JP2744635B2 - 光記録再生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、光記録再生装置に関し、特に、光ヘッド
が固定光学系と移動光学系に分割された分離形光ヘッド
でなる光記録再生装置に関するものである。

［従来の技術］ 第９図はたとえば特開昭62−95743号公報に開示され
た従来の光記録再生装置を示し、図において、半導体レ
ーザ（２）を点灯駆動するためのレーザ駆動電源
（１）、コリメータレンズ（３）、偏光ビームスプリッ
タ（４）、1/4波長板（５）、打上ミラー（６）、レー
ザ光をデイスク（８）上へ集光する対物レンズ（７）、
デイスク（８）からの反射光を２方向に分離するハーフ
プリズム（10）、凸レンズ（11）、円柱レンズ（12）、
ナイフエッジ（13）、２分割光検出器（14）等が図示の
ように配置されており、さらに、ハーフプリズム（10）
のもう一方の光束を受光するように配置されている２分
割光検出器（15）は、光検出器（15a）（15b）からなっ
ている。また、差動回路（16）は、その出力（17）はト
ラックずれ検出信号として得られ、加算器（18）の出力
（19）は情報再生信号として得られる。

上記のうち符号（２）ないし（５）および（10）ない
し（15）の構成部品は固定光学系（20）として固定配置
されている。一方、打上ミラー（６）対物レンズ（７）
はレンズ移動台（21）の上に配置され電磁駆動手段（2
2）によりレール（23）上を移動可能なように構成され
ている。この移動可能な光学系はここでは移動光学系
（24）として記されている。

次に動作について説明する。半導体レーザ（２）から
出射されたレーザ光はコリメートレンズ（３）で平行光
束に変換された後Ｐ偏光として偏光ビームスプリッタ
（４）を透過し、1/4波長板（５）、打上ミラー（６）
を経て対物レンズ（７）に至り、直径略１μｍの集光ス
ポット（９）としてデイスク（８）上へ集光される。デ
イスク（８）からの反射光は再び対物レンズ（７）を経
て平行光束になり、打上ミラー（６）で反射されて1/4
波長板へ入射する。1/4波長板（５）を再び透過した光
は、1/4波長板（５）を１往復した効果により今度はＳ
偏光として偏光ビームスプリッタ（４）に入射し、図で
下方へ反射されてハーフプリズム（10）へ導かれる。ハ
ーフプリズム（10）では光束は２方向へ分離するが、そ
のうちの一方は凸レンズ（11）と円柱レンズ（12）とナ
イフエッジ（13）と２分割光検出器（14）からなる焦点
ずれ検出手段に導かれる。この焦点ズレ検出手段の検出
原理はこの発明とは直接関係がないので詳細な説明は省
略するが、ここに示したいわゆる像回転法に限らず、ナ
イフエッジ法、フーコー法、非点収差法など、周知のい
ずれの焦点検出手段であってもかまわない。

この２分割光検出器（14）の出力は図示しない演算回
路により焦点ずれ検出信号に変換され、アクチュエータ
（図示せず）により対物レンズ（７）を光軸方向へ移動
させることにより集光スポット（９）を常にデイスク
（８）上で合焦となるように制御する。

一方、ハーフミラー（10）を透過するもう一方の光束
は２分割光検出器（15）によつて受光され、差動回路
（16）によってトラックずれ検出信号（17）を出力し、
例えばボイスコイルを応用した周知の電磁駆動手段（2
2）によってレール（23）上のレンズ移動台（21）をデ
イスク（８）の半径方向へ動かしてトラッキング制御を
行う。

ここでトラックずれ検出の態様についてさらに詳しく
説明する。第10図（イ），（ロ），（ハ），（ニ）は、
左側にデイスク（４）の部分平面図を示し、またその右
側に光ヘッドの光路図を示す。ここでは対物レンズ
（８）と２分割光検出器（15）のみの関係を示してい
る。いま、第10図（イ），（ハ）に示すように、集光ス
ポット（９）がデイスク（８）に設けられた案内溝（ト
ラック）（8a）の溝中心もしくは溝間中心に位置する場
合、光検出器（15a），（15b）に入射する光量はそれぞ
れ等しい。ところが、第10図（ロ），（ニ）に示すよう
に、集光スポット（９）が片側に位置ずれした場合は、
案内溝（8a）による回折の影響のため、光検出器（15
a）に対する入射光（斜線を施した部分）の光量が光検
出器（15b）に対する入射光の光量に較べて少なくなり
［第10図（ロ）］、また反対側に位置ずれした場合は、
光検出器（15b）に対する入射光（斜線を施した部分）
の光量が光検出器（15a）に対する入射光の光量に較べ
て少なくなる［第10図（ニ）］。従って、光検出器（15
a），（15b）の出力差を検出することによつて、集光ス
ポットが案内溝（8a）に対して整合しているか否か、ま
たいずれの側に位置ずれしているかを検出し得ることと
なる。これがいわゆる回折光方式（プッシュプル方式）
等で呼ばれるトラッキング検出方法である。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来の光記録再生装置には、次のような
欠点がある。すなわち、移動光学系（24）が、レール
（23）上をデイスク（８）の半径方向に移動中に上下方
向に変位したり、レール（23）の移動軸と固定光学系
（20）から出射される平行光束の光軸の平行度が一致し
ていないと、移動光学系（24）がレール（23）上を移動
するに従いトラックずれ検出信号（17）にオフセットを
生じることである。これはレール（23）上のごみの付着
等による移動光学系（24）の移動時の変位でも同様のオ
フセットを生じてしまう。

ここで、上記の点を第11図，第12図および第13図によ
り説明する。まず第11図において、移動光学系（24）
が、破線に示すように初期位置にあるときには、打上ミ
ラー（６）は実線のように初期位置にあり、このとき、
受光素子（15）上へ入射する光束は実線状となる。この
状態を示すのが第13図（ａ）である。そうして、２分割
光検出器（15a）（15b）から得られるトラックずれ検出
信号（17）は第12図（ａ）に示すように初期調整により
オフセットが零となるよう設定される。

次に、移動光学系（24）がレール（23）上を移動する
ときに、一点鎖線で示すように仮に上方へｄだけ変位し
た場合を想定する。このとき、打上ミラー（６）は同じ
く一点鎖線のように上方へ変位し、その結果デイスク
（８）で反射され２分割光検出器（15）に至る光束は一
点鎖線のようにｄだけずれてしまう。この状態を第13図
（ｂ）に示す。その結果、２分割光検出器（15a）（15
b）から得られる。トラックずれ検出信号（17）は第12
図（ｂ）に示すように初期状態に比べてオフセットを生
じてしまう。

移動光学系（24）が傾いた場合にも、打上ミラー
（６）が傾くためデイスク（８）で反射されて分割光検
出器（15）に至る光束は同様に横ずれを生じ、その結
果、光検出器（15a）（15b）から得られるトラックずれ
検出信号（17）にオフセットが生じる。

以上のようにして、トラックずれ検出信号（17）にオ
フセットが生じると、デイスク（８）上の集光スポット
（９）を案内溝（トラック）に追従させることができ
ず、情報の記録再生もしくは消去特性が劣化する。

この発明は上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、高速移動が可能な分離形光ヘッドにおい
て、移動光学系に光軸ずれがあってもトラックずれ検出
信号にオフセットが生じることなく、安定した正確なト
ラッキング制御が可能な光記録再生装置を得ることを目
的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る光記録再生装置は、移動光学系の打上
ミラーの代わりに２つの平行なビームスプリット面と反
転光学手段からなる複合光学系を用いて、デイスクから
の反射光束を２系統に分離し、これを固定光学系に配置
された２つの２分割光検出器に導くようにしたものであ
る。

［作 用］ この発明においては、複合光学系が、固定光学系へ導
かれる光束の一方を空間的に反転させるので、移動光学
系が上下に変位しても２つの２分割光検出器の出力によ
りトラックずれ検出信号のオフセットをキャンセルす
る。

［実施例］ 第１図〜第５図はこの発明の一実施例を示し、第１図
において、対物レンズ（７）に近接して配置されている
複合プリズム（100）は、略平行な２つのビームスプリ
ット面（101）（102）を有し、これに近接して反転光学
系（103）が配置され、さらに、反射ミラー（104）、光
検出器（105a）（105b）からなる第２の２分割光検出器
（105）が順次配置されている。差動回路（106）の出力
は第２のトラックずれ検出信号として得られる。

その他の構成は第９図と同様であり、説明は省略す
る。

次に動作について説明する。従来装置と同様、半導体
レーザから出射されるレーザ光はコリメータレンズによ
り平行光束に変換され、偏光ビームスプリッタ（４）、
1/4波長板（５）を経て複合プリズム（100）へ導かれ、
ビームスプリット面（101）により上方へ反射され、対
物レンズ（７）に至り、直径１μｍの集光スポット
（９）としてデイスク（８）上へ集光される。デイスク
（８）からの反射光は再び対物レンズを経て平行光束に
なり、複合プリズム（100）へ導かれる。このデイスク
（８）からの反射光のうち、１部はビームスプリット面
（101）で反射され、従来装置と同様に1/4波長板
（５）、偏光ビームスプリッタ（４）、ハーフプリズム
（10）を経て２分割光検出器（15）へと導かれる。

デイスク（８）からの反射光のうち、ビームスプリッ
ト面（101）を透過した光束は、全反射面などからなる
ビームスプリット面（102）で全反射され、反転レンズ
（103）へ導かれる。反転レンズ（103）は図に示すよう
に２つの集束レンズで構成された反転光学系で、入射光
束は一度結像された後再び平行光束として出射され、反
射ミラー（104）で反射された後、第２の２分割光検出
器（105）へ導かれる。

上記の説明においてビームスプリット面（101）の特
性について特に言及しなかったが、たとえば簡単なもの
では光量のロスが大となるがハーフプリズムのように光
束を一定の割合で透過，反射させるようなものでよい。

２分割光検出器（15）の出力は、差動回路（16）によ
り従来装置と同様トラックずれ検出信号（17）が得られ
る。

一方、第２の２分割光検出器（105）の出力は、差動
回路（106）により第２のトラックずれ検出信号（107）
が得られる。

次に、第２図、第３図および第４図を用いて、以上の
光路において移動光学系（24）に光軸ずれが生じてもト
ラックずれ検出信号のオフセットがキャンセルできる原
理について説明する。

まず、第２図において、移動光学系（24）が破線に示
すように初期位置にあるときには、複合プリズム（10
0）、反転レンズ（103）は実線のように初期位置にあ
り、このとき、２分割光検出器（15）および（105）へ
入射する光束も各々実線のようになる。このときの各２
分割光検出器（15）および（105）への入射光束の状況
を示したのがそれぞれ第３図（ａ）および（ｂ）であ
る。第３図において斜線を施した部分はデイスク（８）
の案内溝による回折光が多く含まれる領域を示してい
る。ここで大事なことは、第２の２分割光検出器（10
5）へ入射する光束は反転レンズ（103）内で一度結像さ
れた光束が２分割光検出器（105）へ入射している点で
ある。その結果、第３図（ａ）（ｂ）に示すように、
α，βの関係が逆転している。これら２分割光検出器
（15），（105）からトラックずれ検出信号（17），（1
07）を得るには、第２図に示すように、差動回路（1
6），（106）による。ただしトラックずれの極性を合わ
せるなら、第３図（ａ）（ｂ）で領域α，βが逆転する
ことから２分割光検出器（15）からは （15a）−（15b） また２分割光検出器（105）からは （105b）−（105a） と各要素が演算されるよう、差動回路（16），（106）
を構成してやればよい。このときの各出力（17）および
（107）がそれぞれ第４図（ａ）および（ｂ）に相当す
る。初期状態においては第４図（ａ），（ｂ）に示され
るようにオフセットが零となるよう２分割光検出器（1
5）および（105）は初期調整される。

次に第２図において移動光学系（24）がレール（図示
せず）上を移動する際に、一点鎖線で示すように仮に上
方へ変位した場合を想定する。このとき、複合プリズム
（100）および反転レンズ（103）は同じく一点鎖線のよ
うに上方へ変位する。その結果、デイスク（８）で反射
され２分割検出器（15）および（105）へ入射する光束
は、一点鎖線で示すように同方向へ横ずれを生じる。ま
たこのときのずれ量は両者で等しい。このときの各２分
割検出器（15）および（105）への入射光束の状況を示
したのがそれぞれ第３図（ｃ）および（ｄ）である。

ここで注意すべきことは、先に述べたように、２分割
検出器（105）への入射光束は途中で反転されているこ
とである。その結果、移動光学系（24）が上方へずれた
とき、２分割光検出器（15）上では第３図（ｃ）に示す
ように、領域α側の光量［検出器（15a）側］が増大す
るのに対し、第３図（ｄ）に示す２分割光検出器（10
5）上では領域β［検出器（105a）側］が増大する。従
って２分割光検出器（15）および（105）から得られる
トラツクずれ検出信号（17）および（107）はそれぞれ
第４図（ｃ）および（ｄ）に示すようにオフセットを生
じるが、このオフセットは第４図（ｃ）と（ｄ）では逆
向きに生じることになる。

以上より、２分割光検出器（15）および（105）への
入射光量が等しい場合には、言いかえればトラックずれ
検出信号（17）および（107）の出力振幅が等しい場合
には、両者を単純に第５図（ａ）に示すように加算器
（108）で加算してやればトラックずれ検出信号（17）
と（107）のオフセット成分のみがキャンセルされ第４
図（ｅ）に示すオフセットのないトラックずれ検出信号
（109）が得られる。また、２分割光検出器（15）およ
び（105）への入射光量が等しくない場合には、第５図
（ｂ）に示すようにGain調整用アンプ（110）を１つ加
えた後、加算してやれば同様の効果が得られる。

次に、第６図により、この発明の他の実施例について
述べる。図において、この実施例に係る複合プリズム
（200）は、略直交する２つのビームスプリット面（20
1）（202）を有し、また、図で下面の部分が全反射面
（203）となっている。

その他、第１図におけると同一符号は同様の部分であ
る。

以上の構成により、従来と同様、半導体レーザから出
射されたレーザ光はコリメートレンズ、偏光ビームスプ
リッタ（（４）、1/4波長板（５）を経て複合プリズム
（200）へ導かれ、ビームスプリット面（201）で上方へ
反射されて対物レンズ（７）により直径略１μｍの集光
スポット（９）としてデイスク（８）上へ集光される。

デイスク（８）からの反射光は再び対物レンズ（７）
を経て平行光束となり、複合プリズム（200）へ導かれ
る。

このデイスク（８）からの反射光のうち一部はビーム
スプリット面（201）で反射され、従来と同様に1/4波長
板（５）、偏光ビームスプリッタ（４）、ハーフプリズ
ム（10）を経て２分割光検出器（15）に至る。

デイスク（８）からの反射光のうちビームスプリット
面（201）を透過する残りの光束はビームスプリット面
（202）に至り、ビームスプリット面（202）を透過した
光束は全反射面（203）で反射されて再びビームスプリ
ット面（202）に至り、ビームスプリット面（202）で反
射された光束が従来と同様、反射ミラー（104）を経て
２分割光検出器（105）に至る。ここで大事なことは２
分割光検出器（105）に至る光束は、全反射面（203）で
反射されたことにより反転されている点である。

次に、第７図、第３図および第４図を用いてこの光路
において移動光学系（24）に光軸ずれが生じても、トラ
ックずれ検出信号のオフセットがキャンセルできる原理
について説明する。

第７図において移動光学系（24）が初期位置にあると
き（破線の位置）には、従来装置と同様、複合プリズム
（200）も実線で示す初期位置にあり、２分割光検出器
（15）および（105）への入射光も実線状となり、その
状況は第３図（ａ）および（ｂ）のようになる。また、
このときのトラックずれ検出信号（17）および（107）
はそれぞれ第４図（ａ）および（ｂ）となっている。

ここでも、第３図（ａ）（ｂ）に示すように、２分割
検出器（105）へ導かれる光束は途中全反射面（203）で
反射されることにより反転され、その結果、領域α，領
域βが逆転していることである。

次に、移動光学系（24）が上方へ変位した場合を第７
図で再び説明する。この場合も従来装置と同様、複合プ
リズム（200）は一点鎖線に示す上方へと変位し、その
結果、２分割光検出器（105）へ入射する光束も一点鎖
線で示す同方向に同量横ずれを起こす。このときの状況
は第３図（ｃ）および（ｄ）のとおりである。また、ト
ラックずれ検出信号（17）および（107）はそれぞれ第
４図（ｃ）および（ｄ）のように、互いに逆方向へオフ
セットを生じる。

以上より第１図の実施例と同様、この実施例において
も第５図（ａ）または（ｂ）に示すような加算回路で２
つのトラックずれ検出信号（17）と（107）を加算して
やれば、オフセット成分のみがキャンセルされ、第４図
（ｅ）に示すオフセットのないトラックずれ検出信号が
得られる。

なお、上記実施例では２つのビームスプリット面が一
体となつた複合プリズムとして説明したが、たとえば第
１図では（101）と（102）が別体のプリズム（100a）
（100b）からなる第８図（ａ）に示すものであってもよ
く、また反転レンズ（103）が第８図（ｂ）に示すよう
に２つのプリズム（100a）（100b）の間にあってもよ
い。

同様に第６図の実施例においても、ビームスプリット
面（201）と（202）が別体となった第８図（ｃ）に示す
２つのプリズム（200a）（200b）で構成してもよく、さ
らに第８図（ｄ）のように全反射面（203）を別の反射
プリズム（204）で構成してもよい。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、従来用いていた打
上ミラーの代わりに、２つの平行なビームスプリット面
と光反射手段を有する複合光学系を用いてデイスクから
の反射光束を２系統に分離すると共にその一方を空間的
に反転させ固定光学系に配置された２つの２分割光検出
器に導くようにしたので、移動光学系が上下に変位して
も２つのトラックずれ検出信号を加算することでトラッ
クずれ検出信号のオフセットをキャンセルして集光スポ
ットを案内溝に安定に追従させることができ、信頼性を
向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の要部光学配置図、第２図
は第１図のものの作用を説明するための光路図、第３図
は第１図における光検出器上の受光状態を示す模式図、
第４図は第１図におけるトラックずれ検出信号の線図、
第５図は第１図のものの加算回路図、第６図は他の実施
例の要部光学配置図、第７図は第６図のものの作用を説
明するための光路図、第８図はさらに他の実施例の一部
光学配置図、第９図は従来の光記録再生装置の光学配置
図、第10図は第９図におけるトラックずれ検出信号の得
られる原理を説明する模式図、第11図は第９図における
トラックずれ検出信号を得る光路図、第12図は同じくト
ラックずれ検出信号線図、第13図は同じく光検出器上の
受光状態を示す平面図である。 （２）……半導体レーザ、（７）……対物レンズ、
（８）……デイスク、（15），（105）……２分割光検
出器、（20）……固定光学系、（24）……移動光学系、
（16）……減算回路、（100）……複合プリズム、（10
1）（102）……ビームスプリツト面、（103）……反転
レンズ（光反転手段）、（106）……減算回路、（108）
……加算器（200）……複合プリズム、（201）（202）
……ビームスプリツト面、（203）……全反射面（光反
転手段）。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体レーザからの出射光を対物レンズに
   よりデイスク上に集光して前記デイスクに光学的に情報
   を記録、再生または消去を行う光記録再生装置であっ
   て、前記半導体レーザからの光束を前記デイスクに集光
   すべき光束として照射し、かつ、前記デイスクからの反
   射光を受光する固定配置された固定光学系と、前記固定
   光学系から照射された光束を前記デイスクへ集光し、か
   つ、前記デイスクからの反射光を前記固定光学系へ照射
   する少なくとも対物レンズを含み、前記デイスクの半径
   方向に移動可能な移動光学系とからなる光記録再生装置
   において、 前記移動光学系に配置され、前記デイスクからの反射光
   を２系統の光束に分割して前記固定光学系へと照射する
   少なくとも２つのビームスプリッタ面と前記２系統の光
   束のうち１系統の光束を空間的に反転させる反転光学手
   段とからなる複合光学系と、 前記固定光学系に配置され、前記移動光学系から照射さ
   れる前記２系統の光束をそれぞれ受光するための２つの
   ２分割光検出器と、 を備え、前記固定光学系に設けられた前記２つの２分割
   光検出器の出力を演算処理することでトラックずれ検出
   信号を得るようにしたことを特徴とする光記録再生装
   置。