JPS6366741A - 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 この発明は、ＤＡＤ　（ディジタル・オーディオ・ディ
スク）　、ＤＲＡＷ　（追記可能型）ディスク等のディ
スク媒体に適用される、光学的に情報を再生し、または
情報を記録・再生する光ヘッド装置に関する。

従来の技術 ＤＡＤ％ＤＲＡＷディスク等に適用される光ヘッド装置
は、従来、例えば第５図に示すように構成されていた。

第５図において、光ヘッド装置本体の一方側には、半導
体レーザ２が配設されている。本体１には、半導体レー
ザ２から出射されるレーザ光の出射光軸方向にフリメー
タレンズ３、ビームスプリッタ４．４５度ミラー５がこ
の順に配設されている。本体１の他方側には、２軸アク
チュエータ６が配設され、この２軸アクチュエータ６に
対物レンズ７がハーフミラ−５の直上方に位置し、ディ
スク媒体りと対向して２次元駆動可能に支持されている
。そして、対物レンズ７を通してディスク媒体りに照射
されたレーザ光の戻り光が、対物レンズ７を通した後、
ビームスプリッタ４を介して偏向される方向には、平凹
レンズとシリンドリカルレンズからなる非点収差発生レ
ンズ９、受光面が４分割された光検出器８が配設されて
いる。

光ヘッド装置本体１は、図示しないリニア送り機構に支
持されてディスク半径方向にリニア送りされる。

この光ヘッド装置において、半導体レーザ２から出射さ
れたレーザ光は、コリメータレンズ３、ハーフミラ−４
，４５度ミラー５を介して対物゛レンズ７に導かれ、デ
ィスク媒体りに集光される。対物レンズ７を通して集光
されたビームスポットは、ディスク媒体りの周方向に形
成した情報トラックのピット列に照射される。ディスク
媒体りからの戻り光は、ビームスプリッタ４で９０°偏
向され、平凹レンズとシリンドリカルレンズからなる非
点収差発生レンズ９を通して光検出器８で受光検出され
、光電変換されて情報の読み取りが行われる。同時に光
検出器８によりフォーカスおよびトラッキングエラー信
号の検出が行われる。この２つのエラー信号により２軸
アクチュエータ６が駆動され、対物レンズ７は２軸アク
チュエータ６を介してフォーカスおよびトラッキング方
向にサーボされる。これによって、ビームスポットがデ
ィスク媒体りの情報ピット列に追従制御される。

光ヘッド装置は、リニア送り機構を介してディスク媒体
りの径方向にリニア送りされ、対物レンズ７を通して集
束されるビームスポットがディスク媒体りのプログラム
最内周にある情報ピット列から最外周にある情報ピット
列の範囲をアクセスされる。

なお、第５図示の従来例で３ビーム法により、トラッキ
ングエラーの検出を行う場合は、コリメータレンズ３の
替りに回折格子が組み込まれる。

その場合は、光検出器８上でメインビームとサブビーム
を分離するために、光学系光路長がやや長なる。また、
非点収差発生用レンズ９として、平凹レンズとシリンド
リカルレンズとを組合せたものでなく、例えば当初より
２つの凹レンズを一体成形によりブロック化してレンズ
体を構成したものが用いられる場合がある。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上述した従来の光ヘッド装置では、光学
系を構成する半導体レーザ、コリメータレンズ、ビーム
スプリッタ、４５度ミラー、光検出器等の光学部品が部
品単体毎に、オプトベース上にレーザ光光軸方向に沿っ
て平面状に配列され、かづ、その延長上に対物レンズが
２軸アクチュエータを介してオプトベース上に支持され
ているので、光学部品の点数が多いと共に、光学系全体
の占有スペースが大きくなる。更に、この種の従来装置
は、光学系構成上、必要とする部品点数や、その配列、
配置関係等が概略室まっており、略固定されたものとな
っているので、部品単体の形状、構造や、その配列等を
どのように工夫したとしても、装置の軽量、小型化には
限界がある。

特に最近のように、可搬型で超小型のＣＤプレーヤに適
用される光ヘッド装置にあっては、高いサーボ追従特性
を得る必要があり、光ヘッド装置自体の慣性質量を下げ
た方が、限られたサーボ系の電力で効果的な特性が得ら
れるので、そのためにもより一層の小型化を進める必要
があるが、上述のように従来構造の光ヘッド装置では、
軽量、小型化に限界があり、何らかの対策が望まれてい
る。

この発明は以上の点に鑑みなされたものであって、光ヘ
ッド装置を格段に小型化することを目的とするものであ
る。

問題点を解決するための手段 この発明は、半導体レーザのパンケージのレーザ光出射
側に平板ハーフミラ−より成る斜め窓部をレーザ光光軸
に対して傾斜して形成し、その表面一部を全反射ミラー
面で形成すると共に、前記パッケージ内部に４分割光セ
ンサを配設し、前記窓部に入射する戻りレーザ光がハー
フミラ−を介し全反射ミラー面で反射された後、該ハー
フミラ−を通して非点収差結像するようにし、かつ前記
パッケージの窓部前方にディスク媒体と対向する対物レ
ンズを取付けて光学ユニットを構成し、この光学ユニッ
トを対物レンズの２次元アクチュエータに装着したこと
を特徴としている。

作　　　　用 光ヘッド本体は、半導体レーザ部分が光学ユニットを構
成し、これに対物レンズを取付けた最小限の部品点数で
構成され、かつ半導体レーザ部分に対物レンズを合わせ
た最小限め大きさで構成される。この最小限の大きさを
持つ光ヘッド本体は対物レンズを２次元駆動する２軸ア
クチュエータに装着され、光ヘッド装置が構成される。

したがって、２軸アクチュエータの大きさの範囲で光ヘ
ッド装置が構成可能になる。

レーザ素子から出射したレーザ光は平板ハーフミラ−を
通すことによって非点収差補正され、ビーム収束性が良
（なる。対物レンズを通した戻りレーザ光は、斜め窓部
に角度を持って入射し、平板ハーフミラ−で反射された
後、全反射ミラー面で全反射し、平板ハーフミラ−を透
過して非点収差が生じ、４分割光セ／すに結像する。戻
りのレーザ光は、全反射ミラー面で全反射した後、平板
ハーフミラ−を透過するので、光の有効利用が図られる
。また、光路長を十分に大きくとれる。

実　　施　　例 以下、この発明の実施例を図面にしたかって説明する。

第１図は本発明に係る光ヘッド装置の光学ユニットの一
例を示す側断面図、第２図はその分解斜視図である。

第１図、第２図において、半導体レーザのパッケージＩ
Ｏは、円盤伏基部ｌｏｔを有する略円筒状に形成され、
その内部にレーザダイオード（ＬＤ）よりなる半導体レ
ーザ素子１１が中心軸線上に位置して収められている。

パッケージ１０のレーザ光出射側の面は、レーザ光の出
射光軸Ｆに対して角度θで傾斜している。

この傾斜する面は開口されており、その開口部１０２に
平板ハーフミラ−１２が光軸Ｆに対して角度θで傾斜し
て取り付けられている。

平板ハーフミラ−１２は略楕円形状に形成されており、
その周縁部が開口部１０２の周縁部内側に貼着固定され
ている。平板ハーフミラ−１２の中央部に出射レーザ光
を透過させる斜めの透過窓Ｉ３が光軸Ｆを中心とする同
心円状に形成されている。レーザ素子１１から出射した
レーザ光は、透過窓１３を通して直進方向に出射される
。

平板ハーフミラ−１２の透過窓１３の外周縁部表面の全
周に、全反射ミラー１４が環状に形成されている。全反
射ミラー１４は、アルミ蒸着、クロム蒸着等により、ハ
ーフミラ−１２の表面側に一定厚さで形成される。その
反射ミラー面は、パッケージ１０の内方にハーフミラ−
１２と同一角度θを持って面し、平板ハーフミラ−１２
の戻り光反射面と平行に相対している。

全反射ミラー１４は、平板ハーフミラ−１２の透過窓！
３を通して入射し、その反射面で反射された戻りレーザ
光を全反射させ、再びハーフミラ−！２を通してパッケ
ージ１０の内部に入射させ、その内部に配設された４分
割光センサ１５に受光させる作用を持っている。すなわ
ち、ハーフミラ−の透過窓１３に入射した戻りレーザ光
は、その反射面で反射して出射光軸Ｆに対して所定の角
度をなし、かつハーフミラ−面に対して所定の角度をな
して全反射ミラー１４の方向に向い、そのミラー面で全
反射した後、ハーフミラ−１２を通してパッケージ１０
の内部に入射する。その際、戻り光に非点収差が生じる
。この非点収差が生じた戻り光は４分割光センサ１５に
結像する。

全反射ミラー１４と透過窓１３における戻り光入射位置
や４分割光センサ１５等との相対配置関係、あるいは出
射光軸Ｆに対する傾き角度θ等は、戻り光が復路を形成
する所定の光路に沿い、（ハーフミラ−１２による反射
→全反射ミラー１４による全反射→ハーフミラ−１２の
透過）を経て４分割光センサ１５に正しく導かれるよう
に設定される。

４分割光センサ１５は、パッケージｌＯの内部のレーザ
素子１１の側部近傍に配設されている。戻り光が平板ハ
ーフミラ−１２の透過窓１３の反射面から全反射ミラー
１４の方向に偏光し、４分割光センサ１５に至る復路の
光路長は、ハーフミラ−１２で反射した光を更に全反射
ミラー＋４で全反射させた後、ハーフミラ−１２を通し
て入射結像させるようにしであるので、十分に長く取れ
る。

パッケージ内部のレーザ素子０の後方にＰＩＮフォトダ
イオード１Ｂが配設されている。このＰＩＮフォトダイ
オード１６により、レーザ素子！Ｉのリアエミッション
を検出し、その信号で図示しないＡＰＣ（オートマチッ
ク・パワー・コントロール）回路を駆動してレーザ素子
１！の自動出力制御が行われる。

パッケージＩＯには、レーザ光出射側から筒状のカバー
１７が嵌装されている。カバー１７の前面（レーザ光出
射面）は開口されており、ここにディスクＤに対向する
対物レンズ２０がレーザ光の出射光軸Ｆと中心軸を同軸
にして装着されている。

レーザ素子１１から出射されたレーザ光は、収束系に斜
めに配置された平板ハーフミラ−Ｉ２の透過窓１３を通
して非点収差補正され、対物レンズ２０で集光すれてビ
ームスポットとなり、ディスクＤ（７）面に照射される
。対物レンズ２０は、平板ハーフミラ−１２を透過した
レーザ光がビームスポットとなってディスクＤの面に正
しく焦点を結ぶように、ハーフミラ−，１２のレーザ光
出射側前方にディスクＤと対向して配設される。

ディスクＤに照射されたレーザ光はピットで変調を受け
、その反射戻り光は、平板／１−フミラー１２の透過窓
１３に入射し、その面で反射されて全反射ミラー１４の
方向に向い、そのミラー面で全反射した後、平板ハーフ
ミラ−１２を通してパッケージｌＯの内部に入射し、４
分割光センサ１５に導かれ、非点収差結像される。その
４分割された受光素子の各々の電圧に変換された出力を
■、■、■、■とすると、第３図のようにその総和（■
＋■＋■＋■）をとることにより再生ＲＦ信号か得られ
る。また、第３図に示すようにフォーカスエラー信号は
、（■＋■）−（■＋■）、トラッキングエラー信号は
、（■＋■）−（■＋■）のように、夫々差動アンプを
介して差動出力をとることによって得られる。その際、
フォーカスエラー信号の検出は、レーザ光が斜め平板ハ
ーフミラ−１２を通過することによる非点収差発生を利
用した非点収差法によって行われる。また、トラッキン
グエラー信号の検出はプッシュプル法で行われる。この
トラッキングエラー信号は、周知のヘテロダイン法によ
っても検出可能であり、より確実な検出が行える。

以上のように、半導体レーザのパッケージ内部に光学系
を形成するレーザ素子１１をはじめ、平板ハーフミラ−
Ｉ２．４分割光センサ１５、全反射ミラー１４等が収納
配設され、これらとパッケージＩＯのカバー１７に装着
した対物レンズ２０とによって光ヘッド本体である光学
ユニットが構成されている。

したがって、従来の光ヘッド装置とは光学系の基本構成
を全く異にし、光ヘッド本体が半導体レーザのパッケー
ジと略同−の大きさでユニット化して構成される。

上記のようにユニット化して構成された光ヘッド本体１
００は、第４図に示すように、対物レンズ２０を直交２
次元方向に駆動する２軸アクチュエータ３０のホルダ３
１の一端に形成した支持筒部３２に全体が嵌め込まれて
装着される。

２軸アクチュエータ３０は、ベース４０上に設置されて
いる。ベース４０は軸受４１．４１を介して平行なガイ
ドシャフト４２．４２に摺動自在に装着されている。ベ
ース４０は、図示しないリニア送り系の駆動によりガイ
ドシャフト４２．４２に沿ってディスクＤの半径方向に
リニア送りされる。これによって、光ヘッド本体１００
がトラッキング方向に高速アクセスされる。

２軸アクチュエータ３０は、電磁駆動方式のものであっ
て、ヨーク体と永久磁石とから成る磁気回路と、これに
組み合わされるフォーカスおよびトラッキング制御用コ
イルとを主要構成要素としている（いずれも図示せず）
。この２軸アクチュエータ３０には、ホルダ３１が軸３
３によって軸周りに回動自在、かつ軸方向に摺動可能に
支持されている。この軸３３を中心とする回動または軸
方向の摺動により、光ヘッド本体がホルダ３１を介して
フォーカスおよびトラッキング方向に移動制御される。

フォーカス方向はスライドにより、また、トラッキング
方向へは回動により移動制御される。この移動制御は、
上記トラッキングエラー信号またはフォーカスエラー信
号を受けて、トラッキング制御用コイルまたはフォーカ
ス制御用コイルを通電励磁し、または通電を解除するこ
とによって行われる。これによって、光ヘッド本体の対
物レンズ２０を通してディスクＤに照射されるレーザ光
のビームスポットが、ディスクＤの情報ビット列に対し
てトラッキング方向およびフォーカス方向に正しく追従
制御される。

２軸アクチュエータ３０のホルダ３１は、中立位置保持
用ダンパー（図示せず）によって上記各コイルへの通電
を解除したとき、中立位置に常時復帰するように付勢さ
れている。

２軸アクチュエータ３０からは、電気的接続のためのフ
ラットケーブル３４が引き出されている。フラットケー
ブル３４は、ベース４０上に装着されたフネクタ３６を
介してフラットケーブル３５に接続されている。フラッ
トケーブル３５は、プレーヤ本体内に配設されたメイン
の回路基板（図示せず）に接続されている。

フラットケーブル３４．３５は、例えば、１２本のリー
ド線より成っている。その内の４本は、２軸アクチュエ
ータ３０をドライブするためのものであり、また、３本
はレーザ素子１１を駆動するものである。そして、残り
の５本は上記の光センサ１５に接続され、センサ１５か
らの信号を信号処理回路へ導くためのものである。

上記のような構造を持つ光ヘッド装置は、半導体レーザ
のパッケージ１０と略同−の大きさのサイズで光学ユニ
ットが構成される。この光学ユニットは、２軸アクチュ
エータのホルダに全体が２次元駆動可能に装着される。

したがって、光ヘッド装置としては、最小の部品点数で
光学系が構成され、かつ、２軸アクチュエータと略同−
のサイズで構成可能であり、従来の光ヘッドとはヘッド
構造を全く異にした漸新かつユニークで、格段に小型化
された超小型かつ軽量・薄型の光へノド装置が提供可能
である。また、これによって、ヘッド装置の慣性質量が
大幅に低減し、低消費電力でより高いサーボ追従特性が
得られるようになり、高速ランダムアクセス等に適し、
かつ可搬型のＣＤプレーヤ等に適用して極めて好適なへ
、ド構造が得られる。

また、斜めに配置された平板ハーフミラ−１２が結果的
にレーザ光の非点収差補正を兼ねるので、ビーム収束性
が良く、再生信号のＣ／ＮまたはＳ／Ｎの改善が可能で
あり、掻く少数の光学部品を用いた本装置のような、極
めてフンバクトで光路長の短い系であっても、良好な信
号再生が行える尚、上記実施例では、全反射ミラー１４
を平板ハーフミラ−１２の透過窓１３を囲う全周に渡っ
て形成しであるが、その一部にのみ形成するようにして
ても良い。要するに、ハーフミラ−１２で反射した戻り
光を全反射させてパッケージ内部に入射される位置に全
反射ミラーが有れば良い。

発明の詳細 な説明したように、この発明によれば、掻く少数の光学
部品により２軸アクチュエータと略同−のサイズで装置
が構成可能であるので、光ヘッド装置の超小型化、薄型
・軽量化が従来の限界をこえて実現できる。また、最少
の光学部品点数で光学系が構成され、しかも、これらの
光学部品が半導体レーザのパッケージに組付けられ、ユ
ニット化されているので、調整作業も容易であり、信頼
性も高い。更に、従来品に比べて安価に製作できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光ヘッド装置の光学ユニットを示
す縦断面図、第２図はその分解斜視図、第３図はその信
号検出系を示す概略のブロック図、第４図は本発明に係
る光ヘッド装置の外観斜視図、第５図は従来の光ヘッド
装置を示す斜視図である。 １０　・・・（半導体レーザ）パッケージ、１２　・・
・平板ハーフミラ−１ Ｆ　　・・・レーザ光光軸、 １３　・・・透過窓、 １４　・・・全反射ミラー、 １５　・・・４分割光センサ、 Ｄ　　・・・ディスク媒体、 ２０　・・・対物レンズ、 ３０　・・・２軸アクチュエータ、 θ　　・・・傾き角度、 １１　・・・半導体レーザ素子。 特許出願人　　日本電気ホームエレクトロニクス第１図 第２図 嘉３閃

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体レーザのパッケージのレーザ光出射側に平
   板ハーフミラーより成る斜め窓部をレーザ光光軸に対し
   て傾斜して形成し、その表面一部を全反射ミラー面で形
   成すると共に、前記パッケージ内部に４分割光センサを
   配設し、前記斜め窓部に入射した戻りレーザ光が前記平
   板ハーフミラーで反射した後、全反射ミラー面で更に全
   反射し、前記平板ハーフミラーを透過して前記光センサ
   に非点収差結像するようにし、かつ前記パッケージの窓
   部前方にディスク媒体と対向する対物レンズを取付けて
   光学ユニットを構成し、対物レンズを２次元駆動する２
   軸アクチュエータに装着して成ることを特徴とする光ヘ
   ッド装置。