JP2633979B2

JP2633979B2 - 光ピックアップ

Info

Publication number: JP2633979B2
Application number: JP2206318A
Authority: JP
Inventors: 圭男吉田; 隆浩三宅; 泰男中田; 幸夫倉田
Original assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Current assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Priority date: 1990-08-02
Filing date: 1990-08-02
Publication date: 1997-07-23
Anticipated expiration: 2012-07-23
Also published as: JPH0490139A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、コンパクトディスク再生装置等の光情報再
生装置に備わる光ピックアップに係り、特にそのトラッ
キング誤差検出に関するものである。

〔従来の技術〕

光情報再生装置では、光ピックアップの小型軽量化の
ため、回折素子を用いることは大変有効であり、これま
でにもいくつかの提案がなされている。第８図に回折素
子を使用した光ピックアップの一従来例を示す。

半導体レーザ１から出射された発散光は、第１回折素
子２によって０次回折光（以下、メインビームと呼ぶ）
とトラッキングずれを検出するための±１次回折光（以
下、サブビームと呼ぶ）とに分割された後、第２回折素
子３を透過し、コリメートレンズ４、対物レンズ５によ
って円盤状の光記録媒体である光ディスク６上に集光さ
れる。光ディスク６上でメインビームは集光スポット8a
を形成し、サブビームは２個の集光スポット8b・8cを形
成する。光ディスク６からの反射光は、対物レンズ５に
よって再び光学系内に取り込まれ、コリメートレンズ４
を通過し、第２回折素子３によって回折される。

回折光は、第９図に示すように、第１回折素子２のす
ぐ横を通過する。図中、回折光10a・10a′は、メインビ
ームの反射光が第２回折素子３の領域3a・3bにより回折
された光をそれぞれ示し、回折光10b・10b′又は回折光
10c・10c′は各サブビームの反射光が領域3a・3bにより
回折された光をそれぞれ示している。

上記回折光10a・10a′・10b・10b′・10c・10c′は、
光検出器７（第８図）上に集光される。光検出器７は５
個の光検出部7a・7b・7c・7d・7eに分割されており、回
折光10a・10a′が光検出部7a・7b・7cで検出され、これ
らの出力信号に基づいて、情報の再生及びフォーカス制
御が行われる。

次に、トラッキング検出機構について説明する。

３個の集光スポット8a・8b・8cは、メインビームの集
光スポット8aを中心にして対称な配置になっていると共
に、光ディスク６上にらせん状に設けられている記録ピ
ット列としての情報トラックに対して、これを横切る方
向にわずかづつずれて配置されている。

集光スポット8aが情報トラックのほぼ直上にあると
し、この状態から、何らかの理由により情報トラックが
集光スポット8aに対して右方向にずれて、集光スポット
8bは情報トラックのほぼ直上に来たとすると、その反射
光の強度は低下し、反対に集光スポット8cは情報トラッ
クから外れるため、反射光の強度は増加する。一方、情
報トラックが集光スポットに対して左方向にずれたとす
ると、上記と逆のことが生じ、集光スポット8bの反射光
の強度は増加し、集光スポット8cの反射光の強度は低下
する。

集光スポット8b・8cの反射光は、第２回折素子３によ
り回折され、回折光10b・10b′及び回折光10c・10c′が
それぞれ光検出器７の光検出部7d・7e（第８図）によっ
て検出される。光検出部7d・7eの出力信号をそれぞれ、
S₄、S₅とすると、トラッキング誤差信号は、S₄−S₅を演
算することによって得られ、このトラッキング誤差信号
が０になるように、図示しない対物レンズ駆動手段にて
対物レンズ５が駆動され、情報トラック12上に集光スポ
ット8aが結ばれるようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記従来の構成では、回折光10a・10a′・
10b・10b′・10c・10c′は、第１回折素子２のすぐ横を
通過するので（第８図及び第９図）、光ディスク６の表
面に傷があると、一部が回折素子２に入射することがあ
り、この入射光の一部がここで回折されて失われるた
め、トラッキング誤差信号に偽の誤差信号を生じること
があり、正しい情報の再生が困難になることがあるとい
う問題点を有している。

例えば、先の尖った物で引っ掻いたような傷が情報ト
ラック12とほぼ平行に光ディスク６についていると、光
は散乱されて、反射光は傷に直交する方向に広がる。こ
のため、回折光10b・10b′は第10図のように広がるの
で、回折光10b′の一部（斜線で示されている）が回折
素子２に入射して光強度が低下する。一方、回折光10c
・10c′は第11図のように広がるので、回折光10c′の一
部（斜線で示されている）が回折素子２に入射して光強
度が低下する。ところが、第10図及び第11図から明らか
なように、回折光10b′の強度の低下は回折光10c′の低
下より大きいので、光検出部7dの出力S₄は光検出部7eの
出力S₅より小さくなり、偽のトラッキング誤差信号が出
力され、トラッキングの誤動作が生じることになる。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の光ピックアップは、上記の課題を解決するた
めに、光発生手段と、この光発生手段から出射された光
を０次回折光と±１次回折光とに分割する第１回折素子
と、上記０次及び±１次回折光を光記録媒体上に集光す
る集光手段と、上記０次及び±１次回折光を透過して上
記集光手段に導くと共に、複数の回折領域を有して光記
録媒体からの反射光を複数の方向に回折する第２回折素
子と、この第２回折素子からの回折光を検出する光検出
器とを具備し、上記±１次回折光の反射光に基づく回折
光の強度が互いに等しくなるようにトラッキング制御を
行う光ピックアップにおいて、上記第１回折素子の直ぐ
近傍を通過する第２回折素子の第１の回折領域からの±
１次回折光の反射光に基づく回折光と該第１回折素子と
の位置関係と同じ位置関係で、第２回折素子の他の回折
領域からの±１次回折光の反射光に基づく回折光に対し
て配置された、第１回折素子と同一の光学特性を有する
ダミー回折素子が備えられていることを特徴としてい
る。

〔作用〕

上記の構成によれば、第１回折素子の直ぐ近傍を通過
する第２回折素子の第１の回折領域からの±１次回折光
の反射光に基づく回折光と該第１回折素子との位置関係
と同じ位置関係で、第２回折素子の他の回折領域からの
±１次回折光の反射光に基づく回折光に対して配置され
た、第１回折素子と同一の光学特性を有するダミー回折
素子が備えられたので、±１次回折光の反射光に基づく
第２回折素子からの回折光が光記録媒体の傷等の欠陥に
より広がっても、これらの回折光は第１及びダミー回折
素子により等しく弱められるため、回折光の強度差には
誤差が現れない。これにより、光記録媒体に傷等の欠陥
があっても、正確なトラッキング制御を行うことがで
き、信頼性の高い情報再生を実現できる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図乃至第７図に基づいて説明
すれば、以下のとおりである。なお、従来例の図面で示
した部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を
付記する。

本実施例の光ピックアップは、第１図に示すように、
半導体レーザ１（光発生手段）と、半導体レーザ１から
出射された発散光を０次回折光（以下、メインビームと
呼ぶ）とトラッキングずれを検出するための±１次回折
光（以下、サブビームと呼ぶ）とに分割する第１回折素
子２と、メインビームとサブビームとを平行光束するコ
リメートレンズ４（集光手段）と、平行光束を集光して
円盤状の光記録媒体である光ディスク６に照射する対物
レンズ５（集光手段）と、光ディスク６からの反射光を
回折して光検出器７上に集光する第２回折素子３と、第
２回折素子３からの回折光を検出する光検出器７と、第
１回折素子２と同一平面上に設けられ、第１回折素子２
と同一形状、同一光学特性を有するダミー回折素子13と
から主に構成されている。

第１及びダミー回折素子２・13の格子パターンは、図
の上から見ると、直線が一定の間隔（ピッチ）で並べら
れたものからなっており、第２回折素子３の格子パター
ンは、同じく上から見ると、光ディスク６からの反射光
を光検出器７上に集光させるのに適した曲線となってい
る。また、第１及びダミー回折素子２・13は長方形であ
るが、第２回折素子３はほぼ円形であり、かつ、半円形
の領域（回折領域）3a・3bに分割線にて２分割されてお
り、領域3aのピッチは領域3bのピッチと比較して細かく
なっている。尚、これら領域3a・3bによる回折光の進む
方向等は後述するが、回折光が第１回折素子の直ぐ近傍
を通過する本発明で言う第１の回折領域は、領域3bの方
である。

ダミー回折素子13の配置を第２図を基づいて、さらに
詳しく説明する。

回折光10a・10a′は、光ディスク６からのメインビー
ムの反射光が第２回折素子３の領域3a・3b（第１図）に
より回折された光をそれぞれ示しており、点P₁、P₂は、
第２回折素子３の中心と回折光10a・10a′の光検出器７
上の集光スポット11a・11a′（第６図（ｂ）参照、後述
する）とをそれぞれ結んだ直線と、第１回折素子２を含
む平面との交点をそれぞれ示している。また、点P₃は点
P₁、P₂の中点を示している。ダミー回折素子13は、上記
のように、第１回折素子２と同一形状、同一光学特性を
有しており、点P₃に関して第１回折素子２と対称に配置
されている。

光検出器７は、第６図（ｂ）に示すように、４本の分
割線Ａ・Ｂ・Ｃ・Ｄによって５個の光検出部7a・7b・7c
・7d・7eに分割されている。

上記の構成において、半導体レーザ１から出射された
発散光は、第１回折素子２によって１本のメインビーム
と２本のサブビームとに分割された後、第２回折素子３
を透過し、コリメートレンズ４、対物レンズ５によって
回転している光ディスク６上に集光される。光ディスク
６上では、メインビームは集光スポット8aを形成し、サ
ブビームは２個の集光スポット8b・8cを形成する。光デ
ィスク６からの反射光は、対物レンズ５によって再び光
学系内に取り込まれ、コリメートレンズ４を通過し、第
２回折素子３に入射する。

このとき、メインビームの反射光9aが、第５図に示す
ように、第２回折素子３上のほぼ中央に入射したとする
と、サブビームの反射光9b・9cはそれぞれ領域3b・3a側
に偏って入射することになる。

これらの反射光9a・9b・9cは、第２回折素子３により
回折された後、上述のように、第１回折素子２とダミー
回折素子13との中間を通過する（第２図）。図中、回折
光10a・10a′は、メインビームの反射光9aが第２回折素
子３の領域3a・3bにより回折された光をそれぞれ示して
いる。なお、サブビームの反射光9b・9cも第２回折素子
３により回折され、回折光10b・10b′及び回折光10c・1
0c′（同図には示していない）として、第１回折素子２
とダミー回折素子13との中間を通過するが、これらにつ
いては後述する。

上記回折光10a・10a′・10b・10b′・10c・10c′は、
光検出器７の５分割された光検出部7a・7b・7c・7d・7e
で検出される。すなわち、メインビームの集光スポット
8aの反射光9aのうち、第２回折素子３の一方の領域3aで
回折された回折光10aは、第６図（ｂ）に示すように、
分割線Ａ上に集光され集光スポット11aを形成すると共
に、他方の領域3bによって回折された回折光10a′は、
光検出部7c上に集光スポット11a′を形成する。また、
サブビームの集光スポット8bの反射光9bのうち、第２回
折素子３の一方の領域3aで回折された回折光10bは集光
スポット11bを、他方の領域3bによって回折された回折
光10b′は集光スポット11b′を光検出部7d上に形成す
る。同様にもう一方のサブビームの集光スポット8cの反
射光9cのうち、第２回折素子３の一方の領域3aで回折さ
れた回折光10cは集光スポット11cを、他方の領域3bによ
って回折された回折光10c′は集光スポット11c′を光検
出部7e上に形成する。このとき、上述のように、集光ス
ポット8aの反射光9aが第２回折素子３上のほぼ中央に入
射しているとすると、集光スポット8bの反射光9bの大部
分は領域3bに、集光スポット8cの反射光9cの大部分は領
域3aに入射する。

さて、以上において、半導体レーザ１からの出射光が
対物レンズ５によって光ディスク６上に的確に焦点を結
んでいるとき、すなわち、合焦点のときには、第６図
（ｂ）に示すように、集光スポット11aが光検出器７の
分割線Ａ上の一点に形成され、光検出部7a・7bの出力が
等しくなる。一方、何らかの理由で光ディスク６が対物
レンズ５に近づいたときには、回折光10aの集光スポッ
トは光検出器７の後方に形成され、同図（ｃ）に示すよ
うに、集光スポット11aは光検出部7a上に半円形（斜線
で示されている）に広がる。また、逆に、光ディスク６
が対物レンズ５から遠がかったときには、回折光10aの
集光スポットは光検出器７の前方となり、同図（ａ）に
示すように、集光スポット11aは光検出部7b上に半円形
（斜線で示されている）に広がる。

したがって、光検出部7a・7bの出力信号をそれぞれ、
S₁、S₂とすると、フォーカス誤差信号は、S₁−S₂を演算
することによって得られ、このフォーカス誤差信号が０
になるように、図示しない対物レンズ駆動手段にて対物
レンズ５が駆動され、光ディスク６上に適切に焦点が結
ばれるようにフォーカス制御が行われる。また、情報信
号は、光検出部7cの出力信号をS₃とすると、S₁＋S₂＋S₃
を演算することによって得られる。

次に、トラッキング検出機構について説明する。

第７図は、集光スポット8a・8b・8cと、光ディスク６
上にらせん状に設けられている記録ピット列としての情
報トラック12との位置関係を示しており、同図（ｂ）に
示すように、２個のサブビームの集光スポット8b・8c
は、メインビームの集光スポット8aを中心にして対称な
位置にあり、情報トラック12に対して互いに反対の方向
にわずかにずれて位置している。

集光スポット8aが情報トラック12のほぼ直上にある状
態（同図（ｂ））から、何らかの理由により情報トラッ
ク12が集光スポット8aに対して右方向にずれて、集光ス
ポット8bが情報トラック12のほぼ直上に来たとすると
（同図（ａ））、その反射光の強度は低下し、反対に集
光スポット8cは情報トラック12から外れるため、反射光
の強度は増加する。一方、情報トラック12が集光スポッ
トに対して左方向にずれたとすると（同図（ｃ））、上
記と逆のことが生じ、集光スポット8bの反射光の強度は
増加し、集光スポット8cの反射光の強度は低下する。

集光スポット8b・8cの反射光は、上述のように、第２
回折素子３により回折され、回折光10b・10b′及び回折
光10c・10c′がそれぞれ光検出器７の光検出部7d・7e
（第６図（ｂ））によって検出される。光検出部7d・7e
の出力信号をそれぞれ、S₄、S₅とすると、トラッキング
誤差信号は、S₄−S₅を演算することによって得られ、こ
のトラッキング誤差信号が０になるように、図示しない
対物レンズ駆動手段にて対物レンズ５が駆動され、情報
トラック12上に集光スポット8aが結ばれるようにトラッ
キング制御が行われる。

ところで、情報トラック12にほぼ平行に傷がついてい
ると、光は散乱されて、反射光9b・9cは傷に直交する方
向に広がる。これに伴って、回折光10b・10b′は第３図
のように広がるので、回折光10b′の斜線で示されてい
る部分が第１回折素子２に入射し、回折光10bの斜線で
示されている部分がダミー回折素子13に入射する。同様
に、回折光10c・10c′は第４図のように広がるので、回
折光10c′の斜線で示されている部分が第１回折素子２
に入射し、回折光10cの斜線で示されている部分がダミ
ー回折素子13に入射する。

このとき、上記の構成によれば、ダミー回折素子13を
第１回折素子２と点P₃（第２図）に関して対称となるよ
うに配置したので、回折光10b′の斜線部の面積と回折
光10cの斜線部の面積は等しい。また、回折光10bの斜線
部の面積と回折光10c′の斜線部の面積は等しい。さら
に、ダミー回折素子13は第１回折素子２と同一の光学特
性を持つので、光強度の低下の割合は同じである。よっ
て、光検出器７上の集光スポット11b′・11cの強度が共
に等しく低下し、集光スポット11b・11c′の強度も共に
等しく低下するので、光検出部7d・7eの出力信号S₄、S₅
も等しく低下し、結果として偽の誤差信号が生じにくく
なる。これにより、光ディスク６上に傷等の欠陥があっ
ても、安定したトラッキング制御を行うことができる。

以上の実施例では、長方形の第１及びダミー回折素子
２・13を使用したが、形状はこれに限らず、例えば円形
であってもかまわない。また、第１及びダミー回折素子
２・13の形状を同一にしたが、第１及びダミー回折素子
２・13に入射する回折光10b・10b′の面積と回折光10c
・10c′の面積とが等しければ良いので、回折光10b・10
b′・10c・10′が広がると予想される範囲のみ形状が同
一であればよい。ただし、本実施例のように、まったく
同一形状にすることにより、広がる大きさとは無関係
に、回折光10b・10b′の強度低下と回折光10c・10c′の
強度低下とをいつも等しく保つことができる。

以上の実施例では、光記録媒体として光ディスク６を
用いる光情報再生装置の光ピックアップについて説明し
たが、光カードや光テープを用いる光情報再生装置の光
ピックアップにも応用できる。また、光情報再生装置だ
けでなく、光情報記録再生装置にも応用できる。

〔発明の効果〕

本発明の光ピックアップは、以上のように、上記第１
回折素子の直ぐ近傍を通過する第２回折素子の第１の回
折領域からの±１次回折光の反射光に基づく回折光と該
第１回折素子との位置関係と同じ位置関係で、第２回折
素子の他の回折領域からの±１次回折光の反射光に基づ
く回折光に対して配置された、第１回折素子と同一の光
学特性を有するダミー回折素子が備えられているので、
±１次回折光の反射光に基づく第２回折素子からの回折
光が光記録媒体の傷等の欠陥により広がっても、これら
の回折光は第１及びダミー回折素子により等しく弱めら
れるため、回折光の強度差には誤差が現れない。これに
より、光記録媒体に傷等の欠陥があっても、正確なトラ
ッキング制御を行うことができ、信頼性の高い情報再生
を実現できると共に、回折素子の導入により光ピックア
ップを小型軽量化できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】第１図乃至第７図は本発明の一実施例を示すものであ
る。第１図は、本実施例の光ピックアップの構成を示す斜視
図である。第２図は、ダミー回折素子の配置を示す説明図である。第３図及び第４図は、第１及び第２回折素子による回折
光の強度低下を説明する説明図である。第５図は、第２回折素子の左右の領域と反射光との位置
関係を示す説明図である。第６図（ａ）〜（ｃ）は、光検出部と集光スポットとの
関係を示す説明図である。第７図（ａ）〜（ｃ）は、情報トラックと集光スポット
との位置関係を示す説明図である。第８図乃至第11図は従来例を示すものである。第８図は、光ピックアップの構成を示す斜視図である。第９図は、第１回折素子と回折光との位置関係を示す説
明図である。第10図及び第11図は、第１回折素子による回折光の強度
低下を説明する説明図である。１は半導体レーザ（光発生手段）、２・３は回折素子
（第１及び第２回折素子）、４・５はコリメートレンズ
及び対物レンズ（集光手段）、６は光ディスク（光記録
媒体）、７は光検出器、13は回折素子（ダミー回折素
子）である。

フロントページの続き (72)発明者倉田幸夫大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (56)参考文献実開昭57−87346（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光発生手段と、この光発生手段から出射さ
れた光を０次回折光と±１次回折光とに分割する第１回
折素子と、上記０次及び±１次回折光を光記録媒体上に
集光する集光手段と、上記０次及び±１次回折光を透過
して上記集光手段に導くと共に、複数の回折領域を有し
て光記録媒体からの反射光を複数の方向に回折する第２
回折素子と、この第２回折素子からの回折光を検出する
光検出器とを具備し、上記±１次回折光の反射光に基づ
く回折光の強度が互いに等しくなるようにトラッキング
制御を行う光ピックアップにおいて、上記第１回折素子の直ぐ近傍を通過する第２回折素子の
第１の回折領域からの±１次回折光の反射光に基づく回
折光と該第１回折素子との位置関係と同じ位置関係で、
第２回折素子の他の回折領域からの±１次回折光の反射
光に基づく回折光に対して配置された、第１回折素子と
同一の光学特性を有するダミー回折素子が備えられてい
ることを特徴とする光ピックアップ。