JPH08180428A - 焦点ずれ検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】光スポットが光ディスクの案内溝を横断するの
に伴って発生する外乱を低減した非点収差焦点ずれ検出
装置を提供する。 【構成】四分割光検出器９の出力の対角成分どうしの積
の差信号を焦点ずれ信号とする。または四分割光検出器
９の分割帯の方向が、案内溝の方向から非点収差により
波面の位相が最も進む軸の方向に光軸を軸として約１５
度回転させて配置する。または四分割光検出器９の分割
線の光感度を０とするようにマスキングをする。これら
の方法のすべてまたはいずれかを組み合わせて使用す
る。 【効果】高精度の焦点制御，シーク制御が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光ディスク装置における
焦点ずれ検出装置に係り、特に、光記録媒体からの反射
光に非点収差を発生させて焦点ずれを検出する場合に、
焦点ずれ信号に光記録媒体の案内溝の横断に伴う外乱が
混入することを防ぐ方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術は、例えば、特開昭53−1003
号公報に記載されている。非点収差を用いて焦点ずれ信
号を得る場合に、光記録媒体の案内溝による外乱を影響
を小さくするために、非点収差を発生させるシリンドリ
カルレンズを案内溝方向に対して４５度傾けて配置する
というものである。しかしこれでも実際には、光学系の
光軸調整のずれや、収差の影響によって外乱は完全には
除去できていない。このため、光スポットを現在位置か
ら必要情報が記録された別の案内溝位置までに移動する
場合に、焦点ずれ信号に案内溝横断に伴う外乱が混入し
て横断した溝の本数をカウントできなくなり、スポット
移動ができなくなるなどの問題点があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術に鑑み、
本発明の解決しようとする課題は、より一層案内溝の外
乱を低減することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は光源と前記光源からの光を集光する対物レ
ンズと，その集光点付近に配置される案内溝を有する光
記録媒体からの反射光を分岐させる光分岐素子と，前記
反射光に非点収差を与える光学素子と，反射光を集光す
るレンズと，前記反射光の集光点付近に配置された四分
割された光検出器と，前記検出器からの光電変換信号か
ら対物レンズによる集光点と光記録媒体とのずれを示す
信号を出力する信号演算回路より構成される焦点ずれ検
出装置において、前記出力信号を四分割光検出器の対角
位置の検出器どうしの積の差信号とする。また他の方法
は、同様の焦点ずれ検出装置において四分割光検出器の
分割帯の方向を、案内溝の方向から非点収差により波面
の位相が最も進む軸の方向に約１５度回転させて配置さ
せる。さらにまた他の方法は、同様の焦点ずれ検出装置
において四分割光検出器の分割帯の光感度を０とする。
また、これらを組み合わせて使用する。

【０００５】

【作用】光源からの光を対物レンズにより、案内溝を有
する光記録媒体に集光し、反射光を光分岐素子により取
り出し、非点収差を与えて再び集光し、その最小錯乱円
付近に四分割光検出器を配置する。そして検出器からの
光電変換信号から信号演算回路により、対物レンズによ
る集光点と光記録媒体とのずれを示す信号を出力させ
る。

【０００６】このとき信号検出回路の出力信号が四分割
光検出器の対角位置の検出器どうしの積の差信号となる
ように構成する。このようにすることにより、光検出器
上で光スポットが中心からずれた場合に通常最も溝の外
乱が増える、溝と垂直な方向へのずれの場合にもずれは
相殺されて、焦点ずれ信号にはほとんど現れない。

【０００７】このとき四分割光検出器の分割帯の方向
を、案内溝の方向から非点収差により波面の位相が最も
進む軸の方向に約１５度回転させて配置させる。案内溝
による回折光の影響で、ディスク反射光にはわずかなが
ら焦点ずれや非点収差などの波面収差が発生し、強度分
布の対称性がくずれるが、その分布のずれを光検出器の
回転によって軽減するとした場合、ほぼ１５度程度に最
適値が存在する。

【０００８】さらにまた同様の焦点ずれ検出装置におい
て四分割光検出器の分割帯の光感度を０とする。通常、
受光面が分割された光検出器ではその分割帯に入る光は
まったく検知されないわけではなく、その分割帯の両側
の光検出器からの距離の逆比で両側に分割されて検知さ
れる。焦点ずれ信号の外乱は元々微小な量であるため比
較的光強度の大きいレンズ開口の中心付近の光の影響が
大きい。従ってほぼ中心に配置される分割帯上の光に対
して感度がないようにすれば外乱が軽減される。

【０００９】これらの方法は独立であるため、組み合わ
せてさらに効果を高めることが可能である。

【００１０】

【実施例】図１に本発明の基本的な構成を示す。半導体
レーザ１からの光をコリメートレンズ２でコリメート
し、ビームスプリッタ３を透過したあと、立ち上げプリ
ズム４で反射したのち、対物レンズ５により光ディスク
６に集光される。反射光は立ち上げプリズムにより再び
反射してビームスプリッタ３を反射して集光レンズ７を
透過し、シリンドリカルレンズ８によって非点収差を与
えられ、四分割光検出器９に集光される。四分割それぞ
れからの出力は、信号演算回路１０に入力され、焦点ず
れ信号を出力する。焦点ずれ信号は対物レンズアクチュ
エータ１１にフィードバックされ、光ディスク６上に常
に焦点を結ぶように制御される。

【００１１】図２に本発明における信号演算回路１０の
回路構成を示す。四分割光検出器の出力ａ，ｂ，ｃ，ｄ
を乗算器１１ａ，１１ｂに入力し、その演算結果を差動
増幅器１２に入力し、その出力を焦点ずれ信号とする。

【００１２】このような信号による効果を図３において
説明する。図３（ａ）は四分割光検出器９の上の最小錯
乱円での非点収差スポット１２が、検出器のちょうど中
央に配置されている場合の、各分割検出器ａ，ｂ，ｃ，
ｄの出力、従来の焦点ずれ信号、本発明による信号の概
略図である。スポット１２の二つの半円状の影はディス
ク案内溝による回折光を示しており、ディスク上の光ス
ポットが案内溝を横断するのに伴い、この二つの回折光
の振幅が交番的に変化する。光検出器上で光スポットが
ちょうど中心にある場合にはディスク上の光スポットが
トラックからはずれても、従来信号，本発明の信号とも
に外乱は生じない。

【００１３】一方、検出器上で光スポットの位置ずれが
生じた場合が図３（ｂ）であり、位置ずれに伴い、ディ
テクタａ，ｃの振幅が大きくなり、ｂ，ｄの振幅が小さ
くなっている。これより従来信号では比較的大きい外乱
が発生するが、本発明による信号ではそれが小さく抑え
られる。ａ及びｃの信号レベルが大きくなるときには小
さくなるｂ及びｄのレベルがかけ合わされるため、ずれ
の影響が大幅に軽減されることになる。

【００１４】また図４に四分割ディテクタ９の１５度回
転の方向を示す。回転は四分割光検出器の分割帯の方向
が、案内溝の方向から非点収差により波面の位相が最も
進む軸の方向（進相軸方向）にそろう方向に光軸を軸と
して約１５度回転させる。このときトラック方向は図５
に示すように非点収差が加わると９０度回転している。

【００１５】図６にシミュレーションによる外乱の大き
さの計算例を示す。大きな外乱を発生する原因にはスポ
ットのずれ以外に非点収差があるので、ここでは非点収
差を０.１５λ(λ：光波長）与えた場合、及び光束径比
６％のずれを平行光束中で与えた場合のディテクタ回転
角に対する外乱の大きさである。外乱は焦点ずれ相当値
で示している。これよりスポットずれと非点収差では若
干最適な方向が異なるが、両方のずれを考慮すると約１
５度方向が最適であることがわかる。

【００１６】図７に四分割光検出器の分割帯の感度を０
とした光検出器の概略図を示す。光検出部１３は金属マ
スクなどで遮光されたマスク部１４によって四分割され
ている。図８にシミュレーションによる外乱の変化の計
算結果を示す。横軸は光検出器上の最小錯乱円の大きさ
に対するマスク幅、縦軸は外乱の大きさを焦点ずれ相当
値で示している。またマスクの幅は縦方向，横方向とも
同じ幅を仮定している。光検出器回転を併用した場合に
はさらに外乱を小さくしていることがわかる。ただしこ
の場合、あまりマスク幅を広くしすぎると焦点ずれ検出
感度が低下するので、本発明を搭載する装置の要求仕様
に応じて必要な感度の範囲内で用いる必要がある。

【００１７】

【発明の効果】本発明により非点収差焦点ずれ検出方式
において、焦点ずれ信号に混入する案内溝横断に伴う外
乱を低減し、高精度な焦点合わせや、光ディスクにおけ
るスポット移動の高精度化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光学系構成の説明図。

【図２】信号演算回路図。

【図３】乗算回路による外乱の低減の説明図。

【図４】検出器回転方向の説明図。

【図５】非点収差によるトラック方向回転の説明図。

【図６】光検出器回転による外乱の低減計算結果の説明
図。

【図７】分割線をマスキングした光検出器の説明図。

【図８】マスク幅と外乱低減効果の説明図。

【符号の説明】

１…半導体レーザ、２…コリメートレンズ、３…ビーム
スプリッタ、４…立ち上げプリズム、５…対物レンズ、
６…光ディスク、７…集光レンズ、８…シリンドリカル
レンズ、９…四分割光検出器、１０…信号演算回路、１
１…対物レンズアクチュエータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梅田 麻理子 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源と前記光源からの光を集光する対物レ
   ンズと，その集光点付近に配置される案内溝を有する光
   記録媒体からの反射光を分岐させる光分岐素子と，前記
   反射光に非点収差を与える光学素子と，前記反射光を集
   光するレンズと，前記反射光の前記集光点付近に配置さ
   れた四分割された光検出器と，前記光検出器からの光電
   変換信号から対物レンズによる集光点と光記録媒体との
   ずれを示す信号を出力する信号演算回路より構成され、
   出力信号が四分割光検出器の対角位置の検出器どうしの
   積の差信号であることを特徴とする焦点ずれ検出装置。
2. 【請求項２】光源と前記光源からの光を集光する対物レ
   ンズと，その集光点付近に配置される案内溝を有する光
   記録媒体からの反射光を分岐させる光分岐素子と，前記
   反射光に非点収差を与える光学素子と，前記反射光を集
   光するレンズと，前記反射光の集光点付近に配置された
   四分割された光検出器と，前記光検出器からの光電変換
   信号から対物レンズによる集光点と光記録媒体とのずれ
   を示す信号を出力する信号演算回路より構成され、前記
   四分割光検出器の分割帯の方向が、案内溝の方向から非
   点収差により波面の位相が最も進む軸の方向に光軸を軸
   として約１５度回転させて配置されたことを特徴とする
   焦点ずれ検出装置。
3. 【請求項３】光源と前記光源からの光を集光する対物レ
   ンズと，その集光点付近に配置される案内溝を有する光
   記録媒体からの前記反射光を分岐させる光分岐素子と，
   前記反射光に非点収差を与える光学素子と，前記反射光
   を集光するレンズと，前記反射光の集光点付近に配置さ
   れた四分割された光検出器と，前記光検出器からの光電
   変換信号から対物レンズによる集光点と光記録媒体との
   ずれを示す信号を出力する信号演算回路より構成され、
   前記四分割光検出器の分割帯の光感度を０としたことを
   特徴とする焦点ずれ検出装置。
4. 【請求項４】請求項１，２または３のすべて、またはい
   ずれか二つを組み合わせた焦点ずれ検出装置。