに他の実施例である。２１′はレンズ、２
３′はピンホールである。レンズ２１′は中央の焦点距
離が周辺部の焦点距離より長い。

３６．３７はビームスプリッタ、３８．３９はレンズで
ある６本実施例ではピンホール２３′を光ディスクと位
相共役鏡の間で構成される共振器の中に設置する０図に
示すようにピンホール２３′を通過した光はレンズ３８
．ビームスプリッタ３７．６０、レンズ２Ｊを通過して
図中に矢印で示した合焦範囲に焦点を結ぶ、したがって
、この範囲内に光ディスクがあればディスク表面に集光
する成分が光ディスクと位相共役鏡の間でレーザ発振す
る。この発振光をビームスプリッタ６０で取り出しレン
ズ３９で光検出器２４に集光する。

この例ではレンズ２１′の焦点距離は中央部が周辺部よ
り長いので、ディスク表面に集光しない成分はディスク
で反射してレンズ２１′を通過しても平行度は周辺部が
中央部より長いレンズを使った場合よりも低くなり、し
たがって、ピンホール２３′の選択特性がよくなる。第
４図、第５図にこの様子を示す、第５図は周辺部の焦点
ｊ１１！離が中央部より長いレンズを使った場合のディ
スク表面での反射の様子を、第６図は中央部の焦点距離
が周辺部より長いレンズを使った場合のディスク表面で
の反射の様子を示したものである。第５図において、２
１は第１図の実施例における集光レンズで４０．４１，
４２．４３は互いに平行な入射光である。光線４０，４
１は４４に、４２．４３は４５に集光する。４４に集光
した光８４０．４１はディスク２０で反射してレンズ２
１に向かう、これをそれぞれ４７．４８とする。ここで
。

光、１ｌ１４７，４８はレンズ２１から見ると集光点４
４のディスク２０に対する鏡像点４６から発した光と等
価である。したがって、レンズ２１は周辺部の焦点距離
が中央部より長いを考慮すると。

透過後は入射光に平行か、はぼ平行になる。ディスク表
面の点４５に集光した光線４２．４３はここで反射して
反射光４９．５０となって、それぞれ、光線４３．４２
の光路を逆行する。このようにディスクでの反射光４７
，４８，４９，５０は互いにほぼ平行になるのでこれら
の光をレンズ３８とピンホール２３′で区別することは
困難である。第６図において、２１′は第４図の実施例
における集光レンズで４０．４１，４２．４３は互いに
平行な入射光である。光、Ｉ？１４０，４１はディスク
２０で反射して４４に、４２，４３は４５に集光する。

４４に集光した光線はレンズ２１に向かう、これをそれ
ぞれ４７．４８とする。ここで、レンズ２１は中央部の
焦点距離が周辺部より長いを考慮すると、これらの光線
はレンズ２１′を透過後は発散する。ディスク表面の点
４５に集光した光線４２．４３はここで反射して反射光
４９．５０となって、それぞれ、光線４３．４２の光路
を逆行する。このようにディスクでの反射光４７．４８
と４９．５０はそれぞれ発散行と平行光になるのでレン
ズ３８とピンホール２３′で容易に区別することができ
る。

第７図はさらに他の実施例である。第１図、第３図は同
一番号のものは同一物を表す、２２′は集光レンズで、
どの部分の焦点距離も等しい普通のレンズである。３６
′はビームスプリッタ、５１は遮へい板でこれによって
輪帯状の光を発生させる。この光をビームスプリッタ３
７を介して集光レンズ２２′に入射させ集光する。輪帯
開口を持ったレンズの焦点深度は深いので（波動光学、
久保田著、岩波書店（１９７１）、Ｐ３２１〜Ｐ３２３
）、このようにするとディスクがどの位置にあってもデ
ィスク状の目標読み取り位置だけを照射することができ
る。目標読み取り位置からの反射光はレンズ３８で位相
共役鏡に集めて反射増幅する。この増幅した反射光の一
部をビームスプリッタ６０′で取り出したレンズ３９で
ピンホール２３を介して光検出器２４に集光する。この
とき１位相共役鏡の利得は光ディスクに情報が書き込ん
であるないにかかわらず光ディスクと位相共役鏡で構成
される共振器でレーザ発振が起こらない範囲に設定する
。

〔発明の効果〕

本発明では、以下の効果がある。

ディスク上の目標読み取り位置での反射光を集光手段登
介して位相共役鏡で反射増幅したので光ピックアップと
ディスクの距離が４動しても常にディスク表面上に焦点
を結ぶ、この反射光を位相共役鏡で反射増幅してディス
ク上に書き込まれた情報を読み取るようにしたので焦点
調節のために対物レンズをアクチュエータで駆動する必
要がない、したがって小型化の容易な光ピックアップを
提供することができる。

また、焦点距離の異なる集光手段を介してディスクを照
射するので光ピックアップとディスクの距離が変動して
もディスクへの照射光の少なくとも一部分は表面上に焦
点を結ぶ、この反射光を位相共役鏡で反射増幅してディ
スク上に書き込まれた情報を読み取るようにしたので焦
点調節のために対物レンズをアクチュエータで駆動する
必要がない、したがって小型化の容易な光ピックアップ
を提供することができる。

また、輪帯上の光を集光すると焦点深度が深く、ディス
クと光ピックアップの距離が変動しても常にディスク上
の一点を照射できるので、そこからの反射光を位相共役
鏡を利用して増幅しディスク上に書き込まれた情報を読
み取るようにしたので焦点調節のために対物レンズをア
クチュエータで駆動する必要がない。したがって小型化
の容易な光ピックアップを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図と第３図および第６図は本発明の実施例を示す図
、第２図は自動追尾機構を示す図、第４図、第５図は実
施例の動作説明のための図である。 ８・・・チタン酸バリウム結晶、２１・・・レンズ、２
２・・・光ディスク、２３．２３’・・・ピンホール、
２４゜２４′・・・光検出器、２５．２５’・・・自動
追尾機構、２６．２６’・・・位置ずれ検出機構、２７
・・・圧電素子、２８・・・ずれ信号処理回路、３２・
・・シャッタ、３５．３６・・・受光面、３８・・・差
動増幅器、３９・・・加算器、５１・・・遮へい板。 第 Σ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光ディスクと、前記光ディスク上に光を集光するた
   めの集光手段と前記集光手段に対して光ディスクと光学
   的に反対側に設置された位相共役鏡と、前記位相共役鏡
   を励起するためのレーザ光源と、前記ディスクと前記位
   相共役鏡とで構成したレーザ共振器と前記位相共役鏡ま
   たは前記光ディスク反射光を感知する光検出器からなる
   自動焦点光ピックアップ。 ２、前記集光手段は中央部分と周辺部分で焦点距離が異
   なることを特徴とする第１項記載の自動焦点光ピックア
   ップ。 ３、光ディスク上の目標読み取り位置周辺を照射する照
   送手段を付加した第１項、第２項のいずれから記載の自
   動焦点光ピックアップ。 ４、前記集光手段はレンズであることを特徴とする第１
   項〜第３項のいずれかに記載の自動焦点光ピックアップ
   。 ５、前記レンズは中央部分の焦点距離が周辺部分の焦点
   距離より短いことを特徴とする第１項〜第４項のいずれ
   かに記載の自動焦点光ピックアップ。 ６、前記レンズは中央部分の焦点距離が周辺部分の焦点
   距離より長いことを特徴とする第１項〜第４項のいずれ
   かに記載の自動焦点光ピックアップ。 ７、前記レーザ共振器中に目標読み取り位置からの反射
   光のみを選択し透過させる光選択手段を配置したことを
   特徴とする第１項〜第６項のいずれかに記載の自動焦点
   光ピックアップ。 ８、前記共振器外に目標読み取り位置からの反射光のみ
   を選択し透過させる光選択手段を配置したことを特徴と
   する第１項〜第６項のいずれかに記載の自動焦点光ピッ
   クアップ。９、前記光選択手段には、目標読み取り位置
   がディスクの位置ずれによつて移動したときの反射光の
   強度変化を感知しずれを検出する位置ずれ検出機構と、
   検出したずれ信号により目標読み取り位置からの反射光
   を選択するように前記光選択手段を移動させるための移
   動機構が付加されていることを特徴とする第１項〜第８
   項のいずれかに記載の自動焦点光ピックアップ。 １０、前記位置ずれ検出機構は高周波で前記光選択手段
   の位置を振動させる位置変調手段と反射信号成分が極値
   をとるときの変調量の値から前記光選択手段を移動させ
   る方向を検出するずれ信号処理回路とからなることを特
   徴とする第１項〜第９項のいずれかに記載の自動焦点光
   ピックアップ。 １１、前記位置変調手段は前記移動機構が兼ねることを
   特徴とする第１０のいずれかに記載の位置ずれ検出機構
   。 １２、前記光選択手段はピンホールであることを特徴と
   する第１項〜第１１項のいずれかに記載の自動焦点光ピ
   ックアップ。