JPH043572B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光デイスク装置等、光学的に情報を
記録・再生する装置における光学ヘツドの焦点誤
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いわれており、その中核を
なす高密度大容量メモリーの技術開発が盛んに行
なわれている。メモリーに要求される能力として
は、前述の高密度、大容量に加え、高信頼性、高
速アクセス等が挙げられ、それらすべてを満足す
るものとして光デイスクメモリーが最も注目され
ている。光デイスクメモリーは、光学的に情報を
記録媒体に記録するものであり、最近では記録し
た情報の消去も可能な光磁気デイスクに関する研
究も数多く行なわれている。

光デイスクメモリーは、非接触記録再生方式で
あるため情報記録媒体を傷つけないというところ
が大きな特長であるが、そのため、光学ヘツドの
対物レンズと、情報記録媒体との距離を一定に保
つためのフオーカスサーボシステムが必要であ
る。光学ヘツドには、情報記録媒体と対物レンズ
とのフオーカス誤差を検出する機能および、対物
レンズを駆動しフオーカスサーボを行なうための
対物レンズアクチユエータが必要であるが、本発
明は、前者のフオ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、一例を挙げると、特
開昭59−60739号等がある。

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８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
８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はハーフミラー、５は凸レンズ、
８は差動アンプ、９はナイフエツジ、１０は２分
割光検出器、１１は分割線、１２は光スポツトで
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。

光源１から発せられた光は、ハーフミラー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８図Ａは情報記録媒体３上に対物レンズ２の
焦点が合つている場合である。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
ミラー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エツジ９に
より遮光され、残りの光束は、２分割光検出器１
０の分割線１１上に光スポツト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、フオーカス誤差信号を得ることができるが、
第８図Ａで示した合焦時には、フオーカス誤差信
号は零である。

第８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８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
ｂ上に半円形の光スポツト１２を形成し、差動ア
ンプ８により得られるフオーカス誤差信号は負と
なる。

第８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８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上には、受光領域ａ上に
半円形の光スポツト１２を形成し、差動アンプ８
により、正のフオーカス誤差信号が得られる。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のような構成では、光量の
50％をナイフエツジ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ツド構成素子間の相
対変位に対して弱く、安定したフオーカス誤差信
号を得られないという問題点を有していた。これ
を第９図を用いて説明する。第９図Ａは第８図Ａ
の光検出器部分のみを示したものであり、番号お
よび名称は第８図に順ずる。第９図Ａは、合焦時
の場合であり、差動アンプ８で得られるフオーカ
ス誤差信号は零である。第９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Ｄ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、光スポツト１２の位置
は変わらないとする。この場合、受光領域ｂにの
み光が入射することにより、本来零でなければな
らないフオーカス誤差信号は負となつてしまう。
すなわち温度変化等の要因により２分割光検出器
１０の位置が微小に変化した場合、正確なフオー
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つてい
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
に起因するフオ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提供す
ることを目的とするものである。

問題点を解決するための手段 上記目的を達成するために本発明の焦点誤差検
出装置は、情報記録媒体からの反射光を受ける凸
レンズと、前記凸レンズと、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、概同一方向に概同一光量で反射させ
る、段差を有する２つの同一反射率反射平面より
なる反射光学素子と、前記情報記録媒体上に対物
レンズの焦点が合つている場合に、前記凸レンズ
と前記反射光学素子により形成される２つの焦点
の光軸方向中間位置に位置し、１本の分割線が前
記反射光学素子段差面と同一平面内にあつて、４
つの受光領域において前記２つの光スポツトの光
量を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、その和をとつ
た各電気信号の差をとる差動検出器とから構成さ
れている。

作 用 本発明は上記した構成によつて、情報記録媒体
上に対物レンズの焦点が合つている場合、４分割
光検出器上には、同じ大きさで同じ向きの２つの
半円形の光スポツ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つて得られる差動ア
ンプの出力、すなわちフオ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にて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
出装置の構成図を示すものである。尚、便宜上４
分割光検出器７は矢印Ｇ矢視図をあわせて記載し
ている。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、情報信号の検出およびトラツキング誤差信
号の検出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は対物レンズ、
３は情報記録媒体、４はハーフミラーであり、こ
れらは従来例の構成と同じものである。５ａは凸
レンズ、６は反射光学素子、７は４分割光検出
器、８は差動アンプである。

反射光学素子６は凸レンズ５ａによる収れん光
束に位置し、前記収れん光束を空間的に均一に２
等分し、ほぼ同一方向に反射させるような、段差
を有する同一反射率の２つの反射面から成つてい
る。第２図は凸レンズ５ａ、反射光学素子６およ
び４分割光検出器７の斜視図を示している。反射
光学素子６は第２図に示したように、反射面Ｅお
よび反射面Ｆという２つの反射面から成つてい
る。第１図において、情報記録媒体３に対物レン
ズ２の焦点が合つている場合、凸レンズ５ａによ
り収れんされた光束は、反射光学素子６の反射面
ＥおよびＦで２分割後、光路差をもつて反射さ
れ、それぞれ、焦点Ｐおよび焦点Ｑを結ぶ。４分
割光検出器７の受光面は、焦点Ｐ、焦点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、４分割光検出器７上には、半円状で合同な
２つの光スポツトＴ，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なう。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
信号の和をとり、その差を、差動アンプ８でとる
ことにより、フオーカス誤差信号を得る構成とな
つている。（尚、４分割光検出器７の受光面は、
合同な２つの光スポツトＴ，Ｓが形成されれば入
射光軸に対し垂直でなくてもよく、設計上自由度
を有するものである。） 以上のように構成された焦点誤差検出装置の一
実施例について、以下その動作について説明を行
なう。

第３図Ａは、第１図の場合と同様、対物レンズ
合焦時における凸レンズ５ａ、反射光学素子６、
４分割光検出器７の位置関係を示している。第３
図Ｂは第３図Ａの矢印Ｇの矢視図であり、以下第
４図、第５図においても同様とする。このとき、
４分割光検出器７上には、半円状で合同かつ同じ
向きで、同光量の２つの光スポツトＳおよびＴが
形成されており、また、４つの受光領域に入射す
る光量が等しくなるよう設定されていることか
ら、差動アンプ８により得られるフオーカス誤差
信号の出力は零である。

第４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示
しており、凸レンズ５ａには、第３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、共に反射光学
素子６に近づく向きにずれ、４分割光検出器７上
には第４図ＢのＧ矢視図に示したような、光スポ
ツトＳおよびＴが形成される。このとき差動アン
プ８の出力はバランスがくずれ、正のフオーカス
誤差信号が検出できる。

第５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３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５
ａによる２つの収れん点は、ともに反射光学素子
６から遠ざかる向きにずれ、４分割光検出器７上
には第５図Ｂに示したような、光イスポツト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、負のフオーカス誤差信号が検出できる。

第６図は第１図、第３図のときと同様、情報記
録媒体３に、対物レンズ２の焦点が合つている状
態で、４分割光検出器７が矢印Ｈ方向に微小変位
した場合を示している。１１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１
１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
は共に等しかつたが、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、光スポツトＳおよびＴは、形状が合同かつ同
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ｂ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。したがつて受光領域ａおよ
びｃで検出した電気信号の和と、受光領域ｂ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により得られるフオーカス誤差信号は
零であつて、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
と反射光学素子６により、４分割光検出器７上に
半円状で合同かつ同じ向き、同光量の２つの光ス
ポツトを形成し、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オーカス誤
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７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７図において、５ａは凸レンズ、７は４分割
光検出器であり、これは第１図および第２図等で
示したものと同じである。１４は反射光学素子で
あり、第１図等で示した反射光学素子６に対応す
る。反射光学素子１４は、反射光学素子６が表面
鏡的な反斜面で構成されていたのに対し、反射型
プリズムを基本とし、やはり段差を有する２つの
反射面から構成されている。第７図に示した他の
実施例における各構成要素の基本的配置は、第１
図、第２図で示した実施例の場合と同様であり、
その動作に関しても、第３図から第６図までを用
いて説明した実施例の場合と全く同じである。

以上のように本実施例によれば、反射型プリズ
ムを基本とする反射光学素子１４を用いることに
より、反射光学素子６を用いた場合と同等な効果
を得ることができ、また、凸レンズ５と反射光学
素子１４とを光学接着したような形状の光学素子
にしてやれば、さらに検出部分の小型化、安定化
という効果を有することが可能である。

なお、本実施例では、反射光学素子６および１
４の段差を有する２つの反射面は、互いに平行な
ように実施例を示した図中において表わしている
が、これは必ずしも平行でなくとも、同時の効果
は得ることができる。

発明の効果 本発明は、焦点誤差検出装置として、凸レンズ
と反射光学素子により、４分割光検出器上に半円
状で合同かつ同じ向き、同光量の２つの光スポツ
トを形成し、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こと
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オーカス誤
差信号の検出が可能である。また、反射光学素子
凸レンズと光学接着した形状とすることにより、
検出部分の小型化、安定化がさらに向上するとい
う効果を得ることができるすぐれた焦点誤差検出
装置を実現できるものである。

【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
出装置の構成図、第２図はその要部の斜視図、第
３図、第４図、第５図、第６図はその要部の動作
説明図、第７図は他の実施例の要部の斜視図、第
８図、第９図は従来の焦点誤差検出装置の構成お
よび動作説明図である。 １……光源、２……対物レンズ、３……情報記
録媒体、４……ハーフミラー、５ａ……凸レン
ズ、６，１４……反射光学素子、７……４分割光
検出器、８……差動アンプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 光源と、前記光源からの光を情報記録媒体上
   に集光させ微小光スポツ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集れんさせる凸レン
   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、概同
   一方向に、概同一光量で反射させる、段差を有す
   る２つの同一反射率反射平面よりなる反射光学素
   子と、前記情報記録媒体上に前記対物レンズの焦
   点が合つている場合に、前記凸レンズと前記反射
   光学素子により形成される２つの焦点の光軸方向
   中間位置に位置し、１本の分割線が前記反射光学
   素子段差面と同一平面内にあつて４つの受光領域
   において２つの光スポツトの光量を均一に受光す
   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、その和をとつた各電気信号の差
   をとる差動検出器とを備えたことを特徴とする焦
   点誤差検出装置。