JPH06325382A - 光学ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 対物レンズが光磁気ディスクに対してデフォ
ーカスあるいはオフトラックした場合でもウォブル信号
を精度良く検出する。 【構成】 光磁気ディスクのウォブル信号を、回折格子
で分離回折された先行ビームの光スポット１７ａおよび
１７ｂの和より検出する構成により、対物レンズが光磁
気ディスクに対してデフォーカスあるいはオフトラック
した場合でもウォブル信号を精度良く検出することが可
能となり、記録・再生時におけるスピンドルモータの回
転数制御を精度良く行うことができ、高性能な光ヘッド
およびディスク演奏装置を実現できるとともに、品質の
安定による一層の量産性の向上を実現できるものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディスク状記録媒体に
光スポットを投影して光学的に情報を記録再生する方式
であるディスク演奏装置の光学ヘッドに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、ディスク演奏装置は、ＣＤプレー
ヤ，ＣＤ−ＲＯＭ，マルチレーザープレーヤなどその用
途は年々多様化すると共に益々高性能・高品質・高付加
価値化している。特に、記録可能な光磁気メディアを利
用したディスク演奏装置においては、ポータブル用・車
載用への需要は大きく増加傾向にあり、より一層の小型
・薄型・高性能化が求められている。本発明はウォブル
信号を有する光ディスク用ディスク演奏装置の光学ヘッ
ドに関するものである。

【０００３】従来、光磁気ディスク用光学ヘッドに関す
る技術としては、数多くの報告がなされている。

【０００４】以下、図面を参照しながら、従来のウォブ
ル信号を有する光磁気ディスク用の光学ヘッドについて
説明を行う。

【０００５】図４および図５は従来の光学ヘッドの概略
的な構成図およびその動作原理を説明する図である。図
４および図５において、１は半導体レーザ、２はコリメ
ートレンズ、３は回折格子、４はビームスプリッタ、５
は対物レンズ、６はウォブル信号を具備した情報記録媒
体で磁気光学効果を有する光磁気ディスク、７は１／２
波長板、８は凸レンズ、９は略円柱である凹シリンドリ
カルレンズ、１０は偏光分離素子である偏光ビームスプ
リッタ、１１は６分割光検出器、１２は４分割光検出
器、１３および１４は光スポットの焦点、１５は６分割
光検出器１１に形成されるメインビーム（Ｐ偏光）、１
６は４分割光検出器１２上に形成されるメインビーム
（Ｓ偏光）、１７ａ，１７ｂは副ビームのうち先行ビー
ムによる光スポット、１８ａ，１８ｂは副ビームのうち
後行ビームによる光スポットである。１９ａ，１９ｂは
２分割受光領域、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄは４
分割受光領域、２１ａ，２１ｂは先行ビームの受光領
域、２２ａ，２２ｂは後行ビームの受光領域、２３は減
算器、２４は加算器である。

【０００６】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。半導体レーザ１より発
せられた光は、コリメートレンズ２により平行光に変換
され、回折格子３により異なる複数の平行光束に分離さ
れる。異なる複数の平行光束はビームスプリッタ４を透
過し、対物レンズ駆動装置（図示せず）に組み込まれた
対物レンズ５により、光磁気ディスク６上に直径１ミク
ロン程度のメインビームとして集光されると同時にいわ
ゆる３ビーム方によりメインビームと同一トラック上に
メインビームの前後に副ビームとして先行ビームと後行
ビームを一定間隔に形成する。

【０００７】光磁気ディスク６からの反射光は、逆の経
路をたどり、ビームスプリッタ４により反射分離され
て、１／２波長板７に入射する。半導体レーザ１は、紙
面に平行な偏光方向となるよう設置されており、１／２
波長板７は、その反射光の偏光方向をほぼ４５度回転さ
せるように設定してある。１／２波長板７を透過した反
射光は凸レンズ８により収れん光となり、凹シリンドリ
カルレンズ９へ入射する。ここで凹シリンドリカルレン
ズ９は、本実施例においては、紙面に平行な面内でＷ４
の向きに存在する光磁気ディス６の記録トラックの像に
対して、略４５度の方向にレンズ効果を有するように設
けられている。凹シリンドリカルレンズ９を透過した光
は、偏光ビームスプリッタ１０により互いに直交する２
つの偏光成分に分離され、一方は透過し、６分割光検出
器１１に入射し、他方は反射されて、４割光検出器１２
に入射する。偏光ビームスプリッタ１０を透過した光は
フォーカス誤差信号検出手段である凹シリンドリカルレ
ンズ９により、非点収差を発生する。凹シリンドリカル
レンズ９のレンズ面を有さない面内では実線の光路とな
り焦点１３に収れんし，レンズ効果を有する面内では、
破線で示した光路となり、焦点１４に収れんする。６分
割光検出器１１は受光面が焦点１３と焦点１４との略中
間に位置しており、中心部の４分割受光領域２０ａ，２
０ｂ，２０ｃ，２０ｄで発生した電気信号の対角同士の
和をとり、それらを減算することにより、いわゆる非点
収差法によりフォーカス誤差信号の検出を行う。

【０００８】４分割光検出器１２の中心部の２分割受光
領域１９ａ，１９ｂで発生した電気信号を減算し、光磁
気ディスク６のウォブル信号の影響を受けるメインビー
ム１６をいわゆるプッシュ法により演算することにより
スピンドルモータの回転数制御を行うための基準信号と
なるウォブル信号を検出することができる。

【０００９】先行ビームによる光スポット１７ａ，１７
ｂと後行ビームによる光スポット１８ａ，１８ｂの差を
取ることによりいわゆる３ビーム法によるトラッキング
誤差検出信号を検出する。

【００１０】また、６分割光検出器１１の中心部の４分
割受光領域２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの受光量の
総和から、４分割光検出器１２の中心部の２分割受光領
域１９ａ，１９ｂの受光量の総和の差をとることによ
り、差動検出法による光磁気ディスク情報信号の検出が
可能である。さらに、それらの和をすべてとることによ
り、プレピット信号の検出が可能である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、２分割受光領域の受光量の差を用いたい
わゆるプシュプル法による差動検出法により、スピンド
ルモータの回転数制御を行う基準信号となる光磁気ディ
スクのウォブル信号の検出を実現しており、対物レンズ
のデフォーカス時あるいはオフトラック時には光スポッ
トの形状変化および波面収差の増大によりウォブル信号
の振幅が急激に低下するあるいは、ディスクの溝幅，溝
深さ，溝ピッチ，クロストーク等によりウォブル信号の
振幅が急激に低下することがあり、スピンドルモータの
回転数制御を正確に行うことが不可能となり、記録・再
生特性が大幅に低下するという問題点を有していた。

【００１２】本発明は上記従来の問題点に鑑み、安定し
たウォブル信号を検出する光ヘッドを提供し、高精度な
スピンドルモータの回転数制御を実現することを目的と
してなされたものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の光学ヘッドは、ウォブル信号を具備したグ
ルーブ部を有する情報記録媒体と、直線偏光である光源
と、前記光源より発せられた光束を平行光束に変換する
コリメートレンズと、前記コリメートレンズからの平行
光束を回折効果により異なる複数の平行光束に分離する
回折格子と、前記回折格子により分離された異なる複数
の平行光束を前記情報記録媒体上に集光させる対物レン
ズ等で構成される集光手段と、前記回折格子と前記対物
レンズとの間に位置し、前記回折格子からの光束を透過
し前記情報記録媒体からの反射光を往路と分離する光束
分離手段と、前記光束分離手段で分離された光束が入射
し、前記情報記録媒体のフォーカス誤差信号，トラッキ
ング誤差信号，情報記録信号を検出する検出手段と、前
記検出手段を経た光束を受光する多分割光検出器と、前
記多分割光検出器で発生した電気信号を演算する演算回
路とを具備し、前記トラッキング誤差信号は、前記回折
格子による副ビームを用いたいわゆる３ビーム法で検出
され、かつ副ビームのいずれか一方によって前記情報記
録媒体のウォブル信号を検出する構成を有している。

【００１４】

【作用】この構成によって、ウォブル信号を精度良く検
出することが可能となり、記録再生時におけるスピンド
ルモータの回転数制御を精度良く行うことができ、高性
能な光ヘッドおよびディスク演奏装置を実現できるとと
もに、品質の安定による一層の量産性の向上を達成でき
るものである。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例について、図面
を参照しながら説明する。

【００１６】図１および図２において、１は半導体レー
ザ、２はコリメートレンズ、３は回折格子、４はビーム
スプリッタ、５は対物レンズ、６は情報記録媒体で磁気
光学効果を有する光磁気ディスク、７は１／２波長板、
８は凸レンズ、９は略円柱レンズである凹シリンドリカ
ルレンズ、１０は偏光ビームスプリッタ、１１は６分割
光検出器、１２は４分割光検出器、１３および１４は光
スポットの焦点、１５は６分割光検出器１１上に形成さ
れるメインビーム（Ｐ偏光）、１６は４分割光検出器１
２上に形成されるメインビーム（Ｓ偏光）、１７ａ，１
７ｂは副ビームのうち先行ビームの光スポット、１８
ａ，１８ｂは副ビームのうち後行ビームの光スポットで
ある。１９ａ，１９ｂは４分割光検出器１２上に構成さ
れる２分割受光領域、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ
は６分割光検出器１１上に構成される４分割受光領域、
２１ａ，２１ｂは先行ビームの受光領域、２２ａ，２２
ｂは後行ビームの受光領域、２３は減算器、２４は加算
器である。以上は従来例と同じ構成であり、符号も同様
である。

【００１７】以上のように構成された光学ヘッドについ
て、以下その動作を説明する。半導体レーザ１より発せ
られた光は、コリメートレンズ２により平行光に変換さ
れ、回折格子３により異なる複数の平行光束に分離され
る。異なる複数の平行光束はビームスプリッタ４を透過
し、対物レンズ駆動装置（図示せず）に組み込まれた対
物レンズ５により、ディスク６上に直径１ミクロン程度
のメインビームとして集光されると同時にいわゆる３ビ
ーム法によりメインビームと同一トラック上にメインビ
ームの前後に副ビームとして先行ビームと後行ビームを
一定間隔に形成する。

【００１８】ディスク６からの反射光は、逆の経路をた
どり、ビームスプリッタ４により反射分離されて、１／
２波長板７に入射する。半導体レーザ１は、紙面に平行
な偏光方向（Ｐ偏光）となるよう設置されており、１／
２波長板７は、その反射光の偏光方向をほぼ４５度回転
させるように設定してある。１／２波長板７を透過した
反射光は凸レンズ８により収れん光となり、凹シリンド
リカルレンズ９へ入射する。ここで凹シリンドリカルレ
ンズ９は、本実施例においては、紙面に平行な面内でＷ
４の向きに存在する光磁気ディス６の記録トラックの像
に対して、略４５度の方向にレンズ効果を有するように
設けられている。

【００１９】凹シリンドリカルレンズ９を透過した光
は、偏光ビームスプリッタ１０により互いに直交する２
つの偏光成分に分離され、一方は透過し、６分割光検出
器１１に入射し、他方は反射されて、４割光検出器１２
に入射する。

【００２０】偏光ビームスプリッタ１０により分離され
た第１分離光（Ｐ偏光）は、紙面に平行な面内でＷ４の
向きに存在する光磁気ディスク６の記録トラックの像に
対して、略４５度の方向にレンズ効果を有するように設
けられた凹シリンドリカルレンズ９を経ているため、レ
ンズ効果を有する面内の光束は収れんの度合が弱めら
れ、破線で示した光路を経て焦点１４に収れんする。ま
た、レンズ効果を有する面と直交する面内の光束に対し
ては、凹シリンドリカルレンズ９は平面であるため、透
過後の光束は、実線で示した光路を経て焦点１３へと収
れんする。すなわち、凸レンズ８と凹シリンドリカルレ
ンズ９を経て偏光ビームスプリッタ１０で分離された第
１分離光（Ｐ偏光）はフォーカス誤差検出手段である非
点収差を発生する。

【００２１】同様に、偏光ビームスプリッタ１０により
分離された第２分離光（Ｓ偏光）は、凹シリンドリカル
レンズ９のレンズ効果を有する面内の光束は収れんの度
合が弱められ、破線で示した光路（中心光軸のみ図示）
を経て焦点１４に収れんする。また、レンズ効果を有す
る面と直行する面内の光束は実線で示した光路（中心光
軸のみ図示）を経て焦点１３へと収れんする。

【００２２】６分割光検出器１１および４分割光検出器
１２は、受光面が焦点１３と焦点１４の略中間に位置
し、６分割光検出器１１の受光面上では第１分離光（Ｐ
偏光）による略円形のメインビーム１５と先行ビームの
光スポット１７ａと後行ビームの光スポット１８ａが形
成され、また、４分割光検出器１２の受光面上では第２
分離光（Ｓ偏光）による略円形のメインビーム１６と先
行ビームの光スポット１７ｂと後行ビームの光スポット
１８ｂが形成される。６分割光検出器１１の受光面上に
は、メインビーム１５を受光するための略十字状の分割
線を有する４分割受光領域２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２
０ｄと、いわゆる３ビーム法の先行ビームの光スポット
１７ａと，後行ビームの光スポット１８ａを各々独立し
て受光する２つの受光領域２１ａ，２２ａが存在する。
４分割光検出器１２の受光面上には、メインビーム１６
を受光するための２分割受光領域１９ａ，１９ｂと、い
わゆる３ビーム法の先行ビームの光スポット１７ｂと、
後行ビームの光スポット１８ｂを各々独立して受光する
２つの受光領域２１ｂ，２２ｂが存在する。

【００２３】メインビーム１５が入射する６分割光検出
器１１の４分割受光領域２０のうち、２０ａと２０ｃの
加算信号と、受光領域２０ｂと２０ｄの加算信号を減算
器２３で演算すること、すなわち４つの受光領域の対角
同士を結線して和をとり、それらの差をとることによ
り、いわゆる非点収差法によってフォーカス誤差信号を
検出する。

【００２４】さらに、受光領域２１ａと２１ｂの加算信
号と受光領域２２ａと２２ｂの加算信号を減算器１６で
演算することにより、いわゆるスリービーム法によるト
ラッキング誤差信号を検出するとともに、６分割光検出
器１１上の受光領域２１ａ上の先行ビームの光スポット
１７ａおよび４分割光検出器１２上の受光領域２１ｂ上
の先行ビームの光スポット１７ｂの和を取ることにより
スピンドルモータの回転数制御を行うための基準信号と
なるウォブル信号を検出する。

【００２５】また、Ｐ偏光であるメインビーム１５が入
射する６分割光検出器１１の受光領域２０ａ，２０ｂ，
２０ｃ，２０ｄで発生する電気信号の総和信号と、Ｓ偏
光であるメインビーム１６が入射する４分割光検出器１
２の受光領域１９ａ，１９ｂで発生する電気信号との和
信号との差動を減算器２３でとることにより、光磁気デ
ィスク６の情報信号の検出が可能となる。さらに、４分
割受光領域２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄで発生する
電気信号の総和信号と、２分割受光領域１９ａ，１９ｂ
で発生する電気信号の和を加算器２４でとることによ
り、プレピット信号の検出が可能である。

【００２６】以上のように第１の実施例によれば、光磁
気ディスク６のウォブル信号を、回折格子３で分離回折
された先行ビームの光スポット１７ａおよび１７ｂの和
より検出する構成により、対物レンズ５が光磁気ディス
ク６に対してデフォーカスあるいはオフトラックした場
合でもウォブル信号を精度良く検出することが可能とな
り、記録・再生時におけるスピンドルモータの回転数制
御を精度良く行うことができ、高性能な光ヘッドおよび
ディスク演奏装置を実現できるとともに、品質の安定に
よる一層の量産性の向上を実現できるものである。

【００２７】なお、第１の実施例では、１７ａおよび１
７ｂの和信号よりウォブル信号を検出したが、１８ａお
よび１８ｂの和、１７ａおよび１７ｂ単独、１８ａおよ
び１８ｂ単独であってもよい。

【００２８】第１の実施例では、回折格子３はコリメー
トレンズ２とビームスプリッタ４の間に位置するとした
が、半導体レーザ１とコリメートレンズ２の間としても
よい。

【００２９】本実施例では、コリメートレンズ２を用い
たいわゆる無限系の光学構成としたが、コリメートレン
ズ２を含まない有限系の構成としてもよい。

【００３０】第１の実施例では、情報記録媒体は光磁気
ディスクとしたが、ウォブル信号を有する光ディスクと
してもよい。

【００３１】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。図３において、第１の実施例
との相違点は、ウォブル信号の検出をプッシュプル信号
の出力である１９ａおよび１９ｂの差動をウォブル信号
ａとし、先行ビームの光スポット１７ａおよび１７ｂの
出力である２１ａおよび２１ｂの和をウォブル信号ｂと
し、後行ビームの光スポット１８ａおよび１８ｂの出力
である２２ａおよび２２ｂの和をウォブル信号ｃとし
て、対物レンズ５のデフォーカスおよびオフトラックの
状態に応じ最適なウォブル信号を選択可能としたことで
ある。

【００３２】以上のように第２の実施例によれば、光磁
気ディスク６のウォブル信号の検出を、ウォブル信号ａ
とウォブル信号ｂおよびウォブル信号ｃのうち最も最適
な信号を選択可能としたことにより、デフォーカス・オ
フトラック状態におけるウォブル信号への悪影響を低減
することができ、スピンドルモータの回転数制御をより
一層安定させることが可能となる。

【００３３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、光ディス
クのウォブル信号の検出を、いわゆる３ビーム法におけ
る先行ビームによって形成される光スポットあるいは後
行ビームによって形成される光スポットによる電気信号
を用いて検出することにより、光ディスク溝部の溝深
さ，溝ピッチ，溝幅の変化によるウォブル信号への悪影
響を低減するとともに、対物レンズが光磁気ディスクに
対してデフォーカスあるいはオフトラックした場合でも
ウォブル信号を精度良く検出することが可能となり、記
録再生時におけるスピンドルモータの回転数制御を精度
よく行うことができ、高性能な光学ヘッドおよびディス
ク演奏装置を実現できるとともに、品質の安定により量
産性に優れた光学ヘッドを実現できるものである。

【００３４】さらに、ウォブル信号の検出をプッシュプ
ル信号の出力、先行ビームの出力および後行ビームの出
力のうち最適な信号を選択可能としたことにより、より
安定したウォブル信号の検出が可能となり、スピンドル
モータの回転数制御をより一層安定させることが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における光学ヘッドの構
成を示す概略説明図

【図２】同第１の実施例における光検出器の構成を示す
概略説明図

【図３】本発明の第２の実施例における光検出器の構成
を示す概略説明図

【図４】従来の光学ヘッドの構成を示す概略説明図

【図５】従来の光ヘッドの光検出器の構成を示す概略説
明図

【符号の説明】

１ 半導体レーザ ２ コリメートレンズ ３ 回折格子 ４ ビームスプリッタ ５ 対物レンズ ６ 光磁気ディスク ７ １／２波長板 ８ 凸レンズ ９ 凹シリンドリカルレンズ １０ 偏光ビームスプリッタ １１ ６分割光検出器 １２ ４分割光検出機 １３ 光スポットの焦点 １４ 光スポットの焦点 １５ メインビーム（Ｐ偏光） １６ メインビーム（Ｓ偏光） １７ａ，１７ｂ 光スポット １８ａ，１８ｂ 光スポット １９ａ，１９ｂ ２分割受光領域 ２０ａ〜２０ｄ ４分割受光領域 ２１ａ，２１ｂ 先行ビームの受光領域 ２２ａ，２２ｂ 後行ビームの受光領域 ２３ 減算器 ２４ 加算器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲高▼嶋 誠 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウォブル信号を具備したグルーブ部を有
   する情報記録媒体と、 直線偏光である光源と、 前記光源より発せられた光束を平行光束に変換するコリ
   メートレンズと、 前記コリメートレンズからの平行光束を回折効果により
   異なる複数の平行光束に分離する回折格子と、 前記回折格子により分離された異なる複数の平行光束を
   前記情報記録媒体上に集光させる対物レンズ等で構成さ
   れる集光手段と、 前記回折格子と前記対物レンズとの間に位置し、前記回
   折格子からの光束を透過し前記情報記録媒体からの反射
   光を往路と分離する光束分離手段と、 前記光束分離手段で分離された光束が入射し、前記情報
   記録媒体のフォーカス誤差信号・トラッキング誤差信号
   ・情報記録信号を検出する検出手段と、 前記検出手段を経た光束を受光する多分割光検出器と、 前記多分割光検出器で発生した電気信号を演算する演算
   回路とを具備し、 前記トラッキング誤差信号は、前記回折格子による副ビ
   ームを用いたいわゆる３ビーム法で検出され、かつ副ビ
   ームのいずれか一方によって前記情報記録媒体のウォブ
   ル信号を検出することを特徴とする光学ヘッド。
2. 【請求項２】 ウォブル信号を具備したグルーブ部を有
   する情報記録媒体と、 直線偏光である光源と、 前記光源より発せられた光束を平行光束に変換するコリ
   メートレンズと、 前記コリメートレンズからの平行光束を回折効果により
   異なる複数の平行光束に分離する回折格子と、 前記回折格子により分離された異なる複数の平行光束を
   前記情報記録媒体上に集光させる対物レンズ等で構成さ
   れる集光手段と、 前記回折格子と前記対物レンズとの間に位置し、前記回
   折格子からの光束を透過し前記情報記録媒体からの反射
   光を往路と分離する光束分離手段と、 前記光束分離手段で分離された光束が入射し、前記情報
   記録媒体のフォーカス誤差信号・トラッキング誤差信号
   ・情報記録信号を検出する検出手段と、 前記検出手段を経た光束を受光する多分割光検出器と、 前記多分割光検出器で発生した電気信号を演算する演算
   回路とを具備し、 前記トラッキング誤差信号は、前記回折格子による副ビ
   ームを用いたいわゆる３ビーム法で検出され、いわゆる
   プッシュプル法にてウォブル信号を検出する第１のウォ
   ブル信号検出手段と、前記トラッキング誤差信号の副ビ
   ームのうち一方を用いた第２のウォブル信号検出手段
   と、前記トラッキング誤差信号の副ビームの他方を用い
   た第３のウォブル信号検出手段とを具備し、ウォブル信
   号の検出はデフォーカスおよびオフトラックの状況に応
   じ、前記第１のウォブル信号検出手段、前記第２のウォ
   ブル信号検出手段および前記第３のウォブル信号検出手
   段のうち最も適した信号を選択可能とすることを特徴と
   する光学ヘッド。