JPH04205928A - 光ディスク装置 - 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】 【産業上の利用分野】

この発明は、光ディスクに対する情報の記録、再生を行
なう光ディスク装置に関するものであり、特に、波長が
急激に変化した場合にも安定したフォーカスサーボをか
けることができる光ディスク装置に関するものである。

【従来の技術】

記録、再生が可能な光磁気ディスク装置は、レーザー光
源からの光束を記録媒体である光磁気ディスク上にスポ
ットとして結像させ、信号の再生、あるいは記録を行な
う構成とされている。レーザー光源の出力は、再生時は
小さく、記録時は大きくなる。信号の記録再生を正確に
行なうためには、レーザー光をディスク上に回折限界程
度のスポット径に絞り込み、記録トラック上を正確にト
レースさせる必要がある。このため、光ディスク装置に
は、フォーカスエラー、トラックエラーを検出する検出
手段と、検出結果に基づいてレーザー光のスポット位置
を光学系の光軸方向、そしてディスクの半径方向に駆動
するための駆動装置とが設けられている。 ところで、光磁気ディスク装置の光源として用いられる
半導体レーザーは、出力の変化により発振波長がシフト
するため、再生時と記録時との切り替え時に発振波長が
瞬時に数ｎｍシフトする。従って、光学系が色収差補正
されていない場合には、集束位置が急激に変化すること
となる。そして、このような急激なシフトによる集束位
置の変化は、フォーカスサーボによって補正することが
できな波長シフトによる焦点位置の移動と、それに伴う
フォーカスエラー信号との関係を第９図〜第１４図に示
す。各図中の■、■、■は、それぞれ再生時、再生から
記録への切り替え直後、記録時の各時点を示している。 まず、対物レンズとディスクとの位置関係、及びフォー
カスエラー検出用の受光素子上のスポット形状を第９図
及び第１０図に基づいて説明する。 なお、ここでは、フォーカスエラー信号の検出に非点収
差法を用いている。非点収差法は、ディスクで反射され
た光束にシリンドリカルレンズによって非点収差を与え
、この光束を４分割受光素子で受光する。フォーカスエ
ラー信号は、受光素子の対角に位置する受光領域のそれ
ぞれの和の差をとることによって得られる。 再生時（短波長、小パワー）、記録時（長波長、大パワ
ー）のレーザー光の焦点は第９図■、■に示したように
ディスク面に一致し、受光素子上でのスポットは第１０
図■、■に示したように円形となり、フォーカスエラー
信号ＦＲは０となる。これに対して波長の切り替え直後
は、対物レンズが再生時と同一位置にあって波長が記録
用に切り替えられるため、第９図■に示したように焦点
位置がディスクの記録面からｄｏだけシフトしてしまい
、受光素子上のスポットは第１０図■に示したように楕
円形になり、フォーカスエラー信号ＥＯが発生する。 第１１図は、フォーカスエラー信号ＦＥのレベルとレー
ザー光の焦点位置との関係を示す特性図である。Ｘ軸は
、レーザー光の焦点位置を示しており、ｘ＝０の点がデ
ィスクの記録面である。また、ｙ軸は、フォーカスエラ
ー信号ＦＥを示しており、ｙ＝Ｑの点がエラー信号０を
示している。対物レンズは、フォーカスエラー信号ＦＥ
が０となるように、すなわちレーザー光の焦点位置がデ
ィスクの記録面に一致するように制御される。 情報の再生時には、レーザー光のパワーが弱いため、レ
ーザー光の焦点位置の移動に対するフォーカスエラー信
号の変化の割合が小さく、両者の関係は傾きの小さい直
線Ａで表される。これに対して、記録時には、レーザー
光のパワーが強いため、レーザー光の焦点位置の移動に
対するフォーカスエラー信号の変化の割合が大きく、両
者の関係は傾きの大きい直線Ｂで表される。 再生時に■の位置にあったレーザー光の焦点は、再生か
ら記録への切り替えによる波長変化によって■に示した
位置まで瞬時に移動し、フォーカスサーボにより対物レ
ンズが移動されることにより、再び■の位置に復帰する
。切り替え時の焦点移動ｄＯにより発生するフォーカス
エラー信号はＥＯである。 第１２図は、対物レンズの位置（横軸）と記録再生信号
の振幅ＡＰ（縦軸）との関係を示したものである。 記録再生信号の振幅ＡＰは、レーザー光の焦点位置がデ
ィスクに一致しているときに最大（図中レベル１で示す
）となシバ　焦点位置がディスクの前後に移動すると曲
線Ａ’、Ｂ’に沿って低下する。ここで曲線Ａ゛は再生
時、曲線Ｂ°は記録時を示している。 各曲線の変曲点は、レーザー光の焦点位置がディスクの
記録面に一致する際の対物レンズの位置を示しており、
レーザー光の集束位置を記録面上で一致させるためには
、再生から記録に切り替えられた際に対物レンズを距離
ｄｏ移動させなければならないことが理解できる。対物
レンズが再生時の合焦位置■にあるときに、波長が記録
用に切り替えられると、記録再生信号の振幅は曲線Ｂ°
と交差する点■まで低下する０次に、対物レンズは、フ
ォーカスサーボにより記録時の合焦位置■まで駆動され
、記録再生信号は最大となる。 第１３図は上記のフォーカスエラー信号ＦＥの変化を時
間ｔの経過と共に表したものであり、第１４図は記録再
生信号の振幅ＡＰの変化を時間ｔの経過と共に示したも
のである。再生から記録への切り替えによってフォーカ
スエラー信号はＥＯとなり、記録再生信号はＥＯに相当
する分区下する。フォーカスエラー信号が０に戻り、記
録再生信号が最大値となるまでに切り替えから時間ｔｏ
を要している。

【発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述したような従来の光磁気ディスク装
置においては、波長切り替え時に発生するフォーカスエ
ラーが大きいため、記録再生信号のレベルの低下が大き
く、正確な記録及び再生が不可能となってしまう。 また、切替時に発生するフォーカスエラーの量が大きい
ためにサーボ機構により対物レンズをディスクに合焦さ
せるまでの時間が長くなり、制御不可能な期間が長くな
るという問題を有する。 【発明の目的１ この発明は、上述した従来の課題に鑑みてなされたもの
であり、光源の波長切り替え時の信号劣化が少なく、情
報の正確な記録及び読み出しを行うことができる光学式
情報再生装置を提供することを目的とする。 【課題を解決するための手段】 この発明にかかる光ディスク装置は、上記目的を達成さ
せるため、少なくとも２つの波長で用いられるレーザ光
源と、レーザー光源からの光束を光ディスク上に結像さ
せる対物レンズと、光ディスクで反射された光束を受光
してフォーカスエラー信号を発生するフォーカスエラー
検出手段と、フォーカスエラー信号に基づいて対物レン
ズをその光軸方向に駆動する駆動手段と、フォーカスエ
ラー検出手段の出力信号にオフセットを付加して駆動手
段へ出力し、対物レンズが第１の波長における合焦位置
と第２の波長における合焦位置との中間に位置するよう
調整するオフセット付加手段とを備えることを特徴とす
る。

【作用】

上記構成によれば、レーザー光はそれぞれの波長におい
てフォーカスエラー信号に付されるオフセット分ディス
クから同一の方向に離れた位置に焦点を持つよう制御さ
れる。従って、波長が切り替えられた際に対物レンズを
移動させるべき距離が短くなり、フォーカスサーボ機構
により対物レンズをその波長の所定位置に移動させるま
での時間が短縮される。 （実施例］ 以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明する。 第１図〜第８図は、この発明を光磁気ディスクの情報記
録再生装置に適用した一実施例を示したものである。 この光学系は第１図に示したように、光源部１０゜対物
光学系２０、プリズムブロック３０、信号検出光学系４
０を備えている。光源部１０は、発散光束を発生する半
導体レーザー１１と、発散光束を平行光束とするコリメ
ータレンズ１２と、光束断面の形状を整形する２つのア
ナモフィックプリズム１３．１４と、ミラー１５とから
構成され、断面円形の平行ビームを発生する。 対物光学系２０は、ビームを光磁気ディスクＭＯＤの信
号記録面に集束させる対物レンズ２１と、ミラー２２と
を備えている。対物レンズ２１とミラー２２とは、光磁
気ディスクＭＯＤのラジアル方向Ｘにスライドされる図
示せぬヘッド内に設けられている。これに対して光源部
１０、プリズムブロック３０、信号検出光学系４０は、
ディスクの回転中心に対して固定されている。また、対
物レンズ２１は、ヘッド内に設けられたアクチュエータ
上に設けられており、その光軸方向２に高周波駆動され
る。 プリズムブロック３０は、２つのハーフミラ−面３１ａ
、３１ｂを有する第１のブロック３１と、λ／２板３２
を介して第１のブロックに接合され、偏光分離面３３ａ
と全反射面３３ｂとを有する！１１２のブロック３３と
から構成されている。 光源部ｌＯからの光束は、一部が第２のハーフミラ−面
３１ｂにより反射され、集束レンズ３４により半導体レ
ーザーの自動出力調整用の受光素子３５上に集束する。 一方、ディスクから反射された光束は、第２のハーフミ
ラ−面３１ｂにより反射され、λ／２板により偏光方向
が４５°回転させられ、Ｐ偏光成分は偏光分離面３３ａ
を透過して集束レンズ４１ａを介して第１の磁気記録信
号検出用の第１の受光素子４Ｚａ上に集束する。 また、Ｓ偏光成分は、偏光分離面３３ａと全反射面３３
ｂとで反射され、集束レンズ４１ｂを介して磁気記録信
号検出用の第２の受光素子４２ｂ上に集束する。 光磁気ディスクＩ’ｌＯＤへ入射するレーザー光の偏光
方向は、スポットが結像される位置のディスクの磁化方
向に対応し、て磁気カー効果により回転するため、これ
を４５°回転させてＰ、Ｓ成分に分離し、それぞれ別個
の受光素子４２ａ、　４２ｂにより検出することにより
、その強度差から記録信号を読み出すことができる。 ディスクからの反射光のうち、第２のハーフミラ−面３
１ｂを透過した成分は、第１のハーフミラ−面３１ａに
より反射され、集束レンズ４３を介してシリンドリカル
レンズ４４により非点陽差を与えられ、エラー検出用受
光素子４５上に集束する。 エラー検出用受光素子４５の受光領域は、第２図に示し
たように配列している。これらの受光領域は、ディスク
のラジアル方向に相当する方向ｘ１　　及びタンゼンシ
ャル方向に相当する方向Ｙの各軸に沿って４つの領域に
分割された受光領域Ａ、　Ｂ、　Ｃ，Ｄを備えている。 フォーカスエラー検出回路５０は、受光素子４５のそれ
ぞれ対角に位置する受光領域からの出力和をとる２つの
加算器５１．５２と、これらの加算器の出力差をとる引
算器５３と、引算器５３の出力にオフセットを付加する
オフセット調整回路５５と、オフセット調整回路の出力
をレベル調整する自動利得調整（ＡＧＣ）装Ｗ５４とを
備えている。 引算１１５３から出力されるフォーカスエラー原信号Ｆ
ＥＯは、受光素子の受光領域に対応する電圧を同一の記
号で表すと、 ＦＥＯ＝　（Ａ　＋　Ｄ）−（Ｂ　＋　Ｃ）で示される
。ここでオフセットδを付加することによりＡＧＣ回路
５４から出力されるフォーカスエラー信号ＦＩＣＩは、 ＦＥＺ　＝　ＦＩＥＯ＋６＝（Ａ　＋　Ｄ）−（Ｂ　＋
　（：）＋６で示される。 オフセットδは、対物レンズが記録、再生時の両波長に
よる合焦位置の中間に位置する際、すなわち焦点位置が
ディスクの記録面から所定量離れている際にフォーカス
エラー信号ＦＥＩがＯとなるように付加される。 出力されたフォーカスエラー信号ＦＥＩは、位相補償回
路５６により゛位相補償された後、アクチュエータ５７
に供給される。アクチュエータ５７は、この信号に基づ
いてＦＲＩが０となるよう対物レンズ２１を光軸方向に
駆動する。 前述したように、記録、再生を正確に行うためにはディ
スク上でのレーザー光のスポット径を一定の値以内に抑
えることが前提となる。従って、オフセットによる再生
時、記録時の集束位置のディスクからのズレは、スポッ
ト径をその範囲内に抑えることができる焦点深度内にあ
る必要がある。 次に、このような構成の実施例におけるフォーカス調整
動作を第３図〜第８図を参照して説明する。 各図中の■、■、■は、それぞれ再生時、再生から記録
への切り替え直後、記録時の各時点を示している。 まず、対物レンズとディスクとの位置関係、及びフォー
カスエラー検出用の受光素子上のスポット形状を第３図
及び第４図に基づいて説明する。 再生で安定している状態では、レーザー光の焦点は第３
図のに示したようにディスク面より対物レンズ側にあり
、受光素子上でのスポットは第４図■に示したように楕
円形となり、フォーカスエラー信号ＦＥＩは０となる。 これに対して波長の切り替え直後は、対物レンズが再生
時と同一位置にあって波長が記録用に切り替えられるた
め、レーザー光の焦点位置が第３図■に示したように■
の焦点位置からｄＯだけシフトし、受光素子上のスポッ
トは第４図■に示したように■とは逆位相で離心率が小
さい楕円形になり、フォーカスエラー信号ＦＥＩがＥｌ
になる。記録で安定している状態では、レーザー光の焦
点は第５図■に示したようにディスク面から所定量離れ
た位置にあり、受光素子上でのスポットは第６図■に示
したように■と同位相で離心率が大きい楕円形となり、
フォーカスエラー信号ＥＦＩは０となる。 次に、第５図に基づいてフォーカスエラー原信号ＦＥＯ
のレベルとレーザー光の焦点位置との関係を説明する。 図中のＸ軸は、レーザー光の焦点位置を示しており、ｘ
＝０の点がディスクの記録面である。また、ｙ軸は、フ
ォーカスエラー原信号ＦＥＯを示しており、ｙ＝Ｑの点
がエラー原信号ＦＥＯ＝　Ｏの状態、すなわちフォーカ
スエラー信号ＦＥＩ　＝−６の状態を示している。対物
レンズは、フォーカスエラー信号ＦＥＩが０となるよう
に、すなわちレーザー光の焦点位置がディスクの記録面
からオフセット６分離反するように制御される。 情報の再生時には、レーザー光のパワーが弱いため、レ
ーザー光の焦点位置がディスクの記録面から離れた場合
のフォーカスエラー原信号の変化の割合が小さく、両者
の関係は傾きの小さい直線Ａで表される。これに対して
、記録時には、レーザー光のパワーが強いため、レーザ
ー光の焦点位置の移動に対するフォーカスエラー原信号
の変化の割合が大きく、両者の関係は傾きの大きい直線
Ｂで表される。従って、フォーカスエラー原信号ＦＥＯ
に同一のオフセットδを付加した場合にも、再生時■の
合焦点の方が記録時■の合焦点よりもディスクから離れ
た位置で安定する。 ところで、再生に関しては読取エラーが生じた際には、
再度読取を行うことにより情報を得ることができるが、
誤った情報を記録した場合には読み出しを行ってみなけ
ればその情報が誤りであるか否かを判断することができ
ない、従って、記録時においては、再生時よりもより高
い精度が要求される。再生、記録の精度は、ディスクに
集束されるレーザー光のスポット径にも対応するため、
特に記録時には集束点がディスクから離れない方が好ま
しい。オフセットδの付加により再生、記録時の安定位
置が相違し、かつ、記録時の焦点ズレが小さくなるため
、上述の光ディスク装置の要求に合致するものとなる。 再生時に■の位置にあったレーザー光の焦点は、再生か
ら記録への切り替えによる波長変化によって■に示した
位置まで瞬時に移動し、フォーカスサーボにより対物レ
ンズが移動されることにより、再び■の位置に復帰する
。切り替え時の焦点移動ｄＯにより発生するフォーカス
エラー信号ＦＥＩはＥｌ（〈ＥＯ）である。 また、切り替え時■から記録時■に移行するまでの焦点
移動はｄｉ（＜ｄｏ）である。 第６図は、対物レンズの位置（横軸）と記録再生信号の
振幅ＡＰ（縦軸）との関係を示したものである。 記録再生信号の振幅ＡＰは、レーザー光の焦点位置がデ
ィスクに一致しているときに最大（図中レベル１で示す
）となり、焦点位置がディスクの前後に移動すると曲線
Ａ’　、　Ｂ’に沿って低下する。ここで曲線へ°は再
生時、曲線Ｂ°は記録時を示している。各曲線の変曲点
は、記録再生信号が最大となる際の対物レンズの合焦位
置を示しており、再生時のオフセットされた対物レンズ
位置から再生時の記録再生信号の振幅が最大となる位置
までの距離は己、記録時のオフセットされた対物レンズ
位置から記録時の記録再生信号の振幅が最大となる合焦
位置までの距離はｄ３である。 記録時への切り替え時（■→■）には、対物レンズをｄ
１移動させなければならないことが理解できる。 対物レンズが再生時の合焦位置■にあるときに、波長が
記録用に切り替えられると、記録再生信号の振幅は図中
の下方に向けて曲線Ｂ“と交差する点■まで低下する０
次に、対物レンズは、フォーカスサーボ回路の働きによ
りフォーカスエラー信号ＦＥＩが０となるよう曲線Ｂ°
上を通って記録位置■まで駆動される。 第７図は上記のフォーカスエラー信号ＦＥＩの変化を時
間ｔの経過と共に表したものであり、第８図は記録再生
信号の振幅ＡＰの変化を時間ｔの経過と共に示している
。 再生時には、レーザー光の焦点位置はδシフトしている
ため、このシフトによる分低下したレベルで記録再生信
号が検出される。なお、記録時には再生時より焦点位置
がディスクに近いため、信号の記録レベルは図中に一点
鎖線で示したように劣化が少ない、再生から記録への切
り替えると、フォーカスエラー信号ＦＥＩはＥｌとなり
、記録再生信号はＥｌに相当する分低下する。フォーカ
スエラー信号が０に戻り、記録再生信号が最大値となる
までに切り替えから時間ｔ１を要している。 この実施例の装置によれば、波長切り替え時の信号劣化
が少なく、切り替え後比較的短い時間ｔ１で安定した記
録動作に入ることができる。 なお、実施例では再生、記録の両場合について一定のオ
フセットを付し、再生、記録いずれの場合にもそれぞれ
合焦点を外す場合を説明したが、この発明は実施例に限
定されるものではなく、例えば再生時にのみオフセット
を付することによシバ記録は記録合焦点で行なうことも
可能である。

【効果】

以上詳細に説明したように、この発明によれば、波長の
切り替えによる焦点移動を補正するための対物レンズの
駆動量が少なくとも済むため、切り替え後短時間で安定
して記録、再生を行い得る状態に到達する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第８図はこの発明に係る光ディスク装置の一実
施例を説明する図であり、第１図は光学系全体の構成を
示す説明図、第２図はフォーカス制御系のブロック図、
第３図は対物レンズとディスクとの位置関係を示す説明
図、第４図は各時点での受光素子上のスポット形状を示
す説明図、第５図は記録時と再生時とにおけるフォーカ
スエラー信号のレベルとレーザー光の焦点位置との関係
を示す特性図、第６図は対物レンズの位置と記録再生信
号の振幅との関係を示したグラフ、第７図はフォーカス
エラー信号の変化を時間の経過と共に表したグラフ、第
８図は記録再生信号の振幅変化を時間の経過と共に示す
グラフである。 第９図〜第１４図は従来の光ディスク装置を説明する図
であり、第９図は対物レンズとディスクとの位置関係を
示す説明図、第１０図は各時点での受光素子上のスポッ
ト形状を示す説明図、第１１図は記録時と再生時とにお
けるフォーカスエラー信号のレベルとレーザー光の焦点
位置との関係を示す特性図、第１２図は対物レンズの位
置と記録再生信号の　゛振幅との関係を示したグラフ、
第１３図はフォーカスエラー信号の変化を時間の経過と
共に表したグラフ、第１４図は記録再生信号の変化を時
間の経過と共に表したグラフである。 １１・・・半導体レーザー（レーザ光源）２１・・・対
物レンズ ＦＩＯＤ・・・光磁気ディスク ４５・・・エラー検出用受光素子 ５０・・・フォーカスエラー検出回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも２つの波長で用いられるレーザ光源と
   、 該レーザー光源からの光束を光ディスク上に結像させる
   対物レンズと、 前記光ディスクで反射された光束を受光してフォーカス
   エラー信号を発生するフォーカスエラー検出手段と、 前記フォーカスエラー信号に基づいて対物レンズをその
   光軸方向に駆動する駆動手段と、前記フォーカスエラー
   検出手段の出力信号にオフセットを付加して前記駆動手
   段へ出力し、前記対物レンズが第１の波長における合焦
   位置と第２の波長における合焦位置との中間に位置する
   よう調整するオフセット付加手段とを備えることを特徴
   とする光ディスク装置。
2. （２）前記フォーカスエラー検出手段は、前記光ディス
   クで反射された光束に非点収差を発生させる非点収差発
   生素子と、該非点収差発生素子の主経線方向に対してそ
   れぞれ４５゜で交差する２本の直交軸により区切られる
   少なくとも４つの受光領域を有し、前記非点収差発生素
   子を透過した非点陽差を有する収束光を受光する受光素
   子と、該受光素子のそれぞれ対角に位置する受光領域か
   らの出力和の差をとることにより、フォーカスエラー信
   号を発生する演算回路とを有することを特徴とする請求
   項１に記載の光ディスク装置。