JP3062787B2

JP3062787B2 - 光ピックアップ

Info

Publication number: JP3062787B2
Application number: JP5320322A
Authority: JP
Inventors: 一雄東浦; 則之佐藤; 久寛石原
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 1993-12-20
Filing date: 1993-12-20
Publication date: 2000-07-12
Anticipated expiration: 2015-07-12
Also published as: JPH07176073A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスクあるいは光
磁気ディスク等の情報記録媒体から情報を読みとるため
の光ピックアップに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＤ（コンパクトディスク）での記録情
報は、ディスク面に設けられた円周状のトラックに沿っ
て並んだピット列として蓄積されている。この記録情報
を読み取るピックアップとしては、図７に示す３ビーム
非点収差法が多用されている。これは、レーザ光源１の
光を回折格子７、ハーフミラー３を介して対物レンズ４
にて集光されたコヒーレント光をディスク５の情報トラ
ック（ピット列）に照射し、反射光を対物レンズ４、ハ
ーフミラー３、シリンドリカルレンズ８を介して光検出
器９に導いている。ディスク５に照射したスポット位置
がピットのエッジ部分にかかった場合は反射光と照射光
との干渉効果により、ピット外の平らな場所で反射した
場合に比べて反射光の光量が減少する。光ピックアップ
では、このピット列に対応した反射光量の減衰パルス
を、光検出器により電気パルス信号に変換して出力して
いる。

【０００３】ところで現実の光ディスクにおいて、表面
にそりや歪みを全く持たないような理想的な平坦性を求
めることは無理であり、またディスクを駆動するドライ
バーの回転軸の傾きなども考慮すると、正確な情報読み
取りのためにはピックアップの対物レンズ４とディスク
表面との位置関係を適切に保つことが非常に大切であ
る。そこで、レーザ光等の光源１からの照射光がピット
列（トラック）からそれないためのトラッキング方向の
位置制御と、レーザビームの焦点位置を常にディスクの
情報面に一致させるためのフォーカス制御を行ってい
る。このような制御を行うための現在位置の検出法とし
て従来技術では、トラッキングずれ（ＴＥ）検出には３
ビーム法が、フォーカスずれ（ＦＥ）検出には非点収差
法が一般的であった。

【０００４】この従来の技術が図７、８に示してあり、
３ビーム法では回折格子７によってレーザビームを０
次、±１次の３本の光束に分け、ディスク５上で３つの
光スポットが情報トラックより若干角度がついた位置に
並ぶよう集光している。この両端の±１次回折光スポッ
トからの反射光信号のレベルが常に等しくなるようにサ
ーボをかけることで、真ん中の０次光スポットの位置を
トラック中央に保っている。また非点収差法はディスク
５面からの反射光の光束にシリンドリカルレンズ８で非
点収差を作りだし、フォーカスずれによってスポット形
状（楕円の方向と楕円度）が変化するのを、４分割光検
出器２６の２対の受光素子（２６ａ、２６ｄと２６ｂ、
２６ｃ）の対角成分出力の大きさを加算器３３、３４と
比較器３５を用いて比較したＦＥ信号で検知している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで非点収差法に
よる従来例のフォーカスずれ検出では、図８に示す通り
４分割光検出器２６の出力を演算した結果からＦＥ信号
を求めているため、信号光スポットの中心部は４分割光
検出器２６の分割線（不感帯）上に位置することとな
る。この方式ではその４分割光検出器２６の各受光素子
出力の総和（加算器３３、３４、３６により）から記録
データを読み取った高周波（ＲＦ）信号も得ているが、
光パワー密度の高い光スポット中心部が不感帯に位置す
るため、スポット径の増減、あるいはスポット位置の移
動により、出力信号の大きさが変化してしまう。つまり
トラッキング制御、フォーカス制御のためのレンズのア
クチュエータ動作自体が、出力信号変動（すなわちジッ
ター）を招いてしまった。

【０００６】そこで本発明は光検出器の不感帯の影響を
除去し、スポット径の増減、スポット位置の移動があっ
てもＲＦ出力信号の大きさが変化する事がない、ジッタ
ー特性に優れた光ピックアップ装置を提供する事を目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、媒体のトラ
ックに記録した情報を読み取る光ピックアップとして、
光源と媒体との間の光路にホログラム素子を配置し、該
ホログラム素子は、光軸上で媒体のトラックと直交する
方向の線により分割され、上記トラック方向に回折機能
を有し、上記分割線の両側の回折条件を異ならせ、媒体
上において、トラック方向に０次光とともに該０次光の
両側にそれぞれ２つの１次回折光を発生させるように
し、上記０次光の反射光を受光する受光素子と、この受
光素子の両側にそれぞれ２つずつ設けられ上記４つの１
次回折光の反射光を受光する４つのそれぞれが２分割さ
れた受光素子とを備え、両側に位置する４つの受光素子
は、０次光用の受光素子を中心として対称的に配置され
かつ隣接する２つの受光素子の各２つの出力をそれぞれ
上下逆にして比較器に入力して比較し、その各結果をさ
らに比較器で比較するように結線することで、反射光の
対称的な変位を相殺する回路を構成し、フォーカスエラ
ーを検出するようにしている。

【０００８】

【作用】このような構成を有する光ピックアップにおい
ては、回折格子等のホログラム素子で回折を受けた光束
成分（±１次光）によりトラッキングずれ信号及びフォ
ーカスずれ信号を得る一方、回折を受けない０次光成分
はＲＦ信号を得るためだけに利用される。従ってＲＦ信
号検出には分割化光検出器を用いる必要がなく、受光素
子の不感帯の影響が皆無のため、スポット径の増減、ス
ポット位置の移動があっても出力信号の大きさが変化す
る事はない。

【０００９】

【実施例】以下本発明の実施例について、図面を用いて
詳細な説明をおこなう。図１に本発明の一実施例の光ピ
ックアップ装置の模式的な構造図を示す。光源となる半
導体レーザ１からの射出光をホログラム２で複数の光ビ
ームに分割し、対物レンズ４によって光ディスク５の記
録面上に複数の光スポットとして収束させている。ここ
でこのホログラム素子２は、図１、２、６に示すように
光軸上で媒体のトラックと直交する方向の線により分割
され（分割線は図６（ａ）、（ｂ）以外は仮想であり、
図２の回折光Ａ±、Ｂ±がトラック幅若しくはそれ以上
の傾斜でトラック１５方向に並ばせる方向）、少なくと
も一方に上記トラック方向に回折機能を有し、上記分割
線の両側の回折条件を異ならせた格子間隔及び格子方向
の回折格子Ａ、Ｂを有している。

【００１０】尚、本実施例では図６（ｂ）タイプのホロ
グラム素子について説明するが、（ａ）、（ｃ）、
（ｄ）、（ｅ）など他のパターンのホログラム素子につ
いても、以下に説明する効果は同様に得られる。このホ
ログラム素子２の作用によって回折０次と回折１次の光
ビームが記録面上のどの位置に収束するか、図２の原理
図を用いて具体的に説明する。半導体レーザ１から射出
して図２の上側の回折格子Ａに入射した光ビームのう
ち、回折されない０次光は回折格子Ａを通過して対物レ
ンズ４に入射し、点Ｌ' に収束する。回折をうけた回折
１次光は半導体レーザーの位置Ｌを中心として光軸対称
にある虚像Ａ+ 、Ａ- に光源があるかのごとく対物レン
ズ４に入射し、点Ａ'+、Ａ'-に収束する。即ち、回折格
子Ａを射出した光ビームは対物レンズ４によって、０次
光に関してはＬと共役な点Ｌ' に、１次光に関してはＡ
+ 、Ａ- の共役点Ａ'+，Ａ'-にと、各々記録面上の対応
した位置（共役点）に収束する。

【００１１】半導体レーザから射出して図２の下側の回
折格子Ｂに入射した光ビームについても、これと全く同
様に考えることができ、０次光に関してはＬと共役な点
Ｌ'に、１次光に関してはＢ+ 、Ｂ- の共役点Ｂ'+、Ｂ'
-にと、各々収束する。従って、半導体レーザーの射出
光は、ホログラム素子２の上下の回折格子Ａ、Ｂの作用
によって回折０次と回折１次の光ビームとなり、対物レ
ンズ４を通過した後光ディスク５の記録面上にＬ' 、
Ａ'+、Ａ'-、Ｂ'+、Ｂ'-の５点の光スポットとして収束
することになる。

【００１２】光スポットを、光ディスク５の記録面に対
して垂直方向から見た様子を図３に示す。トラック１５
の中心の光スポット１０は回折０次光であり、その他の
４点は±１次の回折光である。尚、ホログラム素子２で
回折格子の設けられていない部分を通過した光ビーム
は、回折０次光と同じ光スポットに収束する。ここで、
回折格子Ａの回折１次光スポット１１、１３は中心の光
スポット１０に対して点対称の位置になり、回折格子Ｂ
の回折１次光スポット１２、１４も中心の光スポット１
０に対して点対称の位置になる。それぞれのスポット位
置は各回折格子Ａ、Ｂ各々の格子間隔と格子方向を定め
ることで、各々の１次回折光をトラックの適切な位置に
収束させる事ができる。また、これらの回折１次光の光
スポットの概略形状は、各々の回折格子開口形状のフー
リエ変換として得られる。

【００１３】次に光検出器６上の光スポットについて説
明する。光ディスク５の記録面上の光スポットは、光デ
ィスク５で反射し再度対物レンズ４を通過し光検出器側
の焦点面で再結像するが、光検出器側の焦点面での光ス
ポットの位置関係は記録面上の光スポットの位置関係と
やはり共役関係になる。従って、対物レンズ４と光ディ
スク５の位置関係が光軸方向あるいは光軸と垂直方向に
移動した場合、スポット位置及びスポット形状が、記録
面と光検出器側の焦点面上とで同様に変化することにな
る。対物レンズ４と光ディスク５の位置関係の光軸方向
の変化、すなわちフォーカスずれに対する光検出器６上
の光スポットの変化を図４で説明する。

【００１４】合焦点では、図４（ｂ）に示すように０次
光の光スポット１６を中心として回折格子Ａの回折１次
光の光スポット１７，１９と回折格子Ｂの回折１次光の
光スポット１８，２０が上下に位置し、全てが最小の光
スポットを形成している。そして、光スポット１６は受
光素子２１の中心に、回折１次光の光スポット１７〜２
０は受光素子２１の両側に１列に並べた２分割受光素子
２２ａ・２２ｂ〜２５ａ・２５ｂの分割線に中心が位置
する。

【００１５】一方、対物レンズ４と光ディスク５の距離
が近づいた時は、図４（ａ）に示すように０次光の光ス
ポット１６は位置の変化は無く径が大きくなり、回折格
子Ａの回折１次光の光スポット１７，１９は回折格子Ａ
の開口形状に似た形に大きくなりながらその中心が図４
の上側に移動し、回折格子Ｂの回折１次光の光スポット
１８，２０は回折格子Ｂの開口形状に似た形に大きくな
りながらその中心が図４の下側に移動し、回折１次光の
光スポット１７〜２０は２分割受光素子２２ａ・２２ｂ
〜２５ａ・２５ｂの各片側に大半が位置することにな
る。尚、図４は理想状態を示したので片側のみに位置し
ているが、実際はボケ等により他側にも一部が位置す
る。

【００１６】逆に対物レンズ４と光ディスク５の距離が
遠くなった時は、図４（ｃ）に示すように０次光の光ス
ポット１６は位置の変化は無く径が大きくなり、回折格
子Ａの回折１次光の光スポット１７，１９は回折格子Ａ
の上下逆の開口形状に似た形に大きくなりながらその中
心が図４の下側に移動し、回折格子Ｂの回折１次光の光
スポット１８，２０は回折格子Ｂの上下逆の開口形状に
似た形に大きくなりながらその中心が図４の上側に移動
する。

【００１７】従って、光検出器６の各受光素子２１、２
２ａ・２２ｂ〜２５ａ・２５ｂの出力を図５に示すよう
に、ＦＥ信号に関しては２分割受光素子２２ａ・２２ｂ
と２３ａ・２３ｂの出力、２分割受光素子２４ａ・２４
ｂと２５ａ・２５ｂの出力をそれぞれ比較器２７、２８
で上下逆に比較し、その結果を比較器２９で比較するよ
うに結線する事で、ＦＥ信号が得られる事になる。そし
て、このようにＦＥ信号を得ると、比較により波長変動
が解消できる。

【００１８】一方、対物レンズ４と光ディスク５との位
置関係のトラッキング方向のずれ検出に関しては、通常
の３ビーム法の場合と全く同様であり、図５に示すよう
に、ＴＥ信号に関しては２分割受光素子２２ａ・２２ｂ
と２３ａ・２３ｂの出力、２分割受光素子２４ａ・２４
ｂと２５ａ・２５ｂの出力をそれぞれ加算器３０、３１
で加算し、その結果を比較器３２で比較するように結線
する事で、ＦＥ信号が＋１次回折光と−１次回折光との
差を求める事でプッシュプル検出できる。尚、ＴＥ信号
は２分割受光素子２２ａ・２２ｂと２４ａ・２４ｂの出
力、あるいは２分割受光素子２３ａ・２３ｂと２５ａ・
２５ｂの出力だけでも得られる。またＲＦ信号に関して
は、焦点合わせの程度に応じて回折０次光のビーム径が
増減するのみで、常に光検出器６の受光素子２１上にス
ポットが位置している。従って、従来例に見られたよう
な光検出素子不感帯の影響は、一切発生しない。

【００１９】上記実施例は光ディスクのピックアップに
ついて説明したが、光磁気ディスクに用いる場合は、図
１でハーフミラー３と光検出器６との間に偏光分離のた
めの素子を配置すれば同様に用いられる。また、ホログ
ラム素子を回折格子としたが、トラック方向に回折機能
を有するホログラムも同様に用いられる。

【００２０】

【発明の効果】以上述べたように本発明による光ピッ
クアップでは、１次回折光の反射光を受光する４つのそ
れぞれが２分割された受光素子が、０次光用の受光素子
を中心として対称的に配置されかつ反射光の対称的な変
位を相殺するように回路を構成しているので、波長変動
を解消できる。また、４つの１次光の発生に当たって、
回折格子を重ねて配置していないので、十分な光量を確
保でき、媒体から反射する反射光も十分な量となり、受
光素子の検知精度も悪化しない。さらに、簡単な構成で
１つの０次光と４つの１次回折光の計５つのスポットを
媒体上に発生させることが可能となる。そして、回折を
受けない０次光の反射光をそのまま光検知器に導入し、
ＲＦ信号を得るためにだけ利用することが可能となる。
このようにすると、光検出素子不感帯の影響が皆無のた
め、スポット径の増減、スポット位置の移動があっても
ＲＦ出力信号の大きさが変化する事がなく、ジッター特
性に優れた信号検出が可能となる。また、５ビーム方式
にすると、フォーカシングやトラッキング制御に４ビー
ムが使えて精度の向上ができると共に光軸に対するディ
スク等の媒体の傾きの影響を無くすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による光ピックアップの基本
構成模式図である。

【図２】ホログラム素子により光ビームがディスク記録
面上に収束する様子を説明する原理図。

【図３】光ディスク面に於ける５つのスポットの照射状
態を示す説明図。

【図４】光検出器の受光面上での光スポットの状態を示
す説明図。

【図５】光検出器の各エレメント出力からＲＦ信号，Ｆ
Ｅ信号，ＴＥ信号を得るための結線の状態を示す説明
図。

【図６】ホログラム素子の格子パターンを説明するため
の模式図。

【図７】従来例の光ピックアップの基本構成模式図。

【図８】従来例の４分割光検出素子出力の結線を示す説
明図。

【符号の説明】

１・・半導体レーザ２・・ホログラム素子３・・ハーフミラー４・・対物レンズ５・・光ディスク６、９・・光検出器１０・・回折０次光１１、１２、１３、１４・・回折±１次光１５・・情報トラック１６、１７、１８、１９、２０・・光検出器上での光ス
ポット形状２１・・ＲＦ信号用受光素子２２、２３、２４、２５・・ＴＥ、ＦＥ信号用受光素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石原久寛長野県諏訪郡下諏訪町5329番地株式会社三協精機製作所内 (56)参考文献特開平２−23544（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−217425（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 7/135

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と媒体との間の光路にホログラム素
子を配置し、光源の光を上記ホログラム素子を通過させ
て媒体に当て、反射光を受光素子に導いて媒体のトラッ
クに記録した情報を読み取る光ピックアップにおいて、上記ホログラム素子は、光軸上で媒体のトラックと直交
する方向の線により分割され、上記光源からの光を上記
トラック方向へ回折させる回折機能を有し、該回折機能
は上記分割線の両側の回折条件を異ならせることによ
り、上記媒体上においてトラック方向に０次光とともに
該０次光の両側にそれぞれ２つの１次回折光を発生させ
るようにし、上記０次光の反射光を受光する受光素子
と、この受光素子の両側にそれぞれ２つずつ設けられ上
記４つの１次回折光の反射光を受光する４つのそれぞれ
が２分割された受光素子とを備え、両側に位置する４つ
の受光素子は、０次光用の受光素子を中心として対称的
に配置されかつ隣接する２つの受光素子の各２つの出力
をそれぞれ上下逆にして比較器に入力して比較し、その
各結果をさらに比較器で比較するように結線すること
で、反射光の対称的な変位を相殺する回路を構成し、フ
ォーカスエラーを検出するようにしたことたことを特徴
とする光ピックアップ。
【請求項２】前記分割線に対して輪郭が対称なホログ
ラム素子を配置したことを特徴とする請求項１記載の光
ピックアップ。
【請求項３】前記分割線の両側の回折条件として、回
折格子の間隔および角度を異ならせたことを特徴とする
請求項１または２記載の光ピックアップ。