JP2734685B2 - 光検出器の調整方法および焦点誤差検出装置 - Google Patents

光検出器の調整方法および焦点誤差検出装置

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JP2734685B2 JP1270270A JP27027089A JP2734685B2 JP 2734685 B2 JP2734685 B2 JP 2734685B2 JP 1270270 A JP1270270 A JP 1270270A JP 27027089 A JP27027089 A JP 27027089A JP 2734685 B2 JP2734685 B2 JP 2734685B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光ディスク装置に用いられる光ヘッド装置の
焦点誤差検出装置のうち、ホログラム光学素子を用いた
焦点誤差検出装置、およびそれに用いられる光検出器の
調整方法に関する。
〔従来の技術〕
近年、ホログラム光学素子と4分割光検出器を組み合
わせた構成からなる焦点誤差検出系を有する光ヘッド装
置が開発されている。この種の光ヘッド装置の焦点誤差
検出方式として、フーコー法が用いられることが多い。
以下に、フーコー法の原理に基づく、ホログラム光学素
子と4分割光検出器からなる誤差検出系について図面を
参照しながら説明する。
第2図は、ホログラム素子1と4分割光検出器2から
なる焦点誤差検出系について説明するための図である。
光源から出射した光は光ディスク上で反射し、反射光と
なってホログラム素子1に入射する。ホログラム素子1
は光軸3を含む分割線4で2つの領域に分けられてい
る。4分割光検出器2は、互いに直交する第1分割線5
と第2分割線6を持っており、第2分割線6は光軸を含
み、ホログラム素子の分割線4と光学的に平行になるよ
うに配置される。ホログラム素子の第1領域7には、光
ディスクがオンフォーカスの場合に、この領域へ入射光
を4分割光検出器2の第2分割線6上のA点8に集光さ
せる機能を有するホログラムが記録されている。同様
に、ホログラム素子の第2領域9には、光ディスクがオ
ンフォーカスの場合に、この領域への入射光を、4分割
光検出器2の第2分割線6上のA点8からみて第1分割
線5を挟んで反対側のB点10に集光させる機能を有する
ホログラムが記録されている。
第3図は光ディスク上でのフォーカス状態の変化によ
る4分割光検出器2上での光スポットの変化を模式的に
示している。ここで、4分割光検出器2の個別の第1光
検出器11,第2光検出器12,第3光検出器13,第4光検出
器14の出力をそれぞれV1,V2,V3,V4とする。第3図
(b)に示したオンフォーカスの場合光スポットはそれ
ぞれA点15,B点16にある。第3図(a)に示す近付く方
向のデフォーカスが生じた場合には、光スポットは第1
光検出器11上と第4光検出器14上にのみ分布する。逆
に、第3図(c)に示す遠ざかる方向へのデフォーカス
が生じると、光スポットは第2光検出器12上と第3光検
出器13上にのみ分布する。従って、焦点誤差信号Sfe
次式により与えられる。
Sfe=(V1+V4)−(V2+V3) ここで、オンフォーカスの場合の収束点A15,B16は、
第1分割線5を挟んでそれぞれ反対側の第2分割線6上
にあれば焦点誤差を検出できる。つまり、上述の条件を
満足する位置にA点15,B点16があれば、焦点誤差検出特
性に大きな変化はない。しかし、光ヘッド装置の温度安
定性や、衝撃耐久力を向上させるためには、光スポット
がなるべく4分割光検出器の中央に位置することが望ま
しく、そのために、光スポットが4分割光検出器上の所
定の位置に形成されるよう、4分割光検出器の位置調整
を行う必要がある。
以上の説明では、説明を分かりやすくするために、光
スポットの4分割光検出器上での収束点と、望ましい光
スポット位置とを区別せずに、A点,B点と記述したが、
以下の説明では、所望の光スポット位置をA点,B点と記
述する。
従来、上述した原理による焦点誤差検出系において、
4分割光検出器の第1の調整方法は、第1分割線に沿う
方向に関しては、焦点誤差信号の振幅を観測し最大とな
るように、また、第2分割線に沿う方向に関しては、光
ビームの集光点が個別光検出器の端に来る位置を光検出
器の出力から検出し、その位置を基準にして光ビームの
集光点が上述のA点およびB点と一致するよう4分割光
検出器を所定量だけ微動させて位置決めを行っていた。
また、4分割光検出器の第2の調整方法として、光検
出器調整用の光ビームを用いる方法がある。第4図はこ
の方法を説明するための図である。この方法は、ホログ
ラム領域として、焦点誤差検出用の第1領域17,第2領
域18に加え、ホログラム光学素子19の光軸20付近に光軸
対称な形状を有する第3のホログラム領域21を設け、焦
点誤差検出用の2つの光ビームがA点22およびB点23と
一致している場合に、この第3領域21への入射光を第1
分割線5と第2分割線6の交点に導くためのものであ
る。調整が完全に行われた状態では、位置調整用の光ビ
ームによって形成された第3の光スポット24は、第1分
割線5により光量が2分割されるため、第1分割線の左
右の光量は等しくなる。すなわち、4分割光検出器位置
ずれ信号Sadjを Sadj=(V1+V2)−(V3+V4) とすれば、Sadj=0となる。ところが、位置ずれがある
場合には、Sadjは0にはならない。従って、信号Sadj
極性と絶対値から誤差量を見積もることができ、それを
もとにSadj=0になるよう調整すればよい。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来技術による4分割光検出器の第1の調整方法では
特に第2分割線に沿う方向の調整に際して、光検出器の
出力をモニタしながら光検出器を移動させ検出器端を見
つけだし、その後所定量だけ再び光検出器を移動させる
必要があるため、調整工数が非常に大きくなってしまう
という欠点を有していた。さらに調整終了後、光スポッ
トが光検出器上の所定の位置にあるか否かを検出する方
法がなく、従って光ヘッドが所定の規格を満足している
ことが確認できなかった。
また、第2の調整方法では次のような問題点がある。
ホログラム光学素子を用いた光ヘッドの場合、光源であ
る半導体レーザの波長が環境温度などにより変化するた
め、ホログラム光学素子からの回折光もそれに応じて位
置を変える。通常、変化の方向は、4分割光検出器の第
2分割線に沿う方向になるように設定されるが、わずか
ながら、それと直交する移動成分を生じる。特に反射型
ホログラム光学素子では顕著である。一方、焦点誤差信
号は、第2分割線で分割された領域間の光量の差から得
ている。位置調整用の光スポットを用いる位置調整法で
は、この直交成分の影響のために4分割光検出器上の位
置調整用の光スポットは第2分割線に沿うように移動せ
ず、結果として、光量が第2分割線により正しく2分割
されなくなる。このために、焦点誤差信号にオフセット
が発生し、情報の記録再生に支障をきたす恐れがあっ
た。
本発明の目的は、上述の課題を解決して、調整工数の
少ない正確な位置決めができ、また、検査が可能で、耐
環境性にもすぐれた光検出器の調整方法および焦点誤差
検出装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の光検出器の調整方法は、 光ディスク信号面で反射した戻り光を光軸対称な形状
を有する少なくも第1の領域と第2の領域および第3の
領域と第4の領域の光に分離し、前記第1および第2の
領域の光を略直交する第1および第2の分割線を有する
4分割光検出器の第1の分割線を挟んで第2の分割線上
にそれぞれ集光させ、前記第3および第4の領域の光
を、前記第1の領域と前記第2の領域の光が前記4分割
光検出器上で所定の位置に光スポットを形成している状
態で、前記第2の分割線を挟んで前記第1の分割線上に
導き、前記第1の分割線によって分離された両側各々2
つの光検出器の和信号の差が零になるように4分割光検
出器の位置決めを行うことを特徴とする。
また本発明の焦点誤差検出装置は、 格子型光学素子と、受光面が2本の略直交する分割線
により少なくとも4分割された4分割光検出器を少なく
とも備え、前記格子型光学素子は、前記格子型光学素子
内の基準点を中心とする点対称な形状を有する第1の領
域と第2の領域および前記基準点を中心とする点対称な
形状を有する第3の領域と第4の領域とを少なくとも有
し、光情報記録媒体からの戻り光の光軸と前記基準点が
略一致するように配置され、前記第1の領域と第2の領
域へ入射する前記戻り光を前記4分割光検出器の第1の
分割線を挟んで第2の分割線上にそれぞれ集束させ、こ
れら2つの集束点が前記4分割光検出器上の所定の位置
にあるとき、前記第3の領域と第4の領域へ入射する前
記戻り光を前記4分割光検出器の第2の分割線を挟んで
第1の分割線上にそれぞれ集束させることを特徴とす
る。
〔作用〕
以下、図面を参照しながら、本発明の作用を説明す
る。第5図は、本発明の作用を説明するための図であ
る。
光ディスク信号面で反射した戻り光は、ホログラム光
学素子により4つの光ビームに分けられて4分割光検出
器に導かれる。この場合、4分割光検出器上には第2分
割線6上に、ホログラム光学素子の4つの領域のうち、
第1領域、第2領域による第1光スポット25,第2光ス
ポット26が第1分割線5を挟んで形成され、同時に、第
2分割線6を挟んで、第3領域,第4領域による第3光
スポット27,第4光スポット28がそれぞれ形成される。
第1および第2光スポット25,26は焦点誤差検出用、第
3及び4光スポット27,28は光検出器の位置調整用であ
る。第1光スポット25の光量と第2光スポット26の光
量、および第3光スポット27の光量と第4光スポット28
の光量はそれぞれ等しくなるようにしてある。
ホログラム光学素子は、次の2つの条件を満足する位
置に第3および第4光スポットを形成するよう設計され
ている。第1の条件は、第1光スポットおよび第2光ス
ポットがそれぞれA点29,B点30にあるとき、第3光スポ
ットおよび第4光スポットが第1分割線上に形成される
ことである。第2の条件は、光源である半導体レーザの
発振波長が変化した場合でも、第3光スポット27は個別
の第1光検出器31かまたは第3光検出器33上にあり、ま
た、第4光スポット28は第2光検出器32かまたは第4光
検出器34上にあって、それぞれ第2分割線6を横断して
移動することがないことである。
4分割光検出器が正しく調整されている場合は、第1
分割線5により第3光スポット27および第4光スポット
28の光量は等しく2分割され、前述の光検出器の調整ず
れ信号はSadj=0となる。また位置ずれがある場合に
は、位置ずれの方向とずれ量によりSadjの信号が変化す
るため、この信号をもとに光検出器を正しく調整するこ
とができる。また、調整が正しく行われたか否かを確認
するためには、Sadjの信号の絶対値が規定値以下である
ことを確認すればよい。
また、動作中に温度変化等の要因により半導体レーザ
の発振波長が変動した場合でも、第3および第4光スポ
ット27,28はそれぞれ第1光検出器31と第2光検出器3
2、または第3光検出器33と第4光検出器34上にあり、
かつ2つの光スポットの光量は等しいので、焦点誤差検
出動作にはなんら影響を与えない。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を、図面を参照しながら説明す
る。第1図は、本発明の実施例を説明するための図であ
る。4分割ホログラム光学素子35はそれぞれ格子パター
ンの異なる第1領域から第4領域を持つ。第1領域36と
第2領域37は焦点誤差検出用のホログラムであり、第3
領域38と第4領域39は光検出器の位置ずれ調整用のホロ
グラムである。第1領域36と第2領域37を分ける分割線
40は光ヘッドの結像光学系の光軸41を含む直線である。
ホログラム光学素子の第1領域36および第2領域37で回
折される回折光は、光検出器の調整が終了した状態では
それぞれ異なる2点、すなわち4分割光検出器2上のA
点29およびB点30にそれぞれ焦点を結ぶものとする。ま
た、このとき第3領域38および第4領域39からの回折光
による第3および第4光スポット27,28は第1分割線5
上にあるようにしてある。
本発明によるホログラム光学素子35は、第1領域、第
2領域とは格子パターンの異なる第3領域および第4領
域を持つことを特徴とするもので、本実施例の第3領域
および第4領域は光軸41を中心とする円形をさらに、第
1領域と第2領域を分割する分割線40と同じ分割線によ
り分割された半円形の形状を有している。このような形
状とすることで、第1領域と第2領域、および第3領域
と第4領域からの回折光強度を等しくしている。
第6図は調整ずれがある場合の、4分割光検出器2上
での光スポット分布を示している。
戻り光のスポットがA点29およびB点30に位置する場
合は、すなわち、第6図(b)に示す位置ずれ無しの場
合は、第3領域38および第4領域39で回折された第3光
スポット27および第4光スポット28は4分割光検出器の
第1分割線5上に、第2分割線6を挟んで光スポットを
形成する。従って、位置ずれ信号Sadj=0である。
しかし調整不良によりホログラムからの回折光の光ス
ポットが第6図(b)の位置から第6図(a)に示すよ
うに左側にずれたとすると、第3光スポット27,第4光
スポット28は第1光検出器31,第2光検出器32により、
多くの部分が入射し、Sadj>0となる。逆に第6図
(c)に示すように右方向にずれたとすると、Sadj<0
となる。従って、4分割光検出器は位置ずれ信号Sadj
零となるように調整することで、精度よく位置決めする
ことができる。また調整誤差が規定の範囲内にあること
は、位置ずれ信号Sadjの絶対値が所定の値以下であるこ
とを確認することで可能である。
第7図は、光源である半導体レーザの波長が変動して
回折角が変化した場合の4分割光検出器2上の第3光ス
ポット27および第4光スポット28の位置変動の軌跡の例
を示す。第3光スポット27,第4光スポット28は第1お
よび第2光検出器31,32に入射する。焦点誤差信号Sfeは Sfe=(V1+V4)−(V2+V3) で得られるために、これらの領域からの回折光による信
号強度は、これらの光スポットが第2分割線を横断して
移動しないかぎり、焦点誤差信号を算出する演算におい
て完全にキャンセルされる。
以上述べた実施例において、4分割光検出器の位置調
整用ビームを生成するホログラム領域は光軸を含む半円
形であるが、もちろん光軸対称な形状であれば、光軸を
含む必要もまた半円形である必要もない。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明の光検出器調整方法および
焦点誤差検出装置によれば、光検出器の出力の適当な演
算により、零位法で正確に、かつ容易に位置調整を行う
ことができる。またその調整結果を調整終了時に確認す
ることができるために、光ヘッドの信頼性向上に寄与す
ると共に、調整工数の削減が可能であるので、光ヘッド
の低価格化にも寄与する。さらに、光源の波長変動が生
じた場合でも安定に動作するため、高い安定性を有する
光ヘッドを提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図,第6図,第7図は本発明の実施例を説明するた
めの図、 第2図,第3図,4図は従来の技術を説明するための図、 第5図は本発明の作用を説明するための図である。 1,19……ホログラム光学素子 2……4分割光検出器 3,20,41……光軸 4,40……分割線 5……第1分割線 6……第2分割線 7,17……第1領域 8,15,22,29……A点 9,18……第2領域 10,16,23,30……B点 11,31……第1光検出器 12,32……第2光検出器 13,33……第3光検出器 14,34……第4光検出器 21……第3領域 24……第3の領域による光スポット 25……第1光スポット 26……第2光スポット 27……第3光スポット 28……第4光スポット 35……4分割ホログラム光学素子 36……第1領域 37……第2領域 38……第3領域 39……第4領域

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光ディスク信号面で反射した戻り光を光軸
    対称な形状を有する少なくも第1の領域と第2の領域お
    よび第3の領域と第4の領域の光に分離し、前記第1お
    よび第2の領域の光を略直交する第1および第2の分割
    線を有する4分割光検出器の第1の分割線を挟んで第2
    の分割線上にそれぞれ集光させ、前記第3および第4の
    領域の光を、前記第1の領域と前記第2の領域の光が前
    記4分割光検出器上で所定の位置に光スポットを形成し
    ている状態で、前記第2の分割線を挟んで前記第1の分
    割線上に導き、前記第1の分割線によって分離された両
    側各々2つの光検出器の和信号の差が零になるように4
    分割光検出器の位置決めを行うことを特徴とする光検出
    器の調整方法。
  2. 【請求項2】格子型光学素子と、受光面が2本の略直交
    する分割線により少なくとも4分割された4分割光検出
    器を少なくとも備え、前記格子型光学素子は、前記格子
    型光学素子内の基準点を中心とする点対称な形状を有す
    る第1の領域と第2の領域および前記基準点を中心とす
    る点対称な形状を有する第3の領域と第4の領域とを少
    なくとも有し、光情報記録媒体からの戻り光の光軸と前
    記基準点が略一致するように配置され、前記第1の領域
    と第2の領域へ入射する前記戻り光を前記4分割光検出
    器の第1の分割線を挟んで第2の分割線上にそれぞれ集
    束させ、これら2つの集束点が前記4分割光検出器上の
    所定の位置にあるとき、前記第3の領域と第4の領域へ
    入射する前記戻り光を前記4分割光検出器の第2の分割
    線を挟んで第1の分割線上にそれぞれ集束させることを
    特徴とする焦点誤差検出装置。
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