JPH02240837A - 光ヘッドの焦点ずれ検出装置 - 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］ 本発明は光ヘッドの焦点ずれ検出装置に関するものであ
る。

［従来の技術］ 光デイスク装置に用いられているの従来の光ヘッドにお
いては、ディスクに焦点を合せるための焦点ずれ検出装
置は、例えば特公昭６２−４５６１２号公報に示される
ように記録面から反射される直線偏光したビームをグラ
ントムソンプリズムにてＰＩＩ光とＳ［光とに分離し、
そのグラントムソンプリズムの接合面にて反射されたＳ
開光成分の反射光束の形状変化を分割型光検出器で検出
することで焦点ずれを検出していた。すなわち、合焦点
時にグラントムソン１リズノＮの接合面で反射される光
束の中心で分割された二つの受光素子からなる分割型光
検出器で反射光束を検出し、焦点ずれによって変わる両
受光素子の出力信号の差をとることで焦点ずれを検出す
るようにしている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、分割された両受光素子の出力信号の差よ
り焦点ずれを検出するには両受光素子の受光量調整を行
なわなければならない。

また両受光素子や光学部品の位置ずれや周囲温度変化や
振動などによりオフセットが生じやすい問題がある。さ
らに光ヘッドは光学系とアクチュエータ系が一体となっ
ており、小型軽量化が難しい問題があった。

本売りの目的は前記した従来技術の欠点を解消し、焦点
ずれを全光量により検出して光学系の調整が簡単にでき
、しかも温度変化や振動などにより誤差を生じることが
ない光ヘッドの焦点ずれ検出装置を提供することにある
。

［課題を解決するための手段］ 本発明の要旨は、レーザビームを一端から放射する光フ
ァイバと、そのレーザビームを光ディスクの情報記録面
上に光スポットとして結像するための光学的結像手段と
、上記光ファイバの他端側に設けられ光ファイバを通し
ての反射光量を検出する光検出器と、上記光ディスクに
形成され、上記情報記録面から上記光スポットの焦点深
度以上離れ、かつ光スポットの直径以上の大きさに形成
された焦点測定用面と、上記光スポットの焦点が前記情
報記録面上にあるときの上記焦点測定用面からの反射光
量をホールドし、かつそのホールドした反射光量と焦点
測定用面からの反射光量とで焦点ずれを検出する信号処
理回路とを備えたものである。

［作用］ 上記構成によれば、光ディスクに情報記録面とは別に焦
点測定用面を形成し、情報記録面上に光スポットが焦点
があったときの焦点測定用面からの反射光量をホールド
し、このホールドした反射光量と常時焦点測定用面から
の反射光量との差を検出することで焦点ずれ量と方向が
検出できる。

［実施例］ 以下本発明の好適実施例を添付図面に基づいて説明する
。

第１図において、１は２波長（例えば波長８３０ｎｉと
波長７８０ｎ１１）ハイブリッド半導体レーザ、２はレ
ーザ１からの出射光を平行光とするコリメートレンズ、
３はビームスプリッタ、４は各レーザ光を絞り込んで夫
々光ファイバ５ａ、５ｂに入射させる絞り込みレンズ、
６は光ファイバ５　ａ　＋　５　ｂの出射端５　ａ　ｏ
　＋　５　ｂ　ｏから出射されたレーザ光を平行光とす
るコリメートレンズ、７はコリメートレンズ７からのレ
ーザ光をディスク８に焦点９ａ、９ｂを合すべく結像す
る光学的結像手段である絞り込みレンズ、１０は絞り込
みレンズ７のフォーカス及びトラッキング用アクチュエ
ータである。

ディスク８は、その情報記録面１１に対してレザ光の光
スポットの焦点深度以上離れ、かつ光スポットの径より
大きく形成された焦点測定用面１２が形成され、例えば
図示のように情報記録面１１に対して凹部を形成し、そ
の底面に焦点測定用面１２を形成するか或いは図示して
いないが情報記録面１１に対して凸部を形成し、その上
面に焦点測定用面１２を形成する。

また、１３はビームスプリッタ３にて反射されたレーザ
光の波長分離フィルタ、１４は波長分離フィルタ１３で
反射されビームスプリッタ３を透過したレーザ光を検出
する光検出器、１５は波長分離フィルタ１３を透過した
レーザ光をＰｌｉ光とＳｗｉ光に分離する偏光ビームス
プリッタ、１６ａ。

１６ｂはそれぞれＰＩ光とＳ偏光のレーザ光を検出する
光検出器である。

この光検出器１６ａ、１６ｂの出力は信号処理回路１７
に入力され、また他方の光検出器１４の出力も別の信号
処理回路１８に入力され、この信号処理回路１８の出力
が一方の信号処理回路１７からライン１９を介してフォ
ーカス及びトラッキング用アクチュエータ１０が駆動さ
れるようになっている。

また、第１図において点線２０で囲んだ部分、すなわち
半導体レーザ１や光検出器１４．１６ａ。

１６ｂなどは光デイスク装置内に固定れさ、点線２１で
囲んだ部分、すなわち絞り込みレンズ７などは光ヘッド
に組み込まれている。

以上において、２波長（例えば波長８３０ｎｍと波長７
８０ｎｍ　）ハイブリッド半導体レーザ１から出射した
レーザ光をコリメートレンズ２を用いて平行光にする。

ビームスプリッタ３を通過したレーザ光は、絞り込みレ
ンズ４によって波長別に、例えば波長８３０ｎｍのレー
ザ光束は光ファイバ５ａに入射し、波長７８０ｎｌのレ
ーザ光束は光ファイバ５ｂに入射する。その後光ファイ
バ出射端５ａ０゜５ｂ、から出射したレーザ光束は、コ
リメートレンズ６で平行光とされ、光学的結像手段であ
る絞り込みレンズ７によって情報記録面１１上に焦点９
ａ、９ｂを結ぶ。

そして、情報記録面１１又は焦点測定用面１２で反射さ
れたレーザ光束は上述した往路を逆行してビームスプリ
ッタ３まで達し、今度はビームスプリッタ３で反射され
、波長分離フィルタ１３で反射したレーザ光束（例えば
波長７８０ｎＩｌレ一ザ光束）は、ビームスプリッタ３
を透過し、光検出器１４に入射し、光検出器１４で焦点
測定用面１２からの反射光量が検出される。

また波長分離フィルタ１３を透過したレーザ光束（波長
８３０ｎｎ　）は偏光ビームスグリツタ１５でＰ１１光
分とＳｌ光分とに分離され、それぞれ光検出器１６ａ、
１６ｂで情報記録面１１からの反射光量が検出される。

本発明においては、波長８３０ｎ１ｍのレーザ光が情報
記録面１１に合焦点時、光検出器１４で検出される焦点
測定用面１２からの波長７８０ｎｎのレーザ光の反射光
量を信号処理回路１７．１８でホールドし、このホール
ドした反射光量と任意の時に検出器１４で検出した焦点
測定用面１２からの反射光量との差をとることで焦点ず
れ信号が検出できる。

この焦点ずれ検出の原理を第３図（ａ）〜（ｂ）及び第
４図（ａ）、（ｂ）により説明する。

先ず、第４図（ａ）、　（ｂ）に示すように光ファイバ
５ａから放射され、コリメートレンズ６で平行とされ絞
りレンズ７で絞り込まれた光スポットが実線で示した情
報記録面ｌｌ上に焦点９ａがあると、し、その情報記録
面１１が実線の位置から第４図（ａ）に点線で示すよう
に絞り込みレンズ７より遠ざかる方向にずれた場合と、
絞り込みレンズ７に近づく方向にずれた場合、その点線
の情報記録面１１から反射されるレーザ光は図示の点線
で示したような光路を通って光ファイバ５ａに入射され
るが、実線で示した合焦点時の光路に対して光ファイバ
５ａに入射される光量は少なくなる。このように光ディ
スク１３の光軸方向のずれにより反射光量が変化する。

さて先ず、第３図（１））に示すように情報検出用のレ
ーザ光（８３０ｒｖ）の焦点９ａが情報記録面１１上に
あるときは、第３図（ｄ）に示すように、その反射光の
受光量２２は最大となり、焦点がずれることにより受光
量２３．２４は少なくなり、第３図（ｄ）に示すような
受光特性が得られる。

他方、第３図（ａ）に示すように焦点測定用レーザ光（
７８ＧｎＩｌ）は、第３図（ｂ）のように情報検出用レ
ーザ光の焦点９ａが情報記録面ｌｌ上にあるときは、そ
の焦点りｂは情報記録面１１にあるため、焦点測定用面
１２からの反射光の受光量は少なく、この焦点測定用面
１２が、さらに絞り込みレンズ７より離れると受光量が
少なくなり、逆に近づけば受光量が多くなり、その受光
特性は、第３図（Ｃ）に示したように、情報記録面１１
からの反射光の受光量の特性（第３図（ｄ））に対し、
情報記録面１１と焦点測定用面１２間の距離分ずれた位
置に最大受光量３２を有するものとなる。

従って、令弟３図（ｂ）に示したように情報検出用レー
ザ光の焦点９ａが情報記録面１１上にあるとき（合焦点
）の焦点測定用レーザの反射光の受光量、すなわち第３
図＋Ｃ）に示す焦点ずれゼロのときの受光量２５をホー
ルドし、このホールドした受光量２５と任意の時の焦点
測定用面１２がらの受光量とを比較すれば焦点ずれ量と
その方向が判る。

この焦点ずれに対する焦点ずれ信号は、第５図に示した
特性となる。

次に信号処理回路１７．１８での焦点ずれ検出のブロッ
ク図を第６図により説明する。

まず、光検出器１６ａと１６ｂの出力回路２６で全光量
の和をとる。

次に順次、この光検出器１６ａと１６ｂの和を前の和と
比較する回路２７を設け、ピーク検出回路２８でピーク
検出する（第３図（ｄ）の受光量２２）、ピーク検出し
たら焦点測定用の光検出器１４の出力２９をホールドす
る回路３２を設けることにより、情報記録面１１上に焦
点が合っている時の焦点測定用面１２の反射光の受光量
２５が検出できる。

次に焦点が任意の時の光検出器１４の出力３０を差動演
算回路３３に入力し、焦点が合っている時の焦点測定用
面１２の反射光の受光量２５と差をとると、第５図に示
す焦点ずれ検出信号が得られる。

これよりディスク８のずれた方向とずれ量がわかるので
、第１図に示した絞り込みレンズ７をレンズ光軸方向に
動かず公知のフォーカシングアクチュエータ１０に、第
５図の焦点ずれ検出信号を入力することにより自動焦点
制御が達成される。

トラッキング制御には、光検出器１６ａ。

１６ｂの出力信号により、絞り込みレンズ７をトラッキ
ングずれ方向に動かす公知のトラッキングアクチュエー
タ１０を用いることができる。

第７図はディスク８の情報記録面１１上のあるトラック
３５を示すもので、トラックに沿って両側に微少にずれ
た凹凸ビット３４ａと３４ｂ（第７図（ａ））がある。

光スポットがトラック３５上を走査する場合には、光検
出器１６ａと１６ｂの出力信号は第７図（ｂ）に示すよ
うに凹凸ビット３４ａと３４ｂの所で同じ程度減少する
。光スポットがトラック３５から紙面下方向にずれて点
線３６上を走査した場合、出力信号は第７図ｆｃ）に示
す様に凹凸ビット３４ａの所で大きく減少し、凹凸ビッ
ト３４ｂの所では減少は小さい。

逆に点線３７上を走査した場合は第７図１ｄ）に示す様
に、凹凸ビット３４ａの所で減少は小さく、凹凸ビット
３４ｂの所では減少が大きい、よって凹凸ビット３４ａ
と３４ｂで変調された信号レベルを比べれば、トラック
ずれ信号が得られるので、トラッキングアクチュエータ
１０を用いてトラッキング制御が達成できる。

情報信号の再生は光検出器１６ａと１６ｂの差をとるこ
とで検出することができる。

また、情報の記録は、２波長ハイブリッド半導体レーザ
１の出力をパルス的に上げて行なうことは、公知の通り
である。

次に光ディスクは、第２図に示すように、ディスク半径
方向に凹部（又は凸部）が作成され焦点測定用面１２が
形成されている。また、この焦点測定用面１２の深さは
焦点深度以上でかつ幅はスポット径以上である０例えば
凹部で焦点測定用面１２を形成すると、その凹部の深さ
、幅誹（に１０μｍ程度にする。

この様な焦点測定用面１２を持ったディスクの作成法を
以下に説明する。

まず第８図（ａ）に示す様に深さ、幅共に１０μｌ程度
の湧４０をディスク８の半径方向にカッティングする０
次に第８図（ｂ）に示す様に反射１４１（情報記録面）
を設け、更に保護ｒ！Ａ４２を設ける。

以上より第８図（Ｃ）に示す様に、情報記録面１１より
凹（又は凸）した焦点測定用面１２が形成される。

以上本実施例によれば全光量によって焦点ずれが検出で
きるので、光ファイバを用いて移動光学部２１を形成す
ることが可能となり、小型軽量化が実現でき、高速アク
セスが可能となる。

また前述した様に、移動用光ヘツド部内において、いろ
いろな部品がずれた場合にも点結像関係が保たれている
ので、焦点ずれ検出信号に誤差を生じない。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、全光量によって焦
点ずれ検出信号を得ることができるので、焦点合せのた
めの光学的調整が不要で、温度変化、振動などによって
光学部品の位置ずれが生じた場合にも、検出信号に誤差
を生じない光フアイバヘッドに好適な焦点ずれ検出光学
系が実現でき、アクセスの時移動する部分が小型・軽量
な光ヘッドが実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す光学系構成図、第２図
は本発明における光ディスクの全体平面図、第３図は本
発明において焦点ずれの検出原理を示す図、第４図は本
発明において情報記録面のずれにおける反射光路の変化
を示す図、第５図は本発明において焦点ずれに対する焦
点ずれ信号を示す図、第６図は第１図における信号処理
回路のブロック図、第７図は本発明においてトラックず
れＷ＠整を説明する図、第８図は本発明において光ディ
スクの詳細断面図である。 図中、１は半導体レーザ、５ａ、５ｂは光ファイバ、７
は光学的結像手段としての絞り込みレンズ、８は光ディ
スク、１１は情報記録面、１２は焦点測定用面、１４．
１６ａ、１６ｂは光検出器、１７．１８は信号処理回路
である。 特許出願人　　日立電線株式会社 株式会社日立製作所 代理人弁理士　　絹　　谷　　信　雄 （ｂ） 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、レーザビームを一端から放射する光ファイバと、そ
   のレーザビームを光ディスクの情報記録面上に光スポッ
   トとして結像するための光学的結像手段と、上記光ファ
   イバの他端側に設けられ光ファイバを通しての反射光量
   を検出する光検出器と、上記光ディスクに形成され、上
   記情報記録面から上記光スポットの焦点深度以上離れ、
   かつ光スポットの直径以上の大きさに形成された焦点測
   定用面と、上記光スポットの焦点が前記情報記録面上に
   あるときの上記焦点測定用面からの反射光量をホールド
   し、かつそのホールドした反射光量と焦点測定用面から
   の反射光量とで焦点ずれを検出する信号処理回路とを備
   えたことを特徴とする光ヘッドの焦点ずれ検出装置。