JPS60234238A - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、情報担体上の案内溝に情報を光学的に記録
再生を行なう装置において、光が案内溝を横断する際に
も安定した焦点検出が行なえるようにした焦点検出装置
に関するものである。

〔従来技術〕

従来、光学的情報記録再生装置の自動焦点検出装置とし
て第１図に示すものがあった。第１図は従来の光学的情
報記録再生装置の構成図である。

同図において１は光源で、ここでは半導体レーザが使用
されている。また、２は光Ｂ１からの光束を平行光とす
るためのコリメータレンズである。

コリメータレンズ２からの平行光は偏光ビームスプリン
タ３とＡ波長板４を透過して、集光レンズ５に入射し、
情報担体６の上に直径約Ｉ　Ｉｌｍに集光された集光ス
ポット７を形成する。このように、コリメータレンズ２
、集光レンズ５等により光の入射系が構成される。８は
案内光である。集光レンズ５はボイスコイル等で構成さ
れた駆動装置９により、情報担体６の面振れに応じて上
下動し、常に情報担体６に対して焦点距離を保つように
制御されている。

１０は情報担体６からの反射光を収束光にする収束系を
構成する収束レンズ、１１はシリンドリカル凸レンズ、
１２は４分割された受光面１２ａ〜１２ｄを持つ四分割
光検知器で、直交した分割線がシリンドリカル凸レンズ
１１のレンズ作用を有する方向に対して４５°傾くよう
に配置されている。１３は四分割光検知器１２面上での
光スポットである。１４．１５は加算増幅器、１Ｇは焦
点誤差信号を得るための信号検出手段で、差動増幅器が
使用され、その出力側からは焦点誤差信号１７が出力さ
れ、駆動装置９に送出している。上記各増幅器１４，１
５．１６により光検知器１２で受光される光束の形状パ
ターンを検出する演算手段が構成される。

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図で
、簡単のために第１図から集光レンズ５、情報担体６、
収束レンズ１０、シリンドリカル凸レンズ１１と四分割
光検知器Ｉ２を抜き出して図示しである。

第２図（ａ）〜第２図（Ｃ）は情報担体６が集光レンズ
５の焦点位置にある場合で、収束レンズ１０に入射する
情報担体６からの反射光８は平行光束である。この反射
光のｙ軸方向は第２図（ａ）に示すように収束レンズ１
０のみによって収束光束となる。

一方、Ｘ軸方向は第２図（ｂ）に示すように、収束レン
ズ１０およびシリンドリカル凸レンズ１１によって収束
作用を受けるため、シリンドリカル凸レンズ透過後の反
射光１８は非点収差光束となる。四分割光検知器１２は
非点収差光束のＸ軸方向およびｙ軸方向の径が等しく、
しかも第２図（ｃ）に示すように（四分割光検知器に）
四つの受光面に１２ａ〜１２ｄに均等に入射するように
配置されており、四分割光検知器１２面上での光スポッ
ト１３は第２図（Ｃ）のように円形になる。

第２図（ｄ）〜第２図（ｆ）は情報担体６が集光レンズ
５の焦点位置よりも遠くなった場合である。この場合、
集光レンズ出射後の反射光１８は平行光束ではなくなり
、収束光束となる。

従ってこの反射光は収束レンズ１０とシリンドリカル凸
レンズ１１を出射することによって、第＝５− ２図（ｄ）、第２図（ｅ）に示すように、さらに収束度
が大きくなり、四分割光検知器１２面上での光スポット
１３は第２図（ｆ）に示すようにＸ軸方向に長くのび、
ｙ軸方向に集光された楕円形状となる。

第２図（ｇ）〜第２図（ｉ）は情報担体６が集光レンズ
５の焦点位置よりも近くなった場合である。この場合、
集光レンズ出射後の反射光１８は第２図（ｇ）、第２図
（ｈ）に示すように、第２図（ｄ）、第２図（ｅ）とは
逆の発散光束となり、四分割光検知器１２面上での光ス
ボソトエ３は第２図（ｉ）に示すようにｙ軸方向に長く
のびＸ軸方向に集光された楕円形状となる。

第３図は四分割光検知器１２の四つの受光面１２ａ〜１
２ｄの出力と加算増幅器１４．１５および差動増幅器６
との関係を示す図である。合焦点時では第２図（Ｃ）の
ように光スポット１３は四分割光検知器１２の四つの受
光面１２ａ〜１２ｄに均等に入射しているため、第３図
に示す演算により焦点誤差信号１７は零となる。

＝６− 合焦点以外では、第２図（ｆ）５第２図（ｉ）に示すよ
うに、光スポット１３は楕円形状となり、しかも焦点ず
れの方向によって楕円の方向が異なるため、第３図の焦
点誤差信号１７は焦点ずれ量に対し、第４図に示すよう
な特性となる。

このような焦点検出特性により、第１図に示されるよう
な装置において、自動的に合焦点位置に集光レンズ５を
動かすことができる。上記の方式は一般に非点収差法と
してよく知られている。

従来の装置は以上のように構成されているが、例えば光
＃ｌの波長λの１／８の深さをもつ案内溝８のある情報
担体６では、例えば検索時に案内溝８を集光スポット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５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、情報担体６の案内溝８に対し、合焦点時に集
光スポット７が横断した場合の集光レンズ５と収束レン
ズ１０と四分割光検知器１２の位置関係、および四分割
光検知器１２面上での光スポット１３の光強度分布を示
す（シリンドリカル凸レンズ１１は図示から省略しであ
る）。

第５図（ａ）、第５図（ｂ）は案内溝８の下方に集光ス
ポット７がある場合、第５図（Ｃ）、第５図（ｄ）は案
内ａ８の中心にある場合、第５図（ｅ）５第５図（ｆ）
は案内溝８の上方にある場合を示す。

第５図（ｂ）では案内溝８の上方および下方での回折の
影響を等しく受ける。第５図（ｄ）は四分割光検知器１
２面上での光スポット１３の光強度分布図である。

光スポット１３の全体の形状は集光レンズの円形開口に
よって制限された円形であるが、案内溝８の上方および
下方によって等しく回折された光束によって、上下に対
称に斜線部を施した部分に特に強い光強度分布を持つ。

このように、集光スポット１３の光強度分布が上下対称
である場合、第３図に示す演算は正しい焦点誤差信号１
０を与える。

これに対し、第５図（ｂ）、第５図（ｆ＞では、案内溝
８と集光スポット７とのずれによって案内溝８の上方と
下方からの回折の割合が均等でなくなる。

従って、四分割光検知器１２面上での光スポット１３の
光強度分布も、第５図（ｂ）、第５図（ｆ）で示すよう
に上下非対称になる（斜線を施した部分が特に光強度が
強い部分である）。

第５図（ｂ）、第５図（ｆ）のように上下非対称な光強
度分布をもつ光スポット１３では、四分割光検知器１２
の各受光面１２２〜１２ｄの出力する信号量が、第５図
（ｄ）のように上下対称な光強度分布をもつ光スポット
１３の場合と異なる。

これにより、第３図に示す演算で得た焦点誤差信号１７
も集光スポット７が案内溝８を横断することによって変
化し、この焦点誤差信号１７で焦点検出を行なった場合
、正しい焦点検出が行なえない。

例えば、焦点検出特性には、第６図のように集光スポッ
ト７が案内溝８を横断する度にリップル１８が生じ、合
焦点であるにもかかわらず、焦点９− ずれを生じた場合の信号を出力する。

〔発明の概要〕

この発明は、かかる欠点を改善する目的でなされたもの
で、集光レンズが情報担体に対し合焦点位置にあるとき
に上記光検知器に受光される光束の受光部分を光の不感
帯とし案内溝を集光スポットが横断した場合に受ける回
折の影響をなくし、焦点検出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案するものである
。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第７
図はこの発明の一実施例による焦点検出装置の四分割光
検知器を示す図であり、装置の構成は第１図の１〜１１
までと同一である。第７図において、１９は四分割光検
知器で、受光面１９２〜１９ｄを有しており、１９ｅは
不感帯である。

２０．２１は加算増幅器、２２は差動増幅器、２３は焦
点誤差信号である。加算増幅器２０には受光面１９ａ、
１９ｃからの信号が入力され、加１０− 算増幅器２１にば受光面１９ｂ、１９ｄからの信号が入
力され、加算増幅器２０．２１の出力ば差動増幅器２２
に加えており、この差動増幅器２２から焦点誤差信号２
３が出力されるようにしている。

第８図と第９図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である。第８図（ａ）は情報担体
６が集光レンズ５の焦点位置よりも遠い場合、第８図（
ｂ）は合焦点の場合、第８図（Ｃ）は情報担体６が集光
レンズ５の焦点位置よりも近い場合である。

合焦点時では、第８図（ｂ）のように光スポラ１〜１３
は四分割光検知器１９の不感帯１９ｅと同し大きさにな
り、四つの受光面１９８〜１９ｄからの出力はいずれも
零であり、第７図に示す演算により焦点誤差出力も零と
なる。

合焦点以外では、第８図（ａ）、第８図（Ｃ）に示すよ
うに、光スポット１３は楕円形状となり、第７図に示す
演算により正又は負の焦点誤差出力が得られる。

第９図ば合焦点時において、集光スボッ［・７が案内溝
８を横断した場合に受ける回折の影響を示したものであ
る（シリンドリカル凸レンズを図示から省略しである）
。

第９図（ａ）は集光スポット７が案内溝８の下方にある
場合、第９図（ｃ）は案内溝８の中心、第９図（ｅ）は
集光スポット７が案内溝８の」三方にある場合である。

第９図（ｂ）、第９図（ｄ）。

第９図（ｆ）は第９図（ａ）、第９図（Ｃ）、第９図（
ｅ）のそれぞれの場合における光スポット１３と四分割
光検知器１９の関係を示す図である。

集光スポット７が案内′ａ８を横断する際に回折の影響
を受け、光スポット１３の光強度分布（斜線を施した部
分が特に光強度の強い部分である）の対称性が変化する
が、第９図（ｂ）、第９図（ｄ）、第９図（ｆ）に示す
ように光スポット１３はいずれも四分割光検知器１９の
不感帯１９ｅ内にあるため、四つの受光面１９ａ〜１９
ｄには出力が生しない。従って第７図の演算回路による
焦点誤差出力も零となる。第８図と第９図の関係から、
第１０図に示すような焦点検出特性を得ることができ、
合焦点近傍では、集光スポット７が案内ａ８を横断した
際の回折の影響で生じるリップル１８が除去された焦点
位置誤差を生しない良好な焦点検出特性を得ることがで
きる。

なお、上記実施例では、合焦点時の光スポット１３とほ
ぼ同じ大きさの不感帯をもつ四分割光検知器１９を用い
たが、例えば、従来の四分割光検知器１２の中央に円形
マスクを貼り付けたものを用いても、不惑帯を設けた場
合と同様の効果を奏する。さらに、例えば、次に示すよ
うな光検知器を用いてもよい。

第１１図はこの発明にかかわる光検知器の他の実施例を
示す図である。第１１図では、第７図で不感帯とした光
検知器の中央部も別の新たな受光面２０ｅとし、全体と
して五分割光検知器の構成としたものである。

各受光面２０ａ〜２０ｅからの出力をそれぞれＡ−Ｅと
すると、焦点誤差信号は（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ　＋　Ｄ）で
得られる。中央部の受光面２０ｅの＝１３− 信号Ｅからは情報担体６に記録されている情報の再生信
号を取り出すことができる。また、再生信号はすべての
受光面２０ａ〜２０ｅからの和信号（Ａ＋Ｂ十Ｃ十り十
Ｅ）として取り出してもよい。

また、上記実施例では、第１図に示すように案内溝８に
沿った方向（Ｘ方向）にシリンドリカル凸レンズ１１の
収束作用の方向を配置し、この方向に対し、四分割光検
知器の直交した分割線が４５°傾くように構成されてい
た。

この位置関係を第１２図（ａ）に明確に示すが、シリン
ドリカル凸レンズ１１のレンズ作用の方向がＸ方向、す
なわち案内溝方向Ａ１と直交する方向であっても、この
発明の効果は同じである。

また、第１２図（ｂ）はこの発明にかかわる他の実施例
で、シリンドリカル凸レンズ１１のレンズ作用の方向を
案内溝方向Ａ１に対し４５″傾け、四分割光検知器１９
の分割線の一方を案内溝方向とした構成であるが、この
場合においてもこの発明に対する効果は同じである。

なお、上記実施例では、収束レンズ１０とシリ−１４＝ ンドリカル凸レンズ１１の組め合わせで説明したが、反
射光１８が収束光の場合はシリンドリカル凸レンズ１１
だ６ノでも同様の効果をもたせることができる。さらに
、シリンドリカル凹レンズを用いても同様の効果を出す
ことができる。

〔発明の効果〕

以］−のように、この発明の焦点検出装置によれば、集
光レンズが情報担体に対し合焦点位置にあるときに」−
配光検知器に受光される光束の受光部分を光の不感帯と
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、回折の影響が少なく、安定な焦点検出が行なえる
効果がある。また、上記不感帯に再生信号検出用の他の
受光面を設けることにより、再生信号を確実に検出する
ことができる。

【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（ａ）
〜第２図（ｉ）は従来の焦点検出装置の原理図、第３図
は従来の焦点検出装置における光検知器の構成を示すブ
ロック図、第４図は第３図の自動焦点検出装置の焦点検
出特性図、第５図（ａ）〜第５図（ｆ）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６図は従来
の回折の影響を受けた焦点検出装置の特性図、第７図は
この発明の焦点検出装置の一実施例における光検知器０
構成を示ずブ°゛・り図・第８図（°）な　１いし第８
図（Ｃ）および第９図（ａ）ないし第９図（ｆ）はこの
発明の焦点検出装置の一実施例の原理図、第１０図はこ
の発明の焦点検出装置の一実施例の焦点検出特性図、第
１１図はこの発明の焦点検出装置における光検知器の他
の実施例の構成を示す図、第１２図（ａ）および第１２
図（ｂ）はこの発明の焦点検出装置におけるシリンドリ
カルレンズと四分割光検知器の構成を示す図である。 １・・・光源、５・・・集光レンズ、６・・・情報担体
、８・・・案内溝、１０・・・収束レンズ、１１・・・
シリンドリカル凸レンズ、１８・・・反射光、１９・・
・四分割光検知器、１９ａ〜１９ｄ、２０ａ　〜２０ｅ
　・−−受光面、１９ｅ・・・不感帯、２０・・・五分
割光検知器。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人　大　岩　増　雄（ほか２名） １７一 第１２図 （ｂ） 手続補正書（自発） 昭和　（３１９：１ｉ１２６０ １、事件の表示　特願昭５９−０８９６５４号２゜発明
の名称 焦点検出装置 ３、補正をする者 ５、補正の対象 発明の詳細な説明の欄。 ６、補正の内容 （１）明細書第３頁第１０行目「直径約１ｍｍ」とある
のを１直径約１μｍ」と補正する。 （２）同書第３頁第１３行目「８は案内光Ｊとあるのを
「８は案内溝」と補正する。 以上

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）情報担体の情報記録用案内溝に光を集光する集光
   レンズを含む入射系と、上記案内溝からの反射光を収束
   する収束系と、複数の受光面より成り当該収束系からの
   光束を受光する光検知器と、この光検知器の各受光面か
   らの出力信号を演算して上記光束の形状パターンを検出
   する演算手段とを備え、上記演算手段からの出力にもと
   づき上記集光レンズの情報担体に対する焦点位置を検出
   する焦点検出装置において、集光レンズが情報担体に対
   し合焦点位置にあるときに上記光検知器に受光される光
   束の受光部分を光の不感帯としたことを特徴とする焦点
   検出装置。
2. （２）光検知器の不感帯は、当該不感帯に対応する個所
   の受光面を除去することにより、又は上記受光面にマス
   クを付加することにより形成され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. （３）情報担体の情報記録用案内溝に光を集光する集光
   レンズを含む入射系と、」二記案内溝からの反則光を収
   束する収束系と、複数の受光面より成り当該収束系から
   の光束を受光する光検知器と、当該光検知器の各受光面
   からの出力信号を演算して上記光束の形状パターンを検
   出する演算手段とを備え、上記演算手段からの出力にも
   とづき上記集光レンズの情報担体に対する焦点位置を検
   出する焦点検出装置において、集光レンズが情報担体に
   対し合焦点位置にあるときに上記光検知器に受光される
   光束の受光部分に、他の受光面と独立した受光面を設け
   、当該受光面より情報の再生信号を得るようにしたこと
   を特徴とする焦点検出装置。