JPH04113523A - 光スポット位置検出装置および光ピックアップ - 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、光ディスク等の光学式の記録媒体における記
録、再生に用いられる光ピックアップおよび該光ピック
アップにおいて対物レンズ位置検出装置として用いられ
る光スポット位置検出装置に関するものである。

〔従来の技術〕

上記のような光ピックアップでは、光学式の記録媒体に
レーザー光を対物レンズを通して照射して信号の記録、
再生を行っている。そして、上記記録媒体に記録されて
いる情報を正確にトレースするために、上記対物レンズ
を通して得られる記録媒体からの反射による戻り光を光
ピックアップにおける検出器により検出して、フォーカ
ス方向誤差信号およびバイアス方向誤差信号を取り出し
、これら誤差信号がゼロとなる様に上記対物レンズの位
置をフォーカス方向およびバイアス方向にフィードバッ
ク制御している。

しかしながら、対物レンズがバイアス方向に移動すると
、上記レーザー光の光源からの照射光はその対物レンズ
の中心をはずれるため、戻り光の光軸も移動して上記検
出器に対する照射位置も移動することになる。

このことにより、正しいトレース状態にあっても偽バイ
アス方向誤差信号を生じることとなる。

したがって、上記のバイアス方向誤差信号には、真のバ
イアス方向誤差信号の他に、対物レンズのバイアス方向
の位置に比例する偽バイアス方向誤差信号が含まれるこ
とがあるという欠点を生していた。

そこで、このような欠点を除（ために、例えば特開昭６
４−７９９４３号公報に開示されている対物レンズ位置
検出装置が知られている。それは、第５図に示すように
、四分割受光素子２１に対向する位置（もしくはミラー
を介して対向する位置でもよい）に発光源２２が配置さ
れ、この発光源２２からの光スポット２３が四分割受光
素子２１上に投影されて用いられている。また、図示し
ていないが、発光源２２は上記対物レンズと一体的に移
動するように設けられ、四分割受光素子２１は上記光ス
ポット２３を垂直に受光するように配設されている。

この四分割受光素子２１における各受光素子２１ａ・２
１ｂ・２１ｃ・２１ｄからの各受光出力電流ＩａＩｂ−
ＩｃＩｄは電流電圧変換回路２４でそれぞれ各受光出力
電圧ｖａ　−ｖｂ　−ＶＣ−Ｖｄに増幅変換され、それ
ら各受光出力電圧Ｖａ　−Ｖｂ　−ｖｃ　　−Ｖｄは、
次段に設は−られている演算回路２５にて演算され、上
記光スポット２３の投影位置がＸ、Ｙ方向の出力として
取り出される。

例えば、上記発光源２２が、図におけるＸ方向に移動し
た場合、受光素子２１ａ、２１ｄへの入射光量と受光素
子２１ｂ、２１ｃへの入射光量が互いに逆方向に変化す
るので、Ｘ方向出力＝　（Ｖａ　＋Ｖｄ　）−（Ｖｂ　
＋Ｖｃ　）として変位量が検出される。同様に、発光源
２２が、図におけるＹ方向に移動した場合、Ｙ方向出力
＝　（Ｖａ　＋Ｖｂ　）　　　（Ｖｃ　十ｖｄ）として
変位量が検出される。

以上の原理によって、Ｘ−Ｙ方向の光スポット２３位置
を同時に検出することができる。このようにして、対物
レンズのバイアス方向位置信号を検出することができ、
このバイアス方向位置信号を前記のバイアス方向誤差信
号から減算することにより、前述の偽バイアス方向誤差
信号をキャンセルして、真のバイアス方向誤差信号のみ
を取り出すことができ、より正確に対物レンズを制御し
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記の構成では、電流電圧変換回路２４にお
いて、各受光素子出力の増幅利得が、それぞれの各受光
素子２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄと接続されている
各オペアンプに設けである各固定帰還抵抗Ｒａ、　Ｒｂ
、　Ｒｃ、　Ｒｄにて固定されているため、前記演算回
路２５の演算変換出力において、後述する偽信号である
クロストークを発生させ、光スポットの位置検出の精度
を劣化させると共に、その光スポットと連動している対
物レンズの位置検出の精度を劣化させるという問題を生
じている。

すなわち、各受光出力電流Ｉａｌｂ−１ｃＩｄと各受光
出力電圧Ｖａ　　・ｖｂ　　・Ｖｃ　・Ｖｄの関係は、
各オペアンプの各固定帰還抵抗をＲａ、　Ｒｂ、Ｒｃ、
　Ｒｄとすると、 Ｖａ−１ａ−Ｒａ、Ｖａ＝Ｉｂ−Ｒｈ。

Ｖｃ＝Ｉｃ−Ｒｃ、Ｖｄ＝Ｉｄ−Ｒｄとなることが知ら
れており、各固定帰還抵抗Ｒａ　、ＲＪ　ＲＣ％　Ｒｄ
は各オペアンプの各増幅利得を表している。

最初に、各増幅利得が等しい、つまり各固定帰還抵抗値
が正確に等しい抵抗値に設定されている（Ｒａ＝Ｒｈ＝
Ｒｃ＝ＲｄＥ　Ｒ）場合における光スポット２３の変位
に対する出力を考えてみる。

光スポット２３の中心が各受光素子の分割中心にあると
、各受光素子２１ａ、２１ｂ、２１Ｃ１２１ｄに等しい
光量が入射しており、Ｉａ　＝Ｉｂ　＝Ｉｃ　＝１ｄで
ある。この状態から光スポット２３が＋Ｘ方向に移動し
た場合を考える。各受光素子２１ａ、２１ｂ、２１Ｃ１
２１ｄへの入射光量の変化による各受光出力電流の変化
分をΔ■とすると、 Ｘ方向出力−（Ｖａ＋Ｖｄ）　　　（Ｖｂ＋Ｖｃ）＝　
（（Ｉａ−ΔＩ）Ｒ＋（Ｉｄ−ΔＩ）Ｒ：１−　（（Ｉ
ｂ＋ΔＩ）Ｒ＋（Ｉｃ＋ΔＩ）Ｒ）＝−４ΔＩ　Ｒ（１
） となる。

上記では、各固定帰還抵抗値すべてが等しい値Ｒである
場合を考えたが、次に、各固定帰還抵抗値にバラツキの
ある場合を考える。

各固定帰還抵抗値がＲａ＝ＧＲ（Ｇ≠１　）　、Ｒｈ＝
Ｒｃ＝Ｒｄ　（＝Ｒ）とした場合、上記と同様の光スポ
ット２３の移動に対して、 Ｘ方向出力＝　（（Ｉａ−ΔＩ）ＧＲ＋（Ｉｄ−ΔＩ）
Ｒ）（（Ｉｂ＋ΔＩ）Ｒ＋（Ｉｃ＋ΔＩ）Ｒ）＝−（Ｇ
＋３）ΔＩ　Ｒ（２） となる。

これは、（１）に対して（２）では感度が（Ｇ＋３）／
４倍になったことを意味しているが、一般には装着され
る装置価々に出力校正がなされるこの種の検出器では、
それぞれの装置間のバラツキはそれぞれ調整されるため
、特に問題とはならない。

このことから、各帰還抵抗値は通常の固定抵抗が用いら
れている。

上記では、光スポット２３が＋Ｘ方向に移動した場合に
検出されるＸ方向変位出力を考えた。そこで、さらにク
ロストークについて、つまりＸ方向に光スポット２３が
移動した場合における、偽信号となるＸ方向変位出力に
ついて考える。

Ｒａ　＝　Ｒｂ　＝　Ｒｅ　＝　Ｒｄ　＝　Ｒの場合、
（１）式に対応するＸ方向変位出力は、 Ｙ方向出力＝（Ｖａ＋Ｖｂ）−（Ｖｃ＋Ｖｄ）＝　（（
Ｉａ−ΔＩ）Ｒ＋（Ｉｂ−ΔＩ）Ｒ）（（Ｉｃ＋ΔＩ）
Ｒ＋（Ｉｄ＋ΔＩ）Ｒ）＝　Ｏ（３） となり、光スポット２３のＸ方向の移動に対して、偽信
号であるＹ方向の変位出力は生じない。

一方、各固定帰還抵抗値にバラツキがある場合、例えば
（２）式に対応するＸ方向変位出力は、Ｙ方向出力＝　
（（Ｉａ−ΔＩ）ＧＲ＋（Ｉｂ−ΔＩ）Ｒ）（（Ｉｃ＋
ΔＩ）Ｒ＋（Ｉｄ＋ΔＩ）Ｒ’）＝（１−Ｇ）ΔＩ　Ｒ
（４） となり、光スポット２３のＸ方向の移動に対して、あた
かもＹ方向にも移動しているような偽信号出力、つまり
、クロストークが生じる。

そして、このクロストークの大きさは、正規の変位出力
（２）に対して偽信号出力（４）が生じるので、その割
合は、 となる。例えば、各固定帰還抵抗の一つが１％の誤差を
有している場合には、（５）式よりそのクロストークの
大きさは、約０．２５％となる。

一般に、光ディスクの面振れ、偏芯等の機械特性測定を
行う際にはそのクロストーク量は約０．２％以下が要求
されるので、上記の光ピックアップでは、そのクロスト
ーク仕様を充たさない場合を生じている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の請求項第１項記載の光スポット位置検出装置は
、上記課題を解決するために、直行する二本の分割線に
よって田字状に配設される四つの受光素子と、該善愛光
素子から入力される各電気信号をそれぞれ増幅して出力
する増幅手段と、該増幅手段の各出力を相互に比較する
比較手段と、上記各受光素子上に光スポットを投影する
投影手段とを有し、上記各受光素子上に投影される光ス
′ボット位置を上記比較手段を用いて二次元的に検出す
る光スポット位置検出装置において、上記増幅手段が、
その増幅利得を調整する利得調整手段を備えていること
を特徴としている。

本発明の請求項第２項記載の光ピックアップは、上記課
題を解決するために、光学式の記録媒体に光を照射する
対物レンズと、直行する二本の分割線によって田字状に
配設される四つの受光素子と、該善愛光素子から入力さ
れる各電気信号をそれぞれ増幅して出力する増幅手段と
、該増幅手段の各出力を相互に比較する比較手段と、上
記各受光素子上に光スポットを投影する投影手段と、上
記対物レンズの変位に応じて上記光スポットの投影位置
を変化させる連動手段とを有する光ピックアップにおい
て、上記増幅手段が、その増幅利得を調整する利得調整
手段を備えていることを特徴としている。

〔作　用〕

請求項第１項および第２項の構成によれば、上記増幅手
段における各増幅利得のバラツキに起因して上記比較手
段においてクロストークを生じた場合、少なくとも一つ
の上記増幅手段における利得調整手段を用いて上記増幅
手段の増幅利得を調整することにより、上記各増幅利得
間のバラツキが減少する。したがって、上記クロストー
クを低減することができる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図ないし第４図に基づいて説明
すれば、以下の通りである。

第４図に示すように、光ピックアップ１０には、ディス
ク状の光学式の記録媒体１１にお、ける記録面に垂直に
光を照射するように対物レンズ３ａが設けられている。

この対物レンズ３ａを光軸方向であるフォーカス方向お
よびその光軸に対して直角方向であるバイアス方向に駆
動する略直方体形状の対物レンズ駆動部（連動手段）３
が設けられている。

また、対物レンズ駆動部３および光ピックアップ１０に
はそれぞれ図示せぬ駆動コイル及び永久磁石が配設され
ており、それら駆動コイルに電流を流すことにより、上
記対物レンズ駆動部３および対物レンズ３ａのフォーカ
ス方向およびバイアス方向の駆動が制御される。また、
対物レンズ３ａの光軸上には、その光軸に対して４５°
傾斜した反射面を有するプリズムミラー５とその光軸の
延長線上にレーザ光源４が設けられ、一方、上記対物レ
ンズ３ａの光軸に対して、上記プリズムミラー５の反射
面上で直行する光軸上にはシリンドリカルレンズ８およ
び四分割フォトディテクタ６が設けられている。これら
、レーザ光源４、プリズムミラー５、シリンドリカルレ
ンズ８および四分割フォトディテクタ６は光ピックアッ
プ１０本体に固定されている。

このように上記の光ピックアップは、レーザ光源４から
の光は、プリズムミラー５を通って、対物レンズ３ａに
て集光されて、記録媒体１１の記録面における所定の位
置に焦光される。この後、その位置からの反射光である
戻り光は対物レンズ３ａを通ってプリズムミラー５にて
９０°反射され、シリンドリカルレンズ８で集光されて
四分割フォトディテクタ６で検出され、記録媒体１１上
の情報を読み取っている。

このとき、記録媒体１１の所定の位置に正確に光を焦光
するため、対物レンズ３ａは対物レンズ駆動部３により
その先軸方向であるフォーカス方向およびその光軸と直
角方向であるバイアス方向に駆動制御されている。この
駆動制御のためのフォーカス方向誤差信号およびバイア
ス方向誤差信号は、戻り光を検出している上記四分割フ
ォトディテクタ６にて得られている。

しかしながら、対物レンズがバイアス方向に移動すると
、上記レーザ光源４からの照射光はその対物レンズ３ａ
の中心をはずれるため、戻り光の光軸も移動して上記四
分割フォトディテクタ６に対する照射位置も移動するこ
とになる。このことにより、対物レンズ３ａが正しいト
レース状態にあっても偽バイアス誤差信号を生じること
となる。

そこで、上記対物レンズ３ａの変位に応じて変位する光
スポットを用いて対物レンズ３ａの変位を検出する光ス
ポット位置検出装置が上記光ピックアップに設けられて
いる。この光スポット位置検出装置には、対物レンズ３
ａと一体的に移動する対物レンズ駆動部３において上記
光軸にほぼ平行である対物レンズ駆動部３の外周面上に
、発光素子（投影手段）２が固定され、一方、光ピック
アップ１０本体に上記発光素子２からの照射光に対して
垂直に受光するように四分割受光素＋１が配設されてい
る。

この四分割受光素子Ｉは、中心で直行する２本の分割線
により田字状に配列された４ケの受光素子１ａ・１ｂ・
ＩＣ・１ｄから成り、これら２本の分割線の一方は上記
光軸に平行になされている。これら受光素子１ａ・１ｂ
・ＩＣ・１ｄは、第３図に示すように、発光素子２から
投影される光スポット２ａの受光量に応じてそれぞれ出
力電流Ｉａ−Ｉｂ−１ｃ・Ｉｄを生じており、これら各
電流は、電流電圧変換回路（増幅手段）７および演算回
路（比較手段）９に順次接続されている。

その電流電圧変換回路７では、上記各出力電流がそれぞ
れ電圧Ｖａ　、Ｖｂ　、Ｖｃ　、Ｖｄに増幅変換され、
次に、その演算回路９では、これら電圧を図におけるＸ
方向およびＸ方向の二次元的に前記光スポット２ａの位
置を示すように、それら両方向の各出力に演算変換して
いる。

そして、上記の電流電圧変換回路７には、例えば第１図
に示すように、各受光素子１ａ・１ｂ・ＩＣ・１ｄにお
ける各出力電流Ｉａ・Ｉｂ・Ｉｃ・Ｉｄに対応して、オ
ペアンプ７ｅ・・・がそれぞれ設けられており、それぞ
れのオペアンプ７ｅ・・・の利得を調整するために、そ
れぞれに設けられている帰還抵抗を、従来の固定抵抗で
はなくそれぞれ可変抵抗（利得調整手段）７ａ・７ｂ・
７Ｃ・７ｄが用いられ、各受光素子１ａ・１ｂ・ＩＣ・
１ｄの受光量に応じた各出力電流に対して等しい利得を
示すように、各可変抵抗７ａ・７ｂ・７ｃ・７ｄがそれ
ぞれ調整されている。

また、演算回路９では、例えば第２図に示すように、オ
ペアンプ９ｅが設けられて演算回路を形成しており、Ｘ
方向出力を得るため、（Ｖａ　＋Ｖｂ）をオペアンプ９
ｅの＋側に、（Ｖｃ　＋Ｖｄ　）を−側に接続している
。さらに、入力される各電圧を調整するために、それぞ
れ可変抵抗９ａ・９ｂ・９ｃ・９ｄを設けてもよい。一
方、Ｘ方向出力を得るには、図示していないが、上記の
オペアンプ９ｅへの接続において、ｖｂとＶｄとの接続
を入れ換えればよく、上記と同様にオペアンプの入力側
に各電圧を調整するための可変抵抗をそれぞれ設けても
よい。もし、演算回路９において、可変抵抗９ａ・９ｂ
・９ｃ・９ｄが設けられる場合、上記と同様に第３図に
おける光スポット２ａの変位を正しくＸ方向およびＸ方
向出力に反映させるように各可変抵抗９ａ・９ｂ・９Ｃ
・９ｄを調整する。

したがって、上記構成では、得られる対物レンズ３ａの
位置信号を用いて、前記の偽バイアス誤差信号を相殺し
ており、より正確に対物レンズ３ａの位置制御を行うこ
とができる。

さらに、上記構成では、電流電圧変換回路７の各増幅利
得をそれぞれの利得調整できる可変抵抗７ａ・７ｂ・７
ｃ・７ｄが設けられている。このため、従来では電流電
圧変換回路におけるそれぞれの増幅利得がそれぞれに設
けられている各固定抵抗にて決められていたので、各固
定抵抗のバラツキ、例えば１％程度のバラツキにおいて
もクロストークと呼ばれる偽の光スポット位置信号を出
力していたが、上記ではそれぞれの可変抵抗７ａ・７ｂ
・７ｃ・７ｄを調整することにより上記クロストークを
所定の範囲内まで減少させることができる。

このことにより、光スポット２ａの二次元的な位置をよ
り精度よく検出でき、光スポット２ａを投影している発
光素子２と連動している対物レンズ３ａ位置をより正確
に検出することができる。

したがって、対物レンズ３ａをより正確に駆動制御する
ことができる。

また、従来では四分割受光素子における２本の分割線の
内、一方の分割線を対物レンズを通る光の光軸と平行と
なるように合わせて上記四分割受光素子を光ピックアッ
プに固定されており、その固定位置精度が悪くなると上
記のようなりロストークが増加していた。

このことから、従来では、その固定位置精度を高めるた
めその固定作業にも手間取っており、生産性の向上は望
めなかったが、上記では、生じるクロストークを可変抵
抗７ａ・７ｂ・７ｃ・７ｄを調整することで相殺できる
ことにより従来程の四分割受光素子の固定位置精度は必
要ではなく、その固定作業はより容易なものとなる。こ
の結果、生産性の向上を図ることができる。

また、従来ではそれぞれ作製される各光ピックアップに
おけるクコストークはそれぞれ異なっており、光ピック
アップを固定する際それぞれ対物レンズ３ａ位置信号の
調整作業を必要としていたが、上記ではそれぞれのクロ
ストーク量を所定の範囲内に調整しておくことができ、
製造される各光ピックアップ間のクロストーク量の差も
減少する。

このため、例えば光ピックアップの交換の際、再度対物
レンズ３ａ位置信号の調整作業を省くことができ、交換
作業の能率化を図ることができる。

なお、前記電流電圧変換回路７および演算回路９の両回
路ともに利得調整手段を設ける必要は必ずしもなく、対
物レンズ３ａの変位に起因する光スボッ）２ａの変位に
よる各変位出力への演算が、両回路全体で精密に等しい
割合で、或いは所望のクロストーク範囲内となるように
調整できれば良い。また、各受光素子１ａ・１ｂ・１ｃ
・１ｄの出力に対してそれぞれ全てに利得調整手段を設
ける必要はなく、所望のクロストーク精度を得られる範
囲で、利得調整手段を減らすことも可能である。さらに
、利得調整手段は上記実施例の方法に限らず、各受光素
子１ａ・１ｂ・１ｃ−１ｄにおける各出力間の相対的な
利得バランスを可変出来る方法であれば良い。

〔発明の効果］ 本発明の請求項第１項記載の光スポット位置検出装置は
、以上のように、田字状に配設される四つの受光素子の
各入力をそれぞれ増幅して出力する増幅手段の各出力を
相互に比較する比較手段と、上記各受光素子上に光スポ
ットを投影する投影手段とを有し、上記各受光素子上に
投影される光スポット位置を上記比較手段を用いて二次
元的に検出する光スポット位置検出装置において、上記
増幅手段が、その増幅利得を調整する利得調整手段を備
えている構成である。

これにより、上記増幅手段の増幅利得を利得調整手段を
用いて調整することにより、従来生じていた増幅手段で
の各増幅利得のバラツキに起因する上記比較手段におけ
るクロストークを低減することができる。この結果、上
記クロストークである偽光スポット位置信号が低減され
ることから、従来より正確に光スポット位置を検出でき
るという効果を奏する。

本発明の請求項第２項記載の光ピックアップは、以上の
ように、記録媒体に光を照射する対物レンズと、田字状
に配設される四つの受光素子からの各入力をそれぞれ増
幅して出力する増幅手段の各出力を相互に比較する比較
手段と、上記各受光素子上に光スポットを投影する投影
手段と、上記対物レンズの変位に応じて上記光スポット
の投影位置を変化させる連動手段とを有する光ピンクア
ップにおいて、上記増幅手段が、その増幅利得を調整す
る利得調整手段を備えている構成である。

これにより、上記増幅手段の増幅利得を利得調整手段を
用いて調整することにより、従来生じていた増幅手段で
の各増幅利得のバラツキに起因する上記比較手段におけ
るクロストークを低減することができる。この結果、上
記クロストークである偽光スポット位置信号が低減され
ることから、従来より正確に光スポット位置を検出でき
る。したがって、上記連動手段により上記対物レンズの
変位に応じて光スポットが変位していることから、従来
より正確に上記対物レンズの位置を検出することができ
るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示すものであ
る。 第１図は電流電圧変換回路の構成を示す回路図である。 第２図は演算回路の構成の一部を示す回路図である。 第３図は光スポット位置検出装置の構成を示す説明図で
ある。 第４図は光ピックアップの構成を示す説明図である。 第５図は従来例を示すものであって、光スボット位置検
出装置の構成を示す説明図である。 １ａｌｂ−１ｃｌｄは受光素子、２は発光素子（投影手
段）、３は対物レンズ駆動部（連動手段）、３ａは対物
レンズ、７は電流電圧変換回路（増幅手段）、７ａ・７
ｂ・７Ｃ・７ｄは可変抵抗（利得調整手段）、９は演算
回路（比較手段）、１１は記録媒体である。 特許出願人　　　　　シャープ　株式会社代理人　　弁
理士　　原　　　　謙

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、直行する二本の分割線によって田字状に配設される
   四つの受光素子と、該各受光素子から入力される各電気
   信号をそれぞれ増幅して出力する増幅手段と、該増幅手
   段の各出力を相互に比較する比較手段と、上記各受光素
   子上に光スポットを投影する投影手段とを有し、上記各
   受光素子上に投影される光スポット位置を上記比較手段
   を用いて二次元的に検出する光スポット位置検出装置に
   おいて、 上記増幅手段が、その増幅利得を調整する利得調整手段
   を備えていることを特徴とする光スポット位置検出装置
   。 ２、光学式の記録媒体に光を照射する対物レンズと、直
   行する二本の分割線によって田字状に配設される四つの
   受光素子と、該各受光素子から入力される各電気信号を
   それぞれ増幅して出力する増幅手段と、該増幅手段の各
   出力を相互に比較する比較手段と、上記各受光素子上に
   光スポットを投影する投影手段と、上記対物レンズの変
   位に応じて上記光スポットの投影位置を変化させる連動
   手段とを有する光ピックアップにおいて、 上記増幅手段が、その増幅利得を調整する利得調整手段
   を備えていることを特徴とする光ピックアップ。