JPH02263340A - 光学的情報処理装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、光学的情報処理装置に係り、特に光学的情
報処理装置に組み込まれる光ヘッドの光学系の改良に関
する。

（従来技術） （発明が解決しようとする課題） 光学的情報処理装置、例えば、光学的ファイリング装置
においては、光学的記録媒体即ち、光ディスクに情報を
記録し、これから情報を再生するために光ヘッドが用い
られている。このような光学ヘッドでは、光源としての
レーザダイオードから発生された光ビームがその内の対
物レンズによって光ディスクに集束され、光ディスクか
ら反射された光ビームが検出器に導かれてこれが検出さ
れて再生信号に変換される。このような光ディスクから
の情報の再生及び記録においては、対物レンズが合焦状
態に維持されて光ビームのビームウェスト即ち、最小ビ
ームスポットが光デイスク上に形成されるとともに対物
レンズが合トラック状態に維持されて光ディスクに形成
されているトラックキングガイドが光ビームで追跡され
て情報が光ディスクに正確に記録され、また再生される
。

このような合焦状態及び合トラック状態を検出する方法
として従来からナイフェツジ法或は、非点収差法及びプ
ッシュプル法が知られている。ナイフェツジ法において
は、光ディスクから戻された光ビームの一部が光路上に
配置されたナイフェツジによって取り出されて焦点検出
用光検出器に焦点検出光学系を介して投射されている。

このナイフェツジ法においては、焦点検出用光検出器上
に形成される光ビームスポットが対物レンズの焦点状態
に応じて変位されることから、対物レンズの焦点状態が
検出される。また、非点収差法においては、光ディスク
から戻された光ビームに光路上に配置された焦点検出光
学系の非点収差レンズによって非点収差が与えられて焦
点検出用光検出器に投射されている。この非点収差法に
おいては、焦点検出用光検出器上に形成される光ビーム
スポットが対物レンズの焦点状態・に応じて形状変化さ
れ、対物レンズの焦点状態が検出される。また、プッシ
ュプル法においては、光デイスク上で光ビームがトラッ
キングガイドによって回折されて戻され、この戻された
光ビームがトラッキングガイド検出用光検出器に投射さ
れている。このプッシュプル法においては、トラッキン
グガイド検出用光検出器上に検出されるビームスポット
中にトラッキングガイドの像或は回折パターンが暗部と
して形成されることからその位置を検出することによっ
て対物レンズのトラッキング状態が検出される。

（発明が解決しようとする課題） 光ヘッドの光学系においては、焦点検出光学系が長焦点
光学系に形成されればされる程、検出感度が向上される
とされているが、その反面、焦点検出光学系が長焦点化
されればされる程、光ヘッドのサイズが大型化する問題
がある。光ヘッドが大型化すると、装置自体が大きくな
るばかりでなく、光ヘッドの駆動機構の負担が大きく、
高速で情報をアクセスすることが困難になる問題がある
。

この発明は、上述のような事情に鑑みなされたものであ
って小型で焦点検出感度の高い光ヘッドを提供するにあ
る。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明によれば、光ビームをトラックを有する記録媒
体上に集束する集束手段と、この記録媒体からの光ビー
ムを集束する第１の屈折率を有する凸レンズと、この凸
レンズで集束された光ビームを反射光ビーム及び透過光
ビームに分離する分離手段と、この分離手段によって分
離された前記反射光ビームに応答してトラッキング信号
を発生し、このトラッキング信号に応じて前記記録媒体
の前記トラックに前記集束性光ビームを追従させる追従
手段と、前記分離手段によって分離された前記透過光ビ
ームの光路上に配置され、この透過光ビームに発散力を
与える前記凸レンズの第１の屈折率よりも小さな第２の
屈折率を有する凹レンズと、及び前記凸レンズ及び凹レ
ンズから成る組み合せレンズ系によって集束された光ビ
ームに応答してフォーカシング信号を発生し、このフォ
ーカシング信号に応じて前記集束手段をを合焦状態に維
持する合焦手段とから成る光学的情報処理装置が提供さ
れる。

（作用） この発明の情報処理装置においては、屈折率の大きな凸
レンズによってトラッキング検出用光学系が構成される
ことからトラッキング検出用光学系の全長を短くするこ
とができ、光学系をコンパクトにすることができる。ま
た、屈折率の大きな凸レンズ及びこの凸レンズよりも屈
折率の小さな凹レンズから成る組み合せレンズによって
フォーカス検出用の光学系が構成されることから、フォ
ーカス検出用光学系が長焦点光学系に構成することがで
き、フォーカシングの検出感度を向上させることができ
る。しかも、透過光ビームによってフォーカスが検出さ
れ、反射光ビームによってトラッキングガイドが検出さ
れることから、光学系のアライメント誤差の許容値を比
較的大きくすることができる。

（実施例） 第１図は、この発明の一実施例に係る非点収差法を採用
した光学ヘッドの光学系を概略的に示している。第１図
に示すようにこの発明の光学ヘッドにおいては、光源と
してのレーザダイオードか２で発生されたレーザビーム
即ち、先ビームが発散されてコリメータレンズ４に入射
されてコリメートされる。コリメートされた光ビームは
、ビームスプリッタ６を介して対物レンズ８に入射され
る。対物レンズ８に入射された光ビームは、この対物レ
ンズ８によって集束されてトラッキングガイドを有する
光ディスク１０に集束される。ここで、対物レンズ８が
合焦状態にある際に光ビームのビームウェスト即ち、最
小ビーム、スポットが光デイスク１０上に形成され、対
物レンズ８が非合焦状態にある際には、この光デイスク
１０上に最小ビームスポットよりも大きなビームスポッ
トが形成される。また、対物レンズ１０が合トラック状
態に維持される際には、対物レンズ８からの集束性光ビ
ームがトラッキングガイドの略中心に投影され、この光
ビームでトラッキングガイドが追跡される。これに対し
て、対物レンズ８が非トラツキング状態に維持されてい
る場合には、集束性光ビームがトラッキングガイドの略
中心から偏倚されて光デイスク上に照射され、正しくト
ラッキングガイドが追跡されなくなる。

光ディスク１０から反射された発散性の光ビームは、再
び対物レンズ８に入射されて集束される。

第１図に示された実施例においては、合焦時にこの光ビ
ームは、対物レンズ８によって平行ビームに変換される
。対物レンズ８で集束作用を受けた先ビームは、ビーム
スプリッタ６によって反射されてハーフプリズム１４の
光入射面に取り付けた凸レンズ１２に入射され、集束さ
れる。この集束性の光ビームは、ハーフプリズム１４で
２つに分離され、一方の光ビームは、フォーカス検出用
光ビームとしてこのハーフプリズム１４を通過して凹レ
ンズ１６に入射され、この凹レンズ１６によって発散さ
れてシリンドリカルレンズ１８を介してフォーカシング
用検出器２０に入射される。これに対してハーフプリズ
ム１４で分離された他方の光ビームは、トラッキングガ
イド検出用光ビームとしてこのハーフプリズム１４のハ
ーフミラ−で反射されてトラッキング用光検出器２２に
入射される。

第１図に示された光学系においては、凸レンズ１２と凹
レンズ１８が組み合わされてフォーカス検出光学系が構
成されていることから、このフォーカス検出光学系が長
焦点光学系に形成され、トラッキングガイド検出光学系
が凸レンズ１２のみで構成されることから、このトラッ
キングガイド検出光学系が短焦点光学系に構成されてい
る。しかも、この発明の実施例においては、凸レンズ１
２の屈折率が比較的大きな、例えば１．７以上の高屈折
率のガラスで作られて大きなレンズ力が与えられるとと
もに、凹レンズ１６が屈折率が比較的小さな、例えば、
屈折率１．５以下の低屈折率ガラスで作られて小さなレ
ンズ力が与えられている。

従って、ビームスプリッタ６からの先ビームは、凸レン
ズ１２で強く集束されることから、ハーフプリズム１４
で反射されるトラッキング用光ビームは、短い距離で小
さなビームスポットに絞り込まれ、このビームスポット
がトラッキング用光検出器２２に投影される。トラッキ
ングガイド用光検出器２２に形成される光ビームスポッ
トには、トラッキングガイドの像或は、パターンが形成
されるが、この位置がプッシュプル法として良く知られ
るように検出器２２によって検出され、図示しない後段
の回路で処理されてトラッキング信号として発生される
。また、凸レンズ１２で強く集束され、ハーフプリズム
１４を通過したフォーカス検出用光ビームは、凹レンズ
１６で僅かに発散されるが、強く凸レンズ１２によって
集束されていることから、依然集束性のままに留められ
てシリンドリカルレンズに入射されて非点収差が与えら
れる。非点収差が与えられた光ビームがフォーカス用検
出器２０に投射されて検出器２０上には、光ビームスポ
ットが形成されるが、非点収差法として良く知られるよ
うにこのビームスポットが合焦時には、円形の光ビーム
スポットに形成され、非合焦時には楕円形の光ビームス
ポットに形成される。この形状の変化に相当する検出信
号が光検出器から２０から発生され、この検出信号が後
段の回路で処理されてフォーカシング信号として発生さ
れる。発生されたトラッキング信号及びフォーカシング
信号が図示しないボイスコイルに与えられて対物レンズ
がこのボイスコイルによって駆動されて合焦及び合トラ
ック状態に維持される。

次に第２図を参照してこの発明がナイフェツジ法を採用
したフォーカス検出光学系について説明する。

第２図において第１図に示した構成部品或は、構成部分
は、同一符号を付してその説明を省略する。第２図にお
いては、第１図に示されたシリンドリカルレンズ１８に
代えてナイフェツジ２４が凹レンズ１６とハーフプリズ
ム１４との間に配置されている。この第２図に示された
光学系においても、第１図に示された光学系と同様に凸
レンズ１２と凹レンズ１６が組み合わされてフォーカス
検出光学系が構成されている。このことから、同様にこ
のフォーカス検出光学系が長焦点光学系に形成される。

また、トラッキングガイド検出光学系が凸レンズ１２の
みで構成されことから、同様に、このトラッキングガイ
ド検出光学系が短焦点光学系に構成される。しかも、こ
の発明の実施例においては、凸レンズ１２の屈折率が比
較的大きな、例えば１．７以上の高屈折率のガラスで作
られて大きなレンズ力が与えられるとともに、凹レンズ
１６が屈折率が比較的小さな、例えば、屈折率１．５以
下の低屈折率ガラスで作られて小さなレンズ力が与えら
れている。

第２図に示される光学系においてはは、第１図に示され
る光学系と同様にプッシュプル法の原理によってトラッ
キングガイド検出用検出器２２からトラッキング信号が
発生される。また、フォーカス検出に関しては、対物レ
ンズ８が合焦状態に維持されている際には、凸レンズ１
２に平行光ビームが入射されて凸レンズ１２によって集
束され、ナイフェツジによってその一部が遮られたフォ
ーカシング光ビームが凹レンズ１６によって僅かに発散
されてフォーカシング用光検出器２０の略中心に投射さ
れる。これに対して、対物レンズ８が非合焦状態に維持
されている際には、凸レンズ１２には、発散或は集束光
ビームが凸レンズ１２に入射されることから、この凸レ
ンズで集束される光ビームの集束状態が変化され、この
集束光ビームの一部がナイフェツジ２４によって空間的
に非対称に取り出される。その結果、フォーカシング検
出用光ビームは、フォーカシング用光ビームの中心から
偏倚した領域に向けて投射される。ナイフェツジ法にお
いては、この光ビームの光投射領域の変化に相当する検
出信号が図示しない後段の回路で処理されてフォーカシ
ング信号としてボイスコイルに供給され、対物レンズ８
が合焦状態に維持される。

第１図及び第２図に示される実施例においては、フォー
カス検出光学系が長焦点に形成されていることから、対
物レンズ８の合焦状態が高い検出感度で検出される。ま
た、凸レンズ１２が比較的高い屈折率のガラスで形成さ
れて短焦点レンズに形成されることからはハーフプリズ
ム１４とトラッキング用検出器２２との距離が小さく、
即ち、トラッキング用光ビームの光路を短くすることが
でき、光ヘッドをコンパクトにすることができる。

更に、凸レンズ１２が比較的高い屈折率のガラスで形成
されていることから、これに大きなレンズ力を与えるた
めに大きな曲率を与える必要がない。

従って、この凸レンズ１２を通過する光ビームに与えら
れる収差を最小限に留めることができる。

また、凹レンズ１６が比較的低い屈折率のガラスで形成
されていることから、これに適切なレンズ力を与える場
合には、この凹レンズ１６の曲率が比較的大きく設定さ
れる。従って、この凸レンズ１２から光ビームに対して
収差が与えられたとしても、この収差を凹レンズ１６に
よって十分に除去することができる。即ち、凸レンズ１
２、凹しンズ１６及びシリンドリカルレンズ１８を適切
に配置することによって光ビームの収差をフォーカシン
グ特性に悪影響を与えない程にまで、例えば、ＲＭＳ波
面収差を■／１４λ以下に抑１．りすることができる。

更に、フォーカシング検出用光ビームがハーフプリズム
１４を透過して検出され、またトラッキング検出用光ビ
ームがハーフプリズムで反射されて検出される光学系が
採用され、しかも、ハーフプリズム１４とトラッキング
用検出器２２との距離を小さく留めることによって、次
のような効果がある。

即ち、第３図に示すようにハーフプリズム１４のアライ
メントが狂ってこれが光学系の光軸に対して角度θだけ
傾いて配置された場合には、反射光ビームとしてのトラ
ッキング検出用光ビームは、角度２θ傾いて反射され、
透過光ビームとしてのフォーカシング検出用光ビームは
、５＝（１１／ｎ）θ−ｄ（ここで、ｄは、ビームスプ
リッタの長さ、ｎは、ハーフプリズム１４の屈折率を示
している。）だけ平行に変位しモハーフプリズム１４か
ら射出される。従来の光ヘッドでは、ハーフプリズム１
４からトラッキング検出用光検出器２２までの距離がＩ
Ｏ−一から３０−１であるので、角度θ−１０分だけの
狂いが生じても光検出器２２上では、３０μ−から９０
μ■もトラッキング検出用の光ビームがずれて光検出器
２２に入射されてしまう。実際には、光学系の倍率を考
慮する必要があることから、このずれ量は更に大きくな
る。また、フォーカシング検出用の光ビームは、ハーフ
プリズム１４の屈折率をｎｍ１．５、ハーフプリズム１
４の寸法ｄ＝７ｍ−とすると、フォーカシング用光検出
器２０上で約７μ層から２００μ謡程度ずれて光検出器
２０に入射されてしまう。この値は、トラッキング検出
用光ビームのずれ量のｌ／３に相当する。

一般に、検出器２０．２２上での位置ずれは、通常フォ
ーカシングに関しては、約５μ■、また、トラッキング
に関しては、ビームサイズの約５％程度、例えば、ビー
ムサイズが５００ｕｓであれば、２５μ−が許容限界と
され、トラッキングに関する許容限界がフォーカスに関
する許容限界に比べて緩やかに定められている。

上述の上述の考察から明らかなように、第１図及び第２
図に示される光学系によれば、ハーフプリズム１４から
トラッキングガイド用光検出器２２までの距離を十分に
小さな値に留めることができ、僅かにアライメントが狂
ってもこれを許容することができる。また、上述の考察
から明らかなようにハーフプリズム１４にアライメント
誤差が生じたばあい、その影響が透過光に比べて反射光
に大きく現われる。第１図及び第２図に示された光学系
においては、許容誤差が厳しく定められているフォーカ
シング検出用光ビームが透過光としてハーフプリズム１
４を通過して検出器２０に専大され、許容誤差がフォー
カシング検出に比べて比較的緩やかに定められているト
ラッキング検出用光ビームが反射光としてハーフプリズ
ム１４によって反射されて光検出器２２に導入されてい
る。

このことから、上述した実施例に係る光学系によれば、
フォーカス及びトラックを何れも許容誤差内で正確に検
出することができる。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、光学系がコンパクトで
しかも正確にフォーカス及びトラックを検出することが
できる光゛ヘッドを備えた光学的情報処理装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、この発明の一実施例に係る光学ヘ
ッドの光学系を示す概略図、及び第３図は、第１図及び
第２図に示したハーフミラ−のアライメントが狂フた場
合における検出感度の変化を説明するための概略図であ
る。 ２・・・・レーザダイオード、８・　　φ対物レンズ、
１０・◆・・光ディスク、１２拳　・・凸レンズ、ｌ　
４　＊　＃　ＩＩΦハーフプリズム、１６ψ・・・凹レ
ンズ、１８・・・・シリンドリカルレンズ、２０．２２
・争φ・光検出器、２４・・・ナイフエッジ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光ビームをトラックを有する記録媒体上に集束する集束
   手段と、この記録媒体からの光ビームを集束する第１の
   屈折率を有する凸レンズと、この凸レンズで集束された
   光ビームを反射光ビーム及び透過光ビームに分離する分
   離手段と、この分離手段によつて分離された前記反射光
   ビームに応答してトラッキング信号を発生し、このトラ
   ッキング信号に応じて前記記録媒体の前記トラックに前
   記集束性光ビームを追従させる追従手段と、前記分離手
   段によつて分離された前記透過光ビームの光路上に配置
   され、この透過光ビームに発散力を与える前記凸レンズ
   の第１の屈折率よりも小さな第２の屈折率を有する凹レ
   ンズと、及び前記凸レンズ及び凹レンズから成る組み合
   せレンズ系によつて集束された光ビームに応答してフォ
   ーカシング信号を発生し、このフォーカシング信号に応
   じて前記集束手段を合焦状態に維持する合焦手段とから
   成る光学的情報処理装置。