JPS586212B2 - 光学的記録再生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、記録媒体と記録又は再生用光ビームを前記記
録媒体に投射するための光学装置との間隔を一定に保ち
つつ記録又は再生を行うように構成した光学的記録再生
装置に関するものである。

一般に上記のような光学的記録再生装置は、レーザ光等
の光ビームを記録媒体上に収束させた状態で記録又は再
生を行うように構成されている。

ところが、記録媒体（例えばディスク）を完全な平板に
形成することが不可能であるばかりではな．く、記録媒
体の移動（例えば回転移動）によっても上下動が生じ、
ビームを記録媒体上に於いて収束状態に保つことは中々
困難である。

そこで、光ビームの収束に関係する記録媒体と光学装置
（例えば対物レンズ）との間隔の変化を、光ビームの反
射光の変位によって検出し、この検出信号で間隔が常に
一定に保たれるように光学装置又は記録媒体を制御する
ことが考えられる。

この様な場合、例えば、所望の間隔時に反射光が第１と
第２の光電変換素子に等しく投射されて第Ｉごと第２の
光電変換素子から等しい電気信号が出力され、間隔が所
望値からずれると、反射光の照射位置も変化し、第１と
第２の光電変換素子から異なる大きさの電気信号が出力
されるように構成することが望ましい。

このような光学的方法によって間隔を検出すれば、記録
再生用の光源及び光学系を共用することが可能となるた
め、検出機構が簡略化される。

しかし、記録媒体表面のコーティングの不均一やよごれ
等が原因となって場所によって反射率が異なるために検
出出力が変動し、間隔を正確に検出することが出来ない
ことがあった。

本発明は上述の如き欠隔を是正した光学的記録再生装置
を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成することが出来る本発明に係わる光学的
記録再生装置は、記録媒体と記録再生用光ビームを前記
記録媒体に投射するための光学装置との間隔を検出する
ための光ビーム（例えばレーザビーム）を前記記録媒体
に投射する検出用光ビーム投射装置と、前記記録媒体で
反射した前記間隔検出用光ビームの反射光を受けて該反
射光の位置の変化を電気信号の変化に変換する光電変換
装置と前記光電変換装置の出力に基づいて前記間隔の情
報を含んだ間隔検出信号を形成する間隔検出回路と、前
記間隔検出回路から得られる間隔検出信号によって前記
間隔が一定に保たれるように前記光学装置又は前記記録
媒体を制御する間隔制御装置と、前記光電変換装置の出
力に基づいて前記記録媒体の反射率の情報を含んだ反射
率検出信号を形成する反射率検出回路と、前記反射率検
出回路から得られる反射率検出信号によって前記反射光
の強さが一定になるように前記検出用光ビーム投射装置
を制御する光ビーム制御装置とを具備し、前記反射率の
変化に無関係に前記間隔を検出し、前記間隔を一定に保
った状態で前記記録媒体に記録又は再生用光ビームを投
射して記録又は再生を行うように構成されている。

上述の装置によれば、反射率の変化に関係なく、記録媒
体と光学装置との間隔を一定に保つことが可能となり、
常に最適な状態で記録再生を行うことが出来る。

次に、図面を参照して本発明の実施例に付いて述べる。

第１図は本発明の第１の実施例に係わる光学的記録再生
装置を示すブロック図である。

この図面に於いて、１はディスク記録媒体であって、今
、記録済のディスクであるとすれば、信号に対応したピ
ット（溝）が所定のトラック形態に形成され、且つ反射
表面に形成されたものである。

２はモータであって、記録再生時にディスク記録媒体１
を回転するものである。

３はレーザ光源であって、記録媒体１に記録再生用光ビ
ーム及び間隔検出用光ビーム及びトラッキング用光ビー
ムを投射するものである。

レーザ光源３と記録媒体１との間の再生用光ビームの通
路には第１のハーフミラー４と凹レンズ３２と回折格子
３３と第２のハーフミラー５と１／４λ偏光板３４と第
１のミラー６と回動ミラー７と対物凸レンズ８とが配さ
れている。

又間隔検出用光ビームの通路を作るために第２のミラー
９と検出ビーム用凸レンズ１０と第３のミラー１１と第
４のミラー１２と第５のミラー１３とが配されている。

上述の如き光学系に於いて、第１のハーフミラー４は主
光ビームを通過させ、フォーカス用（間隔検出用）光ビ
ームを反射させることによってフォーカス用光ビームを
分岐させるものであり、凹レンズ３２は主光ビームを広
げるものであり、回折格子３３は主光ビームから再生用
光ビームとトラッキング用光ビームとを得るためのもの
であり、第２のハーフミラー５は偏光プリズムによって
記録媒体１に投射する光ビームは反射させるが記録媒体
１での反射光は通過させるものであり、１／４λ（ここ
でλは光の波長）偏光板３４は反射光が第２のハーフミ
ラー５を通過するように偏光（円偏光）するものであり
、回動ミラー７はこれを回動制御することによって記録
媒体上でのビーム位置を制御するものである。

３０は再生反射光ビーム検出用光電変換素子であり、反
射光の有無によって記録の有無を検出するものである。

１４は間隔検出用光電変換装置であって、第１の光電変
換素子１５と第２の光電変換素子１６とから成り、対物
レンズ８と記録媒体１とが所望の間隔に保たれている時
に第１の光電変換素子１５と第２０光電変換素子１６と
の境界領域に間隔検出用反射光ビームが投射されるよう
に配置されている。

１７，１８は第１及び第２の増幅器であって、第１及び
第２の光電変換素子１５，１６の出力を増幅するもので
ある。

１９は差動増幅器であって、第１の増幅器１７の出力と
第２の増幅器１８の出力との差動出力を発生するもので
ある。

２０は差動増幅器１９の出力を増幅してムービングコイ
ル２１に付与する駆動用増幅器である。

２２は加算回路であって、増幅器１７の出力と増幅器１
８の出力との和の出力を発生するものである。

２３は差動増幅器であって、加算回路２２の出力と基準
回路２４０基準電圧ＶＲＥＦとの差動出力を発生するも
のである。

２５は光ビーム制御装置であって、差動出力に基づいて
レーザ光源３の電源電圧又は電流を制御するものである
。

第２図は対物レンズ８の移動機構を説明的に示すもので
ある。

この図面から明らかなように、対物レンズ８が結合され
ているムービングコイル２１は永久磁石２７による磁界
中に配されており、ムービングコイル２１に電流が流れ
るとこのコイル２１及び対物レンズ８が電流値に対応し
て変位するように構成されている。

第３図は光学系を拡大図示したものである。

この図面から明らかなようにレーザ光源３から付与され
る記録再生光ビーム２８は第１のハーフミラー４と凹レ
ンズ３２と格子３３と第２のハーフミラー５と１／４λ
偏光板３４と第１のミラー６と回動ミラー７と対物レン
ズ８とを介してディスク記録媒体１に投射され、その反
射光が対物レンズ８と回動ミラー７と第１のミラー６と
１／４λ偏光板３４と第２のハーフミラー５とを介して
光電変換素子３０で検出される。

他方、間隔検出用光ビーム２９は第１のハーフミラー４
と第２のミラー９とレンズ１０と第３のミラー１１と第
４のミラー１２と第２のハーフミラー５と１／４λ偏光
板３４と第１のミラー６と回動ミラー７と対物レンズ８
とを介してディスク記録媒体１に投射され、その反射光
が対物レンズ８と回動ミラー７と第１のミラー６と１／
４λ偏光板３４と第２のハーフミラー５と第５のミラー
１３とを介して光電変換装置１４で検出される。

この光学系に於いては、記録再生用光ビーム２８が焦点
距離Ｆの対物レンズ８０光軸（中心軸）を通過し、ディ
スク記録媒体１上に光ビーム２８が収束された状態で投
射されるようになっている。

又、レンズ１０はその光軸が間隔検出用光ビーム２９の
経路からＸ軸方向にｘ１だけずれ且つＹ軸方向にｙ１だ
けずれた位置になるように配置されている。

従って光ビーム２９は第３図のＦ′を通って対物レンズ
８に入射され、ディスク記録媒体１に非鉛直の入射角で
投射される。

このため、記録媒体１が焦点距離の高さＨ０即ち対物レ
ンズ８と記録媒体１との最適間隔の時には第４図に示す
如く反射光ビーム３１が得られ、これが第１の光電変換
素子１５と第２の光電変換素子１６との境界部に照射さ
れる。

又、記録媒体１が高さＨａとなって対物レンズ８に接近
した時には反射光ビーム３１ａが得られ、第１の光電変
換素子１５に於けるビーム照射面積が第２の光電変換素
子１６に於けるビーム照射面積よりも大となる。

又、記録媒体１が高さＨｂとなって対物レンズ８から離
間した時には反射光ビーム３ｌｂが得られ、第２の光電
変換素子１６に於けるビーム照射面積が第１の光電変換
素子１５に於けるビーム照射面積よりも大となる。

これにより、記録媒体１の高さ即ち、対物レンズとの間
隔に対応した信号成分を有する電気信号を光電変換装置
１４から得ることが出来る。

第３図に示す光学系の理解を容易にするために第５図、
第６図及び第７図を参照して更に詳しく述べる。

第５図は、光学系中にレンズ８及び１０を配さない場合
の光路を示すものである。

この場合には、主光ビーム２８は第１のハーフミラー４
と凹レンズ３２と格子３３と第２のハーフミラー５と第
１のミラー６と回動ミラー７とを介して記録媒体１に至
る。

他方、検出用光ビーム２９は第１のハーフミラー４で屈
折された後に第２のミラー９、第３のミラー１１、及び
第４のミラー１２を介して第２のハーフミラー５に至る
。

この検出用光ビーム２９は主光ビーム２８の光路を平行
移動したような状態で第２のハーフミラー５に入射され
、主光ビーム２８と所定間隔を有してディスク記録媒体
１に投射される。

第５図に示すようにレンズ８及び１０を設けなければ、
検出用光ビーム２９がディスク記録媒体１に対して鉛直
に入射されるので、間隔に対応した反射光を得ることが
出来ず、対物レンズ８と記録媒体１との間隔を検出する
ことは不可能である。

第６図は対物レンズ８を配さずに、焦点位置Ｆの凸レン
ズから成る検出ビーム用レンズ１０のみを配した場合の
ビーム経路を示すものである。

但し、レンズ１０は第３図に示す最終的位置に配されて
おらず、このレンズ１０の光軸（主軸）が主光ビーム２
８の光路と一致するように配されている。

従って、この状態では検出用光ビーム２９がレンズ１０
の光軸からＸ軸方向にｘ１だけずれた位置を通過する。

第７図は第６図の光学系に対物レンズ８を配した状態を
示している。

対物レンズ８はその一方の焦点がレンズ１０の焦点位置
Ｆに一致し、且つ他方の焦点がディスク記録媒体１上に
なるように配されている。

この第７図に於いて対物レンズ８は第３図に示す最終的
位置に配されているが、レンズ１０は第６図と同様に最
終的位置に配されていない。

第７図に於いては、検出用光ビーム２９が対物レンズ８
の焦点Ｆを通過するので、焦点Ｆを通過した光ビーム２
９は第８図に拡大図示する如く対物レンズ８を通過した
後に主光ビーム２８の光路即ち対物レンズ８の光軸に平
行となる。

このため記録媒体１に検出用光ビーム２９が鉛直に入射
し、その反射光も同じ光路を通る。

第３図に示した最終的光学系に於いては、第７図に於け
るレンズ１０がＹ軸方向にｙ１だけ移動されている。

これにより、レンズ１０の焦点位置がＦ′となり、この
焦点Ｆ′を通った検出用光ビーム２９は対物レンズ８で
屈折され、所定入射角を有してディスク記録媒体１に入
射される。

このため、記録媒体１の高さが変動すると検出用光ビー
ム２９の反射光の光路が第３図及び第４図に示す如く変
化し、対物レンズ８と記録媒体１との間隔の変化が光電
変換装置１４上のビーム位置の変化として現われ、これ
が電気的に検出される。

次に、第１図に示す装置の動作に付いて述べる。

主光ビーム２８による再生は、ディスク記録媒体１をモ
ータ２で回転すると共に、光学装置をディスク記録媒体
１の半径方向に移動し、光ビーム２８で走査しつつなす
。

記録媒体１に於ける信号の有無は主光ビーム２８の反射
光の有無を光電変換素子３０で検出することによって知
ることが出来る。

レーザ光源３から記録媒体１上に投射された検出用光ビ
ーム２９の反射光３１は第３図で述べたように光電変換
装置１４に至り、ここで電気信号に変換される。

今、光電変換装置１４に入射される検出用反射光ビーム
の強さをＲ、あるビーム位置状態で反射光ビームが光電
変換素子１５，１６に入射し且つビームの強さＲが１の
状態で入射している場合の光電変換素子１５及び１６に
対応した増幅器１７及び１６の出力をＸ及びＹとすれば
、任意のビームの強さＲに於ける出力をＲ（Ｘ）及びＲ
（Ｙ）で表わすことが出来る。

従って差動増幅器１９からは、Ａ１Ｒ（Ｘ−Ｙ）が出力
され、これが増幅器２０を介してムービングコイル２１
に付与される。

他方、加算回路２２からは、Ｒ（Ｘ）＋Ｒ（Ｙ）＝Ｒ（
Ｘ＋Ｙ）が出力され、差動増幅器２３の一方の入力とな
る。

差動増幅器２３に於いては、Ｒ（Ｘ＋Ｙ）と基準電圧Ｖ
ＲＥＦとが比較され、両者の差即ちＲ（Ｘ＋Ｙ）−ＶＲ
ＥＦが出力され、これが光ビーム制御装置２５に付与さ
れる。

光ビーム制御装置２５はレーザ光源３がガスレーザであ
る場合にはその電源電圧を制御してＲ（Ｘ＋Ｙ）＝ＶＲ
ＥＦとなるようにする。

又、レーザ光源３が半導体レーザである場合にはその電
流を制御してＲ（Ｘ＋Ｙ）＝ＶＲＥＦとする。

又、この際、主光ビーム２８の強さも同時に制御する。

これにより、光電変換素子１５，１６に入射する反射光
ビームの強さＲは反射率の変化に関係なく常に一定に保
たれ、差動増幅器１９の出力Ａ１Ｒ（Ｘ−Ｙ）のＡ１Ｒ
が定数となり、記録媒体１の反射率の変化に基づく成分
が差動増幅器１９の出力に含まれなくなり、高精度の間
隔制御が可能となる。

今、検出光ビーム２９の反射光が、第３図の反射光３１
の状態にあるとすれば、反射光３１のビームスポットの
中心が第１の光電変換素子１５と第２の光電変換素子１
６との境界部分に一致し、両素子１５，１６の照射面積
が等しくなり、出力も等しくなる。

即ちＸ＝Ｙとなる。このため、差動増幅器１９からは差
動出力が発生せず、ムービングコイル２１は所定位置に
保たれ、対物レンズ８も所定位置に保たれる。

他方、第３図の反射光３１ａの状態では、第１０光電変
換素子１５に於ける照射面積が第２の光電変換素子１６
に於ける照射面積よりも大きくなり、Ｘ＞Ｙとなる。

このれめ、Ｘ−Ｙに対応した電流がムービングコイル２
１に流れ、対物レンズ８は上方向に変位し、対物レンズ
８と記録媒体１との間隔が一定に保たれ、主光ビーム２
８が記録媒体１上で収束する。

第３図の反射光３１ａの場合と逆の動作となる。

これ迄の説明から理解出来るように、本装置に於いては
、反射率の変化が差動増幅器２１の出力の変動として現
われないので、記録媒体１に於けるよごれ等による反射
率の変化に無関係に対物レンズ８が所望位置に置かれ、
主光ビーム２８が記録媒体１上で常に収束状態に保たれ
、正確な再生を行うことが可能となる。

第９図は本発明の第２の実施例に係わる光学的記録再生
装置を示すブロック図である。

この装置は、第１図の装置に於ける増幅器１７，１８の
後段部分を変形したものである。

従って第１図と第９図の共通部分には同一の符号を付し
、その説明を省略する。

第９図の装置では、増幅器１７，１８の出力Ｒ（Ｘ）及
びＲ（Ｙ）を差動増幅器１９に入力させて差動出力Ａ１
Ｒ（Ｘ−Ｙ）を得ると共に、加算増幅器２２に入力させ
て加算出力Ａ２Ｒ（Ｘ＋Ｙ）を得て、これ等をアナログ
除算器４１に入力させて、差動出力ＡＩＲ（Ｘ−Ｙ）を
加算出力Ａ２Ｒ（Ｘ＋Ｙ）で割り算している。

これにより除算器４１から が出力 され、 であるので、 Ｒに無関係な差動出力が得られる。

又、Ａ２Ｒ（Ｘ＋Ｙ）＝ＶＲＥＦとなるようにレーザ光
源３が制御されているので、Ｒは常に一定である。

従って極めて高い精度でＲに無関係なムービングコイル
２１の制御を行うことが可能である。

以上、本発明の実施例に付いて述べたが、本発明は上述
の実施例に限定されるものではなく、更に変形可能なも
のである。

例えば、主光ビーム２８及び検出用光ビーム２９の光学
系を変形しても差支えない。

又、実施例では対物レンズ８を移動するように構成して
いるが、光学系全体を移動してもよいし、記録媒体１を
移動してもよい。

又、実施例では光電変換装置１４が２つの光電変換素子
１５，１６で形成されているが、更に多くの変換素子を
配列して構成してもよい。

又、記録媒体１にビット以外で信号を記録する装置にも
適用可能である。

又、間隔の大幅な調整を永久磁石２７等を含む光学装置
全体の移動で行い、後調整のみを対物レンズ８の移動で
行うようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係わる光学的記録再生
装置を示すブロック図、第２図は対物レンズの移動機構
を概略的に示す断面図、第３図は光学系装置の各部の関
係を示す説明図、第４図は検出光ビームの反射を示す説
明図、第５図、第６図、第７図及び第８図は光学系の構
成を説明するための説明図、第９図は本発明の第２の実
施例に係わる光学的記録再生装置を示すブロック図であ
る。 また、図面に用いられている符号に於いて、１は記録媒
体、３はレーザ光源、４，５はハーフミラー、８は対物
レンズ、１０は検出ビーム用レンズ、１４は間隔検出用
光電変換装置、１５，１６は光電変換素子、１７，１８
は増幅器、１９は差動増幅器、２１はムービングコイル
、２２は加算回路、２３は差動増幅器、２４は基準回路
、２５は光ビーム制御装置、２７は永久磁石、２８，２
９は光ビームである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 記録媒体と記録又は再生用光ビームを前記記録媒体
   に投射するための光学装置との間隔を検出するための光
   ビームを前記記録媒体に投射する検出用光ビーム投射装
   置と、 前記記録媒体で反射した前記間隔検出用光ビームの反射
   光を受けて該反射光の位置の変化を電気信号の変化に変
   換する光電変換装置と、 前記光電変換装置の出力に基づいて前記間隔の情報を含
   んだ間隔検出信号を形成する間隔検出回路と、 前記間隔検出回路から得られる間隔検出信号によって前
   記間隔が一定に保たれるように前記記録媒体を制御する
   間隔制御装置と、 前記光電変換装置の出力に基づいて前記記録媒体の反射
   率の情報を含んだ反射率検出信号を形成する反射率検出
   回路と、 前記反射率検出回路から得られる反射率検出信号によっ
   て前記反射光の強さが一定になるように前記検出用光ビ
   ーム投射装置を制御する光ビーム制御装置とを設け、前
   記反射率の変化に無関係に前記間隔を検出し、前記間隔
   を一定に保った状態で前記記録媒体に記録又は再生用光
   ビームを投射し、記録又は再生を行うように構成したこ
   とを特徴とする光学的記録再生装置。 ２ 前記光学装置が、対物レンズである特許請求の範囲
   第１項記載の光学的記録再生装置。 ３ 前記記録媒体が、ビットで情報を記録したディスク
   である特許請求の範囲第１項記載の光学的記録再生装置
   。 ４ 前記間隔を検出するための光ビームが、前記記録媒
   体に非鉛直に投射される光ビームである特許請求の範囲
   第１項記載の光学的記録再生装置。 ５ 前記光電変換装置１４が、少なくとも第１及び第２
   の光電変換素子１５，１６から成り、前記間隔が最適状
   態の時に前記反射光の中心が前記第１及び第２の光電変
   換素子１５，１６の境界に一致し、前記第１及び第２の
   光電変換素子から等しい出力が得られるように配置され
   たものである特許請求の範囲第１項記載の光学的記録再
   生装置。 ６ 前記間隔検出回路が、前記第１の光電変換素子１５
   の出力と前記第２の光電変換素子１６の出力との差動出
   力を発生する差動増幅器１９である特許請求の範囲第５
   項記載の光学的記録再生装置。 ７ 前記間隔制御装置が、対物レンズ８に結合されたム
   ービングコイル２１と永久磁石２７とから成り、前記ム
   ービングコイル２１の電流を変化することによって前記
   ムービングコイル及び前記対物レンズが変位するように
   構成されたものである特許請求の範囲第１項記載の光学
   的記録再生装置。 ８ 前記反射率検出回路が、前記第１の光電変換素子１
   ５の出力と前記第２０光電変換素子１６の出力との加算
   出力を発生する加算回路２２と、前記加算回路の出力と
   基準電圧との差動出力を発生する差動増幅器２３とから
   成る特許請求の範囲第５項記載の光学的記録再生装置。 ９ 前記光ビーム制御装置が、前記反射率検出信号によ
   って前記検出用光ビーム投射装置の電源電圧を制御する
   ものである特許請求の範囲第１項記載の光学的記録再生
   装置。 １０ 前記光ビーム制御装置が、前記反射率検出信号に
   よって前記検出用光ビーム投射装置の電流を制御するも
   のである特許請求の範囲第１項記載の光学的記録再生装
   置。