JPH0714205A - 光学ヘッドおよび調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光学ヘッドにおいて、従来の検出系レンズを
移動させてフォーカス調整を行う方法ではなく、コリメ
ートレンズを移動させてフォーカス調整を行うことによ
りレンズの移動距離の短縮化がはかれる光路長の短い小
型の光学ヘッドを提供することを目的とする。 【構成】 半導体レーザ１と、光軸方向に移動可能で半
導体レーザから放射された光を平行光束に変換するホル
ダー１３に納められたコリメートレンズ３と、記録媒体
６上に光スポットを収束させる対物レンズ５と、コリメ
ートレンズ３と対物レンズ５の間に配設されたビームス
プリッター４と、前記ビームスプリッター４により記録
媒体６からの戻り光を収束させる検出レンズ７と、フォ
ーカス誤差信号を発生させるシリンドリカルレンズ８と
集光された光スポットを検出する光検出器１０を有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は記録媒体上に光ビームを
照射し、記録再生を行う光ヘッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＣＤや光磁気等の光ディスク装置
は小型化が要求され、したがって信号読取部である光学
ヘッドも小型化が要求されている。通常、小型化の手法
としては光学系の簡素化、光学部品の小型化、光路長の
短縮化がとられている。

【０００３】以下図面を参照しながら、上述の光学ヘッ
ドの例について説明する。図６は従来の光学ヘッドの光
学系を示す図である。

【０００４】図６において、１は光源である半導体レー
ザ、１ａは半導体レーザのチップ、１ｂは金属製のステ
ム、２はグレーティングで片面に回折格子が形成され回
折によりトラッキング用ビームをつくる。３は光源から
放射された光を平行光束にするコリメートレンズ（焦点
距離ｆＣＬ）、４は記録媒体からの戻り光を光検出器１
０に分岐するためのビームスプリッター、４ａは反射
面、５は記録媒体に光スポットを収束させるための対物
レンズ（焦点距離ｆＯＬ）、６は記録媒体、７はビーム
スプリッターで分岐された記録媒体からの戻り光を光検
出器１０上に収束させるための検出レンズ（焦点距離ｆ
ＤＥＴ）、８はフォーカス誤差検出するために非点収差
を発生させるシリンドリカルレンズ、９は検出レンズ７
とシリンドリカルレンズ８を組合わせるホルダーで検出
レンズ７とシリンドリカルレンズ８で構成される系を検
出系と呼ぶ。１０は光検出器で基盤上に１０ａ、１０
ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆの受光素子が形成
されている。１１は光源の放射光量を測定する前光用光
検出器、１２は光源１から放射された光の光路、１２ａ
は記録媒体６上に形成されたメインビームスポット、１
２ｂ、１２ｃは記録媒体６上に形成されたトラッキング
誤差検出用サブビームスポット、１２ｄ、１２ｅはそれ
ぞれシリンドリカル軸に平行方向、シリンドリカル軸に
垂直方向の第１焦点および第２焦点、１２ｆは光検出器
１０上でのメインビームスポット、１２ｇ、１２ｈは光
検出器１０上でのサブビームスポット、Ｐ１はメインビ
ームスポット１２ａとサブビームスポット１２ｂまたは
１２ｃとのピッチ、Ｐ２は光検出器１０上におけるスポ
ット１２ｆと１２ｇまたは１２ｈとのピッチである。

【０００５】以上のように構成された従来例の光学ヘッ
ドについて、以下その動作について説明する。

【０００６】図６において、半導体レーザ１から放射さ
れた光はグレーティング２に入射、回折し０次光、±１
次光とそれ以上の高次光になりコリメートレンズ３に入
射する。コリメートレンズ３によって光源から放射され
た光束１２は平行光束に変換され、ビームスプリッター
４を透過して対物レンズ５に入射し、記録媒体６の反射
面に集光される。集光された光は記録媒体６の反射面に
形成されたマークに変調され、対物レンズ５に再度入射
し、平行光束に変換されビームスプリッター４に入射す
る。平行光束はビームスプリッター４の反射面４ａで反
射され、検出レンズ７に入射し収束光となる。収束光は
光軸まわりに４５゜傾けて取付けられたシリンドリカル
レンズ８（図中では傾けていない）で非点収差が与えら
れ、シリンドリカル軸に平行な成分（実線）と垂直な成
分（破線）がそれぞれ焦点１２ｄ、１２ｅに収束し、焦
点１２ｄ，１２ｅの略中間に配設された光検出器１０上
でメインスポット１２ｆとなる。

【０００７】また、グレーティング２で回折された±１
次光（サブビーム）は０次光（メインビーム）の両側に
１２ｂ、１２ｃのサブビームスポットが形成される。サ
ブビームスポット１２ｂ、１２ｃの反射光はメインビー
ムスポット１２ａと同様に光検出器１０上にスポット１
２ｇ、１２ｈが形成される。

【０００８】一方、コリメートレンズ３によって平行光
束に変換された光の一部はビームスプリッター４の反射
面４ａで反射され、前光用光検出器１１に入射した光が
検出され半導体レーザの発光パワー制御に用いられる。

【０００９】フォーカス誤差信号は（１０ａ＋１０ｃ）
−（１０ｂ＋１０ｄ）、トラッキング誤差信号は（１０
ｅ−１０ｆ）で得られる。

【００１０】通常フォーカスの調整は、メインビームが
記録媒体上にジャストフォーカスしているとき光検出器
１０上の光出力（１０ａ＋１０ｃ）−（１０ｂ＋１０
ｄ）の演算結果が０になるようにホルダー９あるいは検
出レンズ７またはシリンドリカルレンズ８のどちらかの
レンズを光軸方向Ａに移動して調整する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記した構成の光学ヘ
ッドでは、トラッキング誤差検出に３ビーム法を用いて
いるため、メカニズムに光学ヘッドを取付けた時の取付
誤差によりトラッキング誤差信号の振幅が小さくなる問
題を有している。その振幅の変化を小さくするために、
メインビームスポット１２ａとサブビームスポット１２
ｂの間隔Ｐ１を小さくする必要がある。

【００１２】一方、記録媒体６上のメインビームスポッ
ト１２ａとサブビームスポット１２ｂの間隔Ｐ１と光検
出器１０上のメインビームスポット１２ｆとサブビーム
スポット１２ｇまたは１２ｈの間隔Ｐ２との間には（数
１）の関係がある。

【００１３】

【数１】

【００１４】（数１）を見てわかるように焦点距離ｆＯ
Ｌ、ｆＤＥＴを一定とすると、ピッチＰ１を狭くすると
ピッチＰ２も狭くなる。しかし、光検出器１０の領域
（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）と１０ｅ，１０ｆ
の間隔はスポットの大きさ、光検出器１０の調整精度、
スポットのデフォーカス時の非点収差の影響を考慮する
とあまり狭くすることができない。したがって、ピッチ
Ｐ１を小さくするためには焦点距離ｆＤＥＴを大きくし
なければならない。

【００１５】また、コリメートレンズ３と検出レンズ７
との間には（数２）の関係がある。

【００１６】

【数２】

【００１７】（数２）のΔＬＤは半導体レーザ１のチッ
プ１ａとコリメートレンズ３の相対誤差であり、ΔＰＤ
が検出レンズ７とコリメートレンズ３の縦倍率分拡大さ
れ光検出器１０上の最適スポット位置がずれることを意
味する。半導体レーザ１とコリメートレンズ３の相対誤
差ΔＬＤがある場合、記録媒体６上にジャストフォーカ
スしている時、光検出器上のスポットが（１０ａ＋１０
ｃ）−（１０ｂ＋１０ｄ）＝０になるようにΔＰＤ分検
出レンズ７とシリンドリカルレンズ８を移動させなけれ
ばならない。したがって、ｆＤＥＴを大きすると検出系
側ではｆＤＥＴ／ｆＣＬの二乗で拡大され、その分ホル
ダー９の調整しろをとらなければならず検出系の光路長
が長くなる問題点を有していた。

【００１８】本発明は上記従来の問題を解決するもの
で、小型の光学ヘッドおよびその調整方法を提供するこ
とを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、光源と、光軸方向に移動可能で前記光源か
ら放射された光を平行光束に変換するコリメートレンズ
と、記録媒体上に光スポットを収束させる対物レンズ
と、前記コリメートレンズと前記対物レンズの間に配設
された光路分岐手段と、前記光路分岐手段により記録媒
体からの戻り光を収束させる検出レンズと、前記検出レ
ンズの収束光を検出する光検出手段を有している。

【００２０】

【作用】本発明は前記した構成にすることにより、コリ
メートレンズをわずかな距離を移動させることにより検
出系のレンズを固定したまま調整ができるため、検出系
の光路長を短くできる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。

【００２２】図１は本発明の実施例における光学ヘッド
の光学系を示す図である。図１において１３はコリメー
トレンズ３を光軸方向Ｂに移動可能にするためのホルダ
ーである。基本的には図６に示した従来の光学ヘッドと
同じ構成であるので、同一構成部分には同一番号を付し
て詳細な説明を省略する。

【００２３】以上のように構成された光学ヘッドにおい
て、その基本的動作は図６に示す従来例と同じであるの
で省略する。本実施例では検出系である検出レンズ７と
シリンドリカルレンズ８を固定したままで、フォーカス
調整をコリメートレンズ３の光軸方向移動によって行
う。

【００２４】これによりコリメートレンズ３と半導体レ
ーザのチップ１ａの相対誤差分はコリメートレンズ３の
光軸方向の調整により取り除くことができる。また、検
出系に誤差が生じてもコリメートレンズ３で調整する場
合、コリメート−検出系の縦倍率の逆数で圧縮されるた
めその補正量はわずかで済む。

【００２５】次に本発明の実施例の光学ヘッドの調整方
法について図面を参照しながら説明をする。

【００２６】図２、図５は本発明の実施例における光学
ヘッド調整方法を示す図、図３（ａ）はシリンドリカル
レンズの光軸方向が紙面に垂直な方向から見た時の光路
図、図３（ｂ）はシリンドリカルレンズの光軸方向が紙
面に平行な方向から見た時の光路図、図４はレンズ１４
で収れんされた光スポット形状を示す図である。

【００２７】図２、図３（ａ）、図３（ｂ）、図４、図
５において１２ｉは半導体レーザ１から出射した光がレ
ンズ１４で集光されたスポット、１４は検出系で反射し
た光束を集光させるためのレンズ、１５は平行光源、１
６は平行光源から出射される平行光束、１６ａ、１６ｂ
は検出系で集光されたときのシリンドリカル軸に平行方
向、シリンドリカル軸に垂直方向の第１焦点、第２焦
点、１６ｃ、１６ｅはレンズ１４で集光されたときの第
１焦点、第２焦点、１６ｄはその中間点、１７はミラ
ー、１７ａはミラー反射面、Ｐ３は前記第１焦点１６ａ
と第２焦点１６ｂの距離である。基本的には図１に示し
た実施例の光学ヘッドと同じ構成であるので、同一構成
部分には同一番号を付して詳細な説明を省略する。

【００２８】以上のように構成された光学ヘッドにおい
て、以下その調整方法について説明する。

【００２９】図２において、平行光源１５から出射した
平行光束１６はビームスプリッター４を透過し検出レン
ズ７で収束され、シリンドリカルレンズ８で非点収差が
与えられる。さらにその光束はミラー反射面１７ａで反
射され、ビームスプリッター４の４ａ面で反射しレンズ
１４で集光されて第１焦点１６ｃまたは第２焦点１６ｅ
に集光される。

【００３０】図３（ａ）、図３（ｂ）においてさらに詳
細な光線の光路を説明する。図３（ａ）において平行光
束１６は検出レンズ７で集光され、シリンドリカルレン
ズ８を透過後は第２焦点１６ｂに集光するように進む。

【００３１】一方、ミラー１７は第１焦点１６ａと第２
焦点１６ｂの中間に配設されているので光束は第２焦点
１６ｂに集光する前にミラー反射面１７ａで反射され、
第１焦点１６ａを通ってシリンドリカルレンズ８に入射
する。したがって反射光は第１焦点１６ａから出射する
のと同等なため検出レンズ７を透過すると平行光束にな
らず発散光となり、レンズ１４を透過後は１６ｅに集光
する。

【００３２】図３（ｂ）において平行光束１６は検出レ
ンズ７で集光され、シリンドリカルレンズ８を透過後は
第１焦点１６ａに集光するように進む。

【００３３】光束は第１焦点に集光した後、ミラー反射
面１７ａで反射されシリンドリカルレンズ８に入射す
る。したがって反射光は第２焦点１６ｂから出射したよ
うになるため検出レンズ７を透過すると平行光束になら
ず収れん光となり、レンズ１４を透過後は１６ｃに集光
する。

【００３４】１６ｃおよび１６ｅにおける光スポットの
形状は図４に示すように非点収差を持っているがその中
間の１６ｄにおいては円形の光スポットが得られる。

【００３５】このスポットを顕微鏡（図示せず）で観測
して光スポットが円形になるところを探し顕微鏡を固定
する。

【００３６】次に図５において、半導体レーザ１を発光
した光束１２はグレーティング２に入射、回折し０次
光、±１次光とそれ以上の高次光になりコリメートレン
ズ３に入射する。コリメートレンズ３によって光源から
放射された光束１２は平行光束に変換され、ビームスプ
リッター４を透過してレンズ１４で集光される。前記顕
微鏡を固定した位置で集光された光スポット１２ｉを観
察し、光スポット１２ｉの直径が最小になるようにホル
ダー１３を光軸方向Ｂに移動調整する。

【００３７】このとき半導体レーザ１から放射され対物
レンズでディスク上に集光され、その反射光が第１焦点
１６ａと第２焦点１６ｂで焦点が結ばれることを意味す
る。

【００３８】以上のように本実施例によれば、光学ヘッ
ドの外部から高精度な平行光束を入射させ基準となる光
スポットを形成し、その位置を基準に光源からの光で形
成される光スポットをコリメートレンズの移動であわせ
ることにより光源とコリメートレンズの相対位置ずれを
高精度に補正できる。これによりコリメートレンズおよ
び対物レンズを設計値に近い条件で使用できるので良質
な光スポットをディスク上に形成できる。

【００３９】

【発明の効果】以上のように本発明は、光源と、光軸方
向に移動可能で前記光源から放射された光を平行光束に
変換するコリメートレンズと、記録媒体上に光スポット
を収束させる対物レンズと、前記コリメートレンズと前
記対物レンズの間に配設された光路分岐手段と、前記光
路分岐手段により記録媒体からの戻り光を収束させる検
出レンズと、前記検出レンズの収束光を検出する光検出
手段を構成することにより、従来の検出系を移動してフ
ォーカス調整する方法より光学素子の移動量少なくする
ことができ、光路長の短な小型の光学ヘッドを実現でき
る。

【００４０】また、光源とコリメートレンズの相対位置
ずれを補正できるためディスク上に収差の少ない良質な
光スポットを得ることができる。

【００４１】なお、上記実施例ではトラッキング誤差信
号の検出に３ビーム法、フォーカス誤差信号の検出に非
点収差法を用いた光学ヘッドであるが、トラッキング誤
差信号の検出にプッシュプル法、フォーカス誤差信号の
検出にＳＳＤ法を用いた光学ヘッドであっても良いのは
言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における光学ヘッドの光学系を
示す図

【図２】本発明の実施例における光学ヘッドの調整方法
を示す図

【図３】（ａ）本発明の実施例における光学ヘッドのシ
リンドリカルレンズの光軸方向が紙面に垂直な方向から
見た時の光路図 （ｂ）本発明の実施例における光学ヘッドのシリンドリ
カルレンズの光軸方向が紙面に平行な方向から見た時の
光路図

【図４】本発明の実施例における光学ヘッドの調整時に
おける対物レンズ後の光スポット形状を示す図

【図５】本発明の実施例における光学ヘッドの調整方法
を示す図

【図６】従来の光学ヘッドの光学系を示す図

【符号の説明】

１ 光源 ２ グレーティング ３ コリメートレンズ ４ ビームスプリッター ４ａ 反射面 ５ 対物レンズ ６ 記録媒体 ７ 検出レンズ ８ シリンドリカルレンズ ９ ホルダー １０ 光検出器 １１ 前光検出用光検出器 １２ 光源１から放射された光の光路 １３ コリメートレンズ用ホルダー １４ レンズ １５ 平行光源 １６ 平行光束 １７ ミラー １７ａ ミラー反射面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 徹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、光軸方向に移動可能で前記光源
   から放射された光を平行光束に変換するコリメートレン
   ズと、記録媒体上に光スポットを収束させる対物レンズ
   と、前記コリメートレンズと前記対物レンズの間に配設
   された光路分岐手段と、前記光路分岐手段により記録媒
   体からの戻り光を収束させる検出レンズと、前記検出レ
   ンズの収束光を検出する光検出手段を有する光学ヘッ
   ド。
2. 【請求項２】 光源から放射された光を光軸方向に移動
   可能なコリメートレンズで平行光束に変換し、前記平行
   光束を記録媒体上に光スポットを収束させ、記録媒体か
   らの反射光を光分岐手段で分岐した後、検出レンズで収
   束させた光を検出する光検出手段を有する光学ヘッドに
   おいて、（１）平行光束発生手段により対物レンズの光
   軸に対して垂直方向から平行光束を光分岐手段に入射さ
   せ、平行光束を光分岐手段によって反射または透過させ
   て検出レンズに導き集光させ、光検出手段の位置と略同
   一位置に配設したミラーで反射させ、再び光分岐手段に
   入射させて透過または反射させて対物レンズに導いて集
   光させ、（２）次に光学ヘッドの光源から放射された光
   束を対物レンズで集光するスポットの位置が前回集光さ
   せた位置と同じになるようにコリメートレンズを光軸方
   向に移動調整することを特徴とする光学ヘッド調整方
   法。