JPS59152534A - 焦点検出装置 - 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】 この発明は焦点検出装置、（！：＜に、情報担体上の案
内溝に情報を光学的に記録再生を行うものＪおいて、光
が案内溝を横断する際にも、安定した焦点検出を行うも
のに関するものである。

従来、光記録再生装置の焦点検出装置として第１図に示
すものがあった。第１図は従来の光記録再生装置の構成
図で、（１）は光源で１　ここでは半導体レーザ（以下
ＬＤと略記する。）、’（２＋はＬＤ（１１から発した
光束、ここではレーザ光、（３）はコリメータレンズで
レーザ光（２）ヲ平行光にする。（４）は集光レンズ、
（５）は情報担体、（６）は集光レンズ（４）により情
報相体（５）の上に直径約１μｍに焦光された微小光ス
ポットである。（７）は集光レンズ駆動装置でボイスコ
イル等で構成され、情報相体（５）の面振れに応じて集
光レンズ（４）ヲ上下動させて光スポット（６）が常に
焦点位置になるよう焦点制御する。（８）は情報担体（
５）上に設けられた案内溝、（９）はモーターで、案内
溝（８）を設けた情報相体（５）は、モーター（９）に
よって高速回転され、トラック追跡装置（図示を省略）
により案内溝（８）を光スポット（６）が追跡して、案
内溝（８）の上に記録・再生が行なわれる。（１０１は
情報相体（５）で反射された反射光、Ｏｌ）は３波長板
、鰻は偏光ビームスプリッタ、　（１３）は情報担体（
５）からの反射光Ｇｏｔを収束光にする収束レンズで、
自動焦点検出用（８用と略記する）レンズ、０滲は収束
光を示す。０５１は収束光（１４）の集光点、α６）は
集光点αωより手前に置方）れた光検知器で、ここでは
同心円状の二分割光検知器である。（１６ａ）　、　（
、ＩＳ’ｂ）はそれぞれ同心円二分割光検知器の中心部
及び周辺部の受光部、ＣＬ力は加算増幅器、α〜は合焦
点信号を得るための信号検出手段で、差動増幅器、（１
９は焦点誤差信号である。情報担体（５）よりの反射光
００）は。

２４　　波長板＜１．１３と偏光ビームスプリッタ（Ｌ
っでその光路が分離され、各　用レンズ（１３１に入射
し、収束光０４）となり、同心円二分割光検知器（Ｉ６
）に入射すると。

同心円状に二分割された受光部（１６ａ）　、　（１６
ｂ）のそれぞれの出力の加算増幅器α力からの出力は信
号出力となり、受光部（１６ａ）、　（１６ｂ）のそれ
ぞれの出力の差動増幅器α印からの出力は焦点誤差信号
（１９＋として、集光レンズ駆動装置（７）に印加され
て、集光レンズ（４）を垂直に動かして焦点を制御する
。

このような構成の光記録再生装置において、案内溝（８
）は高密度記録再生を行うためにディスク状の情報担体
（５）にあらかじめ設けられたもので、案内溝（８）の
中ｔこは通常アドレス情報が付けられてあり、案内溝（
８）を再生することにより、任意のアドレスを探し出す
検索を行うことができる。

磁気テープと違い、ディスクの場合はティスフ面内の検
索が出来るので高速検索になることが一つの特徴であろ
う 案内溝（８）は円状又は線輪状に形成され、溝の幅は例
えは０８μｍ、溝の深さはレーザ波長（入）の占。

溝のピッチは２μｍ程度である。情報相体（５）の案内
溝（８）のある側には蒸着等によって記録媒体が塗布さ
れている。記録は案内溝（８）の上の記録媒体をレーザ
光（２）により形状１反射率を変えることによって行な
われる。

次にこのような装置における焦点検出の原理について説
明する。第２図は従来の焦点検出装置の原理を示す説明
図で、　１′！ｌ’ｉ単のために、第１図から情報担体
（５）と集光レンズ（４）と客　用レンズα吐同心円二
分割光検出器θ６１を抜き出して図示しである７゜第２
図（Ａ−１）は光スポット（６）が情報相体（５）の上
に焦点が合った場合で、収束光０４）は同心円二分割光
検知器（１６１の受光部（１６ａ）、　（１６ｂ）の分
割線をまたいで、受光部（１６ａ）、　（１６ｂ）に均
等に入射する。第２図（Ｅ−１）は集光レンズ（４）と
情報担体（５）の距離が遠くなった場合（焦点ずれ量を
△２とし、この場合△ｚをプラスとする。） 第２図（ｃ−１）は集光レンズ（４）と情報担体（５）
の距離が近くなった場合（△２はマイナス）である、第
２図（Ａ−２）　、　（Ｂ−２）　、　（ｃ−２）はそ
れそ゛れ第２図（Ａ−１）　、　（：５−１）、　（ｃ
−１）の光検知器ａｅ上の収束°光α荀の光分右図であ
る。

第３図は差動増幅器α段の出力、即ち焦点誤差信号Ｑｌ
と焦点すれ量△２との関係を示す特性図で、焦点検出特
性（以下センサー特性と略記する）を示し、第１図に示
される様な装置により、自動的に。

△２＝０の位置に集光レンズ（４）を動かすことができ
る。

従来の装置は以上の様に構成されているが、案内溝（８
）のある情報相体（５）では１例えは検索時に。

案内＠（８）を光スポット（６）が横断する時、案内溝
（８）による回折により、焦点検出特性に誤差が生じる
という欠点があった。

第４図は従来の焦点検出装置における回折の影響を示す
説明図で、情報相体（５）の案内溝（８）に対し。

光スポット（６）が横断した場合の集光レンズ（４）と
、充用レンズ０：ｌ）と同心円光検知器（Ｉ６）の位置
関係を示す。

第４図（Ａ−１）は案内溝（８）の上方に光スポット（
６）があ６場合、第４図（’Ｂ−１）は中心にある場合
。

第４図（Ｃ−１）は案内溝（８）の下方にある場合を示
す。第４図（ｐ、−２）、　（Ｂ−２）、　（ｃ−２）
　　はそれぞれ第４図（Ａ−１）、　（Ｂ−１）、　（
Ｃ！−１）　　の光検知器（１６）上のＸ軸と光の進行
方向Ｚ軸のＸ−Ｚ面の光の強度分布図である。光スポッ
ト（６）か案内溝（８）の中心にある場合（Ｂ−１）の
光強度分布（Ｂ−２）に対し、　　（Ａ−２）、　（０
−２）では分布にかたよりを生ずることがわかる。第４
図（ｐ、−３）、（Ｂ〜３）、　（０＝３）は光検知器
０６）上（ｘ’−ｙ面）の収束光α乃の光分布図である
。（Ｂ−５）に比べ、　　（Ａ−３）、　（ｃ−３）で
は。

案内溝（８）と光スポット（６）のすれにより、光検知
器αωに光分布のむらが生じている。

このような光の回折の影響は、情報相体（５）と共役な
焦点面（１５１に光検知器（ｌＧｌ’ｉ配置した場合（
この結像面のことを光学的にはｎｅａｒ　　ｆｉｅｌｄ
　　と言う、）はないが、従来の焦点検出装置では、こ
のｎｅａｒ　ｆｉｅｌｄ　からずらしたｆａｒ　ｆｉｅ
ｌａに光検知器Ｑ６１ｉ置くため、案内溝（８）からの
回折の影響で光分布が歪みを受け、焦点検出に誤差を生
じる。

この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、収束レンズからの光束を受光する
ように、情報担体の案内溝の延在する方向とほぼ直角な
方向に光束を収束あるいは発散させるように作用するシ
リンドリカルレンズを配置し、このシリンドリカルレン
ズを通った収束光の結像位置に、複数に分割された受光
部の少なくとも２つの受光部にまたがったシリンドリカ
ルレンズからの光束を検知する光検知器を設けて。

上記複数の受光部からの信号から合焦点信号を得るよう
にすることにより、案内溝による回折の影響を失＜シ、
案内Ｓを元スポットが横断してもセンサー特性に誤差を
生じないようにすることができる焦点検出装置を提供す
ることを目的としている。

以下、この発明の一実施例を図について説、明する。

第５図Ａは、この発明の一実施例による焦点検出装置の
原理を示す説明図、第５図Ｂはこの発明の一実施例にか
かわる光検知器の光分布図である。

図において、　（２０）はへ　用レンズθＪからの収束
光（１４）を受光するように配置された。平凸シリンド
リカルレンズで、案内＃　（８）の延在する方向（Ｘ方
向）とほぼ直角な方向（Ｙ方向）に、光束を収束させる
ように作用する向きに置かれている。（２Ｉ）は４用レ
ンズ０１つ焦点位置、　（２２１はち、用レンズ０３）
キシリントリカルレンズσ力の合成したＹ方向の焦点位
置で、Ｘ方向はシリンドリカルレンス（４）はレンズ作
用がないため焦点位置（２２＋に線状にフォーカスする
。

位置（２ｚに同心円二分割光検知器（１Ｇ＋　８配置す
ると。

光分布は（５−Ｂ）に示すように線状となり、内側（１
６ａ）と外側（ｉ６ｂ）の受光部の出力を差動増幅器α
旧こ入力して、収束光α船の中心部と両端の部分の差を
利用して、第３図と同様なセンサ特性を得ることが出来
る、 なお上記実施例では光検知器α６）として同心円二分割
光検知器０６）を用いたが１例えは次に示すような、複
数に分割された受光部をもつ光検知器０６）を用いても
よい、 第６図はこの発明にかかわる光検知器の他の実施例を示
す構成図で、中央の受光部と、その両端の受光部にそれ
ぞれ反射光を入れる三分割光検知器を用いた場合を示す
。θ６）は三分割光検知器。

（１６ａ）は中央の受光部、　　（１６ｂ）（１６Ｃ）
はその両端の受光部９滴は光検知器０６）上の光スポッ
トの状態を示す。（１６ｂ＋１６Ｃ）１６ａ　　ｉ−差
動増幅器０８１で出力することにより、焦点誤差信号０
３を取り出すことができる。（６−Ｂ）は合焦点位置（
２２での光分布を示しており、案内溝（８）の影響はＹ
軸上で集光されていて、結像関係にあるため、案内７々
（８）の回折の影響は表われない。

（６−Ａ）は情報担体（５）が集光レンズ（４）に近づ
いた場合の光検知器αθ上での光スポット（２）の状態
で。

やや結像面からずれるため、Ｙ軸上にも幅をもち５Ｘ軸
方向にも延ひている。

（６−ｃ）は情報担体（５）が集光レンズ（４）から遠
ざかった場合で、同様にＹ方向に広がり、Ｘ方向は短か
くなっている。

（６−Ａ）→（６−Ｂ）→（６−０）の光スポット（ハ
）の変化により、第３図と同様なセンサ特性ヲ得ること
ができ、しかも合焦点近傍では、案内溝（８）と光スポ
ット（ハ）は結像関係にあり１回折の影響か除かれてい
る。第９図は、案内溝を複数個光スポットが横断した時
のセンサ特性図で、第９図（Ａ）は従来装置のセンサ特
性図、第９図（Ｂ）はこの発明によるセンサー特性図で
ある。（ハ）はセンサー特性図の上にリップル状にあら
れれる案内溝（８）を光スポット（６）が横断した時の
悪影響を示すもので、特に第９図（Ａ）に示される様に
焦点近傍にリップルＱωがあると、自動焦点検索に誤動
作を生じる。第９図（Ｂ）では、焦点近傍で、実用上問
題がない程度に悪影響を除去することができる。なお、
光検知器αｅ第６図に示す様な直線型の三分割光検知器
Ｑ［１１にすることの利点は９円形のものに比べ、光検
知器の面積を小さくでき１周波数特性をあげられること
である。

さらに、第７図は、この発明にかかわる光検知器の他の
実施例を示す構成図で、受光部の面積が。

光検知器の位置を移動することによって、変わる様に受
光部の分割ｉｉｓをＹ軸に対し傾斜させて形成した三分
割光検知器を用いた場合を示し、このようにすると、光
検知器の調整が容易となる。Ｏｅは傾斜付三分割光検知
器で（１６ａ）は中央の受光部。

（１６ｂ）　、　（１６Ｇ）はその両端の受光部、（２
４ａ）、（２４ｂ）はそれぞれ受光部（１６ａ）と（１
６ｂ）　、受光部（１６ａ）と（１６Ｃ）の分割線で互
いに逆方向に、Ｙ軸に対し斜めにしである。調整は、Ｘ
軸方向の微動で、干渉の少い合焦点位置ｃ！ｚに配置し
１次に（１６ｂ）　＋　（１６ｃ）と（１６ａ）の出力
を差動増幅器α旧こそれぞれ入力し。

Ｙ軸方向に、光検知器（１６１を微動して光スポット（
ハ）の入射条件をかえることにより差動増幅器αａの出
力を合焦点の位置で零に調整出来る。

なお、ここでは両方の分割線（２４ａ）　、　（２４１
））を斜めにしたが一方の分割線のみ斜めにしてもよい
。

また、第８図はこの発明にかかわる光検知器の他の実施
例を示す構成図で、田の字型四分割光検知器を用いた場
合を示す。これにより光検知器の調整が一層容易になる
。

（１６＋は４つの受光部（１６ａ）　、　（１６ｂ）　
、　（１６ｃ）　、　（ＩＳｄ）が田の字状に配置した
田の字型四分割光検知器で。

先ず、Ｘ方向、Ｙ方向を微動して４つの受光部（１６ａ
）〜（１６ｄ）にそれぞれ同量の光量が入る様にし。

次に２方向に前後させて、　　（１６ａ）、（１６ａ）
に入る光量を最小にする。そこが第５図の焦点位置（２
力である。即ち第６図（６−Ａ）　、　（（Ｓ−ｃ）の
焦点ずれの場合、光スポット（ハ）はＹ方向に幅をもち
１合焦点（６−Ｂ）の場合は幅をもたないからである。

次に、Ｙ方向に光検知器ｕｔｉを微動するこさにより、
　　（１６ａ）　、　（１６ｂ）　、　（１（ＳＣ）上
に光スポットａ＋配置し、（１６ｂ＋１６０）と（ＩＳ
ａ）の出力をそれぞれ差動増幅器（１８）に印加して、
差動出力が零となる位置で光検知器Ｑ６１を停止するこ
とにより、案内溝（８）の影響の少い９合焦点位置をみ
つけることが出来る。

なお、上記実施例では、凸レンズ（４）、α＝とシリン
ドリカル凸レンズ（イ）の組合せで説明したが１反射光
０ωが収束光の場合は、シリンドリカルレンズ■だけで
も同様の効果をもたせることができる。

また、シリンドリカル凹レンズを使っても、同様の効果
を出すことができる。第１０図は、この発明の焦点検出
装置の他の実施例を示す説明図で。

シリンドリカル凹レンズを使った場合を示す。弼はシリ
ンドリカル凹レンズ、＠はこのシリンドリカル凹レンズ
（イ）による集光点で、この集光点（５）は％　用レン
ズαＪによる集光点（２Ｄの後方にあるので。

この集光点に）位置に光検知器（１６１を配置して同様
の効果を出すことが出来る。

以上のように、この発明によれは、収束レンズからの光
束を受光するよう（乙情報担体の案内溝の延在する方向
上はぼ直角な方向に光束を収束あるいは発散させるよう
に作用するシリンドリカルレンズを配置し、このシリン
ドリカルレンズを通った収束光の結像位置に、複数に分
割された受光部の少なくとも２つの受光部にまたがった
シリンドリカルレンズからの光束を検知する光検知器を
設けて、上記複数の受光部からの信号から合焦点信号を
得るようにしたので、検索等で光スポットが案内溝を横
断するときにも回折の影響の少い。

安定な焦点検出装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光記録再生装置の構成図、第２図は、従
来の焦点検出装置の原理図、第３図は。 焦点検出特性図、第４図は、従来の焦点検出装置におけ
る回折の影響を示す説明図、第５図は、この発明の一実
施例による焦点検出装置の原理図。 第６図、第７図、第８図は、この発明にかかわる光検知
器の他の実施例を示す構成図、第９図は。 案内溝を複数個光スポットか横断した時の焦点検出特性
図、第１０図はこの発明の焦点検出装置の他の実施例を
示す原理図である、 図において、（１）は光源、（２）は光源からの光束。 （５）は情報相体、（８）は案内溝、　（１０１は反射
光、０国は収束レンズ、　（＋４１は収束光、αυ４才
光検知器、　　（ｔ６ａ）。 （１６ｂ）　、　（１６Ｃ）　、　（１６ｄ）は受光部
、　＋ｔ８１は信号検出手段。 （イ）はシリンドリカルレンズ、　　（２４ａ）、（２
４’ｂ）は受光部の分割線である。 なお９図中、Ｆｔ−符号は同−又は相西部分を示Ｏ 代理人　葛　野　信　− 第１図 第２図 ′１ 第　３　図 第６図 （６−Ａ）　　　　　　　　（６−β）第９図 手続補正書（自発） Ｉβ相　５〜７月　５日 ２、発明の名称 焦点検出装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　　　　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号名
　称　　（６０１）三菱電機株式会社代表者片山仁八部 ４、代理人 住　所　　　　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号（
１）明細書の発明の詳細な説明の欄 （２）図面 ６、補正の内容 （１）　　明前書第５頁第７行の「レーザ波長（λ）の
１／４」を「レーザ波長（λ）の４」に訂正する。 （２）同第６頁第１５行と第１６行の間に次の文を挿入
する。 「なお、第１図、σηは受光部（１６ａ）、　（１６ｂ
）の和信号を取シ出す加算増幅器で、ここからＲＦ倍信
号とり出される０」 （３）　　同第１１頁第１６行の「焦点検索」を「焦点
検出」に訂正する。 （４２図面の第１図、第４図、第５図、第６図。 第７図、第８図および第１０図を別紙のとお９訂正する
。 １、添付書類の目録 図面（第１図、第４図、第５図、第６図、第Ｔ図、゛第
８図、第１０図）　　　　　　　４通第６図 （６−Ａ）、　　　　　（６−８） 萌８■ ￥　１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）案内溝が設けられた情報担体に、上記案内溝に沿
   って光源からの光束を照射し、光学的に記録再生するも
   のにおいて、上記情報担体からの反射光を収束光にする
   収束レンズ、この収束レンズからの光束を受光するよう
   に配置され、上記情報担体の上記案内溝の延在する方向
   とほぼ直角な方向に光束を収束あるいは発散させるよう
   に作用するシリンドリカルレンズ、このシリンドリカル
   レンズを通った収束光の結像位置に設けられ、複数に分
   割された受光部の少なくとも二つの受光部にまたがった
   。上記シリンドリカルレンズ力１らの光束を検知する光
   検知器、この光検知器の上記複数の受光部からの信号よ
   り１合焦点信号を得る信号検出手段を備えた焦点検出装
   置、 （２）光検知器は、中央部及び周辺部の受光部にそれぞ
   れ反射光を入れる同心円状の二分割光検知器で構成した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の焦点検出
   装置。 （３）光検知器は、中央の受光部とその両端の受光部に
   、それぞれ反射光を入れる三分割光検知器で構成したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の焦点検出装
   置。 ＋４１　　光検知器は、少なくとも２つの受光部の面積
   が、光検知器の位置を移動することによって。 変わるように受光部の分割線を形成したことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項または第３項記載の焦点検出装
   置。 （５）光検知器は、田の字型に分割した四分割光検知器
   で構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項また
   は第４項記載の焦点検出装置。