JPS63205827A - 光検出装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、例えば光学式ディスクの情報トラックによっ
て変調された光信号を電気信号に変換する光検出装置の
受光面の改良に関するものである。

従来の技術 近年、光検出装置は光学式ディスクのような情報トラッ
クによって変調された光信号を電気信号に変換するもの
が主流となり、光情報機器分野への利用は特に進んでい
る。そこで現在光検出装置の受光面の分割形態は、光学
サーボ方式により異なり、３ビ一ム方式、１ビ一ム方式
等が主流となっているが、その受光面の分割形態の基本
は４分割受光面となっている。

以下図面を参照しながら、ここでは従来の１ビ一ム方式
の光ピツクアップについて、その光学系の構成及び光検
出装置の一例について説明する。

第８図は従来の１ビ一ム方式による光学系構成の原理図
を示すものであり、第９図はその従来の光学系に用いら
れている光検出装置の受光面を示すものであり、第１０
図は従来の光検出装置に光スポットが照射される理想的
な場合を示すものであり、第１１図は従来の光検出装置
に光ディスクの情報面の欠陥等によって光スポットが実
際に照射される様子を示すものであり、第１２図は４分
割受光面上での理想的なトラックの写像方向であリ、第
１３図は実際のトラックの写像方向を示すものであり、
第１４図は従来の１ビ一ム光学サーボ制御信号処理の構
成を示すものであり、第１６図は光ディスクの欠陥によ
る光情報信号、フォーカス制御信号、トラッキング制御
信号の状態を示すものである。

第８図において、１は半導体レーザー、２はコリメート
レンズ一体型フォーカスレンズ、３はハーフミラ−１４
はレーザーミラーＳ６は凹レンズ、６は光検出装置、７
は光ディスク、８は光ディスク７の情報信号記録面であ
る。

第９図において、９，１０，１１．１２は４分割受光面
の各受光面を表わし、１３は光検出装置の分割線方向を
表わし、１４は光ディスクのほこり、指紋等による散乱
光受光用の受光部を表わす。

第１０図において、１６は理想的に受光面に照射される
光スポットである（以下は第９図に同じ）。

第１１図において、１６は実際に光ディスクの欠陥によ
って受光面に照射される光スポットであり、１７はその
散乱光を表わす（以下は第９図に同じ）。

第１２図において、１８は理想的な光学系のトラック写
像方向を示し、１９はそのトラック写像の法線方向写像
を示す（９，１０，１１，１２は第９図の４分割受光面
）。

第１３図において、２０は実際の光学系のトラック写像
方向を示し、２１はそのトラック写像の法線方向写像を
示す（９，１０，１１’、１２は。

第９図の４分割受光面）。

第１４図において、２２は第９図の光検出装置であり、
２３はフォーカスサーボ制御信号検出器、２４はトラッ
キングサーボ制御信号検出器、２６は光情報信号検出器
、２６はフォーカスエラー信号出力、２７はトラッキン
グエラー信号出力、２８は光情報信号出力を示す（光検
出装置２２において、各受光面番号ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ
とピン番号■ＩＯＩ■、■、■は対応している。ａ−■
以下同様）。

第１５図において、２９は光ディスクの欠陥部分通過時
の光情報信号、３ｏはその時のフォーカスエラー信号、
３１はトラッキングエラー信号を示すものであり、３２
，３３．３４は、各々光情報信号、フォーカスエラー信
号、トラッキングエラー信号の光デイスク欠陥部分の再
生状態を示すものである（第１６図で縦軸は信号の振幅
、横軸は信号の時間軸を表わす）。

以上のように構成された光学系及び、その光学系に用い
られている光検出装置について、以下その動作について
説明する。

第８図において、半導体レーザー１から出た光は、ハー
フミラ−３とレーザミラー４を反射してコリメートレン
ズ一体型フォーカスレンズ２に入射し、光ディスク了の
情報信号記録面８に集光される。そこで光ディスク７で
変調された反射光はコリメートレンズ一体型フォーカス
レンズ２によって収束光に変換され、その収束光はレー
ザーミラー′４によって反射し、ハーフミラ−３に入射
され、非点収差光に変換され、凹レンズ５によって光検
出装置６の受光面に光スポットの焦点を結び。

受光面に照射された光スポットのパターンは、光ディス
ク７とコリメートレンズ一体型フォーカスレンズ２（以
下フォーカスレンズに略称する）の位置関係によって変
化し、光スポットの光強度分布が変化するため、光検出
装置ｅによって電気信号に変換し、各信号出力を得るこ
とができる。それは第１４図のように光検出装置２２の
受光面亀。

ｂ、ｃ、ｄ、ｅを使って、フォーカスサーボ制御信号検
出器２３により、非点収差法の原理に基づき、２６にフ
ォーカスエラー信号を出力し、トラッキングサーボ制御
信号検出器２４によって、位相差法に基づき、２７にト
ラッキングエラー信号を出力し、光情報信号検出器２６
によって光情報信号２８を得ることができる。

以上のように光ディスク７とフォーカスレンズ２が常に
正しい位置関係になるように光検出装置６（２２）の出
力信号を基にフォーカス及びトラッキング制御が行なわ
れ、かつ光情報信号を得ることができることとなる。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、第８図の光ディス
ク７で情報記録面８の表面のキズ、信号欠落等の欠陥が
ある場合、情報記録面８で変調を受けた反射光は、第１
１図のように、光検出装置の受光面上で、光スポットが
光ディスク７の欠陥による回折光、散乱光等によって、
光強度分布がアンバランスを起こし、正常なサーボ状態
での光スポツト形状に対し、例えば第１１図の１６のよ
うな光スポツト形状に変形することになる。

従って第１４図の光学サーボ制御系において、第１１図
の光スポット１６が生じることによって第１４図のフォ
ーカスエラー検出器２３及びトラッキングエラー検出器
２４により信号処理された信号は、疑似信号を発生する
ことになる。第１６図が光ディスク了の情報記録面８の
欠陥による光情報信号２９、フォーカスエラー信号３ｏ
、トラッキングエラー信号３１の実際の信号波形の一例
であり、第１６図のように、情報記録面８の欠陥により
光情報信号２９に信号のキズ、欠落３２が生じ、その位
置に同期して、フォーカスエラー信号３ｏ、トラッキン
グエラー信号３１に各々疑似のエラー信号３３．３４が
発生し、光学サーボ制御系を不安定にし、信号再生能力
が低下する問題点があった。

また上記の問題点は、トラックの写像と密接な関係があ
り、光ディスクの情報記録面で変調された光信号の光検
出装置の受光面上での理想的な写像は、第１２図のよう
に、トラック写像１８（破線で表示）とその法線方向写
像１９（破線で表示）のように互いに十字の直線方向に
写像を取ることになる。

しかしながら第８図の光学系において、実際には凹レン
ズ５が球面レンズであるため波面収差がある場合や、そ
の他の光学系のもつ収差等がある場合、光学シミュレー
ション解析法による光線追跡手法を用いて光スポットの
写像を理論解析すると、第１３図のようにトラック写像
２０、その法線方向写像２１のような写像方向を取るこ
とになり、光検出装置の受光面の分割線（第９図の分割
線方向１３）と実際に異なった方向を取ることになる。

その写像方向は特に光検出装置の受光面上のファーフィ
ールド領域で理想的な写像方向と大きく異なっている。

特に写像の中でもトラック写像が信号再生能力（以後プ
レヤビリテイと呼ぶ）に大きく影響を与えていることは
実験的にも考察されており、第１１図の光デイスク欠陥
部分通過時の光スポット１６と、第１３図のトラック写
像２ｏを対比させると、例えばそのトラック写像２０を
光検出装置の受光面の分割線に取ると、アンバランスし
た光スポット１６の光強度分布によって生じる疑似エラ
ー信号を捕虫ずるような方向に動作することがわかるが
、従来光検出装置の受光面の分割線方向が、実際の写像
方向と異なるために、光学サーボ制御信号が不安定にな
り、プレヤピリティの低下を生じる問題点を有していた
。

本発明は、上記問題点に鑑み光検出装置の受光面の改良
によって光学制御系の制御信号及び光情報信号を安定に
得ることができる光検出装置を提供するものである。

問題点を解決するだめの手段 上記問題点を解決するために、本発明の光検出装置はそ
の受光面が４分割以上の受光面で構成され、その受光面
の分割線が互いに直角な十字の直線方向に構成される第
１の分割線と、第１の分割線の途中から第１の分割線と
方向を異にする方向に構成される第２の分割線からなる
ような、光検出装置の受光面の分割線方向が、非直線性
を有しているという構成を備えたものである。

作用 本発明は、上記した構成によって、情報記録面にキズ、
欠落等のない正常な光ディスクによって変調された光信
号を受光する光検出装置の受光面の分割線は、その分割
線が互いに直角な十字の直線方向に構成される第１の分
割線を利用し、情報記録面にキズ、欠落等の欠陥のある
光ディスクによって変調された光信号を受光する光検出
装置の受光面の分割線は、第１の分割線と、受光面のフ
ァーフィールド領域での光学系の実際のトラック写像方
向に近似した、第１の分割線と方向を異にする第２の分
割線を利用して光ディスクの欠陥によって変調された光
信号により発生する疑似フォーカスエラー信号及び、ト
ラッキングエラー信号を補生じ、安定したサーボ制御信
号及び光情報信号を得ることができ、プレヤビリティを
向上することができることとなる。

実施例 以下本発明の一実施例の光検出装置について、図面を参
照しながら説明する。

第１図は本発明の実施例における光検出装置の受光面を
示すものである。

第１図において、３５，３６．３７．３８は４分割受光
面の各受光面であり、３９は光ディスクの欠陥によって
生じる散乱光を受光するだめの受光部で、４０．４１は
３５．３６．３７．３８の受光面の分割線として、互い
に直角な十字の直線方向に構成される第１の分割線であ
！１１１４２゜４４は、受光面３５．３６．３７．３８
のファーフィールド領域での光学系の実際のトラック写
像方向に近似した、第１の分割線と方向を異にする第２
の分割線であり、４３．４５は分割線４２−４０−４４
を受光面３５，３６，３ア、３８の中心に対して、９０
回転した位置に構成される第２の分割線である。

第２図は、本発明の実施例における光検出装置の受光面
に、光ディスクの情報記録面にキズ、欠落等の欠陥のな
い場合の再生における光スポットが照射される理想的な
状態を示すものである。

第２図において、４６は情報記録面に欠陥のない、正常
な光デイスク再生時の光スポットである（以下第１図と
同様）。

第３図は、本発明の実施例における光検出装置の受光面
に、光ディスクの情報記録面にキズ、欠落等の欠陥のあ
る場合の再生における光スポットが照射される状態を示
すものである。

第３図において、４７は情報記録面に欠陥のある光デイ
スク再生時の光スポットであり、４８はその時の散乱光
である（以下第１図と同様）。

第４図は本発明の実施例における光検出装置を用いた場
合の情報記録面にキズ、欠落等の欠陥のある光デイスク
再生時の光情報信号、フォーカスエラー信号、トラッキ
ングエラー信号を示すものである。

第４図において、４９，５０．６１は、情報記録面に欠
陥のある光デイスク再生時の光情報信号、フォーカスエ
ラー信号、トラッキングエラー信号であり、５２，５３
．５４は各々の信号の光デイスク欠陥部分の再生状態を
示すものである。

第６図は、本発明の実施例における光検出装置の中の４
分割受光面上において、非点収差を発生した時のアステ
ィグマ形状をした光スポットが照射される状態を示すも
のである。

第６図において、５６．５８はデフォーカス時の光スポ
ットであり、６７はジャストフォーカス時の光スポット
を示すものである。５５は第１図の本発明の光検出装置
の４分割受光面を示す。

第６図、第７図は本発明を応用した他の実施例で、６９
，６０，６１．６２．６３はその時のトラック写像分割
線である。

以上のように構成された光検出装置について。

以下第１図から第７図を用いてその動作を説明する。

例えば第１図のような構成からなる光検出装置の受光面
を用いて、通常の情報記録面にキズ、欠落等の欠陥のな
い正常な光ディスクを再生した場合、受光面上のスポッ
ト径の大きさは、光学系の特性できまり、例えば第２図
のように、この光スポット４６の長径と同じ長さの、互
いに直交した十字の分割線４０．４１を利用して、光情
報信号。

フォーカスエラー信号、及びトラッキングエラー信号を
得るようにする。

次に情報記録面にキズ、欠落等の欠陥のある光ディスク
を再生した場合、受光面上の光スポットは、例えば第３
図の４７のようなスポット形状をし、そのスポット形状
は、第２図の光スポット４６の照射される領域を起えて
、ファーフィールド領域に達し、この光スポツト４了は
、本発明の第１の分割線４０及び第２の分割線４２．４
４にほぼ沿った方向に変形しておシ、もう１つの法線方
向の写像分割線４３，４１．４６方向には、はとんど変
化しないので、従って第１図のような本発明の光検出装
置を第１４図のような従来の光学サーボ制御系に用いる
ことにより、第３図の本発明の第１の分割線４０と第２
の分割線４２　、４４によって、光スポット４７のアン
バランスした光強度分布によって発生するフォーカスエ
ラー信号及びトラッキングエラー信号の疑似エラー信号
を捕虫ずることができるので、第４図のように光情報信
号の欠陥部分５２に同期したフォーカスエラー信号６０
とトラッキングエラー信号６１の各々の疑似エラー信号
６３．６４が低下し、サーボ制御信号を安定に得ること
ができるようになり、プレヤビリティを向上することが
できる。

また本発明の第１の分割線及び第２の分割線は。

例えば第５図のように、通常の非点収差法に基づく、フ
ォーカス及びデフォーカス時のアスティグマ形状をした
光スポット５６，５７．５８に対しても、正しい分割状
態を取っておシ、非点収差法によるフォーカスエラー検
出に何ら影響を与えず。

良好に信号検出できる。

また第１図における本発明において、トラック写像分割
線４２．４０．４４の法線方向分割線４３．４１．４５
については、第１３図の光学系の実際の法線方向写像２
１と方向が異なるが、本発明の分割線は、４分割受光面
３５，３６，３７．３８の各々の受光部面積を等しくし
、光スポットの受光面上の位置調整を簡単に行えるよう
に、分割線４２．４０．４４に対して、９０度回転した
位置にしている。それは、法線方向分割線４３，４１゜
４６の第２の分割線４３．４５が、疑似エラー信号の発
生に対して影響が小さいからである。

また本発明の応用例として光学系の設計条件により、ト
ラックの写像分割線を、第６図ａの５９のような方向に
取ったり、あるいは第６図す、ｃのように、受光面上の
ファーフィールド領域での光学系の実際のトラック写像
を６０．６１の方向に取ることにより、同様にプレヤビ
リティを向上するような光検出装置を提供することがで
きる。

また第７図ａ、ｂのような、例えば４分割以上で構成さ
れた受光面においても各受光面１．２，３゜４．５，６
，７．８で、（１＋５）、（２＋６）。

（３＋７）、（４＋８）のように加算された和信号を用
い、トラック写像分割線６２．６３を用いることにより
、本発明と同様な効果を得ることができることとなる。

以上のように、第１図の本発明の光検出装置において、
通常の欠陥のない光ディスクを再生する場合は、互いに
直交した十字の第１の分割線４０゜４１を利用し、キズ
、欠落等の欠陥のある光ディスクを再生する場合は、第
１の分割線４０．４１と第２の分割線４２．４３．４４
．４５を利用することにより、安定した光学系のサーボ
制御信号及び光情報信号を得ることができ、プレヤビリ
ティの向上を図ることができることとなり、また非点収
差を用いたフォーカスエラー検出に何ら影響がなく信号
検出ができ、また受光面上の光スポットの位置調整が簡
単にできることとなる。

発明の効果 以上のように、本発明は光検出装置の受光面において、
その受光面が４分割あるいはそれ以上の受光面で構成さ
れ、その受光面の分割線が互いに直交した十字の直線方
向に構成される第１の分割線と、受光面上に照射される
光スポットのファーフィールド領域で、光学系の実際の
トラック写像方向に近似した。第２の分割線を設けであ
ることにより、安定した光学系のサーボ制御信号及び光
情報信号を得ることができ、プレヤビリティの向上を図
ることができるようになり、フォーカスエラー信号検出
に影響がなく、受光面上の光スポットの位置調整にも影
響はなく簡単に調整をすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例における光検出装置の受光面
の構成を示す平面図、第２図、第３図及び第５図は同動
作を説明するだめの平面図、第４図は同波形図、第６図
及び第７図は本発明の他の実施例における光検出装置の
受光面の構成を示す平面図、第８図は一般の光ピツクア
ップの構成を示す斜視図、第９図は従来例の光検出装置
の受光面の平面図、第１Ｑ図〜第１４図は従来例の動作
を説明するための平面図、第１５図は同波形図である。 ３６，３６．３７，３８．３９・・・・・・光検出装置
の受光面、４０．４１・・・・・・第１の分割線、４２
゜４３．４４．４５・・・・・°第２の分割線、４６．
４７・・・・・・光スポット、４８・・・・・・散乱光
、４９・・・・・・光情報信号、５０・・パ°°フォー
カスエラー信号、５１・・・・・・トラッキングエラー
信号、５２・・・・・・光情報信号の欠陥部分、５３．
５４・・・・・・擬似エラー信号、６５・・・・・・実
施例の光検出装置の４分割受光面、６ｅ。 ５７．５８・・・・・・光スポット。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第３
図 第４図 吸唱 □） 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図 第１０［７ 第１１［１ 第１４図 （θ） 第１５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光学式記録媒体に集光され、かつその記録媒体に記録さ
   れた情報記録面によって変調された光信号を受光し、電
   気信号に変換する光検出装置について、その受光面が４
   分割あるいはそれ以上の受光面で構成され、その受光面
   の分割線が互いに直角な十字の直線方向に構成される第
   １の分割線と、第１の分割線の途中から第１の分割線と
   方向を異にする方向に構成される第２の分割線からなる
   光検出装置の受光面の分割線方向が非直線性を有するこ
   とを特徴とする光検出装置。