JPH0782655B2 - 光ヘッド - Google Patents

光ヘッド

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JPH0782655B2
JPH0782655B2 JP58073846A JP7384683A JPH0782655B2 JP H0782655 B2 JPH0782655 B2 JP H0782655B2 JP 58073846 A JP58073846 A JP 58073846A JP 7384683 A JP7384683 A JP 7384683A JP H0782655 B2 JPH0782655 B2 JP H0782655B2
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optical
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light
lens peripheral
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    • G11B7/22Apparatus or processes for the manufacture of optical heads, e.g. assembly

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はオーディオ・ディスク、ビデオ・ディスク、デ
ータ・ディスク等の光ディスクの信号の記録・再生に使
用する光ヘッドに関するものである。
光ヘッドは従来種々のものが提案されており、例えば第
1図に示すものがある。この光ヘッドはフォーカスエラ
ー信号を臨界角法により検出するようにしたものであ
る。半導体レーザ1からの直線偏光した光は、コリメー
タレンズ2で平行光束として偏向プリズム3に入射さ
せ、その偏光膜4で反射させてから反射面5で全反射さ
せた後λ/4板6を経て対物レンズ7により収束して光デ
ィスク8上に直径約1μmの光スポットとして結像させ
る。
対物レンズ7はマグネット、ヨーク、コイル等を具える
対物レンズアクチュエータ9内に、光軸および光軸と直
交する光ディスク8のラジアル方向の2軸方向に移動可
能に支持され、この対物レンズアクチュエータ9により
上記2軸方向に駆動されて光スポットが光ディスク8の
トラックの中央にフォーカス状態で追従するようにフォ
ーカスサーボおよびラジアルサーボが行われる。
光スポットの光ディスク8での反射光は、偏光膜4まで
は往路と同じ光路をたどるが、復路においてはλ/4板6
の作用によりその偏光方向が往路の偏光方向に対して直
交するため偏光膜4を透過する。第1図では、この偏光
膜4を透過する光ディスク8からの戻り光を臨界角プリ
ズム10を経て光検出器11に入射させる。
臨界角プリズム10は、光ディスク8からの戻り光の光軸
に対する入射角がほぼ臨界角となるように設定した2個
の対向する光学面10a,10bを有し、これらの光学面で戻
り光を合計3回反射させることによりフォーカスエラー
の検出感度を高めて光検出器11に入射させている。ま
た、光検出器11は、光ディスク8のラジアル方向および
タンジェンシャル方向にそれぞれ2分した4つの受光領
域11a〜11dを有し、これら受光領域11a〜11dの出力に基
づいてデータ信号、フォーカスエラー信号およびラジア
ルエラー信号を得ている。
すなわち、第1図に示す光ヘッドにおいて、光ディスク
8が対物レンズ7の合焦状態にあるときは、臨界角プリ
ズム10に入射する光ディスク8からの戻り光は平行光束
となり、その光学面10a,10bに対する入射角は全ての光
線についてほぼ臨界角となるから、第2図Aに示すよう
に全ての光線が全反射して、光検出器11の4つの受光領
域11a〜11dに一様に入射する。
これに対し、光ディスク8が合焦状態からずれて、臨界
角プリズム10に入射する戻り光が、第2図Bに示すよう
に収束光あるいは第2図Cに示すように発散光になる
と、光学面10a,10bに対する戻り光の入射角は、その光
軸を通る入射面と直交する面を境として一方の側では臨
界角よりも大きく、他方の側ではそれよりも小さくなる
から、光検出器11上でタンジェンシャル方向に明暗が生
じる。
この光検出器11上でのタンジェンシャル方向の明暗は、
光学面10a,10bにおける戻り光の光軸を通る入射面と直
交する面を境とする両側の光線の入射角の関係が、収束
光と発散光との場合で逆転するから、第2図BおよびC
ではその明暗が逆転する。したがって、受光領域11a〜1
1dの各出力をa,b,cおよびdとすると、(a+b)−
(c+d)によりフォーカスエラー信号を得ることがで
きる。なお、ラジアルエラー信号は(a+c)−(b+
d)により、またデータ信号は(a+b+c+d)によ
りそれぞれ得ることができる。
一方、第1図に示した光ヘッドにおいて、良好な光学性
能を得るためには、半導体レーザ1はその出射光が楕
円ビームで短径方向に直線偏光しており、MTFを上げる
ためには対物レンズ7へ入射する楕円ビームの長径方向
をタンジェンシャル方向とすること、フォーカスエラ
ー信号の検出感度を上げるには、臨界角プリズム10への
入射光をP偏光とすること、フォーカスエラー信号が
ピットによるプッシュプルノイズの影響を受けないよう
に、臨界角プリズム10の光学面10a,10bに対する入射面
の方向をタンジェンシャル方向とすること、光ディス
ク8からの戻り光の光軸に対する入射角がほぼ臨界角と
なるような臨界角プリズム10の光学面10a,10bの角度調
整は、10秒以下の精度で行うこと、等の条件が要求され
る。
第1図に示した光ヘッドにおいては、上記,および
の条件は容易に満たすことができるが、については
第3図に示すように半導体レーザ1をタンジェンシャル
方向に移動させて発光点を調整することによりコリメー
タレンズ2の出射光を傾かせていた。
一方、第4図に示すように、最近の半導体レーザ1のパ
ッケージ1aは、標準化される傾向にあり、パッケージ1a
の外径基準とLDチップ1bの発光点の位置精度がΔx,Δy
とともに±50μm以内に抑えられるようになっている。
しかしながら、上記の従来技術では、アクチュエータが
どのような構成になっているのか明確な説明がない。ア
クチュエータの構造を説明したものとして、特開昭56-6
8936号公報、特開昭55-117745号公報、特開昭57-210456
号公報がある。しかし、これらの公報には、光ピックア
ップのレンズの取り付け構造に関して、高精度且つ大量
生産に適した構成のものが開示されていない。一方、特
開昭57-34508号公報第4図にレンズ周囲部であるレンズ
の取り枠(符号4)について説明している。しかもレン
ズ光軸を含む仮想平面でレンズ周囲部を二つに分割した
とき、レンズ周囲部の輪郭がほぼ凸字形状に構成してあ
る。しかし、当該レンズの取り枠がどの様な用途に使用
されるのか前記公報には説明がない。当該取り枠の外側
面にネジ(当該公報第1図の止め枠1と押さえ環2とが
ネジで係合されており、このネジと同様な線図で描かれ
ている)が形成されている点を考慮すると、当該取り枠
はネジを介して他の部材へ固定するものと推測できる。
かかるネジ機構を用いた固定では、レンズ周囲部を前記
他の部材へ落とし込むように挿入することができず、レ
ンズ周囲部を回転させて前記他の部材に固定することに
なり、固定に時間がかかると共に、組立て作業が複雑な
ものとなり大量生産に適さず高価となる欠点がある。
本発明は、高精度且つ大量生産に適した光ヘッド装置の
改良に関するものである。
本発明の光ヘッドは、情報がトラック状に記録された記
録媒体にレンズからの収束光を照射し、その反射光によ
り前記情報を読み取るために、前記記録媒体の媒体面に
対向し(「媒体面に対向し」とは媒体面の方向へ向くと
いう意)且つ前記媒体面に平行な第1の面を有した板状
部と前記媒体面に垂直な第2の面とを有する一体形成の
ブロックと、前記板状部の前記第1の面から前記媒体面
に垂直な第1の方向に沿って穿設された穴に挿入された
レンズ周囲部(レンズ光軸周りにおいてレンズと一体と
なった部分で且つレンズ作用を有していない部分をい
う)を介して固定された1個のレンズと、前記ブロック
の前記第2の面に固定された前記媒体面に垂直な第1の
方向に前記レンズを移動するための第1のコイル及び前
記媒体面に平行で情報トラックを横切る第2の方向に前
記レンズを移動するための第2のコイルと、ベースに固
定され前記媒体面に平行な磁束を前記両コイルに差し向
ける磁界発生手段とを備えた光ヘッドにおいて、 前記レンズ周囲部を前記レンズの光軸を含む仮想平面で
二つに分割したとき前記レンズ周囲部の輪郭が前記光軸
に直角な方向からみてほぼ凸字形状となるように前記レ
ンズ周囲部に段差部を形成し、前記レンズ周囲部の前記
段差部よりも下側部分を前記穴へ落とし込むように挿入
する(「穴へ落とし込むように挿入する」とは前記特開
昭57-34508号公報第4図のネジを有した取り枠4のよう
に、レンズ周囲部を回転させなければ穴へ挿入できない
形態を排除し、レンズ周囲部を回転させずに挿入しよう
とすれば挿入が可能である形態を意味する)ことによっ
て前記板状部に対する前記レンズ周囲部の前記媒体面に
平行な方向の位置が定まるようにするとともに、前記レ
ンズ周囲部の前記段差部の下面を前記第1の面に当接す
ることによって前記板状部に対する前記レンズ周囲部の
光軸方向の位置が定まるようにし、前記段差部の下面よ
り上側のレンズ周囲部が前記第1の面から隆起した状態
で配置されるように構成したことを特徴とするものであ
る。
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
第5図は本発明の光ヘッドの要部の一例の構成を示す斜
視図である。本例では半導体レーザ21からの直線偏光し
た光をコリメータレンズ22により平行光束として偏光プ
リズム23に入射させてその偏光膜24を透過させ、その透
過光を反射プリズム25により直角に全反射させた後、λ
/4板26を経て楕円ビームの長径方向が光ディスク(図示
せず)のタンジェンシャル方向となるように対物レンズ
27に導いて光ディスク上にスポット状に投射する。
光ディスクでの反射光は、偏光プリズム23までは往路と
同じ光路をたどって偏光膜24に入射させるが、復路にお
いてはλ/4板26の作用によりその偏光方向が往路の偏光
方向に対して直交するため、偏光膜24で全ての戻り光が
反射する。この偏光膜24で反射される光ディスクからの
戻り光を臨界角プリズム28の光学面28aで1回反射させ
て、第1図の場合と同様に光ディスクのラジアル方向お
よびタンジェンシャル方向にそれぞれ2分した4つの受
光領域29a〜29dを有する光検出器29に入射させることに
より、これら受光領域29a〜29dの出力から第1図におい
て説明したと同様にしてデータ信号、フォーカスエラー
信号およびラジアルエラー信号を得る。
臨界角プリズム28の光学面28aは、第1図の場合と同
様、光ディスクからの戻り光の光軸に対する入射角がほ
ぼ臨界角となるように設定するが、本例ではこの光学面
28aで戻り光を1回反射させるだけで第1図の場合の3
回反射と同様の検出感度を得るため、特開昭57-122410
号公報に記載されているように、光学面28aに多層膜の
反射防止コーティングを施す。また、臨界角プリズム28
への入射光がP偏光でかつ光学面28aに対する入射面が
タンジェンシャル方向となるように偏光プリズム23の偏
光膜24における入射面と臨界角プリズム28の光学面28a
における入射面とを直交する交叉形にすると共に、これ
ら入射面の温度変動による熱膨張、収縮等による狂いを
少なくするために、偏光プリズム23および臨界角プリズ
ム28を接着等により一体化する。
本例では、この一体化した偏光プリズム23および臨界角
プリズム28のプリズム部組を第6図に拡大して示すよう
に、臨界角プリズム28の光学面28aに入射する戻り光の
光軸と平行な軸Oを中心に回動可能に構成する。
一方、対物レンズ27は、その光軸と直交する方向に延在
するアーム30の一端部に保持し、このアーム30の他端部
を半導体レーザ21から反射プリズム25に至る光路の延長
線上に配置した対物レンズアクチュエータ31に連結す
る。対物レンズアクチュエータ31は、本例ではアーム30
の他端部が連結され、外周にフォーカスコイル32および
ラジアルコイル33を巻装したボビンを、対物レンズ27の
光軸方向に摺動可能でかつ光軸と直交する平面内で回動
可能にシャフト34に軸受けし、フォーカスコイル32およ
びラジアルコイル33に流れる電流の方向と直交する方向
に磁束を発生させることにより、ボビンおよびアーム30
を介して対物レンズ27を光軸方向に直線状に変位させる
と共に、光軸と直交する平面内で円弧状に変位させて、
光スポットが光ディスクのトラックの中央にフォーカス
状態で追従するようにフォーカスサーボおよびラジアル
サーボを行うようにする。
第7図AおよびBは、第5図に示した光ヘッドの具体的
構成を示す断面図および平面図である。半導体レーザ21
は内枠41に保持し、この内枠41をビームの射出方向にお
ける位置調整ができるように外枠42にばね43を介してね
じ44により固定する。この外枠42には、半導体レーザ21
からのビームを絞る絞り45を設けると共に、そのビーム
を平行光束にするコリメータレンズ22を保持し、この外
枠42を基板46にねじ47により固定する。
また、一体化した偏光プリズム23および臨界角プリズム
28のプリズム部組は、第8図AおよびBにも示すよう
に、臨界角プリズム28の光学面28aにおける光ディスク
からの戻り光の光軸に対する入射角を調整し得るよう
に、光学面28aに入射する戻り光の光軸と平行な軸を中
心に基板46に対して回動可能に設けた回動部材48に保持
する。さらに、反射プリズム25およびλ/4板26は、接着
等により一体化して基板46に固定し、また光検出器29は
臨界角プリズム28の出射面と対向して、基板46に取り付
けた保持部材49にねじ50により取り付ける。
一方、対物レンズアクチュエータ31を構成する外周にフ
ォーカスコイルおよびラジアルコイル33を巻装したボビ
ン51は、対物レンズ27を保持するアーム30と一体に形成
し、このボビン51をシャフト固定つば57を介して基板46
に設置したシャフト34に、回動可能でかつ該シャフト34
の延在方向、すなわち対物レンズ27の光軸方向に摺動可
能に軸受けすると共に、これらボビン51およびアーム30
の一体構造物をその変位に支障がないように弾性部材52
を介して基板46に支持する。
さらに、対物レンズ27の周りのレンズ周囲部60には段差
が形成されており、この段差の下面60aをアーム30の上
面30aに載置して固定する。
また、基板46上でシャフト34の周囲には、磁性体よりな
るリング状のヨーク53を設け、このヨーク53に連結して
ボビン51の内周側に円筒状の内側ヨーク54を設けると共
に、外周側に一対の永久磁石55a,55bを、それぞれ外側
ヨーク58a,58bに固定した状態で対向して配置して、一
対の永久磁石55a,55bと内側ヨーク54のそれぞれの間
で、フォーカスコイル32およびラジアルコイル33を横切
る磁束を発生させ、この磁束とフォーカスコイル32,ラ
ジアルコイル33に流す電流の大きさおよび方向によっ
て、ボビン51をシャフト34に沿って変位させてフォーカ
スサーボを、またシャフト34を中心に回動させてラジア
ルサーボを行うようにする。
さらに、対物レンズ27を除く他の部分はケース56で覆
う。なお、第7図Bはこのケース56を取り外して、一部
断面で表した平面図である。
上述したように、本実施例においては、偏光プリズム23
と臨界角プリズム28とを交叉形に一体接着し、このプリ
ズム部組全体を臨界角プリズム28の光学面28aに入射す
る戻り光の光軸と平行な軸を中心に回動可能にすること
によって、光ディスクからの戻り光の光軸に対する臨界
角プリズム28の光学面28aにおける入射角の角度調整を
行うものである。
このように、偏光プリズム23および臨界角プリズム28を
一体化して回転調整すれば、偏光プリズム23の偏光膜24
と臨界角プリズム28の光学面28aとの角度関係が固定さ
れているので、臨界角プリズム28のみを回転調整する場
合に比べ、温度変動による狂いが殆ど生じない。しか
も、偏光プリズム23を半導体レーザ21から光ディスクま
での往路では透過形式、光ディスクからの復路では反射
形式としているから、プリズム部組を回転調整しても、
臨界角プリズム28へ入射する戻り光の光軸以外に光軸の
傾きが生じるところはない。
したがって、光学特性を損なうことなく、臨界角プリズ
ム28の角度調整を容易かつ迅速に行うことができ、しか
も調整後の精度を長期間に亘って有効に保つことができ
る。なお、上述した実施例においてプリズム部組の回転
角に対する臨界角プリズム28における入射角の変化は、
該プリズム28の屈折率に比例する。
また、上述した実施例では、半導体レーザ21から反射プ
リズム25までを直線上に配して反射面の数を第1図の場
合よりも少なくしたから、結像光学系の収差の発生をよ
り有効に抑制することができ、したがって光学性能をよ
り向上させることができる。
さらに、対物レンズアクチュエータ31を半導体レーザ21
から反射プリズム25に至る光路の延長線上に配して、そ
こからアーム30を突出させ、その先端に対物レンズ27を
保持したから、対物レンズ27の光軸方向の寸法を小さく
することができると共に、臨界角プリズム28と偏光プリ
ズム23とを交叉形として臨界角プリズム28において戻り
光を1回反射させるようにしたから、薄形かつ幅狭の小
型な光ヘッドを実現でき、したがってディスク径が12cm
のコンパクトディスクプレーヤに適用した場合には、そ
の大きさをコンパクトディスクに見合ったものにするこ
とができる。
なお、本発明は上述した実施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、
偏光プリズム23および臨界角プリズム28は、第9図に示
すようにそれぞれの入射面が平行となるように一体化し
ても、その入射面に直交する軸Oを中心に回転調整する
よう構成すれば同様の効果を得ることができる。
また、偏光プリズム23は、往路で透過、復路で反射の形
式に限らず、往路で反射、復路で透過の形式としてもよ
い。この場合には、プリズム部組を回転調整したとき
に、臨界角プリズム28へ入射する戻り光の光軸以外に
も、対物レンズ27へ入射する光軸も傾くので、光学特性
が幾分損なわれることになるが、他のメリットはそのま
ま活かされる。
さらに、上述した実施例では対物レンズアクチュエータ
31によるフォーカスサーボを摺動形、ラジアルサーボを
回動形としたが、半導体レーザ21から反射プリズム25ま
でを結ぶ直線上に配置された対物レンズアクチュエータ
であって、そこからアーム30が突出してその先端に対物
レンズ27が保持されているような構成であれば、板バネ
などによる対物レンズ支持方法でもよい。
また、偏光プリズム23を半透プリズムに変更して、λ/4
26を除いてもよい。さらに、反射プリズム25の代わり
に、ミラーを用いてもよい。
以上のように、本発明の光ヘッドは、情報がトラック状
に記録された記録媒体にレンズからの収束光を照射し、
その反射光により前記情報を読み取るために、前記記録
媒体の媒体面に対向し且つ前記媒体面に平行な第1の面
(例えば前記実施例第7図の上面30a並びに媒体面の方
へ向くアーム30とボビン51の上側表面、第1の面と媒体
面との間にケース56が配置されていた場合であっても、
第1の面は媒体面に対向しているという)を有した板状
部(例えば前記実施例第7図のアーム30、ボビン51の上
側表面を有した板状の部分)と前記媒体面に垂直な第2
の面とを有する一体形成のブロックと、前記板状部の前
記第1の面から前記媒体面に垂直な第1の方向に沿って
穿設された穴(例えば前記実施例第7図のレンズ周囲部
60が挿入されているアーム30に形成された穴)に挿入さ
れたレンズ周囲部を介して固定された1個のレンズと、
前記ブロックの前記第2の面に固定された前記媒体面に
垂直な第1の方向に前記レンズを移動するための第1の
コイル及び前記媒体面に平行で情報トラックを横切る第
2の方向に前記レンズを移動するための第2のコイル
と、ベース(例えば前記実施例で説明した基板46)に固
定され前記媒体面に平行な磁束を前記両コイルに差し向
ける磁界発生手段(例えば前記実施例で説明した永久磁
石55a、55b、あるいは内側ヨーク54)とを備えた光ヘッ
ドにおいて、前記レンズ周囲部を前記レンズの光軸を含
む仮想平面で二つに分割したとき前記レンズ周囲部の輪
郭が前記光軸に直角な方向からみてほぼ凸字形状となる
ように前記レンズ周囲部に段差部を形成し、前記レンズ
周囲部の前記段差部よりも下側部分を前記穴へ落とし込
むように挿入することによって前記板状部に対する前記
レンズ周囲部の前記媒体面に平行な方向の位置が定まる
ようにするとともに、前記レンズ周囲部の前記段差部の
下面(例えば前記実施例で説明した段差の下面60a)を
前記第1の面に当接することによって前記板状部に対す
る前記レンズ周囲部の光軸方向の位置が定まるように
し、前記段差部の下面より上側のレンズ周囲部が前記第
1の面から隆起した状態で配置されるように構成したこ
とを特徴とするから、本発明は以下の効果がある。
レンズと一体となったレンズ周囲部を保持した状態で、
ブロックの板状部に形成された穴に、レンズ周囲部を落
とし込んだ場合、媒体面に垂直な方向と平行な方向との
両方向のレンズの位置が瞬時に定まると共に、レンズの
ブロックへの結合作業は著しく簡単なものとなり、結果
として本発明の光ヘッドは極めて簡単な構成で高精度且
つ大量生産に適したものになる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の光ヘッドの構成を示す斜視図、 第2図A〜Cは臨界角法によるフォーカスエラーを説明
するための線図、 第3図は従来の角度調整方法を説明するための線図、 第4図は半導体レーザの外観斜視図、 第5図は本発明の光ヘッドの要部の一例の構成を示す斜
視図、 第6図は第5図の部分拡大斜視図、 第7図AおよびBは第5図に示す光ヘッドの具体的構成
例を示す断面図および平面図、 第8図AおよびBはその部分詳細図、 第9図は本発明の光ヘッドの他の例の要部の構成を示す
斜視図である。 21……半導体レーザ、22……コリメータレンズ 23……偏光プリズム、24……偏光膜 25……反射プリズム、26……λ/4板 27……対物レンズ、28……臨界角プリズム 28a……光学面、29……光検出器 29a〜29d……受光領域 30……アーム、30a……上面 31……対物レンズアクチュエータ 32……フォーカスコイル 33……ラジアルコイル、34……シャフト 41……内枠、42……外枠 43……ばね、44……ねじ 45……絞り、46……基板 47……ねじ、48……回動部材 49……保持部材、50……ねじ 51……ボビン、52……弾性部材 53……ヨーク、54……内側ヨーク 55a,55b……永久磁石 56……ケース、57……シャフト固定つば 58a,58b……外側ヨーク 60……レンズ周囲部、60a……下面。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】情報がトラック状に記録された記録媒体に
    レンズからの収束光を照射し、その反射光により前記情
    報を読み取るために、前記記録媒体の媒体面に対向し且
    つ前記媒体面に平行な第1の面を有した板状部と前記媒
    体面に垂直な第2の面とを有する一体形成のブロック
    と、前記板状部の前記第1の面から前記媒体面に垂直な
    第1の方向に沿って穿設された穴に挿入されたレンズ周
    囲部を介して固定された1個のレンズと、前記ブロック
    の前記第2の面に固定された前記媒体面に垂直な第1の
    方向に前記レンズを移動するための第1のコイル及び前
    記媒体面に平行で情報トラックを横切る第2の方向に前
    記レンズを移動するための第2のコイルと、ベースに固
    定され前記媒体面に平行な磁束を前記両コイルに差し向
    ける磁界発生手段とを備えた光ヘッドにおいて、 前記レンズ周囲部を前記レンズの光軸を含む仮想平面で
    二つに分割したとき前記レンズ周囲部の輪郭が前記光軸
    に直角な方向からみてほぼ凸字形状となるように前記レ
    ンズ周囲部に段差部を形成し、前記レンズ周囲部の前記
    段差部よりも下側部分を前記穴へ落とし込むように挿入
    することによって前記板状部に対する前記レンズ周囲部
    の前記媒体面に平行な方向の位置が定まるようにすると
    ともに、前記レンズ周囲部の前記段差部の下面を前記第
    1の面に当接することによって前記板状部に対する前記
    レンズ周囲部の光軸方向の位置が定まるようにし、前記
    段差部の下面より上側のレンズ周囲部が前記第1の面か
    ら隆起した状態で配置されるように構成したことを特徴
    とする光ヘッド。
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