JPH02158923A - 光ピックアップ装置 - 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、信号効率のよい光ピックアップ装置に関する
。

［従来の技術］ 近年、光記憶媒体をディスク状に構成した光ディスクを
記憶媒体として用いる光デイスク記憶装置が提案されて
いる。この光ディスクには、そのデータ記憶面に、例え
ばトラック幅が１μｍ程度でトラックピッチが２μ園程
度の微細な凹凸構造の記録トラックが形成されており、
この記録トラックにスポット径が１μ−程度のレーザビ
ームを照射する。

そして、光ディスクを回転開動しながら、レーザビーム
の強度を記録するデータに対応して変調することでデー
タを記憶し、また、レーザビームのデータ記憶面からの
反射光のレベルの変動を検出することで記憶したデータ
を再生している。

このように、レーザビームを記録トラックに追従すると
ともに、そのスポット径を所定の大きさに絞り、さらに
、サーボ制御用の誤差信号および再生信号を形成する部
分が、光ピックアップであり、その機略構成例を第６図
（ａ）、（ｂ）に示す。なお。

この光ピックアップは、ナイフェツジ法によって、レー
ザビームの焦点誤差を検出するとともに、プッシュプル
法によって、記録トラックへのレーザビームの位置決め
誤差を検出するものであり、−体的に構成されて全体が
光ディスクの半径方向に移動される。

図において、レーザダイオード（半導体レーザ素子）１
から出力されたレーザ光は、カップリングレンズ２によ
って平行光（以下、レーザビームという）に変換され、
偏光ビームスプリッタ３を透過し、１７４波長板４によ
って円偏光に変換されたのちに。

対物レンズ５によって絞られ、光ディスク６の記録トラ
ックに結像される。

この光ディスク６からの反射光（以下、信号光という）
は、再度対物レンズ５を介して略平行光に変換されたの
ちに、再度１／４波長板４を通過し、偏光軸がレーザダ
イオード１から出力されたレーザビームと直交する直線
偏光に変換され、これにより、偏光ビームスプリッタ３
によってレンズ７の方向に反射される。

レンズ７を通過した光束は、そのほぼ半分がナイフェツ
ジをなす分割鏡８によって反射され、同図（ｂ）に示す
ように、トラッキング方向Ｔ（すなわち、光ディスク６
の半径方向）に受光面が２分割されているトラックサー
ボ用の受光素子９に入射され、それ以外の部分は分割鏡
８の稜線８ａと平行な分割線で受光面が２分割されてい
るフォーカスサーボ用の受光素子ｌＯに結像される。

また、対物レンズ５には、この対物レンズ５を光ディス
ク６の半径方向に位置決めするためのトラッキング機構
と、焦点を合せるためのフォーカシング機構が付設され
ている。なお、以下、このトラッキング機構とフォーカ
シング機構を合わせて対物レンズ移動機構という。

ここで、ナイフェツジ法によるレーザビームの焦点誤差
の原理について説明する・ レーザビームの焦点が光ディスク６に合焦しているとき
には、第７図（ａ）に示すように、レンズ７によって絞
られたレーザビームの集光位置Ｐが受光素子１０の受光
面１０ａ、１０ｂに一致し、それによって、受光面１０
ａの受光量と受光面１０ｂの受光量が等しくなる。

光ディスク６がレーザビームの合焦位置から遠ざかった
ときには、同図（ｂ）に示すように、レンズ７によって
絞られたレーザビームの集光位置Ｐが受光素子１０の受
光面１０ａ、１０ｂの手前になるため、受光面１０ａの
受光量が受光面１０ｂの受光量よりも大きくなる。

光ディスク６がレーザビームの合焦位置から近づいたと
きには、同図（Ｃ）に示すように、レンズ７によって絞
られたレーザビームの集光位置Ｐが受光素子１０の受光
面１０ａ、１０ｂよりも後方になるため、受光面１０８
の受光量が受光面１０ｂの受光量よりも小さくなる。

以上のことから、受光面１０ａにおける受光信号と受光
面１０ｂにおける受光信号の差に基づいて、焦点合せ誤
差を検出することができる。

したがって、サーボ制御部により、その誤差を小さくす
るようにフォーカシング機構を制御すれば、記録トラッ
ク上におけるレーザビームの焦点ずれを小さくする方向
に対物レンズ５を移動することができる。

次に、プッシュプル法による、トラック位置決め誤差検
出の原理について説明する。

すなわち、第８図（ａ）に示すように、対物レンズ５に
よる集束光が光ディスク６の記録トラック６ａに正しく
位置しているときには、曲線Ｌ１で示したように、受光
素子９の受光面９ａ、９ｂに入射される信号光のレベル
が等しくなり、それによって、受光面９ａ　、　９ｂか
ら出力される信号のレベルが等しくなる。

一方、同図（ｂ）に示すように、対物レンズ５による集
束光が光ディスク６の記録トラック６ａからずれている
場合には、そのずれの方向に応じて、受光素子９の受光
面９ａ　、　９ｂに入射される信号光のレベルが、曲線
Ｌ２のようにいずれかの受光面９ａ　、　９ｂに偏り、
それにより、受光面９ａ　、　９ｂから出力される信号
のレベルが等しくなくなる。

以上のことから、受光面９ａの出力信号と受光面９ｂか
らの出力信号の差に基づいて、レーザビームのトラック
位置決め誤差を検出することができる。

したがって、サーボ制御部により、その誤差を小さくす
るようにトラッキング機構を制御すれば。

記録トラック上におけるレーザビームのずれを小さくす
る方向に対物レンズ５を移動することができる。

［発明が解決しようとする課題］ このような、従来の光ピックアップ装置には、次のよう
な不都合を生じていた。

■　ナイフェツジ法で焦点誤差を検出するときに、使用
可能な信号光の光量が少なく、光利用効率が悪い。

■　プッシュプル法でトラック位置決め誤差を検出する
とき、信号光をレンズ７の集束位置で受光できないため
に、誤差検出用の受光素子９の受光面を大きく設定する
必要があり、コストがかかる。また、光ピックアップ装
置の重量が大きくなるために、光ピックアップ装置の走
行系の応答性が悪くなる。

本発明は、かかる従来技術の課題を解消するためになさ
れたものであり、光利用効率がよく、トラック位置決め
誤差を検出するための受光素子の受光面を小さくするこ
とができる光ピックアップ装置を提供することを目的と
している。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、ビームスプリッタにより分離された反射レー
ザビームを集束させる光集束手段と、光記憶媒体に形成
されている記録トラックの進行方向に平行な光分割線に
より光集束手段を通過した後の反射レーザビームを２分
割するとともにそれらの分割した反射レーザビームを互
いに異なる方向に偏向する光偏向手段と、この光偏向手
段により２分割された２つの反射レーザビームをおのお
の光集束位置近傍で受光しその受光面が光偏向手段の光
分割線と平行な方向の分割線で２分割されている２つの
サーボ制御用系゛差検出受光素子を備えたものである。

［作用］ したがって、２つのサーボ制御用誤差検出受光素子は、
ナイフェツジ法による結像光を受光するので、それぞれ
のサーボ制御用誤差検出受光素子の信号に基づいて焦点
誤差を検出することができ、光利用効率が大幅に向上す
る。また、プッシュプル法によるトラック位置決め誤差
は、おのおののサーボ制御用誤差検出受光素子の検出信
号の差に基づいて得ることができ、したがって、トラッ
ク位置決め誤差検出用の受光素子の受光面を小さく構成
できて、光ピックアップ装置の重量を低減できる。

［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。

第１図および第２図は、本発明の一実施例にかかる光ピ
ックアップ装置の光学系を示している。なお、同図にお
いて、第６図（ａ）　、　（ｂ）と同一部分および相当
する部分には、同一符号を付している。

図において、偏光ビームスプリッタ３により分離された
信号光は、レンズ７を通過した後に、分割鏡２０に入射
する。

この分割鏡２０は、ナイフェツジ２０ａを有し、このナ
イフェツジ２０ａが光ディスク６の記録トラックの進行
方向Ｔｒと平行に、かつ、信号光の光束を２分割するよ
うに、位置決めされて配設されている。

分割鏡２０により分割された２つの光束は、それぞれ異
なる方向に偏向され、レンズ７の集束位置に設けられて
いる２つの受光素子２１．２２に結像される。

受光素子２１　、２２の受光面は、それぞれ分割鏡２０
のナイフェツジ２０ａと平行な分割線ＬＬＩ、ＬＬ２で
受光面２１ａ、２１ｂおよび受光面２２ａ、２２ｂに２
分割されており、また、レーザビームが光ディスク６の
記録トラックに合焦している状態で、受光素子２１は、
受光面２１ａと受光面２１ｂの検出信号のレベルが等し
くなるように、かつ、受光素子２２は、受光面２２ａと
受光面２２ｂの検出信号のレベルが等しくなるように位
置決めされている。

なお、第２図において、偏向プリズム２３は、レーザビ
ームを光ディスク６の記録面に対して垂直に変更するた
めのものである。この偏向プリズム２３は、第１図では
省略している。

以上の構成で、この光ピックアップ装置における焦点誤
差検出原理について説明する。なお、この光ピックアッ
プ装置の焦点誤差検出法は、基本的には、ナイフェツジ
法である。

レーザビームの焦点が光ディスク６に合焦しているとき
には、第３図（ａ）に示すように、レンズ７によって絞
られたレーザビームの集光位置ＰＬ、Ｐ２は、それぞれ
受光素子２１．２２の受光面２１ａ、２１ｂ、２２ａ。

２２ｂに一致する。

このときには、上述したように、受光素子２１の受光面
２１ａの出力信号Ｓａａのレベルと、受光面２１ｂの出
力信号Ｓａｂのレベルが等しくなるとともに。

受光素子２２の受光面２２ａの出力信号Ｓｂａのレベル
と、受光面２２ｂの出力信号ｓｂｂのレベルが等しくな
る。

光ディスク６がレーザビームの合焦位置から遠ざかった
ときには、同図（ｂ）に示すように、レンズ７によって
絞られたレーザビームの集光位置Ｐ１゜Ｐ２は、それぞ
れ受光素子２１　、２２の受光面２１ａ、２１ｂ、２２
ａ、２２ｂの手前になる。

したがって、このときには、受光素子２１の受光面２１
ａの受光量が受光面２１ｂの受光量よりも大きくなり、
かつ、受光素子２２の受光面２２ａの受光量が受光面２
２ｂの受光量よりも大きくなる。

それにより、受光素子２１の受光面２１ａの出力信号Ｓ
ａａのレベルが、受光面２１ｂの出力信号Ｓａｂのレベ
ルよりも大きくなり、かつ、受光素子２２の受光面２２
ａの出力信号Ｓｂａのレベルが、受光面２２ｂの出力信
号ｓｂｂのレベルよりも大きくなる。

光ディスク６がレーザビームの合焦位置よりも近づしく
たときには、同図（Ｃ）に示すように、レンズ７によっ
て絞られたレーザビームの集光位１１ＰＩ。

Ｐ２は、それぞれ受光素子２１．２２の受光面２１ａ、
２１ｂ、２２ａ、２２ｂよりも後方になる。

したがって、このときには、受光素子２１の受光面２１
ａの受光量が受光面２１ｂの受光量よりも小さくなり、
かつ、受光素子２２の受光面２２ａの受光量が受光面２
２ｂの受光量よりも小さくなる。

それにより、受光素子２１の受光面２１ａの出力信号Ｓ
ａａのレベルは、受光面２１ｂの出力信号Ｓａｂのレベ
ルよりも小さくなり、かつ、受光素子２２の受光面２２
ａの出力信号Ｓｂａのレベルは、受光面２２ｂの出力信
号ｓｂｂのレベルよりも小さくなる。

以上のことから、受光面２１ａの出力信号Ｓａａと受光
面２１ｂの出力信号Ｓａｂの差と、受光面２２ａの出力
信号Ｓｂａと受光面２２ｂの出力信号ｓｂｂの差を加え
ることにより、焦点誤差をあられす焦点誤差信号ＥＦを
得ることができる。

すなわち、焦点誤差信号ＥＦは、次式（Ｉ）により算出
することができる。

ＥＦ　＝　（Ｓａａ−Ｓａｂ）　＋　（Ｓｂａ−５ｂｂ
）　　　　・・・・・・（１）次に、この光ピックアッ
プ装置のトラック位置決め誤差の検出原理について説明
する。なお、この光ピックアップ装置のトラック位置決
め誤差検出法は、基本的には、プッシュプル法である。

対物レンズ５による集束光が光ディスク６の記録トラッ
ク６ａに正しく位置しているときには、第４図（ａ）に
曲線ＣＬＩで示したように、分割鏡２０の左右の面に入
射される信号光の強度分布が等しくなり、それによって
、受光素子２１に入射される信号光の総和と、受光素子
２２に入射される信号光の総和が等しくなる。

また、同図（ｂ）に示すように、対物レンズ５による集
束光が光ディスク６の記録トラック６ａからずれている
場合には、分割鏡２０の左右の面に入射される信号光の
強度分布が、そのずれの方向に応じて曲線ＣＬ２のよう
にいずれかの面に偏り、それにより、受光素子２１に入
射される信号光の総和と。

受光素子２２に入射される信号光の総和が相違する。

以上のことから、受光素子２１の受光面２１ａの出力信
号Ｓａａと受光面２１ｂの出力信号Ｓａｂの和と、受光
素子２２の受光面２２ａの出力信号Ｓｂａと受光面２２
ｂの出力信号ｓｂｂの和の差に基づいて、トラッキング
誤差信号ＥＴを得ることができる。

すなわち、トラッキング誤差信号ＥＴは１次式（■）に
より算出することができる。

ＥＴ　＝（Ｓａａ＋５ａｂ）　−（Ｓｂａ＋５ｂｂ）　
　　　−（ＩＩ）また、光ディスク６からのデータの再
生信号ＲＦは、受光素子２１の受光面２１ａ、２１ｂの
出力信号Ｓａａ、Ｓａｂ、および、受光素子２２の受光
面２２ａ、２２ｂの出力信号Ｓｂａ、Ｓｂｂの総和によ
り得ることができる。

すなわち、再生信号ＲＦは、次式（ＩＩＩ）により算出
することができる。

ＲＦ　＝　Ｓａａ＋Ｓａｂ＋Ｓｂａ＋Ｓｂｂ　”　　　
　　　−−（ＩＩＩ）以上のようにして、本実施例では
、１００％の光束を使用することによって、光ピックア
ップ装置の焦点誤差信号およびトラッキング誤差信号を
検出しているので、光利用効率が非常に高い。

また、従来、プッシュプル法によりトラッキング誤差信
号を得るには、受光素子に光束を結像してはならないと
いわれてきたが、本実施例では、分割鏡２０のナイフェ
ツジ２０ａにより、光ディスク６からの反射レーザビー
ムをそのファーフィールド中で分割し、それぞれの分割
された光束の強度の差によってトラッキング誤差信号を
得ているので、トラッキング誤差信号を得るための受光
素子には、その光束を結像することができる。

このために、トラッキング誤差を得るための受光素子と
、焦点誤差を得るための受光素子を共用することができ
、それらの受光素子に必要な受光面の大きさを小さくす
ることができる。

したがって、従来装置に比べて、トラッキング誤差を得
るための受光素子の受光面を小さくできるので、装置コ
ストを低減できる。また、装置の重量を軽量化できるの
で、光ピックアップ装置の走行系の負荷を軽減でき、走
行系の応答性を改善することができる。

ところで、偏光ビームスプリッタ３は、第５図に示すよ
うに、ホルダ２５に接着剤などで固定された状態で、ホ
ルダ２５を介して光ピックアップ装置の筐体（図示略）
にネジ止め固定される。あるいは、偏光ビームスプリッ
タ３を接着剤で筐体に直接固定する場合もある。

通常、偏光ビームスプリッタ３の材質はガラスであり、
また、ホルダ２５および筐体の材質はアルミダイキャス
トなどの金属である。

ここで、ガラスの熱膨伽係数が７　Ｘ　１０−”である
のに対して、アルミダイキャストの熱膨張係数は２１　
Ｘ　１０″″″であり１両者の材質の熱膨張係数が大幅
に相違する。

このために、使用環境の変化や、機内温度が上昇するな
どして、光ピックアップ装置の温度が変化すると、その
温度変化に基づいて偏光ビームスプリッタ３とその取り
付は部分の接触部において歪を生じ、その結果、偏光ビ
ームスプリッタ３が光軸のＯｘ方向およびＯｙ力方向傾
く。

このように偏光ビームスプリッタ３が傾くと、従来装置
では、Ｏｘ方向の傾きにより焦点誤差検出に大きな誤差
を生じ、また、Ｏｙ力方向傾きによりトラッキング誤差
検出に誤差を生じるという不都合を生じていた。

一方、本実施例では、偏光ビームスプリッタ３のＯｘ方
向の傾きに対しては、反射レーザビームのスポットが受
光素子２１．２２の分割線ＬＬＩ、ＬＬ２の方向に移動
するために、信号検出になんら不都合を生じない。

また、偏光ビームスプリッタ３のＯｙ力方向傾きに対し
ては、受光素子２１の受光面２１ａ、２１ｂにおける反
射レーザビームのスポットの移動と、受光素子２２の受
光面２２ａ、２２ｂにおける反射レーザビームのスポッ
トの移動とは、反対方向となる。

したがって、反射レーザビームのスポットの移動に基づ
く、上述した式（Ｉ）の右辺の第１項の変化と第２項の
変化の方向が逆になるので、式（１）により算出した焦
点誤差信号ＥＦには、かがる偏光ビームスプリッタ３の
傾きの影響があられれない。

このようにして、本実施例では、温度変化による歪が原
因となる偏光ビームスプリッタ３の傾きの影響が、焦点
誤差信号ＥＦおよびトラッキング誤差信号ＥＴにあられ
れないので、環境変化に対して非常に安定した光ピック
アップ装置を得ることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、光集束手段を通
過した後の反射レーザビームのファーフィールド像を、
光偏向手段により、光記憶媒体の記録トラックの進行方
向で２分割するとともにそれらの分割した反射レーザビ
ームを互いに異なる方向に偏向し、２分割されたそれぞ
れの反射レーザビームを、受光面が光偏向手段の光分割
線と平行な方向の分割線で２分割されている２つのサー
ボ制御用誤差検出受光素子によって、おのおのの光集束
位置近傍で受光しており、２つのサーボ制御用誤差検出
受光素子は、それぞれナイフェツジ法による結像光を受
光するので、それらのサーボ制御用誤差検出受光素子の
信号に基づいて焦点誤差を検出することができ、光利用
効率が大幅に向上する。また、プッシュプル法によるト
ラック位置決め誤差は、おのおののサーボ制御用誤差検
出受光素子の検出信号の差に基づいて得ることができ。

したがって、トラック位置決め誤差検出用の受光素子の
受光面を小さく構成できて、光ピックアップ装置の重量
を低減できるという効果を得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかる光ピックアップ装置
の光学系を示す概略図、第２図は同概略斜視図、第３図
（ａ）−（Ｃ）は第１図の光ピックアップ装置による焦
点誤差検出の原理を説明するための概略図、第４図（ａ
）　、　（ｂ）は第１図の光ピックアップ装置によるト
ラッキング誤差検出の原理を説明するための概略図、第
５図は偏光ビームスプリッタの傾きを説明するための概
略図、第６図（ａ）、（ｂ）は光ピックアップ装置の従
来例を示す概略図、第７図（ａ）−（Ｃ）はナイフェツ
ジ法による焦点誤差検出の原理を説明するための概略図
、第８図（ａ）、（ｂ）はプッシュプル法によるトラッ
キング誤差検出の原理を説明するための概略図である。 ２０・・・分割鏡、２０ａ・・・ナイフェツジ、２１．
２２・・・受光素子、　２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２
ｂ−受光面、ＬＬＩ、ＬＬ２−・・分割線。 第１図 第２図 第３図 （Ｃ） 第４図 （ａ）　　　　（ｂ） 第５図 第６図 （ａ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光源レーザビームと、光記憶媒体からの反射レーザビー
   ムをビームスプリッタによって分離し、その反射レーザ
   ビームをサーボ制御用誤差検出受光素子に入射させる光
   ピックアップ装置において、上記ビームスプリッタによ
   り分離された反射レーザビームを集束させる光集束手段
   と、上記光記憶媒体に形成されている記録トラックの進
   行方向に平行な光分割線により光集束手段を通過した後
   の反射レーザビームを２分割するとともにそれらの分割
   した反射レーザビームを互いに異なる方向に偏向する光
   偏向手段と、この光偏向手段により２分割された２つの
   反射レーザビームをおのおの光集束位置近傍で受光しそ
   の受光面が上記光偏向手段の光分割線と平行な方向の分
   割線で２分割されている２つのサーボ制御用誤差検出受
   光素子を備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。