JPS6032132A - 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、光学式ビデオディスク、光学式ディジタルオ
ーディオディスク等に記録された情報を光ビームにより
読出し、あるいは光ビームにより上記ディスク等に情報
を書込むための光学ヘッド装置に関するも、のである。

［発明の技術的背Ｉ！］ 光学式ビデオディスク、光学式ディジタルオーディオデ
ィスク等における情報読取り用の光学ヘッド装置は、デ
ィスク面に凹凸等の形で記録された信号をレーザ等の光
を用いて非接触で検出するものであるから、ディスクの
面振れあるいは偏心による終点ずれ、およびトラッキン
グずれをも非接触で検出してサーボ系によりこれらを制
御する必要がある。このため上記焦点ずれおよび１〜ラ
ツキングずれ情報は全てディスクからの反射光より検出
しなければならない。

上記焦点ずれの検出方式としては、非点収差法、臨界角
法、非対称法等が従来より知られている。

非点収差法は、シリンドリカルレンズ等を用いてディス
クからの反射光に非点収差を生ぜしめ、これを検出する
ことにより焦点ずれ信号を得る方式であるが、検出光路
が長くなり、焦点検出範囲が狭くなるなどという欠点が
ある。

臨界角法は、反射光の角度変化を臨界角プリズムを用い
て識別することにより焦点ずれ信号を１テる方式である
が、臨界角プリズムの位置・角度の設定が微妙であり、
また検出感度が低いなどという欠点がある。

非対称法は、反射光路中にナイフェツジを配置してビー
ムの一部を遮り、得られる反射光スポットの位置形状の
変化を検出して焦点ずれ信号を得る方式であるが、ビー
ムの一部を遮るので光ｍ損失が多く、このため主情報信
号（ＲＦ低信号のＳ／Ｎ（信号対雑音比）が低いなどと
いう欠点がある。

このようなレーザ光の焦点制御および］・ラッキング制
御の例として非対称法による従来方式の一例を次に説明
する。

第１図は従来の光学ヘッド装置における非対称法による
焦点検出のための構成の一例を示すものである。

光ｔｔ１から射出された光はコリメータレンズ２によっ
て平行光に変換され、偏光ビームスプリッタ３．１／４
波長板４および対物レンズ５を介して情報記録媒体とし
てのディスク６上に集光される。この光束は凹凸形状の
ピットを有する情報トラックにより反射され、再び対物
レンズ５および１／４波長板４を経て偏光ビームスプリ
ッタ３に入射する。反射光束は、１／４波長板４の作用
により入射光束の偏光状態とは直交する方向の直線偏光
となって偏光ビームスプリッタ３に入射するので、この
光束は偏光ビームスプリッタ３で反射偏向される。この
偏向された光束は、該光束の約半分を遮る遮蔽板として
のナイフェツジ７を通り、さらに集束レンズ８により集
光される。ここで、合焦（合焦点）状態における結像点
Ａより適宜なる距離だけ離れた非結像点Ｂに、合焦状態
で四分割受光素子９の各分割素子の出力が等しくなるよ
うに四分割受光素子９を配置する。該合焦状態における
四分割受光素子９上のビームスポットの状態を示したの
が第２図である。

第３図〜第５図にこの場合の焦点ずれ状態における光束
の軌跡と四分割受光素子９上のビームスポットの状態を
示す。第３図は合焦状態、第４図はディスク６が遠のい
た状態、第５図はディスク６が近づいた状態をそれぞれ
表わしている。

したがって、四分割受光素子９の各分割素子９ａ、９ｂ
、９ｃ、９ｄの出力をそれぞれＣ９、ｂ９、Ｃ９、Ｃ９
どすれば、 （Ｃ９＋ｃｊ９）−（ｂ９＋ｃ９） より、焦点ずれ情軸を得ることができる。

しかしながら、上述した従来の非対称法においては、焦
点検出範囲が広くとれる反面、ナイフェツジ７により光
束の半分を犠牲にしているので、光量損失が多くＲＦ低
信号Ｓ／Ｎ比の低下を招いていた。また、対物レンズ５
に入射する光束全てを利用していないので、口径の小さ
いレンズを用いた場合と同様に回折現象によって小さい
ピットが正確に読取れなくなるという問題があった。そ
の上、上述のようにナイフェツジ７の取付は調整が難し
いなどという欠点もあった。

さらにこの場合、トラックずれ信号はディスク６のトラ
ック上の凹凸のビット列による一次回折光の方向変化に
より検出する。

このため第１図、第２図に示したように、ナイフェツジ
７を、光軸が垂直に交わる面内に、そのエツジ方向がト
ラッキングの制御方向に対応するように、且つ該ナイフ
ェツジ７が光束を二等分するように配置するとともに、
四分割受光素子９は、各分割線を正確にトラック方向と
トラッキング制御方向とに合致させる必要があった。

このとき、トラックずれ信号は （Ｃ９＋ｂ９）−（ｃ９＋６９） より得られるが、上述のようにこの場合のナイフェツジ
７および四分割受光素子９の取付は調整が非常に困難で
あった。

［発明の目的］ 本発明の目的とするところは、光学系を簡単に且つ小形
に構成できるとともに、光学系の調整が容易である光学
ヘッド装置を提供することにある。

［発明の概要］ 本発明は、対物レンズで集光された情報記録媒体からの
光束を実質的に２個のビームスプリッタを用いて光軸を
通る分割線で２分割して２光束に分岐し、これら２光束
をそれぞれ少なくとも光路の分割線に平行な分割線を有
する２分割以上の受光素−子で各々受光させ、焦点ずれ
信号はこれら２組の分割受光素子出力の一方あるいは両
方の差成分から得、またトラッキングずれ信号は上記２
組の受光素子出力の相互の差成分から得ることを特徴と
している。

［発明の実施例］ 第６図は本発明の第１の実施例の基本的構成を示すもの
である。

第６図において、光源１より射出された直線偏光の光ビ
ームは、コリメータレンズ２でほぼ平行光の光ビームに
変えられて偏光ビームスプリッタ１０に入射される。こ
の光ビームは、偏光ビームスプリッタ１０を通過し、さ
らに１／４波長板４で円偏光に変換され、対物レンズ５
を介して記録媒体としてのディスク６に入射される。デ
ィスク６からの円偏光の反射光は、対物レンズ５を通過
した後１／４波長板４通過することにより、往路とは偏
光方向の直交する直線偏光に変換され、偏光ビームスプ
リッタ１０に入射される。そして、この偏光ビームスプ
リッタ１０で、光軸を通りトラック方向に対応する分割
線を境に、一方の反射光束と他方の反射光束とは、入射
光束とは直交づる方向に且つ互いに１８０°異なる向き
に分岐され、それぞれ二分割受光素子１１．１２に入射
される。この偏光ビームスプリッタ１０は、例えば、特
定偏光方向の光束を透過させ、該特定偏光方向以外の光
束を偏向させる干渉（多層膜）フィルタを２個用い、こ
れらを９０°の角度で組合わせて構成される。したがっ
て反射光束の光路を偏光ビームスプリッタ１０の干渉フ
ィルタにおいて折返すと第７図のようになる。また、こ
のときの二分割受光素子１１．１２上の集光スポットを
示すと第８図のようになる。実際には２個の二分割受光
素子１１　、’１２には上述したようにそれぞれ反射光
束の各半分が入射する。これを具体的に示したのが第９
図である。第９図（ａ）、（ｂ）において、１１Ａ、１
１Ｂは二分割受光素子１１を構成する各分割素子、１２
Ａ、１２Ｂは二分割受光素子１２を構成する各分割素子
であり、これら二分割受光素子１１．１２両者の各分割
線は共に偏光ビームスプリッタ１０による光束の分岐境
界に平行とする。また、上記二分割受光素子１１．１２
の配置は合焦時に各分割素子１１Ａと１．、、．１Ｂお
よび１２Ａと１２Ｂ上における光量がそれぞれ等しくな
るようにする。したがって、各分割素子１１Ａ、１１Ｂ
、１２Ａ、１２Ｂの出力をそれぞれＡ１１、Ｂ１１、Ａ
Ｉ２、Ｂ１２とすれば焦点ずれ信号は（Ａ１１−８１１
）または（Ａ１２−Ｂ１２）または（Ａ１１＋Ａｌ２）
−（８１１→−８１２）から得ることができる。

なお、このような構成で充分なフォーカスゲインが得ら
れない場合には、第１０図に示すように、二分割受光素
子１１．１２への偏光ビームスプリッタ１０からの各入
射光路中にそれぞれ集束レンズ１３．１４を挿入してビ
ームを集光させ、結像点Ａから適宜なる距離だけ離れた
非結像点Ｂに二分割受光素子１１．１２を配置すれば、
各々上述したナイフェツジ゛等を用いた非対称法の場合
と同等の構成となる。これが本発明の第２の実施例であ
る。

この場合、第１１図に示すように適宜なる大きさのビー
ムが、合焦時に二分割受光素子の各分割素子、例えば二
分割受光素子１１の分割素子１１Ａと１１Ｂに対して等
光量の光が入射するように各受光素子１１．１２を配置
する。合焦状態からディスク６が遠のくにつれ第１１図
の半円が小さくなって遂には第１２図に示すような状態
になる。

また合焦状態からディスク６が近づくにつれ、第１１図
の半円は大きくなっていく。したがって、二分割受光素
子１１．１２に入射する光量はディスクが遠のくと（Ａ
１１−８１１）および（ＡＩ２−Ｂｌ　２）が正となり
、またディスクが近づくと（ＡＩ、１−８１１）および
（ＡＩ　２−８１２）が負となるので、（Ａ１１−８１
１）または（ＡＩ２−８１２）または（Ａ１１＋Ａｌ２
）−（Ｂ１１＋８１２）より焦点ずれ信号が得られる。

また、トラックずれ信号は、第６図における偏光ビーム
スプリッタ１０の図示左右の各干渉フィルタ面（偏向面
）にそれぞれ異なる強度で入射することになるから、（
Ａ１１＋８１１）−（Ａ１２＋８１２）より冑ることが
できる。何故ならば、トラックずれが生じたならば、ト
ラックで発生する一次回折光が、各受光素子ｌＬ１２に
それぞれ異なる強度で入射するからである。

モしてＲＦ倍信号両受光素子１１．１２の出力信号の総
和、すなわち（Ａ１１＋８１１）＋（Ａ１２＋８１２）
より得ることができる。

このようにすれば、遮蔽板（ナイフェツジ）を用いるこ
となく、偏光ビームスプリッタ１０で分岐した２つの光
束のそれぞれに対して非対称法による焦点制御を実現す
ることができる。したがって、焦点検出範囲を広くとる
ことができると同時に光量損失がなくなり、ＲＦ倍信号
Ｓ／Ｎを著しく改善することができる。さらに、光学系
の構成も簡単になって、調整も非常に容易になる。

なお、本発明は、上述し且つ図面に示す実施例にのみ限
定されることなく、その要旨を変更しない範囲内で種々
変形して実施することができる。

例えば、上記実施例ではコリメータレンズ２（第６図参
照）を用いて光源１の光を平行光束からなる光ビームと
して使用するようにしたが、このコリメータレンズ２を
省くこともできる。

すなわち、光源１からの拡散光を偏光ビームスプリッタ
１０．１／４波長板４を介して対物レンズ５に入射させ
る。ディスク６からの回折光は光源１とディスク６との
間の距離だけ離れた位置に集光する。したがって、第１
３図に等価光路を示すように、偏光ビームスプリッタ１
０によって反射光ビームを分岐し、上述のように適宜な
る位置に配置した二分割受光素子１１．１２に導くよう
にすれば焦点ずれ信号を得ることができる。

このようにコリメータレンズ２を省けば全体として非常
に小形になる。

また、上記実施例では単一ビームを用いて光記録再生を
行なう場合について説明したが、単一ビームに限らず複
数ビームを用いる場合にも上述とほぼ同様にして実施で
きることはいうまでもない。

さらに同実施例で用いた偏光ビームスプリッタ１０以外
の偏向手段であっても、入射回折光を光軸を通る分割線
によって２光束に分岐するものであればどのような偏向
手段を用いてもよい。すなわち、例えば第１４図に示す
ように互いに直交する２方向に光束を分岐するビームス
プリッタ１５、あるいは第１５図に示すように光束を同
一方向に且つ平行に分岐するビームスプリッタ１６等を
用いることができる。また、干渉フィルタによるビーム
スプリッタに変えてハーフミラ−等によるビームスプリ
ッタを用いてもよい。この場合には１／４波長板４が不
要となる。

また同実施例では記録媒体での反射光により情報読取り
を行なう光学ヘッド装置について説明したが、記録媒体
の透過光によりトラッキングずれ、焦点ずれ等の情報読
取りを行なう光学ヘッド装置についても上述とほぼ同様
にして実施することができる。この場合は、対物レンズ
は記録媒体のビーム入射側と射出側との両方に設ける必
要があるが、１／４波長板は不要になり、ビームスプリ
ッタもハーフミラ−や干渉フィルタを用い特定方向への
透光性を持たせたものでなく、通常のミラーのように透
光性ない反射面を用いたものでよい。

［発明の効果］ 本発明によれば、光学系を簡単に且つ小形に構成できて
、しかも光学系の調整が容易である光学ヘッド装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の非対称法を用いた光学系の一例の模式的
構成図、第２図は周間における合焦時の四分割受光素子
上のビームスポットを示す図、第３図は周間における合
焦時の光線軌跡と四分割受光素子上のビームスポットと
を示す図、第４図は周間においてディスクが遠のいた時
の光線軌跡とビームスポットとを示す図、第５図は周間
においてディスクが近づいた時の光線軌跡と、ビームス
ポットとを示す図、第６図は本発明の第１の実施例にお
ける光学系の構成を示す模式図、第７図は同実施例にお
ける反射光束の光線軌跡の概略を等価的に示す図、第８
図および第９図は同実施例における二分割受光素子上の
ビームスポットの例を示す図、第１０図は同実施例の光
学系にさらに集束レンズを挿入した本発明の第２の実施
例の光線軌跡を等１曲的に示す図、第１１図および第１
２図はそれぞれ第１０図の場合における合焦詩およびデ
ィスクが遠のいた時の二分割受光素子上のビームスポッ
トを示す図、第１３図は本発明のその他の実施例におけ
る光線軌跡を等価的に示す図、第１４図および第１５図
は本発明のさらにその他のそれぞれことなる実施例に用
いるビームスプリッタの構成を示す斜視図である。 １・・・光源、２・・・コリメータレンズ、４・・・１
／４波長板、５・・・対物レンズ、１０．１５．１６・
・・ビームスプリッタ、１１．１２・・・二分割受光素
子、１３．１４・・・集束レンズ。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第２図 第６図 第７図 第　８　図 Ｉ￥　９　図 （ａ）　（ｂ） 第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 記録媒体に記録された情報を光学的に非接触で検出し、
   あるりは情報を光学的に非接触で記録媒体に記録する光
   学ヘッド装■において、光源と記録媒体との間に少なく
   とも対物レンズを有するとともに、受光素子と記録媒体
   との間に少なくとも対物レンズと上記記録媒体側からの
   入射光束を光軸を通る分割線で２分割して２光束に分岐
   し各々異なる光路に導く実質的に２個のビームスプリッ
   タとを右し、且つ各分岐光路の光軸上に少なくとも各々
   上記光路の分割線に平行な分割線を有する２分割以上の
   受光素子を配設したことを特徴とする光学ヘッド装置。