JPS62173637A - 光デイスク装置 - 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】 Ａ産業上の利用分野 本発明は光ディスク装置に関し、特に、トラッキング性
能を向上させようとするものである。

Ｂ発明の概要 本発明は３つの光を対物レンズを介してディスク面上に
集光させ、記録信号の再生及びトラッキング制御を行う
光ディスク装置において、トラッキング制御用の光の光
量分布を中心部の光量に対する周辺部の光景割合が増大
するように変換して対物レンズに入射することにより、
トラッキング性能を向上させたものである。

Ｃ従来の技術 従来、光ディスク装置においては、例えば第１０図に示
すような構成を用いて、記録情報に応じたデユーティを
有する記録ピット１が並設されてなる回転ディスク２上
のトラック３にレーザ光を照射し、反射されたそのレー
ザスポット４の戻り光を検出して記録情報を再生するよ
うになされている。

すなわち、ディスク２の半径方向に可動自在に設けられ
たオプチカルスライダ５は例えば半導体レーザでなるレ
ーザ光源６、分光用回折格子７、ビームスプリッタ１１
、対物レンズ８を具え、レーザ光源６より出射さ、れた
レーザ光ＬＡは回折格子７において回折、分光された後
ビームスプリッタ１１、対物レンズ８を介してディスク
２上に集光される。

ディスク２上にはレーザ光ＬＡの回折格子７による回折
により主として０次の回折光によるレーザスポット４．
１次の回折光によるレーザスポット９、−１次の回折光
によるレーザスポット１０が生ずる。

このうち、１次及び−１次のレーザスポット９及び１０
はトラック３に対して僅かに内側及び外側に偏位した位
置に照射され、各レーザスポット９．１０のディスク２
からの反射光が対物レンズ８を介し、ビームスプリッタ
１１で反射された後対応する例えばホトダイオードでな
る光電変換素子工２及び１３に導かれる。ピット１とビ
ット以外の部分とでは反射率が異なり、光電変換素子１
２及び１３からの検出信号に基づき、０次のレーザスポ
ット４がトラック３・からずれたとき１次及び−１次の
レーザスポット９及び１ｏのトラック３からの反射光量
が差動的に変化することによりトラッキングエラーを検
出し、このトラッキングエラー信号によってトラッキン
グ制御するようになされている。

このようにして０次のレーザスポット４はトラック３上
に照射されるようになされ、トラック３からのレーザス
ポット４の反射光は対物レンズ８、ビームスプリッタ１
１を介して例えばホトダイオードでなる光電変換素子１
４に与えられ、この光電変換素子１４からの検出信号に
基づきトラック３上に記録された記録情報を再生するよ
うになされている。

Ｄ発明が解決しようとする問題点 このようにディスク２上に記録された記録情報を実用上
十分な程度に正確に再生しようとすると、適切にトラッ
キング制御を行うことを要する。従って、トラッキング
エラー信号としてずれ量に対して高感度に応答するもの
が求められ、従来、次式 ％式％（１） に示すように、光電変換素子１２から出力される１次の
レーザスポット９の反射光量に応じた検出信号Ｅ、及び
光電変換素子１３から出力される一１次のレーザスポッ
ト１０の反射光量に応じた検出信号Ｆの差をトラッキン
グエラー信号ＴＥＲとしていた。

ところで、ディスク２の規格として複数があり、トラッ
クピッチとして例えば、１．４〔μｍ〕及び２．０〔μ
ｍ〕のものがある。各トラックピッチのディスクごとに
オプチカルスライダ５の光学系を各別に構成することが
考えられるが、異なるトラックピッチのディスクにも適
用できるようにオプチカルスライダ５の光学系を汎用的
に構成すれば、計度性、製造ライン数等生産性の面で著
しいメリットが期待できる。

しかしながら、従来の光学系では第１１図に示すように
、トラックピッチとトラッキングエラー信号ＴＥＲとの
間には、０次のレーザスポット４がトラック３上に位置
するときのトラッキングエラー信号ＴＥＲが、トラック
ピッチが１．４〔μｍ〕のときに−２，７（ｄＢ）であ
り、トラックピッチが２．０Ｃμｍ）のときに１．３　
（ｄＢ）であるようにトラックピッチの違いにより大き
く異なり、十分な汎用性を有するとは言い難い。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、トラック
ピッチが異なる複数のディスクに対しても同一の光学系
により正確なトラッキング制御を行うことのできる光デ
ィスク装置を提供しようとするものである。

Ｅ問題点を解決するための手段 かかる問題点を解決するため本発明においては、光源６
からの出射光を回折格子７を介して信号再牛用の光、ト
ラッキング制御用の第１及び第２の光に分光し、さらに
対物レンズ８を介して集光してディスク２面上に３つの
スポット４．９．１０を形成させ、記録信号の再生及び
トラッキング制御を行う光ディスク装置において、対物
レンズ８の入射側に、トラッキング制御用の第１及び第
２の光の光量分布を、ディスクの半径方向にみて中心部
の光量に対する周辺部の光量割合を増大させるように変
換する光量分布変換手段（２２，７）を具えた。

Ｆ作用 対物レンズ８への光の一部は対物レンズ８の周縁部によ
る回折を受ける。従って、ディスク２の面上に集光され
て形成されたトラッキング制御用の光に対応するスポッ
ト９．１０の光量分布も回折の影響を受ける。

対物レンズ８へのトラッキング制御用の光の光量分布が
ディスク半径方向に周辺部の光量が中心部の光量より大
きい場合に、トラッキング性能を向上させるようなスポ
ット９．１０を形成していることが検討の結果分かった
。

そこで、トラッキング性能を向上させるべく、トラッキ
ング制御用の光の光量分布を中心部の光量に対する周辺
部の光量割合が増大するように変換する光量分布変換手
段（２２，７）を対物レンズ８の入射側に設けた。

Ｇ実施例 以下、図面について本発明の一実施例を詳述する。

先ず、トラッキング制御用のレーザスポット９及び１０
の形状とトラッキングエラー信号ＴＥＲとの関係につい
て検討してみる。ピット１にレーザ光が照射された場合
には、ピット１からの反射信号が回折することにより、
また、ピット１のディスク面からの高さがレーザ光の波
長λの４分の１程度に選定されているために生ずる干渉
により光電変換素子１２．１３に到達する反射光量は小
さい。これに対し！、ピッ、ト１が形成されていないデ
ィスク２の面上からの反射光量はそれに比べて大きい。

ディスク２が回転しているため、光電変換素子１２．１
３に到達する反射光量は大きくみてピット１が並設され
てなるトラック３上を照射するレーザスポット９．１０
と、トラック３以外を照射するレーザスポット９．１０
との割合に応する。

すなわち、レーザスポット９．１０がトラック３から外
れる割合が大きい程、検出される反射光量も大きく、逆
にトラック３上を照射する割合が大きい程反射光量は小
さい。

ここで、トラッキング制御用のレーザスポット９及び１
０の形状が第２図（Ａ）に示すようにトラック３の長手
方向に対してディスク面上に沿う直交方向（ディスク半
径方向）に延びている長円形を有する場合には、トラッ
キングが実線で示すロック状態から僅かに外れたとして
もレーザスポット９及び１０がトラック３上に照射され
る割合はさほど変化しない。これに対して、レーザスポ
ット９及び１０の形状が第２図（Ｃ）に示すようにトラ
ック３の長手方向に延びている長円形を有する場合には
、ロック状態から同じ量だけ外れたとしてもレーザスポ
ット９及び１０がトラック３上に照射される割合が急激
に変化する。また、レーザスポット９及び１０が第２図
（Ｂ）に示すようにほぼ円形の場合には、ロック状態か
ら同じ量だけ外れた場合、トラック３上に照射される割
合が上述の２つの場合の中間程度に変化する。

従って、ロック状態からトラッキングがずれたとき、高
感度なトラッキングエラー信号ＴＥＲを得ようとすると
トラッキング制御用のレーザスポット９及び１０を第２
図（Ｃ）に示すようにトラック３の長手方向に長い長円
形をすることが望ましい。

また、第２図（Ｃ）に示すようにレーザスポット９及び
１０の形状を選定すると、トラックピッチが小さいディ
スク２に対しても隣接するトラック３の影響をできるだ
け受けずにトラッキングエラー信号ＴＥＲを得ることが
できる。因に、第２図（Ａ）に示すようなディスク半径
方向に長い長円形状の場合、第２図（Ｃ）に示すトラッ
ク長手方向に長い長円形状の場合に比べて隣接トラック
による悪影響を受けるようになるトラックピッチの値の
範囲は大きい。従って、トラックピッチの異なる各種の
ディスク２に対して汎用性を持たせようとした場合にも
レーザスポット９及び１０の形状をトラック長手方向に
長い長円形とすることが望ましい。

ところで、対物レンズ８への入射レーザ光の光景分布と
対物レンズ８から出射されてディスク２上に集光された
レーザスポットのディスク面上における光量分布との間
には以下に述べるような関係があることが検討の結果分
かった。

実際上、使用される対物レンズ８の大きさは入射される
レンズ光のビーム径に比べてさほどの違いはなく、その
ため、一部は対物レンズ８の周縁部において回折されて
ディスク２の面上に到達する。従って、周縁部に対する
光量が多い入射レーザ光に対応するレーザスポット（９
，１０）はど対物レンズ８による回折の影響を強く受け
る。

例えば、第３図（Ａ１）に示すように中央部の光量が大
きく、周辺に行くに従って光量が低下するガウス分布形
状の光量分布を有する入射レーザ光Ｌｌｌを対物レンズ
８を介してディスク２上に集光した場合、集光されたレ
ーザスポットＬＳ　１の光量分布（第３図（Ａ２））は
回折の影響がほとんど現れずにほぼガウス分布形状とな
る。

また、第３図（Ｂｌ）に示すように、一様分布形状の光
量分布を有する入射レーザ光ＬＩ２に対応する集光され
たレーザスポットＬＳ２の光量分布（第３図（Ｂ２））
はレーザスポットＬＳＩの０次光より幅狭の０次光と、
０次光より光量が小さい１次及び−１次のレーザ光を有
する分布を呈する。

さらにまた、第３図（Ｃ１）に示すように、中央部から
周辺部にずれるのに従い光量が指数関数的に増大する光
量分布を有する入射レーザ光Ｌ１３に対応する集光され
たレーザスポットＬＳ３の光量分布（第３図（Ｃ２））
はレーザスポットＬＳ２の０次、１次１、−１次光より
さらに幅狭の０次、１次、−１次光を有し、１次及び−
１次光の光量がレーザスボツ）ＬＳ２の１次及び−１次
光より大きい分布を呈する。

ここで、１次及び−１次光の光景は０次光の光量に比べ
て小さいので主として０次光を考え、対物レンズ８の周
縁部による回折を利用して第２図（Ｃ）に示すようなト
ラック長手方向に長い長円形状のレーザスポット９．１
０を得ようとすると、第３図（Ｃ）に示すように対物レ
ンズ８に対してディスク半径方向に中心より周辺部の光
量が大きい光量分布を有する入射レーザ光ＬＩ３を入射
すれば良いことが分かる。

ところで、入射レーザ光Ｌｌｌ〜ＬＩ３の光量分布と、
光学系の評価用パラメータである空間周波数特性（ＭＴ
　Ｆ　（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｆ
ｕｎｃｔｉｏｎ）　）との間には第４図に示すような関
係がある。

すなわち、何れのレーザ光Ｌｌｌ〜ＬＩ３に対する空間
周波数特性ＭＴＦＬＩＩ〜ＭＴＦｔ＋ｓも空間周波数（
横軸）が対物レンズ８の開口数ＮＡ及びレーザ光ＬＩＩ
〜ＬＩ３の波長λで定まるカットオフ周波数２ＮＡ／λ
に向けて大きくなるに従いコントラスト（縦軸）が単調
に低下して行く特性を呈するが、ディスク２が取り得る
トラックピッチに対応する空間周波数の値の範囲ＡＲで
はレーザ光Ｌｌｌに対する空間周波数特性ＭＴＦＬ、、
の低下重力月番大きく、レーザ光ＬＩ３に対する空間周
波数特性Ｍ　Ｔ　Ｆ　Ｌ　Ｉ　ｓの低下率が１番小さく
なる（はとんど低下しないでほぼ一定値をとる）。

従って、トラッキング性能を向上させるための対物レン
ズ８に対する入射レーザ光ＬＩ３としては第４図に示す
一部一定値をとる空間周波数特性Ｍ　Ｔ　Ｆ　Ｌ　＋　
３を有するものと言い換えることができ、対物レンズ８
に対する入射レーザ光の光量分布が適切なものか否かを
空間周波数特性の曲線形状により判別することができる
ことが分かる。

しかし、実際上レーザ光源６（第１θ図）より出射され
るレーザ光ＬＡの光量分布は第３図（Ａ）に示すような
ガウス分布形状を呈するものに近似しており、回折格子
７で分光された１次及び−１次光もガウス分布形状を呈
するものである。

そこで、レーザスポット９．１０の形状をトラック長手
方向に長い長円形状にしてトラッキング性能を向上させ
ようとすると、回折格子により得られたトラッキング制
御用の１次及び−１次のレーザ光を光量分布変換手段を
介して第３図（Ｃ）（又は第３図（Ｂ）’）に示すよう
に中央部の光量に対する周辺部の光量の割合を増大させ
るように変換させて対物レンズ８に与えることを要する
。

このような光量分布変換手段としては第１図に示す構成
のものを適用し得る。すなわち、等厚ガラス板２０の片
面中央部にレーザ光のビーム径より小さい幅の帯状の金
属（例えばアルミニウム）膜２１を蒸着して光景分布変
換手段２２を構成する。ここで、金属膜２１は第５図（
Ｂ）に示すように一様な厚さに形成しても良く、また、
第５図（Ａ）に示すように中央部はど厚くなるように形
成しても良い。

何れにせよ、金属膜２１の光透過率が低いので、第５図
に示すように入射レーザ光Ｌ１、Ｌ２に比べて光量分布
変換手段２２から出射されたレーザ光Ｌ３、Ｌ４の光量
分布はディスク半径方向にみた場合中央部の光量に対す
る周辺部の光量の割合が増大したものとなる。

第１図の光量分布変換手段２２を対物レンズ８の入射側
に配置し、トラッキング制御用のレーザ光の光量分布を
変換させる実施例によれば、ディスク２上に形成される
トラッキング制御用のレーザスポット９．１０がディス
ク半径方向に狭い形状となり、ロック状態からトラッキ
ングが外れたとき高感度に対応するトラッキングエラー
信号ＴＥＲを得ることができるようになり、また、トラ
ックピッチが異なるディスク２に対してもトラッキング
エラー信号ＴＥＲがほぼ一定となり、汎用性あるオプチ
カルスライダ５を形成することができる。

本発明の他の実施例を第６図について説明する。

この実施例は回折格子７　（第１０図）の形状を適宜選
定して、回折格子７をトラッキング制御用のレーザ光（
１次、−１次）と信号再生用のレーザ光（０次）に分光
゛する分光手段として用いるだけでなく、光量分布変換
手段として用いるようにしたものである。

回折格子７は第６図に示すように位相型回折格子でなり
、ガラス板３０上に等厚のストライプ部３１及び溝部３
２を交互に配設した凹凸形状を繰り返してなる。この繰
り返し方向Ｙがトラック３の長手方向に対して僅かに傾
くようになされている。

ストライプ部１の幅Ｗ１は、その延長方向すなわちＸ方
向に行くに従ってたる形に変化するように中心線を挟ん
で対称に形成され、中央部で最も広く、端部で最も狭く
なるようになされ、従って、溝部２２の幅Ｗ２は逆に中
央部で最も狭く、端部で最も広くなるようになされてい
る。

このような形状を有する回折格子７に対して第７図に示
すように中央部の光量が周辺部の光量よりやや大きい光
量分布を有するレーザ光Ｌ５が入射されると、分光出射
された１次及び、−１次のトラッキング制御用のレーザ
光Ｌ６、Ｌ７はＸ方向（はぼディスク半径方向）に見て
周辺部の光景が中央部の光量より大きい光量分布を有す
るものとなる。

第８図にかかる回折格子７を介したレーザ光（１次、−
１次）のＭＩＦ特性Ｃ１を示す。回折格子７を介さない
レーザ光のＭＩＦ特性Ｃ２に比べて使用されるトラック
ピッチに対応した範囲での傾斜がねていることが分かる
。

従って、第２図〜第４図の検討からも明らかなようにか
かる回折格子７を用いた実施例によれば、上述の実施例
と同様に、トラッキングが外れたとき高感度に対応する
トラッキングエラー信号ＴＥＲを得ることができ、トラ
ッキング精度を高めることができ、また、トラックピッ
チが異なるディスク２に対して汎用性を存するオプチカ
ルスライダ５を容易に構成し得る。

例えば、第９図に示すように、この実施例によれば１−
ラックピッチが１．４〔μｍ〕のディスクに対するトラ
ッキングエラー信号ＴＥＲが−１，０〔ｄＢ）であり、
ピッチが２．０（、＋１ｍ）のディスクに対するトラッ
キングエラー信号Ｔ　Ｅ　ＲＭ　Ｏ，３（ｄＢ）である
ように、異なるトラックピッチのディスク間でのトラッ
キングエラー信号ＴＥＲの変動は従来装置に比べて格段
的に小さい。

また、この実施例によれば上述の効果に加えて、回折格
子７が分光手段の他に光量分布変換手段をも兼ねている
の、で、上述の最初の実施例に比べてより構成を簡易化
し得る。

因に、第６図に示す回折格子７を用いた光ディスク装置
の場合、信号再生用のレーザ光（０次光）Ｌ８は第７図
に示すように入射レーザ光Ｌ５より中央部の光量割合が
増大したものとなり、隣接トラックからのクロストーク
を軽減できるという効果をも有する。

Ｈ発明の効果 以上のように本発明によれば、トラッキング制御用のレ
ーザ光の光量分布を光景分布変換手段を介して変換して
対物レンズに入射するようにしたので、対物レンズの周
縁部による回折によって定まるレーザスポットの形状と
してトラッキング制御に適し、また、異なるトラックピ
ッチのディスクに対しても容易に適用し得るものを得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光ディスク装置の一実施例に用い
る光量分布変換手段を示す斜視図、第２図はレーザスポ
ット形状とトラッキング性能との関係の説明に供する路
線図、第３図は対物レンズへの入射光の光量分布とディ
スク面上での光量分布との関係の説明に供する路線図、
第４図はレーザ光の光量分布と空間周波数特性との関係
を示す路線図、第５図は光量分布変換手段２２による光
量分布変換の説明に供する路線図、第６図は光量分布変
換手段を兼ねた回折格子７を示す斜視図、第７図はその
回折格子７による光景分布変換の説明に供する路線図、
第８図はその回折格子７を用いた光ディスク装置の空間
周波数特性を示す路線図、第９図はその光ディスク装置
によるトラックピッチとトラツキジグエラー信号との関
係を示す路線図、第１０図は光ディスク装置の概略構成
を示すブロック図、第１１図は従来装置のトラックピッ
チとトラッキングエラー信号との関係を示す路線図であ
る。 １・・・・・・ピット、２・・・・・・ディスク、３・
・・・・・トラック、４、・９．１０・・・・・・レー
ザスポット、６・・・・・・レーザ光源、７・・・・・
・回折格子、８・・・・・・対物レンズ、２２・・・・
・・光量分布変換手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　光源からの出射光を回折格子を介して信号再生用の光
   、トラッキング制御用の第１及び第２の光に分光し、さ
   らに対物レンズを介して集光してディスク面上に３つの
   スポットを形成させ、記録信号の再生及びトラッキング
   制御を行う光ディスク装置において、 上記対物レンズの入射側に、上記トラッキング制御用の
   第１及び第２の光の光量分布を、上記ディスクの半径方
   向にみて中心部の光量に対する周辺部の光量割合を増大
   させるように変換する光量分布変換手段を具えたことを
   特徴とする光ディスク装置。