JPH05258320A - Method for detecting out-of-focus and optical information processor using same - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To detect out-of-focus from a reflected beam intensity by changing the driving frequency of an acoustooptical device imparting astigmatism to a luminous flux, changing the shape of a light spot on a medium and scanning the light spot in the direction perpendicular to a track. CONSTITUTION:A control signal Sa increasing/decreasing the driving frequency of the acoustooptical device 104 is generated intermittently by a timing circuit 812. The control signal T1 becomes a low level once while the frequency is increased and a converged beam is incident on and a modulation amount at that time is sampled by a sample-hold 804 and held thereafter. Then the modulation amount at that time is sampled similarly by the sample-hold 806 and held thereafter while the frequency is decreased and a diffused beam is incident on. When the sample-holds 804, 806 are returned to a holding state, then the sample-hold 808 becomes a sampling state once by the control signal T3 and the output of a differential amplifier 810 is sampled and held thereafter and outputted as an out-of-focus signal.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、焦点ずれ検出方法に係
り、特に光ディスクなどの光学的情報処理装置の光ヘッ
ドに用いる焦点ずれ検出方法及びそれを用いた光ディス
ク装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a defocus detecting method, and more particularly to a defocus detecting method used for an optical head of an optical information processing apparatus such as an optical disk and an optical disk apparatus using the same.

【０００２】[0002]

【従来の技術】高記録密度の回転記録媒体にデータを記
録，再生する、または消去可能に構成した情報記憶装置
として光ディスク記憶装置が開発されている。2. Description of the Related Art An optical disk storage device has been developed as an information storage device capable of recording, reproducing or erasing data on a high recording density rotary recording medium.

【０００３】回転記録媒体である光ディスクには、同心
円状またはスパイラル状に一定のピッチで多数のトラッ
クが設けられ、これらのトラック上にはデータが記録さ
れている。データを再生，消去したりあるいは記録する
場合、データが記録されている、あるいはこれからデー
タを記録しようとするトラックを選択するシーク動作
（アクセス動作）が必要である。An optical disc, which is a rotary recording medium, is provided with a large number of tracks in a concentric or spiral pattern at a constant pitch, and data is recorded on these tracks. When reproducing, erasing or recording data, a seek operation (access operation) for selecting a track on which data is recorded or from which data is to be recorded is required.

【０００４】このシーク動作を高速に行うために、光ス
ポットの精位置決め機構として、機械的可動部をもたな
い音響光学素子を用いた例がある。係る記憶装置につい
ては、特開平2−168435 号に記載されている。In order to perform this seek operation at high speed, there is an example in which an acousto-optic element having no mechanically movable portion is used as a precise positioning mechanism for a light spot. Such a storage device is described in JP-A-2-168435.

【０００５】また、レーザ光によってデータの記録，再
生，消去を行うためには、レーザ光は記録媒体上に焦点
を結んでいなければならず、例えば光ディスク記憶装置
では、焦点ずれ信号を検出し、この信号で焦点移動機構
を駆動することにより合焦点状態を保つようにしてい
る。In addition, in order to record, reproduce, and erase data with laser light, the laser light must be focused on the recording medium. For example, in an optical disk storage device, a defocus signal is detected. By driving the focus moving mechanism with this signal, the focused state is maintained.

【０００６】従来の焦点ずれの検出方法では、焦点ずれ
による反射光束の光量分布のアンバランスをなんらかの
方法で検出していた。例えば、前記特開平2−168435 号
に記載されているように、ディスクからの反射光束を凸
レンズで集光し、集光された光の焦点の前後にディテク
タを配置して検出信号の差動を取るもの、あるいは特公
昭54−41883 号に記載されているように、ディスクから
の反射光束に非点収差素子により非点収差を与え、２つ
の焦線のほぼ中央の最小錯乱円位置で光束が円形になる
ことを分割ディテクタにより検出する方法、などがあ
る。In the conventional defocus detection method, the unbalance of the light quantity distribution of the reflected light flux due to the defocus is detected by some method. For example, as described in JP-A-2-168435, the reflected light flux from the disk is condensed by a convex lens, and detectors are arranged in front of and behind the focal point of the condensed light to make the detection signal differential. As described in Japanese Patent Publication No. 54-41883, astigmatism is applied to the reflected light beam from the disc by an astigmatism element, and the light beam is generated at the position of the minimum circle of confusion about the center of the two focal lines. There is a method of detecting a circular shape by a split detector.

【０００７】どちらの焦点ずれ検出方法も、焦点合わせ
の目標点を設定するにあたっては、データ信号などの最
大になる点、または光源に戻ってくる反射光量が最大に
なる点、を焦点合わせ系とは別の測定系によって検出
し、ディテクタの位置を調整することにより、焦点ずれ
検出信号の零点（焦点合わせの目標点）を設定してい
た。In either of the defocus detection methods, when setting a target point for focusing, the point where the data signal or the like becomes maximum, or the point where the amount of reflected light returning to the light source becomes maximum is called a focusing system. Has detected it by another measurement system and adjusted the position of the detector to set the zero point (focusing target point) of the defocus detection signal.

【０００８】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上記焦点ずれ検出方法
では、焦点合わせの目標点を設定するために別の測定系
を必要とするので、焦点ずれを検出するために光学部品
の数が多くなったり、焦点ずれ検出系のスペ−スが必要
となり、光ヘッドの小型化には不利であった。In the above-mentioned defocus detection method, another measuring system is required to set a target point for focusing, so that the number of optical components for detecting defocus increases. In addition, a space for the defocus detection system is required, which is disadvantageous for downsizing the optical head.

【０００９】また、焦点合わせの目標点の設定にあた
り、別の測定系の信号を基準にしているため、目標点に
誤差が含まれるという問題があった。Further, in setting the target point for focusing, since a signal of another measuring system is used as a reference, there is a problem that the target point includes an error.

【００１０】さらに、温度変化，経時変化などによって
光学部品の取付け位置がずれたり、ディスクが傾いてい
たりすると、ディテクタ上の光束位置がずれるため、光
量分布のアンバランスが生じ焦点ずれ信号の零点の位置
と焦点合わせの目標点がずれてしまう、という問題があ
った。Further, if the mounting position of the optical component is displaced or the disc is tilted due to a temperature change, a temporal change, etc., the light beam position on the detector is displaced, so that an imbalance of the light quantity distribution occurs and a zero point of the defocus signal occurs. There was a problem that the position and the target point for focusing were misaligned.

【００１１】本発明の目的は、以上のような問題点に対
して、焦点ずれ検出信号にオフセットが生じない焦点合
わせの目標を自己調整できる焦点ずれ検出方法及びそれ
を用いた光ディスク装置を提供することにある。In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a defocus detection method capable of self-adjusting a focusing target without causing an offset in a defocus detection signal, and an optical disc apparatus using the defocus detection method. Especially.

【００１２】本発明の他の目的は、上述の焦点ずれ検出
方法に加えて、トラッキングずれ信号を検出する光ディ
スク装置を提供することにある。Another object of the present invention is to provide an optical disc device for detecting a tracking shift signal, in addition to the above-described focus shift detection method.

【００１３】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明では、光スポット
の精位置決め機構に用いられている音響光学素子を用
い、焦点ずれ信号の検出も行うものである。In the present invention, an acousto-optic device used in a fine positioning mechanism for a light spot is used to detect a defocus signal.

【００１４】具体的には、光源からの光路中に光を変調
する手段、例えば、音響光学素子を備え、該音響光学素
子の駆動信号の周波数を変化させることで、媒体面上に
絞り込む光束に非点収差を与え、該媒体面上の光スポッ
ト形状を変化させるとともに、前記光スポットを媒体の
トラックに対して略直角方向に走査させることにより達
成される。Specifically, a means for modulating light in the optical path from the light source, for example, an acousto-optical element is provided, and the frequency of the drive signal of the acousto-optical element is changed so that the luminous flux is narrowed down on the medium surface. This is achieved by imparting astigmatism, changing the shape of the light spot on the surface of the medium, and scanning the light spot in a direction substantially perpendicular to the track of the medium.

【００１５】[0015]

【作用】音響光学素子は、特開平2−168435 号に述べら
れているように、結晶中を伝わる音波により屈折率の粗
密が生じ、光が回折されることを利用して光を高速に偏
向させるものである。音響光学素子としては、バルク状
の結晶のものでも良いし、また結晶表面を伝わる表面弾
性波を利用した薄膜状のものでも良い。As described in Japanese Patent Laid-Open No. 2-168435, the acousto-optic element deflects light at a high speed by utilizing the fact that the sound waves transmitted through the crystal cause the refractive index to be dense and dense and the light to be diffracted. It is what makes them. The acousto-optic element may be a bulk crystal element or a thin film element utilizing surface acoustic waves transmitted on the crystal surface.

【００１６】音響光学素子は、通常数十ＭＨｚ〜数百Ｍ
Ｈｚの周波数で駆動されているが、この駆動周波数を変
化させることにより光束に非点収差を与えることができ
る。周波数を上げるか下げるかによって、非点を与えら
れた軸の焦線を、もとの焦点位置から両方向に動かすこ
とができる。合焦点状態にあった位置において非点収差
を与えられると、光スポットの形状は楕円に変化する。The acousto-optic device is usually several tens of MHz to several hundreds of M
It is driven at a frequency of Hz, but astigmatism can be given to the light flux by changing the driving frequency. By increasing or decreasing the frequency, the astigmatic axis focal line can be moved in both directions from the original focus position. When astigmatism is given at the position in the focused state, the shape of the light spot changes to an ellipse.

【００１７】本発明の実施例では、音響光学素子の駆動
周波数を変化させ、光束に非点収差を与えることにより
媒体上の光スポットの形状を変化させ、かつ媒体のトラ
ックに対して略直角方向に光スポットを走査させること
により、焦点ずれ信号を検出する。In the embodiment of the present invention, the driving frequency of the acousto-optic element is changed to give astigmatism to the light beam to change the shape of the light spot on the medium, and the direction of the light beam is substantially perpendicular to the track of the medium. The defocus signal is detected by scanning the light spot on.

【００１８】図３（ｂ）（ｃ）に示すように、音響光学
素子の駆動周波数（ｆｒ）を変化させると、結晶内で屈
折率の粗密分布の間隔が変化する。そのため、入射した
平行光は収束光あるいは拡散光となって出射される。ま
たその時の出射方向は、同図に示したように変化する。
ただし、紙面に垂直な方向については、出射光も平行光
のままである。As shown in FIGS. 3B and 3C, when the driving frequency (fr) of the acoustooptic device is changed, the interval of the density distribution of the refractive index is changed in the crystal. Therefore, the incident parallel light is emitted as convergent light or diffused light. Further, the emission direction at that time changes as shown in FIG.
However, in the direction perpendicular to the paper surface, the emitted light remains parallel light.

【００１９】音響光学素子による収束光、又は発散光が
入射するため、レンズの焦点位置において非点収差が生
じ、レンズの焦点距離の位置付近の光束の断面形状は、
図４に示すように、位置により円から楕円に変化する。
このことは、ディテクタへの絞り込みレンズについても
同様である。Since convergent light or divergent light from the acousto-optic element is incident, astigmatism occurs at the focal position of the lens, and the cross-sectional shape of the light flux near the focal length position of the lens is
As shown in FIG. 4, the position changes from a circle to an ellipse.
This also applies to the lens for narrowing down the detector.

【００２０】非点収差による焦線の移動量が同じ場合、
収束光が入射しても拡散光が入射しても、レンズの焦点
距離の位置における楕円の形状は同じである。しかしな
がら、焦点距離の位置からずれている場合、光スポット
の形状は収束光か拡散光かによって異なる。When the amount of movement of the focal line due to astigmatism is the same,
The shape of the ellipse at the focal length position of the lens is the same whether the convergent light or the diffused light is incident. However, when deviating from the position of the focal length, the shape of the light spot differs depending on whether it is convergent light or diffused light.

【００２１】図６に、形状の違う光スポットが媒体上の
トラックを横断したときの反射光の強度の様子を示す。
トラックに直行する方向の径が小さいほど、反射光強度
はトラックにより大きな変調を受ける。逆にこの反射光
強度の変調量をみることにより光スポットの形状の違い
を検出することができるのである。FIG. 6 shows the intensity of reflected light when a light spot having a different shape crosses a track on the medium.
The smaller the diameter in the direction perpendicular to the track, the more the reflected light intensity is modulated by the track. On the contrary, the difference in the shape of the light spot can be detected by checking the modulation amount of the reflected light intensity.

【００２２】本発明の第１の実施例では、図４に示すよ
うに非点収差を持った光束を媒体上に絞り込み、合焦点
の時と焦点ずれを起こした時との光スポット形状の違い
を反射光強度の変調度から検出し、焦点ずれ信号を得
る。In the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 4, a light beam having an astigmatism is focused on a medium, and the difference in the shape of the light spot between the time of focusing and the time of defocusing occurs. Is detected from the modulation degree of the reflected light intensity, and a defocus signal is obtained.

【００２３】本発明の第２の実施例では、特開平2−168
435 号に述べられている音響光学素子により光スポット
をウォブリングさせてトラックずれ信号を検出する手法
を第１の実施例と組み合わせて、時分割で焦点ずれ信号
とトラックずれ信号を検出することができる。In the second embodiment of the present invention, Japanese Patent Laid-Open No. 2-168 is used.
The method of wobbling the light spot by the acousto-optic device described in No. 435 to detect the track deviation signal can be combined with the first embodiment to detect the defocus signal and the track deviation signal by time division. ..

【００２４】[0024]

【実施例】以下、本発明の実施例を図１から図１２を用
いて説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 12.

【００２５】図１は、本発明を用いた光ディスク装置の
構成である。半導体レーザ１００からの出射光は、コリ
メートレンズ１０２で平行な光ビームになり、音響光学
素子１０４にはいる。音響光学素子１０４は、バルク状
の結晶のものでもよいし、また結晶表面を伝わる表面弾
性波を利用した薄膜状のものでも良い。音響光学素子１
０４で微少に偏向された光束は、ビームスプリッタ１０
６にはいる。ビームスプリッタ１０６を出た光ビームは
立ち上げミラー１１０で反射され、絞り込みレンズ１１
２を通り光ディスク１１６へと照射され、光ディスク１
１６上に光スポットを結ぶ。この光スポットは先述の音
響光学素子１０４によりトラッキング方向に微少に移動
させることができる。また、絞り込みレンズ１１２は焦
点アクチュエータ１１４により駆動され、光スポットが
ディスク１１６上に焦点を結ぶように制御される。光デ
ィスク１１６により反射された光は、再び絞り込みレン
ズ１１２，立ち上げミラー１１０を通る。ビームスプリ
ッタ１０６で反射された光ビームは集光レンズ１２０に
よりディテクタ１２２上に絞り込まれる。これらの部品
を含む光ヘッド１０８は、コースアクチュエータ１１８
によりディスク半径方向に移動させることができる。FIG. 1 shows the configuration of an optical disk device using the present invention. The light emitted from the semiconductor laser 100 becomes a parallel light beam by the collimator lens 102 and enters the acousto-optic element 104. The acousto-optic element 104 may be a bulk crystal, or may be a thin film shape utilizing surface acoustic waves propagating on the crystal surface. Acousto-optic element 1
The light beam slightly deflected by 04 is reflected by the beam splitter 10
Enter 6 The light beam emitted from the beam splitter 106 is reflected by the rising mirror 110, and the focusing lens 11
It is irradiated onto the optical disc 116 through the optical disc 1 and the optical disc 1
Connect the light spot on 16. This light spot can be slightly moved in the tracking direction by the acoustooptic device 104 described above. Further, the focusing lens 112 is driven by the focus actuator 114, and is controlled so that the light spot is focused on the disk 116. The light reflected by the optical disk 116 passes through the focusing lens 112 and the rising mirror 110 again. The light beam reflected by the beam splitter 106 is focused on the detector 122 by the condenser lens 120. The optical head 108 including these parts has a coarse actuator 118.
Can be moved in the disk radial direction.

【００２６】ディテクタ１２２に絞り込まれた光スポッ
トから、光スポット制御信号検出回路１２４で焦点ずれ
信号，トラックずれ信号，データ信号が検出される。こ
れらの信号は制御回路１２６に入り、焦点アクチュエー
タ駆動信号Ｓｆ，音響光学素子駆動信号ＳａおよびＳ
ｔ，コースアクチュエータ駆動信号Ｓｃが作られる。お
のおのの信号は、焦点アクチュエータ駆動回路１３０，
音響光学素子駆動回路１２８およびコースアクチュエー
タ駆動回路１３２を通し、焦点アクチュエータ１１４，
音響光学素子１０４及びコースアクチュエータ１１８を
駆動する。From the light spot narrowed down by the detector 122, a light spot control signal detection circuit 124 detects a focus shift signal, a track shift signal, and a data signal. These signals enter the control circuit 126, and the focus actuator drive signal Sf and the acousto-optic element drive signals Sa and S are input.
t, the course actuator drive signal Sc is generated. Each signal is a focus actuator drive circuit 130,
Through the acousto-optic element drive circuit 128 and the coarse actuator drive circuit 132, the focus actuator 114,
The acousto-optic element 104 and the coarse actuator 118 are driven.

【００２７】図２に、音響光学素子１０４の動作原理を
示す。透明な媒質中を圧電トランスデューサ２００によ
って発生する超音波を伝播させると、媒質の光弾性効果
により、その超音波の粗密波が屈折率の周期的変化をも
たらす。この屈折率の変化は、入射した光に対して位相
格子の役目を果たし、光は回折する。超音波の周波数を
ｆｒ，超音波の伝播速度をｖ、またレーザ光の波長をλ
とすると、回折角θは次式で現される。FIG. 2 shows the operating principle of the acousto-optic device 104. When an ultrasonic wave generated by the piezoelectric transducer 200 is propagated through a transparent medium, the compression wave of the ultrasonic wave causes a periodic change in the refractive index due to the photoelastic effect of the medium. This change in the refractive index acts as a phase grating for the incident light, and the light is diffracted. The frequency of the ultrasonic wave is fr, the propagation velocity of the ultrasonic wave is v, and the wavelength of the laser light is λ.
Then, the diffraction angle θ is expressed by the following equation.

【００２８】 θ＝ｆｒ・λ／ｖ …(数１) 通常、超音波の伝播速度ｖ及びレーザ光の波長λは一定
なので、駆動周波数と回折角は比例する。また、駆動周
波数を変えることにより回折角を変化させることがで
き、すなわち光の偏向角を変化させることができる。Θ = fr · λ / v (Equation 1) Usually, since the propagation velocity v of the ultrasonic wave and the wavelength λ of the laser light are constant, the drive frequency is proportional to the diffraction angle. Further, the diffraction angle can be changed by changing the driving frequency, that is, the deflection angle of light can be changed.

【００２９】音響光学素子１０４の駆動周波数を変化さ
せたときの様子を図３に示す。駆動周波数（ｆｒ）が高
くなるにつれ、粗密分布の間隔は狭くなり、偏向角は大
きくなる。FIG. 3 shows how the driving frequency of the acousto-optic element 104 is changed. As the driving frequency (fr) becomes higher, the interval of the density distribution becomes narrower and the deflection angle becomes larger.

【００３０】図３（ａ）に示すように、駆動周波数をス
テップ状に変化させた場合、レーザビームの出射角は同
様にステップ状に変化する。As shown in FIG. 3A, when the driving frequency is changed stepwise, the emission angle of the laser beam also changes stepwise.

【００３１】図３（ｂ）に示すように、駆動周波数を上
げて行く場合、結晶中の音波の伝播に時間がかかるた
め、圧電トランスデューサ２００に近いほど粗密分布の
間隔は狭く、偏向角は大きくなる。そのため、入射した
平行なレーザビームは、収束光となって出射される。ま
た、この時レーザビームの出射角は時間と共に大きくな
り、矢印３００に示すように走査させることができる。As shown in FIG. 3B, when the driving frequency is increased, it takes time for the sound waves to propagate through the crystal. Therefore, the closer to the piezoelectric transducer 200, the narrower the distribution interval and the larger the deflection angle. Become. Therefore, the incident parallel laser beam is emitted as convergent light. At this time, the emission angle of the laser beam increases with time, and the laser beam can be scanned as shown by an arrow 300.

【００３２】この場合でも、紙面に垂直な方向に関して
は平行光のままである。したがって、この出射光は焦線
を結ぶ。超音波の周波数をｆ，超音波の伝播速度をｖ、
またレーザ光の波長をλとすると、音響光学素子１０４
の位置を基準としたときの焦線の位置ｘｒは近似的に次
式で現される。Even in this case, parallel light remains as it is in the direction perpendicular to the paper surface. Therefore, this emitted light forms a focal line. The frequency of the ultrasonic wave is f, the propagation speed of the ultrasonic wave is v,
If the wavelength of the laser light is λ, then the acousto-optic device 104
The focal line position xr based on the position of is approximately expressed by the following equation.

【００３３】 ｘｒ＝ｖ²／λ／(ｄｆ／ｄｔ) …(数２) 駆動周波数を下げて行く場合を図３（ｃ）に示す。図３
（ｂ）とは逆に、圧電トランスデューサ２００に近いほ
ど粗密分布の間隔は広く、偏向角は小さくなる。そのた
め、入射した平行なレーザビームは、拡散光となって出
射される。また、この時レーザビームの出射角は時間と
共に小さくなり、矢印３０１に示すように走査させるこ
とができる。Xr = v ² / λ / (df / dt) (Equation 2) FIG. 3C shows a case where the driving frequency is lowered. Figure 3
Contrary to (b), the closer to the piezoelectric transducer 200, the wider the interval of the density distribution and the smaller the deflection angle. Therefore, the incident parallel laser beam is emitted as diffused light. At this time, the emission angle of the laser beam becomes smaller with time, and the laser beam can be scanned as shown by an arrow 301.

【００３４】この場合でも、紙面に垂直な方向に関して
は平行光のままである。超音波の周波数をｆ，超音波の
伝播速度をｖ、またレーザ光の波長をλとすると、音響
光学素子の位置を基準としたときの焦線の位置ｘｆは図
３（ｂ）（駆動周波数を上げていく場合）と同様、（数
２）式で表される。ただし、ｄｆ／ｄｔ＜０であるた
め、焦線は入射光側にある。Even in this case, the parallel light remains as it is in the direction perpendicular to the paper surface. Assuming that the frequency of the ultrasonic wave is f, the propagation velocity of the ultrasonic wave is v, and the wavelength of the laser light is λ, the position xf of the focal line with respect to the position of the acousto-optic element is shown in FIG. In the same way as (when increasing), it is expressed by the equation (2). However, since df / dt <0, the focal line is on the incident light side.

【００３５】図４に、図１における絞り込みレンズ１１
２と、レンズの焦点位置近くでの光束の断面の様子を拡
大したものを示す。なおレンズの焦点距離の位置を焦点
ずれ量０とし、レンズの焦点距離よりレンズに近い位置
を焦点ずれ量が正であるとする。FIG. 4 shows the focusing lens 11 in FIG.
2 shows an enlarged view of the cross section of the light flux near the focal position of the lens. It is assumed that the position of the focal length of the lens is 0, and that the position closer to the lens than the focal length of the lens is positive.

【００３６】図４（ａ）は、絞り込みレンズ１１２に平
行光が入射した場合の、焦点ずれ量と光束の断面の様子
を示したものである。この時焦点ずれ量０の位置で光束
は最も細くなり、その時の断面の直径ｄｆは、絞り込み
レンズ１１２の実効開口数Ｎ．Ａ．及びレーザ光の波長
λを用いて近似的に次式で表される。FIG. 4A shows the amount of defocus and the cross section of the light flux when parallel light is incident on the aperture lens 112. At this time, the light beam becomes the thinnest at the position where the defocus amount is 0, and the diameter df of the cross section at that time is the effective numerical aperture N. A. And the wavelength λ of the laser light is approximately expressed by the following equation.

【００３７】 ｄｆ＝λ／Ｎ．Ａ． …(数３) 音響光学素子の駆動周波数（ｆｒ）を、図３（ｂ）の様
に上げて行った場合の、すなわち収束光が入射した場合
の焦点ずれ量と光束の断面の様子を図４（ｂ）に示す。
紙面に垂直な方向に対しては、入射光は平行光のままな
ので、焦点（焦線）位置はレンズの焦点距離の位置のま
まである。紙面に平行な方向に対しては、音響光学素子
による収束光が入射するため、焦点（焦線）位置が絞り
込みレンズ１１２に近づく。収束光による焦点位置の移
動量ｌｃは、次式で表される。Df = λ / N. A. (Equation 3) FIG. 3B is a diagram showing a state of the defocus amount and the cross section of the light beam when the driving frequency (fr) of the acousto-optic device is increased as shown in FIG. 3B, that is, when convergent light is incident. 4 (b).
Since the incident light remains parallel to the direction perpendicular to the paper surface, the focus (focal line) position remains the focal length of the lens. In the direction parallel to the plane of the drawing, the convergent light from the acousto-optic element enters, so that the focus (focal line) position approaches the focusing lens 112. The movement amount lc of the focal position due to the convergent light is expressed by the following equation.

【００３８】 ｌｃ＝ｆｆ²／ｘｆ …(数４) ただし、ｆｆは絞り込みレンズ１１２の焦点距離、ｘｆ
は（数２）式で示したものであり、音響光学素子と絞り
込みレンズ１１２間の距離はｘｆに比べ小さいとした。Lc = ff ² / xf (Equation 4) where ff is the focal length of the focusing lens 112 and xf
Is expressed by the equation (2), and the distance between the acousto-optic element and the focusing lens 112 is smaller than xf.

【００３９】この時、光束には非点収差が生じる。光束
の断面は、焦点ずれ量０の位置で最も幅の狭い楕円とな
り、焦点ずれ量がｌｃ／２の時円となり(最小錯乱円と
言う)、焦点ずれ量がｌｃの時最も厚さの薄い楕円とな
る。さらに焦点ずれ量が増えると、幅，厚さとも増加し
大きな楕円となる。逆に焦点ずれ量が負に増加すると
き、光束断面は円になることはなく、幅，厚さとも増加
し大きな楕円となる。At this time, astigmatism occurs in the light beam. The cross section of the light flux becomes an ellipse with the narrowest width at the position where the defocus amount is 0, becomes a circle when the defocus amount is lc / 2 (called a circle of least confusion), and has the smallest thickness when the defocus amount is lc. It becomes an ellipse. When the defocus amount further increases, both the width and the thickness increase and the ellipse becomes large. On the contrary, when the defocus amount increases negatively, the cross section of the light beam does not become a circle, but the width and the thickness increase and become a large ellipse.

【００４０】焦点ずれ量０の位置において、光束の短軸
方向の径は（数３）式と変わらないが、長軸方向の径ｄ
ｆ′は次式で近似される。At the position where the amount of defocus is 0, the diameter of the light beam in the minor axis direction is the same as that of the expression (3), but the diameter d in the major axis direction.
f'is approximated by the following equation.

【００４１】 ｄｆ′＝ｆｆ・ｄaf／ｘｆ …(数５) ただし、ｆｆは絞り込みレンズ１１２の焦点距離、ｄaf
は絞り込みレンズ112の有効開口径、ｘｆは（数２）式
で示したものであり、また音響光学素子と絞り込みレン
ズ１１２間の距離はｘｆに比べ小さいとした。Df ′ = ff · daf / xf (Equation 5) where ff is the focal length of the diaphragm lens 112 and daf
Is the effective aperture diameter of the stop lens 112, xf is shown by the equation (2), and the distance between the acousto-optic element and the stop lens 112 is smaller than xf.

【００４２】音響光学素子の駆動周波数（ｆｒ）を、図
３（ｃ）の様に下げて行った場合の、すなわち拡散光が
入射した場合の焦点ずれ量と光束の断面の様子を図４
（ｃ）に示す。紙面に垂直な方向に対しては、入射光は
平行光のままなので、焦点（焦線）位置はレンズの焦点
距離の位置のままである。紙面に平行な方向に対して
は、音響光学素子による拡散光が入射するため、焦点
（焦線）位置が絞り込みレンズ１１２から遠ざかる。拡
散光による焦点位置の移動量ｌｄは、次式で表される。FIG. 4 shows the defocus amount and the cross section of the light beam when the driving frequency (fr) of the acousto-optical element is lowered as shown in FIG. 3C, that is, when diffused light is incident.
It shows in (c). Since the incident light remains parallel to the direction perpendicular to the paper surface, the focus (focal line) position remains the focal length of the lens. Since the diffused light from the acousto-optic element is incident in the direction parallel to the paper surface, the focus (focal line) position moves away from the focusing lens 112. The movement amount ld of the focus position due to the diffused light is expressed by the following equation.

【００４３】 ｌｄ＝ｆｆ²／ｘｆ …(数６) ただし、ｆｆは絞り込みレンズ１１２の焦点距離、ｘｆ
は（数２）式で示したものであり、音響光学素子と絞り
込みレンズ１１２間の距離はｘｆに比べ小さいとした。Ld = ff ² / xf (Equation 6) where ff is the focal length of the focusing lens 112 and xf
Is expressed by the equation (2), and the distance between the acousto-optic element and the focusing lens 112 is smaller than xf.

【００４４】この時、光束には非点収差が生じる。光束
の断面は、焦点ずれ量０の位置で最も幅の狭い楕円とな
り、焦点ずれ量がｌｄ／２の時円となり(最小錯乱円と
言う)、焦点ずれ量がｌｄの時最も厚さの薄い楕円とな
る。さらに焦点ずれ量が負の方向に増えると、幅，厚さ
とも増加し大きな楕円となる。逆に焦点ずれ量が正に増
加するとき、光束断面は円になることはなく、幅，厚さ
とも増加し大きな楕円となる。At this time, astigmatism occurs in the light beam. The cross section of the light flux becomes an ellipse with the narrowest width at the position of defocus amount 0, becomes a circle when the defocus amount is ld / 2 (called a circle of least confusion), and is thinnest when the defocus amount is ld. It becomes an ellipse. When the defocus amount further increases in the negative direction, both the width and the thickness increase, resulting in a large ellipse. On the contrary, when the amount of defocus increases positively, the cross section of the light beam does not become a circle, but the width and the thickness increase and become a large ellipse.

【００４５】焦点ずれ量０の位置において、光束の短軸
方向の径は（数３）式と変わらないが、長軸方向の径ｄ
ｆ″は次式で近似される。At the position where the amount of defocus is 0, the diameter of the light flux in the short axis direction is the same as that of the equation (3), but the diameter d in the long axis direction.
f ″ is approximated by the following equation.

【００４６】 ｄｆ″＝｜ｆｆ・ｄaf／ｘｆ｜ …(数７) ただし、ｆｆは絞り込みレンズ１１２の焦点距離、ｄaf
は絞り込みレンズ112の有効開口径、ｘｆは（数２）式
で示したものであり、また音響光学素子と絞り込みレン
ズ１１２間の距離はｘｆに比べ小さいとした。Df ″ = | ff · daf / xf | (Equation 7) where ff is the focal length of the focusing lens 112 and daf
Is the effective aperture diameter of the stop lens 112, xf is shown by the equation (2), and the distance between the acousto-optic element and the stop lens 112 is smaller than xf.

【００４７】（数５）式と（数７）式を比べてみると、
楕円の長軸方向の径は他の定数が一定であるため｜ｘｆ
｜に反比例し、（数２）式より｜ｄｆ／ｄｔ｜に比例し
ていることがわかる。すなわち、音響光学素子の駆動周
波数を上げて行っても下げて行っても｜ｄｆ／ｄｔ｜が
同じならば、焦点ずれ量が０の位置においては、光束の
形状は同じとなる。Comparing the equations (5) and (7),
Since the other constants of the diameter of the ellipse in the long axis direction are constant, | xf
It is found that it is inversely proportional to | and that it is proportional to | df / dt | from Equation (2). That is, if | df / dt | is the same regardless of whether the driving frequency of the acousto-optical element is increased or decreased, the shape of the light beam is the same at the position where the defocus amount is 0.

【００４８】逆に焦点ずれ量が０でない位置において
は、たとえ｜ｄｆ／ｄｔ｜が同じであっても、音響光学
素子の駆動周波数を上げた時と下げた時、すなわち収束
光と拡散光を入射させたときでは、光束の断面の様子が
大きく違ってくる。この収束光と拡散光が入射した時の
光束の断面形状の違いを検出することにより、焦点ずれ
量を検出することができる。以下音響光学素子の駆動周
波数を上下させる場合、周波数の変化率｜ｄｆ／ｄｔ｜
は同じであるとする。On the contrary, at a position where the defocus amount is not 0, even if | df / dt | is the same, when the driving frequency of the acousto-optical element is increased or decreased, that is, the converged light and the diffused light are changed. The state of the cross section of the light flux changes greatly when it is made incident. The amount of defocus can be detected by detecting the difference in cross-sectional shape of the light flux when the convergent light and the diffused light are incident. Hereinafter, when the driving frequency of the acousto-optic device is increased or decreased, the frequency change rate | df / dt |
Are the same.

【００４９】図３（ｂ），図３（ｃ）に示したように、
音響光学素子の駆動周波数を上下させると、出射光は収
束光あるいは拡散光になりながら、走査させることがで
きる。走査の方向を光ディスクのトラックに略直交する
ように音響光学素子を配置しておくと、本発明の音響光
学素子をトラックずれ信号の検出及びトラッキング動作
にも用いることができる。すなわち、本発明の音響光学
素子で焦点ずれを検出しながらトラッキング動作を行う
ことができる。As shown in FIGS. 3 (b) and 3 (c),
When the driving frequency of the acousto-optic device is increased or decreased, the emitted light can be scanned while becoming convergent light or diffused light. If the acousto-optic element is arranged so that the scanning direction is substantially orthogonal to the track of the optical disc, the acousto-optic element of the present invention can be used for the detection and tracking operation of the track deviation signal. That is, the tracking operation can be performed while detecting the defocus with the acoustooptic device of the present invention.

【００５０】図５は、図４で示した収束光及び拡散光を
光ディスク媒体上に照射した場合の、光スポットの様
子，最小錯乱円の位置、および図４で説明したｌｃ，ｌ
ｄの位置での光束の断面形状を、焦点ずれ量を変化させ
て示したものである。FIG. 5 shows the state of the light spot, the position of the circle of least confusion when the converged light and the diffused light shown in FIG. 4 are irradiated onto the optical disk medium, and lc and l described in FIG.
The cross-sectional shape of the light beam at the position of d is shown by changing the defocus amount.

【００５１】図５(ａ)は焦点ずれ量が０の場合であり、
収束光入射の場合のスポット５００と拡散光入射の場合
のスポット５０２は同じ形状となる。これらの光スポッ
トは、ディスクの回転にともなって、一点鎖線で示した
ような軌跡を描く。図５(ｂ)は、焦点ずれ量が正の場
合、すなわちディスクが絞り込みレンズに近づいた場合
である。収束光入射の場合のスポット５０４は、スポッ
ト５００に比べてトラック直交方向に短くなり、円に近
づく。拡散光入射の場合のスポット５０６は、スポット
５０２と比べてトラック直交方向に長くなり、大きな楕
円となる。図５（ｃ）は、焦点ずれ量が正で、かつ図４
で示したｌｃ／２よりも大きく絞り込みレンズに近づい
た場合である。収束光入射の場合のスポット５０８は、
スポット５０４に比べてトラック直交方向にさらに短く
なり、トラック直交方向に短い楕円となる。拡散光入射
の場合のスポット５１０は、スポット５０６と比べてさ
らにトラック直交方向に長くなり、大きな楕円となる。
以上は、焦点ずれ量が正の場合を示したが、負の場合は
収束光入射と拡散光入射の場合がそれぞれ逆の変化を示
す。FIG. 5A shows the case where the amount of defocus is 0,
The spot 500 for convergent light incidence and the spot 502 for diffused light incidence have the same shape. These light spots draw a locus as shown by the alternate long and short dash line as the disc rotates. FIG. 5B shows the case where the amount of defocus is positive, that is, the disc approaches the aperture lens. The spot 504 when the convergent light is incident becomes shorter in the track orthogonal direction than the spot 500, and approaches a circle. The spot 506 when the diffused light is incident is longer in the track orthogonal direction than the spot 502 and becomes a large ellipse. FIG. 5C shows that the defocus amount is positive and
This is the case when the lens is brought closer to the diaphragm lens than lc / 2 shown in. The spot 508 in the case of convergent light incidence is
It becomes shorter in the track orthogonal direction than the spot 504, and becomes an ellipse shorter in the track orthogonal direction. The spot 510 in the case of incident diffused light is longer than the spot 506 in the direction orthogonal to the track and becomes a large ellipse.
The above shows the case where the amount of defocus is positive, but when the amount of defocus is negative, the changes are opposite in the cases of convergent light incidence and diffuse light incidence.

【００５２】図６はディスク上の光スポットが、（ａ）
トラック直交方向に短い楕円の場合、（ｂ）円の場合、
（ｃ）トラック直交方向に長い楕円の場合の、各々のス
ポットがトラックを横切った時の反射光強度の様子を示
したものである通常トラックは溝によって刻まれている
が、その場合、光スポットがトラックを横切ることによ
り、反射光は変調を受ける。変調される量は、光スポッ
トがトラック直交方向に絞られているほど大きくなる。
従って、図６（ａ）の様にトラック直交方向に短い楕円
の場合、反射光強度は大きな変調を受け、逆に図６(ｃ)
の様にトラック直交方向に長い楕円の場合、反射光強度
の変調は小さくなる。図６（ｂ）の円形スポットの場
合、図６（ａ）と図６（ｃ）の中間程度の変調を受け
る。これら光スポットの形状の違いによる変調量の差を
用いて、焦点ずれ信号を検出する。In FIG. 6, the light spot on the disk is (a).
In the case of an ellipse short in the direction orthogonal to the track, in the case of (b) circle,
(C) In the case of an ellipse that is long in the direction orthogonal to the track, it shows the state of the reflected light intensity when each spot crosses the track. Normally, the tracks are carved by grooves. Crosses the track, the reflected light is modulated. The modulation amount increases as the light spot is narrowed in the direction orthogonal to the track.
Therefore, in the case of an ellipse that is short in the track orthogonal direction as shown in FIG. 6A, the reflected light intensity undergoes a large modulation, and conversely, FIG.
When the ellipse is long in the direction orthogonal to the track as described above, the modulation of the reflected light intensity becomes small. In the case of the circular spot of FIG. 6 (b), it is subjected to the modulation of about the intermediate level between FIGS. The defocus signal is detected using the difference in the modulation amount due to the difference in the shapes of the light spots.

【００５３】通常光ディスクのトラックはスパイラル状
に刻まれているが、同心円状であってもかまわない。ま
た、トラックが刻まれた溝によって作られているとして
説明したが、同じ効果を与えるもの、たとえばトラック
方向に並べられたピット列の様なものでもかまわない。
すなわち図６に示したようなスポット形状の違いによっ
て、異なった変調量を与える様なピット列を設けておい
てもよい。Normally, the tracks of the optical disk are carved in a spiral shape, but they may be concentric. Further, although the description has been given assuming that the track is formed by the groove that is carved, it may be one that gives the same effect, for example, a pit row arranged in the track direction.
That is, it is possible to provide pit rows that give different modulation amounts depending on the difference in spot shape as shown in FIG.

【００５４】図７(ａ)は、収束光と拡散光が入射した時
の、焦点ずれ量と反射光強度の変調量の関係を示したも
のである。グラフ７００が収束光入射の場合、グラフ７
０２が拡散光入射の場合である。変調量が最大となるの
は、収束光入射の場合は焦点ずれ量が（数４）式に示し
たｌｃとなるときであり、拡散光入射の場合は(数６)式
に示したｌｄとなるときである。各々の差を取ると、図
７（ｂ）に示すように、焦点ずれ信号７０４を得ること
ができる。焦点ずれの検出範囲はｌｄからｌｃの間であ
る。ところで、ｌｃおよびｌｄは、（数４）式，（数
６）式及び(数２)式からわかるように、音響光学素子の
駆動周波数の傾きにより変化させることができるため、
焦点ずれ信号の検出範囲を可変にすることができる。す
なわち、焦点引き込み時には検出範囲を広くしておき、
一旦焦点を引き込んだ後、正確な焦点合わせが必要にな
ったときには検出範囲を狭くすることもできる。FIG. 7A shows the relationship between the defocus amount and the modulation amount of the reflected light intensity when the convergent light and the diffused light are incident. When the graph 700 is the incident convergent light, the graph 7
02 is a case where diffused light is incident. The maximum modulation amount occurs when the defocus amount is lc shown in the formula (4) in the case of convergent light incidence, and when the defocus amount is ld shown in the formula (6) in the case of diffused light incidence. It is time to become. When each difference is taken, a defocus signal 704 can be obtained as shown in FIG. The defocus detection range is between ld and lc. By the way, since lc and ld can be changed according to the inclination of the driving frequency of the acousto-optic element, as can be seen from the equations (4), (6) and (2),
The detection range of the defocus signal can be made variable. That is, when the focus is pulled in, the detection range is widened,
After the focus is once drawn, the detection range can be narrowed when accurate focusing is required.

【００５５】図８は、本発明の第１の実施例における焦
点ずれ信号を検出して、音響光学素子を制御する様子を
示すものである。FIG. 8 shows how the acousto-optic device is controlled by detecting the defocus signal in the first embodiment of the present invention.

【００５６】ディスクからの反射光はディテクタ１２２
により受光され、アンプ８００により増幅され反射光強
度信号となる。ディテクタ１２２はディスクからの反射
光全てを受ければよいから、光スポットに比べて十分大
きくしておく。こうすることにより、ディテクタ１２２
の位置合わせ，調整がほとんど不要となる。The light reflected from the disk is detected by the detector 122.
The light is received by and is amplified by the amplifier 800 to become a reflected light intensity signal. Since the detector 122 only needs to receive all the reflected light from the disc, it is made sufficiently larger than the light spot. By doing so, the detector 122
Almost no alignment or adjustment is required.

【００５７】アンプ８００からの反射光強度信号は分割
され、一方はデータの再生に用いられる。さらに他方は
エンベロープ検波回路８０２に入り、振幅の大きさ、す
なわち反射光強度信号の変調量が取り出される。タイミ
ング回路は音響光学素子104を駆動するための信号Ｓ
ａ、およびサンプルホールド８０４，８０６，８０８を
制御する信号Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を発生する。音響光学素
子駆動信号Ｓａは、トラッキング制御回路からの信号Ｓ
ｔと加算器８１４で加算され、音響光学素子駆動回路１
２８を通して音響光学素子１０４を駆動する。音響光学
素子駆動回路128は、通常ＶＣＯ(電圧駆動発振器)で構
成され、入力電圧に比例した周波数を発振する。エンベ
ロープ検波回路８０２の変調量信号から、サンプルホー
ルド８０４，８０６，８０８および差動アンプ８１０に
よって焦点ずれ信号が作られる。The reflected light intensity signal from the amplifier 800 is split, and one is used for data reproduction. Further, the other enters the envelope detection circuit 802, and the magnitude of the amplitude, that is, the modulation amount of the reflected light intensity signal is extracted. The timing circuit uses the signal S for driving the acousto-optic device 104.
a, and signals T1, T2, T3 that control sample and hold 804, 806, 808. The acousto-optic element drive signal Sa is the signal S from the tracking control circuit.
t is added by the adder 814 to obtain the acoustooptic device driving circuit 1
The acousto-optic element 104 is driven through 28. The acousto-optic element drive circuit 128 is usually composed of a VCO (voltage drive oscillator) and oscillates a frequency proportional to the input voltage. A defocus signal is generated from the modulation amount signal of the envelope detection circuit 802 by the sample and hold 804, 806, 808 and the differential amplifier 810.

【００５８】焦点ずれ信号の検出動作を詳しく説明す
る。タイミング回路８１２からの音響光学素子制御信号
Ｓａは、音響光学素子の駆動周波数を上下する制御信号
を間欠的に発生している。The operation of detecting the defocus signal will be described in detail. The acousto-optic element control signal Sa from the timing circuit 812 intermittently generates a control signal for increasing or decreasing the driving frequency of the acousto-optic element.

【００５９】駆動周波数が上がり収束光が入射している
間にＴ１が一度ローになり、サンプルホールド８０４に
よりその時の変調量がサンプルされ、その後ホールドさ
れる。以下、サンプルホールド制御信号Ｔ１，Ｔ２およ
びＴ３は、ローでサンプル，ハイでホールドするものと
する。次に、駆動周波数が下がり拡散光が入射している
間にＴ２が一度ローになり、サンプルホールド８０６に
よりその時の変調量がサンプルされ、その後ホールドさ
れる。Ｔ１，Ｔ２のサンプルするタイミングが、Ｓａの
スロープの中間点から遅れているのは、図２に示したよ
うに、音響光学素子の駆動端から光束の位置まで、波が
伝わるのに時間がかかるためである。サンプルホールド
８０４および８０６により、それぞれ収束光および拡散
光が入射した時の変調量がホールドされ、差動アンプ８
１０により焦点ずれ信号が作られる。サンプルホールド
８０４および８０６がホールド状態に戻ると、次にＴ３
によりサンプルホールド８０８が一旦サンプル状態にな
り、差動アンプ８１０の出力をサンプルし、その後ホー
ルドして焦点ずれ信号として出力する。While the drive frequency is increasing and the convergent light is incident, T1 once becomes low, the sample and hold 804 samples the modulation amount at that time, and then it is held. Hereinafter, it is assumed that the sample hold control signals T1, T2 and T3 are sampled low and held high. Next, T2 once becomes low while the drive frequency is lowered and diffused light is incident, the sample and hold 806 samples the modulation amount at that time, and then it is held. The timing of sampling of T1 and T2 is delayed from the midpoint of the slope of Sa, as shown in FIG. 2, it takes time for the wave to propagate from the driving end of the acoustooptic device to the position of the light beam. This is because. The sample and hold 804 and 806 hold the modulation amounts when the converged light and the diffused light respectively enter, and the differential amplifier 8
A defocus signal is produced by 10. When the sample and hold 804 and 806 return to the hold state, next T3
Thus, the sample hold 808 is once in a sampling state, the output of the differential amplifier 810 is sampled, then held and output as a defocus signal.

【００６０】以上、第１の実施例として焦点ずれ信号の
みを検出する場合を、光スポット制御信号検出回路の一
部及び制御回路の一部を用いて示したが、以下図９，図
１０及び図１１を用いて、焦点ずれ信号とともにトラッ
クずれ信号を検出する例を示す。As described above, as the first embodiment, the case of detecting only the defocus signal is shown by using a part of the light spot control signal detection circuit and a part of the control circuit. An example of detecting the track shift signal together with the focus shift signal will be described with reference to FIG.

【００６１】図９は、本発明の第２の実施例における、
トラックずれ信号検出及び焦点ずれ信号検出時のディス
ク上の光スポットの様子を示したものである。焦点ずれ
信号の検出方法は本発明第１の実施例で示したものと同
様である。トラックずれ信号の検出については、光スポ
ットを進行方向左右に微小に振る、いわゆるウォブリン
グ方法を用いる。このスポットをウォブリングするため
には、図３（ａ）に示したように音響光学素子の駆動周
波数をステップ状に変化させてやれば良い。FIG. 9 shows the second embodiment of the present invention,
FIG. 6 is a diagram showing a state of a light spot on a disk when a track shift signal and a focus shift signal are detected. The method of detecting the defocus signal is the same as that shown in the first embodiment of the present invention. To detect the track shift signal, a so-called wobbling method is used in which the light spot is slightly shaken to the left and right in the traveling direction. In order to wobble this spot, the driving frequency of the acousto-optic element may be changed stepwise as shown in FIG.

【００６２】図１０を用いて、ウォブリングにより反射
光強度からトラックずれ信号を検出する原理を説明す
る。図１０は、ディスク上の光スポットの位置と、その
時の反射光強度との関係を示したものである。トラック
のピッチで規格化した位置をｘとすると、その時の反射
光強度Ｉは、次のように表すことができる。The principle of detecting the track deviation signal from the reflected light intensity by wobbling will be described with reference to FIG. FIG. 10 shows the relationship between the position of the light spot on the disc and the intensity of the reflected light at that time. When the position standardized by the track pitch is x, the reflected light intensity I at that time can be expressed as follows.

【００６３】 Ｉ(ｘ)＝ａcos(２πｘ)＋ｂ …(数８) ただしａは振幅の大きさ、ｂはオフセットである。い
ま、光スポットの位置ｘから＋ｗ，−ｗだけウォブリン
グすると、その時の反射光強度は次のように表すことが
できる。I (x) = acos (2πx) + b (Equation 8) where a is the magnitude of amplitude and b is an offset. Now, when wobbling by + w and -w from the position x of the light spot, the reflected light intensity at that time can be expressed as follows.

【００６４】 Ｉ(ｘ＋ｗ)＝ａcos(２πｘ)cos(２πｗ)−ａsin(２πｘ)sin(２πｗ)＋ｂ …(数９) Ｉ(ｘ−ｗ)＝ａcos(２πｘ)cos(２πｗ)＋ａsin(２πｘ)sin(２πｗ)＋ｂ …(数１０) これらウォブリングした時の反射光強度から、次のよう
な演算をすることによりトラックずれ信号Ｅ(ｘ)を得る
ことできる。I (x + w) = acos (2πx) cos (2πw) −asin (2πx) sin (2πw) + b (Equation 9) I (x−w) = acos (2πx) cos (2πw) + asin (2πx) sin (2πw) + b (Equation 10) The track deviation signal E (x) can be obtained by the following calculation from the reflected light intensities at the time of wobbling.

【００６５】 Ｅ(ｘ)＝Ｉ(ｘ−ｗ)−Ｉ(ｘ＋ｗ) ＝２ａsin(２πｘ)sin(２πｗ) …(数１１) トラックずれ信号Ｅ(ｘ)の振幅は、ｗ＝１／４の時、す
なわちトラックピッチの１／４ウォブリングした時が最
も大きくなる。E (x) = I (x−w) −I (x + w) = 2a sin (2πx) sin (2πw) (Equation 11) The amplitude of the track deviation signal E (x) is w = 1/4. The time becomes maximum when the wobbling is performed by 1/4 of the track pitch.

【００６６】図１１は本発明の第２の実施例におけるト
ラックずれ信号検出回路，焦点ずれ信号検出回路および
制御信号の様子を示すものである。FIG. 11 shows the states of the track shift signal detection circuit, the focus shift signal detection circuit and the control signal in the second embodiment of the present invention.

【００６７】ディスクからの反射光はディテクタ１２２
により受光され、アンプ１１００により増幅され反射光
強度信号となる。ディテクタ１２２はディスクからの反
射光全てを受ければよいから、光スポットに比べて十分
大きくしておく。さらにこうすることにより、ディテク
タ１２２の位置合わせ，調整がほとんど不要となる。The reflected light from the disc is detected by the detector 122.
The light is received by and is amplified by the amplifier 1100 to be a reflected light intensity signal. Since the detector 122 only needs to receive all the reflected light from the disc, it is made sufficiently larger than the light spot. Further, by doing so, alignment and adjustment of the detector 122 are almost unnecessary.

【００６８】アンプ１１００からの反射強度信号は、デ
ータ再生系へ導かれデータの再生に用いられ、またサン
プルホールド１１０２，１１０４、およびエンベロープ
検波回路１１１０に入り、トラックずれ信号及び焦点ず
れ信号の検出に用いられる。タイミング回路は音響光学
素子１０４を駆動するための信号Ｓａ，トラックずれ信
号を検出するためのサンプルホールド１１０２，１１０
４，１１０６を制御する信号Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３、および
焦点ずれ信号を検出するためのサンプルホールド１１１
２，１１１４，１１１６を制御する信号Ｔ４，Ｔ５，Ｔ
６を発生する。音響光学素子駆動信号Ｓａは、トラッキ
ング制御回路からの信号Ｓｔと加算器１１２２で加算さ
れ、音響光学素子駆動回路１２８を通して音響光学素子
１０４を駆動する。通常ＶＣＯ（電圧駆動発振器）で構
成され、入力電圧に比例した周波数を発振する。The reflection intensity signal from the amplifier 1100 is guided to a data reproducing system and used for data reproduction, and also enters the sample and hold units 1102 and 1104 and the envelope detection circuit 1110 to detect a track shift signal and a focus shift signal. Used. The timing circuit includes a signal Sa for driving the acousto-optic device 104 and sample and hold 1102, 110 for detecting a track shift signal.
4, 1106 for controlling signals T1, T2, T3, and a sample hold 111 for detecting a defocus signal.
Signals T4, T5, T for controlling 2, 1114, 1116
6 is generated. The acousto-optic element drive signal Sa is added to the signal St from the tracking control circuit by the adder 1122, and the acousto-optic element 104 is driven through the acousto-optic element drive circuit 128. It is usually composed of a VCO (voltage driven oscillator) and oscillates at a frequency proportional to the input voltage.

【００６９】まずトラックずれ信号の検出動作を詳しく
説明する。タイミング回路１１２０からの音響光学素子
制御信号Ｓａは、音響光学素子の駆動周波数をステップ
状に変化させる信号を発生する。駆動周波数が下がって
光スポットがウォブルされている間にＴ１が一度ローに
なり、サンプルホールド１１０２によりその時の反射光
強度がサンプルされ、ホールドされる。以下、サンプル
ホールド制御信号Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５および
Ｔ６は、ローでサンプル，ハイでホールドするものとす
る。次に、駆動周波数が上がり光スポットが逆方向にウ
ォブルされている間にＴ２が一度ローになり、サンプル
ホールド１１０４によりその時の反射光強度がサンプル
され、ホールドされる。Ｔ１，Ｔ２のサンプルするタイ
ミングが、Ｓａのステップ状の変化から遅れているの
は、図２に示したように、音響光学素子の駆動端から光
束の位置まで、波が伝わるのに時間がかかるためであ
る。サンプルホールド１１０２および１１０４により、
光スポットを両方向にウォブルした時の反射光強度がホ
ールドされ、差動アンプ１１０８によりトラックずれ信
号が作られる。サンプルホールド１１０２および１１０
４がホールド状態に戻ると、次にＴ３によりサンプルホ
ールド１１０６が一旦サンプル状態になり、差動アンプ
１１０８の出力をサンプルし、その後ホールドしてトラ
ックずれ信号として出力する。First, the operation of detecting the track deviation signal will be described in detail. The acousto-optic element control signal Sa from the timing circuit 1120 generates a signal that changes the driving frequency of the acousto-optic element in steps. While the driving frequency is lowered and the light spot is wobbled, T1 once becomes low, and the reflected light intensity at that time is sampled and held by the sample hold 1102. Hereinafter, it is assumed that the sample hold control signals T1, T2, T3, T4, T5 and T6 are sampled low and held high. Next, T2 once becomes low while the driving frequency is increased and the light spot is wobbled in the opposite direction, and the reflected light intensity at that time is sampled and held by the sample hold 1104. The timing at which T1 and T2 are sampled is delayed from the step-like change in Sa, as shown in FIG. 2, it takes time for the wave to propagate from the drive end of the acoustooptic device to the position of the light beam. This is because. By sample hold 1102 and 1104,
The intensity of the reflected light when the light spot is wobbled in both directions is held, and the differential amplifier 1108 produces a track shift signal. Sample hold 1102 and 110
When the signal No. 4 returns to the hold state, the sample hold 1106 is once again brought into the sample state at T3, the output of the differential amplifier 1108 is sampled, and then held and output as a track deviation signal.

【００７０】次に焦点ずれ信号の検出動作を詳しく説明
する。反射光強度信号はエンベロープ検波回路１１１０
に入り、振幅の大きさ、すなわち反射強度信号の変調量
が取り出される。タイミング回路１１２０からの音響光
学素子制御信号Ｓａは、上記トラックずれ信号の検出の
ため音響光学素子の駆動周波数をステップ状に変化させ
た後、今度は焦点ずれ信号の検出のため音響光学素子の
駆動周波数を上下する信号を発生する。駆動周波数が上
がり収束光を作っている間にＴ４が一度ローになり、サ
ンプルホールド１１１２によりその時の変調量がサンプ
ルされ、ホールドされる。次に、駆動周波数が下がり拡
散光を作っている間にＴ５が一度ローになり、サンプル
ホールド１１１４によりその時の変調量がサンプルさ
れ、ホールドされる。Ｔ４，Ｔ５のサンプルするタイミ
ングが、Ｓａのスロープの中間点から遅れているのは、
音響光学素子の駆動端から光束の位置まで、波が伝わる
のに時間がかかるためである。サンプルホールド１１１
２および１１１４により、それぞれ収束光および拡散光
が対物レンズに入射した時の変調量がホールドされ、差
動アンプ１１１８により焦点ずれ信号が作られる。サン
プルホールド１１１２および１１１４がホールド状態に
戻ると、次にサンプルホールド１１１６が一旦サンプル
状態になり、差動アンプ１１１８の出力をサンプルし、
その後ホールドして焦点ずれ信号として出力する。Next, the operation of detecting the defocus signal will be described in detail. The reflected light intensity signal is an envelope detection circuit 1110.
Then, the magnitude of the amplitude, that is, the modulation amount of the reflected intensity signal is extracted. The acousto-optical element control signal Sa from the timing circuit 1120 changes the driving frequency of the acousto-optical element in steps for detecting the track deviation signal, and then drives the acousto-optical element for detecting the defocus signal. Generates a signal that goes up and down in frequency. While the drive frequency is increasing and the convergent light is being generated, T4 once becomes low, and the sample and hold 1112 samples and holds the modulation amount at that time. Next, T5 once becomes low while the driving frequency is decreasing and diffused light is being generated, and the sample and hold 1114 samples and holds the modulation amount at that time. The sampling timing of T4 and T5 is delayed from the midpoint of the slope of Sa because
This is because it takes time for the wave to propagate from the driving end of the acoustooptic device to the position of the light beam. Sample hold 111
2 and 1114 hold the modulation amounts when the convergent light and the diffused light enter the objective lens, respectively, and the differential amplifier 1118 produces a defocus signal. When the sample and hold 1112 and 1114 return to the hold state, the sample and hold 1116 then once enters the sample state and samples the output of the differential amplifier 1118.
It is then held and output as a defocus signal.

【００７１】以上示したように本発明の第２の実施例に
よれば、反射光強度信号からトラックずれ信号及び焦点
ずれ信号を、時分割で得ることができる図１２は、ディ
スクが対物レンズの焦点位置付近にあるときの、焦点ず
れ量とトラックずれ信号及び焦点ずれ信号の様子を示し
たものである。トラックずれ信号は、焦点ずれが０の位
置で最大となる。光ディスク装置を起動する場合、焦点
ずれ信号を検出して焦点アクチュエータにより対物レン
ズを焦点ずれが０となるよう位置づけ、トラックずれ信
号を検出して光スポット位置決め機構により光スポット
をトラック中心に位置づける。本発明第２の実施例は、
焦点ずれ信号の検出，トラックずれ信号の検出および光
スポットの位置決めの３つを、音響光学素子により行う
ものである。As described above, according to the second embodiment of the present invention, the track shift signal and the focus shift signal can be obtained from the reflected light intensity signal by time division. In FIG. 12, the disc is an objective lens. It shows the state of the defocus amount, the track shift signal, and the defocus signal when it is near the focus position. The track shift signal becomes maximum at the position where the focus shift is 0. When the optical disk device is activated, the focus shift signal is detected, the focus actuator positions the objective lens so that the focus shift becomes zero, and the track shift signal is detected to position the light spot at the track center by the light spot positioning mechanism. The second embodiment of the present invention is
The detection of the defocus signal, the detection of the track deviation signal, and the positioning of the light spot are performed by an acousto-optic device.

【００７２】[0072]

【発明の効果】本発明によれば、ディスクからの反射光
強度から焦点ずれ信号の検出が可能となり、ディテクタ
の位置合わせを行なわなくとも精度良い焦点ずれ信号を
検出できる信号検出方法及びそれを用いた光ディスク装
置を提供することができる。また、本発明における方式
によれば、音響光学素子により焦点ずれ信号の検出，ト
ラックずれ信号の検出および光スポットの位置決めの３
つを行うことができるため、装置の簡略化にも大きく寄
与することができる。According to the present invention, a defocus signal can be detected from the intensity of reflected light from a disk, and a defocus signal can be detected with high accuracy without aligning the detector, and a signal detection method using the same. It is possible to provide a conventional optical disc device. Further, according to the method of the present invention, there are three methods of detecting the focus shift signal, detecting the track shift signal, and positioning the light spot by the acoustooptic device.
Therefore, it can greatly contribute to the simplification of the device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明を用いた光ディスク装置の構成を示す
図。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical disc device using the present invention.

【図２】音響光学素子の動作原理を示す図。FIG. 2 is a diagram showing the operating principle of an acousto-optic device.

【図３】音響光学素子の駆動周波数を変化させた場合
の、光の偏向の様子を示す図。FIG. 3 is a diagram showing how light is deflected when the drive frequency of an acousto-optic device is changed.

【図４】絞り込みレンズの焦点付近での光束の断面形状
を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a cross-sectional shape of a light beam in the vicinity of the focus of a stop lens.

【図５】非点収差のある光束を光ディスクに照射した場
合の、ディスク上の光スポットの様子を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a state of a light spot on a disc when a light beam having astigmatism is applied to the disc.

【図６】形状の違う光スポットがトラックを横切った時
の反射光強度の変化の様子を示す図。FIG. 6 is a diagram showing how the reflected light intensity changes when a light spot having a different shape crosses a track.

【図７】焦点ずれ量と、反射光強度の変調量及び焦点ず
れ信号の関係を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a defocus amount, a modulation amount of reflected light intensity, and a defocus signal.

【図８】本発明の第１の実施例における焦点ずれ信号検
出回路および制御信号の様子を示す図。FIG. 8 is a diagram showing a state of a defocus signal detection circuit and a control signal according to the first embodiment of the present invention.

【図９】本発明の第２の実施例における、トラックずれ
信号検出及び焦点ずれ信号検出時のディスク上の光スポ
ットの様子を示す図。FIG. 9 is a diagram showing a state of a light spot on a disc when a track shift signal and a focus shift signal are detected in the second embodiment of the present invention.

【図１０】ディスク上の光スポットの位置と反射光強度
との関係を示す図。FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the position of a light spot on a disc and the intensity of reflected light.

【図１１】本発明の第２の実施例におけるトラックずれ
信号検出回路，焦点ずれ信号検出回路および制御信号の
様子を示す図。FIG. 11 is a diagram showing the states of a track shift signal detection circuit, a focus shift signal detection circuit, and a control signal in the second embodiment of the present invention.

【図１２】ディスクが対物レンズの焦点位置付近にある
ときの、焦点ずれ量とトラックずれ信号及び焦点ずれ信
号の様子を示す図。FIG. 12 is a diagram showing a state of a focus shift amount, a track shift signal, and a focus shift signal when a disc is near a focus position of an objective lens.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１００…半導体レーザ、１０２…コリメートレンズ、１
０４…音響光学素子、１０６…偏向ビームスプリッタ、
１０８…光ヘッド、１１０…立ち上げミラー、１１２…
絞り込みレンズ、１１４…焦点アクチュエータ、１１６
…ディスク、１２０…集光レンズ、１２２…ディテク
タ、１２４…光スポット制御信号検出回路、１２６…制
御回路、１２８…音響光学素子駆動回路、１３０…焦点
アクチュエータ駆動回路、１３２…コースアクチュエー
タ駆動回路、２００…圧電トランスデューサ、５００，
５０２，５０４，５０６，５０８，５１０…光スポッ
ト、７００，７０２…反射光変調量、７０４…焦点ずれ
信号、８００…アンプ、802…エンベロープ検波回路、
８０４，８０６，８０８…サンプルホールド、８１０…
差動増幅器、８１２…タイミング回路、８１４…加算
器、１１００…アンプ、１１０２，１１０４，１１０
６，１１１２，１１１４，１１１６…サンプルホール
ド、１１０８，１１１８…差動増幅器、１１１０…エン
ベロープ検波回路、１１２０…タイミング回路、１１２
２…加算器。100 ... Semiconductor laser, 102 ... Collimating lens, 1
04 ... Acousto-optic element, 106 ... Deflection beam splitter,
108 ... Optical head, 110 ... Stand-up mirror, 112 ...
Focusing lens, 114 ... Focus actuator, 116
... disk, 120 ... condensing lens, 122 ... detector, 124 ... light spot control signal detection circuit, 126 ... control circuit, 128 ... acousto-optical element drive circuit, 130 ... focus actuator drive circuit, 132 ... course actuator drive circuit, 200 ... Piezoelectric transducer, 500,
502, 504, 506, 508, 510 ... Light spot, 700, 702 ... Reflected light modulation amount, 704 ... Defocus signal, 800 ... Amplifier, 802 ... Envelope detection circuit,
804, 806, 808 ... Sample hold, 810 ...
Differential amplifier, 812 ... Timing circuit, 814 ... Adder, 1100 ... Amplifier, 1102, 1104, 110
6, 1112, 1114, 1116 ... Sample hold, 1108, 1118 ... Differential amplifier, 1110 ... Envelope detection circuit, 1120 ... Timing circuit, 112
2 ... Adder.

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】光源からの光路中に音響光学素子を備え、
該音響光学素子の駆動信号の周波数を変化させること
で、媒体面上に絞り込む光束に非点収差を与え、該媒体
面上の光スポット形状を変化させるとともに、前記光ス
ポットを媒体のトラックに対して略直角方向に走査させ
ることによって、焦点ずれ信号を得ることを特徴とする
焦点ずれ検出方法。1. An acousto-optic device is provided in an optical path from a light source,
By changing the frequency of the drive signal of the acousto-optic element, astigmatism is given to the light flux narrowed down on the medium surface, the shape of the light spot on the medium surface is changed, and the light spot is directed to the track of the medium. And a defocus signal is obtained by scanning in a substantially right-angled direction. 【請求項２】前記非点収差による光スポットの最小錯乱
円の位置を、媒体の光束入射方向及びその逆方向に時分
割で変化させることを特徴とする請求項１記載の焦点ず
れ検出方法。2. The defocus detection method according to claim 1, wherein the position of the circle of least confusion of the light spot due to the astigmatism is changed in time division in the light beam incident direction of the medium and the opposite direction. 【請求項３】前記音響光学素子は、表面弾性波を用いた
音響光学素子であることを特徴とする請求項１又は２に
記載の焦点ずれ検出方法。3. The defocus detection method according to claim 1, wherein the acousto-optic device is an acousto-optic device using surface acoustic waves. 【請求項４】前記周波数を、直線的に変化させることを
特徴とする請求項１から３に記載の焦点ずれ検出方法。4. The defocus detection method according to claim 1, wherein the frequency is changed linearly. 【請求項５】前記音響光学素子によって、前記光スポッ
トをトラック上に位置づけるトラッキング動作をするこ
とを特徴とする請求項１から請求項４記載の焦点ずれ検
出方法。5. The defocus detection method according to claim 1, wherein the acousto-optic element performs a tracking operation for positioning the light spot on a track. 【請求項６】前記記録媒体からの反射光の強度を検出す
るディテクタを備え、前記非点収差により光スポットの
最小錯乱円の位置を媒体の光束入射方向及びその逆方向
に変化させるとともに、光スポットを媒体のトラックに
対して略直角方向に走査した場合の、反射光の強度の変
調量を比較することにより焦点ずれ信号の検出を行うこ
とを特徴とする請求項１及び請求項２記載の焦点ずれ検
出方法。6. A detector for detecting the intensity of reflected light from the recording medium, wherein the position of the circle of least confusion of the light spot is changed by the astigmatism in the light beam incident direction of the medium and the opposite direction, and The defocus signal is detected by comparing the modulation amounts of the reflected light intensities when the spot is scanned in a direction substantially perpendicular to the track of the medium. Defocus detection method. 【請求項７】前記トラックは、同心円状あるいはスパイ
ラル状に刻まれた溝により形成されていることを特徴と
する請求項６記載の焦点ずれ検出方法。7. The defocus detection method according to claim 6, wherein the track is formed by a groove carved in a concentric circle shape or a spiral shape. 【請求項８】前記非点収差により光スポットの最小錯乱
円の位置を媒体の光束入射方向及びその逆方向に変化さ
せた場合に、合焦点時には同じ変調量を与え非合焦点時
には異なる変調量を与えるピットを前記媒体面上に設け
ておくことを特徴とする請求項６記載の焦点ずれ検出方
法。8. When the position of the circle of least confusion of the light spot is changed by the astigmatism in the light beam incident direction of the medium and the opposite direction, the same modulation amount is given at the time of focusing and different modulation amounts at the time of non-focusing. 7. The defocus detecting method according to claim 6, wherein a pit for giving a mark is provided on the medium surface. 【請求項９】光源からの光路中に音響光学素子を備え、
前記音響光学素子により媒体面上に絞り込む光束に非点
収差を与えることにより媒体面上の光スポット形状を変
化させかつ媒体のトラックに対して略直角方向に走査さ
せることにより焦点ずれ信号を検出するとともに、前記
音響光学素子により媒体上の光スポットをトラックに対
して略直角方向にウォブルすることによりトラックずれ
信号を検出することを特徴とする光ディスク装置。9. An acousto-optic device is provided in an optical path from a light source,
The astigmatism is applied to the light beam focused on the medium surface by the acousto-optic element to change the shape of the light spot on the medium surface, and the defocus signal is detected by scanning in a direction substantially perpendicular to the track of the medium. At the same time, an optical disk device is characterized in that the acousto-optical element wobbles a light spot on a medium in a direction substantially perpendicular to a track to detect a track deviation signal. 【請求項１０】前記焦点ずれ信号の検出と前記トラック
ずれ信号の検出を、時分割で行うことを特徴とする請求
項９記載の光ディスク装置。10. The optical disk device according to claim 9, wherein the detection of the focus shift signal and the detection of the track shift signal are performed in a time division manner. 【請求項１１】前記音響光学素子を、前記光スポットを
トラック上に位置づけるトラッキング動作に併用するこ
とを特徴とする請求項９記載の光ディスク装置。11. The optical disk device according to claim 9, wherein the acousto-optical element is used together with a tracking operation for positioning the light spot on a track. 【請求項１２】光源と、該光源から放射された光束を光
スポットに整形して被記録媒体上に照射する光学系と、
上記光源と上記光学系との間に上記光束を変調する変調
手段と、上記被記録媒体からの反射光束から少なくとも
焦点信号又はトラッキングずれ信号の一方を検出する手
段と、該検出手段の出力を上記変調手段にフィードバッ
クして該変調手段を制御する手段とからなることを特徴
とする光情報処理装置。12. A light source, and an optical system for shaping a light beam emitted from the light source into a light spot and irradiating the light on a recording medium.
Modulating means for modulating the light flux between the light source and the optical system, means for detecting at least one of the focus signal and the tracking deviation signal from the light flux reflected from the recording medium, and the output of the detecting means An optical information processing apparatus comprising: a means for feeding back to the modulating means to control the modulating means. 【請求項１３】前記変調手段は、前記光スポットに非点
収差を与える音響光学素子を有することを特徴とする請
求項１２記載の光情報処理装置。13. The optical information processing apparatus according to claim 12, wherein the modulation means has an acousto-optic element that imparts astigmatism to the light spot. 【請求項１４】前記音響光学素子は所定の周波数を有す
る信号で駆動されることを特徴とする請求項１３記載の
光情報処理装置。14. The optical information processing apparatus according to claim 13, wherein the acousto-optic element is driven by a signal having a predetermined frequency. 【請求項１５】前記信号は、ステップ信号を示す第１の
周波数と、時間により増加する第２の周波数と、時間に
より減少する第３の周波数の組み合わせにより構成され
た信号であることを特徴とする請求項１４記載の光情報
処理装置。15. The signal is constituted by a combination of a first frequency indicating a step signal, a second frequency increasing with time, and a third frequency decreasing with time. 15. The optical information processing device according to claim 14.