JPH01149231A - 光ピツクアツプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体レーザを用いた光ピツクアップに関する
ものである。

（従来の技術） 現在光ピツクアップに用いられている半導体レーザは、
一般的には等方向でなく、例えば、レーザ波長７８０ｎ
ｍ、接合面に平行な方向の半値全ドパターンは第５図に
示す如く半導体の接合面に平行な方向ではａの如く狭く
、接合面と直交する方向ではｂの如く広くなっている。

この様な平偏形状のビームをコリメータレンズによシ平
行光にしたあと対物レンズにより、ｔｂ込む場合、レン
ズの開口数（ＮＡ）が、ビーム幅の狭い側では実効的に
は減少し、広い側では増大する。又、絞り込まれたスポ
ット径は対物レンズの開口数（ＮＡ）に反比例するので
、上述の様な平偏ビームのどの範囲まで対物レンズに取
シ込むかによって、集束されたビーム形状は異なる。今
、この様な偏平形状の平行光ビームを、ＮＡが０．４５
の対物レンズで絞り込んだ時のスポットの直径について
、ビームがガウス分布するとして計算した結果を第６図
に示す。１同図に於て横軸は対物レンズと組み合せて用
いる同径のコリメータレンズのＮＡであシ、第５図の横
軸である角度と比例関係にある、第５図と第６図を比較
して見れば分る様に、絞り込まれたスポットは、対物レ
ンズに入射する前のビームの広幅方向、即ち第５図すの
方向が、対物レンズを通過したあとでは、第６図すの様
にせまくなる。ここでこの様な特徴を有する半導体レン
ズの一般的な利用の仕方について言及すると、コンパク
トディスクなどの様に信号の再生のみを目的とする光ピ
ツクアップに於ては、ビームの取込角を狭くシ（コリメ
ータレンズのＮＡ＝０．１〜０．２）、ビームの利用効
率を犠牲にすることによシスポットを円形に近づけ、ｅ
を自然対数の底としてｌ／ｅ、”となる強度で１．５μ
ｍ　程度の直径を得ている。

一方記録、再生を行うものに於ては、記録のために対物
レンズ出射パワーを多く必要とするためビーム取込角を
大きくシ（コリメータレンズのＮＡ＝０．２５〜０．４
５　）、対物レンズに入射する光束の狭い側を広い側と
同程度になる様にビーム整形を施すことによシはぼ円形
のビームを得ている。そして記録のための絞り込みスポ
ット径は再生の場合と比較してよシ小さくする必要があ
るた５以上の対物レンズが用いられる。この様にしてい
ずれの場合も、従来の光ピツクアップに於ては、ディス
ク上に集光されたスポットはほぼ円形である。

この様な光ピツクアップを用いて光ディスクの信号を再
生するためには、ディスクのそシなどに対物レンズを光
軸方向に追従させるためのフォーカス制御と、ディスク
の偏心などによシトラックがディスクの半径方向、即ち
トラッキング方向に変動することに対して、対物レンズ
をトラッキング方向に追従させるためのトラッキング制
御が必要である。

プッシュプル方式が知られている。これは、前述の如く
ほぼ円形に絞られたスポラｉをディスクのトラック１上
に当て、その反射光を、受光器４上でのトラッキング方
向と直交する方向の分割線４３で２分割された、受光素
子４１及び４２に当て、それら受光素子４１．４２の出
力の差を取ることによシ上記トラッキング制御信号を得
るものである。第３図ａはトラック１上にスポット５が
位置した時であシ、ｂはこのときの受光素子４１，４２
上のスポットを示す。この場合の様にトラック１の中心
上にスポット５がある場合には、トラック１からの回折
光は受光素子上でも対称的であシ、受光器４上のトラッ
キング方向に直交する分割線４３で２分割された受光素
子４１．４２の出力差は零となる。第３図Ｃはディスク
上のスポット５がトラック１の中心からずれた場合であ
シ、回折光による受光素子４１．４２上の分布は第３図
ｄの如く不均一となる。またスポット５が第３図Ｃと逆
の方向に移動した場合には受光素子上では第３図ｄと逆
の分布となる。−従って受光素子４１゜４２の出力差を
検出することによシトラッキング誤差量に比例した両極
性のトラッキング制御信号が得られ、こＯ信号を対物レ
ンズアクチュエータに加えてトラッキング制御すること
が出来る。

コノフッシュプル方式は１ケのスポットでトラッキング
制御信号を得ることが出来るが、トラッキング制御のた
めに対物レンズのみを動かす方式の光ピツクアップに於
てはオフセットが発生する問題がある。第３図ｅはこの
オフセットの発生原理を示している。即ちトラックを追
従するために対物レンズが動いた時、受光素子も一諸に
動けば問題は無いが、通常アクチュエータ部を軽くする
ために対物レンズのみを動かすことが行われる。

この場合第３図ｅに示す様に、当初＊線位置４４ａにあ
った戻シ光のビームスポット１２、受光素子４１．４２
上を分割線４３と直交する方向に移動して点線位置４４
ｂになる。この移動のため受光素子４１．４２の出力差
は、例えディスク上のスポットが第３図ａの如く、トラ
ックの中心にあっても、上述の様な反射スポットの移動
の為、零とはならずオフセット、即ち偽のトラッキング
制御信号が発生する。

一方、第４図に示す様な３スポット方式と呼ばれるトラ
ッキング制御信号の検出方式が知られておシ、これは前
述の様なオフセジトを発生しない為、光ディスクの再生
に広く用いられている。第４図ａはそのディスク上のス
ポット６の配置状態を示す図であシ、中央のスポット６
２は信号検出及びフォーカス制御に用いられ、このスポ
ット６２を挾んでトラック方向の前後にサブスポット６
１．６３が配され、これらサプスポツ）６１．６３はト
ラック１に関して対称に、且つその一部がトラック１に
かかるように配置されている。一方受光素子７は第４図
すの様に中央スポット６２及びサプスポツ）６１．６３
に対応して中央受光素子７２及びサブ受光素子７１．７
３の如く分割配置される。トラッキング制御信号は、こ
の受光素子７１及び７３の出力差を検出することによシ
得られる。即ち前述のプッシュプル検出方式と同じ様に
３スポット方式では、ディスク上で中央スポット６２が
トラック１の中心上にある時にはサブスポット６１．６
３によるトラックからの回折光はサブスポット検出用の
受光素子７１及び７３上で強度が等しくなる。又、中央
スポット６２がトラック１から外れた時には受光素子７
１．７３の出力差がゼロでなくなることになシ、トラッ
キング制御信号を得ることが出来る。

この３スポット方式の場合トラッキング制御信号検出用
の受光素子７１，７３は、トラック１の前後方向に分離
しておシ、第３図に示すプッシュプル方式の様なトラッ
キング方向に直交する分割線が存在しない為対物レンズ
の移動によるオフセットは発生しない。これは、前述の
如く対物レンズがトラック１と直交する方向に動いて、
受光素子内でスポットがトラッキング方向に移動したと
しても、各受光素子７１及び７３の出力は何ら変化する
ことは無いからである。

（発明が解決しようとする問題点） 以上の様にトラック制御用の信号を得る方式として３ス
ポツト法は優れたものであるが、中央スポットの他に２
ケのサブスポットをディスク上に形成させる必要があシ
、このために対物レンズの手前に回折格子を挿入してレ
ーザビームを３つに分ける手段が用いられる。このため
、この方式では部品が増えるという欠点を有していた。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記欠点を解決するためになされたものであり
、半導体レーザからのビームを楕円ビームとしてディス
ク上に絞り込み、その楕円スポットの長軸がトラック方
向と斜交する様に半導体レーザを配すると共にディスク
からの反射光を検出するための受光素子をトラッキング
方向の分割線で分割し、この分割線を狭んだ受光素子の
出力からトラッキング制御信号を得るものである。

（作用） この様な構成をとることにより、トラックからの反射光
による受光素子上のスポットの強度分布は、トラッキン
グ誤差を生ずると、分割線に対して非対称となり、分割
線を挟んだ受光素子間に出力差を生じるので、トラッキ
ング制御信号を得ることが出来る。又、対物レンズの移
動によ、Ｄ）ラ　。

ツクに直交する方向に反射光のスポットが移動してもビ
ームの強度分布が変化しなければ、上記各受光素子の出
力は変化しないので、トラッキング制御信号の変動は極
めて小さい。

（実施例） 第１図ａ、ｂに本発明の一実施例を示す。第１図ａの様
に半導体レーザ９１からの波長７８０ｎｍの第５図で示
した様なビーム９６は、比較的大き９３によシ絞り込む
。ディスク面には（１／ｅ２）強度の輪郭が第２図ａ、
ｂの如き楕円スポット２として結像される。ここでトラ
ック１の幅は０．５μｍである。この場合、半導体レー
ザ９１をビーム９Ｇの光軸のまわシに回転させて、その
回転角度を調節することにより、この楕円スポット２の
長軸がトラック１に対して略４５°になる様に配置する
。第１図すはこのディスク上の楕円スポット２からの反
射光を受光するだめの受光器３の受光素子３１．３２と
、反射スポラ１１６の状態を示しておシ、受光素子３１
．３２の分割線３３はトラック１に対して直交しており
、この分割線３３を挟んだ２つの素子３１．３２の出力
差が差動増幅器３４によシ取シ出され、トラッキング制
御信号３５が得られる。

以上の構成による動作を第２図を用いて説明するＯ 図においてスポット２は、トラック１に照射され、その
反射光は斜線の如き暗部２１と明部２２とを有している
。

今、楕円ビームスポット２が第２図ａの様にトラックの
中心にある時には、トラック１に直交しスポット２を２
等分する分割線２３によシ、暗部２１と明部２２は対称
に分割される。従って、この反射光を受光する受光素子
３１．３２の出力も互いに等しく、トラッキング制御信
号３５はゼロである。

次に、第２図すの様にビームスポット２がトラック１と
直交する方向に移動した時には、分割線２３よシ上の部
分では暗部２１が減少し明部２２が増加しておシ、逆に
分割線２３の下側では暗部２１が増大し、明部２２が減
少している。従ってこの様な反射光を受光する受光素子
３１．３２の出力も互いに異なシこれらの差を取ること
によシトラック制御信号３５が得られる。

以上の実施例の説明では半導体レーザからのビームはコ
リメータレンズを介して対物レンズに入射するとしたが
、コリメータレンズを省略した有限系レンズを用いて楕
円ビームを結像させることも勿論可能である。

なお、再生用信号検出及びフォーカス検出は本発明の主
旨では無いので詳細には触れないが、再生用信号検出に
ついては受光素子３１．３２の出力の和によシ検出する
ことが出来る。又、フォーカス検出は、受光素子３１及
び３２を、さらにトラック方向にも分割して４分割とし
、周知の非点収差方式と組み合せればよい。この様に非
点収差方式と組み合わせた場合には、シリンドリカルレ
ンストヒーム拡大用のコリメータレンズとの向きを調整
することによシ、４分割受光素子上のビームを円形に近
くすることが出来、受光素子の位置出しのための調整が
楽になるという利点を生ずる。

またディスク上の楕円スポット２の長軸とトラック１と
のなす角度はトラッキング制御信号検出に関して云えば
、トラック１と平行或いは直角以外であれば任意に　設
定することが出来るが、再生用信号検出の点を考えると
楕円スポット２の長軸とトラック１とのなす角度はスポ
ットが隣シのトラックと交叉しない範囲で大きくする方
が良い。

（発明の効果） 以上の様に本発明は半導体レーザの特徴をそのまま生か
し、ディスク上に楕円スポットとして絞り込み、その楕
円スポットの長軸をトラック方向と斜交する様に半導体
レーザの向きを設定し、その楕円スポットによるディス
クからの反射光を、受光位置でのトラッキング方向に一
致した分割線を有する受光素子で受光し、その出力を差
動的に取出すことによシトラッキング制御信号を得るも
のであるから、３スポツト法の如くビームを分けるため
の回折格子を必要としないため光量損失も少なく、プッ
シュプル法と同様に簡単な構成で、対物レンズ移動によ
るオフセットの発生しない安定なトラッキング制御信号
が得られる等、優れた効果を得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、ｂは本発明の一実施例を示すブロック図、第
２図ａ、ｂはその動作説明図、第３図。 第４図は従来例の動作を説明するための動作説明図、第
５図は半導体レーザの出射光の強度分布を示す図、第６
図はディスク上のスポットの大きさを示す図。 １・・・トラック　　　　２．５．６・・・スポット３
．４．７・・・受光器 反身ｑｘｘ〜ト １２日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体レーザからのビームを光学系を介して楕円スポッ
   トとしてディスク上に絞り込み、その楕円スポットの長
   軸方向をトラック方向と斜交させ、上記楕円スポットに
   よるディスクからの反射光を検出する受光素子を設け、
   該受光素子に該受光素子上に於けるトラッキング方向の
   分割線を配し、上記各受光素子の出力を差動的に取出す
   ことによりトラック制御用信号を得ることを特徴とする
   光ピックアップ。