JPS5829151A - 光学的記録再生装置における焦点誤差検出装置 - 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】 本発明は光学的情報記録再生装置において、情報記録媒
体に光束を絞って照射するための集束レンズの焦点位置
と媒体表面との位置ずれ即ち焦点誤差を検出する装置に
関する。

感光性の媒体に対し光束を小さなスポットに絞って照射
することにより情報を記録し、記録による媒体の光反射
率の変化を再生用光束を媒体に照射した際の反射光量で
検出し情報を再生する光学的情報記録再生装置において
は情報記録密度を大きくするために媒体表面での光スｌ
ット径をなるべく小さくすることが望まれる。また媒体
の感度は媒体単位面積当りの光量で決まるから光ス２゜
トな小さく絞ることは−より少ない光量で記録が行なえ
ることにつながる。

光学的情報記録再生装置において社光束を小さなスポッ
トに絞るために顕微鏡対物レンズが使用される。このよ
うなレンズはその焦点位置においては極めて小さな光ス
ポットが形成され得るがレンズの焦点深度が浅く媒体あ
るいは対物レンズのごくわずかの位置ずれによって媒体
面の光スボッ）径が大きくなつてしまい高密度の情報の
記録再生に適さない状態になってしまう。このような状
態を避けるため光情報記録再生装置においてば集束レン
ズの焦点位置と媒体衷面位置との位置ずれ即ち焦点誤差
を検出し誤差を修正するように集束レンズ位置を動かす
焦点制御が行なわれる。

この焦点ａｍを行なうための焦点誤差検出方法としては
媒体によって反射され集束レンズを通って戻りでくる戻
り光束を別層するものが一般的でありいくつかＯ方決が
提案されているが、それらの方法の多くは戻り光をレン
ズによって集束結像さ曹、結像点付近に光検出器を配置
するいわゆるニアフィールド検出法である。このニアフ
ィールド検出法は光検出器が小さくできかつ通常の光学
部品により比較的容易に構成できるが結像された小さな
光スゼッ）と光検出器の位置を正確に合わせるための調
整が困難でありかつ戻り光を結像させるために光路を長
くしなくてはならない等の欠点がある。

一方、光スポットの媒体表面上横方向の位置ずれ、（ト
ラフ・りずれ）を検出するために媒体に溝を形成し集束
レンズを通った戻り光の回折によるパターン変化を検出
する方法が考えられており、このためには光検出器を集
束レンズのファーフィールド即ち集束レンズを通った戻
り光が集束せず概ね平行に進んでいる場所に配置するこ
とが好ましい。このとき結像的付近に検出器を配置する
焦点誤差検出法を使おうとすると光検出器をそれぞれ別
の場所に配置しなくてはならず、焦点誤差検ＨｊＩ？ト
ラックずれ検出のために２つの検出用光路が必要な複雑
な光学系となってしまうという欠点があったＯ 本発明の目的はかかる欠点を除き集束レンズの戻す光の
ファーフィールドに配置された光検出器により焦点誤差
信号が得られる焦点ａｍ検出装置を提供することにある
・ 本発明によれば戻り光を結像させるためのレンズ及び結
像のための長い光路が不要となり戻り光束の径が大きな
ツブ−フィールドに光検出器を配置するため光検出器の
位置の調整が容易となる〇更にトラックずれを検出する
ための光検出器と焦点誤差を検出するための光検ｔＨ器
を同じ場所に配置あるいは共通化することが可能となり
戻り光検出の光学系が簡単化される。

以下に図面を参照して本発明につき詳しく説明する。第
１図は本発明の焦点誤差検出装置の一実施例を示す図で
ある。半導体レーザ１０からの発散するレーザ光はコリ
メートレンズ１１により平行に進む光（コリメート光）
に直される。半導体レーザｌＯはその供給される電流に
よって発光量を変化させるから本図には示していないが
半導体レーザ１０への供給電流を制御するドライブ回路
により記録用の大パワーの光及び再生層の小パワーの光
を切りかえて発光させることができる。半導体レーザ１
０の出射レーザ光は直線偏光をしており偏光ビームスプ
リッタ１２を直進通過する。

（１１光ビームスプリツタ１２を通過した光は１／４波
長板１３により円偏光に変えられ光集束レンズ１４によ
って絞られて光情報記録媒体１６に照射される。本図で
は光記録媒体１６が透明な光デイスク板の中゛に薄膜で
形成されている例を示している。媒体１６によって反射
された光は再び集束レンズ１４を通って戻り１／４波長
板１３を傅び通る。１／４波長板１３は円偏光をしてい
る戻り光を半導体レーザ１０から発する光とは９０度偏
光角が変わった直線偏光に変える。半導体レーザ１０発
光時とは９０度偏光の変った戻り光は偏光ビームスプリ
ッタ１２を直進通過することができず、光路を直角に曲
げられる。これらの働きにより半導体レーザ１０から媒
体１６に向う入射光と媒体１６によって反射された後の
戻り光の分離が行なわれる。偏光ビームスプリッタ１２
によって分離された戻り光の光路には球面状に形成され
た干渉フィルタ１７ｍおよび１７ｂが配置される。干渉
フィルタ１７ｍは偏光ビームスプリッタ１２あるいは集
束レンズ１４に向つてへこんでおり（これを仮に負の曲
率と言う）干渉フィルタ１７ｂは集束レンズ１４に向り
て凸になりている。（これを仮に正の曲率と言う）ここ
で干渉フィルタ１７ａおよび１７ｂはそれぞれ集束レン
ズに向ってへこみあるいはふくらんでおれば同様の効果
が発生し従って必ずしも球面形状である必要はなく１例
えば円筒状あるいは円錐状であっても良い。干渉フィル
タ１７ｍおよび１７ｂは戻り光束の中心軸を含む平面に
よつて分けられておりそれぞれの球面の底および頂上を
光束の中心軸が通るように配置される。一般に干渉フィ
ルタは波長の異なる光の選別に使われるものであるが一
定の波長の光に対してはその入射角によって透過率が変
化する性質を有している。干渉フィルタ１７ｍおよび１
７ｂは牛導体レーザ１０よりのレーザ光がフィルタ面に
垂直に入射したとき最大強度で透過するように作られて
おり、光入射角が垂直からずれるに従って透過率が低下
する。

コリメートレンズ１１によって平行になった光束が集束
レンズ１４に入射し媒体１６によって反射されるとき媒
体１６の位置が正確に集束レンズ１４（Ｄ焦点位置にあ
れば集束レンズから戻ってくる戻り光は平゛行光（コリ
メート光）であり、干渉フィルタ１７ｍおよび１７ｂへ
の入射角はその中心軸の当る場所（即ち球面の頂上およ
び底）以外では垂直からずれていることになるが、中心
軸からの距離が同じ場所では干渉フィルタ１７ｍと干渉
フイ〃り１７ｂに対する入射角の垂直からのずれ量は等
しく、従って干渉フィルタ１７ｍを透過する光量と干渉
フィルタ％７ｂを透過する光量は等しい値となる。この
とき干渉フィルタ１７＆を通過する光を受ける光検出器
１８ａと干渉フィルタ１７ｂを通過する光を受ける光検
出＠１８ｂの検出出力（電流）は等しいものとなる。こ
こで媒体１６が龍束レンズ１４の焦点位置より集束レン
ズ１４に近づくと集束レンズ１４を通ってくる戻り光は
光束径が徐々に一広がっていく拡散光となる。

この光は負の曲率を有する干渉フィルタ１７ａに対して
は平行光の場合より垂直に近い角度で入射することにな
り透過量はより多くなる。一方正の曲率を有する干渉フ
ィルタ１７ｂに対してはより垂直からずれる角度で入射
することになり透過光量はより少なくなる。逆に媒体１
６が集束レンズ１４の焦点位置より遠ざかれば集束レン
ズ１４を通つてくる戻り光は集束光となり負の曲率を有
する干渉フィルタ１７＆を透過する光量は少なくなり、
正の曲率を有する干渉フィルタ１７ｂの透過光量が多く
なる。従９て減算増幅器１９により光検出器１８ａおよ
び１８ｂの出力電流の差をとり増幅することにより集束
レンズ１４の焦点位置と媒体１６との位置ずれ量に対応
する焦点誤差信号１０１が得られる。

ｊ１２図＾は第１Ｍに示した焦点誤差検出装置に使用さ
れる干渉フィルタ１７＆および１７ｂの動作を説明する
ための干渉フィルタの断面を示す図である。干渉フィル
タ１７ｍまたは１７ｂに垂直に入射する光束１では干渉
フィルタをそのま・ま通過する光と干渉フィルタの下面
２１および上ｖｒ１２２で反射してフィルタ下面より出
る光との位相が合っており互いに重なりありで多くの光
がフィルタを通過する。このとき下面２１上面２２で反
射された光のそのまま通過する光に対する位相おくれは
波長の整数倍分となっている。一方垂直から角度−だけ
傾いて入射する光束２では下面２１および上面２２で反
射する光は垂直入射の場合より長い距離を進むことにな
りそのまま通過する光に対する位相遅れが垂直入射の場
合より大きくなる。

角度θを大きくしてゆくと再び位相遅れが光波長の整数
倍となるところが現われその点では干渉フィルタ１７ａ
または１７　ｂ’Ｈの透過光量はまた多くなるがその間
の角度θでは透過光量が少くなる。

第２図０は干渉フィルタ１７ｍおよび１７ｂの入射角度
θによる透過率の変化を概略的に示す図である。入射角
θが０度即ち垂直入射の場合干渉フィルタ１７の透過率
Ｔは最大でありθが増すに従って透過率Ｔは減少してい
く。θを更に増大させると再び透過率Ｔが増してくるよ
うになるがそれ以前の範囲ではθの増加に対して透過率
Ｔが単純に減少すると見なせる。この角度θの変化に対
する透過率ＴＯ変化は干渉フィルタの上面２２と下面２
１との間＠ｄが大きいほどあるいは下面２１および上面
２２での多数回の反射を利用するようにしたフィルタ１
７はど急激となる。これは下面２１および上面２２で反
射する光の光路が長くなるほど入射角θの変化に対する
反射光の位相遅れが大きくなるためである。

従って焦点誤差の検出感度を大きくするためには干渉フ
ィルタ１７ｍおよび１７ｂは間隔ｄが大きなものである
方が良いが感度が高くなりすぎることは実用上かえって
問題となり間隔ｄはせいぜい光の数十波長分であればよ
い。入射角θが第２図０に示すＰ点付近のとき入射角０
に対する透過率τの変化の割合が大きくかつりエアに近
い傾きが得られるので干渉フィルタ１７ｍおよび１７ｂ
の球面の曲率は媒体１６の位置が集束レンズ１４の焦点
位置にあるときの戻り光の中心軸よりの距離が光束半径
のほぼ１／２の地点での干渉フィルタ１７＆及び１７ｂ
への入射角が第２図（ハ）のＰ点付近の位となるように
することが好ましい。言いかえると戻り光が平行光（コ
リメー）光）の場合の光束の中心軸から光束半径の約１
／２の地点での干渉フィルタ１７ａおよび１７ｂの球面
の光束と垂直な面に対する傾きがそれぞれほぼ＋Ｐ、お
よび−Ｐとなるようにすることが好ましい。

第３図は第１図に示す焦点誤差検出装置の概略の誤差出
力特性を示す図である。媒体１６が集束レンズ１４の焦
点位置にあり戻り光が平行光の場合、即ち焦点誤差Ｅｆ
が０の場合は負の曲率を有する干渉フィルタ１７ｍを透
過する光量と正の曲率を有する干渉フィルタ１７ｂを透
過する光量とが等しく出力端１０１へ出力される誤差出
力Ｍｅは０である。媒体１６が焦点位置より集束レンズ
１４に近づき焦点誤差Ｅｆが正になると戻り光は拡散光
になり負の曲率を有する干渉フィルタ１７ａを透過する
光量が正の曲率を有する干渉フィルタ１７ｂを透過する
光量より多くなり誤差出力ｖｅは正の値をとる。戻り光
の広がりが干渉フィルタ１フａの球面の曲率に合って干
渉フィルタ１７ａのほぼ全面にわたって戻り光が垂直に
入射するようになる点Ａでは干渉フィルタ１７ｍを透過
する光量が最大となり誤差出力ｖＯがほぼ最大となる。

これより焦点誤差Ｅｆが増すと干渉フィルタ１７＆およ
び干渉フィルタ１７ｂを透過する光量はいずれも減少し
てゆき誤差出力ｖＯは徐々に小さくなっていく。同様に
媒体１６が焦点位置より遠ざかると戻り光は集束光にな
り正の曲率′を有する干渉フィルタ１７″ｂを透過する
光量が増え負の曲率を有する干渉フィルタ１７ａを透過
する光量が減って誤差出力Ｔｏは負となる。このとき集
束光の傾きが干渉フィルタ１７ｂの球面の曲率に合う点
Ｂで干渉フィルタ１７ｂを透過する光量が最大となり誤
差出力Ｖｏがほぼ最小値（負の最大値）をとる。

以上の如く本発明によれば簡便な構成によって正確に焦
点誤差を検出することができ焦点誤差検出と）ラックず
れ検出のための検出器を共通化することにより光情報記
録再生装置の光学系を小型簡素なものとすることが可能
となる。

尚本説明文では説明の都合上一部の例についてのみ述べ
たが本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変更が可能なこ
とは勿論であり本発明の範囲は上記の例に限定されるも
のではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の焦点誤差検出装置の一実施例を示す図
、第２［に）は第１図に示した焦点誤差検出装置に使用
される干渉フィルタ１７ａおよび１７ｂの動作を説明す
るための干渉フィルタの断面を示す図、＠２図０は干渉
フィルタ１７１Ｌおよび１７ｂの入射角度０による透過
率の変化を概略的に示す図、第３ＷＪは第１図に示す焦
点１１！差検出装置の概略の誤差出力特性を示す図であ
る。 図中１０は半導体レーザ、１１はコリメートレンズ、１
２は偏光ビームスプリッタ、１３は１／４波長板、１４
は集束レンズ、１６は情報記録媒体、１７ｍは負の曲率
を有する干渉フィルタ、１７ｂは正の曲率を有する千−
渉フィルタ、１８ａおよび第１団 栢Ｚ図 発３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レーザ光源よりのレーザ光束を光集束レンズを通して情
   報記録媒体上に照射して該情報記録媒体へや情報の記録
   および記録された情報の再生を行なう装置において、該
   情報記録媒体からの反射光束Ｏ光路に該反射光束の半分
   を通過させるように配置された前記集束レンズに向って
   正の球面状曲率を有する第１の干渉フィルタと、該反射
   光束の残りの半分を通過させるように配置された首記集
   束レンズに向って負の球面状曲率を有する第２の干渉フ
   ィルタと、前記第１の干渉フィルタを通過した光束を受
   光する第１の光検ｔＪ！ｒ器と、前記第２の干渉フィル
   タを通過した光束を受光する第２の光検出器とを含み第
   １の光検出器と第２の光検出器の出力の差信号をとり出
   すことにより前記集束レンズの焦点位置と前記情報記録
   媒体との位置ずれを検出するようにした光学的記録再生
   装置における焦点誤差検出装置。