JPH03156736A - 光ピックアップに於けるフォーカス信号補正方法 - 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、光ピックアップに於けるフォーカス信号補正
方法に関する。

［従来の技術］ 光情報記録・再生または情報の記録・再生または情報の
記録・再生・消去を行う光ピックアップは従来から広く
知られている。

第５図（Ｉ）は、このような光ピックアップの典型的１
例を示している。

半導体レーザー３から放射された光はコリメートレンズ
４により平行光束化され、偏光ビームスプリッタ−５を
透過し、１７４波長板６を透過して円偏光となって対物
レンズ２に入射し、同レンズ２により光情報記録媒体（
−故にディスク状である）１の記録面ＩＡ上に略１μｍ
の径の光スポットとして集束される。

記録面からの反射光は対物レンズ２に入射し、１７４波
長板６を透過すると再び直線偏光になる。

このとき偏光の方向は光が偏光ビームスプリッタ−５を
光情報記録媒体１へ向かって透過したときの方向から９
０度旋回している。このため反射光は偏光ビームスプリ
ッタ−５により図の右方へ反射され集光レンズ７により
集束光束化される。

この集束光束は、その集束途上で一部がナイフェツジプ
リズム８に入射する。ナイフェツジプリズム８による光
束遮光率は略７５％である。ナイフェツジプリズム８に
入射した光束部分は同プリズム８により反射されてトラ
ック制御用の受光素子９に入射する。ナイフェツジプリ
ズム８に遮光されなかった光束はフォーカス制御用の受
光素子１０に入射する。トラック制御用のトラック信号
は受光素子９の出力により構成され、フォーカス制御用
のフォーカス信号は受光素子１０の出力により構成され
る。ＲＦ倍信号受光素子９，１０の出力の和により構成
される。

［発明が解決しようとする課題］ 従来、光ピックアップは特定の種類の光情報記録・再生
またはの使用が前提とされ、従って光ピックアップの光
学系も、その特定種類の光情報記録媒体を想定して設計
される。すなわち特定種類の光情報記録・再生または光
スポットが球面収差なしに集束するように設計される。

しかるに近来、光情報記録媒体もその基板材料として種
々のものが用いられるようになり、基板の厚さも種々の
ものが意図されつつある。

光情報記録媒体のこのような多様化に対処するため、光
ピックアップは複数種の光情報記録媒体に使用できるこ
とが望ましい。

しかるに光ピックアップの光学系の設計にあたっては特
定種の光情報記録媒体を想定するから、この特定種以外
の光情報記録・再生または使用されると記録面に集束す
る光スポットに球面収差が現れ、この球面収差がフォー
カス制御に影響を及ぼす。

例えば、基板の材料としてポリカーボネートを用いた場
合、その厚さを１．１５１ａｍとして設計された光ピッ
クアップの場合、基板の厚さが１　、２５ｍｍになると
フォーカス制御に略１μｍのデフォーカスを生ずる。ま
た基板の厚さは同じ１．１５ｍｍであっても、基板材質
がポリカーボネイト（屈折率：１．５７　）の場合とポ
リメチルメタクリレート（屈折率：１．４９）の場合と
で矢張り略１μｍのデフォーカスを生ずる。一般的な光
ピックアップに於いて対物レンズの焦点深度は±１μｍ
程度であるから、光情報記録媒体の基板の厚さや屈折率
が設計時に想定された値と異なると適正なフォーカス制
御が不可能になり、光ピックアップ機能が果たされなく
なる可能性がある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、
光情報記録媒体の基板の厚さや屈折率の異なる複数の光
情報記録・再生または適正なフォーカス制御の実現を可
能にする、光ピックアップに於けるフォーカス信号補正
方法の提供を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 以下、本発明を説明する。

本発明は、請求項１，２の方法とも「光情報記録・再生
または情報の記録・再生または情報の記録・再生・消去
を行う光ピックアップに於いて、光情報記録媒体の基板
の厚さ及び／又は屈折率の影響によりフォーカス信号に
生ずる誤差を補正する方法」である。

請求項１の方法は「光情報記録媒体の基板の厚さ及び／
又は屈折率を検知し、検知された基板の厚さ及び／又は
屈折率に応じてフォーカス信号を補正用オフセット信号
で補正する」ことを特徴とする。

また請求項２の方法は「光情報記録媒体の基板の厚さ及
び／又は屈折率を検知し、検知された基板の厚さ及び／
又は屈折率に応じてフォーカス信号発生系におけるゲイ
ンを補正する」ことを特徴とする。フォーカス信号は一
般に２つの信号の差により形成される。「フォーカス信
号発生系におけるゲインを補正する」とは、フォーカス
信号を形成する２つの信号の一方のゲインを変化させ、
２信号の大きさの相対的比率を変化させることを意味す
る。

［作　　用］ ここで、光情報記録媒体の基板の厚さ及び／又は屈折率
によりフォーカス制御に発生する誤差の、発生のメカニ
ズムを説明する。

第５図（ＩＩ）は、光情報記録媒体１の記録面に照射光
を球面収差が無収差の状態で集束させた状態を示してい
る。符号ＡＤはエアリディスク、符号Ｌ１は１次リング
を示している。同図下図は光強度分布を示す。

この状態に於いて、第５図（１）の受光素子１０上に結
像するスポットＳＰは第５図（ＩＩＩ）に示すように楕
円形状となる。スポットＳＰの形状が楕円形となるのは
ナイフェツジプリズム８の影響である。

しかし、この楕円形のスポットＳＰは「受光素子１０の
受光面を・２分割する分割線」に関して略対称な形状と
なっており、このため適正なフォーカス信号（分割線に
よって２分された各受光部からの出力の差に対応する信
号）が得られる。

しかるに、光情報記録媒体１の基板の厚さ及び／又は屈
折率が変化すると、第５図（ＩＶ）に示すように記録面
上の光スポットに球面収差が生じ、光スポットの強度分
布は同図下図に示すに示すように球面収差の影響で１次
リングＬ１の光強度が強調される。すると受光素子１０
の受光面上のスポットＳＰにも第５図（Ｖ）に示すよう
に１次リングＬ１の影響が現れ、スポット形状は分割線
に対して非対称になる。その結果、光スポットが記録面
上に正しく集束している状態に於いてもフォーカス信号
は０とならず、フォーカス信号に誤差が生じてしまう。

１次リングは光情報記録媒体の基板の厚さ及び／又は屈
折率の変化に応じて光スポットの中心に対して対称的に
現れるが、記録面ＩＡからの反射光の一部はナイフェツ
ジプリズムにより反射されて受光素子１０に到達しない
ので、受光素子１０の受光面に於けるスポットＳＰに「
分割線に対する非対称」が現れる。

第５図（ＶＩ）は、デフォーカス量とフォーカス信号と
の関係を示している１球面収差が無い場合には、フォー
カス信号がＯのときデフォーカス量は０　（Ｐ点）であ
るが、球面収差がある場合にはデフォーカス量が実際に
０となるのはＱ点である。

このとき球面収差Ｏの前提でフォーカス制御を行うと、
光スポットは記録面ＩＡからΔＺだけ離れた位置に集束
するように制御がなされ、光ピックアップの機能が損な
われる。

なお、基板の屈折率を一定（例えば１．４９）にした場
合、基板の厚さを１．２ｎｍのとき球面収差が無収差と
なるようにした光ピックアップでは、基板の厚さが変化
すると、フォーカス制御の誤差は第５図（ＶＩＩ）に示
すように変化する。

なお屈折率及び／又は厚みの影響によるフォーカス制御
の誤差を説明するのに、ナイフェツジ方式のフォーカス
制御を例に採ったが、非点収差方式のフォーカス制御で
も「屈折率及び／又は厚みの影響によるフォーカス制御
の誤差」が生じる。

このような光情報記録媒体の基板の厚さ及び／又は屈折
率の影響により生ずる誤差を補正するため、請求項１，
２の方法とも、光情報記録媒体の基板の厚さ及び／又は
屈折率を検知する。

そして、請求項１の方法では「検知された基板の厚さ及
び／又は屈折率に応じて、フォーカス信号を補正用オフ
セット信号で補正」する。

請求項２の方法では「検知された基板の厚さ及び／又は
屈折率に応じて、フォーカス信号発生系におけるゲイン
を補正」するのである。

［実施例コ 以下、具体的な実施例に即して説明する。

光ピックアップ自体の構成としては以下の各実施例に於
いても第５図に示したものを特徴する請求項１，２の方
法とも光情報記録媒体の基板の厚さ及び／又は屈折率を
検知するので、まず光情報記録媒体の「基板の厚さ」　
「基板の屈折率」の検知を説明する。

まず「基板の屈折率」の検知に就いて説明する。

基板の屈折率は、基板の材料により一義的に定まる。従
って基板の屈折率を検知するに当たっては特に測定操作
を必要としない。屈折率の検知方法としては、例えば基
板の屈折率を光情報記録媒体に表示しておき、これを光
ピックアップ装置の本体側で読取ることにより検知して
も良いし、あるいは光ピックアップ装置本体に適当な方
法で入力する方法によっても良い。上記屈折率を光情報
記録媒体に記録する場合、表示するのは屈折率自体に限
らず屈折率を特定できる適当なコードで良いことは言う
までもない。

「基板の厚さ」を検知するには以下の如き方法が考えら
れる。一つの方法は上記屈折率の場合と同様に基板の厚
さを光情報記録媒体自体に表示しておき、これを光ピッ
クアップ装置の本体側で読取ることにより検知する方法
である。

また光情報記録媒体の基板の屈折率が知られている場合
は、光ピックアップ自体を用いて以下の如くして基板の
厚さを検知することができる。

基板の屈折率をｎ、基板の物理的厚さをｄとすると、基
板の光学的な厚さはｄ　／　ｎである。

このとき、光ピックアップの対物レンズにフォーカス制
御を行わせるアクチュエーターに、第６図（Ｉ）に示す
ような周波数ｆの鋸歯状の電流を通じて対物レンズを、
第６図（ＩＩ）に示すように規準位置０の周りに±Ｘだ
け変位させる。このときｘ　＜　（ｄ／ｎ）　＜　２ｘ とすると、光スポットは基板の厚さを貫くように移動し
、１方向へ移動するごとに光スポットは基板の表面と記
録面とを横切る。このとき第６図（ＩＩＩ）に示すよう
にフォーカス信号が現れるので、同一方向へ対物レンズ
が移動している間に現れる２つのフォーカス信号の信号
間隔Δｔを検出する。

時間ｔ１からｔｌまでの間に光スポットは２Ｘだけ移動
するが、時間（ｔｌ−ｔｌ）は鋸歯状電流の周期Ｔの１
／２である。従って対物レンズの移動速さ■はＶ　＝　
２ｘ／　（Ｔ／２）＝４ｘ／Ｔ：４ｘｆである。時間Δ
乞は光スポットが光学的距離ｄ／ｎを移動する時間であ
るから、 ｄ／ｎ＝Ｖ　・Δｔ＝４ｘｆ・Δを 従って、基板の厚さｄは４ｎｘｆ・Δｔとして検知する
ことができる。

また、光情報記録媒体の「基板の厚さ及び／又は屈折率
」とその影響によりフォーカス信号に生ずる誤差との関
係も予め実験的に定めることができる。

実施例１ 第１図に示す実施例１は、請求項１の方法の１実施例で
ある。

第１図（Ｉ）は、実施例１の特徴部分を示すブロック図
である。フォーカス制御用の受光素子１０は受光面が２
つの受光部１０Ａ、１０Ｂに２分割されており各受光部
１０Ａ、ＩＯＢからは出力Ａ、Ｂが出力される。

これら出力Ａ、Ｂは差分器１２により（Ａ−８）に変換
される。差分器１２の出力は従来は、そのままフォーカ
ス信号として用いられていたものであり、デフォーカス
量との関係は第１図（ＩＩ）の曲線３０のようになる。

しかし、光ピックアップ光学系設計時に想定されたのと
「基板厚さ及び／又は屈折率の異なる光情報記録媒体」
に光ピックアップが使用さ九ているときには、上記曲線
３０に従ってフォーカス制御を行うと球面収差によりフ
ォーカス制御に誤差が生ずる。

このとき光スポットが正しく記録面上に集束するのが１
例えばＱ′点であるとする。

この実施例では、光情報記録媒体の基板の屈折率は予め
知られている。光情報記録媒体がセットされると、例え
ば第６図に説明したような方法で光情報記録媒体の基板
の厚さが検知される。この検知結果により第１図（ＩＩ
Ｉ）のＱ′点と横軸との距離Ｘが、予め「厚さ」とＸと
の関係を調へて置くことで検知される。

そこで、その検知結果に応じて差分器２０の出力に「誤
差Ｘ」を打ち消す、補正用オフセット信号＋Ｘを電圧信
号として補正用オフセット信号印加手段２２により加え
て第１図（ＩＩ）の曲線３１の如く誤差Ｘを打ち消すよ
うに曲ＮｌＡ３０を上方へずらす。

するとフォーカス信号は００点でＯとなるが、この状態
で正しく記録面上に集束するので、適正なフォーカス制
御が実現できる。

実施例２ 第２図に示す実施例２は請求項２の方法の１実流側であ
る。

この実施例では、受光素子１０の各受光部１０Ａ、１０
Ｂからの出力Ａ、Ｂの一方、この例では出力Ｂを変化さ
せることによりフォーカス信号発生系のゲインを変える
。この実施例でも基板の屈折率は予め知られている。

第２図（ＩＩ）に曲線３０が設計時に想定された基板厚
と屈折率を持つ光情報記録媒体に対する適正なフォーカ
ス制御曲線であり１球面収差の影響によりΔＺのデフォ
ーカスがフォーカス制御に生じた場合を考えると、この
場合、本来Ｑ′点で信号Ａ。

Ｂが互いに等しくなるべきところが球面収差の影響でＡ
、Ｂにアンバランスが生じている。そこで信号Ｂを電圧
制御アンプ２６で変化させることにより誤差を除去する
のである。

即ち、光情報記録媒体の基板の厚さが検知されると、そ
れに応じて制御手段２４から誤差を解消するためのゲイ
ンＫを実現するための制御電圧ｖ０が出力される。この
制御電圧ｖ０は電圧制御アンプ２６に印加される。電圧
制御アンプ２６のゲインには、第２図（ＩＩＩ）に示す
ように制御電圧ｖｃに応じて直線的に変化する。このゲ
インＫにより受光素子１０の出力Ｂかに倍され、フォー
カス信号とデフォーカス量との関係は第２図（ＩＩ）の
曲線３２のように変化してフォーカス誤差が除去される
。

実施例３ 第３図は第１図の実施例の変形例である。第１図の実施
例との差異は、この実施例では光ピックアップに用いら
れる複数種の光情報記録媒体は同一の基板厚さを有し、
光情報記録媒体の種類が変わることにより生ずるフォー
カス制御の誤差を解消するための補正用オフセット信号
が、基板の屈折率検知の結果に基づいて決定される点で
ある。

実施例４ 第４図は第２図の実施例の変形例である。第２図の実施
例との差異は、この実施例では光ピックアップに用いら
れる複数種の光情報記録媒体は同一の基板厚さを有し、
光情報記録媒体の種類が変わることにより生ずるフォー
カス制御の誤差を解消するためのゲインを決定する信号
ｖ０が基板の屈折率検知の結果に基づいて決定される点
である。

なお、実施例１，３の補正用オフセット信号発生手段や
実施例２，４の制御手段は具体的にはマイクロコンピュ
ータ−等で実現できる。

［発明の効果］ 以上１本発明によれば光ピツクアンプに於ける新規なフ
ォーカス信号補正方法を提供できる。この方法は上記の
如き構成となっているから、光情報記録媒体の基板の厚
さ及び／又は屈折率の影響により生ずるフォーカス信号
の誤差を有効に補正して、光情報記録媒体の基板の厚さ
及び／又は屈折率が異なっても良好・適正なフォーカス
制御を実現できる。

上の説明でフォーカス制御はナイフェツジ方式を例にと
って説明したが、本発明は非点収差法によるフォーカス
制御方法にも有効に適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、請求項１の方法の１実施例を説明するための
図、第２図は、請求項２の方法の１実施例を説明するた
めの図、第３図は、請求項１の方法の別実施例を説明す
るための図、第４図は、請求項２の方法の別実施例を説
明するための図、第５図は１発明の詳細な説明するため
の図、第６図は、光情報記録媒体の基板の厚さを検知す
る方法の１例を説明するための図である。 ｉｏ、、、フォーカス制御用の受光素子、１２．、、差
÷イ 図 （］Ｉ） 形？ 叉 （Ｉ） ７π−カルｔ５号 価） も 関

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光情報記録媒体に対して情報の記録・再生または情
   報の記録・再生・消去を行う光ピックアップに於いて、
   光情報記録媒体の基板の厚さ及び／又は屈折率の影響に
   よりフォーカス信号に生ずる誤差を補正する方法であっ
   て、 光情報記録媒体の基板の厚さ及び／又は屈折率を検知し
   、検知結果に応じてフォーカス信号を補正用オフセット
   信号で補正することを特徴とする、光ピックアップに於
   けるフォーカス信号補正方法。 ２、光情報記録媒体に対して情報の記録・再生または情
   報の記録・再生・消去を行う光ピックアップに於いて、
   光情報記録媒体の基板の厚さ及び／又は屈折率の影響に
   よりフォーカス信号に生ずる誤差を補正する方法であっ
   て、 光情報記録媒体の基板の厚さ及び／又は屈折率を検知し
   、検知結果に応じてフォーカス信号発生系におけるゲイ
   ンを補正することを特徴とする、光ピックアップに於け
   るフォーカス信号補正方法。