JPS6341137B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光学的手法によつて情報トラツク上
に、情報記録又は情報再生を行なう例えば光デイ
スクのような装置に使用されるオートフオーカス
サーボ回路に関するものである。

第１図は光デイスクの光学系の一例を示す説明
図、第２図は従来のフオーカスエラーの検知のた
めの回路図である。第１図において、１は情報読
出し用半導体レーザ、２は半導体レーザ１から出
射した光束を平行光束にするコリメートレンズ、
３は集束レンズ、４は情報を蓄積したデイスク、
５はデイスク４からの反射光を反射させるビーム
スプリツタ、６はビームスプリツタ５からの反射
光を集束させる球面レンズ、７はｘ方向にレンズ
作用を有するシリンドリカルレンズである。

第２図において、１０は４分割された光検出素
子１０Ａ〜１０Ｄで構成される光検出器で、第１
図におけるシリンドリカルレンズ７から出射した
光スポツトを受光する。１１は光検出素子１０Ａ
と１０Ｃの出力信号を加算する加算アンプ、１２
は光検出素子１０Ｂと１０Ｄの出力信号を加算す
る加算アンプ、１３は両加算アンプ１１，１２の
出力信号の差を得る差動アンプ、１４はフオーカ
スエラー信号εの出力端子である。

半導体レーザ１から出射した光は、コリメート
レンズ２によつて平行光束となり、集束レンズ３
によつてデイスク４の情報トラツク面に、例えば
直径1μm程度のスポツト径に集束されて照射され
る。デイスク４からの反射光は、集光レンズ３を
通り、ビームスプリツタ５で反射され、球面レン
ズ６、シリンドリカルレンズ７をそれぞれ通り、
ここでｘ方向の収束点１５と、紙面垂直のｙ方向
の収束点１６が異なる光束となつて、第２図の光
検出器１０上に照射される。収束点１５と１６の
間の位置８ａ，８ｂ，８ｃにおける光束の断面形
状（スポツト形状）は、それぞれ第１図に示した
９ａ，９ｂ，９ｃの通りとなる。ここで、光検出
器１０は、光スポツトの形状が円形となる８ｂの
位置に設置されており、レンズ３とデイスク４間
の距離が所定値にあつて、フオーカスが合つてい
る状態では、光検出器１０の受光面には円形の光
スポツトが照射されている。レンズ３とデイスク
４間の距離が所定値から変化し、フオーカスがず
れると、これは光検出器１０の設置が８ｂから８
ａ又は８ｃ方向に変化することに対応し、光検出
器１０の受光面上に照射されている光スポツトの
形状が９ａ又は９ｃのように変化することにな
る。光検出器１０は、各光検出素子１０Ａ〜１０
Ｄの境界線が第２図に示すように、ｘ、ｙ方向と
45゜傾斜するように設置されており、各光検出素
子１０Ａ〜１０Ｄからは、そこに照射されている
光スポツトの形状（面積）に応じた電気信号が得
られる。

加算アンプ１１は、光検出素子１０Ａと１０Ｃ
の出力ＡとＣを加算し、また加算アンプ１２は、
光検出素子１０Ｂと１０Ｄの出力ＢとＤを加算す
る。差動アンプ１３は両加算アンプ１１，１２の
出力を減算し、出力端子１４にフオーカスエラー
信号ε＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）を得る。このよう
な回路によれば、デイスク４がレンズ３に近づく
と、光検出器１０上のスポツト形状は９ａのよう
にｙ軸方向に長い楕円形となり、出力端子１４か
ら正電圧が得られる。逆に、デイスク４がレンズ
３から遠ざかると、光検出器１０上のスポツト形
状は９ｃのようにｘ軸方向に長い楕円形となり、
出力端子１４から負電圧が得られる。このように
出力端子１４から得られるフオーカスエラー信号
εは、フオーカスの整合の程度を示すものであつ
て、このフオーカスエラー信号εの値を一定値
（例えば零）になるようにレンズ３を移動し、レ
ンズ３とデイスク４の距離を所定値に維持させ
る。

第３図はデイスク４上のトラツクによる回折光
と、光検出器１０上のスポツト形状との関係を示
す説明図で、イ，ロはトラツクからの回折光、
ハ，ニは光検出器１０上のスポツト形状をそれぞ
れ示す。イはトラツク１７の中心にスポツトが当
つたときの回折パターンで、１８に示すように左
右対称となり、また、この場合、光検出器１０上
には、ハの２０に示すように、左右対称のスポツ
ト形状となる。ロはトラツク１７のエツジにスポ
ツトが当つたときの回折パターンで、１９に示す
ように左右非対称となつている。この場合、光検
出器１０上には、ニの２１に示すように、左右非
対称のスポツト形状となる。また、半導体レーザ
１の放射パターン（横モード）に偏り（高次モー
ドパターンも含む）がある場合には、明部２８も
ニに示すように対応して偏りが発生することとな
る。

このように、トラツク１７上を再生スポツトが
走査した場合には、光検出器１０上のスポツト形
状は円形状でなくなるが、これが左右対称又は上
下対称である限り、差動アンプ１３からのフオー
カスエラー信号εに対して外乱とはならないが、
スポツト形状がニに示すように非対称である場合
は、外乱となる。

それ故に、従来のフオーカスセンサー方式の装
置においては、再生スポツトがトラツクを横断す
ることによる外乱を避けるため、光検出器１０上
に照射されるスポツトの形状が、上下又は左右対
称になるように、光検出器１０やその他の光学素
子を厳密に調整・配置させる必要があつた。ま
た、半導体レーザ１として、偏りの少ないものを
選定したり、光学系を工夫する必要があつた。

ここにおいて、本発明は、光検出器１０やその
他の光学系の調整を簡略化でき、また、半導体レ
ーザの選定基準をゆるくできるオートフオーカス
サーボ回路を実現しようとするものである。

本発明に係る回路は、光検出器からの信号を入
力信号とし、光ビームのトラツクずれを示すトラ
ツキングエラー信号を出力するトラツキングエラ
ー検知手段を設け、フオーカスエラー信号をトラ
ツキングエラー信号に応じて修正するようにした
点に特徴がある。

第４図は本発明に係る回路の一例を示すブロツ
ク図である。この図において、TEは本発明にお
いて特徴とするトラツキングエラー検知手段であ
る。この手段は、光検出素子１０Ａ，１０Ｄから
の信号を加算する加算アンプ２２、光検出素子１
０Ｂ，１０Ｃからの信号を加算する加算アンプ２
３、これらの両加算アンプ２２，２３の出力の差
を得る差動アンプ２４及び、ゲインμ（μは正又
は負極性）のアンプ２５で構成されている。２６
は差動アンプ１３とアンプ２５の出力を加算する
加算アンプ、２７は差動アンプ２４から出力され
るトラツキングエラー信号を取り出す出力端子で
ある。他の部分は第２図回路と同様である。

この回路においては、出力端子２７には、（Ａ
＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）で表わされるようなトラツキン
グエラー信号εtが得られる。また、出力端子１４
には、(1)式で示されるようにトラツキングエラー
信号εtによつて修正されたフオーカスエラー信号
ε₀が得られる。

ε₀＝ε＋μ・εt ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ） ＋μ｛（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）｝ ……(1) 次にこの回路の動作を第５図〜第７図を参照し
ながら説明する。

第５図イ，ロ，ハはいずれもトラツク１７から
の反射光の回折パターンであつて、イはトラツク
１７の左端、ロはトラツク１７の中央、ハはトラ
ツク１７の右端にそれぞれスポツトが当つた場合
である。ニ，ホ，ヘはいずれもイ，ロ，ハの場合
における光検出器１０上の光スポツト形状をそれ
ぞれ示す。ここでは、光検出素子１０Ａ，１０Ｂ
側に明部３５，３６，３７がある場合を例示す
る。

イに示すようにスポツトがトラツク１７の左端
に当つた場合、ニから明らかなように光検出素子
１０Ａからの出力信号Ａが一番大きく、次に光検
出素子１０Ｄからの出力信号Ｄが大きく、光検出
素子１０Ｂと１０Ｃの出力信号ＢとＣは等しい大
きさとなる。ロに示すようにスポツトがトラツク
１７の中央に当つている場合は、ホから明らかな
ように、光検出素子１０Ａ，１０Ｂの出力信号
Ａ，Ｂは等しく、また、光検出素子１０Ｃ，１０
Ｄの出力信号Ｃ，Ｄも等しく、その大きさはＡ，
Ｂより小さい。ハに示すようにスポツトがトラツ
ク１７の右端に当つている場合、ヘから明らかな
ように、光検出素子１０Ｂからの出力信号Ｂが一
番大きく、次に光検出素子１０Ｃからの出力信号
１０Ｃからの出力信号Ｃが大きく、光検出素子１
０Ａと１０Ｄの出力信号ＡとＤは等しい大きさと
なる。

このことから、差動アンプ１３から得られるフ
オーカスエラー信号ε＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）は、
スポツト位置に応じて第６図に示すように変化す
る。また、差動アンプ２４から得られるトラツキ
ングエラー信号εt＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）は、ス
ポツト位置に応じて第７図に示すように変化す
る。

第６図及び第７図から明らかなように、スポツ
トのトラツクずれに対して、フオーカスエラー信
号εとトラツキングエラー信号εtは、感度の差は
あるがほぼ同一の特性（傾向）を示している。し
たがつて、第４図の加算アンプ２６において、フ
オーカスエラー信号εに、トラツキングエラー信
号εtをμ倍した信号μ・εtだけ加算（又は減算）
することによつてフオーカスエラー信号εを修正
し、出力端子１４にトラツクずれの影響を除去し
た又は軽減されたフオーカスエラー信号ε₀を得る
ことができる。この信号ε₀は、図示していないレ
ンズ移動手段に印加され、ε₀が零になるようにレ
ンズ３の位置が調整される。

上記の実施例では、フオーカスエラー信号εと
トラツキングエラー信号εtとを、同一の光検出器
１０からの出力信号を利用して得るようにしたも
のであるが、トラツキングエラー信号εtを得る回
路手段としては、例えば再生スポツトを一定周波
数でトラツクを横切る方向に微小振動させ、再生
信号振巾の変化をスポツト振動信号によつて同期
検波し、トラツキングエラー信号を得るような回
路手段を用いてもよい。すなわち、トラツキング
エラー検知手段の出力信号は本質的なトラツク横
断信号であり、いかなる方式のトラツキングエラ
ー検知手段でもトラツク横断に対して同一の信号
を発生し、非点収差方式のトラツク横断干渉成分
と比例関係にあるため、いかなる方式のトラツキ
ングエラー検知手段を用いてもよいことは明らか
である。フオーカスエラー信号εを得る回路手段
も、実施例のものに限定されない。さらに、ここ
ではトラツク情報を再生する場合を例にとつた
が、情報をトラツクに記録させる場合にも本発明
を適用できる。

以上説明したように、本発明によれば、フオー
カスエラー信号をトラツキングエラー信号によつ
て修正するようにしたもので、トラツク横断時の
フオーカスサーボの乱れを簡単な電気回路の付加
によつて軽減、除去でき、安定性、信頼性を向上
できる。また、光学系の調整を簡略化することが
でき、さらにレーザ光源の選定基準を緩和でき
る。よつて、歩留りを向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は光デイスクの光学系の一例を示す説明
図、第２図は従来のフオーカスエラー検知のため
の回路図、第３図はトラツクからの回折光と光検
出器上のスポツト形状との関係を示す説明図、第
４図は本発明に係る回路の一例を示すブロツク
図、第５図はトラツクからの回折光と光検出器上
のスポツト形状との関係を示す説明図、第６図は
スポツト位置とフオーカスエラー信号との関係を
示す線図、第７図はスポツト位置とトラツキング
エラー信号との関係を示す線図である。 １０……光検出器、１１，１２，２２，２３，
２６……加算アンプ、１３，２４……差動アン
プ、２５……アンプ、TE……トラツキングエラ
ー検知手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 情報トラツク上を光ビームが走査して情報の
   記録又は再生を行う装置のオートフオーカスサー
   ボ装置であつて、 前記光ビームの情報トラツク上へのフオーカス
   ずれを検知するフオーカスエラー検知手段であつ
   て、円筒レンズと、４つの領域を有する光量検出
   手段と、該光量検出手段の各領域のうちそれぞれ
   対角に位置する領域から得られる信号の和をとる
   ２組の加算増幅手段と、該２組の加算増幅手段か
   ら得られる信号の差をとる差動増幅手段とからな
   るフオーカスエラー検知手段と； 前記光ビームの情報トラツクからのずれを検知
   するトラツキングエラー検知手段と； 該トラツキングエラー検知手段の差動増幅手段
   から得られる信号値を所定割合で増幅・減少する
   正又は負のゲインを有する増幅手段と； 前記フオーカスエラー検知手段の差動増幅手段
   から得られる信号と、前記増幅手段から得られる
   信号との和をとる加算増幅手段とからなり； 前記フオーカスエラー検知手段から得られるフ
   オーカスエラー信号に混入するトラツク横断時の
   外乱成分を、トラツキングエラー信号を加算又は
   減算することによりによつて除去し、修正後の信
   号をフオーカスエラー信号として出力することを
   特徴とするオートフオーカスサーボ装置。