JPH0241092B2 - Kogakutekiichikenshutsusochi - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光学的に位置を検出する装置に関する
ものであり、特に光を回折する部分を有する対象
物体上の回折効果を有する部分から光スポツトが
ずれているトラツキング誤差および対象物体上に
集束した光スポツトが正確な集束位置からずれて
いるフオーカス誤差を簡単に、かつ光量損失なく
検出することもできる光学的位置検出装置を提供
するものである。

一般に、前記の回折効果を有する部分は帯状に
設けられ、あるいは制御対象となる低周波状で実
質的に帯状に形成きれているとみなせるで、光ス
ポツトをこの帯状の上にあるように制御すること
をトラツキング制御と呼ぶことにし、かつ前記物
体面上に光スポツトが正確に集束するように制御
することをフオーカス制御と呼ぶことになる。

従来から、フオーカス誤差、トラツキング誤差
を検出する手段としてフーコ方式、フアーフイー
ルド方式が用いられていた。

しかし、それらは光デイテクタの数が２ケ以上
必要であつたり、また、光量損失が多い等の欠点
があつた。光源には半導体レーザを用いることが
多いから、光量損失は半導体レーザの価格、寿命
の点からも小さくなければならない。

第１図に従来例の要部概略構成図を示す。同図
において、１は半導体レーザ、２はコリメートレ
ンズ、３はビームスプリツタ、４は対物レンズ、
５はレコード盤のごとき対象物体に記録情報とし
て形成された溝（凹部または凸部）で、図示のよ
うに帯状のトラツクになつている。６は半分（斜
線で示す部分）が不透明な円筒（シリンドリカ
ル）レンズ、７は４分割光デイテクタである。

半導体レーザ１から出た光はコリメートレンズ
２で平行光線となり、ビームスプリツタ３を介
し、対物レンズ４で対象物体面上に集束する。対
象物体から反射した光はビームスプリツタ３で入
射光と分離して取り出され、円筒レンズ６に入射
し、光デイテクタ７上に集束する。ここで、円筒
レンズ６の半分が不透明になつているため、フオ
ーカスがずれるとデイテクタ上の集束光の中心は
不透明な部分のエツジ１４に垂直な方向に動く。

４分割光デイテクタ７の中のデイテクタ８と
９、１０と１１は図示のようにエツジ１４に平行
な方向に並べられており、８と１０、９と１１は
エツジ１４に垂直な方向に並べられている。

従つて、４分割光デイテクタ７の中の８，９の
和と１０，１１の和の差をとることにより、フオ
ーカス誤差を検出することができる。このよう
に、集束光の半分だけを光デイテクタ上に集束し
てフオーカス誤差信号を得る方法はフーコ方式と
称せられている。

また、トラツク５から光スポツトが溝に垂直な
方向（図示の矢印１５の方向）にずれるとする。
即ちトラツキング制御はトラツクに垂直な方向の
光スポツトのずれを検出し、ずれが零になるよう
に制御する。光スポツトがトラツク上からずれる
と、反射光のフアーフイールドパターンは回折効
果により不平衡が生ずる。一般に光スポツトのト
ラツキング誤差を検出するには、検出すべきずれ
の方向に反射光のフアーフイールドパターン上に
生ずる光量の不平衡に着目すればよい。第１図の
場合にはトラツクを含み対象物体面に垂直な面を
分割面とし、それに垂直な方向に生ずる光量不平
衡に着目する。第１図において、光線１２と１３
の間に光量の不平衡が生ずると考えると理解しや
すい。

反射光１２，１３はビームスプリツタ３を通つ
た後、円筒レンズ６に入る。この円筒レンズ６は
２分割された不平衡光線１２，１３に対し集束効
果がないから、この不平衡は４分割光デイテクタ
７上でもエツジ１４に平行な方向の光量不平衡と
なつて残る。即ち、４分割デイテクタ７の中の
８，１０の和と９，１１の和の差をとることによ
り、トラツキング誤差信号を検出できる。このよ
うにトラツキング制御しようとする方向に生じる
回折反射光のフアーフイールドの光量不平衡に着
目し、それを誤差信号として取り出す方法はフア
ーフイールド方式と称せられている。

第１図の装置においては、光デイテクタが１個
であり、調整も簡単であるが、円筒レンズ６の半
分が不透明となつているため、光量損失が50％も
ある。第１図に用いている半導体レーザの出力を
４ｍＷと仮定すると、もし前記の光量損失がなけ
れば、出力を２ｍＷにおとすことができる。この
数値は半導体レーザの価格、寿命にとつて非常に
大きいものである。

本発明は、光検出器が１個で、かつ光量損失が
ない光学的位置検出装置を提供するものである。

以下、本発明を図示の実施例に基いて説明す
る。

第２図は本発明の一実施例を示す要部概略構成
図であり、従来例の第１図と同じ働きをする部分
は同一の符号を付し、重複する説明については省
略する。

第２図において、矢印１５の方向にトラツキン
グ誤差が生ずると、第１図で説明したように反射
光１２と１３に光量不平衡が生ずる。反射光を対
象物体上の帯状トラツクに垂直で、かつ対象物面
に垂直で集束スポツトを含む面で２つの領域に２
分割し、この２領域の光を互に異なる２つの方向
に偏向する。プリズム２１，２２はこの目的のた
めに設けられている。ビームスプリツタ３を出た
後の前記の２分割面はプリズム２１と２２の稜線
３３に平行である。これを変換２分割面と呼ぶこ
とにする。一般にこれは前記２分割面と異なる。
プリズム２１，２２を出た光は円筒レンズ２３に
より集束される。この円筒レンズ２３は前記稜線
に垂直すなわちビームスプリツタ３を通過した後
の前記変換２分割面に垂直な方向に集束作用を有
するように配置される。８分割光デイテクタ２４
は円筒レンズ２３による光集束位置に配設され
る。デイテクタ２５と２９、２６と３０、２４と
３１、２８と３２は前記ビームスプリツタ３を通
過した後の変換２分割面に配置され、２５と２６
と２７と２８、２９と３０と３１と３２は前記変
換２分割面に垂直になるように配置されている。

プリズム２１を通過した光はデイテクタ上で３
４に集束し、プリズム２２を通過した光はデイテ
クタ上で３５に集束する。

集束光帯３４にはプリズム２１の光、すなわち
集束スポツトの半分しか寄与していなから、フオ
ーカス誤差が生じると集束光帯３４は第２図中で
デイテクタ２４上を動く、すなわち、デイテクタ
（25＋29）と（26＋30）の出力信号の差をとれば
フオーカス誤差信号が得られる。同様のことが集
束光帯３５についてもいえる。しかし、同一のフ
オーカス誤差に対して集束光帯３４は集束スポツ
ト３５と逆の方向に動く。従つて、フオーカス誤
差信号は２×４列の形の８分割デイテクタの２列
を１列と考えた４分割光デイテクタの内側の各素
子の和と外側の各素子の和の減算、すなわち、デ
イテクタ（（25＋29）＋（28＋32））−（（26＋30）＋
（27＋31））の演算により得られる。

円筒レンズ２３は反射光１２と１３の方向には
集束効果を持たないから、この間の光量不平衡は
デイテクタ２５，２６の和と２９，３０の和の差
として取り出させる。２７，２８の和と３１，３
２の和の差からトラツキング誤差信号が取り出せ
る。すなわち、トラツキング誤差信号は８分割光
デイテクタの２列を１列に、４列を２列と考えた
２分割光デイテクタの変換２分割面に平行な平面
により分けられた各素子の出力間の減算、すなわ
ち、デイテクタ（（25＋26＋29＋30）−（28＋27＋
31＋32））の演算により得られる。

以上のように、本発明におけるフオーカス誤
差、トラツキング誤差検出においては光量損失が
ない。

また、溝（トラツク）５に信号が記録されてい
るような場合８分割デイテクタ２４の８個のデイ
テクタ出力のすべての和をとることにより信号成
分を抽出することができる。

フアーフイールド方式では光をデイテクタ上で
フオーカスさせてはならないが、デイテクタの形
状を小さくするために少し集束させる程度のこと
はよい。即ち、第２図において、円筒レンズ２３
の集束作用方向と垂直な方向に多少の集束作用を
有するレンズを用いる。このことにより、集束光
帯３４，３５の長さを短かくでき、従つて、それ
だけ光デイテクタ２８を小さくできる。

第３図は本発明の他の実施例を示す図であり、
第２図の実施例と若干異なるが原理は全く同じで
ある。第３図において、第２図と同じ働きをする
ものには同一の符号を付し、また原理的に同じも
のは同一符号にダツシユをつけて示した。

この第３図において、ビームスプリツタ３から
出てきた光を第２図の場合と同じようにプリズム
２１′，２２′で偏向するのであるが、その向きが
第２図に対して垂直になつている点が異なるだけ
である。この結果、必然的に８分割光デイテクタ
２４′の中の各デイテクタの配置が第３図に示す
ように変化する。

なお、以上の第２図、第３図の実施例におい
て、レンズ２３，２３′はビームスプリツタ３と
一体にした方が良い。対物レンズ４、コリメート
レンズ２も一体としてしまえば最もよいが、他の
種々の問題もあつて常に良いとは限らない。

第４図、第５図はプリズム２１，２１′，２２，
２２′とレンズ２３を一体としたビームスプリツ
タの構成例を示している。

以上のように、本発明の光学的位置検出装置は
光量損失がなく、フオーカスのひき込み範囲も広
いすぐれたものであり、その効果は極めて大なる
ものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の要部概略構成図、第２図およ
び第３図はそれぞれ本発明の実施例の要部概略構
成図、第４図および第５図はそれぞれ本発明で使
用し得るビームスプリツタの構成例を示す斜視図
である。 １……半導体レーザ、２……コリメートレン
ズ、３，４１，５１……ビームスプリツタ、４…
…対物レンズ、５……溝（トラツク）、２１，２
１′，２２，２２′……プリズム、２３……円筒レ
ンズ、２４，２４′……８分割光デイテクタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 光源と、前記光源から出た光を表面に帯状ト
   ラツクを有する対象物体面上に集束する光集束手
   段と、前記対象物体面上の帯状トラツクにおいて
   当該帯状トラツクに垂直でかつ前記対象物体面上
   に垂直な２分割面で第１の光と第２の光に分割さ
   れて回折反射される光を、入射光と分離してとり
   出す光分離手段と、前記光分離手段により前記２
   分割面とほぼ垂直な方向に回折反射された前記第
   １の光または第２の光が互いに異なる方向に進行
   するように前記第１の光または第２の光の少なく
   とも一方を偏向する偏向手段と、前記光分離手段
   通過後における前記２分割面に垂直な方向に少な
   くとも集束作用を有する光デイテクタ集束手段
   と、前記光デイテクタ集束手段により集束された
   光の集束位置近傍に配置された各素子が２列×４
   列の形に並んだ８分割光デイテクタと、前記８分
   割光デイテクタの前記２列を１列と考えた４分割
   光デイテクタの内側の各素子の和と外側の各素子
   の和の減算をするフオーカス誤差信号演算手段
   と、前記８分割光デイテクタの前記２列を１列
   に、前記４列を２列と考えた２分割光デイテクタ
   の各素子の出力間の減算をするトラツキング誤差
   信号演算手段とを具備することを特徴とする光学
   的位置検出装置。