JPS6223373B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は微少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
媒体上での微少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、また読取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。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an optical device for recording information on a recording medium on a disk by irradiating light focused in the form of a minute spot, and for reproducing the recorded information, particularly for recording information on a recording medium. Focus control is performed so that the size of the minute spot light is always kept at the optimum diameter for recording and reproducing operations, and the minute spot light is always accurately irradiated onto the track where information is recorded on the disk during reading operations. This invention relates to an optical device that performs tracking control.

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
動に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。 Video disks such as VLP are well known as means for optically reproducing information recorded on a disk. For video discs, the diameter is approximately 1
Information is reproduced by irradiating a spot light focused on the order of micrometers onto a pre-recorded information track while performing focus control, tracking control, etc., and tracking the track correctly.
However, since the disk plate of a video disk is rotated at high speed during a reading operation, the position of the spot light irradiation point constantly changes due to surface runout during rotation or external vibration. Therefore, in order to accurately read information, it is necessary to reliably perform focus control and tracking control of the spot light by following the positional changes of the disk plate, and to perform position detection mechanisms for the disk plate and information track, and the spot light. A drive control mechanism for the irradiation system is required.

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ク検出機構を備え
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。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a new and useful optical device that is equipped with a focus detection mechanism and a track detection mechanism in a pickup device that can perform the above-mentioned focus control and tracking control with a simple optical system. .

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。 Hereinafter, the present invention will be explained in detail according to embodiments with reference to the drawings.

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。 FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a pickup device using the present invention.

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
する。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スプリツトプリズム７
ａ，７ｂを通過した後検出器８に入射される。 Since the laser light emitted from the semiconductor laser 1 is set so that its polarization plane is parallel to the plane of the paper, when it enters the beam splitter 2 which has a polarizing film, the beam splitter will be split due to the characteristics of the polarizing film. The light almost completely passes through the twine 2 and enters the collimating lens 3. The light beam made parallel by the collimating lens 3 is converted into circularly polarized light by passing through the λ/4 plate 4, and then enters the objective lens 5. The light beam emitted from the objective lens 5 is condensed into a disk 6 placed at the focal point of the objective lens 5.
Forms a minute light spot on the surface. disk 6
The light beam reflected from the surface becomes circularly polarized light in the opposite direction to the incident light beam and enters the objective lens 5 again, and in a focused state becomes a parallel light beam and enters the λ/4 plate 4. The direction of linear polarization of the light beam exiting the λ/4 plate 4 is changed by 90 degrees with respect to the light beam at the time of incidence, and after passing through the collimating lens 3 again, it enters the beam splitter 2 having a polarizing film. Almost completely reflected by split prism 7
After passing through a and 7b, it enters a detector 8.

第２図にビームスプリツター２、スプリツトプ
リズム７ａ，７ｂ及び検出器８の構造及びそれぞ
れの配置を示す。第２図ａ、第２図ｂ、第２図ｃ
はそれぞれ正面図、側面図、底面図である。ま
た、第３図にスプリツトプリズム７ａ，７ｂ、第
４図に検出器８の形状を示す。即ち、スプリツト
プリズム７ａ，７ｂはクサビ形のプリズムが互い
に向い合つた形で形成されている。また、検出器
８は４組の検出器Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄから成り立つて
おり、ＡとＢ、ＣとＤは互いに密接して配置さ
れ、検出器Ａ，Ｂと検出器Ｃ，Ｄはスプリツトプ
リズム７ａ，７ｂとの関係で決定される間隔を有
して配置されている。更に、クサビ形プリズム７
ａ及び７ｂの接着面は検出器ＡとＢ、ＣとＤの境
界に一致するように配置され、合焦状態で検出器
ＡとＢ、ＣとＤの境界上に結像するように設定さ
れている。 FIG. 2 shows the structure and arrangement of the beam splitter 2, split prisms 7a, 7b, and detector 8. Figure 2a, Figure 2b, Figure 2c
are a front view, a side view, and a bottom view, respectively. 3 shows the shape of the split prisms 7a, 7b, and FIG. 4 shows the shape of the detector 8. That is, the split prisms 7a and 7b are formed in the form of wedge-shaped prisms facing each other. In addition, the detector 8 consists of four sets of detectors A, B, C, and D. A and B, C and D are arranged closely to each other, and detectors A and B and detectors C and D are arranged closely together. They are arranged at intervals determined by the relationship with the split prisms 7a and 7b. Furthermore, the wedge-shaped prism 7
The adhesive surfaces of a and 7b are arranged to match the boundaries of detectors A and B and C and D, and are set so that the images are formed on the boundaries of detectors A and B and C and D in a focused state. ing.

次に第５図に従つて焦点制御を行うための合
焦・非合焦状態を検出する原理について説明す
る。第５図では理解を容易にするために光がデイ
スク６から反射して検出器８に入射するまでを直
線的に図示し、第１図の左側よりピツクアツプを
見た図と下側よりピツクアツプを見た図を中途で
結合し（Ｘ−X′線がその境界線である。）合成し
た図を示している。但し、検出器ＣとＤに関して
は図中では省略し検出器Ａ及びＢのみについて示
している。検出器ＣとＤの位置は第５図でいえば
検出器ＡとＢに対し紙面に垂直な上側に該当す
る。まず第５図ｂに示す如く合焦状態ではデイス
ク６から反射してきた光束のうちスプリツトプリ
ズムの一方のクサビ形プリズム７ａの領域を通過
した右半分の光束（第１図では手前側に位置する
光束）は第１図に示されるようにクサビ形プリズ
ム７ａによつて曲げられるため検出器Ａ及びＢの
境界上に結像する（尚、他方のクサビ形プリズム
７ｂの領域を通過した左半分の光束（第１図では
奥側に位置する光束）は第１図に示されるように
クサビ形プリズム７ｂによつて曲げられるため検
出器Ｃ及びＤの境界上に結像する）。このため
Ａ，B2組の検出器に入射する光量は相等しいも
のとなる。従つて、Ａ，B2組の検出器の出力差
は零となる。しかしながら第５図ａに示す如くデ
イスク６が合焦状態からずれて、対物レンズ５か
ら遠ざかると結像位置は検出器８の前方に移動す
る。このため同図に示すように２組の検出器Ａ，
ＢのうちＢの検出器への入射光量が増加し、他方
Ａの検出器の入射光量が減少する。このためＡ，
B2組の検出器に出力差が現われる。一方、第５
図ｃの如くデイスク６が合焦状態からずれて対物
レンズ５に近付くと結像位置は検出器８の後方に
移行する。このため同図に示すように２組の検出
器Ａ，ＢのうちＡの検出器への入射光量が増加
し、Ｂの検出器への入射光量が減少する。このた
めＡ，B2組の検出器に第５図ａの場合と逆符号
の出力差が現われる。 Next, the principle of detecting in-focus/out-of-focus states for performing focus control will be explained according to FIG. 5. In order to make it easier to understand, FIG. 5 shows a straight line from when the light is reflected from the disk 6 until it enters the detector 8. This figure shows a composite figure in which the seen figures are combined in the middle (the line X-X' is the boundary line). However, detectors C and D are omitted in the figure, and only detectors A and B are shown. In FIG. 5, the positions of detectors C and D correspond to the upper side perpendicular to the plane of the paper relative to detectors A and B. First, as shown in Fig. 5b, in the focused state, the right half of the light flux reflected from the disk 6 passes through the area of the wedge-shaped prism 7a on one side of the split prism (located on the near side in Fig. 1). The light flux) is bent by the wedge-shaped prism 7a as shown in FIG. The light beam (the light beam located on the far side in FIG. 1) is bent by the wedge-shaped prism 7b as shown in FIG. 1, so that it forms an image on the boundary between the detectors C and D). Therefore, the amounts of light incident on the two sets of detectors A and B are equal. Therefore, the output difference between the two sets of detectors A and B becomes zero. However, as shown in FIG. 5a, when the disk 6 deviates from the focused state and moves away from the objective lens 5, the imaging position moves to the front of the detector 8. Therefore, as shown in the figure, two sets of detectors A,
Among B, the amount of light incident on the detector of B increases, while the amount of light incident on the detector of A decreases. For this reason, A,
An output difference appears in the B2 set of detectors. On the other hand, the fifth
When the disk 6 deviates from the focused state and approaches the objective lens 5 as shown in FIG. c, the imaging position shifts to the rear of the detector 8. Therefore, as shown in the figure, of the two sets of detectors A and B, the amount of light incident on the detector A increases, and the amount of light incident on the detector B decreases. Therefore, an output difference of the opposite sign to that shown in FIG. 5a appears in the two sets of detectors A and B.

同様に検出器Ｃ及びＤの場合は検出器Ａ及びＢ
の場合と対称の関係になるため、デイスク６が合
焦状態からずれて対物レンズ５に近付いた場合
（第５図ｃに相当する場合）は検出器Ｄの入射光
量が増大し、また、デイスク６が対物レンズ５か
ら遠ざかつた場合（第５図ａに相当する場合）に
は検出器Ｃの入射光量が増大する。このようにし
て各２組の検出器８の出力を差動増幅し、即ち、
第５図では検出器Ａの出力から検出器Ｂの出力を
差し引いた出力差と、検出器Ｄの出力から検出器
Ｃの出力を差し引いた出力差を加えた出力を増幅
することによつて、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
検出されることになる。 Similarly, in the case of detectors C and D, detectors A and B
Since the relationship is symmetrical to the case of 6 moves away from the objective lens 5 (corresponding to FIG. 5a), the amount of light incident on the detector C increases. In this way, the outputs of each of the two sets of detectors 8 are differentially amplified, that is,
In FIG. 5, by amplifying the output difference obtained by subtracting the output of detector B from the output of detector A and the output difference obtained by subtracting the output of detector C from the output of detector D, Signals having mutually opposite signs are detected depending on the position of the disk 6 with the in-focus position of the disk 6 as a boundary.

次に第６図に従つてトラツキング制御を行うた
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９とスポツト
光１０の各位置関係とそれに対応する検出器８へ
の入射光量の模式図を示している。まず第６図ｂ
に示す如く、ピツト９中心とスポツト光中心が一
致し正しくトラツク上に光が照射されているとき
には図中で紙面より上方の光束即ちビームスプリ
ツター２の上半分のクサビ形プリズム７ａを通過
し検出器ＡとＢに照射される光量と、紙面より下
方の光束即ちビームスプリツター２の下半分のク
サビ形プリズム７ｂを通過し検出器ＣとＤに照射
される光量が等しくなるため、図中の検出器Ａと
Ｂの和に対応する出力と、検出器ＣとＤの和に対
応する出力の差は零になる。次に第６図ａに示す
如くピツト９中心がスポツト光中心からずれて図
中では紙面より上方に位置した場合、結像点近
く、即ちスプリツトプリズム位置では紙面より上
方の光束即ち上半分のクサビ形プリズム７ａを通
過する光量はビツト９による回折のため下半分の
クサビ形プリズム７ｂを通過する光量に比べて少
なくなる。この結果、上半分のクサビ形プリズム
７ａを通過し検出器ＡとＢに照射される光量は下
半分のクサビ形プリズム７ｂを通過し検出器Ｃと
Ｄに照射される光量に比べて少なくなるため検出
器ＡとＢの和に対応する出力は検出器ＣとＤの和
に対応する出力に比べて小さくなる。一方、第６
図ｃに示す如くピツト９中心がスポツト光中心か
らずれて図中では紙面より下方に位置した場合
は、第６図ａとは逆の結果になり、上半分のクサ
ビ形プリズム７ａを通過する光量は下半分のクサ
ビ形プリズム７ｂを通過する光量に比べて多くな
る。この結果、検出器ＡとＢの和に対応する出力
は検出器ＣとＤの和に対応する出力に比べて大き
くなる。即ち、第６図ａのようにピツト９中心が
スポツト光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９中心とスポツト光中心が一致し
た状態を境にして、検出器ＡとＢの和に対応する
出力と検出器ＣとＤの和に対応する出力は反転す
るため検出器ＡとＢの和に対応する出力と検出器
ＣとＤの和に対応する出力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応じ
て、互いに逆符号の信号が検出されることにな
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。以上詳述したようにスプリツトプリ
ズムと２組の互いに近接した二分割光検出器より
成る検出器系を用いることによつて焦点制御とト
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
ピツクアツプ装置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。 Next, the principle of detecting the track position for tracking control will be explained with reference to FIG. FIG. 6 shows a schematic diagram of the positional relationship between the pit 9 on the track and the spot light 10, and the corresponding amount of light incident on the detector 8. First, Figure 6b
As shown in the figure, when the center of the pit 9 and the center of the spot light are aligned and the light is correctly irradiated onto the track, the light beam above the plane of the paper in the figure, that is, passes through the wedge-shaped prism 7a in the upper half of the beam splitter 2, and is detected. The amount of light irradiated onto the detectors A and B is equal to the amount of light below the plane of the paper, that is, the amount of light that passes through the wedge-shaped prism 7b in the lower half of the beam splitter 2 and is irradiated onto the detectors C and D. The difference between the output corresponding to the sum of detectors A and B and the output corresponding to the sum of detectors C and D becomes zero. Next, as shown in Fig. 6a, when the center of the pit 9 is shifted from the center of the spot light and is located above the plane of the paper in the figure, near the imaging point, that is, at the split prism position, the light beam above the plane of the paper, that is, the upper half The amount of light passing through the wedge-shaped prism 7a is smaller than the amount of light passing through the lower half wedge-shaped prism 7b due to diffraction by the bits 9. As a result, the amount of light that passes through the wedge-shaped prism 7a in the upper half and irradiates the detectors A and B is smaller than the amount of light that passes through the wedge-shaped prism 7b in the lower half and irradiates the detectors C and D. The output corresponding to the sum of detectors A and B is smaller than the output corresponding to the sum of detectors C and D. On the other hand, the 6th
If the center of the pit 9 deviates from the center of the spot light and is located below the plane of the paper as shown in Figure c, the result will be opposite to that of Figure 6A, and the amount of light passing through the wedge-shaped prism 7a in the upper half will be is larger than the amount of light passing through the wedge-shaped prism 7b in the lower half. As a result, the output corresponding to the sum of detectors A and B becomes larger than the output corresponding to the sum of detectors C and D. That is, the case where the center of the pit 9 is located above the center of the spot light as shown in FIG.
Figure 6b shows the case where it is located downward as shown in Figure c.
When the center of the pit 9 and the center of the spot light coincide as shown in the figure, the output corresponding to the sum of detectors A and B and the output corresponding to the sum of detectors C and D are reversed. By differentially amplifying the output corresponding to the sum of detectors B and the output corresponding to the sum of detectors C and D, signals with opposite signs are detected depending on the pit position, that is, the track position. . The disk position detection signal and track position detection signal obtained in this way are fed back to each control coil to perform focus control and tracking control, thereby making it possible to always irradiate a spot light onto the track in a focused state. As a result, stable information reproduction operation is established. As described in detail above, the focus control mechanism is capable of performing focus control and tracking control with a simple optical system by using a detector system consisting of a split prism and two sets of two-split photodetectors located close to each other. It is possible to configure a pickup device equipped with a track control mechanism and an optical device that can reliably read information.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明のデイスク位置検出系を有する
ピツクアツプの一実施例を示す構成図である。第
２図は第１図に示すビームスプリツタースプリツ
トプリズム及び検出器の配置図である。第３図は
第１図に示すスプリツトプリズムの外形図であ
る。第４図は第１図に示す検出器の説明図であ
る。第５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。 １……半導体レーザ素子、２……ビームスプリ
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……
スプリツトプリズム、８……検出器、９……ピツ
ト、１０……スポツト光。 FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a pickup having a disk position detection system according to the present invention. FIG. 2 is a layout diagram of the beam splitter prism and detector shown in FIG. 1. FIG. 3 is an external view of the split prism shown in FIG. 1. FIG. 4 is an explanatory diagram of the detector shown in FIG. 1. FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating the principle of the focus error detection mechanism. FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating the principle of the track error detection mechanism. 1...Semiconductor laser element, 2...Beam splitter, 3...Collimating lens, 4...λ/4
Plate, 5... Objective lens, 6... Disk, 7...
Split prism, 8...detector, 9...pit, 10...spot light.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 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おいて、 検出光学系に、尖鋭部を逆向きにして配置した
２個のクサビ形のプリズムの側面が接合されてな
るスプリツトプリズムと、４個の光検出器Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄからなる光検出器がこの順に配置さ
れ、 Ａ，Ｂの光検出器が互いに密接して配置されて
なる光検出器Ａ，ＢとＣ，Ｄの光検出器が互いに
密接して配置されてなる光検出器Ｃ，Ｄ間は互い
に所定の間隔を有し、且つ上記２個のクサビ形の
プリズムの接合面は光検出器Ａと光検出器Ｂ及び
光検出器Ｃと光検出器Ｄの境界線に光学的に一致
するように配置され、且つデイスクに対する微少
スポツト光の合焦状態で検出光のスポツトが光検
出器Ａと光検出器Ｂ、及び光検出器Ｃと光検出器
Ｄの境界上に結像するように光検出器の位置設定
がなされ、且つデイスクの記録トラツク上に微少
スポツト光中心が一致しているときに上記スプリ
ツトプリズムの一方のクサビ形のプリズムを通過
し光検出器Ａ，Ｂに照射される光量と、他方のク
サビ形のプリズムを通過し光検出器Ｃ，Ｄに照射
される光量とが等しくなるように光検出器の位置
設定がなされ、 前記光検出器Ａと光検出器Ｂの出力差又は光検
出器Ｄと光検出器Ｃの出力差又はそれぞれの出力
差の和出力を焦点位置検出信号とし、光検出器
Ａ，Ｂと光検出器Ｃ，Ｄ間の出力差をトラツク位
置検出信号としたことを特徴とする光学情報処理
装置。[Scope of Claims] 1. In an optical information processing device that performs optical recording and reproduction of information by irradiating a recording track on a disk surface with a minute spot light, the detection optical system is provided with a sharp portion facing the opposite direction. A split prism formed by joining the side surfaces of two arranged wedge-shaped prisms, and four photodetectors A,
Photodetectors B, C, and D are arranged in this order, and photodetectors A and B are arranged closely to each other. Photodetectors A, B, and C and D are arranged closely to each other. There is a predetermined distance between the photodetectors C and D arranged as shown in FIG. It is arranged so as to optically coincide with the boundary line of the detector D, and when the minute spot light is focused on the disk, the spot of the detection light is connected to the photodetector A, the photodetector B, and the photodetector C. When the photodetector is positioned so that the image is formed on the boundary of the detector D, and the center of the minute spot light coincides with the recording track of the disk, one of the wedge-shaped prisms of the split prisms The positions of the photodetectors are set so that the amount of light that passes through the other wedge-shaped prism and irradiates the photodetectors A and B is equal to the amount of light that passes through the other wedge-shaped prism and irradiates the photodetectors C and D. , the output difference between photodetector A and photodetector B, the output difference between photodetector D and photodetector C, or the sum output of the respective output differences is used as a focal position detection signal, and photodetector A, B and optical An optical information processing device characterized in that an output difference between detectors C and D is used as a track position detection signal.