JPH02173940A - 光検出装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、例えば光学的に情報記録媒体に記録された情
報を再生する装置に適用することができる光検出装置に
関する。

（従来の技術） 最近、情報記録媒体の一種として光ディスクが脚光を浴
びつつある。その技術的背景には、レーザ発振技術の高
度化が挙げられ、それにより光ディスクが高密度、高速
性に優れたものとなっている。この光ディスクは、穴等
のピット形状で情報が記録され、記録された情報を再生
するには光ディスクに照射された光の反射率の変化を利
用する。但し光ディスクに対して情報の記録または再生
を行なう際には、光ディスクに照射される光を正確に光
デイスク上に焦点を合せるように制御するフォーカス・
サーボが要求されている。このフォーカス・サーボを行
なうために、従来様々なフォーカスを検出する方法が考
案されている。

例えば特開昭５９−９０２３７号公報で開示されている
ように、その光路上に設けられている光軸に対して非対
称に抜出すマスク（ナイフウエッジ等の遮光板）を介し
て、光ディスクからの光を光検出器で検出することによ
り、フォーカスの誤差検出を行なうものがある。この検
出方法においては、光ディスクからの光の結像点に光検
出器を配置している。また、この光検出器に照射される
光が、光検出上で移動することを利用して、フォーカス
状態を検出し、その検出結果により、フォーカス・サー
ボを行なうものである。

（発明が解決しようとする課題） しかしなから、この検出方法を用いて焦点を検出する場
合には、光ディスクからの光の結像点に光検出器が配置
されているために、光検出器上での光のビームスポット
のサイズが小さくなる。

このため、温度変化等による光学素子の変形による光軸
ずれ等の影響を受は易く、正確なフォーカシング制御を
行なうことができないという欠点があった。

そこでこの発明は、光軸ずれ等の影響により、フォーカ
ス検出に与える誤差を軽減させるために、光検出器に照
射させる光のビームスポットのサイズを大きくし、フォ
ーカス検出特性の安定した光検出装置を提供することを
目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は上記課題を解決するために、情報記録媒体に光
を集光させる第１の集光手段と、情報記録媒体から導か
れる光の光路中に配置され、複数の光を透過する領域を
有している光学手段と、この光学手段の複数の領域から
透過された光を一方向に集光させる第２の集光手段と、
この第２の集光手段で集光される光を検出する検出手段
と、この検出手段からの検出結果に応答して第１の集光
手段と前記情報記録媒体に対する位置を調節する調節手
段とを特徴とする光検出装置を提供する。

（作　用） 本発明における光検出装置においては、情報記録媒体か
ら導かれる光の光路中に配置され、複数の光を透過する
領域を有している光学手段と、この光学手段の複数の領
域から透過された光を一方向に集光させる集光手段とを
具備する。これらの構成により、比較的大きなビームス
ポットが得られるため、光軸ずれ等の影響を軽減させ、
フォーカス検出特性を安定させる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照しなから説明する
。

第１図は、本発明の光検出装置を示す概略構成図である
。この装置は、半導体レーザで構成される光源１０．光
源１０からの光を平行光に変換するコリメートレンズ１
２．ビームスプリッタ１４゜光を情報記録媒体１８上に
集光させる対物レンズ１６、情報記録媒体１８から反射
された光が照射される平行ガラス平板２０．検出レンズ
２２並びに円筒レンズ２４．及び情報記録媒体１８から
反射された光を検出する光検出器２６とから構成されて
いる。

合焦時におけるこの光検出装置において、光源１０から
発光された光は、コリメートレンズ１２により平行光に
変換される。平行光に変換された光は、ビームスプリッ
タ１４を通過して対物レンズ１６に向かい、この対物レ
ンズ１６でより集光されて情報記録媒体１８に照射され
る。この情報記録媒体１８は、所謂、光ディスク１８で
あり例えば、第２図に示すように基板３２及び情報の記
録がなされる記録膜３４により構成されている。

基板３２は、プラスチック、ガラス又はアルミ等で形成
されている。記録膜３４は金属膜、半金属膜、無機膜ま
たは有機膜等で構成されているものである。この基板３
２及び記録膜３４には予め凹凸状の記録トラック３６が
円心円状あるいはスパイラル状に形成されている。この
記録トラック３６に沿って、情報ビット３８が形成され
ている。

この光ディスク１８への情報の記録の方法としては、記
録膜３４に光を照射することにより、記録膜３４を蒸発
させてピットを形成する方法、記録膜３４を脹らませて
バブルを形成する方法、又は記録膜３４の物理変化を生
じさせることなく化学変化を生じさせる方法等がある。

この光デイスク１８上に照射された光は、光ディスク１
８で反射し、再び対物レンズ１６に向かい、この対物レ
ンズ１６を透過した後にビームスプリッタ１４に照射す
る。ビームスプリッタ１４に照射した光は、平行ガラス
平板２０の方向に導かれ、平行ガラス平板２０を透過し
、検出レンズ２２及び円筒レンズ２４を介して光検出器
２６に照射される。この平行ガラス平板２０は、この平
行ガラス平板２０に照射された光を透過する透光部２０
ａ及び２０ｂを有している。これら透光部２０ａ及び２
０ｂは、第３図に示すように、平行ガラス平板２０に照
射する光のスポット１つ内に設けられており、円形の形
状を有した互いにほぼ同じ面積を有している。また、平
行ガラス平板２０に照射する光の光軸２１に対して、円
形形状を有している透光部２０ａ及び透光部２０ｂとが
略対称になるように、これら透光部２０ａ及び２０ｂは
形成されている。平行ガラス平板２０の透光部２０ａ及
び２０ｂ以外には、光を遮断する遮光膜が設けられてい
る。

この遮光膜としては、例えば、アルミ膜、クロム膜、炭
素膜またはインジウムの酸化物や窒化物などの無機物で
形成される多層膜等の使用が考えられる。このうち炭素
膜または多層膜を用いると遮光膜での反射が少なく、光
学系に迷光を与えにくい点で効果がある。このように構
成された平行ガラス平板２０にビームスプリッタ１４か
ら導かれる光が照射されると、透光部２０ａ及び２０ｂ
に照射した光が平行ガラス平板２０を透過し、検出レン
ズ２２に向かって導かれる。検出レンズ２２は、照射し
た光を均一に集光させる作用を有する。この検出レンズ
２２を通過した光は、この円筒レンズ２４に照射される
。円筒レンズ２４は、その母線方向２３と母線方向２３
に直交する方向とで、それぞれ集光する焦線ａ及びｂを
生じ、光に非点収差を導入するものである。この円筒レ
ンズ２４を通過した光は、母線方向２３では円筒レンズ
２４の作用を受けずに、円筒レンズ２４の照射前と同じ
方向に光は集光し、集光位置Ｈで集光するが、母線方向
２３に直交する方向では円筒レンズ２４の作用を受け、
母線方向２３よりも近い集光位置Ｇで集光する。そこで
、このような集光特性を有する円筒レンズ２４を通過し
た光は、集光位置Ｈに配置されている光検出器２６に照
射される。光検出器２６は、４個の光検出セル２６ａ。

２６ｂ、２６ｃ及び２６ｄより構成されており、各々は
同程度の光検出特性を有するものである。

光検出セル２６ａ　、２６ｂ　、２６ｃ及び２６ｄは、
焦線ａに平行に設定されるＣ軸及び焦線すに平行に設定
されるｄ軸にそれぞれが接するように配置されており、
光検出器２６は正方形状にｍ合されティる。この光検出
器２６上での隊は、光デイスク１８上の像に対する結像
点に配置されているため、光の回折の影響を受けにくい
。

次に、このような構成を具備した光検出装置におけるフ
ォーカス誤差検出、トラック誤差検出並びに光ディスク
１８からの情報再生の検出方法について説明する。

まず、フォーカス誤差検出の方法に関して第４図及び第
５図を参照して説明する。上記に説明した構造を有する
光検出装置においては、光デイスク１８上において、対
物レンズ１６から照射された光が合焦状態にある場合、
光検出器２６でのビームスポット２８ａ及び２８ｂの形
状は、第４図（ａ）に示すようになる。すなわち、合焦
状態にある場合に光ディスク１８から平行ガラス平板２
０の透光部２０ａを透過した光は、光検出器２６の光検
出セル２６ａ及び２６ｂへ向けて照射される。これら光
検出セル２６ａ及び２６ｂに照射される光量はほぼ等し
く、かつｄ軸方向にある程度幅をもった略Ｗｉ円状ビー
Ｌ又ボヅト２８２となる。

また同様に透光部２０１）を透過した光は、光検出器２
６の光検出セル２６ｃ及び２６ｄへ向けて照射される。

これら光検出セル２６ｃ及び２６ｄに照射される光量は
ほぼ等しく、かつｄ軸方向にある程度幅をもった略楕円
状のビームスポット２８ｂとなる。これに対し、対物レ
ンズ１６に対して光ディスク１８が、合焦時に比べ近付
いている場合には、第４図（ｂ）に示すようになる。す
なわち、平行ガラス平板２０の透光部２０ａを透過した
光は、母線方向２３に直交する方向での集光位置が合焦
時の集光位置Ｇに比べ光検出器２６に近付く。従って、
光検出セル２６上でのビームスポット２９ａの幅がｄ軸
方向で狭くなる。またＣ線方向２３ではビームスポット
２９ａの幅が広くなった状態で、光検出器２６の光検出
セル２６ａに照射される。また同様に、透光部２０ｂを
透過した光も、母線方向２３に直交する方向での集光位
置が合焦時の集光位置Ｇに比べ光検出器２６に近付きビ
ームスポット２９ａの幅がｄ軸方向で狭くなる。またＣ
軸方向２３ではビームスポット２９ｂの幅が広くなった
状態で、光検出器２６の光検出セル２６ｃに照射される
。更に、対物レンズ１６に対して光ディスク１８が合焦
時に比べ遠ざかっている場合には、第４図（Ｃ）に示す
ようになる。平行ガラス平板２０の光透先部２０ａを透
過した光は、母線方向２３に直交する方向での集光位置
が合焦時の集光位置Ｇに比べ光検出器２６から遠ざかる
。従って、光検出器２６上でのビームスポット３０ａの
幅がｄ軸方向で広くなる。また、Ｃ軸方向２３では、集
光したのち光検出器２６に照射するため、光ディスク１
８が近付いた場合とはｄ軸に対して反対側にビームスポ
ット３０ａが移動し光検出器２６の光検出器セル２６ｂ
に照射する。また同様に、透光部２０ｂを透過した光も
母線方向２３に直交する方向での集光位置が合焦時の集
光位置Ｇに比べ光検出器２６から遠ざかる。

従って、光検出器２６上でのビームスポット３０ｂの幅
がｄ軸方向で広くなる。また、Ｃ軸方向２３では集光し
たのち光検出器２６に照射するため、光ディスク１８が
近付いた場合とはｄ軸に対して反対側にビームスポット
３０ｂが移動し光検出器２６の光検出セル２６ｄに照射
する。

つまり、光検出器２６上でのビームスポット２８の形状
は、光ディスク１８が対物レンズ１６に対して合焦位置
にある場合を基準にすると近付いている場合と遠ざかっ
ている場合とでは光検出器２６上のｄ軸に対して反対側
にビームスポットが移動する。

上述したように、光ディスク１８と対物レンズ１６との
位置関係に応じて、光検出器２６上に照射されるビーム
スポットの形状が変化する。この形状を検出することに
よりフォーカス誤差信号を生成する。このフォーカス誤
差信号に生成する信号処理回路の構成を第５図に示す。

光検出器２６に照射された光は、光検出セル２６ａと２
６ｃの各出力信号を加算器４０で加算し、光検出セル２
６ｂと２６ｄの各出力信号を加算器４２で加算する。こ
れら加算器４０．４２で得られた信号を減算器５０によ
り減算することにより、フォーカス誤差信号を得ること
ができる。このフォーカス誤差信号を対物レンズ駆動回
路５６に供給し、対物レンズ駆動部５８を制御すること
により、対物レンズ１６を光軸方向に移動させて、フォ
ーカス・サーボを行なう。このように、光検出セル２６
ａ及び２６ｃの和信号と光検出セル２６ｂ及び２６ｄと
和信号とを比較することにより、フォーカス信号の検出
を行なうため、光軸ずれ等でビームスポット２８がＣ軸
又はｄ軸方向に移動した場合においても誤差なく検出す
ることができる。

また、トラック誤差を検出する時は、光ディスク１８の
記録トラック３４に沿う方向、円筒レンズ２４の母線方
向２３並びに光検出器２６のＣ軸方向とが一致して配置
されているとする。トラック誤差を検出する際には、光
ディスク１８に照射する照射光と、記録トラック３６に
沿う方向との相対関係により、光ディスク１８で反射す
る光の回折分布が°変化することを利用する。照射光の
光束中心が記録トラック３６の中心線上にあるときに、
光検出器２６に照射する光は、光検出器２６のＣ軸に対
し対称となる。すなわち、光検出セル２６ａ及び２６ｂ
、２６ｃ及び２６ｄにはそれぞれ同等の光量が照射され
る。これに対し、照射光の光束が記録トラック３６の中
心線上からずれたときに、光検出器２６に照射する光は
、光検出器２６のＣ軸に対し非対称となる。すなわち、
光検出セル２６ａ及び２６ｂ、２６ｃ及び２６ｄにはそ
れぞれ異なる光量が照射される。照射された光は、それ
ぞれ光検出セル２６ａ及び２６ｂの各出力信号が加算器
４６で加算され、光検出セル２６Ｃ及び２６ｄの各出力
信号が加算器４８で加算される。この加算器４６．４８
で加算された加算器４６．４８の出力信号は、光検出セ
ル２６ａ及び２６ｂ、２６ｃ及び２６ｄに照射された光
量に応じた出力信号となり、減算器５４で差を取ること
により、従って、光検出セル２６ａ及び２６ｂ。

２６ｃ及び２６ｄに照射される光量差に応じたトラック
誤差信号が得られる。

このトラック誤差信号を対物レンズ駆動回路６０に供給
して駆動部６２を制御することにより対物レンズ１６を
駆動させトラッキング・サーボを行なうものである。こ
のように光検出セル２６ａと２６ｂに対し光検出セル２
６ｃと２６ｄというように隣接関係で検出することによ
り、例えば、光デイスク１８上の記録トラック３６から
対物レンズ１６を通過した光がずれた場合においても誤
差なく検出することができる。

さらに、例えば光デイスク１８上の記録信号を検出する
時は、光検出セル２６ａ、２６ｂ、２６Ｃ及び２６ｄの
各出力信号の和を加算器４６，４８及び５２で加算する
。この加算信号を記録信号として取出せば光ディスク１
８に記録された情報の再生を行なうことができる。また
、フォーカス検出を行なう際、第４図（ｂ）及び（ｃ）
に示すように、光ディスク１８と対物レンズ１６との位
置関係が合焦状態にない場合に、ビームスポット２８が
光検出セル２６ａと２６０．光検出セル２６ｂと２６ｄ
というように対角に分割されてそれぞれが光検出器２６
に照射するために、検出感度が大きくなり誤検出のない
安定したフォーカス検出が得られる。

ビームスポット２８ａと２８ｂに対し、ビームスポット
２９ａと２９ｂ及び３０ａと３０ｂは光検出器２６の中
心に対して反対方向に回転している。すなわち、光ディ
スク１８と対物レンズ１０とが合焦時に光検出器２６に
照射するビームスポット２８ａと２８ｂを基準にして、
光ディスク１８と対物レンズ１６の位置関係が合焦時か
らずれた場合を検知することができる。また、すなわち
、光検出器２６を円筒レンズ２４による光の焦線す上の
集光位置Ｈに固定しなければならない必要性かなく、集
光位置Ｈの前後に光検出器２６を配置して、合焦時のビ
ームスポット２８ａと２８ｂの位置が光検出器２６のｄ
軸で等分されて照射されるように光検出器２６を回転さ
せても良い。

この操作により、光検出器２６を配置する位置は集光位
置Ｈの前後でありでも、集光位置Ｈに配置した場合と同
様の検出結果を得ることができる。

また、光検出器２６を円筒レンズ２４による光の焦線以
上に集光位置θに配置しても光検出器２６に照射するビ
ームスポット２８ａと２８ｂはたかだか９０°回転する
だけである。

従って、この集光位置Ｇに光検出器２６を配置しても集
光位置Ｈに配置した場合と同様の検出効果を得ることが
できる。また、集光位置Ｇの前後に光検出器２６を配置
しても同様の検出効果を得ることができる。

また第１図の構成要素として第３図に示した、平行ガラ
ス平板２０の透光部２０ａと２０ｂの形状は、必ずしも
円形である必要はなく、例えば、四角形や楕円形等以下
なる形状であっても良い。

さらに、透光部２０ａと２０ｂの位置関係は、光軸２１
に対して対称である必要はなく、平行ガラス平板２０に
照射される光のスポット内に設けられていれば良い。ま
た、トラッキング信号を検出する際に、記録トラック３
６と円筒レンズ２４の母線２３方向とを平行にさせるよ
うに設定したが、円筒レンズ２４の母線２３に直交する
方向を平行に設定しても良い。

また上述した実施例においては光ディスク１８からの反
射光を用いてフォーカス誤差検出等を行う構成について
説明したが、これは、光ディスク１８を透過する光を用
いて検出する際にも、上述した実施例と全く同じ構成で
検出することができる。

以上説明したように、光ディスク１８により導かれる光
路中に、その光路を曲げる光学素子を導入しなから、光
軸ずれなどの影響によるフォーカス検出に与える誤差を
軽減することができる。すなわち、光路を曲げる光学素
子により検出系の配置関係に自由度を持たせられ、かつ
、光軸ずれ等の影響によるフォーカス検出に与える誤差
を軽減できる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、光軸ずれ等の検出
に及はす影響を除去し、フォーカス検出を正確に行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は本発
明に適用される情報記録媒体の一部を示す図、第３図は
本実施例の遮光部を含む平行ガラス平板の図、第４図は
実施において光検出器でのビームスポットの形状を示す
図、第５図は光検出器の出力信号の信号処理を示す図で
ある。 １６・・・対物レンズ、２４・・・円筒レンズ、１８・
・・光ディスク、２６・・・光検出器２０・・・平行ガ
ラス平板

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 情報記録媒体に光を集光させる第１の集光手段と、 前記情報記録媒体から導かれる光の光路中に配置され、
   複数の光を透過する領域を有している光学手段と、 この光学手段の複数の領域から透過された光を一方向に
   集光させる第２の集光手段と、 この第２の集光手段で集光される光を検出する検出手段
   と、 この検出手段からの検出結果に応答して前記第１の集光
   手段と前記情報記録媒体に対する位置を調節する調節手
   段と、 を具備することを特徴とする光検出装置。