JPH0430090B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、情報を記録したピツト列より構成さ
れるトラツクを有する反射型光学記録媒体に光源
からの光束をスポツト状に収束されるとともに、
前記記録情報によつて変調された前記反射型光学
記録媒体からの戻り光束を拾う対物レンズと、こ
の対物レンズを経由した前記戻り光束を入射させ
る光検出器の受光部とより構成される光学系ピツ
クアツプにかかり、より詳しくはフオーカスエラ
ー検出についての技術に関するものである。

背景技術とその問題点 反射型光学記録媒体の例えば光デイスクからの
戻り光束は、対物レンズによつてスポツト状に収
束された光源からの光束にもとづき、トラツクを
構成するピツト列により回折された回折光同志の
重ね合わせとなる。そして、各次の回折光同志
は、その回折の次数に応じて対物レンズのフアー
フイールド中となる瞳面上にて、所定箇所に位置
されることになる。

しかしながら、従来においては、これら各回折
光の対物レンズの瞳面上での位置関係を全く考慮
せずに、各回折成分を一まとめにしてフオーカス
エラー検出を行なつていた。このために、記録情
報の再生情報信号がフオーカスエラー信号中に飛
び込み、アコーステイツクノイズ（acoustic
noise）になるとともに、フオーカスサーボ駆動
回路の増巾部の飽和をまねいて光デイスクのキズ
に対して弱くなつたりまたピツト条件の変動によ
つてフオーカス外れる等してフオーカスサーボが
不安定になるという問題点があつた。

発明の目的 本発明は、このような問題点に鑑みて発明され
たものであつて、その目的とするところは、アコ
ーステイツクノイズの軽減が図れるとともに、安
定したフオーカスサーボが行なえる光学系ピツク
アツプを提供することにある。

発明の概要 本発明にかかる光学系ピツクアツプは、冒頭に
記したものにおいて、 前記対物レンズのフアーフイールドに相当する
位置もしくは近い位置に、そのフアーフイールド
中の戻り光束での所定部分夫々を選択的に前記光
検出器の受光部に導く光学手段を設けて、少なく
とも前記ピツト列によるトラツク方向における回
折光にもとづく部分以外に相当する部分の前記戻
り光束にもとづいてフオーカスエラーを検出する
ように構成することを特徴とするものである。

これにより、前記情報の再生情報信号がフオー
カスエラー信号中に飛び込むことが少なくなり、
アコーステイツクノイズの軽減が図れるととも
に、サーボ駆動回路部の増巾部の飽和が防止され
て安定したフオーカスサーボが行なえる。

実施例 次に、本発明にかかる光学系ピツクアツプの実
施例を説明するに、先に理論的背景を説明して、
続いて具体的な実施例について説明する。

まず、反射型光学触媒体の一例である円盤状の
光デイスクＤは、第１図に示される如くに、ガラ
スまたはアクリル樹脂層から成る透明もしくは半
透明層１と、その透明もしくは半透明層１の底面
１ａ側に順次積層される反射層２および保護層３
とから構成されている。なお、透明もしくは半透
明層１の底面１ａには、情報を記録したピツト
PT列によつて構成される同芯状もしくは渦巻状
のトラツクが形成されている。

そして、トラツクを構成するピツトPT列は、
第２図に示される如くに、 トラツク上でのピツチ；p₀ でもつて、 トラツクピツチ；q₀ になるように配列されている。なお、第１図およ
び第２図にて図示される矢印Ｘ方向は、トラツク
方向である。

しかして、半導体レーザ等の光源（図示せず）
からの光束は、第１図に示される如くに、対物レ
ンズOL₀によつて収束されつつ光デイスクＤに入
射され、光デイスクＤの透明もしくは半透明層１
を通過して、反射層２面に微細スポツトを結ばせ
る。そして、反射層２面で反射され回折を受けた
戻り光束は、再び透明もしくは半透明層１を通過
してかつ対物レンズOL₀等を経由して、光検出器
の受光部に入射される。

次に、H.H.Hopkins 理論を用いて、対物レ
ンズOL₀のフアーフイールド中となる瞳面上にて
正規化される戻り光束の回折光分布を説明する。

しかして、ｘ方向を投影されるトラツク方向
X′とする光軸に直交するｘ−ｙ座標軸を考える
ならば、対物レンズOL₀の瞳面つまりｘ−ｙ座標
軸面での戻り光束の振巾分布ａ（ｘ、ｙ）は、次
式のように表わされる。なお、ｙ方向は投影され
るトラツク方向X′に直交する投影されるトラツ
キング方向（光デイスクＤのラジアル方向）にな
る。

ａ（ｘ、ｙ）＝ 〓^m ・ 〓 〓ⁿ exp〔−2πi〕・｛（ｍ／ｐ）ｕ＋（ｎ／ｑ）ｖ｝×Ｒ
（ｍ、ｍ）×ｆ（ｘ−ｍ／ｐ、ｙ−ｎ／ｑ）
(1) ｍ、ｎ；ピツトPTによる回折光のトラツク方向
Ｘおよびそれに直交する方向（トラツキング方
向）夫々での回折の次数 ｕ、ｖ；ピツトRTと反射層２面に結ばれるスポ
ツトとのトラツク方向Ｘおよびそれに直交する
方向（トラツキング方向）夫々での相対距離 また、Ｒ（ｍ、ｎ）は、ピツトPTの形状で定ま
るフーリ エ・スペクトラム、ｆ（ｘ−ｍ／ｐ、
ｙ−ｎ／ｑ）は瞳函数であつて、その定義により ｆ（ｘ、ｙ）≡０ x²＋y²＞１ の関係にある。

然るに、(1)式を図示すると第３図に示される如
くになる。すなわち、回折光のいわゆる回折格子
に相当した回折光が、基本の（０、０）次光を中
心にしてｘ軸方向に両側に（±１、０）次光、…
…、またｙ軸方向に両側に（０、±１）次光、…
…というように位置される。

また、各回折光は、対物レンズOL₀が半経１の
単位円であるとするならば、（ｍ、０）次光、
（０、ｎ）次光は、 Ｐ＝ｍ／p₀＝λ・ｍ／（NA・ｐ） （ｍ＝０、±１……） Ｑ＝ｎ／q₀＝λ・ｎ／（NA・ｑ） （ｎ＝０、±１……） NA；対物レンズOLの開口数 λ；光源の波長 （∵p₀＝NA／λ・ｐ、q₀＝NA／λ・ｑ） で与えられる点（Ｐ、Ｏ）、（Ｏ、Ｑ）に中心を有
する半径１の単位円となる。

ところで、第３図から考察されることは、各回
折に次数にしたがつて対物レンズOL₀のフアーフ
イールド中となる瞳面上の所定箇所に、各次の回
折光が位置するということである。なお、光強度
分布で考えても同様である。

このうち、ｘ軸方向に位置する（１、０）次光
および（−１、０）次光等は、記録情報の再生情
報信号に関する情報の主たる担い手である。そし
て、記録情報の再生情報信号中に位周波成分が含
まれるようなときには、当然それらの回折光もそ
の成分によつて変調されていることから、フオー
カスエラー信号およびトラツキングウラー信号中
に再生情報信号が漏れる原因になる。

また、ｙ軸方向に位置する（０、１）次光およ
び（０、−１）次光等は、ｘ軸を境にしてそれら
の差動をとることにより、プツシユプル法による
トラツキングエラー信号が得られる回折光とな
る。一方、それら以外のつまりｘ軸方向に位置す
る回折光は、プツシユプル法によるトラツキング
エラー信号の直流分になる。そして、光デイスク
Ｄのラジアルスキユー（Radial Skew）等によ
つて、光検出器の受光部に投影される戻り光束の
像が移動するようなときには、オフセツトを生じ
させる原因になる。

次に、具体的実施例について説明する。

第４図は、光学系の光軸に沿う断面図である。

例えば光源としての半導体レーザLDから放射
された光束は、ビームスプリツタの一種である偏
光軸の異なる光束を分離して、往路と復路とにお
いて光束の方向を変えて半導体レーザLDに戻り
光束を戻さない偏光ビームスプリツタBSに入射
される。

この偏光ビームスプリツタBSを通過した光束
は、コリメータレンズCLにより平行光束に直さ
れ、1/4波長板WPを経由して対物レンズOLによ
り、前述の如く光デイスクＤに入射される。

この光デイスクＤからの反射によるピツトPT
列によつて変調された戻り光束は、対物レンズ
OLにより拾われ、平行光束に直される。そして、
この平行光束に直された戻り光束は、光路を逆に
たどつて再び1/4波長WPおよびコリメータレン
ズCLを順次経由して偏光ビームスプリツタBSに
入射される。このとき光束は、1/4波長板WPに
よつて偏光軸がもとの半導体レーザLDからの光
束に比べて90度回転されている。したがつて、戻
り光束は、半導体レーザLD側に戻らずに反射さ
れる。

この偏光ビームスプリツタBSからの反射され
た戻り光束の光路中における対物レンズOLのフ
アーフイールドに相当する位置には、六角錐プリ
ズムPRが配設されている。そして、この六角錐
プリズムPRを通過した戻り光束は、光検出器の
受光部PDに入射されるとともに、その受光部PD
に戻り光束の投影像が形成される。なお、矢印Ｘ
方向は、トラツク方向を示している。

しかして、六角錐プリズムPRは、第５図に示
される如くに六角錐面部PR_aと、六角形の平面部
PR_bとを有して、六角錐面部PR_aを出射側にして
その中心軸が光軸OAに一致するように、かつ、
投影されるトラツク方向X″に対して第６図に示
される如くに配されるようにして設けられてい
る。なお、第６図の斜線部は、通過する戻り光束
の位置を示している。

また、光検出器の受光部PDは、６つの受光領
域₀〜₀から構成されるとともに、それらの受
光領域₀〜₀は、投影されるトラツク方向X″に
対して第７図に示される如くに配されている。そ
して、その中心Ｏには光軸OAが通る。

そして、光検出器の受光部PDには、六角錐プ
リズムPRの六角錐面部PR_bを構成する６つの三
角面ａ〜ｆ夫々に対応して、６つの戻り光束の投
影像a₀〜f₀夫々が第７図に示される如くに形成さ
れる。すなわち、六角錐プリズムPRは、フアー
フイールド中の戻り光束での所定部夫夫を選択的
に光検出器の受光部PDに導く本発明における光
学手段を構成している。なお、投影像b₀：c₀：
e₀：f₀は、図示される如くに対物レンズOLの合
焦位置状態で、受光領域V₀と受光領域₀との
間、または受光領域₀と受光領域₀との間の境
に位置される。

然るに、六角錐面部PR_bを構成する２つの三角
面ａ、ｄを通過する戻り光束の部分は、第３図に
示される（１、０）次光あるいは（−１、０）次
光等のピツトPT列によるトラツク方向Ｘにおけ
る回折光を多く含み、前述の理由にもとづきフオ
ーカスサーボ、更にはトラツキングサーボに用い
ないことが好ましい。したがつて、フオーカスエ
ラー検出およびトラツキングエラー検出は、前記
回折光にもとづく部分以外に相当する部分の戻り
光束にもとづいて行なわれている。すなわち、６
つの受光領域₀〜₀のうち２つの受光領域_0
0を除く４つの受光領域_{0 0 0 0}において外
側に位置する受光領域₀、₀夫々による受光量
に対応する出力の和と、内側に位置する受光領域
₀、₀夫々による受光量に対応する出力の和と
の差（Ｓ₀＋Ｓ₀）−（Ｓ₀＋Ｓ₀）によつて
フオーカスエラー信号を得ている。

また、六角錐面部PR_bを構成する４つの三角面
ｂ、ｃ、ｅ、ｆを通過する戻り光束の部分は、第
３図に示される（０、１）次光あるいは（０、−
１）次光等のピツトPT列によるトラツク方向Ｘ
に直交する方向（トラツキング方向）における回
折光を多く含むことから、同様に４つの受光領域
₀、₀、₀、₀における投影されるトラツク
方向″に直交する方向（トラツキング方向）に
て２分される夫々の受光量に対応する出力の和の
差（Ｓ₀＋Ｓ₀）−（Ｓ₀＋Ｓ₀）によつてプ
ツシユプル法によるトラツキングエラー信号を得
ている。

これにより、光デイスクＤの記録情報の再生情
報信号がフオーカスエラー信号中およびトラツキ
ングエラー信号中に飛び込むことが少なくなる。
したがつて、アコーステイツクノイズの軽減が図
れるとともに、サーボ駆動回路の増巾部の飽和が
防止されて安定したフオーカスサーボが行なえる
フオーカスエラー信号が得られる。また、トラツ
キングエラーの直流オフセツト分を変化させる影
響が入つてこなくなりラジアルスキユー等に強
く、つまり中性点のドリフトを防止できるトラツ
キングエラー信号が得られる。

なお、再生情報信号は、６つの受光領域₀〜
₀夫々の受光量に対応する出力の和Ｓ₀＋Ｓ
_０＋Ｓ₀＋Ｓ₀＋Ｓ₀＋Ｓ₀によつて得てい
る。

しかして、プツシユプル法による本実施例の場
合のトラツキングエラー信号と、従来の回折成分
を一まとめにすることによるトラツキングエラー
信号との光デイスクＤのラジアルスキユーに対す
る強さの比較測定例を示すと、第８図に示される
如くになる。なお、縦軸はトラツキングエラー信
号（Ｐ−Ｐ値）に対するオフセツト量の百分率、
横軸は光デイスクＤのラジアルスキユー角度であ
る。

なお、光検出器の受光部PDとしては、５つの
受光領域〜から構成するとともに、投影され
るトラツク方向″に対して第９Ａ図および第９
Ｂ図夫々に示される如くに配することもよい。こ
の場合、夫々の信号は次の如くにして得られる。

フオーカスエラー信号 （Ｓ＋Ｓ）−（Ｓ＋Ｓ） トラツキングエラー信号 （Ｓ＋Ｓ）−（Ｓ＋Ｓ） 再生情報記号 Ｓ＋Ｓ＋Ｓ＋Ｓ＋Ｓ 次に、フアーフイールド中の戻り光束での所定
部分夫々を選択的に光検出器の受光部PD導く光
学手段としての六角錐プリズムPRの替わりに、
四角錐プリズムPR′および八角錐プリズムPR″を
用いる場合の変形例を説明する。なお、重複する
説明は省略する。

(A) 四角錐プリズムPR″を用いる場合（第１０図
および第１０Ｂ図） 四角錐プリズムPR′は、その四角錐面部
PR_a′を出射側にして、投影されるトラツク方
向X″に対して第１０Ａ図に示される如くに配
されるとともに、光検出器の受光部PD′を構成
する５つの受光領域′〜′は第１０Ｂ図に示
される如くに配される。

(B) 八角錐プリズムPR″を用いる場合（第１１Ａ
図および第１１Ｂ図） 八角錐プリズムPR″は、その八角錐面部
PR_a″を出射側にして、投影されるトラツク方
向X″に対して第１１Ａ図に示される如くに配
されるとともに、光検出器の受光部PD″を構成
する５つの受光領域″〜″は第１１Ｂ図に示
される如くに配される。

これらの場合、夫々のフオーカスおよびトラツ
キングエラー信号並びに再生情報信号は、六角錐
プリズムPRにおいて第９Ａ図および第９Ｂ図
夫々に示される如くに受光領域〜が配される
場合と同様になる。

なお、六角錐プリズムPRの場合には、戻り光
束の全光量の2/3がフオーカスエラー検出および
トラツキングエラー検出に用いることができる
が、四角錐プリズムPR′では1/2、八角錐プリズ
ムPR″では3/4が用いることができる。

発明の効果 本発明は、次の利点を有するものである。

再生情報信号に関する記録情報の主たる担い手
になる、ピツト列によるトラツク方向における回
折光にもとづく戻り光束の部分が除かれてフオー
カスエラー検出がされることになる。したがつ
て、記録情報の再生情報信号がフオーカスエラー
信号中に飛び込むことが少なくなつて、アコース
テイツクノイズの軽減が図れるとともにサーボ駆
動回路の増巾部の飽和が防止されて安定したフオ
ーカスサーボが行なえる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第１１Ｂ図は本発明にかかる光学
系ピツクアツプの実施例を説明するための図面で
あつて、第１図は光デイスクの概略断面図、第２
図はピツトパターンを示す平面図、第３図は対物
レンズの瞳面上での回折光分布図、第４図は光学
系の光軸に沿う断面図、第５図は六角錐プリズム
の斜視図、第６図は六角錐プリズムの平面図、第
７図は光検出器の受光部の平面図、第８図はプツ
シユプル法による本実施例の場合と従来の場合と
のトラツキングエラー信号における光デイスクの
ラジアルスキユーに対する強さの比較測定結果を
示すグラフ図、第９Ａ図および第９Ｂ図夫々は光
検出器の受光部の別形態を示す平面図、第１０Ａ
図および第１０Ｂ図は四角錐プリズムを用いる場
合の変形例の第６図および第７図に対応する平面
図、第１１Ａ図および第１１Ｂ図は八角錐プリズ
ムを用いる場合の別変形例の第６図および第７図
に対応する平面図である。 なお図面中に用いられている符号において、Ｄ
……デスク、LD……半導体レーザ、OL……対物
レンズ、PD，PD′，PD″……光検出器の受光部、
PR……六角錐プリズム、PR′……四角錐プリズ
ム、PR″……八角錐プリズム、PT……ピツト、
Ｘ……トラツク方向である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 情報を記録したピツト列より構成されるトラ
   ツクを有する反射型光学記録媒体に光源からの光
   束をスポツト状に収束させるとともに、前記記録
   情報によつて変調された前記反射型光学記録媒体
   からの戻り光束を拾う対物レンズと、この対物レ
   ンズを経由した前記戻り光束を入射させる光検出
   器の受光部とより構成される光学系ピツクアツプ
   において、 前記対物レンズのフアーフイールドに相当する
   位置もしくは近い位置に、そのフアーフイールド
   の中の戻り光束での所定部分夫々を選択的に前記
   光検出器の受光部に導く光学手段を設けて、少な
   くとも前記ピツト列によるトラツク方向における
   回折光にもとづく部分以外に相当する部分の前記
   戻り光束にもとづいてフオーカスエラー検出する
   ように構成することを特徴とする光学系ピツクア
   ツプ。