JPH0547016A - 光デイスク装置の信号検出系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 受光素子の分割パターン形状を複雑にするこ
となくフォーカスエラー信号とトラックエラー信号を共
通の受光素子で検出することができ、かつ、トラックオ
フセットの発生を抑制できる光ディスク装置の信号検出
系を提供することを目的とする。 【構成】 光源１からの光束を光ディスクＭＯＤに収束
させる対物レンズ９と、光ディスクＭＯＤで反射された
光束を２つに分離するビームスプリッター１２と、反射
光束を集光する集光レンズ１１と、光ディスクＭＯＤの
タンジェンシャル方向に相当する境界線を境として少な
くとも４つの短冊状の領域に分割され、対物レンズ９の
合焦における反射光の集光点の手前側及び後ろ側に配置
された第１及び第２の受光素子１３と、１４と第１、第
２の受光素子の少なくとも一方からの信号を受け、外側
の及び内側の受光領域の差動出力を所定の重み付けによ
り演算してトラックエラー信号を出力する演算手段とを
備えることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、フォーカスエラー検
出にスポットサイズ法を用い、トラックエラー検出にプ
ッシュプル法を用いた光ディスク装置の信号検出系に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ディスク装置のフォーカスエラー信
号、トラックエラー信号は、光ディスクで反射された光
束を集光させてエラー検出用の受光素子に導き、受光素
子上の各分割領域からの信号を演算することにより検出
される。

【０００３】フォーカスエラー検出にはいくつかの方法
があるが、特開昭６１−２０６９４４号公報には光ディ
スクからの反射光を収束させ、そのスポットのサイズを
検出することにより対物レンズの合焦状態を検出する構
成が開示されている。本明細書では、このようなフォー
カスエラー検出方法をスポットサイズ法と呼ぶこととす
る。

【０００４】スポットサイズ法は、対物レンズが光ディ
スクに対して合焦しているときの反射光の焦点位置の光
学的に前後等距離の位置に受光素子を設け、それぞれの
受光素子上に形成されるスポットのサイズを比較するこ
とにより、フォーカスエラー信号を発生させる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た特開昭６１−２０６９４４号公報の第１図に記載され
た装置はトラックエラーを同一の素子で検出することが
できず、第４図に記載された装置はトラックエラーを同
一の素子で検出できるものの受光素子の分割パターンが
複雑である。

【０００６】また、対物レンズに入射する光束の光軸が
光ディスクに対して傾いた場合、あるいは対物レンズが
トラックエラー補正のためにディスクのラジアル方向に
移動した場合、反射光束の光路は基準位置からシフト
し、受光素子上のスポットがディスクのラジアル方向に
相当する方向に全体的に移動する。このため、トラック
エラー検出にプッシュプル法を利用する場合、スポット
がディスクの溝を横切るときに生じる光量分布に変化が
なくとも各受光領域の受光バランスが崩れ、検出される
信号にトラックオフセット信号が乗ってしまう。

【０００７】従って、ディスク上でのスポットとトラッ
クとの実際のズレ量とトラックエラー信号との対応関係
が崩れ、検出される信号に基づいてトラックサーボをか
けてもスポット位置を正確に制御することができないと
いう問題がある。

【０００８】なお、この明細書では、受光素子から検出
されるトラックエラー信号のうち、反射光束のズレによ
って発生する受光素子上でのスポットの移動に起因する
成分をトラックオフセット信号と定義する。

【０００９】

【発明の目的】この発明は、上述した従来技術の課題に
鑑みてなされたものであり、受光素子の分割パターン形
状を複雑にすることなくフォーカスエラー信号とトラッ
クエラー信号を共通の受光素子で検出することができ、
かつ、プッシュプル法によるトラックエラー信号検出の
際のトラックオフセットの発生を抑えることができる光
ディスク装置の信号検出系を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明にかかる光ディ
スク装置の信号検出系は、上記の目的を達成させるた
め、光源からの光束を光ディスクに収束させる対物レン
ズと、光ディスクで反射された光束を２つに分離するビ
ームスプリッターと、反射光を集光する集光レンズと、
光ディスクのタンジェンシャル方向に相当する境界線を
境として少なくとも４つの短冊状の領域に分割され、対
物レンズの合焦時における反射光の集光点の手前側に配
置された第１の受光素子と、境界線と等価な線分を境と
して少なくも４つの短冊状の領域に分割され、集光点の
後ろ側に配置された第２の受光素子と、第１、第２の受
光素子の少なくとも一方からの信号を受け、外側の受光
領域の差動出力と、内側の受光領域の差動出力とを所定
の重み付けにより演算することにより、トラックエラー
信号を出力する演算手段とを備えることを特徴とする。

【００１１】

【実施例】以下、この発明を図面に基づいて説明する。

【００１２】

【実施例１】図１は、この発明を光磁気ディスクの情報
記録再生装置に適用した実施例１を示す。なお、実施例
で用いられる光磁気ディスクは、グルーブ、すなわち案
内溝が形成されたディスクである。

【００１３】半導体レーザー１から発した発散光束は、
コリメートレンズ２により平行光束とされ、２つのアナ
モフィックプリズム３，４により断面円形に整形され
る。アナモフィックプリズム４には直角プリズム５が接
合され、接合面がハーフミラー５ａとされている。ハー
フミラー面５ａで反射された光束は、集光レンズ６によ
り半導体レーザーの自動出力調整用の受光素子７上に集
光する。

【００１４】ハーフミラー面５ａを透過した光束は、ミ
ラー８により反射され、対物レンズ９を介して光磁気デ
ィスクＭＯＤの信号記録面に集光される。光磁気ディス
クＭＯＤの対物レンズ９とミラー８とは、光磁気ディス
クＭＯＤのラジアル方向ｘにスライドされる図示せぬヘ
ッド内に設けられている。また、対物レンズ９は、ヘッ
ド内に設けられた図示せぬアクチュエータ上に設けられ
ており、その光軸方向ｚ，及びディスクの半径方向ｘに
駆動される。

【００１５】一方、ディスクから反射された光束は、ハ
ーフミラー面５ａにより反射され、λ／２板１０により
偏光方向が４５゜回転させられ、集光レンズ１１により
収束光とされて偏光ビームスプリッター１２に入射す
る。

【００１６】偏光ビームスプリッター１２の偏光分離面
１２ａにＰ偏光として入射した成分は、偏光分離面１２
ａを透過して第１の受光素子１３により受光され、Ｓ偏
光として入射した成分は偏光分離面１２ａと全反射面１
２ｂとで反射されて第２の受光素子１４により受光され
る。

【００１７】光磁気ディスクＭＯＤにより反射されたレ
ーザー光の偏光方向は、スポットが結像される位置のデ
ィスクの磁化方向に対応して磁気カー効果により回転す
るため、これを４５゜回転させてＰ，Ｓ成分に分離し、
それぞれ別個の受光素子１３，１４により検出し、その
差動出力を得ることにより、光磁気記録信号を読み出す
ことができる。

【００１８】受光素子１３，１４は、図２に概念的に示
すように対物レンズ９が光磁気ディスクＭＯＤに対して
合焦しているときの反射光の焦点位置Ｐから光学的に前
後等距離の位置に配置されている。反射光の焦点位置
は、対物レンズの光ディスクへの合焦状態に応じて移動
するため、それぞれの受光素子上に形成されるスポット
のサイズが変化する。この変化を検出することにより、
フォーカスエラー信号を得ることができる。

【００１９】実際には図２のような配置はできないた
め、図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示したように反射光
をビームスプリッターＢＳにより分離して受光する。

【００２０】（Ａ）の例では、ビームスプリッターＢＳ
の反射光の光路中に焦点位置Ｐの手前に位置する第１の
受光素子１３が設けられ、透過光の光路中に焦点位置の
後ろ側に位置する第２の受光素子１４が設けられてい
る。

【００２１】（Ｂ）の例では、（Ａ）と反対にビームス
プリッターＢＳの透過光の光路中に第１の受光素子１３
が設けられ、反射光の光路に第２の受光素子１４が設け
られている。

【００２２】（Ｃ）の例は図１に示される構成に相当す
るものであり、（Ｂ）のビームスプリッターＢＳの反射
光路中にミラーＭを設けて光学系を小型化している。

【００２３】図４は、ビームスプリッターＢＳにより分
離された各光路に集光レンズ１１ａ，１１ｂを設けた例
を示している。図４の構成によれば、ビームスプリッタ
ーＢＳに入射する光束が平行光束となるため、ビームス
プリッターの透過、反射特性に角度依存性が現れず、収
束光を入射させるより光束を正確に分離することができ
る。なお、フォーカスエラーによる光束径の変化率が一
定となるように、２つの集光レンズは同一のパワーを持
つものを使用する必要があり、同一のレンズを使用すれ
ばより望ましい。

【００２４】第１、第２の受光素子１３，１４は、図５
に示したように光磁気ディスクＭＯＤのタンジェンシャ
ル方向に相当する方向と平行な３つの分割ラインにより
分割された４つの領域を有している。ここで、第１の受
光素子１３の受光領域をＡ_１，Ｂ_１，Ｃ_１，Ｄ_１、第２
の受光素子１４の受光領域をＡ_２，Ｂ_２，Ｃ_２，Ｄ_２と
する。

【００２５】それぞれの受光領域からの信号は、図５に
示される回路により演算され、ディスクに記録された光
磁気記録信号ＭＯ、物理的な凹凸により記録されたプリ
フォーマット信号ＲＯ、フォーカスエラー信号ＦＥ、ト
ラックエラー信号ＴＥとして図示せぬ再生回路、サーボ
回路へ出力される。

【００２６】各信号は、各受光領域の出力を受光領域と
同一の記号により表現すると、以下の式により求められ
る。

【００２７】

【００２８】光磁気記録信号ＭＯは、第１の受光素子の
全ての領域からの信号の和と、第２の受光素子の全ての
領域からの信号の和との差をとることにより得られる。

【００２９】プリフォーマット信号ＲＯは、第１，第２
の受光素子の全ての領域からの信号の和として得られ
る。

【００３０】スポットサイズ法によるフォーカスエラー
信号ＦＥは、各受光素子の内側２つの領域Ｃ，Ｄと外側
２つの領域Ａ，Ｂからの信号の差をとることにより各受
光素子からスポットサイズに対応する信号を取り出し、
これらの差信号の差をとることによって得られる。

【００３１】プッシュプル法によるトラックエラー信号
ＴＥは、各受光素子の内側２つの領域Ｃ，Ｄからの信号
の差をプラスした信号と、各受光素子の外側２つの領域
Ａ，Ｂからの信号の差をプラスしたものに定数ｋを乗じ
た信号との差をとることにより得ることができる。Ｋは
内側、外側の受光領域の差信号に適当な重み付けをする
ための定数である。

【００３２】ここでトラックオフセット信号の除去につ
いて説明する。

【００３３】受光素子上のスポットは、図６に破線で示
したように各領域に亙って形成される。スポットＳの外
周を形成する円は、０次回折光の範囲を示しており、斜
線で示した部分は、０次回折光と１次回折光との重複部
分を示している。

【００３４】受光素子の内側２つの領域Ｃ，Ｄは、スポ
ットＳ内の主として１次回折光成分の変化が大きい部分
を受光し、外側２つの領域Ａ，Ｂは、０次回折光成分と
１次回折光成分の変化が小さい部分との重複部分を受光
する。

【００３５】プッシュプル法によるトラックエラー信号
は、±１次回折光の光量バランスの変化として捉えられ
る。これに対し、０次回折光は溝横断時にはほとんど変
化しないため、外側の２つの領域Ａ，Ｂからは、主とし
てスポットＳが全体的にシフトしたときに発生するトラ
ックオフセット信号を多く含むトラックエラー信号が検
出される。

【００３６】これに対し、内側２つの領域Ｃ，Ｄからは
主として溝横断による１次回折光成分の変化としてとら
えたトラックエラー信号が検出される。

【００３７】対物レンズへの入射光束がディスクに対し
て傾いた場合、あるいはトラックアクセス等のために故
意に傾けた場合、そして対物レンズがトラックズレ制御
のためにディスクのラジアル方向に変位した場合、受光
素子上のスポットはディスクの半径方向に相当する方
向、すなわち境界線とは直交する方向に移動する。これ
により内側領域の差信号と外側領域の差信号とが共に変
化するが、その変化の割合は両差信号の間で異なる。そ
こで、これらの差信号に所定の係数をかけて演算するこ
とにより、トラックエラー信号からトラックオフセット
信号をほぼ除去することができる。

【００３８】なお、この例では、トラックエラー信号の
感度を高めるために両方の受光素子の信号を利用してい
るが、いずれか一方の受光素子の出力のみに基づいて検
出することも可能である。

【００３９】受光素子の各領域の幅の割合は、検出され
る信号の精度を高めるために、一定の範囲に収める必要
がある。ここで、図６に示すように、内側２つの領域
Ｃ，Ｄの合計幅をＷ、合焦時のビーム径をｄとして、 α＝Ｗ／ｄ する。

【００４０】受光部を４つの領域に分割する場合、αが
大きくなるとフォーカス、トラック両エラー信号の検出
感度は高くなって望ましいが、トラックオフセット信号
の変化、トラックエラー信号に占めるトラックオフセッ
ト信号の比率が高くなって望ましくない。両者のバラン
スをとるためには、 ０．３≦α≦０．６ を満たすことが望ましい。

【００４１】

【実施例２】図７及び図８は、この発明にかかる光ディ
スク装置の信号検出系の実施例２を示す。

【００４２】実施例２では、第１、第２の受光素子２
０，２１の受光部が短冊状の５つの領域に分割されてい
る。５分割することにより実施例１よりも受光素子のパ
ターンが複雑になるが、トラックエラー信号、フォーカ
スエラー信号のそれぞれの検出に適したパターンを得る
ことができる。

【００４３】また、実施例１のように受光部を４つの領
域に分割した場合には、光軸と交差する中心が不感帯と
なるため、対物レンズの焦点がディスクから大きく外れ
て反射光の焦点位置が一方の受光素子上に一致した場合
には、その受光素子から信号が得られなくなる可能性が
ある。５つの領域に分割した場合には、このような不具
合が生じることもない。

【００４４】第１の受光素子２０の受光領域をＡ_３，Ｂ
_３，Ｃ_３，Ｄ_３，Ｅ_３、第２の受光素子２１の受光領域
をＡ_４，Ｂ_４，Ｃ_４，Ｄ_４，Ｅ_４とし、各受光領域の出
力を受光領域と同一の記号により表現すると、各信号は
以下の式により求められる。

【００４５】

【００４６】光磁気記録信号ＭＯ、プリフォーマット信
号ＲＯについては実施例１と同様に各受光素子の全領域
の信号の和の差、和として検出される。

【００４７】スポットサイズ法によるフォーカスエラー
信号を得る場合、実施例２では領域Ｅのみを中央の領域
として捉え、この領域Ｅからの信号とその他の領域から
の信号の和とを引算することによりそれぞれの受光素子
上でのスポットサイズに対応する信号を取り出してい
る。

【００４８】プッシュプル法によるトラックエラー信号
は、トラックエラーによる出力変化のない中央の領域Ｅ
を除き、領域Ｅに隣接する内側２つの領域Ｃ，Ｄと外側
２つの領域Ａ，Ｂとからの信号に所定の重み付けをして
演算することによって得られる。

【００４９】ここで、図８に示すように、中央の領域Ｅ
の幅をＷ_１、領域Ｃ，Ｄ，Ｅの合計幅をＷ_２、合焦時の
ビーム径をｄとして、 α＝Ｗ_１／ｄ β＝Ｗ_２／ｄ とする。

【００５０】受光部を５つの領域に分割した場合、βを
一定としてαを増加させるとフォーカスエラー信号の検
出感度は高くなって望ましいが、トラックエラー検出の
感度が低くなると共に、トラックオフセット信号の変化
が高くなって望ましくない。また、αを一定としてβを
増加させるとフォーカス、トラック両エラー信号の検出
感度は高くなって望ましいが、トラックオフセット信号
の変化、トラックエラー信号に占めるトラックオフセッ
ト信号の比率が高くなって望ましくない。

【００５１】５分割でフォーカスエラー検出のための差
動を中央領域Ｅとその他の４つの領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと
でとる場合、各信号を良好に得るためには、 ０．３≦α≦０．５ ０．７≦β≦０．８ を満たすことが望ましい。

【００５２】

【実施例３】図９及び図１０は、この発明にかかる光デ
ィスク装置の信号検出系の実施例３を示す。

【００５３】実施例３では、実施例２と同様に第１、第
２の受光素子２２，２３の受光部が５つの領域に分割さ
れている。ただし、フォーカスエラー信号は、中央３つ
の領域とその周辺の領域との差信号として検出される。

【００５４】第１の受光素子２２の受光領域をＡ_５，Ｂ
_５，Ｃ_５，Ｄ_５，Ｅ_５、第２の受光素子２３の受光領域
をＡ_６，Ｂ_６，Ｃ_６，Ｄ_６，Ｅ_６とし、各受光領域の出
力を受光領域と同一の記号により表現すると、各信号は
以下の式により求められる。

【００５５】

【００５６】スポットサイズ法によるフォーカスエラー
信号を得る場合、実施例３では領域Ｃ，Ｄ，Ｅの３つの
領域を中央の領域として捉え、これらの領域からの信号
とその他の領域からの信号の和とを引算することにより
それぞれの受光素子上でのスポットサイズに対応する信
号を取り出している。

【００５７】光磁気記録信号ＭＯ、プリフォーマット信
号ＲＯ、プッシュプル法によるトラックエラー信号ＴＥ
は、実施例２と同様にして得られる。ただし、領域Ｃ，
Ｄ，Ｅの幅が実施例２とは異なるため、トラックエラー
信号を得るための定数ｋは実施例２とは異なる値とな
る。

【００５８】ここで、図１０に示したように、中央の領
域Ｅの幅をＷ_１、領域Ｃ，Ｄ，Ｅの合計幅をＷ_２、合焦
時のビーム径をｄとして、 α＝Ｗ_１／ｄ β＝Ｗ_２／ｄ とする。

【００５９】５分割でフォーカスエラー検出のための差
動を領域Ｃ，Ｄ，Ｅと領域Ａ，Ｂとでとる場合、各信号
を良好に得るためには、 ０＜α≦０．２ ０．３≦β≦０．６ を満たすことが望ましい。

【００６０】

【効果】以上説明したように、この発明によれば、単純
なパターンで構成された受光素子を用いてフォーカス、
トラック両エラー信号を検出することができ、しかも、
プッシュプル法によるトラックエラー信号に含まれるト
ラックオフセット信号を除去することができ、正確なト
ラッキングを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例にかかる光磁気ディスク装置の光学素
子の配置を示す斜視図である。

【図２】 受光素子の配置の原理を示す説明図である。

【図３】 受光素子の実際の配置例を示す説明図であ
る。

【図４】 受光素子の実際の配置例を示す説明図であ
る。

【図５】 実施例１の信号処理系の説明図である。

【図６】 実施例１の受光素子の受光領域を示す説明図
である。

【図７】 実施例２の信号処理系の説明図である。

【図８】 実施例２の受光素子の受光領域を示す説明図
である。

【図９】 実施例３の信号処理系の説明図である。

【図１０】 実施例３の受光素子の受光領域を示す説明
図である。

【符号の説明】

ＭＯＤ 光磁気ディスク １ 半導体レーザー ９ 対物レンズ １１ 集光レンズ １２ 偏光ビームスプリッター １３、２０、２２ 第１の受光素子 １４、２１、２３ 第２の受光素子

フロントページの続き (72)発明者 丸山 晃一 東京都板橋区前野町２丁目36番９号旭光学 工業株式会社内 (72)発明者 野口 正人 東京都板橋区前野町２丁目36番９号旭光学 工業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源からの光束を光ディスクに収束させる
   対物レンズと、 前記光ディスクで反射された光束を２つに分離するビー
   ムスプリッターと、 前記反射光を集光する集光レンズと、 光ディスクのタンジェンシャル方向に相当する境界線を
   境として少なくとも４つの短冊状の領域に分割され、前
   記対物レンズの合焦時における前記反射光の集光点の手
   前側に配置された第１の受光素子と、 前記境界線と等価な線分を境として少なくとも４つの短
   冊状の領域に分割され、前記集光点の後ろ側に配置され
   た第２の受光素子と、 前記第１、第２の受光素子の少なくとも一方からの信号
   を受け、外側の受光領域の差動出力と、内側の受光領域
   の差動出力とを所定の重み付けにより演算することによ
   り、トラックエラー信号を出力する演算手段とを備える
   ことを特徴とする光ディスク装置の信号検出系。
2. 【請求項２】前記第１、第２の受光素子は、前記集光点
   の前後等距離に位置していることを特徴とする請求項１
   に記載の光ディスク装置の信号検出系。
3. 【請求項３】前記第１の受光素子の内側の領域と外側の
   領域との差動出力と、前記第２の受光素子の内側の領域
   と外側の領域との差動出力とを引算することにより、フ
   ォーカスエラー信号を検出することを特徴とする請求項
   １に記載の光ディスク装置の信号検出系。