JPS6154403A

JPS6154403A - レンズ位置検出装置

Info

Publication number: JPS6154403A
Application number: JP17627384A
Authority: JP
Inventors: Hideo Ando; 秀夫安東
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-08-24
Filing date: 1984-08-24
Publication date: 1986-03-18

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１・ｎ分野〕本発明は、たとえば、ＤＡＤ用のＣＤ（コンパクトディ
スク）やビデオディスクのような情報記・に媒体から集
束光を用いて情報を読取ることが可１ｉヒな光学ヘッド
、文書ファイルやＣＯＭ　（コンピュータアウトプット
メモリー）用等の情報記憶媒体に対して情報の追加記録
を行なうことができる情報記録再生装置の一部としての
光学ヘッド、あるいはｉ肖去可能な情報記憶再生装置の
光学ヘッド等に適用されるレンズ位置検出装置に関する
。

〔発明の技術的背景とその問題点〕上記した１４報記憶媒体は、現在、円板（ディスク）形
状のものが多く、円周に沿って同心円状もしくはスパイ
ラル状に情報が記録されている。

このよう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幅心が存在しても情報が
一列ずつ並ん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１！造となっ
ている。

この駆動υ１溝としては、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すると非常に高速で光学ヘッ
ド自体を移動させなければならず、このとき、対物レン
ズが光学ヘッドの内部で振動してしまうため、光学ヘッ
ドの移動直後すぐにトラックをトレースするのが難しく
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けて振動を防止
するレロ［しが望まれるが、現在対物レンズの位置を検
出す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、対物レンズが徂くなり周波数特性が悪く
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１ｈ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、レンズの移動に
対する周波数特性を悪化させることなくレンズの位置検
出を行なうことができるようにしたレンズ位置検出装置
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、所定方向へ移動
フ゛ることか可能なレンズの移動位置を検出するレンズ
位置検出装置において、光源と、この光源から発せられ
た光束の光量を検出づる光検出手段と、上記光源から発
せられ上記光検出手段に達する光束の光Φを上記レンズ
の移りノＭに応じて変化せしめる光量変化手段とを具備
したことを特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

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２図は本発明に係るレンズ位置
検出装置を適用した情報記録再生装置を示すもので、こ
の図中１は光ディスク（ｔｉ！１報記憶媒体）である。

この光ディスク１は、一対の円板状透明プレート２．３
を内外スペーサ４゜５を介して貼り合せて形成され、そ
の透明プレート４．５のそれぞれの内面上には情報記録
層としての光度ＩＩ）１１１６．７が蒸着によって形成
されている。これら光反射層６．７のそれぞれには、ヘ
リカルにドラッギングガイド（図示しない）が形成され
、このトラッキングガイド上にビットの形で情報が記録
される。、また、光ディスク１の中心には孔が穿けられ
、ターンテーブル８上に光ディスり１が載置された際に
、このターンテーブル８のセンタースピンドル９が光デ
ィスク１の孔に挿入され、ターンテーブル８と光ディス
ク１の回転中心が一致される。ターンテーブル８のセン
タースピンドル９には、さらにチャック装置１０が装着
され、このチャック８１１０によって光ディスク１がタ
ーンテーブル８上に固定される。ターンテーブル８は、
回転可能に支持台（図示しない）によって支持され、駆
動モータ１１によって一定速度で回転される。

また、１２はリニアアクチュエータ１３（あるいは回転
アーム）によって光ディスク１の半径方向に８動可能に
設けられた光学ヘッドであり、この光学ヘッド１２内に
は、半導体レーザー光源１３、コリメートレンズ１４、
偏向ビームスプリッタ１５．１／４波長板１６、対物レ
ンズ１７、ハーフミラ−１８、投射レンズ１９．２０、
情報検出およびトラックずれ検出用光検出器２１、焦点
ぼけ検出用光検出器２２、遮光板２３等によって構成さ
れている。上記情報検出およびトラックずれ検出用光検
出器２１は投射レンズ１９によって結像される光を電気
信号に変換する光検出セル２１ａ、２１ｂによって（Ｒ
成されてｄ′−３つ、これら光検出セル２１ａ、２１ｂ
からは、それぞれγ信号、β信号が出力されるようにな
っている。また、焦点ぼけ検出用光検出器２２は投射レ
ンズ２０によって結像される光を電気信号に変換する光
検出セル２２ａ、２２ｔ）によって構成されており、こ
れら光検出セル２２ａ、２２ｂからは、それぞれα信号
、β信号が出力されるようになっている。

上記対物レンズ１７は、軸方向用ボイスコイル２４によ
ってその光軸方向に、また径方向用ボイスコイル２５に
よってその光軸ど直交する方向（径方向）にそれぞれ移
動可能に支持されており、また、第１図に示すように、
対物レンズ位置検出装置２６によって径方向への移動位
置が検出されるようになっている。すなわち、この対物
レンズ位置検出装置２６は、光源２７から発した光束を
コリメートレンズ２８によりスポット径の大きな平行光
束に変換し、その平行光束を集光レンズ２９で位置検出
用光検出器３０上に集光しその受光光りを検出するとと
もに、対物レンズ１７を固定するレンズフレーム３１が
その移動最に応じてコリメートレンズ２８と集光レンズ
２８との間の平行光束を遮光して透過光束を上記位置検
出用光検出５３０に心くことによりこの位置検出用光検
出器３０の受光光量を変化せしめるようになっている。

しかして、第１図ｂ　に示すように、対物レンズ１７が
中央に位置するときはレンズフレーム３１が光路の略光
軸まで入り込んでおり、この位置から対物レンズ１７が
、第１図ａ　に示すように、図中左方向へずれると位置
検出用光検出器３０の受光光量が増え、第１図Ｃに示す
ように、図中右方向へずれると位置検出用光検出器３０
の受光光０が減るようになっている。なお、この位置検
出用光検出器３０は集光レンズ２９によって結像される
光を電気信号に変換する光検出セル３０ａによって（ひ
成されており、この光検出セル３０ａからはε信号が出
力されるようになっている。

上記光学ヘッド１２の各光検出セル２１ａ、２Ｉｂ、２
２ａ、２２ｂ、３０ａからの出力信号α。

β、γ、δ、εは、第２図に示すように、それぞれｊＬ
１幅器３２．３３，３４．３５．３６に供給される。上
記増幅器３２．３３の出力は、それぞね減算回路３７、
加算回路３８に供給される。上記増幅器３５．３６の出
力は、それぞれ減算回路３９、加算回路４０に供給され
る。上記増幅器３４の出力は、減算回路４１に供給され
る。上記減障回路３７は光検出セル２１ａ、２１ｂから
のγ信号とβ信号との差をとることにより、通常のトラ
ッキング時のトラックずれに応じた信号を出力するもの
である。上記加算回路３８は光検出セル２１ａ、２１ｂ
からのγ信号とβ信号との和をとることにより、情報信
号として出力するものである。

上記減算回路４１は光検出セル３０ａからのε信号と基
準電圧発生装置４２から発生される基準電圧信号との差
をとることにより、高速アクセス時のトラックずれに応
じた信号を出力するものである。上記減算回路３９は光
検出セル２２ａ、２２ｂからのα信号とβ信号との差を
とることにより、５、ζ点ぼけに応じた信号を出力する
ものである。上記加σ回路４０は光検出セル２２ａ、２
２ｂからのα信号とβ信号との和をとることにより、情
報信号として出力するものである。

上記’＋Ｋ　Ｒ回路３７．３９の出力および加算回路３
８．４０の出力は、ＣＰＵ４３に供、恰される。

このＣＰＵ４３は光学ヘッド１２全体を制御するもので
、イニシャル時、スイッチング回路４４に対してイニシ
ャル信号を出力するとともに、イニシャル引込み信号を
出力するようになっている。

また、高速アクセスを判断している時、スイッチング回
路４５に対して切換信号を出力するようになっている。

上記減算回路３９の出力は、波形Ｌｒ形回路４６で整形
され、上記スイッチング回路４４に供給される。上記減
算回路３７の出力は、波形整形回路４７で整形され、上
記スイッチング回路４５に供給される。これにより、ス
イッチング回路４４は、ＣＰＵ４３からイニシャル信号
が供給されたとき、ＣＰＵ４３から供給されるイニシャ
ル引込み信号を軸方向用ボイスコイル駆動回路４８へ出
力し、イニシャル時以外は、波形整形回路４６から供給
される信号を軸方向用ボイスコイル駆動回路４８へ出力
するようになっている。また、スイッチング回路４５は
、通常時、上記波形整形回路４７から供給される信号を
径方向用ボイスコイル駆動回路４７へ出力し、上記ＣＰ
Ｕ４３からの切換信号が供給されている時、上記減算回
路４１から供給されるトラックずれ検出信号を径方向用
ボイスコイル駆動回路４９へ出力するようになっている
。

上記軸方向用ボイスコイル駆動回路４８は、スイッチン
グ回路４４から供給される信号に応じて上記軸方向用ボ
イスコイル２４に対応する電流を印加するようになって
いる。上記径方向用ボイスコイル駆動回路４９は、スイ
ッチング回路４５から供給される信号に応じて上記径方
向用ボイスコイル２５に対応する電流を印加するように
なっている。

次に、以上の構成において動作を説明する。すなわち、
先ず、半導体レーザー光源１３から発散性のレーザービ
ームが発生される。この場合、情報を光ディスク１に凹
き込むに際しては、占き込むべき↑［１報に応じてその
光強度が変調されたレーザービームが発生され、情報を
光ディスク１から読み出す際には、一定の光強度を有す
るレー（トービームが光学される。そして、半導体レー
ザー光源１３から発生された発散性のレーザービームは
、コリメーターレンズ１４によって平行光束に変換され
、隔向ビームスプリッタ１５に４かれる。このＩｑ向ビ
ームスプリッタ１５に導かれたレーザービームは、この
協同ビームスプリッタ１５で反射した後、１／４波長板
１６を通過して対物レンズ１７に入射され、この対物レ
ンズ１７によって光ディスク１の光反射層７に向けて集
束される。ここで、対物レンズ１７は、上述したように
、軸方向用ボイスコイル２４によってその光軸方向に、
また径方向用ボイスコイル２５によってその光軸と直交
する方向（径方向）にそれぞれ移動可能に支持されてお
り、対物レンズ１７が所定位置に位置されると、この対
物レンズ１７から発せられた集束性レーザービームのビ
ームウェストが光反射層７の表面上に投射され、最小ビ
ームスボッ１−が光反射層７の表面上に形成される。こ
の状態において、対物レンズ１７は後述するように合焦
点状態および合トラック状態に保たれ、情報の書き込み
および読み出しが可能となる。そして、情報を書き込む
際には、光強度変調されたレーザービームによって光反
射層７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レーザービ
ームが、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。

光ディスク１の光反射層７から反射された光敗性のレー
ザービームは、合焦点時には対物レンズ１７によって平
行光束に変換され、再び１／４波長板１６を通過して鍋
内ビームスプリッタ１５に戻される。レーザービームＬ
が１／４波長板１６を往復することによってレーザービ
ームは、隔向ビームスプリッタ１５で反射した際に比べ
て隔波面が９０度回転しており、この９０度だけ偏波面
が回転したレーザービームは、偏向ビームスプリッタ１
５で反射されずに、この偏向ビームスプリッタ１５を通
過する。偏向ビームスプリッタ１５を通過したレーザー
ビームはハーフミラ−１８によって２系統（情報検出お
よびトラックずれ検出系と焦点ぼけ検出系）に分けられ
、その一方（情報検出およびトラックずれ検出系）は、
投射レンズ１つによって情報検出およびトラックずれ検
出用光検出器２１の光検出セル２１ａ、２１ｂに照射さ
れる。また、ハーフミラ−°１８によって分けられた他
方（焦点ぼけ検出系）のレーザービームは、遮光板２３
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
出され、投射レンズ２０を通過した後、焦点ぼけ検出用
光検出器２２の光検出セル２２ａ、２２ｂに照射される
。さらに、このとき、位置検出用光検出器３０の光検出
セル３Ｑａには位置検出用光が照射されている。したが
って、光検出セル２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、３
Ｑａから、照射光に応じた信号が出力され、それらの信
号はそれぞれ増幅器３２．３３．３５゜３６．３４を介
して出力される。これにより、加算回路３８は、光検出
セル２１ａ、２１ｂからの検出信号の和を取ることによ
り、読取り信号としてＣＰＩＪ４３へ出力する。この結
果、ＣＰＵ４３は、加峰回路３８からの読取り信号によ
りデータの読取りを行なうようになっている。

また、上記の状態におけるフォー力ツシング動作につい
て説明すると、イニシャル時、ＣＰＵ４３は、イニシャ
ル引込み信号をスイッチング回路４４を介して軸方向用
ボイスコイル駆動回路４８に供給する。これにより、軸
方向用ボイスコイル駆動回路４８は、軸方向用ボイスコ
イル２４を駆動してレンズフレーム３１すなわち対物レ
ンズ１７を軸方向へ移動する。そして、ＣＰＵ４３は、
減算回路３７の減算結果が「±０」となったとき、対物
レンズ１７が適正焦点位置に対応したと判断し、スイッ
チング回路４４を切換える。これにより、減算回路３９
から出力される焦点ぼけに応じた信号、つまり光検出セ
ル２２ａ、２２ｂからの検出信号α、βの差を取ること
により得られる信号が、波形整形回路４６およびスイッ
チング回路４４を介して、軸方向用ボイスコイル駆動回
路４８に供給される。これにより、軸方向用ボイスコイ
ル駆動回路４８は、波形整形回路４６からの信号に応じ
て軸方向用ボイスコイル２４を駆動することにより、レ
ンズフレーム３１すなわち対物レンズ１７を軸方向へ移
動し、通常のフォー力ツシングを行なう。

また、トラッキング動作について説明すると、減算回路
３７からの通常のトラッキング時のトラックずれに応じ
た信号、つまり光検出セル２１ａ。

２１ｂからの検出信号γ、δの差を取ることにより（ｑ
られる信号が、波形整形回路４７およびスイッチング回
路４５を介して径方向用ボイスコイル駆動回路４つに供
給される。これにより、径方向用ボイスコイル駆動回路
４９は、波形整形回路４７からの信号に応じて径方向用
ボイスコイル２５を駆動し、これにより、レンズフレー
ム３１すなわち対物レンズ１７を径方向へ移動し、通常
のトラッキングを行なう。

また、ＣＰＵ４３により高速アクセスが判断された場合
、ＣＰＵ４３はスイッチング回路４５を切換える。これ
により、減算回路４１からの高速アクセス時のトラック
ずれに応じた信号、つまり光検出セル３０ａからの検出
信号εと基準電圧発生装置４２からの基準電圧信号との
差を取ることにより得られる信号が、スイチング回路４
５を介して径方向用ボイスコイル駆動回路４９に供給さ
れる。これにより、径方向用ボイスコイル駆動回路４９
は、減算回路４１からの信号に応じて径方向用ボイスコ
イル２５を駆動し、これにより、レンズフレーム３１す
なわち対物レンズ１７を径方向へ移動し、高速アクセス
時のトラッキングを行なう。

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１７の位置を検出することができるため、製造
コストが安く、しかも装置として高い信頼性を得るこた
ができる。

また、対物レンズ１７に対して手を加えるところがない
ため、本発明に係る装置を従来の光学系に追加形成した
としても対物レンズ１７の移動に対する周波数特性を悪
化させることがない。

また、高速アクセス時、対物レンズ１７が定位置からず
れても、補正する、つまり、定位置へ固定することがで
きる。これにより、高速アクセスが柊了し、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
１７からのレーザービームをそのトラックに照射するこ
とができる。

この結果、従来、高速アクセスを行なった場合、対物レ
ンズ１７をロックさせてからトラックの読取りを行なう
ようにしていたものに比べ、その読取りを行なうまでの
時間（セトリングタイム）を短縮することができる。

さらに、対物レンズ１７に対する懇械的変更を必要とす
る箇所がないため、本発明に係る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（または薄いまま）で保たれる。

なお、対物レンズ位置検出装置２６　ｆ、ｔ、上記実施
例に限定されることはなく、たとえば第３図〜第５図に
示すように構成してもよい。

すなわち、第３図に示す第２の実施例では、光源２７か
ら発した発散性の光束が凸レンズ５０により一個所で集
束され、その集束後の光束が集光レンズ５１で位置検出
用光検出器３０上に集光されその受光光■が検出される
ようになっている。

また、対物レンズ１７を固定するレンズフレーム３１に
は１枚の板からのる遮光部材５２が一体的の連結されて
おり、その遮光部材５２がレンズフレーム３１の移動ｍ
に応じて上記集光部分に差込まれて光束を遮光し、その
透過光束が上記位置検出用光検出器３０に導かれること
によりこの位置検出用光検出器３０の受光光量が変化さ
れるようになっている。このような構成によれば、対物
レンズ１７の所定位置からのずれに対する検出感度を大
幅に向上させることができる。

また、第４図に示す第３の実施例では、レンズフレーム
３１の外周壁の一部に光反射性スケール５３が設けられ
ていて、これは、光束を反射させる白い部分からなる反
射部５４と、光束を乱反射させたり、あるいは色素やカ
ーボンブラックのように光束を吸収させることにより、
光束を反射さけない黒い部分からなる非反射部５５とを
交互に配列した構成となっている。そして、光源２７か
ら発せられた光束が集光レンズ５６により光反射性スケ
ール５３の表面に集光される。そして、反射部５４・・
・に集光された光束はそこで反射され。

集光レンズ５７によって位置検出用光検出器３０上に集
光され、先口が検出される。また、非反射部５５・・・
に集光された光束は反射が抑えられる。

したがって、光反射性スケール５３が広い範囲で移動す
ると位置検出用光検出器３０で検出する反射光口は周期
的に増減を繰返す。このような構成では、広範囲に亘る
対物レンズ１７の絶対位置を検出することはり１しく、
光反射性スケール５３の周期的に続く反射・非反射の１
相の長さの範囲での位置を検出することができるのみで
あるが、位置検出後の対応の用途によってはこの実施例
の構成は有用となる。

さらに、第５図に示す第４の実施例では、レンズフレー
ム３１の外周壁の一部に、光束を位置検出用光検出器３
０に向けて反射する第１の反射部５８と、光束を位置検
出用光検出器３０以外の方向へ反射する第２の反射部５
９とを周期的に交互に配置した光反射性スケール６０が
設けられている。そして、光源２９から発せられた光束
がコリメートレンズ６１によって大きなスポッｌ〜サイ
ズを有する平行光束に変換されて、光反射性スケール６
０に照射される。そして、第１の反射部５８・・・に照
射された光束が集光レンズ６２によって位置検出用光検
出器３０に照射される。また、集光レンズ６２と光反射
性スケール６０との間には光束を格子状に透過させるマ
スクからなる位置検出用スケール６３が配置されていて
、位置検出用光検出器３１に到達する光束の光量を対物
レンズ１７の位置に応じて変化するようになっている。

（Ｒ明の効果ン以上説明したように本発明によれば、所定方向へ移動す
ることが可能なレンズの移動位置を検出するレンズ位置
検出装置において、光源と、この光源から発せられた光
束の光量を検出する光検出手段と、上記光源から発せら
れ上記光検出手段にｊニスる光束の光量を上記レンズの
移動ｍに応じて変化せしめる光量変化手段とを具備した
から、非常に簡単な（１４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、レンズの移動に対する周波
数特性を悪化させることなくレンズの位置検出を行なう
ことができる等の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第１の実施例を示すもの
で、第１図は清報記録再生装置を示す構成図、第２図は
対物レンズ位置検出装置の作用説明図、第３図は本発明
の第２の実施例を示す構成図、第４図は本発明の第３の
実施例を示す（Ｍ成因、第５図は本発明の第４の実施例
を示す構成図である。１７・・・対物レンズ、２６・・・対物レンズ位置検出
装置、２７・・・光源、３０・・・位置検出用光検出器
、３１・・・レンズフレーム、５２・・・遮光部材、５
３・・・光層Ｑ（性スケール、５４・・・反射部、５５
・・・井原ｑ１部、５８・・・第１の反射部、５つ・・
・第２の反ＩＪＪ部、６０・・・光反射性スケール。第３図ｒ第４図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）所定方向へ移動することが可能なレンズの移動位
置を検出するものにおいて、光源と、この光源から発せ
られた光束の光量を検出する光検出手段と、上記光源か
ら発せられ上記光検出手段に達する光束の光量を上記レ
ンズの移動量に応じて変化せしめる光量変化手段とを具
備したことを特徴とするレンズ位置検出装置。
（２）光量変化手段は、レンズと連動して移動し、光源
から発せられた光束が光検出手段に達するのを上記レン
ズの移動量に応じて妨げる構成としたことを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載のレンズ位置検出装置。
（３）光量変化手段は、光源から発せられた光束の一部
を透過もしくは反射により抜出して光検出手段に導く構
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項記載のレンズ位置検出装置。
（４）光量変化手段は、レンズを固定するレンズフレー
ムで遮光する構成としたことを特徴とする特許請求の範
囲第１項ないし第３項のいずれかに記載のレンズ位置検
出装置。
（５）光量変化手段は、レンズと一体化された少なくと
も１枚板を含む遮光部材で遮光する構成としたことを特
徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項記載のレン
ズ位置検出装置。
（６）光量変化手段は、光束を光検出手段に向けて反射
する反射部と、光束を反射しない非反射部とを設けて構
成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
３項記載のレンズ位置検出装置。
（７）光量変化手段は、光束の一部を光検出手段に向け
て反射する第１の反射部と、光束の他部を上記光検出手
段以外の方向へ反射する第２の反射部とを設けて構成し
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項
のいずれかに記載のレンズ位置検出装置。
（８）レンズは、その光軸方向に対し略直交する方向に
移動することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
レンズ位置検出装置。
（９）レンズは、入射平行光を収束光に変換する光学特
性を有す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７項記載のレンズ位置検出装置。