JPS61150131A - 光学的情報処理装置 - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、ビデオディスクやディジタルオーディオデ
ィスク等のいわゆる光ディスクの情報記録及び又は再生
に用いられる光学的情報処理装置の改良に関する。

〔背景技術とその問題点〕

一般に、高密度、大容量の記録再生装置として、情報記
録媒体である光ディスクを用いた光学的情報処理装置が
実用化されているが、光デイスク上に非接触で情報を記
録したり、再生したりするために、光学式ビ、クアッゾ
が必要である。

このような光学式ピ、クア、プは、従来、第９図に示す
ように構成されている。即ち、半導体レーデ等の光源５
と、フォトダイオード等の光検出器８を備え、光源５か
らの光をコリメータレンズ６により平行ビームに変換し
、ビームスプリッタ７を通り、集光レン、ｌ”　３　テ
光ｆイスク４に光が絞られる。そして、光デイスク４上
に情報を記録する場合、光源５を変調し、光デイスク４
上にピットと呼ばれる穴を形成する。

又、情報を再生する場合、集光レンズ３で絞られた光は
、ピットの有無で反射光の光量が増減する。反射した光
は、元の光路を戻り、ビームスプリッタ７で分割され、
光検出器８に届く。

この光検出器８で光情報を電気信号に変換すること罠よ
り、情報を電気信号として読取ることが出来る。

さて、光デイスク４上に高密度で情報を記録するため、
光デイスク４上には同心円状又は螺旋状にピットが作ら
れている。このピットの幅ピットとピットの間隔等は、
記録密度を向上させるため、集光レンズ３と光の波長で
決まる回折限界に近い値に設定される。そして記録時に
は、光デイスク４上にピットを連続的に形成するために
、光ディスク４を回転させる。しかしながら、光ディス
ク４け理想的な平面ではなく、面プレ、偏心等があるた
め、常に集光レンズ３の焦点位置にない、即ち、焦点ズ
レが発生する。

そこで、なんらかの方法で、集光レンズ３の焦点位置と
光デイスク４上のピットの位置とが、常に一致するよう
にしなければならない、又、光ディスク４に偏心があっ
ても、ピット列を連続的に読取ることが出来るようにす
るために、トラックズレを検出し、常にピット列が集光
レンズ３によって得られる光スポットにより、走査され
るようＫしなければならない。

そこで、この焦点ズレとトラックズレを検出するための
光学系が種々提案されている。先ず、焦点ズレ検出法と
して非点収差を用いる方法があり、その機構を第１０図
に示す。即ち、凸レンズ９と光検出器１１の間に、円柱
レンズ１０が設けられている。そして、この円柱レンズ
１００曲率を持たない方向の集光位置と、曲率を持った
方向の集光位置が違うため、第１１因に示すように光検
出器１ノを円柱レンズｉｏから遠ざけるに従い、（ａ）
のように縦に細長い／母ターンから、（ｂ３のように徐
々に円となり、更Ｋ　（ｃ）のように横に細長くなる。

そこで、この光検出器１１を円柱レンズ１０の軸に対し
て斜めに４分割し、対角同士の光検出器の差（１１ａ＋
ＪＪｃ）−（１ｌ　ｂ＋１１　ｒｌ　）をとる。光ディ
スク４の位置と集光レンズ３の集光点との関係から、凸
レンズ９に入射する光束が広がったり逆に絞られたりす
るから、光検、出器１１からの出力は第４図のようにな
る。そして、焦点位置が光デイスク４面にある場合には
、出力は零であるから、零となるように集光レンズ３を
動かして、常に焦点位置を調節することが出来る。

又、トラ、クズレの検出方法の代訝的な例として、３ビ
ーム法があり、その機構を第１２図に示ス、即ち、ビー
ムスグリツタ７とコリメータレンズ６の間に、回折格子
１２を設け、この回折格子１２により光束は３本に分け
られる０そして、回折格子１２の角度を適当に調整する
ことにより、第１３図（＆）に示すようにトラ、り１６
に副ビーム１５０半分がかかるようにしておけば、同図
（ａ）、（ｃ）のようにトラック１６から光束がダレる
と、トラックからズしたビームの反射光が増えるから、
２つの副ビーム１５０反射光量を凸レンズ１３を介して
３分割光検出器１４でとれば、第４図のような特性を得
ることが出来る。

ところが、上記のような焦点ズレとトラックズレを検出
するための種々の機構では、光学式ビックア、グの基本
光学系に余分な光学部品を加える必要があり、全体の光
学部品数が多くなってしまう。

〔発明の目的〕

この発明の目的は、基本光学系に余分な光学部品を加え
ず、焦点ズレの検出、トラックズレの検出、再生信号の
検出が出来、従来よりも光学部品を減少させた光学的情
報処理装置を提供することである。

〔発明の概要〕 この発明は、同心円状あるいは螺旋状に情報を記録及び
又は既に記録された情報を再生するために、少なくとも
光源と、この光源からの光を集光レンズと、情報記録媒
体で反射した光を検出する光検出器を備えた光学的情報
処理装置において、上記集光レンズの中央付近と周辺部
とに夫々上記光検出器を配置し、この光検出器の出力に
より、焦点ズレの検出、トラックズレの検出、再生信号
の読み出しを行なうようにした光学的情報処理装置であ
る。

〔発明の実施例〕

この発明の光学的情報処理装置は第１図に示すように構
成され、上記従来例と同一箇所は同一符号を付すことに
する。

即ち、情報記録媒体例えば光源５、集光レンズ３、光デ
ィスク４が一直線上に所定間隔を置いて配設されている
。そして、上記集光レンズ３の中央付近と周辺部には、
第２図からも明らかなように、夫々、円形の内側光検出
器１及び環状の外側光検出器２が設けられている。これ
ら各光検出器１，２は、例えば半導体受光素子からなっ
ている。

さて、動作時には、光源５から出た光は、集光レンズ３
を通って光デイスク４上に絞られる。

光ディスク４から反射した光は元の光路を戻り、集光レ
ンズ３及び光検出器１．２に到達する。

この時、第３図（ａ）に示すように、光ディスク４が丁
度集光レンズ３の焦点位置にある場合には、光ディスク
５からの反射光は光検出器１，２共に入らない。次ぎに
同図（ｂ）に示すようｋ、光ディスク４が集光レンズ３
の焦点位置よりも集光レンズ３側に近い場合には、内側
光検出器１に多くの光が届く。又、同図（ｅ）に示すよ
うに、集光レンズ３の焦点位置よりも集光レンズ３に対
し遠い場合には、外側光検出器２に多くの光が届く。そ
こで、内側光検出器１と外側光検出器２からの電気信号
の差をとることにより、第４図に示すような検出特性を
得ることが出来、焦点ズレの検出が可能である。

〔発明の変形例〕

第５図乃至第８図は、この発明の変形例を示したもので
、上記実施例と同様効果が得られる。

先ず第５図は、集光レンズ１周辺の光検出器２を′トラ
ック方向に２分割して１ｍ、２ｂとすることにより、光
デイスク４上のトラヅクから光ビームがずれた場合、こ
の２分割された光検出器２ｇ、２ｈ各々に入る光デイス
ク４上のトラックによる回折光量に差が生じるため、両
者の差を取ることにより、トラ、クズレの検出が可能で
ある。即ち、第６図（ａ）のように、）ラックつまりピ
ットで回折した光は集光レンズ３よりも外側まで届いて
いる。そして、第６図（ｂ）のように、絞られた光束が
トラ、りから外れると、ビットによる回折光はズした方
向に多くなる。

そこで、２分割した光検出器２ｍ、２ｂの差をとること
によって、第４図のような検出特性が得られ、トラック
ズレの検出が可能となる。

上記実施例及び変形例により、夫々焦点ズレとトラック
ズレの検出が出来るが、更にこの発明では、光ディスク
４に記録された情報を読取ること、つまり再生すること
も可能である。即ち、光束がビット上を通過する時は、
回折のため外側光検出器２に光量が届く。しかし、ビッ
トのない部分、つまり！ｉ！面部を通過する時は回折が
起らず、外側光検出器２には光が届かない。

そこで、外側光検出器２からの信号を利用すると、ピッ
トの有無を検出して、情報読取りを行なうことが出来る
・ 次に、上記実施例及び変形例における集光レンズとして
、グレーティングレンズを使用することが出′来る。即
ち、第７図及び第８図がその例を示したもので、上記実
施例（第２図）と変形例（第５図）に対応しており、第
７図及び第８図とも、対物レンズ１８．１９は夫々グレ
ーティングレンズからなっている。このグレーティング
レンズは“、１示のように、一方の面が平滑な平面又は
曲面であり、他方の面にその断面が矩形状又は鋸歯状を
なす同心円状の不等間隔回折格子パターン１８ｈ、１９
＆を形成したものである。尚、この第７図及び第８図の
変形例ハ、クレーティングレンズの対物レンズ１８゜１
９を使用した意思外は、上記実施例（第２図）及び変形
例（第５図）と同様構成ゆえ、同一箇所には同一符号を
付して詳細な説明は省略する。

〔発明の効果〕

この発明によれば、集光レンズ３の中央付近と周辺部と
に夫々光検出器１，２を配置しているので、３つの検出
機能が得られる。即ち、１つは焦点ズレの検出機能、他
の１つはトラ、クズレの検出機能、最後の１つは記録さ
れた情報の再生機能である。この３つの検出機能は同時
に使用する必要はなく、少なくとも１つでも良い。しか
し、この３つの検出機能を同時に満たすと、第１１ｇＩ
Ｃ示すような最も簡単な光学系、つまり、光源５とこの
発明の光検出器１，２を配した集光レンズ３のみで、光
学式♂、クア。

プが可能で１．構成簡単、５小形、軽量、安価な光学的
情報処理装置を提供することができる。

又、この発明では、集光レンズとしてグレーティングレ
ンズを使用しているため、従来の複数枚の組合わせレン
ズに比べて非常に薄く軽量となる。このため集光レンズ
に光検出器を組込んだ場合においても、容易にこの集光
レンズを上下左右に振動させることができるため、ディ
スコイルにより集光レンズを動かすサーが機構を採用出
来る。

グレーティングレンズを用いるもう一つの利点として、
光検出器となる半導体受光素子の組込みが容易であるこ
とが挙げられる。特に、光学レンズの中心に半導体受光
素子を組込む場合、通常の組合わせレンズでは各面が平
面でないために、半導体受光素子を固定することが容易
ではない。一方、グレーティングレンズは、回折格子パ
ターンが刻まれた面の高さを一定とするよ５に設計出来
、又、回折格子・リーンが刻まれていない他方の面を、
平面とするような設計も可能である。どちらの場合にも
、グレーティングレンズの中心部にくぼみを作り、その
中に半導体受光素子つまり光検出器を埋め込むことが容
易に出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る光学的情報処理装置
を示す概略構成図、第２図（ａ）、（ｂ）はこの発明の
光学的情報処理装置における集光レンズ及び光検出器を
示す平面図と断面図、第３図（ＪＬ）、（ｂ）、（ｃ）
はこの発明における焦点ズレ検出の機能説明図、第４図
はこの発明の光学的情報処理装置における検出特性を示
す特性曲線口、第５図（荀、（ｂ）はこの発明の変形例
に係る集光レンズ及び光検出器を示す平面図と断面図、
第６図（＆）、　（ｂ）はこの発明におけるトラ、クズ
レ検出の機能説明図、第７図（ａ）、（ｂ）及び第８図
（ａ）、（ｂ）はこの発明の他の変形例に係る集光レン
ズ及び光検出器を示す平面図と断面図、第９因は従来の
光学的情報処理装置を示す概略構成図、第１θ図は非点
収差を利用した焦点ズレ検出のための光学系を示す概略
構成図、第１１図（ａ）、（ｂ）、Ｃｅ）は非点収差法
における光検出器上の光量分布を示す平面図、第１２図
は３ビーム法のための光学系を示す概略構成図、！１３
図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）は第１２図の３ビーム法の光
学系におけるトラック上の光ビームの位置を示す平面図
である。 １・・・内側光検出器、２・・・外側光検出器、３゜１
８．１９・・・集光レンズ、４・・・光ディスク、５・
・・光源、１８＠、１９ｈ・・・不等間隔回折格子ノ母
ターン。 出顯人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第６図 （ａ）　　　　　　（ｂ） 第７図 手続補正書（方式） ｏ６窒５．１５ヨ 特許庁長官　　志　賀　　　　学　　殿■、事件の表示 特願昭５９−２７２２４８号 ２、発明の名称 光学的情報処理装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 （３０７）株式会社　東芝 ４、代理人 昭和６０年４月３０日 ６、補正の対象 図面 ７、補正の内容 願書添付図面中、第１３図に別紙におＸ／亀て未配で示
す如く、分区番号（ａ）　Ｉ　（ｂ）　、　（ｅ）を加
入する。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）同心円状あるいは螺旋状に情報を記録及び又は既
   に記録された情報を再生するために、少なくとも光源と
   、この光源からの光を集光する集光レンズと、情報記録
   媒体で反射した光を検出する光検出器を備えた光学的情
   報処理装置において、 上記集光レンズの中央付近と周辺部とに夫々上記光検出
   器を配置し、この光検出器の出力により、焦点ズレの検
   出、トラックズレの検出、再生信号の読み出しを行なう
   ことを特徴とする光学的情報処理装置。
2. （２）上記集光レンズは、少なくとも一面にその断面が
   矩形状又は鋸歯状をなす同心円状の不等間隔回折格子パ
   ターンが形成されたグレーティングレンズである特許請
   求の範囲第１項記載の光学的情報処理装置。
3. （３）上記光検出器は、半導体受光素子からなっている
   特許請求の範囲第１項及び第２項記載の光学的情報処理
   装置。