JPH0748262B2 - 焦点誤差検出装置 - Google Patents

焦点誤差検出装置

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JPH0748262B2
JPH0748262B2 JP63248116A JP24811688A JPH0748262B2 JP H0748262 B2 JPH0748262 B2 JP H0748262B2 JP 63248116 A JP63248116 A JP 63248116A JP 24811688 A JP24811688 A JP 24811688A JP H0748262 B2 JPH0748262 B2 JP H0748262B2
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秀樹 愛甲
徹 中村
雅之 篠田
昇 菊池
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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ィスクメモリーが注目されている。
光ディスクメモリーは、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。
光学ヘッドには、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、一例を挙げると、特開昭59−60739
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
フミラー、5は凸レンズ、8は差動アンプ、9はナイフ
エッジ、10は2分割光検出器、11は分割線、12は光スポ
ットである。
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
の半分をナイフエッジ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上に光スポット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b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上
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、上記のような構成では、光量の50%をナ
イフエッジ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
点誤差検出装置を提供することを目的とするものであ
る。
課題を解決するための手段 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 本発明は上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、
同じ大きさで同じ向きの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ついて、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
構成と同一である。5aは凸レンズ、6はプリズム、7は
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片側半分はプリズム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)
に微小に屈折して焦点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5a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じる。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、ほぼ同じ大きさの2つの光
スポット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図における要
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上には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11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上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
じる。
なお、第1図から第6図までの実施例では一般的な光学
プリズム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,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……ハーフミラー、5a……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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菊池 昇 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−56234(JP,A) 特開 昭60−50632(JP,A) 特開 昭59−33636(JP,A) 実開 昭60−20025(JP,U)

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項6】凸レンズど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. 【請求項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。
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