JPH0770088B2

JPH0770088B2 - 光検出器

Info

Publication number: JPH0770088B2
Application number: JP61300074A
Authority: JP
Inventors: 保夫中村
Original assignee: Canon Electronics Inc
Current assignee: Canon Electronics Inc
Priority date: 1986-12-18
Filing date: 1986-12-18
Publication date: 1995-07-31
Anticipated expiration: 2010-07-31
Also published as: JPS63153734A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、一軸性構造体を有する物体に対する照射光の
照射状態を検出する検出装置に使用する光検出器に関
し、特に光デイスク等の記録媒体の各種情報の記録再生
を行なう光学的情報記録再生装置等に用いるのに適した
光検出器に関するものである。

［従来の技術］上記のような照射状態検出としては大別にして、焦点検
出とトラッキング検出がある。焦点検出装置としては、
例えば、特開昭56−57013号公報に示されるような、い
わゆる非点収差法が知られている。

第８図はそのような焦点検出装置を使用した光ヘッド装
置を示した概略構成図である。

同図において、41は半導体レーザ等の光源、43はくさび
状板、44はくさび状板43の面47で反射した光を情報記録
媒体45に集光する対物レンズである。50は該記録媒体45
からの反射光から記録媒体45と照射光束の焦点状態を検
出する光検出器である。

次に、上記のような構成において焦点検出の方法を説明
する。

半導体レーザ等の光源41から発した光束42はくさび状板
43の第１の面47で反射され、対物レンズ44によって光デ
ィスク45の情報トラック46に集光される。そして、光デ
ィスク45で反射された戻り光束49は再び対物レンズ44を
通ってくさび状板43に第１の面47から入射し、第２の面
48で内面反射されて第１の面から出射し、光検出器50に
よって検出される。この戻り光49はくさび状板43を透過
することによって非点収差を生じており、光ディスク45
における合焦状態に応じて光検出器50上の光束の形状が
円形から楕円形に変化する。この変化を光検出器50の４
分割された受光面で検出することによって焦点検出が行
なわれる。

第９図は前記光検出器50上のその光束形状の変化の様子
を示した図である。

同図において、（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ光デ
ィスク45が近づいた場合、ほぼ合焦時、遠ざかった場
合、の光検出器50上での光束形状を示している。また、
y,z軸はそれぞれ第８図に示したｙ軸,z軸を示してい
る。なお、光検出器50はｙ軸,z軸に対して45°傾いた直
線によりA₀，B₀，C₀，D₀の４つの受光部に分割されてい
る（第９図（ｂ）参照）。

光ディスク45の合焦状態を知るためには、A₀〜D₀の出力
をS_A0〜S_D0とすると、 S₀＝（S_A0＋S_C0）−（S_B0＋S_D0）を測定すればよい。すなわち、第９図（ｂ）で示した合
焦時にS₀＝０となるように、光検出器50の各受光部A₀〜
D₀を配置すると第９図（ａ）ではS₀＜0,第９図（ｃ）で
はS₀＞０となり、S₀＝０となるように制御を行なうこと
になり、自動焦点調整が可能になる。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、上記のような従来の装置においては、光
検出器に到達する光束には焦点検出用に必要な非点収差
のみでなく、コマ収差等の他の余分な収差が発生してい
る。つまり、くさび状板43は非点収差の外にコマ収差等
の各種収差を発生させ、光検出器50上のスポットは正確
な円形あるいは楕円形とはならず、歪んだ形状になる
（第９図参照）。

この余分な収差によって焦点検出精度が変化なく行える
ように光検出器が設計されていればよいが、従来の光検
出器はその受光面の分割が単純であるために、トラック
ずれによる信号が焦点検出信号に混入し、記録媒体に記
録された各種情報を正確に読出し又は書込むことが困難
になるという問題点があった。

［問題点を解決するための手段］本発明の第１の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、
簡単な構成で上記問題点を除き、正確な焦点制御が可能
な焦点検出装置における光検出器を提供することにあ
る。

また、本発明の第２の目的として、情報トラックを有す
る媒体に光を照射し、その媒体を介した光から前記情報
トラックに対するトラッキング信号を得るトラッキング
検出光学系において、正確なオートトラッキング制御が
可能な光検出器を提供することがある。

第９図（ｂ）における曲線Ｐ、Ｑは、第８図に示した情
報トラック46の方向をＰ軸、それと直交する方向をＱ軸
としたときに、光検出器50上に射影されるそのＰ軸、Ｑ
軸に対応する曲線をそれぞれ示している。

本発明者は、光ディスク上の情報トラックからの光スポ
ットずれ（トラックずれ）によりＰ軸の左右領域の間で
光量変動が発生するが、前記従来例の光検出器による焦
点検出方法においては、P,Q軸と光検出器の分割線が一
致しないために、トラックずれによる信号が検出信号に
混入し、記録媒体に記録された各種情報を正確に読出し
又は書込むことが困難になることを見出した。以上の考
え方はフォーカスずれによる光量変化がトラックずれ信
号に混入する場合にも全く同様である。

従って、前述の２つの目的は、情報トラックを有する媒体に光を照射し、該媒体を介し
た光を光検出器上で検出することにより、前記照射光の
前記媒体に対する照射状態検出を行う検出光学系に使用
する光検出器であって、前記情報トラックの長手方向およびそれに略直交する方
向の前記光検出器上への射影線は前記検出光学系の収差
の影響に起因した曲線であり、前記検出光器が該曲線の
少なくとも一方に略一致する線分によって分割されてい
ることを特徴とする光検出器、により達成される。

［作用］上記のような光検出器によれば、光検出器の分割線と前記一軸性構造体（情報トラッ
ク等）の配設方向およびそれに略直交する方向の照射状
態検出光学系による光検出器上の照射線を略一致させる
ことにより、情報トラックずれ信号等の照射情報検出信
号への混入を低減することができ、正確な信号の検出が
可能になる。

この方法は有害収差による照射状態検出の精度低下
を防ぐために、新たに別の収差補正用光学素子を設ける
ことに比べ、光学ヘッド装置の光学系を小型化すること
ができ、また光学系の調整等も軽減することができ、コ
スト的にも有利である。

等の利点を有する。

［実施例］以下、本発明の光検出器について具体的な実施例に基づ
き詳細に説明する。

第１図は本発明の光検出器を焦点検出装置に適用した実
施例を示す光検出器の概略構成図である。

同図において、30は本発明に係る光検出器、A,B,C,Dの
各部はＰ軸、Ｑ軸によって分割された４分割光検出器で
ある。なお、y,z軸は前述の光学系（第８図参照）によ
って説明した非点収差の発生する方向に一致しており、
Ｐ軸は情報トラックの方向、Ｑ軸はそれに直交する方向
に対応している。１は合焦時の光検出器上での光束形状
を表しており、前記従来例で説明した方法により、焦点
検出信号を得ることができる。すなわち、光検出器Ａ〜
Ｄの４領域の受光面の出力をS_A〜S_Dとすると、Ｓ＝（S_A＋S_C）−（S_B＋S_D）を測定することにより、焦点検出が可能になる。

従来例において説明した光検出器の分割方法において
は、合焦時におけるP,Q軸が光検出器の分割線と一致し
ていなかったために、トラックずれ信号が焦点検出信号
に混入するという欠点があったが、本発明においては、
P,Q軸と光検出器の分割線がほぼ一致しているので前記
のような欠点がなくなる。

以下、その内容を第２図によって、詳細に説明する。

第２図（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ光ディスク上
の情報トラック21と光スポット22a,22b,22cの様子を示
した図であり、（ａ）は情報トラック21に対して、光ス
ポット22aがＱ軸のマイナス方向、（ｂ）はずれが０、
（ｃ）はプラス方向にずれた場合を図示してある。

第３図（ａ），（ｂ），（ｃ）は第２図（ａ），
（ｂ），（ｃ）のそれぞれに対応する光検出器30上の光
束形状23a,23b,23cの概略図であり、光検出器上の光束
形状23a〜23cの内部に示した斜線24a〜24cは情報トラッ
ク21による回折効果により、光束の一部が暗くなった部
分を示している。

なお、第３図には図が煩雑になるので図示していない
が、第１図に示した光検出器30の分割により出力信号S_A
〜S_Dが得られる。

情報トラック21と光スポットが順々にＱ軸のマイナス,
0,プラスにずれた場合、光検出器上の暗部は第３図
（ａ）〜（ｃ）に図示したように24a,24b,24cへと変化
する。この時、Ｐ軸、Ｑ軸で分割された４領域内におけ
る光量変化は、コマ収差等の余計な収差が発生していな
い場合とほぼ同一となる。したがって、第１図で示した
本発明における光検出器により、焦点検出信号Ｓを得る
ことにより、情報トラックずれによる信号が焦点検出信
号に混入することを防ぐことができる。

なお、前記の説明において、情報トラックは例えば、コ
ンパクトディスク等にみられるような、いわゆるピット
構造であってもよいし、一様な溝形状、またはそれらの
混合したものであってもよい。

第４図に本発明の他の実施例の概略図を示す。

同図において、y,z軸、P,Q軸は第１図において説明した
ものと同様である。１′は第１図で示した収差とは異な
る横収差が発生した光束を図示したものである。一般に
焦点検出光学系には収差が発生しているのが通例であ
り、第４図に示したように、合焦点にその収差に対応し
た分割線により光検出器をA₁，B₁，C₁，D₁というように
分割することによって、トラックずれ信号の混入を低減
できる。なお、この例で説明した焦点検出光学系の例と
しては、従来例で説明した特開昭56−57013号に示され
たいわゆる非点収差法の他に特公昭53−39123号に示さ
れた別の非点収差法がある。

第５図に本発明に他の実施例の概略図を示す。この実施
例における焦点検出装置としては、公知である、いわゆ
るナイフエッジ法を使用しており、第５図はその焦点検
出装置に用いる光検出器を示した図である。

第６図は前記ナイフエッジ法を説明する光学系の概略
図、第７図はナイフエッジ法に使用する光検出器上の光
スポットの様子を示す図である。

第６図において、焦点が所望の位置51にあるとき、光束
は実線16で示したようにマスク13の先端13′の位置に焦
点像を作り、光検出器14a,14bに均等に光が到達する。
第７図（ｂ）の17bはその状態での検出器14a,14b面上で
の光束形状を示す。焦点位置が51′のごとく所望の位置
からずれると光束は破線16′で示したようにマスク13に
より遮蔽され、第７図（ａ）で示したような光束形状17
aを光検出器上で作る。また、逆方向に焦点位置がずれ
ると第７図（ｃ）で示した光束形状17cとなる。したが
って、光検出器14a,14bの出力差を検出することによ
り、焦点位置を検出することができる。

第５図中、P,Q軸は前述したようにトラック方向及びそ
れに直交する方向の光検出器上への射影であり、光学系
の収差のために曲線となっている。このＱ軸とほぼ一致
する線により光検出器30を第５図に示すようにE,Fの２
領域に分割することにより、前記ナイフエッジ法により
焦点検出信号が得られるばかりでなく、情報トラックず
れの信号が焦点検出信号に混入するのを低減することが
できる。

また、例えば、第６図において、レンズ２とマスク13の
間に図示しないが、別のマスクを挿入し、合焦時に光検
出器上の光束形状が円形でなくなった場合においても、
光検出器の分割線をＱ軸に略平行な曲線にするとによ
り、前記と同様な効果がある。

本発明は前記実施例に限らず種々の変形、応用が可能で
ある。

例えば、本発明をオートトラッキング制御に適用する場
合においては、例えば、光学的記録再生装置に適用する
時には、情報記録媒体上のトラックに光束を追従させる
ため、光源とくさび状板の間にグレーティングを挿入
し、公知の方法（いわゆる３ビーム法）においてトラッ
キング制御を行なっても良い。さらに、本発明の光検出
器は他のトラッキング方法（例えば、瞳面プッシュプル
法、ヘテロダイン法等）とも組合せ可能である。

また、本発明においては記録媒体の形状には限定され
ず、ディスク形状、カード形状、等各種の記録媒体にお
いて非点収差法を使用する光検出器において適用するこ
とができる。

［発明の効果］以上、説明した様に本発明の光検出器によれば、光検出
器の分割線と前記一軸性構造体（情報トラック等）の配
設方向およびそれに略直交する方向の照射状態検出光学
系による光検出器上の射影線を略一致させることによ
り、情報トラックずれ信号等の焦点検出信号またはオー
トトラッキング信号等への混入を低減することができる
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光検出器を焦点検出装置に適用した実
施例を示す光検出器の概略構成図である。第２図，第３図は本発明に係る光検出器の光検出の詳細
を説明するための図である。第４図は本発明の第２実施例を示す概略構成図である。第５図はナイフエッジ法に使用する本発明の第３実施例
を示す概略構成図である。第６図，第７図はそれぞれナイフエッジ法の焦点検出方
法を示す図で、第６図はその光学系の図、第７図はその
光検出器を示す図である。第８図は光ヘッド装置を示した概略構成図である。第９図は第８図の光ヘッド装置における光検出器上の光
束形状の変化の様子を示した図である。 30:光検出器 1,1′：光検出器上の光束形状 A,B,C,D,E,F,A₁，B₁，C₁，D₁：光受光部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】情報トラックを有する媒体に光を照射し、
該媒体を介した光を光検出器上で検出することにより、
前記照射光の前記媒体に対する照射状態検出を行う検出
光学系に使用する光検出器であって、前記情報トラックの長手方向およびそれに略直交する方
向の前記光検出器上への射影線は前記検出光学系の収差
の影響に起因した曲線であり、前記光検出器が該曲線の
少なくとも一方に略一致する線分によって分割されてい
ることを特徴とする光検出器。
【請求項２】前記照射状態検出が前記照射光の前記媒体
に対する焦点検出であることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の光検出器。
【請求項３】前記照射状態検出が前記照射光の前記情報
トラックに対するトラッキング状態検出であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の光検出器。