JP2748590B2 - 光ピックアップ用スポット位置エラー検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光によって情報の記録や再生を行う光ピッ
クアップ用のスポット位置エラー検出装置に関する。

〔従来の技術〕

光によって情報の記録や再生を行うピックアップ用の
従来のスポット位置エラー検出装置は、第４図に例示す
るように、使用する光情報記録媒体のトラックピッチＰ
μｍ、使用する光の波長をλnm、対物レンズの開口数を
NA、入射瞳の半径をammとしたとき、（NA・Ｐ−λ）≦
０である条件を満足する光情報記録再生装置において、
収束レンズ15と、光路分割器14と、光検出器16とを同一
の光軸上に配置し、光検出器16として２個の２分割光検
出部17と、２個の独立した光検出部18とを有する６分割
型の光検出器を備え、光路分割器14として、第３図に示
すように、上記の光軸に直交する平面内において、上記
の光軸と上記の平面との交点を原点として光情報記録媒
体のトラックの方向にＹ軸をとり、トラックと直交する
方向にＸ軸をとったときに、原点５を始点としてｉ点６
（r/2,α）を通る第一分割線10aおよび原点５を始点と
してｊ点７（r/2,−α）を通る第二分割線10bおよび原
点５を始点としてｋ点８（−r/2,−α）を通る第三分割
線10cおよび原点５を始点として１点９（−r/2,α）を
通る第四分割線10d（ただしｒ＝ａ・λ／（NA・Ｐ））
で分割された四つの分割領域を有し、これらの四つの分
割領域は、光軸に垂直な上記の平面に対してそれぞれ独
立な出射角を有し（出射光の方向がそれぞれ異ってい
る）ており、 収束レンズ15の直前または直後に光路分割器14を配設し
ている。第一分割線10aと第四分割線10dとで挟まれた領
域を領域（Ａ）１とし、第一分割線10aと第二分割線10b
とで挟まれた領域を領域（Ｂ）２とし、第二分割線10b
と第三分割線10cとで挟まれた領域を領域（Ｃ）３と
し、第三分割線10cと第四分割線10dとで挟まれた領域を
領域（Ｄ）４としたとき、光情報記録媒体からの反射光
の媒体反射光13は領域（Ａ）１〜領域（Ｄ）４にほぼ均
等に入力するが、一次回折光12は領域（Ａ）および領域
（Ｃ）３には殆ど入力せず、領域（Ｂ）２および領域
（Ｄ）４には、一次回折光12の成分12aが入力する。領
域（Ａ）１および領域（Ｃ）３に入力した媒体反射光13
は光検出器16の二つの２分割検出器17の分割線上に集光
し、ナイフエッジ法の原理によってフォーカスエラーの
検出に用いられ、領域（Ｂ）２および領域（Ｄ）４に入
力した媒体反射光13および一次回折光12の成分12aはそ
れぞれ光検出器16の二つの独立した検出部18に集光して
プッシュプル法によってトラックエラーの検出に用いら
れる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のような従来のスポット位置エラー検出装置にお
いては、スポット位置エラーの検出感度およびフォーカ
スエラー検出器と光情報記録媒体の反射ビームとの相対
的位置ずれに対するマージンは、上記光学系で充分なも
のが得られるが、光路分割器14の領域（Ｂ）および領域
（Ｄ）に入射する媒体反射光13の全光量を用いてプッシ
ュプル法によってトラッキングエラーを検出しているた
め、情報記録媒体の偏心等による情報記録トラックの位
置ずれを補正するためにトラックサーボをかけて集光レ
ンズをトラックに追従させることによって集光レンズの
光軸Δ１のズレが生じると、媒体反射光13の中心と光路
分割器14の原点５との間に（ΔＬ）のズレが発生する。
第６図は、このときの光路分割器14への媒体反射光13の
光量分布状態を示す図で、集光レンズの光軸にズレがな
い場合は、（ａ）に示すように媒体反射光13の光量分布
曲線51の中心と光路分割器14の原点５とが一致して媒体
反射光13の光量分布状態は原点５に関して左右対称とな
るが、（ｂ）に示すように集光レンズの光軸にΔ１のズ
レが生じて媒体反射光13の中心52と光路分割器14の原点
５との間に（ΔＬ）のズレが発生すると、媒体反射光13
の光量分布状態は，原点５に関して左右非対称となる。

この媒体反射光13の中心52のズレ（ΔＬ）により、領
域（Ｂ）２と領域（Ｄ）４に取込まれる媒体反射光13の
光量にアンバランスが発生するため、対物レンズによる
集光スポットが情報記録媒体の情報記録トラック上にオ
ンフォーカス・オントラック状態であるにもかかわら
ず、発生するプッシュプル信号のオフセットによる見か
け上のトラックオフセットが発生するという問題点があ
る。

上述したように、従来の光ピックアップ用スポット位
置エラー検出装置においては、領域（Ｂ）２および領域
（Ｄ）４に入射する媒体反射光13および一次回折光12の
成分12aの全光量を用いてプッシュプル法によってトラ
ッキングエラー検出を行っているため、第６図に示すよ
うに、媒体反射光13の光軸のズレ（ΔＬ）に対して発生
するプッシュプル信号のオフセットをＺとすると、 Ｚ＝（Ｈ＋Ｉ＋Ｊ）−｛Ｋ＋（Ｌ＋Ｍ＋Ｎ）｝ ＝｛（Ｐ＋Ｑ）−Ｋ）｝−｛Ｋ＋（Ｒ＋Ｓ）｝ ＝2K ∵（Ｈ＋Ｉ＋Ｊ）＝（Ｐ＋Ｑ−Ｋ） （Ｐ＋Ｑ）＝（Ｒ＋Ｓ） であり、この見かけ上のプッシュプル信号によってトラ
ッキングサーボをかけるため、光量にして（−2K）に相
当する大きな実質的トラックオフセットが発生するとい
う欠点がある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の光ピックアップ用スポット位置エラー検出装
置は、収束レンズと、前記収束レンズの直前または直後
に配置した光路分割器と、２個の２分割光検出部および
２個の独立な光検出部を含む６個の光検出領域を有する
光検出器とをそれらの光軸を一致させて配置し、前記収
束レンズと前記光路分割器とによって光情報記録媒体か
らの反射ビームを四つの成分に分割し、前記四つの成分
のうちのフォーカスエラー検出用の二つの成分を前記光
検出器の前記２個の２分割光検出部のそれぞれの分割線
上に集光し、前記四つの成分のうちのトラックエラー検
出用の二つの成分をそれぞれ前記光検出器の前記２個の
独立な光検出部のそれぞれに集光する光ピックアップ用
スポット位置エラー検出装置において、 前記光情報記録媒体のトラックピッチをＰμｍ、使用
する光の波長をλnm、対物レンズの開口数をNA、入射瞳
の半径をamm、（NA・Ｐ−λ≦０）としたとき、前記光
路分割器は、前記光軸に垂直な平面内において前記光軸
と前記光軸に垂直な前記平面との交点を原点として前記
光情報記録媒体のトラックの方向にＹ軸をとり前記トラ
ックと直交するＸ軸をとったとき、前記原点を始点とし
て点ｉ（r/2,α）を通る第一分割線および前記原点を始
点として点ｊ（r/2,−α）を通る第二分線および前記原
点を始点として点ｋ（−r/2,−α）を通る第三分割線お
よび前記原点を始点として点１（−r/2,α）を通る第四
分割線（ただしｒ＝ａ・λ（NA・Ｐ））で分割された四
つの分割領域を有し、前記四つの分割領域は前記光軸に
垂直な前記平面に対してそれぞれ独立な出射角を有し、
前記対物レンズによって集光されたスポットが前記光情
報記録媒体の前記トラック上にジャストフォーカス・オ
ントラック状態であるときの前記光情報記録媒体からの
前記反射ビームの前記光路分割器上の半径を半径Ｒと
し、前記第一分割線と前記第四分割線とで挟まれた領域
を領域Ａとし、前記第一分割線と前記第二分割線とで挟
まれた領域を領域Ｂとし、前記第二分割線と前記第三分
割線とで挟まれた領域を領域Ｃとし、前記第三分割線と
前記第四分割線とで挟まれた領域を領域Ｄとしたとき、
前記原点を中心とする前記半径Ｒよりも小さな半径の円
弧によって前記領域Ｂおよび前記領域Ｄのそれぞれを内
側領域と外側領域の二つの領域に分割し、前記半径Ｒよ
りも小さな半径の前記内側領域内を透過した前記反射ビ
ームのみを前記光検出器の前記２個の独立な光検出部の
それぞれに集光することを含むものである。

〔実施例〕 次に本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は本発明の一実施例の構成を示す斜視図であ
る。

使用する情報記録媒体のトラックピッチが1.6μｍ、
使用する光の波長が0.83μｍ、対物レンズの開口数が0.
5、入射瞳の半径が2.15mmである光学系の光軸上に光路
分割器24と収束レンズ15と光検出器16とを配置し、ま
た、光検出器16は、収束レンズ15を透過した媒体反射光
13の焦点位置にその受光面が設置されている。

光路分割器24は、第２図に示すように、媒体反射光13
の光軸に直交する平面内において、その光軸と上記の直
交平面との交点を原点５として光情報記録媒体のトラッ
クの方向にＹ軸をとり、トラックと直交する方向にＸ軸
をとったとき、原点５を始点としてｉ点６（1.12,1.8
4）を通る第一分割線10aおよび原点５を始点としてｊ点
７（1.12,−1.84）を通る第二分割線10bおよび原点５を
始点としてｋ点８（−1.12,−1.84）を通る第三分割線1
0cおよび原点５を始点として１点９（−1.12,1.84）を
通る第四分割線10d（単位はmm）で分割された四つの分
割領域を有し、これらの四つの分割領域は、光軸に垂直
な上記の平面に対してそれぞれ独立な出射角を有してい
る。更に、媒体反射光13の半径Ｒ（Ｒ＝2.15）とし、ま
た第一分割線10aと第四分割線10dとで挟まれた領域を領
域（Ａ）１とし、第一分割線10aと第二分割線10bとで挟
まれた領域を領域（Ｂ）42とし、第二分割線10bと第三
分割線10cとで挟まれた領域を領域（Ｃ）３とし、第三
分割線10cと第四分割線10dとで挟まれた領域を領域
（Ｄ）44としたとき、原点５を中心とする媒体反射光13
の半径Ｒよりも小さな半径の円弧62aおよび円弧62b（半
径＝２）によって領域（Ｂ）42および領域（Ｄ）44のそ
れぞれを内側領域（図２においてｍ点31〜（第一分割線
10a）〜原点５〜（第二分割線10b）〜ｎ点32（円弧62
a）〜ｍ点31に囲まれた領域およびｐ点33〜（第三分割
線10c）〜原点５〜（第四分割線10d）〜ｑ点34〜（円弧
62b）〜ｐ点33に囲まれた領域）と外側領域（図２にお
いてｒ点35〜（第一分割線10a）〜ｍ点31〜（円弧62a）
〜ｎ点32〜（第二分割線10b）〜ｓ点36と光路分割器24
の輪郭線に囲まれた領域、およびｔ点37〜（第三分割線
10c）〜ｐ点33〜（円弧62b）〜ｑ点34〜（第四分割線10
d）〜ｕ点38と光路分割器24の輪郭線に囲まれた領域）
の二つの領域に分割し、外側領域を遮光して内側領域を
透過した媒体反射光13および一次回折光12の成分12aの
みを光検出器16の２個の独立な光検出部18のそれぞれに
集光する。

光検出器としては、第１図に示すような６分割型の光
検出器16を用いる。光軸40の位置から２分割検出部17の
中心までの距離がが130μｍ、さらに外側の光検出部18
の中心までの距離が600μｍであり、収束レンズ15の焦
点距離は30mmとし、光路分割器24の材料がPMMAの場合
は、光路分割器24の前方の面をなす角度は、光軸に垂直
な面に対して領域（Ａ）１および領域（Ｃ）３は0.5度
で互いに逆方向に、領域（Ｂ）２および（Ｄ）４は2.3
度で互いに逆方向の傾きを形成することにより、対応す
る２分割光検出部17および光検出部18にスポットを形成
する。なお、光路分割器24としては、ホログラム素子の
回折光を用いるものや反射ミラーを組合せたもの等を利
用することができ、収束レンズと１体に形成することも
可能である。

本実施例は実験結果によると、領域（Ｂ）および
（Ｄ）の外側領域の光を遮光して内側領域を透過する光
量の全体の70％に減ずることにより、見かけのトラック
オフセット量を半分にすることが可能となる。

なお、媒体反射光13が光路分割器14のＸ軸上に移動し
ても、領域（Ａ）１および領域（Ｃ）３に入射する光量
のバランスは変化しないため、２分割光検出部17の上下
の光量のバランスは変化せず、従ってフォーカスエラー
検出は影響を受けない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の光ピックアップ用スポ
ット位置エラー検出装置は、光路分割器のトラッキング
エラー検出用ビームの透過領域を円弧によって内側領域
と外側領域に２分割し、外側領域の光を遮断して内側領
域を透過する光のみを光検出部に集光するようにするこ
とにより、光情報記録媒体の偏心等に対物レンズを追従
させることによって発生する媒体反射光の光軸のズレで
対物レンズによる集光スポットが情報記録トラック上に
オンフォーカス・オントラック状態であるにもかかわら
ず発生するプッシュプル信号のオフセットによる見かけ
上のトラックオフセットをＹとすると、第５図に示すよ
うに（第５図（ａ）は媒体反射光13の光量分布曲線51の
中心と光路分割器14の原点５とが一致している場合の光
量分布状態、（ｂ）は集光レンズの光軸にΔ１のズレが
生じて媒体反射光13の中心52と光路分割器14の原点５と
の間に（ΔＬ）のズレが発生た場合の光量分布状態を示
す図である）、 Ｐ＝（Ｈ＋Ｉ）,Q＝（Ｊ＋Ｋ）， Ｒ＝（Ｌ＋Ｍ）,S＝N,P＝S, Ｑ＝R,（Ｋ＞Ｍ＞Ｉ＞Ｏ） であるため、 Ｙ＝（Ｉ＋Ｊ）−（Ｋ＋Ｌ） ＝（Ｉ＋Ｊ）−｛Ｋ＋（Ｒ−Ｍ）｝ ＝（Ｉ＋Ｑ−Ｋ−Ｋ−Ｒ＋Ｍ） ＝（Ｉ＋Ｍ−2K）（∵Ｑ＝Ｒ） 従ってＹ＜Ｚとなって大幅に低減することができると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示す斜視図、第２図
は第１図の実施例の光路分割器を示す正面図、第３図は
第４図の例の光路分割器を示す正面図、第４図は従来の
スポット位置エラー検出装置の一例を示す斜視図、第５
図は第１図の実施例における光路分割器への入射光の光
量分布状態を示す特性図、第６図は第４図の例における
光路分割器への入射光の光量分布状態を示す特性図であ
る。 13……媒体反射光、14・24……光路分割器、15……収束
レンズ、16……光検出器、17……２分割光検出部、18…
…光検出部。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】収束レンズと、前記収束レンズの直前また
   は直後に配置した光路分割器と、２個の２分割光検出部
   および２個の独立な光検出部を含む６個の光検出領域を
   有する光検出器とをそれらの光軸を一致させて配置し、
   前記収束レンズと前記光路分割器とによって光情報記録
   媒体からの反射ビームを四つの成分に分割し、前記四つ
   の成分のうちのフォーカスエラー検出用の二つの成分を
   それぞれ前記光検出器の前記２個の２分割光検出部のそ
   れぞれの分割線上に集光し、前記四つの成分のうちのト
   ラックエラー検出用の二つの成分を前記光検出器の前記
   ２個の独立な光検出部のそれぞれに集光する光ピックア
   ップ用スポット位置エラー検出装置において、 前記光情報記録媒体のトラックピッチをＰμｍ、使用す
   る光の波長をλnm、対物レンズの開口数をNA、入射瞳の
   半径をamm、（NA・Ｐ−λ≦０）としたとき、前記光路
   分割器は、前記光軸に垂直な平面内において前記光軸と
   前記光軸に垂直な前記平面との交点を原点として前記光
   情報記録媒体のトラックの方向にＹ軸をとり前記トラッ
   クと直交する方向にＸ軸をとったとき、前記原点を始点
   として点ｉ（r/2,α）を通る第一分割線および前記原点
   を始点として点ｊ（r/2,−α）を通る第二分割線および
   前記原点を始点として点ｋ（−r/2,−α）を通る第三分
   割線および前記原点を始点として点１（−r/2,α）を通
   る第四分割線（ただしｒ＝ａ・λ（NA・Ｐ））で分割さ
   れた四つの分割領域を有し、前記四つの分割領域は前記
   光軸に垂直な前記平面に対してそれぞれ独立な出射角を
   有し、前記対物レンズによって集光されたスポットが前
   記光情報記録媒体の前記トラック上にジャストフォーカ
   ス・オントラック状態であるときの前記光情報記録媒体
   からの前記反射ビームの前記光路分割器上の半径を半径
   Ｒとし、前記第一分割線と前記第四分割線とで挟まれた
   領域を領域Ａとし、前記第一分割線と前記第二分割線と
   で挟まれた領域を領域Ｂとし、前記第二分割線と前記第
   三分割線とで挟まれた領域を領域Ｃとし、前記第三分割
   線と前記第四分割線とで挟まれた領域を領域Ｄとしたと
   き、前記原点を中心とする前記半径Ｒよりも小さな半径
   の円弧によって前記領域Ｂおよび前記領域Ｄのそれぞれ
   を内側領域と外側領域の二つの領域に分割し、前記半径
   Ｒよりも小さな半径の前記内側領域内を透過した前記反
   射ビームのみを前記光検出器の前記２個の独立な光検出
   部のそれぞれに集光することを含むことを特徴とする光
   ピックアップ用スポット位置エラー検出装置。