JPH04301228A - トラッキングオフセットの検出装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光ディスク、光磁気
ディスク、光カード等の光学式記録媒体に対して情報の
記録または再生を行う光学式情報記録再生装置に適用す
るに好適なトラッキングオフセットの検出装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】光学式情報記録再生装置は、一般にレー
ザ光を用いて記録／再生を行うようにしているので、高
密度記録が可能であり、画像、文書等の大容量データの
記録／再生に適している。かかる光学式情報記録再生装
置において、ディスク状の記録媒体を用いるものにあっ
ては、通常、回転するディスク上にレーザ光を収束させ
、追記型ディスクの場合にはディスク上に形成されたピ
ット列に応じた反射光の強弱を検出し、光磁気ディスク
の場合にはディスク上に形成された磁区列に応じた反射
光の偏光面の回転を検出することによってデータを再生
するようにしている。

【０００３】このような光学式情報記録再生装置におい
て、情報を正確に記録／再生するためには、記録媒体上
に照射するレーザ光をピット列や磁区列が形成されたト
ラック上に正確に位置させるトラッキングサーボが必要
となる。このトラッキングサーボ方式として、従来、３
ビーム法やプッシュプル法等が知られている。しかし、
光メモリシンポジウム’８９「新しいトラッキングサー
ボ方式」において説明されているように、３ビーム法で
はディスクのトラック方向の傾きによりオフセットが生
じ、プッシュプル法ではディスクの傾きや対物レンズの
中心が半径方向（トラッキング方向）にシフトしたとき
等にオフセットが生じるという問題がある。このような
ディスクの半径方向の傾きや対物レンズのシフトにより
生じるオフセットの量を軽減する方法として、同文献に
は差動プッシュプル法が提案されている。

【０００４】一方、特開昭６３−３２７４３号公報や特
開昭６３−１３１３４号公報等において、ホログラム光
学素子を用いる焦点検出装置が提案されている。ホログ
ラム光学素子は、物体光と参照光の何れかの波面に任意
の収差を付加することにより、再生光に任意の収差を発
生させることができると共に、ホログラム光学素子の面
上に複数の波面を重畳したり、分割したりすることがで
きるので、種々の焦点検出方法に用いられている。また
、ホログラム光学素子を用いる光学装置として、ホログ
ラム光学素子の光軸と再生参照光の光軸とを偏芯させる
ことにより再生光（実像および虚像）の像点位置が変化
する特性を利用し、ホログラム光学素子を再生参照光に
対し移動させて再生光の偏向角を変化させ、これにより
ビームのスキャニングを行うホログラムスキャナも知ら
れている。かかるホログラムスキャナにおいては、再生
光の像点位置の変化とともに収差も発生するが、第３５
回応用物理学関係連合講演会講演予稿集、３１ｐ−ＺＨ
−１４、「球面収差を利用した直線走査ホログラムスキ
ャナ」には、ホログラム光学素子の再生参照光に対する
移動によって発生する収差を小さくする方法が提案され
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した差動プッシュ
プル法は、記録媒体面上に記録再生用のメインスポット
以外に２つのサブスポットを投射し、これらメインおよ
びサブの３つのスポットの反射光をそれぞれ光検出器で
受光してプッシュプル信号を得、これら３つのプッシュ
プル信号を演算することによりオフセットの量を軽減す
るようにしている。このように、差動プッシュプル法に
あっては、記録媒体上にサブスポットを投射する必要が
あるため、光源である半導体レーザから記録媒体までの
光路中に回折格子を挿入する必要があり、これがため記
録再生に用いるメインスポットの光量損失が大きくなる
という問題がある。

【０００６】また、上述したホログラムスキャナの技術
を応用し、再生参照光（戻り光）の光軸の偏芯による再
生光（実像および虚像）の像点位置の変化を検知してオ
フセットを検出することが考えられるが、ホログラムス
キャナはホログラム光学素子の移動によりビームの偏向
角を変えて任意の面上でビームを走査させるものである
ため、ホログラム光学素子の移動量がビームの径よりも
大きいことが必要となる。しかし、ディスクの半径方向
の傾きや対物レンズのシフトにより生じるトラッキング
オフセットの量は、一般にはビーム径よりも小さいため
、単にホログラムスキャナの技術を応用しただけでは、
トラッキングオフセットを検出することは不可能である
。

【０００７】この発明は、このような従来の問題点に着
目してなされたもので、記録再生用のビーム、特に記録
時におけるビームの光量損失を起こすことなくトラッキ
ングオフセットを精度良く検出できるよう適切に構成し
たトラッキングオフセットの検出装置を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、この発明のトラッキングオフセットの検出装置におい
ては、記録媒体からの戻り光路中に、トラッキングによ
る戻り光の変位方向に収差が変化するホログラム光学素
子と、このホログラム光学素子による実像および／また
は虚像を受光し、トラッキングによる戻り光の変位方向
に分割された複数の受光領域を有する光検出器とを設け
、この光検出器の出力に基づいてトラッキングによる戻
り光のオフセットを検出するよう構成する。

【０００９】

【作用】すなわち、記録媒体からの戻り光路中に、トラ
ッキングによる戻り光の変位方向に収差が変化するホロ
グラム光学素子、例えば非点収差またはピッチが徐々に
大きくなるかもしくは小さくなる回折格子を持つホログ
ラム光学素子を配置して記録媒体からの戻り光（再生参
照光）を入射させると、再生参照光の入射位置によって
再生光に発生する収差量が変化する。ここで、再生光の
うち実像（＋１次回折光）と虚像（−１次回折光）とで
は、再生参照光に対する位相差の変化の仕方が逆転して
いるので、収差の変化の仕方が異なる。したがって、再
生光の実像および／または虚像の位置に光検出器を配置
して収差量の変化によるスポットの強度分布の変化を検
出すれば、再生参照光の移動量を求めることができる。 ここで、記録媒体の傾きや対物レンズのシフトによるオ
フセットは、トラッキング信号検出を行う光検出器上を
スポットが移動することによって生じるので、上記のよ
うに再生光の実像および／または虚像から再生参照光の
移動量を求めれば、トラッキングオフセットを精度良く
検出することが可能となる。しかも、ホログラム光学素
子は記録媒体からの戻り光路中に配置するので、記録再
生用のビーム、特に記録時におけるビームの光量損失を
起こすこともない。

【００１０】

【実施例】図１はこの発明の一実施例を示すものである
。この実施例は、光磁気ディスクに対して情報の記録再
生を行うもので、半導体レーザ１からの光はコリメータ
レンズ２で平行光束にした後、ビームスプリッタ３を透
過させて対物レンズ４により光磁気ディスク５に投射す
る。また、光磁気ディスク５での反射光（戻り光）は、
対物レンズ４を経てビームスプリッタ３で反射させた後
、ホログラム光学素子６で０次光、＋１次回折光（実像
）および−１次回折光（虚像）に分離し、これらの光束
を集光レンズ７および１／２波長板８を経て、０次光の
互いに直交する偏光成分を偏光ビームスプリッタ９で分
離して光検出器１０，１１で受光し、＋１次回折光およ
び−１次回折光をそれぞれ光検出器１２および１３で受
光するようにする。なお、図１において、対物レンズ４
のシフトを表す座標系をＸ，Ｙ，Ｚ、それに対応するホ
ログラム光学素子６を含む戻り光の検出系の座標系をｘ
，ｙ，ｚとし、対物レンズ４がＹ方向（トラッキング方
向）にシフトすると、検出系に入射する光束はｙ方向に
シフトするものとする。

【００１１】ホログラム光学素子６は、図２に示すよう
に＋ｙ方向に格子ピッチが徐々に小さくなるように構成
する。また、図３に示すように、光検出器１０はｘ方向
に３分割した受光領域１０ａ〜１０ｃをもって構成し、
光検出器１１はｘ方向に３分割、ｙ方向に２分割した合
計６分割の受光領域１１ａ〜１１ｆをもって構成し、光
検出器１２および１３はそれぞれｙ方向に３分割した受
光領域１２ａ〜１２ｃおよび１３ａ〜１３ｃをもって構
成する。

【００１２】この実施例では、光検出器１０，１１　を
対物レンズ４が光磁気ディスク５に対して合焦状態にあ
るときに、０次光の結像点の前後等しい距離に位置する
ように配置し、光検出器１２および１３を、図４に示す
ようにコリメータレンズ２から射出される光束径Ｃ１の
中心と、対物レンズ４の瞳径Ｃ２の中心とが一致すると
きに、光検出器１２が＋１次回折光の結像点の前方に、
光検出器１３が−１次回折光の結像点の後方に位置する
ように配置する。したがって、対物レンズ４が光磁気デ
ィスク５に対して合焦状態にあり、かつコリメータレン
ズ２から射出される光束径Ｃ１の中心と対物レンズ４の
瞳径Ｃ２の中心とが一致する状態にあるときは、光検出
器１０〜１３上には図３にそれぞれ符号１４〜１７で示
すようなスポットが形成されることになる。

【００１３】上記構成において、対物レンズ４が＋Ｙ方
向にシフトして、コリメータレンズ２から射出される光
束径Ｃ１と対物レンズ４の瞳径Ｃ２との関係が図５に示
すようになると、ホログラム光学素子６に入射する戻り
光は、格子ピッチが狭くなる＋ｙ方向に移動して非点収
差量が増大するため、±１次回折光の結像点は図６に示
すように、Ｃ１とＣ２との中心が一致する図１に示す状
態から＋１次回折光の結像点は＋ｚ方向に、−１次回折
光の結像点は−ｚ方向にそれぞれ移動することになる。 これに対し、対物レンズ４が−Ｙ方向にシフトして、コ
リメータレンズ２から射出される光束径Ｃ１と対物レン
ズ４の瞳径Ｃ２との関係が図７に示すようになると、ホ
ログラム光学素子６に入射する戻り光は、格子ピッチが
広くなる−ｙ方向に移動して非点収差量が減少するため
、±１次回折光の結像点は図８に示すように、図１に示
す状態から＋１次回折光の結像点は−ｚ方向に、−１次
回折光の結像点は＋ｚ方向にそれぞれ移動することにな
る。

【００１４】このため、光検出器１０〜１３上にそれぞ
れ形成されるスポット１４〜１７は、図６の場合には図
９に示すようになり、図８の場合には図１０に示すよう
になる。 すなわち、戻り光のｙ方向の移動に応じて、光検出器１
０，１１　に入射する０次光のスポット１４，１５　は
ｙ方向に移動してオフセットが生じ、光検出器１２，１
３　にそれぞれ入射する±１次回折光のスポット１６，
１７　はその大きさが変化することになる。そこで、こ
の実施例では、光検出器１２，１３　の出力に基づいて
トラッキングオフセットを検出し、その検出したトラッ
キングオフセット量により光検出器１１の出力に基づい
て検出されるトラッキングエラー信号を補正して、対物
レンズ４がシフトしたことにより発生するオフセットを
軽減したトラッキングエラー信号を得る。

【００１５】図１１は、光検出器１０〜１３の出力から
フォーカスエラー信号（ＦＥＳ）、トラッキングエラー
信号（ＴＥＳ）、光磁気信号（ＲＦ）およびトラッキン
グオフセット量（ＢＳ）を検出するための回路構成を示
すものである。すなわち、光検出器１０の受光領域１０
ａ〜１０ｃの出力をＰ１０ａ〜Ｐ１０ｃ、光検出器１１
の受光領域１１ａ〜１１ｆの出力をＰ１１ａ〜Ｐ１１ｆ
、光検出器１２の受光領域１２ａ〜１２ｃの出力をＰ１
２ａ〜Ｐ１２ｃおよび光検出器１３の受光領域１３ａ〜
１３ｃの出力をＰ１３ａ〜Ｐ１３ｃとするとき、ＦＥＳ
、ＴＥＳ、ＲＦおよびＢＳを下記の演算により求める。 　　ＦＥＳ＝（Ｐ１０ａ−Ｐ１０ｂ＋Ｐ１０ｃ）　　　
　　　　　　　　　−（Ｐ１１ａ−Ｐ１１ｂ＋Ｐ１１ｃ
＋Ｐ１１ｄ−Ｐ１１ｅ＋Ｐ１１ｆ）　　ＴＥＳ＝（Ｐ１
１ａ＋Ｐ１１ｂ＋Ｐ１１ｃ）　　　　　　　　　　　　
−（Ｐ１１ｄ＋Ｐ１１ｅ＋Ｐ１１ｆ）　　ＲＦ＝（Ｐ１
０ａ＋Ｐ１０ｂ＋Ｐ１０ｃ）　　　　　　　　　　　　
−（Ｐ１１ａ＋Ｐ１１ｂ＋Ｐ１１ｃ＋Ｐ１１ｄ＋Ｐ１１
ｅ＋Ｐ１１ｆ）　　ＢＳ＝（Ｐ１２ａ−Ｐ１２ｂ＋Ｐ１
２ｃ）　　　　　　　　　　　　＋（Ｐ１３ａ−Ｐ１３
ｂ＋Ｐ１３ｃ）なお、以上のようにしてＴＥＳおよびＢ
Ｓを求めたら、ＴＥＳから例えばＢＳを定数倍した値を
引くことにより、対物レンズ４がシフトしたことにより
発生するオフセットを軽減したトラッキングエラー信号
を得る。

【００１６】なお、この発明は上述した実施例にのみ限
定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能で
ある。例えば、上述した実施例ではホログラム光学素子
６の±１次回折光をそれぞれ受光してトラッキングオフ
セットを検出するようにしたか、＋１次回折光または−
１次回折光の一方を受光してトラッキングオフセットを
検出するよう構成することもできる。また、この発明は
上述した光磁気ディスクに対して情報の記録再生を行う
ものに限らず、光ディスクや光カード等の他の光学式記
録媒体に対して情報の記録再生を行うものにも有効に適
用することができる。

【００１７】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、記録
媒体からの戻り光路中に、トラッキングによる戻り光の
変位方向に収差が変化するホログラム光学素子を配置し
、該ホログラム光学素子による実像および／または虚像
を、トラッキングによる戻り光の変位方向に分割された
複数の受光領域を有する光検出器で受光してトラッキン
グによる戻り光のオフセットを検出するようにしたので
、記録再生用のビーム、特に記録時におけるビームの光
量損失を起こすことなくトラッキングオフセットを精度
良く検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す図である。

【図２】図１に示すホログラム光学素子の一例の構成を
示す図である。

【図３】図１に示す各光検出器の一例の構成を示す図で
ある。

【図４】図１においてコリメータレンズから射出される
光束径の中心と、対物レンズの瞳径の中心とが一致する
状態を示す図である。

【図５】図１において対物レンズの瞳径の中心がコリメ
ータレンズから射出される光束径の中心から＋Ｙ方向に
ずれた状態を示す図である。

【図６】図５に示す状態での±１次回折光の結像点の位
置を説明するための図である。

【図７】図１において対物レンズの瞳径の中心がコリメ
ータレンズから射出される光束径の中心から−Ｙ方向に
ずれた状態を示す図である。

【図８】図７に示す状態での±１次回折光の結像点の位
置を説明するための図である。

【図９】図６に示す状態のときに各光検出器上に形成さ
れるスポットを示す図である。

【図１０】図８に示す状態のときに各光検出器上に形成
されるスポットを示す図である。

【図１１】図１に示す光検出器の出力からフォーカスエ
ラー信号、トラッキングエラー信号、光磁気信号および
トラッキングオフセット量を検出するための回路構成を
示す図である。

【符号の説明】

１　　半導体レーザ ２　　コリメータレンズ ３　　ビームスプリッタ ４　　対物レンズ ５　　光磁気ディスク ６　　ホログラム光学素子 ７　　集光レンズ ８　　１／２波長板 ９　　偏光ビームスプリッタ １０〜１３　　光検出器 １０ａ〜１０ｃ，１１ａ〜１１ｆ，１２ａ〜１２ｃ，１
３ａ〜１３ｃ　　受光領域 １４〜１７　　スポット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　記録媒体からの戻り光路中に配置され
   、トラッキングによる戻り光の変位方向に収差が変化す
   るホログラム光学素子と、このホログラム光学素子によ
   る実像および／または虚像を受光し、トラッキングによ
   る戻り光の変位方向に分割された複数の受光領域を有す
   る光検出器とを具え、この光検出器の出力に基づいてト
   ラッキングによる戻り光のオフセットを検出するよう構
   成したことを特徴とするトラッキングオフセットの検出
   装置。