JPS61240439A - 光学的情報処理装置 - 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、情報記憶媒体に集束光を照射することにより
、情報記憶媒体から情報を読取る光学的情報処理装置に
関する。

［発明の技術的背景とその問題点１ 上記光学的情報処理装置においては、情報記憶媒体から
情報を読取ったり、あるいは情報記憶媒体に新たに情報
を書き加えるとき、常に集束光の集光点が情報記憶媒体
の記録層もしくは光反射層の位置と一致していなければ
ならない。そのため、この装置内には自動焦点ぼけ検出
機能およびその補正機能を有している。

ところで、この光学的情報処理装置に搭載されている光
学ヘッド自体で検出する焦点ぼけ検出方式として、合焦
点時情報記憶媒体の記録層もしくは光反射層に対する結
像位置もしくはその近傍に光検出器を置き、焦点がぼけ
ることによりスポットの中央が光検出器上で移動する方
式が何種類か存在している。

これらの方式の場合、合焦点時の光検出器上のスポット
サイズが非常に小さいので、わずかな光軸ずれが生じた
場合でも光検出器上でスポットが移動してしまい、あた
かも焦点がぼけたものと誤検出してしまう。そのため、
これらの方式を用いて焦点ぼけ検出を行なう光学ヘッド
においては、温度変化や湿°度変化あるいは機械的な振
動や衝撃などの外部環境の変化により光軸がずれ焦点が
ぼけ易いという欠点を有していた。その中でも、温度変
化に対しては非常に敏感に影響を受は易く、従来の光学
ヘッドにおいては、温度変化に対する光軸ずれのために
、特に焦点がぼけてしまうといった欠点があった。

［発明の目的］ 本発明は上記事情に基づいてなされたもので、その目的
とするところは、温度変化に対して光軸がずれ難く、常
に安定して焦点ぼけ検出を行なうことができる光学的情
報処理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、少なくとも情報記
憶媒体に光ビームを集光する対物レンズの情報記憶媒体
に対する焦点ぼけ検出を行なう光学的情報処理装置にお
いて、一体形成してなる第１の光学手段と第２の光学手
段の一部をベース部材の側壁に固着し、かつ第１の光学
手段と第２の光学手段とベース部材とを略等しい熱膨脹
率を有する部材で構成することにより、常に安定した焦
点ぼけ検出を行なうことができるようにしたものである
。

［発明の実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する
。

第１図は本発明に係る光学的情報処理装置を概略的に示
したものである。

情報が記録されている追記可能な光ディスクなどの情報
記憶媒体１０は、駆動モータ１２によって一定速度で回
転され、また、情報記憶媒体１０の一表面１０ａには、
予めプリグループ列による記録トラックがスパイラル状
に形成されている。

一方、光学ヘッド１６は、リニアアクチュエータ１８に
よって情報記憶媒体１０の半径方向に移動可能に設けら
れている。この光学ヘッド１６内には、光ビームＬ１を
発生する光源としての半導体レーザ２０が設けられてお
り、情報を情報記憶媒体１０に書込むに際しては、書込
むべき情報に応じてその光強度が変調された光ビームＬ
１が非導体レーザ２ｏから発生され、情報を情報記憶媒
体１０から読み出す際には、一定の光強度を有する光ビ
ームＬ１が半導体レーザ２０から発生される。

しかして、半導体レーザ２０から発生された光ビームＬ
１はコリメータレンズ２２と光路変換手段としての偏光
ビームスプリッタ２４と１／４波長板２６とが一体形成
された第１の光学手段２１に向けられる。第１の光学手
段２１に入射した光ビームＬ１はコリメータレンズ２２
によって平行光束に変換され、偏光ビームスプリッタ２
４および１／４波長板２６を通過して対物レンズ２８に
入射され、この対物レンズ２８によって光ビームＬ１は
情報記憶媒体１０の表面１０ａに向けて集束される。対
物レンズ２８はボイスコイル２９によってその先軸３０
方向に移動可能に支持され、対物レンズ２８が所定の位
置に位置されると、この対物レンズ２８から発せられた
集束性の光ビームＬ１のビームウェストが情報記憶媒体
１０の表面１０ａ上に投射され、最小ビームスポットが
情報記憶媒体１０の表面１０ａ上に形成される。

（以下この状態の時を「合焦点時」と称する）この状態
において、対物レンズ２８は合焦点状態に保たれ、情報
の書込みおよび読み出しが可能となる。情報を書込む際
には、光強度が変調された光ビームＬ１によって情報記
憶媒体１０の表面１０ａ上のトラッキングガイドにビッ
トが形成され、情報を読み出す際には、一定の光強度を
有する光ビームＬ１はトラッキングガイドに形成された
ビットによって光強度変調されて反射される。

情報記憶媒体１０の表面１０ａから反射された発散性の
光ビームＬ２は、合焦点時には対物レンズ２８によって
平行光束に変換され、再び１／４波長板２６を通過して
偏光ビームスプリッタ２４に戻される。光ビームＬ２は
１／４波長板２６を再び通過することによって偏光ビー
ムスプリッタ２４を通過した光ビームＬ１に比べて偏波
面が９０度面回転、この９０度だけ偏波面が回転した光
ビームＬ２は、偏光ビームスプリッタ２４を通過せず、
この偏光ビームスプリッタ２４で反射されることになる
。

偏光ビームスプリッタ２４を反射した光ビームＬ２は、
ハーフプリズム３２と第１．第２の集光レンズ３４．３
６とが接着され、かつ第１の光学手段２１の偏光ビーム
スプリッタ２４の一面にハーフプリズム３２の一面を接
着させることにより、第１の光学手段２１と一体形成し
てなる第２の光学手段３１に入射する。この光ビームＬ
２はハーフプリズム３２によって２系統に分離される。

一方の光ビームＬ２１は、第１の集光レンズ３４を通過
した後、遮光板（光抜出部材）３８によって光軸３０か
ら半分の領域を通過する成分のみが取出され、第１の光
検出器４０に入射される。第１の光検出器４０で検出さ
れた信号は、フォーカス信号発生器４２で処理され、こ
のフォーカス信号がボイスコイル駆動回路４４に与えら
れる。ボイスコイル駆動回路４４は、フォーカス信号に
応じてボイスコイル２９を励磁し、対物レンズ２８を合
焦点状態に維持する。また、他方の光ビームＬ２２は、
第２の集光レンズ３６によって第２の光検出器４６に照
射される。第２の光検出器４６で検出された情報再生信
号およびトラッキング誤差信号は、信号処理回路４８で
処理される。

次に、第２図は第１図に示した焦点ぼけを検出するため
の光学系を単純花して示したもので、合焦点検出に関す
る光ビームの軌跡を描いたものである。

対物レンズ２８が合焦点状態にある際には、情報記憶媒
体１０上にビームウェストが投射され、最小ビームスポ
ットが情報記憶媒体１０上に形成される。通常、半導体
レーザ２０から対物レンズ２８に入射される光ビームＬ
は平行光束であるから、ビームウェストは対物レンズ２
８の焦点上に形成される。しかしながら、対物レンズ２
８に半導体レーザ２０から入射される光ビームＬがわず
かに発散域あるいは収束している場合には、ビームウェ
ストは対物レンズ２８の焦点近傍に形成される。ここで
、光検出器４０の受光面は、合焦点状態における光ビー
ムＬの集光点若しくはその近傍に配置されている。した
がって、合焦点時には、最小ビームスポットの像が光検
出器４０の受光面の中心に形成される。

すなわち、第２図（イ）に示すように、最小ビームスポ
ットが情報記憶媒体１０上に形成され、この情報記憶媒
体１０で反射された光ビームＬは、対物レンズ２８によ
って平行光束に変換されて集光レンズ３４に向けられる
。集光レンズ３４によって集束された光ビームＬは、遮
光板３８によつ２光軸３０から半分の領域を通過する光
成分のみが取出された後、光検出器４０上で最小に絞ら
れ、最小ビームスポットがその上に形成される。次に、
情報記憶媒体１０が対物レンズ２−８に向けて近接する
と、ビームウェストは、第２図（ロ）に示すように、光
ビームＬが情報記憶媒体１ｏで反射されて生ずる。すな
わち、ビームウェストは対物レンズ２８と情報記憶媒体
１０との間に生ずる。このような非合焦点時においては
、ビームウェストは、通常、対物レンズ２８の焦点距離
内に生ずることから、ビームウェストが光点として機能
すると仮定すれば明らかなように情報記憶媒体１０で反
射され、対物レンズ２８を通過する光ビームＬは、対物
レンズ２８によりて発散性の光ビームＬに変換される。

そのため、集光レンズ３４によって集束され、遮光板３
８を通過した光ビームＬは、光検出器４０の受光面上で
最小に絞られず、光検出器４０よりも遠い点に向かって
集束されることとなる。したがって、光検出器４０の受
光面の中心から図中上方に向かって光ビームＬは照射さ
れ、その受光面上には、最小ビームスポットよりも大き
なパターンが形成される。さらに、第２図（ハ）に示す
ように、情報記憶媒体１０が対物レンズ２８から離間さ
れた場合には、光ビームＬは、ビームウェストを形成し
た後、情報記憶媒体１０で反射される。このような非合
焦点時には、対物レンズ２８の焦点距離外であって対物
レンズ２８と情報記憶媒体１ｏとの間に形成されること
から、対物レンズ２８から集光レンズ３４に向かう光ビ
ームＬは集束性を有することとなる。したがって、集光
レンズ３４によってさらに集束され、遮光板３８を通過
した光ビームＬは、集束点を形成した後に光検出器４０
の受光面上に照射される。その結果、光検出器４０の受
光面上には、最小ビームスポットよりも大きなパターン
が中心から図中下方に形成される。

上述したように、この焦点ぼけ検出においては、合焦点
時と非合焦点時とで光検出器４０の受光面上に照射され
る光ビームＬのビームスポットのパターンの変化を検出
して、焦点ぼけ検出を行なっている。

次に光学ヘッド１６の各構成部品の支持構造を説明する
。

半導体レーザ２ｏは半導体レーザ支持部材５０で支持さ
れており、この半導体レーザ支持部材５０は半導体レー
ザ固定部材５２によって支持されている。また、対物レ
ンズ２８はボイスコイル２９とともに対物レンズ駆動系
フレーム５４で支持されている。さらに、第１．第２の
光検出器４０゜４６は、それぞれ第１．第２の光検出器
支持部材５６．５８で支持されており、この第１．第２
の光検出器支持部材５６．５８は、それぞれ第１゜第２
の光検出器固定部材６０．６２によって支持されている
。

一方、一体形成してなる第１の光学手段２１と第２の光
学手段３１とは、ベース部材６４によって支持されてい
る。このベース部材６４は中空な箱形状を呈しており、
略均−な厚みを有する底板部６６と、この底辺部６６上
に略垂直に立設された側壁６８とから構成されている。

そして一体形成してなる第１の光学手段２１と第２の光
学手段３１とは、このベース部材６４の底板部６６に直
接接着され支持されており、さらに、第１の光学手段２
１の一部側面は、ベース部材６４の側壁６８に直接固着
されている。

また、半導体レーザ固定部材５２．対物レンズ駆動系フ
レーム５４．および第１．第２の光検出器固定部材６ｏ
、６２は、このベース部材６４の側壁６８の側面に直接
接合され、ねじ止めあるいは接着によって支持されてい
る。また、遮光板３８はベース部材６４の底板部６６に
直接接合され支持されている。

このような支持構造において、ベース部材６４と、この
ベース部材６４の側壁に直接固着されている一体形成し
てなる第１の光学手段２１と第２の光学手段３１とは、
熱膨脹率の略等しい部材で構成されている。例えば、第
１の光学手段２１を構成しているコリメータレンズ２２
と偏光ビームスプリッタ２４と、第２の光学手段３１を
構成しているハーフプリズム３２と第１．第２の集光レ
ンズ３４．３６とを熱に対する線膨脹率が１℃当り３〜
２０Ｘ１０−６であるガラス材で構成し、１／４波長板
２６は、軸に垂直方向で線膨脹率が１℃当り５．４Ｘ１
０−６である方解石で構成する。そしてベース部材６４
を、これら第１の光学手段２１や第２の光学手段３１と
を構成する部材と略等しい熱膨脹率を有している少なく
とも一部が鉄を含む金属、または、鋳鉄若しくはステン
レスを含む部材で構成する。

以上の構成によれば、一体形成してなる第１の光学手段
２１と第２の光学手段３１と、これを支持するベース部
材６４とを熱膨脹率の略等しい部材で構成したため、温
度変化が生じてもベース部材６４に対し熱膨張や熱収縮
により第１の光学手段２１や第２の光学手段３１を構成
する部品がずれその先軸３ｏがずれるという現象は生じ
難い。

したがって、温度変化に対して光軸ずれが起こることな
く、安定した焦点ぼけ補正を行なうことができる。

例えば、一体形成してなる第１の光学手段２１と第２の
光学手段３１と、これを支持するベース部材６４の部材
の中に、互いの線膨脹率の差によって生ずる熱歪みが１
℃当り２０Ｘ１０−６より大きい部材（例えばアルミニ
ウム部材）を含んでいた場合に、この温度特性を調べた
ところ、高温や低温において焦点ずれが生じた。これは
第１の光学手段２１と第２の光学手段３１とベース部材
６４の部材として、熱歪みが１℃当り２０Ｘ１０−６よ
り大きい部材を含んでいたために、この熱歪みにより光
軸ずれが生じ、合焦点時光検出器上の光スポットの位置
がずれたためである。そこで、熱歪みが１℃当り２０Ｘ
１０−６以内の部材で構成された第１の光学手段２１と
第２の光学手段３１とベース部材６４において、温度特
性を調べたところ、高温や低温においても良好な結果が
得られ、装置として機能上支障がないことが確認された
。そのため、本実施例においては、熱歪みが１℃当り２
０Ｘ１０−”以内に存在している部材を用いて第１の光
学手段２１と第２の光学手段３１とベース部材６４とを
構成している。

また、本実施例における光学的情報処理装置においては
、一体形成してなる第１の光学手段２１と第２の光学手
段３１との一部側面をさらにベース部材６４の側壁６８
に直接固着することにより、機械的な振動や衝撃などの
外部環境の変化に対しても光軸ずれが起きにくい。その
ため、温度変化による影響の他に、これらの振動などに
よる影響も取除くことができるので、さらに安定した焦
点ぼけ検出を行なうことができる。

また、上述したような構造とすることで、この装置全体
は非常にコンパクトになる。

なお、上記実施例においては、一体形成されたコリメー
タレンズ２２と偏光ビームスプリッタ２４とハーフプリ
ズム３２と第１．第２の集光レンズ３４．３６の部材と
してガラス材を用いた場合で説明を行なったが、必ずし
もこれに限定されず、熱歪みが１℃当り２０Ｘ　１０−
６以内に存在していればプラスチックレンズなどを用い
て構成してもよい。

また、１７４波長板２６も上記実施例の他に、熱に対す
る線膨脹率が１℃当り１３Ｘ１０−６である水晶で構成
してもよい。また、上記実施例では、光路変換手段とし
て偏光ビームスプリッタ２４を用いて説明を行なったが
、これに限定されずにハーフプリズムを用いてもよく、
このハーフプリズムを用いた場合には１／４波長板２６
は不要となる。

さらに、焦点ぼけ検出を行なう光学系としては、上記実
施例のものの他に、第３図および第４図に示すものがあ
り、本発明はこのような光学系にも適用でき、また、こ
れら以外に、情報記憶媒体１０に対する結・像点若しく
はその近傍に光検出器４０を配置し、焦点がぼけたとき
スポットの中央が光検出器４０上で移動するようにして
焦点ぼけ検出を行なう光学系に対して適用することがで
きる。

なお、第３図に示す光学系においては、光ビームＬが対
物レンズ２８の光軸３０に対して斜め方向から入射され
て情報記憶媒体１０に照射されている。この場合におい
ても、対物レンズ２８から集光レンズ３６に破線で示す
ように集束性の光ビームＬが照射され、情報記憶媒体１
０に対物レンズ２８が近付くと、対物レンズ２８から集
光レンズ３４に一点鎖線で示すように発散性の光ビーム
Ｌが照射されることとなる。したがって、集光レンズ３
４から光検出器４０に向かう光ビームＬは焦点ぼけの程
度に応じて偏向され、光検出器４０の受光面上ではスポ
ットパターンの大きさが変化するとともに、その投射位
置が偏位されることとなる。また、第４図に示す光学系
においては、光軸３０から下半分の領域を通り光軸３ｏ
に平行に光ビームＬが対物レンズ２８に照射されている
。

この場合においても対物レンズ２８と情報記憶媒体１０
との間の距離に依存して集光レンズ３６から光検出器４
０に向かう光ビームＬは偏光されることになる。

その他、本発明は、本発明の要旨を変えない範囲で種々
、変形実施可能なことは言うまでもない。

ｒ発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、少なくとも対物レ
ンズの情報記憶媒体に対する焦点ぼけ検出を行なう光学
的情報再生装置において、一体形成してなる第１の光学
手段と第２の光学手段の一部をベース部材の側壁に固着
し、かつ、第１の光学手段と第２の光学手段とベース部
材とを略等しい熱膨脹率を有する部材で構成したことに
より、潤度変化９機械的な振動あるいはｉｌｌなどの外
部環境の変化に対して光軸がずれ難く、安定した焦点ぼ
け検出を行なうことができる。そのため、常に集束光の
集光点の位置を情報記憶媒体の記録層若しくは光反射層
の位置と一致させることができるので、正確に情報記憶
媒体から情報を読取ることができ、さらに、正確に情報
記憶媒体に情報を記録させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す光学的情報処理装置の
概略的構成図、第２図は焦点ぼけ検出用光学系の合焦点
時および非合焦点時における光ビームの軌跡を示す説明
図、第３図、第４図は本発明の他の実施例を示す焦点ぼ
け検出用光学系の概略的構成図である。 １０・・・情報記憶媒体、１６・・・光学ヘッド２１・
・・第１の光学手段、２２・・・コリメータレンズ２４
・・・光路変換手段（偏光ビームスプリッタ）２６・・
・１／４波長板、２８・・・対物レンズ、３１・・・第
２の光学手段、３２・・・ハーフプリズム３４・・・第
１の集光レンズ、３８・・・遮光板４０・・・第１の光
検出器、６４・・・ベース部材、６８・・・ベース部材
側壁 代理人　弁理士　則近　憲佑　（ほか−１名）第　　１
　図 ／ｎ 第　　２　図 Ｊａ　　　　’ｙ’（／

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源と、この光源から発生された光ビームを情報
   記憶媒体へ導く少なくとも光路変換手段を一体形成して
   なる第１の光学手段と、前記情報記憶媒体からの反射光
   を集光させる前記第１の光学手段と一体形成してなる第
   ２の光学手段と、前記一体形成してなる第１の光学手段
   と第２の光学手段の少なくとも一部が固着されるベース
   部材とを具備し、前記第１の光学手段と第２の光学手段
   とベース部材とは略等しい熱膨脹率を有する部材で構成
   されていることを特徴とする光学的情報処理装置。
2. （２）前記第１の光学手段と第２の光学手段とベース部
   材の部材に、これらの部材の線膨脹率の差によって生ず
   る熱歪みが１℃当り２０×１０＾−＾６以内である部材
   を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   光学的情報処理装置。