JPS59231736A

JPS59231736A - フォーカスおよびトラッキング誤差検出装置

Info

Publication number: JPS59231736A
Application number: JP10411983A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Katase; 片瀬　順弘; Toshihiko Goto; 敏彦後藤; Masayuki Inoue; 雅之井上
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1983-06-13
Filing date: 1983-06-13
Publication date: 1984-12-26
Also published as: JPH0370859B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は、光学式ビデオディスクプレーヤなどにおいて
、光源から照射された光が対物レンズ等を介して光ディ
スク等の記録媒体上の情報トラック上に正しく集光して
いるかどうかを検出するために用いるフォーカスおよび
トラッキング誤差検出装置に関する。

〔発明の背景〕

光学式ビデオディスクプレーヤ等においては、その記録
・再生に当って、レーザ等の光源からの光束を光学系に
より微小スポットとしてディスクの情報トラック上に常
に正しく集光する必要があり、そのためのフォーカスお
よびトラッキング誤差検出装置が備えられている。

第１図はｌ’Ｊａｔｉｏｎａｌ　’ｌ’ｅｃｈｎｉｃａ
ｌ　１ｅｐｏｒｔ　ＶＯｌ、２８Ｎｏ、５　Ｊｕｎｅ　
１９８２に見られる従来のフォーカスおよびトラッキン
グの誤差検出装置を示す構成図である。第１図において
、１は半導体レーザ光源、２はコリメートレンズ、６は
発散光、４は平行光、５は偏光ビームスプリッタ、６は
４分の１波長板、７は対物レンズ、８は光ディスク、９
は情報トランク、１０は反射光、１１は平行光、１２は
凸レンズ、１６はミラー、１４は凹レンズ、１５はフォ
ーカス誤差信号、１６と１７は２分割受光素子、１８ハ
トラッキング誤差信号、１９と２０は２分割受光素子、
である。

次に動作について簡単に説明する。光源には半導体レー
ザ光源１が用いられる。コリメートレンズ２は光源の発
散光３を集光して平行光４に変換する集光レンズである
。平行光４は、偏光ビームスプリッタ５，４分の１波長
板６を通過し、対物レンズ７によりて絞り込まれ、ディ
スク８における情報トラック９上に照射する情報トラッ
ク９からの反射光１０は対物レンズ７によって集光され
て再び平行光１１となり、４分の１波長板６を通過後、
偏光ビームスプリッタ５で反射される。この平行光１１
は凸レンズ１２を通過後ミラー１３で２分割され、一方
は凹レンズ１４を経てフォーカス誤差信号１５を得るた
めの２分割受光素子１６．１７に、他方はトラッキング
誤差信号１Ｂを得るための２分割受光素子１９．２０に
導かれる。図には示されてはいないが、これらの誤差信
号１５．１８は、フィートノくツク制御に用〜・られ、
対物レンズ７をＸ軸、ｙ軸方向に動かすことによりフォ
ーカスサーボ、トラッキングサーボな行なう。

ところで、再生専用のビデオディスク等で用いられるフ
ォーカス誤差信号検出方式としては、円柱レンズを用い
る非点収差方式が良く知られている。この方式は反射光
のファーフィールド像の形状の変化を利用して誤差信号
を得るものであり、フォーカス感度が高いという特徴が
ある。ところが、トラッキング用としてディスク８に設
けられであるλ／８の溝トラツク９によりて一次元方向
の回折を受けるために、この回折の影響がフォーカス誤
差信号に外乱として混入し、フォーカス精度が劣化する
。その結果、トラッキング誤差信号の品質が悪くなりト
ラッキングの引込み時や検索時にサーボ系が不安定とな
る要因になる。この影響は、非点収差方式のように反射
光のファーフィールド像からフォーカス誤差信号を得る
方式の方が太きい。

そのため、第１図に示した反射光学系では、凸レンズ１
２と凹レンズ１４による反射光の結像位置に２分割受光
素子１６．１７を設はフォーカス誤差信号１５を得るよ
うにする。反射光の結像位置では、ディスク８上の像に
対して共役な像ができるため、溝トラツク９による回折
の影響はかなり軽減でき、フォーカス精度を高めること
ができる。

次に、トラッキング誤差信号１８の検出について述べる
。

第２図は溝トラツク９を横切った時のファーフィールド
ＰＩ２１の変化を示したものである。実際には、光学系
側からみて凸部に信号の記録再生が行なわれる。

溝トラツク９の深さは半導体レーザ１の波長λに対して
、λ／８の光学的距離をもち、溝と溝間からの両反射光
にはπ／２の位相差がある。このπ／２の位相差をもつ
新トラック９の端に光が入射したとき、反射光のファー
フィールド像２１では、その方向に光強度の強いところ
が移る。

したがって、この光強度の変化を第１図に示した光学系
に示す２分割受光素子１９．２０で検出し、両受光素子
１９．２０の受光量の差からトラッキング誤差信号１８
を得ることができる。

このように、従来のフォーカスおよびトラッキング誤差
検出装置では、ミラー１３により光束を異なった方向に
２分割し、それぞれの光束を受けるために、フォーカス
誤差信号１５を得るための２分割受光素子１６．１７と
トラッキング誤差信号１８を得るための２分割受光素子
１９．２０とを別々の位置にそれぞれ独立して配置しな
ければならない。そのため受光素子や調整機構などの部
品点数が多くなり、光学系が大形になり、調整箇所がふ
えるといった欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上述した欠点を除去し、フォーカス信
号を得るための２分割受光素子とトラッキング誤差信号
を得るための２分割受光素子とを同一平面上に近接させ
て配置して光学系を小形に構成し、しかも常に正確に正
しく動作するフォーカスおよびトラッキング誤差検出装
置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明のフォーカスおよびトラッキング誤差検出装置は
、光源から射出された光を集束させて、ディスク記録面
の情報トランク上に照射させる対物レンズと、該対物レ
ンズと該光源との間に配置され、前記光源からの光を該
対物レンズに導くと共に、前記情報トラックで反射され
、該対物レンズで集光された反射光を分割受光素子に導
くビームスプリッタと、該ビームスプリッタと該分割受
光素子との間に配置され、前記情報トラックにおけるト
ラック中心線に光学的に対応する直線により分割された
、互いに性質の異なる第１の回折格子面と第２の回折格
子面を同一平面上に有する回折格子とを具備し、第１の
回折格子面で回折された回折光と、第２の回折格子面で
回折された回折光の光量分布の変化を検出することによ
り、前記対物レンズの情報トラックに対するフォーカス
およびトラッキング誤差信号を得るように構成したこと
を特徴としている。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。

第３図は本発明の一実施例を示す斜視図、第４図ｔａ）
は第３図における回折格子２２の正面図、第４図（ｂ）
は同側面図、第４図（Ｃ）は第４図（ｂ）の部分的拡大
図、第５図は光束１１に対する回折格子２２の位置関係
を示す回折格子２２の正面図、第６図は分割受光素子２
８および信号処理を示す構成図である。

第６図において、ディスク８０反射光１０を偏光ビーム
スプリッタ５で反射させるまでは、第１図に示した従来
の光学的記録再生装置と同じ構成であり、第１図に示す
符号と同一符号は同一光学部材を表わす。さらに、２２
は回折格子、２２ａは第１の回折格子面、２２ｂは第２
の回折格子面、２３はトラック中心線に光学的に対応す
る直線、２７は検出レンズ、２８は分割受光素子、であ
る。

つづいて回折格子２２について説明する。

この回折格子２２は、回折格子面が情報トラック中心線
と光学的に対応する直線２３により分割された、互いに
性質の異なる第１の回折格子面２２ａと第２の回折格子
面２２ｂを同一平面上に有するよう構成されている。本
実施例においては、第２の回折格子面２２ｂとして、回
折格子が形成されていない面とし、第１の回折格子面２
２ａのみ回折格子が形成されている面とした。

第１の回折格子面２２ａに形成された回折格子は第４図
に示すように、表面が凸凹形状をなした透過型の回折格
子であり、凸部の幅すと凹部の幅ａが等しく、かつ凸部
と凹部の高さの差りと、光源の波長λおよび回折格子の
屈折率ｎとの間に λ ２（ｎ−１）ナル関係を満足するよう構成されている。凸部の幅すと
四部の幅ａが等しい回折格子面において光が回折される
と偶数次（０次を除く）回折光は光量が０となる。また
、凸部と凹部の高さの差りがλ／２の光学的距離をもつ
回折格子面において光が回折されると凸部の透過光と凹
部の一透過光との間にはπの位相差が生じるため０次回
折光の光量は０になる。しかるに両者の性質を兼ね備え
た回折格子面を用いた場合、透過光は０次及び偶数次回
折光の光量は０となり、±１次回折光の光量のみが十分
得られるようになる。

すなわち、該回折格子面を通過した光は２方向に分割し
て回折される。

ところで、本実施例で用いられる回折格子２２は、分光
用のそれとは異なり、１霧あたり数本〜数十本程度の比
較的粗い格子であるから、ルーｙングエンジンを用いず
に、ガラスエツチングやガラス蒸着等の手法により安価
にかつ容易に製作することができる。

以上のことを踏まえて本実施例における動作について説
明する。ディスク８における情報トラック９上で反射さ
れた反射光１０が偏光ビームスプリッタ５で反射するま
では第１図に示す従来の光学的記録再生装置と同様の動
作を行なう。

偏光ビームスプリッタ５で反射された後、光束１１は第
５図に示すように回折格子２２に入射する。

このとき第１の回折格子面２２ａに入射した光束は該回
折格子面２２ａにより回折され＋１次元２４と一１次光
２５とに２分割される。また、第２の回折格子面２２ｂ
に入射した光束は、該回折格子面２２ｂには回折格子が
形成されていないために、回折を受けず透過され０次元
２６となる。そして＋１次光２４、−１次元２５．０次
元２６はそれぞれ検出レンズ２７によって集束光となり
、分割受光素子２８の各受光面に入射する。

この分割受光素子２８は、Ｈ次光２４の受光面２８ａと
、−１次元２５の受光面２８ｂと、ディスク８における
情報トラック９のトラック中心線と光学的に対応する直
線２９により２領域に分割された、０次光の受光面２８
ｃ、２８ｄとにより構成されている。

各受光面に入射した光束はそれぞれ電気信号に変換され
、第６図に示すように信号処理される。すなわち従来例
で説明した原理と同様に、フォーカス誤差信号１５は、
受光面２８ｃ　、　２８ｄの出力の差から得られる。ま
た、トラッキング誤差信号１８は、受光面２８ｃ、２８
ｄの加算信号６ｏと、受光面２８ａ、２８ｂの加算信号
３１を適当に増幅した信号６２との差から得られる。

次に本発明において用いる回折格子および受光素子の他
の構成例について述べる。

第７図、第９図、第１１図はそれぞれ他の構成例を示す
回折格子の正面図、第８図、第１０図、第１２図はそれ
ぞれ第７図、第９図、第１１図に示した回折格子に対応
する分割受光素子および信号処理を示す構成図、である
。

第５図では、回折格子２２の境界線２６に対して、格子
線６３の方向が垂直であるが、第７図のように、回折格
子３４の境界線６５に対して格子ＩｆＭ５６の方向を平
行としてもよい。この場合には、第８図に示した分割受
光素子６７を用いればよい。

また、第９図のように、互いに格子間隔が異なる２つの
回折格子面３８ａ、３８ｂで構成される回折格子６８を
用いることもできる。この場合には、例えば第１０図に
示した分割受光素子６９を用いればよい。

さらに、第１１図のように、互いに格子線の向きが異な
る２つの回折格子面４０ａ　、　４０ｂで構成される回
折格子４０を用いることもできる。この場合には、例え
ば第１２図に示した分割受光素子４１を用いればよい。

このように、互いに性質の異なる２つの回折格子面を有
する回折格子を用いた場合には、少なくとも４つ以上の
回折光が得られ、それらの内２つをフォーカス検出用に
、残りの２つをトラッキング検出用に使用することがで
きるので、信号処理もより簡単になる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、回折格子で回折
された回折光の光量分布の変化を検出することにより、
対物レンズの情報トラックに対するフォーカスおよびト
ラッキング誤差信号を検出するために、フォーカス信号
を得るための２分割受光素子とトラッキング誤差信号を
得るための２分割受光素子とを同一平面上に近接させて
配置することができるので、受光素子や調整機構などの
部品点数が減り、光学系が小型になり、調整箇所が減る
といった効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はフォーカスおよびトラッキング誤差検出装置の
従来例を示す構成図、第２図は反射光のファーフィール
ド像の説明図、第３図は本発明の一実施例を示す斜視図
、第４図（ａ）は第３図における回折格子２２の正面図
、第４図（ｂ）は同側面図、第４図（Ｃ）は第４図（ｂ
）の部分的拡大図、第５図は回折格子２２の正面図、第
６図は分割受光素子２８および信号処理を示す構成図、
第７図、ｌ第９図、第１１図はそれぞれ本発明において
用いる回折格子の他の構成例を示す構成図、第８図、第
１０図、第１２図は同じく分割受光素子および信号処理
の他の構成例を示す構成図、である。１・・・半導体レーザ光源、２・・・コリメートレンズ
、３・・・発散光、　　　　　４・・・平行光、５・・
・偏光ビームスプリッタ、６・・・４分の１波長板、７
・・・対物レンズ、　　　　８・・・光ディスク、９・
・・情報トラック、　　−１０・・・反射光、１１・・
・平行光、　　　　　１２・・・凸レンズ、１６・・・
ミラー、１４・・・凹レンズ、１５・・・フォーカス誤
差信号、１６．１７・・・２分割受光素子、１８・・・
トラッキング誤差信号、１９．２０・・・２分割受光素
子、２１・・・反射光のファーフィールド像、２２・・
・回折格子、　　　　　２２ａ・・・第１の回折格子面
、２２ｂ・・・第２の回折格子面、　２３・・・直線、
２４・・・＋１次光、　　　　　２５・・・−１次光、
２６・・・０次光、　　　　　２７・・・検出レンズ、
２８・・・分割受光素子、　　２８ａ〜２８ｄ・・・受
光面、２９・・・直線、　　　　　　６３・・・格子線
。第１　圀Ｘ第２０２０、［丁）１？第　３　口２？第４図３（ｉ）　　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）　　　　
　　　　　　（Ｃン第５１　　　　　　第６図第？図Ｊ夏第１１図第１０ｍ第ｔｚ　Ｉ！１

Claims

【特許請求の範囲】１）光源から射出された光を集束させて、ディスク記録
面の情報トラック上に照射させる対物レンズと、該対物
レンズと前記光源との間に配置され、該光源からの光を
前記対物レンズに導くと共に、前記情報トラックで反射
され、対物レンズで集光された反射光を分割受光素子に
導（ビームスプリッタと、該ビームスプリッタと前記分
割受光素子との間に配置され、前記情報トラックにおけ
るトラック中心線に光学的に対応する直線により分割さ
れた、互いに性質の異なる第１の回折格子面と第２の回
折格子面を同一平面上に有する回折格子とを具備し、前
記第１の回折格子面で回折された回折光と、第２の回折
格子面で回折された回折光の光量分布を検出することに
より、前記対物レンズの情報トラックに対するフォーカ
スおよびトラッキング誤差信号を検出するようにしたこ
とを特徴とするフォーカスおよびトラッキング誤差検出
装置。２）前記回折格子は、表面が凸凹形状をなした透過型の
回折格子であり、凸部の幅と凹部の幅が等しく、凸部と
凹部の高さの差りと、前記光源の波長λおよび回折格子
の屈折率ｎとの間になる関係を満足するようにしたこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のフォーカス
およびトラッキング誤差検出装置。６）前記回折格子の第１の回折格子面と第２の回折格子
面のうちの一方は、回折格子が形成されていない面とし
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のフォ
ーカスおよびトラッキング誤差検出装置。４）前記回折格子は、互いに格子線の向きが異なるよう
に形成された第１の回折格子面と第２の回折格子面から
成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のフ
ォーカスおよびトラッキング誤差検出装置。５）前記回折格子は、互いに格子間隔が異なるように形
成された第１の回折格子面と第２の回折格子面から成る
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のフォー
カスおよびトラッキング誤差検出装置。６）前記分割受光素子は、第１の回折格子面で回折され
た回折光と、第２の回折格子拘で回折された回折光をそ
れぞれ受光するための少なくとも２つの受光面を具え、
そのうちの少なくとも１つの受光面は、前記情報トラッ
クにおけるトラック中心線に光学的に対応する直線によ
り２領域に分割されていることを特徴とする特許請求の
範囲第１項に記載のフォーカスおよびトラッキング誤差
検出装置。