JPH0242646A - 光学ヘッド構造 - 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〉 本発明は光学ヘッド構造に関し、特に小型化及び軽量化
し得る光学ヘッド構造に関する。

〈従来の技術〉 従来、光学ヘッド式記録媒体としての光ディスクの記録
面に収束光を照射すると共に、その反射光を検出するこ
とにより、記録及び再生を行うようにした高密度記録再
生装置がある。この装置に用いられる光ディスクにおっ
ては、一般に若干の反りや歪みがあると共に、光ディス
クの回転軸への取付誤差による偏心がある。そこで、光
学ヘッドをそれらの影響を受けることなく光ディスクの
微細な記録トラックに追従させるべく、光学ヘッドの７
４−カス及びトラッキングの各エラーを検出することに
より、その位置制御を行っている。

各エラー検出用の検出光として、光ディスクからの反射
光の向きを偏光ビームスプリッタにより変向すると共に
、この変向された検出光をハーフプリズムを通して、更
に２方向に分けるようにしたものがある。その一方の検
出光の半分をナイフェツジにより遮断して、所謂ナイフ
ェツジ法を用いて、フォーカスエラー検出用の例えば２
分割フォトダイオードの分割線上に焦点を結ぶようにさ
せている。即ち、フォーカス方向にずれた場合には、そ
の焦点位置がフォトダイオードの手前または奥側にずれ
るため、２分割フォトダイオードのいずれか一方に集光
して、そのずれを容易に検出することができる。また、
ハーフプリズム（より分けられた他方の検出光をトラッ
キングエラー検出用の例えば２分割）ｔトダイオードの
分割線上に集光させている。この場合にも、トラッキン
グ方向にずれた場合には集光部の左右の明るさに差を生
じるため、２分割フォトダイオードの出力差によりその
ずれを検出することができる。

上記構造によると、ハーフプリズムにより分割された検
出光の一方をナイフェツジを用いてフォーカスエラーを
検出するが、フォーカス用フォトダイオードに入射する
光束の半分がナイフェツジにより遮断されるため、その
遮断された光束が無駄である。また、ハーフプリズム、
ナイフェツジ、及び２組のフォトダイオードをそれぞれ
別個に設けていることから、部品点数及びその取付は箇
所が多く、光学ヘッドが大型化すると共に重量が増加す
るため、高速アクセス化が不利になると云う問題がある
。

〈発明が解決しようとする課題〉 このような従来技術の問題点に鑑み、本発明の主な目的
は、ナイフェツジ法を用いてフォーカスエラーの検出を
行う形式の光学ヘッド構造に於て、ナイフェツジにより
遮断される検出光を無駄にすることなく、かつ小型化及
び軽量化し得る光学ヘッド構造を提供することにある。

［発明の構成］ 〈課題を解決するための手段〉 このような目的は、本発明によれば、光学ヘッドのトラ
ッキング及びフォーカスのいずれか一方のエラー状態を
光学的に検出するために検出光の光路内に配置された第
１の受光素子と、前記検出光の一部を異なる向きに変向
するための変向手段と、１−ラッキング及びフォーカス
のいずれか他方のエラー状態を光学的に検出するために
前記変向された検出光の光路内に配置された第２の受光
素子と、前記フォーカスエラー状態を検出するために前
記両光路のいずれかに設けられたナイフェツジ手段とを
有する光学ヘッド構造に於て、前記変向手段が、前記検
出光の光路中に設けられかつ全反射面を形成するべく組
み合わされたプリズムの全反射境界面からなり、前記ナ
イフェツジ手段が、前記境界面を形成する一方のプリズ
ム部材の異なる材質部分間の境界からなることを特徴と
する光学ヘッド構造を提供することにより達成される。

く作用〉 このようにすれば、検出光の光路中に設けられた全反射
面を形成するべく組み合わされたプリズムの全反射境界
面と、その境界面を形成する一方のプリズム部材の異な
る材質部分間の境界からなるナイフェツジ手段とを用い
て、フォーカスエラーをナイフェツジ法にて検出するこ
とができる。

また、検出光の一部を異なる向きに変向するための変向
手段とナイフェツジ手段とを組み合わせプリズムにより
形成することができるため、部品点数及びその取付は箇
所を少なくし得ると共に、ナイフェツジ手段により検出
光の一部を遮断することがないため、検出光の無駄にな
る部分がない。

〈実施例〉 以下、本発明の好適実施例を添付の図面について詳しく
説明する。

第１図は本発明が適用された光学ヘッドの要部を示す模
式図である。第１図に示されるように、図示されない光
源としての半導体レーザがら光ディスクに向けて照射さ
れる出射光１の光軸上には偏光ビームスプリッタ２、及
びλ／４板３が配設されている。

ところで、偏光ビームスプリッタ２を通過した出射光１
は、λ／４板３を通過した後、光ディスクにて反射して
反射光４となって、再びλ／４板３を通過して偏光ビー
ムスプリッタ２内に入射するため、偏光ビームスプリッ
タ２内にあっては、反射光４の偏光面が出射光１の偏光
面に対して９０度責合っている。従って、偏光ビームス
プリッタ２内にて反射光４の向きが変向されて、検出光
８として偏光ビームスプリッタ２の図の右側面から出射
する。

この検出光８の光軸上には、集光レンズ６及び測光セン
サ７がそれぞれ同軸的に配設されており、フォーカス及
びトラッキングの各エラー検出を行うために、検出光８
を集光レンズ６にて収束光として測光センサ７に集光し
ている。尚、半導体レーザから光ディスクまで出射光１
の光軸上にそれぞれを配設したが、光軸上にミラー等を
配設することにより光軸の向きを自由に変更することが
できるため、それぞれの配置を限定するものではない。

第２図は測光センサ７の側断面図であり、第３図は第２
図の■−ｍ線について見た図である。第２図及び第３図
に示されるように、測光センサ７の基板９には、トラッ
キングエラー検出用の受光素子としてのフォトダイオー
ド１３とフォーカスエラー検出用の受光素子としてのフ
ォトダイオード１４とが一体的に設けられている。トラ
ッキングエラー検出用のフォトダイオード１３が検出光
８の光路内に配置されていると共に、フォトダイオード
１３から所定の距離をおいてフォーカスエラー検出用の
フォトダイオード１４が位置している。

これら各フォトダイオード１３．１４は、第３図に示さ
れるように、互いに直交する分割線により４分割された
フォトダイオード素子により構成されている。トラッキ
ング用フォトダイオード１３は、その一方の分割線と、
検出光８の光軸がトラッキングエラーの際にずれる方向
とが直向するように配設され、フォーカス用フ第１・ダ
イオード１４は、その一方の分割線がフォトダイオード
１３の上記分割線の延長線上に位置するように配設され
ている。

第２図に示されるように、基板９上には、３個のプリズ
ム部材１０〜１２を互いに貼り合わせてなる組み合わせ
プリズム１５が固着されている。

１つのプリズム部材１０は、平行四辺形の側断面を有す
る形状をなして、その底面１０ａによりフォトダイオー
ド１４のみを覆うと共に、フォトダイオード１４側から
フォトダイオード１３の上方に向けて斜めに延出するよ
うに設けられており、フォトダイオード１３に向けて入
射する検出光８の光束をプリズム部材１０内に入射する
ようにされている。また、底面１０ａから上記延出端部
に至る境界面］６が、プリズム８１ＳＵ　１０内に入射
して境界面１６に達する検出光８の入射角が臨界角以上
となる角度をもって形成されており、境界面１６に達す
る検出光８が全反射する仝反射面をなしている。

他のプリズム部材１１は、プリズム部材１０と同一の材
質からなり、その底面１１ａによりフ第１・ダイオード
１３の受光面の大部分を覆うと共に、境界面１６に密接
する面を介して、境界面１６に達する検出光８の半分を
八〇＝ＪＦるようにされている。即ち、境界面１６とプ
リズム部材１１の面との密接部分にあっては材質の変化
がないことから、境界面］６に達する検出光８が、境界
面１６にて全反射することなくプリズム部材１１内に向
けて直進し、フォトダイオード１３に向けて入射する。

プリズム部材１０の境界面１６には、両プリズム部材１
０，１１の間に埋設されるようにして、第３のプリズム
部材１２が設けられている。この第３のプリズム部材１
２は、境界面１６に達する検出光８が境界面１６にて全
反射し得るように、両プリズム部材１０，１１とは異な
る材質からなる。従って、プリズム部材１１と第３のプ
リズム部材１２とにより、境界面１６が分割されると共
に、境界面１６を形成する両プリズム部材１１．１２の
両者の境界１７が、光束の半分を遮断するナイフェツジ
法に於けるエツジをなし、境界面１６にて全反射した反
射光の断面が半月状をなすように分割される。

このようにして、検出光８の半分が、境界面１６にて全
反射することなく、プリズム部材１１を介して直接的に
トラッキング用フォトダイオード１３上に集光し、残り
の半分が、境界面１６にて全反射し、プリズム部材１０
の境界面１６と平行する対向面２５にて反射した債、フ
ォーカス用フォトダイオード１４の両分割線の交点上に
集光するようにされている。尚、各フォトダイオード１
３．１４は、基板９から延出する図示されないリード線
を介して、図示されない制御回路と電気的に接続されて
いる。

次に、各フォトダイオード１３．１４によるトラッキン
グ及びフォーカスの各エラーの検出要領を以下に示す。

第４図に示されるようにフォトダイオード１３には検、
出光８の半分が例えば想像線により示されるように半月
状に集光しており、トラッキングエラーを生じた場合に
はその光軸が図に於ける左右方向のいずれかにずれるこ
ととなる。また、各フォトダイオード素子から、各照射
パターンに応じた検出信号Ｅ−Ｈが、（Ｅ十Ｆ＞と（Ｇ
＋Ｈ）とに分かれるように各アンプ１９．２０にそれぞ
れ入力され、更に各アンプ１９．２０からの出力値をア
ンプ２１に入力している。そして、アンプ２１により、
例えば（Ｅ　＋　Ｆ　）から（Ｇ十ト１）を減算し、そ
の演算値を制御回路へ出力している。従って、トラッキ
ングエラーを生じた場合には、その方向及びエラー量の
検出を容易に行うことができる。

また、第５図にあっては、プリズム部材１０内に於て境
界面１６にて全反射して向ぎを変えられた検出光８の残
りの半分が、対向面２５にて再度向きを変えられた後、
４分割フォトダイオード１４の分割線の交点上に想像線
により示されるようにほぼ焦点を結ぶように入射してお
り、フォーカスエラーが生じていない状態を示している
。前記と同様に、フオトダイオード１４の各フォトダイ
オード素子から、各照射パターンに応じた検出信号Ａ−
Ｄが、（Ａ十Ｂ＞と（Ｃ＋Ｄ）とに分かれるように各ア
ンプ２２．２３にそれぞれ入力され、更に各アンプ２２
．２３からの出力値をアンプ２４に入力している。そし
て、アンプ２４により、例えば（Ａ十Ｂ）から（Ｃ＋Ｄ
＞を減算し、その演算値を制御回路へ出力している。

尚、フォーカス用の光束は、前記したように境界面１６
を形成する一方の両プリズム部材間の境１７によりその
断面が半月状をなすように分割されている。フォーカス
が変化して、例えば焦点位置がフォトダイオード１４よ
りも手前にある場合には、第６図に示すようにフォトダ
イオード１４の一方（図に於ける下半分側）に半月状に
集光し、焦点位置がフォトダイオード１４より奥側にあ
る場合には第７図に示されるように、フォトダイオード
１４の他方（図に於ける上半分側）に集光する。従って
、フォーカスエラーを生じた場合には、フォトダイオー
ド１４の各一対のダイオード素子の検出信号の（Ａ十Ｂ
＞と（Ｃ＋Ｄ＞との出力差により、所謂ナイフェツジ法
と同様に、その方向及びエラー量を容易に検出すること
ができる。尚、読取り信号は、トラッキング用フォトダ
イオード１３の検出信号Ｅ−Ｈの和（Ｅ十Ｆ十〇＋Ｈ）
を利用することにより検出することができる。

また、本実施例によれば、フォーカス及びトラッキング
の各エラー検出用のフｙｔ　ｌ”ダイオードを１つの基
板に設けているため、フォトダイオードへの配線が簡素
化されて、耐ノイズ性を向上することができると共に、
その光軸調整が１箇所で良いため調整時間を短縮化でき
る効果がある。

また、第８図は本発明に基づく第２の実施例を示す第２
図に対応する図であり、前記実施例と同様の部分には同
一の符号を付してその詳しい説明を省略する。この第２
の実施例にあっては、プリズム部材１０の底面１０ａが
フォトダイオード１４を覆わないように設けられている
と共に、境界面１６に対向する対向面２６が境界面１６
に平行しておらず、境界面１６にて全反射して向きを変
えられた検出光８が、対向面２６からプリズム部材１０
の外方に向りて出則し、かつフォトダイオード１４に集
光する向きに屈折するようにされている。この第２の実
施例によれば、プリズム１５をより小形化できる。尚、
各フォトダイオード１３．１４による各エラー検出要領
は、前記実施例と同様であるため、その説明を省略する
。

尚、プリズム部材１０の境界面１６には、プリズム部材
］０と同質のプリズム部材１１と、プリズム部材１１と
は異なる材質からなる第３のプリズム部材１２とが密接
するように設けられているが、第３のプリズム部材１２
の代わりに空隙を設けても良い。この場合には、プリズ
ム１５の部品点数の低減及び軽量化を向上し１昇る。

また、各フォトダイオード１３．１４には４分割フォト
ダイオードを用いたが、フォトダイオード１３では（Ｅ
　十Ｆ　＞と（Ｇ十Ｈ）とに分割し、フォトダイオード
１４では（Ａ　十Ｂ　＞と（Ｃ＋Ｄ）とに分割するよう
にした２分割フォトダイオードを用いても良い。また、
各フォトダイオード１３．１４を互いに入替えても良く
、この場合には、検出光８の半分を直接的にフォーカス
エラー検出用に用いるが、向きを変えられた検出光８の
残りの半分をその光路の途中にて焦点を結ばせて、その
虚像をトラッキングエラー検出用として用いることによ
り、各エラー検出を行うことができる。

［発明の効果］ このように本発明によれば、検出光の光路中に設けられ
た組み合わせプリズムの境界面により、フォーカスエラ
ー検出用のナイフェツジ手段と、検出光の一部の向きを
変向するための変向手段とを形成するため、フォーカス
エラー検出用に検出光の一部を遮断することがなく、検
出光の無駄になる部分がない。また、プリズムの全反射
面を用いて検出光の一部の向きを変向することから、変
向手段として反射膜などを形成する必要がないため、部
品コストを低減し得る。更に、変向手段とナイフェツジ
手段とを組み合わせプリズムにより形成するため、部品
点数及びその取付は箇所を少なくすることができ、光学
ヘッドを小型化かつ軽量化でき、高速アクセス化が可能
になる等、その効果は極めて人である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明が適用された光学ヘッドの要部を示す
模式図である。 第２図は、測光センサの側断面図でおる。 第３図は、第２図のＩ［Ｉ−１線について見た断面図で
必る。 第４図は、トラッキングエラーの検出要領を示す模式的
回路図である。 第５図乃至第７図は、フォーカスエラーの検出要領を示
す模式的回路図でおる。 第８図は、第２の実施例を示す第２図に対応する図であ
る。 １・・・田川光　　　　　２・・・偏光ビームスプリッ
タ３・・・λ／４板　　　　４・・・反則光６・・・集
光レンズ　　　７・・・測光センサ８・・・検出光　　
　　　９・・・基板１０〜１２・・・プリズム部材 １０ａ、　１１　ａ−・・底面 １３．１４・・・フォトダイオード ］５・・・プリズム　　　１６・・・境界面１７・・・
境界　　　　　１９〜２４・・・アンプ２５．２６・・
・対向面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光学ヘッドのトラッキング及びフォーカスのいずれか一
   方のエラー状態を光学的に検出するために検出光の光路
   内に配置された第１の受光素子と、前記検出光の一部を
   異なる向きに変向するための変向手段と、トラッキング
   及びフォーカスのいずれか他方のエラー状態を光学的に
   検出するために前記変向された検出光の光路内に配置さ
   れた第２の受光素子と、前記フォーカスエラー状態を検
   出するために前記両光路のいずれかに設けられたナイフ
   エッジ手段とを有する光学ヘッド構造に於て、前記変向
   手段が、前記検出光の光路中に設けられかつ全反射面を
   形成するべく組み合わされたプリズムの全反射境界面か
   らなり、前記ナイフエッジ手段が、前記境界面を形成す
   る一方のプリズム部材の異なる材質部分間の境界からな
   ることを特徴とする光学ヘッド構造。