JPS62185260A - 光源装置 - Google Patents

光源装置

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JPS62185260A
JPS62185260A JP61026713A JP2671386A JPS62185260A JP S62185260 A JPS62185260 A JP S62185260A JP 61026713 A JP61026713 A JP 61026713A JP 2671386 A JP2671386 A JP 2671386A JP S62185260 A JPS62185260 A JP S62185260A
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lens
light
optical
sensor
light source
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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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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1)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□、1023゜・・・と、連続
した線状に形成されたトラッキングトランク103□1
03□、・・・とが交互に等間隔で配置されている。そ
して各々のトラック開缶に情報を記録する為の記録領域
104..104□。
1043 、・・・が設けられている。即ち、光カード
101はクロックトラン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1)1から発せられた光ビームは
コリメータレンズ1)2によって平行化され、回折格子
1)3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1)4により、第1)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、、S2 。
S3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、トラッ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St 、Sz 、Ssの反射光は再び対
物レンズ1)4を通過し、ミラー1)5によって反射さ
れ、集光レンズ1)6により、焦点面に置かれた光検出
器1)9. 1)8. 1)7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1)7,1)8,1)9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+ 、St、S3を夫々クロックトラック10
2.、記録領域1041.トラッキングトラック103
+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SIからの反射光は前述の光検出器1)9に入射
し、クロック信号が再生される。また、スポットS、か
らの反射光は光検出器1)7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14図の
ようにトラッキングトラッ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1)4を2方向に動かす手段
など)によって、スポットSI+52、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
てトランキングトランク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1)7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。スボッ)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1)5に入射し、検出面123に導か
れる。ところが、対物レンズ1)4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1)7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1)4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St 、St、S3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1)9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1)7
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)St 、Siを排他的に各々ト
ラッキングトラックとクロックトランクの読み出しに用
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1)8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1251、!−ラ
フキングトラック103+、情報トランク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1)8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、スポツl−S、、S3からの反射光は光検出器1
)9,1)7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
ク信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SW+
 、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、01〜C4
+C6””’CI2は端子である。
上記記録領域104□への記録時には、端子C2におい
てクロック信号CLが得られ、スイッチS W +を該
端子02側に接続して端子C8から不図示の処理回路へ
とCLを供給する。端子C8においてトランキング信号
ATが得られ、スイッチSWzを該端子CII側に接続
して端子C8から処理回路へとATを供給し、また端子
C7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1041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
+ 、Sz 、S3がそれぞれクロックトラ、。
り1021、記録領域1041、)ランキングトラック
103.を照射する様になる。この場合には、上記SW
I 、SWz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CIから処理回路に供給し、端子C
4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トラン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1)8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C1□から再生信号RFを得る。
一方、スポットS、、S2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CIO+
  CI+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C2゜C7において得ら
れる2つの再生信号RFをそれぞれ端子C+、Cbがら
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1)1、コリメータレンズ1)2、回折
格子1)3、対物レンズ1)4、ミラー1)5、集光レ
ンズ1)6及び光検出器1)7,1)8,1)9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、本発明は光源の動作が安定で且つ該光源の寿命
を長期化させることのできる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、光源部、ピンクア
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、光源部の発光源または該発光源及びその支
持手段を本体側と電気的に絶縁するための手段が設けら
れてい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、 (blはその
光学系配置図である。第2図(al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)、 (bl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・リビーム
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10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と光へ・ノ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1:2:1〜1:1
0:1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IQ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10により生ぜしめられた3本の光ビームは、
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(ピンクア
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フタ2
6に到達し、該ビームスプリンタにより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。
ビームスプリッタ26は無偏光ビームスプリフタである
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フタを用いると、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、
ビームスプリンタ26としては、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501)5%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
ムスプリッタは、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(a)、 (b)にそれぞれ該センサ28,30
の拡大図を示す。
第3図(al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倍信号得ることができる。
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28,30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 II−S Wいの開閉をコ
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゜40.41
は減算アンプであり、CZI〜Css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104、へ
の記録時(W+時)には、3つの光ビームスポットS、
、S、、S3はそれぞれセンサ28の受光部28 c、
  28 b、  28 a及びセンサ30の受光部3
0c、30b、30aに結像せしめられる。この時、端
子C0においてAF倍信号得られ、スイッチ5WIIが
該端子CZff側に接続され端子Calから不図示の処
理回路へと該AF倍信号供給される。端子C28におい
てクロック信号CLが得られ、スイッチSW、3が該端
子cze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S W + z
は端子C2S *  CZ &のいづれに対しても開状
態であり、従って端子C24からは出力がない。端子C
1)においてAT倍信号得られ、スイッチS W + 
aが閉じられ端子C3゜から不図示の処理回路へと該A
T倍信号供給される。スイッチSW’+s、SW+bは
いづれも開状態であり、従って端子C3□、C34から
は出力がない。
W、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C2S側に
接続される点のみが異なる。か(して、端子CZSにお
いて得られる情報信号(RF)が端子C24から不図示
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104□への記
録時(W z時)及び確認時(vg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+、125gを同時に再生する時(R時)に
は、3つの光ビームスポット5inSt、Szはそれぞ
れセンサ28の受光部28C128b、  28 a及
びセンサ30の受光部30C230b、30aに結像せ
しめられる。この時、端子C22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
CZaにおいて情報トラック125.の情報の再生信号
(RF)が得られ、スイッチ5WII、5W1)がそれ
ぞれ端子C2□、C2,側に接続され端子Ca1I  
C2?から不図示の処理回路へと該2つのRF信号が供
給される。端子czhにおいてAF倍信号得られ、スイ
ッチSW、2が該端子C26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C33においてAT倍信号得られ、スイッチS W
 + s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SW、4゜S W
 lbはいづれも開状態であり、従って端子C3゜。
C34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O1×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、この場合酸処理部のハードウェア量
が多いと光ヘツ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ッタ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倍信号
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
るとともに光ヘツ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重−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100〜20
0龍程度の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)1)6から光検出器(セン
サ)1)7.1)8.1)9までの距離が100〜20
0 n+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ンクを短かくする
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18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(
r+sa)は20mm程度以上は必要となる。このr+
saが短かい程レンズバックを短かくすることができる
が、仮にfil+を20寵程度とすると、センサレンズ
全体の焦点距離(r +a)を150 asとした場合
、前群18aと後群18bとの間隔を0.1Xf+q程
度即ち15層重程度とすると、後群18bの焦点距離(
f+sb)は−5,77am程度となる。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18bが両凹レンズであるとしても、その曲率半
径は2.9〜4.6R程度となる。レンズ径を入射光束
径の2倍程度(4mm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
 Is−/ f tab  lが大きいため、後群18
b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。この弐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1501■とし、その前群L8a及び後群18
bをいづれも薄肉単レンズであるとし、該前群及び後群
の間の間隔を0.IXf+5=15u+と設定したとき
の、核部群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) R18a+  RIBb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、光ヘツド内において光路を交叉させることによ
り、該光ヘツ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(al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I8
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
形開口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
ムスプリッタ26へと到る光路により円形開口8、回折
格子10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。LDi仮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の部分の寝所面図である。
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1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。
後述する様に光ヘツド本体フレーム1)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、光ヘツド本体フレームに手を触れたり
更に光ヘツ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図中)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(al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(blO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10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も該L
Dユニット基板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L
Dユニットとして光ヘツド本体フレーム1)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
光ヘツド本体フレーム1)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7a、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10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ユニットは光ヘツド本体フレー
ム1)に着脱可能な様に取付けられる。
即ち、該光ヘツ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1)a、x−y面に平行な面1)b及びy−z面に
平行な面1)C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と光ヘツ
ド本体フレーム1)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ビ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ツド本体フレーム1)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、このため光ヘツド使用
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、光ヘツ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。かくして、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1)に固
定されている。また、13はピックアンプレンズ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
1)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16.20が固定されている。
また、該鏡筒はフレーム1)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L8b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範形成されており、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からビームスプリッタ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ツド本体フ
レーム1)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と光ヘツド本体フレーム1
)との結合部を、上記LDユニット基板7と光ヘツド本
体フレーム1)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<8)〜(fi)は該ミラー支持部材23の近傍
の拡大図である。第9図(alは部分斜視図であり、第
9図中)は部分平面図であり、第9図(C)は第9図(
a)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、この直角塵は十分
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。
23 b、  23 cが設けられている。また、該支
持部材23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2
2.24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、光ヘツド本体フレーム1)にはX方向に沿って長
大1)′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1)′内に適合された状
態で配置されている。該長大1)′の近傍においてはフ
レーム1)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1)′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1)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
さレル光ヒームスポソ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
合には光ヘツド本体フレーム1)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、ビームスプリンタ26は光ヘツ
ド本体フレーム1)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1)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1)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31
に支持されている。図示はしないが、フレーム1)には
ビームスプリンタ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1)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
材料からなる蓋56により閉じられている。
また、第1図において、58は光ヘツド本体フレーム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1)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(blに示される様に、基串位置に、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フタを透過してセンサ28に入
射し、他の一部は該ビームスブリフ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、一般にセンサ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ンタ26に
到達する。そして、センサ28からの光の一部は該ビー
ムスプリンタ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3oか
らの光の一部は該ビームスプリンタ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の光ヘツド本体フレーム1)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に蓋56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。
尚、このM56は着脱可能な様に貫通孔54にかぶせて
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、本体側からのノイ
ズ電流が発光源に到来することがないので、発光源の動
作は常に安定であり、正確な情報記録再生を行なうこと
ができ、更に発光源の寿命も長くなる。
【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(a)、 (b)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(alは直交ミラー付近の部分斜視図であり、第
9図(bl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1)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図はフォーカシン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、5.5’: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、1):光
へ・ソド本体フレーム、12:ルーフミラー、13:ア
クチュエータ、14:ピックアップレンズ、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:
ビームスプリッタ、28.30:センサ、29.31:
センサ支持板、52.54F貫通孔、56:蓋、58:
蓋体、60:観測機器、101:光カード、102.〜
102z:クロツクトラック、103.〜1032:)
う・ノキングトラック、104、〜104:+:記録領
域、i25+。 125□ :情報トラック、S、−33:光ビームスポ
ット。 代理人 弁理士 山 下 穣 平 第5 図 旧 第8図 第9図(o) ■ 第1)図 第13図 第14図 第15図 第16図 第17図 102240口口口口ロロロロ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光源部、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、光源部の発光源ま
    たは該発光源及びその支持手段を本体側と電気的に絶縁
    するための手段が設けられていることを特徴とする、光
    ヘッド。
  2. (2)絶縁手段が熱伝導性に優れた材料からなる、特許
    請求の範囲第1項の光ヘッド。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2004088357A1 (de) * 2003-03-31 2004-10-14 Robert Bosch Gmbh Messgerät zur berührungslosen abstandsmessung, insbesondere laserentfernungsmesser

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