JPH0568012B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光軸方向における光デイスクの変位
とこの変位の向きとを光学的に検出する為のフオ
ーカス誤差検出装置に関するものである。

背景技術とその問題点 例えば光デイスクプレーヤにおいては、光デイ
スクと光学系とを所定の距離に保持する為のフオ
ーカス・サーボが必要であるが、その為にはまず
フオーカス誤差つまり光デイスクの記録面の光軸
方向における所定位置からの変位とこの変位の向
きとを検出する必要がある。

フオーカス誤差を検出する方法としては、非点
収差法やナイフ・エツジ法等の種々の方法が従来
から知られている。ところが、従来の方法は、何
れも光検出器への入射角を変化させることによつ
て光検出器上でのスポツトの形状を変化させ、こ
の形状の変化で光検出器の出力を変化させ、これ
によつてフオーカス誤差を検出している。

しかし、この様に入射角の変化を光検出器によ
つて直接に検出するには、光検出器を正確に配置
する必要がある為に、組立てが易でなく経年変化
による位置ずれにも弱い。

発明の目的 本発明は、上述の問題点に鑑み、組立てが容易
で経年変化にも強いフオーカス誤差検出を提供す
ることを目的としている。

発明の概要 本発明は、光デイスクの信号記録面を照射する
ための光を射出する光源と、この光源から射出さ
れた前記光を前記信号記録面上に収束させる対物
レンズと、前記光源から射出されて前記信号記録
面へ向かう前記光とこの信号記録面で反射された
前記光とを分離するビームスプリツタと、前記信
号記録面で反射されて前記ビームスプリツタで分
離された前記光を入射させ、この入射の角度に応
じて前記光を互いに異なる２つの収束点に収束さ
せる第１及び第２のホログラムが記録されている
記録媒体と、この記録媒体へ入射して前記第１及
び第２のホログラムによつて収束された前記光を
夫々検出する第１及び第２の光検出器と、光軸方
向での前記光デイスクの変位による前記入射の角
度の変化によつて前記第１及び第２のホログラム
からの夫々の収束光と透過光との比率を変化さ
せ、これらの比率の変化によつて前記変位とこの
変位の向きとを検出する検出手段とを具備するフ
オーカス誤差検出装置に係るものである。

実施例 以下、光デイスクプレーヤに適用した本発明の
一実施例を第１図〜第７図を参照しながら説明す
る。

第１図は、本実施例の構成を示している。レー
ザダイオード等の半導体レーザ１から射出された
コヒーレントな光２は、ビームスプリツタ３を透
過し、レンズ４によつて光デイスク５の記録面上
へ収束される。

光デイスク５の記録面で反射された光２は、再
びレンズ４へ入射する。このレンズ４によつて収
束されビームスプリツタ３によつて反射された光
２は、ホログラムが記録されている写真乾板等の
記録媒体６へ入射し、この記録媒体６を介して、
光検出器７へ入射する。

光検出器７は、配置位置によつてその形状や面
積を種々に変更することができるが、本実施例で
は第２図に示す様に円板を径方向及び円周方向へ
夫々２分した４個の光検出部７ａ〜７ｄから成つ
ている。

記録媒体６上のホログラムは、二重露光された
第１及び第２のホログラムから成つている。第１
のホログラムは、第３図に示す様に光１１ａと１
１ｂとの干渉によつて記録されたものであり、第
２のホログラムは、第４図に示す様に光１２ａと
１２ｂとの干渉によつて記録されたものである。

光１１ａは、第１図に示した光２の収束点F₁（レ
ンズ４からｚの距離）に位置する光デイスク５の
記録面で反射されて記録媒体６へ入射する光２の
入射角に相当する角度θ₁で、第１図における記録
媒体６の光２の入射面とは反対側の面へビームス
プリツタ１３を介して入射する光である。光１１
ｂは、レンズ１４、ガラス板１５及びビームスプ
リツタ１３を介して記録媒体６の手前の収束点
F₂で収束する光である。

光１２ａは、レンズ４からｚ−Δzの距離に位
置する光デイスク５の記録面で反射されて記録媒
体６へ入射する光２の入射角に相当する角度θ₂
で、第１図における記録媒体６の光２の入射面と
は反対側の面へビームスプリツタ１３を介して入
射する光である。光１２ｂは、記録媒体６の手前
の収束点F₃で収束する光である。収束点F₃は収
束点F₂よりも記録媒体６から離間しており、こ
の様な光１２ｂを得る為には、第４図に示す様に
第３図の状態からガラス板１５を取り除くだけで
よい。

ホログラムはその記録方式によつて幾つかに分
類されるが、本実施例では位相ホログラムを使用
している。位相ホログラムは位相変調によつて再
生光を回折させるものであり、本実施例ではこの
回折によつて光を収束させる様にしている。そし
て、位相ホログラムでは、記録媒体６に対する記
録光である光１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂの
強度と露光時間との選択によつて、再生光の利用
率を100％とすることも可能である。

記録媒体６としては通常は既述の如く写真乾板
等が用いられているが、位相ホログラムでは上記
の利用率に応じてその媒体の材質が適宜選択され
る。そして、通常の写真乾板で用いられる銀塩に
比してより高い利用率を得る為には、ゼラチンが
媒体として用いられる。

ゼラチンを媒体として用いた場合には、感光材
の材質にもよるが、記録光である光１１ａ，１１
ｂ，１２ａ，１２ｂと再生光である光２とは通常
は異なる波長のものが使用される。例えば、光２
の波長が0.8μm近傍の帯域であるのに対して、光
１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂの波長はこの帯
域よりも短波長の帯域である。

波長が互いに異なる光をホログラムへ入射させ
た場合、入射角が同じでも出射角が互いに異なる
ので、同一の収束点を得る為には、波長が互いに
異なる光に対しては入射角も異ならせる必要があ
る。

ところで、記録媒体６の中心を原点とすると共
にこの記録媒体６に垂直な方向をｚ軸方向とする
直交座標をとり、第３図の収束点F₂または第４
図の収束点F₃の座標を（x₁，y₁，z₁）、光１１ａ
または１２ａの光源の座標を（p₁，q₁，r₁）と
し、第１図の光２が記録媒体６上のホログラムに
よつて収束される点の座標を（x₂，y₂，z₂）、ホ
ログラムを単に透過してンズ４の作用によつての
み収束される点の座標を（p₂，q₂，r₂）とし、ま
た記録光である光１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２
ｂの波長をλ₁、再生光である光２の波長をλ₂とし
た場合、記録後におけるホログラムの引伸し倍率
をｍとすると、ホログラムの結像公式は、 １／λ₁（x₁／z₁−p₁／r₁）＝±ｍ／λ₂（x₂／z₂−p₂／
r₂…… １／λ₁（y₁／z₁−q₁／r₁）＝±ｍ／λ₂（y₂／z₂−q₂／
r₂）…… １／λ₁（z₁／１−r₁／１）＝±m²／λ₂（z₂／１−r₂／
１）…… と表される。

そして、第３図及び第４図に示した様に記録媒
体６上のホログラムをオン・アクシス・ホログラ
ムとすると、第３図の収束点F₂の位置つまり第
１図の光検出器７の記録媒体６に対する位置関係
を式のみから決定することができる。

記録媒体６には上述の様にして光１１ａ，１１
ｂ及び１２ａ，１２ｂによつて回折格子であるホ
ログラムが記録されるが、回折光の強度は回折格
子に対する光の入射角に応じて変化し、ブラツグ
角条件に一致したときに最高の回折効率が得られ
る。

つまり、第１図に示す様に光デイスク５の記録
面で反射された光２が記録媒体６へ入射すると、
第１のホログラムについては、この第１のホログ
ラムを単に透過して光１１ａとは逆に進む光とこ
の第１のホログラムによつて収束されて光１１ｂ
とは逆に進む光とに分離され、第２のホログラム
については、この第２のホログラムを単に透過し
て光１２ａとは逆に進む光とこの第２のホログラ
ムによつて収束されて光１２ｂとは逆に進む光と
に分離される。

第１のホログラムについては、光デイスク５の
記録面がレンズ４からｚの距離に位置しており光
２が角度θ₁で記録媒体６へ入射するときに、ホロ
グラムの角度選択性によつて、透過光に対する収
束光の比率が最も高い。こに対して、第２のホロ
グラムについては、光デイスク５の記録面がレン
ズ４からｚ−Δzの距離に位置しており光２が角
度θ₂で記録媒体６へ入射するときに、透過光に対
する収束光の比率が最も高い。

そして、収束点F₂で収束する光を光検出部７
ａ及び７ｂによつて検出し、収束点F₃で収束す
る光を光検出部７ｃ及び７ｄによつて検出するこ
とができる様に、光検出器７は収束点F₂の近傍
に配置されている。従つて、光検出部７ａ及び７
ｂからは第５図の曲線S₁で示される出力が得ら
れ、光検出部７ｃ及び７ｄからは第５図の曲線S₂
で示される出力が得られる。

なお、第５図より明らかな様に、曲線S₂で示さ
れている収束光の出力が曲線S₁で示されている収
束光の出力よりも小さいが、これは第４図の露光
時間を短くすればよい。また、ホログラム記録時
に、ビームスプリツタ１３の代わりに鏡等を用い
てもよい。

以上の様な本実施例でフオーカス調節を行うに
は、フオーカス誤差を検出した時にレンズ４の移
動方向を決定できる様に、光デイスク５の作動前
に初期処理としてレンズ４の基準位置を求めてお
く。

この初期処理では、まず、光検出部７ｃ，７ｄ
及び７ａ，７ｂの夫々のサンプリング出力を記憶
する為のメモリM₁及びM₂（図示せず）をゼロク
リアすると共に、これらのメモリM₁，M₂の番地
カウンタｎを１に設定し、更にレンズ４を光軸方
向へ駆動させる為の駆動電圧Ｖを０に設定する。

次にプログラムＩ／Ｏ１６の使用端子をＢとす
ると共に、端子Ａからの指令によつてスイツチ回
路１７をLPF２１，２２側へオンにする。そし
て、LPF２１，２２、スイツチ回路１７、AD変
換器２３及び端子Ｂを介して、光検出部７ｃ，７
ｄのサンプリング出力をメモリM₁のｎ番地へ格
納する。

次いで、プログラムＩ／Ｏ１６の端子Ａからの
指令によつてスイツチ回路１７をLPF２４，２
５側へオンにする。そして、LPF２４，２５、
スイツチ回路１７、AD変換器２３及び端子Ｂを
介して、光検出部７ａ，７ｂの出力をメモリM₂
のｎ番地へ格納する。

メモリM₂(n)中のデータがメモリM₂（ｎ−１）
中のデータよりも小さく且つM₂(n)中のデータが
０であれば、この初期処理を終了する。上記の何
れかに該当しない場合は、プログラムＩ／Ｏ１６
の使用端子をＣとすると共に、駆動電圧Ｖを単位
量だけ増加させ、この駆動電圧Ｖを端子Ｃから出
力する。

端子Ｃから出力された駆動電圧Ｖは、DA変換
器２６を介して駆動回路２７へ供給され、レンズ
４が光軸方向へ駆動される。その後、番地カウン
タｎを１だけ増加させて、光検出部７ｃ，７ｄ及
び７ａ，７ｂの出力のサンプリングを繰り返す。

なお、光検出部７ｃ，７ｄ及び７ａ，７ｂの出
力は、駆動回路２７によるサーボ帯域（数ＫHz〜
10数ＫHz）の倍の周波数でサンプリングする。ま
た、LPF２１，２２，２４，２５は、各種の雑
音を取り除く為のものであり、０〜10数ＫHzの帯
域の信号を取り出す。

以上の様な初期処理によつて、メモリM₁及び
M₂の夫々には第５図の曲線S₂及びS₁で示した光
検出部７ｃ，７ｄ及び７ａ，７ｂのサンプリング
出力が記憶される。そして、記憶データの値が最
大であるメモリM₂の番地と同一番地のメモリM₁
の記憶データの値つまり第５図の曲線S₁の最大値
に対応する曲線S₂の値を基準値とし、この基準値
の位置をレンズ４の基準位置とする。

従つて、光デイスク５の作動時にフオーカス調
節を行うには、まず光検出部７ａ，７ｂの出力が
最大値であるかどうかを判定し、最大値でなけれ
ば光検出部７ｃ，７ｄの出力が基準値よりも大で
あるかまたは小であるかによつて、レンズ４の移
動方向を決定する。

以上の様な本実施例では、光２の入射角の変化
を光検出器７によつて直接に検出しているのでは
なく、光検出器７は記録媒体６上のホログラムか
らの収束光の強弱自体を検出しているので、光検
出器７をそれ程正確には配置する必要がなく、組
立てが容易で且つ経年変化による位置ずれにも強
い。

また、非点収差法ではカマボコ型の円柱レンズ
を使用しており、レンズは研磨が必要なこともあ
つて高価であるが、ホログラムは写真技術で容易
に大量生産をすることができるので非常に安価で
ある。

なお、以上の実施例では、光検出部７ａ，７ｃ
の出力と７ｂ，７ｄの出力との差を第１図の端子
Ｄから得ることができるので、この信号を用いて
トラツキング・サーボを行うことができる。ま
た、各光検出部７ａ〜７ｄの出力を総て加算する
ことによつて、光デイスク５の再生信号を得るこ
ともできる。

また、光検出器７がホログラムによる収束光の
みを受光してホログラムからの透過光の影響を受
けない様にする為には、光１１ａと１１ｂ同士及
び光１２ａと１２ｂ同士を同軸状とはせずに夫々
の光軸を互いに傾斜させて、オフ・アクシス・ホ
ログラムとすればよい。

第６図は、第１図に示した一実施例の光学系の
具体的な構成を示す第１の例である。この第１例
は、半導体レーザ１、ビームスプリツタ３、レン
ズ４、記録媒体６及び光検出器７を有する一体駆
動形の光学系である。

第７図は、第１図に示した一実施例の光学系の
具体的な構成を示す第２の例である。第２例は、
半導体レーザ１、ビームスプリツタ３、コリメー
タレンズ３１、レンズ４、記録媒体６及び光検出
器７を有する２軸形の光学系である。

なお、以上においては、本発明を光デイスクプ
レーヤに適用した実施例について説明したが、本
発明が光デイスクプレーヤ以外にも適用可能であ
ることは勿論である。

発明の効果 上述の如く、本発明によるフオーカス誤差検出
装置によれば、光検出器によつて入射角の変化を
直接に検出しているのではなく、光検出器がホロ
グラムからの収束光の強弱自体を検出することに
よつて、光軸方向における光デイスクの変位とこ
の変位の向きとを検出する様にしているので、光
検出器をそ程正確には配置する必要がなく、組立
てが容易で且つ経年変化にも強い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略的な側面
図、第２図は第１図に示した実施例で使用されて
いる光検出器を示す概略的な平面図、第３図及び
第４図は第１図に示した実施例で使用されている
ホログラムの記録方法を示す概略的な側面図、第
５図は第２図に示した光検出器の出力を示すグラ
フ、第６図は第１図に示した実施例の光学系の第
１具体例を示す概略的な側断面図、第７図は第１
図に示した実施例の光学系の第２具体例を示す概
略的な側断面図である。 なお図面に用いられた符号において、２……
光、５……光デイスク、６……記録媒体、７……
光検出器、７ａ〜７ｄ……光検出部、である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光デイスクの信号記録面を照射するための光
   を射出する光源と、 この光源から射出された前記光を前記信号記録
   面上に収束させる対物レンズと、 前記光源から射出されて前記信号記録面へ向か
   う前記光とこの信号記録面で反射された前記光と
   を分離するビームスプリツタと、 前記信号記録面で反射されて前記ビームスプリ
   ツタで分離された前記光を入射させ、この入射の
   角度に応じて前記光を互いに異なる２つの収束点
   に収束させる第１及び第２のホログラムが記録さ
   れている記録媒体と、 この記録媒体へ入射して前記第１及び第２のホ
   ログラムによつて収束された前記光を夫々検出す
   る第１及び第２の光検出器と、 光軸方向での前記光デイスクの変位による前記
   入射の角度の変化によつて前記第１及び第２のホ
   ログラムからの夫々の収束光と透過光との比率を
   変化させ、これらの比率の変化によつて前記変位
   とこの変位の向きとを検出する検出手段とを具備
   するフオーカス誤差検出装置。