JPH047016B2 - - Google Patents

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JPH047016B2
JPH047016B2 JP55126965A JP12696580A JPH047016B2 JP H047016 B2 JPH047016 B2 JP H047016B2 JP 55126965 A JP55126965 A JP 55126965A JP 12696580 A JP12696580 A JP 12696580A JP H047016 B2 JPH047016 B2 JP H047016B2
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light
sub
optical
light beam
beams
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Tooru Musha
Kiichi Kato
Kenichi Ito
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Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Priority to US06/301,098 priority patent/US4423495A/en
Publication of JPS5753832A publication Critical patent/JPS5753832A/ja
Publication of JPH047016B2 publication Critical patent/JPH047016B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、記録媒体に光ビームを照射して情報
を光学的に記録または再生する光学的情報記録ま
たは再生装置に関するものである。
光学的情報記録装置は従来より既知であり、情
報トラツクを有する記録媒体には、例えばビデオ
デイスクと呼ばれているものがある。このビデオ
デイスクには情報トラツクに符号化されたビデオ
信号や音声信号が、光学的透過特性、反射特性、
位相特性などの光学的情報として記録されてい
る。また、その他の記録媒体としてコンピユータ
用メモリとして用いられる光デイスクなどもあ
る。このような記録媒体の特長の一つは、情報の
記録密度が非常に高いことであり、そのため各情
報トラツクの幅が極めて狭いと共に、順次の情報
トラツク間の間隔も非常に狭くなつている。この
ように情報を幅もピツチも狭い情報トラツクに正
確に記録するためには対物レンズをデイスク面に
対して常に合焦状態となるようにして、デイスク
面上での光スポツトの径を常に最小とする必要が
あると共に記録される各情報トラツク間の距離を
正確に一定にする必要がある。このためかかる光
学点記録装置においては、対物レンズのデイスク
面に対する焦点はずれを検出し、この焦点はずれ
信号に基いて対物レンズをその光軸方向に変位さ
せるフオーカツシング制御を行なう必要があると
共に情報トラツクに対する光スポツトの位置ずれ
を検出し、このトラツキング誤差信号に基づいて
光スポツトを情報トラツクと直交する方向に変位
させるトラツキング制御を行なう必要がある。
一方、本願人はたとえば既に情報が記録されて
いる記録媒体から元の情報を再生する光学的情報
再生装置等において、対物レンズの記録媒体に対
する焦点誤差を検出する焦点検出装置を提案して
いる。
第１図は本願人が先に提案した光学的再生装置
における焦点検出装置の一例を示す線図である。
レーザ光源１から放射された光（紙面内に直線偏
光している）はコリメートレンズ２によつて平行
光とされ、偏光膜を有する偏光プリズム３、1/4
波長板４および対物レンズ５を経て情報トラツク
を含むデイスク６上に集束される。この光束は凹
凸のピツト形状を持つ情報トラツク（記録面）７
により反射され、対物レンズ５および1/4波長板
４を経て偏光プリズム３に入射する。偏光プリズ
ム３に入射する反射光は、1/4波長板４の作用に
より紙面に対し垂直方向に偏光されているから、
この光は偏光プリズム３で反射される。偏光プリ
ズム３で反射した平行光束を検出プリズム８に入
射し、その反射面９により反射される光束を検出
器１０で受光する。反射面９は、合焦状態での入
射光線（平行光束）に対してほぼ臨時角となるよ
うに設定する。このようにすれば、合焦状態では
偏光プリズム３で反射された全光線は反射面９で
全反射され（実際には反射面の状態が完全ではな
いので図示ｎ方向に幾分の光が透過する）、デイ
スク６が合焦状態からａ方向にずれると偏光プリ
ズム３で反射された光束は反射面９に対して最大
ai1〜ai2で示す傾き成分を持つ光線束となる。ま
たデイスク６が合焦状態からｂ方向にずれると、
反射面９の入射光線はbi1〜bi2で示す傾き成分を
持つ光線束となる。すなわち、デイスク６が合焦
状態からずれると、反射面９への入射光線は光軸
上の中心光線（一点鎖線）を除いて臨界角の前後
で連続的に変化する。したがつて、デイスク６が
ａおよびｂ方向に変位して合焦状態からずれる
と、反射面９での反射強度が第２図に示すように
臨界角近傍では僅かな入射角の変化で急激に変化
するから、中心光線を含む紙面に対し垂直な面を
境として明暗の状態がそれぞれ逆になる。これに
対し、合焦状態では、一様に全反射されるから、
このような明暗は現われない。光検出器１０は、
このような反射面９からの反射光の光量分布の変
化を検出するもので、第１図中に平面図をも示す
ように、中心光線（光軸）を境に二分割した二つ
の受光領域１０Ａ，１０Ｂをもつて構成する。な
お、第２図は検出プリズム８の屈折率が1.50で、
Ｐ偏光およびＳ偏光におけるそれぞれの反射強度
RPおよびRSを示したものである。なお偏光して
いない光に対する反射強度は、これらの中間
（RP＋RS）／２となる。
第１図において、デイスク６がａ方向に変位し
たときは、反射面９に入射する光のうち中心光線
より図において下側の光束は、一番外側の入射光
線ai1を筆頭としてすべての入射光線の入射角は
臨界角よりも小さくなる。したがつて、この部分
では透過光が存在し、一番外側の透過光線at1か
らｎまでを含む光線束が透過する。この透過した
分だけ、一番外側の反射光線ar1から中心光線ま
でを含む反射光線束の強度は弱められる。反射面
９に入射する光のうち、中心光線より図において
上側の光束は、一番外側の入射光線ai2を筆頭と
してすべての入射光線の入射角は臨界角よりも大
きくなる。したがつて、この部分では透過光が存
在せず、入射した全ての光線が、一番外側の反射
光線ar2から中心光線までを含む光束に含まれて
反射する。したがつて、この場合には、光検出器
１０上での光量分布は、受光領域１０Ａが暗くな
り、受光領域１０Ｂは明るいまま変化しない。
これに対し、デイスク６がｂ方向に変位したと
きは、反射面９への入射光線の傾きの関係が上述
したａ方向の場合と逆になり、したがつて光検出
器１０の領域１０Ａ，１０Ｂの明暗の関係が逆に
なり、受光領域１０Ａは明るいまま変化しないが
受光領域１０Ｂは暗くなる。この場合の反射面９
における反射光および透過光をそれぞれ符号br1，
br2およびbt2で示す。
なお、合焦状態では光検出器１０の受光領域１
０Ａ，１０Ｂへの入射光量はそれぞれ等しくな
る。
したがつて、各受光領域１０Ａ，１０Ｂの出力
の差を差動増幅器１１で検出することにより、そ
の量および極性からずれの量および方向を表わす
焦点誤差信号を得ることができ、この信号に基い
て対物レンズ５を光軸方向に移動制御するフオー
カツシング制御を行なうことができるとともに、
受光領域１０Ａ，１０Ｂの出力の和を加算器１２
で検出することによりデイスク６に記録された情
報信号を検出することができる。しかも合焦状態
では反射面９での透過成分が殆んどないから、光
量の損失が極めて少ないとともに、合焦から外れ
た場合には、中心光線を境にいずれか一方の側の
光束が全反射され、他方の側の光束の反射強度が
極端に減少するから受光領域１０Ａ，１０Ｂにお
ける光量差が著しくなる。したがつて、十分正確
に焦点検出を行なうこどかできる。
第１図に示した例では反射面９での反射光を二
分割した受光領域１０Ａ，１０Ｂを有する光検出
器１０で受光するようにしたが、反射面９で屈折
される透過光を２個の光検出器で受光したり、反
射光と透過光を２個の光検出器で受光することに
よつても焦点誤差信号を得ることができる。
ビデオデイスクのような情報記録媒体から情報
を読み取る際には上述したようにフオーカツシン
グ制御をして光スポツトが常に情報記録面に収束
するようにする必要があるとともに光スポツトが
所定の情報トラツクから外れることなく常にその
上を走査するようにトラツキング制御が必要であ
り、記録媒体に情報を記録する際にも同様の制御
が必要である。
そこで本願人は、第１図に示す焦点検出装置に
おいてトラツキング誤差信号を得るために光検出
器１０の代りに、第３図に示すように受光領域１
０Ａ，１０Ｂを分割する方向に対して直交する方
向にも分割した４個の受光領域１０Ａ，１０Ｂ，
１０Ｃ，１０Ｄを有する光検出器を用い、これら
受光領域の出力をそれぞれEA〜EDとするとき、
EA＋EDを加算機１３Ａで求め、EB＋ECを加算器
１３Ｂで求め、これらの和の差（EA＋ED）−（EB
＋EC）を差動増幅器１１で求めて焦点誤差信号
を得るこ共に、EA＋ECを加算器１３Ｃで求め、
EB＋EDを加算器１３Ｄで求め、これらの和の差
（EA＋EC）−（EB＋ED）を差動増幅器１４で求め適
切に信号処理を施すことによりトラツキング誤差
信号を得るようにし、さらにEA＋EB＋EC＋EDを
加算器１２で求めることにより情報を得ることを
既に提案している。
このような情報再生装置においては、１本の光
ビームから焦点誤差信号とトラツキング誤差信号
とを同時に検出するために、トラツキング誤差信
号中に焦点ずれによる変動分が混入したり、焦点
誤差信号中にもトラツキングずれによる変動分が
混入するため、それぞれのサーボ制御の精度が低
下してしまう欠点があつた。
一方、従来の光学的情報再生装置として、情報
トラツクを構成するピツトが読取光スポツトの波
長λに対してλ／４の整数倍の深さの溝で形成さ
れている場合には、情報トラツクからの戻り光に
より対物レンズの瞳面にできる像を４分割された
受光領域を有する光検出器で受光し、またピツト
の溝の深さがλ／４の整数倍以外のときは、対物
レンズの瞳面にできる像を２分割された受光領域
を有する光検出器で受光して、各受光領域の出力
を適切に処理することにより情報信号とトラツキ
ング誤差信号とを同時に得るようにしたものが提
案されている。
一方、記録媒体に光ビームを照射して情報を記
録していく場合、記録用の光ビームは予め定めら
れた所定の位置を照射しながら記録を行つていく
ことが要求される。
未記録の領域には一般には単にフラツトな記録
媒体面だけしかないのでどのようにして記録用ビ
ームを案内していくかが問題となる。これを解決
するには一定間隔を有した２つの光ビームを形成
させ、一方の光ビームを記録済みの情報トラツク
又は予め記録されているトラツキング用トラツク
に照射し、他の光ビームを未記録領域に照射さ
せ、前記一方の光ビームが照射されているトラツ
クを基準としながら前記他の光ビームで記録を行
つていく技術が考えられる。
第４〜１４図は２ビームにより、一方の光ビー
ムを記録済みの情報トラツクに追従させ、他の光
ビームで情報記録を行う光学的情報読取装置を示
している。
第４図において、１はレーザ光源で、２つの発
光点Ａ及びＢを有する。本例では発光点Ａからの
ビームを記録すべき情報に応じて変調して記録用
の主ビーム（実線で示す）とし、発光点Ｂからの
ビームをトラツキング用の副ビーム（破線で示
す）として使用する。
レーザ光源１を出射した２つのビームはコリメ
ートレンズ２に入射し、各ビームは平行光束にな
り、しかも互いの光軸は傾く。これは、主ビーム
はその中心光線（一点鎖線で示す）がコリメート
レンズ２の中心に入射するのに対し、副ビームは
その中心光線（二点鎖線で示す）がコリメートレ
ンズ２の中心からずれて入射するためであり、コ
リメートレンズの焦点距離ｆが９mm、発光点Ａ及
びＢ間の間隔が125μｍのとき両ビームの光軸の
傾きは48′程度となる。
コリメートレンズ２の平行光束とされたレーザ
光源１の主及び副ビームの光は偏光プリズム３の
反射面に対してＳ偏光特性を持つように構成され
ているので、両光束は偏光プリズム３の偏光面で
全て反射されて1/4波長板４に入射し、これを出
射した両光束（円偏光に変換されている）は対物
レンズ５に入射する。
本例ではコリメートレンズ２の焦点位置に対物
レンズ５を配置して主ビームと副ビームを対物レ
ンズにおいて完全に重なり合うようにしているが
両ビームのビーム径を対物レンズの口径に対しあ
る程度大きいか小さい状態にしておけば、両ビー
ムが完全に重なり合わない状態、つまり対物レン
ズをコリメートレンズ２の焦点位置からもつと離
れた位置に配置してもよい。
対物レンズ５を出射した各ビームはデイスク６
の記録面７上に焦点を結ぶ。即ち、主ビームは対
物レンズ５の光軸と平行であるから光軸上にスポ
ツトを形成し、副ビームは対物レンズ５の光軸に
対し傾いているので光軸からずれた位置にスポツ
トを形成する。例えば、上述の例のように両ビー
ムの光軸の傾きが48′程度の場合、対物レンズの
焦点距離を4.3mmとすると、両スポツトの間隔は
60μｍ程度となる。
記録面７で反射された両光束は対物レンズ５を
通つた後に、1/4波長板４に入射する。1/4波長板
４を通つた光は入射時と偏光方向を90°変換され、
つまりＰ偏光となるので偏光プリズム３を全て透
過し、検出プリズム８に入射する。検出プリズム
８の反射面９−１及び９−２はそれぞれ主ビーム
の光軸の入射角に対してほぼ臨界角となるように
設定する。このようにすれば、第１及び第２図の
説明から明らかなように、反射面９−１及び９−
２で反射（本例では３回反射）されて光検出器１
０に入射する主ビームの光量分布の変化を差動増
幅器１１で検出することにより焦点誤差信号を得
ることができる。また、このように反射面９−
１、９−２にＰ偏光が入射する場合には、第２図
からも明らかなように臨界角付近での反射強度の
感度がＳ偏光に比べて極めて高くなるから、高感
度の焦点検出を行なうことができる。
一方副ビームは記録用の主ビームに対し傾いて
おり、反射面９−１及び９−２に入射する角度は
臨界角より小さいかまたは大きい角度となるが、
本例ではこれを小さい角度となるように設定す
る。このようにすれば、副ビームは殆んど屈折し
て透過してしまい、主ビーム用光検出器１０に入
射する光量は殆んど無視できる。例えば前述した
ように検出プリズム８に入射する主ビームに対し
副ビームが48′傾いて入射する場合、反射面９−
１，９−２に入射するときの両者の傾き角は検出
プリズム８の屈折率が1.5のとき32′程度となり、
この場合１回反射当りの透過率は第２図から明ら
かなように本例のＰ偏光に対し69％程度であるか
ら３回の反射で総合透過量は97％程度となる。つ
まり３％程度の微量の副ビームが主ビーム用光検
出器１０に入射するのみとなる。なお、第１及び
第４図は図を簡単とするため検出プリズム８の屈
折率がｎ＝√２、即ち臨界角が約45°の場合を図
示してある。
主ビーム用光検出器１０に混入する副ビームの
光量をもつと減らしたいときは、副ビームによつ
て記録が行なわれない範囲で主ビームに対する副
ビームの発光強度を弱めればよい。
本例では第１回目の反射で生ずる副ビームの透
過光束ａと第３回目の透過光束ｃを副ビーム用光
検出器１５で検出する。
しかし、第２回目の反射で生ずる副ビームの透
過光束ｂを検出してもよいし、また副ビーム光検
出記を２個設けて３つの透過光束すべてを検出し
てもよい。
このように、臨界角に設定された焦点検出用の
検出プリズムを利用して主ビーム副ビームの僅か
な角度ずれを敏感に検出して空間的に分離するこ
とができる。これに対し、このような手段を使わ
ずに両ビームを空間的に分離するには、対物レン
ズとして焦点距離の長いレンズを使つてその焦点
面で分離することもできるが、この場合には光学
系が大きくなつてしまい実用性に欠けることにな
る。尚、第４図の例ではレーザ光源１からの２本
のビームを発生させ、これらビームをデイスク面
に照射し、それらの戻りビームを空間的に分離す
るようにしてあるが、レーザ光源から３本のビー
ムを発生させ、これらビームをデイスク面に照射
し、それらの戻りビームを空間的に分離するよう
にすることもできる。
第５図は上述の光学形によりデイスク上の記録
面に照射された記録用の主ビームとトラツキング
用の副ビームのスポツト（それぞれMa及びSaで
示す）の位置関係と主ビームにより記録されたピ
ツトＰの様子を示し、主ビームMaは記録すべき
符号化されたビデオ信号や音声信号、データ信号
などの情報信号に応じてオンオフされて記録面に
ピツトＰを形成していき、副ビームSaは近傍
（本例では隣り）の記録済みトラツクのエツジに
その中心を位置させる。主ビームMaと副ビーム
Saとの位置関係は一定であるから、副ビームの
位置を常に隣りの記録済トラツクのエツジにその
中心が位置するよう制御すれば、新たに記録され
るピツトは常に隣りのトラツクと一定の間隔で記
録される。その制御手段を第６及び第７図につい
て説明する。
第６図の実線は副ビームと主ビームの半径方向
位置と記録面から反射されて戻る副ビームと主ビ
ームの光量の関係を示し、Saはピツトのエツジ
に中心が位置する副ビームの位置、Maはピツト
の中心に位置する主ビームの位置を示す。これか
ら明らかなように、副ビームがピツトのエツジを
中心にデイスク半径方向に変位すると、副ビーム
の戻り光量は副ビームの中心がピツトのエツジに
位置するときの光量Voを中心に急激に増減し、
第４図の副ビーム用光検出器１５から副ビームの
ピツトのエツジに対するずれに応じてVoを中心
に両方向に変化する信号が得られる。従つてこの
信号をVoに対応する基準値と比較することによ
り副ビームのピツトとエツジ、即ち記録トラツク
のエツジに対するずれの大きさ及び方向を表わす
信号、即ちトラツキング誤差信号を得ることがで
き、これにより第４図の対物レンズ５を記号Ｘで
示すようにデイスク半径方向に移動させて副ビー
ムの戻り光量が常にこの値Voになるように、即
ち副ビームの中心が記録済トラツクのエツジに位
置するようにトラツキング制御すれば主ビームは
常に隣りの記録済トラツクと一定の間隔に維持さ
れる。
しかし、この場合には光源１の光量が変動した
り、デイスク反射面７に反射率のムラ等がある
と、基準となるべき上記Voに対応する光検出器
１５の直流レベルがこれに応じて変動し、純粋な
トラツキング誤差信号が得られなくなり、正しい
トラツキング制御が行なわれなくなる問題が生ず
る。
そこで光検出器１５からの信号を例えば第６図
の右上部に示すようなCR回路から成る低減カツ
トフイルタに通す。このようにフイルタ処理する
と、上記光源変動や反射率のムラ等による直流分
に近い変動が除去され、例えば第６図実線に対応
する信号は破線で示す信号となり、副ビームが目
標位置即ちその中心がピツトのエツジにあるとき
の信号値は常に零となり、上述の光源の光量変動
やデイスク反射面の反射率のムラ等により影響さ
れない純粋なトラツキング誤差信号が得られる。
この場合、直流に近い周波数領域のトラツキン
グ情報が失われてしまうが、これは情報を再生す
るとき、つまりトラツクの完全な中心を主ビーム
が追跡しなければならないときには問題点となる
が、情報を記録するときにはむしろ望ましい。つ
まり再生のときは例えば螺旋状に記録されている
トラツクを追跡するのであるから、ラジアル方向
への光学系送り機構がかなりしつかりしていない
と、直流分が少ない場合制御からはずれてしまう
であろうが、記録のときは直流分が少ないために
トラツキング誤差が積み重なつて、記録されるト
ラツクが変にゆがんだりすることがなくなり、円
形に近いトラツクが形成される。
第７図は上述のトラツキング制御を行なう制御
系の一例の構成を示す線図である。本例では低減
カツトフイルタ２１により第４図の副ビーム用光
検出器１５の出力信号から光源の光量変動やデイ
スク反射面の反射率のムラ等による直流分に近い
成分を除去して純粋なトラツキング誤差信号を取
り出し、この信号を通常の如く位相補償回路２２
を経て駆動回路２３に供給し、ここで増幅等の処
理を行ない駆動信号としてラジアルアクチユエー
タ２４に供給し、これにより第４図の対物レンズ
５をデイスク半径方向に移動させて副ビームの中
心がピツトのエツジに位置するように制御する。
ラジアルアクチユエータ２４としては本願人が
先に提案したものを使用するのが好適であり、こ
のアクチユエータを第８図に示す。対物レンズ３
１（第４図の対物レンズ５に対応する）は磁性体
より成る保持枠３２に保持し、一対の板ばね３
３，３３′を介して両矢印Ｘで示す光軸および情
報トラツク（図示せず）に対して直角をなす方向
に移動可能に中枠３４に支持する。この中枠３４
は一対の円形ばね３５および３５′により外枠３
６に取り付ける。したがつて中枠３４は対物レン
ズ３１の光軸方向に変位自在となつている。この
中枠３４を光軸方向に変位させてフオーカツシン
グ制御を行うために、中枠３４と一体に設けたリ
ング３７にコイル３８を巻装し、このコイルと共
働する永久磁石３９およびヨーク４０および４１
を外枠３６に取付けてボイスコイル方式のフオー
カツシング駆動機構を構成する。したがつて、コ
イル８に光検出器１０からの焦点誤差信号を処理
して得られたデフオーカス方向およびその量に応
じた電流を供給することにより対物レンズの焦点
を常にデイスク上に位置させるフオーカツシング
制御を行うことができる。
一方、対物レンズ３１を両矢印Ｘで示す光軸お
よび情報トラツクと直角を成す方向に変位させて
トラツキング制御を行なうために、磁性体より成
る保持枠３２と共働する第１および第２の固定ヨ
ーク４２および４２′を、保持枠３２を挟むよう
に移動方向Ｘに沿つて延在させて外枠３６に取付
けると共に、これら固定ヨークの両端部にはそれ
ぞれ永久磁石４３−１および４３−２を連結して
設ける。また、固定ヨーク４２および４２′の保
持枠３２と対向する部分にはそれぞれコイル４４
および４４′を巻装して、トラツキング駆動機構
を構成する。かかるトラツキング駆動機構におい
ては、対物レンズ３１の光軸を通り、かつ移動方
向Ｘと直交する方向を境として対称に、永久磁石
４３−１および４３−２により、固定ヨーク４
２、保持枠３２および固定ヨーク４２′を通る閉
ループを磁界がそれぞれ形成され、これら磁界に
保持枠３２と対向する部分のコイルが晒される。
したがつてコイル４４および４４′に一方向に電
流を流すと、電流量に応じて保持枠３２したがつ
て対物レンズ３１が矢印Ｘの一方向に移動し、電
流の向きを逆転したときは対物レンズ１は反対方
向に移動し、コイル４４および４４′に流す電流
と対物レンズ３１の変位量とは直線的な関係とな
る。これがため、光検出器１５（第４図）からの
トラツキング誤差信号の方向およびその量に応じ
て駆動回路２３（第７図）によりコイル４４およ
び４４′に電流を供給することによりトラツキン
グ誤差を正確に補正することができる。
なお、第８図に示すアクチユエータでは、コイ
ル４４および４４′と保持枠３２とのそれぞれの
間のギヤツプに磁性流体４５および４５′（例え
ばFerrofluidics社のFerrofluid）を満たしてあ
る。このようにすれば、ギヤツプ部分では強い磁
界が形成されているために磁性流体４５，４５′
は安定してギヤツプ部分に存在しつつけるから、
磁束の利用効率を向上させることができると共
に、トラツキング方向の他にフオーカツシング方
向に対しても磁性流体によるダイピング効果を生
じさせることができる。
第８図ではトラツキング制御を対物レンズをト
ラツキング補正方向に移動させて行なうようにし
たが、ガルバノミラーを用いて光束を振ることに
よりトラツキング制御を行なうものにおいてはガ
ルバノミラーの駆動装置にトラツキング誤差信号
を供給すればよい。
第９図は第７図のトラツキング制御系の周波数
特性の一例を示すものである。これから明らかな
ように、このトラツキング制御系の利得（感度）
はトラツキング誤差信号の周波数が低域カツトフ
イルタ２１のCR時定数で決まる周波数（1/2
πCR）まで6dB／Octで上昇し、デイスクの回転
周波数もしくはそれより高い周波数まで一定とな
り、その後−12dB／Octで下降し、次いで位相補
償回路２２の作用によりある周波数（アクチユエ
ータ２４の特性で決まる）からは−6dB／Octで
下降する。
この周波数特性から明らかなように、上述した
トラツキング制御系はデイスク回転周波数に近い
周波数で生ずるトラツキング誤差信号に対し最高
の感度を有し、光源の光量変動やデイスク反射面
の反射率のムラ等による直流分に近い低周波成分
に対しては低い感度を有し、斯る成分には応答し
ないので、第４図のトラツキング用の副ビームの
中心が常に隣りの記録済トラツクのエツジに位置
するように制御され、記録用の主ビームは常に隣
りの記録済トラツクと一定間隔に維持され、この
ビームにより情報が一定のトラツクピツチで記録
される。
第１０図は第４図の光学系の変形例を示し、第
４図と対応する素子は同一の符号で示す。本例で
は第４図のコリメートレンズ２の代りに凸レンズ
２′を用いてデイスクから反射され対物レンズ５
を経て戻る主及び副ビームが集束光束となるよう
にし、検出プリズム８と偏光プリズム３の間に凹
レンズ５０を配置して前記集束光束を平行光束に
して検出プリズム８に入射せしめるようにしたも
ので、このようにすると検出プリズム並びに光検
出器を小型にすることができる。尚、これとは逆
にデイスクから対物レンズ５を経て戻る主及び副
ビームを発散光束とし、検出プレズムと偏光プリ
ズム３との間に適当な凸レンズを配置してこの光
束を平行光束にして検出プリズムに入射するよう
にすることもできる。この場合検出プリズム８の
屈折率は√２以上としている。上述の例では副ビ
ームを記録済の隣りのトラツクのエツジに中心を
位置させてトラツキング制御を行なうようにした
が、デイスク面にトラツキング用の条溝が予め設
けられている場合には副ビームをこの条溝のエツ
ジに位置させて同様のトラツキング制御を行なう
ことができる。また上述した例では２本のビーム
を用いて焦点誤差信号およびトラツキング誤差信
号を得るようにしたが、１本の記録用ビーム（例
えば主ビーム）とトラツキング用の２本のビーム
（例えば副ビーム）とを第１１図Ａに示すように
デイスク上に投射して所要の信号を得ることもで
きる。すなわち、主ビームスポツトMaは記録す
べきトラツクの中心に位置させ、第１の副ビーム
スポツトSaは近傍（この例も隣り）の記録済の
トラツクの上側エツジにビームの中心を位置さ
せ、第２の副ビームスポツトSa′はそのトラツク
の下側エツジにビーム中心を位置させる。この場
合の主ビームと第１と第２副ビームの戻り光量の
関係は第６図にMa，Sa，Sa′で示すようになり、
これらビームが第１１図Ａの位置から図において
上方に変位すると第１副ビームSaの戻り光量が
増大し、第２副ビームSa′の戻り光量が減少し、
下方に変位すると第１副ビームSaの戻り光量が
減少し、第２副ビームSa′の戻り光量が増大する。
従つて、第１及び第２副ビームの戻り光量を別々
の光検出器で検出して、その差を取ることにより
所望のトラツキング誤差信号を得ることができ、
これより第４図の対物レンズ５をデイスク半径方
向Ｘに移動させて第１及び第２副ビームの戻り光
量が等しくなるように制御すれば、所望のトラツ
キング制御を行なうことができる。なお、この場
合には副ビームが対物レンズの光軸から離れてし
まい収差の影響が出易くなる恐れがある。
これを防ぐためには、第４図のレーザ光源１の
レーザ発光点を三角形の頂点に配置して記録用の
１本の主ビームとトラツキング用の２本の副ビー
ムとを第１１図Ｂに示すようにデイスク上に投射
する。すなわち、主ビームスポツトMaは記録す
べきトラツクの中心に位置させ、第１副ビーム
Saおよび第２副ビームSa′は各々ビームの中心を
主ビームスポツトMaが位置する近傍の既に記録
済のトラツクの上側エツジおよび下側エツジにそ
れぞれ位置させる。この場合も上記と同様にして
トラツキング誤差信号を得ることができるから、
第１及び第２の副ビームの戻り光量が等しくなる
ように、第４図の対物レンズ５をデイスク半径方
向Ｘに移動させることにより、所望のトラツキン
グ制御を行なうことができる。
なお、第１１図ＡおよびＢにおけるように２本
の副ビームSa，Sa′を用いる場合、検出プリズム
８に直角入射する主ビームMaに対して第１副ビ
ームSaは48′傾いて、第２副ビームSa′は２×
48′傾いて入射させるようにすれば、検出プリズ
ム８を透過する第１副ビームSaは反射面９−１，
９−２から8.3°傾いて出射し、第２副ビームSa′は
反射面９−１，９−２から11.8°傾いて出射する
から、第１副ビームSaと第２副ビームSa′とのお
互いの傾き角のズレ量は大きくなり、空間的に分
離し易くなる。この場合、空間的にビームを分離
できるので、各々の空間で前記ビームをうけるよ
うに光検出器を配置し、その信号差をとることに
よりトラツキング誤差信号を得ることができる。
また、第１及び第２副ビームの戻り光束を１個
の検出器で受けて所望のトラツキング誤差信号を
得ることもできる。第１２図Ａはその一例を示
し、本例では第１及び第２副ビーム用レーザ光線
として半導体レーザ６１及び６２を使用し、半導
体レーザ６１を発振器６３からレーザ駆動回路６
４を経て供給される周波数ｆの駆動信号で駆動す
ると共に半導体レーザ６２を発振器６３から位相
反転器６５及び駆動回路６６を経て供給される上
記とは反対位相の周波数ｆの駆動信号で駆動して
第１及び第２副ビームを発生させ、第４図のよう
な光学系によつてデイスク面に照射し、デイスク
面から戻る第１及び第２副ビームを検出プリズム
８を経て１個の光検出器６７で受光し、その出力
を増幅器６８で増幅後、バンドパスフイルタ６９
で周波数ｆの成分だけ抽出し、位相検波回路６
９′で発振器６３で発振している位相と同期させ
て位相検波し、これを平滑回路７０で平滑するこ
とにより所望のトラツキング誤差信号を得ること
ができる。
更にまた、第１２図Ｂに示すように第１副ビー
ム半導体レーザ７１を駆動回路７２により、発振
器７３の周波数f1の信号で駆動し、第２副ビーム
用反動体レーザ７４を駆動回路７５により発振器
７６の周波数f2の信号で駆動して第１及び第２副
ビームを発生させてデイスク上に照射し、これら
ビームの戻り光束を検出プリズム８を経て１個の
光検出器７７で受光し、その出力信号を増幅器７
８で増幅後、バンドパスフイルタ７９及び８０に
供給してそのf1成分f2成分を抽出し、これら成分
をそれぞれ平滑回路８１及び８２で平滑後差動増
幅器８３でその差を検出することにより所望のト
ラツキング誤差信号を得ることもできる。
また、主ビームと副ビームの配列は以上の例に
限定されるものでなく、例えば第４図に示した装
置のデイスクに対する配置関係によつてビームス
ポツトのトラツク上の位置関係が変化する。例え
ば第４図の装置でデイスク６の中心が紙面の裏側
の方向にあるとし対物レンズ５の光軸を中心とし
て、光軸方向から見て時計方向あるいは反時計方
向に90°回転した状態に装置がある時は（デイス
ク６の位置はそのままとする）、第５図及び第１
１図のビームスポツトの配置関係は同じく主ビー
ムスポツトの中心を回転中心とし時計方向あるい
は反時計方向に90°回転すれば良い。しかしトラ
ツクの位置はそのままだから副ビームスポツトは
主ビームスポツトが位置する近傍の既に記録済の
トラツクに半分のつかるようにする。第１３Ａ，
Ｂ，Ｃにこの場合の２又は３ビームの位置関係を
示す。ここで反時計方向に90°回転した場合は回
転デイスク６の中心方向はCaとなり、また時計
方向に90°回転した場合には、回転デイスク６の
中心方向はCbの方向となる。このように検出プ
リズムの傾斜方向及び回転デイスクのトラツク方
向との位置関係により主ビームスポツトと副ビー
ムスポツトの位置関係が決定する。好適には主ビ
ームスポツトは記録すべきトラツク上に副ビーム
スポツトは１つの時には主ビームスポツトが位置
する近傍の既に記録済のトラツクに部分的にのる
ように又２つの時には前記記録済のトラツクに部
分的に、しかもお互の関係はトラツクの中心に対
して対象となるように位置し、主ビームスポツト
からの反射光は検出プリズム反射面に対し略々臨
界角で入射せしめ、副ビームスポツトからの反射
光は前記臨界角より小さい入射角で入るように副
ビームスポツトを主ビームスポツトに対し配置す
れば良い。また、主ビームスポツトの合焦用光検
出器は検出プリズムの出射端（第４図）に配置す
ることなく、たとえば主ビームのみ検出プリズム
を屈折透過する部分に光検出器を配置し、閾値と
比較するか、又はその透過光の光量分布の変化を
検出することにより合焦検出も可能である。又第
４図ではレーザ光源１の発光点は、対物レンズ５
のほぼ光軸方向に配置されているが、レーザ光源
１と、コリメートレンズ２、回転デイスク６およ
び偏光プリズム３の位置はそのままとし、他を対
物レンズ５の光軸を中心として90°回転させた時
には、レーザ光源１の発光点の配列方向は対物レ
ンズ５の光軸とほぼ直角に交わる方向（即ち紙面
にほぼ垂直方向）に配列すれば良い。
第１４図は第４図の光学的情報記録装置の変形
例を示し、第４図と対応する素子は第４図と同一
の符号で示す。本例は１本のビームから主及び副
ビームを得るようにしたもので、レーザ光源１か
ら記録すべき情報に応じて変調された１本のビー
ムを発生させ、該ビームをコリメートレンズ２に
より平行光束として偏光プリズム３に入射させる
と共に、偏光プリズム３の偏光面の、前記平行光
束の中心部に対する部分３−１をその周囲光束部
分に対する部分３−２に対し僅かに傾けて、前記
平行光束の中心光束部分がその周囲光束部分に対
し僅かに傾いて反射され、デイスク面６上に周囲
光束部分とわずかにずれた位置にスポツトを形成
するようにしたものである。この場合、デイスク
面から反射される周囲光束部分は検出プリズム８
に垂直に入射するが、中心光束部分は周囲光束部
分に対し僅かに傾いて入射するため、周囲光束部
分は反射面９−１及び９−２で反射されて光検出
器１０に入射し、中心光束部分は反射面９−１及
び９−２を透過して光検出器１５に入射する。従
つて、本例によれば１本のビームの周囲光束部分
を記録又はトラツキング用の主ビームとして、中
心光束部分をトラツキング用又は記録用の副ビー
ムとして使用することができる。
前述した２ビームによる光学的情報記録または
再生装置において、光源を２個使用する場合、装
置が高価格となる欠点がある。これを回避した第
１４図での１本の光ビームを２本に分割する装置
では、プリズム内に複数の反射面を有するための
複数プリズムを貼り合せなければならず、これも
高価となる欠点がある。
また、光源として半導体レーザを用いる場合、
その光束は断面が楕円形状であるため、このまま
では高密度な記録ができない欠点がある。
本発明は上記欠点を解決した光学的情報記録ま
たは再生装置を提供することを目的とする。
本発明の光学的情報記録または再生装置は 記録媒体に光ビームを照射して情報を光学的に
記録または再生する光学的情報記録または再生装
置において、 断面楕円形状の光ビームを放射するレーザダイ
オードと、 このレーザダイオードと前記記録媒体との間の
光路中に配置され光束を反射および屈折透過させ
る第１の光学面とこの第１の光学面で反射された
光束を再び反射させる第２の光学面と前記レーザ
ダイオードからの光束を垂直に入射させる第３の
光学面とを有する光分割素子とを具え、 前記第３の光学面を通過した前記レーザダイオ
ードからの断面楕円形状の光ビームを、その長軸
が前記第１の光学面の入射面内にあるようにする
と共に前記光ビームを前記第１の光学面に斜めに
入射させて、断面円形状に整形した第１の屈折透
過光を得ると共に、該第１の光学面で反射される
光束を前記第２の光学面で反射させた後、再び前
記第１の光学面に入射させて断面円形状に整形し
た第２の屈折透過光を得るよう構成したことを特
徴とするものである。
以下本発明の一実施例を第１５図を参照しなが
ら説明する。第１５図は、光源としてのレーザダ
イオードと記録媒体としてのデイスクとの間の光
路中に配置され、レーザダイオードからの断面楕
円形状の１本の光ビームから断面円形状に整形し
た２本の光ビームを得る光分割素子の一例の構成
を示すものである。この光分割素子１０１は入射
光束に対して臨界角よりもわずかに小さくなるよ
うに設定した第１の面１０２と、全反射コーテイ
ングされた第２の面１０３とを有する。なお、第
１の面１０２と第２の面１０３は多少平行状態か
らずらして形成する この実施例では、レーザダイオードから出射さ
れる一般に断面楕円形状の発散光束を、コリメー
トレンズ（図示せず）により断面楕円形状の平行
光束を光ビーム１００として光分割素子１０１の
第３の光学面（第１の面１００と第２の面１０３
との間の面）に直角に入射させる。（図では平行
光束化された光ビーム１００の楕円比を１：2.5
と想定して描いてあり、実線が紙面内の大きさ、
破線が紙面と垂直方向の大きさを示している。） 平行光束の光ビーム１００は、その光束に対し
て臨界角よりもわずかに小さくなるように設定し
た第１の面１０２に、楕円の長軸が第１の面１０
２の入射面内にあるように入射させて、該第１の
面１０２で大部分の光量を屈折透過させ、一部の
光量を反射させる。ここで、光分割素子１０１の
屈折率ｎをｎ＝1.5とするとき、第１の面１０２
に入射する角度を39.34°となるように光分割素子
１０１を設置すれば、その透過光の屈折角は
71.98°となり、透過光のビームの楕円率が変わ
る。すなわち、紙面内のビームの大きさは縮小さ
れ、紙面と垂直方向のビームはそのままとなる。
このようにして、断面円形状に整形された第１の
屈折透過光（例えば主ビームＭ）を得る。
また、第１の面１０２で反射された光束は、全
反射コーテイングされた第２の面１０３で全光量
を反射させた後、再び第１の面１０２に入射させ
る。ここで、第２の面１０３と第１の面１０２と
の平行状態のずれを、光束が第１の面１０２に再
び入射するときの角度が39.34°よりもわずかに小
さくなるように設定する。このようにして、第１
の面１０２から第１の屈折透過光Ｍに対して傾き
を持ち、しかも第１の屈折透過光Ｍと同様に断面
形状をほぼ円形状に整形した平行光束の第２の屈
折透過光（例えば副ビームＳ）を得る。このよう
な反射および屈折を繰返すことにより２本以上の
ビームを得ることができる。なお、第１の面１０
２は必ずしも入射光束に対して臨界角よりもやや
小さめに設定する必要はなく、単なるハーフミラ
ーとしてもよい。
上述した例では検出プリズムの屈折率を便宜上
1.5として例示したが、これは臨界角近辺に設定
すればよいのでその条件さえ満たせば任意の屈折
率のものを使用することができる。更にまた上述
した例では偏光している光を使用するものについ
て説明したが、偏光していない光を使用する場合
でも本発明を有効に適用することができる。ま
た、記録済のトラツクに位置するビームの戻り光
から情報をモニターすることもできる。更に、本
発明は上述したビデオデイスクにおける記録や再
生のみでなく、種々の光学的記録または再生、例
えば記録媒体としてMnBiなどの磁性膜を用い、
レーザ光を熱源として情報を熱的に記録し、これ
を光学的に読み取る光磁気デイスク装置にも有効
に適用することができる。
本発明によれば、簡単な構成の光学素子により
１個のレーザダイオードから出射した光束を２つ
の光束に分割することができると共に、断面楕円
形状の光ビームを円形状の光ビームに整形するこ
とができる。したがつて、本発明の光学的情報記
録または再生装置は、部品点数を減らすことがで
きると共に、装置全体を小型且つ安価にできる効
果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本願人が先に開発した光学的再生装置
の一例の構成を示す線図、第２図は臨界角付近で
の反射強度の一例を示す線図、第３図は本願人が
開発したトラツキング誤差信号を取り出す回路の
一例の構成を示す回路図、第４図は光学的情報記
録装置の一例の構成を示す線図、第５図は記録媒
体上のビームの位置関係を示す線図、第６図はト
ラツキングの原理説明図、第７図は記録装置のト
ラツキング制御系の構成を示す線図、第８図Ａお
よびＢはラジアルアクチユエータの一例の構成
図、第９図は第７図のトラツキング制御系の周波
数特性図、第１０図は第４図の記録装置の変形例
の構成を示す線図、第１１図ＡおよびＢは２本の
トラツキング用ビームを用いる場合の記録媒体に
対するビームの位置関係の２つの例を示す線図、
第１２図ＡおよびＢは２本のトラツキング用ビー
ムを用いる場合のトラツキング制御系の構成をそ
れぞれ示す線図、第１３図Ａ，ＢおよびＣは記録
媒体に対するビームスポツトの位置関係の更に他
の例をそれぞれ示す線図、第１４図は光学的情報
記録装置の更に他の例の構成を示す線図、第１５
図は本発明の光学的情報記録または再生装置の一
実施例の要部の構成を示す線図である。 １……光源、Ａ，Ｂ……発光点、２……コリメ
ートレンズ、３……偏光プリズム、４……1/4波
長板、５……対物レンズ、６……デイスク、７…
…記録面（情報トラツク）、８……検出プリズム、
９−１，９−２……反射面、１０……主ビーム用
光検出器、１０Ａ，１０Ｂ……受光領域、１１…
…差動増幅器、１５……副ビーム用光検出器、２
１……低減カツトフイルタ、２２……位相補償回
路、２３……駆動回路、２４……ラジアルアクチ
ユエータ、２′……凸レンズ、５０……凹レンズ、
６１，６２，７１，７４……半導体レーザ、６
３，７３，７６……発振器、６４，７２，７５…
…レーザ駆動回路、６５……位相反転器、６７，
７７……光検出器、６８，７８……増幅器、６
９，７９，８０……バンドパスフイルタ、６９′
……位相検波回路、７０，８１，８２……平滑
器、８３……差動増幅器、１０１……ビーム整形
用プリズム、１０２……第１の面、１０３……第
２の面（全反射コーテイング面）。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 記録媒体に光ビームを照射して情報を光学的
    に記録または再生する光学的情報記録または再生
    装置において、 断面楕円形状の光ビームを放射するレーザダイ
    オードと、 このレーザダイオードの前記記録媒体との間の
    光路中に配置され光束を反射および屈折透過させ
    る第１の光学面とこの第１の光学面で反射された
    光束を再び反射させる第２の光学面と前記レーザ
    ダイオードからの光束を垂直に入射させる第３の
    光学面とを有する光分割素子とを具え、 前記第３の光学面を通過した前記レーザダイオ
    ードからの断面楕円形状の光ビームを、その長軸
    が前記第１の光学面の入射面内にあるようにする
    と共に前記光ビームを前記第１の光学面に斜めに
    入射させて、断面円形状に整形した第１の屈折透
    過光を得ると共に、該第１の光学面で反射される
    光束を前記第２の光学面で反射させた後、再び前
    記第１の光学面に入射させて断面円形状に整形し
    た第２の屈折透過光を得るよう構成したことを特
    徴とする光学的情報記録または再生装置。
JP55126965A 1980-09-12 1980-09-12 Method and device for recording of optical information Granted JPS5753832A (en)

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