JPH05205293A

JPH05205293A - 光学式記録再生装置

Info

Publication number: JPH05205293A
Application number: JP4009749A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Sakaguchi; 彰洋坂口; Yasuo Nishihara; 泰生西原; Seizo Tsuji; 誠三辻
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-01-23
Filing date: 1992-01-23
Publication date: 1993-08-13

Abstract

(57)【要約】【目的】光学式記録再生装置において、対物レンズが移
動した量に比例した量だけディテクタ上の反射光も動く
ことによって、トラッキング制御ループの動作が不安定
になることを解決し、トッキング駆動素子の動きによる
トラッキング動作点のオフセットが発生しない光ヘッド
にすることを目的とする。【構成】ディスク７からの反射光をハーフミラー２３で
トラッキング制御用とは別の光束に分離し、この光束を
二分割からなるディテクタ（ｄ３，ｄ４）２２により受
光する。このときハーフミラー２３と受光素子の間に
は、非点収差手段を用いビ−ムを楕円にする。ｄ１，ｄ
２の出力を差動アンプ１７により検出し、トラッキング
制御信号を合成し、トラッキング制御ループを構成す
る。【効果】トラッキング追従精度および安定性共に良好な
トラッキング制御ループを実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビデオディスク等のよ
うに記録情報媒体上に記録された情報を光学的に読み取
る光学的記録再生装置、あるいは記録情報媒体上に情報
を光学的に記録、再生および消去しようとする装置であ
って、特に記録情報媒体上よりの反射光を利用して各種
サーボをかけるためのサーボ信号および再生信号を得る
ための光学系に特徴を有する光学式記録情報再生装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】レーザ等の光源を用いて円盤状記録媒体
（以下、ディスクと称す）やカード等に情報を記録再生
する装置は、非接触で媒体寿命が長い、記録密度が高
い、高速アクセスが可能であるといった数々の特徴を有
し、近年ビデオディスクやコンパクトディスク等の再生
専用のものから、画像、文書、データファイル等を記録
再生することができる光ディスクファイル等の装置が数
多く提案されている。このような装置では、面ブレ等で
数百μｍ程度振動している記録面に追従して、正確に
１．０μｍ程度のスポットを合焦点制御するためのフォ
ーカス制御手段及び数十μｍ程度の偏心を有するディス
ク等の媒体上に、あらかじめ設けられたピッチ１．２〜
２μｍのトラックに正確に追従させるためのトラッキン
グ制御手段が必ず組み込まれている。前記トラッキング
制御手段を動作させるための信号検出法としては、従来
より３ビーム法、位相差法、ファーフィールド法（また
はプシュプル法）、位相差法、ウォブリング法等々数多
くの提案がなされている。

【０００３】前記検出法の中で記録再生を行なう装置に
おいては、未記録トラックがあるため情報ピットをトラ
ッキングの検出信号として扱えない、またはビームを分
割すると記録時の半導体レーザパワーが充分にとれない
等の理由から、ファーフィールド法が一般的に利用され
ている。前記ファーフィールド法の原理について図７、
図８を用いて簡単に説明する。

【０００４】図７は従来例のブロック図であり、１は光
源であり、半導体レーザやＨｅーＮｅレーザ等が使われ
ている。２はコリメートレンズであり、発散光である光
源からの光束を平行光にし、偏向ビームスプリッタ３、
λ／４板４、対物レンズ５を通して、ディスク７に焦点
を結ぶように入射される。ここでは焦点制御を行なうた
めのフォーカス制御手段については簡単のため、説明及
び図示を省略する。６はトラッキング駆動素子であり、
対物レンズをトラックの揺れに追従する方向で平行移動
できる電磁コイルである。ディスクからの反射光は、λ
／４板４を２回通過することにより、ＰＢＳ３により光
路を変えられ、集光レンズ８を通してトラッキング光検
出素子（以下トラッキングディテクタと称す）９に入射
される。ここで入射された光束のディテクタ上での大き
さは１００〜数百μｍであり、絞り込まれた状態の１．
０μｍ前後のスポットをニアフィールドパターンと呼ぶ
のに対し、ファーフィールドパターン（遠視野像）と呼
ばれ、検出法の形式名にも使われる。前記トラッキング
ディテクタ９は、ｄ１、ｄ２の２つの領域に分割されて
おり、その出力は差動アンプ１０、位相補償回路１１、
ループスイッチ１２、駆動回路１３を介して前述のトラ
ッキング駆動素子６に供給され、トラッキング制御ルー
プを構成している。前述のトラッキング制御信号の検
出原理を図８に示す。図８は信号トラックＣと入射光束
Ｄの位置関係により（Ｔ１〜Ｔ３）、ディテクタｄ１、
ｄ２上の分布強度が変化することを示したものであり、
この分布強度のアンバランス量を差動アンプ１０で検出
して、常にＴ２の如くトラックと光束が位置するよう制
御される。

【０００５】しかしながら、図７で示すごとく、対物レ
ンズに入射される平行光は分布強度を有しているため、
レンズの動き量ΔＸが大きくなると、前述のトラッキン
グディテクタとの反射光スポットもΔＸに比例し多量動
くことから、図８に示すように正しくトラックに追随し
ている場合でも、ディテクタ上の分布の中心がディテク
タ分割線からΔＸに比例した量ずれるため、前述の制御
動作により分布強度がバランスするよう動作し、結果と
してトラッキングがオフセットを持った点で動作するこ
とになる。

【０００６】この様子を立体的に書いた模式図が図９で
ある。対物レンズ５が実線の位置から波線の位置にトラ
ックの変動に追従して動くことにより、ディスク上での
スポットは△Ｘ動く。この結果反射光軸も波線で示すよ
うに変動し、ディテクタ９上でもΔＸに比例した量ずれ
ることがわかる。このディテクタ上での変動分が前述の
オフセット成分になる。

【０００７】このような問題点に着目し、影響を軽減す
るための提案がされており、前述のオフセットがファー
フィールド分布強度中、ディテクタ中央の分割線近傍に
現れる０次回折光による影響が大きいことから、１次回
折光近傍のみの光をトラッキング制御信号として利用す
るようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ファー
フィールド法のもう一つの問題点として、トラッキング
制御ループは前述のトラック追従ループであるととも
に、図９に示す通り、対物レンズがディスクと平行方向
に移動した量に比例した量だけディテクタ上の反射光も
動くことによって、ディテクタ上における光束の位置制
御ループも構成しており、前述の図８において、ディス
ク上にトラックが存在しない鏡面の場合は、ｄ１、ｄ２
の中心に光束が入射するようトラッキング制御ループは
動作する。このため、信号トラックの極性（トラックの
凸部または凹部）をどちらに選ぶかにより、前述のトラ
ッキング制御ループと光束の位置制御ループの極性が逆
転し、前記したようにｄ１、ｄ２の中心に光束が安定せ
ず位置制御ループが発振極性となり、トラッキング制御
ループの過渡応答時や大きな偏心により、検出ダイナミ
ックレンジの端で動作する場合は、前記位置制御ループ
の占める割合が大きくなり、トラッキング制御ループの
動作が極めて不安定になるという問題があった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明は、トラッキング制御信号検出用ディテク
タ出力によりトラッキング制御手段を動作させると同時
に、別ディテクタの検出能力を１次回折光分布ではな
く、配置、分光手段、ディテクタ形状により反射光のデ
ィテクタ上での位置変動が大きく検出できるように構成
したものである。

【００１０】

【作用】本発明は前述の構成により、反射光の第２のデ
ィテクタ上での位置変動を独立して検出した出力により
前述の光束位置制御ループの影響を軽減するための信
号、もしくは前述のトラッキング駆動素子の動きによる
トラッキング信号の変調によるオフセットを軽減するた
めの信号を得、トラッキング制御ループに合成する構成
により極めて良好なトラッキング性能を実現するもので
ある。

【００１１】その結果ディスクのいかなる信号トラック
極性においても、前述の光束位置制御ループによる不安
定性を充分に抑圧すると共に、トラッキング駆動素子の
動きによるトラッキング動作点のオフセットも発生しな
いよう構成できるため、トラック追従精度および安定性
共に非常に良好なトラッキング制御ループを実現でき
る。

【００１２】さらに、トラック形状の差による前記不安
定性及びオフセットに対する２つの効力の差を自動的に
最適な状態に設定できるため、今後のディスク性能向上
に伴うトラック形状の変更等にも柔軟に対応できる装置
を提供できるものである。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の位置実施例のトラッキング制
御装置について、図面を参照しながら説明する。

【００１４】図１は、本発明の第１の実施例におけるト
ラッキング制御装置のブロック図を示すものである。同
一構成要素に付いては図７の従来例ブロック図と同一番
号を付し、説明を省略する。

【００１５】１４は前述の半導体レーザ、レンズ等の光
学部品を組み込んだヘッド１４であり、１５の送りモー
タによりディスク７の半径方向に駆動制御されている。
送りモータ１５は前述のトラッキング制御ループの低い
周波数の制御を行なっているが、その関係については図
示しない。

【００１６】ディテクタ９は、トラッキング信号が検出
される方向にｄ１〜ｄ２に二分割されており、二つのデ
ィテクタｄ１、ｄ２によりディスク７からの一次回折光
を含んだ反射光を受光し、従来例と同様トラッキング制
御ループを構成している。同時にフォーカス、トラッキ
ング制御用光検出素子で検出できるようにディスクから
の反射光を絞る集光レンズ８とトラッキング制御信号検
出用ディテクタ９の間にハーフミラー２３を備えること
により、トラッキング制御用とは別の光軸を作り、この
光束を二分割からなるディテクタ（ｄ３、ｄ４）２２に
より受光する。このときハーフミラー２３と受光素子の
間には、非点収差手段であるシリンドリカルレンズ２４
を挿入する。このディテクタｄ３、ｄ４の出力は、差動
アンプ１７によりディテクタ上０次回折光の分布強度の
差を検出し、ディスクの傾きによる低い成分をカットし
たり、高周波ノイズを低減させるための位相補償回路１
８、補正ループスイッチ１９を通して、前述のトラッキ
ング制御ループ内の加算回路２０にて通常のトラッキン
グ制御信号と合成され、ディテクタ上の反射光の動きや
前述の光束位置制御ループによる影響の極めて少ないト
ラッキング制御ループを構成している。

【００１７】次に、図２を用いて本実施例の補正動作を
説明する。図２中、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３において、光軸中
心から左右にずれて信号トラックの中心に追従している
場合を示す。図８の従来例におけるオフセットΔＸに相
当する分が、ディテクタｄ３、ｄ４で示された部分で、
非点収差手段により光検出素子２２上に形成される楕円
で横長形状により光束の位置変動分を感度よく検出でき
るため、この信号を分離してトラッキング制御ループに
適当なゲインでフィードバックすることにより、トラッ
キングオフセットを発生することなく、トラック中心に
安定に追従できるものである。

【００１８】図３は、本実施例におけるディテクタ上の
パターンを示すものであり、Ｃ１が信号トラックによる
０次回折光、Ｃ２が１次回折光、Ｃ３が非点収差手段に
より生じる０次回折光であり、トラック中心に追従して
いる時は図３の如く左右対称に現れる。これらのうち、
本発明においてはｄ３、ｄ４ディテクタにて０次回折光
の強度変化を検出するようにしている。

【００１９】次に図４を用いて第２の実施例について説
明する。これは図１が対物レンズ５の移動量を非点収差
手段のシリンドリカルレンズを用いて検出するのに対し
てディスクからの反射光を充分に絞り込みビーム径を回
折限界である例えば６０μｍ以下に絞り込んだビームを
ディテクタ２２にて対物レンズ移動量を検出する。

【００２０】ディテクタ９は、トラッキング信号が検出
される方向にｄ１〜ｄ２に二分割されており、二つのデ
ィテクタｄ１、ｄ２によりディスク７からの一次回折光
を含んだビーム径約１ｍｍの反射光を受光し、従来例と
同様トラッキング制御ループを構成している。またトラ
ッキング制御用ディテクタ９とは別の第２の検出素子２
２を設け、ハーフミラー２３によりトラッキング制御用
とは別に分離された、反射光を受光させる。このとき前
記ディテクタ２２のとりつけ位置はディスクからの反射
光を充分に絞り込みビーム径を回折限界である例えば６
０μｍ以下に絞り込める位置に設定する。ビーム径を回
折限界近くまで絞り込むことにより０次回折光と１次回
折光が混ざり合い、１次回折光分布の影響よりも反射光
位置変動成分の方が支配的になり対物レンズの移動量を
検出することができる。このとき集光レンズ８がもつ収
差が大きいほうが一次回折光の影響を受けにくい検出系
を設けることができる。よって、ディスクからの反射光
をｄ３、ｄ４で構成されるディテクタ２２により受光す
ることにより対物レンズの移動量を検出することができ
る。光学系をコンパクトにまとめるためにディテクタ２
２とハーフミラー２３の間に集光レンズを挿入してもよ
い。

【００２１】次に図５を用いて第３の実施例について説
明する。これは、サ−ボ系検出用ディテクタ９１を分割
線にて６分割し、４つのディテクタｄ３ａ、ｄ４ａ、ｄ
３ｂ、ｄ４ｂで（（ｄ３ａ＋ｄ３ｂ）−（ｄ４ａ＋ｄ４
ｂ））または（ｄ３ａーｄ４ａ）か（ｄ３ｂ−ｄ４ｂ）
を演算して０次回折光成分のみを検出し、対物レンズ５
の移動量を検出できるようにしたものである。したがっ
て０次回折光と１次回折光を分離する光学系が不要とな
るので、光ヘッドの構成を簡単にできる。

【００２２】次に図６を用いて第４の実施例について説
明する。これはディスクからの反射光に含まれている０
次回折光と１次回折光を分離できるホログラム２５を用
いてトラッキング制御信号と対物レンズの移動量の検出
信号を得るものである。ディテクタ９２は、トラッキン
グ信号が検出される方向にｄ１ｃ、ｄ２ｃに分割された
ものに隣接して、対物レンズの移動量を検出するｄ３
ｃ、ｄ４ｃを備え、４分割になっている。本例ではトラ
ッキング制御用ディテクタで検出できるようにディスク
からの反射光を絞る集光レンズ８とトラッキング制御信
号検出用ディテクタ９２の間に、０次回折光のみを分離
してとりだせるように２５ａに示すように回折格子をデ
ザインされたホログラム２５を設けることにより対物レ
ンズの移動量を検出できるようにしている。このとき対
物レンズの移動量を検出するｄ３ｃ、ｄ４ｃの分割線の
位置は、ホログラム２５の回折格子のピッチをコントロ
ールすることにより、必ずホログラムによる回折光の中
心がくるようにする。こうすることにより対物レンズの
移動量を非常に品質のよいビームを使い、このビームの
強度変化をｄ３ｃ、ｄ４ｃの差動により０次回折光の動
きを感度よく検出することができる。ここでｄ１ｃ、ｄ
２ｃ、ｄ３ｃ、ｄ４ｃを一体にしたディテクタ９２を用
いて説明したが、ｄ１ｃ、ｄ２ｃを一体にしたディテク
タとｄ３ｃ、ｄ４ｃを一体にしたディテクタを独立して
設け、位置調整が独立して行えるようにすることも可能
である。

【００２３】以上のように本発明のトラッキング制御装
置は、従来のトラッキング制御用とは異なる第２のディ
テクタを備え、前記第２のディテクタの検出能力を１次
回折光分布ではなく、ディテクタ配置、分光手段、ディ
テクタ形状を反射光のディテクタ上での位置変動が大き
く検出できるように構成したものである。そして反射光
のディテクタ上での位置変動を独立して検出し、トラッ
キングループにディテクタ上での位置変動の影響を抑制
する極性ででフィードバックすることにより、ディテク
タ上での位置変動を抑えることができ、常にビーム中心
をトラック中心に合わせる良好なトラッキング状態を実
現することができる。

【００２４】前記補正ループとしての位置変動フィード
バックループは、トラッキングループに対して、ループ
ゲインを減らす方向の成分となるため、このループの周
波数特性はトラッキングループの基本周波数（ディスク
の回転周波数）では、ある程度ゲインを低くするか、純
粋にディテクタ上での反射光の位置変動成分のみを抑制
するようにゲイン配分を工夫すること等の注意が必要で
ある。ゲイン配分の最適な調整方法の例としては、トラ
ッキングループを動作させずにフォーカスループのみ動
作させた状態で、対物レンズをトラックと直交方向に数
十μｍ強制振動させ、このときのトラッキング信号を観
測しながら位置変動フィードバックループのゲインを調
整し、対物レンズの強制振動の影響がもっとも少なくな
る様にする方法がある。この方法によって比較的簡単に
精度良く、最適なゲイン配分を実現できるものである。
その結果本発明の光学式記録再生装置は、各光学素子の
位置変動や、感度変動等によるトラッキング中心のドリ
フトや、基本波におけるディテクタ上での反射光の動き
の影響を基本的に相殺し、外乱にも強くトラッキングの
極性を溝上、溝間の両方に常に安定に対応できる良好な
トラッキング制御を実現できるものである。

【００２５】なお実施例の説明では、光ディスク装置を
用いて説明したが、光カードやテープ、ドラムといった
光学的に記録再生を行う同様の装置に応用できることは
自明である。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明は、２以上に分割さ
れた第１のディテクタによりトラッキング制御信号を
得、第２の２以上に分割された第２のディテクタにより
トラッキング制御信号のディテクタ上の反射光の位置変
動によるオフセットを補正する信号を検出し、トラッキ
ング制御信号に補正信号として加算するという極めて簡
単な構成により、前述のトラッキング駆動素子の動きに
よる影響や、ディテクタ上の光束位置制御ループによる
影響を充分小さくできるため、安定で精度の高いトラッ
キング制御ループを実現できるものであり、その実用的
効果は非常に大きいものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すブロック図

【図２】実施例におけるディテクタ上の強度分布を示す
模式図

【図３】実施例におけるディテクタ上の強度分布を示す
模式図

【図４】本発明の実施例を示す検出系構成図

【図５】本発明の実施例を示す検出系構成図

【図６】本発明の実施例を示す検出系構成図

【図７】ファーフィールド法の検出原理図

【図８】トラッキングオフセットの模式図

【図９】対物レンズがディスクに平行に動いた時のトラ
ッキングディテクタ上の反射光位置変動を示す図

【符号の説明】

１半導体レーザ２コリメートレンズ３ＰＢＳ４ λ／４板５対物レンズ６トラッキング駆動素子７ディスク８集光レンズ９ディテクタ１０、１７差動アンプ１２、１９ループスイッチ１４ヘッド１５送りモータ１６ディスクモータ２０加算回路２１対物レンズホルダ２２ディテクタ２３ハーフミラー２４シリンドリカルレンズ９１、９２ディテクタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光素子から出射する光束を記録媒体上に
絞り込む対物レンズと、絞られた光スポットを所望の信
号トラックに追随させるトラッキング制御信号を検出す
る少なくとも２分割された第１の光検出素子と、前記記
録媒体からの反射光を前記第１の光検出素子上に絞る検
出レンズと、前記検出レンズと前記第１の光検出素子の
間に光束を分割するハーフミラーを備え、前記ハーフミ
ラーにより反射もしくは透過された光軸上に、前記第１
の光検出素子と前記第１の光検出素子の光軸と異なる光
軸に少なくとも２分割された第２の光検出素子と前記第
２の光検出素子の軸上に非点収差手段を持つレンズを備
え、前記第１の光検出素子の差動出力によりトラッキン
グ制御信号を得ると共に、第２の光検出素子の差動出力
により前記対物レンズの軸上からの変動分を抑制する信
号を得、前記トラッキング制御信号と合成し、前記対物
レンズのトラッキング制御を行うことを特徴とする光学
式記録再生装置。
【請求項２】発光素子から出射する光束を記録媒体上に
絞り込む対物レンズと、絞られた光スポットを所望の信
号トラックに追随させるトラッキング制御信号を検出す
る少なくとも２分割された第１の光検出素子と、前記記
録媒体からの反射光を前記第１の光検出素子上に絞る検
出レンズと、前記検出レンズと前記第１の光検出素子の
間に光束を分割するハーフミラーを備え、前記ハーフミ
ラーにより反射もしくは透過された光軸上に、前記第１
の光検出素子と前記第１の光検出素子の光軸と異なる光
軸に少なくとも２分割された第２の光検出素子を備え、
前記第２の光検出素子上の反射光スポット径を第１の光
検出素子上の反射光スポット径より小さくなる位置に配
置し、前記第１の光検出素子の差動出力によりトラッキ
ング制御信号を得ると共に、第２の光検出素子の差動出
力により前記対物レンズの軸上からの変動分を抑制する
信号を得、前記トラッキング制御信号と合成し、前記対
物レンズのトラッキング制御を行うことを特徴とする光
学式記録再生装置。
【請求項３】発光素子から出射する光束を記録媒体上に
絞り込む対物レンズと、絞られた光スポットを所望の信
号トラックに追随させるトラッキング制御信号を検出す
る少なくとも４分割された光検出素子と、前記記録媒体
からの反射光を前記光検出素子上に絞る検出レンズを備
え、前記反射光のトラックによる１次回折光を受ける位
置に配置した二つのディテクターにより前記トラッキン
グ制御手段を動作させるためのトラッキング制御信号を
得ると同時に、前記反射光の０次回折光を受ける検出面
上に作った二つのディテクターにより前記対物レンズの
軸上からの変動分を抑制する信号を得、前記トラッキン
グ制御信号と合成し、前記対物レンズのトラッキング制
御を行うことを特徴とする光学式記録再生装置。
【請求項４】発光素子から出射する光束を記録媒体上に
絞り込む対物レンズと、絞られた光スポットを所望の信
号トラックに追随させるトラッキング制御信号を検出す
る少なくとも２分割された第１の光検出素子と、記録媒
体からの反射光束の前記トラックの１次回折光成分を含
まないところに設けたホログラムと、前記ホログラムで
作られた光軸上に少なくとも２分割された第２の光検出
素子を備え、前記第１の光検出素子の差動出力によりト
ラッキング制御信号を得ると共に、第２の光検出素子の
差動出力により前記対物レンズの軸上からの変動分を抑
制する信号を得、前記トラッキング制御信号と合成し、
前記対物レンズのトラッキング制御を行うことを特徴と
する光学式記録再生装置。