JP2865044B2 - 光ビーム位置検出器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ビーム位置検出
器に関し、特に、精密な光ビームの制御装置に用いる高
感度な光ビーム位置検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光ビーム位置検出器は、光ビーム
の位置を検出するために用いられる。この検出のため
に、一般的に４象限の４領域でそれぞれ光量を測定し、
測定された４つの光量に基づき演算で光ビームの位置を
検出する。

【０００３】一般的な従来の光ビーム位置検出器の回路
構成を図４に示す。図４において、受光器１の各端子
ａ，ｂ，ｃ，ｄからの出力を増幅器２〜５で増幅する。
増幅器２から５で得られた信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを、演算
器６で合計値（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）及び差分値（Ａ＋Ｄ）
−（Ｂ＋Ｃ）又は（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）を求め、最後
に除算器８において差分値を合計値で除して規格化す
る。即ち、受光レベルに依らず光ビームの受光位置情報
のみを抽出した信号を出力する。

【０００４】本発明と技術分野が類似する他の従来例と
しての特開平３−５４７３２号「光学式情報記録再生装
置」は、可動部に追加部品を設けずに、固定部にビーム
スプリッタと２分割光検出器とを設けることにより、タ
ンジェンシャル方向の光軸ずれおよびディスク溝横断信
号等を検出して、フォーカス信号における位置ずれ情報
信号のオフセットの除去を図っている。

【０００５】さらにその他の従来例としての特開平４−
１７４３１５号「光軸調整装置」では、規準軸に対する
レーザビームのずれ量を知得し、レーザの角度調整およ
び位置調整をどの程度行えばよいかを常に知り、レーザ
の光軸調整を容易迅速に行うことを図っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例には問題点がある。それは、入射光の位置を検知し
演算する過程において、異常検出を生じる場合があるこ
とである。この異常検出は、位置検出を割り算により行
うことに起因している。例えば、受光レベルが小さくな
ると演算器６の合計値出力も小さくなる。その結果、除
算器８から出力される信号が、ノイズに過大に影響され
る。

【０００７】この不具合いの発生は、除算器８に入力す
る分母成分である演算器６の合計値出力が小さくなって
も、雑音成分として特に増幅器２〜５で発生する熱雑音
が支配的となるために、演算器６、および除算器８を経
て出力するノイズや誤差の大きさは変化しないことによ
る。上に列挙したその他の従来例においても、位置検出
に演算処理を用いる限りこの問題は付随する。

【０００８】本発明は、受光レベルに起因する測定異常
の発生を補償した光ビーム位置検出器を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明の光ビーム位置検出器は、入射する光ビーム
の光量レベルを所定数の象限で検出して出力する受光器
と、この受光器の検出信号を増幅する増幅器と、増幅器
の出力する所定数の検出信号を演算処理しこの演算結果
の合計値及び差分値を出力する演算器と、差分値を規格
化するために差分値を合計値で割り算する除算器と、演
算器の出力に基づき除算器の動作を制限するリミッタと
を有し、リミッタが除算器の出力に補償を加えることを
特徴としている。

【００１０】また、上記の制限は、合計値が予め定めら
れた所定値以下となった場合に、除算器の出力値に上限
を設けるとよい。

【００１１】さらに、リミッタは、レベル判定器と定電
圧源と切換器とを具備して構成され、レベル判定器が合
計値のレベルを判定し、定電圧源が所定値を出力し、切
換器が合計値と定電圧源の出力とを選択して除算器へ出
力するとよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に添付図面を参照して本発明に
よる光ビーム位置検出器の実施の形態を詳細に説明す
る。図１〜図３を参照すると本発明の光ビーム位置検出
器の一実施形態が示されている。

【００１３】図１において、本実施形態の光ビーム位置
検出器は、入射する光ビームのレベル及び位置に応じて
４象限ａ，ｂ，ｃ，ｄの端子より電流を出力する受光器
１と、受光器１の各象限の端子から出力された電流を電
圧に変換して増幅する増幅器２〜５と、各増幅器の出力
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを演算し合計値（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）、及
び差分値（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）又は（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ
＋Ｄ）を求める演算器６と、この演算器６の出力の合計
値を判別し一定値以上の出力を保つリミッタ回路７と、
演算器６の出力の差分値をリミッタ回路７出力で除算す
る除算器８と、から構成される。

【００１４】上記の光ビーム位置検出器の一構成部であ
るリミッタ回路７は、ダイオードと定電圧源を用いた回
路や、トランジスタ、ＦＥＴ等のスイッチング素子を用
いた回路とで構成される。このリミッタ回路７のより詳
細な回路構成例を図２に示す。図２において、演算器６
の出力の合計値をレベル判別器９で判別し、所望の値以
下の場合に切換器１１を切換え、定電圧源１０のレベル
を除算器８へ出力する。この場合、必要に応じて高速の
レベル判別器９、及び切換器１１を選定する。またこの
機能をアナログ回路またはデジタル回路として構成する
ことができる。

【００１５】次に、本実施形態の動作について、詳述す
る。図３は、受光レベルの状態と、本実施形態の光ビー
ム位置検出器の主要部における信号の形態との関係を表
した図である。図３（Ａ）は時間軸に対する受光レベル
３１の変化例であり、図３（Ｂ）〜図３（Ｅ）は受光レ
ベル３１に対する各部の動作の形態例を示す。これら各
図の内容を以下に詳述する。

【００１６】図３（Ａ）は、受光レベルの変動例の一例
である。図３（Ｂ）は、演算器６の差分値信号に含まれ
るノイズレベル３２を表し、受光レベル３１に関わりな
くノイズレベル３２がコンスタントであることを示して
いる。図３（Ｃ）は、演算器６から出力される合計値信
号のレベルを表している。図３（Ｄ）は、リミッタ回路
７の出力信号のレベルを表している。図３（Ｄ）中の点
線部分は、理論的な演算結果を示す仮想先であり、実線
は実際の出力信号である。図３（Ｅ）は、除算器８、つ
まり光ビーム位置検出器の出力信号のノイズレベルを表
している。図３（Ｅ）中の点線は、図３（Ｄ）の点線に
対応する演算結果である。また、仮に図１に示されるよ
うなリミッタ回路７を設けないとした場合は、受光レベ
ルが低下した際には、ノイズレベルが一定であり、か
つ、低下した受光レベルによりこのノイズを除算するた
め、除算器８からの出力信号において、差分値を表す信
号よりもノイズレベルの方が高くなることがある。

【００１７】上記の条件において、先ず、本光ビーム位
置検出器へ受光レベルが時間変化する受光信号３１が入
射する。この時の演算器６からの差分値信号のノイズレ
ベルは、受光器１のショットノイズが回路の熱雑音等の
レベルより十分小さい場合には、図３（Ｂ）に示すよう
に受光レベル３１に依らずほぼ一定となる。これが除算
器８へ入力する分子成分のノイズレベル３２である。

【００１８】一方、演算器６からの合計値信号レベル３
３は受光レベル３１に比例した形態となる。さらに、こ
の信号３３がリミッタ回路７を通過すると、その出力レ
ベルは一定値以上に保たれた出力信号３４となる。そし
て除算器８の出力信号ノイズレベル３５は、差分値信号
ノイズレベル３２をリミッタ回路７の出力レベル３４で
除算した結果となり、図３（Ｅ）に示す如く理論的な異
常発生部位が補償された信号３５となる。つまり、本実
施形態のリミッタ回路７を有していない場合には、除算
器８の出力信号は図３（Ｅ）中の点線の状態となる。よ
って、本例において、リミッタ回路７は有効に作用して
いる。

【００１９】上記の説明から明らかなように、本実施形
態のリミッタ回路は、あらかじめ設定した所望の値以上
の入力があればそのままの値で出力する。一方入力値が
所望の値以下の場合、あらかじめ設定した所望の値を出
力する。このため、除算器８へ入力する分母成分は受光
レベルが小さくなっても一定値以上に保たれる。このた
め、除算器８から出力する信号のノイズが無制限に大き
くなることはない。

【００２０】受光レベルが小さくなっても除算器８から
出力する信号のノイズ、誤差を一定値以下に抑圧する。
そしてさらには、光ビーム位置検出器の余分な信号成分
を抑える。このことにより、低消費電力化、光ビーム検
出器を制御装置に組込んだ場合の装置の精度、操作性等
の向上を実現可能する。

【００２１】尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施
の一例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発
明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能で
ある。例えば、本実施形態では４象限の受光器について
説明したが、２象限の素子から多象限の素子、ＣＣＤや
ＰＳＤ等の受光器を用いた場合にも有効である。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
の光ビーム位置検出器は、入射する光ビームの光量レベ
ルを所定数の象限で検出して出力する。この検出信号を
増幅し増幅した所定数の検出信号を演算処理し、演算結
果の合計値及び差分値を出力する。除算器は、差分値を
規格化するために差分値を合計値で割り算する。この割
り算において、上記の演算結果に基づきリミッタが補償
を加える。よって、割り算の分母となる演算結果の合計
値が予め定められた所定値以下となった場合に、前記の
補償を行うことにより、異常値の出力を回避することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ビーム位置検出器の一実施形態を示
すブロック図である。

【図２】リミッタ回路の一構成例を示すブロック図であ
る。

【図３】光ビーム位置検出器の動作を説明するための信
号図である。

【図４】従来の光ビーム位置検出器の構成例を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

１ 受光器 ２、３、４、５ 増幅器 ６ 演算器 ７ リミッタ回路 ８ 除算器 ９ レベル判別器 １０ 定電圧源 １１ 切換器

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射する光ビームの光量レベルを所定数
   の象限で検出して出力する受光器と、 該受光器の検出信号を増幅する増幅器と、 該増幅器の出力する前記所定数の検出信号を演算処理
   し、該演算処理結果の合計値及び差分値を出力する演算
   器と、 前記差分値を規格化するために前記差分値を前記合計値
   で割り算する除算器と、 前記演算器の出力に基づき前記除算器の動作を制限する
   リミッタとを有し、 前記リミッタが前記除算器の出力に補償を加えることを
   特徴とする光ビーム位置検出器。
2. 【請求項２】 前記制限は、前記合計値が予め定められ
   た所定値以下となった場合に、前記除算器の出力値に上
   限を設けることを特徴とする請求項１記載の光ビーム位
   置検出器。
3. 【請求項３】 前記リミッタは、レベル判定器と定電圧
   源と切換器とを具備して構成され、前記レベル判定器が
   前記合計値のレベルを判定し、前記定電圧源が前記所定
   値を出力し、前記切換器が前記合計値と前記定電圧源の
   出力とを選択して前記除算器へ出力することを特徴とす
   る請求項２記載の光ビーム位置検出器。