JPH0546620B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光デイスク装置等、光学的に情報を
記録・再生する光学式記録再生装置に関するもの
である。

従来の技術 現代は情報化時代といわれており、その中核を
なす高密度大容量メモリーの技術開発が盛んに行
われている。メモリーに要求される能力として
は、前述の高密度、大容量に加え、高信頼性、高
速アクセス等が挙げられ、それらすべてを満足す
ものとして光デイスクメモリーが最も注目されて
いる。光デイスクメモリーは、光学的に情報を記
録媒体に記録するものであり、最近では記録した
情報の消去も可能な光磁気デイスクに関する研究
も数多く行われている。

光デイスクメモリーは、非接触記録再生方式で
あるため情報記録媒体を傷つけないというところ
が大きな特長であるが、そのために、光ヘツドの
対物レンズと、情報記録媒体との距離を一定に保
つためのフオーカスサーボシステムと、目標のト
ラツクに追従するためのトラツキングサーボシス
テムが必要である。光学ヘツドには、情報記録媒
体と対物レンズとのフオーカス誤差、トラツキン
グ誤差を検出する機能および、対物レンズを駆動
してフオーカスサーボ、トラツキングサーボを行
うための対物レンズアクチユエータが必要である
が、本発明は、前者のフオーカスおよびトラツキ
ング誤差検出機能を達成する光学式記録再生装置
に関するものである。

従来、誤差検出に関する技術、特に焦点誤差検
出に関しては数多くの報告がなされているが、一
例を挙げると特開昭59−60739号公報等がある。

以下、図面を参照しながら誤差検出のなかで、
上述したような従来の焦点誤差検出装置について
説明を行う。

第１１図は従来の焦点誤差検出装置の概略的な
構成図およびその動作原理を説明する図である。
第１１図において１は光源、２は対物レンズ、３
は情報記録媒体、４はハーフミラー、５は凸レン
ズ、８は差動アンプ、９はナイフエツジ、１０は
２分割光検出器、１１は分割線、１２は光スポツ
トである。

以上のように構成された従来例について、以下
その動作について説明を行う。

光源１から発せられた光は、ハーフミラー４で
反射後、対物レンズ２により、情報記録媒体３上
に集光される。

第１１図Ａは情報記録媒体３上に対物レンズ２
の焦点が合つている場合である。このときの情報
記録媒体３からの反射光は経路をたどり、ハーフ
ミラー４を透過後、凸レンズ４により収れんされ
るが、その収れん光束の半分をナイフエツジ９に
より遮光され、残りの光束は、２分割光検出器１
０の分割線１１上に光スポツト１２を形成する。
ここで２分割光検出器１０の各受光領域で発生し
た電気信号の差を差動アンプ８でとることにより
フオーカス誤差信号を得ることができるが、第１
１図Ａで示した合焦時には、フオーカス誤差信号
は零である。

第１１図Ｂは情報記録媒体３が対物レンズ２か
ら遠ざかる向きに変位した場合を示している。こ
のとき情報記録媒体３からの反射光は対物レンズ
２を透過後、第１１図Ａの場合と比較して収れん
した光となり、２分割光検出器１０上には、受光
領域ｂ上に半円形の光スポツト１２を形成し、差
動アンプ８により得られるフオーカス誤差信号は
負となる。

第１１図Ｃは情報記録媒体３が対物レンズ２に
接近する向きに変位した場合である。このとき情
報記録媒体３からの反射光は対物レンズ２を透過
後、第１１図Ａの場合と比較して発散した光とな
り、２分割光検出器１０上には、受光領域ａ上に
半円形の光スポツト１２を形成し、差動アンプ８
により、正のフオーカス誤差信号が得られる。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のような構成では、光量の
50％をナイフエツジ９より損失してしまう。さら
に温度変化等による光学ヘツド構成素子間の相対
変位に対して弱く、安定したフオーカス誤差信号
を得られないという問題点を有していた。これを
第１２図を用いて説明する。第１２図Ａは第１１
図Ａの光検出器部分のみを示したものであり、番
号および名称は第１１図に順ずる。第１２図Ａ
は、合焦時の場合である。差動アンプ８で得られ
るフオーカス誤差信号は零である。第１２図Ｂ
は、環境温度の変化等により、２分割光検出器１
０が、矢印Ｄ方向に微小変位した場合を示してい
る。１３は変位前の分割線の位置であり、光スポ
ツト１２の位置は変わらないとする。この場合、
受光領域ｂのにみ光が入射するとにより、本来零
でなければならないフオーカス誤差信号は負とな
つてしまう。すなわち温度変化等の要因により２
分割光検出器１０の位置が微小に変位した場合、
正確なフオーカス誤差信号を得ることができず、
安定した情報の記録再生が不可能であるという欠
点をもつていた。

本発明は上記従来技術に鑑みてなされたもの
で、環境温度の変化等による光検出器の微小変位
に起因するフオーカス誤差信号の検出能力低下を
おさえることのできる焦点誤差検出を与えるとと
もに、トラツキング誤差検出をも達成することの
できる光学式記録再生装置を提供することを目的
とするものである。

問題点を解決するための手段 上記目的を達成するために本発明の光学式記録
再生装置は、情報記録媒体からの反射光を受ける
凸レンズと、前記凸レンズによる収れん光束中に
位置し、前記収れん光束を反射光と透過光に分離
し、かつ前記反射光を空間的に２分割光して概同
一方に概同一光量で反射させる、段差を有する２
つの同一反射率反射平面よりなる検出素子と、前
記情報記録媒体上に対物レンズの焦点が合つてい
る場合に、前記凸レンズと前記検出素子の反射光
により形成される２つの焦点の光軸方向中間位置
に位置し、１本の分割線が前記検出素子段差面と
同一平面内にあつて、４つの受光領域において前
記２つの光スポツトの光量を均一に受光するよう
に設置された、略十字状の分割線を有する４分割
光検出器と、前記４分割光検出器の４つの受光領
域のうち対角位置にある受光領域を電気的に結線
して和をとり、その和をとつた各電気信号の差を
とる差動アンプと、前記検出素子の透過光の光軸
上に位置するトラツキング誤差信号検出器とから
構成されている。

作 用 本発明は上記した構成によつて、情報記録媒体
上に対物レンズの焦点が合つている場合、検出素
子の反射光によつて４分割光検出器上には、同じ
大きさで同じ向きの２つの半円形の光スポツトが
形成されている。さらに、４つの受光領域で等し
い光量を受光する様に、４分割光検出器の分割線
位置を調整しておくと、環境温度変化等により、
４分割光検出器が分割線のどちらの方向に変位し
ても、４分割光検出器の４つの受光領域で受光す
る光量は対角位置にある受光領域より発生する電
気信号の和をとれば変化がなく、その和同志の差
をとつて得られる差動アンプの出力、すなわちフ
オーカス誤差信号は常に安定した検出能力を持続
することになり、かつ検出素子の透過光によつ
て、トラツキング誤差信号も得ることができる。

実施例 以下本発明の実施例について図面を参照しなが
ら説明する。

第１図は本発明の一実施例における光学式記録
再生装置の概略図を示すものである。ただし便宜
上、４分割光検出器７は矢印Ｇ矢視図と、また２
分割光検出器１４は矢印Ｈ矢視図とあわせて記載
している。なお第１図に示した一実施例では情報
信号の検出機能に関しては省略している。

第１図において、１は光源、２は対物レンズ、
３は情報記録媒体、４はハーフミラーであり、こ
れらは従来例の構成と同じものである。５ａは凸
レンズ、６は検出素子、７は４分割光検出器、１
４は２分割光検出器、８，１５は差動アンプであ
る。検出素子６は凸レンズ５ａによる収れん光束
中に位置し、前記収れん光束を反射光と透過光に
分離し、かつ前記反射光を空間的に２等分して、
ほぼ同一方向に反射させるような、段差を有する
同一反射率の２つの反射面からなつている。第２
図Ａは検出素子６の構造を示す斜視図であり、反
射面Ｅと反射面Ｆを持つ２個のハーフミラーを光
学接着した構造となつている。第２図Ｂは凸レン
ズ５ａ、検出素子６、４分割光検出器７、２分割
光検出器１４の斜視図を示している。第２図Ａ，
Ｂで示されるように検出素子６は反射面Ｆおよび
反射面はという段差を有する２つの反射面から成
つている。

第１図において、情報記録媒体３により対物レ
ンズ２の焦点が合つている場合、凸レンズ５ａに
より収れんされた光束は、検出素子６により反射
光と透過光に分離されるが、この反射光は検出素
子６の反射面ＥおよびＦで２分割後、光路差をも
つて反射され、それぞれ、焦点Ｐおよび焦点Ｑを
結ぶ。４分割光検出器７の受光面は、焦点Ｐ、焦
点Ｑの中間に位置に入射光軸にほぼ垂直に設置す
る。これにより、４分割光検出器７上には、半円
状で合同な２つの光スポツトＴ，Ｓが形成され
る。４分割光検出器７は、４つの受光領域で均一
の光を受けるように、受光面内において位置調整
を行う。ここで４分割光検出器７の４つの受光領
域で発生した電気信号のうち対角位置にある受光
領域の電気信号の和をとり、その差を差動アンプ
８でとることにより、フオーカス誤差信号を得る
構成となつている。なお４分割光検出器７の受光
面は、合同な２つの光スポツトＴ，Ｓが形成され
れば入射光軸に対して垂直でなくてもよく、設計
上自由度を有するものである。

さらに凸レンズ５ａによる収れん光束のうち、
検出素子６の透過光は、対物レンズ２の焦点が情
報記録媒体３のトラツクと合つている場合、焦点
Ｒを結ぶ。トラツキング誤差信号検出器としての
一例である２分割光検出器１４の受光面は透過光
光軸にほぼ垂直に、かつ分割線がトラツク方向と
平行になるように設置する。これにより、２分割
光検出器１４上には、円形状の光スポツトＵが形
成される。

２分割光検出器１４は、２つの受光領域で均一
の光を受けるように、受光面内において位置調整
を行う。ここで２分割光検出器１４の２つの受光
領域で発生した電気信号の差を差動アンプ１５で
とることにより、トラツキング誤差信号を得る構
成となつている。なお２分割光検出器１４の受光
面は光スポツトＵが形成されれば入射光軸に対し
垂直でなくてもよく、設計上自由度を有するもの
である。

以上のような構成された光学式記録再生装置の
一実施例について以下その動作について説明を行
う。本実施例は、フオーカス誤差信号とトラツキ
ング誤差信号を達成するものであるが、便宜上
各々を分離して、その動作説明を行う。

まずフオーカス誤差信号の動作説明であるが、
第３図Ａは第１図の場合と同様、対物レンズ合焦
時における凸レンズ５ａ、検出素子６、４分割光
検出器７の位置関係を示している。第３図Ｂは第
３図Ａの矢印Ｇの矢視図であり、以下第４図、第
５図においても同様とする。

このとき、４分割光検出器７上には、半円状で
合同かつ同じ向きで、同光量の２つの光スポツト
ＳおよびＴが形成されており、また、４つの受光
領域に入射する光量が等しくなるように設定され
ていることから、差動アンプ８により得られるフ
オーカス誤差信号の出力は零である。

第４図は、第１図における情報記録媒体３が対
物レンズ２から遠ざかる向きに変位した場合を示
しており、凸レンズ５ａには、第３図の場合と比
較して収れんした光が入射する。これにより凸レ
ンズ５ａによる２つの収れん点は、共に検出素子
６に近づく向きにずれ、４分割光検出器７上には
第４図ＢのＧ矢視図に示したような、光スポツト
ＳおよびＴが形成される。このとき差動アンプ８
の出力はバランスがくずれ、正のフオーカス誤差
信号が検出できる。

第５図は、第１図における情報記録媒体３が対
物レンズ２に近づく向きに変位した場合を示して
おり、凸レンズ５ａには、第３図の場合に比較し
て発散した光が入射する。これにより凸レンズ５
ａによる２つの収れん点は、ともに検出素子６か
ら遠ざかる向きにずれ、４分割光検出器７上には
第５図Ｂに示したような、光スポツトＳおよびＴ
が形成される。このとき差動アンプ８の出力によ
り、負のフオーカス誤差信号が検出できる。

第６図は第１図、第３図のときと同様、情報記
録媒体３に、対物レンズ２の焦点が合つている状
態で、４分割光検出器７が矢印Ｈ方向に微少変位
した場合を示している。

１１は４分割光検出器７の一方向の分割線、破
線で示した１３は分割線１１の変位前の分割線で
ある。変位前は４分割光検出器７の受光領域ａ，
ｂ，ｃ，ｄで受光する光量は共に等しかつたが、
変位後は、受光領域ａ，ｂでは減少、受光領域
ｃ，ｄでは増加する。しかし、光スポツトＳおよ
びＴは、形状が合同かつ同じ向き、同光量である
ため、受光領域ａで減少した光量すなわち受光領
域ｄで増加した光量と、受光領域ｂで減少した光
量すなわち受光領域ｃで増加した光量は等しい。
したがつて受光領域ａおよびｃで検出した電気信
号の和と、受光領域ｂおよびｄで検出した電気信
号の和は、ともに４分割光検出器７の微小変位前
と比較して変化はなく、差動アンプ８により得ら
れるフオーカス誤差信号は零であつて、４分割光
検出器７の変位の影響を受けることはない。

つぎにトラツキング誤差検出の動作についての
説明を行う。

第７図Ａは第１図の場合と同様、凸レンズ５
ａ、検出素子６、２分割光検出器１４の位置関係
を示している。第７図Ｂは第７図Ａの矢印Ｈの矢
視図である。なお、対物レンズは合焦時であると
する。

このとき、２分割光検出器１４上には、円形状
の光スポツトＵが形成されており、分割線を情報
記録媒体のトラツク方向と一致させておけば、２
つの受光領域に入射する光強度により発生する電
気信号の差を差動アンプ１５で検出するフオアフ
イールド法（プツシユ・プル法）によつて、トラ
ツキング誤差信号を得ることができる。

以上のように本実施例によれば、凸レンズ５ａ
と検出素子６により、４分割光検出器７上に半円
状で合同かつ同じ向き、同光量の２つの光スポツ
トを形成し、４分割光形成７の４つの受光領域で
受光する光量が等しくなるように４分割光検出器
７の位置を設定し、４分割光検出器７の４つの受
光領域の対角同志で発生した電気信号の和をと
り、それらの差を差動アンプ８でとることによ
り、光量損失のない、かつ、４分割光検出器７の
微小変位に影響されない安定したフオーカス誤差
信号を検出することが可能で、かつ検出素子６の
透過光によつてトラツキング誤差信号の検出を達
成できる。

次に、本発明の第２の実施例について、図面を
参照しながら説明する。第８図は本発明の第２の
実施例におけるフオーカス誤差検出およびトラツ
キング誤差検出の要部概略図であり、凸レンズ５
ａ、４分割光検出器７の２分割光検出器１４は、
第１図の実施例の構成と同じものである。

１６は検出素子ａであり、同一の光学的特性を
もつ２個の板状ハーフミラーを段差を有して光学
接着したものである。検出素子ａ１６は凸レンズ
５ａによる収れん光束中に位置するから、前記段
差を形成する反射面ＥおよびＦによつて、前記収
れん光束を反射光と透過光に分離し、かつ前記反
射光を空間的に２等分して、ほぼ同一方向に反射
させている。

第９図は、検出素子ａ１６、４分割光検出器
７、２分割光検出器１４の斜視図を示している。

以上のように構成された第２の実施例の動作は
第１図〜第７図に示した本発明の第１の実施例と
同等である。検出素子ａ１６の入射光軸と透過光
光軸とが一致しないが、透過光光束は分離しない
ため、トラツキング誤差信号検出にはまつたく問
題とならず、本発明の第１の実施例の発明の効果
と同一の効果を持つものである。

さらに本発明の第２の実施例は、検出素子ａ１
６が、２個の板状ハーフミラーを光学接着した構
造であるから、本発明の第１の実施例の検出素子
よりも簡単に構成できるという特有の効果を有し
ている。

次に、本発明の第３の実施例について図面を参
照しながら説明する。第１０図は本発明の第３の
実施例におけるフオーカス誤差検出およびトラツ
キング誤差検出の要部概略図であり、凸レンズ５
ａ、４分割光検出器７、２分割光検出器１４は第
１図の実施例の構成と同じものである。

１７は検出素子ｂであり、凸レンズ５ａによる
収れん光束を反射光と透過光に分離し、かつ前記
反射光を空間的に２等分して、ほぼ同一方向に反
射させるような、段差を有する同一反射率の反射
平面（反射面Ｅおよび反射面Ｆ）から成つてい
る。構成は第２図Ｂに示す本発明第１の実施例と
同一であるが、本発明第３の実施例では、検出素
子ｂ１７により分離される反射光と透過光の３つ
の焦点の位置関係を含めて本発明第１の実施例で
述べた、４分割光検出器７、２分割光検出器１４
の位置関係と同一となるようにして、凸レンズ５
ａ、４分割光検出器７、２分割光検出器１４を検
出素子ｂ１７と光学接着する。第１０図に示した
検出素子ｂ１７は、本発明第１の実施例の検出素
子６とは異なり、反射光の２つの焦点位置と４分
割光検出器７との位置関係を維持するために、透
過光光軸方向よりも反射光光軸方向に長い形状を
掲げている。

以上の様に構成された、本発明第３の実施例の
動作は第１図〜第７図に示した本発明第１の実施
例と同等であるから、本発明第１の実施例の発明
の効果と同一の効果を持つものである。

さらに本発明の第３の実施例は、凸レンズ５
ａ、４分割光検出器７、２分割光検出器１４を検
出素子ｂ１７と光学接着しているため、光学ヘツ
ドを構成する際の組み込み精度が安定化できると
いう効果を有する。

なお、以上の実施例では、トラツキング誤差信
号検出手段として、フオアフイールド法（プツシ
ユ・プル法）を用いたが、他のトラツキング誤差
信号手段を用いても、本発明と同一の効果が得ら
れるのは言うまでもない。

さらに、以上の実施例では、検出素子６、検出
素子ａ１６検出素子ｂ１７の段差を有する２つの
反射面は、互いに平行なように実施例を示した図
中において表わしているが、これは必ずしも平行
でなくても、同様の効果を得ることができる。

発明の効果 本発明は、光学式記録再生装置として、凸レン
ズと検出素子の反射光により４分割光検出器上に
半円状で合同かつ同じ向き、同光量の２つの光ス
ポツトを形成し、４分割光検出器の４つの受光領
域で受光する光量が等しくなるように４分割光検
出器の位置を設定し、４分割光検出器の４つの受
光領域の対角位置にある受光領域で発生した電気
信号の和をとり、それらの差を差動アンプでとる
ことにより、光量損失のない、かつ４分割光検出
器の微小変位に影響されない安定したフオーカス
誤差信号の検出が可能で、さらに検出素子のトラ
ツキング誤差信号検出器によつて、トラツキング
誤差信号の検出を達成できる。また、検出素子、
凸レンズ、４分割光検出器、トラツキング誤差信
号検出器を光学接着した形状とすることによつ
て、検出部分の小型化、安定化がさらに向上する
という効果を得ることができるすぐれた光学式記
録再生装置を実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における焦点誤差検
出装置の概略構成図、第２図はその要部の斜視
図、第３図、第４図、第５図、第６図、第７図は
その要部の構成図、第８図は本発明の第２の実施
例の要部概略構成図、第９図はその斜視図、第１
０図は本発明の第３の実施の要部概略構成図、第
１１図、第１２図は従来の焦点誤差検出装置の構
成図である。 １……光源、２……対物レンズ、３……情報記
録媒体、４……ハーフミラー、５ａ……凸レン
ズ、６，１６，１７……検出素子、７……４分割
光検出器、１４……２分割光検出器、８，１５…
…差動アンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光源と、前記光源からの光を情報記録媒体上
   に集光させて光スポツトを形成させる対物レンズ
   と、前記対物レンズと前記光源の間に位置し、前
   記情報記録媒体において反射され、前記対物レン
   ズを透過した光を分離する手段と、前記分離する
   手段により分離された光を収れんさせる凸レンズ
   と、前記凸レンズにより収れん光束中に位置し、
   前記収れん光束を反射光と透過光に分離し、かつ
   前記反射光を空間的に２分割して略同一方向に略
   同一光量で反射させる、段差を有する２つの同一
   反射率の反射平面よりなる検出素子と、前記情報
   記録媒体上に前記対物レンズの焦点が合つている
   場合に、前記凸レンズと前記検出素子の反射光に
   より形成される２つの焦点の光軸方向中間位置に
   位置し、１本の分割線が前記検出素子段差面と同
   一平面内にあつて４つの受光領域において２つの
   光スポツトの光量を均一に受光するように設置さ
   れた、略十字状の分割線を有する４分割光検出器
   と、前記４分光割検出器の４つの受光領域のうち
   対角位置にある受光領域を電気的に結線し和をと
   り、その和をとつた各電気信号の差をとる差動ア
   ンプと、前記検出素子の透過光の光軸上に位置す
   るトラツキング誤差信号検出器とを備えたことを
   特徴とする光学式記録再生装置。 ２ 凸レンズと４分割光検出器とトラツキング誤
   差信号検出器を検出素子の相異なる面に光学接着
   していることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の光学式記録再生装置。