JP2561271B2 - 焦点誤差検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、いわゆる光ディスク、コンパクトディス
ク、ビデオディスク等の記録、再生に用いられる光ヘッ
ドの焦点誤差検出装置に関する。

（従来の技術） ビデオディスク、コンパクトディスク、光磁気ディス
ク（以下では光ディスクと総称する）への情報の記録、
再生に用いられる光ヘッドは、光源である半導体レーザ
から出射した光を光ディスク面上に正しく収束させるた
めに、焦点誤差検出の機能を備えている。焦点誤差を検
出する代表的な方法としてフーコー法、臨界角法が挙げ
られる。

第２図はフーコー法による焦点誤差検出装置を説明す
るための図である。半導体レーザ１から出た光はビーム
スプリッタ２を通り、結像レンズ３により光ディスク４
上に収束する。光ディスク４からの反射光は、ビームス
プリッタ２により結像光学系光軸外に取り出されフーコ
ープリズム５により２つの光ビーム6,7に分けられ、２
つの光検出器8,9からなる２分割光検出器10と、２つの
光検出器11,12からなる２分割光検出器13にそれぞれ入
射する。光ディスク４上にレーザ光が正しく結像してい
る場合、２つの光ビーム6,7はそれぞれ２分割光検出器1
0,13の分割線上に収束するが、光ディスク４が結像レン
ズ３に接近する方向へデフォーカスした場合は、それぞ
れ光検出器８と光検出器12に、遠ざかる方向にデフォー
カスした場合はそれぞれ光検出器９と光検出器11のみに
入射するので、２つの２分割光検出器10,13の差信号の
和から焦点誤差を知ることができる。

第３図は臨界角法を用いた焦点誤差検出装置を説明す
るための図である。光ディスク４からの反射光は収束レ
ンズ15を経て、臨界角プリズム16にに入射する。臨界角
プリズム16は光軸に対して入射角が臨界角になるよう設
定されており、焦点ずれが起こると、臨界角プリズムへ
入射角がずれる。臨界角法を用いた焦点誤差検出装置で
は、この入射角ずれによって起こるプリズム面での反射
光量の変化を２つの光検出器17および18で検出して焦点
誤差検出を行う。

以上に述べた従来技術では、焦点誤差を検出するため
に、反射光を反射光軸を含む任意の直線に沿って２分割
し、分割された各領域に入射する反射光の総光量の差の
極性と大きさから誤差信号を得ている。

（発明が解決しようとする問題点） 光ディスクからの反射光には、焦点誤差信号、記録情
報信号の他にトラック誤差信号が含まれている。従来の
焦点誤差検出装置は、光ディスクからの反射光の全てを
用いて焦点誤差信号を得ている。したがって、焦点誤差
信号にその他の信号、特にトラック誤差信号が外乱とし
てまわり込み、焦点制御が不安定になるという問題点が
あった。

本発明の目的は、上記問題点を解決して、安定な焦点
制御が可能な焦点誤差検出装置を提供することである。

（問題点を解決するための手段） 上述の問題点を解決するために本発明が提供する手段
は、光源と、前記光源からの出射光を光記録媒体に結像
させる結像光学系と、第１および第２の光検出器と、前
記光記録媒体からの反射光を前記結像光学系の光軸外に
取り出すとともに、前記光軸外に取り出された前記反射
光を前記第１および第２の光検出器に入射せしめるホロ
グラム光学素子を少なくとも含み、前記ホログラム光学
素子は、前記結像光学系内の結像レンズの口径をＦ、焦
点距離をｆ、前記光記録媒体のトラックピッチをｐ、前
記光源の波長をλ、前記結像レンズを経てきた光記録媒
体からの前記ホログラム光学素子上でのビーム径をｄと
し、前記ホログラム光学素子と前記結像光学系の光軸と
の交点を座標原点とし、前記光記録媒体のトラック横断
方向に平行な軸をｘ軸とし、ｘ軸および光軸と直交する
軸をｙ軸としたとき、前記ホログラム光学素子により前
記結像光学系の光軸外に取り出された前記光記録媒体か
らの反射光のうち、 かつ なる条件を満足する領域内の光のみを前記光検出器に導
く作用を持つことを特徴とする。

（作用） 本発明の作用は以下の通りである。本発明は、トラッ
ク誤差信号の焦点誤差信号へのまわり込みを制御するた
めに、反射光の断面内強度分布のうち、トラック誤差が
発生しても光強度のほとんど変わらない部分の光のみを
用いて焦点誤差信号を得るものである。

簡単のために、光ディスクからの反射光は収束レンズ
によりコリメート光に変換されて結像光学系光軸外に取
り出されるものとする。第４図は、オントラックの場合
の反射コリメート光19の断面内の光強度分布をプリグル
ーブのある媒体の場合について、ｘ＝ｙ＝０を光軸とし
て模式的に示したものである。ｘ軸は光ディスクの径方
向に平行な方向である。ｙ軸はｘ軸に直交する方向、す
なわち光ディスクのトラックの接線方向に平行な方向で
ある。光強度は第１領域20、第２領域21、第３領域22、
に分かれて分布し、光源から収束レンズに入射する光波
の収束レンズ口径内の光強度分布が一様であれば、各領
域内の光強度はほぼ一様となり、さらに、第１領域20と
第３領域22は等強度となる。

第２領域21はプリグルーブからの０次以外の回折光を
含まないのに対して、第１領域20、第３領域22は０次回
折光と１次回折光の重なりが生じている。したがって、
オフトラックが生じた場合に、最も強い強度変化を示す
のは第１および第３領域である。つまり、第１および第
３の領域の光を用いずに、すなわち、第２領域21の光の
みから焦点誤差信号を得るようにすれば、トラック誤差
信号の焦点誤差信号へのまわり込みはほとんど生じな
い。第２領域21の位置は、プリグルーブからの回折によ
り決まり、反射光がコリメート光19に変換された場合、
近似的に次式で与えられる。

ここでＦは収束レンズの口径、ｆは収束レンズの焦点
距離、λは光源の波長、ｐはプリグルーブのピッチであ
る。また、反射光がコリメート光でなく、発散光または
収束光の場合は、所望の位置での反射光の直径をｄとし
たとき、コリメート光の場合の反射光の断面内分布がd/
F倍だけ拡大あるいは縮小されたと考えられるので、 を満足する領域の光を利用すれば同様の効果が得られ
る。

（実施例） 以下、本発明の実施例について説明する。以下の説明
では、反射光断面内で（２）式の条件を満足する領域を
焦点領域、（２）式の条件を満足しない領域をトラック
領域と呼ぶことにする。

第１図は本発明の実施例を説明するための図である。
本実施例では、第２図で説明した従来技術に必要であっ
たビームスプリッタおよびフーコープリズムの作用をホ
ログラム光学素子である回折型空間フィルタ28で実現し
ている。さらに、回折型空間フィルタ28は、光ディスク
からの反射光の内、第４図で説明した焦点領域内の光の
みを４分割光検出器に入射せしめる作用も合わせ持って
いる。半導体レーザ１を出射した光のうち、回折型空間
フィルタ28を透過した光は結像レンズ３により光ディス
ク４上に集光される。光ディスク４からの反射光は再び
結像レンズを経て回折型空間フィルタに入射する。反射
光の焦点領域の光（第４図の第２領域21）は、回折型空
間フィルタの作用により半導体レーザ１のごく近傍に配
置された４分割光検出器上に収束するよう回折される。
第５図は回折型空間フィルタの動作を説明するための図
である。回折型空間フィルタは、透明基板30上に第１ホ
ログラム31と第２ホログラム32を、結像光学系光軸33を
はさんで設置した構成となっている。第１、第２ホログ
ラム31,32は反射光34の焦点領域の少くとも内側に形成
されており、第１ホログラム31には反射光を４分割光検
出器29上の第１収束点35に、第２ホログラム32には反射
光を４分割光検出器29上の第２収束点36に各々収束させ
るような縞模様が記録されている。ここで第１収束点35
は４分割光検出器29の第１光検出器37と第２光検出器38
の接合線上にあり、第２収束点36は４分割光検出器29の
第３光検出器39と第４光検出器40の接合線上にあり、さ
らに、透明基板30に垂直で、第１ホログラム31と第２ホ
ログラム32の接合線を含む平面に第１収束点35と第２収
束点36が含まれるように各素子を配置する。

光ディスク４が結像レンズ３に近ずく方向にデフォー
カスした場合、回折型空間フィルタ28により回折された
反射光は４分割光検出器29の第１光検出器37と第３光検
出器39にのみ入射し、また遠ざかる方向のデフォーカス
が生じた場合には第２光検出器と第４光検出器にのみ入
射する。したがって、４分割光検出器の対角の検出器の
和信号の差をとることで、反射光の焦点領域の光のみか
ら焦点誤差を知ることができる。

上述の実施例では焦点領域の反射光のみから焦点誤差
検出を行うために透過回折の作用を用いたが、反射回折
の作用を用いても本発明の目的はもちろん実現できる。

（発明の効果） 本発明によれば、焦点誤差信号にトラック誤差信号が
まわり込まず、したがって安定な焦点誤差制御が可能な
焦点誤差検出装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を説明するための図、第２図、
第３図は従来の技術を説明するための図、第４図は本発
明の作用を説明するための図、第５図は本発明の実施例
に用いる回折型空間フィルタを説明するための図であ
る。 図において、 １……半導体レーザ、２……ビームスプリッタ ３……結像レンズ、４……光ディスク ５……フーコープリズム、6,7……光ビーム 8,9,11,12,17,18……光検出器、13,10……２分割光検出
器 14……コリメートレンズ、15……収束レンズ 16……臨界角プリズム、19……反射コリメート光 20……第１領域、21……第２領域 22……第３領域、30……透明基板 28……回折型空間フィルタ 29……４分割光検出器、31……第１ホログラム 32……第２ホログラム、33……光軸 34……反射光、35……第１収束点 36……第２収束点、37……第１光検出器 38……第２光検出器、39……第３光検出器 40……第４光検出器

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源と、前記光源からの出射光を光記録媒
   体に結像させる結像光学系と、第１および第２の光検出
   器と、前記光記録媒体からの反射光を前記結像光学系の
   光軸外に取り出すとともに、前記光軸外に取り出された
   前記反射光を前記第１および第２の光検出器に入射せし
   めるホログラム光学素子を少なくとも含み、前記ホログ
   ラム光学素子は、前記結像光学系内の結像レンズの口径
   をＦ、焦点距離をｆ、前記光記録媒体のトラックピッチ
   をｐ、前記光源の波長をλ、前記結像レンズを経てきた
   光記録媒体からの反射光の前記ホログラム光学素子上で
   のビーム径をｄとし、前記ホログラム光学素子と前記結
   像光学系の光軸との交点を座標原点とし、前記光記録媒
   体のトラック横断方向に平行な軸をｘ軸とし、ｘ軸およ
   び光軸と直交する軸をｙ軸としたとき、前記ホログラム
   光学素子により前記結像光学系の光軸外に取り出された
   前記光記録媒体からの反射光のうち、 かつ なる条件を満足する領域内の光のみを前記光検出器に導
   く作用を持つことを特徴とする焦点誤差検出装置。