JP2808359B2 - 光ディスク装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

この発明は、トラッキングエラー検出にプッシュプル
法を用いた光ディスク装置に関するものである。

【従来の技術】

光ディスク装置において、信号の再生を正確に行なう
ためには、レーザー光をディスク上に回折限界程度のス
ポット径に絞り込み、記録トラック上を正確にトレース
させる必要がある。このため、光ディスク装置には、フ
ォーカスエラー、トラックエラーを検出する検出手段
と、検出結果に基づいてレーザー光のスポット位置を光
学系の光軸方向、そしてディスクのラジアル方向に駆動
するための駆動装置とが設けられている。 第15図は、従来の光ディスク装置を示したものであ
る。 レーザー光源１からの光束をコリメートレンズ２、ミ
ラー３、対物レンズ４を介して記録媒体であるディスク
OD上にスポットとして結像させ、ディスクODから反射光
をビームスプリッター５、集光レンズ６を介して受光素
子７に導く。対物レンズ４とミラー３とは、ディスクの
ラジアル方向にスライド自在なヘッド８に設けられ、レ
ーザー光源１からビームスプリッター５までの素子は固
定されている。 受光素子７は、第16図に示したように、ディスクのタ
ンゼルシャル方向の境界線を境に分割された２つの領域
A,Bを有しており、これらの領域A,Bの出力の差をとるこ
とにより、プッシュプル法によるトラッキングエラー信
号の検出を行う。 受光素子７上に集光された反射光の光量分布は、ディ
スク上に形成されたピット、あるいはグルーブとスポッ
トとの位置関係により回折による影響を受けて変化す
る。 第17図は、無収差の光束を入射させた場合の受光素子
上での光量分布を示したものであり、図中の座標はｘ軸
がディスクのラジアル方向、ｙ軸がディスクのタンジェ
ンシャル方向を示している。第17図（ａ）は、ディスク
上でのスポットが＋ｘ方向にズレた場合、（ｂ）はスポ
ットがトラックの中央に位置する場合、そして（ｃ）は
スポットがトラックに対して−ｘ方向にズレた場合の受
光素子上での光量分布を示している。トラックエラーに
よって生じる光量分布の変化は、ラジアル方向にのみ非
対称性を持ち、タンジェンシャル方向に関しては対称性
を保つ。 光量分布がこのように変化するため、受光素子７の２
つの領域A,Bの出力の差動をとることにより、スポット
とトラックとのズレ、すなわちトラッキングエラーを検
出することができる。 ミラー３は、図中の矢印方向に対して回動自在であ
り、検出されたトラッキングエラー信号に基づいてディ
スク上でのスポットが正確にトラックをトレースするよ
う制御される。

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら、上述した従来の光ディスク装置におい
ては、ディスクの変形、光束の傾き等によりディスクと
光束とが相対的に傾いた際に、反射光束の光路がずれる
ことにより受光素子上のスポットが全体的にシフトして
しまう。このシフトがディスクのラジアル方向に対応す
る方向の成分を含む場合には、光量分布に変化がなくと
も各受光領域の受光バランスが崩れ、トラッキングエラ
ー信号にオフセットが乗ってしまう。 また、ヘッド８を移動させずにミラー３を傾けてスポ
ットを数トラック分移動させた場合には、第18図に示し
たように反射光束の光路がミラーが基準状態であるとき
に比較してδ分シフトしてしまう。このシフトは、ディ
スクのラジアル方向に相当するため、受光素子上でのス
ポットは第19図に実線で示した基準位置から破線で示し
たような位置に全体的に移動してしまい、トラッキング
オフセットの原因となる。 第20図は、対物レンズの光軸上に位置するトラック、
すなわち光束がディスクにより垂直に反射されるトラッ
クにおけるトラッキングエラー信号（実線）と、ヘッド
を固定してミラー３を傾けることによりディスク上での
スポットを10トラック移動させた際のトラッキングエラ
ー信号（破線）とを示している。それぞれの曲線は、ス
ポットをトラックの中心からラジアル方向に移動させた
際のトラッキングエラー信号をプロットしたものであ
り、横軸がディスク上のスポット中心のトラック中心か
らのズレ量、縦軸が出力されるトラッキングエラー信号
である。 第20図からも理解できるように、ディスクと光束とが
相対的に傾いた場合、ミラーの傾き角度が大きくなるに
従ってトラッキングエラー信号の曲線がシフトしてしま
い、実際のズレ量と信号との対応関係が崩れてしまう。
従って、検出される信号に基づいてトラッキングサーボ
をかけても、スポット位置を正確に制御することができ
ないという問題がある。

【発明の目的】

この発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであ
り、ディスクと光束とが相対的に傾いた場合にも、正確
なトラッキングエラー検出をすることができる光ディス
ク装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

この発明は、波面収差にディスクのラジアル、タンジ
ェンシャル方向に相当するｘ−ｙ座標の両方向に対して
奇関数となるような成分を含む光束を光ディスクに入射
させた場合、ディスク上でのスポットがトラック中心に
対してズレた際に、受光素子上での光量がラジアル方向
のみでなくタンジェンシャル方向にも非対称となること
に着目してなされたものであり、波面収差に奇関数成分
を含む光束を光ディスクに入射させる入射光学系と、光
ディスクのラジアル方向に相当する境界線を境として少
なくとも２つの領域に分割され、光ディスクから導かれ
る光束を受光する受光部と、受光部の２つの領域の出力
差を演算することにより、トラッキングエラー信号を出
力する演算手段とを備えることを特徴とする。

【作用】

上記構成によれば、奇関数で表される波面収差を持っ
た光束がディスクに入射し、ディスク上でのスポットが
トラックに対してラジアル方向に移動した場合、ディス
クのラジアル方向、タンジェンシャル方向の光量バラン
スが変化する。従って、ラジアル方向の境界線を境とし
て分割された受光領域の受光量との差をとることによ
り、トラッキングエラー信号を得ることができる。 また、ミラーを傾けてトラックをジャンプさせた場
合、受光素子上でのスポットの移動方向はディスクのラ
ジアル方向に相当する方向であり、受光領域がこのラジ
アル方向の境界線を境として分割されているためにトラ
ックオフセットに相当する成分はトラッキングエラー信
号に対して影響を与えない。

【実施例】

以下、この発明を図面に基づいて説明する。 第１図〜第４図は、この発明の第１実施例を示したも
のである。第１実施例は、再生専用の光ディスク装置に
この発明を適用したものである。 この装置は、第１図に示すように、レーザー光源１か
ら発する光束をコリメートレンズ２、ミラー３、対物レ
ンズ４を介して記録媒体であるディスクOD上にスポット
として結像させ、ディスクODからの反射光をビームスプ
リッター５、集光レンズ６を介して受光素子７に導く。
レーザー光源１とコリメートレンズ２との間には、光束
に奇関数の波面収差を与える平行平面板９が設けられて
いる。 波面収差は、非点収差を例にとると、ディスクのラジ
アル方向をＸ軸、トラックのタンジェンシャル方向をＹ
軸として、Ｘ軸、Ｙ軸（０゜,90゜）の直交軸上の波面
の曲率差と、これを45゜回転させた±45゜の直交軸上の
波面の曲率差とに代表して表すことができる。この例で
示した平行平面板９は、±45゜の直交軸に関する波面収
差を発生させるよう光軸に対して傾斜して設けられてい
る。 なお、対物レンズ４とミラー３とは、ディスクのラジ
アル方向にスライド自在なヘッド８に設けられ、レーザ
ー光源１からビームスプリッター５までの素子は固定さ
れている。 受光素子７は、トラッキングエラー検出用に設けられ
たものであり、その受光領域は、第２図に示したよう
に、ディスクのラジアル方向に相当する境界線を境とし
て２分された受光領域A,Bから構成されている。 第３図は、±45゜方向非点収差を持つ光束を入射させ
た場合の受光素子上での光量分布を示したものであり、
図中の座標はＸ軸がディスクのラジアル方向、Ｙ軸がデ
ィスクのタンジェンシャル方向を示している。第３図
（ａ）は、ディスク上でのスポットが＋ｘ方向にズレた
場合、（ｂ）はスポットがトラックの中央に位置する場
合、そして（ｃ）はスポットがトラックに対して−ｘ方
向にズレた場合の受光素子上での光量分布を示してい
る。トラックエラーにより、光量分布はラジアル方向と
タンジェンシャル方向との双方に関して非対称となる。 光量分布がこのように変化するため、受光素子７の２
つの領域を従来と同様のタンジェンシャル方向の境界線
で分割した場合にも、また、この実施例のようにラジア
ル方向の境界線で分割した場合にも、いずれもトラッキ
ングエラーを検出できることとなる。 受光素子７の受光領域がラジアル方向の境界線により
分割されている場合には、ミラー３を傾けてディスク上
のスポットを移動させた場合にも、受光素子上でのスポ
ットはラジアル方向の境界線に沿って移動するため、ト
ラッキングエラー信号に影響を与えない。 第４図は、対物レンズの光軸上に位置するトラック、
すなわち光束がディスクにより垂直に反射されるトラッ
クにおけるトラッキングエラー信号（実線）と、ヘッド
を固定してミラー３を傾けることによりディスク上での
スポットを10トラック移動させた際のトラッキングエラ
ー信号（破線）とを示している。それぞれの曲線は、ス
ポットをトラックの中心からラジアル方向に移動させた
際のトラッキングエラー信号をプロットしたものであ
り、横軸がディスク上のスポット中心のトラック中心か
らのズレ量、縦軸が出力されるトラッキングエラー信号
である。 第４図からも理解できるように、ディスクと光束とが
相対的に傾いた場合にもトラッキングエラー信号の曲線
が殆ど変化せず、検出される信号に基づいてトラッキン
グサーボをかけることにより、スポット位置を正確に制
御することができる。 ミラー３は、第１図中の矢印方向に対して回動自在で
あり、検出されたトラッキングエラー信号に基づいてデ
ィスク上でのスポットが正確にトラックをトレースする
よう制御される。 なお、上記の実施例では、トラッキングエラー検出用
の受光素子のみを設けた例について述べたが、実際の装
置では記録信号を再生するための受光素子、そしてフォ
ーカシングエラー検出用の受光素子と共に設けられるこ
とは周知の事項である。 ［第２実施例］ 第５図〜第７図は、この発明の第２実施例を示したも
のであり、この発明を光磁気ディスクの情報記録再生装
置に適用した例を示したものである。 この例では、アクセスの高速化を目的としてヘッド軽
量化を図るため、対物レンズ、ミラー、そして対物レン
ズをその光軸方向Ｚに対して高周波駆動するフォーカシ
ングアクチュエータをヘッドに設け、トラッキングサー
ボは、固定部に設けられたガルバノミラーにより行う構
成としている。 しかしながら、この構成では、ミラーとディスクとの
距離が第１実施例の装置より大きくなり、ミラーを傾け
てディスク上のスポットをラジアル方向に移動させる場
合、受光素子上でのスポットが第１実施例の装置より大
きくずれてしまう。そのため、トラックオフセットの除
去は第１実施例の装置よりも重要度が大きくなる。 そこで、この実施例の装置は、奇関数で表される波面
収差を持つ光束を光ディスクに入射させると共に、光デ
ィスクのラジアル方向に相当する境界線で３つの領域に
分割された受光素子を２組用いてトラッキングエラー信
号、及びフォーカシングエラー信号の検出を行ってい
る。 まず、光学系の全体構成を説明する。 この光学系は、第５図に示したように、光源部10、対
物光学系20、プリズムブロック30、信号検出光学系40と
を備えている。光源部10は、発散光束を発生する半導体
レーザー11と、レーザー光に奇関数で表される波面収差
を与える収差発生素子としての平行平面板100と、発散
光束を平行光束とするコリメータレンズ12と、光束断面
の形状を整形する２つのアナモフィックプリズム13,14
と、ガルバノミラー15とから構成され、断面円形の平行
ビームを発生する。ガルバノミラー15は、ディスク上の
スポットをラジアル方向に移動させるために回動自在に
設けられている。 対物光学系20は、ビームを光磁気ディスクOMDの信号
記録面に集光させる対物レンズ21と、ミラー22とを備え
ている。対物レンズ21とミラー22とは、光磁気ディスク
MODのラジアル方向ｘにスライドされる図示せぬヘッド
内に設けられている。これに対して光源部10、プリズム
ブロック30、信号検出光学系40は、ディスクの回転中心
に対して固定されている。また、対物レンズ21は、ヘッ
ド内に設けられたアクチュエータ上に設けられており、
その光軸方向ｚに高周波駆動される。 プリズムブロック30は、２つのハーフミラー面31a,31
bを有する第１のブロック31と、λ/2板32を介して第１
のブロックに接合され、偏光分離面33aと全反射面33bと
を有する第２のブロック33とから構成されている。 光源部10からの光束は、一部が第２のハーフミラー面
31bにより反射され、集光レンズ34により半導体レーザ
ーの自動出力調整用の受光素子35上に集光する。 一方、ディスクから反射された光束は、第２のハーフ
ミラー面31bにより反射され、λ/2板により偏光方向が4
5゜回転させられ、Ｐ偏光成分は偏光分離面33aを透過し
て集光レンズ41aを介して第１の磁気記録信号検出用の
第１の受光素子42a上に集光する。また、Ｓ偏光成分
は、偏光分離面33aと全反射面33bとで反射され、集光レ
ンズ41bを介して磁気記録信号検出用の第２の受光素子4
2b上に集光する。 光磁気ディスクMODへ入射するレーザー光の偏光方向
は、スポットが結像される位置のディスクの磁化方向に
対応して磁気カー効果により回転するため、これを45゜
回転させてP,S成分に分離し、それぞれ別個の受光素子4
2a,42bにより検出することにより、その強度差から記録
信号を読み出すことができる。 ディスクからの反射光のうち、第２のハーフミラー面
31bを透過した成分は、第１のハーフミラー面31aにより
反射され、集光レンズ43により収束され、ビームスプリ
ッター44で分割されて２つのエラー検出用受光素子45,4
6上に集光する。これらの受光素子45,46は、第６図に示
したように、合焦時の光磁気ディスクMODの共役面Ｐを
両側から挟み込むよう配置されている。また、これらの
エラー検出用受光素子45,46は、第７図に示したよう
に、光ディスクのラジアル方向に相当する境界線で分割
されたそれぞれ３つの領域A,B,CとD,E,Fとを有してい
る。 対物レンズ21と光磁気ディスクMODとの距離が第６図
（ａ）（ｂ）（ｃ）のように変化すると、各受光素子上
でのスポットの大きさがそれぞれ第７図（ａ）（ｂ）
（ｃ）に示したように変化する。なお、第６図（ａ）は
ディスクが対物レンズから遠過ぎる状態、（ｂ）は合焦
している状態、（ｃ）はディスクが対物レンズに近過ぎ
る状態を示している。 従って、フォーカスエラー信号FEは、受光部領域C,D,
E,Fの出力を下記の式に基づいて演算することにより、
検出することができる。 FE＝（Ａ＋Ｃ−Ｂ）−（Ｄ＋Ｆ−Ｅ） 図示せぬフォーカスアクチュエータは、この信号に基
づいてデフォーカスをなくすよう対物レンズ21を光軸方
向に駆動する。 また、エラー検出用受光素子45,46上に集光するスポ
ット内の強度分布は、第１実施例と同様にトラックエラ
ーによりディスクのラジアル方向とタンジェンシャル方
向との２方向に非対称性を持つ。そのため、トラッキン
グエラー信号TEは、受光部の出力を下記の式に従って演
算することにより検出することができる。 TE＝（Ａ＋Ｆ）−（Ｃ＋Ｄ） このようなトラックエラー検出を行うことにより、ガ
ルバノミラーを傾けてディスク上でのスポットを基準ト
ラックから他のトラックに移動させた場合にも、受光素
子上でのスポットは受光領域の分割ラインであるディス
クのラジアル方向に相当する方向へ移動するのみである
ため、この移動がトラックエラー信号に対する外乱とな
らず、トラックオフセットの影響を受けずにトラックエ
ラー信号を検出することができる。 ガルバノミラー15は、検出されたトラッキングエラー
信号に基づき、ディスク上でのスポット中心をトラック
中心に一致させるよう制御される。 なお、この例では磁気記録信号検出用の受光素子42a,
42bをエラー検出用の受光素子45,46とは別途に設けてい
るが、集光レンズ43とビームスプリッター44との間にλ
/2板を設けると共に、ビームスプリッター44として偏光
ビームスプリッターを使用することにより、エラー検出
用受光素子45,46を用いて磁気記録信号MOを下式に従っ
て検出することもできる。 MO＝（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）−（Ｄ＋Ｅ＋Ｆ） 次に、奇関数となる波面収差素子の他の手段につき、
以下に説明する。これらの手段は、第５図に示した平行
平面板100に代えて設けることにより、単独で波面収差
を発生させることができるが、複数の手段を組み合わせ
て用いることも可能である。 第８図〜第10図は、第５図に破線で示したようにガル
バノミラー15とプリズムブロック30との間に設けられる
非点収差発生素子80の説明図である。 この非点収差発生素子80は、板バネ81上に接着剤で貼
り付けられており、この板バネ81が２本のネジ82,83に
よりホルダ84に固定されている。ホルダ84は、円柱状の
軸部を有し、各光学素子が固定されるベース85に設けら
れた溝内に配置されると共に、押え板86によりベース85
に固定されている。 ネジ82は非点収差発生素子80の形状歪みを調整する機
能を有しており、ネジ82を螺進させると板バネ81が湾曲
すると共に、非点収差発生素子80の表面が湾曲し、所定
の波面収差が発生する。また、押え板86を緩めてホルダ
84を光軸回りに回動させることにより、発生させた収差
の方向性を変えることができる。 このように、非点収差発生素子80の湾曲度、回動角を
調整することにより、奇関数となる波面収差を発生させ
ることができる。 次に、ミラー15,22の面形状が波面に与える影響につ
いて説明する。 第11図及び第12図は、ミラーを保持するための機構に
関し、ミラーの面形状、すなわちミラーで発生する波面
収差の量を故意に変更するための機構を示している。 ミラー15は、軸部90を有するホルダー91に取付バネ92
を介して保持されている。軸部90は、第10図に示したよ
うにベース93に設けられた溝93a内に収納され、図中上
方からベース93にネジ止めされた板バネ94により押えら
れている。 ホルダー91に螺合する一方のネジ95は歪み調整ネジと
なっており、ネジ95を螺進させることによりミラー15に
対する応力を変化させ、面に歪みを与えることができ
る。また、この調整ネジ95により発生させ得る歪みの方
向は一定であるため、方向性を変更する際には、ホルダ
ー91自身を回転させる。 第13図は、ミラー15をホルダー91に対して接着固定す
る例を示している。この例では、接着行程で接着剤の盛
りを部分的に変化させることにより、面に歪みを発生さ
せ、波面収差を発生させている。 第14図は、アナモフィックプリズム13または14を保持
する機構に関するものである。Ｙ字状に形成されたベー
ス93の溝93bに半円柱状のホルダー110を介してプリズム
14が取り付けられている。ホルダー110は、その一方が
板バネ115により弾力的に固定され、他方がホルダー110
に固定された調整板部110aを介してネジ112によりベー
ス93に固定されている。このネジ112を回転調整するこ
とにより、ベース93の溝93b内をホルダー110が摺接しな
がら回動し、プリズム14を光軸回り方向ψに回動させ、
更に半導体レーザー11とコリメーターレンズ12との距離
を変えることにより、前記回転方向の非点収差を補正す
ることができる。

【効果】

以上説明したように、この発明によれば、プッシュプ
ル法によるトラッキングエラー検出を行なう場合にも、
光束とディスクとの相対的な傾きによる受光素子上での
スポットの移動に影響されずにトラッキングエラー信号
を検出することができ、ディスク上でのスポットとトラ
ックとの関係を正確なトラッキングエラー信号として検
出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はこの発明に係る光ディスク装置のトラ
ッキングエラー信号検出装置の第１実施例を示したもの
であり、第１図は装置の光学素子の配置を示す説明図、
第12図は受光素子上の受光領域と信号処理回路を示した
説明図、第３図（ａ）（ｂ）（ｃ）は受光素子上での光
量部分布を示すグラフ、第４図はトラッキングエラー信
号を示すグラフである。 第５図は第２実施例を示す光学系の説明図、第６図
（ａ）（ｂ）（ｃ）は第５図に示した光学系のエラー検
出の原理の説明図、第７図（ａ）（ｂ）（ｃ）は受光素
子の受光領域を示す説明図である。 第８図〜第14図は、光学系の非点収差を発生させるため
の他の手段を示したものであり、第８図は非点収差発生
素子の組み付け構造を示す正面図、第９図は第８図のIX
−IX線に沿う断面図、第10図は第９図のＸ−Ｘ線に沿う
断面図、第11図はミラーの組み付け例を示す断面図、第
12図は．第11図のXII−XII線に沿う断面図、第13図はミ
ラー組付けの他の例を示す平面図、第14図はプリズムの
保持機構を示す断面図である。 第15図〜第20図は、従来のトラッキングエラー信号検出
装置を示したものであり、第15図は光学系の説明図、第
16図は受光素子の受光領域を示す説明図、第17図は受光
素子上での光量分布を示す説明図、第18図は光束が傾い
た場合の反射光のシフトを示す説明図、第19図は受光素
子上でのスポットの動きを示す説明図、第20図はトラッ
キングエラー信号を示すグラフである。 OD……光ディスク 3,15……ガルバノミラー 4,21……対物レンズ 7,45,46……受光素子

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】波面収差に光ディスクのラジアル、タンジ
   ェンシャル方向に相当する直交座標の両方向に対して奇
   関数となる成分を含む光束を光ディスクに入射させる入
   射光学系と、 光ディスクのラジアル方向に相当する境界線を境として
   少なくとも２つの領域に分割され、前記光ディスクから
   導かれる光束を受光する受光部と、 該受光部の２つの領域の出力差を演算することにより、
   トラッキングエラー信号を出力する演算手段とを備える
   ことを特徴とする光ディスク装置。
2. 【請求項２】前記入射光学系は、発散光束を発生する半
   導体レーザーと、該発散光束を平行光束に変換するコリ
   メーターレンズと、前記半導体レーザーとコリメーター
   レンズとの間に設けられ、光束に前記奇関数成分を含む
   波面収差を与える光学素子とを備えることを特徴とする
   請求項１に記載の光ディスク装置。
3. 【請求項３】前記光学素子は、平行平面板であることを
   特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の光ディスク装
   置。