JPH0276132A - 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】 ［産業上の利用分野］ 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、光デイスク装置のピックアッ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分割受光素子てフォーカスエラー信号
を得る方法である。

また、後者は、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２分割受光素子あるいは４分割受光素子等に結像させ
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
にシリントレ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
を遠くに置かなければならず、装置全体か大きくなり重
くなってしまう等の欠点かあった。

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ィスクの変動にと
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１１ｉ１ 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か、２枚の格子をどの
ような状態に配置すればよいのか不明であり、また、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量
光量の変化か多く、）オ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の格子なタルボ距離だけ離間して設置させ、こ
の後に集光レンズを設置して四分割受光素子て受光する
ようにａ成したので、四分割受光素子て受光する総量光
量に変化が実質的に無く、かつ、Ｓ／Ｎ比が大きくとれ
るため検出精度か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
により光ディスクの結像面に点状に照射し、この結像面
からの反射光なモアレ縞°を発生させる第１と第２の格
子に照射させ、発生したモアレ縞の光束を四分割受光素
子に入射させてモアレ縞の方向を四分割受光素子て検出
するように形成される自動合焦装置において、第１と第
２の格子はタルボ距離だけ離間させて設置され、この第
２の格子と四分割受光素子との間に集光レンズを配置し
て上記四分割受光素子上に上記第１．第２の格子を通る
ビームの全光量が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鮮明
であり、かつ、第１と第２の格子を同一ピッチの格子を
使用することかできる。また、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量
が集束した状態で入射するので、光ディスクの位置が合
焦位置、非合焦位置における総量光量の変化が無くなり
。

フす−カシング検出精度が一段と向上するとともに、Ｒ
Ｆ信号を検出する際にＳ／Ｎ比を大きくとることができ
るようになる。

［実　施　例］ 以下、図面に基づいてこの発明の詳細な説明する。第１
図はこの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度傾斜した反射面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
それでれ透過し、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
反射光束２ｂは再び対物レンズ６を透過し、光ディスク
ツの面７ａか丁度対物レンズ６の焦点距離の位置にある
場合に平行光束となって元の行路を逆に辿り、１７４波
長板５を透過してビームスプリッタ４の４５度の反射面
４ａで右方に反射される。このとき、ｌ／４波長板５に
より入射光束２ａと反射光束２ｂの偏光軸が異なるため
全ての反射光束が右方に反射されることになる。そして
、透明部および不透明部を一定間隔のピッチｄの平行に
形成された同一の縞を有する第１および第２の格子８．
９を照射する。この第２°の格子９は第１の格子８に対
して微小角度αだけ回転した状態で第１の格子８の光路
にタルボ距離だけ間隔をおいて配置される。

ここていうタルボ距離とは、格子間隔ｄの格子に波面の
曲率半径Ｒ９波長入の光が入射したときに格子の鮮明な
フリーエ像が得られる距離のことであり、 て表わされる。今、第１の格子８と第２の格子９との間
隔を一ト記９にすることにより第１の格子８のフーリエ
像と第２の格子９が丁度型なりあって鮮明なモアレ縞を
生しさせることになる。

この実施例では、格子に平行光か入射するためＲ−＋ω
てあり、１＝ｎｄ”　／入に設置されている。

そして、この２枚の格子８，９によって生じたモアレ縞
は集光レンズ１０で収束されて四分割受光素子１１によ
り受光される。このとき、光デスク７の面７ａの位置変
化に対応してモアレ縞の傾きか変化するのて、これを四
分割受光素子１１によりフォーカスエラー信号およびＲ
Ｆ信号として出力するように形成されている。この場合
、集光レンズ１０を光路に挿入することによりモアレ縞
の傾きか変化す、ることはない。

次に、第２図に四分割受光素子ｌｌ上に形成されるモア
レ縞を有するビーム１２の例を示す。第２図（Ａ）は光
ディスク７の面７ａか対物レンズ６の焦点距離の位置よ
りも近い位置にある状態であり、第２図（Ｂ）および第
２図（Ｃ）は合焦位置即ち、光ディスク７の面７ａか対
物レンズ６の焦点距離の位置にある状態および遠すぎる
位置即ち、光ディスク７の面７ａか対物レンズ６の焦点
位置より遠い位置にある状態をそれぞれ示している。

これらの３つの状態においては、それぞれモアレ縞のビ
ーム１２のビーム径かそれぞれ異なっているか、四分割
受光素子１１に全ビームか照射されて検出するようにな
っているため、光量的にはいずれの状態においても等し
いものとなっている。

したかって、四分割受光素子１１から比較回路１３を介
して出力されるフォーカスエラー信号および比較回路１
４を介して出力されるＲＦ信号のレベルは、第２図（Ａ
）、（Ｂ）、（Ｃ）のいずれの状態においても等しいも
のとなっている。たたし、第２図（Ａ）の光ディスクの
面か近すぎの状態よりもざらに近すぎる場合には、ビー
ム１２が四分割受光素子をはみ出してしまうため、全光
量は落ちることになるか、光学系の各定数は後述するよ
うに設定されているため、ビーム１２か四分割受光素子
をはみ出す頻度は極めて小さい。

次に、第３図を参照して、この発明の実施例における対
物レンズ６の焦点距離ｆ１．集光レンズｌＯの焦点距離
ｆ２＋両者の光軸間距離文、集光レンズｌＯと四分割受
光素子の受光面との距離り、焦光レンズの有効径り、四
分割受光素子の開口径Ａとしたときの関係について述べ
る。

光ディスク７の光軸方向の変位量△Ｚ、これに伴ない移
動する集光レンズ８の合焦位置Ｐの変移量を△Ｐとする
と ・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）と表され
る。

一方、合焦位置の変位にともなう四分割受光素子上のビ
ーム径ａは、比例計算より と表される。

△Ｚか△Ｚ、、ｉ、、＜ΔＺ〈△ＺＩＩａＩｌとの間で
変化するときのａの最大値をａ、１、とするとき、ａ□
工≦Ａとなるように設定してやれば、ビーム１２か四分
割受光素子をはみ出すことはない。

この実施例では ｆ、＝＝５．０ｍｍ、ｆ２＝２０．０ｍｍ、１＝５０．
０ｍｍ、Ｌ＝　１．５ｍｍ、Ｄ＝４．０ｍｍである。

また、Δ２は−０，０５ｍｍ≦△Ｚ≦０．０５ｍｍの間
で変化するものとして扱っても実用上問題はない。

このとき１式（１）より−０，７６ｍｍ≦ΔＰ≦０．８
４ｍｍとなり、これを上記（２）式に代入すればａ、□
＝１．１２ｍｍを得る。

従って、この実施例では開口径Ａか１．１２ｍｍ以上の
四分割受光素子を用いている。

従来のものては、光ディスクの面か合焦位置にある状態
でもビーム径は四分割受光素子よりも大きく、光ディス
クが遠すぎの位置になったときか全光量を受光するよう
に構成されていた。したがって、この遠すぎの位置にあ
る状態のＲＦ信号レベルがピークになり、光ディスクが
合焦状態および近すぎの状態の位置にある場合はＲＦ信
号レベルか低下していた。

この例では、このように第１の格子、第２の格子８．９
の後に凸レンズを挿入することにより、光デスクが合焦
位置にある状態でも光量を多く得ることがてきる。

［発明の効果］ 以上説明したとおり、この発明によれば、第１、第２の
格子を照射する光ディスクからの戻り光を集光レンズあ
るいは対物レンズで収束光として照射して四分割受光素
子に入射させるように形成したので、受光素子の受光光
量が多くなり、ＲＦ信号を検出する際Ｓ／Ｎ比を大きく
とることができる。また、光ディスクの合焦時と非合焦
時とで四分割受光素子の受光する総量光量に変化がなく
なるため、フォーカシングの検出がしやすく精度が格段
に向上する。

また、第１と第２の格子は同じピッチの同一の格子を共
通に使用することかできるのて、コストを安くすること
かできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す自動合焦装置の構１
＆図。 第２図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）　　は、四分割受光素子
とビームの変化を説明するための線図、第３図は、上記
第１図の受光系を示す光路図である。 １・・・・半導体レーザー ４・・・・ビームスプリッタ ６、・・・・対物レンズ ７・・・・光ディスク ８・・・・第１の格子 ９・・・・第２の格子 ｌＯ・・・・集光レンズ １１・・・・四分割受光素子 第１図 ｌ　事件の表示　　　昭和６３年特許願第２２７９８２
号２６発明の名称 自動合焦装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　　特許出願人 所在地　　大阪市東区安土町２丁目３０番地大阪国際ビ
ル名称　（６０７）ミノルタカメラ株式会社４、代理人 住　所　〒１１３東京都文京区根津１−５−７５、補正
命令の日付　昭和６３年１２月７日（発送臼）　昭和６
３年１２月２０日 ６、補正の対象 「図　面Ｊ

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光デ
   ィスクの結像面に点状に照射し、この結像面からの反射
   光を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を四分割受光素
   子で検出するように形成した自動合焦装置において、 上記第１と第２の格子はタルボ距離だけ離間させて設置
   され、上記第２の格子と四分割受光素子との間に集光レ
   ンズを配置して四分割受光素子上に上記第１、第２の格
   子を通るビームの全光量が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。