JPS63214928A - 光ピツクアツプのオフセツト補正装置 - 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、光メモリ装置等で用いられる光ピックアップ
のオフセット補正装置に関する。

（発明の背景） 光メモリ装置等では、ディスクに形成されたビットを光
ピックアップで光学的に検出している。

この種の装置は大量のデータが記録でき比較的高速にア
クセスできることから、オーディオやビデオだけではな
く、文書等のデータ記録媒体としても広く用いられつつ
ある。

ところで、この種の装置で用いられるディスクは、スピ
ンドルモータに取り付けられて所定の回転数で回転され
ることになる。

このような状態において、モータの中心軸とディスクの
各トラックのセンターとが完全に一致することが望まし
いが、ディスクのセンターボールの精度やスピンドルモ
ータにチャックする時の取付誤差等から現実には不可能
である。そこで、この偏心によるずれがあっても光ピッ
クアップが常にトラックに追従するように、プッシュプ
ル法。

ヘテロダイン法、３ビーム法等のトラッキングサーボ機
構が用いられている。

第６図はトラッキングエラー検出法の一つであるプッシ
ュプル法の構成図であり、無限光学系の例を示している
。半導体レーザ１から出射されたレーザ光はビームスプ
リッタ２を通過しコリメータレンズ３で平行光にされ、
対物レンズ４を介して光スポットをディスク５に結ぶ。

ディスク５から反射された光は、再び対物レンズ４．コ
リメータレンズ３を通過してビームスプリッタ２で光路
を変え、２分割フォトセンサ６に入射される。該２分割
フォトセンサ６の出力差を差動アンプ７で演算し、トラ
ッキングエラー信号を得る。該トラッキングエラー信号
は、レーザ光がディスクビットやグループの中央に照射
された場合と右側や左側に照射された場合とではビット
やグループによる回折パターン分布が異なることにより
得られる。

第７図は対物レンズ４のみがトラッキングをとるために
動いた場合の状態説明図である。尚、レーザ光を表わす
線（点線も含む）は対物レンズが４が集光する有効光を
示しており、実際に半導体レーザから出射されるレーザ
光はもつと大きい。図で対物レンズ４がトラッキングを
とるために実線から点線の位置へ動くと、ビームスプリ
ッタで反射して２分割フォトセンサに入射される光束も
実線から点線の位置に変わり、トラッキングオフセット
が生じる。

又、半導体レーザの放射特性は中心をピークに水平方向
も垂直方向もほぼガウス分布になっているため、コリメ
ータレンズと整形プリズムを通しても対物レンズに入射
するレーザ光の分布もトラッキング方向でガウス分布に
なり、第７図の２分割フォトセンサ６の各フォトセンサ
素子に入射する光は対物レンズ４がトラッキングサーボ
−のため中心から移動するとレープ光がビットやグルー
プの中央に照射されていても、等しくならずトラッキン
グオフセットが生ずる。

又、ディスクの信号面は平坦であることが望ましいが、
例えばディスクの歪やディスクのチャキング誤差が残る
。そこで、ディスクの信号面と対物レンズとの距離を常
に一定に保つために、非点収差法、ナイフェツジ法、フ
ーコー法、臨界角法等のフォーカシングサーボ機構が用
いられている。

ところが、ピックアップ本体に対して対物レンズを移動
可能に構成し、高速にトラッキングやフォーカシングを
行えるようにした光ピックアップでは、例えばトラッキ
ングを行うために光ピックアップ本体に対して対物レン
ズを移動させると、プッシュプル法を例にとれば、戻り
光ビームの位置が変動し、トラッキングエラー信号にオ
フセットが生じることになり、光ピックアップ本体に固
定されたフォトセンサ上の光スポットが移動することか
ら、トラッキングエラー信号にオフセットが生じる。又
、プッシュプル法含め他のトラッキングエラー検出方式
でも、対物レンズに入射する光ビームが半導体レーザの
特性であるがウス分布であるために、やはりフォトセン
サ上の光スポットの分布に変動が生じトラッキングエラ
ー信号にオフセットが生じることにより、対物レンズを
大きく移動させることはできない。このため、スライダ
を用いて、光ピックアップをトラッキング時は輯かく高
精度で移動させ、ランダムアクセス時は高速度で長い距
離移動させることが行われているが、このような構成を
とるとスライダにかかる負荷が大きく、好ましくない。

そこで、対物レンズの基準位置に対する変位量を圧電素
子を用いて検出し、オフセットの補正を行うことにより
、光ピックアップ本体に対して対物レンズを大きく移動
させ得るように構成したものがある。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、対物レンズの位置を圧電素子を用いて検出する
場合には、対物レンズに接触させた状態で位置を検出す
ることから、アクチュエータの特性が圧電素子のヒステ
リシス特性等に依存してしまうという欠点がある。

これは、フォーカシングサーボについても同様に発生す
るものである。

又、光学系の小型化と部品点数を減らす目的で、半導体
レーザ光を平行光にコリメートして対物レンズでディス
ク上に光スポットを結ぶ第７図に示すような無限光学系
を用いず、コリメータを省いて、発散光を対物レンズに
入射し、ディスク上に光スポットを結ぶ第８図に示すよ
うな有限光学系を用いる方式が提案されている。第８図
において、（ａ　）はディスク５の面振れや歪によりデ
ィスク５が半導体レーザ１から離れる方向に移動し、対
物レンズ４がフォーカシング装置！（図示せず）により
ディスク５上に光スポットを結んだ例を示し、（ｂ）は
ディスク５が半導体レーザ１に近付く方向に移動した例
を示している。（ａ）、（ｂ）両図共、光束は対物レン
ズ４に入射し、ディスク５上に集光させる有効な光を表
わす。（ａ）、（ｂ）を比較すると（ａ　）では（ｂ）
より対物レンズ４が半導体レーザ１から離れているため
θ１くθ２となる。（ｃ）、（ｄ）は（ａ）、（ｂ）の
状態で対物レンズ４が実線から点線の位置にそれぞれ同
じ慢ΔＸだけトラッキングをとるために移動した状態を
示す。対物レンズ４がΔＸ移動すると２分割フォトセン
サ６上での光スポットが移動しトラッキングオフセット
が生じるが、（Ｃ）と（ｄ　）では対物レンズ４のフォ
ーカス方向の位置が異なるため対物レンズ４の移動に伴
なう有効光束の変化ｍはΔθ！くΔθ２の関係となる。

こ、の場合、対物レンズ４にはフォーカシングサーボ動
作が働いてディスク５とレンズ４の相対距離が常に一定
になるようディスク５の歪に追従して動くが、対物レン
ズ４が半導体レーザ１に近い位置でトラッキング方向に
移動する場合のトラッキングオフセット量と対物レンズ
４が半導体レーザ１から遠い位置で上記と同じ量トラッ
キング方向に移動する場合のトラッキングオフセット量
は半導体レーザ１の発光角度分布により一致しない。つ
まり、トラッキングオフセットはフォーカシングの位置
に依存する。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、その目
的は、トラッキングサーボ動作やフォーカシングサーボ
動作に伴う対物レンズの基準位置からの変位量を非接触
で高精度に検出し、該対物レンズの変位量を２次元で検
出し光ビームのオフセットを補正して光ピックアップを
高精度で制御できるオフセット補正装置を提供すること
にある。

（問題点を解決するための手段） 前記した問題点を解決する本発明は、光ピックアップの
対物レンズの基準位置に対する変位量を非接触で検出す
る２次元半導体位置検出素子を設け、該２次元半導体位
置検出素子の出力信号に埴づいて対物レンズの変位量に
より生じる光ビームのオフセットを補正することを特徴
とするものである。

（作用） 本発明の光ピックアップのオフセット補正装置によれば
、２次元半導体位置検出素子で光ピックアップの対物レ
ンズの基準位置に対する変位量、特に有限光学系での対
物レンズのフォーカス方向の移動のトラックオフセット
への依存性を高精度で検出することができ、その検出信
号に基づいて光ビームのオフセットを高精度で補正する
ことができる。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例の主要部を示す機械的構成図
であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ　）
は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。

図において、８は光ピックアップを構成する対物レンズ
９を保持する円板状のホルダである。該ホルダ８の中心
部分には軸１０が固着され、外周の一部１１は軸１０と
平行になるように１字形に延設され、該延設部分１１に
は略真円のピンホール１２が穿設されている。そして、
該ピンホール１２を挟むようにして、光源を含む光学系
１３と後述の２次元の半導体位置検出素子１４が光ピッ
クアップ本体に対向配置されている。尚、この実施例で
は、軸１０は第１図（０）の上下方向に移動可能に且つ
回動可能に光ピックアップ本体に支持されている。

このような構成において、ピンホール１２がフォーカシ
ング方向、トラッキング方向に移動すると、半導体位置
検出素子１４はフォーカシング。

トラッキングの各方向に移動したピンホール１２の位置
を高精度に検出することができる。

又、このような構成によれば、光学系１３とピンホール
１２の間隔は一定に保たれてホルダ８が光学系１３と半
導体位置検出素子１４との線上を移動することもなく、
光学系１３と半導体位置検出素子１４との距離を短くで
きることから高精度の位置検出が行える。又、軸１０と
ピンホール１２を近くできるので、フォーカシング方向
及びトラッキング方向の断面２次モーメントが大きくな
り、　ＩＩ共振周波数が高く設定されることになる。

第２図は本発明で用いる２次元半導体位置検出素子１４
の概念図である。該半導体位置検出素子１４には２　Ｌ
Ｘ　２　Ｌの受光面が形成され、各辺の中央部分には出
力端子×１＋×２＋Ｖ１＋Ｖ２が設けられている。この
ような構成において、受光面の中心位置から×、ｙの位
置に光スポットが照射されたものとすると、４端子ＸＩ
＋Ｘ２＋ＶＩ＋ｙ２から出力される検出電流１ｘ１．Ｉ
Ｘ２．ＩＶ１＊ｒＶｚと光スポットの位＠ｘ　、　ｙと
の間には、 （ＩＸ　２−ＩＸ　ｔ　）／　（Ｉｘ　Ｉ　＋ＩＸ　２
　）−×／Ｌ　　　　　　　　　　　　　　・・・（１
）及び （ＩＶ　２−ｒｙ　Ｉ　）／　（ＩＶ　ｔ　＋ｒｙ　２
　）−ｙ　／Ｌ　　　　　　　　　　　　　　　・・・
（２）の関係が成り立つことになり、受光面の長さし及
び検出電流ｌｘ　ｌ　ｌ　　ｌｘ　２１　　ｒｙ　ｔ　
＊　　Ｉｙ　２から光スポットの位１ｆｘ　、　ｙを求
めることができる。

そして、光スポットが拡がっている場合でも輝度重心を
ｘ、ｙとして求めることができる。

又、検出電流ＩＸ＋、ＩＸｚと受光面の横方向の長さし
及び光スポットの位置×の間には、ｌｏｇ　　（Ｉｘｌ
／ＩＸｚ）ＫＸ／Ｌ　　　　・−（３）の関係も成り立
ち、検出°電流ＩＶ＋、ＩＶ２と受光面の縦方向の長さ
し及び光スポットの位１ｙの間には、 ｌｏｇ　　（ＩＶｔ／ＩＶｚ　＞＜ｙ／ｃ　　　　・・
・（４）の関係も成り立つ。そして、これら（３）、＜
４）式に拠れば、（１）、（２）式に比べて演算回路の
簡略化が図れる。

第３図は（３）、（４）式の演算を行う演算回路の一例
を示す回路図であり、光学系１３の光源が連続発光する
場合を示している。図において、１５は検出電流ＩＶｚ
を電圧に変換するｒ／Ｖ変換回路、１６は検出電流ＩＶ
＋を電「に変換するＩ／Ｖ変挽回路、１７は検出ｉＩ流
ＩＸｚを電圧に変換するＩ／Ｖ変換回路、１８は検出電
流ＩＸ＋を電圧に変換するＩ／Ｖ変換回路である。Ｉ／
Ｖ変挽回路１５の変換電圧は対数増幅器１９に加えられ
て対数圧縮され、Ｉ／Ｖ変換回路１６の変換電圧は対数
増幅器２０に加えられて対数圧縮され、１／Ｖ変換回路
１７の変換電圧は対数増幅器２１に加えられて対数圧縮
され、Ｉ／Ｖ変換回路１８の変換電圧は対数増幅器２２
に加えられて対数圧縮される。そして、これら対数増幅
！１９．２０の出力信号は差動増幅器２３に加えられて
差動増幅され、対数増幅器２１．２２の出力信号は差動
増幅器２４に加えられて差動増幅されることになる。

第４図も（２）式の演算を行う演算回路の具体例を示す
回路図であり、光学系１３の光源がパルス発光する場合
を示している。パルス発光の場合には、各１／Ｖ変換口
路１５〜１８と各対数増幅器１９〜２２との間にそれぞ
れ交流増幅器２５〜２８を挿入してパルス光のみを演算
することにより周辺光の影響を除去することができる。

第５図は半導体位置検出素子１４の位置検出信号に基づ
いてトラックオフセットを補正するための具体的回路何
回である。図において、２９はプッシュプル法によるデ
ィスクからのレーザ反射光を検出する２分割フォトセン
サであり、！ａ２分割フォトセンサ２９の検出信号は差
動増幅器２０に加えられている。該差動増幅器３０は２
分割フォトセンサ２９の検出信号に基づいてトラックエ
ラー信号を演算し、トラッキングアクチュエータ駆動回
路３１に加える。該駆動回路３１は、差動増幅器３０か
ら出力されるトラックエラー信号が零になるようにトラ
ッキングアクチュエータを駆動する。一方、半導体位置
検出素子１４からは、対物レンズの移動に応じた検出電
流が出力され、演算回路３２．３３に加えられる。これ
ら演算回路３２．３３としては、光源が連続点灯される
場合には第３図に示すような回路を用い、パルス点灯さ
れる場合には第４図に示すような回路を用いる。

そして、これら演算回路３２．３３からは、ピンホール
１２の位置に応じたピンホール位置信号が各オフセット
補正回路３４．３５に出力される。

これらオフセット補正回路３４．３５は、ピンホール位
置信号を対物レンズの移動に伴って発生するオフセット
量に変換した後、その補正量を差動増幅器３０に出力す
る。

、これにより、差動増幅器３０はオフセット補正回路３
４．３５から加えられる補正機を含めて差動演算を行い
、トラックエラー信号を駆動回路３１に出力することに
なる。

尚、第５図ではトラッキングについて説明したが、フォ
ーカシングについても同様なオフセット補正を行うこと
ができる。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、トラッキ
ングサーボやフォーカシングサーボ動作に伴う対物レン
ズの基準位置からの変位量を非接触で高精度に検出して
該対物レンズの変位量による光ビームのオフセットを補
正することができ、光ピックアップを高精度で制御でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の主要部を示す構成図、第２
図は２次元半導体位置検出素子の一興体何回、第３図及
び第４図は半導体位置検出素子の検出信号に基づいて位
置の演算を行う演算回路の具体例図、第５図は本発明に
よるオフセット処理を行うためのブロック図、第６図は
無限光学系の構成図、第７図は第６図の動作説明図、第
８図は有限光学系の動作説明図である。 ８・・・ホルダ　　　　　　　９・・・対物レンズ１０
・・・軸　　　　　　　　１１・・・延設部１２・・・
ピンホール １３・・・光源を含む光学系 １４・・・半導体位置検出素子 １５〜１８−Ｉ／Ｖ＊換回路 １９〜２２・・・対数増幅器 ２３．２４．３０・・・差動増幅器 ２５〜２日・・・交流増幅器 ２９・・・２分割フォトセンサ ３１・・・アクチュエータ駆動回路 ３２．３３・・・演算回路 ３４．３５・・・オフセット補正回路 特許出願人　　小西六写真工業株式会社代　　理　　人
　　　弁理士　　井　　島　　膝　　冶外１名 第６　図 角宮８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光ピックアップの対物レンズの基準位置に対する変位量
   を非接触で検出する２次元半導体位置検出素子を設け、
   該２次元半導体位置検出素子の出力信号に基づいて対物
   レンズの変位量により生じる光ビームのオフセットを補
   正することを特徴とする光ピックアップのオフセット補
   正装置。