JP3222280B2 - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トラック案内溝を有す
る光ディスクに対して情報の記録再生を行なう光ピック
アップ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスク装置では、光ピックアップ装
置により、光ディスクの記録トラック上にレーザ光を照
射して、その反射光を検出することにより情報の記録再
生を実行する。

【０００３】光ピックアップ装置は、この動作の際、記
録トラックの位置とレーザ光の照射位置とのずれである
トラッキングエラーを検出して、そのトラッキングエラ
ーが最小になるようにサーボ制御を実行する。

【０００４】この場合のトラッキングエラーの検出方法
として、プッシュプル法と３ビーム法とがよく知られて
いる。

【０００５】図４は、プッシュプル法を採用した光ピッ
クアップ装置の従来例を示している。図において、半導
体レーザ１の出射光は、コリメータレンズ２により並行
光にされて、ビームスプリッタ３に入射する。ビームス
プリッタ３内には、半鏡面３ａが形成されている。これ
により、ビームスプリッタ３への入射光の例えば５０％
が反射して他の５０％が透過する。透過したレーザ光
は、対物レンズ４で集光されて、光ディスク５にスポッ
ト光として照射される。

【０００６】光ディスク５には、トラック案内溝が形成
されており、その案内溝に沿って記録トラックが存在す
る。その記録トラックの方向は、紙面の左右方向にな
る。

【０００７】光ディスク５からの反射光は、対物レンズ
４を介してビームスプリッタ３に入射する。その入射光
の５０％が、半鏡面３ａで反射して、集光レンズ６で集
光される。その集光されたレーザ光の光束の内の大部分
はナイフエッジ７の鏡面で反射して受光素子８に入射す
る。一方、上記光束の一部は、ナイフエッジ７の外縁を
通過して受光素子９に入射する。

【０００８】受光素子８は、集光レンズ６の焦光点位置
よりも近い位置に配設され、その受光部はａとｂとに２
分割されている。受光素子９は、集光レンズ６の焦光点
位置に配設され、その受光部もｃとｄとに２分割されて
いる。

【０００９】この光ピックアップ装置の場合、トラッキ
ングエラーＴｒ、フォーカスエラーＦｏおよび再生信号
Ｓｇは、それぞれ次のような信号演算により得る。 Ｔｒ＝ａ−ｂ ・・・（１） Ｆｏ＝ｃ−ｄ ・・・（２） Ｓｇ＝ａ＋ｂ ・・・（３） 但し、上式中のａ〜ｄは、受光素子８，９のそれぞの受
光部の検知信号レベルを示すものとする。

【００１０】いま、光ディスク５の記録トラックの中心
位置にレーザスポットが正しく照射されたとすると、受
光素子８の受光部ａ，ｂは、図５（ａ）に示すように、
それぞれ同一強度の反射光を受光する。すなわち、この
場合、光ディスク５からの反射光の回折により一定の強
度分布を示すが、受光部ａとｂの強度分布は対称形で両
者の受光量は等しくなる。

【００１１】一方、光ディスク５に対するレーザスポッ
トの照射位置が、上記記録トラックの中心位置から一方
向にずれたとすると、図５（ｂ）に示すように、受光部
ａの受光量が受光部ｂより大きくなる。また、他方にず
れたとすると、同図（ｃ）に示すように、その反対に受
光部ｂ側の受光量が大きくなる。

【００１２】プッシュプル法では、このような受光量の
差を上式（１）により求めてトラッキングエラーＴｒを
検出する。

【００１３】ところで、実際の光ディスク装置では、光
ディスク５の反りや機構部品の取り付け誤差などによ
り、図６（ａ）に示すように、対物レンズ４の光軸に対
して光ディスク５が傾く、いわゆるディスクチルトが発
生することがある。また、同図（ｃ）に示すように、出
射光の光軸に対して対物レンズ４の中心がずれる、いわ
ゆるレンズシフトが発生することがある。

【００１４】上記ディスクチルトが発生すると、光ディ
スク５からの反射光の光強度が最大となる軸、すなわち
反射光の光軸がずれてしまう。また、上記レンズシフト
が発生した場合にも、同様に反射光の光軸がずれてしま
う。

【００１５】このように反射光の光軸がずれると、光デ
ィスク５の記録トラックの中心位置にレーザスポットが
正しく照射されていても、図７（ａ）あるいは（ｂ）に
示すように、受光素子８への入射光の光軸がずれてしま
う。このように光軸がずれると、実際にはトラッキング
のずれがない正しい状態でも、トラッキングエラーＴｒ
を検出してしまう。

【００１６】実際のトラッキングずれがない状態で検出
してしまうエラー量をオフセットと呼んでいるが、プッ
シュプル法では、以上のように、ディスクチルトやレン
ズシフトにより、トラッキングエラーＴｒの検出値にオ
フセットが発生しやすかった。

【００１７】一方、３ビーム法は、平行に出射した３本
のレーザビームを光ディスクに照射して、各ビームの反
射光を受光し、両側の２つのビームの受光量の差により
トラッキングエラーの大きさを検出するものである。

【００１８】この方法は、前記ディスクチルトやレンズ
シフトによって、トラッキングエラー検出値にオフセッ
トが発生することがないという長所がある。

【００１９】しかしながら、この方法は、光源から出射
されたレーザ光を３つのビームに分岐する回折格子や３
つのレーザビームを別々に検知する受光素子などを必要
とするので、装置の構成部品が多くなり構造が複雑にな
ってしまうという欠点がある。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来
は、トラッキングエラーの検出方法として、プッシュプ
ル法を採用すると、ディスクチルトやレンズシフトによ
り、検出値にオフセットが発生しやすくなり、オフセッ
トの少ない３ビーム法を採用すると、装置構成が複雑に
なってしまうという問題があった。

【００２１】本発明は、上記の問題を解決し、ディスク
チルトやレンズシフトによるトラッキングエラー検出値
のオフセットがなく、装置構成の簡単な光ピックアップ
装置を提供することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】このために本発明は、光
ディスクからの反射光を、レンズで集光してナイフエッ
ジを介してその集光した光の内の光軸を含まない１／２
以下の光束を取り出し、その取り出した光束の集光点位
置で反射光を受光し、その受光した反射光の光束断面の
楕円形の向きに基ずいて、トラッキングエラーの方向と
大きさとを検出するようにしたことを特徴とするもので
ある。

【００２３】

【作用】上記光束断面の楕円形の向きは、トラッキング
エラーの方向と大きさに応じて変化する。これにより、
トラッキングエラーを検出することができる。また、こ
の場合、集光点位置で反射光を受光するので、ディスク
チルトやレンズシフトによって、楕円形自体が変位する
ことがない。これにより、トラッキングエラーの検出値
にオフセットが発生しなくなる。また、この場合、３ビ
ーム法の装置のように、多くの部品を必要としないの
で、装置構成が簡単になる。

【００２４】

【実施例】以下、添付図面を参照しながら、本発明の実
施例を詳細に説明する。

【００２５】図１は、本発明の一実施例に係る光ピック
アップ装置の構成図を示したものである。図中、図４と
同一符号は同一部品を示し、図４と異なる点は、受光素
子８，９の代りに受光素子１０，１１が配設されている
ことである。本実施例の受光素子１１は、縦横にそれぞ
れ２分割された４つの受光部Ａ〜Ｄを有し、受光素子１
０は、１つの受光部Ｅのみ有している。そして、受光素
子１１は、図４の場合と同様に、その集光点位置に配設
されている。

【００２６】また、光ディスク５は、再生専用型あるい
は追記型のものであり、図示していないが、トラック案
内溝が形成されている。トラック案内溝はグルーブ部と
呼ばれ、グルーブ部に挟まれた部分はランド部と呼ばれ
るが、情報記録トラックは、その内のどちらか一方に設
定され、その情報記録トラックにピットが形成されるよ
うになっている。

【００２７】以上の構成で、本実施例の光ピックアップ
装置は、トラッキングエラーＴｒ、フォーカスエラーＦ
ｏおよび再生信号Ｓｇを、それぞれ次のような信号演算
により得るようにしている。 Ｔｒ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ） ・・・（３） Ｆｏ＝（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ） ・・・（４） Ｓｇ＝Ｅ ・・・（５） 但し、上式のＡ〜Ｅは、受光素子１０，１１のそれぞの
受光部の検知信号レベルを示すものとする。

【００２８】この光ピックアップ装置が動作する場合、
図４の場合と同様に、半導体レーザ１から出射されたレ
ーザ光が、コリメータレンズ２とビームスプリッタ３と
を介して対物レンズ４で集光され、光ディスク５にスポ
ット光として照射される。そして、その反射光は、対物
レンズ４からビームスプリッタ３に入射し、その入射光
の５０％がビームスプリッタ３内で反射して集光レンズ
６に入射する。その入射光は、集光レンズ６により集光
される。その集光された光束の内、光軸を含まない一部
分は、ナイフエッジ７の縁部を通過して受光素子１１に
入射し、他の大部分は、ナイフエッジ７の鏡面で反射し
て受光素子１０に入射する。

【００２９】ここで、図２（ａ）に示すように、対物レ
ンズ４で集光されたレーザ光が、光ディスクのランド部
の中央位置に照射されたとする。この場合、ナイフエッ
ジ７の縁部でのレーザ光の光量分布は、同図（ｂ）に示
すように、光ディスク５のトラック方向に対応する中心
線Ｘに対し、対称的で等しくなる。このとき、受光素子
１１への入射光の光束は、同図（ｃ）に示すように、上
記中心線Ｘ方向に長い楕円形になる。

【００３０】次に、同図（ｄ）に示すように、レーザ光
の照射位置がランド部の端部にずれたとする。この場
合、ナイフエッジ７の縁部での光量は、同図（ｅ）に示
すように、上記中心線Ｘの片側が他方よりも大きくな
る。このとき、受光素子１１上の上記楕円形は、同図
（ｆ）に示すように一方に向きを変える。

【００３１】次に、同図（ｇ）に示すように、レーザ光
の照射位置がグルーブ部の中央まで移動したとする。こ
の場合、ナイフエッジ７の縁部での光量分布は、同図
（ｈ）に示すように、再び中心線Ｘの両側で等しくな
る。このとき、受光素子１１上の上記楕円形は、同図
（ｉ）に示すように、元の向きに戻る。

【００３２】さらに、同図（ｊ）に示すように、レーザ
光の照射位置がグルーブ部の端部にずれたとする。この
場合、ナイフエッジ７の縁部での光量分布は、同図
（ｋ）に示すように、同図（ｅ）とは反対になって、受
光素子１１上の楕円形は、同図（ｌ）に示すように、同
図（ｆ）とは反対の方向に向きを変える。

【００３３】以上のように、受光素子１１上の楕円形の
向きは、レーザ光の照射位置が光ディスク５のランド部
またはグルーブ部の中央に位置するときを基準にする
と、レーザ光の照射位置がずれる方向に応じて、その楕
円形が傾くと共に、その角度は、レーザ光の照射位置の
ずれに応じて大きくなることを、発明者は実験により確
認している。

【００３４】本実施例では、前記（３）式により、トラ
ッキングエラーＴｒを算出する。情報記録トラックは、
ランド部またはグルーブ部に設定されているので、図２
（ａ），（ｇ）に示したように、レーザ光の照射位置が
情報記録トラックの中央に正しく位置するとき、算出さ
れるトラッキングエラーＴｒは零になる。

【００３５】そして、このトラッキングエラーＴｒは、
レーザ光の照射位置が、同図（ｄ）に示したようにずれ
ると、正の値になり、同図（ｊ）に示したようにずれる
と、負の値になる。また、その正負の大きさは、レーザ
光の照射位置のずれ量を表わすことになる。これによ
り、トラッキングエラーを正しく検出することができ
る。

【００３６】ところで、実際の光ピックアップ装置の動
作時には、図６（ａ）で示したようなディスクチルト
や、同図（ｂ）に示したような対物レンズの光軸ずれが
発生する場合がある。

【００３７】このような光軸ずれがない場合、光ディス
ク５からの反射光の光束は、図３に実線で示すように、
光路の光軸Ｙ上に正しく位置している。一方、上記のよ
うな光軸ずれが発生すると、反射光の光束は、同図破線
に示すように光路の光軸Ｙからずれてしまう。

【００３８】しかしながら、本実施例では、受光素子１
１は、集光レンズ６の集光点位置で反射光の光束を受光
するようにしている。従って、上記破線のように反射光
の光軸がずれても、受光素子１１上の前記楕円形の位置
は変位しない。これにより、光軸ずれによって、トラッ
キングエラーの検出値に、オフセットが生じることがな
くなる。

【００３９】一方、光ディスク５に対するレーザスポッ
トの焦点ずれであるフォーカスエラーＦｏは、ナイフエ
ッジ法により従来と同様に検出する。すなわち、レーザ
スポットの焦点が一方向にずれると、受光素子１１の受
光部Ａ，Ｂ側の受光量が大きくなり、他方向にずれる
と、受光部Ｃ，Ｄ側の受光量が大きくなる。

【００４０】そこで、本実施例では、前記（４）式によ
り、フォーカスエラーＦｏを算出する。これにより、フ
ォーカスエラーを正しく検出することができる。

【００４１】また、光ディスク５の記録トラック上の記
録情報に応じて、反射光の光量が変化する。本実施例で
は、その光量変化を受光素子１０で検出する。そして、
情報再生信号Ｓｇを前記（５）式により取り出す。

【００４２】以上のように、本実施例では、光ディスク
５の反射光を、集光レンズ６で集光しナイフエッジ７に
より光軸を含まない１／２以下の光束を取り出し、その
集光点位置で反射光を受光素子１１により受光し、その
受光した光束断面の楕円形の向きにより、トラッキング
エラーの方向と大きさとを検出するようにしている。

【００４３】上記光束の楕円形は、トラッキングのずれ
方向に応じて向きを変えると共に、その角度はずれの大
きさに応じて大きくなる。これにより、トラッキングエ
ラーの方向と大きさとを正しく検出することができる。

【００４４】また、この場合、集光点位置で反射光を受
光するので、ディスクチルトやレンズシフトによって、
楕円形自体が移動することがなく、トラッキングエラー
の検出値にオフセットが発生しなくなる。

【００４５】また、受光素子１１には、４つの受光部Ａ
〜Ｄを備えて、それぞの検知信号レベルに基ずいて、前
記（３）式の演算を実行し、上記光束の楕円形の回動方
向や大きさを検出するようにしたので、簡単な手段でト
ラッキングエラーを検出することができる。

【００４６】さらに、受光素子１１の検知信号レベルに
基ずいて、前記（４）式の演算を実行し、既知のナイフ
エッジ法によりフォーカスエラーを検出するようにした
ので、１つの受光素子１１を有効に利用することができ
る。

【００４７】さらに、本実施例の光ピックアップ装置
は、図４に示した従来のプッシュプル法のものと比較す
ると、受光素子１０，１１が異なるだけであり、３ビー
ム法の装置のように、回折格子やさらに別の受光素子を
必要としないので、装置構成が簡単になる。

【００４８】なお、以上の実施例では、再生専用型ある
いは追記型光ディスクを使用する光ピックアップ装置を
例にとって説明したが、本発明は、光磁気ディスクなど
の書換型光ディスクを使用する光ピックアップ装置にお
いても、適用することができる。

【００４９】

【発明の効果】以上ように、本発明によれば、光ディス
クからの反射光をレンズで集光してナイフエッジで光束
の一部を取り出し、その集光点位置における光束断面の
楕円形の向きに基ずいて、トラッキングエラーを検出す
るようにしたので、ディスクチルトやレンズシフトによ
って、トラッキングエラーの検出値にオフセットが発生
しなくなると共に、３ビーム法の装置のように多くの部
品を必要としないので、装置構成が簡単になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る光ピックアップ装置の
構成図である。

【図２】トラッキングエラーの検出動作を示す説明図で
ある。

【図３】反射光の光軸ずれが発生した場合の説明図であ
る。

【図４】光ピックアップ装置の従来例を示す装置構成図
である。

【図５】プッシュプル法によるトラッキングエラーの検
出動作の説明図である。

【図６】ディスクチルトおよびレンズシフトの説明図で
ある。

【図７】反射光の光軸ずれが発生した場合の従来動作を
示す説明図である。

【符号の説明】

１ 半導体レーザ ２ コリメータレンズ ３ ビームスプリッタ ３ａ 鏡面 ４ 対物レンズ ５ 光ディスク ６ 集光レンズ ７ ナイフエッジ ８，９，１０，１１ 受光素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 7/09 - 7/10

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トラック案内溝を有する光ディスクの記
   録トラック上に対物レンズにより集光したレーザ光を照
   射する手段と、光ディスクからの反射光を検出してトラ
   ッキングエラーとフォーカスエラーの方向と大きさとを
   検出する手段とを備えている光ピックアップ装置におい
   て、上記反射光を集光する別のレンズと、集光した上記
   反射光の内の光軸を含まない１／２以下の光束を取り出
   すナイフエッジと、上記レンズの集光点位置で上記反射
   光を受光する受光素子と、受光した反射光の光束断面の
   楕円形の向きに基ずいてトラッキングエラーの方向と大
   きさとを検出するトラッキングエラー検出手段とを備え
   ていることを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 【請求項２】 上記受光素子は縦横それぞれ２分割され
   た４つの受光部を有し、上記トラッキングエラー検出手
   段は、その受光素子の中心に対して対向位置にある２つ
   の受光部の検知信号の信号和を２組分それぞれ算出して
   一方の信号和から他方の信号和を引いた値をトラッキン
   グエラーを示す情報として取り出す手段であることを特
   徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
3. 【請求項３】 上記受光素子の隣接する２つの受光部の
   検知信号の信号和を２組分それぞれ算出して一方の信号
   和から他方の信号和を引いた値をフォーカスエラーを示
   す情報として取り出す手段であることを特徴とする請求
   項２記載の光ピックアップ装置。