JPH03147527A - 光学ヘッド - 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〕 本発明は周囲温度、発光出力等の変動により光源の波長
変化が生じても、安定してフォーカスエラー信号および
トラッキングエラー信号が得られるようにした光学ヘッ
ドに関するものである。

〔従来の技術〕

光学式記録媒体を用いて情報の記録、再生を行う光学式
情報記録／再生装置の光学ヘッドにおいては、一般に光
源として半導体レーザが用いられる。このような装置の
光学系を、記録媒体からの反射光が光源である半導体レ
ーザに戻り得るように構成するとノイズが発生し易くな
り、再生信号のＳ／Ｎ比の劣化の問題が生じる。

この問題を解決する方法の１つとして、例え＜ｉ特開昭
６１−１５０３９１号公報に開示されているように、光
学式記録媒体の記録面に対して記録／再生用の光束（ビ
ーム）を斜めに入射する方式（以下軸外し方式と称す）
が提案されている。この軸外し方式を適用した光学ヘッ
ドの従来例は第７図に示すように、半導体レーザ（ＬＤ
）　１から出射したレーザ光をコリメータレンズ２、ビ
ーム整形プリズム３および回折格子４を経て集光レンズ
５にその光軸に対して偏心させて入射し、光学式記録媒
体６の記録面に集光するものである。このようにした場
合、レーザ光は上記記録面に対して斜めに入射すること
になり、この記録面からの反射光は半導体レーザ１の方
向に逆行することなく集光レンズ５に再び入射し、ミラ
ー７、検出レンズ８を経て光検出器９に導かれるため、
前述した半導体レーザｌへの反射光の戻りによるノイズ
発生の問題を解消することができる。この軸外し方式は
、光カード等複屈折が生じ易い記録媒体に対しては特に
有効であり、使用されることが多い。また第７図に示す
従来例では半導体レーザ１から出射されたレーザ光はコ
リメータレンズ２で平行光束にされてビーム整形プリズ
ム３に入射されるが、コリメータレンズ２から出射され
る際の光束はその断面強度分布が楕円形状になっている
。この光束はビーム整形プリズム３の屈折面の作用によ
って、その断面強度分布がほぼ円形になる光束に変換さ
れ、ビーム整形プリズム３を出射した光束は回折格子４
を通過する際に回折されて３本の光束、すなわち＋１次
および０次、−１次の回折光となる。これら３本の光束
は集光レンズ５に光軸から外れて入射し、光学式記録媒
体６の記録面に集光されて３個のスポットを形成し、さ
らに前記記録面で反射されて集光レンズ５に再び入射し
、平行光束となって出射してミラー７で全反射されて光
路を９０＠曲げられた後検出レンズ８を経て光検出器９
上に３個のスポットを形成する。

ところでこの光学ヘッドにおいてはトラッキングサーボ
およびフォーカシングサーボを以下のように実施してい
る。すなわち光学式記録媒体６の記録面においては、ガ
イドトラック２０．２１、情報ピット２２、＋１次光ス
ポット２３．０次光スポット２４および一１次光スポッ
ト２５の配置関係は第９図に示すようになり、＋１次光
スポット２３および一１次光スポット２５は夫々ガイド
トラック２０および２１上にそのスポットのほぼ半分の
部分が乗るように配置され、０次光スポット２４はガイ
ドトラック２０、２１間に位置する情報ピット２２上に
正しく重なり得るように配置される。これらスポット２
３〜２５はまた、第８図に実線で示すように光検出器９
上にも上記と同様の配置関係で形成される。この光検出
器９は９ａ、　９ｂ、　９ｃ、　９ｄの４つの光検出要
素から成り、光検出要素９ａ、　９ｂには０次光スポッ
ト２４が、光検出要素９Ｃには＋１次光スポット２３が
、光検出要素９ｄには＝１次光スポット２５が夫々形成
される。ここで光検出要素９ａ、　９ｂ、　９ｃ、　９
ｄの出力信号を夫々１９ａ＋　　Ｉ９ｂ＋　　１９ｃ、
　　Ｌｄとすると、トラッキングエラー信号Ｔは、 Ｔ　”　Ｉ　ｓｃＩ　ｓｄ”””””””　””　（１
）フォーカシングエラー信号Ｆは、 Ｆ＝Ｉｓａ−Ｉｓｂ　　　　　　・（２）により検出す
ることができる。

得られたトラッキングエラー信号Ｔおよびフォーカシン
グエラー信号Ｆを図示しないサーボ機構に供給し、これ
ら信号Ｆ、Ｔに基づき集光レンズ５を駆動して集光レン
ズ５と光学式記録媒体６との位置関係を調整することに
より、光学式記録媒体６に正しくフォーカシングおよび
トラッキングされた状態で情報を記録／再生することが
できる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで上述したような光学ヘッドに光源として用いら
れる半導体レーザは、一般に周囲温度、発光出力等の変
動があるとその波長が変化する（例えば温度変化４０℃
で約５ｎｍ、記録モードと再生モードとの切換による出
力変動で約５ｎｍ、合計約ｌＱ　ｎｍとなる）。半導体
レーザの波長が変化すると波長分散の影響に基づきビー
ム整形プリズム３における屈折角が変化し、集光レンズ
５に入射する光束の入射角および出射角も変化する。こ
の結果、光学式記録媒体６上における３個の光スポット
の位置が変化し、さらには光検出器９上における３個の
光スポットの位置も第８図に点線で示すようにｙ軸方向
に移動してしまう。

このように半導体レーザの波長変化が生じるとあたかも
ピントが外れた状態であるかのように検出されることに
なり、前述したサーボ機構は集光レンズ５をピント外れ
の位置にオートフォーカスしてしまう。このときの合焦
位置移動の移動量は数μｍ程度（例えばビーム整形プリ
ズム３の硝材ＢＫ７、頂角３９°、集光レンズ５の焦点
距離３．５ｍｍの場合で４．５μｍ）となり、情報の高
密度記録を達成しようとする場合には無視できない量で
あり、問題となる。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、光
源の波長変化が生じても合焦位置移動の生じることのな
いオートフォーカスを実現することのできる光学ヘッド
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および作用〕この目的を達
成するため、本発明の光学ヘッドは光源と、該光源から
の光束の断面強度分布を特定の方向に変換する光束断面
強度分布変換手段と、変換後の光束を３本の光束に分割
する光束分割手段と、分割された光束を記録媒体上に３
個のスポットとして照射する照射手段と、該記録媒体か
らの反射光をフォーカスエラー信号を得るための２分割
された光検出器に導く反射光伝達手段とを具え、前記３
個の内の所定の２個のスポットからの反射光の光量差に
基づきトラッキングエラー信号を得、前記光検出器が１
個のスポットからの反射光を受光して検出する光量差に
基づきフォーカスエラー信号を得るようにした光学ヘッ
ドにおいて、前記光束断面強度分布変換手段の光束断面
強度分布の変換方向が、前記光検出器の分割方向と実質
的に同一になるようにする。

〔実施例〕

以下、本発明の各実施例を図面に基づき詳細に説明する
。

第１図は本発明の第１実施例の構成を示す図であり、第
７図の従来例と同一の部分には同一符号を付しである。

この第１実施例は従来例と同一構成部品を使用しており
、両者の相違点はビーム整形プリズム３の配置方向のみ
である。すなわち第７図の従来例ではビーム整形プリズ
ム３を光束断面強度分布の変換方向が紙面内の方向（ｘ
−ｙ平面内）になるように配置したが、本例ではビーム
整形プリズム３をｙ軸の周りに９０°回転して配置し、
光束断面強度分布の変換方向を９０°回転させて紙面と
垂直の方向（ｙ−ｚ平面内）とした。このためこの第１
実施例では半導体レーザ１の波長変化が生じた場合、ビ
ーム整形プリズム３における屈折率の変化、次いで集光
レンズ５に入射する光束の入射角の変化はｙ−ｚ平面内
で生じることになる。

したがって、光検出器９上に第２図に実線で示すように
形成された光スポット２３〜２５は点線で示すように２
軸方向に移動することになり、前述したＦ＝　　■ｓ、
−ｔ、ｔ、−（２）　により求まるフォーカスエラー信
号Ｆは、光検出要素９ａ、　９ｂの分割方向と光スポッ
トの移動方向が実質的に一致することから、この光スポ
ットの移動の影響を全く受けないものになる。このとき
Ｔ　＝　Ｉ　ｓｃＩ　９ａ　−−−（１）により求まる
トラッキングエラー信号Ｔは、光検出要素９ｃ、　　９
ｄの出力信号の差から求められるため、上述したＺ軸方
向の光スポットの移動があっても、全く影響を受けない
ものになる。

このようにビーム整形プリズム３の光束断面強度分布の
変換方向が光学式記録媒体６への光束の入射面（ｘ−ｙ
平面内）と垂直になるようにビーム整形プリズム３を配
置することによって、フォーカシング、トラッキング共
に安定した特性が得られる光学ヘッドを提供することが
できる。

第３図は本発明の第２実施例の構成を示す図、第４図は
同例のプリズム等を矢印六方向より見た図、第５図は同
例の斜視図、第６図は同例の光検出器における光スポッ
トの状態を示す図であり、第１図の第１実施例と同一の
部分には同一符号を付しである。

まず第３図によりこの例の構成を説明する。

半導体レーザ１から出射したレーザ光はコリメータレン
ズ２によって平行光束にされ、ビーム整形プリズム３に
入射する。ここでビームｌプリズム３は、入射されたレ
ーザ光の光束断面強度分布を紙面内の方向（ｘ−ｚ平面
内）に変換する。なお、光束断面強度分布の方向を変換
する方法としては光束の拡大と縮少とがあるが、この例
では楕円形分布の光束を円形分布にするように縮少によ
って変換している。この際、ビーム整形プリズム３の屈
折面に対して光束はＳ偏光となることから、この屈折面
における反射光を減少させるために、本例ではこの屈折
面に多層膜の反射防止コーティングを施しているが、ビ
ーム整形プリズム３の前に１７２波長板を挿入すること
によりＰ偏光に変換するようにすれば、単層の反射防止
膜としてもよいことは勿論である。

整形された光束は次に回折格子４に入射し、＋１次、０
次、−ｉ次の３本の回折光に分割される。

これら回折光はプリズムＩＯの斜面の点ａで全反射され
た後、第４図に示すようにプリズム１０に接合されたプ
リズム１１に入射して、プリズム１１の斜面の点すで全
反射されて集光レンズ５に入射し、そこで集光されて光
学式記録媒体６の記録面に３個の光スポットを形成する
。光学式記録媒体６で反射された光束は再び集光レンズ
５に入射し、第４図に示すようにプリズム１１の斜面の
点Ｃで全反射されて、プリズム１１とプリズム１０との
接合面へと導かれる。この接合面は２分割されており、
その内の第４図で斜線を付した部分ｅにはアルミ等を蒸
着することによりミラー面が形成されている。

したがって集光レンズ５に入射する前の光束はこの接合
面において上記ミラー面のない部分を通過するため素通
りし、集光レンズ５からの戻りの光束は上記ミラー面の
ためにこの接合面の点ｄで反射され、検出レンズ８へと
導かれる。この光束は検出レンズ８により集光され、光
検出器９上には第６図に実線で示すような＋１次光スポ
ット２３．０次光スポット２４および一１次光スポット
２５が形成される。なお第５図の斜視図は本例の光学系
の構成および作用を一層理解しやすくするためのもので
ある。

ところで本例において半導体レーザ１から発せられるレ
ーザ光の波長が変化した場合、ビーム整形プリズム３の
光束断面強度分布の変換方向は第３図に示すようにＸ軸
方向になり、光検出器９の光検出要素９ａ、　９ｂの分
割方向も第６図に示すようにＸ軸方向になって両者は実
質的に同一になることから、光スポット２３〜２５は同
図に点線で示すように、つまりＸ軸方向に移動すること
になり、合焦位置移動は生じない。したがって前述した
第１実施例と同様に、フォーカシング、トラッキング共
に安定した特性が得られる光学ヘッドを提供することが
できる。

なお周囲温度の変化に基づきビーム整形プリズム３自体
の温度が変化した場合には、その屈折率が変化してビー
ム整形プリズム３から出射する光束の傾斜角の変化を招
き、光検出器９において上述した半導体レーザのレーザ
光の波長が変化した場合と同様の光スポット２３〜２５
の移動が生じるが、その場合にも本発明においては、上
述したのと同一の理由により、フォーカシング、トラッ
キングへの影響は何ら生じないことは言うまでもない。

なお、本発明は上述した例にのみ限定されるものではな
く、幾多の変形または変更が可能である。

例えば、上記第２実施例ではプリズム１０とプリズム１
１との接触面の前面に亘って接合しているが、斜線部ｅ
以外の部分のみを接合して、斜線部ｅは空気接触面とす
ることにより全反射ミラーとして機能するようにしても
よい。さらに、第１および第２実施例では軸外し方式の
光学系を用いる場合について説明したが、これに限定さ
れるものではなく、例えばナイフェツジ法、複プリズム
法等のような、焦点位置の変化に応じて反射光の偏向角
度が変化し、その変化を２分割した光検出器で検出する
ようにした光学ヘッドにおいても効果的に適用すること
ができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、周囲温度、発光出
力の変動に伴う半導体レーザのレーザ光の波長変化や周
囲温度の変動に伴うビーム整形プリズムの屈折率の変化
が発生しても、ビーム整形プリズムの光束断面強度分布
の変換方向と光検出器の分割方向とが実質的に同一にな
るようにしであるので、合焦位置ずれおよびトラッキン
グ位置ずれが生じることはない。したがってフォーカシ
ング、トラッキング共に安定した特性が得られる光学ヘ
ッドを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の構成を示す図、第２図は
同例の光検出器上における光スポットの状態を示す図、 第３図は本発明の第２実施例の構成を示す図、第４図は
同例のプリズム等を矢印六方向より見た図、 第５図は同例の斜視図、 第６図は同例の光検出器における光スボ７）の状態を示
す図、 第７図は従来例の構成を示す図、 第８図は同例の光検出器における光スポットの状態を示
す図、 第９図は同例の光学式記録媒体のトラック構成を示す図
である。 ■・・・半導体レーザ　　　　２・・・コリメータレン
ズ３・・・ビーム整形プリズム　４・・・回折格子５・
・・集光レンズ　　　　　６・・・光学式記録媒体７・
・・ミラー　　　　　　　８・・・検出レンズ９・・・
光検出器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光源と、該光源からの光束の断面強度分布を特定の
   方向に変換する光束断面強度分布変換手段と、変換後の
   光束を３本の光束に分割する光束分割手段と、分割され
   た光束を記録媒体上に３個のスポットとして照射する照
   射手段と、該記録媒体からの反射光をフォーカスエラー
   信号を得るための２分割された光検出器に導く反射光伝
   達手段とを具え、前記３個の内の所定の２個のスポット
   からの反射光の光量差に基づきトラッキングエラー信号
   を得、前記光検出器が１個のスポットからの反射光を受
   光して検出する光量差に基づきフォーカスエラー信号を
   得るようにした光学ヘッドにおいて、 前記光束断面強度分布変換手段の光束断面 強度分布の変換方向が、前記光検出器の分割方向と実質
   的に同一になるようにしたことを特徴とする光学ヘッド
   。