JPS6070534A - 自動焦点調節装置 - 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、例えば光デイスクプレーヤなどの光学式情
報再生装置における自動焦点調節装置ｆに関するもので
ある。

〔従来技術〕

従来この種の自動焦点調節装置としては、第１図に示す
ものがあった。第１図は従来の非点収差光学系を用いた
自動焦点調節装置の原理を示す説明図である。図におい
て、１は発光源としてのレーザ光源、２はレーザ光源１
より出射したレーザ光束を集光するための対物レンズ、
３は光ディスクな、どの情報記録媒体、４は情報記録媒
体３上に形成される情報トラック、５は情報記録媒体３
がらの反射レーザ光束を分離するためのビームスプリッ
タ、６は一方向性レンズ作用を有する光学素子から成る
円筒レンズである。

次に、上記第１図に示す従来の自動焦点調節装置の作用
について説明する。レーザ光源１がら出射したレーザ光
束はビームスプリッタ５を介し、対物レンズ２全通って
情報記録媒体３に入射し、その向上に微小な集光スポッ
トを形成する。情報記録媒体３の面上にはビットと呼ば
れる微小な凹凸があり、情報はこのビットの形で記録さ
れている。情報記録媒体３は回転して２す、このため、
情報記録媒体３に照射されたレーザ光束はビットによる
変調ヲ受けて反射され、対物レンズ２に再入射する。こ
の反射レーザ光束は対物レンズ２を通過し、ビームスプ
リッタ５により反射されて円筒レンズ６を通過する。こ
こで、円筒レンズ６は一方向にだけレンズ作用を持つた
め、これを通過後のレーザ光束は非点収差を持つレーザ
光束に変換される。すなわち、円筒レンズ６を通過後の
レーザ光束の断面形状は、上下の位置ＡではＸ軸方向に
細長い楕円形状となり、下方の位置Ｃではｙ軸方向に細
長い楕円形状となり、中間の位置Ｂでは円形形状となる
。したがって、情報記録媒体３が対物レンズ２に対して
近付く方向に変位すると、位置Ｂにおけるレーザ光束の
断面形状はＸ軸方向に細長い楕円形状となり、逆に情報
記録媒体３が対物レンズ２から遠ざかる方向に変位する
と、位置Ｂでのレーザ光束の断面形状はｙＩＩｌ］方向
に細長い楕円形状となる。今、上記した位置Ｂにおいて
、第２図に示す様な４個の受光面７ａ、７ｂ、７ｃ。

７ｄｉ有する４分割された光検知器７を配置し、受光面
７ａと７ｃの各出力信号を加算器８により加算し、受光
面７ｂと７ｄの各出力信号を加算器９により加算し、こ
れら２個の加算器８，９の出力を差動アンプ１０に加え
る様にする。すると、情報記録媒体３が対物レンズ２の
焦点位置にある時は、光検知器７上でのレーザ光束の形
状は実線ａの様に円形となり、２個の加算器８，９の出
力は同じとなり、差動アンプ１０の出力はゼロとなる。

これに対して、情報記録媒体３が対物レンズ２に近付く
方向に変位すると、光検知器７上でのレーザ光束の形状
は破線すの様にＸ軸方向に細長い楕円となり、加算器９
の出力が加算器８の出力よりも犬となって差動アンプ１
０の出力は負となる。オた、情報記録媒体３が対物レン
〆２から遠ざかる方向に変位すると、光検知器７上での
レーザ光束の形状は破線Ｃの様にｙ軸方向に細長い楕円
となり、差動アンプ１０の出力は正となる。したがって
、差動アンプ１０の出力に基づきレンズ駆動回路１１に
よって、対物レンズ２を情報記録媒体３に遠ざかる方向
あるいは近付く方向に動かし、これにより、自動的に焦
点合わせを行うことができる。上述の様な非点収差光学
系を用いた自動焦点調節装置については、特開昭５０−
１０４５３９号に開示されている。

従来の自動焦点調節装置は以上の様に構成されているが
、下記に述べる様な各種の問題点ならびに欠点があった
。すなわち、第２図に示す４分割された光検知器７の４
個のエレメントの間には、第３図（ａ）に示す様に、各
々を分離するための斜線を施した不感帯３１を設ける必
要がある。その設計の一具体例を数値で示すと、実線ａ
で示すレーザ光束の直径が約１００μｍ程度に対し、不
感＠３１の幅は約１０〜１５μｍ程度であった。したが
って、光検知器７への入射レーザ光束の内、不感帯３１
に入射するエネルギーは差動アンプ１０の出力には寄与
ぜす、合焦点状態の検出感度は、不感帯３１の幅がゼロ
の理想的な場合と比べて低下する原因となっていた。ま
た、第３図（ｂ）に示す様に、レーザ光束の光強度分布
は、光検知器７の中央部に最強庇部を有するガウシアン
ビームの特性を呈し、上記した不感帯３１によるエネル
ギーの損失は光検知器７の中央部において最大となる。

さらに、第２図には図示されていないが、光学式情報再
生装置で再生信号を得るために、４分割された光検知器
７の各受光面７ａ〜７ｄの出力和を演算する加算回路が
必要であり、この加算回路の出方に対し、上記した不感
帯３１による光エネルギーの損失は再生信号のレベル低
下をきたし、この結果、再生信号の８／Ｎ比を劣化させ
るという欠点があった。

〔発明の概要〕

この発明は、上記の様な従来のものの欠点を改善する目
的でなされたもので、光検知器をほぼ同一平面１に、か
つほぼ対称的に配置された２個の受光素子から形成し、
この２個の受光素子の一方は中央部付近の連結部でくび
れた構造となし、他方は前記連結部を取り囲む構造とな
した構成を有し、光検知器における不感帯の存在による
光量損失を低減でき、検出感度が高く、再生信号レベル
の大きな自動焦点調節装置を提供するものである。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の実施例を図について説明する。

第４図（ａ）及び缶）はこの発明の一実施例である自動
焦点調節装置に適用される光検知器の構造と回路接続態
様を示す説明図、及びその被部を示す拡大図で、第２図
と同一部分は同一符号を用いて表示してあり、その詳細
な説明は省略する。第４図（ａ）に示される様に、光検
知器゛４１は２個のエレメントより成る受光面４１ａ　
、　４１ｂから構成されている。

受光面４１ａは、第２図に示す受光面７ａと７０とを互
いに結合させた形状を有する。すなわち、受光面７ａと
７ｃが分割された中央部に設けた、第４図（ａ）に示す
くびれを有する連結部４２で結合された構造を有してい
る。′また、受光面４１ｂは、第２図に示す受光面７ｂ
と７ｄが、第４図（ａ）に示す斜線を施した連結部４３
で結合され、かつ上記連結部４２を取り凹む構造を有し
ている。第４図（ａ）に明示される様に、２分割された
光検知器４１はｙ軸方向に対してほぼ線対称であり、ｙ
軸方向又はこれと直焚するｘｉｍ１方向に合すせられ、
かつその中心部がレーザ光束中心部に一致する様に配置
Ｈされている。したがって、光検知器４１上のレーザ光
束は、情報記録・媒体３の合焦点からの変位に伴ない実
線ａ、各破線す、ｃの様に変化する。ここで、各受光面
４１ａ　、　４１ｂから得られる出方は、第２図に示す
それぞれ加算器８，９がら得られる出力に対応するため
、直接、差動アンプ１ｏに接続することにより、焦点ぼ
けに対応する出方が得られる。この出力に基づきレンズ
駆動回路１１によって対物レンズ２を、情報記録媒体３
に遠ざかる方向あるいは近付く方向に動かすことによっ
て、自動的に焦点合わせを行うことができる。

以上の様に、この発明による自動焦点調節装置における
２分割された光検知器４１を用いたものの動作原理は、
上記した従来例の４分割された光検知器７を用いたもの
とほぼ等価であるが、実用上の特性改良点として、以下
に記述するものが挙げられる。この発明による光検知器
４１では、従来の光検知器７における分割線の存在によ
って、特に光エネルギー損失が大きがったレーザ光束の
中心部分にくびれた構造の連結部４２を設けたことによ
り、中心部のレーザ光束をむだなく捕える様にしたので
、合焦点状態の検出感度が向上する。

また、図示されない加算回路により各受光面４１ａ。

４１ｂの出力を加算して得られる再生信号に関しても、
上記（、また中心部のレーザ光束の有効利用化によ°り
大きな出力が得られ、Ｓ／Ｎ比が向上する。

また、副次的効果として、光検知器４１がらの接続線が
、第２図に示す光検知器７の４本から２本に減少できる
とともに、各加算器８，９が省略できることの理由によ
って、装置の性能を損なうことなく、部品点数の低減と
信頼性の向上が実現できる。さらに、他の副次的効果と
して、光検知器４１の故障の発生を軽減できることであ
る。これは、一般にシリコンダイオード等を使用した光
検知器では、使用時に電界を印加して用いているが、こ
の印加する電界が、従来例の光検知器７では先鋭な部分
爪中央部分）に集中し、素子の耐圧を低下させるという
弊害があったが、この発明の光検知器４１では、互いに
対向する部分のエツジの角度を従来例の光検知器７より
も大きな角度にすることができるので、電界の集中を減
少させ、光検知器４１の耐圧、信頼性の向上を計ること
ができる。なお、第４図（ａ）に示す様に、光検知器４
１の角θをほぼ９０°に設定しであるが、必ずしもその
必要はない。すなわち、上記連結部４２の存在のため、
光検知器４１上のレーザ光束の形状が実線ａで示す円形
であるにもかかわらず、各受光面４１ａ。

４１ｂの出力がバランスしない場合が考えられる。

この場合、あらかじめ角θを９０°より大きく設計し、
上記したアンバランスを補償しても良い。この様にして
も、上述したこの発明の特長はすべて有効となる。

次に、゛実際の光デイスクプレーヤなどの光学式情報再
生装置にこの発明による自動焦点調節装置を適用した場
合に、最も有効な光検知器の配置構成について述べる。

光学式情報再生装置では、光スポットが常に１本の情報
トラック４′１に追従する様にするため、情報記録媒体
３の偏心に伴って光スポラトラ半径方向に動かす必要が
ある。一般に、この様な補正は対物レンズ２を半径方向
に平行移動させることにより宙甲できる。この様に、情
報記録媒体３の偏心に伴って光スポラトラ半径方向に動
かすことヲ、トラッキングと呼称している。

第５図に示す様に、上記したトラッキングに伴って光検
知器４１上のレーザ光束は、情報トラック４と直交する
Ｘ軸方向に平行移動し、レーザ光束が実線ａからａｌに
示す位置に移動する。したがって、光検知器４１上のレ
ーザ光束の形状が実線ａで示す円形であるにもかかわら
ず、各受光面４１ａ。

４１ｂの出力にアンバランスを生じ、このため、対物レ
ンズ２を動かすことが行われるが、結果的に正しい調節
ができないという欠点を生ずる。この様な欠点を最小限
にして実用上問題のない程度にまで抑えるため、円筒レ
ンズ６を、その軸が情報記録媒体３の情報トラック４に
対しほぼ４５°の角度をなす様に配置すると共に、光検
知器４１を、第６図（ａ）に示す様に対称軸Ａ　−Ａ＋
が情報トラック４の方向（ｙ軸方向）とほぼ４５°の角
度をなす様に配置する。この時のレーザ光束の元スポッ
トと光検知器４１との位置関係は、第６図（ａ）に示す
様になる。捷た、第６図（ｂ）は、第６図（ａ）に示す
位置関係にある配置において、トラッキング前後の光検
知器４１上のレーザ光束を示す図である。なお、上述の
様な動作原理を４分割された光検知器７に適用した例と
しては、特公昭５３−３７７２２号がある。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明した様に、光検知器をほぼ同一平面
上に、かつほぼ対称的に配置された２個の受光素子から
形成し、この２個の受光素子の一方は中央部付近の連結
部でくびれだ構造となし、他方は前記連結部を取り囲む
構造に構成したので、従来のこの種の２分割された光検
知器の中央部の分割線による不感帯によって生ずる光量
損失を低減でき、検出感度が高く、再生信号の振幅レベ
ルが大きく、Ｓ／Ｎ比が向上し、さらに、配線数の減少
により周辺回路を簡略化し、低コストで信頼性が高く、
捷た、光検知器の故障率を改善した極めて安定な自動焦
点調節装置が得られるという優れた効果を奏するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の非点収差光学系を用いた自動焦点調節装
置の原理を示す説明図、第２図は、第１図の自動焦点調
節装置に適用される光検知器の構造と回路接続態様を示
す説明図、第３図（ａ）及び（ｂ）は、第２図の光検知
器の分割態様を示す説明図及びそのレーザ光束の光強度
分布特性図、第４図（ａ）及び（ｂ）はこの発明の一実
施例である自動焦点調節装置に適用される光検知器の構
造と回路接続態様を示す説明図、及びその要部を示す拡
大図、第５図、第６図（ａ）及び（ｂ）は、第４図の自
動焦点調節装置がトラッキング動作した場合に、それぞ
れ光検知器上のレーザ光束の態様を示す説明図である。 図において、１・・・レーザ光源、２・・・対物レンズ
、３・・・情報記録媒体、４・・・情報トラック、５・
・・ビームスプリッタ、６・・・円筒レンズ、７．４１
・・光検知器、７　ａ　〜７　ｂ　、　４１ａ　、　４
１ｂ−受光面、８，９・・・加算器、１０・・・差動ア
ンプ、１１・・レンズ駆動回路、３１・・・不感帯、４
２．４３・一連結部である。 なお、各Ｉス中、同一符号は同一、又は相当部分を示す
。 第１図 第　２　図 第３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　レーザ光源と、トラック状に情報が記録された
   情報記録媒体と、前記レーザ光源からのレーザ光束を前
   記情報記録媒体上の情報トラックに導く第１の光学手段
   と、前記情報トラックからの反射レーザ光束を受光する
   光検知器と、前記反射レーザ光束を一方向性レンズ作用
   を有する光学素子を介して前記光検知器へ導く第２の光
   学手段と、前記光検知器からの出力によって前記第１の
   光学手段の焦点全調節する手段とから構成し、前記光検
   知器はほぼ同一平面上に配置された２個の受光素子から
   成り、この２個の受光素子の受光部の配置が前記光学素
   子の軸又はこれとラダする方向に対してほぼ対称であり
   、前記２個の受光素子の一方が中央部付近の連結部でく
   びれた構造を有し、他方が前記連結部を取り囲む構造を
   有していることを特徴とする自動焦点調節装置。
2. （２）　前記２個の受光素子の差出力により、前ｉ己第
   １の光学手段の焦点を調節することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の自動焦点調節装置。
3. （３）前記光学素子の軸は、前記情報トラックの方向に
   対してほぼ４５°の角度をなす様に配置され、前記２個
   の受光素子の対称軸は、前記情報トラックの方向に対し
   てほぼ４５°の角面をなす様に配置されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の自動焦
   点調節装置。