JPH0127492B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ビデオデイスク等のように円盤状記
録媒体（デイスク）上に記録された情報を光学的
に読み取る光学的再生装置、あるいはデイスクに
情報を光学的に記録再生しようとする光学的再生
装置に係り、特にデイスクよりの反射光を利用
し、各種サーボをかけるためのサーボ信号および
再生信号を得るための光学系に関するものであ
る。

一般にビデオデイスクや光学的記録再生装置に
おいては、情報を高密度に記録・再生するために
デイスク上のトラツクは、例えばその幅が
0.6μm、そのピツチが1.6μmと微細なスパイラル、
あるいは同心円の形状となつている。前記デイス
クにはφ1μm以下に絞り込まれた微小スポツト光
が照射され、その反射光からデイスク上の情報が
読み出されている。

かかる装置においては少なくとも２つのサーボ
技術が必要で、１つはデイスクの回転に伴い回転
方向と垂直な方向にデイスクが面ブレをおこす
が、前記面ブレに対し前記微小スポツト光の大き
さが常に1φμm以下でデイスク上に照射できるよ
うに光学系を追従させるサーボで、このサーボは
フオーカシングサーボと呼ばれている。他方はデ
イスクの回転い伴い前記トラツクが偏心等により
デイスクの半径方向に移動するが、これに対し常
に前記微小スポツト光が前記トラツク上を照射す
るように光学系を追従させるサーボで、このサー
ボはトラツキングサーボと呼ばれている。

前記フオーカシングおよびトラツキングサーボ
を行うためのサーボ信号はデイスクの反射光より
得ており、具体的な光学系としては例えば第１図
に示すような光学系が提案されている。

第１図の光学系において、１は例えば半導体レ
ーザからなる光源、２は半導体レーザから出た光
を集める集光レンズ、３は偏光ビームスプリツタ
で半導体レーザ１から出た光を図の様に折り曲げ
デイスクに導く、４はλ／４板、５は微小スポツ
ト光に絞り込むための絞りレンズ、６はデイスク
でデイスク上に前記微小スポツト光が照射されて
いる。デイスク６よりの反射光はλ／４板４を再
び通り、その偏向方向が変えられ偏光ビームスプ
リツタ３を通過する。７は凸レンズ、８はハーフ
ミラーで前記デイスクよりの反射光の半分は光検
出器１９上に、あと半分はウエツジと呼ばれる三
角プリズム１０に導かれる。前記ウエツジ１０で
光は２分されかつ方向を変えられ１１，１２の光
検出器にそれぞれ導かれる。前記ウエツジの形状
は第７図に示したこの光学系において、前記トラ
ツキングサーボのためのサーボ信号は光検出器９
から、前記フオーカシングサーボのためのサーボ
信号は２分割された光検出器１１，１２のそれぞ
れの素子１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ差から
デイスク上の情報を取り出す再生信号は光検出器
１１，１２の出力の和からそれぞれ得るようにな
つている。

前記第１図の光学系には以下の問題を有してい
る。

１ 前記反射光の光路中の光学部品が凸レンズ
７、ハーフミラー８、ウエツジ１０、さらに３
ケの光検出器９，１１，１２と多いため、装置
が全体として大きく、重く、かつ高価となつて
いる。

２ デイスクからの前記再生信号が光検出器１２
から得るようになつているため、前記光検出器
１２に受光される光量は全反射光量の1/2以下
となり再生信号のＳ／Ｎが劣化する。

３ 前記フオーカスサーボの引き込み範囲は、後
述するように単レンズ１７とウエツジ１０との
距離が短かい程広くとれるが、第１図の光学系
では前記両者の間にハーフミラー８が入つてい
るため前記両者の距離が短かくできない。

本発明は、以上の欠点に鑑みてなされたもので
あり、第１図の光学系において、単レンズ７の後
方すぐにウエツジ１０を設け、前記ウエツジで２
分割された反射光から各サーボ信号と再生信号を
得るようにすることにより、装置の小型化、低価
格化をはかり、再生信号のＳ／Ｎを劣化させずさ
らにフオーカシングサーボの引き込み範囲も広く
とれるようにしたことを特徴とする新規な光学系
を提供することを目的とする。

以下図面に従い本発明を詳しく説明する。第２
図は本発明の一実施例を示した図で、イはデイス
ク上方からみた上面図、ロは光学系の側面図、
ハ，ニはそれぞれ光検出器１３，１４へ光が入射
する方向からみた上面図を示す。なお第１図と同
一の構成要素には同じ番号を付した。

第２図において、例えば半導体レーザからなる
光源１から出た光が、デイスク６に照射されるま
での入射光路は第１図と同様である。

デイスク６からの反射光は単レンズ７により絞
られ、ウエツジ１０により２分割され光路が図の
ように曲げられて光検出器１３，１４に導かれて
いる。光検出器１３は、絞りレンズ５と凸レンズ
７とで構成される反射光の光学系に対し、前記絞
りレンズ５により絞り込まれた微小スポツト光と
共役な位置、すなわちデイスク６上に前記微小ス
ポツト光が照射されている時に反射光が凸レンズ
７により集光するところに置かれており、光検出
器１４は前記共役な位置よりデイスクに近い側に
置かれている。すなわち光検出器１３は一方の反
射光の集光位置に、光検出器１４は他方の反射光
の集光位置からずれた位置に置かれる。

デイスク６はモータ１５により回転しその回転
により、矢印Ｘ方向にデイスクは面ブレし、矢印
Ｙの方向にデイスク上のトラツクは移動する。前
記面ブレに前記微小スポツト光が追従するように
フオーカシング駆動装置１６で、絞りレンズ５を
矢印Ｘ方向に動かしフオーカシングサーボがかけ
られまた前記トラツクの移動に前記微小スポツト
光が追従するようにトラツキング駆動装置１７に
より絞りレンズ５を矢印Ｙ方向に動かし、トラツ
キングサーボがかけられる。前記２つのサーボを
かけるためのサーボ信号はデイスクよりの反射光
を利用して得ており、フオーカシングサーボのた
めのサーボ信号は光検出器１３、トラツキングサ
ーボのためのサーボ信号は光検出器１４から得て
いる。

なお第２図イにて、１６，１７，１８はデイス
ク上でトラツクを形成しているビツトで、１９は
デイスク上で絞られた微小スポツト光を示し、ま
た第２図ニにて、２０は光検出器上に照射された
反射光を示している。

第３図はフオーカシングサーボ信号を得る方法
についてのみ説明するために第２図を簡略化した
図であり、第２図と同様の構成要素については同
一の付号を付した。なお第２図において第１図に
示した偏光ビームスプリツター３，λ／４板４、
ならびに光検出器１４はフオーカシングサーボと
直接関係ないので略した。

第３図において、イは絞りレンズ５とデイスク
６間が所望の距離より近づきすぎた場合、ロは丁
度所望の距離になつた場合、ハは前記所望の距離
より前記両者の間隔が長くなつた場合をそれぞれ
示した。

また、図中１３′は、光検出器１３を矢印Ｘの
方向から見た図で、図に示すように光検出器１３
は１３ａと１３ｂに２分割されている。なお光検
出器１３′上の黒点は光検出器上に照射される光
の形状を示している。

３図を用いてフオーカシングサーボ信号を得る
方法について説明する。まず第３図イに示したよ
うに絞りレンズ５とデイスク６とが近づき、前記
両者の距離が第３図ロに示す所望の距離より短く
なると、凸レンズ７より絞られる反射光の位置
P₁は、第３図ロに示した前記位置P₂より遠くな
る。従つて、この場合、光検出器１３ａに受光さ
れる光量より光検出器１３ｂに受光される光量の
方が多くなる。逆に第３図ハに示したように絞り
レンズ５とデイスク６とが遠ざかり、前記両者の
距離が第３図ロに示した所望の距離より長くなる
と光検出器１３ｂに受光される光量より光検出器
１３ａに受光される光量の方が多くなる。また第
３図ロに示したようにデイスク６上に最も絞られ
た光が照射された場合は、前記１３ａ，１３ｂの
両光検出器の受光量は等しくなる。

従つて、前記１３ａ，１３ｂの両光検出器の出
力の差動をとつてやれば第４図に示すようなＳ字
のフオーカスサーボ信号が得られ、前記両者の光
検出器の受光量が等しくなるようにサーボをかけ
てやれば、デイスク６と絞りレンズ５の距離は、
デイスクの前記面ブレにかかわらず所望の距離に
保つことができ、フオーカスサーボが実現する。

第４図にて横軸ｍは絞りレンズ５とデイスク６
間の距離を示しロが前記所望の距離、イが前記所
望の距離より短かい場合、ハが前記所望の距離よ
り長い場合をそれぞれ示している。縦軸ｎは前記
光検出器１３ａの出力から前記光検出器１３ｂの
出力を差引いた差動出力を示し、Ｓ字カーブがフ
オーカスサーボ信号となつている。

第４図にて、前記Ｓ字カーブはニの点で再び零
となりここでサーボの極性は反転してしまう。

第１０図は前記サーボの極性が反転する限界の
状態を示した図で、イは従来例の場合、ロは本発
明の場合を各々示す。各図において、数字、記号
は第３図に各々対応している。第１０図に示すよ
うに、従来例、本発明いずれの場合も、デイスク
６と絞りレンズ５とが所望の距離ｆより離れた状
態で、かつ単レンズ７で絞られる位置P₄あるい
はP₄′が、ウエツジ１０の頂点Ｑ（三角形の内角が
最も狭い点）上に来た時が、フオーカスサーボ信
号が零となる前記第４図ニの点になる。この状態
で、従来例における単レンズ７から前記位置P₄
までの光路に添つた距離をｂとし、本発明におけ
る単レンズ７から前記位置P₄′までの光路に添つ
た距離をb′とすると、ｂとb′の関係は、本発明の
場合ハーフミラー８を必要としないため、従来例
の前記ｂより本発明の前記b′のほうが短かくでき
る（ｂ＞b′）。この時のデイスク６と絞りレンズ
５間の距離ａ（従来例）、およびa′（本発明）との
関係は、ａ＜a′となり、本発明の方が（a′−ａ）
だけ、より絞りレンズ５より遠ざかつた位置から
フオーカスサーボの引き込みが可能となる。何故
ならば、レンズ５と７が、従来例と本発明で同一
条件だとすると、本発明の像点P₄′は、従来例の
像点P₄より単レンズ７に近いため、本発明の物
点P₅′は、従来例の物点P₅より絞りレンズ５より
遠くなるためである。すなわち、従来例と本発明
の絞りレンズとデイスク間の距離ａとa′の差は、
第４図に示すフオーカスサーボ信号のニ点の位置
の差となり、本発明の構成の場合、単レンズとウ
エツジ間の距離を従来例より短くできるため、ｂ
＞b′によりａ＜a′となり、本発明の方が前記ロ，
ニ間の距離を（a′−ａ）だけ長くすることがで
き、したがつてフオーカスサーボ引き込み範囲は
従来の光学系より広くとることができる。

ここで光検出器１３を反射光の集光位置に設け
たのは、この位置でフオーカス感度が最も高く、
また前記微小スポツト光がデイスク上のトラツク
を横切つた時、光検出器１３上の光分布が変化し
フオーカシングサーボに影響を与えるが、その影
響が反射光の絞り点だと最も少なくなるためであ
るまた後述のトラツキングサーボのために絞りレ
ンズ５がトラツクと垂直方向に移動した際、光検
出器１３上での反射光の動きも最も少なくなる。
このように近視野像からの方がフオーカスサーボ
信号はＳ／Ｎよく取り出せる。

つぎにトラツキングサーボについて説明する。
第５図はトラツキングサーボ信号を得る方法につ
いて説明するための図である。第５図において各
数字は第２図と対応している。１６，１７，１８
はデイスク７上でトラツクを形成しているピツト
でこの長さの変化が例えばFM変調されたビデオ
信号の情報となつている。１９は前記ピツトに照
射される前記微小スポツト光を示し、イはピツト
の左端に、ロはピツトの真上に、ハはピツト右端
に微小スポツト光が照射された場合をそれぞれ示
している。トラツキングサーボ信号は第２図１４
の光検出器から得ており、前記光検出器１４は第
５図に示す１４ａ，１４ｂと、前記トラツクに対
し平行方向、かつ前記１３ａ，１３ｂに２分割さ
れた方向と垂直に２分割された光検出器から構成
されている。０は光検出器１４ａ，１４ｂ上に照
射された反射光を示している。第５図イに示すよ
うに微小スポツト光１９の右半分がピツト１７に
照射された場合、反射光２０の右半分が例えば明
るくなり、光検出器１４ｂに受光する光量の方が
光検出器１４ａに受光する光量より多くなる。逆
に第５図ハに示すように微小スポツト光１９の左
半分がピツト１７に照射された場合、反射光２０
の左半分が明るくなり、光検出器１４ａに受光す
る光量の方が光検出器１４ｂに受光する光量より
多くなる。第５図ロに示すようにピツト１７上に
前記微小スポツト光２０が全部照射された時、１
４ａ，１４ｂの前記光検出器の出力は等しくな
る。従つて光検出器１４ａの出力から光検出器１
４ｂの出力を差し引いて差動出力を得れば、これ
がトラツキングサーボ信号となり、前記トラツキ
ングサーボ信号の出力が零になるように制御をか
けてやれば、前記微小スポツト光１９を情報ピツ
ト上に保持することができ、トラツキングサーボ
が実現する。トラツキングサーボ信号を得るため
の光検出器１４は第２図に示すように、凸レンズ
７により反射光の集光位置からズラして設けられ
てある。これはトラツクを横切つた時に前記トラ
ツクで光が回折して得られるトラツキングサーボ
信号が前記集光位置では出にくいためであり、前
記集光位置からずれた遠視野像からの方がトラツ
キングサーボ信号はＳ／Ｎよく取り出せる。

ここで、反射光の遠視野像からの方がトラツキ
ングサーボ信号がＳ／Ｎよく取り出せるのは次の
理由による。遠視野像の位置（反射光が集光して
いない位置）では、信号ピツトから形成される反
射光の０次光と±１次光が空間的に分かれて入射
するために、０次光と±１次光が光検出器上で干
渉し回折作用が大きく観測できる。しかし、逆に
集光位置では前記０次光と前記±１次光の全ての
光が一点に集中するため、前記干渉は起きず回折
作用も観測されなくなる。従つて、回折作用が大
きく現われる反射光の遠視野像からの方がトラツ
キングサーボ信号はＳ／Ｎ良く取りだせる。

なおウエツジにより光を２分割する方向である
が、前記反射光が２つに分かれて行く方向とトラ
ツキングサーボ信号があらわれる方向とが同じ
（平行）であれば光検出器１４だけでトラツキン
グサーボ信号を得ることはできなくなる。

第９図はウエツジ１０とトラツク２９との関係
を説明するための図で、２８はウエツジ１０の稜
線、２９はデイスク上のピツト１６，１７，１８
からなるトラツクを示す。第９図イはトラツク２
９の方向（矢印Ｃ）と稜線２８とが平行になるよ
うに、あるいはウエツジ１０でデイスクよりの反
射光が２分割される方向（矢印Ｄ）と、光検出器
１４上に投影されるデイスク上のトラツクの像１
６′，１７′，１８′の方向（矢印C′）とが垂直に
なるようにウエツジ１０を置いた場合の図を示
し、第９図ロはトラツク２９の方向（矢印Ｃ）と
稜線２８とが垂直になるように、あるいはウエツ
ジ１０でデイスクよりの反射光が２分割される方
向（矢印D′）と、光検出器１４上に投影される
デイスク上のトラツクの像１６′，１７′，１８′
の方向（矢印C′）とが平行になるようにウエツジ
１０を置いた場合（本発明の置き方）の図を各々
示す。トラツク２９をデイスク上の微小スポツト
光が横切つた（矢印Ａ方向）とき、反射光の遠視
野像に現われる影（第５図の斜線で示した部分）
はトラツクと垂直方向に移動するように現われる
（第５図イ，ハで示す）。ここで第９図イのように
ウエツジ１０を置いた場合、、前記影の移動は矢
印Ａで示すようにウエツジの稜線１０をまたぐ垂
直方向（光が２分割される方向、即ち第２図左右
方向、第９図イでＤ方向）となり、前記影の移動
によつては、影が稜線１０を越えてしまい、光検
出器１４に前記影の情報が現われないタイミング
が発生する。従つて光検出器１４だけでは常にト
ラツキングサーボ信号を得ることができない。そ
こでトラツキングサーボ信号を光検出器１４から
常に得るようにするには第９図ロに示すようにト
ラツクの方向Ｃに対して、ウエツジ１０の稜線が
垂直方向になるように、即ち光検出器１４上に投
影されるトラツク２９の像の方向C′と反射光が２
分割される方向D′とが平行になるようにウエツ
ジ１０を置く必要がある。このように配置すれば
トラツク２９を横切つたとき発生する前記影の情
報が、常に稜線２８に沿つて平行に移動するので
光検出器１４上の光スポツト２０の単独で、トラ
ツキングサーボ信号を得ることができる。

従つて、ウエツジにより前記反射光が２つに分
かれていく方向D′と、光検出器１４上に投影さ
れるデイスク上のトラツクの像の方向C′とが平行
になるように前記ウエツジは設置させなければな
らない。また１４ａ，１４ｂの前記トラツキング
サーボのための光検出器の分割方向は、前記反射
光が２つに分かれていく方向と平行に、また１３
ａ，１３ｂの前記フオーカシングサーボのための
光検出器の分割方向は、前記反射光が２つに分か
れていく方向と垂直になるように設置することと
なる。

以上説明してきたフオーカスとトラツキングサ
ーボのためのサーボ信号とさらに再生信号を得る
ための回路についてつぎに説明する。

第６図は各信号を得るための回路のブロツク図
である。端子ｃ，ｄ，ｅそしてｆは、第３図、第
５図の光検出器１３ａ，１３ｂ，１４ａそして１
４ｂにそれぞれ接続されており、２１〜２４は各
光検出器の出力を増幅する増幅器、２５，２６は
入力された２つの信号の差をとる差動増幅器、２
７は入力された４つの信号の和をとる増幅器であ
る。

端子ｇには前記光検出器１３ａと１３ｂからの
出力の差動信号が得られるため、この出力はフオ
ーカスサーボ信号となる。端子ｈには前記光検出
器１４ａと１４ｂからの出力の差動信号が得られ
るため、この出力はトラツキングサーボ信号とな
る。一方端子ｉには全４つの光検出器からの出力
の和信号が得られ、この出力はデイスクに記録さ
れた情報を読み出す再生信号となる。このように
本発明の構成によれば再生信号は２分割された２
ケの光検出器の出力の総和から得られるため、全
反射光量から再生信号が得られることとなり、反
射光の１部を利用して再生信号を得ている従来の
光学系よりＳ／Ｎよく再生信号を取り出すことが
できる。また本発明の光学系だと反射光路中にハ
ーフミラーを置く必要もなくまた光検出器も２ケ
で済む。

以上説明してきたように本発明の構成によれ
ば、従来の光学系より反射光路中の光学素子（ハ
ーフミラー、光検出器１ケ）を減らすことがで
き、装置の小型化、低価格化、調整の簡易化が実
現できる。また再生信号は全反射光量から得るよ
うにしているためＳ／Ｎよく再生信号を取り出す
ことができ、かつフオーカスサーボの引き込み範
囲も広くとれるという多くの特長を有する。

以上ビデオデイスクのような光学的再生装置に
ついて説明してきたが、デイスクに光学的に直接
記録再生する光学的記録再生装置にも本発明は適
用可である。またウエツジの形状として第７図に
示した三角プリズムを例にとつて説明したきたが
このウエツジの機能は反射光を２分割することで
あるから、第８図に示す台形の形状をしたプリズ
ムでも同様な効果が得られる。なお光はいずれも
図中矢印の方向から入射される。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光学的記録再生装置の光学系を
示す構成図、第２図は本発明の一実施例を示す光
学系の構成図、第３図は本発明の一実施例で用い
られたフオーカシングサーボの動作を説明するた
めの図で、イは絞りレンズとデイスクの間の距離
が所望の距離より長くなつた場合、ロは所望の距
離になつた場合、ハは所望の距離より短かくなつ
た場合をそれぞれ示している。第４図はフオーカ
スサーボ信号を示した図、第５図はトラツキング
サーボを説明するための図で、イはトラツクを形
成しているピツトの左端に、ロは真上に、ハは右
端に微小スポツト光がそれぞれ照射された場合を
示した図、第６図は本発明の構成の各光検出器か
らの信号よりフオーカスサーボ信号、トラツキン
グサーボ信号および再生信号を得るための回路の
一実施例を示したブロツク図、第７図、第８図は
本発明に用いられるプリズムの一実施例をそれぞ
れ示した図、第９図イ，ロはウエツジとトラツク
の配置を説明するための図、第１０図イ，ロはフ
オーカスサーボの範囲を説明するための図であ
る。 １……レーザ、５……絞りレンズ、６……デイ
スク、７……レンズ（凸レンズ）、１０……プリ
ズム（ウエツジ）、１３，１４……光検出器、１
３ａ，１３ｂ……２分割された光検出器、１４
ａ，１４ｂ……２分割された光検出器、１６，１
７，１８……デイスク上のトラツクを形成するピ
ツト、１９……微小スポツト光、２０……光スポ
ツト、２１，２２，２３，２４……増幅器、２
５，２６……差動増幅器、２７……和をとる増幅
器、２８……ウエツジの稜線、２９……トラツ
ク。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ レーザから出た光を絞りレンズにより微小ス
   ポツト光に絞り、記録媒体に照射し情報を再生す
   る光学的再生装置において、前記記録媒体からの
   反射光を収束する少なくとも１ケ以上のレンズ
   と、前記収束しようとする反射光の光路中に前記
   反射光を空間的に２方向に分ける光学素子を設
   け、前記２方向に分けられた１方の反射光の集光
   位置で受光する２分割された第１の光検出器の出
   力の差から前記記録媒体の面ブレに追従させるた
   めのフオーカシングサーボ信号を得、他方の反射
   光の集光位置よりずれた位置で受光する２分割さ
   れた第２の光検出器の出力の差から、記録媒体上
   のトラツクの移動に追従させるトラツキングサー
   ボ信号を得、前記２つの光検出器の出力の和から
   記録媒体よりの前記情報を読み出した信号を検出
   することを特徴とする光学的再生装置。