JPS60182520A - 集光手段位置検出装置 - 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】 〔ブを明の技１ｆｊ分野〕 本発明は、例えば、ＤＡＤ用のＣＤ（コンバク１−ディ
スク）やビデオディスクのような情報記憶媒体から集束
光を用いて情報を読取ることが可能な光学ヘッド、文書
ファイルやＣＯｌｖＨコンビュ−ターアラ１−プツｌー
メモリー）用等の情報記憶媒体に対しＣ情報の追加記録
を｛ｊなうことができる情報記録ｉ１Ｎ’−［装置の一
部としての光学ヘッド、あるいは消去可能な情報ここ他
再生装置用の光学ヘッド等に適用される集光手段位置｛
大田装置に関する。

（発明の１支１．ｊｆｌ″９背日どその問題点）」一部
した情報記憶媒体（Ｊ、現在、円仮くディスク）形状の
ものが多く、円周に泊つＣ同心固状らしく（よスパイラ
ル状に情報が記録されている。

このＪ、）な情報記憶媒体から情報を読取る上記した光
学ヘッドは、情報記憶媒体自体に偏心が存在しても情報
が一列ずつ並／υでいるトラックに沿って情報に読取り
もしくは記録を行なう必要がある。そのため、上記光学
ヘッドは、通常、情報記憶媒体上に集光させる対物レン
ズが情報記憶媒体の半径方向に平行移動できる構造とな
っている。

この駆動機構としては、リニヤモータ一方式やボイスコ
イル方式等の電気的な力により移動可能なように対物レ
ンズがばねにより支持されている場合が多い。

ところで、このような光学ヘッドで再生もしくは記録時
に高速でアクセスしようとづ゛ると非常に１１′！ｉ速
で光学ヘッド自体を移動させなければならず、このとき
、対物レンズが光学ヘラ１・の内部で振動してしまうた
め、光学ヘッド移動直後すぐにトラックを１・レースず
るのが難しくなる。以上の状況から光学ヘッド内部での
対物レンズの相対的位置を検出しフィードバックをかり
て振動を防止しする機能が望まれるが、現在対物レンズ
の位置を検出づる方法は余り知られていない。また、光
学的ないしは電気的に対物レンズ単体の位置を検出しよ
うとすると、対物レンズもしくはその周辺が大きくなっ
てしまい光学ヘッド全体としての薄型化もしくは小型化
がはばまれるだけでなく、対物レンズが重くなり周懐数
特性が悪くなる等の危険性が生じてくる。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情にもとづいてなされたもので、その目
的とするところは、非常に簡単な構造で安くかつ信頼性
良く製造することができるとともに、集光手段の移動に
対する周波数特性を悪化させることなく集光手段の位置
検出をｔｒなうことができるようにした集光手段位置検
出装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、上記目的を達成するために、光源と、この光
源から発した光束を所定のスポットサイズの光束に変ｉ
ｔるコリメート手段と、このコリメート手段により変換
された光束のスポットサイズより小さな内径を有づると
ともに少なくとも上記変換された光束の光軸と直行する
方向に移動可能に設けられ、上・記変換された光束の一
部を光投射面上に集光させる集光手段と、この集光手段
により集光された後上記光投射面からの光束を受光して
上記集光手段の位置ずれを検出する光検出器とを具備し
たことを特徴とするものである。

〔掩明の実施例〕

以下、本発明の第１の実施例を第１図および第２図を参
照しながら説明する。第１図中１は半導体レーザー光源
であり、この光源１から発生した発散性のレーザー光束
２はコリメー１・レンズ３を経て平行光束に変換される
。ここで、この平行光束に変換されたレーザー光束２は
後述ずる対物レンズ４の内径よりも充分大きなスポット
サイズとされる。ついで、平行光束に変換されｔこレー
ザー光束２は偏向ビームスプリッタ５　６３よびλ／４
波長板６を順次経て円偏向光に変換される。この円偏向
光に変換されたレーザー光束２はその一部が対物レンズ
４により光反射面（光投射面）７上に集光される。光反
射面７で反射したレーザー光束２は対物レンズ４によっ
て再び平行光束にされた後、λ／４波長板６を通過し偏
向ビームスプリッタ５で反則され、２個の光検出ヒル３
ａ、３ｂを並設した光検出器８上に投光されるようにな
っている。

次に、対物レンズ４の位置検出の基本的な原理を説明づ
ると、コリメートレンズ３により平行光束に変換された
レーザー光束２のスボツ１〜サイスは対物レンズ４の内
径よりも充分大ぎいため、レーザー光束２０〜部だけが
対物レンズ４を通過することになる。対物レンズ４を通
過したレーザー光束２は入射光として光反射面７上に集
光され、光反射面７上で反射した後、再び対物レンズ４
内を通り反射光として戻ってくる。また、対物レンズを
通過できなかったレーザー光束２は再び戻ってくること
ができない。しかも、光反射面７で反Ｑ・１シ再び対物
レンズ４を通過して平（７光束となっているレーザー光
束２のスボッ１〜サイズは対物レンズ４の内径より大き
くなることがないので、そのレーザー光束２のスボッ１
〜の位置を検出すること”により対物レンズ４の位置を
間接的に検出することができることになる。すなわち、
今、光反射面７の位置が常に対物レンズ４の後側焦点面
上にきているものとすると、反射光としてのレーザー光
束２は、対物レンズ４が定位置にきているときは、第２
図（イ）に示すように、２個並設された光検出セル８ａ
、３ｂ上に均等に照射されるが、対物レンズ４が定位置
からずれると、第２図（ロ）または（ハ）に示すように
、光検出セル８ａ、８ｂのいずれか一方に片寄って照射
される。したがって、この２個の光検出セル８ａ、８ｂ
から得られるそれぞれの光検出信号の差をとることによ
り対物レンズ４の位置を検出することができる。

以上の構成によれば、比較的簡単な原理および構造で対
物レンズ４の位置を検出することができるため、製造コ
ストも安く、しかも装置として高い信頼性を得ることが
できる。

また、対物レンズ４に対して手を加えるところがないた
め、本発明に係るレンズ位置検出装置を従来の光学系に
対し追加形成したとしても対物レンズの移動に対する周
波数特性を悪化さけることがない。

さらに、対物レンズ４に対する機械的変更を必要と−り
−る箇所がないため、本発明に係るレンズ位置検出装置
を従来の光学系に追加形成してもレンズ自体およびその
周辺の寸法に変化が生じないので、光学系全体としての
高さあるいは厚さは低いままくまたは薄いまま〉で保た
れる。

次に、本発明の第２の実施例を説明する。この実施例で
は、第３図（イ）に示すにうに１．光検出器８の２個の
光検出セル８ａ、８ｂが潮間しＣ設（′Ｊられ、対物レ
ンズ４か定位置に存在づるときには光反９・１面７Ｃ反
射し再び対物レンズ４を通過したレーリー　光束２の多
くが光検出器８の光検出レル３ａ、８ｂの存在づる領域
以外の場所ずなわら光検出セル８ａ、８ｂ間に照射され
るようになつＣいる。このような（８成によれば、上記
第′１の実施例と同様の作用効果か）９られるだけでな
く、以下の作用効果か得られる。ずなわら、対物レンズ
４が定位置に存在するどきには対物レンズ４の位置を検
出づるための光検出セル８ａ、８ｂから（りられる光信
号自体が非常に小さくなる。これににす、たとえば記録
再生用情報記憶媒体に対し少なくとも追加記録ど読取り
を行なうことが可能な光学ヘッド等に適用した場合、情
報記録！ｉ！９体の光反射面（ないしは記録面）７に新
規記録をずべきトラック位置を予め指定することができ
るように連続的な溝形状（凹凸形状）に形成されたトラ
ンキングガイドを入射光どしてのレーザー光束２が横切
るときに、光反射面７で反射したレーザー光束２に、変
化づる回折パターンが現われても、それを光検出セル８
ａ、８ｂが検出しないため、回折パターンの変化により
対物レンズ４が定位置に静止しているにもかかわらず光
検出セル８ａ、８ｂ間で検出信号のアンバランスが生じ
てあたかも対物レンズ４が動いているかのような疑似信
号が発生するということかない。また、第３図（ロ）あ
るいは（ハ）に示すように、対物レンズ４が定位置から
ずれた場合には、光反射面７で反射し再び対物レンズ４
を通過したレーザー光束２も同様にずれ、一方の光検出
セル８ａまたは８ｂに多く照射されるとともに他方の光
検出セル８ａまたは８ｂにはまったく照射されなくなる
。このとき、対物レンズ４により集光されたレーザー光
束２が光反射面（ないしは記録面）７上のトラッキング
ガイドを横切ると光検出セル８ａまたは８ｂ上に回折パ
ターンが生じるが一方の光検出セル８ａまたは８ｂ上に
しかレーザー光束２が照射されないので、対物レンズ４
が上下どちらかにずれているかは正確に検出することが
できる。なお、いくつかの実験を行なった結果、回折パ
ターンの影響が少なく安定に対物レンズ４の位置検出が
行なえるためには、第３図（イ）に示すように、対物レ
ンズ４が定位置に存在するとぎには、光検出セル８ａ、
８ｂに照射される全光聞は光反射面７で反射し再び対物
レンズ４を通過したレーザー光束２のうち半分以下（つ
まり残りの半分ｔス上の光量が光検出セル３ａ、３ｂの
存在する領域以外の場所に照射されること）が望ましい
ことが確ル召された。

次に、本発明の第３の実施例を説明する。この実施例で
は、第４図に示すように、対物レンズ４と光検出セル８
ａ、８ｂとの間に三角プリズム（光抜出部材）９および
投射レンズ１０が設けられ、光反射面７で反射し再び対
物レンズ４を通過したレーザー光束２の少なくとも一部
を三角プリズム９により抜き出して光路を変え、投射レ
ンズ１０を介して光検出器８上に離間して設けられた光
検出セル８ａ、８ｂ上に投光するようになっている。ま
た、三角プリズム９は、対物レンズ４が定位置に存在す
るとぎにはレーザー光束２をほとんど抜き出さないよう
にするとともに対物レンズ４が定位置からずれたときに
はそのずれ石に応じた聞のレーザー光束２を抜き出して
光検出セル８ａまたは８ｂ上に照射するようになでいる
。また、三角ブリス゛ム９により抜き出されなかったレ
ーザー光束２は投射レンズ１０により光検出セル８ａ。

８ｂ間に設けられた光検出セル８Ｃに向かって集光され
、トラックずれ検出、情報信号の読み取り、焦点ぼけ検
出等に利用されるようになっている。

さらに、これら光検出セル８ａ、８ｂ、８ｃは同一のケ
ース内に設けられている。以上の構成によれば、上記第
１、第２の実施例同様の作用効果が得られるだけでなく
、次の作用効果が１ｑられる。

すなわち、３個の光検出セル８ａ、８ｂ、８ｃの位置を
近付けて光学系をコンパクトにすることができるととも
に上記３１１１ｉ１の光検出セル８ａ、８ｂ８Ｃを同一
フレームにマウントシてコストの低減を図ることができ
る。

なお、上記実ｆＪ色例のように、半導体レーザー光源１
を用いた場合には１セットのコリメートレンズ３だけで
良いが、第５図に示づように、ガスレーザー光［１１を
用いた場合には、２種類のコリメートレンズ１２．１３
を用いて平行レーザー光束２のスボッ１ヘサイズを広げ
る必要がある。

次に、上記第３の実施例（第４図に示す。）に示す光学
系を光学ヘッドに組込んだ具体的実施例を第６図にもと
づいて説明づ−る。図中１０１はシー１１−光源であり
、この半導体レーザー光１１０１から発せられたレーザ
ー光束はコリメートレンズ１０２によって平行光束にさ
れ、偏向ビームスプリッタ１０３に向けられる。この偏
向ビームスプリッタ１０３によって反射された平行レー
ザー光束は１７４波長板１０４を通過して対物レンズに
入射され、この対物レンズ１０５によって情報記憶媒体
１０６の光反射面１０７に向けて集束される。対物レン
ズ１０５は、ボイスコイル１０８によってその先軸方向
に、またボイスコイル１０９によってその径方向にそれ
ぞれ移動可能に支持され、対物レンズ１０５が所定位置
に位置されると、この対物レンズ１０５から発せられた
集束性レーザー光束のビームウェストが光反射面１０７
上に投射され、最少ご一ムウエストが光反射面１０７上
に形成される。この状態において、対物レンズ１０５は
、合焦状態に保たれ、情報の磨き、込みおよび読み出し
が可能となる。情報を書き込む際には、光強度変調され
たレーザー光束によって光反射面１０７上の１〜ラツキ
ングガイド１１０にビットが形成され、情報を読み出す
際には、一定の光強度を有するレーザー光束は、１−ラ
ッキングガイド１１０に形成されたビットによって光強
度変調されて反射される。

情報記１媒体１０６の光反射面１０７から反射された発
散性のレーザー光束は、合焦時には対物レンズ１０５に
よって平行光束に変換され、再び１／４ル長（Ｊｉｌ　
０４を通過して偏向ビームスプリッタ１０３に戻される
。レーザー光束が１７／４波長板１０４を往復すること
によってレーザー光束は、偏向ビームスプリッタ１０３
で反射された際に比べて偏波面が９０度回転し、この９
０度だけ偏波面が回転したレーザー光束は、偏向ビーム
スプリッタ１０３で反射されず、この偏向ビームスプリ
ッタ１０３を通過することになる。偏向ご一ムスブリッ
タ１０３を通過したレーザー光束は、ハーフミラ−′１
１１ににって２系統に分けられ、この一方（１−ラック
ずれ検出系）は、１〜ラツクずれ検出用レンズ１１２に
よって１〜ラツクずれ検出用光検出器１１３に照射され
る。このトラックずれ検出用光検出器１１３で検出され
た信号は、情報記憶媒体１０６に記録された情報を含み
、信号処理装置に送られてデジタルデータに変換される
。

ま＝−１，ハーフミラ−′１１１とトラックずれ検出用
レンズ１１２との間には三角プリズム（光抜出部材）１
１４が設けられ、これによって抜き出されたレーザー光
束は対物レンズ位置検出用光検出器１１５に照射される
。この対物レンズ位置検出用光検出器１１５で検出され
た信号はボイスコイル駆動回路１１６に与えられ、ボイ
スコイル駆動回路１１６はその信号に応じてボイスコイ
ル１０９を駆動し、対物レンズ１０５を所定位置に維持
することになる。ハーフミラ−１１１によって分けられ
た他方（焦点ぼけ検出系）のレーザー光束は、光遮光板
（光扱出部材）１１７によって光軸から離間した領域を
通過する成分のみが取り出され、焦点ぼけ検出用投射レ
ンズ１１８を通過した後、焦点ぼけ検出用光検出器１１
９に入射される。焦点ぼけ検出用光検出器１１９で検出
された信号は、フォーカス信号発生器で処理され、この
フォーカスｆｔ＠がボイスコイル駆動回路１２０に与え
られる。ボイスコイル駆動回路１２０は、フォーカス信
号に応じてボイスコイル１０８を駆動し、対物レンーズ
１０５を合焦状態に維持することとなる。

次に、上記光学系を作動させる制御回路について説明す
る。先ず、フォーカシング制御ついて説明ケると、焦点
ぼけ検出用光検出器１１９の各光検出セル１１９ａ、１
１９ｂから１９られた光電信号α、βは焦点ぼけ検出用
光検出セル１１９ａ。

１１９ｂのプリアンプ１２１．１２２で増幅された後Ｐ
ｉＡ算回路１２５と加算回路１２７により減算′処理お
よび加締！Ｉ！ｉ埋されてＣＰＵ１２９に入力される。

ＣＰＵ１２９は、イニシャル時、イニシャル引き込み信
号をスイッチング回路１３０を介して焦点ぽけ補正用ボ
イスコイル駆動回路１２０へ供給する。これにより、焦
点ぼけ補正用ボイスコイル駆動回路１２０はボイスコイ
ル１０８を駆動して対物レンズ１０５を合焦点位置まで
移動せしめる。そして、ＣＰＵ１２９は、減葬回路１２
５からの信号によりα、βの信号が「０」となったこと
を検出したとき合焦点位置と判断し、スイッチング回路
１３０を切換え、減算回路１２５からの信号が供給され
る波形補正回路１３１からの信号−を焦点ぼけ補正用ボ
イスコイル駆動回路１２０へ供給する。これにより、焦
点ぼけ補正用ボイスコイル駆動回路１２０は波形補正回
路１３１からの信号に応じつつボイスコイル１０８を駆
動して対物レンズ１０５を軸方向へ移動せしめ、通常の
フを一カシングを行なう。

ついで、トラッキング制御について説明すると、１〜ラ
ツクずれ検出用光検出器１１３の各光検出セル１１３ａ
、１１３ｂから得られた光電信号γ。

δは焦点ぼけ検出用光検出セル１１３ａ、、１１３ｂの
プリアンプ１２３，１２４で増幅された後減梓回路１２
６と加算回路１２８により減算処理および加算処理され
てＣＰＵ１２９に入力される。

ＣＰＵ１２９により通常のトラッキング制御が判断して
いる場合、ＣＰＵ１２９はスイッチング回路１３５を切
換え、減算回路１２６からの信号が供給される波形補正
回路１３６からの信号をトラックずれ補正用ボイスコイ
ル駆動回路１１６に供給する。これにより、トラックず
れ補正用ボイスコイル駆動回路１１６は、波形補正回路
１３６から供給される信号に応じてボイスコイル１０９
を駆動して対物レンズ１０５を径方向に移動せしめるこ
とにより、通常の１−ラッキングを行なう。また、対物
レンズ位置検出用光検出器１１５の各光検出セル１１５
ａ、１１５ｂから冑られた光電信号ε、ζは焦点ぼけ検
出用光検出セル１１５ａ。

１１５ｂのプリアンプ１３２，１３３で増幅された後減
算回路１３４により減算処理され、スイッチング回路１
３５に供給される。ＣＰＵ１２９により高速トラッキン
グが判断された場合、ＣＰＵ１２９はスイッチング回路
１３５を切換え、減算回路１２６からの信号をスイッチ
ング回路１３５を介してトラックずれ補正用ボイスコイ
ル駆動回路１１Ｇへ供給する。これにより、トラックず
れ補正用ボイスコイル駆動回路１，１６は減算回路１２
６から供給される信号に応じてボイスコイル１０９を駆
動し、対物レンズ１０５を径方向へ移動せしめることに
より対物レンズ１０５のぶれをなくす。りなわら、対物
レンズ１０５が定位置から図中左方向へずれた場合、光
検出セル１１５ａにのみレーザー光束が照射される。こ
の光検出セル１１５ａからの信号εはプリアンプ１３２
を介して減算回路１３４へ供給される。この減算回路１
３４の減算結果はスイッチング回路１３５を介して１〜
ラツクずれ補正用ボイス］、イル駆動回路１１６に供給
される。トラックずれ補正用ボイスコイル駆動回路１１
６は減算回路１３４から供給される信号に応じて対物レ
ンズ１０５を右方向へつまり定位置へ移動せしめる。ま
た、同様に、対物レンズ゛１０５が定位置から図中右方
向へずれた場合、光検出セル１１５ｂにのみレーザ“−
光束が照射される。この光検出セル１１５ｂからの信号
ζはプリアンプ１３３を介して減算回路１３４へ供給さ
れる。この減算回路１３４の減算結果はスイッチング回
路１３５を介してトラックずれ補正用ボイスコイル駆動
回路１１６に供給される。１〜ラツクずれ補正用ボイス
コイル駆動回路１１６は減算回路１３４から供給される
信号に応じて対物レンズ１０５を左方向へつまり定位置
へ移動せしめる。

したがって、上記のように、高速アクセス時、対物レン
ズ１０５が定位置からずれても、補正される、つまり、
定位置へ固定されている状態となる。

これにより、高速アクセスが終了し、対応するトラック
の内容を読込もうとした場合、す゛ぐに対物レンズ１０
５からのレーザー光束をその１〜ラツクに照射すること
ができる。この結果、従来、高速アクセスを行なった場
合、ＺｉＪ　物レンズ′１０５をロックさせてからＩ〜
ラックの読み取りを行なうようにしていたものに比べ、
その読み取りを行なうまでの１１間（セトリングタイム
）が短縮できる。

〔発明の効果〕

以上説明したＪ：うに本発明によれば、光源と、この光
源からざｔした光束を所定のスボツ１〜サイズの光束に
変換する］リフ−１〜手段と、このコリツー１〜手段に
より変換された光束のスボツｌ〜リーイスより小さな内
（￥を有するとともに少なくとも上記変１βされた光束
の光軸と直（ｊする方向に移動可能に設けられ、上記変
換された光束の一部を光投射面上に集光させ−る集光手
段と、この集光手段により集光された後上記光投Ｑ１面
１）ｓ　＋らの光束を受光して上記集光手段の位置ずれ
を検出する光検出器とを具備したから、非常に簡単な構
造で安くかつ信頼性良く製造することができるとともに
、集光手段の移動に対する周波数特性を悪化させること
なく集光手段の位置検出を行なうことができる等の優れ
た効果を秦する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す構成図、第２図（
イ）（ロ）（ハ）は同実施例の作用説明図、第３図（イ
）（ロ）　（ハ）は本発明の第２の実施例を示す説明図
、第４図は本発明の第、３の実施例を示す構成図、第５
図は半導体レーザー光源の代わりにガスレーザー光源を
用いた場合を示す図、第６図は第３の実施例の光学系を
適用した光学ヘッドを示す構成図である。 １・・・半導体レーザー光源、３・・・コリメ＝ｊ〜レ
ンズ、４・・・対物レンズ、７・・・光投射面（反射面
）、８・・・光検出器、８ａ、３ｂ、８ｃ・・・光検出
セル、１１・・・ガスレーザー光源、１２．１３・・・
コリノー１〜レンズ。 第１図 旦 第５図 １３ 第２図 （イ′°） ８ａ’ 第３＠ 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１ン光源と、この光源から発した光束を所定のスボッ
   １−サイズの光束に変換づる」リメー１へ手段と、この
   」リメート手段により変換された光束のスボッ１−リイ
   ズより小さな内径を右づるとともに少なくとも上記変換
   された光束の光軸と直行づる方向に移動可能に設けられ
   、上記変換された光束の一部を光投射面上に集光させる
   集光手段と、この集光手段により集光された後上記光投
   射面からの光束を受光し−Ｃ上記集光手段の位置ずれを
   検出りる光検出器とを具１ｆｉ　シたことを特徴とする
   集光手段位置検出装置。 （２）光検出器は、２個の光検出セルを設けて構成し、
   この２個の光検出セルからの検出セルからの光検出信号
   の差をとることにより集光手段の位置をめることが可能
   な構成としたことを特徴とする’＋６　ｒ、’ｒ請求の
   範囲第１頂記載の集光手段位置検出装置。 （３）光検出器は、集光手段が定位置にあるときにはこ
   の集光手段の位置を検出づるための光検出信号が余り得
   られず、上記集光手段が定位置からずれたときには光検
   出信局が得られる構成としたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項または第２項記載の集光手段位置検出装置
   。 （４）光検出器は、光投射面からｑ４出した光束の多く
   が、上記集光手段が定位置に存在するときには光検出セ
   ルの存在する領域１メ外の場所に照射され、上記集光手
   段が定位置からずれたときには少なくとも１個の光検出
   セル上に照射されるような配置構成どしたことを特徴と
   する特許請求の範囲第２項または第３項記載の集光手段
   位置検出装置。 （５）光検出器は、光投射面から射出した光束の半分以
   上の光量が光検出セルの存在する領域以外の場所に照射
   されるような配置構成としたことを特徴とする特許請求
   の範囲第２項または第３項記載の集光手段位置検出装置
   。 （６）光検出器は、光投射面から割出した光束のうち集
   光手段の定位置からのずれ量に応じて光抜出部材にＪ：
   り抜き出された光束を受光するように（画成したことを
   特徴とする請求 記載の集光手段位置検出装置。