JPS61283036A - 光学式記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光デイスク装置等、光学的に情報を記録・再
生する光学式記録再生装置に関するものである。

従来の技術 現代は情報化時代といわれておシ、その中核をなす高密
度大容量メモリーの技術開発が盛んに行われている。メ
モリーに要求される能力としては、前述の高密度、大容
量に加え、高信頼性、高速アクセス等が挙げられ、それ
らすべてを満足するものとして光デイスクメモリーが最
も注目されている。光デイスクメモリーは、光学的に情
報を記録媒体に記録するものであシ、最近では記録した
情報の消去も可能な光磁気ディスクに関する研究も数多
く行われている。

光デイスクメモリーは、非接触記録再生方式であるため
情報記録媒体を傷つけないというところが大きな特長で
あるが、そのために、光学ヘッドの対物レンズと、情報
記録媒体との距離を一定に保つためのフォーカスサーボ
システムト、目標のトラックに追従するためのトラッキ
ングサーボシステムが必要である。光学ヘッドには、情
報記録媒体と対物レンズとのフォーカス誤差、トラッキ
ング誤差を検出する機能および、対物レンズを駆動して
フォーカスサーボ、トラッキングサーボを行うための対
物レンズアクチュエータが必要であるが、本発明は、前
者のフォーカスおよびトラッキング誤差極比機能を達成
する光学式記録再生装置に関するものである。

従来、誤差検出に関する技術、特に焦点誤差検出に関し
ては数多くの報告がなされているが、−例を挙げると特
開昭５９−６０７３９号公報等がある。

以下、図面を参照しながら誤差検出のなかで、上述した
ような従来の焦点誤差検出装置について説明を行う。

第１１図は従来の焦点誤差検出装置の概略的な構成図お
よびその動作原理を説明する図である０第１１図におい
て１は光源、２は対物レンズ、３は情報記録媒体、４は
ノ・−フミラー、６は凸レンズ、８は差動アンプ、９は
ナイフェツジ、１０は２分割光検出器、１１は分割線、
１２は光スポットである０ 以上のように構成された従来例について、以下その動作
について説明を行う０ 光源１から発せられた光は、ノ・−７ミラー４で反射後
、対物レンズ２により、情報記録媒体３上に集光される
。

第１１図＾は情報記録媒体３上に対物レンズ２の焦点が
合っている場合である。このとき情報記録媒体３からの
反射光は逆の経路をたどシ、ノ・−７ミラー４を透過後
、凸レンズ４により収れんされるが、その収れん光束の
半分をナイフェツジ９により遮光され、残りの光束は、
２分割光検出器１゜の分割線１１上に光スポット１２を
形成する。ここで２分割光検出５１０の各受光領域で発
生した電気信号の差を差動アンプ８でとることによりフ
ォーカス誤差信号を得ることができるが、第１１図四で
示した合焦時には、フォーカス誤差信号は零である。

第１１図（Ｂ）は情報記録媒体３が対物レンズ２から遠
ざかる向きに変位した場合を示している。このとき情報
記録媒体３からの反射光は対物レンズ２を透過後、第１
１図（３）の場合と比較して収れんした光となシ、２分
割光検出器１ｏ上には、受光領域す上に半円形の光スポ
ット１２を形成し、差動アンプ８により得られるフォー
カス誤差信号は負となる。

第１１図（ｑは情報記録媒体３が対物レンズ２に接近す
る向きに変位した場合である。このとき情報記録媒体３
からの反射光は対物レンズ２を透過後、第１１図■の場
合と比較して発散した光となり、２分割光検印１０上に
は、受光領域ａ上に半円形の光スポット１２を形成し、
差動アンプ８により、正のフォーカス誤差信号が得られ
る。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のような構成では、光量の６０チを
ナイフェツジ９により損失してしまう。

さらに温度変化等による光学ヘッド構成素子間の相対変
位に対して弱く、安定したフォーカス誤差信号を得られ
ガいという問題点を有していた。これを第１２図を用い
て説明する。第１２図（至）は第１１図四の光検出器部
分のみを示したものであり、番号および名称は第１１図
に順する。第１２図四は、合焦時の場合であシ、差動ア
ンプ８で得られるフォーカス誤差信号は零である。第１
２図（至）は、環境温度の変化等により、２分割光検出
器１ｏが、矢印り方向に微小変位した場合を示している
。１３は変位前の分割線の位置であシ、光スポット１２
の位置は変わらないとする。この場合、受光領域ｂＶｃ
のみ光が入射することにより、本来零でなければならな
いフォーカス誤差信号は負となってしまう。すなわち温
度変化等の要因により２分割光検出器１０の位置が微小
に変位した場合、正確なフォーカス誤差信号を得ること
ができず、安定した情報の記録再生が不可能であるとい
う欠点をもっていた。

本発明は上記従来技術に鑑みてなされたもので、環境温
度の変化等による光検出器の微小変位に起因するフォー
カス誤差信号の検出能力低下をおさえることのできる焦
点誤差検出を与えるとともに、トラッキング誤差検出を
も達成することのできる光学式記録再生装置を提供する
ことを目的とするものである。

問題点を解決するための手段 上記目的を達成するために本発明の光学式記録再生装置
は、情報記録媒体からの反射光を受ける凸レンズと、前
記凸レンズによる収れん光束中に位置し、前記収れん光
束を反射光と透過光に分離し、かつ前記反射光を空間的
に２分割して概同一方に概同−光量で反射させる、段差
を有する２つの同一反射率反射平面よりなる検出素子と
、前記情報記録媒体上に対物レンズの焦点が合っている
場合に、前記凸レンズと前記検出素子の反射光により形
成される２つの焦点の光軸方向中間位置に位置し、１本
の分割線が前記検出素子段差面と同一平面内にあって、
４つの受光領域において前記２つの光スポットの光量を
均一に受光するように設置された、略十字状の分割線を
有する４分割光検出器と、前記４分割光検出器の４つの
受光領域のうち対角位置にある受光領域を電気的に結線
して和をとり、その和をとった各電気信号の差をとる差
動アンプと、前記検出素子の透過光の光軸上に位置する
トラッキング誤差信号検出器とから構成されている。

作　　用 本発明は上記した構成によって、情報記録媒体上に対物
レンズの焦点が合っている場合、検出素子の反射光によ
って４分割光検出器上には、同じ大きさで同じ向きの２
つの半円形の光スポットが形成されている。さらに、４
つの受光領域で等しい光量を受光する様に、４分割光検
出器の分割線位置を調整しておくと、環境温度変化等に
より、４分割光検出器が分割線のどちらの方向に変位し
ても、４分割光検出器の４つの受光領域で受光する光量
は対角位置にある受光領域よシ発生する電気信号の和を
とれば変化がなく、その和同志の差をとって得られる差
動アンプの出力、すなわちフォーカス誤差信号は常に安
定した検出能力を持続することになシ、かつ検出素子の
透過光によって、トラッキング誤差信号も得ることがで
きる。

実施例 以下本発明の実施例について図面を参照しながら説明す
る。

第１図は本発明の一実施例における光学式記録再生装置
の概略図を示すものである０ただし便宜上、４分割光検
出器７は矢印Ｇ矢視図と、また２分割光検出器１４は矢
印Ｈ矢視図とあわせて記載している。なお第１図に示し
た一実施例では情報信号の検出機能に関しては省略して
いる。

第１図において、１は光源、２は対物レンズ、３は情報
記録媒体、４はハーフミラ−で−あシ、これらは従来例
の構成と同じものである。５ａは凸レンズ、６は検出素
子、７は４分割光検出器、１４は２分割光検出器、８，
１５は差動アンプである。

検出素子６は凸レンズ６ａによる収れん光束中に位置し
、前記収れん光束を反射光と透過光に分離し、かつ前記
反射光を空間時に２等分して、はぼ同一方向に反射させ
るような、段差を有する同一反射率の２つの反射面から
成っている。第２図（ハ）は検出素子６の構造を示す斜
視図であシ、反射面Ｅと反射面Ｆを持つ２個のノ・−フ
ミラーを光学接着した構造となっている。第２図（ト）
は凸レンズ５ａ。

検出素子６，４分割光検出器７，２分割光検出器１４の
斜視図を示している。第２図（５）、（Ｂ）で示される
ように検出素子６は反射面Ｅおよび反射面Ｆという段差
を有する２つの反射面から成っている。

第１図において、情報記録媒体３により対物しンズ２の
焦点が合っている場合、凸レンズ５ａにより収れんされ
た光束は、検出素子６により反射光と透過光に分離され
るが、この反射光は検出素子６の反射面ＥおよびＦで２
分割後、光路差をもって反射され、それぞれ、焦点Ｐお
よび焦点Ｑを結ぶ。４分割光検出器７の受光面は、焦点
Ｐ、焦点Ｑの中間の位置に入射光軸にほぼ垂直に設置す
る。これにより、４分割光検出器７上には、半円状で合
同な２つの光スポラ）Ｔ、Ｓが形成される。

４分割光検出器７は、４つの受光領域で均一の光を受け
るように、受光面内において位置調整を行う。ここで４
分割光検出器７の４つの受光領域で発生した電気信号、
のうち対角位置にある受光領域の電気信号の和をとり、
その差を差動アンプ８でとることにより、フォーカス誤
差信号を得る構成となっている。なお４分割光検出器７
の受光面は、合同な２つの光スポラ）Ｔ、Ｓが形成され
れば入射光軸に対し垂直でなくてもよく、設計上自由度
を有するものである。

さらに凸レンズ６ａによる収れん光束のうち、検出素子
６の透過光は、対物レンズ２の焦点が情報記録媒体３の
トラックと合っている場合、焦点Ｒを結ぶ。トラッキン
グ誤差信号検出器としての一例である２分割光検出器１
４の受光面は透過光光軸にほぼ垂直に、かつ分割線がト
ラック方向と平行になるように設置する。これにより、
２分割光検出器１４上には、円形状の光スポットＵが形
成される。

２分割光検出器１４は、２つの受光領域で均一の光を受
けるように、受光面内において位置調整を行う。ここで
２分割光検出器１４の２つの受光領域で発生した電気信
号の差を差動アンプ１６でとることにより、トラッキン
グ誤差信号を得る構成となっている。なお２分割光検出
器１４の受光面は光スポラ）Ｕが形成されれば入射光軸
に対し垂直でなくてもよく、設計上自由度を有するもの
である。

以上のように構成された光学式記録再生装置の一実施例
について以下その動作について説明を行う。本実施例は
、フォーカス誤差検出と・トラッキング誤差検出を達成
するものであるが、便宜上告々を分離して、その動作説
明を行う。

まずフォーカス誤差検出の動作説明であるが、第３図（
至）は第１図の場合と同様、対物レンズ合焦時における
凸レンズ５ａ、検出素子６，４分割光検出器７の位置関
係を示している。第３図（Ｂ）は第３図四の矢印Ｇの矢
視図であり、以下第４図、第５図においても同様とする
。

このとき、４分割光検出器７上には、半円状で合同かつ
同じ向きで、同光量の２つの光スポットＳおよびＴが形
成されておシ、マた、４つの受光領域に入射する光量が
等しくなるよう設定されていることから、差動アンプ８
により得られるフォーカス誤差信号の出力は零である０ 第４図は、第１図における情報記録媒体３が対物レンズ
２から遠ざかる向きに変位した場合を示しておシ、凸レ
ンズ５ａには、第３図の場合と比較して収れんした光が
入射する０これにより凸レンズ５ａによる２つの収れん
点は、共に検出素子６に近づく向きにずれ、４分割光検
出器７上には第４図（Ｂ）のＧ矢視図に示したような、
光スポットＳおよびＴが形成される。このとき差動アン
プ８の出力はバランスがくずれ、正のフォーカス誤差信
号が検出できる。

第５図は、第１図における情報記録媒体３が対物レンズ
２に近づく向きに変位した場合を示しておシ、凸レンズ
６ａには、第３図の場合に比較して発散した光が入射す
る。これにより凸レンズ５ａによる２つの収れん点は、
ともに検出素子６から遠ざかる向゛きにずれ、４分割光
検出器７上には第６図（至）に示したような、光スポラ
）ＳおよびＴが形成される。このとき差動アンプ８の出
力よシ、負のフォーカス誤差信号が検出できる。

第６図は第１図、第３図のときと同様、情報記録媒体３
に、対物レンズ２の焦点が合っている状態で、４分割光
検出器７が矢印Ｈ方向に微少変位した場合を示している
。

１１は４分割光検出器７の一方向の分割線、破線で示し
た１３は分割線１１の変位前の分割線である。変位前は
４分割光検出器７の受光領域ａ、ｂ。

ｃ、ｄで受光する光量は共に等しかったが、変位後は、
受光領域ａ、ｂでは減少、受光領域ｃ、ｄでは増加する
。しかしミ光スポッ）ＳおよびＴは、形状が合同かつ同
じ向き、同光量であるため、受光領域ａで減少した光量
すなわち受光領域ｄで増加した光量と、受光領域すで減
少した光量すなわち受光領域Ｃで増加した光量は等しい
。したがって受光領域ａおよびＣで検出した電気信号の
和と、受光領域すおよびｄで検出した電気信号の和は、
ともに４分割光検出器７の微小変位前と比較して変化は
なく、差動アンプ８により得られるフォーカス誤差信号
は零であって、４分割光検出器７の変位の影響を受ける
ことはない。

つぎにトラッキング誤差検出の動作についての説明を行
う。

第７図（８）は第１図の場合と同様、凸レンズ５ａ。

検出素子６，２分割光検出器１４の位置関係を示してい
る。第７図の）は第７図（８）の矢印Ｈの矢視図である
。なお、対物レンズは合焦時であるとする。

このとき、２分割光検出器１４上には、円形状の光スポ
ラ）Ｕが形成されており、分割線を情報記録媒体のトラ
ック方向と一致させておけば、２つの受光領域に入射す
る光強度にょシ発生する電気信号の差を差動アンプ１６
で検出するフォアフィールド法（ブツシュ・プル法）に
よって、トラッキング誤差信号を得ることができる。

以上のように本実施例によれば、凸レンズ５ａと検出素
子６により、４分割光検出器Ｔ上に半円状で合同かつ同
じ向き、同光量の２つの光スポットを形成し、４分割光
検出器７の４つの受光領域で受光する光量が等しくなる
ように４分割光検出器７の位置を設定し、４分割光検出
器７の４つの受光領域の対角同志で発生した電気信号の
和をとり、それらの差を差動アンプ８でとることにより
、光量損失のない、かつ、４分割光検出器７の微小変位
に影響されない安定したフォーカス誤差信号を検出する
ことが可能で、かつ検出素子６の透過光によってトラッ
キング誤差信号の検出を達成できる。

次に、本発明の第２の実施例について、図面を参照しな
がら説明する。第８図は本発明の第２の実施例における
フォーカス誤差検出およびトラッキング誤差検出の要部
概略図であシ、凸レンズ５ａ。

４分割光検出器７の２分割光検出器１４は、第１図の実
施例の構成と同じものである。

１６は検出素子ａであシ、同一の光学的特性をもつ２個
の板状ハーフミラ−を段差を有して光学接着したもので
ある。検出素子ａ／σは凸レンズ５！！Ｌによる収れん
光束中に位置するから、前記段差を形成する反射面Ｅお
よび反射面Ｆによって、前記収れん光束を反射光と透過
光に分離し、かつ前記反射光を空間的に２等分して、は
ぼ同一方向に反射させている。

第９図は、検出素子ａ１５．４分割光検出器７゜２分割
光検出器１４の斜視図を示している。

以上のように構成された第２の実施例の動作は第１図〜
第７図に示した本発明の第１の実施例と同等である。検
出素子ａ１５の入射光軸と透過光光軸とが一致しないが
、透過光光束は分離しないため、トラッキング誤差信号
検出にはまったく問題とならず、本発明の第１の実施例
の発明の効果と同一の効果を持つものである。

さらに本発明の第２の実施例は、検出素子ａ７６が、２
個の板状ハーフミラ−を光学接着した構造であるから、
本発明の第１の実施例の検出素子よシも簡単に構成でき
るという特有の効果を有している。

次に、本発明の第３の実施例について図面を参照しなが
ら説明する。第１０図は本発明の第３の実施例における
フォーカス誤差検出およびトラッキング誤差検出の要部
概略図で１、凸レンズ６ａ、４分割光検出器７，２分割
光検出器１４は第１図の実施例の構成と同じものである
。

１７は検出素子すであシ、凸レンズ５ａによる収れん光
束を反射光と透過光に分離し、かつ前記反射光を空間的
に２等分して、はぼ同一方向に反射させるような、段差
を有する同一反射率の反射平面（反射面Ｅおよび反射面
Ｆ）から成っている。

構成は第２図（Ｂ）に示す本発明第１の実施例と同一で
あるが、本発明第３の実施例では、検出素子ｂｔ７によ
り分離される反射光と透過光の３つの焦点の位置関係を
含めて本発明第１の実施例で述べた、４分割光検出器７
，２分割光検出器１４の位置関係と同一となるようにし
て、凸レンズ５ａ。

４分割光検出器７，２分割光検出器１４を検出素子ｂ／
７と光学接着する。第１０図に示した検出素子ｂｔｒ７
は、本発明第１の実施例の検出素子６とは異なシ、反射
光の２つの焦点位置と４分割光検出器７との位置関係を
維持するために、透過光光軸方向よりも反射光光軸方向
に長い形状を掲げている。

以上の様に構成された、本発明第３の実施例の動作は第
１図〜第７図に示した本発明第１の実施例と同等である
から、本発明第１の実施例の発明の効果と同一の効果を
持つものである。

さらに本発明の第３の実施例は、凸レンズ５ａ。

４分割光検出器７，２分割光検出器１４を検出素子ｂ／
’７と光学接着しているため、光学ヘッドを構成する際
の組み込み精度が安定化できるという効果を有する。

なお、以上の実施例では、トラッキング誤差信号検出手
段として、フォアフィールド法（プツシ具・プル法）を
用いたが、他のトラッキング誤差信号検出手段を用いて
も、本発明と同一の効果が得られるのは言うまでもない
。

さらに、以上の実施例では、検出素子６．検出素子ａｒ
ｔ、検出素子ｂｔｒｔの段差を有する２つの反射面は、
互いに平行なように実施例を示した図中において表わし
ているが、これは必ずしも平行でなくても、同様の効果
は得ることができる。

発明の効果 本発明は、光学式記録再生装置として、凸レンズと検出
素子の反射光により４分割光検出器上に半円状で合同か
つ同じ向き、同光量の２つの光スポットを形成し、４分
割光検出器の４つの受光領域で受光する光量が等しくな
るように４分割光検出器の位置を設定し、４分割光検出
器の４つの受光領域の対角位置にある受光領域で発生し
た電気信号の和をと）、それらの差を差動アンプでとる
ことにより、光量損失のない、かつ４分割光検出器の微
小変位に影響されない安定したフォーカス誤差信号の検
出が可能で、さらに検出素子の透過光とトラッキング誤
差信号検出器によって、トラッキング誤差信号の検出を
達成できる。まだ、検出素子、凸レンズ、４分割光検出
器、トラッキング誤差信号検出器を光学接着した形状と
することによって、検出部分の小型化、安定化がさらに
向上するという効果を得ることができるすぐれた光学式
記録再生装置を実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における焦点誤差検出装置の
概略構成図、第２図はその要部の斜視図、第３図、第４
図、第５図、第６図、第７図はその要部の構成図、第８
図は本発明の第２の実施例の要部概略構成図、第９図は
その斜視図、第１０図り は本発耐鎗３の実施の要部概略構成図、第１１図、第１
２図は従来の焦点誤差検出装置の構成図である。 １・・・・・・光源、２・・・・・・対物レンズ、３・
・・・・・情報記録媒体、４・・・・・・／％−７ミラ
ー、６ａ・・・・・・凸レンズ、６．１６．１７・・・
・・・検出素子、７・・・・・・４分割光検出器、１４
・・・・・・２分割光検出器、８，１５・・・・・・差
動アンプ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名イー
２ル社ニジ原 ２−−一大す７ＷＩ／ンズ。 第　１　図　　　　　　　　　　３−’ｒＮ後記器峰惨
仔−−−八−へＳラー 第２図　　　　　　　Ｅ、Ｆ−川面 ド 第３図 （士ｊＪＯ） 第　４　図 （出力　＋ン 第５図 （Ｂ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　Ｓ１丁−・−兜スエ″ッＬ第６図 α〜ｄ・−堂先＠区 ５汀−一一光スエ〜ト 第７図 ０１−ラー、ｑｘ簡 −ｆｆｉｆｆミス）・ １＋ＰＯ 区 く　　　　　　　　　　　　へ Ｃｌ１１１．ｃｃｌ 味

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源と、前記光源からの光を情報記録媒体上に集
   光させて光スポットを形成させる対物レンズと、前記対
   物レンズと前記光源の間に位置し、前記情報記録媒体に
   おいて反射され、前記対物レンズを透過した光を分離す
   る手段と、前記分離する手段により分離された光を収れ
   んさせる凸レンズと、前記凸レンズによる収れん光束中
   に位置し、前記収れん光束を反射光と透過光に分離し、
   かつ前記反射光を空間的に２分割して略同一方向に略同
   一光量で反射させる、段差を有する２つの同一反射率の
   反射平面よりなる検出素子と、前記情報記録媒体上に前
   記対物レンズの焦点が合っている場合に、前記凸レンズ
   と前記検出素子の反射光により形成される２つの焦点の
   光軸方向中間位置に位置し、１本の分割線が前記検出素
   子段差面と同一平面内にあって４つの受光領域において
   ２つの光スポットの光量を均一に受光するように設置さ
   れた、略十字状の分割線を有する４分割光検出器と、前
   記４分割光検出器の４つの受光領域のうち対角位置にあ
   る受光領域を電気的に結線して和をとり、その和をとっ
   た各電気信号の差をとる差動アンプと、前記検出素子の
   透過光の光軸上に位置するトラッキング誤差信号検出器
   とを備えたことを特徴とする光学式記録再生装置。
2. （２）凸レンズと４分割光検出器とトラッキング誤差信
   号検出器を検出素子の相異なる面に光学接着しているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光学式記録
   再生装置。