JPH02168213A - 自動合焦装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｃ産業上の利用分野Ｊ この発明は、光ディスクの記録・再生に使用するピック
アップ装置等における自動合焦装置に関する。

［従来の技術］ 従来、光デイスク装置のビックア・ンプ装置における自
動合焦装置には、非点収差法や遮光法等がよく知られて
いる。前者は、シリンドリカルレンズ等を使用して非点
収差を発生させ、４分割受光素子でフォーカスエラー信
号を得る方法である。

また、後者は１反射光の一部をナイフェツジ等により遮
光し、このナイフェツジを含む面の像を集光レンズによ
り４分割受光素子に結像させてフォーカシングエラーを
検出するものである。

ところで、これらの方法は、フォーカシング検出光学系
にシリンドリカルレンズやナイフェツジ等を使用するた
め、いずれも自動合焦装置の感度を上げようとすればシ
リンドリカルレンズの合焦距離を長くしたり、受光素子
を遠くに８かなければならず、装置全体が太き（なり重
くなってしまう等の欠点があった。

このため、本件発明者等は、光ディスクの結像面からの
反射光束を２枚の格子に入射させ、これによって生ずる
モアレ縞の変化を利用して合焦させる自動合焦装置を既
に提案している。（特願昭６２−６０００７号参照） これは、２枚の格子を透過型の白黒格子を使用してモア
レ縞を発生させ、このモアレ縞が光デスクの変動にとも
ない回転することを利用してフォーカシング信号を得る
ように形成したものである。

【発明が解決しようとする課題］ ところで、上記の発明は、２枚の格子により生じるモア
レ縞の光ディスクの位置変化によって生ずるモアレ縞の
回転変化を四分割受光素子で検出することにより結像面
の変位を検出するように形成したが、結像面の合焦時と
非合焦時における四分割受光素子の総受光量の変化が多
くフォーカシングの検出精度が不十分なものとなってい
た。

この発明は、このような点に鑑みてなされたもので、第
１と第２の格子をタルボ距離だけ離間して設置し、この
後に配置した四分割受光素子で受光するように構成して
、総受光量の変化が少なく、かつ、Ｓ／Ｎ比が大きくと
れるため検出精度が一段と向上した自動合焦装置を提供
することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明では、半導体レーザからの射出光を対物レンズ
により結像面に点状に結像させ、この結像面からの反Ｑ
１光をビームスプリッタを介してモアレ縞を発生させる
タルボ距離だけ離間させて設置された第１と第２の格子
に照射させ、発生したモアレ縞の方向を検出する四分割
受光素子から構成される自動合焦装置において、上記第
１の格子と第２の格子の間に集光レンズを配置して、上
記第１．第２の格子を透過する全光量を上記四分割受光
素子上に照射するように構成したことを持イ１夕とする
自動合焦装置である。

［作　用］ したがって、第１と第２の格子でできるモアレ縞は第１
．第２の格子がタルボ距離だけ離間されているので鮮明
であり、四分割受光素子に受光されるモアレ縞のビーム
は集光レンズの集光により全光１が集束した状態で四分
割受光素子に入射するので、光ピツクアップ装置が何ら
大型化することなく検出光量の増加を図ることができる
。

［実　施　例］ 以下１図面に基づいてこの発明の詳細な説明する。第１
図は、自動合焦装置の全体構成を示す断面図で、半導体
レーザーｌからの射出光２はコリメータレンズ３により
平行光束２ａとなり、光軸と４５度傾斜したミラー面４
ａを有するビームスプリッタ４および１／４波長板５を
それぞれ透過し、対物レンズ６により収束されて光ディ
スク７の面７ａ上を点状に照射する。この面７ａからの
反射光２ｂは再び対物レンズ６で集光され、光ディスク
７の面７ａが１度対物レンズ６の焦点距離の位置にある
場合には入射する平行光束２ａと同じ光路を逆に辿るこ
とになる。そして、１／４波長板５を透過してビームス
プリッタ４のミラー面４ａにより右方に反射される。こ
のとき、１／４波長板５により入射光束２ａと反射光束
２ｂとは偏光軸が異なるため全ての反射光束２ｂはミラ
ー面４ａで右方に反射され、第１の格子８および第２の
格子９を照射する。この第１．第２の格子は一定間隔の
ピッチで透明部および不透明部が平行に形成された縞か
らなる透過型の格子であり、第２の格子９は第１の格子
８に対して微小角度回転した状態でタルボ距離の間隔だ
け離間して配設される。

これは、コリメートされた波長んの光による格子間隔ｄ
の第１の格子８のフーリエ像はその右側のｍ　ｄ　２／
え（ｍは自然数）の位置に鮮明な元の格子と同じ像を形
成し、この位置に同じピッチｄの第２の格子９を微小角
度回転させて重ね合せることにより鮮明なモアレ縞を生
じさせるためである。（特願昭６３−１９３１４７号参
照）ところが、このようにして形成されたモアレ縞を有
する光束は四分割受光素子１１により検出されるが、こ
の検出は光ディスク７の面７ａが対物レノズ６の焦点距
離の位置にある合焦状態では平行光束に、また光ディス
クの面７ａが対物レンズ６の焦点距離よりも近すいた近
すぎの位置にある場合には発散光束に、さらに光ディス
ク７の面７ａが対物レンズ６の焦点距離よりも遠くにあ
る遠すぎの状態では収束光束となってそれぞれ第１゜第
２の格子を照射し、これらのそれぞれの状態で四分割受
光素子１１を照射することになる。

したがって、この四分割受光素子１１による検出は光デ
ィスク７の変位により受光量が変化するものとなってい
た。

このため、第１．第２の格子を照射する光束を集光レン
ズにより集光して受光量を増加することが考えられる。

そのための方法として１次の２つが考えられる。■ビー
ムスプリッタ４と第１の格子８との間に集光レンズｌＯ
を挿入する方法■第２の格子９と四分割受光素子１１の
間に集光レンズを挿入する方法である。

ところが、これらのいずれの場合も集光レンズを両格子
８，９の外側に配置するため、検出光学系がどうしても
大きくなってしまう。

そこで、この発明では第１の格子８と第２の格子９はタ
ルボ非難Ｔだけ上１間して光路に設置されることから、
この間に集光レンズ１０を挿入することにより検出光学
系を何等大きくすることなくその検出光量を増加させる
ことができるようにしたものである。

以下、具体的にこの実施例を説明する。第１図において
ビームスプリッタ４で反射した光束はタルボ距１１ｉ１
Ｔだけ離間された第１と第２の格子８゜９を照射するが
、この例では第１と第２の格子８．９間に集光レンズｌ
Ｏが配設される。したがって、この場合には第１の格子
８の像は集光レンズ１０による収束した状態で第２の格
子９を照射することになる。なお、光学系の小型化のた
め、第１の格子８はビームスプリッタ４に密着して設け
られる。

以下、この点についてさらに説明する。平行光の場合、
第１の格子８のフーリエ像はｄｍ／λ毎の位置に現われ
る。ところが、焦点距離ｆの集光レンズＩＯを入れると −１６ｍ　〇　− の位置にフーリエ像ができることになる。

次に、集光レンズｌＯを入れる位置によってどうなるか
考える。

フーリエ像はコントラストの最もよい状態の場合を指し
、第２７に示すようにサイン状の曲線を描くようにコン
トラストが変化している。この第２図におけるπ、２π
、・・・の部分がフーリエ像の現れる位置になるが、こ
れが右側に無限に続くことになる。

ここで、集光レンズを入れて収束光にすると、コントラ
ストの変化は第３図に示すようにその周期が短くなると
同じことになる。即ち、Ａ点に凸レンズを挿入すると破
線ａに示すようになり、その周期は上記式で決まる。つ
まり、集光レンズを入れたところから周期が変化したこ
とになる。したがって、フーリエ像の位置も八゛に変る
ことになる。

以上の点についてさらに詳述する１式（１）をＺについ
て解けば、 である、よって、凸レンズをＡ点に挿入すると、レンズ
の後方で最初にフーリエ像が現れる位置Ａ′は、式（２
）にｍ＝１を代入して、Ｚ＝ｄ”　ｆ／　（λｆ＋ｄ”
　）である、すなわち、このとき第１の格子８と凸レン
ズの間隔はｄ２／ん、凸レンズと第２の格子９との間隔
はｄ２ｆ／（λｆ＋ｄ”　）となる。

なお、挿入する凸レンズの厚みによっては、第１の格子
８と凸レンズとの間隔をｋｄ”／λ。

凸レンズと第２の格子９との間隔をｍｄ”　ｆ／（えｆ
＋ｍｄ”　）、（ｋ、ｍは自然数）にしてもかまわない
。

また、凸レンズを挿入する位置はＡ点にかかわらず任意
の点に入れることができる０例えばＢ点に挿入した場合
には、コントラストの変化は、点鎖線すのようになる。

−点鎖線のピークの位置Ｂ′がフーリエ像の現れる位置
になるので、この位置に格子９を置けばよい。

［発明の効果Ｊ 以上説明したとおり、この発明では第１の格子と第２の
格子の間に凸レンズを配置することにより、光ピツクア
ップ装置の構成を小型に形成することが可能となる。ま
た、四分割受光素子で受ける光量が増加し、ＲＦ信号を
検出する際にＳ／Ｎ比を大きくとれるようになり、光ピ
ツクアップ装置の性能が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例の自動合焦袋ｆＳの構成を
示す光路図、 第２図および第３図は、フーリエ像のコントラストの変
化を示す線図である。 ｌ・・・・半導体レーザー ４・・・・ビームスプリッタ ６・・・・対物レンズ ８・・・・第１の格子 ９・・・・第２の格子 １０・・・・四分割受光素子 ｌ・・・・集光レンズ 特許出願人　ミノルタカメラ株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体レーザからの射出光を対物レンズにより結像
   面に点状に集光させ、この結像面からの反射光をビーム
   スプリッタを介してモアレ縞を発生させる第１と第２の
   格子に照射させ、これらの格子により発生したモアレ縞
   の方向を四分割受光素子により検出して合焦させる自動
   合焦装置において、 上記第１、第２の格子はタルボ距離だけ離間して設置さ
   れ、かつ、第１と第２の格子との間に集光レンズを配設
   して第１と第２の格子を透過する全光量を四分割受光素
   子上に照射するように構成したことを特徴とする自動合
   焦装置。