JPH11513835A - 光学ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 光ヘッドは、光ディスク７からの反射光束１３を多分割して受光する素子８と、検出された信号を演算することによりトラッキング誤差信号を得る演算部１０、１１、１２を有する。光検出器において、情報トラックと光学的に対応する方向と平行な分割線９ａと、分割線９ａと直交し、光軸に関して対称に配置された分割線９ｂ、９ｃを設け、分割線９ｂ、９ｃの内側に反射光束の一部を遮蔽する領域を設ける。こうして反射光束１３を分割して受光し演算することにより、対物レンズの移動と光ディスクの傾きに起因するトラッキング誤差信号のオフセットが低減できる。これにより、簡単な構成の光検出器と演算部を用いてトラッキング誤差信号のオフセットが少ない光学ヘッドを提供する。

Description

【発明の詳細な説明】 光学ヘッド 発明の属する技術分野 本発明は、光ディスクなどの情報記録媒体に光学的に情報を記録、再生または 消去する光学ヘッドに関するものである。 背景技術 従来から、光学ヘッドにおけるトラッキング誤差信号検出に関する技術につい ての報告は数多くなされている。代表的な技術の１つとして、いわゆるプッシュ プル方式が広く一般に知られ、実用化されている。 以下にプッシュプル方式の光学ヘッドについて説明する。この光ヘッドにおい て、光源より発せられた光は、対物レンズにより光ディスクの情報記録面上に集 光され、微小光スポットを形成する。この面上には、情報トラックの連続溝が螺 旋状に形成されている。光ディスクからの反射光は、分割線により区分された２ つの受光領域を有する２分割光検出器に入射する。図１〜図３において、左側に ２分割光検出器が示される。２つの受光領域での２つの光検出信号は差動増幅さ れてトラッキング誤差信号が得られる。この信号に対応して対物レンズの位置を 制御してトラッキングが制御される。微小光スポットのフォーカス制御がなされ ているときには、微小光スポットと情報トラックの連続溝との位置ずれに応じて 、連続溝による光の回折の影響で、反射光束の光量分布に変化が生じる。通常の 光ディスクと光ヘッドを用いると、光検出器上での反射光束の光量分布は、連続 溝による回折光の０次光と、＋１次光および−１次光との干渉によって説明でき ることが知られている。図１〜図３における円状の光束の中の２つの斜線部は、 その干渉領域を示しており、これら２つの領域の光量が連続溝と微小光スポット との位置ずれに応じて非対称となるため、差動信号がトラッキング誤差信号とな る。 この従来の光学ヘッドは、簡単な構成でトラッキング誤差信号を検出すること が可能である。しかしながら、目標とする情報トラックに追随するための対物レ ンズの移動あるいは光ディスクの傾きによって、トラッキング誤差信号にオフセ ットが生じるという問題点を有している。以下に、この問題点について説明する 。図１〜図３は、３つの場合における２分割光検出器上の光束の位置と、そのと き得られるトラッキング誤差信号を示す。図の右側のグラフの横軸Ｘ’はトラッ クと微小光スポットの中心との相対位置を示しており、このトラッキング誤差信 号は、フォーカス制御が動作しているときに、微小光スポットが情報トラックを 横断したときに生じる波形を模したものである。図１は、対物レンズが基準とす るＸ＝０の位置にある場合を示す。光束は分割線に関して対称に位置するため、 トラッキング誤差信号は、基準電圧に対して対称に変化するオフセットのない波 形となる。しかし、図２に示すように、対物レンズがＸ方向（図では＋の向き） に移動した場合、光検出器上の光束の位置が移動し、分割線に関する光量分布の 対称性が崩れるため、トラッキング誤差信号に基準電圧に対して＋方向のオフセ ットが加わる。トラッキング誤差信号の正の最大電圧をＡ、負の最大電圧をＢと すると、（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）で表される値が２０％を越えると、一般にトラ ッキングの制御性が低下する。 さらに、光ディスクが光検出器に対してθ方向に傾いたとき、光検出器上の光 束の光量分布は非対称となる。図３は対物レンズがθ方向の−の向きに傾いた場 合を示す。この場合にも２分割光検出器上の光束の位置が移動するため、光ディ スクの傾きはオフセット発生の原因となるが、この場合にはさらに、微小スポッ トが情報トラックの中心にある場合であっても、光束の斜線部で表される左右の 干渉領域が非対称になり、トラッキング誤差信号にオフセットが生じる。従って 、光ディスクがθ方向の＋向きに傾いている状態で対物レンズがＸ方向の＋向き に移動すると、トラッキング誤差信号に含まれるオフセットは加算的に悪化する 。情報トラックの中心とトラッキング誤差信号が０となる位置のずれをオフトラ ックと呼ぶと、一般の光ディスクにおいて前記オフトラックが許容される範囲は ０.１μm程度である。光学ヘッドにおいて安定なトラッキング制御が必要とされ る範囲は一般には、対物レンズの移動は２００μm程度、光ディスクの傾きは１ ° 程度である。しかし、従来のプッシュプル方式では、Ｘの値が１００μm且つθ 方向の傾きが０.５°のとき、（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）の値が３５％に、オフト ラックが０.１２μmになり、両方の値が許容範囲を超えてしまう。 このような特性上の問題点を有するプッシュプル方式の光学ヘッドを搭載した 従来の光ディスク再生装置では、目標情報トラックへの高速検索や、大きな偏心 、例えば１００μｍ以上の偏心、を有する光ディスクに対応するために、光学ヘ ッドを高速かつ高精度に移動可能な光学ヘッド搬送手段を必要とする。このため 、簡単な構成の光学ヘッドを用いているが、光ディスク再生装置としては高価な ものになってしまうという問題があった。また、そのような光学ヘッド搬送手段 は、高速かつ高精度を要求されるので、外部からの衝撃や振動に対する許容度を 大きくすることが容易でない。このため、持ち運び可能な小型の光ディスク再生 装置にはプッシュプル方式の光学ヘッドを適用し難いという問題があった。 本発明は、以上のような問題点を解決するためになされたものであり、プッシ ュプル方式の利点であった光学ヘッド構成の簡単さを保ちながら、この方式の欠 点であるトラッキング方向への対物レンズの移動と光ディスクの傾きに伴うトラ ッキング誤差信号のオフセットを低減することによって、対物レンズの移動と光 ディスクの傾きに対する許容度の大きい光学ヘッドを提供することを目的とする 。 発明の概要 本発明の１つの見地では、光学ヘッドは、光源と、光源からの光を集光する光 学系と、情報記録媒体に微小光スポットを形成するように光学系を制御するフォ ーカス制御手段と、情報記録媒体からの反射光束を複数の光束に分割して受光す る受光手段と、分割された複数の光束について受光手段により検出された信号を 演算してトラッキング誤差信号を得る演算手段と、トラッキング誤差信号に基づ いて光学系を制御し、情報記録媒体上に形成された情報トラックに微小光スポッ トを追随させるトラッキング制御手段とを備える。受光手段は、第１の分割線と 、第１の分割線に対して対称に配置された（好ましくは反射光束の内、情報トラ ックから回折された０次と１次の回折光が重なる領域の一部を遮蔽する）少なく と も一つの遮光領域とによって複数に分割された光束を各々受光する。情報記録媒 体上に設置される場合、第１の分割線は、情報トラックと光学的に対応する方向 と平行に設定する。こうして、光ディスクの傾きの影響を大きく受けた光量分布 となる領域を遮蔽領域により除いて、反射光束を複数に分割して受光する。した がって、光ディスクの傾きに起因するトラッキング誤差信号のオフセットを低減 することができる。 好ましくは、受光手段において反射光束の一部を遮蔽する遮蔽領域は、第１の 分割線に関して対称であり、遮蔽領域の、第１の分割線と同方向の幅Ｖは、光束 径をＤ、開口数をＮＡ、波長をλ、情報トラックピッチをｄとすると、 を満たすように設定される。このように遮光領域の幅Ｖを設定して光束を分割し て受光すると、トラッキング誤差信号の信号光量を十分に確保しつつ、光ディス クの傾きの影響を大きく受けた光量分布となる領域を遮蔽できる。このため、光 ディスクの傾きによる影響の少ないトラッキング誤差信号が得られる。また、遮 光領域を対物レンズの移動方向と平行に設けると、対物レンズの移動に伴う反射 光束の移動があっても同様の効果が得られる。 本発明の他の見地では、受光手段において、光束は、さらに、第１の分割線と 交差し光軸に関して対称的に設けた第２と第３の分割線により分割され、また、 遮光領域は、第２と第３の分割線の間に設けられる。こうして、受光手段は、反 射光束をたとえば６つの光束に分割する。第２と第３の分割線を設けて反射光束 を分割すると、受光手段の受光する光束は、反射光束の０次光と１次光の干渉の 影響が大きい領域と小さい領域に分離できる。このため、反射光束の移動によっ て生じるトラッキング誤差信号のオフセットを選択的に補正することができる。 ここで、好ましくは、第２と第３の分割線の間隔Ｕは、光束径をＤ、開口数をＮ Ａ、波長をλ、情報トラックピッチをｄとすると を満たすように設定する。このように第２と第３の分割線を配置すると、第２と 第３の分割線の外側に反射光束の干渉領域がほとんど、あるいは全く含まれない 。したがって、光ディスクの傾きによる影響の少ない、反射光束の移動に対応し た信号のみを選択的に取り出すことができ、反射光束の移動によって生じるオフ セットの補正に有利である。 本発明のさらに別の見地では、受光手段の遮光領域は、第１の分割線の両側に 設けられる第１の遮光部分と、第１の遮光部分の外側（光束の周辺部）を遮蔽す る第２と第３の遮光部分とからなる。第２と第３の遮光部分は、第１の分割線に 関して対称に配置される。第２と第３の遮光部分を設けることにより、反射光束 が移動した場合でも、トラッキング誤差信号の検出領域は第１の分割線から等距 離までに制限される。このため、光束の移動によって生じる信号のオフセット量 が小さくなり、そのオフセット補正量を小さくすることができる。好ましくは、 第２と第３の遮光領域の境界線の間隔Ｗは、反射光束の分割位置での光束の片側 最大移動量をａとしたとき、 を満たすように設定する。ここに、Ｄは光束径である。 本発明の光学ヘッドの１つの効果は、対物レンズのトラッキング方向の移動や 、情報記録媒体である光ディスクなどの傾きによって生じるトラッキング誤差信 号のオフセットが少ない光学ヘッドを簡単な構成で実現することができることで ある。 図面の簡単な説明 図１は、対物レンズが基準位置にあり、光ディスクの傾きがない場合における プッシュプル方式の光検出器上の光束の位置と、トラッキング誤差信号を示す図 である。 図２は、対物レンズがＸ方向の＋向きに移動した場合におけるプッシュプル方 式の光検出器上の光束の位置と、トラッキング誤差信号を示す図である。 図３は、対物レンズが基準位置で光ディスクがθ方向の−側に傾いた場合にお けるプッシュプル方式の光検出器上の光束の位置と、トラッキング誤差信号を示 す図である。 図４は、本発明の第１の実施の形態による光学ヘッドの構成を示す図である。 図５は、本発明の第１の実施の形態による光検出器の光束分割の説明図である 。 図６は、対物レンズが基準位置にあり、光ディスクの傾きがない場合における 光検出器上の光束の位置を概念的に示す図である。 図７は、対物レンズがＸ方向の＋向きに移動した場合における光検出器上の光 束の位置を概念的に示す図である。 図８は、対物レンズが基準位置で光ディスクがθ方向の−側に傾いた場合にお ける光検出器上の光束の位置を概念的に示す図である。 図９は、種々の条件の下での本発明の第１の実施の形態の光学ヘッドにおける オフトラックを示すグラフである。 図１０は、種々の条件の下での本発明の第１の実施の形態の光学ヘッドにおけ る（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）の値を示すグラフである。 図１１は、本発明の第２の実施の形態による光検出器の光束分割の説明図であ る。 図１２は、本発明の第２の実施の形態の変形例の光検出器の光束分割の説明図 である。 図１３は、本発明の第２の実施の形態の他の変形例の光検出器の光束分割の説 明図である。 図１４は、本発明の第３の実施の形態による光学ヘッドの光束分割の説明図で ある。 図１５は、本発明の第３の実施の形態による光検出器の光束分割の説明図であ る。 図１６は、本発明の第３の実施の形態の変形例の光検出器の光束分割の説明図 である。 発明の実施の形態 以下、本発明の光学ヘッドの好適な実施の形態について図面を参照しながら詳 しく説明する。なお、図面において、同じ参照記号は同じかまたは同等のものを さす。 第１の実施の形態 図４は、本発明の第１の実施の形態による光学ヘッドを示す。この光学ヘッド において、対物レンズ５が、情報記録媒体である光ディスク７に面して位置され る。光ディスク７上には情報トラックである連続溝が螺旋状に形成されており、 この連続溝の接線方向は、図４では紙面に垂直方向である。アクチュエータ６は 、フォーカス制御部１４とトラッキング制御部１５により制御され、対物レンズ ５をＸとＹ方向に移動させる。ここにＸ方向は、トラックを横切る方向であり、 Ｙ方向は、トラックに垂直な方向である。対物レンズ５と多分割光検出器８の間 に、光ヘッドの光軸１にそって、光軸と４５°の角度で２つのハーフミラー３、 ４が配置される。光源２は、光軸１と離れて第１のハーフミラー３の横に位置さ れる。光源２から発生される光ビームは、第１のハーフミラー３により反射され て対物レンズ５に入射する。こうして光学系により集光された光ビームは、光デ ィスク７上に微小光スポットを形成する。光ディスク７からの反射光は、対物レ ンズ５と第１のハーフミラー３をとおり、第２のハーフミラー４で２つの光束に 分離される。ハーフミラー４で反射した一方の光束は、フォーカス制御部１４に フォーカス誤差信号として入射する。フォーカス制御手段としてのフォーカス制 御部１ ４は、この入射光に対応して、光ディスク７に形成された情報トラックに微小光 スポットを追随させる。すなわち、フォーカス制御部１４は、面ぶれなどによっ て生じるフォーカス誤差信号を検出し、光ディスク７の情報記録面に微小光スポ ットが形成されるように、フォーカス誤差信号に応じてアクチュエータ６を制御 し、対物レンズ５をＹ方向の＋または−の向きに移動させる。また、透過した他 方の光束は、光検出器８に入射する。光検出器８については後で詳細に説明する が、多分割光検出器８で分割された光束を各々受光して得られた複数の出力信号 は、演算回路である差動アンプ１０、１１、１２をへて、トラッキング制御手段 としてのトラッキング制御部１５に入力される。なお、図４においては、光検出 器８からの複数の出力信号と差動アンプ１０、１１、１２との接続を説明するた めに、この点に関して、光検出器８を光軸側からみた図をも示している。トラッ キング制御部１５は、フォーカス制御の動作後に、トラッキング誤差信号に応じ て情報トラックの連続溝の中心に微小光スポットを導くようにアクチュエータ６ を制御し、対物レンズ５を光ヘッドの光軸１を基準としてＸ方向の＋と−の向き に移動させる。なお、この光学ヘッドは、さらにフォーカス信号検出部、情報信 号検出部などを有するが、ここでは図示と説明を省略する。なお、この実施の形 態を請求の範囲の記載と対比すると、ハーフミラー３、４と対物レンズ５が請求 の範囲の光学系に相当し、光検出器８と差動アンプ１０、１１、１２が請求の範 囲のトラッキング誤差信号を得る手段に相当する。また、アクチュエータ６は、 フォーカス制御手段とトラッキング制御手段に含まれる。 次に、図５に示す本実施形態の多分割光検出器８について説明する。この光検 出器８は、長方形の受光領域を備え、この受光領域は、光検知器８に入射する光 束１３より広い。この受光領域において、反射光束を複数の光束に分割するため 、図において縦方向に受光領域を２分する直線状の分割線９ａが設けられ、さら に、分割線９ａと直交し、光軸に関して上下に対称に配置された分割線９ｂ、９ ｃが設けられる。分割線９ａは、情報トラックと光学的に対応する方向と平行で ある。さらに、反射光束１３の一部を遮蔽する遮光領域８ｉが、２つの分割線９ ｂ、９ｃの内側に分割線９ａと直交する方向に設けられる。遮蔽領域８ｉは、第 １の分 割線９ａに対して対称に配置され、反射光束１３の内、情報トラックから回折さ れた０次光と１次光が重なる領域の一部を遮蔽する。この第１、第２および第３ の分割線９ａ、９ｂ、９ｃおよび遮光領域８ｉにより、光検出器８の受光領域は 、８個の分割領域８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅ、８ｆ、８ｇ、８ｈに区分され る。なお、領域８ｃ，８ｅは、つながった一つの領域である必要はなく、遮光領 域８ｉの形状によっては２つ以上の領域に分けてもよい。図５では２つの領域に 分割している。領域８ｄ、８ｆについても同様である。 このように、光ディスクからの反射光束は、第１、第２および第３の分割線９ ａ、９ｂおよび９ｃにより、遮光領域８ｉを除くと６つの領域に分割される。第 １の分割線９ａを上下方向に見たとき、左上を第１の領域８ａ、右上を第２の領 域８ｂ、中央の左を第３の領域８ｃ，８ｅ、中央の右を第４の領域８ｄ，８ｆ、 左下を第５の領域８ｇ、右下を第６の領域８ｈとする。これらの領域に入射した 光束は次のように演算される。第１と第５の領域８ａ，８ｇを通過した光束の和 と第２と第６の領域８ｂ，８ｈを通過した光束の和とを各々検出した信号の差動 信号と、第３の領域８ｃ，８ｅと第４の領域８ｄ，８ｆを通過した光束から各々 検出される信号の差動信号とを求め、次に両者の差動信号を求めて、トラッキン グ誤差信号とする。 演算について具体的に説明すると、図４に示すように、第１と第７の受光領域 ８ａ、８ｇは、差動アンプ１０の−端子に接続され、第２と第６の受光領域８ｂ 、８ｈは、差動アンプ１０の＋端子に接続される。一方、第３の受光領域８ｃ、 ８ｅは、差動アンプ１１の−端子に接続され、第４の受光領域８ｄ、８ｆは、差 動アンプ１１の＋端子に接続される。さらに、両差動アンプ１０、１１の出力信 号は、第３の差動アンプ１２の−端子と＋端子に接続され、差動アンプ１２の出 力信号（トラッキング誤差信号）は、トラッキング制御部１５に入力される。こ うして、図４に示す結線による加算により、各領域の名前８ａ〜８ｆをその領域 の検出光量とし、差動アンプ１０、１１のゲインをＧ１、Ｇ２とすると、次の量 ＴＥが第３の差動アンプ１２に入力される。 ＴＥ＝Ｇ１×（８ａ＋８ｇ−８ｂ−８ｈ） −Ｇ２×(８ｃ＋８ｅ−８ｄ−８ｆ) （５） （ここで、各領域の名前８ａ〜８ｆはその領域の検出光量を表わす。）すなわち 、受光領域８ａと８ｇの信号の和と、受光領域８ｂと８ｈの信号の和とがゲイン Ｇ１の差動アンプ１０で差動増幅され、受光領域８ｃと８ｅの信号の和と、受光 領域８ｄと８ｆの信号の和とがゲインＧ２の差動アンプ１１で差動増幅される。 さらに、差動アンプ１２により差動アンプ１０、１１の出力信号の差ＴＥが演算 されてトラッキング誤差信号が得られ、トラッキング制御部１５に導かれる。 図６〜図８は、３つの場合における検出器８上の光束１３を示す。ここで、図 ６は、対物レンズ５が基準位置にあり、光ディスク７の傾きがない場合を示し、 図７は、対物レンズ５がＸ方向の＋向きに移動した場合を示し、図８は、対物レ ンズ５が基準位置で光ディスク７がθ方向の−側に傾いた場合を示す。図６〜図 ８において、光束１３の中の２つの斜線部１３ａ、１３ｂは、光ディスク７の情 報トラックから回折された０次と＋１次と−１次の回折光が重なる領域を示す。 図６の場合、光束１３は分割線９ａに関して対称に位置するため、差動アンプ １２の出力信号はオフセットのないトラッキング誤差信号となる。一方、図７の 場合、光束１３が右方向に移動しているため分割線９ａに関する対称性は崩れ、 各領域に含まれる光束１３の面積は、領域８ｂ、８ｄ、８ｆ、８ｈが増え、領域 ８ａ、８ｃ、８ｅ、８ｇが減る。トラッキング誤差信号として検出すべき光束の 光量分布変化は干渉領域１３ａ、１３ｂに現れるため、この干渉領域１３ａ、１ ３ｂを主に含む領域８ｃ、８ｅと８ｄ、８ｆの光量差が問題となる。これらの領 域では、干渉領域１３ａ、１３ｂの光量差とは別に、光束１３の移動により領域 に含まれる０次光領域の面積が変わるために、オフセットが生じる。一方、８ａ 、８ｂ、８ｇ、８ｈの領域は主に０次光が入射する領域であり、光束の移動によ る対称性の変化が現れている。従って、上述の信号ＴＥ ＴＥ＝Ｇ１×(８ａ＋８ｇ−８ｂ−８ｈ) −Ｇ２×(８ｃ＋８ｅ−８ｄ−８ｆ) （５） において、補正ゲインＧ１、Ｇ２を適当な値に設定すると、光束の移動によるオ フセットが選択的に補正される。 図８の場合、光ディスク７が傾いているために、干渉領域１３ａ、１３ｂの中 に光ディスク７の傾きに対応した光量差が発生する領域１３ｃ、１３ｄが生じる 。しかし、この領域１３ｃ、１３ｄは遮蔽領域８ｉで遮蔽されているため、トラ ッキング誤差信号への影響は少ない。またトラッキング方向と平行に遮蔽領域８ ｉを設けているので、対物レンズ５の移動がある場合にもこの効果は変わらない 。 図９は、前述したオフトラックの値を種々の条件の下で数値計算により求めた グラフであり、本実施例の光ヘッドを従来の２分割プッシュプル方式を用いた光 学ヘッドの場合と比較する。オフトラックとは、光学ヘッドがトラック中心から 移動したとき、ゼロトラッキング誤差信号の位置の、トラック中心からの移動で ある。また、図９は、次式の値の数値計算の結果を示すグラフである。 （Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ） （４） ここで、Ａは、トラッキング誤差信号の正の最大電圧、Ｂは、負の最大電圧であ る。縦軸はラジアル方向の対物レンズ５の移動０.３３ｍｍと光ディスク７の傾 き１°とを組み合わせた４つの条件を示している。また、「ＯＬシフト」は対物 レンズ５の移動を、「傾き」は光ディスク７の傾きを意味している。また、図９ と図１０では、本実施形態による結果を「発明」として示し、２分割プッシュプ ル方式の結果を「ＰＰ」として示している。 計算条件は、次のとおりである。光ディスク７の情報トラックの連続溝の幅は １.１μｍ、深さは１００ｎｍ、ピッチは１.６μｍ、光学ヘッドの対物レンズ５ の焦点距離は４ｍｍ、開口数は０.４５、光源１の波長は７８０ｎｍである。多 分割検出器８による光束分割の割合は、Ｕ／Ｄ＝０.８２、Ｖ／Ｄ＝０.２１、Ｗ ／Ｄ＝０.７９、ゲイン比Ｇ２／Ｇ１＝２.８とした。いずれの場合も、この実施 の形態の結果が従来方式に比べてオフトラック、式（４）の（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋ Ｂ）の値ともに低い値に抑えられている。すなわち、光ディスクの傾き１°、対 物レンズの移動量０.３３ｍｍという実用的な値の組合せに対しても、オフトラ ック０.１μm以下、（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）の値が２０％以下という条件を、十 分な余裕を持って満たしていることがわかる。 以上に説明したように、この光検出器８では、領域１３ｃ、１３ｄを覆う遮光 領域８ｉを設けることにより、光ディスク７の影響が抑制される。さらに、第２ と第３の分割線９ｂ、９ｃを設けて反射光束を分割する。こうして分割された光 束について、第１、第２、第５および第６の領域８ａ、８ｂ、８ｇ、８ｈの信号 に所定の係数を乗じて第３と第４の領域８ｃ、８ｄ、８ｅ、８ｆの信号とともに 所定の演算を行うことにより、反射光束１３の移動によって生じるトラッキング 誤差信号のオフセットを補正することができる。 好ましくは、第２と第３の分割線９ｂ、９ｃは次のように設定される。第２と 第３の分割線９ｂ、９ｃの間隔Ｕは、光束径をＤ、第２と第３の分割線９ｂ、９ ｃの間隔をＵ、開口数をＮＡ、波長をλ、情報トラックピッチをｄとしたとき、 次の式を満たす。 第２と第３の分割線９ｂ、９ｃについての式（２）の条件は、第１、第２、第５ および第６の領域８ａ、８ｂ、８ｇ、８ｈに反射光束１３の干渉領域１３ａ、１ ３ｂがほとんどまたは全く含まれないように定められる。こうして、反射光束１ ３の移動に対応した信号のみを選択的に取り出すことができ、反射光束１３の移 動によって生じるオフセットの補正に有利である。第２と第３の分割線９ｂ、９ ｃの間隔Ｕを式（２）よりも広げると、補正のための信号が小さくなりすぎると いう欠点がある。また、間隔Ｕを式（２）よりも狭くすると、補正のための信号 に含まれる反射光束の干渉領域１３ａ、１３ｂの影響が大きくなり、トラッキン グ誤差信号の品質を劣化させる。 また、好ましくは、遮光領域８ｉの、第１の分割線９ａと同方向の幅Ｖは、光 束径をＤ、開口数をＮＡ、波長をλ、情報トラックピッチをｄとすると、次の式 を満たすように設けられる。 遮光領域８ｉについての式（１）の条件は、トラッキング誤差信号の信号光量を 十分に確保しつつ、光ディスク７の傾きの影響を大きく受けた光量分布となる領 域を遮蔽するように定められる。式（１）を満たすように遮光領域８ｉを設けて 光束を分割して受光すると、光ディスク７の傾きによる影響の少ないトラッキン グ誤差信号が得られる。遮光領域８ｉの幅Ｖを式（１）よりも広げるとトラッキ ング誤差信号が小さくなりすぎるという欠点がある。また、幅Ｖを式（１）より も狭くするとトラッキング誤差信号に含まれる反射光束の領域１３ｃ、１３ｄの 影響が大きくなり、トラッキング誤差信号の品質を劣化させる。また、遮光領域 ８ｉを対物レンズ５の移動方向と平行に設けると、対物レンズ５の移動に伴う反 射光束１３の移動があっても同様の効果が得られる。 なお、本実施形態では第１の遮光領域８ｉを長方形としたが、実質的に同等な 領域であれば、前記第１の遮光領域は２つの台形の上底を張り合わせたような形 状であっても、境界線が曲線であってもかまわない。また、第１の遮光領域は分 断された２つ以上の領域であってもよい。また、第２と第３の分割線は、第１の 分割線とほぼ垂直であれば、曲線であってもよい。 第２の実施の形態 図１１は、本発明の第２の実施の形態における多分割光検出器１０８の光束分 割を示した説明図である。この実施の形態の第１の実施の形態との違いは多分割 光検出器１０８の光束分割のみである。光学ヘッドの構成と動作は第１の実施の 形態と同様であるので説明を省略する。図１１と図５の違いは、第２と第３の分 割線より内側に光束の周辺部を遮蔽する領域を設けたことである。 この光検出器１０８において、図５に示す光検出器８と同様に、図において縦 方向に光束を２分する分割線１０９ａ、および、分割線１０９ａと直交し、光軸 に関して上下に対称に配置された分割線１０９ｂ、１０９ｃを設ける。分割線１ ０９ａは、情報トラックと光学的に対応する方向と平行である。さらに、分割線 １０９ｂ、１０９ｃの内側に分割線１０９ａと直交する方向に、反射光束の一部 を遮蔽する第１の遮光領域１０８ｉを設けて、光束を遮蔽するとともに、反射光 束１３をさらに分割する。また、第２と第３の遮光領域１０８ｊと１０８ｋが、 第２と第３の分割線１０９ｂ、１０９ｃより内側に、光束１３の、第１の分割線 １０９ａに関して反対側の周辺部を遮蔽するように設けられる。第２と第３の遮 光領域１０８ｊ、１０８ｋは、第１の分割線１０９ａに関して対称に配置される 。図１１に示す例では、第２と第３の遮光領域１０８ｊ、１０８ｋは、第１の分 割線に平行な境界線の外側を占め、第１の遮光領域１０８ｉは、境界線に接する 。この第１、第２および第３の分割線１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃと、第１、 第２および第３の遮光領域１０８ｉ、１０８ｊ、１０８ｋとにより、受光領域は 、８個の分割領域１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄ、１０８ｅ、１０８ ｆ、１０８ｇ、１０８ｈに区分される。このように光束を分割するので、反射光 束１３が移動した場合でも、トラッキング誤差信号の検出領域は第１の分割線９ ａから左右に等距離の範囲に制限される。このため、光束の移動によって生じる 信号のオフセット量を低減でき、式（５）における補正係数Ｇ１／Ｇ２を小さく できる。補正係数が小さくなると、その値の最適値からのずれに対する許容量が 大きくなるため、補正係数の設定が容易になる。 好ましくは、光束の片側最大移動量をａとしたとき、第２と第３の遮光領域１ ０８ｊ、１０８ｋの内側境界線の間隔Ｗは、次の式を満たすように設けられる。 ここに、Ｄは光束径である。 遮光領域１０８ｊ、１０８ｋの間隔Ｗを式（３）よりも広げると、光束の移動に より影響を受けない部分を十分に遮蔽できないので、補正の量が大きくなるとい う欠点がある。また、間隔Ｗを式（３）よりも狭くすると補正のための信号が少 なくなるという欠点がある。 なお、第１の実施の形態の場合と同様に、好ましくは、第１の遮光領域１０８ ｉの、第１の分割線１０９ａと同方向の幅Ｖは、光束径をＤ、開口数をＮＡ、波 長をλ、情報トラックピッチをｄとすると、次の式を満たすように設けられる。 また、本実施形態では、第２と第３の遮光部分１０８ｊ、１０８ｋは、第１の 遮光部分１０８ｉとの各々直線状の境界線を有する連続した領域としたが、実質 的に同等な領域であれば、この境界線は曲線であってもよいし、各々２つ以上の 領域に分かれていてもよい。 図１２は、第２の実施の形態の変形例の光検出器の光束分割を示す。図１１に 示した例と同様に、第１の遮光領域１０８ｉの他に、光束の周辺を遮蔽する第２ と第３の遮光領域１０８ｊ'と１０８ｋ'が、第２と第３の分割線１０９ｂ、１０ ９ｃより内側に設けられる。しかし、第２と第３の遮光領域１０８ｊ'と１０８ ｋ'は、第１遮光領域１０８ｉとは不連続である。この例では、反射光束は６つ に分割されることになる。光束の周辺部を遮光するので、光束の移動によって生 じる信号のオフセット量を低減でき、式（５）における補正係数Ｇ１／Ｇ２の設 定が容易になる。 図１３は、第２の実施の形態の他の変形例の光検出器の光束分割を示す。図１ １に示した例と同様に、第１の遮光領域１０８ｉに連続して、光束の周辺を遮蔽 する第２と第３の遮光領域１０８ｊ"と１０８ｋ"が、第２と第３の分割線１０９ ｂ、１０９ｃより内側に設けられる。しかし、第２と第３の遮光領域１０８ｊ" と１０８ｋ"の巾は、図１０に示した例とは異なり、第１遮光領域１０８ｉに接 する部分では第１遮光領域１０８ｉと同じであるが、しだいに増加し、受光領域 の境界では第２と第３の境界線１０９ｂと１０９ｃの間隔になる。この変形例も 、 光束の周辺部を遮光するので、光束の移動によって生じる信号のオフセット量を 低減でき、式（５）における補正係数Ｇ１／Ｇ２の設定が容易になる。 第３の実施の形態 図１４は、本発明の第３の実施の形態における光ヘッドの構成を示し、図１５ は、本実施形態の多分割光検出器２０８の光束分割を説明する。この実施の形態 の第１の実施の形態との違いは多分割光検出器２０８の光束分割と信号の演算の みである。光学ヘッドの構成と動作は、その他の点では第１の実施の形態と同様 であるので説明を省略する。光検出器２０８による光束は、第１実施形態の光検 出器８の場合より簡単である。 光検出器２０８の長方形受光領域において、分割線２０９が光束を縦方向に２ 分する。分割線２０９は、情報トラックと光学的に対応する方向と平行である。 さらに少なくとも１つの遮光領域２０８ｅが、この分割線２０９に対して対称に 配置され、反射光束のうち、情報トラックから回折された０次と１次の回折光が 重なる領域１３ａ、１３ｂの中の、光ディスク７の傾きにより影響される領域１ ３ｃ、１３ｄを遮蔽する。こうして、光検出器２０８の受光領域は、分割線２０ ９により分割されるとともに、さらに分割線２０９に対称的な遮光領域２０８ｅ を設けて、４つの領域２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃ、２０８ｄが形成される。 なお、領域２０８ａ，２０８ｃは、つながった一つの領域である必要はなく、 遮光領域２０８ｅの形状によっては２つ以上の領域に分けてもよい。図１５では ２つの領域に分割している。領域８ｂ、８ｄについても同様である。これらの領 域の信号の演算において、第１領域の２つの領域２０８ａ、２０８ｃは、差動増 幅器２１０の−端子に結合され、第２領域の２つの領域２０８ｂ、２０８ｄは、 ＋端子に結合される。差動増幅器２１０の出力信号は、トラッキング誤差信号と してトラッキング制御器１５に送られる。 このように反射光束１３を分割すると、領域１３ｃ、１３ｄが覆われるので、 光ディスク７の傾きによって生じるトラッキング誤差信号のオフセットを低減で きる。このため、光束の移動が小さく、オフセット発生の原因として光ディスク ７の傾きが支配的であるような条件下では、安定なトラッキング制御が可能な光 学ヘッドが実現できる。 第１実施形態におけるように、好ましくは、遮光領域２０８ｅの、分割線２０ ９と同方向の幅Ｖは、光束径をＤ、開口数をＮＡ、波長をλ、情報トラックピッ チをｄとすると、次の式を満たすように設けられる。 遮光領域２０８ｅについての式（１）の条件は、トラッキング誤差信号の信号光 量を十分に確保しつつ、光ディスク７の傾きの影響を大きく受けた光量分布とな る領域を遮蔽するように定められる。式（１）を満たすように遮光領域２０８ｅ を設けて光束１３を分割して受光すると、光ディスク７の傾きによる影響の少な いトラッキング誤差信号が得られる。また、遮光領域２０８ｅを対物レンズ５の 移動方向と平行に設けると、対物レンズ５の移動に伴う反射光束１３の移動があ っても同様の効果が得られる。 なお、遮光領域は、第２実施形態のように、複数の領域、すなわち、分割線１ ０９と直交する方向に、反射光束の一部を遮蔽する第１の遮光領域と、光束の周 辺部を遮蔽する第２と第３の遮光領域からなっていてもよい。この第２と第３の 遮光領域は、分割線１０９に関して対称に配置される。このとき、第２と第３の 遮光領域の間隔Ｗは、式（３）を満足するように設定する。 図１６は、第３の実施の形態の変形例の光検出器の光束分割を示す。図１５に 示した例と異なり、遮光領域は、分離された２つの領域２０８ｅ'と２０８ｆ'か らなる。これらは、分割線２０９に関して対称的に両側に設けられる。遮光領域 ２０８ｅ'、２０８ｅ"は、反射光束のうち、回折光が重なる領域１３ａ，１３ｂ のうち光ディスク７の傾きにより影響される領域を遮蔽できる。このため、光デ ィスク７の傾きによって生じるトラッキング誤差信号のオフセットを低減できる 。 なお、第１と第２の実施形態において示した例においても、同様に、遮光領域８ ｉ、１０８ｉを分離された２つの部分から構成してもよい。 以上に説明した実施の形態において、受光する光束が多分割光検出器８、１０ ８、２０８において分割される。しかし、本発明による光学ヘッドは、光検出器 の代わりに、光路中に置かれた光束分岐光学素子であってもよい。例えば光学素 子は複数の部分に分割される回折格子を有する回折素子または多数のプリズムを 平面的に配した素子である。 また、上述の実施の形態では、光ディスク７の情報トラックが連続溝であった 。しかし、差動アンプ１０、１１、１２、２１０とトラッキング制御部１５が適 切なローパスフィルターの特性を有していれば、ピット列からなる情報トラック についても同様にオフセットの少ないトラッキング誤差信号が得られる。 なお、本発明はその実施形態について添付の図面を参照して充分に説明された が、当業者にとって明らかなように、本願発明は上述の実施形態に限定されず、 本願発明の種々の変形が可能である。それらの変形は、請求の範囲に記載された 発明の範囲内で本発明に含まれる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年９月１１日 【補正内容】 請求の範囲 １． 光源（２）と、光源からの光を集光する光学系と、光学系を制御して情報 記録媒体上に光スポットを形成するフォーカス制御器（14）と、情報記録媒体か らの反射光束（13）における複数の光束部分を検出する受光手段（208）と、受 光手段により検出された複数の光束部分の信号を演算してトラッキング誤差信号 を出力する演算手段と、トラッキング誤差信号に基づいて光学系を制御し、情報 記録媒体上に形成された情報トラックに光スポットを追随させるトラッキング制 御器（15）とを備え、前記の受光手段により検出される複数の光束部分の間の境 界が、情報トラックの方向にそった第１の分割線（209）により定められ、少な くとも１つの遮光領域（208e、208i'、208i"）が、光束（13）の中心を通り第１ の分割線に垂直な第２の線に対称的に配置されることを特徴とする光学ヘッド。 ２． 前記の受光手段は、複数の受光領域を有する受光素子を備えることを特徴 とする請求項１に記載された光学ヘッド。 ３． 前記の受光手段は、複数の部分に分割される回折格子を有する光学素子を 備え、この回折格子が光束を複数の光束部分に分割することを特徴とする請求項 １に記載された光学ヘッド。 ４． 前記の受光手段は、１つの面上に配置され光束を複数の光束部分に分割す る複数のプリズムを有する素子を備えることを特徴とする請求項１に記載された 光学ヘッド。 ５． 前記の少なくとも１つの遮光領域は長方形であることを特徴とする請求項 １〜４のいずれかに記載された光学ヘッド。 ６． 前記の少なくとも１つの遮光領域は、情報トラックから回折された０次と １次の回折光が相互に重なる光束の部分（13a，13b）を遮光する形状を備えるこ とを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載された光学ヘッド。 ７． 前記の受光手段は、第１の分割線（209）と、第１の分割線により２つに 分割される領域の各々を分割しないように第１の分割線に垂直に存在する前記の 少なくとも１つの遮光領域（208i'、208i"）とにより区画された２つの光束部分 を受光することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載された光学ヘッド。 ８． 前記の受光手段は、第１の分割線（209）と、第１の分割線に垂直に存在 する前記の少なくとも１つの遮光領域（208e）とにより区画された４つの光束部 分を受光することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載された光学ヘッド 。 ９． 前記の少なくとも１つの遮光領域の、前記の第１の分割線と同方向の幅Ｖ は、前記の複数の光束部分が受光手段により検出される面における光束径をＤ、 前記の光学系の開口数をＮＡ、波長をλ、情報トラックのトラックピッチをｄと すると、 を満足することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載された光学ヘッド。 １０． 前記の少なくとも１つの遮光領域が、第１の分割線（9a）の両側に存在 する第１遮光部分（108j）と、第１の分割線に関して第１の遮光部分の外側に配 置される第２と第３の遮光部分（108k，108l，108k'，108l'，108k"，108l"）と からなることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載された光学ヘッド。 １１． 前記の第２と第３の遮光部分の内側境界線の間隔Ｗは、前記の複数の光 束部分が前記の受光手段により検出される面における光束の最大移動量をａ、前 記の受光手段により検出される前記の複数の光束部分を含む前記の面における光 束径をＤとしたとき、 を満足することを特徴とする請求項１０に記載された光学ヘッド。 １２． 前記の受光手段は、第１の分割線（209）と、第１の分割線に交差する 第２と第３の分割線（9b，9c）とにより区画される光束部分を受光し、前記の少 なくとも１つの遮光領域が第２と第３の分割線の間に配置されることを特徴とす る請求項１〜６のいずれかに記載された光学ヘッド。 １３． 前記の少なくとも１つの遮光領域は、第１の分割線の両側にある第１の 遮光部分（108j）と、第１の分割線に関して第１の遮光部分の外側に配置される 第２と第３の遮光部分（108k，108l）とからなることを特徴とする請求項１２に 記載された光学ヘッド。 １４． 前記の第２と第３の分割線の間隔Ｕは、複数の光束部分が受光手段によ り検出される面における光束径をＤ、前記の光学系の開口数をＮＡ、波長をλ、 情報トラックのトラックピッチをｄとすると、 を満足することを特徴とする請求項１３に記載された光学ヘッド。 １５． 前記の第２と第３の遮光部分の内側境界線の間隔Ｗは、前記の受光手段 により検出される前記の複数の光束部分を含む面における光束径をＤ、前記の複 数の光束部分が前記の受光手段により検出される前記の面における光束の最大移 動量をａとしたとき、 を満足することを特徴とする請求項１４に記載された光学ヘッド。 １６． 前記の受光手段は、第１、第２および第３の分割線（109a，109b，109c ）と、前記の第１、第２および第３の分割線により囲まれる２つの光束部分の各 々を２つに分割しないように前記の第２と第３の分割線の間に存在する前記の少 なくとも１つの遮光領域（108j，108k，108l，108k'，108l'）とにより区画され る６つの光束部分を受光することを特徴とする請求項１２に記載された光学ヘッ ド。 １７． 前記の少なくとも１つの遮光領域は、第１、第２および第３の分割線に より囲まれる２つの光束部分の各々を２つに分割するように位置し、前記の受光 手段は、第１、第２および第３の分割線（9a，9b，9c）と前記の少なくとも１つ の遮光領域（8i，108j，108k"，108l"）とにより区画される８つの光束部分を受 光することを特徴とする請求項１２に記載された光学ヘッド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．光源と、光源からの光を集光する光学系と、情報記録媒体に微小光スポット を形成するように光学系を制御するフォーカス制御手段と、情報記録媒体からの 反射光束を複数の光束に分割して受光する受光手段と、分割された複数の光束に ついて受光手段により検出された信号を演算してトラッキング誤差信号を得る演 算手段と、トラッキング誤差信号に基づいて光学系を制御し、情報記録媒体上に 形成された情報トラックに微小光スポットを追随させるトラッキング制御手段と を備え、 前記の受光手段は、情報トラックと光学的に対応する方向と平行な第１の分割 線と、第１の分割線に対して対称に配置された少なくとも一つの遮光領域によっ て分割された複数の光束を各々受光することを特徴とする光学ヘッド。 ２．前記の受光手段は、多分割受光素子であることを特徴とする請求項１に記載 された光学ヘッド。 ３．前記の受光手段は、反射光束を複数の光束に分割する光学素子を備えること を特徴とする請求項１に記載された光学ヘッド。 ４．前記の遮光領域は長方形であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれ かに記載された光学ヘッド。 ５．前記の遮光領域は、反射光束の内、情報トラックから回折された０次と１次 の回折光が重なる領域の１部を遮光する形状を備えることを特徴とする請求項１ ないし４までのいずれかに記載された光学ヘッド。 ６．前記の受光手段は、第１の分割線と遮光領域により分割された２つの光束を 受光することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載された光学ヘッド 。 ７．前記の受光手段は、第１の分割線と遮光領域により分割された４つの光束を 受光することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載された光学ヘッド 。 ８．前記の遮光領域の、前記の第１の分割線と同方向の幅Ｖは、光束径をＤ、開 口数をＮＡ、波長をλ、情報トラックピッチをｄとすると、 を満足することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載された光学ヘッド 。 ９．前記の遮光領域は、第１の分割線の両側に設けられる第１の遮光部分と、第 １の分割線に関して第１の遮光部分の外側に設けられる第２と第３の遮光部分と からなることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載された光学ヘッド。 １０．第２と第３の遮光部分の内側境界線の間隔Ｗは、光束径をＤ、光束の片側 最大移動量をａとしたとき、 を満足することを特徴とする請求項９に記載された光学ヘッド。 １１．前記の受光手段は、さらに、前記の第１の分割線と交差し光軸に関して対 称に配置された第２と第３の分割線により分割された複数の光束を受光し、前記 の遮光領域は、前記の第２と第３の分割線よりも内側に設けられることを特徴と する請求項１〜５と８のいずれかに記載された光学ヘッド。 １２．前記の受光手段は、第１、第２および第３の分割線と遮光領域により分割 された６つの光束を受光することを特徴とする請求項１１に記載された光学ヘッ ド。 １３．前記の受光手段は、第１、第２および第３の分割線と遮光領域により分割 された８つの光束を受光することを特徴とする請求項１１に記載された光学ヘッ ド。 １４．前記の第２と第３の分割線の間隔Ｕは、光束径をＤ、開口数をＮＡ、波長 をλ、情報トラックピッチをｄとしたとき、 を満たすことを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれかに記載された光学ヘ ッド。 １５．前記の遮光領域は、第１の分割線の両側に設けられる第１の遮光部分と、 第１の分割線に関して第１の遮光部分の外側に設けられる第２と第３の遮光部分 とからなることを特徴とする請求項１１から１４のいずれかに記載の光学ヘッド 。 １６．第２と第３の遮光部分の内側境界の間隔Ｗは、光束径をＤ、光束の片側最 大移動量をａとしたとき、 を満足することを特徴とする請求項１５に記載の光学ヘッド。