JPH11102526A - 光学ヘッドおよび光学的情報再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡単な一系統光学系でディスクに記録された情
報信号と共にフォーカス誤差信号やオフセットを十分低
減した良好なトラッキング誤差信号を検出できる新しい
検出光学系とその光学系を搭載した光学ヘッドおよび光
学的情報再生装置を提供する。 【解決手段】２分割回折格子によって光ビームを５本に
分割し、ディスクに記録された情報信号検出用の主スポ
ットの他にフォーカス誤差信号検出用の２個の光スポッ
トと対物レンズの偏位信号検出用の２個の光スポットを
デフォーカス状態でディスク上に照射する。そして、こ
の光スポットのディスク反射光ビームを１２分割光検出
器で受光する。この１２分割光検出器からの光電変換出
力信号に所定の演算処理を施すことにより、対物レンズ
の偏位信号を検出し、これを主スポットによって検出さ
れたプッシュプル信号から減算することによよってプッ
シュプル信号に含まれるオフセットを低減し、良好なト
ラッキング誤差信号を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は円盤状の光学的情報
記録媒体（以下、簡単のため光ディスクと記す。）上に
記録された信号の再生に好適な光学ヘッドおよび光学的
情報再生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ディスクの記録面に予め案内溝を設けた
記録再生型光ディスク用の光学ヘッドにおいては、いわ
ゆるプッシュプル方式が最も一般的なトラッキング誤差
信号検出として広く用いられている。プッシュプル方式
は、比較的簡単な光学系で高精度にトラッキング誤差信
号を検出できるという利点があるが、対物レンズが光デ
ィスクの半径方向に変位した場合や光ディスクが光軸に
対して傾いた場合にトラッキング誤差信号に大きなオフ
セットが生じるという問題がある。

【０００３】最近、このような問題を解決する有効な手
段として、差動プッシュプル方式と呼ばれる方式（以
下、簡単のためＤＰＰ方式と呼ぶ。）が提案され注目さ
れている。この方式は以下のような原理でトラッキング
信号を検出する。すなわち光学ヘッドの光路内に所定の
回折格子を設け、情報信号の記録または再生をおこなう
メインの光スポットの他に２個の光スポット（以下、こ
れらをサブスポットと呼ぶ。）を発生させ、これらサブ
スポットをそれぞれメインの光スポットからディスクの
半径方向に±１／４トラックピッチだけ偏位させた位置
に集光させる。そしてこれら各集光スポットから独立に
プッシュプル方式によってトラッキング誤差信号を検出
する。このうち２個のサブスポットからそれぞれ得られ
たトラッキング誤差信号には、前記した対物レンズの変
位や光ディスクの傾きによって生じるオフセット（直流
成分）がメインの光スポットと同程度に生じる一方、集
光スポットの位置によって変化するトラッキング誤差信
号の交流成分は互いに位相が逆転している。そこでこれ
ら２個のサブスポットから検出したトラッキング誤差信
号を足し合わせることによりトラッキング誤差信号の交
流成分をキャンセルし、それぞれのトラッキング誤差信
号に含まれるオフセット成分だけを抽出することができ
る。そして、検出されたオフセット成分を所定の増幅率
（メインの光スポットとサブスポットとの光量比によっ
て決まる値）で増幅したのちメインの光スポットから得
られたトラッキング誤差信号から減算することにより、
このトラッキング誤差信号に含まれるオフセット成分を
大幅に低減することができる。

【０００４】以上述べたようなＤＰＰ方式を用いると、
プッシュプル方式によって検出されたトラッキング誤差
信号ながら、前記したような対物レンズの変位や光ディ
スクの傾きに伴うオフセットが十分低減された良好なト
ラッキング誤差信号を検出することができる。

【０００５】なお、上記ＤＰＰ方式については、例えば
光メモリシンポジウム‘86予稿集PP.１２７−１３２な
どに詳しく説明されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術は、常にサブスポットをメインの光スポットに対
して正確に±１／４トラックピッチ分だけ偏位させなけ
ればならないため、その位置調整に多くの手間がかか
り、かつ光ディスクのトラックピッチが変化した場合に
はその都度サブスポットとメインスポットの相対間隔を
厳密に調整する必要があるなどの問題点がある。

【０００７】さらに一般の光学ヘッドでは、上記のトラ
ッキング誤差信号の他に集光スポットの光軸方向の位置
制御に用いられるフォーカス誤差信号を検出する必要が
あるが、上記従来技術ではこのフォーカス誤差信号を検
出するために専用の光学系を別に設ける必要がある。

【０００８】本発明の目的は、簡単な一系統の光学系で
ディスクに記録された情報信号と共にフォーカス誤差信
号やプッシュプル方式によるトラッキング誤差信号を検
出し、かつ上記したような集光スポットの厳密な位置調
整を行うことなくオフセットを十分低減した良好なトラ
ッキング誤差信号を検出できる新しい検出光学系とその
光学系を搭載した光学ヘッドおよび光学的情報再生装置
を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では光学ヘッド内の半導体レーザ光源と対物
レンズの間の光路中に入射光ビームの一部を回折させて
それぞれ所定の方向に進行する＋１次回折光ビームと−
１次回折光ビームを発生させるとともに前記入射光ビー
ムの他の一部を０次光ビームとしてそのまま透過させる
第１の回折領域と、前記入射光ビームの一部を回折させ
て該第１の回折領域に対してそれぞれ異なる方向に＋１
次回折光ビームと−１次回折光ビームを発生させるとと
もに前記入射光ビームの他の一部を０次光ビームとして
そのまま透過させる第２の回折領域からなる回折格子を
備え、かつ光検出器として少なくとも４組の２分割また
は３分割の光検出面と１組の２分割もしくは４分割検出
面を備え、前記回折格子の前記第１の回折領域で生じた
＋１次回折光ビームおよび−１次回折光ビームと前記第
２の回折領域で生じた＋１次回折光ビームおよび−１次
回折光ビームが各々前記対物レンズを経て光ディスクに
入射した後、該光ディスクを反射して前記光検出器内に
設けられた前記４組の２分割光検出面のそれぞれに各々
独立に入射するとともに、前記回折格子をそのまま透過
した前記０次光ビームが前記対物レンズを経て前記光デ
ィスクに入射した後、該光ディスクを反射して前記光検
出器内に設けられた前記２分割もしくは４分割光検出面
に入射するように配置した。

【００１０】さらに、前記回折格子を構成する前記第１
および第２の回折領域は、それぞれ所定の曲線状軌跡の
格子溝を設け、前記各回折領域で発生した＋１次回折光
ビームおよび−１次回折光ビームがそれぞれ前記回折格
子をそのまま透過した0次光ビームに対して発散状態も
しくは収束状態になるようにした。

【００１１】そして、前記各±１次回折光ビームが入射
する前記４組の２分割光検出面のうち、１組もしくは２
組の２分割光検出面から得られた出力信号を用いてナイ
フエッジ方式もしくはダブルナイフエッジ方式によって
フォーカス誤差信号を検出するようにした。

【００１２】また、前記０次光ビームが入射する２分割
もしくは４分割光検出面の各々から得られた各出力信号
からプッシュプル方式によるトラッキング誤差信号を検
出する構成にした。

【００１３】あるいは、前記０次光ビームが入射する光
検出面を４分割光検出面とし、該４分割光検出面の各々
から得られた各出力信号からプッシュプル方式によって
トラッキング誤差信号を検出する演算回路とディファレ
ンシャル・フェイズ・ディテクション方式によってトラッ
キング誤差信号を検出する演算回路とを共に設けた上
で、前記光ディスクの情報記録形態の相違によって前記
２種類のトラッキング誤差信号検出手段の中から最適な
検出手段を選択する構成にした。

【００１４】そして、前記光検出器内に設けられた４組
の２分割光検出面のうち、１組もしくは２組の２分割光
検出面から得られた出力信号を用いて対物レンズの偏位
量に略比例する信号を検出し、この対物レンズ偏位信号
を用いてプッシュプル方式で得られたトラッキング誤差
信号のオフセットを減算するようにした。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施例を図
１を用いて説明する。図１は本発明の光学ヘッドの概略
構成を示した正面図である。

【００１６】半導体レーザ光源１を出射したレーザビー
ム１００（簡単のため図中には光軸のみ記載している。
以下光ビームは全て光軸のみ記載する。）は２分割回折
格子２に入射する。この２分割回折格子２は、図２に示
すように、入射光ビーム断面のほぼ中心を通り、かつ入
射光ビームを光ディスクの接線方向に相当する方向（図
のＸ方向）に２分割するように設けられた１本の分割線
で回折領域２０ａと２０ｂに２分割されている。そして
各々の回折領域には、それぞれ入射光ビームの一部を回
折して互いに異なる所定の方向に進行する＋１次回折光
ビーム１０２ａ、１０２ｂおよび−１次回折光ビーム１
０３ａ、１０３ｂを発生させるよう所定の格子溝が形成
されている。しかもこの格子溝は所定の不等間隔曲線状
の軌跡を有しており、回折領域２０ａ、２０ｂの夫々で
発生した±１次回折光ビーム１０２ａ、１０２ｂ、１０
３ａ、１０３ｂは、回折格子２をそのまま透過した０次
光ビーム１０１に対し所定量だけ収束光状態または発散
光状態になっている。

【００１７】図３は２分割回折格子２内の各回折領域に
おける回折状態を模式的に示した正面図および平面図で
ある。この図においては、各光ビームはその進行方向を
示す矢印で表されている。２分割回折格子２に入射した
光ビーム１００は、この回折格子２をそのまま垂直に透
過する０次光ビーム１０１と回折領域２０ａで発生した
＋１次回折光ビーム１０２ａ、−１次回折光ビーム１０
３ａ、回折領域２０ｂで発生した＋１次回折光ビーム１
０２ｂ、−１次回折光ビーム１０３ｂの計５本の光ビー
ムに分離する。このうち回折領域２０ａで発生した＋１
次回折光ビーム１０２ａと回折領域２０ｂで発生した−
１次回折光ビーム１０３ｂは回折領域２０ａと２０ｂを
分断する境界線に対して線対称な方向に回折され、また
回折領域２０ａで発生した−１次回折光ビーム１０３ａ
と回折領域２０ｂで発生した＋１次回折光ビーム１０２
ｂも前記境界線に対して線対称な方向に回折されてい
る。しかも＋１次回折光ビーム１０２ａと１０２ｂは共
に０次光ビーム１０１に対して所定量だけ収束状態（も
しくは発散状態）になっている。このとき−１次回折光
ビーム１０３ａと１０３ｂは、それぞれ＋１次回折光ビ
ーム１０２ａと１０２ｂに対して共役関係になるため、
１０２ａ、１０２ｂとは逆に０次光ビーム１０１に対し
て発散状態（もしくは収束状態）になっている。

【００１８】このように２分割回折格子２で回折分離さ
れた５本の光ビームは、図１に示すようにビームスプリ
ッタ３、コリメートレンズ４、光路偏向ミラー５を経て
対物レンズ６に入射し、この対物レンズ６によって光デ
ィスク７の記録面上に集光スポット２０１および２０２
ａ、２０２ｂ、２０３ａ、２０３ｂを形成する。そして
この各集光スポットは光ディスク７の記録面を反射後、
往路と同じ光路を逆にたどり対物レンズ６、光路偏向ミ
ラー５、コリメートレンズ４を経てビームスプリッタ３
に達し、このビームスプリッタ３を反射した後、凹レン
ズ８を経て光検出器９の検出面上に集光されて検出光ス
ポット３０１および３０２ａ、３０２ｂ、３０３ａ、３
０３ｂを形成する。光ディスク７に記録された情報信号
とディスク上集光スポットの位置制御を行うためのフォ
ーカス誤差信号やトラッキング誤差信号などの各種制御
信号は、光検出器９の各検出面から得られる光電変換出
力信号を後述するような演算処理することにより検出さ
れる。そしてフォーカス誤差信号やトラッキング誤差信
号は所定のアクチュエータ駆動回路（図示せず）を経
て、対物レンズ６に接続された２次元アクチュエータ１
０にフィードバックされ、対物レンズ６を偏位させる。
その結果、ディスク上集光スポットの位置制御（フォー
カス制御およびトラッキング制御）が実行される。

【００１９】図４は、図１ないし図３の実施例において
光ディスク７の記録面上に形成された５個集光スポット
の集光状態を示した平面図である。前記したように２分
割回折格子２で回折分離した±１次回折光ビーム１０２
ａ、１０２ｂ、１０３ａ、１０３ｂは、０次光ビーム１
０１に対し収束光状態または発散光状態になっている。
このため、０次光ビーム１０１の集光スポット２０１が
光ディスク７の記録面上にジャストフォーカスしている
時は、他の各回折光ビームが形成する集光スポット２０
２ａ、２０２ｂ、２０３ａ、２０３ｂはデフォーカス状
態で記録面上に照射される。しかもこれら回折光ビーム
は、全て回折格子２に入射する円形もしくは楕円形の断
面を持った入射光ビームを２等分に分断したビーム断面
を有しているため、デフォーカス状態でディスクの記録
面に照射される集光スポット２０２ａ、２０２ｂ、２０
３ａ、２０３ｂは図のように略半円状に広がったスポッ
トになっている。これら各集光スポットのうち、０次光
ビーム１０１の集光スポット２０１がディスクに記録さ
れている情報信号を再生するための集光スポットであ
る。（以下簡単のため、この集光スポットを主スポット
と記す。）次に光検出器９に照射される各検出光スポッ
トの状態と、そこから得られる各種信号について説明す
る。図５は光検出器９の検出面パターンの一例と各種信
号の検出回路を概略的に示した平面図およびブロック図
である。図に示すように光検出器９は田の字型に配置さ
れた４個の検出面９１、９２、９３、９４からなる第１
の検出領域と、互いに隣接した２個の短冊状検出面９５
および９６からなる第２の検出領域、検出面９７および
９８からなる第３の検出領域、検出面９９および１００
からなる第４の検出領域および検出面１０１および１０
２からなる第５の検出領域の合計５検出領域１２個の検
出面から構成されている。なお前記第２および第３の検
出領域内にそれぞれ設けられている検出面境界線と、前
記第４および第５の検出領域内にそれぞれ設けられてい
る検出面境界線は互いに略垂直になっており、前記第４
および第５の検出領域にそれぞれ設けられている検出面
境界線はそこに入射した光スポットを光ディスク７の半
径方向に相当する方向（図の例ではＸ方向）に２分割す
るよう配置されている。

【００２０】このような検出面構成を有する光検出器に
対し、まず主スポット２０１のディスク反射光ビーム
は、上記した光路をたどって光検出器９に達し、その第
１の検出領域の中心部に入射して検出光スポット３０１
を形成している。同様に前記第２の検出領域すなわち検
出面９５および９６の境界線上にはディスク上集光スポ
ット２０３ａのディスク反射光が、前記第３の検出領域
すなわち検出面９７および９８の境界線上にはディスク
上集光スポット２０３ｂのディスク反射光が、前記第４
の検出領域すなわち検出面９９および１００の境界線上
には光ディスク上集光スポット２０２ｂのディスク反射
光が、前記第５の検出領域、すなわち検出面１０１およ
び１０２の境界線上には光ディスク上集光スポット２０
２ａのディスク反射光がそれぞれ入射し、検出光スポッ
ト３０３ａ、３０３ｂ、３０２ｂ、３０２ａを形成して
いる。さらにこの光検出器９は、ディスク上の主スポッ
ト２０１がディスクの記録面上にジャストフォーカスし
た時、第２および第３の検出領域に入射する検出光スポ
ット３０３ａおよび３０３ｂがそれぞれの検出面境界線
上にジャストフォーカスされるように配置されている。
なおこの時、第１の検出領域に入射する検出光スポット
３０１および第４、第５の検出領域に入射する検出光ス
ポット３０２ｂ、３０２ａはデフォーカス状態で各検出
面に入射する。

【００２１】次に上記のように配置された光検出器９か
ら主スポット２０１の位置制御をおこなうための各種制
御信号（フォーカス誤差信号、トラキング誤差信号）を
検出し、かつ情報信号を再生する手順について説明す
る。

【００２２】まずフォーカス誤差信号は、第２、第３の
検出領域すなわち検出面９５、９６、９７、９８からの
光電変換出力信号を用い、減算器１１０によって（検出
面９６の出力信号）＋（検出面９７の出力信号）−（検
出面９５の出力信号）−（検出面９８の出力信号）を出
力することにより、いわゆるダブルナイフエッジ方式に
よって検出される。このフォーカス誤差信号の検出原理
の詳細については後述する。

【００２３】次にトラッキング誤差信号は、第１の検出
領域すなわち検出面９１、９２、９３、９４からの光電
変換出力信号を用い、まず加算器１１１、１１２と減算
器１２０によって（検出面９２の出力信号）＋（検出面
９４の出力信号）−（検出面９１の出力信号）−（検出
面９３の出力信号）を出力することにより、いわゆるプ
ッシュプル方式によって検出される。（以下簡単のた
め、このプッシュプル方式で検出されたトラッキング誤
差信号をプッシュプル信号と記す。） また本実施例では、プッシュプル信号以外にも加算器１
１３、１１４とＤＰＤ信号生成回路１２５によって、い
わゆる位相差検出方式（ディファレンシャル・フェイズ・
ディテクション方式）によるトラッキング誤差信号も同
時に検出できるようになっている。この位相差検出方式
については、既に公知の検出方式なので詳細な説明は省
略するが、ＣＤやＤＶＤ−ＲＯＭディスクのように凹凸
の信号ピットで情報信号が記録されている再生専用型光
ディスクに最適な検出方式である。一方、先に述べたプ
ッシュプル方式は、例えばＤＶＤ−ＲＡＭディスクのよ
うに連続した案内溝が刻まれた記録再生型光ディスクに
適した検出方式である。そこで本実施例のように、１個
の光学ヘッドでこれら２種類のトラッキング誤差信号を
検出できるようにしておき、ディスク判別器（図示せ
ず。）によって光ディスクの記録形態の違いを判別して
その結果を基に切り替えスイッチ１２７を切り替えて最
適な方のトラッキング誤差信号をトラッキング制御に用
いるようにすれば、、光ディスクの記録形態の違いに関
わらず種々の光ディスク信号再生が可能になり、ディス
ク互換性能が飛躍的に向上する。

【００２４】ところで、前記のプッシュプル信号は「従
来の技術」の欄にて述べたように、対物レンズが光ディ
スクの半径方向に変位した場合や光ディスクが光軸に対
して傾いた場合に大きなオフセットが生じるという問題
があった。本発明ではこの問題を解決するために、減算
器１２１によって第４、第５の検出領域すなわち検出面
９９、１００、１０１、９１０２からの光電変換信号か
ら（検出面１００の出力信号）＋（検出面１０２の出力
信号）−（検出面９９の出力信号）−（検出面１０１の
出力信号）を出力することにより、検出光スポット３０
１から得られたプッシュプル信号に含まれるオフセット
成分に略比例した直流成分を検出するようになってい
る。そして、増幅器１２３によってこの直流成分を所定
の増幅率βで増幅した後、減算器１２４によって減算器
１２０から出力した主スポット２０１のプッシュプル信
号から減算することで、オフセット成分が良好に低減さ
れたプッシュプル信号を得ることができる。なお、この
プッシュプル信号のオフセット低減検出原理については
後ほど詳細に説明する。

【００２５】なお光ディスク記録されている情報信号
は、第１の検出領域を構成する検出面９１、９２、９
３、９４からの出力信号を加算器１１５によって全て加
算した後、情報信号再生回路１２６を経て再生される。

【００２６】図６は、図１ないし図５に示した実施例に
おけるフォーカス誤差信号の検出原理を説明するために
光検出器９の主要部を抽出した概略平面図である。

【００２７】主光スポット２０１がディスクの記録面上
にジャストフォーカスしている時は、フォーカス誤差信
号検出用の検出光スポット３０３ａ、３０３ｂも図６
（ｂ）に示すようにそれぞれ検出面９５と９６の境界線
上および９７と９８の境界線上に集光される。このため
各検出面から得られる光電変換出力は均等になり、減算
器１１０から出力されるフォーカス誤差信号は零にな
る。一方、主スポット２０１がデフォーカスすると、図
６（ａ）または（ｃ）のように検出光スポット３０３
ａ、３０３ｂもデフォーカスし半円状に広がっていく。
この時、ディスクが対物レンズから離れる方向に偏位し
た場合は例えば（ａ）のように検出光スポット３０３ａ
は検出面９６側に、３０３ｂは検出面９７側に広がるた
め、９６と９７からの光電変換出力の方が９５と９８か
らの出力よりも大きくなる。このため減算器１１０から
出力されるフォーカス誤差信号すなわち（検出面９６の
出力信号）＋（検出面９７の出力信号）−（検出面９５
の出力信号）−（検出面９８の出力信号）はプラスにな
る。一方、ディスクが対物レンズに近づく方向に偏位し
た場合は（ｃ）のように検出光スポット３０３ａは検出
面９５側に、３０３ｂは検出面９８側に広がるため、９
５と９８からの光電変換出力の方が９６と９７からの出
力よりも大きくなる。このため減算器１１０から出力さ
れるフォーカス誤差信号はマイナスになる。このように
ディスクの記録面が主スポット２０１のジャストフォー
カス位置から偏位すると、その偏位の向きに応じて減算
機１１０からの出力信号がプラスまたはマイナス側に変
化し、良好なフォーカス誤差信号が検出される。このよ
うな検出方式はダブルナイフエッジ方式と呼ばれてお
り、その基本原理は公知である。

【００２８】次に図７を用いて、プッシュプル信号のオ
フセット低減手段について説明する。

【００２９】図７は対物レンズの相対位置関係と光検出
器９の第４、第５領域に入射する検出光スポット３０２
ａ、３０２ｂの相対位置関係を模式的に表した概略図で
ある。主光スポット２０１がディスクの記録面にジャス
トフォーカスしている時、集光スポット２０２ａおよび
２０２ｂはデフォーカスした状態でディスクに照射され
ている。したがってこれらの集光スポットがディスクを
反射し光検出器９の第４、第５領域に入射して形成され
るオフセット検出用光スポット３０２ａ、３０２ｂに
は、プッシュプル信号成分はほとんど含まれていない。
しかしながら、対物レンズが図７（ａ）あるいは（ｂ）
のようにディスクの半径方向に偏位すると、それに伴っ
て検出光スポット３０２ａ、３０２ｂも検出面上でディ
スクの半径方向に相当する方向（図の例ではＸ方向）に
偏位する。したがって実施例のように検出面９９、１０
０、１０１、１０２それぞれの光電変換出力から（検出
面１００の出力信号）＋（検出面１０２の出力信号）−
（検出面９９の出力信号）−（検出面１０１の出力信
号）を検出すると、対物レンズ６の偏位量にほぼ比例し
偏位の向きに応じてプラスあるいはマイナスに変化する
所定の信号（以下簡単のため、この信号を対物レンズ偏
位信号と記す。）が得られる。しかもこのオフセット検
出用光スポット３０２ａ、３０２ｂの偏位量および偏位
の向きは、プッシュプル信号を検出する主スポットの検
出光スポット３０１の偏位量と偏位の向きと同一である
ため、この検出光スポット３０１の偏位が原因となって
生じるプッシュプル信号のオフセット量と前記対物レン
ズ偏位信号はほぼ比例している。そこで、図５に示した
実施例のように、この対物レンズ偏位信号を所定の増幅
率（検出光スポット３０１と３０２ａ、３０２ｂの光量
比によって決まる値）βで増幅した後、プッシュプル信
号から減算することによって、プッシュプル信号に含ま
れるオフセット成分を良好に低減できる。

【００３０】図８は、本発明の効果の一例として、対物
レンズが中立状態からディスク半径方向に０.３ｍｍ偏
位した場合に従来のプッシュプル方式で検出されるプッ
シュプル信号（Ａ）（破線で表示）と本発明の補正手段
でオフセットを補正した後のプッシュプル信号（Ｃ）
（実線で表示）を比較した線図である。図からわかるよ
うにオフセット補正が施されていない従来のプッシュプ
ル信号では信号のオフセットによりトラッキング制御引
き込み点（プッシュプル信号レベルが零になる点）が実
際の記録トラック中心から０.１２μｍ程度ずれてしま
っている。一方、対物レンズの偏位に伴って、前記した
ような対物レンズ偏位信号が図中（Ｂ）に示すようにほ
ぼ直流成分として検出される。そこで、例えばこの対物
レンズ偏位信号（（Ｂ））を０.９倍に増幅して元のプ
ッシュプル信号（（Ａ））から減算することにより、プ
ッシュプル信号のオフセットが良好に補正され、トラッ
キング制御引き込み点と実際の記録トラック中心とのず
れが０.０３μｍ程度まで低減される。なお、図８に示
した例は主スポットの検出光量と対物レンズ偏位信号検
出用の２個の検出光スポットの光量の和が等しい場合を
示している。したがって実際の光学ヘッドにおいては、
対物レンズ偏位信号の増幅率βは上記した０.９倍に限
定されることはなく、例えば０.９に検出光量比をかけ
た値にするなど自由に設定して構わない。

【００３１】図９は対物レンズのディスク半径方向への
偏位量とトラッキングオフセット量（実際の記録トラッ
ク中心からトラッキング制御引き込み点までのずれ量）
との関係を示した一例である。なお本図も図８の例と同
様、主スポットの検出光量と対物レンズ偏位信号検出用
の２個の検出光スポットの光量の和は等しいものとし、
対物レンズ偏位信号の増幅率βを０.９倍に設定してい
る。図から明らかなように本発明のオフセット補正を施
すことによりトラッキングオフセット量を従来の１／５
以下にまで低減でき、対物レンズの偏位が０.５ｍｍ程
度あってもトラッキングオフセット量を０.０５μｍ以
下にすることができる。

【００３２】図１０は、本発明の他の一実施例を示した
正面図である。本実施例は、半導体レーザ光源と光検出
器を同一のパッケージ内に収納したいわゆる集積光学ヘ
ッドに本発明を適用した例を示している。なお図１の実
施例と同一の構成部品には同一の番号を付している。ま
た図１１は図１０の実施例の主要部である基板１３上の
構成だけを抽出して描いた概略斜視図である。

【００３３】図１０および図１１から明らかなように、
パッケージ１６内に収められた基板１３上には半導体レ
ーザ光源１と図５で示した検出面と同様の検出面形状を
もった１２分割光検出器９とレーザ出力モニタ用光検出
器１５が設けられている。また半導体レーザ光源１の発
光点の前方には光軸に対して４５°に傾斜した反射面１
４が設けられており、半導体レーザ光源１を発した光ビ
ームがこの反射面１４を反射して基板上方に立ち上がる
ようになっている。パッケージの上方の窓部には透明な
光学部材１１が配置され、パッケージ１６内部を封止し
ている。またこの光学部材１１の下面には図１および図
２の実施例で示した２分割回折格子２と同様の回折格子
が設けられている。さらに、光学部材１１の上面には回
折格子１２が設けられており、光ディスク（図示せず）
を反射してきた光ビームを回折して光検出器９に導くよ
うになっている。

【００３４】半導体レーザ素子１を発し反射面１４を反
射した光ビームは、回折格子２によって図１の実施例と
同様５本の光ビームに分離されたあと、光学部材２およ
び回折格子１２を透過し、コリメートレンズ４、対物レ
ンズ（図示せず）を経て光ディスク（図示せず）に入射
する。一方、光ディスクを反射した光ビームは対物レン
ズ、コリメートレンズ４を経て再び回折格子１２に入射
し、その光量の一部が回折されて光検出器９の各検出面
９１〜１０２に入射して図５の実施例と同様の検出光ス
ポット３０１、３０２ａ、３０３ｂ、３０３ａ、３０３
ｂを形成する。そして各検出面から得られた光電変換出
力に図５の実施例で示した演算処理と同様の処理を施す
ことにより、ディスクに記録された情報信号やフォーカ
ス誤差信号、トラッキング誤差信号などの制御信号を得
ることができる。このような集積光ヘッドを用いること
により、光学ヘッドをさらに小型、軽量化することがで
きる。

【００３５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば簡単
な一系統の光学系でディスクに記録された情報信号と共
にフォーカス誤差信号やオフセットを十分低減した良好
なトラッキング誤差信号を検出できる高機能の検出系を
構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学ヘッドの第１の実施例を示した概
略正面図である。

【図２】図１の実施例における回折格子２の格子パター
ンの一例を示した斜視図である。

【図３】本発明における回折格子２の光ビーム回折状態
を説明するための模式図である。

【図４】本発明におけるディスク上光スポットの集光状
態を示した平面図である。

【図５】本発明における検出面上スポットの集光状態と
信号処理回路を示した概略平面図およびブロック図であ
る。

【図６】本発明におけるフォーカス誤差信号検出原理を
説明するために、検出面の主要部を抽出して描いた概略
平面図およびブロック図である。

【図７】本発明におけるプッシュプル信号補正原理を説
明するために、検出面の主要部を抽出して描いた概略平
面図およびブロック図である。

【図８】本発明の効果を説明するために、プッシュプル
信号の一例を示した線図である。

【図９】本発明の効果を説明するために、対物レンズ偏
位量とトラッキングオフセット量の関係の一例を示した
線図である。

【図１０】本発明の光学ヘッドの第２の実施例を示した
概略正面図である。

【図１１】図１０の実施例の主要部を抽出した概略斜視
図である。

【符号の説明】

１…半導体レーザ光源、２…２分割回折格子、３…ビー
ムスプリッタ、４…コリメートレンズ、６…対物レン
ズ、７…光ディスク、９…光検出器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 光彦 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所映像情報メディア事業部内 (72)発明者 杉 靖幸 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所映像情報メディア事業部内 (72)発明者 井上 雅之 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所マルチメディアシステム開 発本部内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体レーザ光源と、該半導体レーザ光源
   を出射した光ビームを所定の光学的情報記録媒体上に集
   光する機能を有する対物レンズと、前記光学的情報記録
   媒体から反射された前記光ビームを受光するように配置
   された光検出器とを備えた光学ヘッドにおいて、前記半
   導体レーザ光源と前記対物レンズの間の光路中に、入射
   光ビームの一部を回折させてそれぞれ所定の方向に進行
   する＋１次回折光ビームと−１次回折光ビームを発生さ
   せるとともに前記入射光ビームの他の一部を０次光ビー
   ムとしてそのまま透過させる第１の回折領域と、前記入
   射光ビームの一部を回折させて該第１の回折領域に対し
   てそれぞれ異なる方向に＋１次回折光ビームと−１次回
   折光ビームを発生させるとともに前記入射光ビームの他
   の一部を０次光ビームとしてそのまま透過させる第２の
   回折領域とを少なくとも備えた回折格子を設け、前記第
   １および第２の回折領域で発生した±１次回折光ビーム
   および０次光ビームが各々前記光学的情報記録媒体を反
   射後、前記光検出器のそれぞれ異なる検出面に入射する
   ように前記回折格子および前記光検出器を配置したこと
   を特徴とする光学ヘッド。
2. 【請求項２】前記光検出器は少なくとも４組の２分割も
   しくは３分割光検出面と１組の２分割もしくは４分割検
   出面とを備え、前記回折格子の前記第１の回折領域で生
   じた＋１次回折光ビームおよび−１次回折光ビームと前
   記第２の回折領域で生じた＋１次回折光ビームおよび−
   １次回折光ビームとが各々前記対物レンズを経て前記光
   学的情報記録媒体に入射後、前記光学的情報記録媒体を
   反射して前記光検出器内に設けられた前記４組の２分割
   もしくは３分割光検出面のそれぞれに各々独立に入射す
   るとともに、前記回折格子をそのまま透過した前記０次
   光ビームが前記対物レンズを経て前記光学的情報記録媒
   体に入射後、前記光学的情報記録媒体を反射して前記光
   検出器内に設けられた前記２分割もしくは４分割光検出
   面に入射するように配置されていることを特徴とする請
   求項１記載の光学ヘッド。
3. 【請求項３】前記回折格子を構成する前記第１および第
   ２の回折領域は、それぞれ所定の不等間隔曲線状の軌跡
   を有する格子溝を備え、前記各回折領域で発生した＋１
   次回折光ビームおよび−１次回折光ビームがそれぞれ前
   記回折格子をそのまま透過した０次光ビームに対して発
   散状態もしくは収束状態になっていることを特長とする
   請求項１記載の光学ヘッド。
4. 【請求項４】前記各±１次回折光ビームが入射する前記
   ４組の２分割光検出面のうち１組もしくは２組の２分割
   光検出面から得られた出力信号を用いてナイフエッジ方
   式もしくはダブルナイフエッジ方式によってフォーカス
   誤差信号を検出することを特長とする請求項１または２
   記載の光学ヘッド。
5. 【請求項５】前記０次光ビームが入射する前記２分割も
   しくは４分割光検出面の各々から得られた各出力信号か
   らプッシュプル方式によってトラッキング誤差信号を検
   出することを特長とする請求項１〜３のいずれかに記載
   の光学ヘッド。
6. 【請求項６】前記０次光ビームが入射する光検出面は４
   分割光検出面であり、少なくとも該４分割光検出面の各
   々から得られた各出力信号からプッシュプル方式によっ
   てトラッキング誤差信号を検出する演算回路と、ディフ
   ァレンシャル・フェイズ・ディテクション方式によってト
   ラッキング誤差信号を検出する演算回路とを共に設け、
   光学的情報記録媒体の情報記録形態の相違によって前記
   ２種類のトラッキング誤差信号検出手段の中から最適な
   検出手段を選択することを特長とする請求項１〜３のい
   ずれかに記載の光学ヘッド。
7. 【請求項７】前記光検出器内に設けられた４組の２分割
   光検出面のうち、１組もしくは２組の２分割光検出面か
   ら得られた出力信号を用いて対物レンズの偏位量に略比
   例する信号を検出し、該対物レンズの偏位量に略比例す
   る信号を所定の増幅率で増幅したのち前記トラッキング
   誤差信号から減算することによって、該トラッキング誤
   差信号のオフセット成分を低減することを特長とする請
   求項４または５記載の光学ヘッド。
8. 【請求項８】請求項１ないし６記載の光学ヘッドを搭載
   したことを特長とする光学的情報再生装置。