JPS6215865Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、ビデイオ・デイスク、デイジタル・
オーデイオ・デイスク等の再生装置に用いる光ピ
ツクアツプ装置に関する。

一般に、この種光ピツクアツプ装置は、レンズ
等を用いた光学系、半導体レーザ等による光源及
び光センサにより構成され、ビデイオ・デイス
ク、デイジタル・オーデイオ・デイスク等の記録
信号を検出するため、これらのデイスクにおける
記録トラツク上にレーザビームの焦点を正確に結
ばせることが必要であり、そのためフオーカシン
グ制御及びトラツキング制御を行なつているのが
普通である。

以下、このような従来技術による光ピツクアツ
プ装置について、第１図により説明する。

第１図は、従来技術による非点収差形の光学系
を有する光ピツクアツプ装置の説明図であり、第
１図ａは、その構成を示す概略図、第１図ｂは、
記録信号検出用の光センサの構成と該センサ上に
照射されるレーザビームの形状及びフオーカシン
グエラー信号検出回路の説明図、第１図ｃは、フ
オーカシングエラー信号の出力特性図、第１図ｄ
は、トラツキングエラー信号検出回路の説明図、
第１図ｅは、デイスク上の記録トラツクを斜め方
向に照射レーザビームの光スポツトが横切る場合
の説明図、第１図ｆは、第１図ｅの場合に、第１
図ｄの回路により得られるトラツキングエラー信
号の出力特性の説明図である。図において、１は
半導体レーザ、２は対物レンズ、３は情報記録デ
イスク、４は偏光ビームスプリツタ、５はシリン
ドリカルレンズ、６は４分割光センサ、６′は２
分割光センサ、７は加算器、８，９は差動増幅
器、１０はローパスフイルタ、１１はデイスク３
上の情報記録トラツク、１２は光スポツトであ
る。

第１図ａにおいて、半導体レーザ１からのレー
ザビームは、偏光ビームスプリツタ４、対物レン
ズ２を介してデイスク３の情報記録面に焦点を結
ぶ。前記情報記録面からの情報信号を含んだ反射
レーザビームは、対物レンズ２を経て偏光ビーム
スプリツタ４に達し、ここで90゜偏向され、シリ
ンドリカルレンズ５により一方向だけ収束された
非点収差収束レーザビームに変換された後、４分
割光センサ６に入射する。このとき、シリンドリ
カルレンズ５から出るレーザビームの光分布形状
は、Ａ点ではｘ軸方向に細長い楕円A′に、Ｂ点
では円B′に、Ｃ点ではｙ軸方向に細長い楕円
C′になる。

４分割光センサ６は、xy平面上でｘ軸及びｙ
軸に45゜の角をなして分割された４個のセンサ素
子Ｑ，Ｒ，Ｓ及びＴより成り、Ｂ点の位置に置か
れる（第１図ａにおいては説明の便宜上４分割光
センサ６がＢ点に描かれていない）。

第１図ａに示す光ピツクアツプ装置において、
Ｂ点に４分割光センサ６を配置し、デイスク３の
記録情報の読取動作を行なつたとき、デイスク３
がその回転に伴つた上下のぶれを生じると、４分
割光センサ６上に照射されるデイスク３の情報記
録面からの反射レーザビームの光分布形状は、前
述したＡ点、Ｂ点及びＣ点における形状と同様に
変化することになる。この状況とこれによるフオ
ーカシングエラー信号Ｆ・Ｅの検出回路を示した
のが第１図ｂであり、４分割光センサ６への照射
レーザビームの光分布形状が円形の場合が合照点
状態（デイスク３の情報記録面にレーザビームが
正確に焦点を結んでいる状態）であり、楕円形の
場合がフオーカシングエラーを生じている状態で
ある。

このフオーカシングエラーは、４分割光センサ
６を構成するセンサ素子Ｑ，Ｓの出力信号の和信
号とセンサ素子Ｒ，Ｔの出力信号の和信号の差を
求めることにより、フオーカシングエラー信号
F.Eとして検出することができ、第１図ｂに示す
ように加算器７と差動増幅器８による回路により
前述の演算を行なつてフオーカシングエラーF.E
を得ることができる。このフオーカシングエラー
信号F.Eの出力Voutとデイスク３のｘ軸のぶれ量
ｌを示す出力特性は、第１図ｃのようになる。

次に、トラツキングエラー信号T.Eを得る点に
ついて説明する。

第１図ａに示したような、１本のレーザビーム
を用いた光ピツクアツプ装置において、トラツキ
ングエラーが生じた場合、すなわち、第１図ｅに
示すように、デイスク３の情報トラツク１１上の
情報ピツトＰ上をレーザビームのスポツト１２が
斜めに横切つた場合、４分割光センサ６に入射す
るデイスク３の情報記録面からの反射レーザビー
ムは、情報ピツトＰの深さが半導体レーザ１のレ
ーザ光の波長の1/5程度のとき、第１図ｂの点線
ｒ，r′を中心に上下方向にわずかに偏よつて４分
割光センサ６に入射するようになるだけである。
このため、第１図ｂに示す４分割光センサ６によ
つては、トラツキングエラーを検出することは不
可能である。

１本のレーザビームを用いた、第１図ａに示す
ような光ピツクアツプ装置により、トラツキング
エラーを検出するためには、ｘ軸方向で分割され
た第１図ｄに示すようなセンサ素子Ｍ，Ｎより成
る２分割光センサ６′を必要とする。この場合、
２分割光センサ６′を構成するセンサＭ，Ｎの出
力信号の差を差動増幅器９で検出し、これをロー
パスフイルタ１０に通すことにより、トラツキン
グエラー信号T.Eを得ることができる。第１図ｅ
に示すようにレーザビームスポツト１２が情報記
録トラツク１１を斜めに横切る場合に、第１図ｄ
の回路に得られるトラツキングエラー信号の出力
特性が第１図ｆに示されており、実線で示す曲線
が増幅器９の出力信号波形であり、点線で示す曲
線がローパスフイルタ１０の出力波形であつて、
トラツキングエラー信号として利用されるもので
ある。

このようにして得られたフオーカシングエラー
信号及びトラツキングエラー信号は、図示しない
サーボ系を介して第１図ａにおける対物レンズ２
を二次元方向に駆動制御するために用いられるこ
とになる。

以上説明した従来技術による光ピツクアツプ装
置においては、フオーカシングエラー信号を得る
ための４分割光センサ６のセンサ素子Ｑ〜Ｔの配
置と、トラツキングエラー信号を得るための２分
割光センサ６′のセンサ素子Ｍ，Ｎの配置とは、
第１図ｂ及びｄに示したように、その分割線がお
互いに45゜ずれているため、同一の光センサを用
いて両エラー信号を得ることができないという欠
点があつた。

この欠点を除去するため、半導体レーザ１の光
軸と対物レンズの中心軸をずらせて配置すること
により、４分割光センサ１個でフオーカシングエ
ラー信号F.E及びトラツキングエラー信号を同時
に得ることができるようにした光ピツクアツプ装
置が知られている。

第２図は、このような構成を有する従来技術に
よる光ピツクアツプ装置の説明図であり、その構
成図とフオーカシングエラー信号及びトラツキン
グエラー信号の検出回路である。図において、半
導体レーザ１、対物レンズ２、情報記録デイスク
３、偏光ビームスプリツタ４、４分割光センサ
６、加算器７、差動増幅器８，９は第１図の場合
と同じである。

第２図に示す光ピツクアツプ装置は、半導体レ
ーザ１からのレーザビームの光軸αと、対物レン
ズ２の中心軸βとがわずかにずれるように、半導
体レーザ１及び対物レンズ２の位置が設定されて
いる点及び４分割光センサ６がｘ軸及びｙ軸に沿
つて４等分４個のセンサ素子Ｑ，Ｒ，Ｓ及びＴに
分割されている点で第１図ａに示した光ピツクア
ツプ装置と相違する。この場合、デイスク３のｘ
軸のぶれによりフオーカシングエラーが生じる
と、４分割光センサ６に照射するデイスク３の情
報記録面からの反射レーザビームは、４分割光セ
ンサ６上をｘ軸に沿つて左右に変動するようにな
る。

第２図に示す光ピツクアツプ装置の前述以外の
動作は、第１図ａに示す光ピツクアツプ装置の場
合と同じであり、トラツキングエラーが生じた場
合、４分割光センサ６に照射されるレーザビーム
はｙ軸に沿つて上下に変動することになる。

フオーカシングエラー信号F.E及びトラツキン
グエラー信号T.Eは、４分割光センサを構成する
センサ素子Ｑ，Ｒ，Ｓ及びＴの出力信号をそれぞ
れQ′，R′，S′及びT′としたとき、 F.E＝（Q′＋R′）−（S′＋T′） T.E＝（R′＋S′）−（Q′＋T′） として得ることができる。従つて、フオーカシン
グエラー信号F.E及びトラツキングエラー信号T.
Eは、前記数式に基づいて構成された図示のよう
な複数の加算器７及び差動増幅器８，９を用いた
回路により得ることができる。

第２図に示す光ピツクアツプ装置は、１個の４
分割光センサ６を用いるだけでフオーカシングエ
ラー信号F.E及びトラツキングエラー信号T.Eを
同時に得ることができるという利点はあるが、半
導体レーザ１からのレーザビームの光軸αと対物
レンズ２の中心軸βとをずらして構成しているた
め、対物レンズの口径を大きくしなければならな
いという欠点を生じ、さらに、そのため、レーザ
ビームの収束の際に収差を生じてしまうという欠
点があつた。

本考案の目的は、前述した従来技術の欠点を除
去し、同一の光センサでフオーカシングエラー信
号F.E、トラツキングエラー信号T.E及び情報検
出信号R.Fを同時に得ることができるようにした
光ピツクアツプ装置を提供するにある。

この目的を達成するため、本考案は、４分割光
センサを該４分割光センサに照射されるレーザビ
ームが合照点からずれた場合に生ずる非点収差に
よる楕円の軸に沿つて４等分４分割し、その直交
軸の１軸について、４分割光センサを構成するセ
ンサ素子間の間隔幅を大きく取り、４分割光セン
サに前記軸による不感帯を設けるように構成した
点を特徴とする。

以下、本考案を図面について説明する。

第３図は、本考案による光ピツクアツプ装置の
一実施例の説明図であり、第３図ａは、その構成
を示す概略図、第３図ｂは、フオーカシングエラ
ー信号F.E、トラツキングエラー信号T.E及び情
報検出信号R.Fを得るための検出回路、第３図ｃ
は、フオーカシングエラー信号F.Eの検出動作の
ための説明図、第３図ｄは、フオーカシングエラ
ー信号F.Eの出力特性図である。図において、半
導体レーザ１、対物レンズ２、情報記録デイスク
３、偏光ビームスプリツタ４、シリンドリカルレ
ンズ５、４分割光センサ６、加算器７、差動増幅
器８，９は第１図の場合と同じであり、１３は加
算増幅器、１４はバイアス設定用可変抵抗であ
る。

第３図ａに示す本考案による光ピツクアツプ装
置は、ｘ，ｙ平面に置かれる４分割光センサ６が
ｘ軸及びｙ軸に沿つてこれらの軸に平行に４等分
４分割されたセンサ素子Ｑ，Ｒ，Ｓ及びＴにより
構成され、ｘ軸に沿つた分割線の幅を大きく取
り、該分割線を４分割光センサ６の不感帯Ｗとし
ている点で第１図ａに示した従来技術による光ピ
ツクアツプ装置と相違するが、光学系の構成及び
その動作は、第１図により説明した従来技術の場
合と同じである。

前述のように構成された本考案による４分割光
センサ６を用いて、フオーカシングエラー信号
F.E、トラツキングエラー信号T.E及び情報検出
信号R.Fを得るための検出動作について、第３図
ｂを参照して以下に詳述する。

４分割光センサ６は、前述したようにｘ軸及び
ｙ軸に沿つて分割されたセンサ素子Ｑ，Ｒ，Ｓ及
びＴより構成されており、しかもｘ軸に沿つた分
割線の幅ｗは、４分割光センサ６に照射されるレ
ーザビームの楕円短軸の最小幅の1/3程度の幅で
比較的広く構成されている。この４分割光センサ
６に照射されるデイスク３の情報記録面からの反
射レーザビームの形状がデイスク３の上下のぶれ
によるフオーカシングエラーに応じて、ｘ軸方向
に長い楕円A′，円B′，ｙ軸方向に長い楕円C′と
変化することは、第１図により説明した従来技術
の場合と同じであり、４分割光センサ６のｙ軸上
におけるレーザビームの照射分布は、第３図ｃに
示すようになる。

この図より、４分割光センサ６のｘ軸方向の分
割線の幅を大きくしたことにより、センサ素子
Ｑ，Ｒ，Ｓ及びＴを照射するレーザビームの総面
積は、該レーザビームの形状がA′→B′→C′に変
化してゆくと、それに従つて大きくなることがわ
かる。従つて、センサ素子Ｑ，Ｒ，Ｓ及びＴの検
出信号を全部加算すれば、その加算信号は、前述
したレーザビームの形状A′→B′→C′の変化に応
じてその検出レベルを増大し、フオーカシングエ
ラー信号F.Eを含むものとなる。そして、４分割
光センサを照射するレーザビームの形状が円B′と
なつたとき、すなわち合焦点状態（デイスク３の
情報記録面にレーザビームが正確に焦点を結んで
いる状態）のときに生じる検出レベルに相当する
電位をバイアスとして前述の加算値に加える（ま
たは減ずる）ことによりフオーカシングエラー信
号F.Eのみを取り出すことができる。また、トラ
ツキングエラー信号T.Eを得る動作は、第１図ｄ
により説明した場合と同じである。

すなわち、４分割光センサ６を構成するセンサ
素子Ｑ，Ｒ，Ｓ及びＴの出力信号をQ′，R′，
S′及びT′とすると、フオーカシングエラー信号
F.E、トラツキングエラー信号T.E及び情報検出
信号R.Fは、それぞれ、 F.E＝（Q′＋R′＋S′＋T′）−Ｖ_B （但し、Ｖ〓は合焦点状態時の出力電圧） T.E＝（R′＋S′）−（Q′＋T′） R.F＝（Q′＋R′＋S′＋T′） と表わすことができる。

第３図ｂに示す検出回路は、これらの数式に基
づいて構成されたもので、複数の加算器７、差動
増幅器８，９、加算増幅器１３及びバイアス設定
用可変抵抗器１４により図示のように構成でき
る。

第３図ｂに示す検出回路において、加算増幅器
１３は、該増幅器１３に接続された２個の加算器
７の出力を受けて、Q′＋R′＋S′＋T′に相当する
出力信号を発生し、この出力信号は、情報検出信
号R.Fとして出力される。また、加算増幅器１３
の出力信号のデイスク３の上下のぶれの量ｌに対
する出力電圧Voutの特性は、第３図ｄに示すよ
うになり、この出力信号と、バイアス設定用可変
抵抗器１４からのバイアス電圧Ｖ_Bを受ける差動
増幅器８は、（Q′＋R′＋S′＋T′）−Ｖ_Bに相当し、
合照点状態における出力レベルが零となるような
フオーカシングエラー信号F.Eを出力する。さら
に、差動増幅器９は、該増幅器９に接続された２
個の加算器７からの出力信号を受けて（R′＋S′）
−（Q′＋T′）に相当する信号をトラツキングエラ
ー信号T.Eとして出力する。

このような、本考案による光ピツクアツプ装置
は、４分割光センサの不感帯を形成する分割線を
ｙ軸に沿つて設けても同様に動作することがで
き、また、４分割光センサ１個で構成することが
できるのでその組立が容易であり、半導体レーザ
からのレーザビームの光軸と対物レンズの中心軸
を一致させることができるので、小口径の対物レ
ンズを用いても収差を生じることがない等の特徴
を有する。

以上説明したように、本考案によれば、１個の
光センサによりフオーカシングエラー信号、トラ
ツキングエラー信号及び情報検出信号を同時に得
ることができる光ピツクアツプ装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ〜ｆ及び第２図は従来技術による光ピ
ツクアツプ装置の説明図、第３図ａ〜ｄは本考案
による光ピツクアツプ装置の説明図である。 １……半導体レーザ、２……対物レンズ、３…
…情報記録デイスク、４……偏光ビームスプリツ
タ、５……シリンドリカルレンズ、６……４分割
光センサ、６′……２分割光センサ、７……加算
器、８，９……差動増幅器、１０……ローパスフ
イルタ、１１……デイスク３上の情報記録トラツ
ク、１２……光スポツト、１３……加算増幅器、
１４……可変抵抗器。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 情報記録デイスクからの反射レーザビームを
   非点収差式に光センサ上に収束してフオーカシ
   ングエラー信号を得る光学系を有する光ピツク
   アツプ装置において、前記光センサは該光セン
   サ上に照射されるレーザビームの形状が合焦点
   からずれた場合に生ずる非点収差による楕円の
   軸に沿つて４個のセンサ素子に４等分４分割さ
   れ、その直交軸の１軸について、前記センサ素
   子間の間隔を大きく取つた不感帯を設けて構成
   されることを特徴とする光ピツクアツプ装置。 (2) 前記実用新案登録請求の範囲第１項記載の光
   ピツクアツプ装置において、フオーカシングエ
   ラー信号は、前記４個のセンサ素子からの出力
   信号の和をとり、合焦点状態の場合の前記出力
   信号の和に相当するバイアスを設定することに
   より得、トラツキングエラー信号は、前記不感
   帯の軸と直交する軸を中心として同一の側に配
   置された２個ずつのセンサ素子からの出力信号
   の和をとり、これらの和信号の差をとることに
   より得ることを特徴とする光ピツクアツプ装
   置。