JPH0610876B2 - 光情報検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は光ディスク装置等の光情報検出装置に関する。

（従来技術） 第２図は従来の光ピックアップの構成例を示す。半導体
レーザ１からの光束はカップリングレンズ２で平行光と
されて偏光ビームスプリッタ３、1/4波長板４を介し対
物レンズ５で情報記録媒体６に約１μｍの微小なスポッ
トとして収束される。この情報記録媒体６からの反射光
は対物レンズ５、1/4波長板４、偏光ビームスプリッタ
３を介して集光レンズ７で集光され、その1/2の光束が
遮光板８で遮光されて残りの1/2の光束が集光点におい
た複数分割、例えば２分の割受光素子９で受光される。
この２分割受光素子９は２分割された受光素子Ａ，Ｂよ
りなり、焦点検出を行う。

この焦点検出方式は遮光板８がナイフエッジの作用をす
るためにナイフエッジ法と呼ばれ、その焦点検出の原理
を第３図に示す。即ち合焦時には受光素子Ａ，Ｂの受光
量が等しいが、情報記録媒体６が合焦位置より対物レン
ズ５に近ずいた時には受光素子Ａの受光量が受光素子Ｂ
の受光量より大きくなり、逆に情報記録媒体６が遠ざか
った時には受光素子Ａの受光量が受光素子Ｂの受光量よ
り小さくなる。一般に焦点検出は対物レンズ５の焦点が
情報記録媒体６の記録面から±１μｍ以内に位置するよ
うに行ない、その検出信号により図示しないサーボ系で
対物レンズ５を光軸方向に移動させて焦点制御を行う。

また一般に対物レンズ５は情報記録媒体６との衝突を避
けるために回転開始時には情報記録媒体６より離し回転
開始とともに情報記録媒体６に近ずけて焦点合わせを行
う。これをフォーカス引き込みと呼ぶ。

この焦点検出方式による焦点ずれ（焦点はずれ誤差）と
検点検出特性の一例を第５図に実線で示す。この例では
焦点のずれが100μｍ以上になると、焦点誤差信号（フ
ォーカス誤差信号）が出ない。そこで正しいフォーカス
引き込みを行うために従来は記録トラックが同心円状又
はスパイラル状に形成されたディスクよりなる情報記録
媒体６からの全反射光量に対応する４つの受光素子出力
の和信号を用いていた。すなわち一般に遮光板８は第４
図に示すように２分割された受光素子Ｃ，Ｄが用いられ
て反射光Ｐを受光し、この受光素子Ｃ，Ｄの出力の差を
とってトラックエラー信号（トラック誤差信号）を得、
受光素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの出力の和をとって情報信号Rf
（ディスク６に記録されている情報信号の読み取り信
号）を得ている。この和信号Rfと焦点はずれとの関係を
第５図に破線で示す。そしてこの和信号のレベルと一定
電圧を比較することにより対物レンズ５が焦点検出範囲
内にあることを検出してフォーカスサーボ系をオンにし
ていた。

ところで受光素子Ａ，Ｂの受光する光量に対する焦点検
出信号（受光素子Ａ，Ｂ出力の差信号）を検出感度と呼
ぶと、第６図に示すように全反射光量（受光素子Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄの受光量）のうち受光素子Ｃ，Ｄの受光する
光量（遮光率）が70〜80%のときに検出感度がピークと
なり、この遮光率を60〜90％とするのがよいことがわか
った。そのレイアウトを第７図に示し、受光素子Ｃ，Ｄ
は全反射光量の10〜90％を受光するようになる。この場
合、ディスク６から対物レンズ５が遠ざかるほど反射光
が光軸近傍にある受光素子Ｃ，Ｄに集中し、第８図のよ
うに焦点が大きくはずれても和信号がほぼ一定となる。
但しここでは情報信号Rfは光軸近傍でとることが好まし
いために受光素子Ｃ，Ｄ出力の和信号を用いているが、
受光素子Ｃ，Ｄの受光量が受光素子Ａ，Ｂの受光量より
大きいから受光素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ出力の和信号を用い
ても傾向は似ている。つまりナイフエッジ８が光軸を含
む光束を遮光する場合は情報信号Rfより対物レンズ５が
焦点検出範囲に入ったことを検出することができなくて
正しい焦点引き込みができない。

（目 的） 本発明は焦点検出感度が高い装置であって正しい焦点引
き込みを行うことができる光情報検出装置を提供するこ
とを目的とする。

（構 成） 本発明は、レーザ光を対物レンズを介して情報記録媒体
上に微小なスポットとして収束させその反射光を上記対
物レンズを介して受光素子で検出し上記情報記録媒体上
のトラックに記録された情報信号を読み取る装置におい
て、上記対物レンズを介して受光する、トラックはずれ
誤差を検出するための第１の受光素子と、上記対物レン
ズを介して受光する、上記対物レンズと焦点位置との誤
差を検出するための第２の受光素子と、この第２の受光
素子の出力信号からフォーカス誤差信号を演算するとと
もに、上記第１の受光素子の出力信号からトラック誤差
信号を演算してこのトラック誤差信号と上記フォーカス
誤差信号との差から上記対物レンズを焦点位置に引き込
むタイミングを得る手段とを備えたものである。

第９図は上記第７図の装置においてトラックはずれ誤差
を示すトラックエラー信号（受光素子Ｃ，Ｄ出力の差信
号）TEが第10図のようになることを説明する図である。
受光素子Ｃ，Ｄの分割線に対して反射光束Ｐの光軸を微
小量ずらしておくと、合焦位置では光束Ｐは平行光とな
ってトラックエラー信号がゼロとなるが、ディスク６が
合焦位置から大きくはなれると、受光素子８上での光束
の大きさは小さくなって光軸ずれによる受光素子Ｃ，Ｄ
の出力差が無視できなくなる。特に第９図(c)の場合に
は反射光Ｐは受光素子８上で集光し、反射光量はすべて
受光素子Ｃに集まってトラックエラー信号が最大とな
る。第10図における(a)〜(d)は第９図の(a)〜(d)各状態
に対応する。なお(a)の状態での受光素子８上の光束は
かなりの大きさをもっているので、光軸と受光素子８の
分割線は100μｍ程度ずれてもトラックエラー信号の精
度にはほとんど影響がないことが確かめられている。

次に本発明の構成、作用を実施例に基づき説明する。

第１図は本発明の第１実施例を示す。

この実施例では上記第７図の装置においてシーケンスコ
ントロール回路10がフリップフロップ11をリセットして
このフリップフロップ11の出力信号によりスイッチ12を
オフさせると共に鋸歯状電圧発生回路13に信号を送って
鋸歯状電圧を発生させると、この鋸歯状電圧が加算器１
４及び電力増幅器１５を介してアクチェータ１６に出力
されることによりアクチェータ16が対物レンズ５を光軸
方向に駆動しディスク６に近づけて行く。また焦点検出
用受光素子Ａ，Ｂの出力電流が増幅器17,18により電圧
に変換されて減算器19によりその差よりなるフォーカス
エラー信号FEが演算され、トラック検出用受光素子Ｃ，
Ｄの出力電流が増幅器20,21により電圧に変換されて減
算器22によりその差よりなるトラックエラー信号TEが演
算される。第10図に示すようにトラッキングエラー信号
TEは対物レンズ５が焦点位置より約150μｍ遠ざかった
所でピークになり、ゼロクロス付近でトラックの信号が
出てくるために不安定となり、さらにディスク６に近づ
くと電圧が反転する。またフォーカスエラー信号FEは対
物レンズ５が焦点位置より150μｍほど遠ざかった所よ
り次第に増加し、対物レンズ５が焦点位置に10μｍ程度
まで近づくと急激に減少し、焦点位置でゼロクロスし、
さらに対物レンズ５がディスク６に10μｍ程度近づくと
ピークに達する。したがって減算器23にて減算器22から
のトラックエラー信号TEから減算器19からのフォーカス
エラー信号FEが減算されてその結果がコンパレータ24に
てゼロレベルと比較されることによって、第11図のよう
な信号がコンパレータ24から得られる。図中の破線は高
レベルか低レベルかが不定である。シーケンスコントロ
ール回路10はこのコンパレータ24の出力信号が入力され
てスイッチ12及び鋸歯状電圧発生回路13を制御する。シ
ーケンスコントロール回路10が鋸歯状電圧発生回路13に
鋸歯状電圧を発生させると、その電圧が大きくなるに従
って対物レンズ５がディスク６に近づいて行く。この時
フリップフロップ11はコンパレータ24の出力信号の立上
りエッジを検出して出力が高レベルになりこれをラッチ
する。スイッチ12はフリップフロップ11のラッチ出力が
高レベルになることによってオフ状態からオン状態にな
る。したがって減算器19からのフォーカスエラー信号FE
がスイッチ12、サーボ回路25を介して加算器14に送ら
れ、フォーカスサーボループは対物レンズ５がほぼ焦点
位置に達したときに閉じ、フォーカスサーボが正確に引
き込まれ、ほぼ焦点位置以外の点でフォーカスサーボが
ロックするというエラーがなくなる。またこの実施例で
はスレッシュレベルを設けて判定をすることはしていな
いので、半導体レーザ１の発光量や情報記録媒体６の反
射量がばらついてもフォーカスエラー信号、トラックエ
ラー信号がそのばらつきに比例して変化するためにその
ばらつきに対して安定にフォーカス引き込みを行なうこ
とができる。また、情報記録媒体６がトラックが無い
（ランド部やグループ部が無い）ものであっても、同様
にフォーカス引き込みを行うことができる。

第12図は本発明の第２実施例を示し、第13図はこのタイ
ミングチャートである。この第２実施例では上記第１実
施例において減算器19からのフォーカスエラー信号FEが
コンパレータ26でゼロレベルと比較され、フリップフロ
ップ27はコンパレータ26の出力信号の立上りエッジを検
出して信号を出力する。コンパレータ26の出力信号が低
レベルから高レベルに変化するのは対物レンズ５が丁度
焦点位置にあるときであり、又対物レンズ５が焦点位置
よりかなり離れた位置にあってフォーカスエラー信号が
ほぼゼロのときはノイズ等によりコンパレータ26の出力
信号が低レベルから高レベルに変化する。ラッチ28はフ
リップフロップ11の高レベルの出力信号をラッチし、そ
の出力a₂によりフリップフロップ27の出力信号が低レベ
ルから高レベルに変化することが可能になる。フリップ
フロップ27の高レベル出力はラッチ29でラッチされ、そ
の出力信号b₂によりスイッチ12がオンする。なおフリッ
プフロップ27、ラッチ28,29はフリップフロップ11と同
様にシーケンスコントロール回路10からのクリア信号に
よりクリアされる。この第２実施例では第１実施例と同
様な効果が得られる。

第14図は本発明の第３実施例を示し、第15図はその信号
波形図である。上記実施例ではフォーカスエラー信号と
トラックエラー信号との差の信号より対物レンズがフォ
ーカス引き込み範囲に入ったことを検知していたが、第
３実施例ではトラックエラー信号とスレッシュレベルを
比較して対物レンズがフォーカス引き込み範囲に入った
ことを検知する。即ち第３実施例では上記実施例におい
て減算器22からのトラックエラー信号がコンパレータ30
にて基準電源31のスレッシュレベルと比較され、その出
力がフリップフロップ11に入力される。この第３実施例
では第１実施例と同様な効果が得られる。

（効 果） 以上のように本発明によれば、レーザ光を対物レンズを
介して情報記録媒体上に微小なスポットとして収束させ
その反射光を上記対物レンズを介して受光素子で検出し
上記情報記録媒体上のトラックに記録された情報信号を
読み取る装置において、上記対物レンズを介して受光す
る、トラックはずれ誤差を検出するための第１の受光素
子と、上記対物レンズを介して受光する、上記対物レン
ズと焦点位置との誤差を検出するための第２の受光素子
と、この第２の受光素子の出力信号からフォーカス誤差
信号を演算するとともに、上記第１の受光素子の出力信
号からトラック誤差信号を演算してこのトラック誤差信
号と上記フォーカス誤差信号との差から上記対物レンズ
を焦点位置に引き込むタイミングを得る手段とを備えた
ので、焦点検出感度が高くて正しい焦点引き込みを行う
ことができる。しかも、情報記録媒体がトラックが無い
（ランド部やグループ部が無い）ものであってもフォー
カス引き込みを行うことができ、さらに、レーザの発光
量や情報記録媒体の反射量がばらついてもフォーカスエ
ラー信号、トラックエラー信号がそのばらつきに比例し
て変化するためにそのばらつきに対して安定にフォーカ
ス引き込みを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示すブロック図、第２図
は従来のピックアップの構成例を示す図、第３図は同ピ
ックアップの焦点検出原理を示す図、第４図は同ピック
アップの受光素子を示す平面図、第５図は同ピックアッ
プの焦点検出特性図、第６図は他のピックアップの焦点
検出特性図、第７図は同ピックアップを示す図、第８図
は同ピックアップの特性図、第９図は同ピックアップの
トラックはずれ誤差の説明図、第10図はトラッキングエ
ラー信号及びフォーカスエラー信号の特性図、第11図は
上記第１実施例のコンパレータ出力を示す図、第12図は
本発明の第２実施例を示すブロック図、第13図は同第２
実施例のタイミングチャート、第14図は本発明の第３実
施例を示すブロック図、第15図は同第３実施例の信号波
形図である。 A,B,C,D……受光素子、19,22,23……減算器、24,26,30
……コンパレータ、11,27……フリップフロップ、28,29
……ラッチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザ光を対物レンズを介して情報記録媒
   体上に微小なスポットとして収束させその反射光を上記
   対物レンズを介して受光素子で検出し上記情報記録媒体
   上のトラックに記録された情報信号を読み取る装置にお
   いて、上記対物レンズを介して受光する、トラックはず
   れ誤差を検出するための第１の受光素子と、上記対物レ
   ンズを介して受光する、上記対物レンズと焦点位置との
   誤差を検出するための第２の受光素子と、この第２の受
   光素子の出力信号からフォーカス誤差信号を演算すると
   ともに、上記第１の受光素子の出力信号からトラック誤
   差信号を演算してこのトラック誤差信号と上記フォーカ
   ス誤差信号との差から上記対物レンズを焦点位置に引き
   込むタイミングを得る手段とを備えたことを特徴とする
   光情報検出装置。