JPH0262897B2

JPH0262897B2 -

Info

Publication number: JPH0262897B2
Application number: JP11209580A
Authority: JP
Inventors: Tooru Musha; Takashi Hamaoka
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1980-08-14
Filing date: 1980-08-14
Publication date: 1990-12-26
Also published as: JPS5735810A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は情報トラツクを横切るトラツキング方
向に移動可能に配置したレンズの移動量を測定す
る装置に関するものである。

例えばビデオデイスクの光学的情報読取装置に
おいては、対物レンズによつて形成される読取光
スポツトをデイスク上に正しく結像させると共
に、この光スポツトをデイスクの情報トラツク上
に正しく位置させるために、対物レンズをその光
軸方向（フオーカツシング方向）に移動制御する
フオーカツシング制御と、読取光スポツトを対物
レンズの光軸方向および情報トラツク方向と直交
するトラツキング方向に移動させるトラツキング
制御を行なつている。かゝる光学的情報読取装置
におけるフオーカツシング駆動機構としてはボイ
スコイル方式が提案されており、またトラツキン
グ駆動機構としては光源と対物レンズとの間の光
路中に振動ミラーを配置し、トラツキング誤差信
号によつてこのミラーを回動せるようにしたもの
が提案されている。しかし、振動ミラーを用いる
トラツキング駆動機構では充分満足すべき精度お
よび装置の小型化、安価なものが得られにくい欠
点がある。

上述したトラツキング駆動機構の欠点を除去す
るため、対物レンズまたはその保持枠を板ばねよ
り成る弾性支持部材により支持し、トラツキング
誤差信号に基いて対物レンズをトラツキング方向
に変位させるようにした駆動機構が提案されてい
た。このようなトラツキング駆動機構において、
対物レンズを移動させる手段として電磁石を用い
る方式、ボイスコイル方式、圧電素子を用いる方
式などが考えられるが、この場合のトラツキング
駆動機構は装置構造上フオーカツシング駆動機構
の上に装着するのが一般的であるため、トラツキ
ングおよびフオーカツシングの応答性を良好に保
つためにも小形、軽量とする必要がある。電磁石
を用いる場合には必要な力量が得られると共に小
形、軽量化も比較的容易であるが、電磁石のコイ
ルに流す電流と対物レンズの変位との関係が非線
形となり、そのまゝでは正確なトラツキング誤差
の補正を行なうことはできない。また、ボイスコ
イル方式は小形、軽量化が困難であり、圧電素子
を用いたものでは必要な力量が得られにくいなど
の欠点がある。

本願人は上述した種々の欠点を除去し、対物レ
ンズをトラツキング誤差信号に基いて十分な力量
をもつて直線的に正確に移動させることができる
と共に、フオーカツシング方向にも十分正確に移
動させることができ、しかも全体を小形、軽量と
することができる対物レンズ駆動装置を開発して
いる。

第１図ＡおよびＢは本願人が既に開発した対物
レンズ駆動装置の一例を一部断面として示す平面
図および正面図である。対物レンズ１は磁性体よ
り成る保持枠２に保持し、一対の板ばね３，３′
を介して両矢印Ａで示す光軸および情報トラツク
（図示せず）に対して直角をなすトラツキング方
向に移動可能に中枠４に支持する。この中枠４は
一対の円形ばね５および５′により外枠６に取付
ける。したがつて中枠４は対物レンズ１の光軸方
向（フオーカツシング方向）に変位自在となつて
いる。この中枠４をフオーカツシング方向に変位
させてフオーカツシング制御を行なうために、中
枠４と一体に設けたリング７にコイル８を巻装
し、このコイルと共働する永久磁石９およびヨー
ク１０および１１を外枠６に取付けてボイスコイ
ル方式のフオーカツシング駆動機構を構成する。
したがつて、コイル８デフオーカス方向およびそ
の量に応じた電流を供給することにより対物レン
ズの焦点を常にデイスク上に位置させるフオーカ
ツシング制御を行なうことができる。

一方、対物レンズ１を両矢印Ａで示すトラツキ
ング方向に変位させてトラツキング制御を行なう
ために、磁性体より成る保持枠２と共働する第１
および第２の固定ヨーク１２および１２′を、保
持枠２を挾むように移動方向Ａに沿つて延在させ
て外枠６に取付けると共に、これら固定ヨークの
両端部にはそれぞれ永久磁石１３−１および１３
−２を連結して設ける。また、固定ヨーク１２お
よび１２′の保持枠２と対向する部分にはそれぞ
れコイル１４および１４′を巻装して、トラツキ
ング駆動機構を構成する。かゝるトラツキング駆
動機構においては、対物レンズ１の光軸を通り、
かつ移動方向Ａと直交する方向を境として対称
に、永久磁石１３−１および１３−２により、固
定ヨーク１２、保持枠２および固定ヨーク１２′
を通る閉ループの磁界がそれぞれ形成され、これ
ら磁界に保持枠２と対向する部分のコイルが晒さ
れる。したがつてコイル１４および１４′に第１
図Ａに記号で示す方向に電流を流すと、永久磁石
１３−１および１３−２によつて形成される磁界
に晒される部分のコイルは、電流量に応じて第１
図Ａにおいて下方に力を受けるが、コイル１４お
よび１４′は固定ヨーク１２および１２′に巻装さ
れて移動できないため、その反作用として保持枠
２したがつて対物レンズ１が矢印Ａの上方向に移
動する。また、電流の向きを逆転したときは対物
レンズ１は矢印Ａの下方に移動する。こゝで、永
久磁石１３−１および１３−２によつて形成され
る磁界は第１図Ａにおいて対物レンズ１の移動方
向Ａと直交する光軸を含む線に関して対称である
から、コイル１４および１４′に第１図Ａに記号
で示す方向に電流を流したときに固定ヨーク１２
および１２′に誘起される磁界は、永久磁石１３
−１により生じる磁界と同方向となるが、永久磁
石１３−２により生じる磁界とは反対方向とな
る。また、電流の向きを反転したときはこの関係
が逆となるだけであり、保持枠２を通る磁束量は
コイル１４，１４′に流す電流の向きには無関係
となる。したがつてコイル１４および１４′に流
す電流と保持枠２すなわち対物レンズ１の変位量
とは直線的な関係となり、しかも対物レンズ１を
駆動するのに十分大きな力量が得られるから、ト
ラツキング誤差の方向およびその量に応じてコイ
ル１４および１４′に第１図Ａに記号で示す方向
あるいはそれとは反対方向に電流と供給すること
によりトラツキング誤差を正確に補正することが
できる。

なお、第１図に示す対物レンズ駆動装置では、
コイル１４および１４′と保持枠２とのそれぞれ
の間のギヤツプに磁性体流１５および１５′（例
えばFerrofluidics社のFerrofluid）を満たしてあ
る。このようにすれば、ギヤツプ部分では強い磁
界が形成されているために磁性体流１５，１５′
は安定してギヤツプ部分に存在し続けるから、磁
束の利用効率を向上させることができると共に、
トラツキング方向の他にフオーカツシング方向に
対しても磁性体流によるダンピング効果を生じさ
せることができる。

第１図に示す本願人が既に開発した対物レンズ
駆動装置においては、上述したように対物レンズ
をフオーカツシング方向およびトラツキング方向
に２次元的に正確に移動することができるが、ト
ラツキング駆動機構に供給する電流と対物レンズ
との移動量の関係すなわち周波数レスポンスは、
対物レンズに実際に光を投射してトラツキング用
の駆動電流に対する対物レンズによつて形成され
る光スポツトのトラツキング方向の移動量を測定
した方が、性能評価の点では望ましい。

本発明はかゝる点に鑑みてなされたものであ
り、被測定レンズのトラツキング方向の移動量
を、簡単な構成により該被測定レンズによつて形
成される光スポツトのトラツキング方向の移動量
から正確に測定し得るよう適切に構成したレンズ
移動量測定装置を提供することを目的とするもの
である。

本発明のレンズ移動量測定装置は、記録媒体に
記録された情報を読み取るために、レンズ駆動手
段によりレンズをレンズ光軸と直角なトラツキン
グ方向に駆動する様にしたレンズ駆動装置におけ
る前記レンズの前記トラツキング方向の移動量を
測定する測定装置であり、該測定装置は前記レン
ズ駆動装置とは別体として設置され、前記レンズ
に向けて光束を放射する前記別体に固定された光
源と、前記レンズを通過した光束を受光するよう
に配置されるものであり且つ前記レンズのトラツ
キング方向の移動の際前記レンズから出射し光束
が変位する方向に沿つて前記別体に配列固定され
た少なく共２個の受光素子と、これら受光素子の
出力信号の大きさを比較する比較検出手段とから
構成され、前記レンズのトラツキング方向におけ
る前記別体の所定位置に対するレンズ移動量を測
定するものであることを特徴とするものである。

以下図面を参照して本発明を詳細に説明する。

第２図は本発明のレンズ移動量測定装置の一例
の構成を示す線図である。本例では第１図Ａおよ
びＢに示した対物レンズ駆動装置による対物レン
ズ１のフオーカツシング駆動機構によるフオーカ
ツシング方向の移動量（第２図においてＸ方向）
およびトラツキング駆動機構によるトラツキング
方向の移動量（第２図において紙面に対し垂直な
Ｙ方向）を測定するものであるが、第２図では被
測定用の対物レンズ１のみを示し、フオーカツシ
ングおよびトラツキングのそれぞれの駆動機構は
第１図と同様であるので図示を省略してある。光
源装置２１は本例ではレーザ光源２２とこのレー
ザ光源２２から射出された光束を拡げる凸レンズ
２３およびコリメートレンズ２４より成るビーム
エクスパンダとで構成し、この光源装置２１によ
り被測定レンズである対物レンズ１が基準位置に
あるときに所定の位置にスポツトが形成されるよ
うに該被測定用対物レンズ１に平行光束を投射す
る。なおこの平行光束は、本例では対物レンズ１
の２次元的方向の移動を十分カバーできるように
対物レンズ１の径よりも大きくする。また、対物
レンズの基準位置は、例えばフオーカツシングお
よびトラツキング駆動機構にそれぞれ駆動電流を
供給しないときの対物レンズの静止位置とする。
この状態では光源装置２１から対物レンズ１に投
射された平行光束は、対物レンズ１の焦点に収束
されてスポツトを形成するが、このように対物レ
ンズ１を透過した光を集光レンズ２５で集光す
る。本例ではこの集光レンズ２５を、その焦点が
対物レンズ１の基準位置における焦点と一致する
ように配置する。したがつて、対物レンズ１が基
準位置にあるときには、集光レンズ２５から出射
する光束は第２図に示すように平行光束となる。
この集光レンズ２５の出射光は検出プリズム２６
に入射させる。この検出プリズム２６には本例で
は、集光レンズ２５の光軸上の光線の入射角が臨
界角よりもやゝ小さくなるように設定した反射面
２７を設け、この反射面２７での反射光を光検出
器２８に入射させるよう構成する。光検出器２８
は第２図に平面図をも示すように集光レンズ２５
の光軸上の光線の光路を中心として反射面２７に
おける入射面に平行な第１の方向αおよびこれと
直交する第２の方向βにそれぞれ分割された４つ
の受光領域２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃおよび２８Ｄ
をもつて構成する。

光検出器２８の各受光領域の出力は、第３図に
示すように第１の方向αを境とする両側のそれぞ
れ２個の受光領域２８Ａ；２８Ｂおよび２８Ｃ；
２８Ｄの出力をそれぞれ加算器２９Ａおよび２９
Ｂに供給して加算し、また第２の方向βを境とす
る両側のそれぞれ２個の受光領域２８Ｂ；２８Ｃ
および２８Ａ；２８Ｄの出力をそれぞれ加算器２
９Ｃおよび２９Ｄに供給して加算する。加算器２
９Ａおよび２９Ｂの出力は差動増幅器３０Ａに供
給してそれらの差を求め、これを出力端子３１Ａ
に供給し、また加算器２９Ｃおよび２９Ｄの出力
は差動増幅器３０Ｂに供給してそれらの差を出力
端子３１Ｂに出力する。

以下、本実施例の動作を第４図ＡおよびＢを参
照しながら説明する。対物レンズ１が基準位置に
あるときは、該対物レンズ１により所定の位置す
なわちその焦点位置にスポツトが形成される。こ
の位置を第４図Ａにおいて符号ａで示す。この状
態では集光レンズ２５の出射光は平行光束となる
から、検出プリズム２６への全ての入射光線の反
射面２７に対する入射角は全て等しくなる。反射
面２７は光軸上の中心光線の入射角が臨界角より
もやや小さめになるように設定されているから、
このとき検出プリズム２６に入射した全光線は反
射面２７で幾分屈折されて透過するが、この反射
面２７で一様に反射されて光検出器２８に入射す
る。したがつて、この状態では光検出器２８の受
光領域２８Ａ〜２８Ｄの各出力は全て等しくな
る。

今、フオーカツシング駆動機構を附勢して対物
レンズ１を第２図において光軸方向Ｘに移動させ
ると、その移動方向に応じて対物レンズ１による
スポツトは第４図Ａにおいて所定の位置ａの前後
の位置すなわち集光レンズ２５の焦点位置よりも
後方および前方の位置に形成される。スポツトが
集光レンズ２５に関して所定の位置ａよりも後方
の位置ｂに形成されると集光レンズ２５の出射光
は収束光となり、また前方の位置ｃに形成される
と発散光となる。検出プリズム２６の反射面２７
はほぼ臨界角に設定されているから、対物レンズ
１によるスポツトが所定の位置ａから光軸上の前
後の位置にずれて形成されると、そのずれに応じ
て反射面２７への入射光線は光軸上の中心光線を
境に臨界角の前後で連続的に変化する。すなわち
対物レンズ１によるスポツトが所定の位置ａより
も集光レンズ２５に関して前方の位置ｃに形成さ
れた場合には、反射面２７への入射光線は発散光
となるから、その中心光線（光軸）よりも第４図
Ａにおいて上側の光線は、一番外側の入射光線
c_i1を筆頭としてすべての入射角は臨界角よりも
小さくなる。したがつて、この部分の入射光線は
反射面２７を屈折して殆んど透過してしまうか
ら、この部分での反射光線束の強度は弱くなる。
また、中心光線よりも第４図Ａにおいて下側の入
射光束は、一番外側の入射光線C_i2を筆頭として
全ての入射光線の入射角は臨界角よりも大きくな
る。したがつて、この部分では透過光が殆んど存
在せず、入射した全ての光線が反射される。

これに対し、対物レンズ１によるスポツトが所
定の位置ａよりも集光レンズ２５に関して後方の
位置ｂに形成された場合には、反射面２７への入
射光線は収束光となるから、反射面２７への入射
光線の傾きの関係が上述した場合と逆になる。

すなわち、対物レンズ１によるスポツト形成位
置が所定の位置ａから光軸方向の前後にずれた場
合には、光検出器２８に入射する光線は反射面２
７に対する入射角方向と直交する第２の方向βを
境として、スポツトが所定の位置ａよりも位置ｂ
側に形成されたときは、受光領域２８Ｂおよび２
８Ｃが明るく、受光領域２８Ａおよび２８Ｄが暗
くなり、スポツトが所定の位置ａよりも位置ｃ側
に形成されたときは逆に受光領域２８Ｂおよび２
８Ｃが暗く、受光領域２８Ａおよび２８Ｄが明る
くなる。したがつて、第３図において受光領域２
８Ａ，２８Ｄおよび受光領域２８Ｂ，２８Ｃのそ
れぞれの出力の和の差を検出する差動増幅器３０
Ｂの出力から、対物レンズ１のフオーカツシング
方向Ｘでの移動方向およびその量を求めることが
できる。

一方、トラツキング駆動機構を附勢して対物レ
ンズ１を第２図において光軸と直交するＹ方向に
移動させると、その移動に応じて検出プリズム２
６の反射面２７に入射する光束の位置が変化す
る。すなわち、第４図Ｂに検出プリズム２６の反
射面を平面的に示すが、対物レンズ１によりスポ
ツトが集光レンズ２５の光軸上の位置ｄに形成さ
れたときは、反射面２７への入射光束はその中心
光線が集光レンズ２５の光軸と一致するが、スポ
ツトが光軸と直交するＹ方向で位置ｅあるいは位
置ｆに変位したときは、集光レンズ２５の光軸を
通る反射面２７の入射面と直交する方向に入射光
束が変位する。したがつて、反射面２７で反射さ
れ光検出器２８上に入射する光束も、光検出器２
８上で反射面２７における入射面と直交する第２
の方向βに変位するから、第３図において入射面
と平行な第１の方向αを境とする両側の受光領域
２８Ａ；２８Ｂおよび２８Ｃ；２８Ｄのそれぞれ
の出力の和の差を検出する差動増幅器３０Ａの出
力により、対物レンズ１のトラツキング方向Ｙで
の移動方向およびその量を求めることができる。
また、このときスポツトが所定の位置ａから光軸
方向にずれていても、このずれは反射面２７の入
射面と直交する第２の方向βを境にして明暗とな
つて現われるから、対物レンズ１がフオーカツシ
ング方向Ｘに変位している状態でもトラツキング
方向Ｙでの移動量を正確に測定することができ
る。同様に、対物レンズ１のトラツキング方向Ｙ
の変位は光検出器２８上でその入射光束が反射面
２７の入射面と直交する第２の方向βに変位する
から、この変位に影響されることなく、対物レン
ズ１のフオーカツシング方向Ｘの移動量を正確に
測定することができる。

上述したように、本実施例においては、対物レ
ンズ１のフオーカツシング方向Ｘおよびトラツキ
ング方向Ｙのそれぞれの移動量を差動増幅器３０
Ｂおよび３０Ａにより独立にしかも同時に検出す
ることができる。

なお、本発明は上述した例にのみ限定されるも
のではなく、幾多の変形または変更が可能であ
る。例えば光検出器２８を検出プリズム２６の反
射面２７で屈折される透過光を検出するように配
置しても、対物レンズ１の２次元方向の移動量を
独立かつ同時に測定することができる。また反射
面２７へ入射させる集光レンズ２５の出射光は一
部の光束でも有効に測定することができる。更
に、光源装置２１から被測定レンズである対物レ
ンズ１に投射する光束は必ずしも平行光束にする
必要はないと共に、その光束を対物レンズ１の径
よりも十分小さくしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図ＡおよびＢは本願人が開発している対物
レンズ駆動装置の一例を一部を断面として示す平
面図および断面図、第２図は本発明のレンズ移動
量測定装置の一例の構成を示す線図、第３図は移
動量検出回路の一例の構成を示す線図、第４図Ａ
およびＢは第２図に示す実施例の動作を説明する
ための線図である。１……対物レンズ（被測定レンズ）、２１……
光源装置、２５……集光レンズ、２６……検出プ
リズム、２７……反射面、２８……光検出器、２
８Ａ〜２８Ｄ……受光領域、２９Ａ〜２９Ｄ……
加算器、３０Ａ，３０Ｂ……差動増幅器。

Claims

【特許請求の範囲】

１記録媒体に記録された情報を読み取るため
に、レンズ駆動手段によりレンズをレンズ光軸と
直角なトラツキング方向に駆動する様にしたレン
ズ駆動装置における前記レンズの前記トラツキン
グ方向の移動量を測定する測定装置であり、該測
定装置は前記レンズ駆動装置とは別体として設置
され、前記レンズに向けて光束を放射する前記別
体に固定された光源と、前記レンズを通過した光
束を受光するように配置されるものであり且つ前
記レンズのトラツキング方向の移動の際前記レン
ズから出射し光束が変位する方向に沿つて前記別
体に配列固定された少なく共２個の受光素子と、
これら受光素子の出力信号の大きさを比較する比
較検出手段とから構成され、前記レンズのトラツ
キング方向における前記別体の所定位置に対する
レンズ移動量を測定するものであることを特徴と
するレンズ移動量測定装置。