JPH0370859B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、光学式ビデオデイスクプレーヤなど
において、光源から照射された光が対物レンズ等
を介して光デイスク等の記録媒体上の情報トラツ
ク上に正しく集光しているかどうかを検出するた
めに用いるフオーカスおよびトラツキング誤差検
出装置に関する。

〔発明の背景〕

光学式ビデオデイスクプレーヤ等においては、
その記録・再生に当つて、レーザ等の光源からの
光束を光学系により微小スポツトとしてデイスク
の情報トラツク上に常に正しく集光する必要があ
り、そのためのフオーカスおよびトラツキング誤
差検出装置が備えられている。

第１図はNational Technical Report Vol.28
No.３ June 1982に見られる従来のフオーカスお
よびトラツキングの誤差検出装置を示す構成図で
ある。第１図において、１は半導体レーザ光源、
２はコリメートレンズ、３は発散光、４は平行
光、５は偏光ビームスプリツタ、６は４分の１波
長板、７は対物レンズ、８は光デイスク、９は情
報トラツク、１０は反射光、１１は平行光、１２
は凸レンズ、１３はミラー、１４は凹レンズ、１
５はフオーカス誤差信号、１６と１７は２分割受
光素子、１８はトラツキング誤差信号、１９と２
０は２分割受光素子、である。

次に動作について簡単に説明する。光源には半
導体レーザ光源１が用いられる。コリメートレン
ズ２は光源の発散光３を集光して平行光４に変換
する集光レンズである。平行光４は、偏光ビーム
スプリツタ５、４分の１波長板６を通過し、対物
レンズ７によつて絞り込まれ、デイスク８におけ
る情報トラツク９上に照射する情報トラツク９か
らの反射光１０は対物レンズ７によつて集光され
て再び平行光１１となり、４分の１波長板６を通
過後、偏光ビームスプリツタ５で反射される。こ
の平行光１１は凸レンズ１２を通過後ミラー１３
で２分割され、一方は凹レンズ１４を経てフオー
カス誤差信号１５を得るための２分割受光素子１
６，１７に、他方はトラツキング誤差信号１８を
得るための２分割受光素子１９，２０に導かれ
る。図には示されてはいないが、これらの誤差信
号１５，１８は、フイードバツク制御に用いら
れ、対物レンズ７をｘ軸、ｙ軸方向に動かすこと
によりフオーカスサーボ、トラツキングサーボを
行なう。

ところで、再生専用のビデオデイスク等で用い
られるフオーカス誤差信号検出方式としては、円
柱レンズを用いる非点収差方式が良く知られてい
る。この方式は反射光のフアーフイールド像の形
状の変化を利用して誤差信号を得るものであり、
フオーカス感度が高いという特徴がある。ところ
が、トラツキング用としてのデイスク８に設けら
れてあるλ／８の溝のトラツク９によつて一次元
方向の回折を受けるために、この回折の影響がフ
オーカス誤差信号に外乱として混入し、フオーカ
ス精度が劣化する。その結果、トラツキング誤差
信号の品質が悪くなりトラツキングの引込み時や
検索時にサーボ系が不安定となる要因になる。こ
の影響は、非点収差方式のように反射光のフアー
フイールド像からフオーカス誤差信号を得る方式
の方が大きい。

そのため、第１図に示した反射光学系では、凸
レンズ１２と凹レンズ１４による反射光の結像位
置に２分割受光素子１６，１７を設けフオーカス
誤差信号１５を得るようにする。反射光の結像位
置では、デイスク８上の像に対して共役な像がで
きるため、溝トラツク９による回折の影響はかな
り軽減でき、フアーカス精度を高めることができ
る。

次に、トラツキング誤差信号１８の検出につい
て述べる。

第２図は溝トラツク９を横切つた時のフアーフ
イールド像２１の変化を示したものである。実際
には、光学系側からみて凸部に信号の記録再生が
行なわれる。

溝トラツク９の深さは半導体レーザ１の波長λ
に対して、λ／８の光学的距離をもち、溝と溝間
からの両反射光にはπ／２の位相差がある。この
位相差π／２の位相差をもつ溝トラツク９の端に
光が入射したとき、反射光のフアーフイールド像
２１では、その方向に光強度の強いところが移
る。したがつて、この光強度の変化を第１図に示
した光学系に示す２分割受光素子１９，２０で検
出し、両受光素子１９，２０の受光量の差からト
ラツキング誤差信号１８を得ることができる。

このように、従来のフオーカスおよびトラツキ
ング誤差検出装置では、ミラー１３により光束を
異なつた方向に２分割し、それぞれの光束を受け
るために、フオーカス誤差信号１５を得るための
２分割受光素子１６，１７とトラツキング誤差信
号１８を得るための２分割受光素子１９，２０と
を別々の位置にそれぞれ独立して配置しなければ
ならない。そのため受光素子や調整機構などの部
品点数が多くなり、光学系が大形になり、調整箇
所がふえるといつた欠点があつた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上述した欠点を除去し、フオ
ーカス信号を得るための２分割受光素子とトラツ
キング誤差信号を得るための２分割受光素子とを
同一平面上に近接させて配置して光学系を小形に
構成し、しかも常に正確に正しく動作するフオー
カスおよびトラツキング誤差検出装置を提供する
ことにある。

〔発明の概要〕

本発明のフオーカスおよびトラツキング誤差検
出装置は、光源から射出された光を集束させて、
デイスク記録面の情報トラツク上に照射させる対
物レンズと、該対物レンズと該光源との間に配置
され、前記光源からの光を該対物レンズに導くと
共に、前記情報トラツクで反射され、該対物レン
ズで集光された反射光を分割受光素子に導くビー
ムスプリツタと、該ビームスプリツタと該分割受
光素子との間に配置され、前記情報トラツクにお
けるトラツク中心線に光学的に対応する直線によ
り分割された、互いに性質の異なる第１の回折格
子面と第２の回折格子面を同一平面上に有する回
折格子とを具備し、第１の回折格子面で回折され
た回折光と、第２の回折格子面で回折された回折
光の光量分布の変化を検出することにより、前記
対物レンズの情報トラツクに対するフオーカスお
よびトラツキング誤差信号を得るように構成した
ことを特徴としている。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細
に説明する。

第３図は本発明の一実施例を示す斜視図、第４
図ａは第３図における回折格子２２の正面図、第
４図ｂは同側面図、第４図ｃは第４図ｂの部分的
拡大図、第５図は光束１１に対する回折格子２２
の位置関係を示す回折格子２２の正面図、第６図
は分割受光素子２８および信号処理を示す構成図
である。

第３図において、デイスク８の反射光１０を偏
光ビームスプリツタ５で反射させるまでは、第１
図に示した従来の光学的記録再生装置と同じ構成
であり、第１図に示す符号と同一符号は同一光学
部材を表わす。さらに、２２は回折格子、２２ａ
は第１の回折格子面、２２ｂは第２の回折格子
面、２３はトラツク中心線に光学的に対応する直
線、２７は検出レンズ、２８は分割受光素子、で
ある。

つづいて回折格子２２について説明する。

この回折格子２２は、回折格子面が情報トラツ
ク中心線と光学的に対応する直線２３により分割
された、互いに性質の異なる第１の回折格子面２
２ａと第２の回折格子面２２ｂを同一平面上に有
するよう構成されている。本実施例においては、
第２の回折格子面２２ｂとして、回折格子が形成
されていない面とし、第１の回折格子面２２ａの
み回折格子が形成されている面とした。

第１の回折格子面２２ａに形成された回折格子
は第４図に示すように、表面が凸凹形状をなした
透過型の回折格子であり、凸部の幅ｂと凹部の幅
ａが等しく、かつ凸部と凹部の高さの差ｈと、光
源の波長λおよび回折格子の屈折率ｎとの間に ｈ＝λ／２（ｎ−１） なる関係を満足するよう構成されている。凸部の
幅ｂと凹部の幅ａが等しい回折格子面において光
が回折されると偶数次（０次を除く）回折光は光
量が０となる。また、凸部と凹部の高さの差ｈが
λ／２の光学的距離をもつ回折格子面において光
が回折されると凸部の透過光と凹部の透過光との
間にはπの位相差が生じるため０次回折光の光量
は０になる。しかるに両者の性質を兼ね備えた回
折格子面を用いた場合、透過光は０次及び偶数次
回折光の光量は０となり、±１次回折光の光量の
みが十分得られるようになる。すなわち、該回折
格子面を通過した光は２方向に分割して回折され
る。

ところで、本実施例で用いられる回折格子２２
は、分光用のそれとは異なり、１mmあたり数本〜
数十本程度の比較的粗い格子であるから、ルーリ
ングエンジンを用いずに、ガラスエツチングやガ
ラス蒸着等の手法により安価にかつ容易に製作す
ることができる。

以上のことを踏まえて本実施例における動作に
ついて説明する。デイスク８における情報トラツ
ク９上で反射された反射光１０が偏光ビームスプ
リツタ５で反射するまでは第１図に示す従来の光
学的記録再生装置と同様の動作を行なう。偏光ビ
ームスプリツタ５で反射された後、光束１１は第
５図に示すように回折格子２２に入射する。この
とき第１の回折格子面２２ａに入射した光束は該
回折格子面２２ａにより回折され＋１次光２４と
−１次光２５とに２分割される。また、第２の回
折格子面２２ｂに入射した光束は、該回折格子面
２２ｂには回折格子が形成されていないために、
回折を受けず透過され０次光２６となる。そして
＋１次光２４、−１次光２５、０次光２６はそれ
ぞれ検出レンズ２７によつて集束光となり、分割
受光素子２８の各受光面に入射する。

この分割受光素子２８は、＋１次光２４の受光
面２８ａと、−１次光２５の受光面２８ｂと、デ
イスク８における情報トラツク９のトラツク中心
線と光学的に対応する直線２９による２領域に分
割された、０次光の受光面２８ｃ，２８ｄとによ
り構成されている。

各受光面に入射した光束はそれぞれ電気信号に
変換され、第６図に示すように信号処理される。
すなわち従来例で説明した原理と同様に、フオー
カス誤差信号１５は、受光面２８ｃ，２８ｄの出
力の差から得られる。また、トラツキング誤差信
号１８は、受光面２８ｃ，２８ｄの加算信号３０
と、受光面２８ａ，２８ｂの加算信号３１を適当
に増幅した信号３２との差から得られる。

次に本発明において用いる回折格子および受光
素子の他の構成例について述べる。

第７図、第９図、第１１図はそれぞれ他の構成
例を示す回折格子の正面図、第８図、第１０図、
第１２図はそれぞれ第７図、第９図、第１１図に
示した回折格子に対応する分割受光素子および信
号処理を示す構成図、である。

第５図では、回折格子２２の境界線２３に対し
て、格子線３３の方向が垂直であるが、第７図の
ように、回折格子３４の境界線３５に対して格子
線３６の方向を平行としてもよい。この場合に
は、第８図に示した分割受光素子３７を用いれば
よい。

また、第９図のように、互いに格子間隔が異な
る２つの回折格子面３８ａ，３８ｂで構成される
回折格子３８を用いることもできる。この場合に
は、例えば第１０図に示した分割受光素子３９を
用いればよい。

さらに、第１１図のように、互いに格子線の向
きが異なる２つの回折格子面４０ａ，４０ｂで構
成される回折格子４０を用いることもできる。こ
の場合には、例えば第１２図に示した分割受光素
子４１を用いればよい。

このように、互いに性質の異なる２つの回折格
子面を有する回折格子を用いた場合には、少なく
とも４つ以上の回折光が得られ、それらの内２つ
をフオーカス検出用に、残りの２つをトラツキン
グ検出用に使用することができるので、信号処理
もより簡単になる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、回折格
子で回折された回折光の光量分布の変化を検出す
ることにより、対物レンズの情報トラツクに対す
るフオーカスおよびトラツキング誤差信号を検出
するために、フオーカス信号を得るための２分割
受光素子とトラツキング誤差信号を得るための２
分割受光素子とを同一平面上に近接させて配置す
ることができるので、受光素子や調整機構などの
部品点数が減り、光学系が小型になり、調整箇所
が減るといつた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はフオーカスおよびトラツキング誤差検
出装置の従来例を示す構成図、第２図は反射光の
フアーフイールド像の説明図、第３図は本発明の
一実施例を示す斜視図、第４図ａは第３図におけ
る回折格子２２の正面図、第４図ｂは同側面図、
第４図ｃは第４図ｂの部分的拡大図、第５図は回
折格子２２の正面図、第６図は分割受光素子２８
および信号処理を示す構成図、第７図、第９図、
第１１図はそれぞれ本発明において用いる回折格
子の他の構成例を示す構成図、第８図、第１０
図、第１２図は同じく分割受光素子および信号処
理の他の構成例を示す構成図、である。 １……半導体レーザ光源、２……コリメートレ
ンズ、３……発散光、４……平行光、５……偏光
ビームスプリツタ、６……４分の１波長板、７…
…対物レンズ、８……光デイスク、９……情報ト
ラツク、１０……反射光、１１……平行光、１２
……凸レンズ、１３……ミラー、１４……凹レン
ズ、１５……フオーカス誤差信号、１６，１７…
…２分割受光素子、１８……トラツキング誤差信
号、１９，２０……２分割受光素子、２１……反
射光のフアーフイールド像、２２……回折格子、
２２ａ……第１の回折格子面、２２ｂ……第２の
回折格子面、２３……直線、２４……＋１次光、
２５……−１次光、２６……０次光、２７……検
出レンズ、２８……分割受光素子、２８ａ〜２８
ｄ……受光面、２９……直線、３３……格子線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光源から射出された光を集束させて、デイス
   ク記録面の情報トラツク上に照射させる対物レン
   ズと、該対物レンズと前記光源との間に配置さ
   れ、該光源からの光を前記対物レンズに導くと共
   に、前記情報トラツクで反射され、対物レンズで
   集光された反射光を分割受光素子に導くビームス
   プリツタと、前記情報トラツクにおけるトラツク
   中心線に光学的に対応する直線により分割され
   た、互いに性質の異なる第１の回折格子面と第２
   の回折格子面を同一平面上に有する回折格子とを
   具備し、前記第１の回折格子面で回折された回折
   光と、第２の回折格子面で回折された回折光の光
   量分布を検出することにより、前記対物レンズの
   情報トラツクに対するフオーカスおよびトラツキ
   ング誤差信号を検出するようにしたことを特徴と
   するフオーカスおよびトラツキング誤差検出装
   置。 ２ 前記回折格子は、表面が凸凹形状をなした透
   過型の回折格子であり、凸部の幅と凹部の幅が等
   しく、凸部と凹部の高さの差ｈと、前記光源の波
   長λおよび回折格子の屈折率ｎとの間に ｈ＝λ／２（ｎ−１） なる関係を満足するようにしたことを特徴とす
   る、特許請求の範囲第１項に記載のフオーカスお
   よびトラツキング誤差検出装置。 ３ 前記回折格子の第１の回折格子面と第２の回
   折格子面のうちの一方は、回折格子が形成されて
   いない面としたことを特徴とする、特許請求の範
   囲第１項に記載のフオーカスおよびトラツキング
   誤差検出装置。 ４ 前記回折格子は、互いに格子線の向きが異な
   るように形成された第１の回折格子面と第２の回
   折格子面から成ることを特徴とする、特許請求の
   範囲第１項に記載のフオーカスおよびトラツキン
   グ誤差検出装置。 ５ 前記回折格子は、互いに格子間隔が異なるよ
   うに形成された第１の回折格子面と第２の回折格
   子面から成ることを特徴とする、特許請求の範囲
   第１項に記載のフオーカスおよびトラツキング誤
   差検出装置。 ６ 前記分割受光素子は、第１の回折格子面で回
   折された回折光と、第２の回折格子面で回折され
   た回折光をそれぞれ受光するための少なくとも２
   つの受光面を具え、そのうちの少なくとも１つの
   受光面は、前記情報トラツクにおけるトラツク中
   心線に光学的に対応する直線により２領域に分割
   されていることを特徴とする、特許請求の範囲第
   １項に記載のフオーカスおよびトラツキング誤差
   検出装置。