JPS6149728B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は微小スポツト状に絞つた光を照射して
デイスク上の記録媒体に情報を記録しまた記録さ
れた情報を再生する光学装置に関し、特に記録媒
体上での微小スポツト光の大きさが記録再生動作
に対し常に最適径に保持されるように焦点制御を
行ないまた記録再生動作においてデイスクの情報
が記録されたトラツク上に常に正確に微少スポツ
ト光が照射されるようにトラツキング制御を行な
う光学装置に関するものである。

デイスクに記録された情報を光学的に再生する
手段としてはVLP等のようなビデオデイスクがよ
く知られている。ビデオデイスクでは、直径約１
μｍ程度に絞つたスポツト光を焦点制御、トラツ
キング制御等の制御を行ないながらあらかじめ記
録された情報トラツク上に照射し、トラツク上を
正しく追跡することによつて情報が再生される。
しかしながら、ビデオデイスクのデイスク板は読
取動作において高速で回転駆動されるため、回転
時の面振れあるいは外部振動等によつてスポツト
光照射点の位置が絶えず変動する。従つて、情報
を正確に読取るためにはこのデイスク板の位置変
動を追従してスポツト光の焦点制御及びトラツキ
ング制御を確実に行なうことが要求され、デイス
ク板及び情報トラツクの位置検出機構及びスポツ
ト光照射系の駆動制御機構が必要となる。

本発明は、上述の焦点制御とトラツキング制御
を簡単な光学系で行なうことのできるピツクアツ
プ装置に焦点検出機構とトラツキング検出機構を
備えた新規有用な光学装置を提供することを目的
とするものである。

以下、本発明を実施例に従つて図面を参照しな
がら詳説する。

第１図は本発明を用いたピツクアツプ装置の一
実施例を示す構成図である。

半導体レーザ１から放射されたレーザ光はその
偏光面が紙面と平行になるように設定されている
ため、偏光膜を有するビームスプリツター２に入
射した場合、偏光膜の有する特性によつてビーム
スプリツター２をほぼ完全に透過しコリメートレ
ンズ３に入射する。コリメートレンズ３によつて
平行にされた光束はλ／４板４を通過することに
より円偏光に変換された後、対物レンズ５に入射
される。対物レンズ５を出射した光束は集光され
て対物レンズ５の焦点位置に配置されたデイスク
６面上に微少な光スポツトを形成する。デイスク
６面から反射された光束は入射時の光束に対し逆
回りの円偏光になつて再び対物レンズ５に入射さ
れ、合焦状態で平行光束となりλ／４板４に入射
する。λ／４板４を出射した光束は入射時の光束
に対し直線偏光の向きが90゜変換され、再びコリ
メートレンズ３を通過した後偏光膜を有するビー
ムスプリツター２に入射され、ビームスプリツタ
ー２でほぼ完全に反射し検出器８に入射される。

第２図は本発明を用いたピツクアツプ装置の他
の実施例を示す構成図である。

本実施例の場合、半導体レーザ１から放射され
たレーザ光はまずコリメートレンズ３に入射さ
れ、平行光速にされた後ビームスプリツター２に
入射され、その後第１図と同様にλ／４板４、対
物レンズ５を透過した後デイスク６に集光され
る。デイスク６面から反射された光束は第１図と
同様に対物レンズ５、λ／４板４を透過後ビーム
スプリツター２に入射され、ビームスプリツター
２でほぼ完全に反射しカツプリングレンズ７に入
射される。カツプリングレンズ７を通過したレー
ザ光は検出器８上に所定のビーム径で入射する。

第３図は上述の実施例で用いた検出器８の受光
面の配置を示す構成図である。この検出器８の受
光面は両側に大きな受光面をもつ１組の分割検出
器８−ａ，８−ｂと中央部に小さな受光面をもつ
１組の分割検出器８−ｃ，８−ｄからなつてお
り、各分割検出器の境界方向が同一になるように
配置されている。又検出器８は第１図ではコリメ
ートレンズ３の光軸上に、第２図ではカツプリン
グレンズ７の光軸上に検出器中心が一致するよう
に垂直に設置されており、コリメートレンズ３あ
るいはカツプリングレンズ７からの検出器８まで
の間隔は検出器８の大きさを、コリメートレンズ
３あるいはカツプリングレンズ７の焦点距離及び
口径で決まる所定の位置に設定されている。

次に第４図に従つて焦点制御を行なうための合
焦、非合焦状態を検出する原理について説明す
る。第４図では理解を容易にするため、光がデイ
スク６から反射して検出器８に入射するまでを図
示し、対物レンズ５とコリメートレンズ３あるい
はカツプリングレンズ７を１個の対物レンズ９で
代用している。また、対物レンズ９とデイスク６
との各位置での検出器上に照射される光スポツト
１０の形状も合せて図示する。

まず第４図ｂに示すように合焦位置ではデイス
ク６から反射してきた光束は検出器８上に光スポ
ツト１０−ｂ形状で照射され、この時中央の２個
の分割検出器８−ｃ，８−ｄの出力の和と両側の
２個の分割検出器８−ａ，８−ｂの出力の和が相
等しくなるように検出器８が設置される。従つ
て、中央の２個の分割検出器８−ｃと８−ｄの出
力の和Vc＋Vdと両側の２個の分割検出器８−ａ
と８−ｂの出力の和Va＋Vbとの差Ｖ_FはＶ_F＝
（Va＋Vb）−（Vc＋Vd）＝Ｏとなる。しかしながら
デイスク６が合焦状態からずれて、対物レンズ９
から遠ざかるにつれ検出器８上の光スポツト１０
−ａは小さくなり、このため両側の２個の分割検
出器８−ａ，８−ｂへの入射光量は少なくなり、
一方中央の２個の分割検出器８−ｃ，８−ｄへの
入射光量は増加する。このため中央の２個の分割
検出器８−ｃ，８−ｄの出力の和Vc＋Vdと両側
の２個の分割検出器８−ａ，８−ｂの出力の和
Va＋Vbとに出力差Ｖ_F（キＯ）が現われる。

一方、第４図ｃに示すようにデイスク６が合焦
状態からずれて対物レンズ６に接近すると結像位
置は後方に移行し、図に示すように検出器８上で
の光スポツト１０−ｃは大きくなる。このため両
側の２個の分割検出器８−ａ，８−ｂへの入射光
量は増大し、中央の２個の分割検出器８−ｃ，８
−ｄへの入射光量は減少する。このため中央の２
個の分割検出器８−ｃ，８−ｄの出力の和Vc＋
Vdと両側の２個の分割検出器８−ａ，８−ｂの
出力の和Va＋Vbとに第４図ａの場合と逆符号の
出力差Ｖ_Fが現われる。

このようにして中央の２個の分割検出器８−
ｃ，８−ｄからの出力と両側の２個の分割検出器
８−ａ，８−ｂからの出力との出力差Ｖ_Fから、
合焦位置を境としてデイスク６位置に対応した符
号の信号が検出されることになる。次に第４図ａ
に示す位置よりも更にデイスク６が対物レンズ９
より遠ざかつた場合にはレーザ光は検出器８前方
で結像した後各受光面に照射されるため検出器８
上の光スポツトはしだいに大きくなる。このため
中央の２個の分割検出器８−ｃ，８−ｄからの出
力の和Vc＋Vdと両側の２個の分割検出器８−
ａ，８−ｂからの出力の和Va＋Vbとの出力差Ｖ_F
はデイスク６位置が更に対物レンズ９から遠ざか
るにつれて第４図ｂから第４図ｃに示すデイスク
位置を経由して得られる出力差Ｖ_Fと同じ符号の
出力差Ｖ_Fが得られる。

第５図は対物レンズ９にデイスク６を密着させ
順次対物レンズ９から遠ざけていつた場合の２組
の検出器の出力差Ｖ_Fの変化を示す説明図であ
る。図中Pa，Pb，Pcはそれぞれ第４図ａ，ｂ，
ｃの位置に対応する。

このように２組の検出器の出力差Ｊ_F＝（Va＋
Vb）−（Vc＋Vd）が雰になるデイスク位置は第４
図ｂの合焦点位置と擬合焦点位置の２ケ所存在す
るが例えばデイスク６を対物レンズ９から順次遠
ざけて行くことによつて出力差Ｖ_Fが正符号ら負
符号に変化する位置が合焦状態で、負符号から正
符号に変化する位置が擬合焦状態となり区別する
ことができる。また、デイスク６を対物レンズ９
に近付けていく場合は上記の場合と逆になること
は明らかであり、出力差Ｖ_F′＝（Vc＋Vd）−（Va
＋Vd）を得る場合も同様に上記の場合と逆にな
ることは明らかである。このように２組の検出器
の出力差Ｖ_Fの変化の様子をみれば合焦状態と擬
合焦状態との区別を行うことができる。

尚、第４図ｄに示すように合焦状態で結像点よ
り後方に検出器８を設置しても上記と同じ原理に
従つてデイスク６の合焦位置を境としてデイスク
６位置により互いに逆符号の信号が検出され、合
焦位置と擬合焦位置の区別も行なうことができ
る。

次に第６図ａ，ｂ，ｃに従つてトラツキング制
御を行なうためのトラツク位置を検出する原理に
ついて説明する。第６図にはトラツク上のピツト
１１と集光スポツト光１３の各位置関係とそれに
対応する検出器８への入射光スポツト１０−ｂ、
ピツト像１２の模式図を示している。

まず第６図ｂに示す如く、ピツト１１中心とス
ポツト光中心が合致するようにトラツク上に光が
照射されているときには検出器上の入射光スポツ
ト１０−ｂの中央にピツト像１２ができる。この
ため検出器８の図中上半分の２個の分割検出器８
−ａと８−ｃの和の出力Va＋Vcと下半分の２個
の分割検出器８−ｂと８−ｄの和の出力Vb＋Vd
は相等しくなり、分割検出器８−ａと８−ｃの和
に対応する出力と、分割検出器８−ｂと８−ｄの
和に対応する出力の差Ｖ_T＝（Va＋Vc）−（Vb＋
Vd）は雰になる。

次に第６図ａに示す如くピツト１１中心がスポ
ツト光１３中心からはずれ、図中では上方に移行
した場合には、検出器上の入射光スポツト１０−
ｂの上方にピツト像１２ができピツト像１２部分
は光量が減少する。このため検出器８の図中の上
半分の２個の分割検出器８−ａと８−ｃの和の出
力Va＋Vcは下半分の２個の分割検出器８−ｂと
８−ｄの和の出力Vb＋Vdより小さくなり図中の
分割検出器８−ａと８−ｃの和に対応する出力
Va＋Vcと分割検出器８−ｂと８−ｄの和に対応
する出力Vb＋Vdの差Ｖ_Tが現われる。

一方第６図ｃに示す如くピツト１１中心がスポ
ツト光１３中心からずれて図中では下方に移行し
た場合は、第６図ａとは逆の結果になり検出器上
の入射光スポツト１０−ｂの下方にピツト像１２
ができる。このため、検出器８の図中上半分の２
個の分割検出器８−ａと８−ｃの和の出力Va＋
Vcは下半分の２個の分割検出器８−ｂと８−ｄ
の和の出力Vb＋Vdより大きくなるため図中の分
割検出器８−ａと８−ｃの和に対応する出力Va
＋Vcと分割検出器８−ｂと８−ｄの和に対応す
る出力Vb＋Vdの差Ｖ_Tが現われる。

即ち、第６図ａのようにピツト１１中心がスポ
ツト光１３中心より上方に位置した場合と、第６
図ｃのように下方に位置した場合とでは第６図ｂ
のようにピツト１１中心とスポツト光１３中心が
一致した状態を境にして、分割検出器８−ａと８
−ｃの和に対応する出力Va＋Vcと分割検出器８
−ｂと８−ｄの和に対応する出力Vb＋Vdは反転
するため分割検出器８−ａと８−ｃの和に対応す
る出力Va＋Vcと分割検出器８−ｂと８−ｄの和
に対応する出力Vb＋Vdの差動増幅を行なうこと
によつてピツト位置即ちトラツク位置に対応した
互いに逆符号の信号が検出されることになる。

第７図はトラツク位置検出信号の１例を示す説
明図であり、トラツクずれに対する和信号及び差
信号Ｖ_Tの変化を表わしている。図中のPb′は第６
図ｂの位置に対応する信号である。

このようにして得られたデイスク位置検出信号
とトラツク位置検出信号を各々の制御用コイルに
帰還して焦点制御、トラツキング制御を行なうこ
とにより常に合焦状態で正確にトラツク上にスポ
ツト光を照射することができ、安定した情報再生
動作が確立される。

尚、トラツク位置を検出するには上半分の２個
の分割検出器８−ａと８−ｃの和の出力と下半分
の２個の分割検出器８−ｂと８−ｄの和の出力の
差の出力Ｖ_Tを検出するだけでなく、上下各一対
の分割検出器の出力の差の出力例えば分割検出器
８−ａと分割検出器８−ｂの差の出力または分割
検出器８−ｃと分割検出器８−ｄの差の出力を検
出することによつても同様の原理によりトラツク
位置を検出することができる。

以上詳述したように少なくとも三分割された光
検出器よりなる検出器系を用いることによつて焦
合制御とトラツキング制御を簡単な光学系で行な
うことのできる焦点制御機構及びトラツク制御機
構を備えたピツクアツプ光学系を構成することが
でき、情報読取を確実に実行し得る光学装置が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ本発明のデイスク
位置検出系を有するピツクアツプ装置の１実施例
を示す構成図である。第３図は第１図及び第２図
に示す検出器の１実施例を示す説明図である。第
４図は焦点誤差検出機構の原理を説明する説明図
である。第５図はデイスク位置検出信号の１実施
例を示す説明図である。第６図はトラツク誤差検
出機構の原理を説明する説明図である。第７図は
トラツク位置検出信号の１実施例を示す説明図で
ある。 １……半導体レーザ素子、２……ゲ−ムスプリ
ツター、３……コリメートレンズ、４……λ／４
板、５……対物レンズ、６……デイスク、７……
カツプリングレンズ、８……検出器、９……対物
レンズ、１０−ａ〜１０−ｄ……入射スポツト
光、１１……ピツト、１２……ピツト像、１３…
…集光スポツト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ デイスク面上の記録トラツクに対し微少スポ
   ツト光を照射して光学的に情報の記録再生を実行
   する光学情報処理装置に於いて、前記デイスク面
   が前記微少スポツト光の合焦位置でその反射光が
   検出光学系に結像される結像位置の前方あるいは
   後方に少なくとも三分割されかつ１列に近接して
   配置され、両側の検出器の受光面積が中央部の受
   光面積に比べて充分大きくかつ中央部の検出器の
   配列方向と垂直方向の寸法が両側の検出器に比べ
   て短かくなるように配置された検出器を配設し、
   両側の２個の検出器と中央の検出器の出力差を焦
   点位置検出信号とするとともに両側の検出器の出
   力差若しくは中央の検出器を２分割しその１組の
   検出器の出力差あるいは両側の各々の検出器と同
   じ側にある２分割された中央の検出器の２組の和
   の出力の出力差をトラツク位置検出信号とし、前
   記焦点位置検出信号及びトラツク位置検出信号に
   基いて焦点制御及びトラツキング制御を実行する
   ようにしたことを特徴とする光学式情報処理装
   置。