JPH06215432A - 光ヘッド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型，簡素化された光学系を持つ光磁気記録
再生用光ヘッド装置を提供する。 【構成】 光源であるところの半導体レーザ17と同一面
にサーボ信号検出のための第１の光検出器23、半導体レ
ーザ17に対して対称の位置に第２の光検出器24および偏
光膜25からなる検光子を設けるとともに、この検光子か
らの反射光を受ける第３の光検出器26を反射方向の任意
の場所に設けることにより、固定光学系５をコンパクト
にまとめることができ、光磁気信号を再生することがで
きるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光によって情報を記録
または再生する光ヘッド装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、光を利用して情報の記録や再生を
行う技術はめざましい進歩を遂げている。予め記録され
ている音声や文字，画像データを読み出す再生専用の光
学装置、いわゆるコンパクトディスク(ＣＤ)，ＣＤ−Ｒ
ＯＭ，レーザディスクなどと、それぞれ呼ばれているも
ので、基本的な技術，市場とも成熟期にある。

【０００３】また、コンピュータの２次記憶装置，リラ
イタブルファイリング装置などに近年ますますその利用
範囲を広げてきているデータの消去や、再書き込み可能
な光ディスク装置や相変化型ディスク装置などの書換え
型ディスク装置などが現在、技術的改良，市場規模拡
大，シェア獲得などを目指し、本格的な立ち上り時期を
迎えつつある。

【０００４】これらの技術的発展を支えているものは市
場のニーズもあるが、半導体レーザ技術，光学技術，媒
体技術，信号処理技術，精密加工技術などの多くの周辺
技術発展の寄与するところが大きいといえる。今後ます
ます技術の発展，市場規模の拡大に伴って、光ディスク
装置はデータ記憶装置として、その地位を築いて行くも
のと思われる。

【０００５】この光ディスク装置において記録媒体への
書き込みまたは再生を行う場合、対物レンズで集光した
光スポットを目的とするトラックまたはピット位置に正
確に追従させなければならない。このために光束に対し
て対物レンズを、フォーカス方向すなわち光束の光軸方
向と、トラッキング方向すなわち媒体の記録方向と光軸
方向に対して直角方向に駆動する必要がある。

【０００６】この２方向の駆動手段すなわちアクチュエ
ータは、それぞれいくつかの方法が提案されており、実
際に製品化されているものも多い。トラッキング駆動手
段の一つとして対物レンズを光ディスクのタンジェンシ
ャル方向へ直接駆動する方法がある。しかし、今後ます
ますその機能が要請されている目標トラック，目標デー
タへのアクセス速度の向上，記録データの高速転送に関
る光ディスク回転数の高速化，これらに関るところの対
物レンズアクチュエータを含む光ヘッド部の軽量化や振
動に対する周波数応答特性向上等に鑑みて、トラッキン
グ動作のため対物レンズおよび近傍の光学部品を直接動
かすことなく、アクセス動作を行わない部分すなわち固
定光学系により前述の動作をする試みが行われている。

【０００７】前記対物レンズ等を駆動しないということ
は、その位置に駆動のためのアクチュエータを配置しな
くて済むということであり、アクセスのために移動する
光ピックアップのウェイトを低減することができ、さら
に機構部の剛性を高めることができ、高い周波数域での
振動に対して安定した動作を行うことができるようにな
る。

【０００８】このような従来の光ヘッド装置について、
図６ないし図８を参照しながらその詳細を説明する。図
６は従来の光ヘッド装置の光学系を含む主要部分の構成
図を示す。同図において、光源であるところの半導体レ
ーザ１から射出された光束は、コリメータレンズ２によ
って平行光束に変換された後、偏光ビームスプリッタ３
に入射し任意の直線偏光成分のみを透過し、さらに反射
ミラー４で反射され、固定光学系５から移動光学系６に
入射する。

【０００９】この移動光学系６に入射した光はさらに跳
ね上げミラー７で反射した後、フォーカスアクチュエー
タ15を有する対物レンズ８に入射し、対物レンズ８の集
光作用によって記録媒体面９に結像する。結像されたス
ポットによって記録媒体面９に予め記録されていた光磁
気信号を光の偏光面のカー回転角としてピックアップ
し、もしくは光を照射し、外部磁界(図示せず)の方向に
媒体の磁化方向を変化させることによりデータを記録す
る。また、サーボ動作に必要な光信号情報もピックアッ
プする。

【００１０】さらに、記録媒体面９から前記信号成分を
含んだ反射戻り光は再び対物レンズ８に導かれ、跳ね上
げミラー７で反射された後、固定光学系５に入射する。
この光束はさらに反射ミラー４によって反射し、偏光ビ
ームスプリッタ３によって光路変更され、光検出部10へ
導かれる。この光検出部10へ入射した光は集光レンズ11
およびシリンドリカルレンズ12を透過し、検光子プリズ
ム16に入射する。

【００１１】この検光子プリズム16によって２つの偏光
成分に分離され、第１の光検出器１３と第２の光検出器
１４へＰ波，Ｓ波の偏光面成分ごとに分離され、光磁気
信号の再生をするとともに、第１の光検出器13によりフ
ォーカシングおよびトラッキングに関る信号、すなわち
エラー信号ＦＥ，ＴＥを検出する。この検出方法につい
ては、それぞれいくつかの方法が考案されているが、こ
こではフォーカシングのために非点収差法、トラッキン
グのためにはプッシュプル法を用いた光ディスク装置を
示す。

【００１２】まずフォーカシングに関る動作説明を行
う。記録媒体面９からの戻り光束は、偏光ビームスプリ
ッタ３によって光検出部10側へ分離される。この光検出
部10への光路の途中に集光レンズ11およびシリンドリカ
ルレンズ12が配置されている。集光レンズ11によって略
平行な戻り光束は第１の光検出器13へと集光されつつ、
またシリンドリカルレンズ12によって光軸上の収差であ
る非点収差が発生させられる。この非点収差のパターン
が、対物レンズ８の記録媒体面９へのフォーカス，デフ
ォーカスに伴って楕円パターン，最小錯乱円といわれる
真円パターン，前述楕円パターンと直角方向の母線を持
つ楕円パターンと各々パターンが変化する。

【００１３】最小錯乱円の位置に、図７に示すような４
つに分割されたフォトダイオードＳ１〜Ｓ４からなる第
１の光検出器13を、楕円パターンの母線方向と45°相対
的に軸上回転された形で設置する。この４つのフォトダ
イオードの対角線方向の和それぞれの差動出力をとるこ
とによって、図８に示すような対物レンズのデフォーカ
スに伴うフォーカスエラー信号ＦＥの特性を示す。この
フォーカスエラー信号ＦＥをフォーカスアクチュエータ
15にフィードバックすることによってフォーカスサーボ
を作動させる。

【００１４】次に、トラッキングの動作について説明す
る。記録媒体面９へ結像した光スポットは、案内トラッ
クまたは記録ピットで図７に示す＋１次，−１次の回折
光７a，７bを発生し、この回折光７a，７bと正反射光で
ある０次回折光７cとが光検出面上で相互にその一部が
干渉部分７dを起こし、その光検出エリア７eでの光強度
の減少をきたす。図７に示すパターンのように、＋１
次，−１次の回折光７a，７bと０次回折光７cとが、そ
れぞれ０次回折光７cを中心として線対称の位置にそれ
ぞれ前述の干渉部分７dができる。結像スポットが記録
トラック部分または記録ピット部分の中心に位置してい
る場合には、それぞれの干渉部分の強度バランス、すな
わち前述線対称の線を境とする２つのエリアの光強度の
和が等しくなる。

【００１５】また結像スポットが前述中心部分からずれ
を生じた場合には、前述２つのエリアの光強度の和のバ
ランスが崩れ、この崩れ量すなわち光強度の差動信号が
トラッキングエラー信号ＴＥとなる。このトラックずれ
に伴うトラッキングエラー信号ＴＥの特性を図５に示
す。第１の光検出器13からのトラッキングエラー信号
は、一旦、信号処理部へと導かれ、トラックエラーすな
わち目的とするところのトラックと対物レンズ８によっ
て結像されたスポットのずれに応じたアクチュエータ駆
動電流を発生させる。

【００１６】このアクチュエータ駆動電流が反射ミラー
のアクチュエータ４aのムービングコイルに流れること
によって、磁石に作用して反射ミラー４を一定の方向へ
任意の量だけ駆動する。この反射ミラー４はガルバノミ
ラーと呼ばれ、入射光を反射ミラーのアクチュエータ４
aの傾き角度と同量だけ射出光を傾けて反射することが
できる。このように移動部とトラッキングのためのアク
チュエータ機構とを分離することによって、先に述べた
ように移動部の軽量化および構造の高剛性化を実現する
ことができ、アクセススピード向上，光ディスクの高速
回転に対応することができる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の光学ヘッド装置においては、フォーカス，トラ
ッキングのサーボ信号，特に光磁気信号を得るために、
偏光ビームスプリッタ３により戻り光を分離し、往路側
とは別に集光レンズ11，シリンドリカルレンズ12，検光
子プリズム16などからなる光検出のための光学系を構成
しなければならず、光学部品点数もそれぞれの処理に応
じた数量が必要になり、光学系全体の大きさが大きくな
ってしまうという欠点があった。

【００１８】本発明は上記課題を解決するもので、より
小型，簡素化した光ディスク装置を提供することを目的
とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体レーザ
からの射出光を平行光束に変換するコリメータレンズ
と、このコリメータレンズからの平行光束を記録媒体面
に集光する対物レンズと、前記平行光束を対物レンズへ
導く誘導機構と、前記記録媒体面からの反射光を検出す
る少なくとも３つの光検出部からなり、前記半導体レー
ザに近接し、かつ半導体レーザからの射出光束と直角を
なす面内に第１の光検出部を有し、また半導体レーザ射
出位置を点対称とする位置に第２の光検出部を有し、こ
の第２の光検出部の入射光から見た側に偏光分離手段を
有し、この偏光分離手段面で反射された光を検出する第
３の光検出部を有することを特徴とする。また前記誘導
機構は光分離機能ガルバノミラーより構成され、また前
記光分離機能ガルバノミラーの反射面に設置された反射
型の回折格子またはホログラム素子により構成されてい
る。

【００２０】

【作用】本発明によれば、コリメータレンズに集光レン
ズ，ガルバノミラーに戻り光分離機能を付加するととも
に、簡単な構成により光磁気信号検出手段を実現するこ
とができ、光学系の小型，簡素化ができるように構成さ
れているものである。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図１から図５
を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施例で
ある光ヘッド装置の構成図を示すもので、図中、固定光
学系５の17は光源となる半導体レーザ、18はコリメータ
レンズ、19は反射型回折格子または反射型ホログラムか
らなる反射ミラー、23は第１の光検出器であり、前記半
導体レーザ17に近接し、かつ半導体レーザ17からの射出
光束と直角をなす面内に配置される。24は第２の光検出
器であり、前記半導体レーザ17のレーザ射出位置を点対
称とする位置に配置される。25は前記第２の光検出器24
の入射面に配置された偏光分離手段であるところの偏光
膜、26は第３の光検出器であり、前記偏光分離手段の偏
光膜25で反射された光を検出するものである。

【００２２】また、移動光学系６の20は跳ね上げミラ
ー、21は対物レンズ、22は記録媒体面である。

【００２３】以上のように構成された光ヘッド装置の動
作を説明すると、光源であるところの半導体レーザ17か
ら射出された光束は、コリメータレンズ18によって平行
光束に変換された後、反射ミラー19によって反射され
る。この反射ミラー19によって反射された光束は、さら
に跳ね上げミラー20によって反射され、対物レンズ21に
入射する。この対物レンズ21によって、光束は所定の大
きさのスポットとして記録媒体面22に結像させられ、こ
の記録媒体面22へ光磁気信号として外部磁界(図示せず)
の磁界方向へ、記録媒体面22に塗布された磁気記録媒体
の磁界方向を反転させることによって、情報の記録また
は偏光面の回転角の変化を検出することにより情報の再
生を行う。

【００２４】次に、記録媒体面22からのこのような光磁
気情報およびフォーカシング，トラッキングのためのサ
ーボ駆動の情報を含んだ反射光束は、再び対物レンズ21
へ戻り略平行光に変換された後、跳ね上げミラー20を経
て前記反射ミラー19に入射する。この反射ミラー19は反
射型回折格子または反射型ホログラムからなり、ＵＶ硬
化樹脂等で平面または曲面に形成されており、この面で
反射光束の一部が回折され、＋１次回折光が第１の光検
出器23上へ後述のごとく所定のパターンとして結像する
ように製作されている。この＋１次回折光は、さらにコ
リメータレンズ18によって集光作用を受け第１の光検出
器23に到着し、後述するごとくサーボ駆動のために利用
される。

【００２５】さらに戻り光のうち、−１次回折光はコリ
メータレンズ18を経て集光しながら第１の光検出器23の
半導体レーザ17に対して対称な位置に設置されている第
２の光検出器24に到達する。この第２の光検出器24の入
射面には、偏光分離手段であるところの偏光膜25が戻り
直線偏光に対してほぼ45°傾けて取り付けられており、
反射光は第３の光検出器26で捉えられ、第２の光検出器
24および第３の光検出器26の差動信号をとることによっ
て光ディスクに記録されている光磁気信号を再生するこ
とができる。

【００２６】上記したように本実施例は、光学部分の配
置上も従来の光学部品の配置と比較して、図６に示した
偏光ビームスプリッタ３および集光レンズ11，シリンド
リカルレンズ12，検光子プリズム16などからなる光検出
のための光学系を省略することができ、反射ミラー19で
反射された光束の方向とほぼ同じ方向に固定光学系の光
学素子全体が配置されるため、光学系をコンパクトに構
成することができる。

【００２７】次に、図２は図１の半導体レーザ17周辺の
光学素子の配置を示す平面図(1)および正面図(2)であ
る。光源であるところの半導体レーザ17は、円形基板27
の平面上の略中央に配置されており、その周辺部に多分
割フォトダイオードからなる第１の光検出器23が形成さ
れている。前記反射ミラー19で分離された＋１次回折光
は、図１のごとく第１の光検出器23の中央に集光されつ
つ入射する。また前述のように、第１の光検出器23の半
導体レーザ17に対して対称な位置に戻り直線偏光のＴＭ
またはＴＥ振幅方向とほぼ45°光軸の傾けられた偏光膜
25が形成されており、その後段に第２の光検出器24、反
射方向の任意の場所に第３の光検出器26(図略)が設置さ
れる。

【００２８】図３は円形基板27の平面上に設置された第
１の光検出器23の回路構成図を示し、以下にその作用に
ついて説明をする。図３に示す光検出部は、細長い長方
形のエリアを持つそれぞれ長辺方向を接触させて並んだ
２種４つのフォトダイオード群により形成される。この
フォトダイオードに到達する光を処理することによって
フォーカシング，トラッキングそれぞれのサーボ信号の
検出を行うことができる。

【００２９】４つのフォトダイオードを図のごとく、便
宜的にＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４として、その出力をＰ
１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４とするならば、アドレスマークな
どのプリピット信号の検出には、全エリアの総和出力す
なわちＰ１＋Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４を用いる。

【００３０】さらにサーボ信号のうちフォーカス誤差信
号ＦＥは、両サイドに配置されているフォトダイオード
Ｓ１，Ｓ４出力の和(Ｐ１＋Ｐ４)と、内側に配置されて
いるフォトダイオードＳ２，Ｓ３出力の和(Ｐ２＋Ｐ３)
それぞれの差動信号(Ｐ１＋Ｐ４)−(Ｐ２＋Ｐ３)をと
る。すなわちデフォーカスに伴う光検出器上での集光ス
ポットの大きさを比較するビームサイズ法によるもので
あり、非点収差法と比較してシリンドリカルレンズを省
略することができる。このフォーカス誤差信号ＦＥをも
とにフォーカスアクチュエータを動作させることによっ
てフォーカスサーボを行う。

【００３１】次に、トラッキング誤差信号ＴＥについて
は、フォトダイオードＳ１，Ｓ２出力の和(Ｐ１＋Ｐ２)
と、フォトダイオードＳ３，Ｓ４出力の和(Ｐ３＋Ｐ４)
それぞれの差動信号(Ｐ１＋Ｐ２)−(Ｐ３＋Ｐ４)をと
る。すなわち記録ビットにより発生した±１次回折光と
０次回折光との干渉部分の光強度のバランスを比較する
１ビームプッシュプル法によるものである。

【００３２】図４はディスク記録面上における結像スポ
ットと第１の光検出器の検出状態を示し、(1)はジャス
トトラック、(2)は左側にオフトラックの場合を示す。
図４(1)の場合は、前記図７で説明した通りであるが、
図４(2)のように結像スポットがトラックに対して直角
方向に向かって左にずれた場合、図５のＴＥ信号特性図
に示すようなトラックずれに対するエラー信号特性(Ｔ
Ｅ)が得られる。このトラッキングエラーＳ字曲線と呼
ばれる特性曲線の極性と信号出力の大きさから結像スポ
ットが左右いずれの方向へどれくらい偏差しているかの
情報が得られ、トラッキングアクチュエータ動作のため
の駆動電流がコイル(図示せず)に流されることによりト
ラッキング偏差が補正され、光ディスク回転に伴って結
像スポットをトラックに追従させることができる。

【００３３】本発明におけるトラッキング偏差の補正
は、前述の従来例と同様に反射ミラー19と、この反射ミ
ラー19に取り付けてあるトラッキングアクチュエータ28
によって行われる。すなわち、トラッキングアクチュエ
ータ駆動電流がムービングコイルに流れることによっ
て、磁石に作用して反射ミラー19を一定の方向へ任意の
量だけ傾かせる。反射ミラー19への入射光をアクチュエ
ータの傾き角度と同じ量だけ傾かせて反射させる。これ
によって対物レンズへの入射光が角度調整され、記録媒
体面への結像スポットが正しいトラック位置に補正され
る。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の光ヘッド装
置は、ガルバノミラー機構に光分離機構を付加し、コリ
メータレンズと集光レンズを併用できる構成とし、さら
に光源であるところの半導体レーザと同一面にサーボ信
号検出のための第１の光検出器，半導体レーザに対して
対称の位置に第２の光検出器および偏光膜からなる検光
子を設けるとともに、この検光子からの反射光を受ける
第３の光検出器を反射方向の任意の場所に設けることに
より、固定光学系をコンパクトにまとめることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である光ヘッド装置の構成図
である。

【図２】図１の半導体レーザ周辺の光学素子の配置を示
す平面図(1)および正面図(2)である。

【図３】図１の第１の光検出器の回路構成図である。

【図４】光ディスク記録面上における結像スポットと第
１の光検出器の検出状態を示す説明図である。

【図５】プッシュプル法によるトラックずれに伴うトラ
ッキングエラー信号ＴＥの特性図である。

【図６】従来の光ヘッド装置の光学系を含む主要部分の
構成図である。

【図７】図６の第１の光検出器の配置を説明する図であ
る。

【図８】図７の第１の光検出器によるフォーカスエラー
信号ＦＥの特性図である。

【符号の説明】

17…半導体レーザ、 18…コリメータレンズ、 19…反
射ミラー、 20…跳ね上げミラー、 21…対物レンズ、
22…記録媒体面、 23…第１の光検出器、 24…第２
の光検出器、 25…偏光膜(検光子)、 26…第３の光検
出器、 27…円形基板、 28…トラッキングアクチュエ
ータ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体レーザからの射出光を平行光束に
   変換するコリメータレンズと、このコリメータレンズか
   らの平行光束を記録媒体面に集光する対物レンズと、前
   記平行光束を対物レンズへ導く誘導機構と、前記記録媒
   体面からの反射光を検出する少なくとも３つの光検出部
   からなり、前記半導体レーザに近接し、かつ半導体レー
   ザからの射出光束と直角をなす面内に第１の光検出部を
   有し、また半導体レーザ射出位置を点対称とする位置に
   第２の光検出部を有し、この第２の光検出部の入射光か
   ら見た側に偏光分離手段を有し、この偏光分離手段面で
   反射された光を検出する第３の光検出部を有することを
   特徴とする光ヘッド装置。
2. 【請求項２】 前記誘導機構は光分離機能ガルバノミラ
   ーより構成されていることを特徴とする請求項１記載の
   光ヘッド装置。
3. 【請求項３】 前記光分離機能ガルバノミラーは、該ガ
   ルバノミラーの反射面に設置された反射型の回折格子ま
   たはホログラム素子により構成されていることを特徴と
   する前記請求項２記載の光ヘッド装置。