JPH0981942A - 光ヘッドのトラッキング誤差検出装置 - Google Patents

光ヘッドのトラッキング誤差検出装置

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JPH0981942A
JPH0981942A JP7231424A JP23142495A JPH0981942A JP H0981942 A JPH0981942 A JP H0981942A JP 7231424 A JP7231424 A JP 7231424A JP 23142495 A JP23142495 A JP 23142495A JP H0981942 A JPH0981942 A JP H0981942A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学系が簡素で、対物レンズの並進や情報記
録媒体の傾きによって発生するオフセットを抑圧できる
とともに、情報記録媒体のトラック間隔が変化してもト
ラッキング誤差信号の振幅を最大に保てるトラッキング
誤差検出装置を得る。 【解決手段】 略半面に略180度の位相差を与えられ
た一本の光ビームを含む2本の光ビームを対物レンズを
介して情報記録媒体に集光照射し、前記2本の光ビーム
によって形成される集光スポットの前記情報記録媒体上
トラックに直交する方向の間隔がトラック間隔の略整数
倍となるように前記集光スポットを前記情報記録媒体上
に配置し、この情報記録媒体からの光ビームをそれぞれ
一対の2分割光検知器の差出力の差からトラッキング誤
差信号を得るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学的に情報の記
録再生を行う光ヘッドのトラッキング誤差検出装置に関
し、特に、オフセットの発生が小さく、さらに、検出感
度のトラック間隔に対する依存性が小さいトラッキング
誤差検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図8は特公平4−1412号公報、及
び、“G. Bouwhuis et al., Principlesof Optical Dis
c System, Adam Hilger, pp. 72〜73 (1985)”に記載さ
れたプッシュプル法と呼ばれる従来のトラッキング誤差
検出装置を示す構成図である。図8において、1は記録
再生用の光束を放射する半導体レーザなどの発光源であ
る。2は発光源1からの光ビームを平行ビームに変換す
るコリメータレンズであり、3はコリメータレンズ2か
らの平行ビームを透過すると共に後述する情報記録媒体
5からの反射ビームを反射させるビームスプリッタ、4
は前記発光源1からの出射光ビームを後述する情報記録
媒体5の情報記録面6上に集光するとともに情報記録媒
体5からの反射ビームを平行ビームにする対物レンズで
ある。5は光ディスクなどの情報記録媒体であり、7は
情報記録媒体5の情報記録面6上に形成された集光スポ
ットである。8はトラックと呼ばれるもので、図に示し
たようにx方向に平行である。ここで、y方向とは情報
記録媒体5と平行な面内にあり、かつ、トラック8に垂
直な方向である。また、z方向は情報記録面6に垂直な
方向である。9は反射ビームを後述の2分割光検知器1
0上に適当な大きさに絞り込む集束レンズである。10
は2分割光検知器であり、2つの受光面11、12から
構成されている。100は2分割光検知器10上の光ス
ポットである。受光面11、12からの出力の差が差動
増幅器13によって取り出され、トラッキング誤差信号
TESとなる。このトラッキング誤差信号TESは位相
補償回路/増幅器14を介して対物レンズ駆動機構15
に供給される。
【0003】次に、図8に示した従来のトラッキング誤
差検出装置の動作について説明する。2分割光検知器1
0上の光スポット100は図8に示したように円形をし
ており、受光面11と12の境界がこれを上下半円に分
けるように2分割光検知器10は配置されている。前記
集光スポット7がトラック8のちょうど真ん中を走査し
ているときには受光面11が受ける光量と受光面12が
受ける光量が等しくなるが、前記集光スポット7がトラ
ック8の真ん中よりずれると受光面11が受ける光量と
受光面12が受ける光量が異なってくる。さらに、前記
集光スポット7がトラック8の真ん中より右にずれるか
左にずれるかにより、受光面11が受ける光量と受光面
12が受ける光量の差は正もしくは負になる。従って、
受光面11と12の出力の差をトラッキング誤差信号と
することができる。
【0004】図8に示したように、対物レンズ4が点線
で示された位置に並進した場合、2分割光検知器10上
の光スポット100も点線で示された位置に並進する。
このため、集光スポット7がトラック8の真ん中にあっ
ても、受光面11と12の受光する光量が等しくならな
い。
【0005】また、情報記録媒体5がy方向に傾いた場
合にも、同様に2分割光検知器10上の光スポット10
0がずれるために、集光スポット7がトラック8の真ん
中にあっても、受光面11と12の受光する光量が等し
くならないという現象が発生する。
【0006】この問題点を解決する方法として、特公平
4−34212号公報には、2つの集光スポットをトラ
ック間隔の略半分ずらせて情報記録媒体上に配置させ、
これら2つの集光スポットのそれぞれの反射ビームを2
個の2分割光検知器で受光し、2個の2分割光検知器の
差出力の差をトラッキング誤差信号とする方法が述べら
れている。以下では、図9、10を用いてこの方法の構
成、動作、および、問題点について述べる。
【0007】図9は特公平4−34212号公報に記載
された従来の他のトラッキング誤差検出装置の構成を示
す斜視図である。図において、16及び17は半導体レ
ーザなどの発光源であって、相異なる波長の光ビームを
出射する(発光源16の発振波長をλ1 、発光源17の
発振波長をλ2 とする)。18、19は、発光源16及
び17からの光ビームを平行ビームに変換するコリメー
タレンズである。20は、コリメータレンズ18からの
波長λ1 の平行ビームを90度偏向させて、対物レンズ
4に向かわせるビームスプリッタであり、21は、コリ
メータレンズ19からの波長λ2 の平行ビームを90度
偏向させて、対物レンズ4に向かわせるビームスプリッ
タである。22および23は情報記録媒体5の情報記録
面6上に形成された集光スポットであり、波長λ1 の光
ビームからの集光スポットが22で、波長λ2 の光ビー
ムからの集光スポットが23である。
【0008】情報記録媒体5で反射された2つの光ビー
ムは対物レンズ4により再び平行ビームに変換され、ビ
ームスプリッタ20、21を通過し、ダイクロイックビ
ームスプリッタ24に入射する。このダイクロイックビ
ームスプリッタ24は、波長λ1 の光ビームは透過さ
せ、波長λ2 の光ビームは反射させる。25および28
は2分割光検知器であり、それぞれ2つの受光面26、
27、および、29、30から構成されている。従っ
て、波長λ1 の光ビームの集光スポット22からの反射
ビームは、ダイクロイックビームスプリッタ24を通過
し、2分割光検知器25に入射する。また、波長λ2 の
光ビームの集光スポット23からの反射ビームは、ダイ
クロイックビームスプリッタ24で反射され、2分割光
検知器28に入射する。
【0009】図10は情報記録面6上での集光スポット
22、23の位置関係と、それらに対応する2分割光検
知器25、28上での光スポットおよびトラッキング誤
差信号を発生させる回路を示す図である。図では、情報
記録媒体5の情報記録面6上にはランド部とグルーブ部
があり、トラック8がランド部に形成されている。トラ
ックの間隔をpとすれば、2つの集光スポット22と2
3のy方向(トラックに直交する方向)の間隔はp/2
となるように設定されている。また、31と32は、集
光スポット22、23それぞれに対応する2分割光検知
器上の光スポットである。ひとつの2分割光検知器25
の2つの受光面26、27からの出力が差動増幅器33
に入力され、差出力TE1がえられ、TE1は次の差動増
幅器36に供給される。同様に、もう一つの2分割光検
知器28の2つの受光面29、30からの出力は差動増
幅器35に入力され、差出力TE2が得られる。TE2は
利得がGである可変利得増幅器35を通して差動増幅器
36に入力されるので、差動増幅器36の出力にはTE
1とG倍したTE2の差が得られ、トラッキング誤差信号
TESとなる。このトラッキング誤差信号TESは位相
補償回路/増幅器14を介して対物レンズ駆動機構15
に供給される。
【0010】次に、トラッキング誤差信号TESには対
物レンズ並進によるオフセットが現れないことを簡単に
説明する。対物レンズが並進することにより2分割光検
知器上のスポットが同じ方向に移動することが、オフセ
ットの原因であることは前述した。図10では、2つの
スポット31、32がy方向に移動することになる。す
ると、受光面26、29で受光される光量が受光面2
7、30で受光される光量に比べて増加するので、図1
1中に一点鎖線で表したようにTE1及びTE2には正の
オフセットが生じることになる。集光スポットがトラッ
ク8を横切ることによって発生するトラック横断成分は
時間軸上正弦波状に変化するが、集光スポット22と2
3とのy方向の間隔がちょうどトラック間隔の半分に設
定されているので、図11に示すように差出力TE1と
TE2の位相はちょうど逆相になる。従って、可変利得
増幅器35の利得Gを、差出力TE1のオフセットと差
出力TE2のオフセット比に等しくなるように設定すれ
ば、図11に示すようにトラッキング誤差信号TESか
らオフセットが除去できるのである。また、情報記録媒
体の傾きに起因するオフセットも同様に除去できる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】従来の他のトラッキン
グ誤差検出装置は以上のように構成されるので、トラッ
キング誤差信号の振幅が2つの集光スポットの間隔と情
報記録媒体のトラック間隔の比に依存するという問題点
があった。特に、これは、トラック間隔の異なる複数の
種類の光ディスクを一つの光ヘッドで再生する場合に問
題となる。例えば、トラック間隔がpの光ディスクに対
して、集光スポットの間隔がトラック間隔の半分、即
ち、p/2となるように(即ち、トラッキング誤差信号
の振幅が最大となるように)調整した場合を考えると、
トラック間隔がp/2近傍のディスクに対しては、トラ
ッキング誤差信号の振幅がほぼ零になってしまう。これ
は、この方式でのトラッキング誤差信号の振幅が、2つ
の集光スポットの間隔がトラック間隔の半分の奇数倍で
ある場合に最大、トラック間隔の整数倍では零になるよ
うに変化するからである。
【0012】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、第1の目的は、対物レンズの並
進や情報記録媒体の傾きによって発生するオフセットを
抑圧できるとともに、情報記録媒体のトラック間隔が変
化してもトラッキング誤差信号の振幅を最大に保てる光
ヘッドのトラッキング誤差検出装置を提供するものであ
る。
【0013】さらに、第2の目的は、対物レンズの並進
や情報記録媒体の傾きによって発生するオフセットを抑
圧できるとともに、情報記録媒体のトラック間隔が変化
してもトラッキング誤差信号の振幅を最大に保て、か
つ、光学系が簡素な光ヘッドのトラッキング誤差検出装
置を提供するものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】この発明に係る光ヘッド
のトラッキング誤差検出装置においては、略半面に略1
80度の位相差を与えられた一本の光ビームを含む2本
の光ビームを対物レンズを介して情報記録媒体に集光照
射し、前記2本の光ビームによって形成される集光スポ
ットの前記情報記録媒体上トラックに直交する方向の間
隔がトラック間隔の略整数倍となるように前記集光スポ
ットを前記情報記録媒体上に配置し、この情報記録媒体
からの光ビームをそれぞれ一対の2分割光検知器で受光
し、一対の2分割光検知器の差出力の差からトラッキン
グ誤差信号を得るようにしたものである。
【0015】また、発光源から出射する1本の光ビーム
を3本の光ビームにする手段として略半面の周期構造の
位相がもう一方の略半面に形成された周期構造の位相と
略180度異なる回折格子を設け、これら3本の光ビー
ムを対物レンズを介して情報記録媒体に集光照射し、こ
の情報記録媒体上に3個の集光スポットを形成し、隣接
しあう前記集光スポットの前記情報記録媒体上トラック
に直交する方向の間隔がトラック間隔の略整数倍となる
ように前記集光スポットを前記情報記録媒体上に配置
し、前記情報記録媒体からの光ビームをそれぞれ3個の
2分割光検知器で受光し、3個の2分割光検知器の差出
力からトラッキング誤差信号を得るようにしたものであ
る。
【0016】
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態である光ヘ
ッドのトラッキング誤差検出装置においては、一対の2
分割光検知器の差出力に現れるオフセット成分は同相、
トラック横断成分は逆相であるため、一対の2分割光検
知器の差出力の差として得られるトラッキング誤差信号
からオフセット成分を除去できる。
【0017】また、3個の2分割光検知器の差出力にお
いて、オフセット成分はすべて同相で現れるが、3個の
うち2個の2分割光検知器の差出力のトラック横断成分
は残り一個の2分割光検知器の差出力と逆相であるた
め、3個の2分割光検知器の差出力を加減算して得られ
るトラッキング誤差信号からオフセット成分を除去でき
る。
【0018】以下、この発明をその実施の形態を示す図
面に基づいて具体的に説明する。 実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態1である光
ヘッドのトラッキング誤差検出装置の構成を示す斜視図
である。図において、符号4〜6、8、14〜22、2
4〜30、33〜36は、図8、9に示す従来例中のも
のと同じである。37は発光源17からの光ビームの略
半面に略180度の位相差を与える位相付加手段、38
は発光源17からの光ビームによって情報記録媒体5の
情報記録面6上に形成された集光スポットである。
【0019】図2は図1における位相付加手段の一例を
示す概略図である。ここで、位相付加手段そのものは屈
折率nの透明材料で構成されており、そのほぼ中心で階
段状に厚さがd変化する構造になっている。入射光は厚
さが変化する直線部で上下に分けられ、上半円部と下半
円部では厚さの変化分dに比例した位相差が付加される
ことになる。位相差を180度にするには、(n−1)
dが発光源17の波長λ2の半分になるように、dを設
定すればよい。例えば、n=1.5、λ2=0.78μ
m では、dは 0.78μmとなる。
【0020】図3はこの発明の実施の形態1において、
情報記録面6上での集光スポット22、38の位置関係
と、それらに対応する2分割光検知器25、28上での
光スポットおよびトラッキング誤差信号を発生させる回
路を示す図である。図において、符号8および22、符
号25〜36は図8、9に示す従来例のものと同じであ
る。トラッキング誤差信号を発生させる回路系も図10
の従来例と全く同じである。違いは,発光源17からの
光ビームにおいてその略半面に略180度の位相差を与
えられたため、これの集光スポット38が通常の略円形
ではなく、2つの楕円状サブスポットから構成されるス
ポットである点と、集光スポット38と集光スポット2
2のy方向(トラックに直交する方向)の間隔は零であ
る点である。図3ではこの2つの集光スポットの間隔は
零であるが、トラック間隔の整数倍であってもよい。
【0021】次に、この実施の形態1の動作についての
説明に必要なプッシュプル法でのトラッキング誤差信号
発生原理をホプキンスの理論に基づいて説明する。ま
ず、対物レンズ射出瞳上での照射光複素振幅分布をa
(x,y)とすると、一般的にa(x,y)は、 a(x,y)=τ(x,y)・exp{2πi・W(x,y)} (1) と表すことができる。ここで、τ(x,y)は照射光振
幅分布の絶対値、W(x,y)は波面収差である。以下
では、説明を簡単にするために、τ(x,y)=1、W
(x,y)=0、即ち、瞳上の振幅分布が一定で、か
つ、無収差の場合を考える。次に、ディスクから反射さ
れてくる反射光の光検知器上での複素振幅分布Ad
(x’,y’)は、 Ad(x’,y’)=ΣRn ・exp{−2πi・nv0 /q} ・a(−x’,−y’+n/q) (2) で与えられる。ここで、光ディスクはx方向には一様で
あるが、y方向(トラックに直交する方向)には周期性
があると仮定している。また、v0 は正規化したトラッ
クずれ量、qは正規化したトラック間隔である。
【0022】いま、0次の反射光と光ディスクの周期性
により1次(n=1)の回折を受けた反射光が重なり合
う領域A(図4参照)での反射光複素振幅分布をAd1
とすれば、 Ad1 =R0 +R1 ・exp{−2πi・v0 /q} (3) が成立する。また、0次の反射光と光ディスクの周期性
によりマイナス1次(n=−1)の回折を受けた反射光
が重なり合う領域B(図4参照)での反射光複素振幅分
布をAd-1とすれば、 Ad-1=R0 +R-1 ・exp{2πi・v0 /q} (4) が成立する。そして、R1 、R-1を以下のように書き直
し、 R1 =α1 ・exp(iψ1 )R0 (5) R-1=α-1・exp(iψ-1)R0 (6) これらを式(2)、(3)に代入し、整理すると、 Ad1 =R0[1+α1 ・exp{i(ψ1 −2π・v0 /q)}] (7) Ad-1=R0[1+α-1・exp{i(ψ-1+2π・v0 /q)}] (8) を得る。
【0023】領域A、Bそれぞれでの光強度分布は式
(7)、(8)を自乗すれば得られ、それぞれは、 |Ad12=|R02[(1+α1 2 )+2α1 ・cos(ψ1 −2π・v0 /q)] (9) |Ad-12=|R02[(1+α-1 2)+2α-1・cos(ψ-1+2π・v0 /q)] (10) となる。最後に、2分割光検知器の2つの受光面がそれ
ぞれ領域Aを含むy’>0の半面と領域B含むy’<0
の半面に配置されているとし、2つの受光面からの出力
をそれぞれId1 、Id-1とすれば、 Id1 =K1 ・|Ad12 +I0 /2 (11) Id-1=K-1・|Ad-12 +I0 /2 (12) が成立する。ここで、K1 、K-1はそれぞれ受光面の感
度と領域AもしくはBの面積の積であり、I0 は図4に
示された原点近傍の0次光のみが入射している領域から
の出力電流である。そして、トラッキング誤差信号TE
SはId1 とId-1の差として与えられる。いま、2つ
の受光面の感度、面積が等しく、かつ、光ディスクの周
期構造が左右対称であるのなら、 K1 =K-1、α1 =α-1、 ψ1 =ψ-1 が成立するので、これらを式(11)、(12)に代入
して、トラッキング誤差信号TEを求めると、TEは、 TE=K1|R02・4α1 sinψ1・sin(2π・v0 /q)(13) となる。
【0024】さらに、この実施の形態1において特徴的
な半面に180度の位相が与えられたビームによるプッ
シュプル法でのトラッキング誤差信号発生原理をホプキ
ンスの理論に基づいて同様に説明する。まず、対物レン
ズ射出瞳上での照射光複素振幅分布をainv(x,y)
とすると、ainv(x,y)は、 ainv(x,y)=τinv(x,y)・exp{2πi・Winv(x,y)} (14) と表すことができる。ここで、先ほどの説明と同様にτ
inv(x,y)=1とおくが、Winv (x,y)について
は、180度の位相ずれがビームの半面間に存在するた
め、 Winv(x,y)=0.25 (ただし、y>0のとき)、 Winv(x,y)=−0.25(ただし、y<0のとき) (15) とできる。そして、ディスクから反射されてくる反射光
の光検知器上での複素振幅分布Adinv(x’,y’)
は Adinv(x’,y’)=ΣRn ・exp{−2πi・nv0 /q} ・a(−x’,−y’+n/q) (16) で与えられる。
【0025】いま、0次の反射光と光ディスクの周期性
により1次(n=1)の回折を受けた反射光が重なり合
う領域Aでの反射光複素振幅分布をAd1 inv とすれ
ば、 Ad1 inv=R0・a(−x’,−y’)+R1・exp{−2πi・v0/q} ・ainv(−x’,−y’+1/q) (17) が成立する。通常領域Aはy’>0であるので、上式中
のainv (−x’,−yy’)は、 ainv(−x’,−y’)=exp{2πi・Winv(−x’,−y’)} =exp{2πi・(−0.25)} =exp(−i・π/2) (18) となり、また、通常の光ディスクでは1/qが1前後で
あることから、(−y’+1/q)はほぼ正となるの
で、領域Aでのainv(−x’,−y’+1/q)は、 ainv(−x’,−y’+1/q) =exp{2πi・Winv(−x’,−y’+1/q)} =exp{2πi・0.25} =exp{i・π/2} (19) とできる。従って、式(18)、(19)を用いて、式
(17)は、 Ad1 inv =R0 ・exp(−i・π/2) +R1 ・exp{−2πi・v0 /q}・exp{i・π/2} =exp(−i・π/2)・[R0−R1・exp{−2πi・v0 /q}] (20) となる。
【0026】一方、0次の反射光と光ディスクの周期性
によりマイナス1次(n=−1)の回折を受けた反射光
が重なり合う領域Bでの反射光複素振幅分布をAd-1
invは以下のように与えられる。 Ad-1 inv=R0・a(−x’,−y’)+R-1・exp{2πi・v0/q} ・ainv(−x’,−y’−1/q) (21) 通常領域Bはy’<0であるので、上式中のainv (−
x’,−y’)は、 ainv(−x’,−y’)=exp{2πi・W inv(−x’,−y’)} =exp{2πi・(0.25)} =exp(i・π/2) (22) となり、また、通常の光ディスクでは1/qが1前後で
あることから、(−y’−1/q)はほぼ負となるの
で、領域Aでのainv(−x’,−y’−1/q)は、 ainv(−x’,−y’−1/q) =exp{2πi・W inv(−x’,−y’−1/q)} =exp{2πi・−0.25} =exp{−i・π/2} (23) とできる。従って、式(22)、(23)を用いて、式
(21)は、 Ad-1 inv=R0・exp(i・π/2) +R-1・exp{2πi・v0 /q}・exp{−i・π/2} =exp(i・π/2)・[R0−R-1・exp{2πi・v0/q}] (24) となる。
【0027】次に、式(5)、(6)を式(23)、
(24)に代入し、整理すると、 Ad1 inv=exp(−i・π/2) ・R0[1−α1・exp{i(ψ1−2π・v0/q)}](25) Ad-1 inv= exp(i・π/2) ・R0[1−α-1・exp{i(ψ-1+2π・v0/q)}](26) を得る。領域A、Bそれぞれでの光強度分布は式(2
5)、(26)を自乗すれば得られ、それぞれは、 |Ad1 inv2=|R02[(1+α1 2)−2α1・cos(ψ1−2π・v0/ q)] (27) |Ad-1 inv2=|R02[(1+α-1 2) −2α-1・cos(ψ-1+2π・v0/q)] (28) となる。最後に、2つの受光面からの出力をそれぞれI
1 inv 、Id-1 invとすれば、 Id1 inv =K1 ・|Ad1 inv2+ I0/2 (29) Id-1 inv=K-1・|Ad-1 inv2+ I0/2 (30) が成立する。そして、トラッキング誤差信号TE inv
はId1 invとId-1 invの差として同様に、 TEinv=K1|R02・4α1sinψ1 ・[―sin(2π・v0 /q)] (31) となる。TEinv はTEの符号を反転させたものと等し
い、すなわち、トラックずれに対する位相がTEinv
TEでは180度異なっているだけであることが示され
た。
【0028】次に、実施の形態1で得られるトラッキン
グ誤差信号TESは、対物レンズ並進等によるオフセッ
ト成分がほとんど除去されたものであることを図3を参
照して説明する。まず、対物レンズの並進量がuである
場合、通常のプッシュプル法から得られる差出力TE1
は、式(13)を用いて以下のように表すことができ
る。 TE1=A1・sin((2π・v0 /q)+ B1・u (32) ここで、B1 ・uはuが小さい時にuに比例するオフセ
ット成分であり、光検知器25上の光スポット31がy
の正方向に移動することによって発生するものである。
また、A1 はトラック横断成分の振幅である。同じ状態
で、半面に180度の位相が与えられたビームによるプ
ッシュプル法での差出力であるTE2 は式(31)か
ら、 TE2=−A2・sin(2π・v0 /q)+ B2・u (33) と表せる。ここで、B2 ・uはuが小さい時にuに比例
するオフセット成分であり、光検知器28上の光スポッ
ト32がyの正方向に移動することによって発生するも
のである(これは、対物レンズの並進によるスポット3
1の移動する方向とスポット32の移動する方向は同じ
であることを意味しており、係数B2 は係数B1 と同符
号である)。
【0029】また、前述にように、TE2 のトラック横
断成分の位相はTE1 と比べて180度ずれており、―
A2 がトラック横断成分の振幅である(係数A2 は係数
A1と同符号)。従って、可変利得増幅器の利得GをB1
とB2 の比に等しくして得られるトラッキング誤差信
号TESは、 TES=TE1−(B1/B2)・TE2 =A1・sin(2π・v0 /q) +(B1/B2)A2・sin(2π・v0 /q) ={A1+(B1/B2)A2}・sin(2π・v0 /q) (34) となる。よって、トラッキング誤差信号TESからオフ
セット成分が除去できることが示された。
【0030】同様に、光ディスクの傾きに対しても光検
知器上の光スポット31と32の移動する方向が同じで
あるのは明らかなので、トラッキング誤差信号TESか
らオフセット成分が除去できる。さらに、従来例では、
トラッキング誤差信号の振幅が2つの集光スポットの間
隔と情報記録媒体のトラック間隔の比に依存するという
問題点もあった。しかし、図2のように、2つの集光ス
ポットはトラックに対して平行となるように配置したの
で、間隔の異なる複数の種類の光ディスクを一つの光ヘ
ッドで再生する場合において問題となった、あるトラッ
ク間隔においてトラッキング誤差信号の振幅がほぼ零と
なる現象は皆無となる。これは、トラック間隔がどう変
わろうとも、2つの集光スポットはトラックに対して平
行であるからである。
【0031】実施の形態2.図5はこの発明の実施の形
態2であるトラッキング誤差検出装置の構成を示す斜視
図である。図において、符号1、2、4、5、6、8、
9、14、15は図8、9に示した従来例中のものと同
じである。39は発光源1からの光ビームを3本の光ビ
ームに分割するとともに、そのうち2本の光ビームの略
半面に略180度の位相差を与える位相付加手段として
の回折格子、40はコリメータレンズ2からの平行ビー
ムを反射すると共に情報記録媒体5からの反射ビームを
透過させるビームスプリッタ、41、42、43は情報
記録面6上での3つの集光スポットである。3つの集光
スポット41、42、43からの反射ビームはひとつの
パッケージに納められた3つの2分割光検知器25、2
8、45で受光される。ここで、45が実施の形態1に
対して新たに加えられた2分割光検知器であり、46、
47が2分割光検知器45の2つの受光面である。ま
た、後に説明する図6には示されているが、3つの2分
割光検知器25、28、45上にはそれぞれ光スポット
48、49、50が形成される。51は2分割光検知器
45の出力が供給される差動増幅器、52、53はそれ
ぞれ利得G1、G2である可変利得増幅器である。
【0032】図6はこの発明の実施の形態2において、
位相付加手段としての回折格子の構造を示す概略図であ
る。これは、一般的には光学ガラスのような透明材料を
用いフォトエッチング等の手段にて凹凸をつけたもので
ある。通常の光学ヘッドでは、回折格子の周期は10か
ら100μmに設定される。見て明らかなように、上半
分の周期構造の位相と下半分の周期構造の位相が180
度異なっている。以下では、回折格子39を用いること
によって、回折された1次、及び、一1次の光ビームの
上半面と下半面間に180度の位相差を発生できるかに
ついて説明を行う。
【0033】回折格子に一様な光ビームが照射される場
合を考えると、回折格子直後の光の振幅分布U1(x1
は、 u1(x1)=h(x1)(ただし、y1 >0;上半面)、 u1(x1)=h(x1−X0)(但し、y1 <0;下半面、X0 =Λ/2) (35) と与えられる。ここで、Λは回折格子の周期である。次
に、フラウンホーファの回折公式を用いて上半面の回折
光と下半面の回折光の関係を求める。まず、y1 >0の
領域からの回折光の複素振幅分布u2a(x2)は、 u2a(x2)=k∫h(x1)・exp(i・2πx12/λL)dx1 (36) で与えられる。ここで、λは光ビームの波長、Lは伝搬
距離である。次に、y1 <0の領域からの回折光の複素
振幅分布u2b(x2)は、 u2b(x2)=k∫h(x1−X0)・exp(i・2πx12/λL)dx1 (37) となる。ここで、x1−X0=s とおけば、 u2b(x2)=k∫h(s)・exp{i・2πx2(s+X0)/λL}ds =k・exp(i・2πx20/λL) ・∫h(s)・exp{i・2πx1s/λL}ds =exp(i・2πx20/λL)・u2a(x2) =exp(i・πx2Λ/λL)・u2a(x2) (38) が成立する。光ビームがL伝搬した時の±1次回折光の
位置はx2座標で、±L・(λ/Λ)であるので、上式
のx2に±L・(λ/Λ)を代入すれば、 u2b(±L・(λ/Λ))=exp(±iπ)・u2a(±L・(λ/Λ)) (39) が得られる。故に、1次回折光の上半面と下半面の間に
は+180度の位相差を、−1次回折光の上半面と下半
面の間には−180度の位相差を生じさせることができ
る。
【0034】図7はこの発明の実施の形態2において、
情報記録面6上での3つの集光スポット41、42、4
3の位置関係と、それらに対応する2分割光検知器2
5、28、45上での光スポットおよびトラッキング誤
差信号を発生させる回路を示す図である。図において、
41が0次回折光による集光スポット、42が−1次回
折光による集光スポット、43が1次回折光による集光
スポットである。トラッキング誤差信号TESを発生さ
せる回路系は図3に示した実施の形態1のものに、2分
割光検知器45からの出力の差をとる差動増幅器51、
差動増幅器51の差出力TE3 を受ける利得G3 の可変
利得増幅器53を加え、さらに、図3中の利得Gの可変
利得増幅器35の代わりに利得G2 の可変利得増幅器5
2を配置したものである。差出力TE1 、G2 倍された
差出力TE2 、G3 倍された差出力TE3 は差動増幅器
36に入力され、差動増幅器36の出力としてトラッキ
ング誤差信号TESが得られる。情報記録面6上での3
つの集光スポット41、42、43のうち、41は通常
の略円形の集光スポットであり、42、43は2つの楕
円状サブスポットから構成されるスポットである。集光
スポット41、42、43のうち隣接する2個の集光ス
ポットのy方向(トラックに直交する方向)の間隔は略
零となるように、回折格子39が回転調整されている。
図7では隣接する集光スポットの間隔は零であるが、ト
ラック間隔の略整数倍であってもよい。
【0035】次に、実施の形態2においてもトラッキン
グ誤差信号TES中からオフセット成分を除くことがで
きることを以下に説明する。オフセット成分を除去でき
る原理は実施の形態1と同じであるが、実施の形態2で
は、隣接する集光スポットのy方向の間隔がちょうど零
でなくともオフセットの発生は原理上零とできる。ま
ず、対物レンズの並進量がuである場合、通常のプッシ
ュプル法から得られる差出力TE1 は、式(13)を用
いて以下のように表すことができるのは実施の形態1と
同じである。 TE1 = A1・sin((2π・v0 /q)+ B1・u (40) ここで、B1 ・uはuが小さい時にuに比例するオフセ
ット成分であり、光検知器25上の光スポット48がy
の正方向に移動することによって発生するものである。
また、A1 はトラック横断成分の振幅である。同じ状態
で、半面に180度の位相が与えられたビームによるプ
ッシュプル法での差出力であるTE2 は式(31)か
ら、 TE2 = −A2・sin(2π・(v0 +e)/q)+ B2・u (41) と表せる。ここで、eは集光スポット41と集光スポッ
ト42のy方向の正規化した間隔である。
【0036】また、B2 ・uはuが小さい時にuに比例
するオフセット成分であり、光検知器28上の光スポッ
ト49がyの正方向に移動することによって発生するも
のである。TE2 のトラック横断成分の位相はTE2 と
比べて180×(1+e/q)度ずれており、−A2 が
トラック横断成分の振幅である(係数A2 は係数A1と
同符号)。さらに、もう一つの半面に180度の位相が
与えられたビームによるプッシュプル法での差出力であ
るTE3も式(31)から、 TE3 = −A3・sin(2π・(v0 −e)/q)+ B3・u (42) と表せる。ここで、B3 ・uはuが小さい時にuに比例
するオフセット成分であり、光検知器45上の光スポッ
ト50がyの正方向に移動することによって発生するも
のである。TE3 のトラック横断成分の位相はTE1 と
比べて180×(1−e/q)度ずれており、−A3 が
トラック横断成分の振幅である(係数A3 は係数A1 と
同符号)。次に、可変利得増幅器52、53それぞれの
利得G2、G3 を差出力TE2 のG2 倍のトラック横断
成分の振幅と、TE3 のG3 倍のトラック横断成分の振
幅が等しくなるように設定し、加算すれば、 TE’=−C・cos(2πe/q)・sin(2πv0 /q)+ D・u (43) を得る。
【0037】最後に、可変利得増幅器51の利得G1 を
差出力TE1 のG1 倍のオフセット成分の振幅とTE’
のオフセット成分の振幅が等しくなるように設定し、減
算すれば、 TES=G1・TE1−TE’ =G1・A1・sin(2π・v0/q) +C・cos(2πe/q)・sin(2πv0/q) ={G1・A1+C・cos(2πe/q)}・sin(2πv0/q) (44) となる。よって、eの値にかかわらず、トラッキング誤
差信号TESからオフセット成分が除去できることが示
された。ただし、トラッキング誤差信号TESの振幅は
eの大きさに依存して変化するが、e/qの値が整数の
場合、即ち、隣接する集光スポットのy方向の間隔がち
ょうどトラック間隔の整数倍の場合に最大となる。同様
に、光ディスクの傾きに対しても光検知器上の3つの光
スポットの移動する方向が同じであるのは明らかなの
で、光ディスクの傾きがあってもトラッキング誤差信号
TESからオフセット成分が除去できる。
【0038】最後に、実施の形態2において、回折格子
の上半面の周期構造と下半面の周期構造の間に本来なら
ば180度の位相差があるべきなのに、この位相差が1
80度から180・δ/π度(δラヂアン)ずれた場合
について考察する。まず、±1次回折光の上半面と下半
面の位相差を求める。これは、式(35)において、 X0=Λ/2+Λδ/(2π)=(Λ/2)・(1+δ/π) (45) と置いた場合に相当するので、を式(45)を式(3
6)に代入する。 u2b(x2)=exp{i・2πx2(Λ/2) ・(1+δ/π)/(λL)}・u2a(x2) =exp(i・πx2Λ/(λL))・exp(iπx2δΛ/(πλL)) ・u2a(x2) (46) を得、次に、上式にx2=±L・(λ/Λ)を代入すれ
ば、 u2b(±L・(λ/Λ))=exp(±iπ)・exp(±iπδ/π) u2a(±L・(λ/Λ)) =exp(±iπ(1+δ/π))・u2a(±L・(λ/Λ)) (47) を得る。式(47)は1次回折光に対しては(π+δ)
ラヂアンの位相差が、―1次回折光に対しては―(π+
δ)ラヂアンの位相差が生じることを意味している。
【0039】続いて、TE2 を求める。TE2 は回折格
子39によって生じた1次回折光によって得られる信号
である。1次回折光に対しては(π+δ)ラヂアンの位
相差が付加されたということは、式(15)の0.25
にδ/(4π)を加えることに対応する。すなわち、 W inv(x,y)=0.25+δ/(4π) (ただし、y>0のとき)、 W inv(x,y)= −0.25−δ/(4π)(ただし、y<0のとき) (48) である。したがって、式(48)から始めて、式(1
6)から(31)までの計算を行うと、TE2中のトラ
ック横断成分TE2tが以下のよう求められる。 TE2t=K1|R02・4α1sinψ1・[−sin(2π・v0/q―δ)] (49)
【0040】さらに、TE3 を求める。TE3 は回折格
子39によって生じた−1次回折光によって得られる信
号であるので、−(π+δ)ラヂアンの位相差を上反面
と下反面の間に加えた場合を考える。これは式(15)
の代わりに式(50)を用いることに対応する。 W inv(x,y)= −0.25−δ/(4π)(ただし、y>0のとき)、 W inv(x,y)= 0.25+δ/(4π) (ただし、y<0のとき) (50) したがって、式(50)から始めて、式(16)から
(31)までの計算を行うと、TE3 中のトラック横断
成分TE3tが以下のよう求められる。 TE3t=K1|R02・4α1sinψ1・[−sin(2π・v0/q+δ)] (51)
【0041】したがって、可変利得増幅器52、53そ
れぞれの利得G2 、G3 を同じに差出力TE2 のG2 倍
のトラック横断成分の振幅と、TE3 のG3 倍のトラッ
ク横断成分の振幅が等しくなるように設定し加算すれ
ば、−cosδ・sin(2π・v0 /q)に比例する
トラック横断成分を持つ信号TE’が得られる。この信
号TE’にはδの値にかかわらずオフセットは発生しな
いが、δの余弦に比例して振幅は低下する。TE1 はも
ともとδとは無関係であるので、TE’とG1 倍したT
E1 の差から得られるトラッキング誤差信号TESにも
オフセットが生じない。
【0042】最後に、実施の形態2の利点をまとめる
と、実施の形態1で述べた利点に加えて、情報記録媒体
上の集光スポットの配置精度と位相付加手段が与える位
相差の精度が緩和されるという利点がある。
【0043】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。
【0044】2本の光ビームを対物レンズを介して情報
記録媒体に集光照射する光ヘッドにおいて、一方の光ビ
ームの略半面に略180度の位相差を与える位相付加手
段を設け、これらの光ビームによって形成される集光ス
ポットを情報記録媒体上トラックに直交する方向の間隔
がトラック間隔の略整数倍となるように配置し、この情
報記録媒体からの光ビームをそれぞれ一対の2分割光検
知器で受光し、一対の2分割光検知器の差出力の差から
トラッキング誤差信号を得るようにしたので、オフセッ
トの発生が極めて小さく、かつ、トラック間隔に対する
検出感度の依存性も極めて小さいトラッキング誤差検出
装置を実現できる。
【0045】また、3本の光ビームを対物レンズを介し
て情報記録媒体に集光照射する光ヘッドにおいて、その
うち2本の光ビームの略半面に略180度の位相差を与
える位相付加手段として、略半面の周期構造の位相がも
う一方の略半面に形成された周期構造の位相と略180
度異なる回折格子を設け、隣接しあう前記集光スポット
の前記情報記録媒体上トラックに直交する方向の間隔が
トラック間隔の略整数倍となるように前記集光スポット
を前記情報記録媒体上に配置し、前記情報記録媒体から
の光ビームをそれぞれ3個の2分割光検知器で受光し、
3個の2分割光検知器の差出力からトラッキング誤差信
号を得るようにしたので、オフセットの発生が極めて小
さく、かつ、トラック間隔に対する検出感度の依存性も
極めて小さく、さらに、集光スポットの配置や位相付加
手段の位相差に要求される精度が緩和されたトラッキン
グ誤差検出装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1である光ヘッドのト
ラッキング誤差検出装置の構成を示す斜視図である。
【図2】 図1における位相付加手段の一例を示す概略
図である。
【図3】 この発明の実施の形態1において、情報記録
面上の集光スポットの位置関係と、2分割光検知器、ト
ラッキング誤差信号を発生させる回路を示す図である。
【図4】 この発明の実施の形態1において、光ディス
クからの反射光を示す図である。
【図5】 この発明の実施の形態2である光ヘッドのト
ラッキング誤差検出装置の構成を示す斜視図である。
【図6】 この発明の実施の形態2において、位相付加
手段としての回折格子の構造を示す概略図である。
【図7】 この発明の実施の形態2において、情報記録
面上の集光スポットの位置関係と、2分割光検知器、ト
ラッキング誤差信号を発生させる回路を示す図である。
【図8】 従来のトラッキング誤差検出装置の構成を示
す概略図である。
【図9】 従来の他のトラッキング誤差検出装置の構成
を示す斜視図である。
【図10】 従来の他のトラッキング誤差検出装置にお
いて、情報記録面上の集光スポットの位置関係と、2分
割光検知器、トラッキング誤差信号を発生させる回路を
示す図である。
【図11】 従来の他のトラッキング誤差検出装置にお
いて、2分割光検知器の差出力とトラッキング誤差信号
を示す図である。
【符号の説明】
4 対物レンズ、5 情報記録媒体、8 トラック、1
6,17 発光源、25,28 2分割光検知器、3
3,34,36 差動増幅器、37 位相付加手段。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2本の光ビームを対物レンズを介して情
    報記録媒体に集光照射し、この情報記録媒体からの光ビ
    ームをそれぞれ一対の2分割光検知器で受光し、一対の
    2分割光検知器の差出力の差からトラッキング誤差信号
    を得る光ヘッドのトラッキング誤差検出装置において、
    一方の光ビームの略半面に略180度の位相差を与える
    位相付加手段を設けるとともに、前記光ビームによって
    形成される集光スポットの前記情報記録媒体上トラック
    に直交する方向の間隔がトラック間隔の略整数倍となる
    ように前記集光スポットを前記情報記録媒体上に配置し
    たことを特徴とする光ヘッドのトラッキング誤差検出装
    置。
  2. 【請求項2】 3本の光ビームを対物レンズを介して情
    報記録媒体に集光照射し、この情報記録媒体上に3個の
    集光スポットを形成し、前記情報記録媒体からの光ビー
    ムをそれぞれ3個の2分割光検知器で受光し、3個の2
    分割光検知器の差出力からトラッキング誤差信号を得る
    光ヘッドのトラッキング誤差検出装置において、2本の
    光ビームの略半面に略180度の位相差を与える位相付
    加手段として、略半面の周期構造の位相がもう一方の略
    半面に形成された周期構造の位相と略180度異なる回
    折格子を設けるとともに、隣接しあう前記集光スポット
    の前記情報記録媒体上トラックに直交する方向の間隔が
    トラック間隔の略整数倍となるように前記集光スポット
    を前記情報記録媒体上に配置したことを特徴とする光ヘ
    ッドのトラッキング誤差検出装置。
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