JPH08161760A - フォーカスエラー検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光源の周囲の温度変化や光源自体の温度変化
等によって光源の発振波長が変動したり、光源の傾きや
変位が生じても、安定したフォーカスエラー信号を得る
ことができるフォーカスエラー検出装置を提供するこ
と。 【構成】 光源３の光束５は平行光束にされ、さらにグ
レーティグ７により２つの光束５ａ，５ｂに分離され、
対物レンズ１１にその中心から対称的に変位した位置に
若干の角度をなして入射され、媒体面２ａに集光照射さ
れ、この媒体面２ａで反射された光束５ａ，５ｂは結像
レンズ１３により結像面１４に配置したフォトセンサ１
５の２つのフォーカス検出領域２１、２２上にそれぞれ
スポット１６ａ，１６ｂを形成する。スポット１６ａ，
１６ｂの間隔を検出するフォーカス検出領域２１、２２
の光電変換出力はコントローラ１７内の演算回路１８に
より、フォーカスエラー信号生成の演算を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学的手段を用いて情
報を記録及び／または再生する光束のフォーカスエラー
を検出するフォーカスエラー検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】フォーカスエラーを検出する手段或いは
方法の一つとして、メインビーム斜入射方式が知られて
いる。この方式では、信号を記録及び／または再生する
光束そのものを収束レンズ系に斜めに入射させるもので
あるが、コマ収差が発生しやすく、情報が劣化するとい
う欠点がある。

【０００３】この欠点を解決するものとして、例えば特
開昭６０−２３９９３７号公報に記載された従来例の光
情報検出装置がある。この装置では、光源から放射され
た光束を回折格子（或いはグレーティング）を使って０
次及び±１次の３つの光束に分ける。ここで、０次の光
束は情報の再生に用いられ、±１次の光束はフォーカス
エラーの検出に用いられる。

【０００４】この３つの光束は、ビームスプリッタを通
過した後、レンズまたはレンズ系の中心を通って光記録
媒体上に集光される。光記録媒体上で反射された３つの
光束は、もとの光路を戻り、レンズまたはレンズ系を通
り、ビームスプリッタで反射され、３つの光検出器に達
する。３つの光検出器のうち、中央の光検出器（以下、
０次検出器ａと表記）は０次の光束の反射光束を受光
し、中央の光検出器を挟んで両側にある２つの光検出器
（以下、±１次検出器をｂ，ｃと表記）は、±１次のそ
れぞれの光束の反射光束を受光するように配置されてい
る。±１次検出器ｂ，ｃは、フォーカスがずれたときに
±１次の光束の反射光束が移動する方向と直角の方向に
２分割されている。

【０００５】この装置では情報を再生する０次の光束を
レンズまたはレンズ系の中心を通しているので、０次の
光束の劣化が低く、情報の劣化が抑えられる。また、光
記録媒体が若干傾いた場合でも、±１次検出器ｂ，ｃ上
における反射光束のスポットの間隔はほとんど変化がな
いので、光記録媒体の傾きに対しても安定したフォーカ
スエラー信号が得られる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例では、フォ
ーカスエラー検出に対しては斜入射方式を採用してい
る。同方式でフォーカスエラーの検出感度を上げるため
には、回折格子の回折角を大きくとる必要がある。しか
しながら回折格子の回折角を大きくとると、光源の周囲
の温度変化や光源自体の温度変化による光源の発振波長
の変動により回折される±１次の光束の回折角も大きく
なり、＋１次の光束と−１次の光束の間隔が広がるか、
狭くなる。

【０００７】このため、レンズ系と光記録媒体とが合焦
点の位置にあっても±１次検出器ｂ，ｃ上では合焦状態
とはならず、誤ったフォーカスエラー信号によりレンズ
系が駆動されることになる。

【０００８】本発明は上述の課題を解決するものであ
り、その目的とするところは、光源の周囲の温度変化や
光源自体の温度変化によって光源の発振波長が変動した
り、光源の傾きや変位が生じても、安定したフォーカス
エラー信号を得ることができるフォーカスエラー検出装
置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のフォーカスエラー検出装置は、物体面に複
数の光束を集光する対物レンズと、前記対物レンズに、
この対物レンズの光軸から互いに対称的な位置に偏心さ
せて前記複数の光束を光軸に対して若干の角度をつけて
入射させる入射手段と、前記物体面から反射した前記複
数の光束を所定平面に結像する結像手段と、前記所定平
面に結像された前記複数の光束の間の間隔を検出する検
出手段と、合焦時に前記所定平面に結像される前記複数
の光束の間の間隔と、前記検出手段により検出された間
隔との差を演算する演算手段と、から構成されている。

【００１０】

【作用】複数の光束は入射手段により、対物レンズの光
軸から互いに対称的な位置に偏心かつ若干の角度をつけ
られて対物レンズに入射し、物体面に集光される。この
物体面で反射された複数の光束は対物レンズを通過した
後、所定平面に結像される。そして、この所定平面に結
像された複数の光束の間の間隔は検出手段により検出さ
れ、その出力は演算手段に入力される。ここで、演算手
段は入力された間隔の出力と、合焦時に所定平面に結像
される複数の光束の間の間隔とを比較し、フォーカスエ
ラー信号を作成する。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の第１実施例を
具体的に説明する。図１ないし図３は本発明の第１実施
例に係り、図１は本発明の第１実施例を用いたフォーカ
ス制御装置の構成を示し、図２は図１のフォトセンサの
構成と物体面で反射された光束のフォトセンサ上でのス
ポットとの関係を示し、図３は第１実施例の作用の説明
図で、従来例との比較で示している。

【００１２】図１に示すフォーカス制御装置１は光カー
ド等の光記録媒体２の媒体面２ａ（より一般的には物体
面）に対向し移動自在に配置された光ヘッド内にレーザ
ダイオード等の光源３が収納され、この光源３は光源駆
動回路４から供給される駆動電流により、所定の波長で
発光する。

【００１３】この光源３から出射される発散性の光束５
（以下、光束は全て主光線のみで表示する）はコリメー
タレンズ６で平行光束に変換され、グレーティング７に
入射する。そして、入射された光束５は、グレーティン
グ７の作用により、０次の光束と、±１次の２つの光束
５ａ，５ｂに分離される。

【００１４】このグレーティング７で分離された２つの
光束５ａ，５ｂはＰ偏光で偏光ビームスプリッタ８に入
射され、この偏光ビームスプリッタ８を殆ど１００％透
過し、さらに１／４波長板９の作用により偏光面が４５
度回転させられる。

【００１５】偏光面が４５度回転させられた光束５ａ，
５ｂは、対物レンズ１１に入射する。ここで、光束５
ａ，５ｂはグレーティング７に垂直に入射し、ここで生
じた０次光はグレーティング７から垂直に出射し、±１
次光は０次光との光路に対して対称的に若干の角度をな
す方向に出射する。±１次光は２つの光束５ａ，５ｂと
して偏光ビームスプリッタ８及び１／４波長板９を経
て、対物レンズ１１の中心或いは光軸から対称的に偏心
した位置にそれぞれ入射するようにしている。

【００１６】対物レンズ１１の作用により、２つの光束
５ａ，５ｂは集光されて媒体面２ａに照射され、この集
光された光束５ａ，５ｂは、媒体面２ａにそれぞれスポ
ット１２ａ，１２ｂを形成する。スポット１２ａ，１２
ｂを形成した光束５ａ，５ｂは媒体面２ａで反射され、
媒体面２ａ側に進行する光路とは異なった光路を通って
対物レンズ１１に入射する。

【００１７】対物レンズ１１を経た光束５ａ，５ｂは１
／４波長板９の作用により、その偏光面が４５度回転さ
せられて偏光ビームスプリッタ８に入射する。光束５
ａ，５ｂは光源３の方向から偏光ビームスプリッタ８に
入射したときには、その偏光面が９０度回転させられて
Ｓ偏光となり、そのため、偏光ビームスプリッタ８の内
部に設けられた反射面で殆どが反射し、その光路が約９
０度変更される。

【００１８】光路が変更された光束５ａ，５ｂは結像手
段としての結像レンズ１３により、殆ど平面或いは少な
くとも略平面の結像面１４上に設けられたフォトセンサ
１５に結像される。

【００１９】フォトセンサ１５には、図２に示すように
２つの光束５ａ，５ｂのスポット１６ａ，１６ｂを受光
し、電気的な信号に変換するフォーカス検出領域２１及
び２２が設けられている。

【００２０】フォトセンサ１５のフォーカス検出領域２
１及び２２から出力された電気信号はコントローラ１７
に入力され、このコントローラ１７内部の演算回路１８
によってフォーカスエラーＦＥを演算により算出する。
このフォーカスエラーＦＥは図示しない位相補償回路等
を経て、コントローラ１７からフォーカス制御信号ＦＣ
として、対物レンズ１１をフォーカス方向に駆動するフ
ォーカス駆動コイル１９に印加され、対物レンズ１１と
媒体面２ａとの距離Ｄをフォーカス距離に保つようにフ
ォーカス制御を行うようにしている。

【００２１】また、コントローラ１７は図示していない
トラッキング検出領域からの電気的な出力を基にトラッ
キングエラー信号を演算により算出する。そして、コン
トローラ１７はそのトラッキングエラー信号の大きさに
基づいたトラッキング制御信号ＴＣを、対物レンズ１１
をトラッキング方向（情報が記録される、または記録さ
れているトラックが延在する方向と直交する方向）に駆
動するトラッキング駆動コイル２０に加え、対物レンズ
１１とトラックとの位置を一定に保つように制御してい
る。

【００２２】更に、コントローラ１７は光源３を駆動す
る光源駆動回路４に接続され、コントローラ１７は外部
装置から送られてきた信号（情報読み取り信号、情報書
き込み信号、書き込まれる情報等）に基づき、光源駆動
回路４に信号を出力し、再生（情報読み取り）或いは記
録（情報書き込み）の動作を行うように制御する。

【００２３】図２に示すようにフォトセンサ１５にはス
ポット１６ａ及び１６ｂを受光する位置、つまり２つの
スポット１６ａ及び１６ｂの間隔を検出できる位置にフ
ォーカス検出領域２１及び２２が形成され、スポット１
６ａ及び１６ｂは対物レンズ１１と媒体面２ａとの間の
距離Ｄ（フォーカス距離）が変動すると図の上下方向
（図２（ｂ），（ｃ）参照）に移動し、これに対応して
フォーカス検出領域２１及び２２はそのスポット１６
ａ，１６ｂの移動方向に対して垂直な方向の２分割線Ｌ
１，Ｌ２によりそれぞれ２分割された２つの領域２１ａ
と２１ｂ、２２ａと２２ｂによりそれぞれ構成されてい
る（簡単化のため、符号Ｌ１，Ｌ２，２１ａ，２１ｂ，
２２ａ，２２ｂは図２（ａ）のみで示し、図２（ｂ）〜
（ｅ）では省略している）。

【００２４】距離がＤが合焦点の位置にあるときには、
スポット１６ａ及び１６ｂは図２（ａ）に示すようにフ
ォーカス検出領域２１及び２２の分割線Ｌ１，Ｌ２上に
このスポット１６ａ及び１６ｂの中心が位置するよう
に、なっている。

【００２５】一方、距離Ｄが近くなった場合、すなわち
対物レンズ１１が媒体面２ａに相対的に近づいた場合、
フォトセンサ１５上でのスポット１６ａ及び１６ｂは図
２（ｂ）に示すように、その互いの距離が広くなる方向
に移動する。

【００２６】逆に、距離Ｄが大きくなった場合、すなわ
ち対物レンズ１１が媒体面２ａから相対的に遠ざかった
場合、フォトセンサ１５上でのスポット１６ａ及び１６
ｂは図２（ｃ）に示すように、その互いの距離が狭くな
る方向に移動する。

【００２７】これらの状態を検出できるようにコントロ
ーラ１７内の演算回路１８はフォーカス検出領域２１及
び２２から出力された電気信号を基にフォーカスエラー
信号ＦＥを以下の（式１）に従って算出する。

【００２８】 ＦＥ＝｛Ｘ（２１ａ）＋Ｘ（２２ａ）｝−｛Ｘ（２１ｂ）＋Ｘ（２２ｂ）｝ （式１） ここで、領域２１ａ，２１ｂ，２２ａ及び２２ｂの電気
的出力をそれぞれＸ（２１ａ），Ｘ（２１ｂ），Ｘ（２
２ａ）及びＸ（２２ｂ）で表している。

【００２９】図２（ａ）から明らかなように、フォーカ
ス距離が合焦点の位置にあるときには、ＦＥの演算結果
は０になる。

【００３０】距離Ｄが近くなった場合、つまり図２
（ｂ）の場合にはのＦＥの値は、式１から正の値にな
る。

【００３１】逆に距離Ｄが大きくなった場合、つまり図
２（ｃ）の場合にはＦＥの値は、式１から負の値にな
る。

【００３２】コントローラ１７はフォーカスエラー信号
ＦＥを位相補償等してフォーカス制御信号ＦＣとしてフ
ォーカス駆動コイル１１に印加して、フォーカス駆動コ
イル１１を介してフォーカスエラー信号ＦＥの値が０と
なるように、対物レンズ１１をフォーカス方向に駆動
し、対物レンズ１１と媒体面２ａとの距離Ｄをフォーカ
ス距離を保つように制御する動作を行う。

【００３３】また、トラッキングエラー信号に基づくト
ラッキング制御信号ＴＣにより対物レンズ１１は記録媒
体２のトラッキング方向に駆動され、トラックの中央位
置等を追従するトラッキング状態を維持するように制御
される。

【００３４】次に、温度変化などの外乱により対物レン
ズ１１や結像レンズ１３などの光学系に光軸の傾きや変
位が生じたり、媒体面２ａが傾いた場合、及び光源３の
周囲の温度変化や光源３自体の温度変化によって光源３
の発振波長が変動した場合の影響について説明する。

【００３５】まず、前者の場合、フォトセンサ１５上で
のスポット１６ａと１６ｂとの位置関係は図２（ｄ）及
び（ｅ）のようになる。光軸の傾きや変位、媒体面２ａ
の傾きは、そのままスポット１６ａ，１６ｂのフォーカ
ス検出領域２１，２２上の位置ズレとなって現れるが、
そのズレ量はスポット１６ａ，１６ｂそれぞれについて
等しくなり、スポット１６ａ，１６ｂとの間隔はほとん
ど変化しない。したがって、フォーカスエラー信号ＦＥ
は式１から０となり、安定した（つまり、温度変化など
の外乱により対物レンズ１１や結像レンズ１３などの光
学系に光軸の傾きや変位が生じたり、媒体面２ａが傾い
た場合に、それらの影響を殆ど受けない）フォーカスエ
ラー信号ＦＥが得られる。また、温度に起因しない面振
れ、傾きに対しても同様に有効である。

【００３６】後者の場合、すなわち光源の周囲の温度変
化や光源自体の温度変化によって光源の発振波長が変動
した場合、本実施例では、光束５ａ，５ｂを対物レンズ
１１の中心から対称方向に偏心した位置にそれぞれ入射
させるようにしているため、従来技術の項で説明した特
開昭６０−２３９９３７号公報の装置と比較して、フォ
ーカス検出感度を大きくできると共に波長に対する影響
を小さくでき、非常に安定したフォーカスエラー信号を
得ることができる。以下に、その理由を図３を参照して
説明する。

【００３７】まず、従来例の場合を図３（ｂ）を用いて
説明する。図３（ｂ）は従来例において対物レンズを経
て媒体面（ディスク）に入射され、かつ媒体面で反射さ
れてフォトディテクタ側に戻る光束を示す。この従来例
では光軸２４に対して斜入射方式であるので、２つの光
束は光軸２４と±θの角度で入射される（図３（ｂ）で
は一方の光束のみを示す）。

【００３８】合焦位置にある場合には、対物レンズと媒
体面との距離は対物レンズのフォーカス距離ｆとなり、
対物レンズの中心Ｏを通り、角度θで入射した光束は媒
体面上のＰ点に焦点を結んでいるとする。

【００３９】この場合、物体面で反射し、対物レンズを
通って戻る光束Ａは光軸２４とθの角度をなし、入射光
と平行に全く逆の方向に戻る。ここで、点線で示すよう
に物体面がΔｆだけ変位し、焦点ズレを生じた場合に対
して、光束Ａの戻り角がΔθだけ変位したとしてフォー
カス検出感度Δθ／Δｆを評価する。

【００４０】物体面がΔｆだけ変位した場合に角度θで
入射した光束が媒体面で反射し、対物レンズを通って戻
ったときの光束をＡ′とすると、両光束ＡとＡ′の戻り
角の差Δθがフォーカス検出される光束となり、焦点ズ
レとの比Δθ／Δｆがフォーカス検出感度となる。

【００４１】図３（ｂ）において、点線の媒体面で反射
されて対物レンズ側に戻る光束における実線の媒体面で
交わる点をＰ′とし、この点Ｐ′と点Ｏをを結ぶ線を想
定すると、光束Ａ′は線Ｐ′Ｏと平行になるから、 ＰＰ′＝ｆ｛ｔａｎ（θ＋Δθ）ーｔａｎ（θ）｝ ≒ｆ・Δθ・ｓｅｃ（θ）・ｓｅｃ（θ） また 図３（ｂ）に示すように点Ｂを書いて、二等辺三
角形ＰＰ′Ｂに対しての底辺をＰＰ′とした場合に、容
易に求められる関係式ＰＰ′＝２Δｆ・ｔａｎθを用い
ると、 Δθ／Δｆ≒２ｔａｎ（θ）／（ｆ・ｓｅｃ（θ）・ｓｅｃ（θ）） ＝ｓｉｎ（２θ）／ｆ となる。角度θが小さい場合は、 Δθ／Δｆ≒２θ／ｆ （式２） となる。

【００４２】これに対して、本実施例の方式では対物レ
ンズ１１の光軸２４に対してＺの距離に入射光を入れる
軸はずし方式をとっているため、対物レンズ１１を経て
媒体面２ａに入射され、かつ媒体面２ａで反射されてフ
ォトセンサ側に戻る一方の光束を示すと図３（ａ）のよ
うになる。

【００４３】この光束は光軸２４と若干角度、傾いて入
射され、この角度をθとして、図３（ｂ）の場合と同様
にフォーカス検出感度Δθ／Δｆを評価する。

【００４４】合焦位置にある場合には、対物レンズ１１
と媒体面２ａとの距離Ｄは対物レンズのフォーカス距離
ｆとなり、対物レンズの中心ＯからＺの距離を通り、角
度θで入射した光束は媒体面２ａ上のＰ点に焦点を結ん
でいるとする。

【００４５】この場合、媒体面２ａで反射し、対物レン
ズ１１を通って戻る光束Ａは光軸２４とθの角度をな
し、入射光と平行に全く逆の方向に戻る。ここで、点線
で示すように物体面がΔｆだけ変位し、焦点ズレを生じ
た場合に対して、光束Ａの戻り角がΔθだけ変位したと
してフォーカス検出感度Δθ／Δｆを評価する。

【００４６】図３（ｂ）と同様に点Ｐ′を設定し、この
点Ｐ′とＯとを結ぶ線Ｐ′Ｏを書くと、光束Ａ′の方向
は線Ｐ′Ｏと平行になる。

【００４７】また、光軸２４が媒体面２ａで交差する点
をＯ′とし、角θは小さい角度でよいのでＯに近いと近
似すると、距離Ｚは Ｚ≫ＰＯ′，ＰＯ′ と近似できる。

【００４８】従って、 ＰＰ′＝ｆ｛ｔａｎ（θ）ーｔａｎ（θーΔθ）｝ ≒ｆ・Δθ・ｓｅｃ（θ）・ｓｅｃ（θ） ≒ｆ・Δθ また、図３（ｂ）と同様に点Ｂを書いて線分ＰＰの長さ
を考えると、 ＰＰ′＝２Ｚ・Δｆ／ｆ これらより Δθ／Δｆ≒２Ｚ／（ｆ・ｆ） （式３） となる。

【００４９】例えば、極く一般的な値として、ｆ＝５．
０ｍｍの対物レンズを使用した場合、従来例の方式でθ
＝０．０５ｒａｄ、本実施例の軸はずし量Ｚを１．０ｍ
ｍとして比較すると、従来例の方式ではΔθ／Δｆは約
０．０２になるのに対し、本方式ではΔθ／Δｆは約
０．０８となり約４倍のフォーカス検出感度が得られる
ことになる。

【００５０】尚、従来例の方式では、光源にレーザダイ
オードを用い、回折格子を用いて角度θの光束を与える
が、一般にレーザダイオードは温度変化に対して波長λ
は大きく変動する。その波長変動分がフォーカス検出の
誤差と区別されず検出誤差となってしまう。

【００５１】回折格子の回折角θと波長λの関係は、格
子定数をｄ、回折の次数をｎとして θ＝ａｒｃ ｓｉｎ（ｎλ／２ｄ） で与えられる。θが小さい時はθ≒λ／２ｄ≒λ／２ｄ
であるから波長変化Δλに対する回折角の変化Δθは Δθ／θ≒Δλ／λ （式４） と書ける。

【００５２】このΔλの変化がΔθの変化となって表わ
れ、これがフォーカス検出誤差Δｆになる。このΔｆの
変化量を計算すると従来方式では、式２より Δｆ＝ｆΔθ／２θ 式４を代入して Δｆ＝（ｆ／２）・（Δλ／λ） （式５） を得る。

【００５３】ｆ＝５．０ｍｍ、Δλ／λ＝０．０１（レ
ーザダイオードの温度が約３０°変化した場合、１％程
度の波長変化が一般的に生じた時）とするとΔｆ＝０．
０２５となり、フォーカス検出誤差は２５μｍという大
きなものとなってしまい、ｆ＝５．０ｍｍの対物レンズ
の焦点深度を大幅にはずれてしまう。この影響を除こう
とすれば厳重な温度コントロールをしなければならな
い。

【００５４】これに対して、本実施例の方式では、同様
に式３と式４より Δｆ＝ｆ・ｆΔθ／２Ｚ ＝（ｆ・ｆθ／２Ｚ）・（Δλ／λ） （式６） となる。

【００５５】ｆ＝５．０ｍｍ、Ｚ＝１．０ｍｍ、θ＝
０．０１ｒａｄ、Δλ／λ＝０．０１とすればΔｆ＝
０．００１２５となり１．２５μｍという小さい値とな
る。

【００５６】通常この程度の誤差は、十分対物レンズの
焦点深度の範囲内であり、フォーカス検出誤差は実用上
無視することができる。

【００５７】尚、従来例の方式では、フォーカス検出感
度が式２に示すように入射角度θに依存しているため、
θを大にしなければフォーカス感度は上げることはでき
ないが、逆にθを大とすると、光源の波長の変動の影響
を示す式５が大きくなってしまい、この両式を実用的に
満たすことは難しい。

【００５８】一方、本実施例では、光束５ａ，５ｂを対
物レンズ１１の中心から対称的に偏心した位置にそれぞ
れ入射させるようにしているため、温度変化などの外乱
により、或いは温度に起因しないで対物レンズ１１や結
像レンズ１３などの光学系に光軸の傾きや変位が生じた
り、媒体面２ａが傾いた場合だけでなく、光源３の周囲
の温度変化や光源３自体の温度変化によって光源３の発
振波長が変動した場合にも、非常に安定したフォーカス
エラー信号を得ることができる。

【００５９】なお、本実施例では、光束５ａ，５ｂを２
つの光束５ａ，５ｂに分離する手段としてグレーティン
グ３を用いたが、２つの光束に分離し、両光束間に角度
θをつける部材であれば他の光学部材或いは光学素子で
もよい。

【００６０】例えば、図４（ａ）に示すような楔形プリ
ズム２６の一方の面を半透過面２６Ａとし、この一方の
面に対向する他方の面を全反射面２６Ｂとした部材や、
図４（ｂ）に示すようなウォラストンプリズム２７、図
４（ｃ）に示すようなローションプリズム２８を用いて
もよい。

【００６１】図４（ａ）のプリズム２６では、半透過面
２６Ａに入射した光束５の一部がこの半透過面２６Ａで
まず反射されて光束５ａとなり、半透過面２６Ａを透過
した光束５が全反射面２６Ｂで全反射され、半透過面２
６Ａで屈折作用を受けて出射されて光束５ｂとなる。こ
こで、光束５ａと５ｂは角度θをなしている。

【００６２】また、本実施例では、グレーティング７を
用いて１つの光源３から２つの光束５ａ，５ｂを生成し
たが、２つの光源を用いて生成しても構わないし、光束
は２つとは限らず、３つ以上でも構わない。

【００６３】また、本実施例では、フォトセンサ１５は
フォーカス検出領域のみが形成されている構成で説明し
たが、トラッキングエラー信号を検出する検出領域が形
成されていてもよく、さらには、データからの反射光を
受光する領域を備えていてもよい。

【００６４】（第２実施例）次に、本発明の第２実施例
を図５及び図６を参照して説明する。図５は第２実施例
を備えたフォーカス制御装置３１を示し、図６はフォト
センサ３４の形状及びこのフォトセンサ３４上に結像さ
れる長い線状のスポット３５ｃ，３５ｄを示している。

【００６５】原理的には第１実施例と同じであるが、光
源３から出射された光束５が対物レンズ１１を経て光検
出器に至る光路内に平凹シリンドリカルレンズ３２を配
置した部分が異なっている。

【００６６】図５は、平凹シリンドリカルレンズ３２は
グレーティング７とビームスプリッタ８の間に配置され
ている。２つの光束５ａ，５ｂは平凹シリンドリカルレ
ンズ３２の作用により、光軸に垂直面内の一方向のみ
（図５における紙面に垂直な方向）が屈折作用を受け、
その方向にわずかに発散する光束５ｃ，５ｄとなってビ
ームスプリッタ８に入射する。第１実施例と同様に１／
４波長板９、対物レンズ１１を経て媒体面２ａに長い線
状のスポット３３ｃ，３３ｄを形成する。

【００６７】そして、媒体面２ａで反射された光束５
ｃ，５ｄは対物レンズ１１、１／４波長板９を経て、偏
光ビームスプリッタ８に入射され、この偏光ビームスプ
リッタ８で反射される。そして、結像レンズ１３により
対向するフォトセンサ３４に２つの光束５ｂ，５ｃに対
応しては、平凹シリンドリカルレンズ３２で発散された
方向に長い線状のスポット３５ｃ，３５ｄとして結像さ
れる。

【００６８】図６はフォトセンサ３４上に結像される長
い線状のスポット３５ｃ，３５ｄを示している。この実
施例の場合にも、第１実施例と同様に２本の線状のスポ
ット３５ｃ，３５ｄの間隔を測定し、それが一定になる
ように対物レンズ１１の位置を制御する。具体的には、
次のように行う。

【００６９】フォトセンサ３４には、図６に示すように
２つの光束５ｃ，５ｄのスポット３５ｃ，３５ｄを受光
し、電気的な信号に変換するフォーカス検出領域３６及
び３７が設けられている。フォーカス検出領域３６及び
３７は、その中央付近でスポット３５ｃ，３５ｄの移動
方向（移動方向については第１実施例と同様に上下方向
となる）に対して斜めに２分割する２分割線Ｌ３，Ｌ４
により２分割された領域３６ａ，３６ｂ、３７ａと３７
ｂとが形成されている。

【００７０】距離Ｄが合焦点の位置にあるときには、ス
ポット３５ｃ及び３５ｄは図６に示すようにフォーカス
検出領域３６及び３７の分割線Ｌ３，Ｌ４の中央にこの
スポット３５ｃ及び３５ｄの中心が位置するようになっ
ている。

【００７１】コントローラ１７内の演算回路１８はフォ
ーカス検出領域３６及び３７から出力された電気信号を
基にフォーカスエラー信号ＦＥを演算する。フォーカス
エラー信号ＦＥは、領域３６ａ，３６ｂ，３７ａ及び３
７ｂの電気的出力をそれぞれＸ（３６ａ），Ｘ（３６
ｂ），Ｘ（３７ａ）及びＸ（３７ｂ）とすると、次式か
ら演算される： ＦＥ＝｛Ｘ（３６ａ）＋Ｘ（３７ａ）｝−｛Ｘ（３６ｂ）＋Ｘ（３７ｂ）｝ （式７） 図６から明らかなように、フォーカス距離が合焦点の位
置にあるときには、フォーカスエラー信号ＦＥの演算結
果は０になる。

【００７２】第１実施例と同様、フォーカス距離が近く
なった場合には、フォーカスエラー信号ＦＥの値は式７
から正の値となり、逆にフォーカス距離が大きくなった
場合には、フォーカスエラー信号ＦＥの値は式７から負
の値になる。

【００７３】コントローラ１７はフォーカスエラー信号
ＦＥが０となるように、演算されたフォーカスエラー信
号ＦＥの大きさに基づいた出力をフォーカス駆動コイル
１９に加え、対物レンズ１１と媒体面２ａとのフォーカ
ス距離を一定に保つように制御する。

【００７４】このように、２つの光束５ａ，５ｂを、平
凹シリンドリカルレンズ３２を用いて長い線状のスポッ
ト５ｃ，５ｄとし、その２つの光束を対物レンズ１１の
中心から対称方向に偏心した位置にそれぞれ入射させ、
媒体面２ａに集光する。そして、媒体面２ａで反射され
た２つの光束によるスポット３５ｃ，３５ｄを受光する
フォーカス受光領域３６，３７を設け、その中央付近で
スポット３５ｃ，３５ｄの移動方向に対して斜めに２分
割されているフォトセンサ３４上に結像させ、それによ
って生じる４つの電気的出力を式７を用いてフォーカス
エラー信号ＦＥを演算し、対物レンズ１１を駆動するこ
とにより、第１実施例と同様な効果が得られる。

【００７５】また、フォトセンサ３４に設けられたスポ
ット３５ｃ，３５ｄを受光するフォーカス受光領域３
６，３７を、その中央付近でスポット３５ｃ，３５ｄの
移動方向に対して斜めに２分割することにより、フォー
カス制御できるフォーカス検出距離或いはフォーカス検
出範囲を広くすることができる。

【００７６】さらに、２つの光束５ａ，５ｂを、平凹シ
リンドリカルレンズ３２を用いて長い線状のスポット３
５ｃ，３５ｄとして上述の構成のフォトセンサ３４に結
像させることにより、斜めに２分割された領域を全て使
うことができ、フォーカス制御できるフォーカス距離を
さらに広くすることができる。

【００７７】なお、第１及び第２実施例ではトラッキン
グエラー信号ＴＥ及びフォーカスエラー信号ＦＥをコン
トローラ１７内の演算回路１８内でソフト的に得るよう
にしているが、これらはハード的に得るようにしても勿
論構わない。例えば、フォーカスエラー信号ＦＥは図７
に示すような回路を用いれば良い。

【００７８】図７において、フォーカスエラー信号検出
回路１００はフォトセンサ３４上のフォーカス検出領域
２１ａ，２１ｂ及び２２ａ，２２ｂ（或いは３６ａ，３
６ｂ及び３７ａ，３７ｂ）からの電気的出力が加えられ
る。フォーカスエラー信号検出回路１００では式１或い
は式７に従って電気的出力を演算し、フォーカスエラー
信号ＦＥを生成する。フォーカスエラー信号ＦＥは位相
補償回路１０１において必要な位相補償がなされた後、
パワーアンプ１０２で増幅され、フォーカス駆動コイル
１９に印加される。

【００７９】請求項１、２、３で記したクレーム以外の
候補クレーム４．前記結像検出手段は、前記複数の光束
の各々に対して光検出素子を有し、この光検出素子の各
々は複数の検出領域を有し、この複数の検出領域は前記
複数の光束の前記物体面での集光状態の変化に伴う前記
複数の光束の前記結像面上での移動方向に沿って配置さ
れていることを特徴とする請求項２記載のフォーカスエ
ラー検出装置。

【００８０】５．更に、前記複数の光束の断面形状を線
状に広げる光学部材を有し、前記複数の光束の前記物体
面での集光状態の変化に伴う前記複数の光束の前記結像
面上での移動方向に直交する方向に前記広げる方向を設
定することを特徴とする請求項４記載のフォーカスエラ
ー検出装置。

【００８１】６．前記複数の光束は２本の光束であり、
前記光検出素子は前記移動方向に交わる向きに分割され
ており、この分割領域のうち中央側に位置する２つの領
域からの検出出力の加算信号と外側に位置する２つの領
域からの検出出力の加算信号との差信号を演算する手段
とを設けたことを特徴とする請求項４記載のフォーカス
エラー検出装置。

【００８２】７．前記複数の光束は２本の光束であり、
前記光検出素子は前記移動方向に対して中心部を斜めに
分割されており、この分割領域のうち中央側に位置する
２つの領域からの検出出力の加算信号と外側に位置する
２つの領域からの検出出力の加算信号との差信号を演算
する手段とを設けたことを特徴とする請求項５記載のフ
ォーカスエラー検出装置。

【００８３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複
数の光束を対物レンズの中心から対称的に偏心した位置
にそれぞれ入射させるようにしているため、温度変化な
どの外乱とか温度の起因しないで光学系に光軸の傾きや
変位が生じたり、物体面が傾いた場合だけでなく、光源
の周囲の温度変化や光源自体の温度変化によって光源の
発振波長が変動した場合にも、非常に安定したフォーカ
スエラー信号を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を用いたフォーカス制御装
置の構成を示す図。

【図２】図１のフォトセンサの構成と物体面で反射され
た光束のフォトセンサ上でのスポットとの関係を示す説
明図。

【図３】第１実施例の作用を従来例との比較で示してい
る説明図。

【図４】２つの光束を生成する手段の構成例を示す図。

【図５】本発明の第２実施例を用いたフォーカス制御装
置の構成を示す図。

【図６】図５におけるフォトセンサの構成と物体面で反
射された光束のフォトセンサ上でのスポットとの関係を
示す説明図。

【図７】フォーカスエラー信号検出回路の構成例を示す
ブロック図。

【符号の説明】

１…フォーカス制御装置 ２…光記録媒体 ２ａ…媒体面 ３…光源 ４…光源駆動回路 ５，５ａ，５ｂ…光束 ７…グレーティング ８…偏光ビームスプリッタ １１…対物レンズ １３…結像レンズ １４…結像面 １５…フォトセンサ １６ａ，１６ｂ…スポット １７…コントローラ １８…演算回路 １９…フォーカス駆動コイル ２１，２２…フォーカス検出領域 ２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ２…領域

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体面に複数の光束を集光する対物レン
   ズと、 前記対物レンズに、この対物レンズの光軸から互いに対
   称位置に偏心させて前記複数の光束を光軸に対して若干
   の角度をつけて入射させる入射手段と、 前記物体面から反射した前記複数の光束を所定平面に結
   像する結像手段と、 前記所定平面に結像された前記複数の光束の間の間隔を
   検出する検出手段と、 合焦時に前記所定平面に結像される前記複数の光束の間
   の間隔と、前記検出手段により検出された間隔との差を
   演算する演算手段と、を有するフォーカスエラー検出装
   置。
2. 【請求項２】 異なる進行方向を持つ複数の光束を発生
   する光束発生手段と、 前記複数の光束を集光する対物レンズと、 前記対物レンズの光軸から互いに対称な位置で、且つ前
   記光軸に対して若干の角度がつくように、前記複数の光
   束を前記対物レンズに入射させる入射手段と、 前記対物レンズで集光された複数の光束の所定の物体面
   に対する入射点の間隔を検出する間隔検出手段と、 前記間隔検出手段で検出される間隔と前記物体面に集束
   したときの、前記複数の光束の前記物体面での間隔とに
   基づいて、集束状態からのずれ量を検出するフォーカス
   エラー検出手段と、 を有することを特徴とするフォーカスエラー検出装置。
3. 【請求項３】 前記間隔検出手段が、前記所定の物体面
   で反射した前記複数の光束を結像面に結像する結像手段
   と、前記結像面における前記複数の光束の入射点の間隔
   を検出する結像検出手段とを備えたことを特徴とする請
   求項２記載のフォーカスエラー検出装置。