JPH0758554B2

JPH0758554B2 - 光学式ヘッド装置

Info

Publication number: JPH0758554B2
Application number: JP63151651A
Authority: JP
Inventors: 学小池; 信介鹿間; 英一都出; 徹吉原; 孝斎藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1988-06-20
Filing date: 1988-06-20
Publication date: 1995-06-21
Anticipated expiration: 2010-06-21
Also published as: JPH01319137A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、光を用いて情報の記録，再生，消去を行な
う光学式情報処理装置、特に情報記憶，再生用光ビーム
の光軸と情報記憶媒体の記録面との角度を補正する光学
式ヘッド装置に関するものである。

［従来の技術］従来の光学式ヘッド装置を第11図乃至第15図を用いて説
明する。図において、１は拡散光束を出射する光源であ
る半導体レーザ（以下LDという）、２は上記LD1からの
出射光束、３は上記出射光束２を集光位置が異なる３つ
の光束に分離する回析格子、７は上記出射光束２を平行
光束2aにするコリメートレンズ、５は上記平行光束2aを
情報記憶媒体である光ディスク６上に集光する集光手段
である集光レンズであり、上記光ディスク６は同心円上
に情報を記憶したトラック８を有する。４は上記出射光
束２を反射し、上記コリメートレンズ７に入射させ、か
つ上記光ディスク６からの反射光束2bを上記出射光束２
と分離する平板状のビームスプリッタであり、このビー
ムスプリッタ４は、１次回折光である反射光束2bに非点
収差を与えるため格子周期が開口内で徐々に異なる縞形
状を有し、上記反射光束2bを非点収差を与えられた光束
とする。10は上記反射光束2bを受光する第１の光検知器
である。この第１の光検知器10は、第12図に示すよう
に、内部が各光素子11a〜11dに４分割されメイン反射光
束2tを検知するメイン検知部11tと、このメイン検知部1
1tの両側に配置された光素子11e,11fとからなり、上記
各光素子11a〜11fの出力信号に基づいて各演算を行なう
演算素子12,13,16と、位相補償回路18,19とを有する。2
0,21は第１の駆動手段であるフォーカッシングアクチュ
エータ及びトラッキングアクチュエータであり、フォー
カッシングアクチュエータ20は、上記集光レンズ５を光
軸方向（±Ｚ軸方向）に駆動し、トラッキングアクチュ
エータ21は上記集光レンズ５をトラック８と直角方向
（±Ｘ軸方向）に駆動する。26は上記光ディスク６を回
転させるモータである。上記集光レンズ５は、第15図に
示すように、上記出射光束2aを集光する集光部5aと、こ
の集光部5aを保持するフランジ部5bと、この集光レンズ
５をフランジ部5bを介して各アクチュエータ20,21に取
付ける取付け部5cとからなり、一体に成形または加工さ
れている。

上記構成において、LD1から出射された出射光束２は、
回折格子３により３つの出射光束２に分離される。次に
上記出射光束２はビームスプリッタ４によって反射さ
れ、コリメートレンズ７及び集光レンズ５により、光デ
ィスク６の透明基板25を介して３つの無収差の集光スポ
ット9a,9e,9fとして光ディスク６の記録面27上のトラッ
ク８に照射される。そして光ディスク６から拡散反射さ
れた反射光束2bは再び集光レンズ５及びコリメートレン
ズ７を介してビームスプリッタ４に入射，透過し、出射
光束２と分離され、このビームスプリッタ４を透過する
ことにより非点収差が与えられた反射光束2bとなって第
１の光検知器10に入射される。上記第１の光検知器10は
光ディスク６上の集光スポット9aが合焦状態にあるとき
に、反射光束2bが最小円となる光軸方向（Ｚ方向）位置
に置かれている。このとき反射光束2bは３つの反射光束
2t,2e,2fからなり、反射光束2tはメイン光検知器11t
に、反射光束2eは光素子11eに、反射光束2fは光素子11f
に受光される。上記メイン光検知部11tの各光素子11a〜
11dにより反射光束2tを検知して信号を出力し、演算素
子16が上記出力に基づいて［11a＋11b＋11c＋11d］の演
算を行ない再生信号である和出力V_HFを得、図示しない
回路によってトラック８の情報を読取ることができる。

しかし、上記光ディスク６は、通常においてモータ26の
回転中心と光ディスク６の中心とが取付け誤差等により
一致していない。そのため回転によりトラックズレを生
じる。上記トラックズレ検知を行なう方法はツインスポ
ット法が公知である。情報の読出は集光スポット9aで行
なうためにトラック８の上に正しく照射されなければな
らないので、集光スポット9a,9e,9fを結ぶ線は、トラッ
ク８と少し傾くように配置されている。上記集光スポッ
ト9e,9fは拡散反射してそれぞれ反射光束2e,2fになり、
コリメートレンズ7,集光レンズ５およびビームスプリッ
タ４を介して光素子11e,11fに受光される。この光素子1
1e,11fの出力（集光スポット9e,9fの反射強度差）を演
算素子13によって差動出力を得、位相補償回路18により
トラックズレに比例した出力、すなわちトラッキングエ
ラー信号V_ATが得られる。このトラッキングエラー信号V
_ATをトラッキングアクチュエータ21に印加して作動さ
せ、集光スポット9aを絶えずトラック８の中心に集光さ
せる。

また、光ディスク６の面は、通常平坦ではなく、回転に
より面振れを生じ、焦点ズレが発生する。

この焦点ズレ検知方法としては、光ディスク６からの反
射光束2bに非点収差をあたえ、光束の形状変化から焦点
ズレを検知する非点収差法が公知である。以下、焦点ズ
レの検知方法を説明する。上記ビームスプリッタ４は反
射光束2bに非点収差を与える。このとき第１の光検知器
10のメイン光検知器11tの検知領域で反射光束2tが光デ
ィスク６における集光レンズ５の焦点位置のズレより円
から遠近により楕円方向が90゜異なるように変化する。
すなわち第12図の基準状態の反射光束2tから、焦点位置
より光ディスク６が近づくときには反射光束2t₁、遠ざ
かるときには反射光束2t₂のように変化する。この反射
光束2tの変化を光素子11a〜11dにより検知する。上記光
素子11a〜11dはそれぞれの受光量に応じた出力を出力
し、演算素子12によって［（11a＋11c）−（11b＋11
d）］の演算を行なって比較出力を得、位相補償回路19
により焦点ズレに比例した出力、すなわちフォーカシン
グエラー信号V_AFを得る。このフォーカシングエラー信
号V_AFをフォーカシングアクチュエータ20に印加して作
動させ、光ディスク６上の集光スポット９の焦点ズレを
補正する。以上のように従来の光学式ヘッド装置は、ビ
ームスプリッタ４を有し、ビームスプリッタ機能とフォ
ーカスズレ検知用の非点収差発生機能を１つの部品で実
現できるので構成が簡単である。また、回析格子３を有
し、ツインスポット法を用いているので安定なトラッキ
ングズレの補正を行なえる。

なお、従来より平板状ビームスプリッタ４によって発生
する非点収差の方向は、トラック８の延在方向（Ｙ方
向）に対して45゜を成すのが好ましいことが公知であ
り、このためLD1の出射光束２はＹ方向に対して45゜を
成すように配置されている。

また、従来の光学式ヘッド装置は情報の記録，再生が透
明基板25を介して行なわれる際に、透明基板25の反りや
光ディスク６のモータ26への装着時の傾き等により、記
録面27が集光レンズ５の光軸に対して垂直でなくなるこ
とがあった。すなわち、例えば厚み1.25mm程度の透明基
板25は、集光レンズ５とともに対物レンズの１要素とし
てレンズ設計におりこまれているが、上記透明基板25が
傾くとコマ収差が発生し、本来記録，再生すべきトラッ
ク８の隣接トラック8a,8bからのクロストロークが増加
するという問題があった。この現象は、とりわけアナロ
グ信号の記録された光学式ビデオディスク等において画
質を劣化させる大きな問題点となっていた。従来の光学
式ヘッド装置では、上記問題点を解消するために、チル
トサーボによって集光レンズ５の光軸と透明基板25の垂
直性が確保されていた。このチルトサーボを第13図を用
いて説明する。図において、33は筐体からなり、内部に
上記光学式ヘッド装置を有するヘッド保持部であり、こ
のヘッド保持部33は、回転軸34によって回動自在に支持
体35に支持されている。36は上記ヘッド保持部33を駆動
する第２の駆動手段であるモータ、37は上記モータ36の
軸に設けられ、上記ヘッド保持部33の端部に螺着された
スクリュー、30は上記ヘッド保持部33の上面に配置され
た発行ダイオード（以下LEDという）、31,32は光ディス
ク６で反射した反射光線30bを検知する第２の光検知器
である。上記LED30と第２の光検知器31,32とはＸ方向に
１列に配置されている。38は上記光検知器31,32の出力
を演算する減算器、39は位相補償回路である。

上記チルトサーボの動作を説明する。LED30から出射さ
れた光線30aは光ディスク６の記録面27で反射されて反
射光線30bになり、この反射光線30bは、上記LED30の両
側に配置された第２の光検知器31,32に入射する。第２
の光検知器31,32の出力は減算器38に入力され、［31−3
2］の演算が行なわれる。上記第２の光検知器31,32への
入射光量は、第13図に示すように集光レンズ５の光軸と
透明基板25が垂直状態のときに等しくなるように設定さ
れている。従って、透明基板25が第14図のようにＹ方向
を軸として傾いた場合には、第２の光検知器31,32への
入射光量がアンバランスになる。よって減算器38の出力
は透明基板25の傾きに応じて正負に変化する。減算器38
の出力は位相補償回路39を介してモータ36に印加され、
スクリュー37の回転数に応じてヘッド保持部33が回転軸
34を中心に回動される。このようにして集光レンズ５の
光軸と透明基板25とを常に垂直に保ち、コマ収差の発生
を最小限に抑えて隣接するトラック8a,8bからのクロス
トロークの増加を防止する。

［発明が解決しようとする課題］従来の光学式ヘッド装置は以上のように構成されている
ので、コマ収差の発生を防止するのにチルト検出用の光
源（LED30）を新たに設けなければならないなど付加光
学部品が必要であり、コストアップになる。また、ヘッ
ド保持部33の上面と光ディスク６の透明基板25との間に
はあまり空間的余裕がなく、LED30や第２の光検知器31,
32の配置は光学式ヘッド装置の設計上の大きな制約にな
るなどの問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、新たにチルト検出用の光源を設けなくともコ
マ収差の発生を防止でき、装置の構成を簡略化して小型
にできる光学式ヘッド装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］この発明に係る光学式ヘッド装置は、集光手段の外周に
設けられ、光源からの出射光束の一部を進行方向を変え
て分離し情報記憶媒体上に照射する屈折手段と、当該屈
折手段により分離され、上記情報記録媒体で反射された
反射光束を受光する第２の光検知器とを備え、当該第２
の光検知器の出力により集光手段の光軸と情報記憶媒体
の記録面との角度を補正する第２の駆動手段の補正制御
を行なうようにしたものである。

［作用］この発明における光学式ヘッド装置は、集光手段の外周
に設けられた屈折手段と、分離反射光束を検知する第２
の光検知器とにより、光源からの出射光束の一部を進行
方向を変えて分離して情報記憶媒体に照射し、この情報
記憶媒体からの分離反射光束を上記第２の光検知器が検
知し、この第２光検知器の出力に基づいて第２の駆動手
段の補正制御を行なって、上記集光手段の光軸と情報記
憶媒体の記録面との角度を常に垂直に保つようにする。

［実施例］以下、この発明の一実施例である光学式ヘッド装置を第
１図乃至第５図を用いて説明する。なお、第11図乃至第
15図と同じものは同一の符号を用いて説明を省略する。
図において、55は集光レンズであり、この集光レンズ55
は、第２図及び第３図に示すように、中心部にLD1から
の出射光束２を集光する集光部55aと、上記出射光束２
をＸ方向に広がるように屈折させて進行方向を変え上記
出射光束２を分離し、チルト出射光束50aを生成する屈
折手段であるプリズム部55bとからなる。この集光レン
ズ55のプリズム部55bは、第15図に示す従来の集光レン
ズ５のフランジ部5bをプリズム状に加工したものであ
る。52は第２の光検知器であり、光素子53a〜53dから構
成され、第４図に示すように、減算素子61,61と加算素
子62とを有し、上記集光レンズ55の両側に、Ｘ方向に一
列に配置されている。

上記構成において、集光レンズ55を透過した出射光束２
は集光部55aに入射する光束だけが集光されて光ディス
ク６上で３つの集光スポット9a,9e,9fになる。この集光
スポット9a,9e,9fは上記光ディスク６で拡散反射されて
反射光束2bとなり、第１の光検知器10に入射する。ま
た、プリズム部55bに入射した出射光束２は、上記プリ
ズム部55bによりＸ方向に進行方向を変えられてチルト
出射光束50aになり、光ディスク６の記録面27でチルト
スポット51a,51bとなる。このチルトスポット51a,51bは
光ディスク６に反射されてチルト反射光束50bになる。
このチルト反射光束50bは、上記第２の光検知器52にそ
れぞれ入射する。光素子53a〜53dの出力はそれぞれ減算
器61及び加算器62に入力され、［（53a−53b）＋（53c
−53d）］の演算が行なわれ、チルト検出信号63を得
る。上記光素子53a,53b及び光素子53c,53dへの入射光量
は、第５図（ｂ）に示すように集光レンズ55の光軸と透
明基板25が垂直状態のときに等しくなるように設定され
ている。従って、透明基板25がＹ方向を軸として傾いた
場合には、光素子53a,53b及び光素子53c,53dへの入射光
量がアンバランスになる。すなわち第５図（ｃ）に示す
ように光ディスク６の外周が低くなるように傾いた場合
は、光素子53a,53cの出力が光素子53b,53dの出力より大
きくなり、また第５図（ａ）に示すように上記光ディス
ク６の外周が高くなるように傾いた場合は、光素子53a,
53cの出力は光素子53b,53dの出力より小さくなる。よっ
て、チルト検出信号63は透明基板25の傾きに応じて正負
に変化する。このチルト検出信号63をモータ36に印加す
ることにより、集光レンズ55の光軸と光ディスク６の記
録面27との角度を常に垂直状態に保てる。

また、周辺光という元々強度の弱い光を用いる方式にお
いて、出射光束をプリズム部55bにて屈折させ、光ディ
スク６からの反射光を第２図の光検出器52にて受光する
構成によって、検出光の強度を大きく取れる。さらに、
プリズム部55bにより、光ディスク６に対して斜めに光
が入射するので、反射光が再び集光レンズ55へ戻ること
はなく、従って、第１の光検出器10へ戻ることもないこ
とから、第１の光検出器10にて受光される検出光が、情
報読取あるいはサーボ信号検出に不要な影響を与えるよ
うなことがない。

なお、本実施例においては、上記第２の光検知器52を光
素子53a〜53dからなり、集光レンズ55の両側に配置する
としたが、第６図（ａ）〜（ｃ）に示すように、第２の
光検知器52は一方だけで配置してもよい。このとき集光
レンズ55のプリズム部55bは、上記第２の光検知器52が
ある側だけあればよい。また、それぞれの第２の光検知
器52を、第７図（ａ）〜（ｃ）に示すように、１つの光
素子53a,53bから構成し第８図に示すような回路により
チルト検出信号63を得るようにしても同様の効果を得
る。

また、本実施例において、上記集光レンズ55を、集光部
55aと、出射光束２をＸ方向に屈折させるプリズム部55b
とからなるとしたが、集光レンズ56のプリズム部56b
を、第９図に示すように、出射光束２をＸ方向に屈折さ
せ、かつこの屈折させたチルト出射光束50aを集光する
レンズ機能を持たせた構造にしてもよく、この場合第２
の光検知器52に入射するチルト反射光束50bは、集光さ
れているのでチルト検知の感度をより高める効果があ
る。

また、本実施例においては、出射光束２をコリメートレ
ンズ７で平行光束2aにしてから集光レンズ５により集光
するとしたが、第10図に示すように、集光レンズ57を、
上記コリメートレンズ７を用いなくとも集光できる有限
系集光レンズとしても、同様の効果を得る。このとき集
光レンズ57のプリズム部57に入射する出射光束２は拡散
光束であるので、上記プリズム部57bを第９図の集光レ
ンズ56と同様にレンズ機能を持たせた構造を用いるのが
望ましい。

［発明の効果］以上のように、この発明によれば光学式ヘッド装置を、
集光手段の外周に設けられ、光源からの出射光束の一部
を進行方向を変えて分離し情報記憶媒体上に照射する屈
折手段と、当該屈折手段により分離され、上記情報記録
媒体で反射された反射光束を受光する第２の光検知器と
を備え、当該第２の光検知器の出力により集光手段の光
軸と情報記憶媒体の記録面との角度を補正する第２の駆
動手段の補正制御を行なうようにしたので、チルト検出
用の光源を新たに設ける必要がなく、簡単な構成により
小型になる。

また、本願のように、周辺光という元々強度の弱い光を
用いる方式において、出射光束を屈折手段にて屈折さ
せ、光ディスクからの反射光を受光するという構成によ
り、第２の光検出器への検出光の強度を大きく取れる。
さらに、第１の光検出器にて受光される検出光が、情報
読取あるいはサーボ信号検出に不要な影響を与えるよう
なことがない信頼性の高い装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例である光学式ヘッド装置の
構成図、第２図及び第３図は集光レンズの断面図及び平
面図、第４図は第２の光検知器の構成図、第５図（ａ）
〜ｃ）はチルト検出の動作図、第６図（ａ）〜（ｃ）及
び第７図（ａ）〜（ｃ）は他の実施例のチルト検出の動
作図、第８図は他の実施例の第２の光検知器の構成図、
第９図及び第10図は他の実施例の光学式ヘッド装置の構
成図、第11図は従来の光学式ヘッド装置の構成図、第12
図は光検知器の構成図、第13図及び第14図はチルト検出
の構成図、第15図は集光レンズの断面図である。１……LD、２……出射光束、2b……反射光束、３……回
折格子、４……ビームスプリッタ、６……光ディスク、
７……コリメートレンズ、9a……集光スポット、10……
第１の光検知器、50a……チルト出射光束、50b……チル
ト反射光束、51a,51b……チルトスポット、52……第２
の光検知器、53a〜53d……光素子、55……集光レンズ、
55a……集光部、55b……プリズム部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉原徹京都府長岡京市馬場図所１番地三菱電機株式会社電子商品開発研究所内 (72)発明者斎藤孝京都府長岡京市馬場図所１番地三菱電機株式会社電子商品開発研究所内 (56)参考文献特開昭63−66735（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−33637（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−32143（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】情報記憶媒体上に光源からの出射光束を集
光照射する集光手段と、上記情報記憶媒体からの反射光
束を上記出射光束と分離する光束分離手段と、上記反射
光束を受光する第１の光検知器と、当該第１の光検知器
の出力により上記集光手段のフォーカスエラー及びトラ
ッキングエラーの姿勢制御を行なう第１の駆動手段と、
上記集光手段の光軸と上記情報記憶媒体の記録面との間
の角度を補正する第２の駆動手段とからなる光学式ヘッ
ド装置において、上記集光手段の外周に設けられ、上記出射光束の一部を
進行方向を変えて分離し上記情報記録媒体上に照射する
屈折手段と、当該屈折手段により分離され、上記情報記
録媒体で反射された反射光束を受光する第２の光検知器
とを備え、当該第２の光検知器の出力により上記第２の
駆動手段の補正制御を行なうようにしたことを特徴とす
る光学式ヘッド装置。
【請求項２】上記第２の光検知器は、２組の２分割光検
知器からなり、各々の光検知器が上記集光手段を挟んで
上記情報記憶媒体の半径方向に配置されたことを特徴と
する請求項第１項記載の光学式ヘッド装置。
【請求項３】上記第２の光検知器は、１組の２分割光検
知器からなり、上記集光手段に対して上記情報記憶媒体
の半径方向に配置されたことを特徴とする請求項第１項
記載の光学式ヘッド装置。
【請求項４】上記第２の光検知器は、２組の１分割光検
知器からなり、各々の光検知器が上記集光手段を挟んで
上記情報記憶媒体の半径方向に配置されたことを特徴と
する請求項第１項記載の光学式ヘッド装置。
【請求項５】上記屈折手段は、屈折させた光束を集光す
るレンズ機能を備えていることを特徴とする請求項第１
項記載の光学式ヘッド装置。