JPH0231335A - フォーカシング装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、光学的記録再生装置等光学装置におけるフォ
ーカシング装置に係わり、特に、非点収差法を利用した
フォーカシング装置の改良に関するものである。

［従来の技術］ この種の光学装置としては光学的記録再生装置を例に挙
げて説明すると、第１２図〜第１３図に示すように半導
体レーザ（ａ）と、この半導体レーザ（ａ）からの拡散
レーザ光を平行レーザ光に変換するコリメータレンズ（
ｂ）と、このレーザ光のスポット形状を楕円形状から略
円形状に変換するアナモフィックプリズム（Ｃ）と、光
記録媒体（ｄ）に入射する入射レーザ光と光記録媒体（
ｄ）から反射してくる反射レーザ光とを分離するビーム
スプリッタ（ｅ）と、このビームスプリッタ（ｅ）を通
過し直線偏光であるレーザ光を円偏光に変換させる１７
４波長板（ｆ）と、光記録媒体（ｄ）に対し進退可能に
設けられ上記１７４波長板（ｆ）を通過したレーザ光を
光記録媒体（ｄ）の収束面に収束させる対物レンズ（ｇ
）と、上記ビームスプリッタ（ｅ）により分離された反
射レーザ光をトラッキングエラー信号、フォーカシング
エラー信号、並びに再生ＲＦ信号を得るための四分割Ｐ
ＩＮフォトダイオード（ｈｌ）〜（ｈ４）へ入射させる
集光レンズ（ｊ）、シリンドリ力ルレンズ（ｋ）とでそ
の主要部を構成する装置が知られている。

そしてこのように構成される光学的記録再生装置におい
ては、上記光記録媒体（ｄ）の偏心、並びに光記録媒体
（ｄ）表面の波打ち、反り等を原因とするトラッキング
エラー、及びフォーカシングエラーに対処するため、上
記四分割ＰＩＮフォトダイオード（旧）〜（ｈ４）によ
り求められたトラッキングエラー信号やフォーカスエラ
ー信号に基づき、アクチュエータ（ｍ）′を作動させて
上記対物レンズ（ｇ）を適正位置に移動させる非点収差
法によるフォーカシング装置が組込まれでいる。

ところで、この非点収差法によるフォーカシング装置に
おいては上記四分割ＰＩＮフォトダイオード（旧）〜（
ｈ４）へ入射させるレーザ光の光量を以下のように調整
し、その光量差に基づいてフォーカスエラー信号を求め
るようになっていた。

すなわち、第１４図に示すようにスポット形状が円形状
のレーザ光（ｎ）をＸ軸方向とｙ軸方向へ均等に収束さ
せる集光レンズ（ｊ）でもって収束させた場合、そのス
ポット形状は２軸方向のどの部位で結像させても円形状
となるが、第１５図に示すように集光レンズ（ｊ）の隣
接側に、Ｘ軸、若しくはｙ軸方向のいずれか一方にのみ
収束させるシリンドリカルレンズ（ｋ）を配設した場合
、Ｘ軸方向とｙ軸方向の収束比率が変るためレーザ光に
非点収差が起こり、そのスポット形状はＸ軸方向の結像
位置によって変化するようになり、例えば、上記スポッ
ト形状はシリンドリカルレンズ（ｋ）から離れるに従い
、第１６図に示すよう縦長の楕円形状〜円形状〜横長の
楕円形状へと規則的に変化するようになる。

このため、上記レーザ光（ｎ）の光軸であるＸ軸方向の
所定部位に四分割ＰＩＮフォトダイオード（ｈｌ）〜（
ｈ４）を配設した場合、この四分割ＰＩＮフォトダイオ
ード（ｈｌ）〜（ｈ４）に入射されるレーザ光（ｎ）の
スポット形状に基づいてフォーカシングエラー信号を得
ることができる。すなわち、上記四分割ＰＩＮフォトダ
イオード（ｈｌ）〜（ｈ４）の配設位置について、第１
７図（Ａ）に示すようにフォーカシングが適正な場合こ
れ等四分割ＰＩＮフォトダイオード（ｈｌ）〜（ｈ４）
に対し光量の等しい円形状の反射レーザ光が入射できる
ような位置に設定することにより、第１７図（Ｂ）に示
すように光記録媒体（ｄ）が対物レンズ（ｇ）から離れ
た場合、上記四分割ＰＩＮフォトダイオード（ｈｌ）〜
（ｈ４）には横長の楕円形状スポット（ｓｐ）が結像さ
れ、一方、第１１図（Ｃ）に示すように光記録媒体（ｄ
）が対物レンズ（Ｑ）に接近した場合、四分割ＰＩＮフ
ォトダイオード（旧）〜（ｈ４）には縦長の楕円形状ス
ポット（ｓｐ）が結像するようになる。

従って、第一フォトダイオード（旧）と第三フォトダイ
オード（ｈ３）に入射される入射光最和（ρ１３）から
、第二フォトダイオード（ｈ２）と第四フォトダイオー
ド（ｈ４）に入射される入射光量和（ｐ２４）の差分信
号（Ｄ１３　１）２４）を求めることによりフォーカシ
ングエラー信号を得ることができる。そして、上述した
ようにフォーカシングエラー信号をアクチュエータ（ｍ
）に入力し、上記差分（１）１３　１）２４）が零にな
るよう対物レンズ（ａ）を移動操作することによりフォ
ーカス制御が可能となるものであった。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、この非点収差法を利用した従来におけるフォ
ーカシング装置においては、集光レンズ（ｊ）と四分割
ＰＩＮフォトダイオード（旧）〜（ｈ４）間に高価なシ
リンドリカルレンズ（ｋ）を介装して集束光に非点収差
を起こさせる構成となっているため、部品点数が多くて
コストが割高となる問題点があり、かつ、シリンドリカ
ルレンズ（ｋ）と四分割ＰＩＮフォトダイオード（ｈｌ
）〜（ｈ４）との位置関係が適切でない場合、正確なフ
ォーカシングエラー信号が得られなくなるため各構成部
品の加工精度、組立て精度について高く要求される問題
点があった。

［課題を解決するための手段］ 本発明は以上の問題点に着目してなされたもので、その
課題とするところは、部品点数が少なく、しかも組立て
操作が簡便なフォーカシング装置を提供することにある
。

すなわち本発明は、非点光線束を発する光源と、被照射
体の近傍位置に進退可能に配設され上記光源からの光線
束を被照射体の収束面に収束させる対物レンズと、上記
被照射体からの反射光路中に配設され４個の副検出器に
て形成される複合検出器と、この複合検出器の各副検出
器に入射される反射光線束の光量差信号に基づいて上記
対物レンズを適正位置に移動操作するフォーカス制御手
段とで構成したことを特徴とするものである。

この様な技術的手段において上記非点光線束とは波面が
共心でない光線束をいい、それ自身で非点収差を起こす
性質を備えているものである。そして、この非点光線束
を発する光源としては各種のものが利用でき、例えば、
その非点隔差（Δ２）が２０〜５０μｍ程度の値を示す
利得導波型の半導体レーザを使用することができる。尚
、この光源については通常単独で使用するが、フォーカ
スエラー信号用として利用し、それ自身で非点収差を起
こさない共心光線束と併用して利用しても当然のことな
がらよい。

また、上記被照射体としては光学装置の種類によって異
なり、例えば、光学的記録再生装置においては光デイス
ク等光記録媒体で構成される。尚、複合検出器、フォー
カス制御手段としては従来のフォーカシング装置におい
て利用されているものをそのまま使用することができる
。

［作用］ 上述したような技術的手段によれば、非点光線束を発す
る光源を使用しこの非点光線束は自ら非点収差を起こす
性質を有しているため、非点収差を起こすためのシリン
ドリカルレンズを省略することができる。

従って、シリンドリカルレンズを組込むことなく複合検
出器に入射された反射光線束の光量差信号に基づいてフ
ォーカスエラー信号を求めることが可能となる。

［実施例］ 以下、本発明に係るフォーカシング装置を組込んだ光学
的記録再生装置にについて図面を参照して詳細に説明す
る。

Ｏ第一実施例 この実施例に係る光学的記録再生装置は、第１図〜第２
図に示すようにフォーカシング装置の一部を構成する利
得導波型の半導体レーザ（１）と、この半導体レーザ（
１）からの拡散レーザ光を平行レーザ光に変換するコリ
メータレンズ（２）と、このレーザ光のスポット形状を
楕円形状から略円形状に変換するアナモフィックプリズ
ム（３）と、光記録媒体（４）に入射する入射レーザ光
と光記録媒体（４）から反射してくる反射レーザ光とを
分離するビームスプリッタ（５）と、このビームスプリ
ッタ（５）を通過し直線偏光であるレーザ光を円偏光に
変換させる１７４波長板（６）と、光記録媒体（４）に
対し進退可能に設けられ上記１７４波長板（６）を通過
したレーザ光を光記録媒体（４）の収束面に収束させる
対物レンズ（７）と、上記ビームスプリッタ（５）によ
り分離された反射レーザ光をトラッキングエラー信号、
フォーカシングエラー信号、並びに再生ＲＦ信号を得る
だめの四分割ＰＩＮフォトダイオード（８１）〜（８４
）へ入射させる集光レンズ（１０）とでその主要部が構
成されている。

そして、フォーカシング装置の一部を構成する上記対物
レンズ（７）は、第３図に示すようにバネ材（７０）に
て支持されたリング状保持部（７１）に取付けられて配
設されており、かつ、上記保持部（７１）にはフォーカ
ス制御手段である電磁石型アクチュエータ（７２）が組
込まれ、四分割ＰＩＮフォトダイオード（８１）〜（８
４）からのフォーカスエラー信号が上記アクチュエータ
（１２）に入力されるようになっている。

また、上記利得導波型半導体レーザ（１）からのレーザ
光（１１）は、第４図に示すように活性層（１２）から
Ｘ軸方向へ広く回折する一方、ｙ軸方向へは狭く回折し
て非点光線束になっており、かつ、そのビームスポット
（１３）はＸ軸方向へ伸びた縦長の楕円形状となってい
る。更に、第５図〜第７図に示すようにこのレーザ光（
１１）は２の焦点（ｐ）（ｐ、）を備えており、各焦点
（ｐｘ）Ｘ （ｐ、）間の距離、すなわち非点隔差（Δ２）は２０〜
５０μｍの値を示すと共に、このレーザ光（１１）を集
光レンズ（１０）にて収束させた場合、Ｘ軸方向とｙ軸
方向の収束比率が異なるため第７図に示すようにシリン
ドリカルレンズを介すことなく非点収差（ｐ’　　）　
　（ｐ’、　）を起こすようになっている。このため、
上記フォーカシング装置の一部を構成しレーザ光（１１
）の反射光路上に配設された四分割ＰＩＮフォトダイオ
ード（８１）〜（８４）により、第８図に示すようにシ
リンドリカルレンズを介すことなくフォーカスエラー信
号が得られるようになっている。

このように構成された光学的記録再生装置においては、
光記録媒体（４）からの光情報を含んだ反射光が、ビー
ムスプリッタ（５）、集光レンズ（１０）等を介し四分
割ＰＩＮフォトダイオード（８１）〜（８４〉へ入射さ
れ、再生ＲＦ信号、フォーカスエラー信号、トラッキン
グエラー信号等が得られるようになっている。

そして、この装置のフォーカシング装置においてはフォ
ーカシングが適正の場合、第９図（Ａ）に示すように第
一フォトダイオード（８１）と第三フォトダイオード（
８３）に入射される入射光運用（ｐ１３）と、第二フォ
トダイオード（８２）と第四フォトダイオード（８４）
に入射される入射光量用（１）２４）との差分信号（ｐ
１３−　ｐ２４）が零となり、一方、光記録媒体（４）
が対物レンズ（７）から離反した場合には、第９図（Ｂ
）に示すように上記差分信号（ｐ１３　　’２４）は負
の値となり、また、反対に対物レンズ（７）に接近した
場合には、第９図（Ｃ）に示すように差分信号（１）１
３　１）２４）は正の値となる。

従って、対物レンズ（７）に組込まれたアクチュエータ
（７２）へ上記差分信号（Ｄ　１３０２４）を入力し、
その差分が零になる方向へ対物レンズ（７）を移動操作
することによりフォーカス制御を適切に行うことができ
る。

このように、本発明のフォーカシング装置が組込まれた
光学的記録再生装置においては、シリンドリカルレンズ
を使用することなくフォーカス制御が可能となるため、
部品点数を減らすことが可能となってコストの低減が図
れる長所を有しており、かつ、シリンドリカルレンズと
の位置合せが不要となって四分割ＰＩＮフォトダイオー
ド（８１）〜（８４）の配設操作が簡便化できる長所を
有している。

◎第二実施例 この実施例に係る装置は２の光源を使用し、その一方の
光源をフォーカス制御用と消去用ビームとして利用する
ものである。

すなわち、この実施例に係る光学的記録再生装置は、第
１０図〜第１１図に示すようにフォーカシング装置の一
部を構成しフォーカス制御用と消去用の利得導波型の第
一半導体レーザ（１５）と、記録、再生用の屈折率導波
型の第二半導体レーザ（１６）と、これ等各半導体レー
ザ（１５）　　（１６）からのレーザ光を混合するダイ
クロイックミラー（１７）と、光記録媒体（４）からの
反射レーザ光が入射される再生ＲＦ信号用のフォトダイ
オード（１８）、並びにトラッキングエラー信号、フォ
ーカスエラー信号用の四分割ＰＩＮフォトダイオード（
８１）〜（８４）と、上記混合された反射レーザ光をそ
の波長の違いによって各フォトダイオード（８）（１８
）側へ分離するダイクロイックミラー（１９）と、反射
レーザ光を各フォトダイオード＜８）　　（１８）へ収
束させる集光レンズ（１０）　　（１０）とでその主要
部が構成されているものである。

また、上記利得導波型の第一半導体レーザ（１５）は第
一実施例における光源と同様のもので構成され、非点隔
差を有するレーザ光（波長７８０　ｎｍ）を出力するよ
うになっており、かつ、その出力が可変設定できるよう
になっている。すなわち、フォーカス制御用光源として
使用する場合には低出力に、光記録媒体（４）の記録情
報を消去する消去用光源として使用する場合には高出力
に設定されるようになっている。一方、上記屈折率導波
型の第二半導体レーザ（１６）はそれ自身で非点収差を
起こさないレーザ光（波長８３０　ｎａ＋）を出力する
もので、光記録媒体（４）への記録用、並びに再生用光
源として使用されるものである。

尚、この実施例において、アナモフイクプリズム（３）
、ビームスプリッタ（５）、１／４波長板（６）、対物
レンズ（７）、フォーカス制御手段である図示外の電磁
石型アクチュエータ等については第一実施例において組
込まれているものと同一のもので構成されており、かつ
、光記録媒体（４）についても、書込み、消去が可能な
相変化型材料でもって構成されている。

そして、この装置において光記録媒体（４）の記録情報
を消去する場合においては、上記利得導波型第一半導体
レーザ（１５）から高出力で、かつ、アナモフィックプ
リズムを介さない楕円状のレーザ光が光記録媒体（４）
の収束面に収束され、記録層を比較的ゆっくり加熱、冷
却して記録情報を消去するものである。

また、この装置において光記録媒体（４）への記録、再
生を行う場合においては、上記第一半導体レーザ（１５
）から低出力で、かつ、楕円状のレーザ光が照射される
一方、第二反射レーザ（１６）から円形状のレーザ光が
照射され、これ等混合されたレーザ光が光記録媒体（４
）の収束面に収束されて記録層への記録操作、若しくは
再生操作がなされるものである。この時、光記録媒体（
４）から反射される混合レーザ光の内、波長の違いによ
ってダイクロイックミラー（１９）により分離された第
一半導体レーザ（１５）からのレーザ光が四分割ＰＩＮ
フォトダイオード（８１）〜（８４）へ入射されるため
、第一実施例と同様にフォーカスエラー信号を得ること
ができ、かつ、この信号に基づいて適正なフォーカス制
御を行うことができる。

そして、この装置においてもシリンドリカルレンズを使
用することなく上記フォーカス制御が可能となるため、
部品点数を減らすことが可能となってコストの低減が図
れる長所を有しており、かつ、シリンドリカルレンズと
の位置合せが不要となって四分割ＰＩＮフォトダイオー
ド（８１）〜（８４）の配設操作が簡便化できる長所を
有している。

［発明の効果］ 本発明によれば、シリンドリカルレンズを組込むことな
く複合検出器に入射された反射光線束の光但差信号に基
づいてフォーカスエラー信号を求めることが可能となる
。

従って、部品点数を減らすことが可能となってコストの
低減が図れる効果を有しており、かつ、シリンドリカル
レンズとの位置合せが不要となって４個の副検出器にて
形成される複合検出器の配設操作が簡便化できる効果を
有している。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第１１図は本発明の実施例を示しており、第１
図は第一実施例に係るフォーカシング装置を組込んだ光
学的記録再生装置の構成斜視図、第２図はその構成説明
図、第３図はその部分拡大斜視図、第４図は構成部材で
ある半導体レーザの斜視図、第５図はその側面図、第６
図はその平面図、第７図は上記半導体レーザより照射さ
れた非点光線束の作用説明図、第８図はこの非点光線束
と四分割ＰＩＮフォトダイオードとの関係説明図、第９
図（Ａ）〜（Ｃ）はフォーカシング装置の作用説明図を
示し、また、第１０図は第二実施例に係るフォーカシン
グ装置を組込んだ光学的記録再生装置の構成斜視図、第
１１図はその構成説明図を夫々示し、また、第１２図〜
第１７図は従来例を示しており、第１２図は従来のフォ
ーカシング装置を組込んだ光学的記録再生装置の構成斜
視図、第１３図（Ａ）はその構成説明図、第１３図（Ｂ
）はその電気系のブロック図、第１４図はレーザ光に対
する集光レンズの作用説明図、第１５図はレーザ光に対
する集光レンズとシリンドリカルレンズの作用説明図、
第１６図はレーザ光と四分割ＰＩＮフォトダイオードと
の関係説明図、及び第１７図（Ａ）〜（Ｃ）は従来にお
けるフォーカシング装置の作用説明図である。 ［符号説明］ （１）・・・半導体レーザ （４）・・・光記録媒体 （７）・・・対物レンズ （１５）・・・第一半導体レーザ （１６）・・・第二半導体レーザ （１７）・・・ダイクロイックミラー （１８）・・・フォトダイオード ・・・バネ材 ・・・保持部 ・・・アクチュエータ ・・・四分割ＰＩＮ フォトダイオード 特 許 出 願 人 富士ゼロックス株式会社 代 理 人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 非点光線束を発する光源と、被照射体の近傍位置に進退
   可能に配設され上記光源からの光線束を被照射体の収束
   面に収束させる対物レンズと、上記被照射体からの反射
   光路中に配設され４個の副検出器にて形成される複合検
   出器と、この複合検出器の各副検出器に入射される反射
   光線束の光量差信号に基づいて上記対物レンズを適正位
   置に移動操作するフォーカス制御手段とで構成したこと
   を特徴とするフォーカシング装置。