JPH0291830A

JPH0291830A - 光学式ヘッド装置

Info

Publication number: JPH0291830A
Application number: JP63242843A
Authority: JP
Inventors: Takashi Saito; 孝齋藤; Shinsuke Shikama; 信介鹿間; Toru Yoshihara; 徹吉原; Hidekazu Tode; 都出　英一
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1988-09-28
Filing date: 1988-09-28
Publication date: 1990-03-30
Anticipated expiration: 2013-01-21
Also published as: JP2702178B2

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である光ディスクより
信号の読出しと書き込みを行う光学式へ＼ラド装置に関するものである。

〔従来の技術〕

光学式ヘッド装置は光を利用して情報の読み書きをする
装置であるが、この装置で利用されている光の性質等に
ついてまず説明する。

（１）回折　　・・・光や音が障害物などをかすめたと
き幾何学的に直進しないで。

影の部分にまわりこむ現象をさす（岩波理化学辞典第４版、１９６ページ）。

（２）回折格子・・・光の回折を利用してスペクトルを
得る素子。ふつうは多数の溝をきざんで、溝の間の滑らかな面で反射される光線の間の干渉で生ずる回折像を利用する。平面上に等間隔に多数の平行な溝をきざんだ平面格子が基本形で反射型平面格子や、透過光を用いる透過型平面格子などがある（岩波理化学辞典第４版、１９６ページ）。

（３）非点収差・・・光束の進行方向に垂直な平面の縦
方向と横方向で光束の焦点圧離が異なる現象をいう。光束の中心を通る主光線りの異なる２ｉ光束は近似的に線分になりこれを焦線という。焦線は互いに垂直であり、この焦線の間に光束が円形になる点が存在する。

非点収差は円筒凸レンズを透過する場合やガラス面を斜めに屈して折使透過する場合に起きることが知られている。

（４）ビームスプリッタ・・・ふたつ３角柱プリズムを
張り合わせたもの。この張り合わせ面により、光を偏光させたり２反射させたりすることができる。

次に従来の光学式ヘッド装置を図に基づいて説明する。

第３図は従来の光学式ヘッド装置の概略構成図であり１
図において、（１）は光源である半導体レーザ（多（の
場合Ｌａ５ｅｒ　Ｄｉｏｄｅを使うので、以下、ＬＤと
いう）（３）はＬＤ（１）の出射光束（２）を回折し３
？本の光束に回折分離する回折格子、（４）は照射光束（
５）と反射光束（６）を分離するビームスブリ９．夕。

（７）は照射光束（５）を情報記憶媒体（以下、ディス
クという）（８）のピット（９）とランド（ｌＯ）より
なる情報トラック（１１）上に光スポット　（１２ａ）
、　（１２ｂ）（１２ｃ）として集光する集光レンズで
ある。なお、ディスク（８）は集光レンズ（７）の焦点
付近に置かれている。またディスク（８）によって反射
させられた光束は、再び集光レンズ（７）を透過し、ビ
ームスプリッタ（４）を透過し反射光束（６）となる。

（１３）は反（１４）は反射光束（６）を受光し光電変
換する光検知器で素子（１４ａ）、　（１４ｂ）、　（
１４ｃ）より構成され中央素子（１４ａ）は２本の対角
線で分けられた４分割構成となっている。

次に光学式ヘッド装置がディスク（８）の面振れや心振
れに対してどのような原理を用いて対応しているか説明
する。

まず面ぶれへの対応について説明する。面ぶれが起きる
と、ディスク（８）上に集光する光束の焦点があわなく
なるため高精度の読み書きができない。

ディスク（８）への集光レンズ（７）の焦点が合ってい
るか否かは、その反射光束（６）を円筒凸レンズ（１３
）を透過させ非点収差を与え、この光束を４分割した光
検知器（１４ａ）で検出することにより知ることができ
る。第４図は非点収差による自動焦点合わせを説明する
図である。第４図において、　（２Ｇ）は縦の焦線、　
（２１）は横の焦線、　（２２）は縦長ビーム、（２３
）は円形ビーム、　（２４）は横長ビーム、　（２５）
は差動検知器、　（２６）はフォーカスモーフ、　（２
７）はサーボ回路である。反射光束（６）が円筒凸レン
ズ（１３）を透過すると、非点収差を与えられるため、
透過後まず縦の焦線（２０）を形成し、縦長ビーム（２
２）となる。次に円形ビーム（２３）から横長ビーム（
２４）へと変化し横の焦線（２１）をつくる。光学式ヘ
ッド装置の集光レンズ（７）がディスク（８）の面上で
合焦しているとき光検知器（１４ａ）の位置を円形ビー
ム（２３）の位置となるように調整しておく。集光レン
ズ（７）とディスク（８）が近すぎると光検知器（１４
ａ）は縦長ビーム（２２）を検出し、速すぎると横長ビ
ーム（２４）を検出する。この縦長、横長の検出を４分
割したセンサーにより行い、差動検出器（２５）でこの
縦と横の差をとり、集光レンズ（７）をフォーカスモー
フ（２６）により移動させ合焦の位置にあわせる。この
ように光スポット（１２）が、常にディスク（８）の面
りで合焦するようサーボ回路（２７）が作動しており、
ディスク（８）の而ぶれに対応している。

次に心振れへの対応について説明する。第３図に示した
ように、ディスク（８）の面上には、情報トラック（１
１）が形成されている。心振れが起きると集光レンズ（
７）によってつくられる光スポット（１２）が、この情
報トラック（Ｉｆ）をはずれることになり問題となる。

光スポット（「２）が情報トラック（１１）をはずさな
い方法として、いろいろな方法が考えられるが、ここで
は、３スポット方式を説明する。３スポット方式は光束
を３本の照射光束（５）とし、中心の照射光束をトラッ
クの中央にあて光スボッｌ−（１２ａ）をつくり、他の
２本の照射光束をトラックの端にあて光スポット（１２
ｂ）、　（＋２０）をつくる。そして、この３本の反射
光束（６）を３個の光検知器（１４ａ）、　（１４ｂ）
、　（１４ｃ）で検出する。これらの反射光束（６）の
反射強度はビット（９）とランド（１０）で異なる。光
スポット（１２ａ）が情報トラック（１１）からはずれ
ようとすると、他の光スポット　（１２ｂ）。

（１２ｃ）から差動電圧が得られ、これをもとに、集光
レンズ（７）の位置をディスク（８）の半径方向に動か
して調整し、光スポット（１２ａ）が常に情報トラック
（１１）−ヒにあるよう制御している。

次に動作について説明する。ＬＤ（＋）を出射した出射
光束（２）は回折格子（３）によって３本の光束に回折
分離され、ビームスプリッタ（４）によって反射され、
集光レンズ（７）により３つの光スポット（１２ａ）、
　（１２ｂ）、　（１２ｃ）としてディスク（８）上の
情報トラック（１１）に集光される。ディスク（８）に
て反射された光束は、再度集光レンズ（７）を透過し、
ビームスプリッタ（４）９円筒凸レンズ（１３）を透過
し、非点収差を与えられた後、光検知器（１４）を構成
する３つのエレメント（１４ａ）、　（１４ｂ）、　（
１４ｃ）上に３つのビーム（１５ａ）、　（１５ｂ）、
　（１５ｃ）として入射する。コノ際、中央の検知器（
１４ａ）は、ディスク（８）の回転によりビット（９）
、ランド（１０）のいずれかより光スボ、ノド（＋２ａ
）が反射される時の反射光量の差により、ディスク（８
）に記憶された情報を電気信号に変換しこの後ここには
特に図示していない回路により例えばオーディオ信号、
ビデオ信号、デジタルデータ等として利用される。

又、ディスク（８）は回転に従って面振れ、振動等によ
り集光レンズ（７）の焦点位置より光軸方向に変位する
。この焦点ずれ　は前述した非点収差を利用することに
よって光検知器（＋４ａ）上の光スポット（１５ａ）の
形状変化により検出され、サーボ回路（２７）により補
正され常にディスク（８）上の光スポットは合焦に保た
れる。

さらにディスク（８）が回転する際に、情報トラック（
１１）の蛇行、振動などの心振れにより先スポット（１
２ａ）が情報トラック（１１）の上に正しく位置しない
ことに対しては、前述したようにトラックずれ電を両側
の光検知器（１４ｂ）、　（１４ｃ）の出力差より情報
トラック（１１）とスポット（１２ａ）のずれ量として
検知し補正するという手段がとられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の光学式ヘッド装置は以上のように構成されている
ので、下記のような問題点があった。

（１）部品点数が多いため９組立工数が多く、高い精度
が出にくい。

（２）ビームスプリッタを構成するノーーフプリズムの
張り合わせ面において、接着剤などにより不要な非点収
差を発生する。

（３）光学部品等を保持する筐体が複雑になる（４）出
射光束と反射光束が直交するために装置が小型化できな
い。

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２部品点数を少なくするとともに２反射光束を
出射光束と同一方向に高い精度で取り出すことができ、
小型で安価な光学式へ・２ド装置を得ることを目的とす
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以下の面をもつ多面
体光学素子を有するものである。

（面１）光源からの光束を入射する面。

（面２）入射した光束を、光束が入射した方向と異なる
方向へ反射する面。

（而３）光束を複数の光束に分離する面。

（面４）照射光束をレンズに出射し１反射光束をレンズ
から入射する面。

（面５）照射光束を反射し反射光束透過させ両者を分離
する面。

（面６）反射光束に非点収差を与える面。

（面７）反射光束を光検知器に出射する面。

なお、（面ｌ）〜（面７）は、同一面に存在している場
合もあり、また多面体を形成する面の中には。

（面ｌ）〜（面７）の面とならない而も存在する場合が
ある。

〔作用〕

この発明における光学式ヘッド装置は。

（１）従来の回折格子からなる照射光束分離手段と、ビ
ームスプリッタからなる照射光束と反射光束を分離する
手段と９円筒凸レンズからなる非点収差発生手段を多面
体を構成する面（面３）、（面５）、（面６）に割りあ
てることにより部品を従来の３個から１個に減少させ、
互いの部品位置調整を不要とする。

（２）多面体光学素子が、ひとつの物質でできているこ
とにより、張り合わせ面や接着面が存在せず、不要な非
点収差を生じさせず。

高い精度が得られる。

（３）入射する光束を反射させる面を２つ（面２）。

（而５）もつことにより、光源からの光束の方向と、光
検知器への反射光束の方向をできるだけ平行に近づける
ことができる。これにより、光源と光検知器を接近して
置け。

光学式ヘッド装置を小型にできる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、　（１６）は多面体のプリズム光学素子で
ある。（１６ａ）はプリズム光学素子（１６）に形成し
たＬＤ（１）の出射光束（２）を回折分離する回折格子
面、（１６ｂ）は回折格子面（１６ａ）と４５°の角を
なす全反射ミラー面、　（１６ｃ）は全反射ミラー面（
＋６ａ）と平行に設けられ照射光束（５）と反射光束（
６）を分離するハーフミラ−面、（ｌａｄ）は回折格子
面（１６ａ）と平行な出射平面、（７）は照射光束（５
）をディスク（８）のピット（９）とランド（ｌＯ）よ
りなる情報トラック（１１）上に光スポット（１２ａ）
、　（１２ｂ）、　（１２ｃ）とじて集光する集光レン
ズである。なお、ディスク（８）は集光レンズ（７）の
焦点付近に置かれている。またディスク（８）によって
反射された光束は、再び集光レンズ（７）を透過し、ハ
ーフミラ−面（１６ｃ）を透過し反射光束（６）となる
。（１４）は反射光束（６）を受光した光電変換する光
検知器で素子（１４ａ）、　（１４ｂ）。

（１４ｃ）より構成され、中央素子（１４ａ）は４分割
構成となっている。

次に動作について説明する。ＬＤ（１）を出射した光束
（２）は回折格子面（１６ａ）によって３本の光束に回
折分離され、全反射ミラー面（１６ｂ）、ハーフミラ−
面（＋６ｃ）によって反射され、集光レンズ（７）によ
り３つの光スポット（１２ａ）、　（１２ｂ）、　（１
２ｃ）としてディスク（８）上の情報トラック（１１）
に集光される。

ディスク（８）にて反射された光束は、再度集光レンズ
（７）を透過し、ハーフミラ−面（１６ｃ）を屈折透過
後、光検知器（Ｉ４）を構成する３つの、素子（１４ａ
）（１４ｂ）、　（１４ｃ）上に３つのビーム（１５ａ
）、　（１５ｂ）、　（１５ｃ）として出射光束（２）
と平行に近い方向で入射する。

この時、光検知器（１４）に入射するビーム（Ｉ５）は
。

ハーフミラ−面（１６ｃ）を斜めに屈折透過することに
よって非点収差を与えられる。

この様に、従来光学系を示す第３図の回折格子（３）、
ビームスプリッタ（４）９円筒凸レンズ（１３）を第１
図に示したプリズム光学素子（１６）に置き換えること
によって、従来光学系と同様の性能を有する光学ヘッド
装置が構成できる。なおここで説明したプリズム光学素
子（１６）は、平行平板のガラス又はプラスチックを４
５°の頂角を有する平行四辺形状に切断して作成できる
ので、ビームスプリッタの様な接合面を持たず、従来光
学系の様な部品の配置誤差等も全くないため、不要な収
差を発生することがない。そして、出射光束と反射光束
の間隔は、プリズム光学部品の全反射ミラー面とハーフ
ミラ−面の間隔によって自由に設計できるので、ＬＤと
光検知器を自由に配置することができる。また２回折格
子面（１６ａ）は、蒸着膜にパターンをエツチングして
作成したり、薄膜樹脂にパターンを作成しこれを付着し
て作成できる。以−Ｆのように前記プリズム光学素子を
使用することにより構成光学部品が２個少なくなり２組
立工数も少なくなるため２部品コスト、生産コストとも
に低下する。

さらに本発明の第二の実施例を第２図に示す。

第２図において、　（１７）は第２のプリズム光学素子
である。（１７ａ）は出射光束（２）が入射する入射平
面。

（１７ｂ）は入射平面（１７ａ）と４５°の角をなしＬ
Ｄ（１）からの出射光束（２）を回折分離する反射型回
折格子面、　（１７ｃ）は反射型回折格子面（１７ｂ）
と平行かつ照射光束（５）と反射光束（６）を分離する
ノ１−フミラー面、　（１７ｄ）は入射平面（１７ａ）
と平行な出入射平面である。その他は第一の実施例と同
様である。

次に第二の実施例の動作について説明する。■７Ｄ（１
）を出射した光束（２）は、入射平面（１７ａ）を透過
し　反射型回折格子面（＋７ｂ）によって３本の光束に
回折分離され、ハーフミラ−面（１７ｃ）で反射され集
光レンズ（７）により３つの光スボ、ノド　（１２ａ）
。

（１２ｂ）、　（１２ｃ）がディスク（８）上の情報ト
ラック（１１）上に集光される。以下は第一の実施例と
同様であるので省略する。

なおＬ記実飾物では多面体が六面体の場合、そしてその
側断面が平行四辺形の場合を説明したが。

他の多面体でもよ（、また側断面が平行四辺形でなくて
もよく、上記実施例と同様の効果を奏するまた。−［−
記実飾物では側断面が４５″の頂角をもつ平行四辺形の
場合を説明したが、他の角度である場合でもよい。たと
えば３０°、６０°でもよい。

また上記実施例では、照射光束を２度反射させて反射光
束と平行となるような方向にしたが１反射光束を多面体
で１反射させて、照射光束の方向と平行になるようにし
てもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、従来の回折格子とビ
ームスプリッタ、円筒凸レンズの３個の光学素子の組み
合わせにより構成されていた光学系を多面体のプリズム
光学素子１個により実現したので反射光束と出射光束と
が平行となるように取り出すことができる。このため従
来の９０°方向に光束を分離する光学系よりも小型の光
学式へ・メト装置が実現できる。また、光学部品が２個
削減されて部品間の間隔調整が不要になり２組１γて効
率、調整精度が向ヒするとともに、光学系を保持する筐
体を簡素化することができる。又２部品点数の低減にと
もない装置の耐環境性を敗訴できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による光学式へ、メト装置
を示す構成図、第２図はこの発明の他の実施例を示す構
成図、第３図は従来の光学式ヘッド装置を示す構成図１
．第４図は非点収差による自動焦点合ねせを説明する図
である。（１）は゛ｌコ導体レーザ、（２）は出射光束
、（３）は回折格子、（４）はビームスプリッタ、（６
）は反射光束、（７）は集光レンズ、（８）はディスク
、（１３）は円筒凸レンズ、（１４）は光検知器（１６
）、　（１７）はブリスム光学素子（＋６ａ）は回折格
子面（１６ｂ）は全反射ミラー面、（１６ｃ）はノ＼−
フミラー面（１６ｄ）は出射平面、　（１７ａ）は入射
”＋’　１ｆｆｉ　、　（＋　７ｂ）は反射型回折格子
面、　（１７ｃ）はノーーフミラー面、（１７（１）は
入射平面である。なお１図中、同一符号は同一、又は＋１１当部分を示す
。

Claims

【特許請求の範囲】（ａ）光源からの光束を複数の光束に分離する照射光束
分離手段と、（ｂ）これらの照射光束を透過させ記憶媒体上でそれぞ
れ集光させ、また記憶媒体から反射してくる反射光束を
透過させるレンズと、（ｃ）前記のレンズへの照射光束とレンズからの反射光
束を分離する反射光束分離手段と、（ｄ）前記の反射光束分離手段で分離された反射光束に
非点収差を与える非点収差発生手段と、（ｅ）前記の非点収差を与えられた反射光束を受光して
光電変換する光検知器とを有する光学式ヘッド装置にお
いて、以下の面を持つ多面体光学素子を有することを特
徴とする光学式ヘッド装置（ｆ）光源からの光束を入射する面、（ｇ）入射した光束を、光束が入射した方向と異なる方
向へ反射する面、（ｈ）上記（ａ）の照射光束分離手段を配置した面、（ｉ）上記（ｂ）のレンズへ照射光束を出射し、レンズ
からの反射光束を入射する面、（ｊ）上記（ｃ）の反射光束分離手段を配置した面、（ｋ）上記（ｄ）の非点収差発生手段を配置した面、（ｌ）上記（ｅ）の光検知器に、反射光束を出射する面
。