JPH0281337A - 光ファイバーヘッド - 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、光ディスクや光カード、光テープなどの光学
的情報処理装置における焦点ずれ検出に好適な光ファイ
バーヘッドに関する。

〔従来の技術〕

光デイスク装置では、ディスク面上の任意のトラックに
アクセスする場合、光ヘッドをディスク半径方向に移動
させている。そして、このアクセスを高速に行なうため
に、小型で軽量な光ヘッドが要求されている。しかし、
従来の光ヘッドの筐体には、光源としての半導体レーザ
やレーザ光をディスク面上に微小スポットとして絞り込
むためのレンズ系の他に、ディスク反射光を半導体レー
ザ出射光から分離する為のビームスプリッタや、分離さ
れたディスク反射光から焦点ずれやトラックずれを検出
するための特別な光学系と光検出器などが組み込まれて
いて、小型軽量化が困難であった。また、温度変化など
による筐体の変形などで半導体レーザの位置がずれれる
と、光検出器面上のディスク反射光の位置もずれるため
、焦点ずれ検出信号やトラックずれ検出信号にオフセッ
トが生じやすいという問題があった。

そこで、特開昭５５−１５０３９号では、焦点ずれ検出
用ビームを出射する２つの半導体レーザを再生用等の半
導体レーザに対して対称に光軸方向にずらして配置し、
焦点ずれ検出用半導体レーザの後方（ディスクとは反対
方向）に配置した２つの光検出器出力信号の差から焦点
ずれ検出信号を得る構成の自動焦点調整装置が、提案さ
れている。この装置では、半導体レーザの発光位置とデ
ィスク反射面とがレンズ系によってほぼ点結像関係にな
っているので、２つの焦点ずれ検出用半導体レーザが光
軸に対して横方向に個別にずれたとしても。

焦点ずれ検出信号にはオフセットが生じにくい。

〔発明が解決しようとする課題〕

光ディスクなどの焦点合わせ精度は、通常±１μｍ程度
であるから、光ヘッドの組立て時に焦点合わせ調整が必
要である。上記の従来技術において焦点合わせ調整を行
なうには、■焦点検出用の２つのレーザの発光光量を等
しくして光軸方向の位置を調整する方法、■焦点検出用
の２つのレーザ発光光蓋をずらす方法、がある、しかし
、■の方法では、ディスクが焦点位置からずれた場合、
焦点ずれ検出信号がディスクのずれた方向によって非対
称になり、自動焦点制御が発振しやすくなり、好ましく
ないので、■の方法が良い。

ところで、光ヘッドなどのコリメートレンズの像視野は
普通５００μｍ程度であるから、別個にパッケージされ
た３個の半導体レーザを光軸と垂直な方向に２５０μｍ
間隔で並べることはできない、よって、３つの半導体レ
ーザチップを１つのマウント上にハイブリッドに並べる
必要がある。

しかし、光ヘッドに組み込んだ状態でレーザーチップを
発光させながらチップ位置を調整することはできない。

よって、上記従来技術では、焦点合わせ調整が困難であ
る。という問題があった。

本発明の目的は、小型軽量で、光学部品のずれに対して
性能が安定で、焦点合わせ調整が容易な光ファイバーヘ
ッドを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、光ヘツド内の光源として情報を記録又は再
生するためのレーザ光を放射する光ファイバーに近接し
て、焦点ずれ検出用の第１のレーザ光を放射する第１の
光ファイバーと、同じく第２のレーザ光を放射する第２
の光ファイバーとを、それらのレーザ光放射端位置を記
録再生用光フアイバー放射端位置から等量に前後した位
置に配置する。さらに、ディスク反射光の第１の光ファ
イバーに入射した光量を受光する第１の光検出器と、同
じく第２の光ファイバーに入射した光量を受光する第２
の光検出器を固定光学系側に設け、第１と第２の光検出
器出力の差から焦点ずれ検出信号を得る。

〔作用〕

第４図を用いて、本発明の焦点ずれ検出原理を説明する
。記録又は再生用の光ファイバー６０ａの放射端６１ａ
から出射したレーザ光束６２ａは、フォーカスレンズ系
６３によりディスク６４上に焦点６５ａとして結像する
。一方、焦点ずれ検出用の第１の光ファイバー６０ｂの
放射端６１ｂから出射したレーザ光束６２ｂは、焦点６
５ｂに向って集束し、第２の光ファイバー６０ｃの放射
端６１ｃから出射したレーザ光束６２ｃは、焦点６５ｃ
に向って集束する。レーザ光束６２ｂと６２ｃは、ディ
スク６４で反射した後、あたかも点６６ｂと６６ｃから
発散する光束となる。そして、レンズ系６３により、レ
ーザ光束６２ｂは焦束点６６ｂに集束し、レーザ光束６
２ｃは集束点６６ｃに集束する。放射端６１ｂと６１ｃ
の位置が放射端６１ａに対して逆方向に同じ距離だけず
らしであるので、放射端６１ｂにおける反射後のレーザ
光束６２ｂの直径と、放射端６１ｃにおける反射後のレ
ーザ光束６２ｃの直径は等しく、光ファイバー６０ｂと
６０ｃには同じ光量の光が入射する。ディスク６４が第
１のレーザ光束６２ｂの焦点６５ｂの位置にずれると、
集束点６６ｂは放射端６１ｂの位置に来るので第１の光
ファイバー６０ｂに入射する光量は最大となり、一方、
集束点６６ｃはさらにレンズ系６３方向にずれるので第
２の光ファイバー６０ｃに入射する光量は減少する。逆
に、ディスク６４が第２のレーザ光束６２ｃの焦点６５
ｃの位置にずれると、集束点６６ｃは放射端６１ｃの位
置に来るので第２の光ファイバー６０ｃに入射する光量
が最大となり、一方、集束点６６ｂはレンズ系６３とは
逆の方向にずれるので第１の光ファイバー６０ｂに入射
する光量が減少する。

第５図は、ディスク６４の位置と第１及び第２の光ファ
イバー６０ｂ及び６０ｃに入射する光量の関係を示すも
ので、横軸７０はディスク６４の位置、縦＠７１は光フ
ァイバーに入射する光量である。ディスク６４が焦点６
５ｂの位置にある場合を点７３′で示し、第１の光ファ
イバーに入射する光量は曲線７２ｂのように点７３′で
最大となる。一方、ディスク６４が焦点６５ｃの位置に
ある場合を点７３１で示し、第２の光ファイバーに入射
する光量は曲線７２ｃのように点７３１で最大となる。

また、ディスク６４が焦点６５ａの位置にある場合を点
７３で示し、この場合、曲線７２ｂと７２ｃは一致する
。第５図で示した縦軸７１は、固定光学系側において光
ファイバー６０ｂと６０ｃに接続された第１及び第２の
光検出器の出力にも相当する。第６図は、横軸７０に第
５図と同じディスク６４の位置をとり、縦軸７５には第
１及び第２の光検出器出力の差信号をとったもので、曲
線７６に示すような焦点ずれ検出信号が得られる。

第４図において、光フアイバー放射端６１ａ又は６１ｂ
又は６１ｃとディスク６４とは、レンズ系６３によって
ほぼ点結像関係にある。よって、３本の光ファイバー６
０ａと６０ｂと６０ｃのそれぞれが独立に紙面縦方向に
ずれたとしても、３本のレーザ光束は、それ自身が出射
した光ファイバーの放射端に戻るので、光ファイバー６
０ｂと６０ｃに入射する光量は変化せず、よって焦点ず
れ検出信号に誤差を生じることはない。

また、焦点合わせ調整は、光ファイバーからレーザ光を
放射させながら、光ファイバーの光軸方向の位置を調節
して行なうことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図は１本発明の焦点ずれ検出光学系を用いた光ファイバ
ーヘッドの光学系構成図である。

半導体レーザ１ａから出射した記録再生用レーザ光束２
ａは、ビームスプリッタ３を通過し、集光レンズ４で外
径３０μｍの光ファイバー５ａに入射し、光フアイバー
５ａ内の直径１０μｍのコア部を通って放射端１７ａよ
り約±１５°の発散角で出射し、ＮＡ＝０．２５　　の
コリメートレンズ６で平行光束となり、ミラープリズム
７で反射し、ＮＡ＝０．５　のフォーカスレンズ８によ
って光デイスク１０面上にスポット９ａとして結像する
。

スポット９ａとして結像した記録再生用レーザ光束２ａ
は、ディスク１０で反射され、上述した往路を逆行して
ビームスプリッタ３まで達し、今度はビームスプリッタ
で反射されて光検出器１１ａに受光され、信号１２ａを
出力する。一方、半導体レーザ１ｂから出射した第１の
焦点ずれ検出用レーザ光束２ｂは、外径３０μｍの光フ
ァイバー５ｂを通って放射端１７ｂの直径１０μｍのコ
ア部より出射し、焦点９ｂに集束する。また、半導体レ
ーザ１ｃから出射した第２の焦点ずれ検出用レーザ光束
２ｃは、外径３０μｍの光ファイバー５ｃを通って放射
端１７ｃの直径１０μｍのコア部より出射し、焦点９ｃ
に集束する。光ファイバー５ｂの放射端１７ｂは光ファ
イバー５ａの放射端１７ａよりコリメートレンズ６側へ
、光ファイバー５０の放射端１７ｃは放射端１７ａより
逆方向へ、それぞれ等しい距離だけ例えば６μｍずつず
らして配置しであるので、焦点９ｂと９０は、スポット
９ａから互いに逆方向に等しい距離だけ例えば１．５μ
ｍずつずれている。また、３本の光ファイバーの間隔は
５０μｍで、スポット９ａ。

９ｂ、９ｃは２５μｍ間隔となる。ディスク１０で反射
したレーザ光束２ｂと２０は、それぞれ光ファイバー５
ｂと５０に向って集束し、それらの一部が放射端１７ｂ
と１７ｃで入射し、光ファイバー５ｂと５０を通過し、
今度はビームスプリッタ３で反射して光検出器ｆｌｂと
ｌｉｅに受光され、信号１２ｂと１２ｃを出力する。信
号１２ｂと１２ｃは、差動回路１３に入力され、焦点ず
れ検出信号１４になる。焦点ずれ検出信号１４は、フォ
ーカスレンズ８をレンズ光軸方向に動かすフォーカシン
グアクチュエータ１５に入力される。

前述した本発明の焦点ずれ検出原理によれば。

ディスク１０が記録再生用レーザ光束２ａのスポット９
ａの位置にある合焦点状態では、光ファイバー５１）と
５０に入射して光検出器１１ｂとｌｌｃに受光される光
量は等しく、焦点ずれ検出信号１４はゼロレベルになる
。ディスク１０が焦点ずれ検出用の第１のレーザ光束２
ｂの焦点９ｂ方向にずれると、第５図に示したように、
第１の光ファイバー５ｂに入射する光量が増加し、第２
の光ファイバー５０に入射する光量が減少するので、焦
点ずれ検出信号１４はプラスレベルになる。−方、ディ
スク１０がレーザ光束２Ｃの焦点９Ｃ方向にずれると、
第１の光ファイバー５ｂに入射する光量は減少し、第２
の光ファイバー５０に入射する光量が増加するので、焦
点ずれ検出信号１４はマイナスレベルになる。よって、
ディスク１０のずれた方向と量が分かるので、フォーカ
シングアクチュエータ１５によって自動焦点制御が達成
される。

トラッキング制御には、例えば、光検出器１１ａの出力
信号１２ａとフォーカスレンズ８をトラックずれ方向に
動かすトラッキングアクチュエータ１６を用いることが
できる。第２図（ａ）は、ディスク１０面上のあるトラ
ック２０を示すもので、トラック２０にそって両側に微
少にずれた凹凸ピット２１ａと２２ｂが設けられている
。記録再生スポット９ａがトラック２０上を走査する場
合は、光検出器１１ａの出力信号１２ａは、第２図（ｂ
）の信号波形２４に示すように、凹凸ピット２１ａと２
１ｂの所で同じ程度減少する。スポット９ａがトラック
２０から紙面下方向にずれて点線２２上を走査した場合
、出力信号１２ａは、第２図（ｃ）の信号波形２５に示
すように、凹凸ピット２１ａの所で大きく減少し、凹凸
ピットｌｌｂの所では小さい、逆に、点線２３上を走査
した場合は、第２図（ｄ）の信号波形２６に示すように
。

凹凸ピット２１ａでの減少は小さく、２１ｂでの減少が
大きい、よって、光検出器１１ａの出力信号１２ａで、
凹凸ピット２１ａと２１ｂで変調された信号レベルを比
べれば、トラックずれ検出信号が得られるので、トラッ
キングアクチュエータ１６を用いて、トラッキング制御
が達成できる。

トラック上に記録された情報の再生は、光検出器１１ａ
の出力信号１２ａから得ることができ、又、情報の記録
は、半導体レーザ１ａの出力をパルス的に強度変調して
行なうことは、公知の通りである。

二重波線１８を境に、半導体レーザや光検出器側にある
部品は、光デイスク装置内に固定されており、フォーカ
スレンズ側にある部品は移動用光ヘツド部に組み込まれ
ている０本実施例によれば、移動用光ヘツド部の部品が
従来に比べて小なく、小型軽量化が実現できる。

また、前述したように、移動用光ヘツド部内において、
いろいろな部品がずれた場合にも、点結像関係が保たれ
ているので、焦点ずれ検出信号に誤差が生じない。

焦点合わせ調整は、光ファイバー５ｂまたは５ｃを光軸
方向にずらして行なうことができ、ディスクのずれ方向
に対して対称な焦点ずれ検出信号を行ることかできる。

第３図は、本発明の他の実施例を示すもので、第１図と
同じ番号のものは、第１図と同じ作用を行なうので説明
を省略する。半導体レーザ４１から出射したレーザ光束
は、回折格子４２によって０次回折光４３ａとプラス及
びマイナス１次回折光４３ｂと４３ｃに分離する。それ
らの光強度の比は、例えば、Ｏ次回折先が７で±１次回
折光が１である。０次回折光４３ａは光ファイバー４５
ａに入射し、記録再生用レーザ光束として用いる。

＋及び−１次回折光４３ｂと４３ｃは光ファイバー４５
ｂと４５ｃに入射し、本発明の焦点ずれ検出用レーザ光
束に用いる。ディスク２５は、紙面的右側から左側に動
くものとし、本実施例では、焦点ずれ検出用レーザ光束
の焦点４７ｂと４７ｃが記録再生用スポット４７ａに先
行するように配置されている。これは、スポット４７ａ
で記録されたピットによる２つの検出光量のアンバラン
スを防ぐためである。これにより、記録時に、記録され
たピットによる焦点ずれ検出用レーザ光束の光量変動を
防ぐことができ、より高精度の焦点ずれ検出信号を得る
ことができる。

また、ディスク５５には、トラッキング制御用として、
例えば、案内溝（グループ）がある、そこで、第１図の
ミラープリズム７のかわりにビームスプリッタ４６を用
いてディスク反射光登グループ方向に二分割された光検
出器５０で受光し、２つの検出素子出力を差動回路５１
に入力し、トラックずれ検出信号５２を得る。

本実施例においては、前述した第１の実施例で述べた特
徴の他に、半導体レーザが１つで良く、又、高精度の焦
点ずれ検出信号を得ることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、アクセスなどで移動する部分が小型及
び軽量な光学ヘッドが実現できるとともに、温度変化な
どによって光学部品の位置ずれが生じた場合にも、検出
信号に誤差を生じず性能が安定で、組立て時に焦点合わ
せ調整が容易な光ヘッドが実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す光学系構成図、第２図
は第１図の実施例の一部分の機能を説明する図、第３図
は本発明の他の一実施例を示す光学系構成図、第４図、
第５図及び第６図は本発明の詳細な説明するための図で
ある。 一１ａ・１ｂ・１ｃ・・・半導体レーザ、５ａ・５ｂ・
５ｃ・・・光ファイバー　８・・・フォーカスレンズ、
１１ａ・１１ｂ・ｌｌｃ・・・光検出器、４１・・・半
導体レーザ、４２・・・回折格子、４５ａ・４５ｂ・４
５ｃ・・・光ファイバー　１３・・・差動回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、情報の記録再生消去を行なう主レーザビームを一端
   から放射する主光ファイバーと、該主レーザビームの焦
   点位置と情報媒体位置とのずれを検出するための焦点ず
   れ検出用の副レーザビームを放射する第１の副光ファイ
   バーと第２の副光ファイバーとから成り、第１の副光フ
   ァイバーのレーザビーム放射端位置と第２の副光ファイ
   バーのレーザビーム放射端位置とが主光ファイバーの主
   レーザビーム放射端位置に対してレーザビーム放射方向
   に前後して配置したことを特徴とする、光ファイバーヘ
   ッド。 ２、請求項１記載の光ファイバーヘッドにおいて、前記
   第１及び第２の副レーザビームの情報媒体上の２つの集
   束点が前記主レーザビームのスポットに比べて情報媒体
   を先行して走査することを特徴とする光ファイバーヘッ
   ド。 ３、請求項１又は２に記載の光ファイバーヘッドにおい
   て、上記第１及び第２の副光ファイバーの他端側に設け
   られた第１及び第２の光検出器の出力の差信号によつて
   焦点ずれ検出信号を得ることを特徴とする光ファイバー
   ヘッド。