JPS62185256A - 光ヘツド - Google Patents

光ヘツド

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JPS62185256A
JPS62185256A JP61026717A JP2671786A JPS62185256A JP S62185256 A JPS62185256 A JP S62185256A JP 61026717 A JP61026717 A JP 61026717A JP 2671786 A JP2671786 A JP 2671786A JP S62185256 A JPS62185256 A JP S62185256A
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optical
lens
optical head
light
sensor
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Keiji Okoda
啓次 大古田
Kazuhiko Matsuoka
和彦 松岡
Kenichi Suzuki
健一 鈴木
Kazuo Minoura
一雄 箕浦
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  • Moving Of The Head For Recording And Reproducing By Optical Means (AREA)
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光学的情報記録再生装置の光ヘッドに関する。
〔発明の背景〕
従来、光を用いて情報を記録し、また記録された情報を
読出す媒体の形態として、ディスク状。
カード状、テープ状等各種のものが知られている。
これらの内、カード状に形成された光学的情報記録媒体
(以下光カードと称す)は、小型、軽量で持ち運びに便
利な大記録容量の媒体として、大きな需要が見込まれて
いる。
既に、本出願人は特願昭59−276942号及び特願
昭59−276991号において、正確なオートトラッ
キング(以下ATと称す)及びオートフォーカシングを
行ないながら高密度な情報の記録を高速度で行ない且つ
かくして記録された情報を高速度で読出すことが可能な
光学的情報記録再生装置及び光カードを提案している。
第11図は、上記出願において開示されたものと同様な
光カードの一例を示す概略平面図である。
図示される様に、光カード101には、予めクロック信
号が記録されて断続的な破線状に形成されたクロックト
ラック102..102□、102:+。
・・・と、連続した線状に形成されたトラッキングトラ
ック103..103□、・・・とが交互に等間隔で配
置されている。そして各々のトランク問語に情報を記録
する為の記録領域104..1042゜1043.・・
・が設けられている。即ち、光カード101はクロック
トラックとトラッキングトラックとの間の全てに記録領
域を有している。
第12図及び第13図は、この様な光カードの記録再生
を行なう光学的情報記録再生装置の光ヘッドの一例の構
成を説明する図で、第12図は斜視図、第13図は側方
断面図である。
半導体レーザ等の光源111から発せられた光ビームは
コリメータレンズ112によって平行化され、回折格子
113によって3本のビームに分けられる。これらのビ
ームは、対物レンズ114により、第11図の如き光カ
ード101の情報記録面に結像され、各々ビームスポッ
トS、、St。
3、を形成する。ここで光カード101は、不図示の駆
動手段によって矢印R方向に移動され、前記ビームスポ
ットによって、トランキングトラック及びクロックトラ
ックの延びている方向に走査される。
ビームスポットSr 、St 、Saの反射光は再び対
物レンズ114を通過し、ミラー115によって反射さ
れ、集光レンズ116により、焦点面に置かれた光検出
器119,118,117に夫夫投影される。これらの
光検出器は、第14図のように図に示した2方向に並ん
で配置されている。
また光検出器117,118,119の夫々の受光面は
A、B、C,Dのように4分割されている。
次に、前述の装置を用いて光カード101に情報を記録
する際の動作を第15図で説明する。第15図は光カー
ドの情報記録面の拡大平面図を示す。
まず、記録領域1041に情報を記録する場合には、ス
ポットS+ 、Sz 、S:Iを夫々クロックトラック
1021.記録領域104.、トラ・7キングトランク
103Iに照射する。これらのスポットは前述のような
光カード101の移動によって、矢印a方向に走査され
る。スポットSlからの反射光は前述の光検出器119
に入射し、クロック信号が再生される。また、スポット
S3からの反射光は光検出器117に入射し、トラッキ
ング信号が検出される。即ち、光検出器の受光面は第1
4図のようにトランキングトランクの長さ方向に対応す
るy方向に対し、A、CとB、Dとに分かれている。従
って、スポットS3がトラッキングトラック103.に
対しずれると、A、CとB、Dとに入射する光強度に差
を生じ、これら受光面からの信号を比較することによっ
てトラッキング信号が得られるものである。このトラッ
キング信号に基づき、不図示のトラッキング手段(例え
ば、第12図において対物レンズ114を2方向に動か
す手段など)によって、スポットSI+SZ、S3は走
査方向に垂直方向(b方向)に一体に移動され、ATが
なされる。そして、記録領域104.にはスポットS2
によってトラッキングトラック103.に沿って正確に
記録ビット105が記録されていく。
また、上記記録において、光検出器117はトラッキン
グ信号と同時にスポットが光カードの記録面に正確に結
ばれるように制御する為のフォーカシング信号も検出す
る。この検出原理を第16図で簡単に説明する。第16
図において第13図と同一の部材には共通の符号を付し
、詳細な説明は省略する。スポラ)S3を形成する入射
光120は図のように、光カードの記録面121に対し
て斜めに入射し、その反射光122はスポットが正確に
記録面上に合焦されている場合には、入射光120と平
行になってミラー115に入射し、検出面123に導か
れる。ところが、対物レンズ114の焦点位置に対して
、記録面が121’。
121#のように上下にずれると、反射光は夫々122
’、122”のように入射光とは非平行となり、検出面
123において照射位置がy方向に移動する。従って、
このようなy方向の光強度分布の変化を、検出面123
に置かれた光検出器117の受光面A、BとC,Dとの
出力差として検知することによってフォーカシング信号
が得られる。このフォーカシング信号に従って、対物レ
ンズ114を光軸方向に動かしAFを行なう。
次に、記録領域104□に情報を記録する場合には、第
12図において光学系と光カード101とを2方向に相
対的に移動させる等の方法によって、第15図のように
スポットS+ 、S2.S2が夫々トラッキングトラッ
ク103.、記録領域104□、クロックトラック10
2□を走査するように配置する。そして、スポットSl
からの反射光を光検出器119で受けてAT、AFを行
ないながら、スポットS3の反射光から光検出器117
によってクロック信号を再生し、スポットS2で情報を
記録していく。
すなわち2個のスポツ)Sl、S:Iを排他的に各々ト
ラッキングトラックとクロックトラックの読み出しに用
い、前述のような動作の切り換えにより、全ての記録領
域に情報の記録が可能である。
以上、情報の記録の際の動作について説明したが、情報
再生の際も同様な動作を行なうことができ、この場合に
は光検出器118に入射する光の強度にもとづき再生信
号が得られる。
次に、前述の装置を用いて光カード1に記録されている
情報を再生する別の方法における動作を第17図で説明
する。第17図は光カードの情報記録面の拡大平面図を
示す。再生の際には記録ビットに照射する光ビームスポ
ットの強度はそれ程大きくなくてもよいので2列同時に
読出しを行なうことができる。即ち、スポットS+ 、
Sz 、S3をそれぞれ情報トラック125.、l−ラ
ッキングトラック103.、情報トラック125□に照
射する。これらのスポットは、上記記録の場合と同様に
して矢印a方向に走査される。尚、本方法においては、
クロックトラックにスポット照射はしない。スポットS
2からの反射光は光検出器118に入射し、上記記録の
場合と同様にしてトラッキング信号及びフォーカシング
信号が検出される。
また、スポットSl、S3からの反射光は光検出器11
9,117に入射し、該各党検出器の全受光面A、B、
C,Dに入射する光の強度から再生信号が得られる。
このような動作の繰り返しによって、光カード101の
全領域の情報を、記録時の2倍の速度で読出すことが出
来る。このような動作ではクロックトラックからクロッ
ク1.11号を得ることが出来ないが、再生の場合には
、情報トラックに記録された信号自体からクロックを取
り出すこと(所謂セルフクロック)が出来る為、実用上
問題はない。
第18図は、第12図の装置における以上の様な情報記
録及び情報再生のための信号検出回路の構成例を示すブ
ロック図である。図において、151はスイッチSWr
 、SWzの開閉をコントロールする制御回路であり、
152〜156゜162〜166.169〜172,1
75は加算アンプであり、157,158,167.1
68゜173.174は減算アンプであり、C+ −C
a rC6〜C12は端子である。
上記記録領域104□への記録時には、端子ctにおい
てクロック信号CLが得られ、スイッチSW、を該端子
C2側に接続して端子C8から不図示の処理回路へとC
Lを供給する。端子C6においてトラッキング信号AT
が得られ、スイッチSW2を該端子C8側に接続して端
子c6から処理回路へとATを供給し、また端子c9に
おいてフォーカシング信号AFが得られ処理回路へと供
給される。一方、上記記録領域1o4.への記録時には
、第15図に示される様に、光ビームスポットS+ 、
St 、S3がそれぞれクロックトラック102.、記
録領域104I、トラッキングトラック1031を照射
する様になる。この場合には、上記sw、、SW!をそ
れぞれ切り換えて、端子C3において得られるATを端
子C0から処理回路に供給し、端子C4において得られ
るAFを処理回路に供給し、且つ端子C7において得ら
れるCLを端子C6から処理回路に供給する。
ここで、制御回路151によるsw、、sw2の切り換
えは、例えば記録領域に予めl・ラック毎のアドレス信
号が記録されている場合には、光検出器118によって
このアドレス信号を読出し、制御回路151でアドレス
信号に基づいて、走査する記録領域とトラッキングトラ
ックとの配置(トラッキングトラックが記録領域のどち
ら側にあるか)が判断されて行なわれる。
スポットszからの反射光により再生信号を得る再生方
法の場合には、上記記録の場合と同様にしてAT、AF
を得、端子CI□から再生信号RFを得る。
一方、スポ7 トSt *  SZからの反射光により
同時に2つの再生信号を得る再生方法の場合には、端子
C1゜I C11においてそれぞれAT、AFが得られ
処理回路へと供給される。また、端子CarC7におい
て得られる2つの再生信号RFをそれぞれ端子C,,C
4から処理回路に供給する。
〔発明の目的〕
ところで、上記の様な光学的情報記録再生装置の光ヘッ
ドは装置本体に対し2方向に移動可能に取付けられ、適
宜の駆動手段に、より往復移動せしめられる。従って、
該光ヘッドは光源111、コリメータレンズ112、回
折格子113、対物レンズ114、ミラー115、集光
レンズ116及び光検出器117,118.119等の
多くの構成部品を含んで一体的に組立て調整された上で
装置本体に組込まれる。
そこで、本発明は光源部分がユニット化され且つ該ユニ
ットの取付けの際に光学的調整を要することのない光ヘ
ッドを提供することを目的とする。
〔発明の概要〕 本発明によれば、以上の如き目的は、光源、ピックアッ
プレンズ、センサレンズ及び光センサを有する光ヘッド
において、光源と少な(とも1つの光学素子とを基板上
に取付けてなる光源ユニットが光ヘッド本体に対し着脱
可能に位置決めされて取付けられており、該光源ユニッ
トの光源及び光学素子が光源ユニット基板の光ヘッド本
体への取付けのための位置決め部分に対し位置決め調整
され得ることを特徴とする、光ヘッドにより達成される
〔実施例〕
以下、図面に基づき本発明の具体的実施例を説明する。
第1図は本発明による光ヘッドの一実施例の構成を示す
概略分解斜視図であり、第2図(al、 (b)はその
光学系配置図である。第2図(a)は第1図における上
方から見た図に相当し、第2図(blはその一部を横方
向から見た図に相当する。
先ず、第2図(a)、 (b)に基づき、本実施例の光
学系につき説明する。
2は光源たる半導体レーザ(以下LDと称す)であり、
該LDから発せられる発散光束はコリメータレンズ4に
より集光されて平行光束とされる。
6は光ビーム整形プリズムである。半導体レーザ2から
発せられコリメータレンズ4で平行化された光ビームは
その断面において回転非対称(たとえば楕円形状的)な
強度分布を有するので、該整形プリズム6を通過せしめ
ることにより平行状態を維持したままでほぼ回転対称な
断面強度分布を有する光ビームとする。
尚、複数個のプリズムを組合わせることによりビーム整
形の前後での光ビームの進行方向を平行にすることも可
能である。また、本実施例においてはビーム整形により
光ビームを縮小させているが、プリズムの配置を変える
ことにより光ビームを拡大することも可能である。
8は円形開口であり、光ビームの径を所望の大きさに絞
るために用いられる。即ち、光カード101上において
光ビームスポット径を所望の値とするため、該開口8を
設ける。該光ビームスポット径はLD2の配向特性、コ
リメータレンズ4の焦点距離及びN、A、、ビーム整形
プリズム6の変倍比、更には後述のピックアップレンズ
14の焦点距離及びN、A、等とも密接な関係を有する
ので、これらを考慮に入れた上で、所望の光ビームスポ
ット径及び形状に応じて上記開口8の形状及び大きさを
決定するのが好ましい。
尚、この様な開口は必ずしも図示される位置に配置され
る必要はなく、その他たとえばコリメータレンズ4とビ
ーム整形プリズム6との間、後述の回折格子10とピッ
クアップレンズ14との間に配置してもよい。更に、た
とえばコリメータレンズ4の絞りにより上記開口8の役
割を兼用させることも可能である。
上記円形開口8を通過した光ビームは回折格子IOに入
射し、該回折格子により回折せしめられてx−z面に平
行に進行する3本の平行光ビーム(即ち0次光及び±1
次回折光)を生ずる。0次光は該回折格子10への入射
光ビームの進行方向と同じX方向に進行する。
該回折格子10により生ぜしめられる0次光と±1次回
折光との光量比は種々の条件を考慮して決定される。即
ち、該光量比は光カード101の媒体感度及び反射率、
後述の光センサ28,30の感度及び露光時間、光カー
ド101と光ヘッドとの相対移動速度等に応じて、情報
記録時には0次光によってのみ記録が可能であり、再生
時には記録時よりも相対的に小さな光量の+1次光を用
いても十分に良好な再生信号が得られる様に決定するの
が好ましい。この様な光量比としては、たとえば−1次
光:0次光:+1次光の光量比を1:2:1〜1:10
:1程度とすることが例示される。
回折格子10としては位相型のもの及び振幅型のものの
いづれを用いることもできるが、光量の有効利用の点か
らは位相型のものが好ましい。
尚、本実施例においては、回折格子10により回折せし
めて得られた3本の光ビームを用いているが、記録再生
方式や光カードのフォーマットによっては異なる本数の
光ビームを用いてもよい。
更に、記録再生方式や光カードのフォーマットによって
は上記に例示したと異なる光量比に分割する回折格子を
用いることもできる。
回折格子lOにより生ぜしめられた3木の光ビームは、
第2図(blに示される様に、ルーフミラー12の左側
の反射面により反射せしめられて対物レンズ(ピックア
ップレンズ)14の左半分側に入射し、該レンズによっ
て集束せしめられて光カード101上に3つのスポット
を形成する。
該光カード101上の照射スポットからの反射光はピッ
クアップレンズ14の右半分側に入射し、該レンズによ
り集束せしめられほぼ平行光とされて上記ルーフミラー
12の右側の反射面により反射せしめられてミラー16
に入射する。
第2図+a)に示される様に、ミラー16により反射せ
しめられた光ビームはセンサレンズ18に入射する。該
センサレンズは正のパワーを有する前群18aと負のパ
ワーを有する後群18bとの2群から構成されている。
センサレンズ18を出た光ビームは、ミラー20.22
.24により反射せしめられた後にビームスプリッタ2
6に到達し、該ビームスプリフタにより2方向に振幅分
割され、光検出器(光センサ)28.30に入射する。
尚、ミラー22と24とは直交配置されている。
ビームスブリフタ26は無偏光ビームスブリフタである
のが好ましい。即ち、光カード101の記録面には打傷
防止のための保護層を付することができるが、該保護層
を構成する材質のうちには透過光の偏光特性を変化させ
るものがある。この場合、LD2から発せられる光は一
般に直線偏光であるが、該光カード保護層を通過した後
の光は該光カードの場所によって異なる様々な楕円率を
有する楕円偏光となる。このため、上記ビームスプリッ
タ26として偏光ビームスプリッタを用いると、光カー
ドの場所によって各センサからの出力レベルが異なると
いう現象が生じ、信号処理上好ましくはない。そこで、
ビームスプリッタ26としでは、使用LD2の波長領域
においてp成分及びS成分ともに透過率及び反射率がそ
れぞれ50±15%及び50+15%程度の無偏光ビー
ムスプリッタが好ましいのである。この様な無偏光ビー
ムスプリフタは、たとえばガラス−誘導体(たとえば5
in)−銀一誘電体−ガラスの様な構成により実現する
ことができる。ここで、誘電体層、銀層はいづれも蒸着
により形成することができる。
上記センサ28.30はいづれも上記センサレンズ18
の焦点位置に配置されている。
第3図(al、 (blにそれぞれ該センサ28.30
の拡大図を示す。
第3図(a)に示される様に、センサ28は2方向に配
列された3つの受光部28a、28b、28cを有する
。これら各受光部はそれぞれy方向に沿う分割線で分割
された2つの受光要素A、  Bからなる。そして、こ
れら3つの受光部には光カード面に形成された3つの光
ビームスポットの像がそれぞれ結像せしめられる。該セ
ンサ28からはAT信号を得ることができ・る。
第3図(blに示される様に、センサ30はX方向に配
列された3つの受光部30a、30b、30cを有する
。これら各受光部はそれぞれX方向に沿う分割線で分割
された2つの受光要素A、 Bからなる。そして、これ
ら3つの受光部にも光カード面に形成された3つの光ビ
ームスポットの像がそれぞれ結像せしめられる。該セン
サ30からはAF倍信号得ることができる。
尚、記録情報の再生の際には、センサ2 B、30のい
づれを用いても再生情報信号を得ることができる。
第4図は本実施例における情報再生、AT及びAFのた
めの信号検出回路の構成を示すブロック図である。
図において、32はS W + +〜SW+bの開閉を
コントロールする制御回路であり、33,34.35は
加算アンプであり、36,37,38.39゜40.4
1は減算アンプであり、CHI〜C3Sは端・ 子であ
る。
上記第15図に示される光カードの記録領域104Iへ
の記録時(W1時)には、3つの光ビームスポットS、
、S2.S3はそれぞれセンサ28の受光部28c、2
8b、28a及びセンサ30の受光部30c、30b、
30aに結像せしめられる。この時、端子C234;お
いてAF倍信号得られ、スイッチSW、、が該端子C2
3側に接続され端子CHIから不図示の処理回路へと該
AF倍信号供給される。端子CZaにおいてクロック信
号CLが得られ、スイッチSW、、が該端子C2a側に
接続され端子C27から不図示の処理回路へと該CL倍
信号供給される。スイッチ5wI2は端子C2s、C,
hのいづれに対しても開状態であり、従って端子CZa
からは出力がない。端子c31においてAT倍信号得ら
れ、スイッチSW、、が閉じられ端子C3゜から不図示
の処理回路へと該AT倍信号供給される。スイッチS 
W r s 、  S W 、 6はいづレモ開状態で
あり、従って端子C3□、c、4からは出力がない。
Wl終了後の確認(再生に相当する)時(V。
時)には、上記W1時に比べてスイッチsw1□がC2
S側に接続される点のみが異なる。かくして、端子Cp
sにおいて得られる情報信号(RF)が端子CZaから
不歯示の処理回路へと供給される。
第15図に示される光カードの記録領域104zへの記
録時(W z時)及び確認時(Vz時)には、上記W1
時及び71時とそれぞれセンサ28の受光部28aと2
8cと及びセンサ30の受光部30aと30cとで役割
が切り換えられ、その様に各スイッチが制御される。
また、上記第17図に示される様にして2つの情報トラ
ック125..125□を同時に再生する時(R時)に
は、3つの光ビームスポットSI+32、S3はそれぞ
れセンサ28の受光部28C228b、28a及びセン
サ30の受光部30c。
30 b、  30 aに結像せしめられる。この時、
端子C2□において情報トラック125□の情報の再生
信号(RF)が得られ、更に端子C0において情報トラ
ック125Iの情報の再生信号(RF)が得られ、スイ
ッチ5WII、5WI3がそれぞれ端子C2Z+  C
16側に接続され端子C!In ctヮから不図示の処
理回路へと該2つのRF倍信号供給される。端子Cg&
においてAF倍信号得られ、スイッチ5WI2が該端子
CZa側に接続され端子C24から不図示の処理回路へ
と該AF倍信号供給される。
端子Ca1lにおいてAT倍信号得られ、スイッチS 
W Isが閉じられ端子C32から不図示の処理回路へ
と該AT倍信号供給される。スイッチSW、、。
S W + bはいづれも開状態であり、従って端子C
301C34からは出力がない。
以上の様な動作状態を以下の第1表及び第2表に示す。
第1表における○、×はそれぞれ端子がスイッチにより
閉状態、開状態にあることを示し、第2表においては端
子において得られる信号の種類が示されている。
第    2    表 以上の様に、本実施例においてはセンサ28゜30を構
成する受光部として2分割タイプのものを用いている。
これにより、上記第14図に示される様な4分割タイプ
のものを用いる場合に比べてハードウェア量を著しく軽
減させることができる。即ち、例えば上記第4図と第1
8図とを比較してみると、本実施例の場合には加算アン
プ及び減算アンプの数が極めて少ないことが分る。
更に、センサからの出力の処理部は、良好なS/Nを確
保するためには、できるだけセンサに近接して配置する
ことが望ましいが、この場合液処理部のハードウェア量
が多いと光ヘッド寸法が大きくなるところ、上記本実施
例の様にハードウェア量が少ないと光ヘッドの小型化が
容易になる。
また、本実施例においてはセンサレンズ18からの光ビ
ームをビームスプリンタ26で2分割して各光ビームを
上記2分割タイプの受光部を有するセンサ28.30に
より受光しており、各センサからAT倍信号AF信号と
を別々に得るためにこれら2つの信号間のクロストーク
を防止することができ、かくして良好な制御が可能にな
るとともに光ヘッド組立時の各センサの位置合せ調整を
容易且つ正確に行なうことができる。
本実施例においては、光カード面とセンサ28゜30と
がピックアップレンズ14及びセンサレンズ18に関し
光学的に共役な位置に配置されている。この様な方式の
場合にはセンサレンズ18からセンサ2B、30に到る
光路が比較的長くなり勝ちであるが、本実施例において
は光路を交叉させることによって光ヘッドの小型化を実
現している。以下、この点に関し説明する。
センサとして分割受光部を有するものを使用する場合に
は、該受光部に分割線を構成する不感帯エリアが設けら
れるが、該受光部に結像せしめられる光カード上光ビー
ムスポットの像は上記不惑帯エリアの幅に対して十分な
大きさく少なくとも5〜10倍程度以上)であることが
有効な光検出の点で好ましい。センサ受光部の不感帯エ
リアは幅20μm程度であれば容易に形成し得る。従っ
て、センサ上における光ビームスポットは直径150μ
m程度以上であることが望ましい。ピックアップレンズ
14の焦点距離を5 +im程度として、光カード上で
の光ビームスポット径を3〜7μm程度とすれば、ピッ
クアップレンズ14とセンサレンズ18とはタンデム配
置であるので、該センサレンズとして焦点距離100〜
200 mm4M度(7)ものが好ましいということに
なる。これは即ち、第12図及び第13図の様な光学系
配置の場合には集光レンズ(センサレンズ)116から
光検出器(センサ)117,118,119までの距離
が100〜200 u+程度であるということになり光
ヘッドの小型化のためには有利とはいえない。
そこで、上記実施例においては、センサレンズ18とし
て前群が正のパワーを有する単レンズからなり後群が負
のパワーを有する単レンズからなるいわゆるテレタイプ
のレンズ系を用いている。
これにより、焦点距離に比しレンズバックを短かくする
ことができ、更に軽量化をはかることができる。
尚、この様なセンサレンズにおいて、面形状の違い等に
影響されずに実用的に良好な結像性能を得るためには、
各車レンズでの入射側及び出射側の光束のF値は10〜
20程度より大であるのが望ましい。ところで、センサ
位置において前述の如き光ビームスポット径を得るため
にはセンサレンズ1日への入射光束の直径が1〜2龍程
度であるのが好ましく、従って前群18aの焦点距離(
f+o−)は200龍程以上は必要となる。このr+a
mが短かい程レンズハックを短かくすることができるが
、仮にrI8を20■l程度とすると、センサレンズ全
体の焦点距離(r+a)を1501とした場合、前群1
8aと後群18bとの間隔を0、IXf19程度即ち1
5mm程度とすると、後群18bの焦点距離(flsb
)は−5,77m真程変色なる。レンズの材料であるガ
ラスの屈折率が1.5〜1.8程度であるから、後群1
8bが両凹レンズであるとしても、その曲率半径は2.
9〜4.61程度となる。レンズ径を入射光束径の2倍
程度(4龍程度)とすれば、この様な凹レンズは通常の
レンズ加工技術においては作製が容易ではなく量産に不
向きである。即ち、量産性の点からは外径の2倍以上の
曲率半径をもつレンズが好ましい。更に、以上の様な凹
レンズを用いる場合には、前群18aの焦点距離と後群
18bの焦点距離との比F、R,−l f +a−/ 
f +s、、lが大きいため、後群18bの加工組立に
極めて厳しい精度が要求される。
そこで、センサレンズにおいては、レンズバックを焦点
距離で除した値をテレ比と定義することとして、部品加
工及び組立に及ぼす影響を考慮すれば、該テレ比が式 0、3≦テレ比≦0.7 を満足するのが好ましい。この式における下限は上記の
理由に基づくものであり、上限は光路長の短縮化の観点
から定められたものである。
上記実施例において、センサレンズ18全体の焦点距離
f18を150鶴とし、その前群18a及び後群18b
をいづれも薄肉単レンズであるとし、核部群及び後群の
間の間隔をQ、lXfl11=15mと設定したときの
、該前群18a及び後群18bの好適なパワー配置と各
車レンズの曲率半径(両面の曲率半径が同一であるとす
る) RIBml  R11bとの具体例を以下の第3
表に示す。尚、レンズ構成材料であるガラスの屈折率を
1.5とした。
第    3    表 そして、本実施例においては、センサレンズ18以降の
光路はミラー20,22.24により折り曲げられて、
しかも該ミラー24からビームスプリンタ26へ至る光
路は上記センサレンズ18内の光路と交叉している。か
くして、光ヘッド内において光路を交叉させるごとによ
り、該光ヘッド内の空間の有効利用が図られ、光ヘッド
の小型化を可能にしている。
一般に光学系の外形寸法を小さくするために、光路を折
り曲げることはよく用いられる手段であるが、本実施例
においては更に光路を交叉させることにより一層の小型
化を実現しているのである。
尚、光路の交叉位置は必ずしも上記の位置に限定される
ことはない。第5図は光路交叉位置の更なる例を示す光
学系配置図であり、第2図(a)と同様の図である。第
5図において、上記第2図(alにおけると同様の部材
には同一符号が付されている。
第5図の例においては、ミラー16による反射光ビーム
はミラー20により反射されてセンサレンズ18を通過
し、更にミラー22により反射されてミラー24へと到
達する。ここでは、光ビーム整形プリズムから円形間口
8へと到る光路とミラー22からミラー24へと到る光
路とが交叉しており、更にミラー16からミラー20、
センサレンズ18、ミラー22.24を経てビームスブ
リック26へと到る光路により円形開口8、回折格子1
0及びルーフミラー12等を囲む様な配置としているた
め一層光ヘッドの小型化を実現することが可能となる。
次に、第1図に基づき上記実施例の機構につき説明する
。尚、本図において、上記第2図におけると同一の部材
には同一符号が付されている。
第1図において、3はLD2を固定している基板(以下
LD基板と称す)であり、5はコリメータレンズ4の鏡
筒である。LD基板3は鏡筒5と結合されている。
第6図(a)はLD2、LD基板3、コリメータレンズ
4及びその鏡筒5の部分の縦断面図である。
第6図(a)において、5′は内部鏡筒であり、コリメ
ータレンズ4は該内部鏡筒5′に固定されている。内部
鏡筒5′は鏡筒5に対しコリメータレンズ4の光軸方向
に摺動可能な様に作製され、組立時においてLD2とコ
リメータレンズ4との距離を調整した後に鏡筒5に対し
固定される。LD2は電気的絶縁性を有し且つ伝熱性の
優れたシート3′を介してLD基板にビスエで固定され
、また該ビス1とLD2との間には電気的絶縁性を有す
るカラー1′が介在せしめられている。また、LD基板
3はビス等により鏡筒5に対し固定されるが、この固定
機構にはコリメータレンズ4の光方向に垂直な面内で適
度のクリアランスが設けられており、組立て時において
コリメータレンズ4とLD2との光軸合わせを行なった
後に双方を固定することができる。
後述する様に光ヘッド本体フレーム11には鏡筒5が固
定されるので、以上の様な本実施例においては、LD2
が動作時において0以外の電位をとる場合(これが一般
的である)にも、光ヘッド本体フレームに手を触れたり
更に光ヘッド本体フレーム側にノイズや静電気が発生し
ても、LD2は絶縁性シート3′及び絶縁性カラー1′
によりLD基板3と電気的に絶縁されているので悪影響
を受けることがない。従って、LD2は常に安定な動作
を行なうことが可能であり、更に該LD2の長寿命化を
はかることが可能である。
更に、本実施例においてはシート3′は伝熱性に優れて
いるので、LD2が高出力タイプのものである場合にお
いても特別の放熱板を取付けることなしにアルミニウム
等の良熱伝導性金属からなるLD基板3及び鏡筒5側へ
と熱拡散することができ、かくしてLD2を十分な安定
動作を行ない得る温度範囲内に保つことができる。
この様なシート3′に用いられる伝熱性に優れた電気絶
縁性の材料としては、例えばマイカ、シリコンゴム、ア
ルミナ、窒化ホウ素、窒化ケイ素、サイアロン、サファ
イア単結晶等を例示することができ、これらは比較的安
価で容易に入手できる。
第6図(blはLD2、LD基板3、コリメータレンズ
4及び鏡筒5の部分の他の例を示す縦断面図であり、第
6図(a)と同様の図である。
本例においては伝熱性が良好な電気絶縁性シート3′が
LD基板3と鏡筒5との間に介在せしめられている。尚
、該LD基板3と鏡筒5との固定は電気的絶縁性を維持
して行なわれる。
尚、LD基板3あるいは鏡筒5をセラミック等の電気的
絶縁性及び伝熱性に優れた材料を用いて作製することに
より、上記シート3′を使用しなくても該シートを使用
したと同様な効果が得られる。
更に、第6図(blの例において、LD基板3の表面か
らの放熱によりLD2を規定の温度範囲内に保つことが
可能な場合には、シート3′としては伝熱性を考慮する
ことなく単なる絶縁シートを用いることもできる。この
様に、電気絶縁性材料とLD2との間に存在する材料で
十分な放熱効果が得られ且つLD2をノイズから保護す
ることができる場合には絶縁性材料として熱伝導性の良
好なもの以外を使用することもできる。
第1図において、鏡筒5はLDユニット基板7に固定さ
れている。また、9は回折格子1oを保持せるホルダで
あり、該ホルダもLDユニット基板7に固定されている
。更に、光ビーム整形プリズム6及び円形開口8も3i
LDユニツト基板7に固定されている。以上のLDユニ
ット基板7及び該基板に固定されている部材が一体的に
LDユニットとして光ヘッド本体フレーム11に結合さ
れている。
第7図はLDユニット基板7への各部材の固定状態及び
光へ・ノド本体フレーム11への該LDユニット基板7
の固定状態を示すための部分分解斜視図である。
第7図に示される様に、LDユニット基板7はy−z面
に平行な断面形状がほぼL字形をなしており、コリメー
タレンズ4、鏡筒5、プリズム6、円形開口8及び回折
格子ホルダ9は該LDユニット基板7の内側の面に対し
位置調整の上固定されている。この位置調整は、たとえ
ば、x−z面に平行な底面7a、x−y面に平行な側面
7b及びy−z面に平行な側面7cを基準として行なわ
れる。即ち、回折格子10により生ぜしめられる0次光
の光軸と基準面?a、7bとの距離及び該光軸の該基準
面に対するタオレを規準範囲内とし、更に回折格子10
と基準面7Cとの距離も規準範囲内とする。もちろん、
LD2から発せられ、コリメータレンズ4、プリズム6
、円形開口8及び回折格子IOを通過した光ビームが規
準範囲内の径及び平行度を有する様にこれら各光学部品
間の位置決めを行なう。
かくして調整されたLDユニットは光ヘッド本体フレー
ム11に着脱可能な様に取付けられる。
即ち、該光ヘッド本体フレームにはLDユニット取付け
のための部分が形成されており、そのx −2面に平行
な面1ia%X  y面に平行な面11b及びy−z面
に平行な面11cを基準面として、これらの面にそれぞ
れ上記LDユニット基板7の規準面7a、7b及び7c
を突当てることにより位置決めがなされ、不図示のビス
あるいはクランプ等の手段により着脱可能な様に取付け
られるのである。
尚、本実施例においては、LDユニット基板7と光ヘッ
ド本体フレーム11との結合の際の位置決め基準として
3つの面が用いられているが、位置決め基準としては必
ずしも面を用いる必要はなく、これらの一部または全部
をたとえばピンと該ピンの受けとからなる点接触方式の
ものやガイド手段を用いた線接触方式のもので置き換え
ることもできる。更に位置決め基準は上記の様な位置決
めが十分になされるのであればその数は3つより少なく
ても多くてもかまわない。
以上の様な本実施例によれば、LDユニットは独自に組
立て調整された上で光ヘッド本体フレーム11に機械的
手段により取付けられる。光ヘッドを構成する要素の中
ではLDが比較的寿命が短かく、このため光ヘッド使用
時において交換することが要求されるが、この際LDユ
ニットを同様に調整されている新規LDユニットと交換
することにより、光ヘッド全体の光学系調整を行なうこ
となしに、単なる機械的取付けのみにより十分な精度を
実現することができる。か(して、保守管理が容易にな
り、サービス性を向上させるとともに生産性も向上させ
ることが可能となる。
第1図において、ルーフミラー12はフレーム11に固
定されている。また、13はピックアップレンズ14を
内蔵し該レンズをy方向及び2方向にそれぞれ駆動し得
るアクチュエータであり、該アクチュエータはフレーム
11に取付けられている。
15はセンサレンズ18の鏡筒であり、該鏡筒の両端に
はミラー16,2.0が固定されている。
また、該鏡筒はフレーム11に固定されている。
第8図は該センサレンズ鏡筒15の横断面図である。
第8図において、17a、17bはセンサレンズ18の
それぞれ前群18a及び後群18bの押え環である。鏡
筒15の両端面はセンサレンズ18の光軸に対しそれぞ
れ所定の角度をなす様に形成されており、該端面にそれ
ぞれミラー16.20が固定されている。また、19a
、19bは該ミラー16.20への光ビームの入射また
は出射用の光路確保のための開口である。尚、21は上
記ミラー24からビームスプリフタ26へと向かう光路
を確保するための開口であり、図示される様に該光路は
センサレンズ18の光軸と交叉している。
以上の様な鏡筒15は、センサレンズ18及びミラー1
6.20を位置決め調整し固定した後に光ヘッド本体フ
レーム11に組込まれる。
以上の様な本実施例によれば、センサレンズ鏡筒15単
位でミラー16.20及びセンサレンズ18の調整を行
なうことができ、これら光学部品間の位置決め精度を向
上させることが可能となり、更にこのユニット単位で交
換が可能であるので、保守管理が容易になる。更に、該
センサレンズ鏡筒15の両端がミラー16.20の支持
部材を兼ねているので部品点数が少なくてすみ、コスト
ダウンが可能であるとともに機構の簡素化がはかれ、光
ヘッドの小型化にも寄与することができる。
尚、該センサレンズ鏡筒15と光ヘッド本体フレーム1
1との結合部を、上記LDユニット基板7と光ヘッド本
体フレーム11との結合部と同様な構成とすることによ
り、該LDユニット取付けの際と同様な効果が得られる
第1図において、23はミラー22.24の支持部材で
ある。
第9図(al〜(C)は該ミラー支持部材23の近傍の
拡大図である。第9図(a)は部分斜視図であり、第9
図(b)は部分平面図であり、第9図(C)は第9図(
alのC−C断面図である。
ミラー支持部材23のミラー22.24との接合面ば互
いに直角をなす様に加工されており、この面角度は十分
な精度を有する様に形成されている。該支持部材23に
は、上記ミラー20からミラー22への光路、該ミラー
22からミラー24への光路及び該ミラー24から上記
ビームスプリンタ26への光路を確保するための開口2
3a。
23b、23cが設けられている。また、該支持部材2
3の底面の中央にはX方向に沿って突出部23′が設け
られており、該突出部以外の底面は同一平面上にある様
に加工されている。そして、該底面とミラー22.24
の接合面とがそれぞれ互いに直交する様に十分に精度出
しが行なわれている。
一方、光ヘッド本体フレーム11にはX方向に沿って長
穴11′が形成されており、上記ミラー支持部材23は
その底面突出部23′が該長大11′内に適合された状
態で配置されている。該長穴11’の近傍においてはフ
レーム11の上面は十分な精度をもってx−z面に平行
に形成されている。また、25は該ミラー支持部材23
を固定するための部材であり、該固定部材の上面にはX
方向に沿って突出部が設けられており、上記支持体23
と同様に、該突出部を長大11′内に適合された状態で
配置されている。該固定部材25にはX方向に沿って形
成されたネジ穴が2個設けられている。そして、上記ミ
ラー支持部材23には、上記固定部材25の2つのネジ
穴に対応する位置にX方向の貫通孔が2つ形成されてい
る。27はネジであり、上記貫通孔に挿通せしめられて
固定部材25のネジ穴に適合せしめられ、これによりミ
ラー支持部材23がフレーム11に固定されている。
以上の様な本実施例によれば、ネジ27をゆるめた状態
でミラー支持部材23をX方向に移動させることができ
、これにより光学系の調整を行なうことができる。即ち
、ミラー支持部材23のX方向移動により、センサレン
ズ18とセンサ28゜30との間の光路長を変えること
ができるので、各光学部品の特性のバラツキや加工誤差
、取付誤差等に起因するセンサ28,30において形成
される光ビームスポットの合焦状態からのズレやスポッ
ト間隔のズレを補正することが可能である。
更に、本実施例によれば、ミラー支持部材23の移動距
離の2倍の光路長変化を得ることができ、従って該ミラ
ー支持部材の可動距離は比較的小さくてよいので光ヘッ
ドの小型化を実現することができる。
尚、以上の様な光学的効果は、2枚のミラーの組合わせ
による外に直角プリズムを用いることによっても得るこ
とができる。しかし、このためには3つの光学面を精度
よく形成した直角プリズムを作製することが必要となり
、光ヘッドの小型化及び軽量化のためには該プリズムと
して極めて小さい寸法のものを作製することになるので
、該プリズムのコストは著しく高いものとなる。また、
該プリズムを用いた場合においても、上記本実施例の場
合の様な固定手段をもつ台上に該プリズムを固定せねば
ならず、従って機構部品の点数及びコストは上記本実施
例の場合と大差がない。更に、直角プリズムを用いる場
合には光ヘッド本体フレーム11への固定のためのネジ
を上記本実施例の様な位置に配置することができず、プ
リズム外の位置に配置せざるを得ないため、小型化には
不利となる。
従って、上記本実施例の様に1組のミラー22゜24を
ミラー支持部材23により支持する構成の方が実用上一
層有効であることが分る。
第1図に示される様に、ビームスプリッタ26は光ヘッ
ド本体フレーム11に固定されている。
29.31はそれぞれセンサ28,30を支持する支持
板であり、該支持板はそれぞれフレーム11の外面に取
付けられている゛。また、52はビームスプリッタ26
からセンサ30への光路を確保するためにフレーム11
に2方向に沿ってあけられた貫通孔である。図示される
様に、センサ30は該貫通孔52に面する様に支持板3
1に支持されている。図示はしないが、フレーム11に
はビームスプリッタ26からセンサ28への光路を確保
するためにX方向に沿って貫通孔があけられており、セ
ンサ28は該貫通孔に面する様に支持板29に支持され
ている。
更に、フレーム11には、ビームスプリッタ26に関し
上記貫通孔52と反対側において該貫通孔52の延長上
にやはり2方向に沿って貫通孔54があけられている。
そして、該貫通孔54はレーザ光ビームを透過させない
材料からなる156により閉じられている。
また、第1図において、58は光ヘッド本体フレーム1
1を上方からカバーする蓋体である。
第10図は本実施例におけるセンサ28,30の取付位
置調整方法を説明するための部分斜視図である。
先ず、フレーム11の貫通孔54から蓋56を取外した
状態にて、該貫通孔54の2方向延長上に観測機器60
を配置する。
そして、第2図(b)に示される様に、基準位置に光カ
ード101または基準反射面を配置し、LD2から光ビ
ームを出射せしめる。
これにより、上記の様な光学系において、ミラー24か
らの反射光ビームがビームスプリッタ26に入射し、そ
の一部は該ビームスプリッタを透過してセンサ28に入
射し、他の一部は該ビームスプリッタにより反射せしめ
られてセンサ30に入射する。かくして、センサ28,
30上にはそれぞれ3つの光ビームスポットが形成され
る。
しかして、−aにセンサ28,30の受光面は入射光に
対しいくばくかの反射散乱を生ぜしめるので、該センサ
受光面からの反射散乱光は再びビームスプリッタ26に
到達する。そして、センサ28からの光の一部は該ビー
ムスプリッタ26により反射せしめられて貫通孔54を
通って観測機器60に入射する。同様に、センサ30か
らの光の一部は該ビームスプリッタ26を透過し貫通孔
54を通って観測機器60に入射する。
従って、観測機器60に接続された不図示のモニタによ
り、各センサ28,30上での3つの分割受光部と3つ
の光ビームスポットとの相対的位置関係を観察しながら
、所望のセンサ出力が得られる様に各センサの支持板2
9.30の光ヘッド本体フレーム11への取付は位置を
調整することが可能であり、これは実用上極めて有効で
ある。
調整完了後は、貫通孔54に156をかぶせ、光ヘッド
外ヘレーザ光ビームが出射しない様になる。これにより
安全性の面でも問題はなくなる。
このM56は着脱可能な様に貫通孔54に、1、せてお
いてもよいし、一旦正確な調整が行なわれた後には取外
しできない様に固定してもよい。
〔発明の効果〕
以上の様な本発明光ヘッドによれば、比較的寿命の短か
い光源をその周辺の光学素子を含めてユニット化し、該
光源ユニットを光ヘッド本体に対し位置決め固定し得る
様にしているので、該光源ユニットの交換の際には調整
済みの光源ユニットを単に光ヘッド本体に対し機械的に
固定することにより自動的に調整が完了する。これによ
り、保守管理が容易になるサービス性が向上するととも
に、生産性も向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は光ヘッドの分解斜視図であり、第2図(al、
 (b)はその光学系配置図である。 第3図fat、 (blはセンサの拡大図であり、第4
図は信号検出回路のブロック図である。 第5図は光ヘッドの光学系配置図である。 第6図(a)、 (blは半導体レーザ及びコリメータ
レンズ付近の縦断面図である。 第7図は光ヘッドの分解斜視図である。 第8図はセンサレンズ付近の横断面図である。 第9図(a)は直交ミラー付近の部分斜視図であり、第
9図(b)はその部分平面図であり、第9図(C1は第
9図(a)のC−C断面図である。 第10図はセンサ取付位置調整方法を説明するための部
分斜視図である。 第11図は光カードの平面図である。 第12図は光ヘッドの斜視図であり、第13図はその側
方断面図であり、第14図はその光検出器の拡大図であ
る。 第15図は情報記録時における光カードの拡大平面図で
あり、第17図は情報再生時における光カードの拡大平
面図である。 第16図はフォーカシ5.グ信号検出原理の説明図であ
る。 第18図は信号検出回路のブロック図である。 2:半導体レーザ、3:半導体レーザ基板、3′:絶縁
性シート、4:コリメータレンズ、s、s’:鏡筒、6
:光ビーム整形プリズム、7:ユニット基板、8:円形
開口、9:回折格子ホルダ、10:回折格子、11:光
ヘッド本体フレーム、12:ルーフミラー、13:アク
チュエータ、14:ビックアップレンズ、15:鏡筒、
16.20,22,24:ミラー、18:センサレンズ
、23:ミラー支持部材、25:固定部材、26:ビー
ムスプリンタ、28.30:センサ、29.31:セン
サ支持板、52,54:貫通孔、56:蓋、58:蓋体
、60:観測機器、101:光カード、1021〜10
2.:クロックトランク、103I〜1032:)ラフ
キングトラック、104I〜104i:記録領域、12
51゜125□ :情報トラック、St −33:光ビ
ームスポット。 代理人 弁理士 山 下 穣 平 第4図 280      28b       28c第5図 旧 @8図 第9図(a) y 第15図 第16図 第17図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光源、ピックアップレンズ、センサレンズ及び光
    センサを有する光ヘッドにおいて、光源と少なくとも1
    つの光学素子とを基板上に取付けてなる光源ユニットが
    光ヘッド本体に対し着脱可能に位置決めされて取付けら
    れており、該光源ユニットの光源及び光学素子が光源ユ
    ニット基板の光ヘッド本体への取付けのための位置決め
    部分に対し位置決め調整され得ることを特徴とする、光
    ヘッド。
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