JP2874663B2 - 光ヘッドのフォーカスエラー検出方式 - Google Patents
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- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
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- G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
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- Focusing (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光を用いて情報の記
録再生を行う光ディスク装置に使用される光ヘッドに関
し、特に光ディスクに対して集光する光のフォーカスエ
ラー検出方式に関するものである。
録再生を行う光ディスク装置に使用される光ヘッドに関
し、特に光ディスクに対して集光する光のフォーカスエ
ラー検出方式に関するものである。
【0002】
【従来の技術】光ヘッドにおいては、レーザ光源からの
光を集光して微小スポットとし、この微小スポットを光
ディスクに照射させるためにスポットの焦点ずれ(フォ
ーカスエラー)を検出する必要がある。フォーカスエラ
ー検出の方法として、フーコー法またはダブルナイフエ
ッジ法と呼ばれるような方法が知られている。図6に示
すフーコー法では、レーザ光源1からの出射光をコリメ
ートレンズ2、集光レンズ4を介して微小スポットとし
て光ディスク5に集光し、反射光をビームスプリッタ3
で分離してフォーカスエラー検出系に導いている。この
フォーカスエラー検出系では、ビームスプリッタ3から
の光を収束レンズ6を透過させた後、くさびプリズム7
によりビームを2つのビームに分割し、各ビームを2分
割光検出器8の各受光部81,82で受光する。これら
2つの受光部は、それぞれ受光面が2分割されており、
前記各ビームはその分割線上で受光される。そして、各
分割受光面で検出される受光量信号は、減算器9、加算
器10によってその差信号と和信号がとられ、和信号に
基づいて利得調整回路11の利得を制御することで、利
得制御された差信号をフォーカスエラー信号として出力
される。
光を集光して微小スポットとし、この微小スポットを光
ディスクに照射させるためにスポットの焦点ずれ(フォ
ーカスエラー)を検出する必要がある。フォーカスエラ
ー検出の方法として、フーコー法またはダブルナイフエ
ッジ法と呼ばれるような方法が知られている。図6に示
すフーコー法では、レーザ光源1からの出射光をコリメ
ートレンズ2、集光レンズ4を介して微小スポットとし
て光ディスク5に集光し、反射光をビームスプリッタ3
で分離してフォーカスエラー検出系に導いている。この
フォーカスエラー検出系では、ビームスプリッタ3から
の光を収束レンズ6を透過させた後、くさびプリズム7
によりビームを2つのビームに分割し、各ビームを2分
割光検出器8の各受光部81,82で受光する。これら
2つの受光部は、それぞれ受光面が2分割されており、
前記各ビームはその分割線上で受光される。そして、各
分割受光面で検出される受光量信号は、減算器9、加算
器10によってその差信号と和信号がとられ、和信号に
基づいて利得調整回路11の利得を制御することで、利
得制御された差信号をフォーカスエラー信号として出力
される。
【0003】すなわち、この方式では、光ディスク上の
スポットの焦点がずれると、それぞれの分割受光面での
受光量の差が変化する。それぞれの分割受光面の差信号
を作ると、図7(a)に示すようなS字特性が得られ
る。2つの受光面では極性が反転するので、図6に示し
たように受光部の各受光面の出力を対称状態、この例の
場合には同図の上下反対に結線し、差分をとると合成し
たフォーカスエラー信号が得られる。なお、前記利得調
整回路11での利得調整は、光ディスクの反射率の変化
等に対応するために、利得調整により規格化した信号を
出力するために利用される。
スポットの焦点がずれると、それぞれの分割受光面での
受光量の差が変化する。それぞれの分割受光面の差信号
を作ると、図7(a)に示すようなS字特性が得られ
る。2つの受光面では極性が反転するので、図6に示し
たように受光部の各受光面の出力を対称状態、この例の
場合には同図の上下反対に結線し、差分をとると合成し
たフォーカスエラー信号が得られる。なお、前記利得調
整回路11での利得調整は、光ディスクの反射率の変化
等に対応するために、利得調整により規格化した信号を
出力するために利用される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように、フォーカ
スエラー検出系においてビームを2つに分割し、分割さ
れた2つのビームから得られる差信号に基づいてS字特
性を検出すると、光検出器(受光部)の位置ずれ等で図
7(b)に示すようにそれぞれのS字特性にオフセット
が生じた場合も、オフセットは同一極性で生じるため合
成によりキャンセルすることが可能となる。しかし、2
つの受光部81,82の感度に違いがあったり、分割さ
れた2つにビームの光量が均等でない場合には、図7
(b)に示したオフセット量がそれぞれ異なるため、こ
れらを合成してもキャンセルすることはできず、結果と
して図7(c)に示すように、合成後のフォーカスエラ
ー信号出力にオフセットが残ってしまう。このようなオ
フセットが生じると、当然に焦点位置の差信号が0とな
らなくなり、正確かつ高精度のフォーカスエラー信号を
得ることができず、高精度のフォーカス制御が困難にな
るという問題が生じる。
スエラー検出系においてビームを2つに分割し、分割さ
れた2つのビームから得られる差信号に基づいてS字特
性を検出すると、光検出器(受光部)の位置ずれ等で図
7(b)に示すようにそれぞれのS字特性にオフセット
が生じた場合も、オフセットは同一極性で生じるため合
成によりキャンセルすることが可能となる。しかし、2
つの受光部81,82の感度に違いがあったり、分割さ
れた2つにビームの光量が均等でない場合には、図7
(b)に示したオフセット量がそれぞれ異なるため、こ
れらを合成してもキャンセルすることはできず、結果と
して図7(c)に示すように、合成後のフォーカスエラ
ー信号出力にオフセットが残ってしまう。このようなオ
フセットが生じると、当然に焦点位置の差信号が0とな
らなくなり、正確かつ高精度のフォーカスエラー信号を
得ることができず、高精度のフォーカス制御が困難にな
るという問題が生じる。
【0005】本発明の目的は、このような問題を解消
し、高精度なフォーカスエラー信号を得ることが可能な
光ヘッドのフォーカスエラー検出方式を提供することに
ある。
し、高精度なフォーカスエラー信号を得ることが可能な
光ヘッドのフォーカスエラー検出方式を提供することに
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、光記録媒体か
らの反射光を分割してそれぞれ少なくとも2つの受光部
において受光し、この受光部の出力に基づいてフォーカ
スエラー信号を生成する光ヘッド装置において、各受光
部は受光面が少なくとも2つに分割されるとともに、各
受光部にはそれぞれの分割された受光面の差信号と和信
号をとる手段と、前記各受光部の前記差信号をそれぞれ
の和信号出力によりレベルを均等化する手段と、前記均
等化された各受光部の差信号を合成して前記各差信号に
それぞれ生じるオフセットを相殺したフォーカスエラー
信号を生成する手段とを備えることを特徴とする。ここ
で、受光部の受光面は分割線によって2つに分離されて
おり、前記分割線上に反射光が集光される構成とされ
る。また、受光部の受光面が略平行な分割線によって3
つの分離されており、前記3分割された受光面のうち外
側の2つは電気的に短絡され、中央の分割受光面と、前
記短絡された外側の分割受光面の差信号と和信号により
フォーカスエラー信号を得る構成とされる。この場合、
3つの分離された分割受光面にわたって反射光が集光さ
れ、かつ各受光部はその反射光の焦点の前方位置と後方
位置にそれぞれ設置される構成とされる。
らの反射光を分割してそれぞれ少なくとも2つの受光部
において受光し、この受光部の出力に基づいてフォーカ
スエラー信号を生成する光ヘッド装置において、各受光
部は受光面が少なくとも2つに分割されるとともに、各
受光部にはそれぞれの分割された受光面の差信号と和信
号をとる手段と、前記各受光部の前記差信号をそれぞれ
の和信号出力によりレベルを均等化する手段と、前記均
等化された各受光部の差信号を合成して前記各差信号に
それぞれ生じるオフセットを相殺したフォーカスエラー
信号を生成する手段とを備えることを特徴とする。ここ
で、受光部の受光面は分割線によって2つに分離されて
おり、前記分割線上に反射光が集光される構成とされ
る。また、受光部の受光面が略平行な分割線によって3
つの分離されており、前記3分割された受光面のうち外
側の2つは電気的に短絡され、中央の分割受光面と、前
記短絡された外側の分割受光面の差信号と和信号により
フォーカスエラー信号を得る構成とされる。この場合、
3つの分離された分割受光面にわたって反射光が集光さ
れ、かつ各受光部はその反射光の焦点の前方位置と後方
位置にそれぞれ設置される構成とされる。
【0007】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。図1は本発明をフーコー法に
適用した第1の実施形態のブロック構成図である。レー
ザ光源1からの出射光をコリメートレンズ2で平行光と
し、集光レンズ4を介して微小スポットとして光ディス
ク5に集光する。また、光ディスク5からの反射光をビ
ームスプリッタ3で分離してフォーカスエラー検出系に
導く。このフォーカスエラー検出系では、前記分離され
たビームを収束レンズ6で収束させた上で、くさびプリ
ズム7によりビームを2つのビームB1,B2に分割
し、2つの受光部81,82を有する光検出器8の各受
光部に集光させる。
図面を参照して説明する。図1は本発明をフーコー法に
適用した第1の実施形態のブロック構成図である。レー
ザ光源1からの出射光をコリメートレンズ2で平行光と
し、集光レンズ4を介して微小スポットとして光ディス
ク5に集光する。また、光ディスク5からの反射光をビ
ームスプリッタ3で分離してフォーカスエラー検出系に
導く。このフォーカスエラー検出系では、前記分離され
たビームを収束レンズ6で収束させた上で、くさびプリ
ズム7によりビームを2つのビームB1,B2に分割
し、2つの受光部81,82を有する光検出器8の各受
光部に集光させる。
【0008】前記光検出器8の各受光部81,82は、
図2のように、分割線が互いに平行に向けられて2分割
された各2つの分割受光面81a,81bと82a,8
2bで構成される。そして、各分割受光面81a,81
b,82a,82bにおいて反射光を受光して得られる
受光信号は、それぞれ減算器9A,9Bと加算器10
A,10Bにより差信号と和信号が生成される。そし
て、各差信号はそれぞれ利得調整回路11A,11Bに
入力され、ここで各和信号に基づいてその利得が調整さ
れることで、両差信号のレベルを一致すべく規格化が行
われる。そして、それぞれ規格化された両差信号を合成
器12により合成し、これがフォーカスエラー信号とし
て出力される。
図2のように、分割線が互いに平行に向けられて2分割
された各2つの分割受光面81a,81bと82a,8
2bで構成される。そして、各分割受光面81a,81
b,82a,82bにおいて反射光を受光して得られる
受光信号は、それぞれ減算器9A,9Bと加算器10
A,10Bにより差信号と和信号が生成される。そし
て、各差信号はそれぞれ利得調整回路11A,11Bに
入力され、ここで各和信号に基づいてその利得が調整さ
れることで、両差信号のレベルを一致すべく規格化が行
われる。そして、それぞれ規格化された両差信号を合成
器12により合成し、これがフォーカスエラー信号とし
て出力される。
【0009】したがって、くさびプリズムにおいてビー
ムを分割した際に両ビームB1,B2の光量が均等でな
い場合、あるいは2つの受光部81,82の感度にバラ
ツキが生じているような場合に、各受光部81,82か
ら得られる差信号の振幅が図7(c)のように互いにア
ンバランスな状態とされていてモ、各差信号の利得を個
々に調整することで、図7(b)のようにほぼ振幅のそ
ろったS字特性とすることができる。その後、両差信号
の合成をすることで、オフセットをキャンセルしたフォ
ーカスエラー信号を検出することができる。
ムを分割した際に両ビームB1,B2の光量が均等でな
い場合、あるいは2つの受光部81,82の感度にバラ
ツキが生じているような場合に、各受光部81,82か
ら得られる差信号の振幅が図7(c)のように互いにア
ンバランスな状態とされていてモ、各差信号の利得を個
々に調整することで、図7(b)のようにほぼ振幅のそ
ろったS字特性とすることができる。その後、両差信号
の合成をすることで、オフセットをキャンセルしたフォ
ーカスエラー信号を検出することができる。
【0010】ここで、利得調整回路は2つの受光部の差
信号のうちの一方の差信号に対してのみに設け、2つの
和信号出力の比に基づいてその利得を他方の差信号に合
わせて調整しても、両差信号の振幅の均等化が実現でき
る。なお、前記実施形態において、集光光学系は前記し
たようなコリメート系でもよいし、有限系の集光レンズ
を用いてもよい。また、光ディスク反射光の分離に偏光
ビームスプリッタと1/4波長板によるアイソレータ構
成を用いてもよい。
信号のうちの一方の差信号に対してのみに設け、2つの
和信号出力の比に基づいてその利得を他方の差信号に合
わせて調整しても、両差信号の振幅の均等化が実現でき
る。なお、前記実施形態において、集光光学系は前記し
たようなコリメート系でもよいし、有限系の集光レンズ
を用いてもよい。また、光ディスク反射光の分離に偏光
ビームスプリッタと1/4波長板によるアイソレータ構
成を用いてもよい。
【0011】また、光ディスクの反射光を分割するビー
ムの分割用のプリズム7は、図3(a)のように分割線
と平行方向に屈折するくさびプリズム7Aでもよい。こ
の場合は、図3(b)のように、各受光部81A,82
Aにおける受光面の分割線が同一直線上に位置された配
置の光検出器8Aを用いることになる。なお、このよう
なビーム分割に用いるプリズムは、プラスチックモール
ド技術等で容易に製作可能であり、迷光が発生しにくい
利点がある。あるいは、単純な2分割だけでなく、図3
(c)に示すビーム分割素子13のように、ビームを4
分割する構成とし、分割したビームのうち2つのビーム
を利用する構成としてもよい。
ムの分割用のプリズム7は、図3(a)のように分割線
と平行方向に屈折するくさびプリズム7Aでもよい。こ
の場合は、図3(b)のように、各受光部81A,82
Aにおける受光面の分割線が同一直線上に位置された配
置の光検出器8Aを用いることになる。なお、このよう
なビーム分割に用いるプリズムは、プラスチックモール
ド技術等で容易に製作可能であり、迷光が発生しにくい
利点がある。あるいは、単純な2分割だけでなく、図3
(c)に示すビーム分割素子13のように、ビームを4
分割する構成とし、分割したビームのうち2つのビーム
を利用する構成としてもよい。
【0012】図4は本発明の第2の実施形態を示す図で
あり、特にフォーカスエラー検出系のみを図示したもの
である。この実施形態では、ビーム分割の機能をビーム
の回折動作を行うホログラム光学素子で構成したもので
ある。同図において、光ディスク5の反射光は収束レン
ズ6で収束された上でホログラム光学素子14で回折さ
れ、その透過光は光検出器15で検出されて再生用信号
として用いられ、±1次回折光が光検出器8の各受光部
81,82において検出されてフォーカスエラー信号と
して用いられる。この実施形態では、ホログラム光学素
子14の厚さが薄いため、小型の光学系を構成し易い利
点がある。
あり、特にフォーカスエラー検出系のみを図示したもの
である。この実施形態では、ビーム分割の機能をビーム
の回折動作を行うホログラム光学素子で構成したもので
ある。同図において、光ディスク5の反射光は収束レン
ズ6で収束された上でホログラム光学素子14で回折さ
れ、その透過光は光検出器15で検出されて再生用信号
として用いられ、±1次回折光が光検出器8の各受光部
81,82において検出されてフォーカスエラー信号と
して用いられる。この実施形態では、ホログラム光学素
子14の厚さが薄いため、小型の光学系を構成し易い利
点がある。
【0013】図5(a)は本発明の第3の実施形態を示
すブロック図であり、ここでは本発明をスポットサイズ
法に適用した例を示している。図示を省略したレーザ光
源からのレーザ光が光ディスク5で反射され、その反射
光は、収束レンズ6とホログラム光学素子14により、
光検出器8Bの2つの受光部81B,82Bの各受光面
に対して前方と後方に焦点を持つ2つのビームに分けら
れる。図5(b)のように、2つの受光部81B,82
Bの各受光面はそれぞれ2つの平行な分割線により3つ
の分割受光面81c〜81e,82c〜82eに分けら
れており、外側の2つの分割受光面81d,81eと8
2d,82eは電気的に接続されており、内側の分割受
光面81c,82cと、これら外側の分割受光面の2分
割型として機能する。焦点ずれ量が変化すると、各受光
部81B,82Bの受光面の出力の差信号よりS字特性
が得られる。S字はフーコー法同様に逆極性となるの
で、各受光部の受光面の和信号で利得調整回路11A,
11Bを制御して規格化を行い、合成器12により合成
することで、オフセットの少ない良好なフォーカスエラ
ー信号を得ることができる。この実施形態においても、
ビームの分割としてプリズムを用いることも可能であ
る。
すブロック図であり、ここでは本発明をスポットサイズ
法に適用した例を示している。図示を省略したレーザ光
源からのレーザ光が光ディスク5で反射され、その反射
光は、収束レンズ6とホログラム光学素子14により、
光検出器8Bの2つの受光部81B,82Bの各受光面
に対して前方と後方に焦点を持つ2つのビームに分けら
れる。図5(b)のように、2つの受光部81B,82
Bの各受光面はそれぞれ2つの平行な分割線により3つ
の分割受光面81c〜81e,82c〜82eに分けら
れており、外側の2つの分割受光面81d,81eと8
2d,82eは電気的に接続されており、内側の分割受
光面81c,82cと、これら外側の分割受光面の2分
割型として機能する。焦点ずれ量が変化すると、各受光
部81B,82Bの受光面の出力の差信号よりS字特性
が得られる。S字はフーコー法同様に逆極性となるの
で、各受光部の受光面の和信号で利得調整回路11A,
11Bを制御して規格化を行い、合成器12により合成
することで、オフセットの少ない良好なフォーカスエラ
ー信号を得ることができる。この実施形態においても、
ビームの分割としてプリズムを用いることも可能であ
る。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、光記録媒
体からの反射光を分割してそれぞれを受光部において受
光してフォーカスエラー信号を得るに際し、受光面が少
なくとも2つに分割されている各受光部において、分割
された受光面の差信号と和信号をとり、かつこの差信号
をそれぞれの和信号出力によりレベルを均等化した上
で、各差信号を合成して各差信号にそれぞれ生じるオフ
セットを相殺したフォーカスエラー信号を生成している
ので、反射光を分割した際の両分割光の光量のアンバラ
ンスや、分割光をそれぞれ受光する受光部での受光感度
の変化等に影響されることがなくなり、オフセットがキ
ャンセルされたフォーカスエラー信号を得ることがで
き、高精度のフォーカス制御が実現できる効果がある。
体からの反射光を分割してそれぞれを受光部において受
光してフォーカスエラー信号を得るに際し、受光面が少
なくとも2つに分割されている各受光部において、分割
された受光面の差信号と和信号をとり、かつこの差信号
をそれぞれの和信号出力によりレベルを均等化した上
で、各差信号を合成して各差信号にそれぞれ生じるオフ
セットを相殺したフォーカスエラー信号を生成している
ので、反射光を分割した際の両分割光の光量のアンバラ
ンスや、分割光をそれぞれ受光する受光部での受光感度
の変化等に影響されることがなくなり、オフセットがキ
ャンセルされたフォーカスエラー信号を得ることがで
き、高精度のフォーカス制御が実現できる効果がある。
【図1】本発明の第1の実施形態の構成図である。
【図2】第1の実施形態における光検出器の配置図であ
る。
る。
【図3】ビーム分割素子や光検出器の変形例を示す図で
ある。
ある。
【図4】本発明の第2の実施形態の要部の構成図であ
る。
る。
【図5】本発明の第3の実施形態の構成図とその光検出
器の配置図である。
器の配置図である。
【図6】従来の光ヘッドの一例を示す構成図である。
【図7】フォーカスエラー信号の形態を示す図である。
1 レーザ光源 2 コリメートレンズ 3 ビームスプリッタ 4 集光レンズ 5 光ディスク 6 収束レンズ 7 くさびプリズム 8 光検出器 9A,9B 減算器 10A,10B 加算器 11A,11B 利得調整回路 12 合成器 13 ビーム分割素子 14 ホログラム光学素子 81,82 受光部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G11B 7/09 - 7/095 G02B 7/11 G03B 3/00
Claims (6)
- 【請求項1】 レーザ光源の出射光を微小スポットとし
て光記録媒体に集光し、この集光点からの反射光を分割
してそれぞれ少なくとも2つの受光部において受光し、
この受光部の出力に基づいてフォーカスエラー信号を生
成する光ヘッド装置において、前記各受光部は受光面が
少なくとも2つに分割されるとともに、各受光部にはそ
れぞれの分割された受光面の差信号と和信号をとる手段
と、前記各受光部の前記差信号をそれぞれの和信号出力
によりレベルを均等化する手段と、前記均等化された各
受光部の差信号を合成して前記各差信号にそれぞれ生じ
るオフセットを相殺したフォーカスエラー信号を生成す
る手段とを備えることを特徴とする光ヘッドのフォーカ
スエラー検出方式。 - 【請求項2】 前記受光部の受光面は分割線によって2
つに分離されており、前記分割線上に反射光が集光され
る請求項1に記載の光ヘッドのフォーカスエラー検出方
式。 - 【請求項3】 前記受光部の受光面が略平行な分割線に
よって3つの分離されており、前記3分割された受光面
のうち外側の2つは電気的に短絡され、中央の分割受光
面と、前記短絡された外側の分割受光面の差信号と和信
号に基づいて前記フォーカスエラー信号を得る請求項1
に記載の光ヘッドのフォーカスエラー検出方式。 - 【請求項4】 前記3つの分離された分割受光面にわた
って反射光が集光され、かつ各受光部はその反射光の焦
点の前方位置と後方位置にそれぞれ設置されてなる請求
項3に記載の光ヘッドのフォーカスエラー検出方式。 - 【請求項5】 前記反射光を分割する素子として、プリ
ズム素子を有する請求項1ないし4のいずれかに記載の
光ヘッドのフォーカスエラー検出方式。 - 【請求項6】 前記反射光を分離する素子として、ホロ
グラム光学素子を有する請求項1ないし4のいずれかに
記載の光ヘッドフォーカスエラー検出方式。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP8236950A JP2874663B2 (ja) | 1996-09-06 | 1996-09-06 | 光ヘッドのフォーカスエラー検出方式 |
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ID=17008168
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1996
- 1996-09-06 JP JP8236950A patent/JP2874663B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-09-05 EP EP97115455A patent/EP0829857A3/en not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US6996038B2 (en) | 2003-01-14 | 2006-02-07 | Funai Electric Co., Ltd. | Optical disc apparatus |
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JPH1083541A (ja) | 1998-03-31 |
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