JPH035923A - 焦点誤差検出方法及び光記録媒体 - 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、光ヘッドの半導体レーザと光記録媒体との複
合共振作用を利用する光記録読取装置において、光ヘッ
ドの焦点を自動的に調整するための焦点誤差の検出方法
及びそこに使用される光記録媒体に関する。

（従来の技術〕 従来から、この種の光ヘッドは、例えば宮沢他：“ＰＣ
Ｍデツキ用半導体レーザピックアップ電子材料、ｐ、６
７．１９７９年２月号にあるように、第１２図に示す構
造になっていた。すなわち、半導体レーザｌからの出射
光がコリメートレンズ２、集光レンズ３を経由して光記
録媒体４上に集光され、この光記録媒体４上での反射光
が上記と逆の光路を経由して半導体レーザ１に帰還し、
このときの光出力が半導体レーザ１の後端に設置された
光検出器５で検知される。６．７は焦点誤差信号、トラ
ック誤差信号を得るための例えばＰＺＴ素子等からなる
ウォーブリング素子である。

発振器８．９はこのフォーブリング素子６．７を駆動し
て光記録媒体４と垂直方向及び水平方向に微小振動させ
るためのものである。位相検波器１０．１１はこの時の
上記した帰還光を位相検波して焦点誤差信号、トラック
誤差信号を得るためのものである。図中の１２は支持バ
ネ、１３は焦点制御用アクチュエータ、１４はトラック
制御用アクチュエータである。

〔発明が解決しようとする課題〕 このように、この光ヘッドでは、焦点誤差信号、トラッ
ク誤差信号を得るために、発振器８．９によってそれぞ
れ異なる周波数ｆ１、ｒ２でウォーブリング素子６．７
を駆動し、位相検波器１０．１１でこの時の上記帰還光
による光出力を位相検波している。

このウォーブリング周波数は、焦点制御、トラック制御
の制御帯域の２０倍以上のものが必要で且つ焦点誤差信
号とトラック誤差信号の干渉を避けるためにそれぞれの
周波数は離れていることが必要である。このため従来で
は、例えばｆ　１．　＝　２０Ｋｔｌｚ、　ｆ　２　＝
　１００　Ｋ）ｌｚに設定されていた。

この結果、第１３図に示すように、ＣＤ（コンパクトデ
イクス）の信号スペクトラム中に特に高い方の周波数（
ｆ２）の帯域が重なり、ウォーブリング信号が再生情報
信号品質を劣化させるという問題があった。

本発明は以上のような点に鑑みてなされたものであり、
その目的は、再生情報信号の品質を向上させると共に、
光ヘッドの簡略化、小型化、低価格化を実現可能にする
ことである。

〔課題を解決するための手段〕

このために本発明の焦点誤差信号検出方法は、半導体レ
ーザの光の波長をλ、光記録媒体基板の光学的屈折率を
ｎとして、光記録媒体にλ／８ｎの深さの第１の溝とλ
／４ｎの深さの第２の溝を形成し、上記半導体レーザか
ら出射する光ビームを上記記録媒体に照射して、上記第
１の溝の検出光出力を基準として、上記光記録媒体の表
面の検出先出力と上記第２の溝の検出光出力との差の成
分を取り出し、焦点誤差信号とするように構成した。

また、光記録媒体は、読み取りのために照射される光の
波長をλとし、上記光記録媒体基板の光学的屈折率をｎ
として、λ／　８　ｎの深さの第１の溝とλ／４ｎの深
さの第２の溝を、読取走査の方向と交差する方向に形成
した。

この光記録媒体の第１の溝と第２の溝は半径方向に伸び
るように、円周方向に交互に複数組設けることができる
。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。第１図はその
一実施例の光学系を示す図である。光ヘッド２０は、レ
ーザダイオード（Ｌ　Ｄ）等の半導体レーザ２１をヒー
トシンクを兼ねたブロック２２により鏡筒２３に取り付
け、その鏡筒２３内にコリメートレンズ２４、集光レン
ズ２５を配置し、更に半導体レーザ２１の背部に光検出
器２６を配置して構成される。なお、ここでは光学系の
みを示したが、光ヘッドとして機能するために、他に当
然ながら焦点制御用アクチュエータ、トラック制御用ア
クチュエータ等が設けられる。

一方、ディスクでなる光記録媒体３０では、光記録媒体
基板３１に５ｂＴｅのような相変化媒体等からなる記録
膜３２が形成され、また同期用溝３３と焦点制御用溝３
４が形成されている。

この光記録系では、強度の異なる光ビーム照射により記
録膜３２に反射率の高い結晶質部３２Ａと反射率の低い
非晶質部３２Ｂの記録が行われる。

読み取りに当たっては、この記録膜３２に基板３Ｉ側か
ら半導体レーザ２Ｉより出射した光ビーム４０のスポッ
トを照射し、その反射光が半導体レーザ２１の活性層に
帰還されるときの複合共振光出力を光検出器２６で検出
する。すなわち、光ビームスポット今、結晶質部３２Ａ
或いは非晶質部３２Ｂで動作させたとき、結晶質３２Ａ
上では半導体レーザ２１が低い電流しきい値から動作を
始めるのに対し、非晶質部３２Ｂではより高い電流しき
い値で動作を始めるので、この光ビームスポットを結晶
質部：（２Ａと非晶質部３２Ｂを交互に通過させること
により、光検出器２６から、記録膜３２面上の反射率の
大小に応じた再生信号を取り出すことができる（第２図
参照）。

なお、上記した活性層への光帰還効率を高めるために、
半導体レーザ２１の光記録媒体３０側端面に、反射防止
膜を付与することが望ましい。

また、光記録媒体３０の半導体レーザ２１側端面に反射
防止膜を付与することにより、帰還光の結合率を増大さ
せ、ＳＮ比を向上させることができる。

第３図は実際に使用される光デイスク媒体の構成を示す
図である。この光デイスク媒体は、第１図で示した光記
録媒体３０をスペーサを介して２枚重ねて構成される。

すなわち、上側記録媒体３０１、下側記録媒体３０２、
スペーサ３０３を有し、上側記録媒体３０１、下側記録
媒体３０２に各々記録膜３２や溝３３．３４が形成され
る。そして、第５図に示すように外側から光ビーム４０
が照射される。

第４図はこの下側記録媒体３０２を示す図であり、同期
用溝３３と焦点制御用溝３４が組で半径方向に伸びるよ
うに形成され、この組が円周方向に複数組（例えば１３
７６組）、等ピッチで形成されている。そしてこの２つ
の溝は、光ヘノド２０に搭載している半導体レーザ２１
のレーザ光の波長をλとし、光記録媒体基板３１の光学
的屈折率をｎとすると、同期用溝３３についてはλ／　
８　ｎだけの深さで、焦点制御用溝３４についてはλ／
４ｎの深さで形成されている。また両溝３３．３４ノ幅
は、そこに照射される光ビームスポットの径とほぼ同じ
か又は太き目に形成されている。

第６図は光ヘッド２０のレンズ２４．２５を除いた半導
体レーザ２１と光記録媒体３ｏのみを示す図であり、レ
ーザ光の干渉の説明図である。半導体レーザ２１から出
射したレーザ光は、後端面２１１と媒体３０の記録膜３
２の面を共振器として動作する。この場合のレーザ２Ｉ
の前端面２１２で反射した光４１と記録膜３２の面で反
射した光４２とが半導体レーザ２１内で干渉するので、
記録膜３２のＸ方向の移動に対して、λ／　２　ｎ毎に
第７図及び第８図に示すように、レーザ出力が零となる
。つまり、周期λ／２の光出力変動を得ることができる
（例えば、Ｉｌ、ＩＪｋｉｔａ、　Ｙ、Ｋａｔａｇｉｒ
ｔ　ａｎｄＹ、Ｕｅｎｉｓｈｉ　：　Ｒｅａｄｏｕｔ　
Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　　Ｍｉｃｒ。

ｏｐｔｉｃａｌ　１ｅａｄ　０ｐｅｒａＬｅｒ　ｉｎ　
Ｂ１−５ｔａｂｌｅ　ｍｏｄｅ、Ｊｐｎ。

Ｊ、Ａ、Ｐ、、　ｖｏｌ　２６−４．　ｐｐ、１１１−
１１６．１９８７．）。

いま、深さλ／　８　ｎの同期用溝３３の底面を光ビー
ムが照射したとき、光４１と４２とが同位相であったと
すると、このとき光検出器２６で検出される出力は最も
高い値ＰＩ（第７図）を示す。

また、このとき記録１ｌ１３２の表面及びλ／４ｎの焦
点制御用溝３４の底面における光出力はＢ２・Ｂ３とな
り、いずれも同期用溝３３の位置（λ／８ｎ）からλ／
　８　ｎだけ離れているので、Ｐ２＝Ｐ３となる。

従って、第９図に示すように、同期用溝３２の通過点か
ら時間ｔｌ（記録膜３２の平面３２１）経過時と、時間
ｔ２（焦点制御用溝３４）経過時を焦点検出点として、
この点での光出力を光検出器２６で検出し、そのときの
光出力Ｐ２、Ｂ３の差（Ｂ２−Ｂ３）を算出することに
より焦点ずれの信号を得ることができる。Ｂ２−Ｐ３＝
’０のとき合焦である。いずれの方向にずれたかはその
極性で知ることができる。

ここで、光記録媒体３０がΔＸだけ位置変化した場合を
考える。第７図で説明したように、同期用溝３３の検出
点から時間（ｌ経過時点の記録膜表面３２１での検出光
出力Ｐ２と時間ｔ２経過時点の焦点制御用溝３４での検
出光出力Ｐ３が等しい時（・印）は合焦（ＯＮ　Ｆｏｃ
ｕｓ）　しているが、そこからΔＸだけ光記録媒体３０
と光へ・７ド２０との間の距離を変化させると、第１０
図に示すように、記録膜表面３２１での検出光出力Ｐ２
、焦点制御用溝３４での検出光出力Ｐ３は、Ｘ印で示す
点になり、焦点ずれ（ＯＦＦ　Ｆｏｃｕｓ　）となる。

以上から、λ／　８　ｎの深さの同期用溝３３の検出信
号を基準に、時間ｔ１経過時の記録媒体表面３２１の検
出光出力と時間ｔ２経過時のλ／４ｎの深さの焦点制御
用溝３４の検出先出力との差を演算し、これが零となる
ように光ヘッド２０の焦点制御方向の位置を制御すれば
、光ヘッド２０と光記録媒体３０との間の相対的位置が
合焦した一定状態に保持される。

第１１図は上記したような光記録媒体３０を作製する方
法を示す図である。まず、（ａ）に示すように、清浄な
ガラス基板５１上に第１の感光性樹脂５２を塗布し、通
常のフォトファブリケーション技術によって焦点制御用
溝３４に相当する位置だけエツチングが可能なような窓
５３を明ける。次に、（ｂ）に示すように、窓５３部分
のガラス基板５１を深さλ／４ｎまでエツチングにより
加工して焦点制御用溝３４′を形成し、この加工が完了
したら第１の感光性樹脂５２を取り除く。次に、（Ｃ１
に示すように、第２の感光性樹脂５４を塗布し、同じ（
通常のフォトファブリケーション技術により、同期用溝
３３に相当する位置だけエツチングが可能なような窓５
５を明ける。このとき、言うまでもなく焦点制御用溝３
４′も光感光性樹脂５４でカバーする。次に、（ｄ）に
示すように、ガラス基板５１を深さλ／　８　ｎまでエ
ツチングにより加工して同期制御用溝３３′を形成し、
この加工が完了したら第２の感光性樹脂５４を取り除く
。以上により、（ｅ）に示すようにガラス原版５６が作
製される。

次に（ｆ）に示すように、＋１１１）で作製したガラス
原版５６の上に、通常のスタンバ製作と同様なメツキ加
工により所望の材料、厚さのスタンバ膜５７を形成し、
これをガラス原版５６から剥離し、成形のために必要な
機械加工を施してｆｇ）に示すスタンバ５８を得る。

従って、このスタンバ５８を図示しない射出成形機に取
り付け、所定のインジェクションを行うことにより、（
ｈｌに示すように同期用溝３３及び焦点制御用溝３４を
有する光記録媒体基板３１が得られる。この後、溝３３
．３４の形成された側に記録間３２が形成される。

なお、トラック制御に関しては、焦点制御用溝３４の円
周方向における後側に、例えばサンプルサーボ用のウォ
ブルマークを溝形成時に作っておけば、容易にそのトラ
ック制御を実現できる。

また、上記した溝３３．３４の製造方法については、こ
れ以外に、λ／　４　ｎ厚さの感光性樹脂を塗布し、こ
れを中間的に露光することより、λ／８ｎｉさの溝を形
成することも可能であり、その製造方法は問わない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明では、従来使用されていた
ウォーブリング周波数が不要となり、データ信号へのフ
ォーブリング信号の漏洩の心配がなくなり、再生信号の
品質を向上させることができる。

また、焦点誤差検出用のウォーブリングアクチュエータ
が不要となるので、光ヘッドの小型化、低価格化を実現
できる また、本発明では第１の溝からの信号を基に、焦点検出
点での出力が同一となるように焦点制御するので、容易
にその焦点制御ができる。焦点引込時においても、第１
の溝と第２の溝が読取走査方向と交差する方向に形成さ
れているので、溝を形成した面が光ヘッドの焦点位置に
入ってきたときは常に第１の溝の信号、媒体の表面の信
号、および第２の溝の信号が捉えられ、合焦状態に入る
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の焦点誤差検出方法を使用した光記録読
取機構の説明図、第２図はその読取の作用説明図、第３
図は光記録媒体の一部切欠き斜視図、第４図は光記録媒
゛体の平面図、第５図は第３図、第４図のＶ−Ｖ線の断
面図、第６図は複合共振形光ヘッドの作用説明図、第７
図と第８図は光検出器で検出される焦点制御時の光出力
の特性図、第９図は焦点制御用の光検出タイミングの説
明図、第１０図は焦点制御動作の説明図、第１１図は光
記録媒体の製造工程の説明図、第１２図は複合共振作用
を利用した従来の光ヘッドの概略構成図、第１３図は第
１２図に示した光ヘツド使用時のＣＤ信号スペクトラｌ
、と焦点制御用、トラック制御用のウォーブリング周波
数の関係を示す特性図である。 ２０・・・光ヘッド、２１・・・半導体レーザ、２１１
・・・半導体レーザの後端面、２１２・・・同前端面、
２２・・・ブロック、２３・・・鏡筒、２４・・・コリ
メートレンズ、２５・・・集光レンズ、２６・・・光検
出器、３０・・・光記録媒体、３０１・・・上側光記録
媒体、３０２・・・下側光記録媒体、３０３・・・スペ
ーサ、３１・・・光記録媒体基板、３２・・・記録膜、
３２１・・・記録膜表面、３３・・・λ／２８ｎ深さの
同期用溝（第１の溝）、３４・・・λ／　８　ｎ深さの
焦点制御用溝（第２の溝）、 ４０．４１．４２・・・光、

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）、光記録媒体基板及び該基板上に形成された記録
   膜からなる光記録媒体と、該光記録媒体に対向して配置
   された半導体レーザと、該半導体レーザから出射し上記
   光記録媒体で反射した光が上記半導体レーザの活性層に
   帰還したときの該半導体レーザの光出力をモニタする光
   検出器とを具備する光記録読取装置において、 上記半導体レーザの光の波長をλ、上記光記録媒体基板
   の光学的屈折率をｎとして、上記光記録媒体にλ／８ｎ
   の深さの第１の溝とλ／４ｎの深さの第２の溝を形成し
   、上記半導体レーザから出射する光ビームを上記記録媒
   体に照射して、上記第１の溝の検出光出力を基準として
   、上記光記録媒体の表面の検出光出力と上記第２の溝の
   検出光出力との差の成分を取り出し、焦点誤差信号とす
   ることを特徴とする焦点誤差検出方法。
2. （２）、光記録媒体基板と該基板上に形成された記録膜
   とから構成される光記録媒体において、読み取りのため
   に照射される光の波長をλとし、上記光記録媒体基板の
   光学的屈折率をｎとして、λ／８ｎの深さの第１の溝と
   λ／４ｎの深さの第２の溝を、読取走査の方向と交差す
   る方向に形成したことを特徴とする光記録媒体。
3. （３）、上記第１の溝と上記第２の溝を半径方向に伸び
   るように、円周方向に交互に複数組設けたことを特徴と
   する特許請求の範囲第２項記載の光記録媒体。