JPH03260922A - 光学式ヘッド装置 - 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］ この発明は、光学的に情報の記録再生を行う光デイスク
装置における光学式ヘッド装置に関し、特にトラッキン
グエラー信号のオフセット補正を施したものに関する。

［従来の技術］ 光デイスク装置は、非接触で情報媒体に同心固状、ある
いは渦巻状に信号を記録もしくは再生するため、トラッ
キングサーボセンサ方式を必要とする。このトラッキン
グサーボセンサ方式については種々の方式が提案されて
いるが、信号ピットまたは案内溝からの回折光を利用し
た方式としてプッシュプル法と呼ばれるものがある。

第６図はプッシュプル法によるトラッキングサーボセン
サ方式の原理を説明する図であり、図において、（１）
は情報記録媒体、（２）は情報記録媒体（１）の中央部
に形成された案内溝、（３）は情報記録媒体（１）の上
記案内溝（２）の形成面と対面して配置され、この案内
溝の中心に集光スポット（４）を形成する対物レンズ、
（５）は対物レンズ（３）の出身・１光側に平行配置さ
れている凸レンズ、（６）は２つの受光面（６ａ）、（
６ｂ）によって構成され、かつ凸レンズ（５）の出射光
側に配置されている二分割光検知器、（７）は二分割光
検知器（６）の２つの受光面（６ａ）、　　（６ｂ）に
それぞれ接続された入力端子（＋）、　　（−）を有し
、この受光面（６ａ）（６ｂ）からの出力に基づいてト
ラッキングエラー信号（ＴＳ）を発生する差動増幅器で
ある。

上記集光スポット（４）は案内溝（２）の両縁によって
回折を受けると、回折光分布（８）（９）を生じ、また
二分割光検知器（６）の面上に投影されて回折分布（１
０）、　　（１１）を生じる。

対物レンズ（３）が案内溝（２）の中心位置にある場合
には、上記回折光分布（８）、　　（９）にしたがって
回折光分布（１０）、　　（１１）の強度は等しくなり
、差動増幅器（７）の出力は零となる。

ところが、情報記録媒体（１）の偏心等によって対物レ
ンズ（３）と案内溝（２）との相対的な位置関係がずれ
た場合には、回折光分布（８）。

（９）が均等でなくなることから、差動増幅器（７）の
出力は正または負となる。従って、この出力を零とする
ようにサーボ動作が行われ、対物レンズ（３）は図に示
すＸ方向に並進変位する。

次に上記プッシュプル法によるトラッキングサーボセン
サ方式の問題点を説明する。第７図は対物レンズ（３）
の中立点（図中の一点鎖線上）に対し、案内溝（２）及
び対物レンズ（３）が距離ｄだけ変位した状態を示す図
である。

この状態では集光スポット（４）が案内溝（２）の中心
にあるにもかかわらず、二分割光検知器（６）の面上に
おいて、投影された回折光分布（１０）、　　（１１）
が２つの受光面（６ａ）。

（６ｂ）に対して均等に入射しなくなり、結果的に差動
増幅器（７）の出力は零にならなくなる。

すなわち、トラッキングオフセットを生じた状態となる
。

第８図は対物レンズ（３）の変位ｄに対するトラッキン
グエラー信号ＴＳを示す図であり、変位ｄが大きくなる
に従ってトラッキングオフセット量も大きくなる。

以上のように、プッシュプル法によるトラッキングサー
ボセンサ方式は回折光を利用した簡単な方式であるが、
対物レンズ（３）のトラッキング方向の変位ｄによって
トラッキングエラー信号（ＴＳ）にオフセットが生じ、
このためトラッキング方向の可動範囲を広くとれないと
いう不都合があった。

このような不都合を改善するものとして従来、例えば第
９図に示された対物レンズ位置検出装置があった。

第９図は従来の対物レンズ位置検出装置の構成図であり
、第９図において、（１２）は例えば半導体レーザー等
の光源、（１３）は光源（１２）からの出射光束（１４
）を平行光とするコリメータレンズ、（１５）はビーム
スプリッタ、（１６）はビームスプリッタ（１５）を透
過した光束（１４Ｘ）を反射する反射ミラー　（１７）
は軸（１８）に回動及び摺動自在に支持されたターンテ
ーブル、（３）はターンテーブル（１７）の偏心位置に
設けられた対物レンズ、（１９）はターンテーブル（１
７）の偏心位置に設けられた発光ダイオード、（２０）
は発光ダイオード（１つ）の光を受光する２つの受光面
（２０ａ）、　　（２０ｂ）を有する対物レンズ位置検
出用二分割光検知器、（６）は情報記録媒体（１）で反
射され、同じ経路を通りビームスプリッタ（１５）で反
射された光束（１４Ｙ）を受光する２つの受光面（６ａ
）（６ｂ）を有するトラッキングエラー検出用二分割検
出器、（２１）は二分割光検出器（２０）の２つの受光
面（２０ａ）、　　（２０ｂ）にそれぞれ接続された入
力端子（＋）、　　（−）を有し、この受光面（２０ａ
）、　　（２０ｂ）からの出力に基づいて対物レンズ位
置検出信号（ＬＰＳ）を発生する差動増幅器、（７）は
二分割光検出器（６）の２つの受光面（６ａ）、　　（
６ｂ）にそれぞれ接続された入力端子（＋）、　　（−
）を有し、この受光面（６ａ）、（６ｂ）からの出力に
基づいてトラッキングエラー信号（ＴＳ）を発生する差
動増幅器、（２２）は上記差動増幅器（２１）、　　（
７）にそれぞれ接続された入力端子（＋）、　　（−）
を有し、それぞれの差動増幅器（２１）、　　（７）か
ら出力された対物レンズ位置検出信号（Ｌ　Ｐ　Ｓ）と
トラッキングエラー信号（ＴＳ）に基づいてトラッキン
グオフセットのないトラッキングエラー信号（Ｃ−ＴＳ
）を出力する差動増幅器である。

次に上記第９図に示す対物レンズ位置検出装置の動作を
説明する。光源（１２）からの出射光束（１４）は、コ
リメータレンズ（１３）、ビームスプリッタ（１５）を
通って反射ミラー（１６）で反射され、この反射光束（
２６）は対物レンズ（３）を透過して情報記録媒体（１
）で反射される。

この反射光束はもとの光路を戻りビームスプリッタ（１
５）で反射され、トラッキングエラー検出用二分割検知
器（６）の２つの受光面（６ａ）。

（６ｂ）に入射する。差動増幅器（７）はトラッキング
エラー検出用二分割光検出器（６）の２つの受光面（６
ａ）、　　（６ｂ）からの出力に基づいてトラッキング
エラー信号（ＴＳ）を発生する。

このトラッキングエラー信号（ＴＳ）は第１０図（ａ）
に示すように、対物レンズ（１９）の変位ｄに対してト
ラッキングオフセットを生した波形となる。

一方、対物レンズ（３）を保持するターンテーブル（１
７）は軸（１８）を中心にトラッキング方向に回動する
ことによってトラッキング動作を行う。このターンテー
ブル（１７）に設けられた発光ダイオード（１つ）から
の出射光束（３５）は対物レンズ位置検出用二分割検知
器（２ｏ）の２つの受光面（２０ａ）、　　（２０ｂ）
によって受光される。差動増幅器（２１）は対物レンズ
位置検出用二分割光検出器（２０）の２つの受光面（２
０ａ）、　　（２０ｂ）からの出力差に基づイテ、第１
０図（ｂ）に示すような対物レンズ位置検出信号（Ｌ　
Ｐ　Ｓ）を発生する。

差動増幅器（２２）は差動増幅器（２１）及び差動増幅
器（７）から得られたトラッキングエラー信号（ＴＳ）
及び対物レンズ位置検出信号（ＬＰＳ）を演算すること
により、第１０図（ｃ）に示すように対物レンズ（３）
のトラッキング方向の変位ｄにかかわらず常にトラッキ
ングオフセットのない補正されたトラッキングエラー信
号（ＣＴＳ）を得ることができ、このため、トラッキン
グ方向の可動範囲を広くとることが可能となる。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のオフセット補正装置は以上のように構成されてい
るので以下に示すような課題があった。

１つはターンテーブル（１７）のフォーカス方向の位置
変化で対物レンズ位置検出信号（ＬＰＳ）の感度が変化
する点である。つまり情報記録媒体（１）へのフォーカ
ス制御によりターンテーブル（１７）が上下に移動する
が、その結果、発光ダイオード（１９）と対物レンズ位
置検出用二分割光検知器（２０）との距離が変化して、
対物レンズ位置検出信号（ＬＰＳ）の感度が変化するの
である。

対物レンズ位置検出信号（Ｌ　Ｐ　Ｓ）による補正は通
常一定ゲインで行われるので、対物レンズ位置検出信号
（Ｌ　Ｐ　Ｓ）の感度変化によりトラッキングエラーの
オフセットが完全に行えなくなってしまう。

また、プッシュプル法でのトラッキングエラー信号のオ
フセットの発生は従来技術で説明した以外に情報記録媒
体（１）が傾いた場合にも発生するが、従来のような構
成では情報記録媒体（１）の傾きに対しオフセットの補
正信号を得ることは出来ない。

更に、光源（１２）の他に発光ダイオード（１つ）とい
う別の光源が必要であるため、寸法的制約がある場合に
不利であり、コスト的にも割高である。

発明の目的 この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので別光源を必要とせず記録再生に用いない部分の光
束を用いて高精度なトラッキングエラー信号の補正信号
を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る光学式ヘッド装置は記録再生に用いない
部分の光束を対物レンズに設けられたレンズ部分により
情報記録媒体に照射し、反射光束をトラッキングエラー
信号の補正信号として用いたものである。

［作用コ この発明における光学式ヘッド装置は記録再生用の光束
以外に情報記録媒体に照射する光束を有し、この光束の
情報記録媒体からの反射光を二分割光検知器で受光して
、その差信号でトラッキングエラー信号のオフセットを
補正する構成としたため、ターンテーブルのフォーカス
方向の変位の影響を受けずに対物レンズの並進移動や情
報記録媒体の傾きによるトラッキングエラー信号の補正
を行うことを可能とする。

［実施例コ 以下この発明の実施例を図について説明する。

第１図は実施例の光学系及び信号接続図を示したもので
ある。図において（１２）は光源である半導体レーザ、
（１３）はコリメータレンズ、（１５）は光束分割のた
めのビームスプリッタである。

（３）は対物レンズであり、情報記録再生を行う光束（
３３ａ）を集束するための第一のレンズ部（３ａ）と、
第一のレンズ部（３ａ）を挟むように一対の第二のレン
ズ部（３ｂ）、　　（３ｃ）とを備える。第一のレンズ
部（３ａ）と第二のレンズ１ ２ 部（３ｂ）、（３ｃ）はほぼ直線上に並んでおり、その
方向はほぼ案内溝（２）と平行な方向である。

（５）は凸レンズであり、（６）、　　（３０）。

（３１）は二分割の光検知器である。このうち（６）は
トラッキングエラー信号を得るための第一の二分割光検
知器、（３０）、　　（３１）はオフセット補正信号を
得るための一対の第二の二分割光検知器である。第二の
二分割光検知器（３０）。

（３１）は対物レンズ（３）の第二のレンズ部（３ｂ）
、　　（３ｃ）と同様、第一の二分割光検知器（６）を
挟むように略直線上に配置されており、各々の二分割光
検知器の分割線は案内溝（２）を検知器上に投影した方
向と平行である。そして第二の二分割光検知器（３０）
、　　（３１）の位置は第一のレンズ部（３ａ）を通過
してきた光束（４０ａ）と第二のレンズ部（３ｂ）、　
　（３ｃ）を通過してきた光束（４０ｂ）、　　（４０
ｃ）を受光する位置に配置されているが第一の二分割光
検知器（６）と第二の二分割光検知器（３０）、（３１
）が干渉しないように各光検知器（６）、　　（３０）
、（３１）は互いに所定距離だけ離れて設置されており
、また各光束（４０ａ）、　　（４０ｂ）、　　（４０
ｃ）が離れて出射され、光検知器（６）、　　（３０）
、　　（３１）に受光するようにビームスプリッタ（１
５）にウェッジプリズム（３２）が取り付けられている
。

次にこのウェッジプリズム（３２）の作用について第２
図と共に説明する。第２図は第１図の光学系をχ軸方向
から見た図である。情報記録媒体（１）からの反射光束
は対物レンズ（３）を通過し、ビームスプリッタ（１５
）で反射される。そしてウェッジプリズム（３２）に入
射するがウェッジプリズム（３２）の綾は第一のレンズ
部（３ａ）を通過した記録再生用の光束（３９ａ）と、
第二のレンズ部（３ｂ）、　　（３ｃ）を通過した記録
再生に用いない光束（３９ｂ）、　　（３９°Ｃ）との
境界部になり、周辺部すなわち光束（３９ｂ）。

（３９ｃ）が通過する部分に傾斜がつけられている。そ
のため光束（３９ｂ）、　　（３９ｃ）は光軸中心より
離れる方向に曲げられ、第一の二分割光検知器（６）と
第二の二分割光検知器（３０）（３１）の位置が干渉す
るのを防いでいる。

次に信号の演算部について説明する。第１図において、
（７）はトラッキングエラー信号（ＴＳ）を得るための
差動増幅器、（３４）、　　（３５）は光束（４０ｂ）
、　　（４０ｃ）の位置に比例した信号を生成する差動
増幅器、（３６）は加算増幅器、（３７）はゲイン調整
のための増幅器である。そして（２２）は、増幅器（３
６）より得られた補正信号（Ｌ　Ｐ　Ｓ）とトラッキン
グエラー信号（ＴＳ）の差信号を生成する差動増幅器で
ある。

次に上記実施例の動作について説明する。

半導体レーザ（１２）から出射された光束はコリメータ
レンズ（１３）で平行光となり、ビームスプリッタ（１
５）を通過し対物レンズ（３）で情報記録媒体（１）に
集光される。平行光束（１４）は第一のレンズ部（３ａ
）及び第二のレンズ部（３ｂ）、　　（３ｃ）に入射し
、第一のレンズ部（３ａ）を通過した光束（３３ａ）が
情報記録媒体（１）上に集光されているとき、第二のレ
ンズ部（３ｂ）、　　（３ｃ）を通過した光束（３３ｂ
）。

（３３ｃ）も情報記録媒体（１）近傍に集束している。

情報記録媒体（１）からの反射光は再び対物レンズ（３
）を通過し、ビームスプリッタ（１５）で反射される。

すなわち、前記反射光は対物レンズ（３）の第１〜第３
のレンズ部（３ａ）〜（３ｃ）を通過しビームスプリッ
タ（１５）で反射され、更にウェッジプリズム（３２）
を通して出射する。このうち第二のレンズ部（３ｂ）（
３ｃ）を通過した光束は前記ウェッジプリズム（３２）
で偏向される。

そして、凸レンズ（５）で集束ビームとなり光検知器（
６）、　　（３０）、　　（３１）に入射する。

第一のレンズ部（３ａ）を通過した記録再生用の光束は
第一の二分割光検知器（６）に光束（４０ａ）のように
入射し、差動増幅器（７）で２個の光検知器（６ａ）、
　　（６ｂ）の差信号を生成することにより、トラッキ
ングエラー信号（ＴＳ）が得られる。一方第二のレンズ
部（３ｂ）、　　（３ｃ）を通過した光束は各々第二の
二分割光検知器（３］　５ ６ ０）、　　（３１）に光束（４０ｂ）、　　（４０ｃ）
のように入射し、第二の二分割光検知器（３ｏ）（３１
）の各々の２個の光検知器（３０ａ）。

（３０ｂ）、　　（３１ａ）、　　（３１ｂ）の差信号
を差動増幅器（３４）、　　（３５）で生成し、その和
信号を加算増幅器（３６）で生成することにより光束（
４０ｂ）、　　（４０ｃ）の光検知器上での位置信号が
得られる。

この信号は記録再生用の第一の光検知器（６）上での光
束（４０ａ）の位置信号に比例しているので増幅器（３
７）で適当な大きさに調整することによりトラッキング
エラー信号（ＴＳ）のオフセット補正信号（Ｌ　Ｐ　Ｓ
）となり、差動増幅器（２２）でトラッキングエラー信
号（ＴＳ）とオフセット補正信号（Ｌ　Ｐ　Ｓ）の差信
号を生成することによりトラッキングオフセットのない
トラッキングエラー信号（Ｃ−ＴＳ）かえられる。

次に上記動作におけるオフセットが生じた場合について
第３図と共に説明する。

第３図では第一の検知器上の光束（４０ａ）が対物レン
ズ（３）の並進移動または情報記録媒体（１）の傾き等
の理由により移動し、トラッキングエラー信号（ＴＳ）
には従来例で示したようなトラッキングオフセットが発
生している。

このとき第二の二分割光検知器（３０）、　　（３１）
上の光束（４０ｂ）、　　（４０ｃ）も光束（４０ａ）
と同様に移動しており、差動増幅器（３４）（３５）か
ら位置のずれに比例した信号が出力される。そこで加算
増幅器（３６）、増幅器（３７）により、トラッキング
エラー信号（ＴＳ）に発生しているオフセットと同じ補
正信号（ＬＰＳ）を生成し、差動ま曽幅器（２２）でト
ラッキングエラー信号（ＴＳ）と補正信号（Ｌ　Ｐ　Ｓ
）との差信号を生成することにより、オフセット成分が
除去されたトラッキングエラー信号（Ｃ−ＴＳ）が得ら
れる。

次に対物レンズ（３）について説明する。対物レンズ（
３）は第１図に示すように第一のレンズ部（３ａ）と第
二ルンズ部（３ｂ）、　　（３ｃ）を有しているが、第
一のレンズ部（３ａ）と第二のレンズ部（３ｂ）、　　
（３ｃ）の焦点距離を若干異なるように設定する。

以下、対物レンズ（３）の作用について第４図と共に説
明する。プッシュプル信号は情報記録媒体（１）からの
反射光の０次光と±１次光の干渉によって得られ、情報
記録媒体（１）に焦点が合っている場合には光束（４０
ａ）に示すような回折光分布となり、左右の強度の差が
プッシュプル信号である。

ところで、もし第一のレンズ部（３ａ）と第二のレンズ
部（３ｂ）、　　（３ｃ）の焦点距離が等しい場合。光
束（４０ｂ）、　　（４０ｃ）に示すように第二の光検
知器（３０）、　　（３１）上にも第一の光検知器（６
）上と同様の回折光分布が得られ、補正信号（Ｌ　Ｐ　
Ｓ）にもプッシュプル信号が重畳してしまう。補正信号
（ＬＰＳ）とトラッキングエラー信号（ＴＳ）とは同相
であるのて差動増幅器（２２）によりトラッキングエラ
ー信号（Ｃ−ＴＳ）が大幅に減衰してしまう。そこで第
一のレンズ部（３ａ）と第二のレンズ部（３ｂ）、　　
（３Ｃ）との焦点距離を若干異なるように設定し、第５
図に示すように第一のレンズ部（３ａ）を通過した記録
再生用の光束（３３ａ）がフォーカシングサーボにより
常に情報記録媒体（］）上に焦点が合っているのに対し
、第二のレンズ部（３ｂ）。

（３Ｃ）を通過した光束（３３ｂ）、　　（３３ｃ）は
情報記録媒体（１）上に焦点が合っていない。

そのため第二の二分割検知器（６）に入射した光束（４
０ａ）の回折光分布はえられず、第２の二分割光検知器
（３０）、　　（３，１）に入射した光束（４０ｂ）、
　　（４０ｃ）には第一の二分割光検知器（３０）、　
　（３１）上の光束（４０ｂ）、　　（４０ｃ）の位置
信号が直流信号として得られる。これにより、差動増幅
器（２２）より充分なレベルのトラッキングエラー信号
（Ｃ−ＴＳ）が得られる。

なお、上記実施例では第二のレンズ部として（３ｂ）、
　　（３ｃ）の２つ用いた場合について説明したが、特
に２つである必要はなく、１つの場合でも十分に効果を
得ることができる。また、つ９ ０ エツジプリズム（３２）の傾斜角については図ではわか
り易くするために大きく描いたが、微小角とすることで
第一の光検知器（６）と第二の光検知器（３０）、　　
（３１）とを隣接して配置することができるので第一及
び第二の光検知器を同一パッケージ内に組み込むことが
可能である。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば対物レンズを通過した光
束を用いてトラッキングエラー信号のオフセット補正信
号を得ているので新たに光源を必要とせずに対物レンズ
の並進移動に伴うオフセットの補正が可能なことに加え
、情報記録媒体の傾きによるオフセットの補正も行える
効果がある。

更に第一のレンズ部と第二のレンズ部は同一の対物レン
ズに形成されているので、ターンテーブルの焦点制御の
ための移動に対しても情報記録媒体上での光束の様子に
変化はなく、ターンテーブルのフォーカス方向の位置に
依存しないオフセット第１図はこの発明の一実施例によ
る光学式ヘッド装置の光学系の斜視図及び信号接続図、
第２図は第１図の光学系の部分の正面図、第３図は第１
図における信号の演算を説明するための信号接続図、第
４図は第１図において対物レンズの３つのレンズ部の焦
点距離が等しい場合の不都合を説明するための信号接続
図、第５図は第１図において合焦時に情報記録媒体に照
射される光束を示した光学系の一部の正面図、第６図、
第７図はプッシュプル法によるトラッキングサーボセン
サ方式の原理を説明するための光路図、第８図は第６図
、第７図のトラッキングサーボセンサ方式の信号波形図
、第９図は従来のトラッキングエラー信号のオフセット
補正機構を備えた光学式ヘッド装置の斜視図及び信号接
続図、第１０図は第９図の各部の信号波形図である。

図において、（１）は情報記録媒体、（２）は案内溝、
（３）は対物レンズ、（３ａ）は第一のレンズ部、（３
ｂ）、　　（３ｃ）は第二のレンズ部、（６）は、第一
の二分割光検知器、（３０）、（３１）は第二の二分割
光検知器、（１２）は光源、（１５）はビームスプリッ
タ、（３２）はウェッジプリズム、（３３ａ）は情報記
録再生用光束、（３３ｂ）、　　（３３ｃ）　は情報記
録再生ｔ、：用いない光束、（２２）、　　（３４）、
　　（３５）は差動増幅器である。

なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　光源からの光束を分岐するビームスプリッタと前記ビ
   ームスプリッタの透過光束を集光して情報記録媒体に射
   出し、該情報記録媒体からの反射光束を入射する対物レ
   ンズと、前記対物レンズに入射した反射光束を前記ビー
   ムスプリッタを介して受光するトラッキングエラー検出
   用の第一の二分割光検知器とを有した光学式ヘッド装置
   において前記対物レンズは、前記光源からの光束のうち
   、情報記録再生に用いる光束を情報記録媒体に出射する
   ための第一のレンズ部と、情報記録再生に用いない光束
   を情報記録媒体に出射するための第一のレンズ部と焦点
   距離の異なる少なくとも一つの第二のレンズ部を備え、
   前記第一、第二のレンズ部を情報記録媒体の案内溝ある
   いは情報ピット列とほぼ平行に配置し、前記第二のレン
   ズ部に入射した情報記録媒体からの反射光束と前記情報
   記録再生に用いる光束とを分離するための光軸を偏向す
   るウェッジプリズムを備え、さらに該反射光束を検知す
   るための第二の二分割光検知器を設け、前記第一及び第
   二の二分割光検知器の分割線を該第一、第二の二分割光
   検知器上に投影された情報記録媒体の案内溝に平行にな
   るように設定し、第二の二分割検知器の分割された各々
   の光検知器の差信号により、トラッキングエラー信号の
   オフセット補正信号を得、第一の二分割光検知器の分割
   された各々の光検知器の差信号から得られたトラッキン
   グエラー信号から前記オフセット補正信号を減算するよ
   うにしたことを特徴とする光学式ヘッド装置。