JPH0556568B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、VD、CD等に記録された情報を、
光ビームに依り読み出す光学的情報読取装置、或
いは、光ビームに依り情報をデイスク等に書き込
む光学的情報書き込み装置に関するものである。

〔発明の概要〕

デイスクからの反射光を対物、収束レンズに集
光させるにあたり、焦点までの間に、光量の等し
い２光束に分けるビームスプリツタをおき、その
分割された各々の光軸上の焦点位置付近に２分割
以上の受光素子を配置する。一方の受光素子は、
焦点位置より近い位置にそして他方は焦点位置よ
り遠い位置に、またそれらの焦点位置からのズレ
量は等しく配置する。また２分割以上の受光素子
は、デイスクの位置が定位置である場合それぞれ
の受光素子は受光量を等しくなるように分割され
ている。光源つまりデイスクの位置がずれると分
割された受光素子の各部分の受光量が変化し、そ
れによりデイスクの位置ずれを検知する装置であ
る。

〔従来技術〕

従来、焦点ずれ検出法に非点収差法、トラツキ
ングずれ検出法にプツシユプル法を用いた光学的
情報読取装置が知られていた。

上述した方法を用いた光学的情報読取装置の線
図を第２図に示す。

半導体レーザ１から放射された光は、偏光ビー
ムスプリツタ２に依つて、デイスク６方向に100
％反射され、コリメータレンズ３に依つて平行光
とされ、1/4波長板４、対物レンズ５を介して、
デイスク６上に収光される。この光束は、凹凸の
ピツト形状を有する情報トラツクにより反射さ
れ、対物レンズ５、1/4波長板４、コリメータレ
ンズ３、偏光ビームスプリツタ２を介して、入射
光束とは直交する向きに透過し、光軸に垂直な面
内で45°回転させたシリンドリカルレンズ１０に
入射する。合焦時に各受光素子に等光量入射する
様に４分割受光素子を配置する。デイスクが近づ
くと、第３図ａに示す様に、ビームは楕円とな
り、デイスクが遠去かると、第３図ｂに示す様
に、ａとは異なつた方向に楕円となる。この為、
（11A＋11C）−（11B＋11D）より焦点ずれ信号を
得、又、デイスクに刻まれた凹凸ピツトに依る一
次回折光の方向変化より、トラツキングずれ信号
を得ていた。上述したトラツキングずれ信号は、
シリンドリカルレンズ９の作用に依りデイテクタ
上では、90°程度回転するので、（11A＋11B）−
（11C＋11D）より得ていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、従来の非点収差法とプツシユル法に依
る方法では、合焦時の４分割受光素子上のビーム
形状は、コリメータレンズ３とシリンドリカルレ
ンズ９の収差等により真円とはならず、紡錘形と
なる上、両焦線の間に受光素子が配置されるの
で、デイスク像が、正確90°回転しない。この為
合焦時に、一次回折光の方向変化が、正確に４分
割受光素子の方向の暗線を境界生じないで、微か
に傾きを持つていた。従つて、フオーカスエラー
信号中に、凹凸ピツトやプリグループの図折光の
もれ込み信号が混入し、フオーカスエラー信号を
大きく乱してしまつた。さらに、焦点ずれ信号と
トラツキングずれ信号を同一の４分割受光素子よ
り得ているので、お互いの信号に影響を与えあ
い、安定で正確なエラー信号を取り出す事が困難
であつた。又、非点収差法は、比較的エラー検出
範囲が狭いので、焦点引込回路などが必要であつ
た。

そこでこの発明は、従来のこの様な欠点を解決
する為、焦点ずれ信号とトラツキングずれ信号と
を完全に分離し、お互いの干渉を生じる事なく高
精度で安定なエラー信号、及びSN比の良好な再
生信号を得、さらに、焦点引込回路など特別な回
路を必要としない光学読取装置を得る事を目的と
している。

〔問題点を解決する為の手段〕

上記問題点を解決する為にこの発明は、デイス
クからの反射光を集光させる対物レンズと、上記
対物レンズを介した光を収束させるレンズと、前
記対物レンズと上記レンズとの光軸方向と、上記
光軸方向とほぼ直角で、かつ、トラツク方向と同
一方向とその反対方向、或いはトラツク方向と互
いに直交する方向とに向かう光束との３方向に分
割するビームスプリツタと、トラツキングずれ信
号を検出するためにトラツク方向に平行な分割線
により分割された第１の２分割受光素子を上記光
軸上に配置し、上記デイスクの半径方向と平行な
分割線により分割された受光素子ａとｂ、および
同じ順序で配置されたｃとｄを有する第２及び第
３の２分割受光素子を上記光軸方向とほぼ直角方
向に曲げられた上記ビームスプリツタからの各光
束を受光するように配置し、上記各２分割受光素
子の位置は、一方は合焦時の結像位置より上記集
光系に近い側に、他方は上記集光系から遠い側に
各々等距離離して配置し、焦点ずれ信号を上記第
２の２分割受光素子の各素子ａとｂの信号の差
（ａ−ｂ）と、上記第３の２分割受光素子の各素
子ｄとｃの信号の差（ｄ−ｃ）との和信号より
得、トラツキングずれ信号を上記第１の２分割受
光素子の各受光信号の差より得る事で、焦点ずれ
信号とトラツキングずれ信号の相互干渉性を無く
し、高精度で安定な両エラー信号を得、良好な
SN比の再生信号を得る様にした。

〔作用〕

上記の様に配置し、エラー信号を得ると、第
２、第３の２分割受光素子の各素子信号の演算を
行うことにより、フオーカスエラー信号への回折
光の影響が無くなると同時に、焦点引込範囲が非
常に広くとれ、フオーカスエラー信号の線形性が
良くなるので、高精度なフオーカスサーボを実施
する事ができる。又、デイスク像の回転を伴う光
学素子がデイスクからの反射光路中に配置されて
いないので、第１の２分割受光素子の出力差よ
り、高精度なトラツキングサーボを実施する事が
できる。

〔実施例〕

以下にこの発明の実施例を地面に基づいて説明
する。

第１図において、半導体レーザ１により出射さ
れた光は、偏光ビームスプリツタ２で光束をコリ
メータレンズ３に入射する方向に変えられる。入
射した光束はコリメータレンズ３に依つて平行光
とされ、1/4波長板４、対物レンズ５を介して、
デイスク６上に照射される。デイスク６で反射さ
れた光は、対物レンズ５で集光され、1/4波長板
４、コリメータレンズ３を介して偏光ビームスプ
リツタ２に入射する。この時、1/4波長板４及び
ビームスプリツタ２の作用に依り、入射光束とは
直交する向きに向けられ、ビームスプリツタ７に
入射する。この時、ビームスプリツタ７の作用に
依り、入射した光束は光軸方向にほぼ直角で、か
つ、互いに逆向きな方向と光軸方向の３方向に分
けられる。光軸方向にほぼ直角な方向で、かつ、
互いに逆向きな方向の光束に対して、デイスクの
半径方向に平行な分割線を有する上記第２と第３
の２分割受光素子８，８′の位置は、合焦時の結
像点位置Ａ，A′に対して、一方は上記集光系の
光軸より遠い位置Ｂに、他方は上記集光系の光軸
に近い位置B′に各々等距離離して配置し、光軸
方向にほぼ直角な方向で互いに逆向きな夫々の半
光束を入射させ、合焦点時に各受光素子の出力が
同じになる様に、２分割受光素子８，８′を調整
する。

第４図は、反射光束のうち、ビームスプリツタ
７で左右に分れた光束を同一の光軸上に表わし、
１／４波長板４、偏光ビームスプリツタ２、ビーム
スプリツタ７を省略した光路図と各２分割受光素
子８，８′上のビーム状態を表わした図である。
ａ図は、合焦時、ｂ図は、デイスク６が近づいた
状態、ｃ図は、デイスク６が遠のいた状態を示
す。実際には、レンズの上側と下側を通過する半
光束は、ビームスプリツタ７で第１図に示す様
に、左右に分かれて反射するので、お互いが影響
を与える事はない。さて、合焦時には、ａ図に示
す様に、各２分割受光素子８，８′に入射される
光束は同じになる。デイスク６が近づくと、２分
割受光素子８の状態は、デイスク６が遠のいた状
態の２分割受光素子８′の状態と同じになる。又、
デイスク６が遠のくと、２分割受光素子８の状態
は、デイスク６が近づいた状態の２分割受光素子
８′の状態と同じになる。それ故に各素子ａ，ｂ，
ｃ，ｄの受光信号の差を（ａ−ｂ）＋（ｄ−ｃ）の
計算式で演算することにより焦点ずれ信号を得る
事ができる。即ち、合焦時には０となり、デイス
ク６が近づいた時には、負となり、デイスク６が
遠のいた時には、正となる。この時、２分割受光
素子８，８′の各々の出力特性としては、第５図
に示す様に、デイスクのずれ量に対して、エラー
出力が非線形となるが、上記した様な相補的な信
号の取り方をする事で、エラー出力は、第６図に
示す様に、デイスクのずれ量に対し、極めて線形
性の良いエラー出力が得られる。さらに、広範囲
の焦点引込が可能となり、自動引込回路などが不
要となる。

又、デイスク６上にトラツキング用の案内溝が
設けられている場合には、特に一次回折光の受光
素子上での強度分布差が大きい。この為、ビーム
がトラツク上にない時には、第７図に示す様に、
案内溝の影の分布が半径方向にずれているので、
合焦状態にも拘らず、２分割受光素子８の出力差
が生じ、（ａ−ｂ）＝δ＞０となる。従つて、一方
の２分割受光素子の信号だけでは、合焦状態から
ずれてしまうので、高精度なフオーカスサーボを
行う事はできない。ところが、２分割受光素子
８′上の強度分布も同様なので、（ｃ−ｄ）＝δ＞
０となる。従つて、フオーカスエラー信号（ａ−
ｂ）＋（ｄ−ｃ）は、ゼロとなり、案内溝の影響を
完全に相殺し、合焦状態を維持するので、高精度
なフオーカスサーボを行う事ができる。

一方、光軸方向においては、トラツキングずれ
信号検出用の上記第１の２分割受光素子９はトラ
ツク方向に平行な方向に分割線を有する各素子９
ａ，９ｂを配置し、かつ、合焦時に各素子９ａと
９ｂの信号が同じになる様に調整する。この様に
すれば、トラツキングずれ信号は、精確に、（９
ａ−９ｂ）より得る事ができる。なぜならば、ト
ラツクで発生した一次回折光は、受光素子９に到
達する間に、像回転を伴う光学素子を通過してい
ないので、トラツクずれに伴い、トラツク方向に
垂直な方向に偏光して受光素子９ａ，９ｂに異な
る強度で入射する為である。

又、RF信号は、各２分割受光素子の各素子出
力の和、即ち、（ａ＋ｂ）＋（ｃ＋ｄ）＋（9a＋9b）
の演算より得ることができる。この場合、ビーム
の一部をさえぎるなどの素子を用いていないの
で、信号のSN比も良好である。

尚、上記実施例で用いた２分割受光素子８，
８′を４分割受光素子にして、トラツキングずれ
信号を得ても良い。

又、ビームスプリツタ７は、第８図に示す様
に、反射光束を光軸方向にほぼ直角で、かつ、互
いに直交する向きと、光軸方向の３方向に分ける
ものでも良い。

〔発明の効果〕

以上述べた様に、本発明に依れば、焦点ずれ検
出を極めて広範囲に、しかも、回折光の影響を無
くす事で、極めて高精度に行う事ができると共
に、トラツキングずれ信号を精確に把えられるの
で、極めて高精度なトラツキング検出を行う事が
でき、良好なSN比の再生信号を得る事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図 本発明に係る光学形の線図、第２図
従来の非点収差法における光学系の線図、第３図
従来の非点収差法における４分割受光素子上の
ビーム状態図、(a)デイスクが近づいた時、(b)デイ
スクが遠のいた時、第４図 本発明に係る焦点ず
れ検出法における光路図と２分割受光素子上のビ
ーム状態図、(a)合焦時、(b)デイスクが近づいた
時、(c)デイスクが遠のいた時、第５図 本発明に
係る片側２分割受光素子の焦点ずれ量とエラー量
との関係を示した図、第６図 本発明に係る焦点
ずれ検出法における焦点ずれ量とエラー量との関
係を示した図、第７図 トラツキング用案内溝上
にビームが存在しない時の２分割受光素子上のビ
ーム状態図、第８図 本発明に係るお互い直交す
る向きと、光軸方向の３軸方向にビームを分ける
ビームスプリツタを示した図。 １；半導体レーザ、２；偏光ビームスプリツ
タ、３；コリメータレンズ、４；1/4波長板、
５；対物レンズ、６；デイスク、７；ビームスプ
リツタ、８，８′，９；２分割受光素子、１０；
シリンドリカルレンズ、１１；４分割受光素子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 走行する記録媒体からの反射光を集光する集
   光系と、 上記集光系から出力した光束を、上記集光系の
   光軸とほぼ直角で、かつ、トラツク方向と同一方
   向とその反対方向とに向かう対をなす光束と、上
   記光軸方向の光束との、３方向に分割するビーム
   スプリツタと、 上記ビームスプリツタにより、上記集光系の光
   軸方向に出力する光束を受光するトラツキングず
   れ信号検出用受光素子と、上記集光系の光軸とほ
   ぼ直角方向に出力する各光束を受光する焦点ずれ
   信号検出用受光素子とを有する光検出器と、 からなる光学的読取装置であつて、 上記トラツキングずれ信号検出用受光素子は、
   トラツク方向に平行な分割線により分割された素
   子からなり、合焦時の結像位置に配置され、 上記焦点ずれ信号検出用の各受光素子は、上記
   記録媒体の半径方向と平行な分割線により分割さ
   れた素子ＡとＢ及び順序で配置されたＣとＤから
   なり、かつ、各受光素子の位置は、受光素子の一
   方は合焦時の結像位置より上記集光系の光軸に近
   い側に、また、その他方は遠い側に配置し、焦点
   ずれ信号は受光した各素子信号の差（Ａ−Ｂ）と
   （Ｄ−Ｃ）との和により得、トラツキングずれ信
   号は上記分割されたトラツキングずれ信号検出用
   受光素子の受光信号の差により得ることを特徴と
   する光学的読取装置。 ２ 上記焦点ずれ信号検出用の各受光素子は、さ
   らに、上記トラツク方向と同一方向の分割線によ
   り分割された４分割素子からなることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の光学的読取装置。