JPS61233433A - 光学ヘツド用焦点検出装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光学ヘッドの焦点調節を行うために用いられ
る焦点検出装置に関するものである。

〔発明の概要〕

本発明は、光学ヘッド用焦点検出装置において、焦点外
れによって発生する波面の歪みに起因する回折光同士の
干渉縞の移動をファーフィールドに配置した光検出器の
みで検出し、この光検出器の位置精度を緩和させると共
に光学部品数を減少させることによって、コストの低減
と小型化とを実現する様にしたものである。

〔従来の技術〕

光学ヘッド用焦点検出装置に適用されている焦点検出方
法としては、非点収差法、臨界角法、遮光板法（ナイフ
ェツジ法）、フーコー法、同心円法、及び以上の変形法
等が従来からある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、臨界角法を除く他の方法では、共役点付近の
ファーフィールドに光検出器を配置する必要がある。ま
た、検出感度を向上させたり、光検出器の位置精度を緩
和したりするために、プリズムや中間レンズ等の光学部
品を光検出器と対物レンズとの間に配置する必要がある
。

また臨界角法でも、臨界角を利用するために、プリズム
等の光学部品を光検出器と対物レンズとの間に配置する
必要がある。

この結果、これらの何れの方法においても、光検出器の
位置調整をμｍの単位で行わなければならず、また光検
出器と対物レンズとの距離が長くなって光学系全体が大
きくなり、更にまた光検出器の他に１つ以上の焦点検出
専用の光学部品が必要である。従って、上記の従来の何
れの方法を適用した光学ヘッド用焦点検出装置も、高コ
ストでしかも大型である。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明による光学ヘッド用焦点検出装置は、対物レンズ
１５の光学記録媒体１６とは反対側で且つこの光学記録
媒体１６の記録トラックのファーフィールドにおいてこ
の記録トラック（Ｘ軸方向）及び光軸の双方に直角な方
向（ｙ軸方向）へこの光軸から１／２ｑだけ離間した位
置で互いに隣接している第１及び第２の光検出器１，２
と１．前記光軸から前記第１及び第２の光検出器１．２
とは反対の方向へ１／２ｑだけ離間した位置で互いに隣
接している第３及び第４の光検出器３．４と、外側に位
置している前記第１及び第４の光検出器１．４の検出出
力の和と内側に位置している前記第２及び第３の光検出
器２，３の検出出力の和との差を求める演算器とを夫々
具備している。

（但し、ｑは前記対物レンズ１５の開口の半径を１に規
格化したときにＮＡ−Ｑ／λと表わされる前記記録トラ
ックの規格化されたピッチであり、ここでＮＡは前記対
物レンズ１５の開口数、Ｑは前記記録トラックの実際の
ピッチ、λは使用される光１３の波長である。） （作用〕 本発明による光学ヘッド用焦点検出装置では、第１及び
第２の光検出器１，２同士並びに第３及び第４の光検出
器３．４同士が隣接している位置で、光学記録媒体１６
の記録トラックからの０次及び±１次の回折光同士が重
なり合う。従って、焦点外れによって発生する波面の歪
みに起因する回折光同士の干渉縞の移動を検出して焦点
外れ量を求めることができ、この焦点外れ量から焦点を
検出することができる。

〔実施例〕

以下、光デイスク用の光学ヘッドに適用した本発明の第
１〜第３実施例を第１図〜第５図を参照しながら説明す
る。

第１図は第１実施例における光検出器１〜４とこれらの
光検出器１〜４上におけるビームスポット５〜７とを示
しており、第２図は第１実施例を適用した光学へラド１
１を示している。

この光学ヘッド１１に用いられる対物レンズ１５は、有
限倍率若しくは無限倍率の何れのものでもよい。第２図
Ａに示す様に、対物レンズ１５が有限倍率のものである
場合は、レーザダイオード等の光源１２から射出された
ビーム１３は、ビームスプリッタ１４及び対物レンズ１
５を通って、光デイスク１６上で結像する。また光ディ
スク１６で反射されたビーム１３は、対物レンズ１５及
びビームスプリッタ１４を通り、既述の光検出器１〜４
を有している光検出装置１７へ入射する。

また光学へラド１１は、対物レンズ１５が無限倍率のも
のである場合は、第２図Ｂに示す様に、光源１２とビー
ムスプリッタ１４との間にコリメータレンズ１８を有し
ていてもよい。

つまり光検出装置１７は、第２図Ａの様に収束ビームを
受光してもよく、第２図Ｂの様に平行ビームを受光して
もよい。また光検出装置１７は、第２図Ａに明示する様
に、ファーフィールドであれば共役点以外のどの位置に
配置されていてもよい。

ところで、光ディスク１６の記録トランク（図示せず）
がＤＣグループやピットによって構成されている場合、
この光ディスク１６を回転させると、周波数の比較的低
い帯域では、光ディスク１６を半径方向に格子を有する
等間隔の一次元回折格子として取り扱うことができる。

このために光検出装置１７上では、０次及び＋１次の回
折ビームによるビームスポット５〜７が、第１図に示し
た様に形成される。

記録トラックに沿う方向に対応するＸ軸と光ディスク１
６の半径方向に対応するｙ軸とでｘ−ｙ座標を構成する
と共に、対物レンズ１５の開口の半径を１に規格化して
、ビームスポット５の中心をｘ−ｙ座標の原点に位置さ
せると、ビームスポット６．７の中心は夫々ｙ軸上の±
１／ｑの点に位置する。

但しｑは、上述の様に対物レンズ１５の開口の半径を１
に規格化したときに、ＮＡ　−Ｑ／λと表される記録ト
ラックの規格化されたピッチであり、ここでＮＡは対物
レンズ１５の開口数、Ｑは記録トラックの実際のピッチ
、λはビーム１３の波長である。

つまりビームスポット５と６同士、及び５と７同士は、
ｙ−±１／２ｑを中心線として重なり合っている。この
結果、０次の回折ビームと＋１次の回折ビーム同士、及
び０次の回折ビームと一１次の回折ビーム同士が干渉し
て干渉縞が形成される。

一方、光ディスク１６へ入射するビーム１３の焦点が光
ディスク１６から外れていると、光ディスク１６で反射
されたビーム１３の波面には歪みが発生している。この
ために、回折ビーム同士の干渉縞は、光ディスク１６へ
入射するビーム１３の焦点外れ量に応じて移動する。

この結果、第１図に示す様に、光検出器Ｉと２とをｙ＝
１／２ｑの位置で隣接させると共に、光検出器３と４と
をｙ＝−１／２ｑの位置で隣接させて、光検出器１，４
の検出出力の和から光検出器２．３の検出出力の和を減
すると、光ディスク１６へ入射するビーム１３が記録ト
ラック上に位置しているときは、近恨的に第３図のｙ＝
　（１−ｃｏｓｘ）／Ｘに近い信号が得られる。

ところがこの信号は、非点収差法等で得られる焦点誤差
信号と略同様の信号である。つまり、この信号は焦点外
れ量の極性ふ大きさとを有しており、この信号によって
焦点を検出することができる。

第４図及び第５図は、夫々第２及び第３実施例における
光検出器１〜４とこれらの光検出器１〜４上におけるビ
ームスポット５〜７とを示している。　光検出器１〜４
は、第１に示した第１実施例では長方形であったが、第
４図の第２実施例の様に三角形でもよく、また第５図の
第３実施例の様に円板の一部の形状でもよく、更にまた
他の形状であってもよい。但し、光検出器１と２同士、
及び光検出器３と４同士は、夫々ｙ＝±１／２ｑの位置
で隣接している必要がある。

なお上記の第１〜第３の何れの実施例においても各光検
出器１〜４は単一の光検出素子から成っているが、Ｘ軸
方向に並んでいる複数の光検出素子によって各光検出器
１〜４が構成されていてもよい。

また上記の第１〜第３実施例は、本発明を光デイスク１
６用の光学ヘッド１１に適用したものであるが、光デイ
スク１６以外の他の光学記録媒体用の光学ヘッドにも、
本発明を適用することができる。

〔発明の効果〕

本発明による光学ヘッド用焦点検出装置によれば、上述
の様な相対位置関係を有する第１〜第４の光検出器を対
物レンズの光学記録媒体とは反対側のファーフィールド
の何れの位置に配置しても、焦点を検出することができ
る。従って、第１〜第４の光検出器の位置精度が緩和さ
れて装置のコストが低減し、しかも光学系を小型にでき
るために装置全体も小型にすることができる。

また、第１〜第４の光検出器以外には焦点検出専用の光
学部品が不要である。従ってこのことによっても、装置
のコストが低減し、しかも装置全体を小型にすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の第１実施例を示しており、第
１図は光検出器の正面図、第２図は光学ヘッドの側面図
、第３図は演算器の出力信号のグラフである。 第４図及び第５図は、本発明の夫々第２及び第３実施例
における光検出器の正面図である。 なお、図面に用いた符号において、 １．２．３．４・−・−−−−−−・光検出器５．６．
７−・−・−・−・・−ビームスポット１１　　・−一
−−−−−−−−−−−−−・−光学ヘッド１３−・−
−−−−一−−−−−−−−・−ビーム１５　−−−一
・−・−・−・・−−一一一対物レンズ１６−・−・−
・−−−−−−−−−・光ディスクである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 対物レンズの光学記録媒体とは反対側で且つこの光学記
   録媒体の記録トラックのファーフィールドにおいてこの
   記録トラック及び光軸の双方に直角な方向へこの光軸か
   ら１／２ｑだけ離間した位置で互いに隣接している第１
   及び第２の光検出器と、 前記光軸から前記第１及び第２の光検出器とは反対の方
   向へ１／２ｑだけ離間した位置で互いに隣接している第
   ３及び第４の光検出器と、 外側に位置している前記第１及び第４の光検出器の検出
   出力の和と内側に位置している前記第２及び第３の光検
   出器の検出出力の和との差を求める演算器とを夫々具備
   し、 この演算器の演算出力から焦点外れ量を求める様にした
   光学ヘッド用焦点検出装置。 （但し、ｑは前記対物レンズの開口の半径を１に規格化
   したときにＮＡ・Ｑ／λと表わされる前記記録トラック
   の規格化されたピッチであり、ここでＮＡは前記対物レ
   ンズの開口数、Ｑは前記記録トラックの実際のピッチ、
   λは使用される光の波長である。）