JPS5814806A - 焦点ぼけ検知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、たとえば光ディスク、ビディオディスク等の
情報記憶媒体に集光したレーデ−光を照射することによ
り少くとも情報を読取ることが可能な再生ないしは記録
再生装置等に適用し得る焦点埋は検知方法に関する。

一般に、光ディスク、ビディオディスク等の情報記憶媒
体の記録層ないしは光反射層としての情報形成層の所に
集光したレーザー光のビームウェスト（最も絞れた部分
）が来るように焦点の調節を行なう方法′として、記録
層ないしは光反射層としての情報形成層上でのレーザー
光の焦点ぼけを検知して、この検知信号によ）対物レン
ズを移動させて焦点を合せるようにしている。

従来、記録層な込しは光反射層としての情報形成層上で
のレーザー光の焦点はけを検知する方法の代表的なもの
につぎの２つの方法が知られている。

まず、その一つとして、第１図に示すように情報記憶媒
体ａの情報形成層すから反射して対物レンズＣを通過し
たレーザー光ｄの」光路上に凸レンズからなる検知系光
学レンズｅおよび検知部がたとえば同心円的に複数に分
割された光検出器ｆを順次配置し、光検出器ｆに照射さ
れたときのレーザー光ｄのスポットサイズ（面積）を検
知する方法がある。この焦点ずれ検出の基本的原理は、
第２図（イ）、（ロ）で示すようにレンズｇを挾んだ状
態に点光源りと板ｉとを配置する。そして、第２図（イ
）のようにＰの位置に点光源ｈ′ｌｒ、持って来るとＱ
Ｏ所に像を結ぶ。また、第２図←）のように点光源りの
位置をＰからＰ′の所に移すと像を結ぶ位置もＱからＱ
′に移る。今、Ｒの位置に板ｌを持って来ると板ｌに光
が当る幅（面積）が第２図（（）と第２図（ロ）とでは
異なる。

したが９て、Ｒの位置の板１に当る光の幅（面積）を測
定することによって点光源りの位置がわかる。したがっ
て、Ｒの位置の板１に当る光の幅（面積）カにあらかじ
め指定された値になるようにレンズＣを動かすことによ
って自動焦点合せを行なうことになる。また、もう一つ
の方法として第３図に示すように検知系光学レンズｅと
して球面凸レンズｊとシリンドリカル凸レンズｋを組合
せ、光検出器ｆ上のレーザー光ｄのスポット形を検知す
る方法がある。これはいわゆる非点収差法と称されるも
ので、その基本的原理は第４図（イ）、←）で示すよう
に、点光源りの位置Ｐが同じでもレンズｇｌ＋ｇ２の焦
点距離が異なると像を結ぶ位置がＱ′とＱ“と異なｐ、
Ｒの所に置いた板１に光が肖る幅が異なる。一方、球面
レンズｇ１と円筒レンズｇ２を組合せると母線を含む面
とそれに垂直な面での合成レンズ焦点距離が異なるため
、第４図（ｒ）、←）のＲの所に置いた仮置に映る光の
スポット形は楕円になる。

さらに、前述の第２図（イ）、←）のように点光源りの
位置ＰをずらすとＲの位置におりた板ｌに映る光のスポ
ット形は楕円から円へと変形する。

そして、とれをたとえば４分割した検出器りで検出する
ことにより焦点ぼけを検知することになる。したがって
、Ｒの位置に置いた板１に映る光のスポット形が円形に
なる時に焦点が合うようにレンズＣを動かして焦点合せ
を行なうことになる。

なお、ｔＸ１図（イ）、←）、および第３図０）、←）
に示すｌは対物レンズＣを情報記憶媒体ａの面方向に接
離させて焦点調節を行なうレンズ駆動コイルである。

しかし々から、これら従来方法においても情報記憶媒体
ａの記録層ないしは光反射層としての情報形成層すの表
面に微細な凹凸がある場合には、そこから反射したレー
ザー光ｄには回折が生じ、光検出器ｆ上でのスポットの
中に回折パターンが現われる。厳密に言えばこの回Ｆ′
ｒパターンは一般に対称形をしていない。そのため、こ
の回折パターンの影響により焦点がほけているように誤
って検知してしまうことがある。

一方、情報記憶媒体ａには情報収容量を増大させるため
情報の記録・再生用のトラッキングガイドとしてのスフ
４イラル状の溝を予め形成されている場合が多く、この
ような場合、焦光されたレーザー光スポットが溝を横切
ると溝による回折パターンが生じることになる。

そこで、近時、上述したように光検出器ｆの５− 所のスポットサイズやスポット形によって焦点ぼけを検
知するのではなく、光検出器ｆ上でのレーザースポット
の移動として焦点ばけを検知することにより回折の影響
を受けにくいようにしたものが考えられている。この′
焦点ぼけ検出方法としては記録・再生用のレーザー光と
は別に対物レンズに対して軸をずらして、焦点ぼけ検出
用のレーザー光を用いる方法がある。しかしこの場合に
は光学系が複雑で高価なものとなる。

そのほかに、特開昭５３−２８４０５号、特開、昭４９
−３１１２８号、特開昭６３−１０４０７号等の各公報
に開示されているように記録・再生用レーザー光と焦点
ぼけ検出用のレーザー光とを分けず１本のレーザー光を
対物レンズからずらして記録層ないしは光反射層として
の情報形成層に照射し、そこからの反射光で再生信号と
焦点ぼけ信号を取出す方法が考案されている。しかし、
この場合には １）記録層ないしは光反射層としての情報形６− 成層へのレーデ−光の集束として対物レンズ一杯に入射
光を広げることがでへす、実質的なレンズのＮＡが小さ
くなるので上記情報形成層上でのレーザー光のスポット
サイズを小さくすることができにくい。

１１）対物レンズには軸ずらしてレーザー光を入射させ
るので、対物レンズの外側でレーザー光の一部がけられ
光量ロスが生じやすい。この光景ロスは記録層に対する
高密度レーザー照射により記録・再生を行なう光学ヘッ
ドに対しては問題である。

また、それ以外としては特開昭５３−１１“８１０３号
のように光路の途中にプリズムを設け、焦点ぼけ検出に
用いることも考案されている。しかし、この場合、情報
記憶媒体に対する入射光路中にもプリズムが置かれてい
るため １）情報記憶媒体に到達するレーザー光量がプリズムで
減少する。

１１）ビームスポットの一部がプリズムを透過するため
に、そこでの波面の乱れが生じ、情報記憶媒体上で余計
な回折・母ターンが発生しやすい。

という問題がある。

本発明は、上記事情にもとづきなされたもので、その目
的とするところは、情報記憶媒体の記録層なりしは光反
射層としての情報形成層の表面の微細な凹凸による回折
の影響を受けにくく焦点はけを確実に検出することがで
き、しかも情報記憶媒体へのレーザー光の入射光路に何
ら影響を与えることのない焦点ぼけ検知方法を提供しよ
うとするものである。

以下、本発明を第５図〜第７図に示す一実施例を参照し
て説明する。第５図は光ディスクないしけビディオディ
スクを情報記憶媒体とし、半導体レーザーを光学ヘッド
に用いた情報記録・再生装置を示し、図中１は媒体駆動
装置２によって回転駆動される情報記憶媒体で、３はこ
め情報記憶媒体１の片面側罠対向かつ図示しないヘッド
移動機構により情報記憶媒体１０牛径方向に往後動自在
な光学ヘッドである。

上記情報記憶媒体１は、円板状に成形され、その片面に
記録層ないしは光反射層としての情報形成層４が形成さ
れた２枚の透明基板５，５を、上記情報形成層４，４が
互いに内側になる状態かつｔ′ＩＩ報形成層形成層４相
互対向面間に空間部が形成されるよう内外スペーサ６、
および外側スペーサ７を介在させた状態で貼合せたもの
であり、その中央部には回転中心孔（図示しない）が形
成されている。

また、この情報記憶媒体１を回転駆動する媒体駆動装置
２は、図示しないモータの駆動軸と一体の回転軸８と、
この回転軸８に嵌着され駆動軸８の軸心線に対して直角
な水平支持面を有し情報記憶媒体１の中央部下面を支承
する回転支持体９と、上記回転軸８の上端部に装着され
る押え具１０とを有している。そして、情報記憶媒体１
０回転中心孔を回転軸８に嵌合させ径方向の位置決めを
行なうとともに回転支持体９と押え具１０とで情報記憶
媒体１の中央部を挾持して面方向の動きを規制する構成
となってい９− る。

また、光学ヘッド３はつぎのような構成となっている。

すなわち、光学ヘッド３内にはレーザー光１ノを水平方
向に発振する半導体レーデー発振器１２が設けられてお
り、この半導体レーデ−発振器１２の横方向にはカップ
リングレンズ１３、および偏光ビームスプリッタ１５が
順次配置されている。さらに、偏光ビームスシリツタ１
５の上方には綿板１６、および対物レンズ１７が順次配
置されている。ま走、偏光ビームスシリツタ１５の下方
にはハーフミラ−１８が４５度の角度に配置されており
、偏光ビームスシリツタ１５を通過した光を２分割して
読取シ用光学系１９と焦点ぼけ検知用光学系２０に振分
けるようになっている。上記読取り用光学系１９はハー
フミラ−１８の横方向に順次配置されたレンズ２ノおよ
び読取９用光検出器２２を有した構成となっている。

また、焦点ぼけ検知用光学系２０は、ハーフミラ−Ｉ８
の下方に順次配置された光軸の中心−１０＝ からはずれた位置にある一部の光のみを抜出す光抜出し
部材としての遮光板２３、検知系光学レンズ２４、ミラ
ー２５、およびミラー２５の横方向に、上下方向に２分
割された第１．第２の光検出部２６ｍ、２６ｂを有した
光検出器２６とを有し九構成となっている。なお、２７
は対物レンズ１７を上下方向（すなわち情報記憶媒体１
の下面に接離する方向）に移動させる＆（スコイル型フ
ォーカスモータ等のレンズ駆動装置である。

しかして、半導体レーデ−発振器１２から発振したレー
デ−光１１はカップリングレンズ１３によ〕平行光にな
り、その後を通過して偏光ビームスグリツタ１５で上方
に偏光される。

この偏光された光はλＡ板１６を通過することによシ直
線偏光光が円偏光になったのち対物レン、ｅｘｙＫより
情報記憶媒体１上の記録層ないしは光反射層としての情
報形成層４に集光される。

このとき、情報形成層４が記録層である場合にはレーザ
ー光１１の照射エネルギーを所定値以上とすることＫよ
り情報形成層４にビット（穴）の形成等の状態変化が起
こり、情報の記録が行なわれることになる。

一方、情報形成層４からの反射光はλ／４板１６で円偏
光から直線偏光となり、この光は偏光ビームスグリツタ
１５内を直進して下方に抜け、ハーフミラ−１８を通過
して焦点ぼけ検知用光学系２０に導びかれる。ここで、
後述するように情報形成層４上でのレーザー光１１の焦
点ぼけが光検出器２６の第１．第２の光検出部２６＆、
２６ｂでの光検出量の差によって検知される。すなわち
、第５図に示すように偏光ビームスプリッタ１５を通過
した後の反射光路の途中に光軸に関して非対称、すなわ
ち光軸の中心からずれた位置にある光の一部１１１のみ
を光抜出し部材としての遮光板２３のスリットもしくは
アノ４−チャ等の透光部ＪＪａから抜出し、検知系光学
レンズ２４を通した後、ミラー２５で方向を変えて光検
出器２６に当てるよう圧した場合、情報形成層４上のレ
ーザー光１１の焦点がぼけるとミラー２５で反射された
光が光検出器２６の第１．第２の光検出部２６ｍ、２６
ｂの配置方向、（上下方向）に移動する。

このことを第６図０）、←）、ｅ→に示す原理図および
第７図（イ）、←）　、　ｅ）を参照して説明する。す
なわち、第６図（イ）で示すように情報形成層４に対し
てレーデ−光１ノの焦点が合っている場合には対物レン
ズ１２を通った反射光は光軸と平行となる。そして、第
７図（イ）で示すように遮光板２３の透光部２３ａを通
りた光（ビームスポット）は第１の光検出部２６ａと第
２の光検出部２６ｂとの境すなわち不感地帯２６ａにあ
る。

ところが、第６図←）で示すように情報形成層４と対物
レンズ１７とが接近しすぎて焦点が合わない場合には対
物レンズ１７を通った反射光は光軸から除々に離れるよ
う外方に広がり、遮光板２３の透光部２３畠を通った光
（ビームスプツト）は第７図←）で示すように上方に位
置する第１の検出部２６ａ上に肖る。また、これとは１
３− 逆に第６図（ハ）で示すように情報形成層４と対物レン
ズ１７とが離れすぎて焦点が合わない場合には対物レン
ズ１７を通った反射光は光軸に除除に近づくよう内方に
絞られた状態となり、遮光板２３の透光部２３＆を通っ
た光（ビームスポット）は第７図（うで示すように下方
に位置する第２の検出部２６ｂ上に肖ることになる。

したがって、情報形成層４と対物レンズ１７との間隔が
ある一定に保たれて焦点が合っている場合には、第１．
第２の光検出部２６＊。

２６ｂの光検出量はともに零になり、情報形成層４と対
物レンズ１７とが接近して焦点ぼけが生じる場合には第
１の光検出部２６＆の出方レベルが大きく、また、逆に
離れて焦点ばけが住じる場合には第２の光検出部２６ｂ
の出力レベルが大きくなる。

一方、第８図に示すように第１．第２の光検出部２６ｈ
、２６ｂの出力信号は差増幅回路２８を介して駆動回路
２９に入力され、レンズ駆動回路２７を介して対物レン
ズ１７が焦点が１４− 合う方向に移動される。

このようにして、情報記憶媒体１のうねり等による焦点
ぼけが自動的に補正されることになる。

なお、情報形成層４にピット伏）あるいは凹凸形状で形
成された情報の読取）Ｆｉ、偏光ビームスグリツタ１５
を通り、ハーフきラー１８で反射された光をレンズ２１
を介して読取シ用光検出器２２に導びいて行なうことに
なる。

なお、上述の一実施例において、光軸からずれた位置に
ある一部の光のみを抜出す光抜出部材として透光部２３
ｍを有した遮光板２３を用いたが、これに限らず、たと
えば反射光路の光軸の中心からずれた位置にミラー、プ
リズム等を配置して光軸からずれた位置にある一部の光
のみを抜出すようにしてもよい。

また、焦点ぼけ検知用光学系２０の検知系光学レンズ２
４は光検出器２６上での光（ビームスポット）の移動量
を大きくするためであり、また、ミラー２５は光路を屈
曲させて光学ヘッド３が不必要に大きくならないように
するためのものであり、かならずしも必要なものでない
。

その他、本発明は本発明の要旨を変えない範囲で種々変
形実施可能なことは勿論である。

本発明は、以上説明したように、光を反射する対象面を
有する対象物に光ビームを照射し、上記対象面から反射
して対物レンズを通過した光ビームの反射光路の途中に
、この光軸に関して非対称に抜出す光抜出部材、および
この光抜出部材によシ抜出された光を検知する光検出器
を設け、抜出された光の光検出器上での移動を検出する
ことＫより上記対象面に対する光ビームの焦点ぼけを検
知するようにしたものである。

したがって、従来のようにスデットサイズやスポット形
の変化によ）焦点はけを検出するものに比べ、たとえば
情報記憶媒体の記録層ないしは光反射層としての情報形
成層の表面の微細な凹凸から生じる回折の影響を受けに
くく焦点はけを確実に検出する仁とができる。また、光
の移動方向についてのみ光検出器の位置合わせを行なう
だけで良騒ため、光学系組立時の調整が非常に容易にな
るとともに光の移動方向以外の方向への光検出器の移動
に対しては光学系としては寛容であるので熱等による光
学系全体のずれに対しても安定度が良い。

さらに、情報記憶媒体への光ビームの入射光路に何ら影
響を与えることがなく、シかも焦点埋は検出について１
本のビームで行なえるので光学系の小型化、低コスト化
が可能であるといった効果を奏する。

また、対象面に集光したビーム光のビームウェストがき
て焦点が合ったときに光検出器上でのビームスポットが
光検出器中に存在する不感地帯にあるようにしたもので
ある。

したがって、ビームスポット内に回折ノやターンが存在
してもこの回折パターンによってあたかも光検出器上で
の位置がずれたような誤検出が生じることがなく、極め
て安定し九焦点＃ｆけ検出が行なえるといった効果を奏
する。

１７−

【図面の簡単な説明】

第１図は従来における焦点ぼけ検出光学系を示す説明図
、第２図（イ）、　（１：Ｉ）は同じくその原理を説明
するための説明図、第３図は従来の異なる焦点ぼけ検出
光学系を示す説明図、第４図０）。 （ロ）は同じくその原理を１ｉ！明するための説明図、
第５図は本発明の一実施例を適用した情報記録・再生装
置の概略的構成図、第６図０）、←）　、　ｆ３は本発
明の一実施例による焦点はけ検知の原理を説明するため
の説明図、第７図０）、←）、ｆ→は光検出器上でのレ
ーザースポットの状態を示す説明図、第８図は焦点は叶
自動調節用駆動系を示す説明図である。 １・・・対象物（情報記憶媒体）、４・・・対象面（記
録層ないしは光反射層としての情報形成層）、１７・・
・対物レンズ、２０・・・焦点はけ検知用光学系、２３
・・・光抜出し部材（遮光板）、２６・・・光検出器、
２６ａ・・・第１の光検出器、２１ｂ・・・第２の光検
出器、２６１！・・・不感地帯・１８− 厖７図 第８図 ７１７

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光を反射する対象面を有する対象物に光ビームを照射し
   、上記対象面から反射して対物レンズを通過した光ビー
   ムの反射光路の途中に１この光軸に関して非対称に抜出
   す光抜出部材、およびとの光抜出部材により抜出された
   光を検知する光検出器を設け、抜出された光の光検出器
   上での移動を検出することにより上記対象面に対する光
   ビームの焦点ぼけを検知するもので、上記対象面に集光
   したビーム光のビームウェストがきて焦点が合ったとき
   に光検出器上でのビームスポットが光検出器中に存在す
   る不感地帯にあるようにしたことを巷徴とする焦点はけ
   検知方法。