JPH04222933A - 焦点検出装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、情報記録再生装置の光
学ヘッド等に使用される焦点検出装置に関するものであ
り、特に、２分割の光検出器を用いて焦点検出を行う際
にフォーカッシングのリニア範囲を任意に設定すること
が可能な焦点検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光学式記録媒体を用いて情報の記録、再
生を行う光学式情報記録／再生装置においては、一般に
、半導体レーザ等の光源から発せられた光ビームを情報
記録媒体上で集束させて照射し、この光ビームの反射光
を光検出器に入射させ、光検出器上でのビームスポット
の移動を検出してフォーカッシング制御やトラッキング
制御を行うようにしている。

【０００３】このような光学式情報記録／再生装置とし
て、例えば特開昭６１−１５０３９１号公報に開示され
ているものがある。この公報に開示されている装置では
、記録媒体からの反射光が光源に戻ってノイズが発生す
るのを防ぐため、いわゆる軸外し方式が採られている。

【０００４】すなわち、図３に示すように、半導体レー
ザ１から出射したレーザビームをコリメータレンズ２、
ビーム整形プリズム３および回折格子４を介して、集光
レンズ５にその光軸に対して偏心させて入射させ、光学
式記録媒体６の情報記録面に集光する。レーザビームは
情報記録面に対して斜めに入射することになり、情報記
録面で反射した反射光は、半導体レーザ１の方向に逆行
する事なく、集光レンズ５に再び入射し、ミラー７、検
出レンズ８を介して、光検出器９に導かれる。記録媒体
６に入射するレーザビームは、回折格子４を通過する際
に回折されて、３本の光束、即ち＋１次光、０次光及び
−１次光の回折光となる。これらの３本の光ビームは情
報記録媒体６の情報記録面に集光されて３個のスポット
を形成し、さらにこの情報記録面で反射されて集光レン
ズ５に再び入射して平行光束となり、ミラー７で全反射
し光路を９０°曲げられた後、検出レンズ８を経て光検
出器９上に３個のスポットを形成する。

【０００５】このような、情報記録再生装置においては
、以下のようにフォーカッシングサーボを実施している
。図４は光学式記録媒体６の情報記録面におけるガイド
トラック２０、２１、情報ピット２２、＋１次光スポッ
ト２３、０次光スポット２４、−１次光スポット２５の
配置関係を示す図である。＋１次光スポット２３及び−
１次光スポット２５は、それぞれガイドトラック２０お
よび２１上にスポットのほぼ半分の部分が乗るように配
置され、０次光スポット２４はガイドトラック２０、２
１間に位置する情報ピット２２上に正しく重なり得るよ
うに配置される。これらのスポット２３〜２５は、図５
に実線で示すように光検出器９上にも、同様の配置関係
で形成される。

【０００６】光検出器９は、９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄの
４つの光検出要素から構成されている。中央に配置され
た２分割の光検出要素９ａ，９ｂ上に０次光スポット２
４を形成し、これらの光検出要素の出力信号の差動を検
出してフォーカッシングサーボを行うようにしている。 尚、光検出要素９ｃ，９ｄ上には±１次光スポットをそ
れぞれ形成し、これらの光検出要素の出力からトラッキ
ングサーボを行うものである。光検出要素９ａ，９ｂの
出力をそれぞれＩ９ａ，Ｉ９ｂ，とすると、フォーカッ
シングエラー信号Ｆは、 Ｆ＝Ｉ９ａ−Ｉ９ｂ　　・・・・・（１）から検出する
ことができる。

【０００７】このようにして得たフォーカッシングエラ
ー信号Ｆを図示しないサーボ機構に供給し、これらの信
号に基づいて集光レンズ５を駆動して、集光レンズ５と
情報記録媒体６との位置関係を調整することにより、情
報記録媒体６に正しくフォーカッシングされた状態で情
報を記録／再生することができる。

【０００８】図６は、上述の軸外し方式の装置における
フォーカッシングの原理を説明するためのものである。 図６（ａ）は、光ビームスポットがオンフォーカスの状
態で光学式記録媒体６上に形成されている場合を、図６
（ｂ）は、集光レンズ５と光学式記録媒体６との距離が
長く記録媒体６の情報記録面の手前でフォーカスしてい
る場合、及び図６（ｃ）は、集光レンズ５と光学式記録
媒体６との距離が短く記録媒体６の情報記録面の後ろで
フォーカスしている場合を示す。

【０００９】光検出器９の位置は、図６（ａ）に示すオ
ンフォーカスの状態において、０次光スポット２４が検
出要素９ａ，９ｂの分割帯を中心に均等に配分されるよ
うに調整されている。従って、図６（ｂ）に示す集光レ
ンズ５と記録媒体６との距離が長い状態では、０次光ス
ポット２４は、検出要素９ａ側に移動することとなり、
図６（ｃ）に示す集光レンズ５と記録媒体６との距離が
短い状態では、０次光スポット２４は逆に検出要素９ｂ
側に移動することとなる。従って、検出要素９ａと９ｂ
の出力の差動を得ることにより、記録媒体６の情報記録
面と集光レンズ５との距離を検出することができ、これ
を調整することによりフォーカッシングを行うことがで
きる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の光検
出器は、図７に示すように、中央に配置した２分割検出
要素９ａ，９ｂを分割する分離帯Ａはスポット２４の移
動方向Ｂに対して直交するように形成されている。図７
では、フォーカス状態にあるスポット２４ａの位置を実
線で示し、フォーカスずれの状態にあるスポット２４ｂ
の位置を破線で示すものとする。フォーカス状態にある
スポット２４ａの位置、即ち分離帯Ａ中心にスポットが
均等に配置されている状態からのスポット２４の移動量
がスポットの半径分に相当するとき（スポット２４ｂ）
、光検出要素９ｂ上にはスポット２４が存在しなくなり
、検出要素９ｂの出力は０となる。

【００１１】図８は、スポット２４ａが２分割検出要素
９ａ，９ｂ上を矢印Ｂで示す方向に移動したときのフォ
ーカッシングエラー信号Ｆの変化を表すグラフであり、
縦軸はフォーカッシングエラー信号Ｆを、横軸はスポッ
ト２４の移動量ｌを示す。原点０がフォーカス位置を示
す。図８のａ点が、スポット２４が検出要素９ａの方向
に動いて、２４ｂの位置にまで移動した場合のフォーカ
ッシングエラー信号であり、逆に−ａ点は、スポット２
４が検出要素９ｂの方向に移動して、スポット２４全体
が、検出要素９ｂに入ったときのフォーカッシングエラ
ー信号である。−ａ点からａ点まではフォーカッシング
エラー信号Ｆはほぼリニアに変化しており、−ａ点ある
いはａ点を越えた位置では、フォーカッシングエラー信
号は一定値をとる。即ち、リニアにフォーカッシングサ
ーボをコントロールできる範囲は、図８に示すグラフの
−ａ点からａ点までの間である。（以下この範囲をリニ
ア範囲という。）

【００１２】このリニア範囲は、集光レンズ５のＮＡ及
び軸外し量で定まる値であり、情報記録面に形成される
スポットのスポット径、使用する集光レンズの焦点距離
が決まればほぼ決まってしまう。従来の軸外し光学系に
おいては、スポット径約３μｍ、集光レンズの焦点距離
約４ｍｍの場合のリニア範囲は、情報記録媒体側におい
て約１０μｍ前後である。このリニア範囲は、一般には
、スポットの焦点深度より小さく、したがって、従来の
焦点検出装置ではごく狭い範囲でしかリニアサーボコン
トロールを行うことができず、大きくフォーカスはずれ
が生じた場合にはリニアサーボコントロールを行うこと
ができなかった。

【００１３】本発明は、光検出器の形状を工夫すること
により、このリニア範囲を任意に広げることができるよ
うにした焦点検出装置を提供することを目的とするもの
である。

【００１４】

【課題を解決するための手段及び作用】上記課題を解決
するために、本発明の焦点検出装置は、集光レンズによ
って形成されるスポットの結像位置の変化が、２分割さ
れた光検出器上でのスポットの移動に変換され、前記２
分割された光検出器のそれぞれの出力の差動を検出する
ことによって、前記スポットの焦点を検出するようにし
た焦点検出装置において、前記光検出器２分割する方向
が前記スポットの光検出器上での移動方向に対して斜交
していることを特徴とするものである。

【００１５】このように、本願の焦点検出装置において
は、２分割光検出器の、光検出器を２分割する方向が光
検出器上のスポットの移動方向に対して斜交するように
構成している為、スポットの移動量に対してフォーカッ
シングエラー信号の変化が小さくなり、広いリニア範囲
で、焦点距離の検出を行うことができる。また、このリ
ニア範囲は、２分割光検出器の分離帯がスポットの移動
方向に対して斜交する角度を変えることにより、任意に
設定することができる。

【００１６】

【実施例】図１は、本発明の焦点検出装置の一実施例の
構成を示す図である。

【００１７】図１に明らかな通り、本発明の焦点検出装
置においては光検出器９を構成する２分割光検出要素９
ａ’，９ｂ’を分離する分離帯Ａ’がスポット２４の移
動方向Ｂに対して斜交するように構成されている。即ち
、図７に示したように、従来の分離帯Ａがスポット２４
の移動方向Ｂに対して直交しているのに比して、本発明
の光検出器９の分離帯Ａ’はスポット２４の移動方向Ｂ
に直交する方向に対して斜め方向に形成されている。

【００１８】合焦位置にあるスポット２４ａが、スポッ
トの半径分だけ光検出要素９ａ側、即ち上側に移動して
スポット２４ｂの位置になった場合、図７に示す従来の
光検出器９では、スポット２４はすべて一方の光検出要
素９ａの上に位置して、他方の光検出要素９ｂからの出
力は０になるのに対して、本発明の光検出器９の構成に
よると、スポット２４が光検出要素９ａ側に半径分移動
したとしても、分離帯Ａ’が斜めに形成されているため
に、スポット２４ｂの一部が光検出要素９ｂ’上に残り
、光検出要素９ｂ’の出力はスポット２４が更に上側に
移動しなければ０にならない。

【００１９】図２は、本発明の２分割光検出器９ａ’，
９ｂ’における、フォーカッシングエラー信号Ｆとスポ
ットの移動量ｌとの関係を示すグラフである。スポット
２４が光検出要素９ａの方向にスポットの半径分だけ移
動したａ点においては、フォーカッシングエラー信号Ｆ
はまだ飽和せず、さらに上側に移動したｂ点において初
めて一定値に飽和することとなる。したがって、リニア
範囲は−ｂ点からｂ点までとなり、これは図８と図２と
を比較すると明らかなとおり、従来の光検出器における
−ａ点からａ点までのリニア範囲に比して拡大されてい
る。したがって、本発明の焦点検出装置によれば、スポ
ットが合焦状態を大きく外れた場合でも、フォーカッシ
ングエラーを検出することができる。

【００２０】分離帯Ａ’の傾きを変えることによって、
このリニア範囲を任意に設定することができる。また、
図２及び図８を比較すれば明らかな通り、リニア範囲を
拡大したとき、フォーカッシングエラー信号の特性曲線
の傾きが小さくなるため、フォーカス検出感度は低くな
る。したがって、本発明はフォーカス検出感度が高すぎ
る場合に、これを低くする目的にも利用することができ
る。

【００２１】上述の従来例及び実施例は、軸外し光学系
におけるフォーカッシングエラーの検出を例にとって説
明したが、ナイフエッジ法、クサビプリズム法等を用い
た装置でも、情報記録媒体の情報記録面におけるスポッ
トの合焦状態を２分割光検出器上でのスポットの移動に
変換して、これらの光検出器の出力からフォーカッシン
グエラー信号を検出する方法を使った焦点検出装置であ
れば、本発明を応用することができる。

【００２２】尚、上述の実施例では、分離帯Ａを直線上
に形成するようにしているが、これをカーブさせるよう
にしても良い。

【００２３】

【発明の効果】上述した通り、本発明の焦点検出装置に
おいては、フォーカッシングエラー検出用の２分割光検
出器の分離帯が、スポットの移動方向に対して斜交する
方向に設けられているため、フォーカッシングエラー信
号のリニア範囲を任意に広げることができ、合焦位置が
大幅にずれた場合でもフォーカッシングエラー信号を検
出することができる。また、検出感度が高すぎる装置に
おいては、検出感度の調整を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の焦点検出装置の一実施例を示す図であ
る。

【図２】図１に示す焦点検出装置の２分割光検出器上で
のスポットの移動量とフォーカッシングエラー信号との
関係を示すグラフである。

【図３】軸外し法による情報記録再生装置の光ヘッドの
構成を示す図である。

【図４】情報記録媒体の情報記録面に形成された情報ト
ラックとスポットとの位置関係を示すである。

【図５】従来の焦点検出装置の光検出器の構成を示す図
である。

【図６】軸外し法におけるフォーカッシングの原理を説
明するための図である。

【図７】従来の光検出器の、フォーカッシングエラー検
出用の２分割された光検出要素の構成を示す図である。

【図８】図７に示す２分割光検出器上でのスポットの移
動量とフォーカッシングエラー信号との関係を示すグラ
フである。

【符号の説明】

１　　半導体レーザ ２　　コリメータレンズ ３　　ビーム整形プリズム ４　　回折格子 ５　　集光レンズ ６　　情報記録媒体 ７　　反射ミラー ８　　検出レンズ ９　　光検出器 ９ａ，９ａ’，９ｂ，９ｂ’　　２分割光検出要素２４
　　スポット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　集光レンズによって形成されるスポッ
   トの結像位置の変化が、２分割された光検出器上でのス
   ポットの移動に変換され、前記２分割された光検出器の
   それぞれの出力の差動を検出することによって、前記ス
   ポットの焦点を検出するようにした焦点検出装置におい
   て、前記光検出器２分割する方向が前記スポットの光検
   出器上での移動方向に対して斜交していることを特徴と
   する焦点検出装置。