JPH0294118A - 焦点誤差検出装置 - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） この発明は光ディスクを用いて情報の記録・ｍ生を行な
う光ディスク装置に係り、特に光学ヘットにおける対物
レンズの焦点誤差検出装置に関する。

（従来の技術） 光ディスク装置における焦点誤差の検出方式としては、
非点収差法、臨界角法、ナイフェツジ法、ビームサイズ
法などが知られている。非点収差法は少なくとも４つに
分割された光検出器を用いる必要があるため調整か困難
であり、臨界角法は特に精度の高いプリズムを用いる必
要があるため高価となり、またナイフェツジ法は光ｍの
損失がある」二、ナイフェツジの位置調整が難しい、と
いった難点がある。

一方、ビームサイズ法は光検出器に入射するビームのサ
イズ（スポラ）・サイズ）の変化によって焦点誤差を検
出する方式である。このビームサイズ法を具体化した例
として、例えば特開昭６０２１７５３５号公報に記載さ
れているように、光ディスクからの反射光を集光レンス
の後に置いたビムスプリツタにより２つに分岐し、それ
ぞれの光路」−での集光レンスの焦点位置より前及び後
に光検出器を置き、それぞれの光検出器へ入射する反射
光のビームサイスを検出し、その差をとって焦点誤差信
号を得る装置ｔかある。この構成によれば、特別な光学
素子を必要とせず、光検出器の位置調整も容易であり、
特に情報信号を１／２波長板と偏光ビームスプリッタの
組合せにより差動検出することの多い光磁気ディスク装
置では、光学ヘッドの小型化にも有利である。

このビームサイズ法における焦点誤差検出感度は、光検
出器の焦点位置からの距離と、光検出器を構成する各エ
レメントの面積比に依存しており、ビーム中心を含む部
分が入射される中央エレメントの大きさを、ビーム径か
最小となる時にビーム全体かちょうど入る大きさに近イ
」けるほど検出感度か高（なる。しかしながら、従来の
構成では第５図（ａ）に示す信号Ｆ、、Ｆ２の差をとっ
て得られた焦点誤差信号Ｐ　Ｉ　　Ｆ　２と焦点誤差信
号との関係を示す第５図（ｂ）かられかるように、フォ
カシングサーボの引込み範囲両端部で焦点誤差信号Ｆ、
−Ｆ２の極性が反転し、光検出器の中央エレメントの面
積比が小さいほど、その反転領域か大きくなるという問
題がある。この問題を詳しく説明する。

ビームサイズ法において一つの光検出器てビムサイズを
検出する場合、光検出器をビーム中心を含む部分とビー
ム周辺を含む部分とを分けて入射させるように、光検出
器を例えば同心固状に２分割し、各エレメントからの出
力信号の差をとる方法か多くとられる。周辺エレメント
からの出力信号をＡ１中央エレメントからの出力信号を
Ｂとすると、光検出器の受光面がビームの広がりに対し
て十分大きければ、差信号Ｂ−Ａは光検出器上のビーム
径か最小となる位置に光ディスクがあるとき最大値とな
り、原理的にはその位置より光ディスクが対物レンズ側
に近付いても遠さかっても、ビーム径の増加に伴なって
単調に減少するはずである。ずなわぢ、２つの光検出器
の出力信号についてそれぞれ得られた２つの差信号Ｆｌ
、Ｆ２は本来はほぼ同じ変化をし、ただ位相がずれるた
けなのであるから、フォーカシングサーボの引込み範囲
両端部での焦点誤差信号Ｆ、−Ｆ２の反転領域は生じな
いはずである。

しかし、実際には製造」二の問題などがら光検出器をあ
まり大きくできないので、デイフォーカス時にビームか
急速に広がると、光検出器からビムかはみ出てしまう。

このとき中央エレメントの面積比か小さいと、ビームが
光検出器からはみ出したとき周辺エレメントへの入射光
間が少なくなるため、ビーム径の増大に応じて単調減少
するはずの差信号Ｂ−Ａが増加することがある。これに
より他方の光検出器の出力信号から得た差信号ＢＡとの
大小関係が入替わり、焦点誤差信号の極性が反転するの
である。

（発明が解決しようとする課題） このように従来のビームサイズ法による焦点誤差検出装
置では、フォーカシングサーボの引込み範囲両端部で焦
点誤差信号の極性反転か生じ、安定したフォーカシング
サーボかできないという問題かあった。

この発明はビームサイズ法による焦点誤差検出において
、フォーカシングサーボの引込み範囲両端部で焦点誤差
信号の極性反転が生じない焦点誤差検出装置を提供する
ことを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明においては、光ディスクからの反射光を集光レ
ンズを介して第１及び第２の光路に分岐させ、第１の光
路−１−の集光レンズの焦点位置前方及び第２の光路」
二の集光レンズの焦点位置後方にそれぞれ第１及び第２
の光検出器を配置し、第１及び第２の光検出器の出力信
号を演算手段に導いて、光ディスクに対する対物レンズ
の焦点位置の相対誤差を示す焦点誤差信号を生成する場
合、第１及び第２の光検出器にそれぞれ入射する反射光
の全光量に対応する信号に対する、反射光のビームサイ
ズに応じた信号の相対値をそれぞれ求め、両相対価の差
の信号を焦点誤差信号として出力するようにしたもので
ある。

より具体的には、例えば第１及び第２の光検出器は同心
固状に２分割され、演算手段は第１及び第２の光検出器
の周辺部及び中央部の出力信号をＡＢとし、たとき、前
記相対値として（＋３−Ａ｝／（Ａ−１−Ｂ）を求める
。

また、他の例によれば第１及び第２の光検出器はそれぞ
れ所定方向に３分割され、演算手段は第１及び第２の光
検出器の両側部の出力信号をＡ。

Ｃとし、中央部の出力信号をＢとしたとぎ、前記相対値
として（Ｂ−（Ａ＋Ｃ）｝／　（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）を求める
。

（作　用） ２つの光検出器を集光レンスの焦点位置からほぼ等距離
の位置に配置しておけは、光ディスクに対する対物レン
ズの焦点位置の相対誤差が小さい合焦点付近ではそれぞ
れに入射する反射光のビムサイスはほぼ等しいので、焦
点誤差信号のレベルは小さい。光ディスクに対する対物
レンズの焦点位置の関係が合焦点からずれてゆくと、２
つの光検出器にそれぞれ入射する反射光のビームサイズ
は、そのずれの方向に応じて一方では増加し、他方では
減少するので、焦点誤差信号のレベルが大きくなる。

ここで、この発明において演算手段により得られる前記
相対値（Ｂ−Ａ｝／　（Ａ＋Ｂ）、　　［Ｂ（Ａ　＋　
Ｃ）　ｌ　／　（Ａ　＋　Ｂ　＋　Ｃ）を変形すると、
２　ｔＢ／　（Ａ＋Ｂ））−１，２ｔＢ／　（Ａ＋Ｂ＋
Ｃ）ｌ−１となる。これらの式の第１項に注目すると、
ビームサイズが大きくなるに従って、すなわち光の検出
器に入射する部分の強度分布が−様な分布に近付くにつ
れて、光検出器の全入射光量に対する中央部への入射光
量の割合は単調に減少することにより、前記相対値も減
少することかわかる。従って、２つの光検出器の出力信
号についての前記相対値の差をとって得られた焦点誤差
信号は、フォーカシングサーボの引込み範囲両端部で極
性反転を生しない。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図はこの発明の一実施例に係る焦点誤差検出装置を
適用した光磁気ディスク装置の要部の構成を示したもの
である。同図において、光源１は例えば半導体レーザで
あり、ここから出射された光ビームはコリメートレンズ
２により平行光にされた後、２つのビーム整形プリズム
３，４により整形され、ビームスプリッタ５及び対物レ
ンズ６を経て光ディスク７の記録面上に集束照射される
。

光ディスク７は光ビームにより情報の記録・再生か可能
で、場合によってはさらに消去も可能な媒体であり、こ
の例では光磁気ディスクか用いられる。

光ディスク７の記録面から反射された反射光は、対物レ
ンズ６を入射ビームと逆方向に通った後、ビームスプリ
ッタ５により反射されて入射ビームと分離される。ビー
ムスプリッタ５により入射ビムと分離された複数の反射
光は、後述する情報信号の差動検出を効率的に行なうた
めに　１７２波長板８により偏光軸か４５°回転された
後、集光レンズ９に入射する。集光レンズ９を出たビー
ムは、偏光ビームスプリッタ１０により偏光成分か分離
され、第１及び第２の光路１１，１２に分岐される。

第１の光路］１にには集光レンス９の焦点位置前方で、
焦点位置から所定距離ｄの位置に第１の光検出器１３が
配置され、第２の光路１２−１−には集光レンズ９の焦
点位置後方で、焦点位置から同しく距離ｄの位置に第２
の光検出器１４が配置されている。光検出器１３．１４
からの出力信号は演算回路１５に入力され、再生情報信
号と焦点誤差信号が演算により求められる。

演算回路］５から出力される焦点誤差信号は、アクチュ
エータトライバ１６に供給される。アクチュエータドラ
イバ］６は、焦点誤差信号に基ついて対物レンス６を光
軸方向に移動さぜる。これにより光ディスク７の記録面
に対する対物レンズ６の焦点位置の相対誤差、すなわち
焦点誤差か捕正される。

なお、実際の装置ではトラッキングサーホ系その他も必
要となるか、この発明の要旨には直接関係ないため第１
図では省略している。

第２図に光検出器１：３．１４の構成例を示す。

同図（ａ）は同心固状に分割された２分割光検出器であ
り、ビーム周辺部を主として受光する周辺エレメント２
］と、ビーム中心部を受光する中央エレメント２２から
なっている。また、同図（ｂ）は所定方向に短冊状に分
割された３分割光検出器であり、両側ニレメン１−２３
．２５と中央エレメント２４からなっている。

第３図は演算回路１５の情報信号及び焦点誤差信号の生
成に関する部分の構成例を示したもので、光検出器１．
３．１４か第２図（ａ）に示した２分割光検出器の場合
の例である。光検出器１３．１４の周辺エレメント２１
の出力信号をＡ１中央エレメント２２の出力信号をＢと
したとき、第１の光検出器１Ｂにおける出力信号Ａ、Ｂ
はＢ　−Ａの演算を行なう減３′１回路３１と、Ａ　−
１−Ｂの演算を行な］２ う加算回路３２に人力され、さらに加算回路３１及び減
算回路３２の出力信号は除算回路３５に入力され、Ｆ＋
　−（Ｂ−Ａ｝／　（Ａ＋Ｂ）　、すなわち光検出器１
３に入射する反射光の全光量に対応する信号（Ａ＋Ｂ）
に対する、反射光のビームサイズに応じた信号（Ｂ−Ａ
）の相対値か演算される。第２の光検出器１Ｂにおける
出力信号Ａ、　　Ｂも同様に、１３−Ａの演算を行なう
減算回路３３と、Ａ＋Ｂの演算を行なう加算回路３４に
入力され、さらに加算回路３３及び減算回路３４の出力
信号は除算回路３６に入力され、Ｆ２＝　（Ｂ−Ａ｝／
（Ａ＋Ｂ）なる相対値が演算される。そして、除算回路
３５．３６の出力信号Ｆ、、Ｆ２は減算回路３７に入力
され、焦点誤差信号Ｆ、−Ｆ２が生成される。一方、加
算回路３２．３４の出力信号は加算回路３８によって加
算されることにより、再生情報信号か生成される。

第４図は（ａ）及び（ｂ）は焦点誤差に対する信号Ｆ１
．Ｆ２及び焦点誤差信号Ｐ　Ｉ　　Ｆ　２の変化をそれ
ぞれ示したものである。焦点誤差とは光デイスフ７に対
する対物レンス６の焦点位置の相対誤差であり、＋は光
ディスク７に対して対物レンズ６の焦点位置か近づく方
向、−は遠さかる方向にそれぞれ対応し５ている。第４
図（ｂ）に示すように焦点誤差信号Ｆ、−Ｆ２は焦点誤
差のずれの方向に応じた極性とずれの大きさに応じたレ
ベルを持つから、この信号を用いて焦点誤差の補正を行
なうことかできる。

ここで、第４図（ａ）を見ると、従来技術の場合の第５
図（ａ）で見られたようなデイフォーカス時のビームの
広がりにより光検出器からビームがはみ出ることに起因
する信号Ｆ、、ｌ”２の増加かなく、信号Ｆ１．Ｆ２は
焦点誤差の増加に伴ない単調減少する。この理由は次の
ように説明できる。

本実施例の場合、Ｆ、（Ｆ２）の式は（Ｂ−Ａ｝／　（
Ａ＋Ｂ）＝２　｛Ｂ／　（Ａ＋Ｂ）ｌ　−１のように変
形される。従って、焦点誤差の増加によるビームサイズ
の広かりに伴ない、光検出器１３（１４）の全入射光量
（Ａ＋Ｂに対応する）に対する中央エレメント２２への
入射光ｍ（Ｂに対応する）の割合Ｂ／　（Ａ＋Ｂ）　、
すなわち」−の式の第１項が単調減少することにより、
信号Ｆ１Ｆ２も単調減少するのである。

従って、信号Ｆ、、Ｆ２の差をとることにより得られる
第４図（１））に示す焦点誤差信号Ｆ１Ｆ２は、第５図
（１］）に見られたようなフォーカシングサーホの引込
み範囲両端部で極性反転を生じることがなく、安定なフ
ォーカシングサーボを可能とする。

一方、光検出器１３．１４が第２図（ｂ）に示した３分
割光検出器の場合は、両側ニレメンｌ−２３。

２５の出力信号をＡ、Ｃとし、中央エレメント２４の出
力信号をＢとしたとき、演算回路１５において光検出器
１’３．１４の各々の出力信号についてＦ、（Ｆ２）　
−１Ｂ−（Ａ−４−Ｃ）ｌ　／　（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）なる相
対値を求め、その後Ｆ、−Ｆ２を求めればよい。その場
合の信号Ｆ１．Ｆ２及び焦点誤差信号Ｆ、−Ｆ２の特性
は、第４図と同様である。

［発明の効果］ この発明によれは、ビームサイス法において焦点誤差を
検出する場合、フォーカシングサーボの引込み範囲両端
部での焦点誤差信号の極性反転かなく、光量変動等に対
しても安定な焦点誤差検出か可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る光ディスク装置の構
成図、第２図は同実施例における光検出器の構成を示す
図、第３図は同実施例における演算回路の（１′４成を
示す図、第４図は同実施例における焦点誤差検出特性を
示す図、第５図は従来の技術における焦点誤差検出特性
を示す図である。 １　・光源、２・コリメートレンス、３４・・ビム整形
プリズム、５　ビームスプリッタ、６　対物レンズ、７
．光ディスク、８・　１／２波長板、９　・集光レンズ
、１０　・偏光ビームスプリッタ、１１，１．２・・・
第１及び第２の光路、１３゜］４・第１及び第２の光検
出器、］５・・・演算回路、］６・アクチュエータドラ
イバ　１７　対物しンズアクチユエータ、２１・周辺エ
レメント、２２・・・中央ニレメンｌ−１２３，２４・
・両側ニレメンＩ・、２５・・中央エレメント、３１．
３３゜３７・減算回路、３２，３４．３８・・・加算回
路、３５．３６・・除算回路。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 ＋埴 十刊已

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ビームを対物レンズにより光ディスク上に照射
   し、情報の記録及び再生を行なう光ディスク装置におけ
   る焦点誤差検出装置において、前記光ディスクからの反
   射光を集光する集光レンズと、 この集光レンズを通過した反射光を第１及び第２の光路
   に分岐する手段と、 第１の光路上の前記集光レンズの焦点位置前方及び第２
   の光路上の前記集光レンズの焦点位置後方にそれぞれ配
   置され、且つそれぞれが複数に分割された第１及び第２
   の光検出器と、 これら第１及び第２の光検出器の出力信号から演算によ
   り前記光ディスクの記録面に対する前記対物レンズの焦
   点位置の相対誤差を示す焦点誤差信号を得る演算手段と
   を備え、 前記演算手段は、前記第１及び第２の光検出器にそれぞ
   れ入射する反射光の全光量に対応する信号に対する、反
   射光のビームサイズに応じた信号の相対値をそれぞれ求
   め、両相対値の差の信号を前記焦点誤差信号として出力
   することを特徴とする焦点誤差検出装置。
2. （２）前記第１及び第２の光検出器は同心円状に２分割
   され、前記演算手段は第１及び第２の光検出器の周辺部
   及び中央部の出力信号をＡ、Ｂとしたとき、前記相対値
   として（Ｂ−Ａ）／（Ａ＋Ｂ）を求めることを特徴とす
   る請求項１記載の焦点誤差検出装置。
3. （３）前記第１及び第２の光検出器はそれぞれ所定方向
   に３分割され、前記演算手段は第１及び第２の光検出器
   の両側部の出力信号をＡ、Ｃとし、中央部の出力信号を
   Ｂとしたとき、前記相対値として｛Ｂ−（Ａ＋Ｃ）｝／
   （Ａ＋Ｂ＋Ｃ）を求めることを特徴とする請求項１記載
   の焦点誤差検出装置。