JPH06131675A - 光ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レンズの組付け後に発生する誤差に対して調
整することにより、組付け易く、信号検出の信頼性の高
い光ヘッドを提供することを目的とする。 【構成】 レーザ光源１から出射された光をコリメート
し、このコリメートされた光を集光して光ディスク６の
面上に照射することにより情報の記録等を行うと共に、
光ディスク６からの反射光を信号検出光学系７内で集束
させ、その集束光を受光素子１０，１２に検出させるこ
とにより情報を再生する再生信号や、フォーカスエラー
信号Ｆｏ、トラックエラー信号Ｔｒの検出を行う光ヘッ
ドにおいて、レーザ光源１からの出射光ａが受光素子１
０，１２に検出されるまでの間の光路中に、ビームの焦
点距離の調整を行う焦点可変レンズ２を配設し、その焦
点距離のずれ量を検出して焦点可変レンズ２の焦点を常
に最適の焦点距離に保つように調整する可変レンズ焦点
距離調整手段１６，１７を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、レーザプリン
タのレンズに応用することが可能な焦点可変レンズを備
えた光ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来における光ヘッドの一例を図８に基
づいて説明する。レーザ光源としての半導体レーザ１か
ら出射された光は、コリメートレンズ２によりコリメー
トされ平行光となり、その平行光はビームスプリッタ３
により反射されて立上げミラー４により上方に向けら
れ、対物レンズ５により集光されて光ディスク６の面上
に照射され、これにより情報の記録や消去等が行われ
る。また、光ディスク６からの反射光は、入射経路とは
逆の経路を辿っていき再びビームスプリッタ３に入射し
今度はこれをそのまま透過して信号検出光学系７内に導
かれる。この信号検出光学系７内では、その光ディスク
６からの反射光は検出レンズ８により集光され集束光と
なり偏光ビームスプリッタ９に入射し、これにより透過
光Ｔと反射光Ｋとに分離される。透過光Ｔは受光素子１
０に検出され、反射光Ｋはシリンドリカルレンズ１１に
より非点を発生した状態となり受光素子１２に検出され
る。

【０００３】そして、受光素子１０からはトラックエラ
ー信号Ｔｒを検出し、受光素子１２からは非点収差法に
よりフォーカスエラー信号Ｆｏを検出し、それら２つの
受光素子１０，１２から情報の再生となる再生信号を検
出する。これら各種信号はアクチュエータ制御回路１３
に送られ、レンズアクチュエータ１４を駆動させ対物レ
ンズ５の位置調整を行うことにより、光スポットがディ
スク面でオントラックの合焦状態となるように調整する
ことができる。従って、これにより常に正常な状態で、
情報の記録、再生、消去等を行うことが可能となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したような光ヘッ
ドにおいては、フォーカスエラー信号Ｆｏやトラックエ
ラー信号Ｔｒにオフセットが載らないように、コリメー
トレンズ２、検出レンズ８、対物レンズ５等の組付け調
整を正確に行う必要がある。また、その一方で、光ヘッ
ドは高速アクセス等の要求からその小型化が必須の条件
とされ、その小型化に伴ってその組付けには厳しい精度
が要求される。また、仮に正確な組付けがなされたとし
ても、使用環境に伴う光学部品及び接着状況などの経時
変化、さらには、温度変化に伴う半導体レーザ１のモー
ドホップなどにより誤差が生じることも考えられる。

【０００５】しかし、図８のような装置を含めた従来の
光ヘッドに用いられているレンズ（対物レンズ、コリメ
ートレンズ、検出レンズ等）は固定焦点型のレンズであ
り、組付け後に発生する誤差に対しては制御手段をもっ
ておらず、組付け時に環境変化に対する誤差範囲を設定
して誤差がその範囲に収まるように組付けしているに留
まっている。また、特開昭６３−１８５３３号に開示さ
れている発明では、固定焦点レンズの他に、焦点可変レ
ンズも用いているが、この場合には対物レンズに限定し
ているのみであり、その適用範囲は狭いものとなってい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、レーザ光源から出射された光をコリメートし、この
コリメートされた光を集光して光ディスクの面上に照射
することにより情報の記録等を行うと共に、前記光ディ
スクからの反射光を信号検出光学系内で集束させ、その
集束光を受光素子に検出させることにより情報を再生す
る再生信号や、フォーカスエラー信号、トラックエラー
信号の検出を行う光ヘッドにおいて、前記レーザ光源か
らの出射光が前記受光素子に検出されるまでの間の光路
中に、ビームの焦点距離の調整を行う焦点可変レンズを
配設し、その焦点距離のずれ量を検出し前記焦点可変レ
ンズの焦点を常に最適の焦点距離に保つように調整する
可変レンズ焦点距離調整手段を設けた。

【０００７】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明において、焦点可変レンズを、出射光を光ディスク
に集光するための対物レンズとして用いた。

【０００８】請求項３記載の発明では、請求項１記載の
発明において、焦点可変レンズを、出射光のコリメート
を行うコリメートレンズとして用いた。

【０００９】請求項４記載の発明では、請求項１記載の
発明において、焦点可変レンズを、情報を再生する再生
信号やフォーカスエラー信号さらにはトラックエラー信
号の検出を行うために、光ディスクからの反射光を集束
させる検出レンズとして用いた。

【００１０】

【作用】請求項１記載の発明においては、焦点可変レン
ズを用いることにより、組付け後にレンズの焦点距離の
調整が行えるため、光軸方向のレンズ組付けに起因する
オフセット量を最小に抑えることが可能となる。また、
使用中に温度変化などの何らかの原因によりレーザ光源
の波長が変わったり、光学部品の経時変化などにより現
状のレンズの焦点距離では誤差が生じたような場合、可
変レンズ焦点距離調整手段によりそのような誤差を検知
してフィードバック制御することにより、経時変化に強
く常に誤差の小さな光ヘッドを実現することが可能とな
る。

【００１１】請求項２記載の発明においては、焦点可変
レンズを対物レンズとして用いることにより、フォーカ
ス用アクチュエータが不要となり、小型化軽量化の面で
有利とさせることが可能となり、また、機械的な可動部
分を少なくさせることが可能となる。

【００１２】請求項３記載の発明においては、焦点可変
レンズをコリメートレンズとして用いて焦点距離の調整
を行うことにより、レンズ組付け後にコリメート調整を
行え、これによりコリメート調整がしやすくしかも正確
に行うことが可能となり、また、常に最適なコリメート
状態に組付けることが可能となる。

【００１３】請求項４記載の発明においては、焦点可変
レンズを検出レンズとして用いて焦点距離の調整を行う
ことにより、レンズ組付け調整後に検出レンズの光軸方
向位置調整を行うことが可能となる。

【００１４】

【実施例】請求項１記載の発明の一実施例を図１〜図３
に基づいて説明する。なお、光ヘッドの全体構成につい
ては従来技術（図８参照）で述べたので、その同一部分
についての説明は省略し、その同一部分については同一
符号を用いる。

【００１５】図１は、光ヘッドの全体構成を示すもので
あり、半導体レーザ１から出射された光はコリメートレ
ンズ２によりコリメートされ、このコリメートされた光
は対物レンズ５により集光されて光ディスク６の面上に
照射され、これにより情報の記録等が行われ、また、光
ディスク６からの反射光はビームスプリッタ３により信
号検出光学系７内に導かれ、その集束光はナイフエッジ
プリズム１５により反射光Ｋと透過光Ｔとに２分割さ
れ、反射光Ｋは受光素子１０に受光されトラックエラー
信号Ｔｒの検出を行い、透過光Ｔは受光素子１２に受光
されフォーカスエラー信号Ｆｏの検出が行われ、さら
に、これら２つの受光素子１０，１２の受光量の値から
再生信号を検出することができる。

【００１６】本実施例では、このような光ヘッドにおい
て、前記半導体レーザ１からの出射光ａが前記受光素子
１０，１２に検出されるまでの間の光路中に、ビームの
焦点距離の調整を行う焦点可変レンズを配設すると共
に、その焦点距離のずれ量を検出し前記焦点可変レンズ
の焦点を常に最適の焦点距離に保つように調整する可変
レンズ焦点距離調整手段を設けたものである。具体例と
して、この図１では、焦点可変レンズをコリメートレン
ズ２として用いた。また、可変レンズ焦点距離調整手段
は、レンズの焦点を常に最適の焦点距離に保つように調
整するコリメートレンズ駆動制御回路１６と、焦点距離
のずれ量を検出するコリメートレンズ焦点ずれ検出回路
１７とからなっている。この場合、前記コリメートレン
ズ駆動制御回路１６は前記コリメートレンズ２に接続さ
れ、前記コリメートレンズ焦点ずれ検出回路１７はビー
ムスプリッタ３により反射された反射光ｂを検出する。

【００１７】ここで、焦点可変レンズ（ここでは、コリ
メートレンズ２として用いる）の構成及びその動作原理
を図２及び図３に基づいて説明する。図２はその焦点可
変レンズの構成を示すものである。このレンズの材質と
しては、例えばＰＬＺＴなどの電気光学効果の高い結晶
を用いる。このような結晶の表面に電極１８を数個所取
付け電圧を印加することにより、結晶内に電界分布が発
生し、電気光学効果により電界強度に対応して屈折率分
布が生じる。図３（ａ）（ｂ）は、それぞれ形状の異な
る電極１８の形成された結晶内に、入射ビーム１９が通
過した場合の様子を示すものである。（ａ）のような四
角形状の電極１８ではビームは集束する形となり、いわ
ゆる凸レンズ作用を得る。これに対して、（ｂ）のよう
な円形状の電極１８ではビームは発散する形となり、い
わゆる凹レンズ作用を得る。このように電界がかかって
いる部分とそうでない部分との屈折率の違いによりレン
ズ効果を得ることができる。従って、このようなことか
ら、屈折率分布を電極１８の大きさ、形、電界の強さな
どを制御することにより、レンズ作用が引き起こされ
る。焦点距離の調整は、印加電圧を制御することにより
変えることができる。また、その他のレンズ構成例とし
て、液晶レンズ、高分子レンズなど焦点距離を外部より
制御できるレンズを用いるようにしてもよい。なお、焦
点可変レンズは、印加電圧の掛け方によりシリンドリカ
ルレンズ的な１次元的集光や、通常のレンズの２次元的
な集光も可能なため、従来の非点収差法やナイフエッジ
法、ダブルビームサイズ法などのような検出方式にも対
応させることができる。

【００１８】次に、コリメートレンズ駆動制御回路１６
と、コリメートレンズ焦点ずれ検出回路１７とから構成
される可変レンズ焦点距離調整手段の働きについて述べ
る。今、焦点可変レンズであるコリメートレンズ２を通
過した出射光ａはビームスプリッタ３により反射され、
その反射光ｂがコリメートレンズ焦点ずれ検出回路１７
に検出される。この回路によりコリメートレンズ２の焦
点ずれ量を検知し、その検知された信号はコリメートレ
ンズ駆動制御回路１６に送られる。これにより、その駆
動回路はコリメートレンズ２を駆動して焦点距離を変え
ることができる。

【００１９】上述したように、焦点可変可能なコリメー
トレンズ２を用いることにより、組付け後にレンズの焦
点距離の調整が行えるため、光軸方向のレンズ組付けに
起因するオフセット量を最小に抑えることができ、これ
により、組付け易く、誤差の小さな光ヘッドを実現する
ことができる。また、可変レンズ焦点距離調整手段をな
すコリメートレンズ駆動制御回路１６とコリメートレン
ズ焦点ずれ検出回路１７とを設けたことにより、使用中
に温度変化などの何らかの原因により半導体レーザ１の
波長が変わったり、光学部品の経時変化などにより現状
のレンズの焦点距離では誤差が生じたような場合、その
ような誤差を検知してフィードバック制御することによ
って、経時経変化に強く常に誤差の小さな光ヘッドを実
現することができる。

【００２０】次に、請求項２記載の発明の一実施例を図
４に基づいて説明する。なお、請求項１記載の発明と同
一部分についての説明は省略し、その同一部分について
は同一符号を用いる。

【００２１】ここでは、焦点可変レンズを、出射光ａを
光ディスク６に集光するための対物レンズ５として用い
たものである。また、前述した図１の実施例では焦点距
離のずれ量を検出する手段としてコリメートレンズ焦点
ずれ検出回路１７を別個に設けたが、このように新たに
検出系を設けたのでは小型化という厳しい設計条件を満
足させることはできない。そこで、本実施例では、焦点
距離のずれ量を検出する手段として現行の光学系で用い
られている受光素子１２を利用するようにしたものであ
る。これにより、可変レンズ焦点距離調整手段は、その
現行の受光素子１２と、対物レンズ５の焦点を常に最適
の焦点距離に保つように調整する対物レンズ焦点駆動制
御回路２０とから構成されている。

【００２２】このような構成において、受光素子１２を
用いて現行のフォーカスエラー信号Ｆｏを検出し、この
検出されたフォーカスエラー信号Ｆｏを対物レンズ焦点
駆動制御回路２０に送ることにより対物レンズ５の焦点
距離を変えることができ、これにより、ディスク面上に
おいて常に合焦した状態での光スポットを得ることがで
きるようになる。

【００２３】従って、このように焦点可変レンズを現使
用環境に応じた対物レンズ５として用い焦点距離調整を
行うことにより、フォーカス用アクチュエータが不要と
なり、小型化、軽量化を図ることができるようになり、
しかも、機械的な可動部分を少なくさせられるため、振
動や内部空気流の変動に強い光ヘッドを実現することが
できる。また、可変レンズ焦点距離調整手段は、既存の
受光素子１２を用いて焦点距離のずれ量を検出している
ため部品点数をさらに削減できるようになり、請求項１
記載の実施例の場合よりも一段と装置の小型化を図るこ
とができる。

【００２４】次に、請求項３記載の発明の一実施例を図
５に基づいて説明する。なお、請求項１，２記載の発明
と同一部分についての説明は省略し、その同一部分につ
いては同一符号を用いる。

【００２５】ここでは、焦点可変レンズを、出射光ａの
コリメートを行うコリメートレンズ２として用いたもの
である。また、可変レンズ焦点距離調整手段としては、
焦点距離のずれ量を検出するために用いる現行の受光素
子１０，１２と、コリメートレンズ２の焦点を常に最適
の焦点距離に保つように調整するコリメートレンズ焦点
駆動制御回路２１とにより構成する。

【００２６】このような構成において、コリメートレン
ズ２が最適な状態でないと、ディスク面上の集光スポッ
トに非点収差が生じる。このような非点収差による変化
は、受光素子１０，１２を用いて再生信号の信号レベル
変化、すなわち、信号レベルの低下として検知すること
ができる。従って、このような再生信号の信号レベルの
変化を判断基準として信号レベルが高くなるように、コ
リメートレンズ焦点駆動制御回路２１を通じてコリメー
トレンズ２にフィードバックをかけることにより、ディ
スク面での集光スポットを常に合焦状態に保つことがで
きる。

【００２７】従って、このように焦点可変レンズを現使
用環境に応じたコリメートレンズ２として用い焦点距離
調整を行うことにより、レンズ組付け後にコリメート調
整を行うことができ、これによりコリメート調整がしや
すく、しかも、正確な調整を行うことができる。また、
これにより常に最適なコリメート状態に組付けられるた
め、組付け易く、組付け誤差の小さな光ヘッドを実現す
ることができる。

【００２８】次に、請求項４記載の発明の一実施例を図
６に基づいて説明する。なお、請求項１〜３記載の発明
と同一部分についての説明は省略し、その同一部分につ
いては同一符号を用いる。

【００２９】ここでは、焦点可変レンズを、情報を再生
する再生信号やフォーカスエラー信号Ｆｏ、トラックエ
ラー信号Ｔｒの検出を行うために光ディスク６からの反
射光を集束させる検出レンズ８として用いたものであ
る。また、可変レンズ焦点距離調整手段としては、焦点
距離のずれ量を検出するために用いる現行の受光素子１
０と、検出レンズ８の焦点を常に最適の焦点距離に保つ
ように調整する検出レンズ焦点駆動制御回路２３とによ
り構成する。なお、新たな受光素子２２に光を導くため
にナイフエッジプリズム１５により分岐された光路中に
偏光ビームスプリッタ２４を配置する。

【００３０】このような構成において、検出レンズ８に
光軸方向の位置ずれがあると、フォーカスエラー信号Ｆ
ｏにオフセットがのり、ディスク面上に光スポットが集
光されず、これにより２つの受光素子１０，２２の和と
して得られる再生信号の信号レベルは落ちる。このよう
な再生信号の信号レベルを判断基準として、信号レベル
が高くなるように、検出レンズ焦点駆動制御回路２３を
通じて検出レンズ８にフィードバックをかけることによ
り、ディスク面上で光スポットを常に合焦状態に保つこ
とができる。

【００３１】従って、焦点可変レンズを現使用環境に応
じた検出レンズ８として用い焦点距離調整を行うことに
より、レンズ組付け調整後に検出レンズ８の光軸方向の
位置調整を行うことができ、これにより組付けやすく、
組付け誤差の小さな光ヘッドを実現することができる。

【００３２】最後に、温度変化による半導体レーザ１
（ＬＤ）のモードホップに対応させる方法について述べ
る。図７はその一例を示すものであり、半導体レーザ１
の前方の光路中にＬＤケース２５に一体化して形成され
た回折格子２６を配設しておく。そして、今、通常の出
射光ａに対してレーザ波長が飛ぶと、回折光ｃの回折角
が変化し、フォトダイオード２７（ＰＤ）上での集束位
置が異なる。この集束位置の違いによりモードホップを
検出し、この検出された信号に応じて焦点可変レンズの
焦点距離を変えることにより、モードホップの変動に対
応させることができる。その他の方法としては、半導体
レーザ１の駆動温度を検知し、その検知信号に応じて焦
点可変レンズの焦点距離を変える方法等が考えられる。

【００３３】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、レーザ光源から
出射された光をコリメートし、このコリメートされた光
を集光して光ディスクの面上に照射することにより情報
の記録等を行うと共に、前記光ディスクからの反射光を
信号検出光学系内で集束させ、その集束光を受光素子に
検出させることにより情報を再生する再生信号や、フォ
ーカスエラー信号、トラックエラー信号の検出を行う光
ヘッドにおいて、前記レーザ光源からの出射光が前記受
光素子に検出されるまでの間の光路中に、ビームの焦点
距離の調整を行う焦点可変レンズを配設し、その焦点距
離のずれ量を検出し前記焦点可変レンズの焦点を常に最
適の焦点距離に保つように調整する可変レンズ焦点距離
調整手段を設けたので、焦点可変レンズにより、組付け
後にレンズの焦点距離の調整が行えるため、光軸方向の
レンズ組付けに起因するオフセット量を最小限に抑える
ことができ、これにより組付け易く、組付け誤差の小さ
な光ヘッドを実現することができるものである。また、
可変レンズ焦点距離調整手段を設けたことにより、使用
中に温度変化などの何らかの原因によりレーザ光源の波
長が変わったり、光学部品の経時変化などにより現状の
レンズの焦点距離では誤差が生じたような場合、そのよ
うな誤差を検知してフィードバック制御することができ
るため、経時変化に強く常に誤差の小さな光ヘッドを実
現することができるものである。

【００３４】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、焦点可変レンズを、出射光を光ディスクに
集光するための現行の対物レンズとして用いたので、フ
ォーカス用アクチュエータが不要となり、小型化軽量化
を一段と図ることができる。また、機械的な可動部分が
少なくなるため、振動や内部空気流の変動に強い光ヘッ
ドを実現させることができるものである。

【００３５】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、焦点可変レンズを、出射光のコリメートを
行うコリメートレンズとして用いたので、レンズ組付け
後にコリメート調整を行えるため、コリメート調整がし
やすくなりしかも正確な調整を行うことができる。ま
た、常に最適なコリメート状態に組付けることができる
ため、組付け易く、組付け誤差の小さな光ヘッドを実現
させることができるものである。

【００３６】請求項４記載の発明は、請求項１記載の発
明において、焦点可変レンズを、情報を再生する再生信
号やフォーカスエラー信号さらにはトラックエラー信号
の検出を行うために光ディスクからの反射光を集束させ
る検出レンズとして用いたので、レンズ組付け調整後に
検出レンズの光軸方向位置調整を行うことができ、これ
により組付け易く、組付け誤差の小さな光ヘッドを実現
させることができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載の発明の一実施例である光ヘッド
を示す構成図である。

【図２】焦点可変レンズの構成を示す斜視図である。

【図３】焦点可変レンズに電界をかけた場合におけるレ
ンズ作用を示す動作原理図である。

【図４】請求項２記載の発明の一実施例である光ヘッド
を示す構成図である。

【図５】請求項３記載の発明の一実施例である光ヘッド
を示す構成図である。

【図６】請求項４記載の発明の一実施例である光ヘッド
を示す構成図である。

【図７】半導体レーザのモードホップ検出機構を示す側
面図である。

【図８】従来の光ヘッドを示す構成図である。

【符号の説明】

１ レーザ光源 ２ コリメートレンズ
（焦点可変レンズ） ５ 対物レンズ（焦点
可変レンズ） ６ 光ディスク ８ 検出レンズ（焦点
可変レンズ） １０，１２，２２ 受光素子 １６，１７，２０，２１，２３ 可変レンズ焦点距
離調整手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光源から出射された光をコリメー
   トし、このコリメートされた光を集光して光ディスクの
   面上に照射することにより情報の記録等を行うと共に、
   前記光ディスクからの反射光を信号検出光学系内で集束
   させ、その集束光を受光素子に検出させることにより情
   報を再生する再生信号や、フォーカスエラー信号、トラ
   ックエラー信号の検出を行う光ヘッドにおいて、前記レ
   ーザ光源からの出射光が前記受光素子に検出されるまで
   の間の光路中に、ビームの焦点距離の調整を行う焦点可
   変レンズを配設し、その焦点距離のずれ量を検出して前
   記焦点可変レンズの焦点を常に最適の焦点距離に保つよ
   うに調整する可変レンズ焦点距離調整手段を設けたこと
   を特徴とする光ヘッド。
2. 【請求項２】 焦点可変レンズを、出射光を光ディスク
   に集光するための対物レンズとして用いたことを特徴と
   する請求項１記載の光ヘッド。
3. 【請求項３】 焦点可変レンズを、出射光のコリメート
   を行うコリメートレンズとして用いたことを特徴とする
   請求項１記載の光ヘッド。
4. 【請求項４】 焦点可変レンズを、情報を再生する再生
   信号やフォーカスエラー信号さらにはトラックエラー信
   号の検出を行うために光ディスクからの反射光を集束さ
   せる検出レンズとして用いたことを特徴とする請求項１
   記載の光ヘッド。