JPH0294121A - 焦点誤差検出装置 - 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 本発明は磁性薄膜を記録媒体とし、レーザ光などの光ビ
ームを記録媒体に照射することにより情報の記録、再生
をおこなう光学ヘッドの焦点誤差検出装置に関するもの
である。

従来の技術 現代は情報化時代と言われており、その中核を成す高密
度大容量メモリーの開発が盛んに行われている。メモリ
ーに要求される能力としては、高密度大容量に加えて高
信頼性、高速アクセス等が挙げられ、これらを満足する
メモリーとして光デイスクメモリーが注目されている。

光デイスクメモリーは、非接触記録再生方式であるため
記録媒体を傷つけないという大きな特徴を持つが、その
ために光学ヘッドの対物レンズと記録媒体との距離を一
定に保つためのフォーカスサーボが必要である。

光学ヘンドには、情報記録媒体と対物レンズとのフォー
カス誤差を検出する機能および、対物レンズを駆動しフ
ォーカスサーボを行なうための対物レンズアクチュエー
タが必要であるが、本発明は、前者のフォーカス誤差検
出機能に関するものである。

従来、焦点誤差検出に関する技術としては数多くの報告
がなされているが、−例を挙げると、特開昭５９−６０
７３９号公報がある。

以下、図面を参照しながら、上述したような従来の焦点
誤差検出装置について説明を行なう。

第７図は従来の焦点誤差検出装置の概略的な構成図およ
びその動作原理を説明する図である。第７図において１
は光源、２は対物レンズ、３は情報記録媒体、４はハー
フミラ−１５は凸レンズ、８は差動アンプ、９はナイフ
ェツジ、１０は２分割光検出器、１１は分割線、１２は
光スボン）である。

以上のように構成された従来例について、以下その動作
について説明を行なう。

光ｔＡ１から発せられた光は、ハーフミラ−４で反射後
、対物レンズ２により、情報記録媒体３上に集光される
。第７図（Ａ）は情報記録媒体３上に対物レンズ２の焦
点が合っている場合である。このとき、情報記録媒体３
からの反射光は逆の経路をたどり、ハーフミラ−４を透
過後、凸レンズ４により収れんされるが、その収れん光
束の半分をナイフェツジ９により遮光され、残りの光束
は、２分割光検出器１０の分割線１１−ｈに光スポット
１２を形成する。ここで２分割光検出器１０の各受光領
域で発生した電気信号の差を差動アンプ８でとることに
より、フォーカス誤差信号を得ることができるが、第７
図（Ａ）で示した合焦時には、フォーカス誤差信号は零
である。

第７図（Ｂ　）は情報記録媒体３が対物レンズ２から遠
ざかる向きに変位した場合を示している。

このとき情報記録媒体３からの反射光は対物レンズ２を
透過後、第７図（Ａ）の場合と比較して収れんした光と
なり、２分割光検出器１０上には、受光領域す上に半円
形の光スポット１２を形成し、差動アンプ８により得ら
れるフォーカス誤差信号は負となる。

第７図（Ｃ）は情報記録媒体３が対物レンズ２に接近す
る向きに変位した場合である。このとき情報記録媒体３
からの反射光は対物レンズ２を透過後、第７図（Ａ）の
場合と比較して発散した光となり、２分割光検出器１０
１には、受光領域ａ上に半円形の光スポット１２を形成
し、差動アンプ８により、正のフォーカス誤差信号が得
られる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、」−記のような構成では、光量の５０％
をナイフェツジ９により損失してしまう。

さらに温度変化等による光学ヘッド構成素子間の相対変
位に対して弱く、安定したフォーカス誤差信号を得られ
ないという問題点を有していた。これを第８図を用いて
説明する。第８図（Ａ）は第７図（Ａ）の光検出器部分
のみを示したものである。

第８図（Ａ）は、合焦時の場合であり、差動アンプ８で
得られるフォーカス誤差信号は零である。第８図（Ｂ）
は、環境温度の変化等により、２分割光検出器１０が、
矢印０方向に微小変位した場合を示している。１３は変
位前の分割線の位置であり、光スポット１２の位置は変
わらないとする。この場合、受光領域すにのみ光が入射
するごとにより、本来零でなければならないフォーカス
誤差信号は負となってしまう。すなわち温度変化等の要
因により２分割光検出器１０の位置が微小に変位した場
合、正確なフォーカス誤差信号を得ることができず、安
定した情報の記録再生が不可能であるという欠点をもっ
ていた。

本発明は上記従来技術に鑑みてなされたもので、環境温
度の変化等による光検出器の微小変位に起因するフォー
カス誤差信号の検出能力低下をおさえることのできる焦
点誤差検出装置を堤供することを目的とするものである
。

課題を解決するだめの手段 この目的を達成するために本発明の焦点誤差検出装置は
、光源と、前記光源からの光を情報記録媒体上に集光さ
せて、光スポットを形成させる対物レンズと、前記対物
レンズと前記光源の間に位置し、前記情報記録媒体にお
いて反射され、前記対物レンズを透過した光を分離する
手段と、前記分離する手段により分離された光を収れん
させる凸レンズと、前記凸レンズによる収れん光束中に
位置し、前記収れん光束を空間的に２分割し、光束の片
側半分を前記収れん光束分割線の一方向に微小に屈折さ
せ、残りの片側半分を前記収れん光束分割線の方向で前
記微小屈折させた向きとは逆の向きに微小に屈折させ、
かつこの２つの光束の２つの焦点を光軸方向で異なる位
置に存在させる透過型のプリズムと、前記情報記録媒体
上に前記対物レンズの焦点があっている場合に、前記凸
レンズと前記プリズムによって形成される２つの焦点の
光軸方向中間位置に存在し、４つの受光領域において２
つの光スポットの光量をほぼ均一に受光するよう設置さ
れた略十字状の分割線を有する４分割光検出器と、前記
４分割光検出器の４つの受光領域のうち、対角位置にあ
る受光領域を電気的に結線して和をとり、その和をとっ
た各電気信号の差をとる差動アンプとで構成されたこと
を特徴としている。

作用 本発明は１−記した構成によって情報記録媒体上に対物
レンズの焦点が合っている場合、４分割光検出器上には
、同じ大きさで同し向きの２つの半円形の光スポットが
形成されている。さらに、４つの受光領域で等しい光量
を受光する様に、４分割光検出器の分割線位置を調整し
ておくと、環境温度変化等により、４分割光検出器が分
割線のどちらの方向に変位しても、４分割光検出器の４
つの受光領域で受光する光量は、対角位置にある受光領
域より発生する電気信号の和をとれば変化がなく、その
和同士の差をとって得られる差動アンプの出力、すなわ
ちフォーカス誤差信号は常に安定した検出能力を持続す
ることとなる。

実施例 以下本発明の一実施例の焦点誤差検出装置にっいて、図
面を参照しながら説明する。第１図は本発明の一実施例
における焦点誤差検出装置の概略構成図である。なお、
本発明は焦点誤差検出装置に関するものであり、第１図
に示した一実施例においては、情報信号検出・トラッキ
ング誤差信号検出の機能に関しては省略している。

第１図において、１は光源、２ば対物レンズ、３ば情報
記録媒体、４はハーフミラ−であり、これらは従来例の
構成と同一である。５ａは凸レンズ、６はプリズム、７
ば４分割光検出器で、これらは便宜上Ｉ矢視図、Ｇ矢視
図を併せて記載している。また、８は差動アンプである
。

第１図は、情報記録媒体３に対物レンズ２の焦点が合っ
ている場合であり、プリズム６は、凸レンズ５ａによる
収れん光束中に位置する。プリズム６に入射したこの収
れん光束のうち、光束の片側半分はプリズム６の６ａ部
分を経て、収れん光束分割線の方向（矢印Ｘの向き）に
微小に屈折して焦点Ｑを結ぶ（６ａ部分を経た光束は破
線で表示）。さらに光束の残りのＪ）側半分はプリズム
６の６ｂ部分を経て、収れん光束分割線の方向で前記微
小屈折させた向き（矢印Ｘの向き）とは逆の向き（矢印
Ｙの向き）に微／ｈ４こ屈折して焦点Ｐを結ぶ（６ｂ部
分を経た光束は実線で表示）。したがって、凸レンズ５
ａによる収れん光束は、空間的に２分割されたことにな
る。しかも、プリズム６の６ａ部分と６ｂ部分とは厚み
が異なるため、２分割された収れん光束どうしには光路
差を生しる。このため、この２つの光束の２つの焦点は
光軸方向で異なる位置に存在する（焦点Ｐ、Ｑ）。

４分割光検出器７の受光面は焦点Ｐ、　Ｑの中間の位置
に、入射光軸にほぼ垂直に設置する。これにより、Ｇ矢
視図に示したように、４分割光検出器７上には、略半円
上で、はぼ同し大きさの２つの光スポラｌ−ＴおよびＳ
が形成される。４分割光検出器７は、４つの受光領域で
均一の光を受けるように、受光面内において位置調整を
行う。ここで、４分割光検出器７の４つの受光領域で発
生した電気信号のうち、対角位置にある受光領域の電気
信号の和を取り、その差を差動アンプでとることにより
、フォーカス誤差信号を得る構成となっている。

以上のように構成された本発明の一実施例における焦点
誤差検出装置について以下、図面を参照しながらその動
作について説明する。

第１図は、情報記録媒体対物レンズ２の焦点が合ってい
る場合であり、このとき４分割光検出器７は４つの受光
領域で均一の光を受光している。

したがって差動アンプ８の出力であるフォーカス誤差信
号は零である。

第２図は、第１図における情報記録媒体３が対物レンズ
２から遠ざかる向きに変位した場合を第１図におりる要
部のみを用いて示しており、凸レンズ５ａには、第１図
の場合と比較して収れんした光が入射する。これにより
凸レンズ５ａによる２つの収れん点は、共にプリズム６
に近づく向きにずれ、４分割光検出器７上にはＧ矢視図
に示したような、光スボッＩ−Ｓおよび′Ｆが形成され
る。

このとき差動アンプ８の出力はバランスがくずれ、正の
フォーカス誤差信号が検出できる。

第３図は、第１図における情報記録媒体３が対物レンズ
２に近づく向きに変位した場合を示しており、凸レンズ
５ａには、第１図の場合に比較して発散した光が入射す
る。これにより凸レンズ５ａによる２つの収れん点は、
ともにプリズム６から遠ざかる向きにずれ、４分割光検
出器７トにはＧ矢視図に示したような、光スポットＳお
よびＴが形成される。このとき差動アンプ８の出力より
、負のフォーカス誤差信号が検出できる。

第４図は第１図のときと同様、情報記録媒体３に、対物
レンズ２の焦点が合っている状態で、４分割光検出器７
が矢印１−１方向に微小変位した場合を示している。１
１は４分割光検出器７の一方向の分割線、破線で示した
１３は分割線ＩＩの変位前の分割線である。変位前は４
分割光検出器７の受光領域ａ、ｂ、ｃ、ｄで受光する光
量は共に等しかったが、変位後は、受光領域ａ、ｂでは
減少、受光領域ｃ、ｄでは増加する。しかし、光スポッ
トＳおよびＴは、形状が概合同かつ同じ向き、同光量で
あるため、受光領域ａで減少した光量すなわち受光領域
ｄで増加した光量と、受光領域すで減少した光量すなわ
ち受光領域Ｃで増加した光量は等しい。したがって受光
領域ａおよびＣで検出した電気信号の和と、受光領域す
およびｄで検出した電気信号の和は、ともに４分割光検
出器７の微小変位前と比較して変化はなく、差動アンプ
８により得られるフォーカス誤差信号は零であって、４
分割光検出器７の変位の影響を受けることはない。

以上のように本実施例によれば、凸レンズ５ａとプリズ
ム６により、４分割光検出器７−トに半円状で概合同か
つ同じ向き、同光量の２つの光スポットを形成し、４分
割光検出器７の４つの受光領域で受光する光量が等しく
なるように４分割光検出器７の位置を設定し、４分割光
検出器７の４つの受光領域の対角同士で発生した電気信
号の和をとり、それらの差を差動アンプ８でとることに
より、光量損失のない、かつ、４分割光検出器７の微小
変位に影響されない安定したフォーカス誤差信号を検出
することが可能である。

次に、本発明の他の実施例について図面を参照しながら
説明する。第５図、第６図は本発明の他の実施例におけ
る焦点誤差検出装置の概略図を示すものである。第５図
から第６図においては、光束は光軸のみを示してあり、
プリズム６の６ａ部分を経た光軸は破線で示し、６ｂ部
分を経た光軸は破線で示した。

第５図は凸レンズ５ａとプリズム６とを光学接着した形
状をしており、その動作原理は第１図の場合と同様であ
る。凸レンズ５ａとプリズム６は光学接着のみならず、
単一の光学素材により加工もしくは成型し完全に単一の
光学素子としても良く、こうすることにより、光学ヘッ
ドを構成する際に組込み精度が安定化する。

第６図は、プリズム６を第５図の場合とは上下反対に用
い、４分割光検出器７の受光面とプリズム６とを光学接
着した場合を示している。この場合もその動作原理は第
１図の場合と同様であり、４分割光検出器７とプリズム
６とは接着により位置関係が安定化するという利点が生
しる。

なお、第１図から第６図までの実施例では一般的な光学
プリズ１、や光学レンズを使用した例を示したが、これ
らのプリズムやレンズをホログラム素子に置き換えても
良いことは言うまでもない。

ホログラム素子を使用する場合とは、透過型のプリズム
がホログラム素子である場合、凸レンズと透過型のプリ
ズムがともにホログラム素子である場合、凸レンズと透
過型のプリズムが１個のホログラム素子である場合であ
って、いずれも実施例と同等の効果を得ることができる
上に、光ヘッドの小型化を図れると言う特有の効果があ
る。

発明の効果 本発明は、焦点誤差検出装置として、凸レンズと、透過
型のプリズムにより４分割光検出器上に半円状で合同か
つ同し向き、同光量の２つの光スポ７）を形成し、４分
割光検出器の４つの受光領域で受光する光量が等しくな
るように４分割光検出器の位置を設定し、４分割光検出
器の４つの受光領域の対角位置にある受光領域で発生し
た電気信号の和をとり、それらの差を差動アンプでとる
Ｉに とにより、光量損失のない、かつ、４分割光検出器の微
小変位に影響されない安定したフォーカス誤差信号の検
出が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における焦点誤差検出装置の
概略図、第２図１第３図、第４図はその要部図、第５図
、第６図は他の実施例の要部図、第７図、第８図は従来
の焦点誤差検出装置の構成および動作を示す構成図であ
る。 １・・・・・・光源、２・・・・・・対物レンズ、３・
・・・・・情報記録媒体、４・・・・・・ハーフミラ−
１５ａ・・・・・・凸レンズ、６．６ａ、６ｂ・・・・
・・プリズム、７・・・・・・４分割光検出器、８・・
・・・・差動アンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）光源と、前記光源からの光を情報記録媒体上に集
   光させて、光スポットを形成させる対物レンズと、前記
   対物レンズと前記光源の間に位置し、前記情報記録媒体
   において反射され、前記対物レンズを透過した光を分離
   する手段と、前記分離する手段により分離された光を収
   れんさせる凸レンズと、前記凸レンズによる収れん光束
   中に位置し、前記収れん光束を空間的に２分割し、光束
   の片側半分を前記収れん光束分割線の一方向に微小に屈
   折させ、残りの片側半分を前記収れん光束分割線の方向
   で前記微小屈折させた向きとは逆向きに微小に屈折させ
   、かつこの２つの光束の２つの焦点を光軸方向で異なる
   位置に存在させる透過型のプリズムと、前記情報記録媒
   体上に前記対物レンズの焦点があっている場合に、前記
   凸レンズと前記プリズムによって形成される２つの焦点
   の光軸方向中間位置に存在し、４つの受光領域において
   ２つの光スポットの光量をほぼ均一に受光するよう設置
   された略十字状の分割線を有する４分割光検出器と、前
   記４分割光検出器の４つの受光領域のうち、対角位置に
   ある受光領域を電気的に結線して和をとり、その和をと
   った各電気信号の差をとる差動アンプとを備えたことを
   特徴とする焦点誤差検出装置。 （２）凸レンズと透過型のプリズムとを光学接着した請
   求項（１）記載の焦点誤差検出装置。 （３）凸レンズと透過型のプリズムとを一体化した形状
   で、単一の光学素材から加工もしくは成形した請求項（
   １）記載の焦点誤差検出装置。 （４）透過型のプリズムと４分割光検出器の受光面とを
   光学接着した請求項（１）記載の焦点誤差検出装置。 （５）透過型のプリズムがホログラム素子である請求項
   （１）記載の焦点誤差検出装置。（６）凸レンズと透過
   型のプリズムが、ともにホログラム素子である請求項（
   １）記載の焦点誤差検出装置。 （７）凸レンズと透過型のプリズムが、１個のホログラ
   ム素子である請求項（１）記載の焦点誤差検出装置。