JPH04229435A - トラッキング・エラー検出用光検出器，トラッキング・エラー検出装置および方法，フォーカシング・エラー検出装置および方法，ならびに光磁気記録／再生用光学ヘッド - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はトラッキング・エラー
検出用光検出器，トラッキング・エラー検出装置および
方法，フォーカシング・エラー検出装置および方法，な
らびに光磁気記録／再生用光学ヘッドに関し，とくにト
ラッキング制御のためのガイド・トラック溝を有する光
磁気ディスク，光磁気カード等の光磁気記録媒体の記録
／再生のための光学ヘッドおよびその構成要素に適して
いる。

【０００２】この発明において記録／再生とは，記録，
再生，ならびに記録および再生を含む。

【０００３】

【従来の技術】トラッキング制御のためのガイド・トラ
ック溝を有する光磁気ディスクに適用される記録／再生
光学ヘッドに設けられるトラッキング・エラー検出装置
の１つにプッシュプル法を利用したものがある。

【０００４】プッシュプル法を利用したトラッキング・
エラー検出装置の光検出器には２分割フォトダイオード
または３分割フォトダイオードが用いられている。この
うちで３分割フォトダイオードはフォーカシング・エラ
ー検出用に兼用するのに適している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】２分割フォトダイオー
ドまたは３分割フォトダイオードによって構成される光
検出器を用いたプッシュプル法によるトラッキング・エ
ラー検出装置では，光磁気ディスクがその半径方向に傾
くこと，または対物レンズが何らかの原因でトラック方
向に移動することに起因してトラッキング・エラー信号
中に直流オフセットが現われるという問題がある。

【０００６】この問題点を図５から図７を参照してさら
に詳しく説明する。

【０００７】図５は光学ヘッドのトラッキング・エラー
検出のための光学系のみを抽出して示すものである。

【０００８】半導体レーザ４１の発散する出射光はコリ
メート・レンズ４２でコリメートされ，ビーム・スプリ
ッタ４４を透過して対物レンズ４３によって光磁気ディ
スク４９上に焦点を結ぶように集光される。

【０００９】光磁気ディスク４９からの反射光は対物レ
ンズ４３によってコリメートされ，ビーム・スプリッタ
４４によって偏光され，光検出器４５に入射する。光検
出器４５は，光磁気ディスク４９のトラック方向と直交
する方向に分割された２つのフォトダイオード４５ａお
よび４５ｂを含んでいる。

【００１０】これらのフォトダイオード４５ａと４５ｂ
の出力信号の差が減算回路４６で演算され，トラッキン
グ・エラー信号として出力される。

【００１１】半導体レーザ４１からの投射光が光磁気デ
ィスク４９上に正しくトラッキングされているときには
鎖線の円で示すように２つのフォトダイオード４５ａと
４５ｂに受光される光量は等しい。投射光がトラックか
らずれるとこのずれ量に応じてフォトダイオード４５ａ
と４５ｂに受光される光量にも差が生じ，この差がトラ
ッキング・エラーとなる。

【００１２】光磁気ディスク４９が破線で示すようにそ
の半径方向に傾いたときには，正しくトラッキングされ
ていたとしても，破線の円で示すようにフォトダイオー
ド４５ａと４５ｂに受光される光量に差が生じる。これ
がオフセット量となる。

【００１３】図６も図５と同じ光学系を示している。対
物レンズ４３が何らかの原因でトラック方向に移動した
ときにも，同じようにフォトダイオード４５ａと４５ｂ
に受光される光量に差が生じ，トラッキング・オフセッ
トが現われる。

【００１４】図７は光検出器４５のフォトダイオード４
５ａ，４５ｂ上に結像する反射光像を示している。

【００１５】図７（Ａ）　は正しくトラッキングされて
おり，反射光の中心０が２つのフォトダイオード４５ａ
と４５ｂの境界に正しく位置している状態を示している
。反射光像は鎖線で示すように円形であり，その中にト
ラックの両側にあるトラック溝によって生じる回折光が
重なることによって明るくなる領域ａおよびｂが含まれ
ている。

【００１６】図７（Ｂ）　は光磁気ディスクの傾き，対
物レンズの移動等によって反射光の中心０がフォトダイ
オード４５ａと４５ｂとの境界からずれた状態を示して
いる。これによって反射光スポットの位置がフォトダイ
オード４５ｂの方に寄るので，フォトダイオード４５ｂ
の入射光量が増大し，フォトダイオードの入射光量が減
少する。図７（Ｂ）　に斜線で示す領域に入射する光量
がオフセットとしてトラッキング・エラー信号に現われ
ることになる。

【００１７】この発明はプッシュプル法によってトラッ
キング・エラー信号を生成するときに生じる上記オフセ
ットを低減しようとするものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】この発明によるトラッキ
ング・エラー検出用光検出器は，所定方向に並べて配置
された５個の受光素子を含むものである。

【００１９】この発明によるトラッキング・エラー検出
装置は上記のトラッキング・エラー検出用光検出器を用
いてプッシュプル法によりトラッキング・エラーを検出
するもので，光磁気記録媒体からの反射光を受光する位
置に配置されかつ光磁気記録媒体のトラックに対応する
方向に並べられた少なくとも５個の受光素子を有する光
検出器，および上記光検出器の受光素子のうち中央部お
よび最外側に位置する受光素子以外の受光素子の出力信
号を入力とし，中央部の右側の受光素子の出力信号と左
側の出力信号との差を表わすトラッキング・エラー信号
を出力する演算回路を備えている。

【００２０】上記のトラッキング・エラー検出用光検出
器はフォーカシング・エラー検出装置にも適用可能であ
る。

【００２１】この発明によるフォーカシング・エラー検
出装置は２個の光検出器を用いてビーム・サイズ法にし
たがってフォーカシング・エラーを検出するものである
。このフォーカシング・エラー検出装置は，ビーム・ス
プリッタと集光レンズとを備え，光磁気記録媒体からの
反射光を少なくとも２つに分割しかつ集光する光学系，
分割された一方の光の収束点よりも上記光磁気記録媒体
に近い位置に配置された少なくとも５個の受光素子を有
する第１の光検出器，分割された他方の光の収束点より
も上記光磁気記録媒体から遠い位置に配置された少なく
とも５個の受光素子を有する第２の光検出器，および第
１の光検出器における中央部の受光素子の出力信号とそ
れ以外の受光素子の出力信号の和との差と，第２の光検
出器における中央部の受光素子の出力信号とそれ以外の
受光素子の出力信号の和との差とを比較し，この比較結
果をフォーカシング・エラー信号として出力する演算回
路を備えている。

【００２２】この発明による光磁気記録媒体の記録／再
生のための光学ヘッドは，直線偏光の光を出射する光源
，光源から出射された光を光磁気記録媒体上に集光する
第１の集光光学系，光磁気記録媒体からの反射光を集光
する第２の集光光学系，光磁気記録媒体からの反射光を
，偏光方向が互いに直交する２つの偏光成分に分離する
偏光ビーム・スプリッタ，および分離されかつ集光され
る２つの偏光成分の光の焦点位置付近に配置された２つ
の光検出器を備え，上記２つの光検出器の少なくとも一
方に，光磁気記録媒体のトラックに対応する方向に並べ
られた少なくとも５個の受光素子を有する光検出器が用
いられているものである。

【００２３】好ましくは，上記第１の集光光学系が上記
第２の集光光学系と兼用される。

【００２４】上述したトラッキング・エラー検出装置お
よびフォーカシング・エラー検出装置がこの光学ヘッド
で用いられる。

【００２５】また，読取信号は２つの光検出器の出力信
号の差信号として得られる。

【００２６】

【作用】トラッキング・エラー検出用光検出器は少なく
とも５個の受光素子を備え，これらが一方向に配列され
ている。そして，中央の受光素子と最外側の２つの受光
素子とを除く，残りの少なくとも２つの受光素子の出力
信号の差に基づいてトラッキング・エラーが検出される
。

【００２７】光磁気記録媒体の傾き，対物レンズの移動
等がなくかつ正しくトラッキングが行なわれているとき
には反射光スポットの中心は中央の受光素子の中心と一
致している。したがって，上記の残りの２つの受光素子
の出力信号の差は零である。

【００２８】投射光スポットが光磁気記録媒体のトラッ
クの中心からずれるとそれに応じて反射光スポットの中
心も光検出器における受光素子の配列方向にずれ，上記
の残りの２つの受光素子に入射する光量が変化し，この
変化によってトラッキング・エラーが検出される。

【００２９】光磁気記録媒体の傾き，対物レンズの移動
等によって反射光スポットの光検出器上における位置が
ずれても，このずれにより入射光量が大きく変化する中
央と最外側の受光素子を除いているのでオフセット量が
小さくなる。

【００３０】

【実施例】図１（Ａ）　において光検出器２１は５分割
フォトダイオードから構成されている。すなわち光検出
器２１は，中央の方形状の受光面を有するフォトダイオ
ード２１ａと，その左右両側に外方に向って配列された
方形状のフォトダイオード２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２
１ｅとから構成されている。中央のフォトダイオード２
１ａの両側に位置するフォトダイオード２１ｂと２１ｃ
の幅は等しく設定されている。また，最外側のフォトダ
イオード２１ｄと２１ｅの幅も等しく設定されている。

【００３１】光磁気ディスクの記録／再生用光学ヘッド
において光検出器２１は，そのフォトダイオードの分割
方向（フォトダイオードの境界線方向）が光磁気ディス
クのトラック方向と直交する方向に配置される。

【００３２】中央のフォトダイオード２１の両側に位置
するフォトダイオード２１ｂと２１ｃの出力信号が減算
回路２３に与えられ，これらの出力信号の差が演算され
，トラッキング・エラー信号として出力される。

【００３３】光学ヘッドから光磁気ディスクに向けて投
射される光が光磁気ディスクのトラック中央にスポット
を形成している場合には，光磁気ディスクから反射し光
学ヘッドの光学系を通して光検出器２１に入射する光は
，その光ビームの中心０が中央のフォトダイオード２１
ａの中心に位置するように円形スポットを形成する。光
学ヘッドからの光磁気ディスクへの投射光がトラックか
らずれるとそれに応じて光検出器２１上のスポットもず
れ，このずれ量に応じたレベルのトラッキング・エラー
信号が得られる。

【００３４】光磁気ディスクの半径方向への傾きまたは
光学ヘッドの対物レンズのトラック方向への移動によっ
て，光検出器２１上に投影される光スポットの中心０は
，図１（Ｂ）　に示すように，中央のフォトダイオード
２１ａの中心からずれる。光スポットの中心がフォトダ
イオード２１ｃ，２１ｅの方向にずれたとすると，フォ
トダイオード２１ｃ上に光が入射する面積は（斜線で示
す）増大し，フォトダイオード２１ｂ上に光が入射する
面積は減少する。 しかし，フォトダイオード２１ｂには光磁気ディスクの
トラック溝による回折光を含む明るい部分（二重の斜線
で示す）が多くなる。したがって，フォトダイオード２
１ｂと２１ｃの出力信号の差（これが直流オフセットと
なる）は小さく，従来に比べてオフセット量を大幅に低
減することができる。トラッキング・エラー信号の振幅
も小さくなるがこれは交流増幅回路を用いて増幅するこ
とができるので問題は生じない。

【００３５】図２は光検出器の変形例を示している。

【００３６】フォトダイオード２１ｂと２１ｃの受光面
の形が図１に示すものと異なっており，中央部でのみ幅
が広く，両端部で細くなるように形成されている。ビー
ム・スポットの移動が上下±ｄの範囲ではオフセット量
はほぼ零になる。

【００３７】図３は上述した光検出器を用いた光磁気デ
ィスクの記録／再生のための光学ヘッドの構成を示して
いる。ここでは光検出器２１とこれと同じ構成の光検出
器２２とが用いられている。

【００３８】半導体レーザ１１から直線偏光の発散光が
出射し，この光は偏光ビーム・スプリッタ１２を透過し
（約８０％の光が透過），コリメート・レンズ１３によ
って平行化され，さらに対物レンズ１４によって光磁気
ディスク２０上に焦点を結ぶように集光される。

【００３９】必要ならば半導体レーザ１１から出射する
楕円形断面の光を円形断面の光に変換するビーム整形光
学系を設ける。また，半導体レーザ１１の出射光の一部
を受光し，その受光信号を半導体レーザ１１の駆動回路
にフィードバックすることにより半導体レーザ１１の出
射光強度を安定化することが好ましい。

【００４０】光磁気ディスク２０に投射された直線偏光
の光は光磁気ディスク２０に記録されている情報（磁化
の方向）に応じて偏光面が回転されて反射する（カー効
果）。

【００４１】この反射光は対物レンズ１４によってコリ
メートされ，さらにコリメート・レンズ１３によって集
光されながら偏光ビーム・スプリッタ１２に入射する。 偏光ビーム・スプリッタ１２は半導体レーザ１１の出射
光の偏光方向が９０°異なる偏光方向の光をすべて反射
させるとともに，半導体レーザ１１の出射光と同じ偏光
方向の光の一部（たえば２０％）を反射させる。これに
より，光磁気ディスク２０の記録情報によって反射光に
生じる偏光面回転角が増幅される。

【００４２】偏光ビーム・スプリッタ１２によって反射
された光は次に　１／２　波長板１５によって適当な角
度（４２〜４３°）偏光面が回転させられる。すなわち
，　１／２　波長板１５の出射光は半導体レーザ１１の
出射光に対して偏光面が４５°回転している。

【００４３】１／２　波長板１５の出射光はさらに偏光
ビーム・スプリッタ１６に入射し，この偏光ビーム・ス
プリッタ１６によって偏光方向が互いに９０°異なる偏
光成分が分離される。一方の偏光成分は偏光ビーム・ス
プリッタ１６を透過して光検出器２１に入射し，他方の
偏光成分は偏光ビーム・スプリッタ１６で反射して光検
出器２２に入射する。

【００４４】光磁気ディスク２０への投射光が正しくフ
ォーカシングされている（合焦）されている場合に，コ
リメート・レンズ１３によって集光される光磁気ディス
ク２０からの反射光の焦点位置よりも遠い位置に光検出
器２１が配置され，上記焦点位置よりも近い位置に光検
出器２２が配置されている。

【００４５】光検出器２１，２２の構成と，その出力信
号の処理回路が図４に示されている。

【００４６】図４には図示されていないが，トラッキン
グ・エラー信号は上述したように光検出器２１のフォト
ダイオード２１ｂと２１ｃの出力信号の差（または光検
出器２２のフォトダイオード２２ｂと２２ｃの出力信号
の差）として生成される。

【００４７】フォーカシング・エラー信号はビーム・サ
イズ法にしたがって生成される。図４において，合焦時
に光検出器２１の受光面上に生じる光スポットがＱ０　
で示されている。光磁気ディスク２０ａへの投射光がデ
ィスク面上に正しく集光されず焦点ずれが生じている場
合には，焦点ずれの方向に応じて，その反射光は光検出
器２１の受光面上に符号Ｑａ　またはＱｂ　で示すよう
にスポットＱ０　よりも小さなまたは大きなスポットを
形成する。図示は省略してあるが，光検出器２２の受光
面上にも同じように合焦の有無，焦点ずれの方向に応じ
た大きさの光スポットが形成される。ビーム・サイズ法
はこれら２つの光検出器２１，２２上に形成される光ス
ポットの大きさを比較することにより，焦点ずれの有無
および方向を判別するものである。

【００４８】光検出器２１の中央のフォトダイオード２
１ａ以外の他のすべてのフォトダイオード２１ｂ〜２１
ｅの出力信号の和が加算回路２４，２５，２６によって
算出される。この和信号とフォトダイオード２１ａの出
力信号との差が減算回路２８によって算出される。減算
回路２８の出力信号は光検出器２１上に形成されたビー
ム・スポットの大きさを表わしている。

【００４９】同じように，光検出器２２の中央のフォト
ダイオード２２ａの出力信号と，他のすべてのフォトダ
イオード２２ｂ〜２２ｅの出力信号の和との差が，加算
回路３４〜３６，減算回路３８によって減算される。減
算回路３８の出力信号は光検出器２２上に形成されたビ
ーム・スポットの大きさを表わしている。

【００５０】これらの減算回路２８と３８の出力信号の
差が減算回路３２で算出され，フォーカシング・エラー
信号として出力される。

【００５１】光検出器２１のすべてのフォトダイオード
２１ａ〜２１ｅの出力信号の和が加算回路２４〜２７で
算出される。光検出器２２のすべてのフォトダイオード
２２ａ〜２２ｅの出力信号の和が加算回路３４〜３７で
算出される。これらの和信号の差が減算回路３１で算出
され，光磁気ディスク２０の記録情報の読取信号となる
。

【００５２】

【発明の効果】以上のようにしてこの発明によると，直
流オフセットが低減される。

【００５３】また，トラッキング・エラー検出用光検出
器はビーム・サイズ法によるフォーカシング・エラー検
出にも兼用できるので，光学ヘッドの小型化，軽量化を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるトラッキング・エラー検出用光
検出器の構成を示し，（Ａ）　は正常なビーム・スポッ
トの状態を，（Ｂ）　はオフセットを生じさせるビーム
・スポットの状態を夫々表わしている。

【図２】光検出器の変形例を示すものである。

【図３】この発明による光学ヘッドの構成を示すもので
ある。

【図４】フォーカシング・エラー信号および読取信号を
生成する回路を示すものである。

【図５】従来の光学ヘッドのトラッキング・エラー検出
装置において，光磁気ヘッドの傾きによりオフセットが
生じる様子を示すものである。

【図６】従来の光学ヘッドのトラッキング・エラー検出
装置において，対物レンズの移動によりオフセットが生
じる様子を示すものである。

【図７】従来の２分割フォトダイオードによる光検出器
を示し，（Ａ）は正常なビーム・スポットの状態を，（
Ｂ）　はオフセットを生じさせるビーム・スポットの状
態をそれぞれ表わしている。

【符号の説明】

１１　　半導体レーザ １２，１６　　偏光ビーム・スプリッタ１３　　コリメ
ート・レンズ １４　　対物レンズ １５　　　１／２　波長板 ２０　　光磁気ディスク ２１，２２　　光検出器 ２１ｃ〜２１ｅ，２２ａ〜２２ｅ　　フォトダイオード
２４〜２７，３４〜３７　　加算回路 ２８，３１，３２，３８　　減算回路

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　所定方向に並べて配置された５個の受
   光素子を含むトラッキング・エラー検出用光検出器。
2. 【請求項２】　　光磁気記録媒体からの反射光を受光す
   る位置に配置されかつ光磁気記録媒体のトラックに対応
   する方向に並べられた少なくとも５個の受光素子を有す
   る光検出器，および上記光検出器の受光素子のうち中央
   部および最外側に位置する受光素子以外の受光素子の出
   力信号を入力とし，中央部の右側の受光素子の出力信号
   と左側の出力信号との差を表わすトラッキング・エラー
   信号を出力する演算回路，を備えたトラッキング・エラ
   ー検出装置。
3. 【請求項３】　　光磁気記録媒体のトラックに対応する
   方向に並べられた少なくとも５個の受光素子を有する光
   検出器を，光磁気記録媒体からの反射光を受光する位置
   に配置し，上記光検出器の受光素子のうち中央部および
   最外側に位置する受光素子以外の受光素子の出力信号を
   取込み，この取込んだ出力信号を用いて，中央部の右側
   の受光素子の出力信号と左側の受光素子の出力信号との
   差を演算し，この差によって表わされるトラッキング・
   エラー信号を出力する，トラッキング・エラー検出方法
   。
4. 【請求項４】　　ビーム・スプリッタと集光レンズとを
   備え，光磁気記録媒体からの反射光を少なくとも２つに
   分割しかつ集光する光学系，分割された一方の光の収束
   点よりも上記光磁気記録媒体に近い位置に配置された少
   なくとも５個の受光素子を有する第１の光検出器，分割
   された他方の光の収束点よりも上記光磁気記録媒体から
   遠い位置に配置された少なくとも５個の受光素子を有す
   る第２の光検出器，および第１の光検出器における中央
   部の受光素子の出力信号とそれ以外の受光素子の出力信
   号の和との差と，第２の光検出器における中央部の受光
   素子の出力信号とそれ以外の受光素子の出力信号の和と
   の差とを比較し，この比較結果をフォーカシング・エラ
   ー信号として出力する演算回路，を備えたフォーカシン
   グ・エラー検出装置。
5. 【請求項５】　　ビーム・サイズ法を利用したフォーカ
   シング・エラー検出方法であり，光磁気記録媒体からの
   反射光を少なくとも２つの光に分割しかつ集光し，これ
   らの集光する２つの光の焦点位置の前後に，少なくとも
   ５個の受光素子をそれぞれ有する２つの光検出器を配置
   し，各光検出器の出力信号により得られるビーム・サイ
   ズを表わす信号を比較し，この比較結果によって表わさ
   れるフォーカシング・エラー信号を得る，フォーカシン
   グ・エラー検出方法。
6. 【請求項６】　　直線偏光の光を出射する光源，光源か
   ら出射された光を光磁気記録媒体上に集光する第１の集
   光光学系，光磁気記録媒体からの反射光を集光する第２
   の集光光学系，光磁気記録媒体からの反射光を，偏光方
   向が互いに直交する２つの偏光成分に分離する偏光ビー
   ム・スプリッタ，および分離されかつ集光される２つの
   偏光成分の光の焦点位置付近に配置された２つの光検出
   器を備え，上記２つの光検出器の少なくとも一方に，光
   磁気記録媒体のトラックに対応する方向に並べられた少
   なくとも５個の受光素子を有する光検出器が用いられて
   いる，光磁気記録／再生用光学ヘッド。
7. 【請求項７】　　上記第１の集光光学系が上記第２の集
   光光学系と兼用されている請求項６に記載の光磁気記録
   ／再生用光学ヘッド。
8. 【請求項８】　　上記の少なくとも５個の受光素子を有
   する光検出器の受光素子のうち中央部および最外側に位
   置する受光素子以外の受光素子の出力信号を入力とし，
   中央部の一方側の受光素子の出力信号と他方側の受光素
   子の出力信号との差によって表わされるトラッキング・
   エラー信号を出力する演算回路をさらに備えた請求項６
   に記載の光磁気記録／再生用光学ヘッド。
9. 【請求項９】　　上記２つの光検出器の出力信号の比較
   結果によって表わされる読取信号を出力する演算回路を
   さらに備えた請求項６に記載の光磁気記録／再生用光学
   ヘッド。
10. 【請求項１０】　　上記２つの光検出器のうちの一方が
    ，偏光分離されかつ集光される一方の光の焦点よりも上
    記磁気記録媒体に近い位置に配置された少なくとも５個
    の受光素子を有する第１の光検出器によって構成され，
    他方が，偏光分離されかつ集光される他方の光の焦点よ
    りも上記磁気記録媒体から遠い位置に配置された少なく
    とも５個の受光素子を有する第２の光検出器によって構
    成され，第１の光検出器における中央部の受光素子の出
    力信号と第２の光検出器における中央部以外の受光素子
    の出力信号との和と，第２の光検出器における中央部の
    受光素子の出力信号と第１の光検出器における中央部以
    外の受光素子の出力信号との和とを比較し，この比較結
    果により表わされるフォーカシング・エラー信号を出力
    する演算回路をさらに備えている，請求項６に記載の光
    磁気記録／再生用光学ヘッド。