JPH07176061A

JPH07176061A - 光ピックアップ装置

Info

Publication number: JPH07176061A
Application number: JP5319812A
Authority: JP
Inventors: Junichi Kitabayashi; 淳一北林
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1993-12-20
Filing date: 1993-12-20
Publication date: 1995-07-14

Abstract

(57)【要約】【目的】フォーカスゆらぎを少なくしてコンパクトな
構成とされた光ピックアップ装置を提供する。【構成】光情報記録媒体１４から反射された反射ビー
ムｂをビームスプリッタ１２に入射させ出射ビームａと
分離して信号検出光学系１５内に導くことにより光情報
記録媒体１４に記録された情報の再生等を行う光ピック
アップ装置において、信号検出光学系１５内に光情報記
録媒体１４からの反射ビームｂをトラック溝方向Ｙに２
分割する光束分割素子１６を設け、これら２分割された
ビームの少なくとも一方のビームに非点収差を与える非
点収差発生素子１７を設け、その２分割され非点収差の
与えられたビームのうちの１つのビームスポットのみを
検出する４分割された受光面Ａ〜Ｄを有するフォーカス
受光素子２０を設け、このフォーカス受光素子２０によ
り検出されたフォーカスエラー信号をもとに対物レンズ
１３のフォーカスサーボを行うようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フォーカスエラー信号
等の検出を行う光ピックアップ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光ピックアップ装置において、非
点収差光学系を用いて自動焦点合わせを行う方式が種々
提案されている。例えば、第一の従来例として、特公昭
５３−３９１２３号公報に「自動焦点調整装置」として
開示されているものがある。これは、光源からの出射光
をビームスプリッタに導きこれを透過して対物レンズに
より集光して光ディスクの面上に照射し、その光ディス
クからの反射光をビームスプリッタにより今度は反射し
て信号検出光学系内に導くことにより光ディスクに記録
された情報の信号検出を行う自動焦点調整装置におい
て、その信号検出光学系内に、集光方向が均一な集光レ
ンズと集光方向が一方向の円柱レンズとを配設したもの
である。これにより、集光レンズと円柱レンズとを通過
することにより発生した非点収差の光束を用い、その光
束の予め定められた固定位置における集束状態を調べる
ことにより、フォーカスエラー信号を検出してフォーカ
スサーボを行っている。

【０００３】第二の従来例として、特公昭５３−３７７
２２号公報に「自動焦点合せ方式」として開示されてい
るものがある。これは、図５に示すように、光源１から
の出射光ａをビームスプリッタ２に導きこれを透過して
対物レンズ３により集光して光ディスク４の面上に照射
し、その光ディスク４からの反射光ｂをビームスプリッ
タ２により反射して信号検出光学系内５に導くことによ
り光ディスク４に記録された情報の信号の再生を行う情
報再生装置において、その信号検出光学系５内に、光学
素子例えばシリンドリカルレンズ６の円柱レンズ軸方向
Ｌを光ディスク４のトラック溝方向（Ｙ方向）に対して
ほぼ４５°の角度をなすように配置し、そのシリンドリ
カルレンズ６により非点収差の発生した光束を検出する
受光素子７を図６に示すように少なくとも４つの受光面
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄから形成すると共に、その受光面Ａ〜Ｄ
を分割する片方の分割線７ａの方向をトラック溝方向
（Ｙ方向）とほぼ平行に配置したものである。

【０００４】この場合、受光素子７においては、図６に
示すように、中央部に光ディスク４からの反射光８がス
ポット状態で照射されるが、光ディスク４のピットが所
定の深さからズレていたりピットの端にダレが生じてい
たりすると、その反射光８に重畳した形で回折光９（ハ
ッチング領域）が発生する。このようにＸ方向に光強度
分布が異なったような場合においても、受光面Ａと受光
面Ｃとを加算した信号（Ａ＋Ｃ）と、受光面Ｂと受光面
Ｄとを加算した信号（Ｂ＋Ｄ）とはほぼ同じ大きさにな
るため、光強度分布のアンバランスな状態が取り除か
れ、レンズ焦点が合っているにもかかわらず光強度分布
のアンバランスによってその焦点がずれるという従来の
欠点を除去することができ、これにより正確なフォーカ
スエラー信号を検出して精度の高いフォーカスサーボを
行っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】非点収差法を用いた光
学系は小型で調整が容易な検出方式であり、ＣＤには多
く採用されている。しかし、パソコンに接続されるデー
タ系の光ピックアップ装置においては、シーク動作時
に、フォーカスエラー信号がトラック溝の影響でゆらい
でしまい（いわゆる、フォーカスゆらぎ）、フォーカス
サーボが制御レンジからはずれるという問題がある。

【０００６】第一の従来例では、そのようなシーク動作
時に発生するフォーカスゆらぎのことまで述べておらず
十分な対処がなされていない。図７（ａ）〜（ｃ）は、
円柱レンズ軸方向Ｌをトラック溝方向Ｙとした時の受光
面Ａ〜Ｄにおける非点収差の発生したビーム状態を示す
ものである。（ａ）は−デフォーカス時、（ｂ）は合焦
時、（ｃ）は＋デフォーカス時の様子を示す。この場
合、１つの反射光８に対して、２つの回折光９ａ，９ｂ
のパターンが存在し、デフォーカス方向（±）によって
トラックパターンの方向が異なり、これにより信号のＳ
字特性の傾きも合焦点前後で違うためサーボ系に悪影響
を及ぼす。

【０００７】第二の従来例では、図５及び図６に示した
ように、円柱レンズ軸方向Ｌをトラック溝方向Ｙに対し
て４５°傾けたことにより、回折光９の光強度分布の影
響を受けないようにしている。しかし、この場合にも、
フォーカスゆらぎは発生する。以下、その理由について
説明する。回折光のパターンは、回折光９のように１つ
だけでなく、一般に図８に示すように１つの反射光８に
対して左右２つの回折光９ａ，９ｂのパターンが存在す
る。合焦時には、図８（ｂ）のようにスポットパターン
は分割線７ａの中央に位置するが、図９に示すようにデ
ィスク面がトラック溝方向Ｙに傾いていると、そのスポ
ットパターンは図１０（ｂ）に示すように上側に移動し
てしまう。この状態でスポットパターンに強弱（回折光
９ｂが強、回折光９ａが弱）があると、フォーカスエラ
ー信号Ｆｅは、Ｆｅ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ） …（１）により検出されるため、そのＦｅの値が変化してしま
う。従って、このような理由からフォーカスゆらぎが発
生することになり、実際にはその検出されたフォーカス
エラー信号をもとに対物レンズ３が駆動されるため、フ
ォーカスサーボが制御レンジからはずれてしまうことに
なる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、光源から出射した出射ビームをビームスプリッタを
介して対物レンズにより集光して光情報記録媒体の面上
に照射することにより情報の記録等を行うと共に、その
光情報記録媒体から反射された反射ビームを前記ビーム
スプリッタに入射させ前記出射ビームと分離して信号検
出光学系内に導くことにより前記光情報記録媒体に記録
された情報の再生等を行う光ピックアップ装置におい
て、前記信号検出光学系内に前記光情報記録媒体からの
反射ビームをトラック溝方向に２分割する光束分割素子
を設け、これら２分割されたビームの少なくとも一方の
ビームに非点収差を与える非点収差発生素子を設け、そ
の２分割され非点収差の与えられたビームのうちの１つ
のビームスポットのみを検出する４分割された受光面を
有するフォーカス受光素子を設けた。

【０００９】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明において、非点収差発生素子の非点収差の集光方向
をトラック溝方向に対して４５°傾けて配置した。

【００１０】請求項３記載の発明では、請求項１記載の
発明において、光束分割素子を、透過屋根型プリズムに
より構成した。

【００１１】請求項４記載の発明では、請求項１記載の
発明において、光束分割素子を、反射三角型プリズムに
より構成した。

【００１２】

【作用】請求項１記載の発明においては、２分割され非
点収差の発生した片方のビームのみを用いてフォーカス
エラー信号を検出しているため、ディスクチルトや光学
系の変動により受光面上での光スポットの位置がずれて
も、わずかにオフセットを含むだけで、シーク時におい
てフォーカスエラー信号がゆらぐようなことをなくすこ
とが可能となる。

【００１３】請求項２記載の発明においては、非点収差
の集光方向をトラック溝方向に対して４５°傾けること
により、信号のＳ字特性の傾きがデフォーカス時に対称
となり、フォーカスサーボを良好に行うことが可能とな
る。

【００１４】請求項３記載の発明においては、透過屋根
型プリズムを設けたことにより、分離される２光束はほ
ぼ同一方向へ分離されるため、光学系のレイアウトをコ
ンパクトなものにすることが可能となる。

【００１５】請求項４記載の発明においては、反射三角
型プリズムを設けたことにより、部品コストを低減さ
せ、位置調整を容易化させることが可能となる。

【００１６】

【実施例】本発明の一実施例を図１〜図４を中心にして
説明する。図１に示すような光ピックアップ装置におい
て、光源１０から出射した出射ビームａはコリメートレ
ンズ１１によって平行光となり、この平行光はビームス
プリッタ１２を透過して対物レンズ１３により集光され
光情報記録媒体としての光ディスク１４の面上に照射さ
れ、その光ディスク１４からの反射ビームｂは再度ビー
ムスプリッタ１２に入射してこれにより反射されて信号
検出光学系１５内に導かれる。

【００１７】この場合、信号検出光学系１５内には、光
束分割素子としての透過屋根型プリズム１６と、非点収
差発生素子１７を構成する収束レンズ１８及び円柱レン
ズ１９と、少なくとも４分割された受光面（ここでは４
分割された受光面Ａ〜Ｄ）を有する受光素子２０と、受
光面Ｅを有する無分割受光素子２１とが配設されてい
る。これにより、光ディスク１４により反射され信号検
出光学系１５内に入射した反射ビームｂは、透過屋根型
プリズム１６によりトラック溝方向Ｙ（図１（ａ）中、
紙面垂直方向）に２分割されたビームＢ₁ ，Ｂ₂ とな
る。これら２分割されたビームＢ₁ ，Ｂ₂ は収束レンズ
１８と円柱レンズ１９とを通過することにより共に非点
収差をもったビームとなる。その一方の非点収差をもつ
ビームＢ₁ はフォーカス受光素子としての受光素子２０
に導かれ、他方の非点収差をもつビームＢ₂ は受光素子
２１に導かれる。図１（ｂ）（ｃ）は、受光面Ａ〜Ｄ，
Ｅ上での受光状態を示すものである。これにより、フォ
ーカスエラー信号Ｆｅ、トラックエラー信号Ｔｅは、Ｆｅ＝｛（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）｝／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ） …（２）Ｔｅ＝｛（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）−Ｅ｝／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ） …（３）として求めることができる。

【００１８】なお、以下、トラックエラー信号Ｔｅにつ
いての説明は省略する。受光素子２０は、非点収差をも
ったビーム（ここでは、ビームＢ₁ ，Ｂ₂ ）のうち、１
つのビーム（ここでは、ビームＢ₁ ）のみのスポットを
検出する光路上に設けられており、合焦時にフォーカス
エラー信号Ｆｅが０となる位置に調整配置されている。
また、本実施例においては、非点収差をもったビームＢ
₁ 側に受光素子２０を配置したが、非点収差をもったビ
ームＢ₂ 側に受光素子２０を配置して検出するような構
成としたり、両方のビームＢ₁ ，Ｂ₂ 上に受光素子２０
を配置して検出するような構成としてもよい。さらに、
無分割受光素子２１は無分割なので、受光面Ａ〜Ｅを１
パッケージ化して位置調整することもできる。

【００１９】このような構成において、図２（ａ）〜
（ｃ）は受光素子２０の受光面Ａ〜Ｄ上におけるビーム
Ｂ₁ のスポットパターンの状態を示すものであり、図２
（ａ）は合焦時、図２（ａ）（ｃ）は±デフォーカス時
におけるスポットパターンを示す。このビームＢ₁ のス
ポットパターン中には１個の回折光Ｋ（ハッチング領
域）が含まれている。今、ディスクチルトにより図９に
示したように、ディスク面がトラック溝方向Ｙに傾いて
いると、図３（ｂ）に示すようにスポットパターンが上
側にシフトする。これにより、図３（ａ）に示すように
フォーカスエラー信号ＦｅにオフセットΔが付加され
る。一般に、非点収差法のスポット径は数百μｍ程度で
あり、ディスクチルトや対物レンズシフトによるスポッ
ト移動は十数μｍほどであることから、そのようなオフ
セットΔの量はわずかなものであり、本実施例の主要な
課題であるフォーカスゆらぎの方が問題となる。このよ
うなことから、シーク時において、図３（ｂ）のように
スポットパターンがＹ方向にシフトし、その光強度分布
が変化しても、受光面Ａ〜Ｄ上における非点収差の与え
られた回折光Ｋのパターンは１個のみであるため、
（２）式により求められるフォーカスエラー信号Ｆｅの
値は現われない。従って、ディスクチルトや光学系の変
動によって、受光面Ａ〜Ｄ上のスポット位置がズレるよ
うなことがあっても、わずかにオフセットΔを含むだけ
であり、シーク時にフォーカスエラー信号Ｆｅがゆらぐ
ようなことはなく、常に安定した信号検出を行うことが
できる。

【００２０】また、非点収差法による検出方式ではスポ
ット位置がズレなくても、デフォーカスによりフォーカ
スゆらぎが増大して発生するが、本実施例のような検出
方式ではそのようなデフォーカスによるゆらぎをなくす
ことができる。以下、その理由を図４（ａ）（ｂ）に基
づいて説明する。今、デフォーカスすると、従来のスポ
ットパターンは図４（ｂ）に示すように、反射光８中に
２つの回折光９ａ，９ｂが含まれた楕円状のパターンと
なる。この時、２つの回折光９ａ，９ｂのパターン内部
の光量分布は合焦時にはそれぞれ均一となるが、この場
合にはトラック溝方向Ｙに直交する方向に分布をもち、
その明暗部の数はデフォーカスするほど増加する。今、
スポットパターンの内側（ハッチング）が暗帯、外側が
明帯とすると、受光面Ｂ，Ｄの受光量が受光面Ａ，Ｃの
受光量よりも増加し、（２）式より求められるフォーカ
スエラー信号Ｆｅの値が大きく変化する。これにより、
シーク動作により明暗帯がパターン内で移動するためフ
ォーカスゆらぎが発生する。これに対して、図４（ａ）
は本実施例におけるデフォーカス時のスポットパターン
を示す。この場合、スポットパターンは、ビームＢ₁ 中
に１つの回折光Ｋを含む半円状のパターンからなってい
る。そして、ビームＢ₁ の欠けた半円状の領域はやや左
側に位置し縦軸方向（Ｙ方向）に沿って形成されてお
り、スポットパターンの移動は縦軸を中心に左右両側に
生じる。これにより、（２）式より求められるフォーカ
スエラー信号Ｆｅの値の変化はほとんど検出されず、図
４（ｂ）の場合よりもフォーカスゆらぎの量は小さなも
のとなりほとんど無視できる。従って、このような理由
から、本実施例による検出方式では、スポット位置がズ
レなくてもデフォーカスにより発生するフォーカスゆら
ぎを低減させることができ、安定した信号検出を行え
る。

【００２１】次に、本実施例では、以下に述べるような
構成に変形することもできる。まず、非点収差発生素子
１７の非点収差の集光方向をトラック溝方向Ｙに対して
４５°傾けて配置するような構成とする。具体的には、
図１（ａ）に示すように、非点収差発生素子１７を構成
する円柱レンズ１９の円柱レンズ軸方向Ｌをトラック溝
方向Ｙに対して４５°傾けて配置する。これにより、検
出される信号のＳ字特性の傾きがデフォーカス時に対称
となり、フォーカスサーボの制御を良好に行うことがで
きる。また、図１（ｄ）に示すように、光束分割素子と
しては、透過屋根型プリズム１６の他に、反射三角型プ
リズム２２を用いる。これにより、ビームＢ₁ ，Ｂ₂ は
ほぼ直角に分割されレイアウトを広くとることになる
が、そのような反射三角型プリズム２２を用いることに
より部品コストを低減させることができ、位置調整も容
易となる利点がある。

【００２２】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、光源から出射し
た出射ビームをビームスプリッタを介して対物レンズに
より集光して光情報記録媒体の面上に照射することによ
り情報の記録等を行うと共に、その光情報記録媒体から
反射された反射ビームを前記ビームスプリッタに入射さ
せ前記出射ビームと分離して信号検出光学系内に導くこ
とにより前記光情報記録媒体に記録された情報の再生等
を行う光ピックアップ装置において、前記信号検出光学
系内に前記光ディスクからの反射ビームをトラック溝方
向に２分割する光束分割素子を設け、これら２分割され
たビームそれぞれに非点収差を与える非点収差発生素子
を設け、それら２分割され非点収差が発生したビームの
うち少なくとも一方のビームスポットを検出する少なく
とも４分割された受光面を有する受光素子を設けたの
で、このように２分割され非点収差の発生した片方のビ
ームのみを用いてフォーカスエラー信号を検出すること
により、ディスクチルトや光学系の変動により受光面上
での光スポットの位置がずれたような場合においても、
わずかにオフセットを含むだけでシーク時においてフォ
ーカスエラー信号がゆらぐようなことがなくなり、これ
により安定した信号検出を行うことができる。

【００２３】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、非点収差発生素子の非点収差の集光方向を
トラック溝方向に対して４５°傾けて配置したので、信
号のＳ字特性の傾きがデフォーカス時に対称となり、フ
ォーカスサーボを良好に行うことができる。

【００２４】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、光束分割素子を、透過屋根型プリズムによ
り構成したので、分離される２光束はほぼ同一方向へ分
離されることになり、これにより光学系のスペースを省
略したコンパクトな構成にすることができる。

【００２５】請求項４記載の発明は、請求項１記載の発
明において、光束分割素子を、反射三角型プリズムによ
り構成したので、部品コストを低減させ、組付け位置調
整を容易化させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の一実施例である光ピックアッ
プ装置の全体構成を示す光路図、（ｂ）は４分割受光面
をもつ受光素子の正面図、（ｃ）は無分割受光面をもつ
無分割受光素子の正面図、（ｄ）は反射三角型プリズム
を示す平面図である。

【図２】４分割受光面上において、デフォーカス方向に
より非点収差の発生したビーム形状が異なる様子を示す
正面図である。

【図３】（ａ）はオフセットが乗ったフォーカスエラー
信号の波形図、（ｂ）は受光面上でスポットパターンが
移動した状態を示す正面図である。

【図４】（ａ）は本発明の一実施例であるデフォーカス
時のビーム状態を示す正面図、（ｂ）は従来のデフォー
カス時のビーム状態を示す正面図である。

【図５】第二の従来例を示す光路図である。

【図６】４分割受光面をもつ受光素子の面上におけるビ
ーム状態を示す正面図である。

【図７】第一の従来例において、円柱レンズ軸方向をト
ラック溝方向としたときにおける、デフォーカス方向に
より非点収差の発生したビーム形状が異なる様子を示す
正面図である。

【図８】第二の従来例において、円柱レンズ軸方向をト
ラック溝方向に対して４５°傾けたときにおける、デフ
ォーカス方向により非点収差の発生したビーム形状が異
なる様子を示す正面図である。

【図９】第二の従来例において、ディスク面がトラック
溝方向に傾いているときに、光スポットが光軸からはず
れている状態を示す光路図である。

【図１０】第二の従来例において、（ａ）はオフセット
が乗ったフォーカスエラー信号の波形図、（ｂ）は受光
面上でスポットパターンが移動した状態を示す正面図で
ある。

【符号の説明】

１０光源１２ビームスプリッタ１３対物レンズ１４光情報記録媒体１５信号検出光学系１６透過屋根型プリズム（光束分割素子）１７非点収差発生素子２０フォーカス受光素子２２反射三角型プリズム（光束分割素子）ａ出射ビームｂ反射ビームＡ〜Ｄ受光面Ｙトラック溝方向

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源から出射した出射ビームをビームス
プリッタを介して対物レンズにより集光して光情報記録
媒体の面上に照射することにより情報の記録等を行うと
共に、その光情報記録媒体から反射された反射ビームを
前記ビームスプリッタに入射させ前記出射ビームと分離
して信号検出光学系内に導くことにより前記光情報記録
媒体に記録された情報の再生等を行う光ピックアップ装
置において、前記信号検出光学系内に前記光情報記録媒
体からの反射ビームをトラック溝方向に２分割する光束
分割素子を設け、これら２分割されたビームの少なくと
も一方のビームに非点収差を与える非点収差発生素子を
設け、その２分割され非点収差の与えられたビームのう
ちの１つのビームスポットのみを検出する４分割された
受光面を有するフォーカス受光素子を設けたことを特徴
とする光ピックアップ装置。
【請求項２】非点収差発生素子の非点収差の集光方向
をトラック溝方向に対して４５°傾けて配置したことを
特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】光束分割素子は、透過屋根型プリズムか
らなることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ
装置。
【請求項４】光束分割素子は、反射三角型プリズムか
らなることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ
装置。