JPH02201743A - 光ディスク装置における焦点制御信号検出方式 - 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】 ［概要］ 光ディスク装置における焦点制御信号の検出方式に関し
、 オフセットを除去することにより、精度の高いフォーカ
シングを行なうことができる光ディスク装置における焦
点制御信号検出方式を提供することを目的とし、 光ディスク装置に用いられる光学ヘッドで行なうフォー
カス制御方式において、光ディスクからの反射光を検出
レンズを介して通過させた後に、その光路を２分し、２
分した光路の焦点の前側に２分割された受光部を有する
第１ディテクタと、後側に２分割された受光部を有する
第２ディテクタと、を配置するとともに、第１ディテク
タの受光部の境界線より反射光の中心が一方の受光部側
へ所定量ずれるように第１ディテクタを配置し、第２デ
ィテクタの受光部の境界線より反射光の中心が他方の受
光部側へ所定量ずれるように第２ディテクタを配置して
、第１ディテクタおよび第２ディテクタの各差出力をフ
ォーカスエラー信号として取り出すように構成した。

［産業上の利用分野］ 本発明は、光ディスク装置における焦点制御信号の検出
方式に関する。

一般に、光ディスクには、ＩＤ部と呼ばれるλ／４（λ
：レーザ波長）深さのプレピット（凹部）と、λ／８深
さの案内溝（プリグループ）が、予めその基板上に設け
られており、またこの基板上に記録膜が付（ブられてい
る。この光ディスク上に光スポットを集光したときの反
射光は、プレピットおよびプリグループで回折され、光
ディスクへの入射光とは全く異なった分布を持つように
なる。

また、ライト−ワン又と呼ばれる追記型光ディスクの場
合には、記録膜に穴をあけるか、また相変化型の媒体の
場合には反則率変化を起こさせ、データを記録／再生す
るが、このような記録ビットからの回折の影響も受ける
。さらには、ポリカーボネートのようなプラスチック基
板の場合には、基板の複屈折の影響で反射光の強度分布
に変化が起こる。

このように、光スポットは、プレピット上／プリグルー
プ上／記録ビット上の各々の状態で、また基板の複屈折
の状態で、反射光の強度分布が異なるため、従来の検出
方式ではこれらの影響を何らかの形で受けしまい、）Ａ
−カスエラー信号にオフセットが発生し、精度の高いフ
ォーカシングができなかった。

したがって、オフセットを発生させないで、精度の高い
フォーカシングを行なうことができるフォーカス検出方
式の開発が要望されていた。

［従来の技術および発明か解決しようとする課題］従来
のフォーカス検出方法としては、例えば第１１図〜第１
６図に示すようなものがある。

まず、第１１図のＳＳＤ　（Ｓｐｏｔ　５ｉｚｅ　Ｄｅ
ｔｅｃｔｉｏｎ）法を説明する。

第１１図において、１はレーザ光源、２はポリメータレ
ンズ、３は偏光ビームスプリッタ、４はλ／４板、５は
検出レンズ、６は対物レンズ、７はアクチュエータ、８
は光ディスク、９は受光部Ａ−Ｃを有するディテクタで
おる。

このＳＳＤ法の検出原理は、第１２図に示すように、光
ディスク８に光スポットが照射されるとき、合焦点時に
比較して近すぎた場合、反射光のディテクタ９上のスポ
ットサイズが大となり、遠すぎた場合には、小さくなる
。この反射光のスポットサイズの変化を（Ａ＋Ｃ）−Ｂ
によって検出するものである。

まず、光スポットが案内溝が設けられた部分にあるとき
と、鏡面部（プレピット、プリグループの無いエリア）
にあるときの強度分布の違いを示す。第１２図に示す斜
線部は、案内溝に回折光の０次光と±１次光とが干渉し
合う領域を示すもので、スポットとグループの位置関係
に応じて左右の強弱が入れ替わる。したがって第１３図
に示すように、光スポットが鏡面部におるときは、反射
光と同じガウス型の分布をしているが、プリグループ内
にあるときは回折の影響で強度分布がかわり、鏡面部で
（Ａ十〇）　−Ｂ＝０の合焦点でおるとき、グループ内
では（Ａ十Ｃ）−日−Ｏｏとなり、オフセットＯＧが発
生することになる。

次に、光スポットがプレピット部にあるときは、回折光
は、プリグループにあるときのように半径方向のみに発
生するだけでなく、円周方向にも発生するため、第１４
図のような強度分布になる。

したがって、（Ａ十〇）−１３＝ｏ、ｉ、のオフセット
が発生し、０．１１≠ＯＧでプリグループ上にあるとき
とは異なるオフセットを発生することになる。

データは通常、プリグループ上あるいはその間（Ｉｎｇ
ｒｏｏｖｅｌｏｎｌａｎｄ　）に、穴または濃淡のビッ
トとして記録されるが、光スポットがこの記録ビット上
にあるときも、０ｐｉｔと類似のオフセット０Ｂｉｔが
発生する。

次に、非点収差法によるフォーカス検出法を説明する。

第１５図において、１はレーザ光源、２はポリメータレ
ンズ、１０はビームスプリッタ、６は対物レンズ、７は
アクチュエータ、８は光ディスク、１１はλ／２板、１
２は凸レンズ、１３は円柱レンズ、１４は受光部Ａ−Ｄ
を有するディテクタである。

非点収差法は、第１６図に示すように合焦点時にディテ
クタ１４上での反射光の形状が円形で、遠／近にフォー
カスがずれたときに楕円形状になる。フォーカスエラー
信号は（Ａ十Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ〉として検出される。ここ
で第１６図（ｂ）の斜線部に示すように、光ディスク８
に複屈折があると、斜線部の強度が減少するような強度
分布の変化が発生する。すなわち、（Ａ＋Ｄ＞−（Ｂ＋
Ｃ）−〇Ｂ□、≠Ｏのオフセット０ＢＩＦが発生するこ
とになる。

以上のように、従来のフォーカス検出法にあっては、オ
フセットＯＧ　５ｏｐｉｔ　、ｏＢｉｔ　Ｎ　０ＢＩＦ
が発生するため、精度の高いフォーカシングを行なうこ
とができないという問題点があった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
のであって、オフセットを除去することにより、精度の
高いフォーカシングを行なうことができる光ディスク装
置における焦点制御信号検出方式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］ 第１図は本発明の原理説明図でおる。

第１図において、２１は光ディスクからの反射光を検出
する検出レンズ、２３は２分した光路の焦点の前側に設
けられ、２分割した受光部Ａ、　Ｂを有し、受光部Ａ、
Ｂの境界線２５より反射光の中心２６が一方の受光部Ｂ
側へ所定量ずれるように配置した第１ディテクタ、２４
は２分した光路の焦点の後側に設けられ、２分割された
受光部ａ。

ｂを有し、受光部ａ、ｂの境界線２５より反射光の中心
２６が他方の受光部ａ側へ所定量ずれるように配置した
第２ディテクタである。

［作用］ 本発明においては、検出レンズの焦点の前側に２分割さ
れた受光部Ａ、Ｂを有する第１ディテクタ２・３を、ま
た、焦点の後側に２分割された受光部ａ、ｂを有する第
２ディテクタ２４をそれぞれ配置し、さらに、受光部Ａ
、Ｂの境界線より反射光の中心が所定量だけ受光部Ｂ側
へずれるように第１ディテクタ２３を、受光部ａ、ｂの
境界線より反射光の中心が所定量だけ受光部ａ側へずれ
るように第２ディテクタ２４を配置したため、第１ディ
テクタ２３の差出力を（Ａ−Ｂ）とし、第２ディテクタ
２４の差出力を（ａ−ｂ〉としたとき、最終的なフォー
カスエラー信号は、（Ａ＋ａ）＝（Ｂ十ｂ）として得ら
れる。

この場合、前述したオフセット０６．０１ｉｔ１０Ｂｉ
ｔ　、０ＢＩＦは反射光ビームの強度分布の変化により
発生するが、このような強度分布の変化が必っても、オ
フセットを除去することができる。

その結果、精度の高いフォーカシングを行なうことがで
きる。

［実施例コ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図〜第４図は本発明の一実施例を示す図である。

第２図において、２１は光ディスクからの反射光を検出
する検出レンズ、２２は検出レンズ２１で検出した反射
光を２分するハーフミラ−１２３は検出レンズ２１の焦
点の前側に配置された第１ディテクタ、２４は検出レン
ズ２１の焦点の後側に配置された第２ディテクタである
。

第１ディテクタ２３は、２分割された受光部Ａ。

Ｂを、また＠２ディテクタ２４は２分割された受光部ａ
、ｂを、それぞれ有している（第３図、参照）。

そして、第１ディテクタ２３および第２ディテクタ２４
は、各受光部Ａ、Ｂ、ａ、ｂの境界線２５より反射光の
中心２６が予め所定量ずらして配置されている。

すなわち、第１ディテクタ２３では反射光の中心２６は
受光部Ｂ側に、第２ディテクタ２４では反射光の中心２
６は受光部ａ側に、それぞれ位置している。

したがって、光ディスクが合焦点の状態から、近または
遠にずれたときの反射光のサイズの変化は、第３図に示
すようになる。すなわち、第１ディテクタ２３上では光
ディスクが近→遠に移動するとき、反射光のサイズでは
大→小に変化し、第２ディテクタ２４までは光ディスク
が近→遠に移動するとき、反射光のサイズは小→大に変
化する。

ここで、第４図に示すように第１．第２ディテクタ２３
．２４の差出力（Ａ−Ｂ）、　　（ａ−ｂ＞は各々にフ
ォーカスエラー信号を発生するか、合焦点時の光量のア
ンバランス分だけオフセットを持ち、かつ遠側、近側で
の感度（勾配）が異なっている。

そして、最終的なフォーカスエラー信号は（Ａ＋ａ＞−
（Ｂ＋ｂ）として得られ、第１．第２ディテクタ２３．
２４でのオフセットはキャンセルされ、遠側、近側で対
称でリニアリティのあるフォーカスエラー信号を得るこ
とができる。

次に、前述したオフセットＯ、Ｏ・　、０．ｉＧ　　　
　ｐｌｔ ｔ　、０ＢＩＦの除去効果を次の単純化した２例により
説明する。

前記のオフセットは、いずれも反射光ビームの強度分布
の変化により発生するものである。まず、点対称な強度
分布の変化の場合について説明する。

第５図に示すように、反射ビームの中央部に暗部がある
とする。そして、この暗部による受光部Ｂ、ａの光量変
化をΔとする。

暗部のないときのフォーカスエラー信号ＦＥＳ１は次式
■となる。

ＦＥＳ１＝（Ａ＋ａ）−（Ｂ十ｂ〉　・・・■暗部があ
るときのフォーカスエラー信号ＦＥＳ２は次式■となる
。

ＦＥＳ２　＝　（Ａ＋　（ａ−Δ））−（（Ｂ−Δ）＋
ｂ）−（Ａ＋ａ）　−（Ｂ十ｂ） ＝ＦＥＳ１　　　　　　　　　　　　・・・■したがっ
て、暗部があるときも、暗部がないときと同じフォーカ
スエラー信号を得ることができる。

次に、片寄った強度分布の変化の場合について説明する
。

第６図に示すように、反射光の外縁部付近に暗部があっ
たとする。第１ディテクタ２３上で左上にある暗部は、
第２ディテクタ２４上では、点対称な位置である右下部
に暗部が現われる。暗部による受光部Ａ、ｂの光量変化
をΔとすると、暗部がないときのフォーカスエラー信号
ＦＥＳＩは次式■となる。

ＦＥＳ１＝（Ａ＋ａ）−（Ｂ＋ｂ）　　−−−■暗部が
あるときのフォーカスエラー信号ＦＥＳ２は次式■とな
る。

ＦＥＳ２＝（（Ａ−Δ）＋ａ）−（Ｂ＋　（ｂ　−Δ）
）＝　（Ａ＋ａ＞　−（Ｂ＋ｂ） −ＦＥＳ１　　　　　　　　　　　　　　・　・　・■
したがって、暗部があるときも、暗部がないときと同じ
フォーカスエラー信号を得ることかできる。

このように、どのような強度分布の変化があった場合に
もオフセットを除去することができ、精度の高いフォー
カシングを行なうことができる。

次に、第７図および第８図は本発明の第２実施例を示す
図である。

本実施例は、マイクロプリズムと４分割ディテクタを組
み合わせたものである。

第７図において、３１は偏光ビームスプリッタ、３２は
λ／４板、３３は検出レンズ、３４はマイクロプリズム
、３５はディテクタである。

ディテクタ３５は、第８図に示すように、４分割された
受光部Ａ、Ｂ、ａ、ｂを有する。このディテクタ３１も
反射光の中心が受光部Ｂ側および受光部ａ側へそれぞれ
ずれるように配置されている。したがって、フォーカス
エラー信号ＦＥＳは、（Ａ＋ａ）　−（Ｂ＋ｂ）で示さ
れ、前記実施例と同様な効果を得ることができる。

次に、第９図および第１０図は本発明の第３実施例を示
す図である。

この実施例は、平板ガラスを光軸に対して斜めに配置し
、光路を２分した例である。

第９図において、３１は偏光ビームスプリッタ、３２は
λ／４板、３３は検出レンズ、３６は検出レンズ３３の
光軸に対して斜めに配置された平板ガラス、３５は４分
割された受光部Ａ、Ｂ、ａ。

ｂを有するディテクタである。

このディテクタ３５も第１０図に示すように反射光の中
心が受光部ａ側および受光部ａ側へそれぞれずれるよう
に配置されている。

したがって、この実施例においても前記実施例と同様な
効果を得ることができる。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明によれば、光スポット
が、光ディスクのプレピット、プリグループ、記録ビッ
トなどの上に照射されているときの反射光の強度分布の
変化または基板の複屈折による反射光強度分布の変化に
伴うフォーカスオフセットを除去することができるので
、精度の高いフォーカシングを行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ＞、（Ｂ）は本発明の原理説明図、第２図は
本発明の第１実施例を示す図、第３図（Ａ＞、（Ｂ）は
第１ディテクタおよび第２ディテクタ上の光スポツトサ
イズの変化を示す図、 第４図はフォーカスエラー信号を示すグラフ、第５図（
Ａ＞、（Ｂ）は第１ディテクタおよび第２ディテクタ上
の点対称な強度分布の変化を示す各図、 第６図（Ａ）、（Ｂ）は第１ディテクタおよび第２ディ
テクタ上の片寄った強度分布の変化を示す各図、 第７図は本発明の第２実施例を示す図、第８図は４分割
ディテクタを示す図、 第９図は本発明の第３実施例を示す図、第１０図は４分
割ディテクタを示す図、第１１図は従来例を示す図、 第１２図は光スポツトサイズの変化を示す図、第１３図
は光スポットの分布を示す図、第１４図は他の光スポッ
トの分布を示す図、第１５図は他の従来例を示す図、 第１６図は光スポツトサイズの変化を示す図である。 ３２・・・λ／４板、 ３３・・・検出レンズ、 ３４・・・マイクロプリズム、 ３５・・・４分割ディテクタ、 ３６・・・平板ガラス。 図中、 ２１・・・検出レンズ、 ２２・・・ハーフミラ−１ ２３・・・第１ディテクタ、 ２４・・・第２ディテクタ、 ２５・・・境界線、 ２６・・・反射光の中心、 ３１・・・偏光ビームスプリッタ、 ｇ、ゆ 吸水ｆ９°」と小す旧 第１１図 合遭諏、 α α ７斗〜、＃ａｆＲ ↑ 乙“）　’７”Ｉ　Ｌ−７’ イで３の多さヒ釆ブタ′」　とｉ丁−［第１５図 九スヂソｌ−サイズの裳にと弔す圏 第１６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光ディスク装置に用いられる光学ヘッドで行なうフォー
   カス制御方式において、光ディスクからの反射光を検出
   レンズ（２１）を介して通過させた後に、その光路を２
   分し、２分した光路の焦点の前側に２分割された受光部
   （Ａ）、（Ｂ）を有する第１ディテクタ（２３）と、後
   側に２分割された受光部（ａ）、（ｂ）を有する第２デ
   ィテクタ（２４）と、を配置するとともに、第１ディテ
   クタ（２３）の受光部（Ａ）、（Ｂ）の境界線（２５）
   より反射光の中心（２６）が一方の受光部（Ｂ）側へ所
   定量ずれるように第１ディテクタ（２３）を配置し、第
   ２ディテクタ（２４）の受光部（ａ）、（ｂ）の境界線
   （２５）より反射光の中心（２６）が他方の受光部（ａ
   ）側へ所定量ずれるように第２ディテクタ（２４）を配
   置して、第１ディテクタ（２３）および第２ディテクタ
   （２４）の各差出力をフォーカスエラー信号として取り
   出すようにしたことを特徴とする光ディスク装置におけ
   る焦点制御信号検出方式。