JPH0432032A - 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 本発明はレーザ発光素子からのレーザ光を絞った微小ス
ポットを用いて光ディスクの情報記録面に情報を記録し
たり、あるいは記録した情報を消去・再生する光ディス
ク装置に関するものである。

従来の技術 第６図は、従来の光ディスク装置の光ヘッドの構成を示
した構成図である。第６図において、レーザ光を発生す
るレーザ発光素子１から出射した光ビーム２は、第２の
光学素子であるホログラム素子３を通って第１の光学素
子である対物レンズ４で絞られる。絞られた光ビーム２
は光ディスク５の情報記録面θ上に焦点７を結ぶ。焦点
７の光ビーム２は反射されて対物レンズ４を通り、ホロ
グラム素子３により回折され、回折光８及び９となる。

回折光８及び９は２分割した２つの光検出器１０及び１
１にそれぞれ入射する。

一方、レーザ発光素子１から情報記録面とは反対に向か
う後光１２は、光検出器１３でモニタされ、レーザ発光
素子１の光出力の制御に用いられる。ケース１４には、
一般にはレーザ発光素子１と光検出器１０及び１１と光
検出器１３とが納められている。

以上のように構成された光ヘッドについて、以下その動
作について説明する。まずレーザ発光素子１からの光ビ
ーム２が光ディスク５の記録情報面６に焦点を結ぶよう
に対物レンズ４の位置をフォーカス制御する必要がある
。これは、光ディスク５からの反射光をホログラム素子
３により回折光８及び９に分離し、その差信号より発生
したフォーカス誤差信号を用いて行う。

第７図を用いてフォーカス誤差信号の発生を詳しく説明
する。

第７図はホログラム３と光検出器１０及び１１上の光ス
ポットの変化を示す模式図である。ホログラム素子３上
は領域が２分割されて公知のナイフェツジ法の働きを持
つパターンが刻まれており、それぞれの領域で回折光８
及び９を発生して、光検出器１０．１１上の光スポット
となる。光スポットの形状はデフォーカス時には半円形
になる。

光検出器１０の２分割した領域をＩＯＡ、ＩＯＢで示す
。同様に光検出器１１の２分割した領域を１１Ａ、１１
Ｂで示す。

まず、光ディスク５と対物レンズ４が離れすぎると、光
スポットは光検出器１０Ａ、１１Ａ上で半円形に広がる
（第７図（ａ））。逆に光ディスク５と対物レンズ４が
近づきすぎると光スポ・ントは光検出器１０Ｂ、ＩＩＢ
上で半円形に広がる（第７図（Ｃ））。

次に、光ビーム２が光ディスク５の情報記録面上でフォ
ーカスが合うと、第７図（ｂ）に示すように光スポット
が２分割の線上に小さく集光する。

これにより光検出器１０．１１の２分割した領域の出力
をＩＯＡ、１０Ｂ、　　ＩＩＡ、１１Ｂとすれば、フォ
ーカス誤差信号ＦＥは、 ＦＥ＝　（１０Ａ＋１１Ａ）−（１０Ｂ＋１１Ｂ）の式
で求めることができる。

次に、トラッキング誤差信号ＴＥは、ファーフィールド
の光量変化の差を利用する一般的なプッシュプル法によ
り、 ＴＥ＝　（１０Ａ＋１０Ｂ）　−（１１Ａ＋１１Ｂ）の
式で求めることができる。

また、再生ＲＦ信号は光検出器１０．１１の各領域の総
和により、 ＲＦ＝１０Ａ＋１０Ｂ＋１１Ａ＋１１Ｂの式で求めるこ
とができる。

一方、レーザ発光素子１のレーザ光の出力は、温度や経
時変化により大きく変動し、光ディスク装置の信頼性に
影響する。このため光出力を一定に保つように、半導体
レーザ１の後光１２を光検出器１３でモニタしてリアル
タイムで制御をかけている。

次に、第８図を用いて、フォーカス制御手段を詳しく説
明する。１１Ａ、　　ＩＩＢ、　　ＩＯＡ、　　１０Ｂ
は２分割の光検出器で、差動増幅器２０によりその出力
の差が取られ、焦点ずれを示すフォーカス誤差信号ＦＥ
となる。フォーカス誤差信号ＦＥは位相補償回路２１に
より、フォーカス制御系に最適な位相補償が行なわれ、
次段のアンプ２２に送られる。アンプ２２は抵抗Ｒ１，
Ｒ２によりゲインが設定され、フォーカス駆動電圧■Ｆ
Ｅを発生し、電流源２３を駆動する。電流源２３による
駆動電流ＩＦＥでフォーカス０アクチユエータ２４が光
軸と平行なフォーカス方向に駆動される。

以上のようにして、フォーカス誤差信号ＦＥを用いて、
光ビームが常に光ディスク５の情報記録面６に焦点が合
うよう対物レンズ４が制御される。

トラッキング制御手段もフォーカス制御手段とほぼ同様
の構成であり、ここでは説明を省略する。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、フォーカス誤差信
号ＦＥ及びトラッキング誤差信号ＴＥを検出する光検出
器１０．１１とレーザ発光素子１の光出力をモニタする
光検出器１３とが必要である。したがって、この二つの
光検出器を必要とするために、実装面積が大きく、出力
のビン数が多くなる等の理由で光ヘッドを小型化、薄型
化するのが困難であるという問題点を有していた。ひい
ては光ディスク装置を小型化、薄型化することが困難、
あるいはコストを下げることが困難である等の問題があ
った。

本発明はかかる点に鑑み、コストを低減させ、小型化、
薄型化を可能とす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 本発明は、光源となるレーザ発光素子と、レーザ発光素
子から発光される光ビームを光ディスクの情報記録面に
集束する第１の光学素子と、情報記録面の反射光から光
ビームの情報記録面に対するフォーカス誤差あるいはト
ラッキング誤差に対応した第１の回折光を発生する第１
の回折光発生領域と所定の反射率を有する膜を表面にコ
ーティングしてレーザ発光素子から情報記録面に向かう
光ビームの一部を反射回折してモニタ光に対応する第２
の回折光を発生する第２の回折光発生領域とから構成さ
れた第２の光学素子と、第２の光学素子で発生した第１
の回折光と第２の回折光とを検出する光検出器と、前記
光検出器の出力により光ビームを集束するフォーカス制
御手段と、前記光検出器の出力により光ビームを所望の
トラックに追従させるトラッキング制御手段と、前記光
検出器の出力によりレーザ発光素子の光出力を所定の値
に制御する光出力制御手段とを備えた光ディスク装置で
ある。

作用 本発明は前記した構成により、第２の光学素子の第１の
回折光発生領域で情報記録面の反射光からフォーカス誤
差あるいはトラッキング誤差に対応した第１の回折光を
発生する。また、表面に所定の反射率を有する膜をコー
ティングした第２の回折光発生領域でレーザ発光素子か
ら情報記録面に向かう光ビームの一部を反射回折してモ
ニタ光に対応した第２の回折光を第１の回折光と同じ向
きに発生する。第１の回折光を検出する光検出器で、第
２の回折光も検出する。同一の光検出器の出力により、
レーザ発光素子の光出力の制御、フォーカス制御、　ト
ラッキング制御を行う。

また、光ディスク装置の立ち上げ時には、第２の回折光
を用いて、まず、レーザ発光素子の光出力を所定の光出
力に設定する。光出力が所定値に設定されると、サーボ
系のゲインが安定に決定されるため、第１の回折光を用
いてフォーカス制御手段とトラッキング制御手段を立ち
上げて、光ディスク装置を立ち上げるようにする。

実施例 第１図は本発明の第１の実施例における、光ディスク装
置の光ヘッドを示す構成図である。ここでは、先に説明
した従来例の第６図で変更した部分を説明する。

変更したのは、レーザ発光素子１の後光１２を無＜シ、
同時に、後光１２をモニタする光検出器１３を無くした
ことである。また、第２の光学素子３において、フォー
カス誤差あるいはトラッキング誤差に対応した第１の回
折光８及び９を発生する第１の回折光発生領域３ａの外
側に、レーザ発光素子１から情報記録面６に向かう光ビ
ームの一部を反射回折してモニタ光に対応する第２の回
折光２５及び２６を発生する第２の回折光発生領域３ｂ
を付加した。第２の回折光発生領域３ｂの表面には、所
定の反射率を有する膜がコーティングされている。膜の
材料としては例えばアルミ、金などが利用できる。第１
の回折光８及び９を検出する光検出器１０及び１１で、
モニタ光に対応する第２の回折光２５．２８を検出する
。また、第２の光学素子３はケース１４に一体化してい
る。

以上のように構成された光ヘッドを用いた光ディスク装
置の動作を、以下説明していく。

まず、第２図で光検出器１ｏ及び１１の構成、動作から
説明する。先に説明した従来例の第７図と異なるのは、
第１の回折光８及び９の光スポツト以外にモニタ光に対
応する第２の回折光２５及び２６の光スポットがあるこ
とである。第２の回折光２５及び２６は、レーザ発光素
子１から情報記録面６に向かう光ビームの一部を回折し
ているため、情報記録面６と対物レンズ４との距離に依
らず、常に光検出器１０及び１１にはＤＣ的な光スポッ
トが当たることになる。一方、フォーカス誤差及びトラ
ッキング誤差に対応する第１の回折光８及び９は従来と
同様に変化している。

このような光検出器１０及び１１の出力を用いて、レー
ザ発光素子１の光出力の制御、フォーカス制御、トラッ
キング制御を行う方法を説明する。

順序としては、最初にレーザ発光素子１の光出力の設定
を行い、その後に、フォーカス制御及びトラッキング制
御を行っていく。

まず、対物レンズ４と情報記録面６が近づいたデフォー
カス状態にする（第２図（ａ））。このデフォーカス状
態において、第１の回折光８及び９の半円形の光スポッ
トは２分割した光検出器１０及び１１のそれぞれＩＯＢ
、ＩＩＢのみに当たっている。もう一方の光検出器１０
Ａ、１１Ａには、それぞれ第２の光学素子３に設けた第
２の回折光発生領域３ｂで反射回折したモニタ光に対応
する第２の回折光２５及び２６が当たっている。このよ
うな状態では、光検出器１０Ａ、ＩＩＡの出力から、レ
ーザ発光素子１の光出力をモニタして、レーザ発光素子
１の光出力を所定の光出力に設定することができる。こ
こで、光検出器１０Ａ、１１人の出力をそれぞれＶＭＯ
，ＶＭＩとして保持しておく。

レーザ発光素子１の光出力を所定の光出力に設定した後
は、フォーカス誤差信号ＦＥを求めるとフォーカス制御
が行える。具体的には、光検出器１０Ａ、ＩＩＡに当た
っている第２の回折光２５及び２６のＤＣ成分をキャン
セルすれば良い。これは、先の光出力の設定時に保持し
た電圧ＶＭＯ。

ＶＭＩを用いてフォーカス誤差信号が、ＦＥ＝　（１０
Ａ＋１１Ａ）−（１０Ｂ＋１１Ｂ）−（ＶＭＯ＋ＶＭ１
） の式で求められる。このフォーカス誤差信号ＦＥを用い
て、フォーカス制御手段によりフォーカス制御を行うこ
とができる。

同様に、トラッキング誤差信号ＴＥを求めればトラッキ
ング制御が行える。第２の回折光２５及び２６をキャン
セルするようにして、トラッキング誤差信号ＴＥは、 ＴＥ＝　（１０Ａ＋１０Ｂ−ＶＭＯ）−（１１Ａ＋１１
Ｂ−ＶＭＩ） の式で求められる。このトラッキング誤差信号ＴＥを用
いて、トラッキング制御手段によりトラッキング制御を
行うことができる。

次に、光出力制御手段についてさらに詳しく説明する。

第３図は、光出力制御手段の構成図である。ＩＯＢ、Ｉ
ＩＢは、第２の光学素子３に設けた第２の回折光発生領
域３ｂで反射回折したモニタ光に対応する第２の回折光
２５及び２６をモニタする光検出器である。３０は電流
電圧変換器（ＩＶ）、３１はゲイン抵抗で、光検出器１
０Ａ。

１１Ａのモニタ電流ＩＭをモニタ電圧ＶＭに変換する。

３２はＡＤ変換器で、アナログ電圧ＶＭをディジタル電
圧ＶＤに変換する。３３は演算器でディジタル電圧ＶＤ
の演算を行い、制御電圧ＶＳを出力して、レーザ発光素
子１の光出力を所定の光出力に制御する。３４はＤＡ変
換器でディジタルの制御電圧ｖＳをアナログの制御電圧
ＶＡに変換する。制御電圧ＶＡは電流源３５を駆動して
、レーザ発光素子１の駆動電流ＩＬを制御する。

以上の構成の光出力制御手段の動作を第４図を用いて説
明する。

第４図はレーザ発光素子１の駆動電流Ｉと光出力Ｐとの
関係を表す特性図である。レーザ発光素子１に設定した
い所定の光出力をＰｓとする。演算器３３は２種類の駆
動電流Ｌ＋　　Ｉ２に対応する制御電圧ｖＳを発生し、
そのときの光検出器１０Ｂ。

１１Ｂのモニタ電圧ＶＭより、光出力Ｐｌ、Ｐ２のデー
タを得る。演算器３３は駆動電流Ｉ＋、Ｌと光出力ＰＩ
Ｉ　　Ｐ２のデータより、その傾き（ＳＬ）を（ＩＩ　
　Ｉ２）／　（ＰＩ−Ｐ２）と計算する。直線の傾き（
Ｓ　Ｌ）より、設定したい所定の光出力Ｐ、に対応する
駆動電流Ｉｓが計算できる。駆動電流工、に対応する制
御電圧ＶＳを演算器が設定して、レーザ発光素子１の光
出力を所定の光出力Ｐｓに設定することが終了する。

以上のように本実施例によれば、光源となるレーザ発光
素子と、レーザ発光素子の光ビームを情報記録面に集束
する第１の光学素子と、情報記録面の反射光から光ビー
ムの情報記録面に対するフォーカス誤差あるいはトラッ
キング誤差に対応した第１の回折光を発生する第１の回
折光発生領域と所定の反射率を有する膜を表面にコーテ
ィングしてレーザ発光素子から情報記録面に向かう光ビ
ームの一部を反射回折してモニタ光に対応する第２の回
折光を発生する第２の回折光発生領域とから構成された
第２の光学素子と、第２の光学素子で発生した第１の回
折光と第２の回折光とを検出する光検出器と、前記光検
出器の出力により光ビームを集束するフォーカス制御手
段と、前記光検出器の出力により光ビームを所望のトラ
ックに追従させるトラッキング制御手段と、前記光検出
器の出力によりレーザ発光素子の光出力を所定の値に制
御する光出力制御手段とを設けることにより、第１の回
折光と第２の回折光の光検出器を同一の光検出器で兼ね
、コストを低減すると共に、光ディスク装置を小型化す
ることが出来る。またレーザ発光素子は後光を出す必要
がなく、高さ方向の薄型化を可能にすることができる。

さらに、ホログラム等の回折素子を使うと、モニタ光に
対応する第２の回折光は計算により任意の最適な位置に
発生させることができる。

第５図に、本発明の第２の実施例の構成図を示す。第１
の実施例である第１図と異なる点は、第２の光学素子３
の回折光発生領域の場所である。

第１図では、第１の回折光発生領域３ａと第２の回折光
発生領域３ｂとは同一面上に構成していた。

第５図の第２の実施例では、第１の回折光発生領域３ａ
と第２の回折光発生領域３ｂとは異なる面上に構成して
いる。

光ディスク装置としての動作は、第１の実施例の場合と
全く同様であり、ここでは説明を省略する。

第１の回折光発生領域３ａと第２の回折光発生領域３ｂ
とを異なる面上に構成するのは、以下の理由である。第
２図で、第２の光学素子の回折パターンを示しているが
、この場合には、第１の回折光発生領域３ａと第２の回
折光発生領域３ｂとはクロスせずに独立にパターンが刻
まれている。

この場合にはパターンの最小寸法は比較的大きくとれる
ことから製造が容易である。

これに対し、第１の回折光発生領域３ａと第２の回折光
発生領域３ｂとがクロスして重なる場合がある。この場
合には、パターンの最小寸法が独立な回折光発生領域の
場合よりも、かなり小さくなり製造が困難になる。

このような問題に対して、第５図に示すように、第１の
回折光発生領域３ａと第２の回折光発生領域３ｂとを異
なる面上に構成する。パターンの最小寸法は、第１の回
折光発生領域３ａと第２の回折光発生領域３ｂそれぞれ
の寸法になり、小さくせずに済むため、製造が容易にな
る。

なお、本発明の説明において、光出力制御手段は、ＡＤ
変換器３２．演算器３３．ＤＡ変換器３４等で構成する
としたが、これはフォーカス制御手段、トラッキング制
御手段等がディジタル制御であれば、これらの回路を流
用することが可能である。

発明の詳細 な説明したように本発明によれば、光源となるレーザ発
光素子と、レーザ発光素子の光ビームを情報記録面に集
束する第１の光学素子と、情報記録面の反射光から光ビ
ームの情報記録面に対するフォーカス誤差あるいはトラ
ッキング誤差に対応した第１の回折光を発生する第１の
回折光発生領域と所定の反射率を宵する膜を表面にコー
ティングしてレーザ発光素子から情報記録面に向かう光
ビームの一部を反射回折してモニタ光に対応する第２の
回折光を発生する第２の回折光発生領域とから構成され
た第２の光学素子と、第２の光学素子で発生した第１の
回折光と第２の回折光とを検出する光検出器と、前記光
検出器の出力により光ビームを集束するフォーカス制御
手段と、前記光検出器の出力により光ビームを所望のト
ラックに追従させるトラッキング制御手段と、前記光検
出器の出力によりレーザ発光素子の光出力を所定の値に
制御する光出力制御手段とを設けることにより、第１の
回折光と第２の回折光の光検出器を同一の光検出器で兼
ね、コストを低減して、光ディスク装置を小型化するこ
とができる。

また、レーザ発光素子は後光を出す必要がな（、高さ方
向の薄型化を可能にすることができると共に、光出力制
御手段を専用の回路でなく他の回路で流用することがで
き、その実用的効果は大きい。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の第１の実施例における光ディスク装置
の光ヘッドの構成図、第２図は本発明の光検出器におけ
る第１の回折光と第２の回折光の様子を説明する模式図
、第３図は本発明の光出力制御手段を示す構成図、第４
図は本発明のレーザ発光素子の駆動電流と光出力を説明
する特性図、第５図は本発明の第２の実施例における光
ディスク装置の光ヘッドの構成図、第６図は従来の光デ
ィスク装置の光ヘッドの構成図、第７図は従来の光検出
器における第１の回折光の様子を説明する模式図、第８
図は従来のフォーカス制御手段の構成図である。 １・・・レーザ発光素子、　　３・・・第２の光学素子
、３ａ・・・第１の回折光発生領域、　　３ｂ・・・第
２の回折光発生領域、　　４・・・対物レンズ（第１の
光学素子）、　　５・・・光ディスク、　　６・・・情
報記録面、８．９・・・第１の回折光、　　１０．１１
・・・光検出器、１２・・・後光、　　１３・・・光検
出器、　　１４・・・ケース、２５．２ｆ３・・・第２
の回折光、　　３２・・・ＡＤ変換器、３３・・・演算
器、　　３４・・・ＤＡ変換器。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名し 釘　初 光テ 光笠 デ発光素テ のｆｔ、テ奏子 しンス イ　　ス　　り １ｔｈｌ！己 笥 図 第 図 第 図 鶴 図 ■ １ｇ １　（ｍＡ　） 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）光源となるレーザ発光素子と、 前記レーザ発光素子から発光される光ビームを光ディス
   クの情報記録面に集束する第１の光学素子と、 情報記録面の反射光から光ビームの情報記録面に対する
   フォーカス誤差あるいはトラッキング誤差に対応した第
   １の回折光を発生する第１の回折光発生領域と、所定の
   反射率を有する膜を表面にコーティングしてレーザ発光
   素子から情報記録面に向かう光ビームの一部を反射回折
   してモニタ光に対応する第２の回折光を発生する第２の
   回折光発生領域とから構成された第２の光学素子と、前
   記第２の光学素子で発生した第１の回折光と第２の回折
   光とを検出する光検出器と、 前記光検出器の出力により光ビームを集束するフォーカ
   ス制御手段と、 前記光検出器の出力により光ビームを所望のトラックに
   追従させるトラッキング制御手段と、前記光検出器の出
   力により前記レーザ発光素子の光出力を所定の値に制御
   する光出力制御手段とを備えたことを特徴とする光ディ
   スク装置。 （２）請求項１記載の光ディスク装置において、第２の
   光学素子は、第１の回折光発生領域と第２の回折光発生
   領域とを異なる面上に構成したことを特徴とする光ディ
   スク装置。（３）光出力制御手段でレーザ発光素子の光
   出力を所定の値に設定した後で、フォーカス制御手段及
   びトラッキング制御手段を動作させて光ディスク装置を
   立ち上げることを特徴とする請求項１及び２記載の光デ
   ィスク装置。 （４）第２の光学素子は、回折格子あるいはホログラム
   素子等の光学素子で構成された請求項１、２及び３記載
   の光ディスク装置。 （５）レーザ発光素子と、第２の光学素子と、光検出器
   とを一つのケースに納めたことを特徴とする請求項１、
   ２、３及び４記載の光ディスク装置。