JP2695437B2 - 光学式情報再生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば、コンパクトディスクの光ピックア
ップ等の光学式情報再生装置、特に焦点検出機能の確実
化を図った光学式情報再生装置に関するものである。

〔従来の技術〕

コンパクトディスクの光ピックアップ等の光学式情報
再生装置の小型軽量化のために回折素子を使用すること
は非常に有効で、従来、この回折素子に関して種々の提
案がなされている。

例えば、第４図に示す光学式情報再生装置において
は、半導体レーザ１から出射された発散光が回折素子２
を透過し、結像レンズ３によって記録媒体４上に集光さ
れる。記録媒体４からの反射光は結像レンズ３によって
回折素子２に導かれ、回折素子２で回折されることによ
り、方形状の光検出器５上に集光されるようになってい
る。

このような光学式情報再生装置においては、記録媒体
４上で光束を直径１μｍ程度の微小範囲に集光すること
が要求されるので、いわゆる焦点検出を行うことが不可
欠になる。そのため、回折素子２は等分された２つの半
円形の領域2a・2bからなり、一方、光検出器５は互いに
直交する２方向の分割線Ａ及びＢを境界として４つの光
検出部5a〜5bに分割されている。

上記の構成において、半導体レーザ１からの出射光が
記録媒体４上で的確に焦点を結んでいる際は、第５図
（ｂ）にも示すように、回折素子２の領域2aからの回折
光の集光スポット6aが光検出器５の光検出部5a・5b間に
おける分割線Ａ上の一点に形成され、一方、回折素子２
の領域2bからの回折光の集光スポット6bが光検出部5c・
5b間における分割線Ａ上の一点に形成される。従って、
光検出部5a・5bの出力が等しくなり、かつ、光検出部5c
・5dの出力が等しくなる。

これに対し、記録媒体４が結像レンズ３に接近した場
合、回折素子２からの回折光の集光点が光検出器５の後
方に形成されるので、第５図（ａ）に示すように、領域
2aからの集光スポット6aは光検出部5a上に半円状のパタ
ーンを形成する一方、領域2bからの集光スポット6bは光
検出部5d上に半円状のパターンを形成する。

又、記録媒体４が結像レンズ３から遠ざかった場合
は、回折素子２からの回折光の集光点は光検出器５の前
方に位置することになるので、第５図（ｃ）に示すよう
に、集光スポット6aは光検出部5b上に半円状のパターン
を形成するとともに、集光スポット6bは光検出部5c上に
半円状のパターンを形成する。

従って、光検出部5a〜5dの出力信号をそれぞれS1〜S4
とすると、焦点誤差信号FESは、FES＝（S1＋S4）−（S2
＋S3）により得られ、この焦点誤差信号FESに基づい
て、図示しない駆動手段により結像レンズ３が光軸に沿
って移動させられて、記録媒体４上に適切に焦点が結ば
れるようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記の光学系情報再生装置においては、発
光源として例えば半導体レーザ１を使用した場合、周囲
温度の変化等により半導体レーザ１から出射される光の
波長が変化し、それに伴って焦点誤差信号FESに誤差が
生じるという問題があった。

以下、具体的に述べると、記録媒体４上で適切に焦点
が結ばれており、かつ、半導体レーザ１から出射される
光の波長λが所定値λ_０であれば、第６図（ｂ）に示す
ように、回折素子２の各領域2a・2bからの回折光の集光
スポット6a・6bは、それぞれ光検出器５の光検出部5a・
5b間における分割線Ａ上及び光検出部5c・5d間における
分割線Ａ上に位置する。

これに対し、周囲温度の上昇により波長λが所定値λ
_０より大きくなれば、回折素子２での回折角は所定の角
度より大きくなり、かつ、集光点は光検出器５のやや前
方になる。その結果、第６図（ａ）に示すように、集光
スポット6aは光検出部5bに半円状のパターンを形成する
一方、集光スポット6bは光検出部5cに半円状のパターン
を形成し、かつ、両集光スポット6a・6bは波長λが所定
値λ_０に一致している場合より下方に移動する。

又、周囲温度の低下により半導体レーザ１から出射さ
れる光の波長λが所定値λ_０より小さくなれば、回折角
は所定の角度より小さくなり、かつ、集光点は光検出器
５のやや後方となる。その結果、第６図（ｃ）に示すよ
うに、集光スポット6aは光検出部5aに半円状のパターン
を形成する一方、集光スポット6bは光検出部5dに半円状
のパターンを形成し、かつ、両集光スポット6a・6bは波
長λが所定値λ_０に一致している場合より上方に移動す
る。

ところで、このように、半導体レーザ１から出射され
る光の波長λの変化に起因して集光スポット6a・6bが分
割線Ａから外れると、焦点誤差信号FESに誤差が生じて
記録媒体４が結像レンズ３の焦点に位置している場合で
も焦点誤差信号FESは“0"にはならず、その結果、結像
レンズ３が誤って移動させられ、焦点位置がずれるとい
う問題があった。上記した波長λの変化の影響によって
生じる焦点誤差信号FESの誤差は非常に大きく、正確な
情報の再生を行う上で障害となっていた。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る光学式情報再生装置は、上記の課題を解
決するために、光発生手段と、上記光発生手段からの光
を記録媒体上に集光させるとともに、該記録媒体からの
反射光を案内する光学系と、上記光学系を介して入射す
る上記反射光の光路中に配設され、少なくとも２つの焦
点誤差検出用分割領域を有する回折素子と、上記回折素
子により回折された上記反射光を複数の光検出部で受光
して、焦点誤差を検出する光検出器と、を有し、上記回
折素子の各焦点誤差検出用分割領域は、入射光を対応す
る１つの光検出部のみに導くよう形成されてなり、上記
光検出部は、上記各焦点誤差検出用分割領域により回折
された上記反射光を、上記光発生手段からの光の波長変
動によらず常に受光できる形状に形成されてなることを
特徴とするものである。

〔作 用〕

上記の構成によれば、回折素子の少なくとも２つの各
焦点誤差検出用分割領域を介して光検出器の各光検出部
上に集光する記録媒体からの反射光の光量を検出してそ
れらを比較することにより、光発生手段からの光が記録
媒体上に的確に焦点を結んでいるか否かが判定される。
この場合、回折素子の各焦点誤差検出用分割領域により
導かれる上記反射光の光量が光検出器における対応する
光検出部にて検出されるようになっているので、光発生
手段から出射される光の波長の変化により、回折素子の
各焦点誤差検出用分割領域により回折された上記反射光
の各光検出部上での集光位置がずれてもその光検出部内
のいずれかの位置に上記反射光が集光する程度の大きさ
を各光検出部に付与して、光発生手段からの光の波長の
変化にかかわらず回折素子の各焦点誤差検出用分割領域
から光検出器の各光検出部へ導かれる上記反射光を各光
検出部により確実に検出できるようにしておけば、光発
生手段からの光の波長の変換にかかわらず、上記光の焦
点が記録媒体上に位置しているか否かの判定を正確に行
えるようになる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図乃至第３図に基づいて説明
すれば、以下の通りである。

第１図に示すように、本発明に係る光学式情報再生装
置は光発生手段としての半導体レーザ11を備え、半導体
レーザ11から出射される発散光はほぼ円形状の回折素子
12を透過して、光学系としての結像レンズ13により記録
媒体14上に集光されるようになっている。記録媒体14か
らの反射光は、結像レンズ13を介して回折素子12に導か
れ、回折素子12により回折されて矩形状の光検出器15上
に集光される。

光検出器15は分割線Ｃによって２つの光検出部15a・1
5bに分割されている。一方、回折素子12は、円Ｄを境界
として光軸を中心とする同心状の２つの領域（焦点誤差
検出用分割領域）12a・12bに分割されている。そして、
領域12aにより回折された記録媒体14からの反射光は光
検出器15における光検出部15a上に集光され、又、領域1
2bにより回折された上記反射光は光検出部15b上に集光
されるようになっている。

これにより、上記光検出器15は、回折素子12の分割さ
れた２つの領域12a・12bによって、光検出器15の対応す
る２つの光検出部15a・15b上にそれぞれ集光される記録
媒体14からの反射光の光量を検出するとともに、反射光
の光量を比較することにより、半導体レーザ11からの光
の記録媒体14上における焦点誤差を検出する。

なお、半導体レーザ11からの出射光が記録媒体14上に
的確に焦点を結んでおり、かつ、上記出射光の波長λが
所定値λ_０である場合、回折素子12の領域12aから光検
出器15の光検出部15aに導かれる上記反射光の集光スポ
ット16aは光検出部15aのほぼ中央に位置するようにさ
れ、かつ、上記出射光の波長λの変化しても領域12aに
より回折される上記反射光は光検出部15a上のいずれか
の位置に集光するようにされている。同様に、上記出射
光が記録媒体14上に的確に焦点を結んでおり、かつ、上
記出射光の波長λが所定値λ_０である場合、回折素子12
の領域12bから光検出器15の光検出部15bに導かれる上記
反射光の集光スポット16bは光検出部15bのほぼ中央に位
置するようにされ、かつ、上記出射光の波長λが変化し
ても領域12bにより回折される上記反射光は光検出部15b
上のいずれかの位置に集光するようにされている。

又、第２図（ｂ）に示すように、上記出射光が記録媒
体14上に的確に焦点を結んでいる時に、領域12aにより
回折される上記反射光の光量と、領域12bにより回折さ
れる反射光の光量とが等しく、従って、光検出部15aに
より検出される光量と光検出部15bにより検出される光
量とが等しくなるように領域12aの大きさが設定されて
いる。なお、第２図（ｂ）における点線のハッチング
は、記録媒体14からの反射光が回折素子12に入射する範
囲を示している。

上記の構成において、半導体レーザ11からの出射光が
記録媒体14上で焦点を結んでいる際には、上述のよう
に、光検出部15aで検出される記録媒体14からの反射光
の光量と光検出部15bで検出される反射光の光量とが等
しく、従って、光検出部15a・15bの出力信号S1・S2が等
しくなる。本光学式情報再生装置において、焦点誤差信
号FESはFES＝S1−S2で演算されるが、焦点の合っている
時には、FES＝“0"となる。従って、この場合、結像レ
ンズ13は移動させない。

これに対し、結像レンズ13と記録媒体14との間の距離
が所定の距離より短くなると、第２図（ａ）に記録媒体
14からの反射光の入射範囲を点線のハッチングで示すよ
うに、領域12aに入射する光量は減少する一方、領域12b
に入射する光量は増加する。従って、S1がS2より小さく
なるので、焦点誤差信号FESは負となり、結像レンズ13
が記録媒体14から離れる方向に移動させられる。

又、結像レンズ13と記録媒体14との間の距離が所定の
距離より長くなると、第２図（ｃ）に記録媒体14からの
反射光の入射範囲を点線のハッチングで示すように、領
域12aに入射する光量は増加する一方、領域12bに入射す
る光量は減少する。従って、S1がS2より大きくなるの
で、焦点誤差信号FESは正となり、結像レンズ13が記録
媒体14に接近する方向に移動させられる。

なお、本光学式情報再生装置においては、半導体レー
ザ11からの出射光の波長λにかかわらず、回折素子12の
領域12aで回折される反射光は光検出器15の光検出部15a
に集光させ、領域12bで回折される反射光は光検出部15b
に集光させ、光検出部15aと光検出部15bとで検出される
光量を比較することにより半導体レーザ11の焦点ずれの
検出を行うようにしているので、半導体レーザ11からの
出射光の波長λにかかわらず、上記出射光が記録媒体14
上で的確に焦点を結んでいるか否かの検出を正確に行え
るようになる。

第３図（ａ）〜（ｃ）に変形例を示す。この変形例
は、回折素子12を互いに平行な２つの分割線Ｅ及びＦに
より３つの領域12a〜12cに分割したものである。中央の
領域12aにて回折された記録媒体14からの反射光は光検
出器15における光検出部15a上に集光し、一方、両側の
領域12b・12cにより回折された反射光は光検出部15b上
に集光するようになっている。そして、半導体レーザ11
からの出射光が記録媒体14上で的確に焦点を結んでいる
場合は、第３図（ｂ）に記録媒体14からの反射光の入射
範囲を点線のハッチングで示すように、領域12aで回折
されて光検出部15a上に集光する反射光の光量と、領域1
2b・12cで回折されて光検出部15b上に集光する反射光の
光量とが等しくなり、従って、S1とS2とが一致して焦点
誤差信号FES＝S1−S2が“0"となるので、結像レンズ13
の移動は生じない。

一方、結像レンズ13と記録媒体14との間の距離が所定
の距離より短くなると、第３図（ａ）の如く、領域12b
・12cに入射する反射光の光量が領域12aに入射する反射
光の光量より大きくなるので、焦点誤差信号FESは負と
なって、結像レンズ13が記録媒体14から離れる方向に移
動させられる。

又、結像レンズ13と記録媒体14との間の距離が所定の
距離より長くなると、第３図（ｃ）の如く、領域12aに
入射する反射光の光量が領域12b・12cに入射する反射光
の光量より大きくなるので、焦点誤差信号FESは正とな
って、結像レンズ13が記録媒体14に接近する方向に移動
させられる。

〔発明の効果〕

本発明に係る光学式情報再生装置は、以上のように、
光発生手段と、上記光発生手段からの光を記録媒体上に
集光させるとともに、該記録媒体からの反射光を案内す
る光学系と、上記光学系を介して入射する上記反射光の
光路中に配設され、少なくとも２つの焦点誤差検出用分
割領域を有する回折素子と、上記回折素子により回折さ
れた上記反射光を複数の光検出部で受光して、焦点誤差
を検出する光検出器と、を有し、上記回折素子の各焦点
誤差検出用分割領域は、入射光を対応する１つの光検出
部のみに導くよう形成されてなり、上記光検出部は、上
記各焦点誤差検出用分割領域により回折された上記反射
光を、上記光発生手段からの光の波長変動によらず常に
受光できる形状に形成されてなる構成である。

これにより、光検出器における各光検出部上に集光す
る記録媒体からの反射光の光量を検出してそれらを比較
することにより、光発生手段からの光が記録媒体上に焦
点を結んでいるか否かを判定するようにしているが、光
発生手段から出射される光の波長の変化により、各光検
出部上への上記反射光の集光位置がずれてもその光検出
部内のいずれかの位置に上記反射光が集光する程度の大
きさを各光検出部に付与して、光発生手段からの出射光
の波長の変化にかかわらず、回折素子の各焦点誤差検出
用分割領域により回折された反射光を光検出器における
対応する光検出部で確実に検出できるようにしておけ
ば、光発生手段からの出射光の波長の変化にかかわら
ず、上記出射光の焦点が記録媒体上に位置しているか否
かの判定を正確に行えるようになるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の実施例を示すものであっ
て、第１図は光学式情報再生装置の概略構成を示す斜視
図、第２図（ａ）は結像レンズと記録媒体との間の距離
が短い場合の記録媒体からの反射光の回折素子への入射
範囲を示す概略正面図、第２図（ｂ）は光発生手段から
の出射光が記録媒体上に焦点を結んでいる場合の記録媒
体からの反射光の回折素子への入射範囲を示す概略正面
図、第２図（ｃ）は結像レンズと記録媒体との間の距離
が長い場合の記録媒体からの反射光の回折素子への入射
範囲を示す概略正面図、第３図（ａ）は変形例における
結像レンズと記録媒体との間の距離が短い場合の記録媒
体からの反射光の回折素子への入射範囲を示す概略正面
図、第３図（ｂ）は変形例における光発生手段からの出
射光が記録媒体上に焦点を結んでいる場合の記録媒体か
らの反射光の回折素子への入射範囲を示す概略正面図、
第３図（ｃ）は変形例における結像レンズと記録媒体と
の間の距離が長い場合の記録媒体からの反射光の回折素
子への入射範囲を示す概略正面図、第４図は従来例の概
略構成を示す斜視図、第５図（ａ）は従来例における結
像レンズと記録媒体との間の距離が短い場合の光検出器
上の集光パターンを示す概略正面図、第５図（ｂ）は従
来例における光発生手段からの出射光が記録媒体上に焦
点を結んでいる場合の光検出器上の集光パターンを示す
概略正面図、第５図（ｃ）は従来例における結像レンズ
と記録媒体との間の距離が長い場合の光検出器上の集光
パターンを示す概略正面図、第６図（ａ）は従来例にお
ける光発生手段からの光の波長が所定値より大きい場合
の光検出器上の集光パターンを示す概略正面図、第６図
（ｂ）は従来例における光発生手段からの光の波長が所
定値と一致している場合の光検出器上の集光パターンを
示す概略正面図、第６図（ｃ）は従来例における光発生
手段からの光の波長が所定値より小さい場合の光検出器
上の集光パターンを示す概略正面図である。 11は半導体レーザ（光発生手段）、12は回折素子、12a
・12bは領域（焦点誤差検出用分割領域）、13は結像レ
ンズ（光学系）、14は記録媒体、15は光検出器、15a・1
5bは光検出部である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−93642（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−20228（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−5425（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−146037（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−78340（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光発生手段と、 上記光発生手段からの光を記録媒体上に集光させるとと
   もに、該記録媒体からの反射光を案内する光学系と、 上記光学系を介して入射する上記反射光の光路中に配設
   され、少なくとも２つの焦点誤差検出用分割領域を有す
   る回折素子と、 上記回折素子により回折された上記反射光を複数の光検
   出部で受光して、焦点誤差を検出する光検出器と、を有
   し、 上記回折素子の各焦点誤差検出用分割領域は、入射光を
   対応する１つの光検出部のみに導くよう形成されてな
   り、 上記光検出部は、上記各焦点誤差検出用分割領域により
   回折された上記反射光を、上記光発生手段からの光の波
   長変動によらず常に受光できる形状に形成されてなるこ
   とを特徴とする光学式情報再生装置。