JPS63204523A - 光ヘツド装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ディスク形状、カード形状あるいはテープ形
状の情報担体面に光源からの光を照射し、情報の読出し
および占き込みを行なう光ヘッド装置に関し、特に光源
からの非平行光束を対物レンズを介して情報１０体面に
集光し、情報担体面の光軸方向の移動に対応した適ちな
量だけ対物レンズを光軸方向に駆動し、情報担体上に十
分小さな光スポットを作り出すオートフォーカス動作を
行なう光ヘッド装置に関する。

［従来の技術］ 情報担体に情報を記録し、あるいは記録された情報を読
出す光ヘッドにおいて、光ヘッドの小型軽ｈｉ化および
部品点数の百ｑ減による信頼性の向−Ｆまたはコストダ
ウンのため、半導体レーザー等の光源からの光束中に配
置；シされていたコリメーターレンズを省略し、有限距
離結像の対物レンズを用いた光ヘッド装置が開発されて
いる。

第６図は、この有限系対物レンズを用いた光ヘッド装置
の従来例を示す構成図である。

同図において、半導体レーザーｌから射出した発散光束
はビームスプリッタ−２を透過して有限系対物レンズ３
に入射し、その有効径４により有効口径に制限を受けた
後、収束光束となって情報相体の透明基板９に入射し、
情報担体面ｌＯ上に微小スポットを生じる。このとき生
じるスポットの強度が１／ｅ２直径ｄは、対物レンズ３
の収差が上方に補正されていると、次式で与えられる。

入 ｄ＝０．８７−　　・・・・・・　（１）ｎＢＩｎ　　
ψ０ ここで入は光源からの光束の波長、ｎは透明基板９の屈
折率であり、角度ψ０は最周辺光束が光軸となす角度で
ある。

いま、基板９が面ブレにより光軸方向にＸだけ変位した
とすると、対物レンズ３は、情報担体面ｌＯ上に光源１
の像が正確に生じるように適当な量だけ移動する必要が
ある。このとき対物レンズ３は有限距離の結像光学系で
あるために、光源ｌの情報記録面１０への結像倍率も変
化し、同時にレンズ３から情ｆ４ＪＪ′ｇ体面１０まで
の距離文ｏも交１に変化する。

情報担体面１０で反射された光束は対物レンズ３を透過
した後、ビームスプリッタ−２で反射されてセンサーレ
ンズ５を通り、センサー６に入射する。センサーレンズ
５はたとえば凹レンズであり、フォーカスエラーの発生
に伴なって発生するセンサー６］二での光束移動、ＩＭ
を増幅する機能を有している。

［発明が解決しようとする問題点］ 今、０′Ｓ６図において、情報担体面１０が１０’に移
動し、夫々の状態で、情報担体面１０−ヒに最小スポッ
トを生じるように対物レンズ３の位置を３′の位置に調
整すると、センサー６」二での光束の広がりは図示の実
線７１から７１′へと変化し、フォーカスエラー検出に
悪影響を生じてしまう。

第７図（ａ）および第７図（ｂ）を用いて、この悪影響
について説明する。第７図（ａ）は、同心円形の光検出
器６を用いてフォーカスエラー検出を行なっている状態
を示したものである。この光検出器６は図中太い実線で
示す内側センサー６１と外側センサー６２からなり、光
検出器ヒの光束は夫々のセンサー出力の差をとることに
よりフォーカスエラー信号の検出が行なわれる０図中の
細い実＆！；１７１内の斜線部は情報担体面１０が基準
位とにあり、対物レンズ３が合焦位置にあるときのセン
サー上の光束の広がりを示している。

ｆｆＳ７図（ｂ）は情報担体位置（横軸）に対するフォ
ーカスエラー信号の出力（縦軸）を示した図であり、図
中の実線８８は、情報担体面ｌＯが合焦位ｔから移動し
たときに検出されるフォーカスエラー信号を示している
０合焦点近傍では位置の変化にほぼ比例したフォーカス
エラー信号が検出され、この信号はサーボ回路（不図示
）に入力されてフォーカスサーボが行なわれる。

一方、第６図において情報担体１０がｌＯ′に移動し、
対物レンズ３が合焦位置３′に移動したときの光束は、
第７図Ｃａ）における破線７１′に示す広がりとなる。

このとき、光検出器６１からの出力は、光検出器６２か
らの出力よりも相対的に大きくなる。

このときのフォーカスエラー信号は第７図（ｂ）の破線
８８′に示すようにＦ丁あるいは左右方向にずれを生じ
る。フォーカスサーボ回路は、フォーカスエラー信号が
Ｏとなる様にフィードバックをかけるので、この結果１
合焦位置から外れた位置にオートフォーカス制御が行な
われてしまい、ディスク」−のスポットは大きくなって
しまう、これは読取信号の変調度低下、周波数特性の悪
化、さらには隣接トラックからのもれ込みの増大による
ジッターＩＵｌの増大、エラー率の増加を招いてしまう
。情報担体が近づいたとき、すなわち第７図（ａ）にお
いて７１″のときも同様で、フォーカスエラー信号は第
７図（ｈ）の−魚類！！ａ８８゛′となり、合焦位置変
動を生じてしまう。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の［１的は、上記従来技術の問題点に鑑み、有限
結像系対物レンズを用いた光ヘッド装置において、情報
担体位置の移動にかかわらず合焦位置に対して正確なフ
ォーカスサーボが行なわれる光へ一２ド装置を提供する
ことにある。

以上のような目的は、光源からの非平行光束を対物レン
ズを介して情報担体面に集光し、その情報担体面より反
射された光束を光検出器に導いてフォーカスエラー検出
を行なう光ヘッド装置において、前記情報担体面を反射
した光束の光検出器への光路中にその光束形状を制限す
る絞りを設けたことを特徴とする光ヘッド装置により達
成される。

［作　　用］ 上記のような光ヘッド装置によれば、 光源から発せられた発散光束は前記対物レンズを介して
情報担体面に集光され、そこで反射された光束は、前記
光検出器に導かれる途中に前記絞りにより光束の径が適
当な大きさ、適当な形状に制限されることになる。この
制限により、対物レンズの駆動による合焦位置変動を押
さえることができる。

［実施例］ 以下、本発明に係る光ヘッド装置について具体的な実施
例に基づき詳細に説明する。

第１図は本発明の光ヘッド装置の第１実施例を示す概略
構成図である。同図において、半導体レーザー光源１か
らの発散光束はビームスプリッタ−２を透過した後１円
形の開口絞り１１により有効径の制限を受け、対物レン
ズ３に入射する。

対物レンズ３は情報担体面１０の動きに対応して、最小
の光スポットを前記情報担体面に形成するように駆動さ
れる。この結果、情報担体面９からの反射光はそのまま
光路を逆進し、開口１１と一致した太さの光束としてビ
ームスプリッタ−２に入射する。ビームスプリッタ−２
で反射された光束はセンサーレンズ５に入射した後、セ
ンサー６に入射する。

本実施例では光源ｌに対して固定した位置に絞り１１が
配、没されている。このため、情報担体１０がｌＯ′に
移動し、対物レンズ３が３′に移動したときにも１合焦
位置にあればセンサー６に入射する光束７１の太さは変
化しない。

第２図（ａ）および第２図（ｂ）を用いて本発明の効果
をより詳細に説明する。

第２図（ａ）は、本発明におけるセンサー６上の光検出
部と光束の関係を示した図である。内側の光検出部６１
と外側の光検出部６２からの出力は減算器６９により差
をとられ、フォーカスエラー信号となる。斜線部７１は
合焦時の光束を示したものである０本実施例においては
情報担体の位置によらず、合焦時には同一の大きさの光
束７１が生じる。いま、センサー６の光軸方向位置を調
節して１合焦時の６１からの出力と６２からの出力が一
致する様にしておくと、フォーカスエラー信号は合焦時
にはいつでも０となる。

第２図（ｂ）は情報担体が合焦位置から外れたときに生
じるフォーカスエラーの特性を示した図であり、横軸は
情報担体の位置、縦軸はフォーカスエラー信号の出力を
示している０図中の実線８８は情％Ｊ！Ｖｌ！体が基準
位置近傍に配置しであるときのフォーカスエラー検出特
性を示したものであり、破線８８’、−・点鎖線８８″
はそれぞれ情報担体が基準位置より一１ａｍ、＋ｌ履鵬
の位置にあるときのフォーカスエラー検出特性を示した
ものである０図示の様に１合焦点においていずれの検出
特性もフォーカスエラー信号は０となる。また、わずか
にフォーカスエラー検出感度が変化するが、これは実用
１全く問題が無い。

なお１本発明の副次的な作用として、光源から対物レン
ズに入射する光州が一定になるという利点がある。第６
図図示の従来例においては、対物レンズ３の有効径４に
より光源ｌから対物レンズ３に入射する光驕が制限され
ているため、対物レンズの位けによって対物レンズに入
射する光綴が変化してしまう、この光は変化の影響は、
原理的には全信号出力の和信号で割算をすることにより
除去することができるが、現実には各センサーアンプの
非線型性、ＤＣバイアス分分箸等々より゛心気的にＡＦ
動作点のドリフトを生じる恐れがある。これに対し本発
明の第１の実施例の構成は光検出器に入射する光量をほ
ぼ一定に保つことができ信号の安定性を高めることがで
きる。

次に１本発明の第２の実施例を詔３図を用いて説明する
０本実施例においては、情ｆｇ担体１０に入射する光束
の広がりが対物レンズ３の有効径４により制限されてい
る。一方ビームスプリッター２のセンサー６側の射出端
面２ａには円形の開口１１が取付けられている。この開
口１１の大きさは、対物レンズ３が最も遠い位置３′に
移動したときにも光束径制限の機能を果たすように定め
られている。この結果、対物レンズ３の位こによらず、
センサー６に入射する光束７１の太さは同一となる。

本実施例では、情報担体１０に投射する光束の光量が対
物レンズ３の有効径４でのみ制限されるので、光量の利
用効率を無用に低下させることが無い、また、第１の実
施例のように固定した開口１１を投光光束中に配設した
場合には情＋ｇ担体ｔの光スポットの大きさは倍率変動
に比例して変動し、スポットの大きさ変動が大きかった
のに対し、第３図図示の第２の実施例ではこのスボッＩ
・径変動がある程度減少するという特長がある。なお、
当然のことながら、開口１１をセンサーレンズ５のビー
ムスプリッタ−側に設けること、あるいはビームスプリ
ッタ−２とセンサーレンズ５の間に設けることも１桂能
である。

以Ｉム前記の二つの実施例においてフォーカスエラー検
出法として同心円形の光センサーを用いたものを示した
が、本発明は他の種々のフォーカスエラー検出法と組合
せることが可能である。

そのような−例として、ナイフェツジ法によるフォーカ
スエラー検出法と組合せた本発明の第３の実施例を第４
図に示す。

第４図において、半導体レーザー１から射出された光束
はプリズム型ビームスプリッタ−２０の第一面に形成さ
れたハーフミラ−面２０ａで反射され、対物レンズ３に
入射する。情報担体面ｌＯで反射された光束は対物レン
ズ３を透過した後、再びハーフミラ−而２０ａからプリ
ズム２０内に力Ｉ：折して入射する。プリズム２０の底
面２０ｂには３つに分割された平面鏡あるいは凸面鏡２
２゜２３．２４が配設されている。該反射面２２，２３
．２４は相互に微少角だけ傾斜角が異なり、夫々の面に
入射した光束を相互に微少な角度だけ異った角度に反射
する０反射面２２，２３．２４は略円断面の入射光束に
対応した有効部と、周辺のマスク部２５より構成されて
いる。

マスク部２５には吸収塗料が塗布されていて入射光束を
吸収するか、あるいは反射防止コーティングが行なわれ
ていて入射光が下に通過するようになっている。この結
果、有効径が制限された光来はハーフミラ−而２０ａで
全反射された後、プリズム２０の第３の而２０ｃを通過
して空気中に射出し、センサー６に入射する。つまりマ
スク部２５がＴ１１１記実施例における開口１１の働き
をしていることになる。センサー６上の光検出部６Ｇ。

６３はそれぞれ反射面２３．２４からの光束を検出し、
オートトラッキングが行なわれる。また。

反射面２２で反射された光束は光検出部６４と光検出部
６５の境界にスポットを形成する。情報担体面ｌＯの光
軸方向の動きに伴いセンサー６上のその光スポットは収
束あるいは発散する。この結果、光検出部と６４と光検
出部６５との出方の差をとることによりフォーカスエラ
ー検出が達成される。

第５図を用いて第４図の実施例における本発明の効果を
さらに説ＩＪ１する。

第５図（ａ）は、ナイフェツジ法のフォーカスエラー検
出の光スポットが光検出部６４．６５上に生じた様子を
模式的にあられした図である。

本実施例では、対物レンズ３が最も遠くなり、光束広が
りが最小となった状態に合わせて開［１の大きさが定め
られている。この結果、合焦状ｙ８では光検出部６４お
よび光検出部６５上に生じる光束の大きさは一定であり
、必ず０のフォーカスエラー信号が得られる。一方、本
発明における開口絞り（即ち、マスク部２５）を用いな
い場合には、第５図（ｂ）の７１　、７１　’　、　７
１　”に示すように、′たとえ合焦状態であっても光束
の広がりが変化してしまう。この光束の広がりの変化は
フォーカスエラ一時と完全に相似であり、特別な補正１
段を用いること無しに誤った合焦位置にフォーカスサー
ボがかかるのを防止することはできない。

以−に、同心円法およびナイフェツジ法によるフォーカ
スエラー検出法を例にとって本発明の原理および効果を
説明したが、本発明と組合せることのできるフォーカス
エラー検出法はこれら以外にも多数存在する。たとえば
短回状の光検出部を多数配列し、内側と外側の光検出器
からの出力差をとってフォーカスエラー検出を行なう方
法等においても１本発明は全く同様に適用できる。

また、開口の形状も円形、半円形以外に長方形、ＩＦ方
形等、種々のものが使用可ｔＥである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光ヘッド装置の第１実施例を説明する
光ヘッド装置の光学配置図である。 第２図（ａ）、（ｂ）は本発明の第１実施例の効果を説
明するための図で、それぞれ光検出器上の光束とフォー
カスエラー検出特性をあられした図である。 第３図は本発明の第２実施例をあられす光ヘッド装置の
光学配置図である。 第４図は末完１５１の第３実施例をあられす光ヘッド装
置の斜視図である。 第５図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の第３実施例の
効果を説明するための図で、光検出器上の光束をあられ
す図である。 第６図は従来例の光ヘッド装置の光学配置をあられす図
である。 第７図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ従来例の問題点を説明
する図である。 ｌ二本導体レーザー光源 ２：ビームスプリッタ− ３：有限結像系対物レンズ ９：情報担体基板 ｌＯ二情報担体面 ５：センサーレンズ ６：センサー ６１〜６ｏ　：センサーＬの光検出部 ７１：基酵位置で合焦時の光束の広がり１１：開口 ２０ニブリズム型ビームスプリツタ− ２１：ハーフミラ−面 ２２．２３，２４：分割された反射面 代理人　　　弁理士　　　山下穣平 第１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源からの非平行光束を対物レンズを介して情報
   担体面に集光し、その情報担体面より反射された光束を
   光検出器に導いてフォーカスエラー検出を行なう光ヘッ
   ド装置において、前記情報担体面を反射した光束の前記
   光検出器への光路中にその光束形状を制限する絞りを設
   けたことを特徴とする光ヘッド装置。
2. （２）前記絞りは前記情報担体より前記光検出器に至る
   光束にのみ機能し、前記光源から前記対物レンズに至る
   光束には機能しない位置に配設されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の光ヘッド装置。
3. （３）前記絞りは、前記光源からの前記情報担体へ向か
   う光束と前記情報担体から前記光検出器へ向かう光束を
   分離する光分割器と一体に構成されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第２項記載の光ヘッド装置。