JPH0244530A - 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〕 この発明は光学式情報記憶媒体への情報の記録／再生に
用いられる光学式ヘッド装置に関し、特に情報記録／再
生用光ビームの光軸と記憶媒体の記録面とのなす相対角
度を検出する光学系の構成簡素化に関するものである。

〔従来の技術〕

第８図（ａｌは従来の光学式ヘッド装置の概略構成図で
あり、第８図（ｂ）は第８図（ａ）に示す光検知器及び
その周辺回路の構成を示すブロック図である。

図において、■は光源である半導体レーザ（以後ＬＤと
称する）、３はＬＤＩの出射光束２を回折し３つのビー
ムに分離する回折格子、４は光束を反射して集光レンズ
５に入射させる平板状ビームスプリフタ、６は集光レン
ズ５を透過した光束の集光点付近に置かれた光学式情報
記憶媒体（以後光ディスクと称する）、！ｒＯは光デイ
スク６上の記憶情報列よりなるトラック、２７はトラッ
クざ。が形成された情報記録面、２５は光ディスク６の
基板、１０は光ディスク６によって反射され、集光レン
ズ５及びビームスプリッタ４を透過した光束１１を受光
し光電変換する光検知器、１３．１２は減算器、１６は
加算器、１８．１９は位１０補償回路、２０は集光レン
ズ５を光軸方向（ｉＺ）に駆動するフォーカシングアク
チュエータ、２１は集光レンズ５をトランクｇｏを横断
する方向（±Ｘ）に駆動するトラッキングアクチュエー
タ、２６は光ディスク６を回転させるモータである。

次に従来装置の動作について説明する。Ｌｌ）１を出射
した光束２は回折格子３によって３木の光束に回折分離
され、ビームスプリッタ４０表面で反射された後、集光
レンズ５によって透明基板２５を通して光ディスク６の
情報記録面２７」二に３つの光スポツ１−９ａ、９ｅ、
９ｒとして集光される。３つの光スポツ）９ａ、９ｅ、
９ｒの中心の情報面に集光した光は反射され、集光レン
ズ５を再通過した後、ビームスプリッタ４を透過するこ
とによって公知のように非点収差が与えられた状態で、
光検知器１０に入射する。光検知器ＩＯは光デイスク６
上の集光スポツｌ−９ａが合焦状態にある時に、中心ビ
ームｌ　ｌ　ａ即Ｉ）０次回折光の反射光束が最小錯乱
円となる光軸方向位置に置かれている。光検知器」Ｏは
図の下側に示すように６分割構成であり、中央のビーム
Ｉｌａを受光する部分は検知領域Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄに４分
割されている。また、両側のビームｌｉｅ、ｌｌｆを受
光する部分は独立した検知器Ｅ、Ｆである。公知のよう
に、両側検知器Ｅ、！”の出力を減算器１３によってＥ
−Ｆと差動減算することにより、中央のスポット９ａと
トランクｇｏのＸ方向の位置ずれ（トラフキングエラー
信号■Ａア）が検知できる。

トラ・７キング工ラー信号ｖｓｒは、適当な位相補償回
路１８を通してトランキングアクチュエータ２１に印加
され、集光レンズ５を１〜ラツクｙθと直交する方向（
±Ｘ方向）に駆動してスポット９ａがトラックに０の中
心に正しく位置するよう補正するのに用いられる。さら
に中央の４分δり検知器出力は、対角成分Ａ、Ｃ及びＢ
、１〕の出力を滅ｎ器１２によって（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋
Ｄ）と差動演算することにより、集光スポット９ａの焦
点ずれ（フォーカスエラー■０．）を検知できる。この
焦点ずれ検出方法は非点収差法とよばれ、光デイスク６
上のスポットが合焦状態のときｌｌａで示すように最小
錯乱円の略円形状態である検知器上スポットが、光ディ
スク６の遠近各々の焦点ずれに従って、破線で示した如
＜Ａ、Ｃ方向及びＢ、　Ｄ方向に細長い楕円形に変形す
るのを電気出力に変換するのである。フォーカスエラー
信号ＶＡＦは適当な位相補償回路１９を通してフォーカ
シングアクチュエータ２０に印加され、集光レンズ５を
光って得られる４分割検知器の加算器Ｉ６による和出力
ＶＨＦは、光ディスク６の再生信号として、後段の特に
図示しない回路によって処理され利用される。

従来の光学式ヘッド装置は、情報の記録／再生が上述の
ように基板２５を通して行われる際に、基板２５の反り
やモータ２Ｇへの装着時の傾きにより、ディスク情報面
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。典型的には厚み１．２５ｍｍ程度の基板２５
は、集光レンズ５と共に対物レンズの１要素としてレン
ズ設計に織り込まれているが、上述のように基板２５が
傾くとコマ収差が発生し、本来記録／再生すべきトラッ
ク８０の隣接トラック８１．８２からのクロストークが
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べく、チルト
サーボによって集光レンズ光軸４０と基板２５との垂直
性が確保されていた。

以下、第９図により従来のチルトサーボの一例について
説明する。

図において、２７は光ディスク６の情報記録面、３３は
ヘッド筐体であり、この中に第６図の光学式ヘッド装置
光学系を保持している。３４はヘッド筐体３３を回動さ
せる回動支点、３５は回動支点３４を支える支持体、３
６はモータ、３７はモタ３６の回転軸であり、雄ネジ形
状に加工されてヘッド筐体３３と連結されている。３０
はヘッド筐体３３の上面に配置された発光ダイオード（
ＬＥＤ）であり、情報記録面２７に向かって矢印で示す
如く光線を出射している。３１．３２は光検知器であり
、ＬＥＤ３０を挟んでＸ方向（トラックと直交する方向
）に１列に配置されている。

３８は減算器、３９は位相補償回路である。

次に、従来のチルトサーボの動作について説明する。Ｌ
ＥＤ３０から出射された光線は情報記録面２７で反射さ
れ、ＬＥＤ３０の両側に対称に配置された光検知器３１
．３２に入射する。光検知器３１．３２の出力は減算器
３８によって光検知器３２の出力−光検知器３１の出力
の如く減算される。光検知器３１．３２への入射光量は
、第８図に示す集光レンズ５の光軸４０と基板２５が垂
直状態の時に等しくなるよう設定されている。従って、
基板２５が第１０図のようにＹ方向を軸として傾いた場
合には、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（チルトセンサの
出力）は基板２５の傾きに応じて正負に変化する。減算
器３８の出力は適当な位相補償器３９を介してモータ３
６に印加され、ネジ３７の回転に応じてヘッド筺体３３
が回動支点３４の回りに回動される。従来の光学式ヘッ
ド装置では、以上のような負帰還制御（チルトサーボ）
により集光レンズ５の光軸４０を基板２５に対して垂直
に保ち、コマ収差の発生を最小限に抑えて隣接トラック
からのクロストークの増加を防止していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したように従来の光学式ヘッド装置ではＬＥＤ３０
から出射された光を一対の光検知器３１゜３２で受光し
、この光検知器３１．３２の出力の作動演算により光デ
ィスク６の傾きを検知するためのチルト検知用信号を得
ていたので、ＬＥＤ３０や光検知器３１．３２等の付加
光学部品が必要となり、コストアンプの要因となる。ま
た、従来の光学式ヘッド装置ではヘッド筺体３３の上面
と基板２５との間にはあまり空間的余裕がなく、ＬＥＤ
３０および光検知器３１．３２の配置は設計上の大きな
制約となり、小型化を図ることが難しいという問題点が
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、従来のような情報記憶媒体（光ディスク）の
傾きを検出するための付加光学部品を使用することなく
、チルト検知用信号を得ることにより、小型化および低
価格化を図れる光学式ヘッド装置を提供することを目的
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、光源（半導体レー
ザ１）からの出射光束のうち集光手段（集光レンズ５）
に入射する有効光束以外の不要光束の一部の光束の進行
方向を変え集光手段（集光レンズ５）に入射させる進行
方向変更光学手段（反射ミラー９０）と、上記不要光束
の情報記憶媒体（光ディスク６）からの反射光束を受光
する第２の光検知手段（チルト検知用光検知器１４）と
を備え、この第２の光検知手段の出力により集光手段（
集光レンズ５）の光軸と情報記憶媒体（光ディスク６）
の情報記憶面とのなす相対角度を検出することを特徴と
するものである。

〔作用〕

進行方向変更光学手段（反射ミラー９０）は、光源（半
導体レーザｌ）からの出射光束のうち集光手段（集光レ
ンズ５）に入射する有効光束以外の不要光束の一部の光
束の進行方向を変え、集光手段（集光レンズ５）に入射
させる。第２の光検知手段（チルト検知用光検知器１４
）は、不要光束の情報記憶媒体（光ディスク６）からの
反射光束を受光し、集光手段（集光レンズ５）の光軸と
情報記憶媒体（光ディスク６）の情報記憶面とのなす相
対角度を検出するための信号を出力する。

〔発明の実施例〕

第１図はこの発明の第１の実施例に係る光学式ヘッド装
置の概略構成図である。第１図において、第８図に示す
構成要素に対応するものには同一の符号を付し、その説
明を省略する。第１図において、４は光ディスク６から
の反射光束を出射光束と分離する分離手段としてのビー
ムスプリフタ、７は集光手段としての集光レンズ５への
入射光束の開口を制限する開口制限手段、８は光源であ
るＬＤＩからの出射光束のうち開口制限手段７を通過し
て集光レンズ５に入射する有効光束２以外の不要光束（
チルト検知用光束）、１４は不要光束８の光ディスク６
からの反射光束を受光する第２の光検知手段としてのチ
ルト検知用光検知器、９０は不要光束８の一部の光束の
進行方向を変え開口制限手段７を介して集光レンズ５に
入射させる進行方向変更光学手段としての反射ミラーで
ある。上記チルト検知用光検知器１４は検知領域１４ａ
、１４ｂを有し、それらの出力は減算器１４Ａに与えら
れ、集光レンズ５の光軸と光ディスク６の情報記憶面と
のなす相対角度、即ち光ディスク６の傾きを検出するた
めに用いられる。また、再生／記録機構、フォーカス機
構、トラッキングサーボ機構は従来と同じであり、アク
チュエータ、回折格子などの図は省略する。

次にこの実施例におけるチルト検出動作について説明す
る。

第１図において、ＬＤＩからの出射光束は半値幅全角が
およそ１０°〜４０°の発散光束であるが、再生／記録
のためにはその一部の光束（有効光束と称す）しか使用
しない。有効光束２は、ＬＤの発散光束のうち、開口制
限７で決まる光束であり、典型的には広がり角が１０°
〜１５°である。したがって、その他の不要光束は従来
では使われていなかった。本第１の実施例では、この不
要光束中に平面反射ミラー９０を配し、不要光束の一部
の光束の進行方向を変え、開口制限手段７を通り、集光
レンズ５により光デイスク６上に集光スポット１７を照
射してチルト検知用光束８とする。集光スポット１７は
再生／記録用の集光スポット９とは異なる位置に照射さ
れる。集光スポット９，１７の光ディスク６からの反射
光束は、各々異なる位置に結像され、光検知器１０およ
び光検知器１４でそれぞれ受光される。光検知器１４は
チルト検出用であり、検知領域１４ａ。

１４ｂからなる２分割光検知器である。光ディスク６が
集光レンズ５の光軸と垂直である時、チルト検知用光束
８の受光量が検知領域１４ａと検知領域１４ｂとで等し
くなるように、光検知器１４を配しておく。図において
、光ディスク６の回転軸がＹ軸に対して傾くと、チルト
検知用光束８は光検知器１４上で±Ｘ方向に動く。従っ
て検知領域１４ａの受光量と検知領域１４ｂの受光量と
の差を求める演算処理（（１４ａ）−（１４ｂ））を施
すことによって、光ディスク６の傾きを検知することが
できる。この傾き情報は減算器１４Ａからチルト信号Ｖ
ＴＩＬｔとして出力される。このように従来使われてい
なかったＬＤＩの不要光束中に反射ミラー９０を配する
だけで、ＬＥＤ等の別光源を用いずともチルト検知用光
束を得ることができる。

又第２の実施例として、第２図に示すように、反射ミラ
ー９０は１つでなくとも互いに向いあった２枚のミラー
９０−１．９０−２でもよ（、この時、不要光束を第１
の実施例よりも有効に使うことができる。チルト検出用
光束は８−１．８−２の２つとなり、光デイスク６上で
は集光スポット１７−１．１７−２が照射される。チル
ト検知用光検知器１４は２つの２分割検知器を用い、第
２図において、チルト信号は図示しない演算処理（（１
４ａ）＋（１４ｄ）　）　−（（１４ｂ）＋（１４ｃ）
　）によって得られる。即ち、光検知器１４における検
知領域１４ａ、１４ｄの受光層と検知領域１４ｂ。

１４Ｃの受光量との差によってチルト信号が得られる。

次に第３の実施例を第３図に示す。第１．２の実施例で
はチルト検知用光束８が光ディスク６に集光照射され、
その反射光束のうち、集光レンズ５を再び透過した光束
を検知した。しかし光ディスク６からの反射光束は全て
集光レンズ５に戻るのではない。チルト検知用光束８は
、ＬＤＩから集光レンズ５に入射する時、集光レンズ５
の光軸に対して傾いて入射する。従ってチルト検知用光
束８の光軸は、光ディスク６によって第３図（ａ）のよ
うに反射される。図において、８’−１，８’−２は光
ディスク６からの反射光軸（０次反射）を示す。８’−
１，８’−２が集光レンズ５のフランジ上に照射するよ
うに反射ミラー９０を配しである。

集光レンズ５のフランジには第３図（ｂｌに示すように
光検知領域１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄが配される
。従って、前実施例と同様に演算処理（（１４ａ）＋（
１４ｃ）　’ｔ　−（（１４ｂ）＋（１４ｄ）　）によ
ってチルト信号を得ることができる。

第４図に第４の実施例を示す。第３の実施例では光ディ
スク６からの０次回折反射光を検知したが、図において
光ディスク６の情報トラック方向がＹ方向の時、ＬＤＩ
から出射したチルト検知用光束８−１．８−２は光ディ
スク６で反射されるが、情報トランクによる１次反射回
折光はＸ方向に回折する。本実施例では、チルト検知用
光束８１．８−２の光ディスク６での１次反射光８”■
、８”−２を検知する。この時、光検知領域１４ａ、１
４ｂ、１４ｃ、１４ｄを有するチルト検知用光検知器１
４は、第３の実施例の構成よりも集光レンズ５から離れ
た位置に配される。

第３．第４の実施例において、光ディスク６からの０次
反射光８′、１次反射光８″は発散光束であり、チルト
検知用光検知器１４上で大きな照射スポットとなる。チ
ルト検知用光束８を効率よく受光するためには、光検知
器１４の検知領域よりも小さな照射光束となるのが好ま
しい。チルト検知用光束８の光デイスク６上の照射スポ
ット１７は集光状態でな（ともよく、例えばコリメート
光束でもよい。これを実現するためには反射ミラー９０
を平面ではなく、凸反射ミラー等の曲面にすれば良い。

この時、光ディスク６からの反射光束をコリメート光と
することができ、その反射光束は効率よく光検知器１４
により受光される。

又、再生／記録に用いる出射光束２は、良好な再生／記
録特性を得るために、略無収差でなければならない。し
かし、チルト検知用光束８は多小の収差があっても、チ
ルト検知特性には影響しない。従って、反射ミラー９０
は高価な光学研磨をする必要がなく、安価なガラス板で
も良い。さらには、反射ミラー９０はプラスチック仮や
アルミ薄紙などでも良い。又、反射を行わせるために上
記のような部品を用いずとも、例えばＬＤ　１．　　ビ
ムスブリソタ（ハーフミラ−）４等を取付けである鏡筒
の一面を磨き、光束を反射できるようにしておけばよい
。

第５図に鏡筒２８の構成例を示す。本例ではＬＤｌとハ
ーフミラ−４の間の鏡筒側面２９を平面形状にし、ＬＤ
Ｉからの発散光束のうら、側面２．９に当った光束８を
反射させるように磨いである。ごのような鏡筒２８を前
記第１〜第４の実施例に適用することができる。

又、第１．第２の実施例では光検知器１０１４は別々に
配していた。これは再生用検知器１０とは独立に２分割
光検知器１４の位置調整を行う必要があったためである
。つまり光デイスク分割検知器の分割線上に照射され、
検知領域１４ａと検知領域１４ｂとの出力が等しくなる
ように調整しなければならなかった。

そこで、第６図に示すような半導体装置検出素子（ｒ’
ｏｓｉｔｉｏｎ　５ｅｎｓｉｔｉｖｅ　Ｄｅｔｅｃｔｏ
ｒ　：　Ｐ　Ｓ　Ｄと称す）１５をチルト検知用光束８
を受光するセンサーとして用いれば、位置調整を行う必
要がなく、かつ再生用光検知器１０と一体化した光検知
器１７を構成できる。第６図はＰＳＤ１５と再生用光検
知器１０とを一体化した光検知器１７の構成を示すもの
である。

この光検知器１７を第１の実施例に適用した場合につい
て説明する。ＰＳＤ１５はＸ方向の光スポット８照射位
置を検出し、ＰＳＤ１５の両端に流れる電流ｉａ、ｉｂ
を用いて、例えば演算装置５０によって（ｉａ−４ｂ）
／（ｉａ＋ｉｂ）を位置信号５１として出力する。この
場合、位置信号５１はＰＳＤ１５の中心からのスポット
重心の変位に比例することが公知である。したがって位
置信号５１を用いれば、２分割検知器１４と同様にチル
ト信号を得ることができる。ただしＰＳＤ１５と検知器
１１とは一体化されているのでＰＳＤ１５を独立に位置
調整できない。ＰＳＤ１５は中央に光が照射された時に
１ａ＝ｉｂとなり、演算出力である位置信号５１は零と
なる。光スボ。

ト８は光ディスク６が傾いていない時に中央に照射され
ない恐れがあり、この時ｉａ≠ｉｂとなり、チルト信号
にオフセントが生じてしまう。

そこで第７図に示すような演算装置５０を構成すれば良
い。演算装置５０はオフセント調整回路５２を有し、位
置信号５１として（ｉａ−４ｂ＋δ）／（ｉａ＋ｉｂ）
を出力する。光ディスク６が傾いていない時に位置信号
５１が零となるようにオフセットδをオフセット調整回
路５２で調整すれば良く、ＰＳＤ１５の位置を独立に調
整しなくとも良い。なお、第７図において、演算増幅器
５３はｒ　（ｉａ−４ｂ＋δ）を出力し、演算増幅器５
４はｒ（ｉａ＋ｉｂ）を出力する。また、位置（３号出
力回路５５は位置信号５１を出力する。

上記実施例によれば、ＬＤからの出射光束のうち、再生
・記録に用いる有効光束以外の不要光束を利用し、チル
トセンサ用光束とし、不要光束の進行方向を変え、集光
レンズに入射させることにより、光デイスク上に再生・
記録用スポットと異なる位置にチルトセンサ用光束を照
射させるので、従来のようにＬＥＤなどの別光源を用い
ずにチルト検出用の光束が得られ、光ディスクの傾きを
検知することができる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、光源からの出射光束のう
ち集光手段に入射する有効光束以外の不要光束の一部の
光束の進行方向を変え集光手段に入射させる進行方向変
更光学手段と、不要光束の情報記憶媒体からの反射光束
を受光する第２の光検知手段とを設けて構成したので、
従来のような情報記憶媒体の傾きを検知するために付加
光学部品を用いずにチルト検知用光束を作成することが
でき、これによりチルト検知用信号を得ることができ、
したがって部品点数が少なくなるとともに構成も簡単化
し、小型化および低価格化を図ることができるという効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例に係る光学式ヘッド装
置の概略構成図、第２図は第２の実施例に係る光学式ヘ
ッド装置の概略構成図、第３図（ａ）。 （ｂ）は第３の実施例に係る光学式ヘッド装置の概略構
成図、第４図は第４の実施例に係る光学式ヘッド装置の
概略構成図、第５図は上記実施例に適用できる鏡筒の構
成図、第６図は上記実施例に適用できる光検知器の構成
図、第７図は第６図の演算装置の電気回路図、第８図（
ａ）は従来の光学式ヘッド装置の概略構成図、第８図（
ｂｌは第８図（ａ）の光検知器およびその周辺回路の構
成ブロック図、第９図および第１０図は従来のチルトサ
ーボ機構の概略構成図である。 Ｉ・・・ＬＤ（光源）、４・・・ビームスプリッタ（分
離手段）、５・・・集光レンズ（集光手段）、６・・・
光ディスク（情報記憶媒体）、１０・・・再生用光検知
器（第１の光検知手段）、１４・・・チルト検知用光検
知器（第２の光検知手段）、１５・・・半導体装置検出
素子、２８・・・鏡筒、９０．９０−１．９０−２・・
・反射ミラー（進行方向変更光学手段）。 代理人　　大　　岩　　増　　雄（ほか２名）１０；１
１１８１片−羽辷矢口奥唯一 １４：す’シＦ＃Ｆ払目尤準むさｄ、 ９０；及Ｊ１ミ今一 男３図 茅５図 １５．４−１粥と１尿止、禿千 第 図 （ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　光源からの出射光束を情報記憶媒体上に集光照射する
   集光手段と、上記情報記憶媒体からの反射光束を上記出
   射光束と分離する分離手段と、上記反射光束を受光する
   第１の光検知手段とを備えた光学式ヘッド装置において
   、上記出射光束のうち上記集光手段に入射する有効光束
   以外の不要光束の一部の光束の進行方向を変え上記集光
   手段に入射させる進行方向変更光学手段と、上記不要光
   束の上記情報記憶媒体からの反射光束を受光する第２の
   光検知手段とを設け、この第２の光検知手段の出力によ
   り上記集光手段の光軸と上記情報記憶媒体の情報記憶面
   とのなす相対角度を検出することを特徴とする光学式ヘ
   ッド装置。