JPH0640392B2 - 光学式情報記録再生装置の集光スポツト位置検出装置 - Google Patents
光学式情報記録再生装置の集光スポツト位置検出装置Info
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- JPH0640392B2 JPH0640392B2 JP61204261A JP20426186A JPH0640392B2 JP H0640392 B2 JPH0640392 B2 JP H0640392B2 JP 61204261 A JP61204261 A JP 61204261A JP 20426186 A JP20426186 A JP 20426186A JP H0640392 B2 JPH0640392 B2 JP H0640392B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、光ビームによって情報記録媒体への情報の
記録／再生／消去を行う光学式情報記録再生装置の集光
スポット位置検出装置に関し、特に焦点誤差およびトラ
ッキング誤差検出装置に関するものである。
記録／再生／消去を行う光学式情報記録再生装置の集光
スポット位置検出装置に関し、特に焦点誤差およびトラ
ッキング誤差検出装置に関するものである。
第１０図および第１１図は特開昭52-93223号公報又は
Ｊ．Ｍ．ブリート アンド Ｇ．ボウィス，“ポジショ
ン センシング イン ビデオデスク リードアウ
ト”，アプライド オプティクス第１７巻，１３号，20
13〜2021頁，1978年(J.M.Breat and G.Bouwhuis,Positi
on sensing in video disc read out,"Applied Optics,
vol.17,No.13,p.p.2013〜2021,(1978).)に示された光ヘ
ッドの焦点誤差検出装置の構成例である。
Ｊ．Ｍ．ブリート アンド Ｇ．ボウィス，“ポジショ
ン センシング イン ビデオデスク リードアウ
ト”，アプライド オプティクス第１７巻，１３号，20
13〜2021頁，1978年(J.M.Breat and G.Bouwhuis,Positi
on sensing in video disc read out,"Applied Optics,
vol.17,No.13,p.p.2013〜2021,(1978).)に示された光ヘ
ッドの焦点誤差検出装置の構成例である。
第１０図において、１はＨｅＮｅレーザなどの発光源、
２は発光源１から放射される光ビームのビーム径を拡大
するための補助レンズである。３は光ディスクなどの情
報記録媒体、４は情報記録媒体３の情報記録面、５は情
報トラックであり、情報記録媒体３は回転軸６を中心に
回転できる構造となっている。７は情報記録媒体３への
照射光と、情報記録媒体３からの反射光を分離するため
の半透鏡、８は情報記録媒体３への照射光の光路を折り
曲げるための鏡、９は発光源１からの照射光を情報記録
媒体３の情報トラック５上に集光照射するための対物レ
ンズである。１０は焦点誤差検出用検知器であり、複数
の光検知器要素によって構成されている。１１は情報記
録媒体３からの反射光が対物レンズ９の射出瞳上に形成
する像を焦点誤差検出用光検知器１０内の光検知器要素
上に投影するための補助レンズであり、第１０図中では
対物レンズ９の射出瞳上の点ａの像が、補助レンズ１１
によって、焦点誤差検出用光検知器１０上の点ａ′に生
じているのが示されている。
２は発光源１から放射される光ビームのビーム径を拡大
するための補助レンズである。３は光ディスクなどの情
報記録媒体、４は情報記録媒体３の情報記録面、５は情
報トラックであり、情報記録媒体３は回転軸６を中心に
回転できる構造となっている。７は情報記録媒体３への
照射光と、情報記録媒体３からの反射光を分離するため
の半透鏡、８は情報記録媒体３への照射光の光路を折り
曲げるための鏡、９は発光源１からの照射光を情報記録
媒体３の情報トラック５上に集光照射するための対物レ
ンズである。１０は焦点誤差検出用検知器であり、複数
の光検知器要素によって構成されている。１１は情報記
録媒体３からの反射光が対物レンズ９の射出瞳上に形成
する像を焦点誤差検出用光検知器１０内の光検知器要素
上に投影するための補助レンズであり、第１０図中では
対物レンズ９の射出瞳上の点ａの像が、補助レンズ１１
によって、焦点誤差検出用光検知器１０上の点ａ′に生
じているのが示されている。
また、第１１図において、１２，１３は焦点誤差検出用
光検知器内の光検知器要素であり、１４は光検知器要素
１２，１３からの出力信号を減算するための減算器、１
５は光検知器要素１２，１３からの出力信号を加算する
ための加算器、１６は加算器１５の出力信号の位相を９
０°偏移させるための移相回路、１７は減算器１４と移
相回路１６の出力信号を乗算するための乗算器、１８は
乗算器の出力信号中低域成分のみを通過させるための低
域通過フィルタである。
光検知器内の光検知器要素であり、１４は光検知器要素
１２，１３からの出力信号を減算するための減算器、１
５は光検知器要素１２，１３からの出力信号を加算する
ための加算器、１６は加算器１５の出力信号の位相を９
０°偏移させるための移相回路、１７は減算器１４と移
相回路１６の出力信号を乗算するための乗算器、１８は
乗算器の出力信号中低域成分のみを通過させるための低
域通過フィルタである。
この焦点誤差検出装置の原理は、回折格子として作用す
る情報記録面４上の情報を読み取る際に情報記録媒体に
よって直接反射される０次光と、情報トラック上の情報
ピット列によって反射回折される１次回折光との間に焦
点誤差に応じた位相差が生じるという事実に基づいたも
のである。０次光と１次回折光との間の位相差は情報記
録媒体から十分離れた面、即ち、０次光と１次回折光が
十分分離して観測できる面（以後、これを情報記録媒体
の「遠領域」におかれた面ということにする）における
０次光と１次回折光の干渉領域中の干渉縞を解析するこ
とにより測定可能であり、本従来装置では、遠領域中に
配置した複数の光検知器の出力を電気的に演算処理する
ことにより、焦点誤差信号を発生させている。
る情報記録面４上の情報を読み取る際に情報記録媒体に
よって直接反射される０次光と、情報トラック上の情報
ピット列によって反射回折される１次回折光との間に焦
点誤差に応じた位相差が生じるという事実に基づいたも
のである。０次光と１次回折光との間の位相差は情報記
録媒体から十分離れた面、即ち、０次光と１次回折光が
十分分離して観測できる面（以後、これを情報記録媒体
の「遠領域」におかれた面ということにする）における
０次光と１次回折光の干渉領域中の干渉縞を解析するこ
とにより測定可能であり、本従来装置では、遠領域中に
配置した複数の光検知器の出力を電気的に演算処理する
ことにより、焦点誤差信号を発生させている。
まず、本従来装置の焦点誤差検出動作を説明するために
必要な座標系の定義を行う。第１０図に示すように、情
報記録媒体３の情報記録面４上、情報トラック５の中心
線と平行な方向にξ軸、情報トラックを横切る方向にη
軸をとる。又、情報記録媒体３へ光ビームを集光照射す
る対物レンズ９の射出瞳面をＸＹ面とし、ＸＹ面の原点
を射出瞳面中心に一致させ、Ｙ軸をη軸と平行とする。
さらに、情報記録媒体３からの反射光が入射する光検知
器１０の入射瞳面をＸ′Ｙ′面とする。これはＸＹ面と
同じ面であるのはもちろんである。
必要な座標系の定義を行う。第１０図に示すように、情
報記録媒体３の情報記録面４上、情報トラック５の中心
線と平行な方向にξ軸、情報トラックを横切る方向にη
軸をとる。又、情報記録媒体３へ光ビームを集光照射す
る対物レンズ９の射出瞳面をＸＹ面とし、ＸＹ面の原点
を射出瞳面中心に一致させ、Ｙ軸をη軸と平行とする。
さらに、情報記録媒体３からの反射光が入射する光検知
器１０の入射瞳面をＸ′Ｙ′面とする。これはＸＹ面と
同じ面であるのはもちろんである。
情報記録媒体３からの反射光によって作られる対物レン
ズ９の入射瞳面上の振巾分布には、情報記録媒体３とは
反対側に存在する対物レンズ０の射出瞳面上の振巾分布
に等しく、更に、この振巾分布は補助レンズ１１によっ
て光検知器１０上に投影されることになる。従って、情
報記録媒体３からの反射光が形成する遠領域における強
度分布は、光検知器１０上で観測可能となる。第１２図
は上記座標系の対応を示したものである。更に、これら
実座標Ｘ，Ｙ，ξ，η，Ｘ′，Ｙ′に対して正規化座標
ｘ，ｙ，ｕ，ｖ，ｘ′，ｙ′を以下のように定義する。
ズ９の入射瞳面上の振巾分布には、情報記録媒体３とは
反対側に存在する対物レンズ０の射出瞳面上の振巾分布
に等しく、更に、この振巾分布は補助レンズ１１によっ
て光検知器１０上に投影されることになる。従って、情
報記録媒体３からの反射光が形成する遠領域における強
度分布は、光検知器１０上で観測可能となる。第１２図
は上記座標系の対応を示したものである。更に、これら
実座標Ｘ，Ｙ，ξ，η，Ｘ′，Ｙ′に対して正規化座標
ｘ，ｙ，ｕ，ｖ，ｘ′，ｙ′を以下のように定義する。
ここで、Ｒは対物レンズ９の開口半径、ＮＡは対物レン
ズ９の開口数、λは発光源１の波長である。
ズ９の開口数、λは発光源１の波長である。
次に、情報記録面の数学的取り扱い方を示す（参考文
献：G.Bouwhis et al,Principals of Optical Disc Sys
temx,"Adam Hilger,p.p.24〜30,(1985)．） 光学式ビデオディスク、コンパクトディスクの情報記録
面を観測すると、これらの情報記録面上には情報トラッ
クが等間隔（1.6〜1.7μｍ間隔）に並んでいるのがわか
る。このことは、即ち、これらのディスクは情報トラッ
クを横切る方向に関しては単一の空間周波数を有する回
折格子であるということは意味している。情報トラック
に平行な方向に関しては、情報がピット位置、ピット周
期、ピット長等を変化させることによって記録されてい
るため、情報トラックに平行な方向の空間周波数スペク
トルは単一ではなくかなりの拡がりを有している。しか
しながら、光学式ビデオディスクの場合には、周波数変
調波であるビデオ信号がパルス巾変調の形で記録されて
いるので、局所的には情報トラックに平行な方向の空間
周波数は一定とみなすことができ、さらに、空間周波数
は不連続には変化しない。従って、光学式ビデオディス
クにおいては、その情報記録面が第１３図に示すような
２次元の回折格子であるとみなしてよいことになる。
献：G.Bouwhis et al,Principals of Optical Disc Sys
temx,"Adam Hilger,p.p.24〜30,(1985)．） 光学式ビデオディスク、コンパクトディスクの情報記録
面を観測すると、これらの情報記録面上には情報トラッ
クが等間隔（1.6〜1.7μｍ間隔）に並んでいるのがわか
る。このことは、即ち、これらのディスクは情報トラッ
クを横切る方向に関しては単一の空間周波数を有する回
折格子であるということは意味している。情報トラック
に平行な方向に関しては、情報がピット位置、ピット周
期、ピット長等を変化させることによって記録されてい
るため、情報トラックに平行な方向の空間周波数スペク
トルは単一ではなくかなりの拡がりを有している。しか
しながら、光学式ビデオディスクの場合には、周波数変
調波であるビデオ信号がパルス巾変調の形で記録されて
いるので、局所的には情報トラックに平行な方向の空間
周波数は一定とみなすことができ、さらに、空間周波数
は不連続には変化しない。従って、光学式ビデオディス
クにおいては、その情報記録面が第１３図に示すような
２次元の回折格子であるとみなしてよいことになる。
第１３図において２１は情報ピットを表しており、光学
式ビデオディスクでは、情報ピットの部分はその周辺に
比べ0.1μｍ程度の物理的深さを有する凸部もしくは凹
部になっている。なお、情報記録面のトラック方向（ξ
軸方向）の周期をＰ、情報トラックを横切る方向（η軸
方向）の周期をＱとすれば、第１３図中に示された正規
可座標ｕ，ｖにおける周期ｐ，ｑはそれぞれ となる。上記構造を有する情報記録面は、情報ピット部
に入射した光ビームに対してピット深さに比例した位相
遅れφｓを与えると考えてよいから、この情報記録面の
振幅反射率Ｒｏ（ｕ，ｖ）は と書ける。Ｒｏ（ｕ，ｖ）はｕ，ｖ両方向の周期関数で
あるので、以下のようにフーリエ級数に展開できる。
式ビデオディスクでは、情報ピットの部分はその周辺に
比べ0.1μｍ程度の物理的深さを有する凸部もしくは凹
部になっている。なお、情報記録面のトラック方向（ξ
軸方向）の周期をＰ、情報トラックを横切る方向（η軸
方向）の周期をＱとすれば、第１３図中に示された正規
可座標ｕ，ｖにおける周期ｐ，ｑはそれぞれ となる。上記構造を有する情報記録面は、情報ピット部
に入射した光ビームに対してピット深さに比例した位相
遅れφｓを与えると考えてよいから、この情報記録面の
振幅反射率Ｒｏ（ｕ，ｖ）は と書ける。Ｒｏ（ｕ，ｖ）はｕ，ｖ両方向の周期関数で
あるので、以下のようにフーリエ級数に展開できる。
焦点誤差検出に重要な意味をもつ、焦点誤差検出用光検
知器１０上の反射光振巾分布ＡＤ（ｘ′，ｙ′）は式
(7)で与えられるＲｍ，ｎを用いて次のように表わせ
る。（参考文献：G.Bouwhuis et al,Principals of Opt
ical Disc Systems,"Adam Hilger,p.p.24〜30,(198
5)．） ここで、ｕｏは正規化座標におけるトラック方向への情
報記録媒体移動量、ｖｏはトラックを横切る方向へのト
ラックずれ量であり、ａ（ｘ，ｙ）は対物レンズ射出瞳
上での照射光振巾分布、即ち瞳関数である。
知器１０上の反射光振巾分布ＡＤ（ｘ′，ｙ′）は式
(7)で与えられるＲｍ，ｎを用いて次のように表わせ
る。（参考文献：G.Bouwhuis et al,Principals of Opt
ical Disc Systems,"Adam Hilger,p.p.24〜30,(198
5)．） ここで、ｕｏは正規化座標におけるトラック方向への情
報記録媒体移動量、ｖｏはトラックを横切る方向へのト
ラックずれ量であり、ａ（ｘ，ｙ）は対物レンズ射出瞳
上での照射光振巾分布、即ち瞳関数である。
続いて、第１４図に示すように、情報記録面４が対物レ
ンズ９から照射される集光ビームの集光点からはずれ、
Δ対物レンズ９側に接近した場合の焦点誤差検出器１
０上の反射光強度分布について考える。
ンズ９から照射される集光ビームの集光点からはずれ、
Δ対物レンズ９側に接近した場合の焦点誤差検出器１
０上の反射光強度分布について考える。
焦点ずれΔに対応する焦点ズレの波面収差係数Ｗ２０
は で与えられる（参考文献：G.Bouwhuis et al,Principal
s of Optical Disc Systems,"Adam Hilger,p.p.4，(198
5)．）から、光源１から情報記録面４までの光学系が無
収差であると仮定した場合、対物レンズ射出瞳上の照射
光振巾分布ａ（ｘ，ｙ）は、 と表すことができる。
は で与えられる（参考文献：G.Bouwhuis et al,Principal
s of Optical Disc Systems,"Adam Hilger,p.p.4，(198
5)．）から、光源１から情報記録面４までの光学系が無
収差であると仮定した場合、対物レンズ射出瞳上の照射
光振巾分布ａ（ｘ，ｙ）は、 と表すことができる。
光検知器要素１２，１３は、第１１図、第１５図に示す
ような長方形の受光面を有するものであり、それぞれの
長手方向は、情報トラック５を横切る方向（ｙ′軸方
向）に一致している。かつ、上記光検知器１２，１３は
（０，０）次の反射光と（１，０）次の反射回折光の干
渉領域におかれているので、上記光検知器上の情報記録
媒体３からの反射光振巾分布ＡＤ１（ｘ′，ｙ′）は式
(8)を参照することにより、 と表わすことができる。ここで、（ｍ，ｎ）次の回折光
とは、２次元回折格子として作用する情報記録媒体によ
り反射回折される光のうち、トラック方向にｍ次、トラ
ックを横切る方向にｎ次の回折次数をもつ回折光を意味
しており、例えば、対物レンズ９の射出瞳中心（ｘ＝
０，ｙ＝０）から出発した光線のうち、（ｍ，ｎ）次の
回折を被ったものは、光検知器面の点（ｘ′＝ｍ／ｐ，
ｙ′＝ｎ／ｑ）に到達することになる。今、フーリエ係
数Ｒ０，０とＲ１，０の間の比をα、位相差をΨ０とす
れば、 Ｒ１，０＝α・ｅｉｘｏ・Ｒ０，０…(12) が成立するから、式(12)を式(11)に代入すれば、ＡＤ１
（ｘ′，ｙ′）は と書ける。対物レンズ射出瞳上の照射光振巾分布を一定
とみなして、 τ（ｘ，ｙ）＝１…(14) とし、式(10)を式(13)に代入すると、 が成立する。情報記録媒体３が、回転軸６を中心に正規
化座標ｕにおける線速度Ｓ０で回転している場合、 ｕ０＝Ｓ０ｔ…(17) が成立するから、式(16)は、又、 と書き改めることができる。
ような長方形の受光面を有するものであり、それぞれの
長手方向は、情報トラック５を横切る方向（ｙ′軸方
向）に一致している。かつ、上記光検知器１２，１３は
（０，０）次の反射光と（１，０）次の反射回折光の干
渉領域におかれているので、上記光検知器上の情報記録
媒体３からの反射光振巾分布ＡＤ１（ｘ′，ｙ′）は式
(8)を参照することにより、 と表わすことができる。ここで、（ｍ，ｎ）次の回折光
とは、２次元回折格子として作用する情報記録媒体によ
り反射回折される光のうち、トラック方向にｍ次、トラ
ックを横切る方向にｎ次の回折次数をもつ回折光を意味
しており、例えば、対物レンズ９の射出瞳中心（ｘ＝
０，ｙ＝０）から出発した光線のうち、（ｍ，ｎ）次の
回折を被ったものは、光検知器面の点（ｘ′＝ｍ／ｐ，
ｙ′＝ｎ／ｑ）に到達することになる。今、フーリエ係
数Ｒ０，０とＲ１，０の間の比をα、位相差をΨ０とす
れば、 Ｒ１，０＝α・ｅｉｘｏ・Ｒ０，０…(12) が成立するから、式(12)を式(11)に代入すれば、ＡＤ１
（ｘ′，ｙ′）は と書ける。対物レンズ射出瞳上の照射光振巾分布を一定
とみなして、 τ（ｘ，ｙ）＝１…(14) とし、式(10)を式(13)に代入すると、 が成立する。情報記録媒体３が、回転軸６を中心に正規
化座標ｕにおける線速度Ｓ０で回転している場合、 ｕ０＝Ｓ０ｔ…(17) が成立するから、式(16)は、又、 と書き改めることができる。
式(18)の意味することは以下の通りである。
情報記録媒体の遠領域に配置された光検知器面上の
（０，０）次の反射光と（１，０）次の反射回析光の重
なり合う領域には干渉縞が発生する。
（０，０）次の反射光と（１，０）次の反射回析光の重
なり合う領域には干渉縞が発生する。
干渉縞の空間的な周期は焦点ずれの波面収差係数Ｗ
２０に反比例する。即ち、干渉縞の空間周波数はＷ２０
に比例する。
２０に反比例する。即ち、干渉縞の空間周波数はＷ２０
に比例する。
干渉縞は、情報トラック方向の周期ｐと、情報トラッ
ク方向への線速度Ｓ０の比で決まる角周波数 で時間的に変動する。
ク方向への線速度Ｓ０の比で決まる角周波数 で時間的に変動する。
従って、光検知器面上で観測される干渉縞は、Ｗ２０、
即ち焦点ずれΔの大小により干渉縞の周期が変動し、
Ｗ２０の正負により、移動する方向が反転するような
ｘ′軸方向に伝播する進行波であると言える。
即ち焦点ずれΔの大小により干渉縞の周期が変動し、
Ｗ２０の正負により、移動する方向が反転するような
ｘ′軸方向に伝播する進行波であると言える。
第１０図、第１１図に示された従来装置では、Ｗ２０、
即ち焦点ずれ量Δを以下に述べる方法によって検出し
ている。まず、光検知器要素１２，１３の中心位置を第
１１図もしくは第１５図に示すように、それぞれ とすれば、光検知器要素１２，１３の出力電流ＩＤ１，
ＩＤ２は式(18)から、 但し、Ｉ１＝Ｋ（１＋α２），Ｉ２＝Ｋ・２αと表すこ
とができる。減算器１４、加算器１５によって出力され
る光検知器要素１２，１３の差信号、和信号ＩＤＦ，Ｉ
ＳＵＭは、それぞれ、 となる。あまり大きくない焦点ずれに対しては、 が成立するから、式(20),(21)は、以下のように簡単化
される。
即ち焦点ずれ量Δを以下に述べる方法によって検出し
ている。まず、光検知器要素１２，１３の中心位置を第
１１図もしくは第１５図に示すように、それぞれ とすれば、光検知器要素１２，１３の出力電流ＩＤ１，
ＩＤ２は式(18)から、 但し、Ｉ１＝Ｋ（１＋α２），Ｉ２＝Ｋ・２αと表すこ
とができる。減算器１４、加算器１５によって出力され
る光検知器要素１２，１３の差信号、和信号ＩＤＦ，Ｉ
ＳＵＭは、それぞれ、 となる。あまり大きくない焦点ずれに対しては、 が成立するから、式(20),(21)は、以下のように簡単化
される。
次に、加算器の出力ＩＳＵＭを移相回路１６に供給し
て、交流分の位相を９０°進めた信号ＩＲを得、 乗算器１７において、ＩＲとＩＤＦとを乗算して信号Ｓ
Ｍを得る。
て、交流分の位相を９０°進めた信号ＩＲを得、 乗算器１７において、ＩＲとＩＤＦとを乗算して信号Ｓ
Ｍを得る。
最後に、信号ＳＭを、角周波数２ωより小さい角周波数
成分のみを通過させる低域通過フィルタ１８に通せば、
焦点誤差信号Ｓｆが得られる。
成分のみを通過させる低域通過フィルタ１８に通せば、
焦点誤差信号Ｓｆが得られる。
信号Ｓｆは焦点ずれの波面収差係数Ｗ２０、即ち焦点ず
れ量Δの奇関数であるので、公知の方法によって、焦
点補正に用いることができる。
れ量Δの奇関数であるので、公知の方法によって、焦
点補正に用いることができる。
従来の焦点誤差検出装置においては、焦点誤差信号を発
生させるために２つの光検知器要素の和信号を参照信号
として差信号の同期検波を行っているので、和信号、差
信号はともに単一周波数の時間変動信号でなければなら
ない。このことは情報記録媒体において情報トラックに
平行な方向の空間周波数が一定であることを要求する。
従って、コンパクトディスクのようにピット長、ピット
間隔が離散的に変調記録されている情報記録媒体に対し
ては、これから基準となる単一周波数信号を取り出すこ
とができないため、従来の焦点誤差検出装置では焦点誤
差信号を発生することはできない。
生させるために２つの光検知器要素の和信号を参照信号
として差信号の同期検波を行っているので、和信号、差
信号はともに単一周波数の時間変動信号でなければなら
ない。このことは情報記録媒体において情報トラックに
平行な方向の空間周波数が一定であることを要求する。
従って、コンパクトディスクのようにピット長、ピット
間隔が離散的に変調記録されている情報記録媒体に対し
ては、これから基準となる単一周波数信号を取り出すこ
とができないため、従来の焦点誤差検出装置では焦点誤
差信号を発生することはできない。
又、光磁気ディスクのように情報トラックに平行な方向
には位相ピットもしくは振巾ピットの形では何も記録さ
れておらず、連続な案内溝しか有していない情報記録媒
体に対しても、従来の焦点誤差検出装置では焦点誤差信
号を発生することはできない。
には位相ピットもしくは振巾ピットの形では何も記録さ
れておらず、連続な案内溝しか有していない情報記録媒
体に対しても、従来の焦点誤差検出装置では焦点誤差信
号を発生することはできない。
本発明は上記なような問題点を解消するためになされた
もので、情報トラックに平行な方向に周期性を有しない
情報記録媒体に対しても、焦点誤差信号を発生すること
のできる焦点誤差信号検出装置を提供することを目的と
する。更に、従来装置の特徴でもあった焦点誤差信号を
得るために必要な追加の光学素子（円筒レンズ、プリズ
ム等）がほとんど不要であり、かつ、焦点誤差検出用光
検知器の位置調整が極めて容易である焦点誤差信号検出
装置を提供することを目的とする。
もので、情報トラックに平行な方向に周期性を有しない
情報記録媒体に対しても、焦点誤差信号を発生すること
のできる焦点誤差信号検出装置を提供することを目的と
する。更に、従来装置の特徴でもあった焦点誤差信号を
得るために必要な追加の光学素子（円筒レンズ、プリズ
ム等）がほとんど不要であり、かつ、焦点誤差検出用光
検知器の位置調整が極めて容易である焦点誤差信号検出
装置を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕 本発明に係る焦点誤差検出装置は、発光源からの出射光
束を情報トラックを有する情報記録媒体上に照射し、該
情報トラックに垂直な方向に所定の間隔を有した複数の
集光スポットを形成する集光手段と、上記情報トラック
で回折された反射光束と上記発光源からの出射光束とを
分離する光束分離手段と、上記光束分離手段で分離され
た反射光束を受光する光検知器と、上記光検知器の出力
信号から上記集光手段の焦点補正用の制御信号を生成す
る制御信号発生手段と、上記複数の集光スポットを所定
の時間間隔をもって点滅させる点滅制御手段とを備え、
上記光検知器は、上記情報トラックに垂直な方向に並置
された複数の光検知器要素から構成され、該複数の光検
知器要素を、上記情報記録媒体の遠領域の０次光と１次
回折光とが重なる部分に配置するとともに、上記制御信
号発生手段は、上記点滅制御手段による集光スポットの
点滅と同期させて上記光検知器要素からの差出力信号及
び和出力信号をサンプルホールドし、該サンプルホール
ドされた信号を演算することにより焦点誤差信号を得る
ようにしたものである。
束を情報トラックを有する情報記録媒体上に照射し、該
情報トラックに垂直な方向に所定の間隔を有した複数の
集光スポットを形成する集光手段と、上記情報トラック
で回折された反射光束と上記発光源からの出射光束とを
分離する光束分離手段と、上記光束分離手段で分離され
た反射光束を受光する光検知器と、上記光検知器の出力
信号から上記集光手段の焦点補正用の制御信号を生成す
る制御信号発生手段と、上記複数の集光スポットを所定
の時間間隔をもって点滅させる点滅制御手段とを備え、
上記光検知器は、上記情報トラックに垂直な方向に並置
された複数の光検知器要素から構成され、該複数の光検
知器要素を、上記情報記録媒体の遠領域の０次光と１次
回折光とが重なる部分に配置するとともに、上記制御信
号発生手段は、上記点滅制御手段による集光スポットの
点滅と同期させて上記光検知器要素からの差出力信号及
び和出力信号をサンプルホールドし、該サンプルホール
ドされた信号を演算することにより焦点誤差信号を得る
ようにしたものである。
また、本発明の焦点誤差検出装置は、発光源からの出射
光束を情報トラックを有する情報記録媒体上に照射し、
該情報トラックに集光スポットを形成する集光手段と、
上記情報トラックで回折された反射光束と上記発光源か
らの出射光束とを分離する光束分離手段と、上記光束分
離手段で分離された反射光束を受光する光検知器と、上
記光検知器の出力信号から上記集光手段の焦点補正用の
制御信号を生成する制御信号発生手段と、上記集光スポ
ットを上記情報トラックを横切る方向に走査させる制御
手段とを備え、上記光検知器は、上記情報トラックに垂
直な方向に並置された複数の光検知器要素から構成さ
れ、該複数の光検知要素を、上記情報記録媒体の遠領域
の０次光と１次回折光とが重なる部分に配置するととも
に、上記制御信号発生手段は、上記制御手段による集光
スポットの走査と同期させて上記光検知器要素からの差
出力信号及び和出力信号をサンプルホールドし、該サン
プルホールドされた信号を演算することにより焦点誤差
信号を得るようにしたものである。
光束を情報トラックを有する情報記録媒体上に照射し、
該情報トラックに集光スポットを形成する集光手段と、
上記情報トラックで回折された反射光束と上記発光源か
らの出射光束とを分離する光束分離手段と、上記光束分
離手段で分離された反射光束を受光する光検知器と、上
記光検知器の出力信号から上記集光手段の焦点補正用の
制御信号を生成する制御信号発生手段と、上記集光スポ
ットを上記情報トラックを横切る方向に走査させる制御
手段とを備え、上記光検知器は、上記情報トラックに垂
直な方向に並置された複数の光検知器要素から構成さ
れ、該複数の光検知要素を、上記情報記録媒体の遠領域
の０次光と１次回折光とが重なる部分に配置するととも
に、上記制御信号発生手段は、上記制御手段による集光
スポットの走査と同期させて上記光検知器要素からの差
出力信号及び和出力信号をサンプルホールドし、該サン
プルホールドされた信号を演算することにより焦点誤差
信号を得るようにしたものである。
本発明においては、点滅制御手段によって制御され、情
報トラックに対して垂直な方向に並置される集光スポッ
トからの反射光は情報記録媒体の遠領域に互いに一定の
位相関係を有する干渉縞を発生させる。又、光検知器要
素の長手方向が情報トラックに平行な方向に一致し、か
つ、情報記録媒体から反射された０次光と情報トラック
によって反射回折された±１次光の干渉領域におかれた
焦点誤差検出用光検知器は、情報トラックによる回折現
象が生み出す干渉縞を検知する。さらに、制御回路によ
って同期動作が行われる発光源および演算回路は前記干
渉縞を解析し、焦点誤差信号を発生させる。
報トラックに対して垂直な方向に並置される集光スポッ
トからの反射光は情報記録媒体の遠領域に互いに一定の
位相関係を有する干渉縞を発生させる。又、光検知器要
素の長手方向が情報トラックに平行な方向に一致し、か
つ、情報記録媒体から反射された０次光と情報トラック
によって反射回折された±１次光の干渉領域におかれた
焦点誤差検出用光検知器は、情報トラックによる回折現
象が生み出す干渉縞を検知する。さらに、制御回路によ
って同期動作が行われる発光源および演算回路は前記干
渉縞を解析し、焦点誤差信号を発生させる。
第１図および第２図はこの発明の一実施例を示す構成図
であり、図において３〜７，１０〜１１は上記従来装置
とは全く同一のものである。
であり、図において３〜７，１０〜１１は上記従来装置
とは全く同一のものである。
第１図において２１，２２，２３は半導体レーザなどの
発光源、２４は発光源２１，２２，２３の点滅を制御す
る制御回路、２５，２６，２７はそれぞれ発光源２１，
２２，２３から放射される光束の集光点、２８は複数の
光検知器要素によって構成されている焦点誤差検出用光
検知器である。
発光源、２４は発光源２１，２２，２３の点滅を制御す
る制御回路、２５，２６，２７はそれぞれ発光源２１，
２２，２３から放射される光束の集光点、２８は複数の
光検知器要素によって構成されている焦点誤差検出用光
検知器である。
又、第２図において、２９，３０，３１，３２は焦点誤
差検出用光検知器２８内の光検知器要素、３３は減算
器、３４は加算器、３５，３６，３７，３８，３９，４
０はサンプルホールド回路、４１，４２は加算器、４
３，４４は減算器、４５，４６は乗算器、４７は加算器
である。なお、サンプルホールド回路３５〜４０による
データの取り込みは制御回路４２によって第１図中の発
光源２１，２２，２３の点滅と同期して行われる。
差検出用光検知器２８内の光検知器要素、３３は減算
器、３４は加算器、３５，３６，３７，３８，３９，４
０はサンプルホールド回路、４１，４２は加算器、４
３，４４は減算器、４５，４６は乗算器、４７は加算器
である。なお、サンプルホールド回路３５〜４０による
データの取り込みは制御回路４２によって第１図中の発
光源２１，２２，２３の点滅と同期して行われる。
本装置の焦点誤差検出原理は従来例と同じく回折格子と
して作用する情報記録面から情報を読み取る、もしく
は、情報記録面に情報を書き込む際に、情報記録媒体に
よって直接反射される０次光と情報トラック列によって
反射回折される±１次光との間に、焦点誤差に応じた位
相差が生ずるという事実に基づいたものである。
して作用する情報記録面から情報を読み取る、もしく
は、情報記録面に情報を書き込む際に、情報記録媒体に
よって直接反射される０次光と情報トラック列によって
反射回折される±１次光との間に、焦点誤差に応じた位
相差が生ずるという事実に基づいたものである。
ただし、従来例においては、情報ピット列によって反射
回折される±１次光と０次光との間の位相差を検出して
いたが、本実施例においては、情報トラック列によって
反射回折される±１次光と０次光との間の位相差を検出
する。従って、従来例においては、少なくとも局所的に
は単一空間周波数を有する情報ピット列を必要とした
が、本実施例においては情報記録媒体上の集光スポット
を情報トラックに対して垂直な方向に走査することによ
って０次光と１次光との間の位相差を検出するため、情
報ピット列が単一の空間周波数をもつことは全く要求さ
れない。
回折される±１次光と０次光との間の位相差を検出して
いたが、本実施例においては、情報トラック列によって
反射回折される±１次光と０次光との間の位相差を検出
する。従って、従来例においては、少なくとも局所的に
は単一空間周波数を有する情報ピット列を必要とした
が、本実施例においては情報記録媒体上の集光スポット
を情報トラックに対して垂直な方向に走査することによ
って０次光と１次光との間の位相差を検出するため、情
報ピット列が単一の空間周波数をもつことは全く要求さ
れない。
続いて、本装置の焦点誤差検出原理を従来例の説明で用
いた座標系、情報記録媒体モデルを用いて更に詳しく説
明する。本装置では集光点位置を情報トラック５に対し
て垂直な方向に離散的に走査するので、まず、集光点横
移動の効果を数式で表現する必要がある。第３図に示す
ように、η軸方向への集光点移動量をΔηとすれば、こ
のΔηに対応する像点横移動の収差係数Ｗ１１は、 で与えられる。従って、対物レンズ射出瞳面上の照射光
振巾分布ａ（ｘ，ｙ）は、 と表すことができる。次に、第４図に示すように（０，
０）次の反射光と（０，１）次の反射回折光の干渉領域
中に配置さ光検知器要素３０，３１上の反射光振巾分布
ＡＤＯ，１（ｘ′，ｙ′）について考える。
いた座標系、情報記録媒体モデルを用いて更に詳しく説
明する。本装置では集光点位置を情報トラック５に対し
て垂直な方向に離散的に走査するので、まず、集光点横
移動の効果を数式で表現する必要がある。第３図に示す
ように、η軸方向への集光点移動量をΔηとすれば、こ
のΔηに対応する像点横移動の収差係数Ｗ１１は、 で与えられる。従って、対物レンズ射出瞳面上の照射光
振巾分布ａ（ｘ，ｙ）は、 と表すことができる。次に、第４図に示すように（０，
０）次の反射光と（０，１）次の反射回折光の干渉領域
中に配置さ光検知器要素３０，３１上の反射光振巾分布
ＡＤＯ，１（ｘ′，ｙ′）について考える。
ＡＤＯ，１は式(8)を参照することにより、 で与えられる。フーリエ係数Ｒ０，０とＲ０，１の比を
α１、位相差をΨ１とすれば、 Ｒ０，１＝α１ｅｉｘ１Ｒ０，０…(22) が成立するから、式(22)を式(21)に代入すれば、 式(21)は、 と書ける。従来例の場合と同様に、瞳関数の振巾を一定
（τ（ｘ，ｙ）＝１）として、式(20)を式(23)に代入す
れば、 成立し、強度分布は式(24)を自乗することにより、 となる。本実施例では、集光点を情報トラックを横切る
方向に走査する。即ち、Ｗ１１を変化させることによ
り、干渉縞の位相項中に現れているＷ２０の大きさと符
号を検出するものである。従って、第２図および第４図
中に示されるように、ｘ′方向に長い光検知器要素３
０，３１の出力電流ＩＤ１，ＩＤ２は次のように与えら
れる。
α１、位相差をΨ１とすれば、 Ｒ０，１＝α１ｅｉｘ１Ｒ０，０…(22) が成立するから、式(22)を式(21)に代入すれば、 式(21)は、 と書ける。従来例の場合と同様に、瞳関数の振巾を一定
（τ（ｘ，ｙ）＝１）として、式(20)を式(23)に代入す
れば、 成立し、強度分布は式(24)を自乗することにより、 となる。本実施例では、集光点を情報トラックを横切る
方向に走査する。即ち、Ｗ１１を変化させることによ
り、干渉縞の位相項中に現れているＷ２０の大きさと符
号を検出するものである。従って、第２図および第４図
中に示されるように、ｘ′方向に長い光検知器要素３
０，３１の出力電流ＩＤ１，ＩＤ２は次のように与えら
れる。
ただし、２個の光検知器要素の中心位置をそれぞれ とし、両受光面の大きさは等しく、かつ、ｙ′方向の幅
はｘ′方向の長さより十分小さいとした。さらに、光検
知器のｙ′方向の幅は干渉縞の周期より十分小さい場合
を考えている。上式において、Ｋ１は、光検知器感度お
よび受光面積に比例する定数である。次に、 Ｉ０＝Ｋ１｜Ｒ０，０｜２（１＋α１ ２） …(28) Ｉ１＝Ｋ１｜Ｒ０，０｜２・２α１ …(29) δ＝２πＷ１１／ｑ …(30) β１＝Ψ１−２πｖ０／ｑ …(31) とおいて、式(26),(27)を書き改めると、 となる。最後に、２つの検知器の差出力ＩＤＦ、和出力
ＩＳＵＭを計算する。
はｘ′方向の長さより十分小さいとした。さらに、光検
知器のｙ′方向の幅は干渉縞の周期より十分小さい場合
を考えている。上式において、Ｋ１は、光検知器感度お
よび受光面積に比例する定数である。次に、 Ｉ０＝Ｋ１｜Ｒ０，０｜２（１＋α１ ２） …(28) Ｉ１＝Ｋ１｜Ｒ０，０｜２・２α１ …(29) δ＝２πＷ１１／ｑ …(30) β１＝Ψ１−２πｖ０／ｑ …(31) とおいて、式(26),(27)を書き改めると、 となる。最後に、２つの検知器の差出力ＩＤＦ、和出力
ＩＳＵＭを計算する。
２個の光検知器の間隔が十分小さく（Δ＜＜１）、焦点
ずれ量も小さく（｜Ｗ２０｜＜１） が成立する状態では、 とおけるので、(34),(35)は次のように簡単化される。
ずれ量も小さく（｜Ｗ２０｜＜１） が成立する状態では、 とおけるので、(34),(35)は次のように簡単化される。
式(39),(40)から次のことが言える。
(1)差出力ＩＤＦと和出力ＩＳＵＭの位相はトラックず
れ量ｖ０、像点横移動の収差係数Ｗ１１および像点縦移
動の収差（焦点ずれの収差）係数Ｗ２０に比例する。
れ量ｖ０、像点横移動の収差係数Ｗ１１および像点縦移
動の収差（焦点ずれの収差）係数Ｗ２０に比例する。
(2)ＩＤＦの振巾はＷ２０に比例する。
(3)ＩＤＦとＩＳＵＭの位相は９０°ずれている。
従って、ＩＤＦの振巾を検出することができれば、焦点
誤差信号を得ることができるわけであり、以下では情報
記録媒体への照射光中の像点横移動の収差係数Ｗ１１を
段階的に変化させる（即ち、情報記録面上の集光点の位
置を情報トラックを横切る方向に変位させる）ことによ
って、（０，０）次光と（０，±１）次光との干渉領域
に生じる干渉縞の縞走査を行い、焦点誤差信号を得る方
法について述べる。
誤差信号を得ることができるわけであり、以下では情報
記録媒体への照射光中の像点横移動の収差係数Ｗ１１を
段階的に変化させる（即ち、情報記録面上の集光点の位
置を情報トラックを横切る方向に変位させる）ことによ
って、（０，０）次光と（０，±１）次光との干渉領域
に生じる干渉縞の縞走査を行い、焦点誤差信号を得る方
法について述べる。
式(30)で示したＷ１１に関する干渉縞の位相項δが０、
＋δ１、−δ１の時、ＩＤＦ，ＩＳＵＭは式(39),(40)
から、 ＩＤＦ(0)＝Ｋ２Ｗ２０・sin（β１＋φ１）…(41) ＩＤＦ（δ１）＝Ｋ２Ｗ２０・sin（β１＋δ１＋φ１）…(42) ＩＤＦ（−δ１）＝Ｋ２Ｗ２０・sin（β１−δ１＋φ１）…(43) ＩＳＵＭ(0)＝Ｋ３＋Ｋ４・cos（β１＋φ１）…(44) ＩＳＵＭ（δ１）＝Ｋ３＋Ｋ４・cos（β１＋δ１＋φ１）…(45) ＩＳＵＭ（−δ１）＝Ｋ３＋Ｋ４・cos（β１−δ１＋φ１）…(46) ただし で与えられる。これらから、 が成立する。従って、δ１＝π／２として以下の演算を
行えば、Ｗ２０の検出すなわち焦点誤差信号の発生が可
能となる。
＋δ１、−δ１の時、ＩＤＦ，ＩＳＵＭは式(39),(40)
から、 ＩＤＦ(0)＝Ｋ２Ｗ２０・sin（β１＋φ１）…(41) ＩＤＦ（δ１）＝Ｋ２Ｗ２０・sin（β１＋δ１＋φ１）…(42) ＩＤＦ（−δ１）＝Ｋ２Ｗ２０・sin（β１−δ１＋φ１）…(43) ＩＳＵＭ(0)＝Ｋ３＋Ｋ４・cos（β１＋φ１）…(44) ＩＳＵＭ（δ１）＝Ｋ３＋Ｋ４・cos（β１＋δ１＋φ１）…(45) ＩＳＵＭ（−δ１）＝Ｋ３＋Ｋ４・cos（β１−δ１＋φ１）…(46) ただし で与えられる。これらから、 が成立する。従って、δ１＝π／２として以下の演算を
行えば、Ｗ２０の検出すなわち焦点誤差信号の発生が可
能となる。
次に動作について説明する。焦点誤差信号を発生させる
ため、本装置は以下のように動作する。まず、発光源２
２を点灯し、集光点を２６の位置にもってくる。第１図
では集光点２６が情報記録面４上に存在する情報トラッ
ク５の中心に位置する状態、即ち、焦点制御、トラッキ
ング制御が完全に行われている状態が示されているが、
当然のことながら、集光点位置はこの状態に限るもので
はない。このとき、光検知器の差出力、和出力がＩＤＦ
（０），ＩＳＵＭ（０）であり、これらはそれぞれサン
プルホールド回路３６，３９によって取り込まれ、保持
される。次に、発光源２２を消灯し、代わりに発光源２
１を点灯する。発光源２１に対応する集光点２５であ
り、この位置は第５図に示すように、集光点位置２６よ
りトラック間隔の１／４上方にずれた位置である。この
とき、光検知器の差出力、和出力がＩＤＦ（π／２），
ＩＳＵＭ（π／２）であり、これらの値はそれぞれサン
プルホールド回路３７，４０によって取り込まれ保持さ
れる。最後に、発光源２１を消灯し、発光源２３を点灯
する。この場合、ＩＤＦ（−π／２），ＩＳＵＭ（−π
／２）が得られる。これら３つの発光源２１，２２，２
３を順次点滅して得られたＩＤＦ，ＩＳＵＭに対し、サ
ンプルホールド回路以降に配置された演算回路を用い、
式(55)の演算を行い焦点誤差信号Ｓｆが得られる。な
お、発光源として用いる半導体レーザは高速変調が可能
であるから、情報記録媒体に記録されている信号の周波
数帯域より十分高い周波数で発光源の点滅を行えば、記
録信号に影響されない安定な焦点誤差信号を得ることが
可能となる。
ため、本装置は以下のように動作する。まず、発光源２
２を点灯し、集光点を２６の位置にもってくる。第１図
では集光点２６が情報記録面４上に存在する情報トラッ
ク５の中心に位置する状態、即ち、焦点制御、トラッキ
ング制御が完全に行われている状態が示されているが、
当然のことながら、集光点位置はこの状態に限るもので
はない。このとき、光検知器の差出力、和出力がＩＤＦ
（０），ＩＳＵＭ（０）であり、これらはそれぞれサン
プルホールド回路３６，３９によって取り込まれ、保持
される。次に、発光源２２を消灯し、代わりに発光源２
１を点灯する。発光源２１に対応する集光点２５であ
り、この位置は第５図に示すように、集光点位置２６よ
りトラック間隔の１／４上方にずれた位置である。この
とき、光検知器の差出力、和出力がＩＤＦ（π／２），
ＩＳＵＭ（π／２）であり、これらの値はそれぞれサン
プルホールド回路３７，４０によって取り込まれ保持さ
れる。最後に、発光源２１を消灯し、発光源２３を点灯
する。この場合、ＩＤＦ（−π／２），ＩＳＵＭ（−π
／２）が得られる。これら３つの発光源２１，２２，２
３を順次点滅して得られたＩＤＦ，ＩＳＵＭに対し、サ
ンプルホールド回路以降に配置された演算回路を用い、
式(55)の演算を行い焦点誤差信号Ｓｆが得られる。な
お、発光源として用いる半導体レーザは高速変調が可能
であるから、情報記録媒体に記録されている信号の周波
数帯域より十分高い周波数で発光源の点滅を行えば、記
録信号に影響されない安定な焦点誤差信号を得ることが
可能となる。
なお、上記実施例では、焦点誤差検出装置としての説明
を行ったが、この装置にトラッキング誤差検出法として
公知のラジアル・ウォブリング法を組合せることは容易
である（参考文献：G.Bouwhuis et al,Principles of O
ptical Disc Systems,"Adam Hilger ltd,p.p.73-75）。
を行ったが、この装置にトラッキング誤差検出法として
公知のラジアル・ウォブリング法を組合せることは容易
である（参考文献：G.Bouwhuis et al,Principles of O
ptical Disc Systems,"Adam Hilger ltd,p.p.73-75）。
第６図はその一例としてトラッキング誤差検出のために
必要な光検知器および演算回路を示したものである。図
において、４８は焦点誤差検出用の光検知器要素３０，
３１の周辺領域を受光面とし、情報記録媒体４からの反
射光のうち対物レンズ９を通過し、半透鏡７で反射され
る成分を全て受光するために設けられた光検知器要素で
ある。４９は光検知器要素３０，３１，４８からの信号
を加算するための加算器、５０は帯域通過フィルタ、５
１は乗算器、５２は低域通過フィルタである。このトラ
ッキング誤差検出回路は以下のように動作する。まず、
第１図中に示した発光源を２１が中心となるように、例
えば２１→２２→２３→２２→２１の順に時間τの間隔
（周期４τ）でくり返し点灯する。これにより、情報記
録面４上の集光点は情報トラック５を横切るように２５
→２６→２７→２６→２５の順に走査される。このと
き、情報記録媒体３からの反射光のうち対物レンズ９を
通過し、半透鏡７で反射される部分は、光検知器要素３
０，３１，４８の３つによって全て受光され、電気信号
に変換される。これら３つの光検知器要素からの出力
は、加算器４９によって加算され、帯域通過フィルタ４
９によって、周波数（＝１／４τ）の成分のみが抽
出される。最後に、制御回路２４によって供給される周
波数ｆの基準信号と、上記帯域通過フィルタ５０の出力
を乗算器５１によって位相比較し、低域通過フィルタ５
２によって周波数２の成分を除くことによってトラッ
キング誤差信号Ｓｔを得ることができる。
必要な光検知器および演算回路を示したものである。図
において、４８は焦点誤差検出用の光検知器要素３０，
３１の周辺領域を受光面とし、情報記録媒体４からの反
射光のうち対物レンズ９を通過し、半透鏡７で反射され
る成分を全て受光するために設けられた光検知器要素で
ある。４９は光検知器要素３０，３１，４８からの信号
を加算するための加算器、５０は帯域通過フィルタ、５
１は乗算器、５２は低域通過フィルタである。このトラ
ッキング誤差検出回路は以下のように動作する。まず、
第１図中に示した発光源を２１が中心となるように、例
えば２１→２２→２３→２２→２１の順に時間τの間隔
（周期４τ）でくり返し点灯する。これにより、情報記
録面４上の集光点は情報トラック５を横切るように２５
→２６→２７→２６→２５の順に走査される。このと
き、情報記録媒体３からの反射光のうち対物レンズ９を
通過し、半透鏡７で反射される部分は、光検知器要素３
０，３１，４８の３つによって全て受光され、電気信号
に変換される。これら３つの光検知器要素からの出力
は、加算器４９によって加算され、帯域通過フィルタ４
９によって、周波数（＝１／４τ）の成分のみが抽
出される。最後に、制御回路２４によって供給される周
波数ｆの基準信号と、上記帯域通過フィルタ５０の出力
を乗算器５１によって位相比較し、低域通過フィルタ５
２によって周波数２の成分を除くことによってトラッ
キング誤差信号Ｓｔを得ることができる。
又、ツインスポット法（参考文献：G.Bouwhis et al,Pr
incipals of Optical Disc Systems,"Adam Hilger Ltd,
p.p.71-72）と同様に機能する第７図の回路を用いるこ
とによっても、容易にトラッキング誤差信号Ｓｔを得る
ことができる。第７図において、５３は発光源２１が点
灯した時、情報記録媒体３からの反射光成分による電気
信号を取り込み保持するためのサンプルホールド回路、
５４は発光源２３が点灯した時の上記電気信号を取り込
み保持するためのサンプルホールド回路である。減算器
５５によって、これら２つのサンプルホールド回路５
３，５４の出力に対し差演算を行えば、トラッキング誤
差信号が得られる。
incipals of Optical Disc Systems,"Adam Hilger Ltd,
p.p.71-72）と同様に機能する第７図の回路を用いるこ
とによっても、容易にトラッキング誤差信号Ｓｔを得る
ことができる。第７図において、５３は発光源２１が点
灯した時、情報記録媒体３からの反射光成分による電気
信号を取り込み保持するためのサンプルホールド回路、
５４は発光源２３が点灯した時の上記電気信号を取り込
み保持するためのサンプルホールド回路である。減算器
５５によって、これら２つのサンプルホールド回路５
３，５４の出力に対し差演算を行えば、トラッキング誤
差信号が得られる。
ところで、第１図に示した実施例においては、発光源と
して３つの分離した半導体レーザを用いたが、これらの
代わりに、各要素が独立に制御可能な半導体レーザアレ
イ（参考文献：E.Kapon et al,Control of mutual phas
e locking of monolithically integrated semiconduct
or lasers"Appl.Phys.Lett.,43,(5),pp.421-423(198
3).）もしくは、発光端面における発光位置を外部信号
によって制御できる発光源（参考文献：柴田 他，“レ
ーザートランジスタ”，Ｏ plus E,No67,pp.114-121(1
985).）を用いることも可能である。
して３つの分離した半導体レーザを用いたが、これらの
代わりに、各要素が独立に制御可能な半導体レーザアレ
イ（参考文献：E.Kapon et al,Control of mutual phas
e locking of monolithically integrated semiconduct
or lasers"Appl.Phys.Lett.,43,(5),pp.421-423(198
3).）もしくは、発光端面における発光位置を外部信号
によって制御できる発光源（参考文献：柴田 他，“レ
ーザートランジスタ”，Ｏ plus E,No67,pp.114-121(1
985).）を用いることも可能である。
又、情報記録面５上の集光点位置を情報トラックを横切
る方向に走査する方法としては、第８図に示すように、
音響光学偏向器５６を発光源２２と対物レンズ９の間に
配置する方法も考えられる。さらに又、波長可変の発光
源が使用可能の場合には、第９図に示すように、偏向手
段として波長分散の大きい回折格子５７を用いれば、発
光源５８の発振波長を変化させることにより、集光点位
置の走査が可能となる。発振波長可変の発光源として
は、例えば、注入電流により波長が変化できるものとし
て、半導体レーザが知られている（参考文献：L.Goldbe
rg et al,Frequency Modulation Characteristics of C
oupled Stripe Laser Diode Aray",IEEE J.Quantum Ele
ctron.,QE-22,pp.513-516(1986).）。
る方向に走査する方法としては、第８図に示すように、
音響光学偏向器５６を発光源２２と対物レンズ９の間に
配置する方法も考えられる。さらに又、波長可変の発光
源が使用可能の場合には、第９図に示すように、偏向手
段として波長分散の大きい回折格子５７を用いれば、発
光源５８の発振波長を変化させることにより、集光点位
置の走査が可能となる。発振波長可変の発光源として
は、例えば、注入電流により波長が変化できるものとし
て、半導体レーザが知られている（参考文献：L.Goldbe
rg et al,Frequency Modulation Characteristics of C
oupled Stripe Laser Diode Aray",IEEE J.Quantum Ele
ctron.,QE-22,pp.513-516(1986).）。
以上のように、この発明によれば、情報記録媒体上に形
成された複数の集光スポットを点滅制御手段により所定
の時間間隔をもって点滅させるか、あるいは、情報記録
媒体上に形成された集光スポットを情報トラックに対し
て垂直な方向に走査することにより、情報記録媒体の遠
領域に情報トラックによる回折の結果生じる干渉縞を光
検知器およびこれに接続された電子回路を用いて解析す
ることによって焦点誤差信号を発生するようにしたの
で、離散的なピット長、ピット間隔を有する情報記録媒
体又は連続案内溝を有する情報記録媒体に対しても安定
な焦点誤差信号を得ることができる効果がある。さら
に、光学系が簡単で、光検知器の位置調整が極めて容易
な集光スポット位置検出装置が得られる効果がある。
成された複数の集光スポットを点滅制御手段により所定
の時間間隔をもって点滅させるか、あるいは、情報記録
媒体上に形成された集光スポットを情報トラックに対し
て垂直な方向に走査することにより、情報記録媒体の遠
領域に情報トラックによる回折の結果生じる干渉縞を光
検知器およびこれに接続された電子回路を用いて解析す
ることによって焦点誤差信号を発生するようにしたの
で、離散的なピット長、ピット間隔を有する情報記録媒
体又は連続案内溝を有する情報記録媒体に対しても安定
な焦点誤差信号を得ることができる効果がある。さら
に、光学系が簡単で、光検知器の位置調整が極めて容易
な集光スポット位置検出装置が得られる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による光学系の構成図、第
２図はこの発明の一実施例による焦点誤差検出のための
光検知器と電子回路を示す図、第３図はこの発明の原理
を記述するために用いた座標系と集光点横移動の状態を
示す図、第４図は情報記録媒体からの反射光と光検知器
の位置関係を示す図、第５図は情報記録面上の集光スポ
ット位置を示す図、第６図、第７図はトラッキング誤差
検出のために必要な光検知器と電子回路を示す図、第８
図は音響光学変調器を集光スポット走査手段としたとき
の光学系を示す図、第９図は回折格子と波長可変発光源
を集光スポット走査手段としたときの光学系を示す図、
第１０図、第１１図は従来の焦点誤差検出装置の構成
図、第１２図は焦点誤差検出原理を説明するのに用いる
座標系を示す図、第１３図は情報記録面上の情報ピット
を示す図、第１４図は焦点ずれの状態を示す図、第１５
図は従来装置における情報記録媒体からの反射光と、光
検知器の位置関係を示す図である。 ２１，２２，２３は発光源、７は半透鏡、９は対物レン
ズ、３は情報記録媒体、５は情報トラック、２８は光検
知器、２４は制御回路、２９，３０，３１，３２，４８
は制御回路、３４，４１，４２，４７，４９は加算器、
３３，４３，４４，５５は減算器、３５，３６，３７，
３８，４０，５３，５４はサンプルホールド回路、４
５，４６は乗算器、５６は音響光学変調器、５７は回折
格子、５８は波長可変発光源である。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
２図はこの発明の一実施例による焦点誤差検出のための
光検知器と電子回路を示す図、第３図はこの発明の原理
を記述するために用いた座標系と集光点横移動の状態を
示す図、第４図は情報記録媒体からの反射光と光検知器
の位置関係を示す図、第５図は情報記録面上の集光スポ
ット位置を示す図、第６図、第７図はトラッキング誤差
検出のために必要な光検知器と電子回路を示す図、第８
図は音響光学変調器を集光スポット走査手段としたとき
の光学系を示す図、第９図は回折格子と波長可変発光源
を集光スポット走査手段としたときの光学系を示す図、
第１０図、第１１図は従来の焦点誤差検出装置の構成
図、第１２図は焦点誤差検出原理を説明するのに用いる
座標系を示す図、第１３図は情報記録面上の情報ピット
を示す図、第１４図は焦点ずれの状態を示す図、第１５
図は従来装置における情報記録媒体からの反射光と、光
検知器の位置関係を示す図である。 ２１，２２，２３は発光源、７は半透鏡、９は対物レン
ズ、３は情報記録媒体、５は情報トラック、２８は光検
知器、２４は制御回路、２９，３０，３１，３２，４８
は制御回路、３４，４１，４２，４７，４９は加算器、
３３，４３，４４，５５は減算器、３５，３６，３７，
３８，４０，５３，５４はサンプルホールド回路、４
５，４６は乗算器、５６は音響光学変調器、５７は回折
格子、５８は波長可変発光源である。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (2)
- 【請求項１】発光源からの出射光束を情報トラックを有
する情報記録媒体上に照射し、該情報トラックに垂直な
方向に所定の間隔を有した複数の集光スポットを形成す
る集光手段と、 上記情報トラックで回折された反射光束と上記発光源か
らの出射光束とを分離する光束分離手段と、 上記光束分離手段で分離された反射光束を受光する光検
知器と、 上記光検知器の出力信号から上記集光手段の焦点補正用
の制御信号を生成する制御信号発生手段と、 上記複数の集光スポットを所定の時間間隔をもって点滅
させる点滅制御手段とを備え、 上記光検知器は、上記情報トラックに垂直な方向に並置
された複数の光検知器要素から構成され、該複数の光検
知器要素を、上記情報記録媒体の遠領域の０次光と１次
回折光とが重なる部分に配置するとともに、 上記制御信号発生手段は、上記点滅制御手段による集光
スポットの点滅と同期させて上記光検知器要素からの差
出力信号及び和出力信号をサンプルホールドし、該サン
プルホールドされた信号を演算することにより焦点誤差
信号を得ることを特徴とする光学式情報記録再生装置の
集光スポット位置検出装置。 - 【請求項２】発光源からの出射光束を情報トラックを有
する情報記録媒体上に照射し、該情報トラックに集光ス
ポットを形成する集光手段と、 上記情報トラックで回折された反射光束と上記発光源か
らの出射光束とを分離する光束分離手段と、 上記光束分離手段で分離された反射光束を受光する光検
知器と、 上記光検知器の出力信号から上記集光手段の焦点補正用
の制御信号を生成する制御信号発生手段と、 上記集光スポットを上記情報トラックを横切る方向に走
査させる制御手段とを備え、上記光検知器は、上記情報
トラックに垂直な方向に並置された複数の光検知器要素
から構成され、該複数の光検知器要素を、上記情報記録
媒体の遠領域の０次光と１次回折光とが重なる部分に配
置するとともに、 上記制御信号発生手段は、上記制御手段による集光スポ
ットの走査と同期させて上記光検知器要素からの差出力
信号及び和出力信号をサンプルホールドし、該サンプル
ホールドされた信号を演算することにより焦点誤差信号
を得ることを特徴とする光学式情報記録再生装置の集光
スポット位置検出装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61204261A JPH0640392B2 (ja) | 1986-08-29 | 1986-08-29 | 光学式情報記録再生装置の集光スポツト位置検出装置 |
| EP87905647A EP0285661B1 (en) | 1986-08-29 | 1987-08-26 | Focal spot position detector of an optical data recording/reproducing apparatus |
| PCT/JP1987/000632 WO1988001784A1 (fr) | 1986-08-29 | 1987-08-26 | Detecteur de position du foyer optique dans un appareil d'enregistrement/reproduction optique de donnees |
| DE8787905647T DE3784342T2 (de) | 1986-08-29 | 1987-08-26 | Lagedetektor des optischen brennpunktes eines optischen daten-speicher-/lesegeraetes. |
| US07/196,190 US4888757A (en) | 1986-08-29 | 1988-04-22 | Focused-spot-position detection device for optical information recording and reproducing device |
| US07/445,298 US4999826A (en) | 1986-08-29 | 1989-12-04 | Focused-spot-position detection device for optical information recording and reproducing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61204261A JPH0640392B2 (ja) | 1986-08-29 | 1986-08-29 | 光学式情報記録再生装置の集光スポツト位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6358627A JPS6358627A (ja) | 1988-03-14 |
| JPH0640392B2 true JPH0640392B2 (ja) | 1994-05-25 |
Family
ID=16487533
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61204261A Expired - Lifetime JPH0640392B2 (ja) | 1986-08-29 | 1986-08-29 | 光学式情報記録再生装置の集光スポツト位置検出装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US4888757A (ja) |
| EP (1) | EP0285661B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0640392B2 (ja) |
| DE (1) | DE3784342T2 (ja) |
| WO (1) | WO1988001784A1 (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0640392B2 (ja) * | 1986-08-29 | 1994-05-25 | 三菱電機株式会社 | 光学式情報記録再生装置の集光スポツト位置検出装置 |
| US4998235A (en) * | 1987-11-17 | 1991-03-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Focus detection system for an optical disk drive using photo sensor elements in the far field of information pits |
| EP0588385B1 (en) * | 1989-02-13 | 1997-10-15 | Omron Corporation | Recording/reproducing apparatus of optical card |
| JP2923331B2 (ja) * | 1990-06-12 | 1999-07-26 | オリンパス光学工業株式会社 | 光記録媒体及びその再生装置 |
| KR930009220B1 (ko) * | 1991-08-20 | 1993-09-24 | 주식회사 금성사 | 광학기기의 옵티컬 픽-업장치 |
| US5511052A (en) * | 1992-05-11 | 1996-04-23 | Eastman Kodak Company | Digital compensator for controlling a servo to correct the value of a given parameter of a system |
| JP3612385B2 (ja) * | 1995-07-07 | 2005-01-19 | 松下電器産業株式会社 | 光ディスク装置 |
| GB2355354A (en) * | 1999-08-03 | 2001-04-18 | Axon Instr Inc | Auto-focus method |
| US7831518B2 (en) * | 2001-11-20 | 2010-11-09 | Psi Systems, Inc. | Systems and methods for detecting postage fraud using an indexed lookup procedure |
| US7225984B2 (en) * | 2003-02-20 | 2007-06-05 | Harris Rodney C | Systems and methods for providing multiple object planes in an optical image scanning environment |
| JP4846339B2 (ja) * | 2004-10-26 | 2011-12-28 | ダイセン・メンブレン・システムズ株式会社 | 散気装置および散気システム |
| JP4716805B2 (ja) * | 2005-06-23 | 2011-07-06 | 三菱電線工業株式会社 | 多孔膜材及び散気装置 |
| JP4704881B2 (ja) * | 2005-10-13 | 2011-06-22 | ダイセン・メンブレン・システムズ株式会社 | 散気装置 |
| WO2007114278A1 (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-11 | Pioneer Corporation | 光ピックアップ及び情報機器 |
| JP5207240B2 (ja) * | 2008-08-11 | 2013-06-12 | 学校法人金井学園 | 光記録再生媒体の焦点誤差検出方法、およびそれに用いる発光装置のビーム分割調節器 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL177157C (nl) * | 1975-02-28 | 1985-08-01 | Philips Nv | Inrichting voor het uitlezen van een vlakke registratiedrager met een optisch uitleesbare informatiestruktuur. |
| NL8103117A (nl) * | 1981-06-29 | 1983-01-17 | Philips Nv | Inrichting voor het beschrijven en/of uitlezen van een registratiedrager. |
| US4464567A (en) * | 1981-06-30 | 1984-08-07 | Storage Technology Corporation | Photoelectric information and focus detector |
| JPS58208944A (ja) * | 1982-05-31 | 1983-12-05 | Sony Corp | 光学ヘツド制御信号発生装置 |
| US4805162A (en) * | 1982-11-01 | 1989-02-14 | Storage Technology Partners Ii | Fine and coarse servo system for access and tracking on an optical disk |
| DE3675609D1 (de) * | 1985-08-27 | 1990-12-20 | Siemens Ag | Positioniereinrichtung fuer einen optischen plattenspeicher. |
| JPH0640392B2 (ja) * | 1986-08-29 | 1994-05-25 | 三菱電機株式会社 | 光学式情報記録再生装置の集光スポツト位置検出装置 |
| JPH06102096B2 (ja) * | 1992-08-20 | 1994-12-14 | 邦雄 毒島 | 弾球遊技機 |
| JPH0773626B2 (ja) * | 1992-08-20 | 1995-08-09 | 邦雄 毒島 | 弾球遊技機 |
-
1986
- 1986-08-29 JP JP61204261A patent/JPH0640392B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1987
- 1987-08-26 EP EP87905647A patent/EP0285661B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-08-26 WO PCT/JP1987/000632 patent/WO1988001784A1/ja not_active Ceased
- 1987-08-26 DE DE8787905647T patent/DE3784342T2/de not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-04-22 US US07/196,190 patent/US4888757A/en not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-12-04 US US07/445,298 patent/US4999826A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3784342D1 (de) | 1993-04-01 |
| WO1988001784A1 (fr) | 1988-03-10 |
| JPS6358627A (ja) | 1988-03-14 |
| EP0285661A4 (en) | 1989-07-25 |
| EP0285661A1 (en) | 1988-10-12 |
| US4999826A (en) | 1991-03-12 |
| EP0285661B1 (en) | 1993-02-24 |
| DE3784342T2 (de) | 1993-08-12 |
| US4888757A (en) | 1989-12-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |