JP2537843B2 - 光検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は例えば光学式ディスクの情報トラックによっ
て変調された光信号を電気信号に変換する光検出装置の
受光面の改良に関するものである。

従来の技術 近年、光検出装置は光学式ディスクのような情報トラ
ックによって変調された光信号を電気信号に変換するも
のが主流となり、光情報機器分野への利用は特に進んで
いる。そこで現在光検出装置の受光面の分割形態は、光
学サーボ方式により異なり、３ビーム方式,1ビーム方式
等が主流となっているが、その受光面の分割形態の基本
は４分割受光面となっている。

以下図面を参照しながら、ここでは従来の３ビーム方
式について、その光学系の構成及び光検出装置の一例に
ついて説明する。

第８図は一般の３ビーム方式による光ピックアップの
光学系の構成を示すものであり、第９図はその従来の光
学系に用いられている６分割方式の光検出装置の受光面
を示すものであり、第10図は従来の６分割方式の光検出
装置の受光面に光スポットが照射される理想的な状態を
示すものであり、第11図は従来の６分割方式の光検出装
置の受光面に、光ディスクの情報信号記録面にキズ，信
号の欠落等の欠陥がある場合の実際に光スポットが照射
される状態を示すものであり、第12図は第９図の６分割
方式の光検出装置の中の４分割受光面上での光学系の収
差等の特性を考慮しない理想的なトラック写像方向を示
すものであり、第13図は光学系の収差等の特性を考慮し
た実際のトラック写像方向を示すものであり、第14図は
従来の３ビーム光学サーボ制御信号処理の構成を示すも
のであり、第15図は光ディスクの欠陥部分再生時の光情
報信号、フォーカス制御信号、トラッキング制御信号の
状態を示すものである。

第８図において、１は半導体レーザー、２はコリメー
トレンズ、３はグレーティング、４はビームスプリッ
タ、５は波長板、６はフォーカスレンズ、７は光ディス
ク、８はディテクタレンズ、９は６分割方式光検出装置
である。

第９図において、10,11,12,13,14,15は６分割式光検
出装置の各受光面を表わす。

第10図において、16は光検出装置の受光面10,11,12,1
3の４分割受光面の分割線方向を表わし、17,18,19は６
分割方式の光検出装置の受光面に照射される光スポット
の理想的な状態を示し、17はメインスポット、18,19は
サブスポットと以下呼ぶことにする。

第11図において、20は実際に光ディスクの欠陥によっ
て受光面に照射されるメインスポットであり、21,22は
その時のサブスポットの照射される状態を示している。

第12図において、23は理想的な光スポットのトラック
写像方向（点線で表示）を示す。（10,11,12,13は第９
図の４分割受光面） 第13図において、24は実際の光学系の収差等の特性を
考慮したトラック写像方向（点線で表示）を示す。（1
0,11,12,13は第９図の４分割受光面） 第14図において、25は第９図の光検出装置であり26は
フォーカスサーボ制御信号検出器、27はトラッキングサ
ーボ制御信号検出器、28は光情報信号検出器、29はフォ
ーカスエラー信号出力、30はトラッキングエラー信号出
力、31は光情報信号出力を示す。（光検出装置25におい
て、各受光面番号a,b,c,d,r,fと、ピン番号，，
，，，は対応している。ａ−，……以下同
様） 第15図において、32は光ディスクの欠陥部分再生時の
光情報信号、33はその時のフォーカスエラー信号、34は
トラッキングエラー信号を示すものであり、35,36,37は
各々光情報信号、フォーカスエラー信号、トラッキング
エラー信号の、光ディスク欠陥部分の再生状態を示すも
のである。（第15図で、縦軸は信号の振幅、横軸は信号
の時間軸を表わす。） 以上のように構成された光学系及びその光学系に用い
られている光検出装置について、以下のその動作につい
て説明する。

第８図において、半導体レーザー１から出た光は、コ
リメートレンズ２によって平行光束に変換され、グレー
ティング３によって平行光束を３本の光束に分離する。
そして分離された３本の光束は、ビームスプリッタ４に
よって、光ディスク７の方向に反射し、光ディスク７で
の入射光と反射光をビームスプリッタ４によって分離す
るために、３本の光束で波長板５により反射光の偏波面
を90°変化させる。そしてフォーカスレンズ６に入射し
た３本の平行光束は、収束光に変換され、光ディスク７
に光線を集光する。そして光ディスク７で変調を受けた
反射光は、ビームスプリッタ４によって、ディテクタレ
ンズ８に入射し、６分割方式の光検出装置９に光が集束
される。集束された光スポットは、第９図のような受光
面上に、第10図のようにメインスポット17,サブスポッ
ト18,19の３本のビームが照射される。照射された３本
の光スポットのパターンは、光ディスク７とフォーカス
レンズ６の位置関係によって変化し、光スポットの光強
度分布が変化するため、光検出装置９により電気信号に
変換し、各信号出力を得ることができる。

それは第14図のように同じ光検出装置25の受光面a,b,
c,d,e,fを使って、フォーカスサーボ制御信号検出装置2
6により、非点収差法の原理に基づき、29にフォーカス
エラー信号を出力し、トラッキングサーボ制御信号検出
器27により、サブスポット間の差信号を取ることによ
り、30にトラッキングエラー信号を出力し、光情報信号
検出器28によって、光情報信号31を得ることができる。

以上のように光ディスク７とフォーカスレンズ６が常
に正しい位置関係になるように光検出装置９の出力信号
を基にフォーカス及びトラッキング制御が行なわれ、か
つ光情報信号を得ることができることとなる。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、第８図の光ディ
スク７で情報信号記録面上のキズ，信号の欠落等の欠陥
がある場合、情報信号記録面で変調を受けた反射光は、
第11図のように、光検出装置の受光面上で光スポットが
光ディスク７の欠陥による回折光，散乱光等によって、
光強度分布がアンバランスを起こし、第10図のような正
常なサーボ状態での光スポット形状に対し、例えば第11
図のような特にメインスポットが、20のような光スポッ
ト形状に変形することに着目される。

従って、第14図の光学サーボ制御系において、第11図
の光スポット20が生じることによって、第14図のフォー
カスエラー信号検出器26により信号処理された信号は、
凝似信号を発生することになる。

第15図が光ディスク７の情報信号記録面の欠陥による
光情報信号32,フォーカスエラー信号33,トラッキングエ
ラー信号34の実際の信号波形の一例であり、光情報信号
32に信号面のキズ，欠落35が生じ、その位置に同期し
て、フォーカスエラー信号33,トラッキングエラー信号3
4に各々凝似のエラー信号36,37が発生し、特にフォーカ
スエラーの凝似信号がトラッキングエラー信号のそれよ
りも大きく発生しており、光学サーボ制御系を不安定に
し、信号再生能力が低下する問題点があった。

また上記の問題点は、トラックの写像と密接な関係が
あり、光ディスクの情報信号記録面で変調された光信号
の光検出装置の受光面上での理想的な写像は、第12図の
ように、トラック写像23（点線で表示）のような方向を
取ることになる。

しかしながら第８図の光学系において、実際には光学
系のもつ収差等がある場合、光学シミュレーション解析
法による光線追跡手法を用いて光検出装置の受光面上の
トラック写像を理論解析すると、第13図のように、トラ
ック写像は24のような方向を取ることになり、第９図に
おいて６分割式光検出装置の中の４分割受光面10,11,1
2,13の分割線（第９図の分割線方向16）と実際に異なっ
た方向を取ることになる。そのトラック写像24は、特に
光検出装置の受光面上で、第10図のようなジャストフォ
ーカスしたメインスポット17の外側の領域で、理想的な
写像方向と大きく異なっている。

特にトラック写像が信号再生能力（以後プレヤビリテ
ィと呼ぶ）に大きく影響を与えていることは実験的にも
考察されており、第11図の光ディスク欠陥部分再生時の
メインスポット20と、第13図のトラック写像24を対比さ
せると、例えばそのトラック写像24を第11図の光検出装
置の４分割受光面10,11,12,13のトラック写像分割線に
取ると、アンバランスしたメインスポット20の光強度分
布によって生じる凝似エラー信号を補正するような方向
に動作することがわかるが、従来光検出装置の受光面の
トラック写像分割線方向が、実際のトラック写像方向と
異なるために、光学サーボ制御信号が不安定になり、プ
レヤビリティの低下を生じる問題点を有していた。

本発明は、上記問題点に鑑み、光検出装置の受光面の
改良によって、光学制御系の制御信号及び光情報信号を
安定に得ることができる光検出装置を提供するものであ
る。

問題点を解決するための手段 上記目的を達成するために本発明の光検出装置は、光
学式記録媒体に集光され、かつその記録媒体に記録され
た情報記録面によって変調された光信号を受光し電気信
号に変換する光検出装置であって、その受光面が６分割
またはそれ以上の多分割受光面で構成され、前記受光面
を分割する分割線は少なくとも互いに直角な十字の直線
方向に構成される第１の分割線と、前記第１の分割線の
両端に連続し前記第１の分割線と異なった方向に延びる
第２の分割線とからなる構成を備えたものである。

作用 本発明は、上記した構成によって、情報信号記録面に
キズ，欠落等のない正常な光ディスクによって変調され
た光信号を受光する光検出装置の受光面の分割線は、そ
の分割線が互いに直角な十字の直線方向に構成される第
１の分割線を利用し、情報信号記録面にキズ，欠落等の
欠陥のある光ディスクによって変調された光信号を受光
する光検出装置の受光面の分割線は、第１の分割線と、
受光面上にジャストフォーカス時に照射されるメインス
ポットの外側の領域で、光学系の実際のトラック写像方
向に沿うような、あるいは近似した、第１の分割線と方
向を異にする第２の分割線を利用して、光ディスクの情
報信号記録面の欠陥によって変調された光信号により発
生する凝似フォーカスエラー信号及び、その凝似フォー
カスエラー信号のトラッキング信号へのクロストークに
よる凝似トラッキングエラー信号を補正し、安定したサ
ーボ制御信号及び光情報信号を得ることができ、プレヤ
ビリティを向上することができることとなる。

実施例 以下本発明の一実施例の光検出装置について、図面を
参照しながら説明する。

第１図は本発明の実施例における光検出装置の受光面
を示すものである。

第１図において、38,39,40,41は、４分割受光面の各
受光面であり、42,43はトラッキングサーボ制御信号を
得るためのサブスポット受光用の受光面であり、44,45
は受光面38,39,40、41の分割線として、互いに直交した
十字の直線方向に構成される第１の分割線であり、46,4
8は第１の分割線44の両端にそれぞれ連続した第２の分
割線であり、第１の分割線44とは方向が異なっており、
光学系の実際のトラック写像方向に沿っているか、また
は実際のトラック写像を近似した方向に延びており、第
１の分割線44とともに受光面38と39とを、また受光面40
と41とを分割してトラック写像分割線をなしている。4
7,49は第１の分割線45の両端にそれぞれ連続した第２の
分割線であり、分割線47−45−49はトラック写像分割線
46−44−48を受光面38,39,40,41の中心に対して90°回
転した位置に構成されており、受光面39と40とを、また
受光面38と41とを分割して法線方向分割線をなしてい
る。

第２図は、本発明の実施例における光検出装置の受光
面に、光ディスクの情報信号記録面にキズ，欠落等の欠
陥のない場合の再生における光スポットが照射される理
想的な状態を示すものである。

第２図において、50は情報信号記録面に欠陥のない、
正常な光ディスク再生時の光スポット（メインスポッ
ト）であり、51,52はその時のサブスポットである。
（以下第１図と同様。） 第３図は、本発明の実施例における光検出装置の受光
面に光ディスクの情報信号記録面にキズ，欠落等の欠陥
のある場合の再生における光スポットが照射される状態
を示すものである。

第３図において、53は情報信号記録面に欠陥のある光
ディスク再生時の光スポット（メインスポット）であ
り、54,55はその時のサブスポットである。（以下第１
図と同様。） 第４図は、本発明の実施例における光検出装置を用い
た場合の、情報信号記録面にキズ，欠落等の欠陥のある
光ディスク再生時の光情報信号，フォーカスエラー信
号，トラッキングエラー信号を示すものである。

第４図において、56,57,58は本実施例の光検出装置を
用いた場合の、情報信号記録面に欠陥のある光ディスク
再生時の光情報信号，フォーカスエラー信号，トラッキ
ングエラー信号であり、59,60,61は各々の信号の光ディ
スク欠陥部分の再生状態を示すものである。

第５図は、本発明の実施例における光検出装置の受光
面上に、非点収差を発生した時のアスティグマ形状をし
た光スポットが照射される状態を示すものである。

第５図において、62,64はデフォーカス時の光スポッ
ト（メインスポット）であり、63はジャストフォーカス
時の光スポット（メインスポット）を示すものであり、
65,66,67はその時のサブスポットを示している。

第６図，第７図は、本発明を応用した他の実施例で、
68,69,70,71、72は、その時のトラック写像分割線であ
る。73,74はそれぞれトラック写像分割線71,72を各受光
面の中心に対して90°回転した位置に構成した法線方向
分割線である。

以上のように構成された光検出装置について、以下第
１図から第７図を用いてその動作を説明する。

例えば第１図のような構成からなる光検出装置の受光
面を用いて、通常の情報信号面にキズ，欠落等の欠陥の
ない正常な光ディスクを再生した場合、受光面上の光ス
ポット径の大きさは、光学系の特性できまり、例えば第
２図のように、この光スポット（メインスポット）50の
直径と同じ長さの、互いに直交した十字の分割線44,45
を利用して、光情報信号，フォーカスエラー信号、及び
トラッキングエラー信号を得るようにする。

次に情報信号記録面にキズ，欠落等の欠陥のある光デ
ィスクを再生した場合、受光面上の光スポットは、例え
ば第３図の53,54,55のようなスポット形状をし、その時
のメインスポット53の形状は、第２図のメインスポット
50の照射される領域を越えると同時に、このメインスポ
ット53は、本実施例の第１の分割線44及び第２の分割線
46,48に沿った方向に変形しているので、第１図のよう
な本発明の光検出装置を第14図のような従来の光学サー
ボ制御系に用いることにより、第３図の本発明の第１の
分割線44と第２の分割線46,48によって、メインスポッ
ト53のアンバランスになった光強度分布によって発生す
るフォーカスエラー信号の凝似エラー信号を補正するこ
とができ、そのフオーカス凝似エラー信号のクロストー
クによるトラッキングエラー信号の凝似エラー信号をも
補正することができるので、第４図のように光情報信号
56の欠陥部分59に同期したフォーカスエラー信号57とト
ラッキングエラー信号58の各々の凝似エラー信号60,61
が第15図の場合に比べて低下し、サーボ制御信号を安定
に得ることができるようになり、プレヤビルティを向上
することができる。

また本実施例の第１の分割線及び第２の分割線は、例
えば第５図のように、通常の非点収差法に基づく、フォ
ーカス及びデフォーカス時のアスティグマ形状をした光
スポット62,63,64に対しても、正しい分割状態を取って
おり、非点収差法によるフォーカスエラー検出に何ら影
響を与えず、良好に信号検出できる。

また第１図における本実施例において、トラック写像
分割線46,44,48の法線方向分割線47,45,49については、
４分割受光面38,39,40,41の各々の受光部面積を等しく
し、メインスポットの受光面上の位置調整を簡単に行え
るように、分割線46,44,48に対して90度回転した位置に
設けており、法線方向の第２の分割線は47,49の位置に
くるようにしてある。

また本発明の応用例として、光学系の設計条件により
トラックの写像分割線を、第６図（ａ）の68のような方
向に取ったり、あるいは第６図（ｂ），（ｃ）のよう
に、受光面上での光学系の実際のトラック写像方向を69
あるいは70の方向に取ることにより、同様にプレヤビリ
ティを向上するような光検出装置を提供することができ
る。

また第７図（ａ），（ｂ）のような、例えば本発明の
光検出装置のメインスポット受光部が４分割以上の分割
線で構成された受光面においても、各受光面1,2,3,4,5,
6,7,8で、（１＋５），（２＋６），（３＋７），（４
＋８）のように加算を行うことにより、この加算された
和信号を用い、トラック写像分割線71,72、及び法線方
向分割線73,74を用いることにより、本発明と同様な効
果を得ることができることとなる。

以上のように、第１図の本発明の実施例の光検出装置
において、通常の欠陥のない光ディスクを再生する場合
は、互いに直交した十字の第１の分割線44,45を利用
し、キズ，欠落等の欠陥のある光ディスクを再生する場
合は、第１の分割線44,45と、第２の分割線46,47,48,49
を利用することにより、安定した光学系のサーボ制御信
号及び光情報信号を得ることができ、プレヤビリティの
向上を図ることができることとなり、また非点収差を用
いたフォーカスエラー検出に何ら影響がなく信号検出が
でき、また受光面上のメインスポットの位置調整が簡単
にできることとなる。

以上の本発明は、３ビームを例にして、その効果を述
べたが、１ビーム方式の光学サーボ制御方式等、この種
の光情報機器全般にわたり、本発明は応用でき、同じよ
うな効果が得られることとなる。

発明の効果 以上のように本発明は、光検出装置の受光面において
その受光面が６分割、あるいはそれ以上の受光面で構成
され、その受光面中のある受光面の分割線が互いに直交
した十字の直線方向に構成される第１の分割線と、この
第１の分割線の両端に連続し受光面上に照射される光ス
ポットの外側の領域で、光学系の収差を考慮した実際の
トラック写像方向に沿うようにした、あるいは近似した
第２の分割線を設けてあることにより、安定した光学系
のサーボ制御信号及び光情報信号を得ることができ、プ
レヤビリティの向上を図ることができるようになり、フ
ォーカスエラー信号検出に影響がなく、受光面上の光ス
ポットの位置調整にも影響はなく簡単にすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における光検出装置の受光面の
構成を示す平面図、第２図，第３図はその受光状態を示
す平面図、第４図はその検出信号波形図、第５図は本発
明の実施例の受光状態の変化を示す平面図、第６図，第
７図は本発明の他の実施例における光検出装置の受光面
の構成を示す平面図、第８図は一般の３ビーム方式の光
ピックアップの光学系の構成を示す側面図、第９図〜第
11図は従来の光検出装置とその受光状態の平面図、第12
図，第13図はトラック写像を示す平面図、第14図は従来
の光検出装置の構成図、第15図はその出力波形図であ
る。 38,39,40,41,42,43……光検出装置の受光面、44,45……
光検出装置の受光面の第１の分割線、46,47,48,49……
光検出装置の受光面の第２の分割線、50,53……メイン
スポット、51,52,54,55……サブスポット。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 正之 門真市大字門真1006番地 松下電器産業 株式会社内 (56)参考文献 実開 昭61−83120（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光学式記録媒体に集光され、かつその記録
   媒体に記録された情報記録面によって変調された光信号
   を受光し電気信号に変換する光検出装置であって、受光
   面が６分割またはそれ以上の多分割受光面で構成され、
   前記受光面を分割する分割線は少なくとも互いに直角な
   十字の直線方向に構成される第１の分割線と、前記第１
   の分割線の両端に連続し前記第１の分割線と異なった方
   向に延びる第２の分割線とからなることを特徴とする光
   検出装置。