JPS6297144A - 光ピツクアツプ - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、コンパクトディスク等に使用される円盤状
記録媒体（以下ではディスクと称する）上に記録された
情報を光学的に読みとるための光ピックアップに係り、
特にフォーカシング誤差信号とトラッキング誤差信号を
発生するための光学系に関するものである。

〔従来の技術〕

周知のようにディスク上に記録された情報は。

ディスクのトラックに沿うピット列の形態をなしておシ
、このため情報再生時には情報読み取り用の集光スポッ
トをピットの大きさ徨度に集光するとともに、ディスク
の面振れ、偏心等を補正するための制御が必要である。

フォーカス方向には焦点深度以内、ラジアル方向には±
０．１μｍ以内という精度が要求され、これら２つの方
向の制御に必要なサーボ誤差信号として、各々光学的に
フォーカシング誤差信号とトラッキング誤差信号とを検
出している。

従来、フォーカシング誤差信号及びトラッキング誤差信
号の検出方式としては２種々の方式の提案、実施例があ
るが２例えば特開昭５４−１４０５３３号公報に示され
たフォーカシグ誤差信号検出方式としてフーコー法、ト
ラッキング誤差信号検出方式としてプッシュプル法を採
用した従来の光ピックアップの構成面を第４図に示す。

図において、（１）は光源、　＋２１＋６）は半透鏡、
（３）は反射鏡、（４）は対物レンズ、（５）はディス
ク、（７）は検出器、（８）は復調器、（９）は読取シ
信号出力端子、αＧは光束分割プリズム、２組の２分割
検出器（１１ａ）（１１ｂ）（１１ｃ）（１１ｄ）、（
１２ａ）（１２ｂ）（１２ｃ）は差動増幅器、αＪは加
算演算器、α４はフォーカシング誤差信号出力端子。

α９はトラッキング誤差信号出力端子である＠レーザダ
イオード等の光源ｉｌ＋から出射されたレーザ光束は９
反射鏡（３）によって対物レンズ（４）に向けて反射さ
れる。この対物レンズは通常３枚程度の組合せレンズ系
で構成されるものである。この対物レンズにより最小寸
法の読取シスポットがディスク（５）のビット上に形成
される。読取りビームは、ビットから反射されるが、デ
ィスク（５）が回転している時には、このビームは読取
られている読取トラック中のビットの順序に応じて変調
される。

変調された読取り光束は再び対物レンズ１４）を経て通
過して反射鏡（３）によって反射される。反射された光
束が通過する光路上には、変調された読取り光束と変調
されない読取シ光束とを分離する半透鏡（２）が設置さ
れてお９．変調された読取り光束は上記半透鏡（２１で
反射され検出器（７）に入射される。

この検出器の出力信号ＳＲは読み取られる情報に応じて
変調されておシ復調器（８）により信号処理した後読取
り信号出力端子（９）に出力される。

一方、フォーカシング誤差信号及びトラッキング誤差信
号を検出するため、上記の変調された読取り光束が通過
する光路上には、半透鏡（６）が設置され、その一部分
が光束分割プリズムα１に向けて反射される。この光束
分割プリズムａａでの屈折はプリズムの稜線を境とした
両面の斜面で行なわれるので、屈折光は２つの方向に分
割される。このとき、ディスクのビットの位置が合焦点
となる位置に、かつ中心光線の屈折光と２分割検出器の
境界線が一致するように２組の２分割検出器（１１ａ）
（ｉｌｂ）（１１ｃ）（１’ｂｌ）を設定し、谷検出器
の出力信号５ａｙＳｂ、Ｓｃ、Ｓｄを差動増幅器（１２
ａ）　（１２ｂ）で増幅した後、差動増幅器（１２ｃ）
及び加算演算器０を用いて次式で表わされるフォーカシ
ング誤差信号ＳＦ及びトラッキング誤差信号８Ｔを求め
ることができる。

８Ｆ−（Ｓａ−８ｂ）−（Ｓｃ−８ａ）　　・・・・・
・・・・・・・・・・（１）ＳＴ−（Ｓａ−８ｂ）”（
Ｓｃ−８ａ）　　・・・・・−・・・・・・−・−（２
）各誤差信号８Ｆ及びＢＴは、出力端子Ｉ及び四から出
力され１図中に記載してないアクチュエータによる光ピ
ックアップの姿勢制御のために利用される。

第５図は、フォーカシング誤差検出方式として採用して
いるフーコー法の動作原理図である。図中、（４）ｆ５
１　Ｑ（１（１１ａ）　〜（１１ｄ）は、第４図で述べ
たものと同一のものである。ただし、対物レンズ（４）
は。

説明を簡単にするため単レンズとして示しである。

（Ａ）はディスクが合焦点の位置から接近した場合。

ＣＢ＞はディスクが合焦点の位置にある場合、（Ｃ）は
ディスクが合焦点の位置より遠ざかった場合のものであ
る。（Ｂ）の状態では、２組の２分割検出器（１１ａ）
と（１１ｂ）及び（Ｉｌｃ）と（１１ｄ）は同一の光量
を受光する。

これに対し、（Ａ）の状態では、読取り光束の焦束点Ｆ
がディスク（５）のビット位置の左側に位置しているた
め、２組の２分割検出器のうち（１１ｂ）が（１１ａ）
よりも、また（１１　ｃ）が（１１ａ）よりも各々多く
の光量を受光する。反射に（０）の状態では同様の動作
原理に基づいて２組の２分割検出器のうち（１１ａ）が
（１１ｂ）よシも、また（ｉｉａ）が（１１ｃ）よりも
各々多くの光量を受光する。従って式＋１１に示すよう
に（ｓａ−日ｂ）と（Ｓｃ−８ａ）との差を求めること
によりＳＦ＞０の場合ディスクが合焦点の位置より遠ざ
かっている変位量を、また８Ｆ〈０の場合ディスクが合
焦点の位置から接近した変位量を各々検知できる。

また、上記２組の２分割検出器の出力信号Ｓａ。

”１）　ｒ　ｓＣｙ　８（ｌを用いることによりプッシ
ュプル法によってトラッキング誤差信号ＳＴを求めるこ
とができる。すなわち、第５図（Ｂ）に示しである００
の光軸に対して対称に設置した２組の２分割検出器（１
１ａ）　（１１ｂ）と（１１０）（１１（１）において
、光スポットがディスクのピット幅方向の中心にある場
合、上記２組の２分割検出器上での回折光分布は左右対
称となるが、光スポットの位置が変位すると左右非対称
となる。従って式（２）に示すように（８ａ−８ｂ）と
（ｓｃ−”ａ）との和を求めることにより、第５図（Ｂ
）に示しである光軸とピットとの相対変位量を検知でき
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の光ピックアップでは９以上のように対物レンズが
ガラスレンズによる３枚構成のレンズ系であったので、
０４ｅ程度と重くまた高価となる問題点があった。

さらに９反射鏡、半透鏡及び光束分割プリズム等を用い
て構成されているので軽量化、コンパクト化、低価格化
が難しくまた光軸調整等組立に時間を要するなどの問題
点があった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、軽量化、コンパクト化、低価格化を実現し
た光ピックアップを得ることを目的としたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る光ピックアップは、対物レンズとして非
球面のプラスチック対物レンズを、また。

変調された読取り光束を２分割する光学素子として、７
レネルゾーンプレートを用いるとともに。

読取υ光束を分離するための半透鏡及び光路を折り返す
ための反射鏡を取り除き、読取り信号、フォーカシング
誤差信号及びトラッキング誤差信号を２組の２分割検出
器の出力信号から検知するようにしたものである。

〔作用〕

この発明においては、対物レンズとしてプラスチックの
非球面レンズを用いているため重量を０．１？程度に低
減でき、さらに射出成形により量産性に優れ低価格化が
できる。さらに、変調された読取り光束を２分割するの
にフレネルゾーンプレートを用いているため薄くて軽く
さらに低価格にできる。

〔実施例〕

第１図は、この発明の一実施例を示す図である。

第１図において（１１，１５１，ｆ８）、　１９）、　
（１１ａ）〜（１１ｄ）、α→。

（１５は、従来の光ピックアップと同一のものであり。

αＧは非球面のプラスチック対物レンズ、　１１７）は
フレネルゾーンプレート、　（１８ａ）〜（１８ｅ）は
加算演算器。

（１９ａ）　（１９ｂ）は差動増幅器である。

上記のように構成された光ピックアップにおいて、レー
ザダイオード等の光源（１）から出射した発散レーザ光
束は、フレネルゾーンプレート０Ｄに入射され、その透
過０次光は非球面のプラスチック対物レンズａυでディ
スク（５ンのビット面上に集光される。

ところでこの対物レンズとして無収差に近い性能が要求
され、その回折限界におけるスポット径２ＷＱは対物レ
ンズのＮＡと光源の波長λにより次式で与えられる。

２ＷＱ＝にλ／ＮＡ　　　　　・・・・・・・・・・・
・・・・＋３１１ここでＫは定数であり通常Ｋ　−１２
２である。−例としてλ−０．７８μｍ、ＮＡ−０．４
５とするとスポット径２ＷＱは、２．１μｍになる。と
ころでディスクのピット幅は０．４μｍ、　　）ラック
間隔は１．６７μｍであるので、この非球面のプラスチ
ック対物レンズを用いてピットに記録された情報を読取
ることができる。

ビット面で反射されピットの順序に応じて変調された読
取り光束は、再び上記の非球面のプラスチック対物レン
ズｔｔｅで集光され、フレネルゾーンプレー）（１？）
に入射される。すると後に第３図で詳細に説明する動作
原理に基づいて１次回折光が焦点ＩＦｊ及びＦ２に集光
され、２分割される。

この焦点の位置は、ディスク（５１のビット面が合焦点
となる状態であり、各焦点を中心として２組の２分割検
出器（１１ａ）〜（１１ｄ）を設定しておく。

いま、各検出器（１１ａ）〜（１１（１）からの出力信
号を”ａｙＳｂ　ｙ　”Ｃ＋　”ｄとし、加算演算器（
１８ａ）〜（１８ｄ）　ｆ用いて（８ａ十日ｂ）＋（Ｓ
ａ＋８ａ）＋（Ｓｂ＋Ｓｃ）、（Ｂｃ＋Ｓａ）を求める
。次に、加算演算器（１８ｅ）を用いて（”ａ＋Ｓｂ）
と（８ａ１３ａ）との和を求めることによシ、読取られ
る情報に応じ−て変調された信号ＢＢが次式で求められ
る。

８Ｒ−（８ａ＋８ｂ）＋（Ｅｉｃ＋Ｓａ）　　　　・・
・・・・・・・−・−＋４１この信号は、復調器（８）
により信号処理された後読取り信号出力端子（９）に出
力される。

一方、フォーカシング誤差信号ｓ１ｒとトラツキング誤
差信号ＢＴは、従来の光ピックアップで述べたと同一の
検出方式によって検知される。すなわち、差動増幅器（
１９ａ）　（１９ｂ）　ｆ：用いて次式を計算すること
によシ ５Ｆ−（ｓａ＋５ａ）−（Ｓｂ＋８ｃ）−（Ｓａ−８ｂ
）−（Ｓｃ−８ａ）−（５＋ＢＴ−（Ｅ？ａ＋５ｂ）−
（Ｓｃ＋ｆｌａ）−（８ａ−８ｃ）＋（８ｂ−８ａ）・
４６１求められ、各々フォーカシング誤差信号出力端子
α４及びトラッキング誤差信号出力端子ａ９に出力され
る。

第２図は、この発明による光ピックアップに用いるフレ
ネルゾーンプレートの一実施例であるバイナリ位相透過
型のものの構成図である。このフレネルゾーンプレート
は、平板の基板上に形成された同心円状の回折格子を２
個その周辺において接続し、その２つの同心円の中心か
ら周辺にかけて格子間隔が所定の規則に従って狭くなる
・もので基板上に厚みｄで透明部分と不透明部分を設け
たものである。

第３図は、バイナリ位相透過型フレネルゾーンプレート
の動作原理図である。図において、フレネルゾーンプレ
ートαＤに実線で示した収束光束が入射すると中央部を
境にして１次回折光が左右対称に発生し、各々の焦点Ｆ
１．Ｆ２に集光される。

また、０次回折光は、収束光束の焦点１？′ｏすなわち
光源（１）上に集光される。

このとき、フレネルゾーンプレートの回折効率は３８％
程度であり、残りは０次回折光として光源に戻る。光源
０）としてレーザダイオードを用いる場合、戻り光によ
るモーダル雑音が発生するが。

このモーダル雑音は、多モード発振のレーザダイオード
を用いることによシ抑圧できる。

ところで、前記の如く光源Ｉｌｌから出射された発散レ
ーザ光は、フレネルゾーンプレートαｎで回折され０次
回折光として透過する。その他に±１次の高次回折光も
発生し非球面のプラスチック対物レンズａｅによって、
ディスク（５）上に集光される。

このとき、±１次回折光のディスク（５）からの反射光
に対する光軸は、０次回折光の反射光に対する光軸から
数１１１にオフセットしており、再び非球面のプラスチ
ック対物レンズαｅ及び７レネルゾーンプレート０ηを
通過すると、集光位置は９点ＩＰ１及び点Ｆ２より次式
で決まるΔＦだけシフトする。

ΔＦ’−（ディスク面上での１次回折光の光軸のオフセ
ット量）×（対物レンズの倍率）　・・・・・・・・・
・・・・・・（７）ここで、２分割検出器（１１ａ）（
１１ｂ）及び（１１ｃ）　（ｔｔａ）の受光面の大きさ
をΔＦより小さく設定することにより±１次回折光の影
響を除去できる。

なお、上記実施例としては、フレネルゾーンプレー）Ｑ
７１としてバイナリ位相透過型のものを用いた場合につ
いて示したが、この発明ではフレネルゾーンプレート０
ηとしてブレーズド位相透過型のものを用いてもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば対物レンズとして非球
面プラスチック対物レンズを、また、読取り光束を２分
割する光学素子としてフレネルゾーンプレートを用いて
構成したので軽量化、コンパクト化、低価格化を実現し
たものが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例による光ピックアップを
示す構成図、第２図は、この発明に用いるフレネルゾー
ンプレートの構成図、第３図は。 そのフレネルゾーンプレートの動作原理図、第４図は、
従来の光ピックアップを示す構成図、第５図は、従来の
ピックアップにおいてフォーカシング誤差信号検出方式
として採用している７−コー法の動作原理図である。 図において、（１）は光源、（５）はディスク、ａｅは
非球面のプラスチック対物レンズ、　０７１はフレネル
ゾーンプレート、　（１１ａ）〜（１１＋ｉ）は２組の
２分割検出器である。 なお２図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光源と、この光源からの発散光を情報記録媒体上に集光
   する対物レンズと、上記情報記録媒体によつて反射され
   た光束が再び上記対物レンズを透過した後２つの光束に
   分割する光学素子と上記２つの光束の集光位置に設置さ
   れ各々の光束を受光する２組の２分割検出器とを備えた
   光ピックアップにおいて、上記対物レンズとして非球面
   のプラスチックレンズを、また上記の光束を２分割する
   光学素子として基板上に所定の間隔で同心円状に形成し
   た２個の回折格子を、その周辺において接続し、その接
   続点を光軸に設定したフレネルゾーンプレートを用いて
   構成したことを特徴とする光ピックアップ。