JPH04159619A - 光ディスク装置 - 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、トラッキングエラー検出にプッシュプル法
を用いた光ディスク装置に関するものである。

【従来の技術】

光ディスク装置において、信号の再生を正確に行なうた
めには、レーザー光をディスク上に回折限界程度のスポ
ット径に絞り込み、記録トラック上を正確にトレースさ
せる２・要がある。このため、光ディスク装置には、フ
ォーカスエラー、トラックエラーを検出する検出手段と
、検圧結果に基づいてレーザー光のスポット位置を光学
系の光軸方向、そしてディスクのラジアル方向に駆動す
るための駆動装置とが設けられている。 第１５図は、従来の光ディスク装置を示したものである
。 レーザー光源ｌからの光束をコリメートレンズ２、ミラ
ー３、対物レンズ４を介して記録媒体であるディスクＯ
Ｄ上にスポットとして結像させ、ディスク０Ｄからの反
射光をビームスプリッタ−５、集光レンズ６を介して受
光素子７に導く。対物レンズ４とミラー３とは、ディス
クのラジアル方向にスライド自在なヘッド８に設けられ
、レーザー光源１からビームスプリッタ−５までの素子
は固定されている。 受光素子７は、第１６図に示したように、ディスクのタ
ンゼンシャル方向の境界線を境に分割された２つの領域
Ａ、Ｂを有しており、これらの領域Ａ、Ｈの出力の差を
とることにより、プッシュプル法によるトラッキングエ
ラー信号の検出を行う。 受光素子７上に集光された反射光の光量分布は、ディス
ク上に形成されたビット　あるいはグループとスポット
との位置関係により回折による影響を受けて変化する。 第１７図は、無収差の光束を入射させた場合の受光素子
上での光量分布を示したものであり、図中の座標はＸ軸
がディスクのラジアル方向、ｙ軸がディスクのタンジェ
ンシャル方向を示している。第１７図（ａ）は、ディス
ク上でのスポットが→Ｘ方向にズした場合、（ｂ）はス
ポットがトラックの中央に位置する場合、そして（Ｃ）
はスポットがトラックに対して−Ｘ方向にズした場合の
受光素子上での光量分布を示している。トラックエラー
によって生じる光量分布の変化は、ラジアル方向にのみ
非対称性を持ち、タンジェンシャル方向に関しては対称
性を保つ。 光量分布がこのように変化するため、受光素子７の２つ
の領域Ａ、Ｈの出力の差動をとることにより、スポット
とトラックとのズレ、すなわちトラッキングエラーを検
出することができる。 ミラー３は、図中の矢印方向に対して回動自在であり、
検出されたトラッキングエラー信号に基づいてディスク
上でのスポットが正確にトラックをトレースするよう制
御される。

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら、上述した従来の光ディスク装置において
は、ディスクの変形、光束の傾き等によりディスクと光
束とが相対的に傾いた際に、反射光束の光路がずれるこ
とにより受光素子上のスポットが全体的にシフトしてし
まう。このシフトがディスクのラジアル方向に対応する
方向の成分を含む場合には、光量分布に変化がなくとも
各受光領域の受光バランスが崩れ、トラッキングエラー
信号にオフセットが乗ってしまう。 また、ヘッド８を移動させずにミラー３を傾けてスポッ
トを数トラック分移動させた場合には、第１８図に示し
たように反射光束の光路がミラーが基準状態であるとき
に比較して６分シフトしてしまう。このシフトは、ディ
スクのラジアル方向に相当するため、受光素子上でのス
ポットは第１９図に実線で示した基準位置から破線で示
したような位置に全体的に移動してしまい、トラッキン
グオフセットの原因となる。 第２０図は、対物レンズの光軸上に位置するトラック、
すなわち光束がディスクにより垂直に反射されるトラッ
クにおけるトラッキングエラー信号（実線）と、ヘッド
を固定してミラー３を傾けることによりディスク上での
スポットを１０トラツク移動させた際のトラッキングエ
ラー信号（破線）とを示している。それぞれの曲線は、
スポットをトラックの中心からラジアル方向に移動させ
た際のトラッキングエラー信号をプロットしたものであ
り、横軸がディスク上のスポット中心のトラック中心か
らのズレ量、縦軸が出力されるトラッキングエラー信号
である。 第２０図からも理解できるように、ディスクと光束とが
相対的に傾いた場合、ミラーの傾き角度が大きくなるに
従ってトラッキングエラー信号の曲線がシフトしてしま
い、実際のズレ量と信号との対応関係が崩れてしまう、
従って、検出される信号に基づいてトラッキングサーボ
をかけても、スポット位置を正確に制御することができ
ないという問題がある。 ［発明の目的） この発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、
ディスクと光束とが相対的に傾いた場合にも、正確なト
ラッキングエラー検出をすることができる光ディスク装
置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

二の発明は、ディスクのトラック、タンジエンシャル方
向に相当するｘ−ｙ座標の両方向に対して奇関数となる
ような波面収差を光ディスクに入射する光束に与えた場
合、ディスク上でのスポットがトラック中心に対してズ
した際に、受光素子上での光量がトラック方向のみでな
くタンジエンシャル方向にも非対称となることに着目し
てなされたものであり、奇関数となるような波面収差を
含む光束を光ディスクに入射させる入射光学系と、光デ
ィスクのラジアル方向に相当する境界線を境として少な
くとも２つの領域に分割され、光ディスクから導かれる
光束を受光する受光部と、受光部の２つの領域の出力差
を演算することにより、トラッキングエラー信号を出力
する演算手段とを備えることを特徴とする。

【作用】

上記構成によれば、奇関数で表される波面収差を持った
光束がディスクに入射し、ディスク上でのスポットがト
ラックに対してラジアル方向に移動した場合、ディスク
のラジアル方向、タンジエンシャル方向の光量バランス
が変化する。従って、ラジアル方向の境界線を境として
分割された受光領域の受光量の差をとることにより、ト
ラッキングエラー信号を得ることができる。 また、ミラーを傾けてトラックをジャンプさせた場合、
受光素子上でのスポットの移動方向はディスクのラジア
ル方向に相当する方向であり、受光領域がこのラジアル
方向の境界線を境として分割されているためにトラック
オフセットに相当する成分はトラッキングエラー信号に
対して影響を与えない。 （実施例］ 以下、二の発明を図面に基づいて説明する。 第１図〜第４図は、この発明の第１実施例を示したもの
である。第１実施例は、再生専用の光ディスク装置にこ
の発明を適用したものである。 この装置は、第１図に示すように、レーザー光源１から
発する光束をコリメートレンズ２、ミラー３、対物レン
ズ４を介して記録媒体であるディスクＯＤ上にスポット
として結像させ、ディスクＯＤからの反射光をビームス
プリッタ−５、集光レンズ６を介して受光素子７に導く
。レーザー光源１とコリメートレンズ２との間には、光
束に奇関数の波面収差を与える平行平面板９が設けられ
ている。 波面収差は、非点収差を例にとると、ディスクのラジア
ル方向をＸ軸、トラックのタンジェンシャル方向をＹ軸
として、Ｘ軸、Ｙ軸（０”　、９０°）の直交軸上の換
面の曲率差と、これを４５＠回転させた±４５０の直交
軸上の波面の曲率差とに代表して表すことができる。こ
の例で示した平行平面板９は、±４５＠の直交軸に関す
る波面収差を発生させるよう光軸に対して傾斜して設け
られている。 なお、対物レンズ４とミラー３とは、ディスクのラジア
ル方向にスライド自在なヘッド８に設けられ、レーザー
光源１からビームスプリッタ−５までの素子は固定され
ている。 受光素子７は、トラッキングエラー検出用に設けられた
ものであり、その受光領域は、第２図に示したように、
ディスクのラジアル方向に相当する境界線を境として２
分された受光領域Ａ、Ｂから構成されている。 第３図は、±４５°方向非点収差を持つ光束を入射させ
た場合の受光素子上での光量分布を示したものであり、
図中の座標はＸ軸がディスクのラジアル方向、Ｙ軸がデ
ィスクのタンジエンシャル方向を示している。第３図（
ａ）は、ディスク上でのスポットが＋Ｘ方向にズした場
合、（ｂ）はスポットがトラックの中央に位置する場合
、そして（Ｃ）はスポットがトラックに対して−Ｘ方向
にズした場合の受光素子上での光量分布を示している。 トラックエラーにより、光量分布はラジアル方向とタン
ジエンシャル方向との双方に関して非対称となる。 光量分布がこのように変化するため、受光素子７の２つ
の領域を従来と同様のタンジエンシャル方向の境界線で
分割した場合にも、また、この実施例のようにラジアル
方向の境界線で分割した場合にも、いずれもトラッキン
グエラーを検出できることとなる。 受光素子７の受光領域がラジアル方向の境界線により分
割されている場合には、ミラー３を傾けてディスク上の
スポットを移動させた場合にも、受光素子上でのスポッ
トはラジアル方向の境界線に沿って移動するため、トラ
ッキングエラー信号に影響を与えない。 第４図は、対物レンズの光軸上に位置するトラック、す
なわち光束がディスクにより垂直に反射されるトラック
におけるトラッキングエラー信号（実線）と、ヘッドを
固定してミラー３を傾けることによりディスク上でのス
ポットをｌＯトラック移動させた際のトラッキングエラ
ー信号（破線）とを示している。それぞれの曲線は、ス
ポットをトラックの中心からラジアル方向に移動させた
際のトラッキングエラー信号をプロットしたものであり
、横軸がディスク上のスポット中心のトラック中心から
のズレ量、縦軸が出力されるトラッキングエラー信号で
ある。 第４図からも理解できるように、ディスクと光束とが相
対的に傾いた場合にもトラッキングエラー信号の曲線が
殆ど変化せず、検出される信号に基づいてトラッキング
サーボをかけることにより、スポット位置を正確に制御
することができる、ミラー３は、第１図中の矢印方向に
対して回動自在であり、検出されたトラッキングエラー
信号に基づいてディスク上でのスポットが正確にトラッ
クをトレースするよう制御される。 なお、上記の実施例では、トラッキングエラー検出用の
受光素子のみを設けた例について述べたが、実際の装置
では記録信号を再生するための受光素子、そしてフォー
カシングエラー検出用の受光素子と共に設けられること
は周知の事項である。 ［第２実施例］ 第５図〜第７図は、この発明の第２実施例を示したもの
であり、この発明を光磁気ディスクの情報記録再生装置
に適用した例を示したものである。 この例では、アクセスの高速化を目的としてヘッド軽量
化を図るため、対物レンズ、ミラー、そして対物レンズ
をその先軸方向Ｚに対して高周波駆動するフォーカシン
グアクチュエータをヘッドに設け、トラッキングサーボ
は、固定部に設けられたガルバノミラ−により行う構成
としている。 しかしながら、この構成では、ミラーとディスクとの距
離が第１実施例の装置より大きくなり、ミラーを傾けて
ディスク上のスポットをラジアル方向に移動させる場合
、受光素子上でのスポットが第１実施例の装置より大き
くずれてしまう。そのため、トラックオフセットの除去
は第１実施例の装置よりも重要度が大きくなる。 そこで、この実施例の装置は、奇関数で表される波面収
差を持つ光束を光ディスクに入射させると共に、光ディ
スクのラジアル方向に相当する境界線で３つの領域に分
割された受光素子を２組用いてトラッキングエラー信号
、及びフォーカシングエラー信号の検出を行っている。 まず、光学系の全体構成を説明する。 この光学系は、第５図に示したように、光源部１０、対
物光学系２０、プリズムブロック３０、信号検出光学系
４０とを備えている。光源部１０は、発散光束を発生す
る半導体レーザー１１と、レーザー光に奇関数で表され
る波面収差を与える収差発生素子としての平行平面板１
００と、発散光束を平行光束とするコリメータレンズ１
２と、光束新面の形状を整形する２つのアナモフィック
プリズム１３．１４と、ガルバノミラ−１５とから構成
され、断面円形の平行ビームを発生する。ガルバノミラ
−１５は、ディスク上のスポットをラジアル方向に移動
させるために回動自在に設けられている。 対物光学系２０は、ビームを光磁気ディスクＯＭＤの信
号記録面に集光させる対物レンズ２１と、ミラー２２と
を備えている。対物レンズ２１とミラー２２とは、光磁
気ディスクＮＯＤのラジアル方向Ｘにスライドされる図
示せぬヘッド内に設けられている。これに対して光源部
１０、プリズムブロック３０、信号検出光学系４０は、
ディスクの回転中心に対して固定されている。また、対
物レンズ２１は、ヘッド内に設けられたアクチュエータ
上に設けられており、その先軸方向２に高周波駆動され
る。 プリズムブロック３０は、２つのハーフミラ−面３１ａ
、３１ｂを有する第１のブロック３１と、λ／２板３２
を介して第１のブロックに接合され、偏光分離面３３ａ
と全反射面３３ｂとを有する第２のブロック３３とがら
構成されている。 光源部１０からの光束は、一部が第２のハーフミラ−面
３１ｂにより反射され、集光レンズ３４により半導体レ
ーザーの自動出力調整用の受光集子３５上に集光する。 一方、ディスクから反射された光束は、第２のハーフミ
ラ−面３１ｂにより反射され、λ／２板により偏光方向
が４５°回転させられ、Ｐ偏光成分は偏光分離面３３ａ
を透過して集光レンズ４１ａを介して第１の磁気記録信
号検出用の第１の受光素子４２ａ上に集光する。 また、Ｓ偏光成分は、偏光分離面３３ａと全反射面３３
ｂとで反射され、集光レンズ４１ｂを介して磁気記録信
号検出用の第２の受光素子４２ｂ上に集光する。 光磁気ディスクＮＯＤへ入射するレーザー光の偏光方向
は、スポットが結像される位置のディスクの磁化方向に
対応して磁気カー効果により回転するため、これを４５
°回転させてＰ、Ｓ成分に分離し、それぞれ別個の受光
素子４２ａ、　４２ｂにより検出することにより、その
強度差から記録信号を読み出すことができる。 ディスクからの反射光のうち、第２のハーフミラ−面３
１ｂを透過した成分は、第１のハーフミラ−面３１ａに
より反射され、集光レンズ４３により収束され、ビーム
スプリッタ−４４で分割されて２つのエラー検出用受光
素子４．５．４６上に集光する。これらの受光素子４５
．４６は、第６図に示したように、合焦時の光磁気ディ
スクＭＯＤの共役面Ｐを両側から挟み込むよう配置され
ている。また、これらのエラー検出用受光素子４５．４
６は、第７図に示したように、光ディスクのラジアル方
向に相当する境界線で分割されたそれぞれ３つの領域Ａ
、　Ｂ、　Ｃとり、　Ｅ、　Ｆとを有している。 対物レンズ２１と光磁気ディスクＭＯＤとの距離が第６
図（ａ）　（ｂ）　（ｃ）のように変化すると、各受光
素子上でのスポットの大きさがそれぞれ第７図（ａ）　
（ｂ）　（ｃ）に示したように変化する。なお、第６図
（ａ）はディスクが対物レンズから遠過ぎる状態、（ｂ
）は合焦している状態、（Ｃ）はディスクが対物レンズ
に近過ぎる状態を示している。 従って、フォーカスエラー信号ＦＥは、受光部領域Ｃ，
Ｄ、　Ｅ、　Ｆの出力を下記の式に基づいて演算するこ
とにより、検出することができる。 ＦＥ・（Ｃ＋　Ｆ）−（Ｄ　＋　Ｅ） 図示せぬフォーカスアクチュエータは、この信号に基づ
いてデフォーカスをなくすよう対物レンズ２１を光軸方
向に駆動する。 また、エラー検出用受光素子４５．４６上に集光するス
ポット内の強度分布は、第１実施例と同様にトラックエ
ラーによりディスクのラジアル方向とタンジェンシャル
方向との２方向に非対称性を持つ、そのため、トラッキ
ングエラー信号ＴＥは、受光部の出力を下記の式に従っ
て演算することにより検出することができる。 ＴＥ　＝　（Ａ　＋　Ｆ）　−（Ｃ＋　Ｄ）このような
トラックエラー検出を行うことにより、ガルバノミラ−
を傾けてディスク上でのスポットを基準トラックから他
のトラックに移動させた場合にも、受光素子上でのスポ
ットは受光領域の分割ラインであるディスクのラジアル
方向に相当する方向へ移動するのみであるため、この移
動がトラックエラー信号に対する外乱とならず、トラッ
クオフセットの影響を受けずにトラックエラー信号を検
出することができる。 ガルバノミラ−１５は、検出されたトラッキングエラー
信号に基づき、ディスク上でのスポット中心をトラック
中心に一致させるよう制御される。 なお、この例では磁気記録信号検出用の受光素子４２ａ
、　４２ｂをエラー検出用の受光素子４５．４６とは別
途に設けているが、集光レンズ４３とビームスプリッタ
−４４との間にλ／２板を設けると共に、ビームスプリ
ッタ−４４として偏光ビームスプリッタ−を使用するこ
とにより、エラー検出用受光素子４５，４６を用いて磁
気記録信号肛を下式に従って検出することもできる。 Ｎｏ　　＝　　（Ａ　　＋　　Ｂ　　＋　　Ｃ’）　　
−（Ｄ　　＋　　Ｅ　　＋　　Ｆ）次に、奇関数となる
波面収差素子の他の手段につき、以下に説明する。これ
らの手段は、第５図に示した平行平面板１００に代えて
設けることにより、単独で波面収差を発生させることが
できるが、複数の手段を組み合わせて用いることも可能
である、第８図〜第１０図は、第５図に破線で示したよ
うにガルバノミラ−１５とプリズムブロック３０との間
に設けられる非点収差発生素子８０の説明図である。 この非点収差発生素子８０は、板バネ８１上に接着剤で
貼り付けられており、この板バネ８１が２本のネジ８２
．８３によりホルダ８４に固定されている。ホルダ８４
は、円柱状の軸部を有し、各光学素子が固定されるベー
ス８５に設けられた溝内に配置されると共に、押え板８
６によりベース８５に固定されている。 ネジ８２は非点収差発生素子８０の形状歪みを調整する
機能を有しており、ネジ８２を螺進させると板バネ８１
が湾曲すると共に、非点収差発生素子８０の表面が湾曲
し、所定の波面収差が発生する。また、押え板８６を緩
めてホルダ８４を光軸回りに回動させることにより、発
生させた収差の方向性を変えることができる。 このように、非点収差発生素子８０の湾曲度、回動角を
調整することにより、奇関数となる波面収差を発生させ
ることができる。 次に、ミラー１５．２２の面形状か波面に与える影響に
ついて説明する。 第１１図及び第１２図は、ミラーを保持するための機構
に関し、ミラーの面形状、すなわちミラーで発生する波
面収差の量を故意に変更するための機構を示している。 ミラー１５は、細部９０を有するホルダー９１に取付バ
ネ９２を介して保持されている。細部９０は、第１Ｏ図
に示したようにベース９３に設けられた溝９３’ａ内に
収納され、図中上方からベース９３にネジ止めされた板
バネ９４により押えられている。 ホルダー９１に螺合する一方のネジ９５は歪み調整ネジ
となっており、ネジ９５を螺進させることによりミラー
１５に対する応力を変化させ、面に歪みを与えることが
できる。また、この調整ネジ９５により発生させ得る歪
みの方向は一定であるため、方向性を変更する際には、
ホルダー９１自身を回転させる。 第１３図は、ミラー１５をホルダー９１に対して接着固
定する例を示している。この例では、接着行程で接着剤
の盛りを部分的に変化させることにより、面に歪みを発
生させ、波面収差を発生させている。 第１４図は、アナモフィックプリズム１３または１４を
保持する機構に関するものである。７字状に形成された
ベース９３の溝９３ｂに半円柱状のホルダー１１０を介
してプリズム１４が取り付けられている。ホルダー１１
０は、その一方が板バネ１１５により弾力的に固定され
、他方がホルダー１１０に固定された調整板部１１０ａ
を介してネジ１１２によりベース９３に固定されている
。このネジ１１２を回転調整することにより、ベース９
３の溝９３ｂ内をホルダー１１０が摺接しながら回動し
、プリズム１４を光軸回り方向ψに回動させ、更に半導
体レーザー１１とコリメーターレンズ１２との距離を変
えることにより、前記回転方向の非点収差を補正するこ
とができる。

【効果】

以上説明したように、この発明によれば、プッシュプル
法によるトラッキングエラー検出を行なう場合にも、光
束とディスクとの相対的な傾きによる受光素子上でのス
ポットの移動に影響されずにトラッキングエラー信号を
検出することでき、ディスク上でのスポットとトラック
との関係を正確なトラッキングエラー信号として検出す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はこの発明に係る光ディスク装置のトラ
ッキングエラー信号検出装置の第１実施例を示したもの
であり、第１図は装置の光学素子の配置を示す説明図、
第２図は受光素子上の受光領域と信号処理回路を示した
説明図、第３図（ａ）（ｂ）（ｃ）は受光素子上での光
量部分布を示すグラフ、第４図はトラッキングエラー信
号を示すグラフである。 第５図は第２実施例を示す光学系の説明図、第６図（ａ
）　（ｂ）　（ｃ）は第５図に示した光学系のエラー検
出の原理の説明図、第７図（ａ）　（ｂ）　（ｃ）は受
光素子の受光領域を示す説明図である。 第８図〜第１４図は、光学系の非点収差を発生させるた
めの他の手段を示したものであり、第８図は非点収差発
生素子の組み付は構造を示す正面図、第９図は第８図の
ＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図、第１０図は第９図のｘ−Ｘ
線に沿う断面図、第１１図はミラーの組み付は例を示す
断面図、第１２図は、第１１図のＸＩＩ−ｘｎ線に沿う
断面図、第１３図はミラー組付けの他の例を示す平面図
、第１４図はプリズムの保持機構を示す断面図である。 第１５図〜第２０図は、従来のトラッキングエラー信号
検出装置を示したものであり、第１５図は光学系の説明
図、第１６図は受光素子の受光領域を示す説明図、第１
７図は受光素子上での光量分布を示す説明図、第１８図
は光束が傾いた場合の反射光のシフトを示す説明図、第
１９図は受光素子上でのスポットの動ぎを示す説明図、
第２０図はトラッキングエラー信号を示すグラフである
。 ＯＤ・・・光ディスク ３．１５・・・ガルバノミラ− ４，２１・・・対物レンズ ７、４５．４６・・・受光素子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ディスクのトラック、タンジェンシャル方向に
   相当する直交座標の両方向に対して奇関数となる波面収
   差を含む光束を光ディスクに入射させる入射光学系と、 光ディスクのラジアル方向に相当する境界線を境として
   少なくとも２つの領域に分割され、前記光ディスクから
   導かれる光束を受光する受光部と、該受光部の２つの領
   域の出力差を演算することにより、トラッキングエラー
   信号を出力する演算手段とを備えることを特徴とする光
   ディスク装置。
2. （２）前記入射光学系は、発散光束を発生する半導体レ
   ーザーと、該発散光束を平行光束に変換するコリメータ
   ーレンズと、前記半導体レーザーとコリメーターレンズ
   との間に設けられ、光束に非点収差を与える平行平面板
   とを備えることを特徴とする請求項１に記載の光ディス
   ク装置。