JPH03132924A - 光検出器の調整方法および焦点誤差検出装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光ディスク装置に用いられる光ヘツド装置の焦
点誤差検出装置のうち、ホログラム光学素子を用いた焦
点誤差検出装置、およびそれに用いられる光検出器の調
整方法に関する。

〔従来の技術］ 近年、ホログラム光学素子と４分割光検出器を組み合わ
せた構成からなる焦点誤差検出系を有する光ヘツド装置
が開発されている。この種の光ヘツド装置の焦点誤差検
出方式として、フーコー法が用いられることが多い。以
下に、フーコー法の原理に基づく、ホログラム光学素子
と４分割光検出器からなる誤差検出系について図面を参
照しながら説明する。

第２図は、ホログラム素子１と４分割光検出器２からな
る焦点誤差検出系について説明するための図である。光
源から出射した光は光ディスク上で反射し、反射光とな
ってホログラム素子１に入射する。ホログラム素子ｌは
光軸３を含む分割線４で２つの領域に分けられている。

４分割光検出器２は、互いに直交する第１分割線５と第
２分割線６を持っており、第２分割線６は光軸を含み、
ホログラム素子の分割線４と光学的に平行になるように
配置される。ホログラム素子の第１領域７には、光ディ
スクがオンフォーカスの場合に、この領域への入射光を
４分割光検出器２の第２分割線６上のＡ点８に集光させ
る機能を有するホログラムが記録されている。同様に、
ホログラム素子の第２領域９には、光ディスクがオンフ
ォーカスの場合に、この領域への入射光を、４分割光検
出器２の第２分割線６上のＡ点８からみて第１分割線５
を挟んで反対側の８点１０に集光させる機能を有するホ
ログラムが記録されている。

第３図は光ディスク上でのフォーカス状態の変化による
４分割光検出器２上での光スポットの変化を模式的に示
している。ここで、４分にす光検出器２の個別の第１光
検出器１１．第２光検出器１２第３光検出器１３．第４
光検出器１４の出力をそれぞれＶｌ、Ｖ２．Ｖ３．Ｖ４
とする。第３図（ｂ）に示したオンフォーカスの場合光
スポットはそれぞれＡ点１５．８点１６にある。第３図
（ａ）に示す近付く方向のデフォーカスが生じた場合に
は、光スポットは第１光検出器１１上と第４光検出Ｈ１
，Ｌｈにのみ分布する。逆に、第３図（Ｃ）に示す遠ざ
かる方向へのデフォーカスが生じると、光スポットは第
２光検出器１２上と第３光検出器１３上にのみ分布する
。従って、焦点誤差信号Ｓｒｓは次式により与えられる
。

Ｓｆ、＝　（Ｖ　１　＋Ｖ４）−（Ｖ２＋Ｖ３）ここで
、オンフォーカスの場合の収束点Ａ１５゜Ｂ１６は、第
１分割線５を挟んでそれぞれ反対側の第２分割線６上に
あれば焦点誤差を検出できる。

つまり、上述の条件を満足する位置にＡ点１５．　８点
１６があれば、焦点誤差検出特性に大きな変化はない。

しかし、光ヘツド装置の温度安定性や、衝撃耐久力を向
上させるためには、光スポットがなるべく４分割光検出
器の中央に位置することが望ましく、そのために、光ス
ポットが４分割光検出器上の所定の位置に形成されるよ
う、４分割光検出器の位置調整を行う必要がある。

以上の説明では、説明を分かりやすくするために、光ス
ポットの４分割光検出器上での収束点と、望ましい光ス
ポツト位置とを区別せずに、Ａ点。

Ｂ点と記述したが、以下の説明では、所望の光スポツト
位置をＡ点、Ｂ点と記述する。

従来、上述した原理による焦点誤差検出系において、４
分割光検出器の第１の調整方法は、第１分割線に沿う方
向に関しては、焦点誤差信号の拡幅を観測し最大となる
ように、また、第２分割線に沿う方向に関しては、光ビ
ームの集光点が個別光検出器の端に来る位置を光検出器
の出力から検出し、その位置を基準にして光ビームの集
光点が上述のＡ点およびＢ点と一致するよう４分割光検
出器を所定量だけ微動させて位置決めを行っていた。

また、４分割光検出器の第２の調整方法として、光検出
器調整用の光ビームを用いる方法がある。

第４図はこの方法を説明するための図である。この方法
は、ホログラム領域として、焦点誤差検出用の第１領域
１７．第２領域１８に加え、ホログラム光学素子１９の
光軸２０付近に光軸対称な形吠を有する第３のホログラ
ム領域２１を設け、焦点誤差検出用の２つの光ビームが
Ａ点２２および８点２３と一致している場合に、この第
３領域２１への入射光を第１分割線５と第２分割線６の
交点に導くためのものである。調整が完全に行われた状
態では、位置調整用の光ビームによって形成された第３
の光スポット２４は、第１分割線５により光量が２分割
されるため、第１分割線の左右の光量は等しくなる。

すなわち、４分割光検出器位置ずれ信号Ｓ　ａｄ、を５
ａｄＪ＝　（Ｖ１＋Ｖ２）−（Ｖ３−）−Ｖ４）とすれ
ば、５ｌｌｄＪ−〇となる。ところが、位置ずれがある
場合には、Ｓ　ａｄｊは０にはならない。従って、信号
Ｓ、ｄＪの極性と絶対値から誤差量を見積もることがで
き、それをもとにＳ＊ｄＪ−Ｏになるよう調整すればよ
い。

〔発明が解決しようとする課題］ 従来技術による４分割光検出器の第１の調整方法では特
に第２分割線に沿う方向の調整に際して、光検出器の出
力をモニタしながら光検出器を移動させ検出器端を見つ
けだし、その後所定量だけ再び光検出器を移動させる必
要があるため、調整工数が非常に大きくなってしまうと
いう欠点を有していた。さらに調整終了後、光スポット
が光検出器上の所定の位置にあるか否かを検出する方法
がなく、従って光ヘッドが所定の規格を満足しているこ
とが確認できなかった。

また、第２の調整方法では次のような問題点がある。ホ
ログラム光学素子を用いた光ヘッドの場合、光源である
半導体レーザの波長が環境温度などにより変化するため
、ホログラム光学素子からの回折光もそれに応じて位置
を変える。通常、変化の方向は、４分割光検出器の第２
分割線に沿う方向になるように設定されるが、わずかな
がら、それと直交する移動成分を生じる。特に反射型ホ
ログラム光学素子では顕著である。一方、焦点誤差信号
は、第２分割線で分割された領域間の光量の差から得て
いる。位置調整用の光スポットを用いる位置調整法では
、この直交成分の影響のために４分割光検出器上の位置
調整用の光スポットは第２分割線に沿うように移動せず
、結果として、光量が第２分割線により正しく２分割さ
れなくなる。このために、焦点誤差信号にオフセットが
発生し、情報の記録再生に支障をきたす恐れがあった。

本発明の目的は、上述の課題を解決して、調整工数の少
ない正確な位置決めができ、また、検査が可能で、耐環
境性にもすぐれた光検出器の調整方法および焦点誤差検
出装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の光検出器の調整方法は、 光ディスク信号面で反射した戻り光を光軸対称な形状を
有する少なくも第１の領域と第２の領域および第３の領
域と第４の領域の光に分離し、前記第１および第２の領
域の光を略直交する第１および第２の分割線を有する４
分割光検出器の第１の分割線を挟んで第２の分割線上に
それぞれ集光させ、前記第３および第４の領域の光を、
前記第１の領域と前記第２の領域の光が前記４分割光検
出器上で所定の位置に光スポットを形成している状態で
、前記第２の分割線を挟んで前記第１の分割線上に導き
、前記第１の分割線によって分離された両側各々２つの
光検出器の和信号の差が零になるように４分割光検出器
の位置決めを行うことを特徴とする。

また本発明の焦点誤差検出装置は、 格子型光学素子と、受光面が２木の略直交する分割線に
より少なくとも４分割された４分割光検出器を少なくと
も備え、前記格子型光学素子は、前記格子型光学素子内
の基準点を中心とする点対称な形状を有する第１の領域
と第２の領域および前記基準点を中心とする点対称な形
状を有する第３の領域と第４の領域とを少なくとも有し
、光情報記録媒体からの戻り光の光軸と前記基準点が略
一致するように配置され、前記第１の領域と第２の領域
へ入射する前記戻り光を前記４分υ１光検出器の第１の
分割線を挟んで第２の分割線上にそれぞれ集束させ、こ
れら２つの集束点が前記４分割光検出器上の所定の位置
にあるとき、前記第３の領域と第４の領域へ入射する前
記戻り光を前記４分割光検出器の第２の分割線を挟んで
第１の分割線上にそれぞれ集束さゼることを特徴とする
。

〔作用〕

以下、図面を参照しながら、本発明の詳細な説明する。

第５図は、本発明の詳細な説明するための図である。

光ディスク信号面で反射した戻り光は、ホログラム光学
素子により４つの光ビームに分けられて４分割光検出器
に導かれる。この場合、４分割光検出器上には第２分割
線６上に、ホログラム光学素子の４つの領域のうち、第
１領域、第２領域による第１光スポット２５．第２光ス
ポツト２６が第１分割線５を挟んで形成され、同時に、
第２分割線６を挟んで、第３Ｍ域、第４領域による第３
光スポット２７．第４光スポツト２８がそれぞれ形成さ
れる。第１および第２光スポッ１−２５．２６は焦点誤
差検出用、第３及び４光スポッ１−２７．２８は光検出
器の位置調整用である。第１光スボント２５の光量と第
２光スポツト２６の光量、および第３光スポツト２７の
光量と第４光スポント２８の光量はそれぞれ等しくなる
ようにしである。

ホログラム光学素子は、次の２つの条件を満足する位置
に第３および第４光スポツトを形成するよう設計されて
いる。第１の条件は、第１光スポツトおよび第２光スポ
ツトがそれぞれＡ点２９，８点３０にあるとき、第３光
スポツトおよび第４光スポツトが第１分割線上に形成さ
れることである。

第２の条件は、光源である半導体レーザの発振波長が変
化した場合でも、第３光スポツト２７は個別の第１光検
出器３１かまたは第３光検出器３３上にあり、また、第
４光スポツト２８は第２光検出器３２かまたは第４光検
出器３４上にあって、それぞれ第２分割線６を横断して
移動することがないことである。

４分割光検出器が正しく調整されている場合は、第１分
割線５により第３光スポツト２７および第４光スポツト
２８の光量は等しく２分割され、前述の光検出器の調整
ずれ信号はＳｏ、−〇となる。また位置ずれがある場合
には、位置ずれの方向とずれ量によりＳａｄ、の信号が
変化するため、この信号をもとに光検出器を正しく調整
することができる。また、調整が正しく行われたか否か
を確認するためには、Ｓ　ａ　ｄ　ｊの信号の絶対値が
規定値以下であることを石育認すればよい。

また、動作中に温度変化等の要因により半導体レーザの
発振波長が変動した場合でも、第３および第４光スボッ
！−２７，２８はそれぞれ第１光検出器３１と第２光検
出器３２、または第３光検出器３３と第４光検出器３４
上にあり、かつ２つの光スポットの光量は等しいので、
焦点誤差検出動作にはなんら影響を与えない。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を、図面を参照しながら説明する
。第１図は、本発明の詳細な説明するための図である。

４分割ホログラム光学素子３５はそれぞれ格子パターン
の異なる第１領域から第４領域を持つ。第１領域３６と
第２領域３７は焦点誤差検出用のホログラムであり、第
３領域３８と第４領域３９は光検出器の位置ずれ調整用
のホログラムである。第１領域３６と第２領域３７を分
ける分割線４０は光ヘッドの結像光学系の光軸４１を含
む直線である。ホログラム光学素子の第１領域３６およ
び第２領域３７で回折される回折光は、光検出器の調整
が終了した状態ではそれぞれ異なる２点、すなわち４分
割光検出器２上のＡ点２９および８点３０にそれぞれ焦
点を結ぶものとする。また、このとき第３領域３８およ
び第４領域３９からの回折光による第３および第４光ス
ポツ）２７．２８は第１分割線５上にあるようにしであ
る。

本発明によるホログラム光学素子３５は、第１　ｊｉＪ
ｆ域、第２領域とは格子パターンの異なる第３領域およ
び第４領域を持つことを特徴とするもので、本実施例の
第３領域および第４領域は光軸４１を中心とする円形を
さらに、第１領域と第２領域を分割する分割線４０と同
し分割線により分割された半円形の形状を有している。

このような形状とすることで、第１領域と第２領域、お
よび第３領域と第４領域からの回折光強度を等しくして
いる。

第６図は調整ずれがある場合の、４分割光検出器２上で
の光スポツト分布を示している。

戻り光のスボ・ントがＡ点２９および８点３０に位置す
る場合は、すなわち、第６図（ｂ）に示す位置ずれ無し
の場合は、第３領域３８および第４領域３９で回折され
た第３光スポツト２７および第４光スポツト２８は４分
割光検出器の第１分割線５上に、第２分割線６を挟んで
光スポットを形成する。従って、位置ずれ信号Ｓ、、、
＝Ｏである。

しかし調整不良によりホログラムからの回折光の光スポ
ットが第６図（ｂ）の位置から第６図（ａ）に示すよう
に左側にずれたとすると、第３光スポツト２７、第４光
スポツト２８は第１光検出器３１．第２光検出器３２に
より、多くの部分が入射し、Ｓ、、、＞０となる。逆に
第６図（Ｃ）に示すように右方向にずれたとすると、Ｓ
ｏＪく０となる。従って、４分割光検出器は位置ずれ信
号Ｓａｄ、が零となるように調整することで、精度よく
位置決めすることができる。また調整誤差が規定の範囲
内にあることは、位置ずれ信号Ｓａｄ、の絶対値が所定
の値以下であることを確認することで可能である。

第７図は、光源である半導体レーザの波長が変動して回
折角が変化した場合の４分割光検出器２上の第３光スポ
ツト２７および第４光スポツト２８の位置変動の軌跡の
例を示す。第３光スポツト２７゜第４光スポツト２８は
第１および第２光検出器３１゜３２に入射する。焦点誤
差信号Ｓｅａは５ｒ−＝（Ｖ１＋Ｖ４）　　　（Ｖ２＋
Ｖ３）で得られるために、これらの領域からの回折光に
よる信号強度は、これらの光スポットが第２分割線を横
断して移動しないかぎり、焦点誤差信号を算出する演算
において完全にキャンセルされる。

以上述べた実施例において、４分割光検出器の位置調整
用ビームを生成するホログラム領域は光軸を含む半円形
であるが、もちろん光軸対称な形状であれば、光軸を含
む必要もまた半円形である必要もない。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明の光検出器調整方法および焦
点誤差検出装置によれば、光検出器の出力の適当な演算
により、零位法で正確に、かつ容易に位置調整を行うこ
とができる。またその調整結果を調整終了時に確認する
ことができるために、光ヘッドの信頼性向上に寄与する
と共に、調整工数の削減が可能であるので、光ヘッドの
低価格化にも寄与する。さらに、光源の波長変動が生じ
た場合でも安定に動作するため、高い安定性を有する光
ヘッドを提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第６図、第７図は本発明の詳細な説明するため
の図、 第２図、第３図、４図は従来の技術を説明するための図
、 第５図は本発明の詳細な説明するための図である。 １　　１９・　・　・ ２　・　・　・　・　・ ３．２０．４１・ ４．４０・　・　・ ５　・　・　・　・　・ ６　・　・　・　・　・ ７．１７・　・　・ ８．１５，２２゜ ９．１８・　・　・ １０、　１６．　２３゜ ホログラム光学素子 ４分割光検出器 ・・光軸 分割線 第１分割線 第２分割線 第１領域 ２９・・・Ａ点 第２領域 ３０・・・８点 １１．３１・ １２３２・ １３、　３３・ １４．３４・ ２１・　・　・ ２４・　・　・ ２５・　・　・ ２６・　・　・ ２７・　・　・ ２８・　・　・ ３５・　・　・ ３６・　・　・ ３７・　・　・ ３８・　・　・ ３９・　・　・

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ディスク信号面で反射した戻り光を光軸対称な
   形状を有する少なくも第１の領域と第２の領域および第
   ３の領域と第４の領域の光に分離し、前記第１および第
   ２の領域の光を略直交する第１および第２の分割線を有
   する４分割光検出器の第１の分割線を挟んで第２の分割
   線上にそれぞれ集光させ、前記第３および第４の領域の
   光を、前記第１の領域と前記第２の領域の光が前記４分
   割光検出器上で所定の位置に光スポットを形成している
   状態で、前記第２の分割線を挟んで前記第１の分割線上
   に導き、前記第１の分割線によって分離された両側各々
   ２つの光検出器の和信号の差が零になるように４分割光
   検出器の位置決めを行うことを特徴とする光検出器の調
   整方法。
2. （２）格子型光学素子と、受光面が２本の略直交する分
   割線により少なくとも４分割された４分割光検出器を少
   なくとも備え、前記格子型光学素子は、前記格子型光学
   素子内の基準点を中心とする点対称な形状を有する第１
   の領域と第２の領域および前記基準点を中心とする点対
   称な形状を有する第３の領域と第４の領域とを少なくと
   も有し、光情報記録媒体からの戻り光の光軸と前記基準
   点が略一致するように配置され、前記第１の領域と第２
   の領域へ入射する前記戻り光を前記４分割光検出器の第
   １の分割線を挟んで第２の分割線上にそれぞれ集束させ
   、これら２つの集束点が前記４分割光検出器上の所定の
   位置にあるとき、前記第３の領域と第４の領域へ入射す
   る前記戻り光を前記４分割光検出器の第２の分割線を挟
   んで第１の分割線上にそれぞれ集束させることを特徴と
   する焦点誤差検出装置。