JPS59201234A - 光学ヘツド装置 - 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】 （発明の技術分野） 本発明は、オーディオ信号、ビデオ信号等の光学的記録
情報の記録・再生を行なう光学ディスク装置に用いられ
る光学ヘッド装置に関し、特にファーフィールド法を利
用した光学ヘッド装置に関する。

（発明の背景） 光学式ディスク装置は、光学ディスク上の螺旋あるいは
同心円状の情報トラックに沿って、光スポットを追尾さ
せる。これをトラッキングと称している。このトラッキ
ングの誤差を検出する方法として、情報トラックからの
回折光を利用したファーフィールド法が知られている。

以下、第１図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）に基づい
てファーフィールド法の原理を説明する。

レーザ光は、対物レンズ１によ′つてディスク上の情報
トラック溝２に集光される。この溝２の深さは、使用テ
るレーザ光の波長の１／８に選ばれることが多い。そし
てレーザ光は、情報トラック溝２で回折をうけ、光ディ
スクで反射する。このとき、対物レンズ１と情報トラッ
ク溝２との相対位置によって光ディスクで反射して゛形
成されるファーフィールド像の光強度分布は、異なった
ものになる。第１図（ｂ）は、対物レンズ１の中心と情
報トラック溝２の中心とが一致した時で、光強度分布は
左右対称となっている。また、第１図（ａ）　、　（ｂ
）は、それぞれ対物レンズ１の中心と情報トラック溝２
の中心とが一致しない時で、光強度分布は非対称となっ
ている。

このように、対物レンズ１と情報トラック溝２の相対位
置によって、光強度分布が対称、あるいは非対称となる
から、トラッキングの位置を制御するための信号、すな
わちトラッキング制御信号は、情報トラック溝２に平行
に分割した２つの光検出部に上記のファーフィールート
像を導き、この２つの光検出部の差出力を求めることに
より得られる。そして、このトラッキング制御信号によ
って対物レンズのトラッキング方向の位置制御を行ない
、第１図（ｂ）の状態、すなわち対物レンズ１の中心と
情報トラック溝２の中心とが一致した状態を保持するよ
うにする。

しかしながら、このようなファーフィールド法を利用し
た光学ヘッド装置において、対物レンズのみを移動させ
るようにした方式のもので（ヨ、トラッキング制御信号
に誤差を含むという欠点があった。第２図は誤差が生じ
ることを説明する図である。但し、説明に直接関係ない
フォーカシング誤差検出光学系及び１／４波長板は図示
されていない。半導体レーザ１０から発する光は、コリ
メータレンズ９によって平行光になる。この平行光は、
一般には平面波ではなく、符号９ａに示される様に光軸
から離れるに従って光強度が低下する、例えばガウスビ
ームとなっている。第２図（こ示した光軸は、コリメー
タレンズの光軸上、すなわぢガウスビームの強度が最大
とな′〕ている部分の光線であり、この光線のことを以
下主光線と称する。

コリメータレンズ９から発した光は、ビームスプリッタ
８によって光路が曲げられる。そして、対物レンズ１に
よって光デイスク上に集光する。

光ディスクで反射した光は、２つの検出部７ａ。

７ｂからなる光検出器７に入射する。情報トラック溝２
が符号２′の位置にΔに変位すると、対物レンズ１はト
ラッキング制御によって符号１′の位置に△Ｘ変位する
。従って、対物レンズ１の主光線１５は、符号１６の位
置に２−Δに変位する。このため、光検出器Ｚ上に形成
されるファーフィールド像は、符号１１から１２の位置
に変位するが、光検出器７はそのままの位置にあって動
かない。

以上のように、対物レンズ１と光検出器７のトラッキン
グ方向の相対位置がずれるこきにより、光検出器上のフ
ァーフィールド像が変位するので・この変位によりトラ
ッキング制御信号に誤差が含まれることになる。この誤
差をなくすために、従来では、半導体レーザ、ビームス
プリッタ等の光学素子、フォーカシング駆動の気団路等
のすべてを、光検出器と共ζこ、回転軸の周りに回転さ
せることによって、トラッキングを行なう光学ヘッド装
置が知られている。しかし、この光学ヘッド装置は、光
検出器の他に半導体レーザ、光学素子、とりわけ重いフ
ォーカシング駆動機構をも駆動しなければならず、駆動
部の重量が重（なるため、トラッキング駆動機構が大き
くなり、ひいては光学ヘッド装置全体が大きくなるとい
う欠点があ゛つた。

ところで、出願人は、この種の問題を解決するための光
学ヘッドを、特願昭５７−１９６７１４号において提案
したが、この光学ヘッドでは、光源が平面波であれば誤
差をなくすことができるが、光源が例えばガウスビーム
のように平面波でない場合には誤差が残ってしまうとい
う問題点があった。ここで、ＤＡＤのように、再生のみ
で書き込みが不要な光デイスク装置では、光源であるレ
ーザの出力は小さくて良いので平面波とすることができ
るが、光・磁気ディスク装置のように再生のみならず書
き込みも可能とする光デイスク装置では、光源であるレ
ーザの出力はガウスビームにならざるを得ない。

従って、上記の光学ヘッド（特願昭５７−１９６７１４
号）は、書き込み可能な光デイスク装置には適用し得な
いう 上記の問題点を解決するために、上記の光学へラドに光
学系を追加する方法、例えば凹レンズ・凸レンズを光路
中に挿入して固定する方法も−考えられるが、結局、上
記の光学ヘッドではセンサを動かしていることから、次
のような問題がある。

■電線がどうしても必要となり、これがピックアップの
トラッキング制御に悪影響を与える。

■センサが重いから質量が犬となり、慣性が犬となる。

■ガウスビームの中心とセンサの中心とを合致させるた
めの調整に際して、調整中にセンサ全体が動いてしま・
うので、調整が非常にむずかしい。

（発明の目的） 本発明の目的は、これらの欠点を解決し、非常に簡単な
構造で、かつ、トラッキング誤差の生じない光学ヘッド
装置を提供するものである。

本発明の他の目的は、光源がガウスビームの場合であっ
ても、トラッキング誤差の生じない光学ヘッド装置を提
供するものである。

（発明の概要） 本発明に係る光学ヘッド装置は、このような目的を達成
するために；２枚の板ばねの一方の端部をそれぞれ固定
支持部に固定して固定端とし、他方の端部側を前記２枚
の板ばねが平行を保つ様互いに結合して移動端とし、該
移動端がトラッキング方向に移動可能が平行ばねと、前
記移動端に固定され、フォーカシング方向に移動可能な
対物レンズが固定される鏡筒とを有する光学ヘッド装置
において、前記平行ばねの移動端に光学素子を固定し、
対物レンズと光学素子のトラッキング方向の相対位置を
固定したことにより、トラッキング制御信号に誤差が含
まれないように構成されている。

実施例 次に、本発明を第６図（ａ）　、　Ｉｂ）及び第４図ｔ
ａ）、　（ｂ）に基づいて説明する。尚、第６図（ａ）
は平面図、（ｂ）は正面図である。第４図（ａ）　、　
（ｂ）はファーフィールド法によるトラッキング誤差を
検出する場合について示されており、同図（ａ）は対物
レンズが移動していない場合、（ｂ）は情報トラック２
の移動に伴なって対物レンズが移動し、それに連動して
レンズ５２が移動している場合を示している。

第４図（ａ）　、　ｔｂ）においＣ１５１は凸レンズ、
５２は凹レンズである。凸レンズ５１の焦点距離をｆ】
、凹レンズ５２の焦点距離を−ｆ２とする。凸レンズ５
１と検出器７の間の光路長を１＋　、凹レンズ５２と検
出器７の間の光路長をｅ２　　とするとｌｈ　＝　ｆ＋
　、　ｆｈ　＝　ｆｚ・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・ｔｌｌとなるようにす
る。

対物レンズ１がΔに変位すれば、光ディスクで反射する
光束の主光線は、凹レンズ５２の位置では、Δｘ′＝２
（−Ｌ！−）△Ｋ・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・（２１ｂ だけ変位する。そこで、対物レンズ１が△Ｘ移動した時
に凹レンズ５２を光学的に同一平面内で同一方向に（２
１式で与えられる量△Ｘ′だけ移動すれば主光線が凹レ
ンズ５２の中心を通り、主光線は凹レンズ５２の作用を
受けることなく直進し、検出器７に入射する。一方、凸
レンズ５１と検出器７の間の光路長はｔｌｌ式の関係に
なっているので、対物レンズ１が移動したにもかかわら
ず主光線は常に検出器７の一定位置に入射する。すなわ
ちファーフィールド像１１は移動しない。ここでｅｌ、
、＝２ｅ２すなわち　Ｉｆ＋Ｉ　＝２１ｆｚｌにすると
、Δに／＝Δにとなる。このことは対物レンズ１（！−
凹レンズ５２を同じ方向に同じ量移動することを示しＣ
いる。

次に、対物レンズ１と凹レンズ５２を同じ方向に、同じ
量移動出来るすなわち両者の相対位置に変化が生じない
本発明の原理を第６図（ａ）　（ｂ）を用いて説明する
。

トラッキング用平行ばね２１は、２枚の板ばねからなり
、それぞれの一方の端部２４は固定支持部材に固定され
固定端を形成している。そして、他方の端部側は結合部
２５を介して結合されて移動端を形成し、２枚の板はＩ
ｎが平行を保つように構成されている。また、このトラ
ッキング用平行はね２１に直交して、フォーカシング用
平行ばね２２．２２の一方の端部が結合部２５に連続し
、他方の端部にはレンズ鏡筒２６が取付けられている。

このような構成において、レンズ鏡筒２６がトラッキン
グ方向に移動すると、トラッキング用平行ばね２１、フ
ォーカシング用平行ばね２２及び結合部２５は、図の破
線２２′に示すように、トラッキング用平行ばねの固定
端を支点としで、レンズ鏡筒２３と同じ量だけトラッキ
ング方向に平行移動する。

従って、結合部２５に光学素子を接着剤等で取付けるこ
とにょっ、てレンズ鏡筒２３内の対物レンズがトラッキ
ング方向に変位しても、光学素子が対物レンズの変位に
追随して移動し、両者のトラッキング方向の相対位置は
変化せず、従って、第４図で説明した様に、光検出器上
のファーフィールド像の変位が生じない、すなわち、ト
ラッキング制御信号に誤差が含まれない光学ヘッド装置
が実現できる。

以下、本発明の実施例を図面５こ基づいて説明する。

第５図（ａ）　、　（ｂ）は、本発明の一実施例に係る
光学ヘッド装置の構造説明図である。同図（ａ）は一部
所面を含んだ平面図で、同図ｉｂ）は縦断面図である。

トラッキング用平行ばね２１及びフォーカシング用平行
ばね２２の構成は、第６図ｔａ）　Ｆ　（ｂ）のそれと
同様であり、トラッキング用平行ばね２１゜２１０、）
固定端２４．２４は、固定支持部としての光学ヘッド外
筒６２に止めねじ５７によりそれぞれ固定されている。

結合部２５の内壁には、接着剤等によって凹レンズ５２
が取付けらイｔている、フォー力ソング用乎行ばね２２
．２２は、光学ヘッド筒６２の孔３２ａ　を通り、その
端部（こはレンズ鏡筒２６が取付けられている。レンズ
鏡筒２６の先端部には対物レンズ１が挿入され、また、
その下部には、ビームスグリツタ６４が挿入され、この
ビームスグリツタ６４は基板６６に固定されでいる。こ
のビームスプリッタ６４は、レーザ光を対物レンズ１に
導入すると共に、その反射光をレンズ鏡筒２３の孔６５
を介して凸レンズ５１から凹レンズ５２へと導ひく。そ
して反射光は結合部２５の孔２６を通り５５に位置する
光検出器（図示せず）に入る。

尚、凸レンズ５１は部材５５に接着し、部材５３はネジ
５６によって光学ヘッド外筒３２に固定されている。結
合部２５の孔５４はネジ５６を回転するための工具孔で
ある。

また、レンズ鏡筒２６の上部の外側には、コイル６１が
巻回され、このコイル６１とレンズ鏡筒２３の外周壁と
の間にリング状のヨーク２７が挿入され、また、コイル
６１の外側にはリング状の永久磁石２８及びヨーク２９
が配置されている。

コレらのヨーク２７．２９及び永久磁石は、いずれも光
学ヘッド外筒６２の内壁に固定されている。

以上の部材により、フォーカシング駆動回路が構成され
ており、コイル３１に励磁電流を供給することにより、
永久磁石２８との間に電磁力が作用し、コイル３１と一
体になっているレンズ鏡筒２６すなわち対物レンズ１を
フォーカシング方向ＦＤに移動制御することができる。

尚、トラッキング方向ＴＤの駆動は、図示しでいないが
、フォーカシング用コイル６１に直交したトラッキング
駆動回路を設けるとか、他の適当な方法によって行なえ
ば良い。

光学ヘッド外筒６２の上部には上板６０が取付けられて
おり、この上板６０には、レンズ鏡筒２６の先端部を通
す孔３０ａ　が設けられている。また、光学ヘッド外筒
６２の下端部は、基板６６に止めねじ６８で固定されて
いる。

以上の構成からなる光学ヘッド装置は、トラッキング駆
動機構（図示せず）により、レンズ鏡筒２３の対物レン
ズ１がトラッキング方向ＴＤに移動制御されると、第６
図で説明したように、トラッキング用平行ばね２１も変
位し、凹レンズ５２はトラッキング変位量と同じ量だけ
変位するから、対物レンズ１と凹レンズ５２のトラッキ
ング方向ＴＤの相対位置は変化しない。

また、フォーカシング駆動機構によりレンズ鏡筒２３の
対物レンズ１をフォーカシング方向ＦＤに移動制御する
際には、フォーカシング用平行ばね２２が上述のトラッ
キング用平行ばね２１の場合と同様に変位してその制御
が行なわれる。

第６図（ａ）　、　（ｂ）は、本発明の他の実施例に係
る光学ヘッド装置の構造説明図であるう同図（ａ）は一
部断面を含んだ平面図で、同図ｆｂ）は縦断面図である
。

Ｐ５図（ａ）　、　（ｂ）と同一符号のものは、同−又
は相当部を示している。

支持枠４６は、円筒状の底部に凹部が設けられており、
その枠内に上下−組のクラウンはね４１゜４１が固定さ
れている。このクラウンはね４１゜４１がフォーカシン
グ用平行ばねを構成している。

クラウンばね４１．４１の中心部には、レンズ鏡筒２６
が取付けられており、その先端部には対物レンズ１が挿
入されている。また、−組のクラウンばね４１．４１の
間には、第４図（ａ）　、　（ｂ）で述べたと同様なコ
イル５１、ヨーク２７　、２９及Ｕ永久磁石２８からな
るフォーカシング駆動機構が組み込まれている。ヨーク
２７．２９及び永久磁石２８は部材４８によって外筒４
６に固定されているこのフォーカシング駆動機構により
、Ｉ／ンス鏡筒２６、すなわち対物レンズ１がフォーカ
シング方向ＦＤに移動制御される。

支持枠４６の外側には外筒４６が設けられており、この
外筒４６の上部内壁の突起部４９と支持枠４６の底部外
周壁との間に、板ばね４７が連結されている。このばね
４７は、支持枠４３の中心に対して対称に１組取付けら
れている。従って、支持枠４６は、トのばね４７．４７
により外筒４６に支持されている状態になっている。こ
のばね４７゜４７がトラッキング用平行ばねを構成し、
ばね４７の外枠４６側の端部が固定端に相当し、支持枠
４３側の端部が移動端に相当する。そして、この移動端
と一体になっている支持枠４６の凹部に凹レンズ５２が
取付けられている。さらに１．前記凹部の外側には、上
記フォーカシング駆動機構と同様な部材からなるトラッ
キング駆動機構４４が取付けられており、支持枠４３、
すなわちレンズ鏡筒２３の対物レンズ１をトラッキング
方向’Ｉ”　Ｄに移動制御する。このトラッキング駆動
機構４４は、支持部材４５に取り付けられて外筒４６の
外部から挿入されて組立てられるように構成されており
、組立作業を容易にしている。前記四部の孔４３ａ　　
に挿入されたプリズム４２は、凸レンズ５１の保持部材
となり、かつ、ビームスグリツタと光導入路兼ねており
、外筒４６に固定されている。

そして符号５５の位置に光検出器（図示せず）が置かれ
ている。

以上の、構成からなる光学ヘッド装置は、トラッキング
駆動機構４４により支持枠４３が移動し、レンズ鏡筒２
３の対物レンズ１が移動制御されるき、ばね４７，４７
が変位し、対物レンズ１と凹レンズ５２とはトラッキン
グ方向ＴＤに同じ量だけ変位するから、対物レンズ１と
凹レンズ５２のトラッキング方向ＴＤの相対位置は変化
しない。

また、フォーカシング駆動機構（・こよりレンズ鏡筒２
６の対物レンズ１をフォーカシング方向ＦＤに移動制御
する際には、クラウンばね４１．４１が上述のはね４７
．４７の場合と同様に変位してその制御が行なわれる。

尚、以上の実施例では、フォーカシング用平行ばねには
、平行ばね及びクラウンばねを用いた例を示したが、対
物レンズをフォーカシング方向に移動できる支持方法で
あれば、どのようなばね部材であっても良い。又、以上
の実施例では、凹レンズ５２を用いた例を示したが、凹
レンズを凹のシリンドリカルレンズ又は６角柱プリズム
に置換しても良い。この際、光検出器７．５５を４分割
のものにすることによって、トラッキング誤差信号のみ
ならずフォーカシング誤差信号も検出することができる
。

また、本発明は、ガウムビームだけでなく、平面波の場
合にも適用でき、その場合は凸レンズ５１の焦点距離と
凹レンズ５２の焦点距離の比を１：１にする。

（発明の効果） 以上のように本発明に係る光学ヘッド装置は、光学素子
をトラッキング用平行ばねの移動端に取付けたことによ
り、トラッキングに際して、対物レンズと光学素子との
トラッキング方向の相対位置が変化せず、そのため、フ
ァーフィールド像が検出器上で変位しない。このため、
誤差を含まないトラッキング制御信号が得られ、高精度
のトラッキングが可能となっている。さらに、前述のよ
うに光学素子を前記移動端に接着剤等で固定するだけで
良いから、光学ヘッドの構造が簡単で、かつ、小型化さ
れている。そして、電線が不要であるから動きが制限さ
れず、質量が小さいので慣性が小さく応答速度が速く、
ビームとセンサの中心合わせ作業が容易であるという特
徴がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　ｔ　（ｂ）　、　（Ｃ）はファーフィー
ルド法の原理を説明する図、第２図（ａ）、　（ｂ）は
トラッキング制御信号に誤差が含まれることを説明する
図、第５図（＆）　、　（ｂ）及び第４図（ａ）　、　
（ｂ）はそれぞれ本発明の詳細な説明する図、第５図（
ａ）　、　（ｂ）　ｆま本発明の一実施例に係る光学ヘ
ッド装置の構造説明図、第６図（ａ）。 （ｂ）は本発明の他の実施例に係る光学ヘッド装置の構
造説明図である。 （主要部分の符号の説明） １・・・対物レンズ、２・・・情報トラック溝、７・・
・検出器、２１・・・トラッキング用平行ばね、２２・
・・フォーカシング用平行ばね、２６・・・レンズ鏡筒
、４１・・・クラウンばね（フォーカシング用平行はね
）、４７・・・板ばね（トラッキング用平行ばね）、５
１・・・凸レンズ、５２・・・凹レンズ。 代理人　弁理士　木村三朗 、ｔ１図 （ＣＩ）　　　　　　　（ｂ）　　　　　　　　（Ｃ）
矛２図　　　　第３囚 矛４図 （ａ）　　　　　　　　　　　　（ｂ）／＋５図 オ６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１２枚の板ばねの一方の端部をそれぞれ固定支持部
   に固定して固定端とし、他方の端部を前記２枚の板ばね
   が平行を保つ様互いに結合してトラッキング方向に移動
   可能な移動端とした平行ばねと、該平行ばねの移動端に
   固定され、フォーカシング方向に移動可能な対物レンズ
   が固定される鏡筒とを有する光学ヘッド装置において、
   前記平行ばねの移動端に光学素子を固定し、該光学素子
   を通過した光を光検出器に導（ことを特徴とする光学ヘ
   ッド装置。 （２）鏡筒は、平行はねと一体的に構成された第２の平
   行ばねによって、フォーカシング方向に移動可能に構成
   された特許請求の範囲第１項に記載の光学ヘッド装置。