JPS61250853A - 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】 〔産業上の利用分計〕 本発明は光学ヘッド装置の構成、より詳しくは光学式情
報記録媒体である光ディスクより信号を読出し／書込む
光学ヘッドに関するものである。

〔従来の技術〕

従来この種の装置として第４図に示したものがあった。

図において（１）は半導体レーザ等の光源、（２）は光
源（１）より出射された出射光束、（３）は出射光束（
２）を３本の光束に分離する回折格子、（４）は照射光
束（５）と反射光束（６）を分離するハーフプリズム、
（７）は照射光束（５）を平行光束（８）にするコリメ
ートレンズ、（９）は平行光束（８）をほぼ直交方向に
反射させる反射プリズム、（１（Ｉは平行光束（１１）
を円板状の記録担体（１２）の情報トラック（１３）上
に光スポット（１４）として集光する対物レンズである
。なお記録担体（１２）は対物レンズＱＯＩの焦点付近
に置かれている。

また光スポラ１−（１４）は実際には３つの光スポット
（１４ａ　）　、　（１４ｂ　）　、　（１４ｃ　）よ
りなる。また情報トラック（１３）は、ピット（１５）
とランド（１６）よりなる。さらに記録担体（１０）は
モーター（図示せず）により回転させられている。また
上記記録担体（１２）により反射させられた光束は、再
び対物レンズ叫、コリメートレンズ（７）を透過し、ハ
ーフプリズム（４）によりほぼ直交方向に曲げられ反射
光束（６）となる。（１７）は反射光束（６）の収束角
を小にし反射光学系の倍率を拡大する凹レンズ、（１８
）は凹レンズ（１７）を透過した光束に非点収差を生じ
させるシリンドリカル凹レンズ、（１９）は光検知器で
素子（１９ａ　）　、　（１９ｂ　）　、　（１９ｃ　
）より構成されている。なお中心の光検知器（１９ａ）
は４つに分割されており、その分割線に対しシリンドリ
カル凹レンズはレンズ中心綿を４５°傾けて配置されて
いる。（２０ａ　）　、　（２０ｂ　）　、　（２０ｃ
　）はそれぞれ光検知＠　（１９ａ　）　、（１９ｂ　
）　、　（１９ｃ　）上の光束である。

（２１）は光検知器（１９ｂ）　、　（１９ｃ）の出力
を差動増幅する差動増幅器、（２２）は差動増幅器（２
１）の出力、（２３）は４分割光検知器（１９ａ）の対
角位置に配設された光検知器同士を各々共通として隣接
の検知晋の出力を差動増幅する差動増幅器、（２４）は
差動増幅器（２３）の出力、（２５）は４分割検知＠（
１９ａ）の和出力を得る加算響、（２６）は加算１＃　
（２５）の出力でディイスク（１２）より再生された信
号出力である。

次に動作について説明する。光スポット（１４ａ）によ
り読取られた再生情報は、信号出力（２６）より電気信
号として取出され、その後図示しない処理手段で情報処
理されて、ＴＶ信号、オーディオ信号等に変換される。

記録担体（１２）は通常回転中心とディスク中心が、取
付は誤差等により、一致していない。そのため２回転に
よりトラックずれが生ずる。その補正法について述べる
。光源（１）からの出射光束（２）は、回折格子（３）
により３光束に分離後３方向に出射され、記録担体（１
２）上で３ケの光スポット（１４ａ）、　（１４ｂ）、
　（１４ｅ）に集光される。

その際３ケの光スポットの列が情報トラック（１３）に
対してやや斜めになるように、回折格子の回転方向位置
が調整されて設定されている。このとき、光検知器（１
９ａ）、（１９ｂ）、（１９ｅ）の出力は、トラックズ
レに対して第５図に示すようになる。またその時トラッ
クずれに対する差動増幅！　（２１）の出力は第６図に
示すものとなる。この出力を対物レンズ（１０）をＸ方
向に移動さ５せるトラッキングアクチュエータ（図示せ
ず）に対し、負帰還系を構成するよう印加すれば、光ス
ポット（１４ｍ）を絶えず情報トラック中心に集光させ
ることができる。

またディスク面は通常平坦ではなく回転により面振れを
生ずる。次に、その補正法について述べる。、反射光束
は、凹レンズ（１７）により拡大されシリンドリカル凹
レンズ（１８）により非点収差が形成され光検知！ＩＩ
　（１９）へ導かれる。第７図に示すように、記録担体
（１２）の対物レンズ焦点位置からのずれの方向のより
楕円の方向が９０度異なる。その時フォーカスずれに対
する差動増幅−出力（２４）は第７図のように変化する
。よってその出力で集光レンズを光軸方向Ｙに移動する
フォーカシングアクチュエークを動作させ、公知の方法
により絶えず集光レンズの焦点ずれを補正することがで
きる。

なおここではシリンドリカル凹レンズ（］８）が凹レン
ズ（］７）と光検知器（１９）の間にある例を示したが
、シリンドリカル凹レンズ（１８）が凹レンズ（１７）
の手前にあっても同様の原理にてフォーカスずれ検知は
可能である。ここで凹レンズ（１７）による拡大作用は
、光検知器（１９）上の３つのビーム（２０ａ）、（２
０ｂ）、　（２０ｃ）相互の間隔を大きくする為に用い
られる。

すなわち、ディスク上に集光される３つのスポット（１
４ａ）、（１４ｂＬ（１４ｅ）の間隔は、これをあまり
大きく設定しすぎろと、トラック（１３）がスパイラル
又は同心円状であるために、情報トラック（１３）と光
スポッｌ−（１４ａ）、（＋４ｂ）、　（１４ｃ）列の
角度の許容幅が小さくなる。従って記録担体（１２）上
の３ビ一ム間隔はむやみに大きくできず、例えばオーデ
ィオディスクシステムでは２２μｍ程度が上限とされて
いる。これに対して、光検知器のエレメント（１９ａ）
　、（１９ｂｌ　、　（１９ｅ）の中心間隔はあまり小
さく″しすぎると、反射光束に対する検知器位置決め精
度が厳しくなるので、広いことが望ましい。このため反
射光束の３ビ一ム間隔を広げる必要があり、凹レンズ（
１７）が用いられるのである。なお従来装置については
、文献（近藤他°°コンパクトディスクプレーヤ用ＭＬ
Ｐ−２形光ピックアップ″三菱電機技報ｖｏ１．２　５
８、Ｎｏ、１１．１９８４）に記載されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の光学ヘッド装置は以上のように構成されているの
で、反射光束中に拡大レンズ、円筒レンズの２つのレン
ズを、配置する必要があり、各レンズを第４図に示した
ごとく平凹レンズ、平シリンドリカルレンズを用いた場
合には第４図（ｄ）のように互いに平面どうしで貼抄合
わせたのち、支持ホルダーに取りつけるという作業が必
要であった。

又、各々を貼り付は接合しない（ここでは図示してない
）時には、両レンズ間隔を正確に設計値に合わせて配置
するという作業が必要であり、組立て時の調整箇所の増
加要因となっていた。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、従来２ケのレンズから構成されていた拡大、
非点収差発生の作用を単一のレンズによって達成し、従
来２ケのレンズを用いた場合に必要であった互いの貼り
付けや、間隔設定を不要にした光学ヘッド装置を提供す
ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る光学ヘッド装置では１個のレンズの２つの
面のうち一方の面を凹面、他面を円筒面とした新規な光
学部品を使用することにより、従来２個のレンズで行っ
ていた拡大、非点収差発生の作用を１ケのレンズで行う
ようにしたものである。

〔作用〕

この発明の光学ヘッド装置は、従来の２ケのレンズをこ
のように単一のレンズにおきかえているので、互いの位
Ｍ調整又は貼り付けによる位置決めが不要であり、２つ
のレンズ間の距離は、設計時にレンズ厚を考慮すること
により設定できる。

〔発明の実施例〕

第１図に本発明の一実施例において用いられるレンズを
示す。図のように単一のレンズの片側の面（５０ａｌは
凹面、他面（５０ｂ）は円筒面になっている。

円筒面の軸線方向を図中のＸ方向として、ＹＺ断面を図
示すると第１図（ｂ）のようになる。

図においてＲｅは凹面（５０ａ）の曲率半径、Ｒｓは円
筒面（５０ｂ）の曲率半径を示している。又、ｔはレン
ズ（５０）の中心厚、ｎはレンズ（５０）の材料の屈折
率である。このようなレンズは等価的に第２図（ｂ）に
示したような凹レンズ、シリンドリカル凹レンズの薄い
レンズ列におきかえられる。凹レンズの焦点距離をｆｅ
１シリンドリカル凹レンズの焦点距離をｆｓとし、互い
の間隔をｅとすると第１図（ｂ）に示したパラメータと
第２図（ａ）の薄肉近似パラメータの間には、 １／ｆｅ−（ｎ−１）＊　（−］／Ｒｅ）　　　　（１
）但し凹しンｉｌｌ対し　ｌｅ＞Ｏｆｅ＜０１７ｆｓ−
（ｎ−１）　／Ｒｓ　　　　　　　（２）但し凹レンズ
に対し　Ｒｓ＜０１ｓｃＯｅ−ｔ／ｎ（３） なる関係があり、第２図ｆａ）の薄肉レンズ列と第１図
（ｂ）の一体化レンズは完全に等価なものである。

次に例えば第２図（ｂ）に示したような従来の２枚の平
凹レンズ、シリンドリカル凹レンズの貼す合わせからな
るレンズ系を第１図（ａｌの一律化レンズにおきかえる
手法について述べる。第１　図（ｄ）のように、レンズ
厚をｔｅ、ｔｓとし屈折率をｎｅ、ｎｓとした場合、両
レンズの平面側の主面Ｈｓと主面Ｈｅとの間隔は、図示
しｔこようにｔｓ／ｎｓ＋ｔｅ／ｎｅとなる。これを式
（３）のｅに代入するとｔ−ｎ　（ｔｓ／ｎｓ＋ｔｅ／
ｎａｌ　　　−（４１となり式（４）に従ってレンズ厚
を決め、式（］）、（２１により両面の曲率半径Ｒｅ、
Ｒｓを決める乙とにより、第２図（ｂｌの貼り合わせレ
ンズと第１図（ｂ）の一体化レンズは同等の作用をする
ようになる。

よって、従来光学系を示す第３図のレンズ（＋７１．（
１８）を第１図ｆｂ）に示した一律化レンズにおきかえ
ることにより、従来光学系と同様の性能を有する光学ヘ
ッド装置が構成できる。なおここで説明した一律化レン
ズはガラス材を研摩することにより作っても良いが、凹
面と円筒面を両面に作るのは研摩が困難であるから、ア
クリル（例えばＰＭＭＡ）やポリカーボネイトなどの透
明樹脂を成型する乙とにより量産性が上がり、更に構成
レンズ枚数が一枚少なくなった事によりコストの低下に
寄与する。なお凹面、円筒面のいずれが光検知器側に向
いているかは、光学設計の問題であり、いずれに向いて
いても本発明の効果は有効であることはいうまでもない
。

更に本発明の第２の実施例に用いる一律化レンズを第３
図に示す。第１の実施例では円筒面（５０ｂ）が門であ
ったが、本実施例では凸円筒面となっている。従来の実
施例第４図（ａ）においてシリンドリカル凹レンズ（１
８）が凸であっても非点収差は発生可能であり、フォー
カスセンサー系として機能するので、第２実施例では面
（５０ｂ）を凸円筒面としている。設計公式としては先
に示した式（１）〜（４）がそのまま適用可能である。

以上の各実施例では第４図ｋｌに示したようにミラー（
９）で光路を折り曲げる光学系で説明したが、本発明に
よる一律化レンズは乙のミラーのありなしには全く無関
係なので、光束（８）を対物レンズ（１０）に直接入射
させるよう、コリメートレンズ以前の光学系を縦型に配
置してもよいことはいうまでもない。

〔発明の効果〕

以上詳細に、説明したように、この発明によれば、従来
の凹レンズとシリンドリカル凹レンズの２つのレンズ組
合せにより構成されていた系を一律化レンズにより実現
しｔこので、レンズが一枚削減されてレンズ間の間隔ｍ
整及び２枚の平凹、平シリンドリカル凹レンズを使用し
ていたときの貼り付けが不要になり、組立て、調整精度
が向上するとともに調整が簡略化出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に使用する一律化レンズ
を示す斜視図及び断面図。第２図は従来のレンズを組み
合わせた光学系の断面図。第３図は本発明の第２の実施
例に使用する一律化レンズを示す断面図。第４図は従来
の光学ヘッド装置を示す原理図。第４図、第１図は従来
装置でトラ２りずれ検知の原理を説明する原理説明図。 第１図、？ 第４図はフォーカスずれ検知の原理を説明する原理説明
図である。 図において、（１）はレーザ光源装置、（７）はコリメ
ートレンズ、（９）は反射プリズム、（１０）は対物レ
ンズ、（１２）は記録担体、（１７）は拡大光学系、（
］８）は非点収差光学系、（５０）は一体化レンズ、（
１９）、（１９ｍ）　、　（１９ｂ）、（１９ｅ）は光
検知器である。なお図中同−符号は同−又は相当部を示
す。 ０　　０　　Ｃｍつ セ 第５図 第　６　図 第７図 （ｂ）（Ｃ） 第　８　図

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザー光源装置と、上記レーザ光源装置の出射
   光束を複数のレーザ光スポットとして記録担体の情報記
   録トラックに照射する集光レンズと、上記記録担体から
   の複数の反射レーザ光束の間隔を拡大する拡大光学系と
   、上記拡大光学系を透過した複数の上記反射レーザ光束
   を受光して光束間の光量差異によりレーザ光スポット照
   射位置の上記情報記録トラックからの偏位補正信号を出
   力する光検出器と、上記反射レーザ光束に上記光検出器
   の光検出面で非点収差を生じさせる非点収差光学系とを
   備え、上記拡大光学系と上記非点収差光学系とを上記集
   光レンズと上記光検出器の間に設けてなる光学系よりな
   る光学ヘッド装置において、上記拡大光学系を１個の光
   学部品の片面に凹面状に形成し、かつ上記非点収差光学
   系を上記１個の光学部品の他面に円筒状に形成して上記
   拡大光学系と上記非点収差光学系とを光学的に一体であ
   る一体化レンズとしたことを特徴とする光学ヘッド装置
   。
2. （２）回折格子を通したレーザ光束から上記複数のレー
   ザ光スポットを得るように構成したものであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の光学ヘッド装置。
3. （３）光検出器は３個のレーザ光スポットを受光する６
   つの受光素子によって構成されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項ないし第２項のいずれか１に記載
   の光学ヘッド装置。
4. （４）一体化レンズの円筒面が凹円筒面であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の光学ヘッド装置。
5. （５）一体化レンズの円筒面が凸円筒面であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の光学ヘッド装置。
6. （６）一体化レンズがガラス材質より成る特許請求の範
   囲第１項〜第５項のいずれか１に記載の光学ヘッド装置
   。
7. （７）一体化レンズが成形された光学樹脂より成る特許
   請求の範囲第１項〜第５項記載の光学ヘッ　ド装置。
8. （８）光学樹脂がアクリル樹脂である特許請求の範囲第
   ７項記載の光学ヘッド装置。