JP2958174B2 - 光ディスク装置の信号検出系 - Google Patents

光ディスク装置の信号検出系

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JP2958174B2
JP2958174B2 JP3288224A JP28822491A JP2958174B2 JP 2958174 B2 JP2958174 B2 JP 2958174B2 JP 3288224 A JP3288224 A JP 3288224A JP 28822491 A JP28822491 A JP 28822491A JP 2958174 B2 JP2958174 B2 JP 2958174B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、フォーカスエラー検
出にスポットサイズ法を用い、トラックエラー検出にプ
ッシュプル法を用いた光ディスク装置の信号検出系の改
良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】光ディスク装置のフォーカスエラー信
号、トラックエラー信号は、光ディスクで反射された光
束を集光させてエラー検出用の受光素子に導き、受光素
子上の各分割領域からの信号を演算することにより検出
される。
【0003】フォーカスエラー検出にはいくつかの方法
があるが、特開昭61−206944号公報には光ディ
スクからの反射光を収束させ、そのスポットのサイズを
検出することにより対物レンズの合焦状態を検出する構
成が開示されている。本明細書では、このようなフォー
カスエラー検出方法をスポットサイズ法と呼ぶこととす
る。
【0004】スポットサイズ法は、対物レンズが光ディ
スクに対して合焦しているときの反射光の焦点位置の光
学的に前後等距離の位置に受光素子を設け、それぞれの
受光素子上に形成されるスポットのサイズを比較するこ
とにより、フォーカスエラー信号を発生させる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た特開昭61−206944号公報にも示されるよう
に、各受光素子の分割領域が3つである装置では、プッ
シュプル法によるトラックエラーを同一の素子で検出す
ることができない。
【0006】また、同公報には、各受光素子を短冊状に
3つの領域に分割し、さらに中央の領域をモザイク状に
3つの領域に分割して合計5つの領域とし、トラックエ
ラーを同一の素子で検出できるものが示されている。こ
の受光素子の分割パターンは特に中央の領域が複雑であ
るため、受光素子上でのスポットを大きなものとしなく
てはならず、光学的設計の自由度が減少したり、ひいて
は装置が大型化するという問題があった。
【0007】
【発明の目的】この発明は、上述した従来技術の課題に
鑑みてなされたものであり、受光素子の分割パターン形
状を複雑にすることなくフォーカスエラー信号とトラッ
クエラー信号を共通の受光素子で検出することができる
光ディスク装置の信号検出系を提供することを目的とす
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明に係る光ディス
ク装置のエラー信号検出装置は、上記の目的を達成させ
るため、第1の発明は、光源からの光束を光ディスクに
収束させる対物レンズと、前記光ディスクで反射された
反射光束を2つに分離するビームスプリッターと、前記
反射光束を集光する集光レンズと、前記光ディスクのタ
ンジェンシャル方向と光学的に平行な境界線を境として
5つの短冊状の領域に分割され、前記対物レンズの合焦
時における前記反射光束の集光点の手前側に配置された
第1の受光素子と、前記境界線と等価な線分を境として5
つの短冊状の領域に分割され、前記集光点の後ろ側に配
置された第2の受光素子とを備え、前記第1の受光素子の
中央の領域及び該中央の領域に隣接する2つの領域と該2
つの領域の外側に位置する2つの領域との差動出力と、
前記第2の受光素子の中央の領域及び該中央の領域に隣
接する2つの領域と該2つの領域の外側に位置する2つの
領域との差動出力とを引算することにより、フォーカス
エラー信号を検出することを特徴としている。また、第
2の発明は、光源からの光束を光ディスクに収束させる
対物レンズと、前記光ディスクで反射された反射光束を
2つに分離するビームスプリッターと、前記反射光束を
集光する集光レンズと、前記光ディスクのタンジェンシ
ャル方向と光学的に平行な境界線を境として5つの短冊
状の領域に分割され、前記対物レンズの合焦時における
前記反射光束の集光点の手前側に配置された第1の受光
素子と、前記境界線と等価な線分を境として5つの短冊
状の領域に分割され、前記集光点の後ろ側に配置された
第2の受光素子とを備え、前記第1、第2の受光素子の受
光領域は、該第1、第2の受光素子のそれぞれの中央の領
域の幅をW1、前記第1、第2の受光素子のそれぞれの中央
の領域及び該中央の領域に隣接する2つの領域の合計幅
をW2、前記合焦時における前記第1、第2の受光素子上で
の前記反射光束のビーム径をd、α=W1/d、β=W2/dとし
て、 0.3≦α≦0.5 及び 0.7≦β≦0.8 又は、 0<α≦0.2 及び 0.3≦β≦0.6 となるように設定されていることを特徴としている。
【0009】
【実施例】以下、この発明を図面に基づいて説明する。
なお、実施例で用いられる光磁気ディスクは、グルー
ブ、すなわち案内溝が形成されたディスクである。
【0010】
【実施例1】図1〜図8は、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一実施例を示す。
【0011】半導体レーザー1から発した発散光束は、
コリメートレンズ2により平行光束され、2つのアナモ
フィックプリズム3、4により断面円形に整形される。
アナモフィックプリズム4には直角プリズム5が接合さ
れ、接合面がハーフミラー5aとされている。ハーフミ
ラー面5aで反射された光束は、集光レンズ6により半
導体レーザーの自動出力調整用の受光素子7上に集光す
る。
【0012】ハーフミラー面5aを透過した光束は、ミ
ラー8により反射され、対物レンズ9を介して光磁気デ
ィスクMODの信号記録面に収束される。対物レンズ9
とミラー8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。また、対物レンズ9は、ヘッド内に設けられた図示
せぬアクチュエータ上に設けられており、その光軸方向
z、及びディスクのラジアル方向xに駆動される。
【0013】一方、ディスクから反射された光束は、ハ
ーフミラー面5aにより反射され、λ/2板10により
偏光方向が45゜回転させられ、集光レンズ11により
収束光とされて偏光ビームスプリッター12に入射す
る。
【0014】偏光ビームスプリッター12の偏光分離面
12aにP偏光として入射した成分は、偏光分離面12
aを透過して第1受光素子13により受光され、S偏光
として入射した成分は偏光分離面12aと全反射面12
bとで反射されて第2の受光素子14に受光される。
【0015】光磁気ディスクMODにより反射されたレ
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13、14により検出して差動
出力を得ることにより、精度良く記録信号を読み出すこ
とができる。
【0016】受光素子13、14は、図2に概念的に示
すように対物レンズ9が光磁気ディスクMODに対して
合焦しているときの反射光の焦点位置Pの光学的に前後
等距離の位置に配置されている。焦点位置は、対物レン
ズの光ディスクへの合焦状態に応じて移動するため、そ
れぞれの受光素子上に形成されるスポットのサイズが変
化する。この変化を検出することにより、フォーカスエ
ラー信号を得ることができる。
【0017】実際には図2のような配置はできないた
め、図3(A)、(B)、(C)に示したように反射光
をビームスプリッターBSにより分離して受光する。
【0018】(A)の例では、ビームスプリッターBS
の反射光の光路中に集光位置Pの手前に位置する第1の
受光素子13が設けられ、透過光の光路中に集光位置の
後ろ側に位置する第2の受光素子14が設けられてい
る。
【0019】(B)の例では、(A)と反対にビームス
プリッターBSの透過光の光路中に第1の受光素子13
が設けられ、反射光の光路に第2の受光素子14が設け
られている。
【0020】(C)の例は図1に示される構成に相当す
るものであり、(B)のビームスプリッターBSの反射
光路中にミラーMを設けて光学系を小型化している。
【0021】さらに、図4に示すように、ビームスプリ
ッターBSにより分離された各光路に集光レンズ11
a,11bを設けるようにすることもできる。この構成
によれば、ビームスプリッターBSに入射する光束が平
行光束となるため、ビームスプリッターの透過、反射特
性に角度依存性が現れず、収束光を入射させるより光束
を正確に分離することができる。なお、フォーカスエラ
ーによる光束径の変化率が一定となるように、2つの集
光レンズは同一のパワーを持つものを使用する必要があ
り、同一のレンズを使用すればより望ましい。
【0022】第1、第2の受光素子13、14は、図5
に示したように光磁気ディスクMODのタンジェンシャ
ル方向に相当する方向と平行な4つの分割ラインにより
分割された5つの領域を有している。5分割することに
より受光素子13、14のパターンが複雑になるが、ト
ラックエラー信号、フォーカスエラー信号のそれぞれの
検出に適したパターンを得ることができる。すなわち、
例えば受光素子を4つの領域に分割した場合には、光軸
と交差する中心が不感帯となるため、対物レンズの焦点
がディスクから外れて反射光の集光位置が一方の受光素
子上に一致した場合には、その受光素子から信号が得ら
れなくなる可能性があるが、このように5つの領域に分
割した場合には、このような不具合が生じることはな
い。ここで、第1の受光素子13の受光領域をA、B
、C、D、E、第2の受光素子14の受光領域
をA、B、C、D、Eとする。
【0023】それぞれの受光領域からの信号は、図5に
示す回路により演算され、ディスクに記録された光磁気
記録信号MO、物理的な凹凸により記録されたプリフォ
ーマット信号RO、フォーカスエラー信号FE、トラッ
クエラー信号TEとして図示せぬ再生回路、サーボ回路
へ出力される。
【0024】各信号は、各受光領域の出力を受光領域と
同一の記号により表現すると、以下の式により求められ
る。
【0025】
【0026】光磁気記録信号MOは、第1の受光素子の
全ての領域からの信号の和と、第2の受光素子の全ての
領域からの信号の和との差をとることにより得られる。
【0027】プリフォーマット信号ROは、第1,第2
の受光素子の全ての領域からの信号の和として得られ
る。
【0028】スポットサイズ法によるフォーカスエラー
信号FEは、各受光素子の中央の領域Eからの信号と他
の4つの領域A、B、C、Dからの信号との差をとるこ
とにより各受光素子からスポットサイズに対応する信号
を取り出し、これらの差信号の差をとることによって得
られる。
【0029】プッシュプル法によるトラックエラー信号
TEは、第1、第2の受光素子の中央の領域に隣接する
2つの領域C、Dのそれぞれの差動出力により得ること
ができる。
【0030】なお、この例では、トラックエラー信号の
感度を高めるために両方の受光素子の信号を利用してい
るが、いずれか一方の受光素子の出力のみに基づいて検
出することも可能である。
【0031】受光素子の各領域の幅の割合は、検出され
る信号の感度等の要求特性を満足させるために、一定の
範囲に収める必要がある。ここで、図6に示すように、
第1、第2の受光素子13、14のそれぞれの中央の領
域Eの幅をW、中央の領域E及びこれに隣接する2つ
の領域C、Dの合計幅をW、反射光束の合焦時のビー
ム径をdとして、 α=W/d β=W/d する。
【0032】受光素子上のスポットは、図6に破線で示
したように各領域に亙って形成される。スポットSの外
周を形成する円は、0次回折光の範囲を示しており、斜
線で示した部分は、0次回折光と1次回折光との重複部
分を示している。
【0033】受光部を5つの領域に分割し、βを一定と
した場合、αが大きくなるとフォーカスエラー信号の検
出感度は高くなって望ましいが、トラックエラー検出の
感度が低くなって望ましくない。また、αを一定とした
場合、βが大きくなるとフォーカス、トラック両エラー
信号の検出感度は高くなって望ましいが、トラックオフ
セット信号の変化、トラックエラー信号に占める前記ト
ラックオフセット信号の比率が高くなって望ましくな
い。ここで、トラックエラー検出用の受光素子から検出
される信号のうち、反射光束のズレによって発生する受
光素子上でのスポットの移動に起因する成分をトラック
オフセット信号と定義する。
【0034】そこで、両者のバランスをとるためには、 0.3≦α≦0.5及び0.7≦β≦0.8 を満たすことが望ましい。
【0035】
【実施例2】図7及び図8は、この発明にかかる光ディ
スク装置の信号検出系の実施例2を示す説明図である。
【0036】この実施例2においても、第1,第2の受
光素子20、21の受光部は5つの領域に分割されてい
る。
【0037】第1の受光素子20の受光領域をA、B
、C、D、E、第2の受光素子21の受光領域
をA、B、C、D、Eとし、各受光領域の出
力を受光領域と同一の記号により表現すると、各信号は
以下の式により求められる。
【0038】
【0039】光磁気記録信号MO、プリフォーマット信
号ROについては実施例1と同様に全領域の差、和とし
て検出される。
【0040】スポットサイズ法によるフォーカスエラー
信号を得る場合、実施例2では領域C、D、Eを中央の
領域として捉え、これらの領域C、D、Eからの信号の
和とその他の領域からの信号の和とを引算することによ
りそれぞれの受光素子上でのスポットサイズに対応する
信号を取り出している。
【0041】プッシュプル法によるトラックエラー信号
は、実施例1と同様に、第1、第2の受光素子の中央の
領域に隣接する2つの領域C、Dのそれぞれの差動出力
により得ることができる。但し、領域C、D、Eの幅が
実施例1とは異なるため、好ましい効果を生じる制約条
件は以下のようになる。すなわち、図8に示すように、
中央の領域Eの幅をW、領域C、D、Eの合計幅をW
、合焦時のビーム径をdとして、 α=W/d β=W/d とする。
【0042】このように、5分割でフォーカスエラー検
出のための差動を中央領域C、D及びEと領域A、Bと
でとる場合、各信号を良好に得るためには、 0<α≦0.2及び0.3≦β≦0.6 を満たすことが望ましい。
【0043】
【効果】以上説明したように、この発明によれば、単純
なパターンで構成された受光素子を共用してフォーカ
ス、トラック両エラー信号を検出することができる光デ
ィスク装置の信号検出系を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例にかかる光磁気ディスク装置の光学素
子の配置を示す斜視図である。
【図2】 受光素子の配置の原理を示す説明図である。
【図3】 受光素子の実際の配置例を示す説明図であ
る。
【図4】 受光素子の実際の配置例を示す説明図であ
る。
【図5】 実施例1の信号処理系の説明図である。
【図6】 実施例1の受光素子の受光領域を示す説明図
である。
【図7】 実施例2の信号処理系の説明図である。
【図8】 実施例2の受光素子の受光領域を示す説明図
である。
【符号の説明】
MOD 光磁気ディスク 1 半導体レーザー 9 対物レンズ 11集光レンズ 12 偏光ビームスプリッター 13、20 第1の受光素子 14、21 第2の受光素子
フロントページの続き (72)発明者 丸山 晃一 東京都板橋区前野町2丁目36番9号旭光 学工業株式会社内 (72)発明者 野口 正人 東京都板橋区前野町2丁目36番9号旭光 学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−229435(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G11B 7/09 - 7/095 G11B 7/135

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光源からの光束を光ディスクに収束させる
    対物レンズと、 前記光ディスクで反射された反射光束を2つに分離する
    ビームスプリッターと、 前記反射光束を集光する集光レンズと、 前記光ディスクのタンジェンシャル方向と光学的に平行
    な境界線を境として5つの短冊状の領域に分割され、前
    記対物レンズの合焦時における前記反射光束の集光点の
    手前側に配置された第1の受光素子と、 前記境界線と等価な線分を境として5つの短冊状の領域
    に分割され、前記集光点の後ろ側に配置された第2の受
    光素子とを備え、前記第1の受光素子の中央の領域及び該中央の領域に隣
    接する2つの領域と該2つの領域の外側に位置する2つの
    領域との差動出力と、前記第2の受光素子の中央の領域
    及び該中央の領域に隣接する2つの領域と該2つの領域の
    外側に位置する2つの領域との差動出力とを引算するこ
    とにより、フォーカスエラー信号を検出することを特徴
    とする光ディスク装置の信号検出系。
  2. 【請求項2】光源からの光束を光ディスクに収束させる
    対物レンズと、 前記光ディスクで反射された反射光束を2つに分離する
    ビームスプリッターと、 前記反射光束を集光する集光レンズと、 前記光ディスクのタンジェンシャル方向と光学的に平行
    な境界線を境として5つの短冊状の領域に分割され、前
    記対物レンズの合焦時における前記反射光束の集光点の
    手前側に配置された第1の受光素子と、 前記境界線と等価な線分を境として5つの短冊状の領域
    に分割され、前記集光点の後ろ側に配置された第2の受
    光素子とを備え、 前記第1、第2の受光素子の受光領域は、該第1、第2の受
    光素子のそれぞれの中央の領域の幅をW1、前記第1、第2
    の受光素子のそれぞれの中央の領域及び該中央の領域に
    隣接する2つの領域の合計幅をW2、前記合焦時における
    前記第1、第2の 受光素子上での前記反射光束のビーム径
    をd、α=W1/d、β=W2/dとして、 0.3≦α≦0.5 及び 0.7≦β≦0.8 となるように設定されていることを特徴とする光ディス
    ク装置の信号検出系。
  3. 【請求項3】光源からの光束を光ディスクに収束させる
    対物レンズと、 前記光ディスクで反射された反射光束を2つに分離する
    ビームスプリッターと、 前記反射光束を集光する集光レンズと、 前記光ディスクのタンジェンシャル方向と光学的に平行
    な境界線を境として5つの短冊状の領域に分割され、前
    記対物レンズの合焦時における前記反射光束の集光点の
    手前側に配置された第1の受光素子と、 前記境界線と等価な線分を境として5つの短冊状の領域
    に分割され、前記集光点の後ろ側に配置された第2の受
    光素子とを備え、 前記第1、第2の受光素子の受光領域は、該第1、第2の受
    光素子のそれぞれの中央の領域の幅をW1、前記第1、第2
    の受光素子のそれぞれの中央の領域及び該中央の領域に
    隣接する2つの領域の合計幅をW2、前記合焦時における
    前記第1、第2の受光素子上での前記反射光束のビーム径
    をd、α=W1/d、β=W2/dとして、 0<α≦0.2 及び 0.3≦β≦0.6 となるように設定されていることを特徴とする光ディス
    ク装置の信号検出系。
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