JPH0534731B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ビデオデイスク等のようにデイスク
上に記録された情報を光学的に読み取る光学的再
生装置、あるいはデイスクに情報を光学的に記録
再生しようとする光学的記録再生装置に係り、特
にデイスクよりの反射光を利用し、各種サーボを
かけるためのサーボ信号および再生信号を得るた
めの光学系に関するものである。

従来例の構成とその問題点 一般に、ビデオデイスクや光学的記録再生装置
においては、情報を高密度に記録、再生するため
に、デイスク上のトラツクは、例えばその幅が
0.6μｍ、そのピツチが1.6μｍと微細なスパイラル
あるいは同心円の形状となつている。前記デイス
クにはφ1μｍ以下に絞り込まれた微小スポツト光
が照射され、その反射光からデイスク上の情報が
読み出されている。

かかる装置においては、少くとも２つのサーボ
技術が必要である。１つはデイスクの回転に伴い
回転方向と垂直な方向にデイスクが面プレをおこ
すが、前記面プレに対し前記φ1μｍ以下に絞られ
た微小スポツト光が常にデイスク上に照射できる
ように光学系を追従させるサーボで、このサーボ
はフオーカスサーボと呼ばれている。他方はデイ
スクの回転に伴い前記トラツクが偏心等によりデ
イスクの半径方向に移動するが、これに対し常に
前記微小スポツト光が前記トラツク上を照射する
ように光学系を追従させるサーボで、このサーボ
はトラツキングサーボと呼ばれている。

前記フオーカスおよびトラツキングサーボを行
うためのサーボ信号（誤差信号）はデイスクの反
射光より得ており、具体的な光学系としては例え
ば第１図に示すような光学系が提案されている。

第１図の光学系において、１は例えば半導体レ
ーザからなる光源、２は半導体レーザから出た光
を集める集光レンズ、３は偏光ビームスプリツタ
で、レーザの偏光方向に応じて透過あるいは反射
する。４は光路変更のためのプリズム、５はλ／
４板、６は微小スポツト光に絞り込むための絞り
レンズ、７はデイスクで、デイスク上に前記微小
スポツト光が照射され、信号の記録再生あるいは
再生のみが行なわれる。デイスク７よりの反射光
はλ／４板５を再び通り、その偏光方向が変えら
れ、偏光ビームスプリツタ３で反射される。８は
凸レンズ、９は分割ミラーで、この分割ミラーに
より光ビームは２分割され、かつ方向を変えら
れ、１０，１１の光検出器にそれぞれ導かれる。
光検出器１０はその光入射方向からみると１０
ａ，１０ｂに示すように２分割されており、２分
割された各光検出器１０ａ，１０ｂの出力の差よ
り前記フオーカスサーボのためのフオーカス誤差
信号を得ている。また光検出器１１はその光入射
面からみると１１ａ，１１ｂに示すように２分割
されており、２分割された各光検出器１１ａ，１
１ｂの出力の差より前記トラツキングサーボのた
めのトラツキング誤差信号を得ている。そして前
記４ケの各光検出器の出力の総和よりデイスク上
に記録された情報を読み出す再生信号を得てい
る。

前記第１図の光学系には以下の欠点を有してい
る。

(1) 光学部品点数が多く光学系が大きく重い。

(2) フオーカス位置が温度等の環境条件の影響を
顕著に受ける。即ち第１図の従来のフオーカス
検出方法では、デイスク７と絞りレンズ６との
距離は凸レンズ８による反射光の結像位置Po
と光検出器１０の分割線との矢印Ｘ方向の位置
関係によつて決まる。従つて絞りレンズ６によ
り最も良く絞られた微小スポツト光をデイスク
上に得るフオーカス位置調整を光検出器１０で
行つた後、例えば温度変動等の環境条件の変化
によりａ光検出器１０が矢印Ｘ方向に移動す
る、ｂ光源１が矢印Ｙ方向に移動する、等の光
学部品の変位、光軸変動が生じれば、前記フオ
ーカス位置が変化し、デイスク上で前記微小ス
ポツト光が得られなくなり、記録／再生特性が
悪くなつてしまう。同様なことがトラツキング
誤差信号を検出する光検出器１１に対しても云
える。

(3) フオーカス誤差信号のＳ／Ｎが悪くなる。即
ち凸レンズ８による結像位置Poを見つけるこ
とが難しいため、実際には前記結像位置Poと
光検出器１０の矢印Ｙ方向の位置関係は組立て
上かなりばらついてしまう。従つて例えば光検
出器１０が前記結像位置Poより凸レンズ側に
ある時は光検出器１０ｂには光軸中心に近い光
が、１０ａには光軸中心から離れた光が受光さ
れる。一般にデイスクで変調を受けた反射光の
断面で、低い周波数成分は反射光の中心部に、
また高い周波数成分は周辺部に多く含まれてい
ることが知られている。従つて光検出器１０ａ
には高い周波数成分の信号、光検出器１０ｂに
は低い周波数成分の信号が得られることとなり
両光検出器の差動をとればデイスクの信号トラ
ツク、あるいは記録ピツト等より受けた反射光
の変調成分はキヤンセルすることができずフオ
ーカス誤差信号にノイズとして表われ、フオー
カス誤差信号のＳ／Ｎがそれだけ悪くなる。フ
オーカス誤差信号に表われた前記ノイズは、前
記フオーカス誤差信号により実際に絞りレンズ
をフオーカス方向に動かすアクチユエータ（図
示せず）に加えられアクチユエータの発熱の大
きな原因の１つとなる。

発明の目的 本発明は主に上記欠点に鑑みてなされたもので
あり、光学部品点数を減らし光学系を小型化する
と同時に、温度変化等により生ずる光学部品の変
位、光軸変動に対してフオーカス位置ズレが生じ
にくく、かつＳ／Ｎのよいフオーカス誤差信号を
得る新規なフオーカス方法を提供することを目的
とする。

また本発明の他の目的は前記フオーカス誤差信
号を得る光検出器と、前記トラツキング信号を得
る光検出器を兼ねることにより１ケの光検出器で
両制御信号が得られるようにし、かつ前記光学部
品の変位、光軸変動に対しても前記トラツキング
信号に影響を与えないような新規な反射信号検出
方法を提供することにある。

発明の構成 上記目的を達成するために本発明は、半導体レ
ーザから出た光をレンズにより記録媒体上に微小
に絞り込み、記録再生または再生のみする装置で
あつて、前記レンズで結像される記録媒体よりの
反射光の有する第１の偏光成分のみを略50％反射
し、第１の反射光をつくる第１の反射面と、前記
第１の反射面を透過した前記記録媒体よりの反射
光の有する前記第１の偏光成分のみを略100％反
射し、第２の反射光をつくる第２の反射面とを備
え、かつ前記両反射光を略同一方向に出射するプ
リズムと、前記両反射光の各々の結像位置の間に
置かれ、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆの受光部が一体
化された光検出器を備え、前記光検出器は、ジヤ
ストフオーカス時に前記第１の反射光を帯状に分
割し、その中央部を検出する受光部ｂと、前記中
央部の両側部を検出するａ，ｃの受光部と、前記
第２の反射光を帯状に分割し、その中央部を検出
する受光部ｅと、前記中央部の両側部を検出する
ｄ，ｆの受光部から成り、光検出器ｂ，ｄ，ｆの
光量和と光検出器ａ，ｃ，ｅの光量和の差からフ
オーカス誤差信号を得るように構成している。

さらに本発明は、光検出器は、受光部ｂ，ｅが
溝トラツクと平行になるように置かれ、受光部ａ
とｆの光量和と受光部ｃとｄの光量和の差からト
ラツキング誤差信号を得るように構成している。

実施例の説明 以下本発明を実施例に基づいて詳しく説明す
る。第２図は本発明の一実施例を示した図で、第
１図と同一構成要素については同じ番号を付し
た。第２図において、半導体レーザから成る光源
１より出た光ビームはガラス硝材からなるプリズ
ム光学系１２を通り、レンズ１５でデイスク７上
に絞り込まれる。ここでプリズム光学系１２は、
第２の偏光であるＰ偏光は略100％透過、第１の
偏光であるＳ偏光は略100％反射する第１のPBS
１３と、Ｐ偏光は略100％透過、Ｓ偏光は略50％
ずつ反射および透過する第２のPBS１４と、
λ／４板５とから構成されている。光源１よりの
光ビームに対し両PBSはＰ偏光で入射する様配
置するため前記プリズム光学系１２を前記光ビー
ムはほぼ100％透過する。またデイスク７よりの
反射光は再びレンズ１５を経て、λ／４板５にて
その偏光方向を変えられ両PBSにはＳ偏光で入
射する。

従つて前記両PBSの特性より第２のPBSでデ
イスクよりの反射光の略50％を反射し第２の反射
光がつくられ、第１のPBSで残り略50％の光を
反射し第１の反射光がつくられ、両反射光の光量
はほぼ等しくなる。前記第１、第２の反射光の結
像位置は、前記第１と第２のPBS間の距離の分
だけP₁，P₂とＸ方向にズレた位置となる。前記
両結像位置P₁とP₂のＸ方向にみてほぼ中間の位
置に光入射方向から見れば１６ａ〜１６ｆと６分
割された光検出器が置かれており、分割された光
検出器１６ｂ，１６ｅの幅より広く、かつお互い
に略等しい直径を持つ光スポツト１７，１８が照
射されている。

第２図１６ａ〜１６ｆと６分割された各光検出
器の出力電流をIa〜Ifとするとフオーカス誤差信
号FEは第１式より FE＝（Ib＋Id＋If）−（Ia＋Ic＋Ie） ……(1) トラツキング誤差信号TEは第２式より得られ
る。

TE＝（Ia＋If）−（Id＋Ic） ……(2) 前記両誤差信号が得られる原理について以下に
述べる。

第３図はフオーカス誤差信号を得る方法につい
てのみ説明するために第２図でデイスクよりの反
射光路のみ示した図であり、第２図と同様の構成
要素については同一の符号を付した。第３図にお
いて、ａはレンズ１５とデイスク７面が所望の距
離より近づきすぎた場合、ｂは丁度所望の距離、
すなわちデイスク面上に丁度入射光がフオーカス
された場合以下これをフオーカス位置にあると呼
ぶ、ｃは前記所望の距離より長くなつた場合をそ
れぞれ示している。

まず、第３図ａに示したように、レンズ１５と
デイスク７とが前記所望の距離より近づきすぎる
と、レンズ１５により絞られる反射光の結像位置
P₁，P₂はレンズ１５より遠くなる。従つてこの
場合、光検出器上の前記第１の反射光の光スポツ
ト１７の直径より前記第２の反射光の光スポツト
１８の直径が大きくなり光検出器１６ａ，１６
ｃ，１６ｅに受光される光量より光検出器１６
ｂ，１６ｄ，１６ｆに受光される光量の方が多く
なる。逆に第３図ｃに示すようにレンズ１５とデ
イスク７とが前記所望の距離より遠ざかると、前
記光スポツト１７の直径より前記光スポツト１８
の直径の方が小さくなり、光検出器１６ｂ，１６
ｄ，１６ｆに受光される光量より光検出器１６
ａ，１６ｃ，１６ｅに受光される光量の方が多く
なる。

また第３図ｂに示すようにフオーカス位置にあ
る場合、前記両光スポツト１７と１８の径がほぼ
等しくなり、光検出器１６ｂ，１６ｄ，１６ｆに
受光される光量と、光検出器１６ａ，１６ｃ，１
６ｅに受光される光量とは等しくなる。従つて第
１式に示す各光検出器の出力電流の差をとればフ
オーカス誤差信号FEが得られ、Ia＋Ic＋Ie＝Ib＋
Id＋Ifとなるようにサーボをかければフオーカス
サーボが実現できる。

第３図の構成において、例えば温度変動、シヨ
ツク等の環境条件の変化により、(1)光検出器１６
がＹ，Ｚ方向に変位する、(2)光源１（第２図）が
Ｙ，Ｚ方向に変位する、等の光学部品の変位、光
軸移動が生じると、前記両光スポツト１７，１８
はＹ，Ｚ方向に移動するが、両光スポツト間の距
離ｌが前記変位より十分大きければ、第１式に示
すFE＝（Ib＋Id＋If）−（Ia＋Ic＋Ie）にはお互い
キヤンセルされて何等の影響はでない。前記キヤ
ンセルの１例を両光スポツト１７，１８がＺ方向
にずれた場合で説明する。例えば両光スポツトが
＋Ｚ方向にずれると各光検出器１６ａ，１６ｄに
受光される光量は増え、１６ｂ，１６ｅおよび１
６ｃ，１６ｆに受光される光量は減る。両光スポ
ツトの形状は全く同じなので FE＝｛（Id−α）＋（Id＋β）＋（If−γ）｝ −｛（Ie−α）＋（Ia＋β）＋（Ic−γ）｝ ＝（Ib＋Id＋If）−（Ie＋Ia＋Ic） となりFE変動（フオーカス位置の変化）は生じ
ない。

また各光検出器の出力信号Ia〜Ifに含まれるノ
イズ信号Na〜Nfにおいて、光軸中心に近い光を
受け出力するNb、Neと、光軸中心より離れた光
を受け出力するNa、NdおよびNc、Nfとは前述
の様に周波数特性は異なる。しかし両光スポツト
１７，１８は強度的に２分しただけで形状は全く
等しいため、Na＝Nd、Nb＝Ne、Nc＝Nfとな
り、フオーカス誤差信号FEにはノイズがお互い
にキヤンセルされ表われず前記FE信号のＳ／Ｎ
は非常に良くなる。

つぎにトラツキング誤差信号を得る方法につい
て第４図を用いて説明する。第４図はデイスクの
径方向の断面を示し、ａ〜ｃはデイスク上にあら
かじめ設けられている同心円あるいはスパイラル
状の溝トラツク１９への微小スポツト光の照射位
置に応じて反射光の光強度がどの様に変化するか
を示した図である。第４図に示す様に溝トラツク
の深さがλ／８（λ＝レーザ波長）付近にあると、
前記照射位置に応じて反射光の光強度は変化す
る。前記光強度の変化は第４図に示す様に反射光
の周辺部の方が大きいため、第２図に示す光検出
器１６ａ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｆの出力電流
Ia，Ic，Id，Ifに対して、TE＝（Ia＋If）−（Id＋
Ic）を出力すれば前記トラツキング信号TEは得
られる。なお（Ia＋If）あるいは（Id＋Ic）と光
検出器上で反転して和をとるのは、前記第１の
PBS１３より反射する第１の反射光が結像位置
P₁を経て反転して光検出器１６ａ〜１６ｃに照
射されるためである。このように空間的にクロス
して前記トラツキング誤差信号を得ているため、
光検出器１６かあるいは両光スポツト１７，１８
が矢印Ｚ方向に温度変化、シヨツク等により変位
してもトラツキング誤差信号のバランスはくずれ
ず、このように本発明は光軸変動、光学部品の変
動がトラツキング誤差信号にも何等の影響を与え
ない特徴を有している。また反射光の断面で溝ト
ラツク横断時の強度変化が大きい周辺部のみ用い
トラツキング誤差信号を得るようにしているため
トラツキング信号のＳ／Ｎも良くなる。

なお第２図で第２の反射光の光路中に厚みx₁な
るガラス硝材を余分に付加したのは、プリズム光
学系１２内のデイスクへの入射光路長とデイスク
からの反射光路長１，２を略等しくするためであ
る。

第２図に示す光検出器１６は前記溝トラツク１
９がＹ方向と平行に置かれている場合の構成であ
る。それに対して前記溝トラツクがＺ方向と平行
に置かれている場合は、第５図２０に示す６分割
の光検出器の構成となる。第５図において分割さ
れた２０ｉ，２０ｊ，２０ｋ，２０ｌ，２０ｍ，
２０ｎの各光検出器の出力電流をIi、Ij、Ik、Il、
Im、Inとすると、前記フオーカス誤差信号FE
は、FE＝（Ij＋Il＋In）−（Im＋Ii＋Ik）、前記トラ
ツキング信号TEはTE＝（Ii＋In）−（Ik＋Il）より
得られる。

発明の効果 以上説明してきた様に本発明の構成によれば光
学部品点数の少ない小さく軽量な光学ヘツドが実
現できると同時に温度変化、シヨツク等により生
ずる光学部品の変位、光軸変動に対してフオーカ
ス位置がずれにくく安定した記録、再生が実現で
きる。また強度的に２分し形状の等しい２ケの光
スポツトからフオーカス誤差信号を得るようにし
ているため、反射光に重畳されるノイズもフオー
カス誤差信号上ではキヤンセルされＳ／Ｎのよい
フオーカス誤差信号が得られる。

また光検出器上で空間的にクロスするようにし
てトラツキング誤差信号を得るようにしているた
めフオーカスの場合と同様光学部品の変位、光軸
変動に対してトラツキング誤差信号は何等の影響
をうけない。また微小スポツト光か溝トラツクを
横断する時に受ける光強度変化が大きい反射光の
周辺部でトラツキング誤差信号を得るようにして
いるためトラツキング誤差信号のＳ／Ｎもよくな
る等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光学的記録再生装置の構成図、
第２図は本発明の一実施例を示す構成図、第３図
は本発明のフオーカス誤差信号の検出方法を説明
するための図、第４図はトラツキング誤差信号検
出方法を説明するための図、第５図は本発明に用
いる光検出器の他の実施例を示した図である。 １……光源、７……記録媒体（デイスク）、１
３……第１の偏光ビームスプリツタ、１４……第
２の偏光ビームスプリツタ、１５……レンズ、１
６，２０……光検出器、１７，１８……受光する
光スポツト、Ｐ……Ｐ偏光（第２の偏光）、Ｓ…
…Ｓ偏光（第１の偏光）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体レーザから出た光をレンズにより記録
   媒体上に微小に絞り込み、記録再生または再生の
   みする装置であつて、前記レンズで結像される記
   録媒体よりの反射光の有する第１の偏光成分のみ
   を略50％反射し、第１の反射光をつくる第１の反
   射面と、前記第１の反射面を透過した前記記録媒
   体よりの反射光の有する前記第１の偏光成分のみ
   を略100％反射し、第２の反射光をつくる第２の
   反射面とを備え、かつ前記両反射光を略同一方向
   に出射するプリズムと、前記両反射光の各々の結
   像位置の間に置かれ、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆの
   受光部が一体化された光検出器を備え、前記光検
   出器は、ジヤストフオーカス時に前記第１の反射
   光を帯状に分割し、その中央部を検出する受光部
   ｂと、前記中央部の両側部を検出するａ，ｃの受
   光部と、前記第２の反射光を帯状に分割し、その
   中央部を検出する受光部ｅと、前記中央部の両側
   部を検出するｄ，ｆの受光部から成り、光検出器
   ｂ，ｄ，ｆの光量和と光検出器ａ，ｃ，ｅの光量
   和の差からフオーカス誤差信号を得るようにした
   光学的記録再生ヘツド。 ２ 光検出器は、受光部ｂ，ｅが溝トラツクと平
   行になるように置かれ、受光部ａとｆの光量和と
   受光部ｃとｄの光量和の差からトラツキング誤差
   信号を得るようにした特許請求の範囲第１項記載
   の光学的記録再生ヘツド。