JPS62285237A - 光ヘツド - 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】 ３、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。

〔従来技術〕

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（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。

コマーシャルベースで供給される光カードとしては米国
ドレクスラーテクノロジー社（［）ｒｅｘｌｅｒＴｅｃ
ｈｎｏｌｏｇｙ　　Ｃｏｒｐ、）の光メモリ−カードが
一般に知られており、かつ現在実用化されている唯−の
光カードである。

光カードに情報を記録又は再生する技術は基本的には光
ディスクにおいて用いられる技術と同様である。従来の
光ディスク、コンパクトディスク等はアクリル、ポリカ
ーボネート等のプラスチック材料に成形技術によって情
報の記録又は再生時に必要なトラックガイド等のパター
ン（以下プリグループ、ＰＧと称す）を形成し、この上
に媒体材料を塗布又は蒸着して製造される。ＰＧの形状
、高さは良好なトラッキング又はフォーカスサーボ信号
を行なうために極めて精密にコントロールされる。ＰＧ
の断面形状はできるだけ明瞭なエツジを有する矩形１台
形又は三角形であることが望ましく、またその高さは例
えばいわゆるプッシュプル方式でトラッキング信号を得
る場合にはλ／８の奇数倍（λは記録再生に用いる光の
波長）のときに最もコントラストの良い良好な信号が得
られる。

これらの場合のトラッキング誤差信号は第６図に示す、
いわゆる８字カーブと呼ばれる曲線になることは良く知
られている。

一般に該８字カーブは振幅（Ｖｐ−ｐ）が大きく、引込
み範囲（Ｗ）が広いほど安定したサーボがかかり良好な
記録、再生を行なうことができる。

また媒体の反射率は場所によらず一定で、ＰＧ部の凹凸
だけを有し光学的にはほぼ純粋な位相物体となっている
。良好なサーボ信号を得るためにはできるだけ上述のよ
うな条件に近づけることが必須であり、そのため各種の
技術が開発されてきた。

これに対して、前述のドレクスラー・テクノロジー社の
光メモリ−カードは銀塩フィルムにドレクソン処理と呼
ばれる現像処理を施して媒体を製造する。そのため該媒
体上に形成されたＰＧは成形によって作られたＰＧとは
異なりなだらかな曲線をもつマウンド状の断面形状を有
する。しかもＰＧの高さは成形によって作られたＰＧは
ど一定でなくばらつきが大きい。例えば、本件出願人の
分析によれば、ＰＧの高さは０．１μｍ〜０．２μｍの
範囲でばらつくことがあり、これは前述の光ディスクの
場合の高さλ／８を制御する場合に比べると大きな誤差
を有する。又、媒体表面の反射率も均一ではなく、トラ
ック部と非トラック部ではほぼ同一の反射率の場合もあ
れば、トラック部のほうが相対的にｌＯ〜３０％程度低
い場合もある。つまり光学的に言えば上記ＰＧは純粋な
位相型物体ではなく位相と振幅混合型の物体であるとい
える。

従って該光メモリ−カードのＰＧは従来の光ディスク等
で用いられるトラッキングサーボ技術をそのまま適用す
ると、従来のサーボ信号とは異なる、かつ不安定な信号
になり、正確なトラッキングが困難となる。

〔発明の概要〕

本発明の目的は、ＰＣの形状が正確に制御出来ない媒体
に対して、安定した良好なサーボ信号を得ることが可能
な光ヘッドを提供することにある。

本発明によれば以上の如き目的は光エネルギーを用いて
情報記録媒体上に情報を記録及び／又は再生を行なう光
学的情報記録再生装置に用いられる光ヘッドにおいて、
該光ヘッドは隣接する２つの光検出器に入射するトラッ
キング用光束の差出力を用いて情報の記録又は再生のた
めのトラッキングを行なうものであって、かつ該光検出
器上にトラッキングに用いられる光束を集光するだめの
集光レンズに入射する光束の実効ＦナンバーをＦ１光束
の波長をλとするとき、前記光束の前記集光レンズによ
る結像位置から前記光検出器までの距離りが前記結像位
置の遠方 ０２λＦ２≦Ｌ≦２λＦ２ の範囲にあることを特徴とする光ヘッドによって達成さ
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（ａ）、　　（ｂ）は本発明による光ヘッドの光
学系配置図である。同図（ａ）は光ヘッドの平面図、同
（ｂ）はその一部を側面から見た図をあられす。

先ず、第１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。

Ａ９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（、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を通過して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ｌＯ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１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１０により生せしめられた３本の光ビームは、
第１図（ｂ）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１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、該ビームスプリッタにより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ッタである
のが好ましい。即ち、光カード１０１の記録面には付傷
防止のための保護層を付することかできるが、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から発させられる光は
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
ームスプリッタは、たとえばガラス−誘導体（たとえば
５ｉｎ）−銀一誘導体一ガラスの様な構成により実現す
ることができる。ここで、誘導体層、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１
８の焦点位置より遠方に配置されている。

第２図（ａ）、　　（ｂ）にそれぞれ該センサへ２８゜
３０の拡大図を示す。

第２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つの受光部には光カード面に形成され
た３つの光ビームスプリッタの像がそれぞれ結像せしめ
られる。該センサ２８からはＡＴ傷信号得ることができ
る。

第２図（ｂ）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。

光カードとしてはドレクスラ・テクノロジー社（Ｄｒｅ
ｘｌｅｒ　　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　　Ｃｏｒｐ）の光
メモリ−カードが実用に供されている。該カードに用い
られている媒体は銀塩フィルムにＤｒｅｘｏｎプロセス
と呼ばれる処理を施して製造されるが、該媒体上に形成
されたトラッキングトラックやクロックトラックは光学
的にみると光ディスクの如くトラック部が凹凸の段差を
持つのみでその反射率が一様ないわゆる位相物体ではな
（、トラック部は周辺と反射率が異なりかつ段差も有す
る位相振幅混合型の物体である。しかもトラックの断面
形状は光ディスクの如くシャープなエツジをもつ矩形あ
るいは台形ではな（、なだらかなマウンド状を呈してい
ることは既に述べた。かかる特徴を有する光カードにお
いては光ディスクとは異なったサーボ信号が得られる。

光ディスクにおいてはトラッキング信号を検出するため
にセンサを配置する位置を、いわゆる瞳面プッシュプル
方式などで知られるようにカード面で反射された光束が
ピックアップレンズを通ってセンサレンズに入射するま
での間の平行光束の部分、あるいはセンサレンズ通過後
、センサレンズの焦点に至るまでの間の光束がスポット
に結像されない位置に置かれることが多い。

あるいは媒体が完全な振幅物体即ちトラック部の反射率
がＯの場合には光センサをセンサレンズの焦点位置に置
いたときに信号のコントラストが最も良（、良好なサー
ボ信号を得ることができる。

しかるに上述の如き位相振幅混合型の物体から成る光情
報記録媒体の場合には、本件出願人の検討によれば以下
の如き特徴を有することが明らかになった。

光スポットがトラッキングトラック上からずれることに
よって光センサ２８ａ、　２８ｂあるいは２８ｃの分割
センサの差信号があられす誤差曲線は光センサと光スポ
ットの集光点との位置関係によって変化する。第３図は
第１図（ａ）に示した光学系のうちセンサレンズ１８と
光センサ２８の部分だけを抽出した図である。センサレ
ンズ１８と光センサ２８の間に介在するミラー、ビーム
スプリッタ−等は省いである。光カードによって反射さ
れた光束５０はピックアップレンズが光カードに対して
合焦の位置にあれば平行な光束となってセンサレンズ１
８に入射し、その焦点Ａ２の位置にスポットを結ぶ。

（ビームウェストを形成する。） これに対し、光センサ２８を焦点の前方ＡＩの位置に置
いたときに得られるトラッキング誤差曲線は第４図（Ａ
＋）に示すようにトラッキングの引込み範囲Ｗが比較的
狭いＳ字状のカーブを示した。

光センサ２８の位置を焦点よりさらに前方に移動しても
Ｗの大きさにはほとんど変化しなかった。

次に光センサ２８を焦点Ａ２の近傍で焦点深度の約１／
１０程度の範囲に移動すると、誤差曲線は第４図（Ａ２
）に示すように形が変化し、Ｓ字状を呈しないだけでな
く、その振幅も小さくなりサーボの観点からは好ましく
ない状態となった。

さらに光センサ２８の位置を遠ざけていくと、焦点深度
の範囲内においては同図（Ａ３）に示すように引込み範
囲が広（、かつ振幅も大きなＳ字状曲線が得られた。ま
た光センサを徐々に遠ざけるにつれ引込み範囲はそれに
応じて広がる傾向が確かめられた。

光センサ２８の位置が焦点深度の範囲を超えて遠方に遠
ざかると引込み範囲は広がるが振幅は徐々に小さくなっ
た。

以上の事実に基き、光センサ２８を光スポットの集光位
置Ａ２の後方０．２λＦ２〜２λＦ２（λはＬＤの波長
、Ｆはセンサレンズ１８に対する光束５０の実効Ｆナン
バー）に設置したとき最も良いトラッキング信号が得ら
れ、安定した記録・再生を行なうことが出来た。

一方、フォーカシング信号は、既に説明したように光セ
ンサの検出面上での光スポットの移動量として検出され
るのでこれは光センサの位置に影響されず、センサレン
ズの深度内であればどの位置でも同様の誤差信号を得る
ことができる。

上記実施例においてはビームスプリッタを介して２つの
光センサが等価な位置に配置されている例を用いて説明
したが本発明の主旨は何らこれに限定される事な（、必
ずしも等価な位置になくてもよい。

第５図は本発明の第２の実施例を説明する図である。

図中２は半導体レーザ（ＬＤ）、３２は偏光ビームスプ
リッタ−１３４は１／４波長板、１４は対物レンズ（ピ
ックアップレンズ）、１０１は光カード、３６は無偏光
ビームスプリッタ−１３８はシリンドリカルレンズ、４
０はＡＦ用先光センサ４２はＡＴ用先光センサあられす
。

ＬＤ２より出射した光束は偏光ビームスプリッタ−３２
及び１／４波長板３４からなるアイソレート光学系、対
物レンズ１４を経て光カード１０１上に到達し、必要に
応じて該光カード上に情報を記録又は再生する。

光カード１０１で反射された光束は１７４波長板３４を
通過し、偏光ビームスプリッタ−３２で反射された後、
無偏光ビームスプリッタ−３６によってほぼ等強度の２
つの光束に分割される。該光束の一方はシリンドリカル
レンズ３８を経てＡＦＦセンサ４０で受光され、いわゆ
る非点収差法によるフォーカスサーボ信号を発生する。

他方の光束はＡＴＴセンサ４２上に到達してトラッキン
グサーボ信号を発生する。図示はしないがＡＴＴセンサ
は光カード１０１上に形成されたトラッキングトラック
と略直交する方向に２分割された２つのセンサより成り
、該センサの差信号を用いてトラッキングを行なうもの
とする。

本実施例の場合、ＬＤ２より出射した光束をコリメート
するためのコリメーターレンズは存在せず、ＬＤ２の発
光部と光カード１０１は対物レンズ１４を介して有限結
像の関係になっている。即ちＡＴセンサ４２に光束を集
光するレンズは対物レンズ１４が兼用することになる。

本実施例の如き光学系配置はコンパクトディスク（ＣＤ
）用光ヘッドに多く用いられる。本実施例において、Ａ
ＴＴセンサ４２は偏光ビームスプリッタに対してＬＤ２
の発光部と等価な位置即ち対物レンズが光カード１０１
に対して合焦状態にあるときの反射光束の集光位置（ビ
ームウェスト位置）Ｂよりも遠方に配置されている。

その位置は、対物レンズに対する光束の実効Ｆナンバー
をＦ、ＬＤの波長をλとするとき、位置Ｂより遠方０．
２λＦ２〜２λＦ２の範囲内に置かれたときが最も良好
なトラッキング信号を与えるものである。その理由は第
１の実施例で説明したことと同じであるから説明は省略
する。

〔発明の効果〕

以上実施例を用いて説明したように、本発明の方法によ
れば従来の光カードの如くプリグループの形状や光学的
特性が正確に制御されていない不完全な媒体に対しても
何ら新規な部材を追加することなく、容易な手段で安定
なトラッキングサーボ信号を得ることを可能ならしめ、
かかる光ヘッドを用いた光情報記録再生装置の安定性、
信頼性の向上に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、　　（ｂ）、第２図（ａ）、　　（ｂ）
、第３図及び第４図は本発明の第１の実施例を説明する
図、第５図は本発明の第２の実施例を説明する図、第６
図は従来技術におけるトラッキング誤差カーブを説明す
る図である。 ２・・・半導体レーザ、　４・・・コリメータレンズ、
６・・・光ビーム整形プリズム、　８・・・円形開口、
１０・・・回折格子、１２・・・ルーフミラー、１４・
・・ピックアップレンズ、１６．２０．２２．２４・・
・ミラー、１８・・・センサレンズ、２６・・・ビーム
スプリッタ、２８．３０・・・センサ、１０１・・・光
カード、３２・・・偏光ビームスプリッタ、３４・・弓
／４波長板、３６・・・無偏光ビームスプリッタ、 ３８・・・シリンドリカルレンズ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光エネルギーを用いて情報記録媒体上に情報を記録及び
   ／又は再生を行なう光学的情報記録再生装置に用いられ
   る光ヘッドにおいて、該光ヘッドは隣接する２つの光検
   出器に入射する光束の差出力を用いて情報の記録又は再
   生のためのトラッキングを行なうものであって、かつ該
   光検出器上にトラッキングに用いられる光束を集光する
   ための集光レンズに入射する光束の実効ＦナンバーをＦ
   、光束の波長をλとするとき、前記光束の前記集光レン
   ズによる結像位置から前記光検出器までの距離Ｌが前記
   結像位置の遠方 ０．２λＦ＾２≦Ｌ≦２λＦ＾２ の範囲にあることを特徴とする光ヘッド。