JP2674467B2 - 光学式ピックアップ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光学式ピックアップ、特
に傾斜のあるワークに対しても光軸を自動的に傾けるこ
とにより反射光量を得ることができる光学式ピックアッ
プに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光学式ピックアップは、図４に示
すように、被照射物４１にレーザビーム４２のスポット
を形成せしめる対物レンズ４３と、被照射物面４１で反
射し対物レンズ４３を通ったレーザビーム４２を結像せ
しめる結像レンズ４４とを備えている。

【０００３】図４に示した光学式ピックアップにおい
て、被照射物面４１は対物レンズ４３の焦点位置にある
ため、被照射物面４１で反射されたレーザビーム４２は
対物レンズ４３を再び通ると入射ビームと同一方向に戻
るという性質を持っている。したがって、結像レンズ４
４を用いて被照射物面４１で反射されたレーザビーム４
２を結像させると、被照射物面４１に傾きがあったとし
ても同一の点に結像されるので、この結像位置に検出器
を置いて被照射面４１の状態を検出していた。

【０００４】しかし、上述のように光学系においても、
被照射物４１が角度θだけ傾くと反射ビームは２θ傾く
ので、対物レンズ４３を通った反射ビームの位置は入射
ビームに対してｆ・ｓｉｎθだけずれることになる（ｆ
は対物レンズ４３の焦点距離）。実際の光学系において
はこのビームの位置ずれは結合レンズ４４による結像に
悪影響を及ぼすので、図４に示す従来の光学式ピックア
ップが許容する被照射物面４１の傾きは、極めて小さい
ものであった。

【０００５】このような問題点を解決した従来の光学式
ピックアップとして図５に示す光学装置（特開昭５９−
７９１０４号公報）がある。図５に示した光学装置は、
レーザ光源５０から出射されたレーザビーム５１を対物
レンズ５３で被照射物面５２に集光する。被照射物面５
２から反射したレーザビームは対物レンズ５３、λ／４
板５６を通り、偏光プリズム５７で反射されビームスプ
リッタ５８で分けられ、一方は被照射物面５２の傾きに
よって生ずる反射ビームの位置のずれを検出する位置サ
ーボ用の光検出器５４に送られ、他方は球面レンズ５
９、円柱レンズ６０を通り、フォーカスサーボ用の光検
出器６１に送られる。光検出器５４の出力から得られる
誤差信号に応じて対物レンズ５３を光軸に対して垂直な
方向に移動させると共に光検出器６１の出力から得られ
る誤差信号に応じて対物レンズ駆動装置５５で対物レン
ズ５３を光軸方向に移動させる。

【０００６】図５に示した光学式ピックアップにおい
て、被照射物面５２が傾いて入射ビームと反射ビームの
位置がずれても、光検出器５４で反射ビームの位置ずれ
を検出することにより、対物レンズ駆動装置５５で対物
レンズ５３を駆動して被照射物面５２に照射するレーザ
ビーム５１の方向を被照射物面に対し垂直にして、入射
ビームの光路を一致させることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図５に示した
従来の光学式ピックアップでは、対物レンズの位置を動
かしてレーザビームの照射方向を変えているため、レー
ザビームの照射方向を変えると同時にレーザビームの照
射位置も変わってしまい、被照射物面上の所望位置の状
態を検出することができないという欠点があった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の光学式ピックア
ップはレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレ
ーザビームを集光する集光レンズと、前記集光レンズに
より集光されたレーザビームのスポット位置に置かれた
偏向ミラーと、前記偏向ミラーで反射したレーザビーム
を再び集光して被照射物に照射する対物レンズと、前記
対物レンズを光軸方向に駆動する駆動装置と、前記レー
ザ光源と前記集光レンズの間に置かれかつ前記被照射物
で反射し前記対物レンズおよび偏向ミラーを通る反射レ
ーザビームを前記レーザ光源から出射され前記被照射物
に照射されるレーザビームの光軸から分岐する光アイソ
レータと、前記光アイソレータで分岐されたレーザビー
ムの傾きから被照射物表面の傾斜角度を検出する傾き検
出光学系と、前記光アイソレータで分岐されたレーザビ
ームの広がり角度から前記対物レンズと前記被照射物の
フォーカス方向の位置のずれを検出する焦点のずれ検出
光学系と、前記傾き検出光学系から得られる傾き信号に
よりレーザビームが前記被照射物面に垂直に照射するよ
うに前記偏向ミラーの偏向角度を制御する傾き補正制御
器と、前記焦点のずれ検出光学系から得られる焦点のず
れ信号により前記対物レンズにより形成されるレーザス
ポットの位置が前記被照射物面上となるように前記駆動
装置を制御する焦点ずれ補正制御器とを含んで構成され
る。

【０００９】

【実施例】次に本発明について図面を用いて詳細に説明
する。

【００１０】図１は本発明の一実施例を示す構成図であ
る。

【００１１】図１に示した光学式ピックアップはレーザ
光源１と、レーザ光源１から出射されたレーザビーム２
を集光する集光レンズ３と、集光レンズ３により集光さ
れたレーザビーム２のスポット位置に置かれたガルバノ
ミラー４と、ガルバノミラー４で反射したレーザビーム
２を集光して被照射物５に照射する対物レンズ６と、対
物レンズ６を光軸方向に駆動するボイスコイルモータ７
と、レーザ光源１と集光レンズ３の間に置かれかつ被照
射物５で反射し対物レンズ６およびガルバノミラー４を
通る反射レーザビーム２をレーザ光源１から出射され被
照射物に照射されるレーザビーム２の光軸から分岐する
光アイソレータ８と、光アイソレータ８で分岐されたレ
ーザビーム２を分割するハーフミラー９と、ハーフミラ
ー９で２分割されたレーザビーム２の広がり角度から対
物レンズ６と被照射物５のフォーカス方向の位置ずれを
検出する焦点ずれ検出光学系１１と、２分割光検出器１
０から得られる傾き信号によりレーザビーム２が被照射
物５に垂直に照射するようにガルバノミラー４の偏向角
度を制御する傾き補正制御器１２と、焦点ずれ検出光学
系１１から得られる焦点ずれ信号により対物レンズ６に
より形成されるレーザスポットの位置が被照射物５の表
面上となるようにボイスコイルモータ７を制御する焦点
ずれ補正制御器１３とを含んで構成される。

【００１２】ここで、光アイソレータ８は偏光ビームス
プリッタ８１と１／４波長板８２から構成され、偏光ビ
ームスプリッタ８１を通過したレーザビーム２の偏波面
を１／４波長板８２で９０゜回転させることにより、再
度偏光ビームスプリッタ８１に導かれたレーザビーム２
を反射させ、入射ビームの光路から分岐する。

【００１３】光アイソレータ８で分岐されたレーザビー
ム２はハーフミラー９で２分割され、その片方のビーム
は球面レンズ１１１、円筒面レンズ１１２および４分割
光検出器１１３から構成される焦点ずれ検出光学系１１
に導入される。図２は４分割光検出器１１３のセンサ面
を見た平面図である。４分割光検出器１１３は図２
（ａ）に示すように、１つのセンサ面が４つの領域Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄに分割されており、図２（ｂ）〜（ｄ）に示
すように被照射物５の位置により４分割光検出器１１３
に照射されるレーザビーム２のスポット形状が変化す
る。したがって、４分割光検出器１１３の領域Ａ，Ｂの
出力ａ，ｂの和と領域Ｃ，Ｄの出力ｃ，ｄの和を比較し
てビーム形状を識別することにより、対物レンズ６によ
って形成されるレーザビーム２のスポット位置に対する
被照射物５の位置ずれを検出することができる。

【００１４】対物レンズ６を駆除するボイスコイルモー
タ７を制御する焦点ずれ補正器１３は、４個のプリアン
プ１３１、１３２、１３３、１３４と、２個の加算器１
３５、１３６と、１個の差動増幅器１３７を含んで構成
され、前記４分割光検出器１１３の出力ａ，ｂ，ｃ，ｄ
をプリアンプ１３１、１３２、１３３、１３４で増幅
し、プリアンプ１３１、１３２の出力ｅ，ｆを加算器１
３５で加算し、プリアンプ１３３、１３４の出力ｇ，ｈ
を加算器１３６で加算し、加算器１３５の出力ｉ加算器
１３６の出力ｊの差を差動増幅器１３７で演算し、差動
増幅器１３７の出力ｋによりボイスコイルモータ７を制
御することにより自動焦点ずれ補正が実現される。

【００１５】ハーフミラー９で２分割されたビームのう
ち、焦点ずれ検出光学系１１に導入されない方のレーザ
ビーム２は２分割光検出器１０に導かれ、被照射物５の
傾き検出に用いられる。被照射物５表面が傾くと反射ビ
ームの方向も傾き、集光レンズ３を通過して再び平行光
に戻ったレーザビーム２の位置がずれる。したがって、
このレーザビーム２の位置を２分割光検出器１０で検出
することにより被照射物５の傾きを検出することができ
る。図３は２分割光検出器のセンサ面を見た平面図であ
る。センサ面は領域Ｌ，Ｍに分割されており、両者の出
力バランスよりビーム位置を検出することができる。さ
らにガルバノミラー４を制御する傾き補正制御器１２
は、２個のプリアンプ１２１、１２２と、１個の差動増
幅器１２３を含んで構成され、２分割光検出器１０の２
つの領域Ｌ，Ｍの出力ｌ，ｍはプリアンプ１２１、１２
２で増幅され信号ｎ，ｏとなった後、差動増幅器１２３
で演算されガルバノミラー４を駆動する制御信号ｐとな
り、自動傾き補正が実現できる。図１に示した実施例で
は１方向の位置ずれを補正するために１個のガルバノミ
ラーと２分割光検出器１０を用いているが、２方向の位
置ずれを補正するために２個のガルバノミラーと４分割
光検出器を用いることも可能である。また、対物レンズ
６の変位を別の変位センサで計測しつつレーザスポット
が被照射物５の表面上を走査するように被照射物５また
は本実施例の光学系を動かすことにより、本実施例の光
学式ピックアップで被照射物５の３次元形状を測定する
ことが可能である。ただし、本実施例によれば対物レン
ズ６は被照射物５の高さに倣っては動かないので、対物
レンズ６の変位から被照射物４の高さに換算する変換回
路が必要となる。

【００１６】本発明の光学式ピックアップは、対物レン
ズの結像位置に偏向ミラーを配置し偏向ミラーによって
被照射物への照射角度を自動補正するので、レーザビー
ムの偏向によって照射位置が変化することがないため、
傾きのある被照射物にも高精度に追従することができる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。

【図２】図１に示す４分割光検出器１１３のセンサ面を
示す平面図である。

【図３】図１に示す２分割検出器１０のセンサ面を示す
平面図である。

【図４】従来の光学式ピックアップの原理を示す図であ
る。

【図５】従来の光学式ピックアップを示す構成図であ
る。

【符号の説明】

１、５０ レーザ光源 ３ 集光レンズ ４ ガルバノミラー ５、４１、５２ 被照射物 ６、４３、５３ 対物レンズ ７ ボイスコイルモータ ８ 光アイソレータ ９ ハーフミラー １０ ２分割光検出器 １１ 焦点ずれ検出光学系 １２ 傾き補正制御装置 １３ 焦点ずれ補正制御装置

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光源と、前記レーザ光源から出射
   されたレーザビームを集光する集光レンズと、前記集光
   レンズにより集光されたレーザビームのスポット位置に
   配置される偏向ミラーと、前記偏向ミラーで反射したレ
   ーザビームを再び集光して被照射物に照射する対物レン
   ズと、前記対物レンズを光軸方向に駆動する駆動装置
   と、前記レーザ光源と前記集光レンズとの間に配置され
   かつ前記被照射物で反射し前記対物レンズおよび偏向ミ
   ラーを通る反射レーザビームを前記光源から出射され前
   記被照射物に照射されるレーザビームの光軸から分岐す
   る光アイソレータと、前記光アイソレータで分岐された
   レーザビームの傾きから被照射物表面の傾斜角度を検出
   する傾き検出光学系と、前記光アイソレータで分岐され
   たレーザビームの広がり角度から前記対物レンズと前記
   被照射物のフォーカス方向の位置ずれを検出する焦点ず
   れ検出光学系と、前記傾き検出光学系から得られる傾き
   信号によりレーザビームが前記被照射面に垂直に照射す
   るように前記偏向ミラーの偏向角度を制御する傾き補正
   制御器と、前記焦点ずれ検出光学系から得られる焦点ず
   れ信号により前記対物レンズにより形成されるレーザス
   ポットの位置が前記被照射物面上となるように前記駆動
   装置を制御する焦点ずれ補正制御器とを備えることを特
   徴とする光学式ピックアップ。
2. 【請求項２】 対物レンズが集光したレーザビームが被
   照射物の表面を走査するように前記被照射物を前記対物
   レンズに対し相対的に動かす走査手段と、前記対物レン
   ズの光軸方向の変位を計測する変位センサと、前記変位
   センサが計測した変位から前記被照射物の高さを換算す
   る変換手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の
   光学式ピックアップ。