JPH02173942A - 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） オフィスオートメーションを始めとして、社会の情報化
が急速に進展している現在、コード情報や文書または画
像などの大量データを蓄積できる大容量の記憶装置とし
て光デイスク装置が注目されている。

光デイスク装置は、集光されたレーザ光によって、デー
タの記録及び再生が行なわれることがら、磁気ディスク
に比べ１桁以上の高い記録密度を持ち、かつ機械的に非
接触で記録及び再生ができることから高い信頼性が保た
れる。

例えば光デイスク装置において、光ディスクに記録され
ているデータ再生を行なう際には、光ディスクに照射さ
れる光の反射率の変化を読取ることにより行なわれる。

但し、光ディスクに対して情報の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（ナイフウェッジ等の遮光板）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
出装置においては、リニアに配置された検出系に光ディ
スクからの光を導き、導かれた光の結像点に光検出器を
配置している。検出方法においては、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） しかしながら、この検出方法を用いて焦点を検出する場
合には、検出系がリニアに配置されているために、検出
系の配置関係に自由度をもたせることができなかった。

また、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、光を検出する検出系の配置関係に自
由度を持たせ、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すること
により、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。

［発明の構成コ （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、情報トラックが設
けられている情報記録媒体に光を集光させる第１の集光
手段と、情報記録媒体に設けられている記録トラックに
沿って配置されている第１及び第２の領域を有し、情報
記録媒体から第１及び第２の領域に導かれる光に対して
、第１及び第２の領域において不均一な光量を抜出しか
つ第１及び第２の領域において互いに記録トラックに沿
って非対称な光量を抜出し、第１及び第２の領域に照射
される光の光路を曲げる光学手段と、この光学手段で抜
出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
、この検出手段に応答して第１の集光手段の情報記録媒
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、情報記録媒体に
設けられている記録トラックに沿って配置されている第
１及び第２の領域を有し、しがち情報記録媒体から第１
及び第２の領域に照射される光に対して、第１及び第２
の領域において不均一な光量を抜出し、かつ、第１及び
第２の領域において互いに記録トラックに沿い非対称な
光量を抜出し、この抜出される光の光路を曲げる光学手
段と、この光学手段により導かれる光を一方向に集光さ
せる集光手段とを具備することにより情報記録媒体から
の光を光学手段並びに集光手段を介して検出し、フォー
カス誤差検出を行なうものである。

この検出装置は、光の光路を曲げる光学手段を設けるこ
とにより、光の光路を曲げることができ、検出系の配置
関係に自由度をもたせることができる。また、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取る
ことができ、光磁区ずれ等によるフォーカス検出に与え
る影響を軽減させることができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する
。

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
された光の光路を曲げるミラ一部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、アクリル樹脂、エポキシ樹脂又はアルミ等で
構成されている。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。これら
により構成されている基板３２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。さらに、この記録トラック３６
に沿い記録膜３４が蒸発されてできる礼状のピット３８
が規則性に従い配置されている。

この先ディスク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、この記録膜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。

対物レンズ１６により光デイスク１８上に照射される光
は１μｍ程度の微小スポットに集光されて光ディスク１
８の凹凸の情報を読取る手段となる。そして、この光は
光ディスクで反射してビームスプリッタ１４によりミラ
一部２０の方向に導かれる。このミラ一部２０で光路を
曲げられ、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。ミラ一部２０は光路を曲げ
るだけでなく、このミラ一部２ｏで光路を曲げられる光
の分布を不均一にさせている。このミラー部２０の形状
は平面形状であり、このミラ一部２０の平面の方線方向
に対して約４５″の角度で光が入射するようにミラ一部
２０は傾けられている。

このミラ一部２０は、第３図に示すように、光ディスク
１８の記録トラック３６に沿った方向に配置されている
第１及び第２の領域１９ａ及び１９ｂを有している。こ
の第１及び第２の領域１９ａ及び１９ｂは、各々遮光部
２０ｃ及び２０ｄと反射部２０ａ及び２０ｂを有してい
る。また、遮光部２０ｃ及び２０ｄは記録トラック３６
に平行な方向である軸ａ及び軸すに直交するｂ軸のそれ
ぞれに非対称であり、軸ａに沿う第１及び第２の領域１
９ａ及び１９ｂそれぞれに一部分づつ形成されている。

遮光部２０ｃ及び２０ｄには遮光膜２１が付加されてい
る。この遮光膜２１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２１での反射
が少ないのでこれらを使用する。第１図及び第４図に示
す遮光部２０ｃ及び２０ｄを含むミラ一部２゜にビーム
スプリッタ１４から導かれる光が照射されると、反射部
２０ａ及び２０ｂに照射した光・がミラ一部２０で反射
されて、検出レンズ２２に向かって導かれる。検出レン
ズ２２は、照射する光を均一に集光させる作用を有して
いる。この検出レンズ２２により均一に集光された光は
、円筒レンズ２４に照射される。円筒レンズ２４は、母
線方向２３と母線２３に直交する方向とでは集光特性が
異なるという特徴を有している。母線２３方向と母線２
３に直交する方向とでは、それぞれ別々の集光作用を受
け、それぞれの集光する位置が異なり、それぞれが直線
Ｃ及びｄ上に集光する。

この直線Ｃ及びｄは互いに直交し、かつ、母線２３に平
行な直線Ｃ及び直交する直線ｄとして形成される。直線
Ｃは、円筒レンズ２４の母線２３に直交する方向の集光
作用により集光する光の直線Ｃであり、この位置を集光
位置Ｇとする。直線Ｃは、円筒レンズ２４の母線２３方
向の集光作用により集光する光の直線ｄであり、この位
置を集光位置Ｈとする。

次に、円筒レンズ２４を通過した集光特性の異なる光は
、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　、２６
ｂ　、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。これら４個の光
検出セル２６ａ。

２６ｂ、２６ｃ及び２６ｄは互いにほとんど間隙のない
状態で配置されており、これら４個の光検出セル２６ａ
　、２６ｂ　、２６ｃ及び２６ｄは各々の光検出セル２
６ａ　、２６ｂ　、２６ｃ及び２６ｄの境界となる項線
ｅ及び「は、前述した円筒レンズ２４によって生じる互
いに直交する焦線Ｃ及びｄにそれぞれ平行になるように
配置されている。

この光検出器２６上での像は、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２８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からミラ一部２０の反射部２０ａで
反射された光は、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形状となる。また同様に反射部２
０ｂで反射された光は、光検出器２６の光検出セル２６
ｃ及び２６ｄへ向けて照射される。これら光検出セル２
６ｃ及び２６ｄに照射される光量はほぼ等しく、かつ項
線ｒ上にある程度幅をもった形状となる。尚この時、直
線ｄと項線ｒとは一致している。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、ミラ一部２０の反射部２０ａ及び２０ｂで反射し
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２９の形状はビ
ームスポット２８の形状に比較し、項線ｆ方向で幅が狭
くなる。また、母線方向２３では、ビームスポット２９
の幅が広くなった状態で、光検出器２６の光検出セル２
６ａ及び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５図（Ｃ）に示すよ
うになる。ミラ一部２０の反射部２０ａ及び２０ｂで反
射した光は、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３０の形
状は、ビームスポット２８の形状に比較し、項線ｒ方向
で幅広くなる。また、母線方向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
た場合とは項線ｆに対して反対側にビームスポットが移
動し、光検出器２６の光検出器セル２６ｂ及び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上の項線ｒ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２８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が項線
ｅ又は項線「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の項線ｅ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３４
に沿う方向との相対関係により、先ディスク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３４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の項線ｒに
対し対称となる。すなわち、光検出セル２６ａ及び２６
ｂ、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３４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の項線ｒ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、２
６ｃ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
２６ｃ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３４か
ら対物レンズ１６を通過した光がす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５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２８に対し、ビームスポット２９及び３
０は、光検出セル２６ａと２６ｃ及び２６ｂと２６ｄと
いうように、光検出器２６の中心に対して反対方向に回
転するように照射している。

従って、合焦時に光検出器２６に照射するビームスポッ
ト２８を基準にして、合焦時から光ディスク１８と対物
レンズ１６の位置関係がずれた場合を検知できる。すな
わち、この光検出器２６派、直線ｄ上の集光位置Ｈに固
定して配置する必要がなく、集光位置Ｈの前後に配置し
て、合焦時のビームスポット２８の形状が光検出器２６
の項線Ｃ及びｒ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。

つまり、光検出器２６は集光位置Ｈの前後に配置しても
、集光位置Ｈに配置した場合と同様の検出高価を得るこ
とができる。さらに、光検出器２６が直線Ｃ上の集光位
置Ｇに配置された場合には、光検出器２６に照射される
ビームスポット２８は、９０″回転する。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、トラッキング信号を検出する際に、記録トラック
３６に対し円筒レンズ２４の母線２３方向を平行にさせ
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なう構成につ
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がら、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もたせられ、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。

以上詳述したように、検出する検出系の配置関係に自由
度を持たせ、かつ、光軸ずれ等による影響もうけること
なく正確な焦点検出を行なうことができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、光軸ずれ等の検出
に与える誤差を軽減し、フォーカシング制御を行なう上
で検出特性の安定した光検出装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す光検出器の構成図、第
２図は本発明に適用される情報記録媒体の一部分を示す
図、第３図は本実施例の遮光部を含むミラ一部の構成を
示す図、第４図は本発明の実施例における光検出器での
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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 情報トラックが設けられている情報記録媒体に光を集光
   させる第１の集光手段と、 前記情報記録媒体に設けられている記録トラックに沿っ
   て配置されている第１及び第２の領域を有し、前記情報
   記録媒体から前記第１及び第２の領域に導かれる光に対
   して、前記第１及び第２の領域において不均一な光量を
   抜出しかつ前記第１及び第２の領域において互いに前記
   記録トラックに沿って非対称な光量を抜出し、前記第１
   及び第２の領域に照射される光の光路を曲げる光学手段
   と、 この光学手段で抜出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、 この検出手段に応答して前記第１の集光手段の前記情報
   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。