JPS6132234A - 光学的情報処理装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、集束光を用い情報記憶媒体から少なくとも情
報を読取ることが可能な装置であり、例えば、ＤＡＤ用
のＣＤ（コンパクトディスク）やビデオディスクのよう
な再生専用の情報記憶媒体や、画像ファイル・静止画フ
ァイル・ＣＯＭ　（コンビュウターアウトプットメモリ
ー）等に用いられ、集束光により記録層に対し穴を開け
る等の状態度化を起こさせて情報の記録を行ない、また
、そこから再生することができる情報記憶媒体、さらに
消去可能な情報記憶媒体に対し、少なくとも再生または
記録を行なうときに用いられる光学ヘッド、その光学ヘ
ッドを搭載した光学的情報再生装置、もしくは光学的情
報記録・再生装置等の光学的情報処理装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

上記種の装置においては、情報記憶媒体から情報を読取
ったり、あるいは情報記憶媒体に新たに情報を書き加え
るとき、常に集束光の集光点が情報記憶媒体の記録層も
しくは光反射層の位置と一致していなければならない。

そのため、その装置内には自動焦点ぼけ検出機能および
その補正機能を有している。

ところで、光学ヘッド自体で検出する焦点ぼけ検出方式
として合焦点時情報記憶媒体の記録層もしくは光反射層
に対する結像位置あるいはその近傍に光検出器を置き、
焦点がぼけることによりスポットの中央が光検出器上で
移動する方法が何種類か存在している。この方法の場合
、合焦点時の光検出器上のスポットサイズが非常に小さ
いので、わずかな光軸ずれが生じても光検出器上でスポ
ットが移動してしまい、あたかも焦点がぼけたものと誤
検出してしまう。そのため、これらの方法を焦点ぼけ検
出に用いた光学ヘッドは外部環境の変化（温度変化、温
度変化、機械的な振動や衝撃等）により光軸がずれ焦点
がぼけ易い欠点を有する。

特に、温度変化に対しては敏感に影響を受は易い。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情にもとづいてなされたもので、その目
的とするところは、温度変化に対して光軸がずれ難く、
安定して焦点ぼけ検出を行なうことができるようにした
光学的情報処理装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、上記目的を達成するために、少なくともベー
ス部材と投射レンズ固定支持部材とが直接接合している
部分では、上記ベース部材と上記投射レンズ固定支持部
材とは略等しい熱膨張率を有する構成としたことを特徴
とするものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図〜第４図を参照しなが
ら説明する。第２図は本発明に係る光学的情報処理装置
としての情報記録再生装置を示すもので、この図中１は
光ディスク（情報記憶媒体）である。この光ディスク１
は、一対の円板状透明プレート２．３を内外スペーサ４
．５を介して貼り合せて形成され、その透明プレート２
，３のそれぞれの内面上には情報記録層としての光反射
層６．７が蒸着によって形成されている。この光反射層
６，７のそれぞれには、ヘリカルにトラッキングガイド
８（第３図参照）が形成され、このトラッキングガイド
８上にビットの形で情報が記録される。また、光ディス
ク１の中心には孔が穿けられ、ターンテーブル９上に光
ディスク１が載置された際に、このターンテーブル９の
センタースピンドル１０が光ディスク１の孔に挿入され
、ターンテーブル９と光ディスク１の回転中心が一致さ
れる。ターンテーブル９のセンタースピンドル１０には
、さらにチャック装置１１が装着され、このチャック装
置１１によって光ディスク１がターンテーブル９上に固
定される。ターンテーブル９は、回転可能に支持台（図
示しない）によって支持され、駆動モータ１２によって
一定速度で回転される。

また、１３はリニアアクチュエータ１４あるいは回転ア
ームによって光ディスク１の半径方向に移動可能に設け
られた光学ヘッドであり、この光学ヘッド１３内にはレ
ーザービームＬを発生する半導体レーザー（光源）１５
が設けられている。

そして、情報を光ディスク１に書き込むに際しては、書
き込むべき情報に応じてその光強度が変調されたレーザ
ービームＬが半導体レーザー１５から発生され、情報を
光ディスク１から読み出す際には、一定の光強度を有す
るレーザービームＬが半導体レーザー１５から発生され
る。半導体レーザー１５から発生された発散性のレーザ
ービームＬは、コリメーターレンズ１６によって平行光
束に変換され、偏向ビームスプリッタ（プリズム）−〇
− １７に向けられる。偏向ビームスプリッタ１７を通過し
た平行レーザービームＬは、１／４波長板１８を通過し
て対物レンズ１９に入射され、この対物レンズ１９によ
って光ディスク１の光反射層７に向けて集束される。対
物レンズ１９は、ボイスコイル２０によってその光軸方
向に移動可能に支持され、対物レンズ１９が所定位置に
位置されると、この対物レンズ１９から発せられた集束
性レーザービームＬのビームウェストが光反射層７の表
面上に投射され、最小ビームスポットが光反射層７の表
面上に形成される。この状態において、対物レンズ１９
は合焦点状態に保たれ、情報の書き込みおよび読み出し
が可能となる。そして、情報を書き込む際には、光強度
変調されたレーザービームＬによって光反射層７上のト
ラッキングガイド８にピットが形成され、情報を読み出
す際には、一定の光強度を有するレーザービームＬが、
トラッキングガイド８に形成されたビットによって光強
度変調されて反射される。

光ディスク１の光反射層７から反射された発散性のレー
ザービームＬは、合焦点時には対物レンズ１９によって
平行光束に変換され、再び１／４波長板１８を通過して
偏向ビームスプリッタ１７に戻される。レーザービーム
Ｌが１／４波長板１８を往復することによってレーザー
ビームＬは、偏向ビームスプリッタ１７を通過した際に
比べて偏波面が９０度回転し、この９０度だけ偏波面が
回転したレーザービームＬは、偏向ビームスプリッタ１
７を通過せず、この偏向ビームスプリッタ１７で反射さ
れることとなる。偏向ビームスプリッタ１７で反射した
レーザービームＬはハーフミラ−２１によって２系統に
分けられ、その一方は、凸レンズ２２によって第１の光
検出器２３に照射される。この第１の光検出器２３で検
出された第１の信号は、光ディスク１に記録された情報
を含み、信号処理装置２４に送られてデジタルデータに
変換される。ハーフミラ−２１によって分けられた他方
のレーザービームＬは、遮光板（光抜出部材）２５によ
って光軸３１から離間した領域を通過する成分のみが取
出され、投射レンズ２６を通過した後筒２の光検出器２
７に入射される。第２の光検出器２７で検出された信号
は、フォーカス信号発生器２８で処理され、このフォー
カス信号がボイスコイル駆動回路２９に与えられる。ボ
イスコイル駆動回路２９は、フォーカス信号に応じてボ
イスコイル２０を駆動し、対物レンズ１９を合焦点状態
に維持する。

次に、第２図に示した合焦点を検出するための光学系は
、単純化して示すと、第３図のようになり、合焦点検出
に関するレーザービームＬの軌跡は、第４図（イ）（ロ
）（ハ）に示すように描かれる。対物レンズ１９が合焦
点状態にある際には、光反射層７上にビームウェストが
投射され、最小ビームスポット、すなわちビームウェス
トスポット３０が光反射層７上に形成される。通常、半
導体レーザー１５から対物レンズ１９に入射されるレー
ザービームＬは平行光束であるから、ビームウェストは
対物レンズ１９の焦点上に形成される。

しかしながら、対物レンズ１９に半導体レーザー１５か
ら入射されるレーザービームＬがわずかに一〇− 発散域あるいは収束している場合には、ビームウェスト
は対物レンズ１９の焦点近傍に形成される。

ここで、光検出器２７の受光面は合焦点状態においてそ
のビームウェストスボッ１〜３０の結像面に配置されて
いる（なお、結像面近傍に配置してもよい。）。したが
って、合焦点時には、ビームウェストスポット３０の像
が光検出器２７の受光面の中心に形成される。

すなわち、第４図（イ）に示すように、ビームウェスト
スポット３０が光反射層７上に形成され、この光反射層
７で反射されたレーザービームＬは対物レンズ１９によ
って平行光束に変換されて遮光板２５に向けられる。遮
光板２５によって光軸３１から離間した領域を通る光成
分のみが取出され、投射レンズ２６によって収束され、
光検出器２６上で最小に絞られ、ビームウェスト像がそ
の上に形成される。次に、対物レンズ１９が光反射層７
に向けて近接すると、ビームウェストは、第４図（ロ）
に示すように、レーザービームＬが光反射層７で反射さ
れて生ずる。すなわち、ビームウェストは対物レンズ１
９と光反射層７との間に生ずる。このような非合焦点時
においては、ビームウェストは、通常、対物レンズ１９
の焦点距離内に生ずることから、ビームウェストが光点
として機能すると仮定すれば明らかなように光反射層７
で反射され、対物レンズ１９から射出されるレーザービ
ームＬは対物レンズ１９によって発散性のレーザービー
ムＬに変換される。遮光板２５を通過したレーザービー
ム［成分も同様に発散性であることから、このレーザー
ビームＬ成分が投射レンズ２６によって集束されても光
検出器２７の受光面上で最小に絞られず、光検出器２７
よりも遠い点に向かって集束されることとなる。したが
って、光検出器２７の受光面の中心から図中上方に向か
ってレーザービームＬ成分は投射され、その受光面上に
はビームスポット像よりも大きなパターンが形成される
。さらに、第４図（ハ）に示すように、対物レンズ１９
が光反射層７から離間された場合には、レーザーど−ム
Ｌは、ビームウェストを形成した後、光反射層７で反射
される。

このような非合焦点時には、対物レンズ１９の焦点距離
外であって対物レンズ１９と光反射層７との間に形成さ
れることから、対物レンズ１９から遮光板２５に向かう
反射レーザービームＬは集束性を有することとなる。し
たがって、遮光板２５を通過したレーザービームＬ成分
は投射レンズ２６によってさらに収束され、収束点を形
成した後、光検出器２７の受光面上に投射される。その
結果、光検出器２７の受光面上にはビームウェストスポ
ット３０の像よりも大きなパターンが中心から図中下方
に形成される。

次に、上記光学ヘッド１３の各部品の支持構造を第１図
にもとづいて説明すると、コリメーターレンズ１６およ
び凸レンズ２２はそれぞれコリメーターレンズ支持部材
３２、凸レンズ支持部材３３内に収納され固定されてい
る。また、半導体レーザー１５、第１の光検出器２３、
および第２の光検出器２７はそれぞれ半導体レーザー支
持部材３４、第１の光検出器支持部材３５、第２の光検
出器支持部材３６内に入っている。また、半導体レーザ
ー１５とコリメーターレンズ１６は１つにまとまり、レ
ーザー・コリメート系固定部材３７の中で一体化されて
いる。また、対物レンズ１９はボイスコイル２０ととも
に対物レンズ駆動系フレーム３８の中に入っている。さ
らに、第１の光検出器支持部材３５は第１の光検出器固
定部材３９によって固定されている。また、投射レンズ
２６は投射レンズ固定支持部材４０によって固定支持さ
れている。すなわち、投射レンズ固定支持部材４０は投
射レンズ支持部材４１と投射レンズ固定部材４２とから
なり、投射レンズ２６は投射レンズ支持部材４１内に収
容され固定され、この投射レンズ支持部材４１は第２の
光検出器支持部材３６とともに投射レンズ固定部材４２
によって固定されている。

また、４３はベース部材であり、これは中空な箱形状を
呈しており、略均−な厚みを有する底板部４４と、この
底板部４４上に略垂直に立設された側壁４５とから構成
されている。そして、上記レーザーコリメート系固定部
材３７、対物レンズ駆動系フレーム３８、第１の光検出
器固定部材３９、および投射レンズ固定支持部材４０の
投射レンズ固定部材４２はこのベース部材４３の側壁４
５の側面に直接接合されねじ止めあるいは接着により固
定されている。また、遮光板２５および凸レンズ支持部
材３３はベース部材４３の底板部４０に直接接合され固
定されている。さらに、偏向ビームスプリッタ１７およ
びハーフプリズム２１はベース部材４３の底板部４４に
直接接着され固定されている。さらに、１７４波長板１
８は１／４波長板支持部材４６を介してベース部材４３
の側壁４５に固定されている。

このような支持構造において、ベース部材４３と、投射
レンズ固定支持部材４０の上記ベース部材４３に直接接
合している投射レンズ固定部材４２とは略等しい熱膨張
率を有する構成となっている。すなわち、例えば、これ
ら両者は同一の部材で構成されている。

以上の構成によれば、ベース部材４３と投射レンズ固定
部材４２とを熱膨張率の略等しい材質で構成したため、
温度変化が生じてもベース部材４３に対し投射レンズ２
６がずれその光軸３１がずれるという現象が生じ難い。

したがって、温度変化に対してずれが起こることなく安
定に焦点ぼけ補正を行ない続けることができる。

すなわち、ベース部材４３の材質として一種のステンレ
ス鋼もしくはデンスバーを用い、投射レンズ固定部材４
２の材質としてアンバー材を用いたところ、温度変化を
与えるとベース部材４３の側壁４５と投射レンズ固定部
材４２との間の接合部分で熱膨張率の違いにより歪みが
生じ投射レンズ２６がずれ、光軸ずれを起こした。次に
、投射レンズ固定部材４２をベース部材４３と同一の部
材にしたところ、温度変化による光軸ずれは観察されな
かった。以上より、ベース部材４３と投射レンズ固定部
材４２とはともに略等しい熱膨張率を有する部材を用い
る必要があることがわかった。

この場合、両者が同一の材質からできていることが望ま
しい。

なお、上記実施例では、投射レンズ固定支持部材４０を
投射レンズ支持部材４１と投射レンズ固定部材４２とか
ら構成し、投射レンズ固定部材４２をベース部材４３の
側壁４５の側面に直接接合し固定する構成としたが、本
発明はこれに限定されることはなく、投射レンズ固定部
材４２を用いないで、凸レンズ２２のように、投射レン
ズ支持部材４１を直接ベース部材４３に接合固定する構
造としてもよく、この場合、ベース部材４３と投射レン
ズ支持部材４１とを熱膨張率が略等しい構成とすればよ
い。

また、投射レンズ２６の単体をベース部材４３の側壁４
５に直接接着固定してもよい。

また、上記実施例では、同一のベース部材４３に、レー
ザー・コリメート系固定部材３７や対物レンズ駆動系フ
レーム３８、偏向ビームスプリッタ１７等を固定したが
、偏向ビームスプリッタ１７等を第１のベース部材に直
接接着固定し、レーザー・コリメート系固定部材３７等
を第２のベース部材に接合固定し、これら第１と第２の
ベース部材を連結した構造としてもよい。

また、半導体レーザー１５と第１および第２の光検出器
２３．２７との間で光学的なアイソレーション作用を行
なわせようとする場合、上記実施例では、プリズムとし
て偏向ビームスプリッタ１７を用いたので、これにとも
なって１／４波長板１８が必要となったが、プリズムと
してハーフプリズムを用いれば１／４波長板１８は不要
となる。

さらに、合焦点時を検出する光学系としては、上記実施
例のものの他に、第５図〜第８図に示すものがあり、本
発明はこのような光学系にも適用でき、また、これら以
外に、光ディスク１の光反射層７に対する結像位置ある
いはその近傍に光検出器２７を配置し、焦点がぼけたと
きスポットの中央が光検出器２７上で移動するようにし
て焦点ぼけ検出を行なうあらゆる光学系に対して適用す
ることができる。なお、第５図に示す光学系においては
、レーザービームＬが対物レンズ１９の光軸３１に対し
て斜め方向から入射されて光反射層１７に照射されてい
る。この場合においても、対物レンズ１９から投射レン
ズ２６に破線で示すように集束性のレーザービームＬが
照射され、光反射層１７が近付くと、対物レンズ１９か
ら投射レンズ２６に一点鎖線で示すように発散性のレー
ザービームＬが照射されることとなる。したがって、投
射レンズ２６から光検出器２７に向うレーザービームＬ
は焦点ぼけの程度に応じて偏向され、光検出器２７の受
光面上ではスポットパターンの大きさが変化するととも
にその投射位置が偏位されることとなる。第６図に示す
光学系においては、投射レンズ２６と光検出器２７との
間にパイプリズム４７が設けられている。したがって、
レーザービームＬは、合焦点時には実線で示す軌跡を描
き、非合焦点時にはパイプリズム４７によって偏向され
る。第７図に示す光学系においては、対物レンズ１９お
よび投射レンズ２６で定まるビームウェストの結像点に
ミラー４８が設けられ、そのミラー４８上の像を光検出
器２７上に結像するレンズ４９がミラー４８と光検出器
２７との間に設けられている。そして、合焦点時にはミ
ラー４８上に向ってレーザービームＬが実線で示すよう
に集束されるのに対し、非合焦点時には破線または一点
鎖線で示す集束性または発散性のレーザービームＬが投
射レンズ２６によって集束されることになり、結果とし
てレーザービームＬがミラー４８によって偏向されるこ
とになる。さらに、第８図に示す光学系においては、光
軸３１から離間した領域を通り光軸３１に平行にレーザ
ービームＬが対物レンズ１９に照射されている。この場
合においても、対物レンズ１９と光反射層１７との間の
距離に依存して投射レンズ２６から光検出器２７に向う
レーザービームＬは偏向されることになる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、集束光を用い情報
記憶媒体から少なくとも情報を読取ることが可能な光学
的情報処理装置であって、光源と、この光源から発せら
れた光を上記情報記憶媒体上に集光するための対物レン
ズと、少なくともこの対物レンズの焦点ぼけ検出に用い
られる光検出器と、この光検出器に向けて上記情報記憶
媒体から射出した光を投射するための投射レンズと、上
記光源と上記対物レンズとの間の光路上に配置されるプ
リズムと、上記投射レンズを固定支持する投射レンズ固
定支持部材と、これら各部品が固定支持されるベース部
材とを具備し、しかも、少なくともこのベース部材の一
部と上記投射レンズ固定支持部材の一部とが直接接合し
た構造を有するものにおいて、少なくとも上記ベース部
材と上記投射レンズ固定支持部材とが直接接合している
部分では、上記ベース部材と上記投射レンズ固定支持部
材とは略等しい熱膨張率を有する構成としたから、温度
変化に対して光軸がずれ難く、安定して焦点ぼけ検出を
行なうことができる等の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の一実施例を示すもので、第１
図は光学ヘッドの各部品の支持構造を示す断面図、第２
図は情報記録再生装置を概略的に示すブロック図、第３
図は焦点ぼけ検出用光学系を示す斜視図、第４図（イ）
（ロ）　（ハ）は同光学系の合焦点時および非合焦点時
におけるレーザービームの軌跡を示す説明図、第５図〜
第８図は他の焦点ぼけ検出用光学系を示す図である。 １・・・情報記憶媒体〈光ディスク）、１５・・・光源
（半導体レーザー）、１７・・・プリズム（偏向ビーム
スプリッタ）、１９・・・対物レンズ、２７・・・第２
の光検出器、２６・・・投射レンズ、４０・・・投射レ
ンズ固定支持部材、４１・・・投射レンズ支持部材、４
２・・・投射レンズ固定部材、４３・・・ベース部材。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　集束光を用い情報記憶媒体から少なくとも情報を読
   取ることが可能なものであつて、光源と、この光源から
   発せられた光を上記情報記憶媒体上に集光するための対
   物レンズと、少なくともこの対物レンズの焦点ぼけ検出
   に用いられる光検出器と、この光検出器に向けて上記情
   報記憶媒体から射出した光を投射するための投射レンズ
   と、上記光源と上記対物レンズとの間の光路上に配置さ
   れるプリズムと、上記投射レンズを固定支持する投射レ
   ンズ固定支持部材と、これら各部品が固定支持されるベ
   ース部材とを具備し、しかも、少なくともこのベース部
   材の一部と上記投射レンズ固定支持部材の一部とが直接
   接合した構造を有するものにおいて、少なくとも上記ベ
   ース部材と上記投射レンズ固定支持部材とが直接接合し
   ている部分では、上記ベース部材と上記投射レンズ固定
   支持部材とは略等しい熱膨張率を有する構成としたこと
   を特徴とする光学的情報処理装置。 ２　少なくともベース部材と投射レンズ固定支持部材と
   が直接接合している部分ではこれら両者が同一の部材で
   構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の光学的情報処理装置。 ３　投射レンズ固定支持部材は、投射レンズを支持する
   投射レンズ支持部材と、この投射レンズ支持部材をベー
   ス部材に固定する投射レンズ固定部材とからなることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の光
   学的情報処理装置。