JPS61269239A - 光ピツクアツプにおける焦点検出用素子 - 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】 （技術分野） 本発明は、光ピックアップにおける焦点検出用素子に関
する。

（従来技術） 光ピックアップは、光ディスク等の記録媒体に光情報を
書き込んだり、あるいは記録媒体にすでに書き込まれて
いる光情報を読み出したりするための装置として知られ
ている。光ピックアップでは、情報の書き込みも読出し
も、専ら光によって行なわれ、書き込みや読出しが適正
に行なわれるためには、対物レンズを介して記録媒体に
照射される光が、記録媒体の記録面上に正しく集束しな
ければならない。記録媒体に照射される光が記録面上に
正しく集束しているか否かを検出することを焦点検出と
称する。、 焦点検出を行なう方法は種々知られているが、中でも良
く知られた方法としてナイフェツジ方式がある。本発明
の焦点検出用素子は、焦点検出としてナイフェツジ方式
を前提とするものであるので、以下に、このナイフェツ
ジ方式について簡単に説明し、あわせて、本発明により
解決しようとする問題点につき説明する。

第７図Ｇ）は、ナイフェツジ方式で焦点検出を行なう光
ピックアップの１例を要部のみ示している。

半導体レーザー１０から放射された光束は、カップリン
グレンズ１２により平行光束化されて、偏光ビームスプ
リッタ−１４（以下、単にスプリッターと称する）によ
り左方へ反射され、１７４波長板１６を介して対物レン
ズ１８に入射し、対物レンズ１８により集束性の光束と
して、記録媒体の記録面２６に入射する。以下の説明の
ため、対物レンズ１８と記録面２６との間の光学的距離
を、適正状態においてＬＯ，現実の状態においてＬとす
る。適正状態とは、対物レンズ１８による集束光が記録
面２６上に集束している状態であ名。

記録面２６による反射光は対物レンズ１８．１／４波長
板１６を介してスズリッター１４に入射するが、このと
き、光は１７４波長板を往復透過しているため、偏光面
が、当初の向きから９０度旋回しており、従って今度は
スプリッター１４を透過し、集光し／ズ２０により集束
光束とされる。この、集光レンズ２０による集光光束の
一部は、遮光板２２により遮光され、残シは、受光素子
２４へ向って入射していく。遮光板２２は、ナイフェツ
ジ部２２Ａを有している。

なお、受光素子２４へ向って入射していく光束を焦点検
出用光束と称する。従って受光素子２４は焦点検出用光
束を受光する。

さて、受光素子２４の受光面は、第７図０１）に示すよ
うにＡ、Ｂ２部分に分割されており、各分割受光面Ａ、
Ｂから、それぞれ光電変換信号α、βが出力されるよう
になっている。受光素子２４は、対物レンズ１８と記録
面２６との間の距離りがＬ＝Ｌ。

であるときに、焦点検出用光束が集束するべき位置に設
けられている。なお、集光レンズ２００光軸を、焦点検
出用光束の光軸と称する。

受光素子２４は、上記位置に設けられるが、このとき、
受光面Ａ、Ｂをへだてる分割線は、焦点検出用光束の光
軸上に位置し、かつ分割線の方向は、第７図で図面に直
交する方向である。すると、対物レンズ１８による集束
光が、正しく記録面上に集束しているとき、すなわちＬ
　＝ＬＯのときは、第７図■に示すように、焦点検出用
光束（破線でハツチを施した部分）は、受光素子２４の
中心部に入射し、光電変換信号α、βはα＝βとなる。

しかるに、上記距離りが、Ｌ　＞Ｌ、どなると、焦！ 点検出用光束の集束点Ｐは、第７図（ト）に示す如く、
集光レンズ２０の側へずれ、それに応じてβ〉αとなる
。逆にＬ＜Ｌｏとなると、集束点Ｐは第７図ωに示すご
とく、受光素子２４の後側へずれ、それに応じてα〉β
となる。そこで光電変換信号α、βから得られる信号に
＝α−βに着目すると、この信号には、距離りとり、と
の関係に対応し、Ｋ＝０のとき、Ｌ＝ＬＯ，Ｋ＞Ｏのと
きＬ　＜　Ｌｏ　、　、　Ｋ　＜　０のときＬ＞Ｌｏで
ある。そこで、この信号Ｋを焦点検出信号とし、焦点検
出信号Ｋを常にＯとするように、対物レンズ１８を、光
軸方向へ変化させることにより、光ピックアップの合焦
状態を実現するのである。なお、遮光板２２は、受光素
子２４に対して、集光レンズ２０による集束光の一部を
遮光するものであるから、要は、遮光板２２により遮光
される光束部分が受光素子２４に入射しなければ良い訳
であり、従って遮光板２２にかえて例えばプリズムを用
い、遮光されるべき光束部分を、受光素子２４の受光面
以外の部分へと回避させるようにしてもよい。

さて、上に説明した如き焦点検出方式では、焦点検出を
精度よく行うためには、受光素子２４を、焦点検出用光
束に対し、極めて高精度（数μｍ以下）に位置調整する
必要があり、この位置調整が極めて面倒であった。

（目　　的） 本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって
、位置調整の容易な、焦点検出用素子の提供を目的とす
る。

（構　成） 以下、本発明を説明する。

本発明の焦点検出用素子は、受光素子とプリズムアレイ
とを有する。

受光素子は、複数の受光面を有し、これら複数の受光面
は一方向に１列配列されている。各受光面からは、それ
ぞれ光電変換信号を出力することができるようになって
いる。

プリズムアレイは、複数のプリズムを一方向に一列配列
されている。各プリズムは全体として一体的となってい
てもよいし、別個でもよい。このプリズムアレイは、受
光素子の受光面配列面上に直接設けられるか、あるいは
、上記受光面配列面に対し、間隙を隔すようにして、受
光素子に設けられることにより、受光素子に一体化され
る。その際、プリズムの配列方向と、受光面の配列方向
とは互いに平行にされる。

このように構成される本発明の焦点検出用素子は、プリ
ズム配列方向が、焦点検出用光束の光軸と略平行になる
ように配備されて使用される。受光素子の受光面配列方
向はプリズム配列方向と平行であるから、当然受光面の
配列方向も上記光軸と略平行である。もちろん、焦点検
出用素子が、焦点検出用光束を受光しうるようにすべき
ことはいうまでもない。

以下、図面を参照しながら、説明する。

第１図は、本発明の焦点検出用素子を用いた光ピックア
ップの１例を要部のみ示している。図中、符号５０が、
焦点検出用素子を示す。光ピックアップの他の部分、す
なわち焦点検出用素子を除いた部分は、第７図（１）に
示す従来の光ピックアップと同一である。それで、繁雑
を避けるため、混同の虞れのないものについては、第１
図においても、第７図（Ｉ）におけると同一の符号を用
いた。

焦点検出用素子５０は、第２図に示すように、受光素子
５２とプリズムアレイ５４とにより構成されている。

受光素子５２には、第３図に示すように複数の受光面５
２Ｌ、　　５２Ｍ、　　５２Ｎ、　　５２Ｐ、　　５２
Ｑ、　　５２Ｒが、１方向へ１列配列されている。これ
ら受光面５２Ｌ。

５２Ｍ、　　５２Ｎ、　　５２Ｐ、　　５２Ｑ、　　５
２Ｒからは、光電変換信号り、Ｍ、Ｎ、Ｐ、Ｑ、Ｒが得
られるようになっている。

プリズムアレイ５４は、第３図に示すように複数のプリ
ズムＰＩ、　Ｐ２．　Ｐ３．・・・等を、一方向へ１列
配列してなり、配列方向を、受光面配列方向と平行にし
て、受光素子５２の受光面配列面上に直接形成され、受
光素子５２と一体化されている。各プリズムは各受光面
と一対一に対応している。

受光素子５２としては、例えば７オトダイオードアレイ
や、ＣＯＤを用いることができる。また、プリズムアレ
イ５４のプリズムと受光面配列面との接触幅は、数μｍ
ないし数１００μｍに選ぶとよい。

受光面配列面とプリズムアレイとの間に保護用ガラス板
等が介在してもよい。

第３図において、第３図（Ｉ）は、合焦状態が実現して
いる状態、すなわちＬ”Ｌｏの状態を示す。この合焦状
態において、焦点検出用光束（その光軸は、プリズムＰ
１等の配列方向に略平行である。）は、プリズムＰ３と
Ｐ４とに入射し、各プリズムＰ３゜Ｐ４により、受光面
５２Ｎ、　　５２Ｐに入射している。

しかるに、Ｌ＜Ｌａとなると、焦点検出用光束・の集束
点は、前述したように、集光レンズ２０から離れる側（
第３図で右方）へずれるので、焦点検出用光束は、第３
図（ＩＩ）に示すように、プリズムＰ４とＰ５とに入射
し、受光素子５２Ｆ、　　５２Ｑに受光される。

またＬ＞Ｌｏとなると、上記集束点は集光レンズ側へず
れ、プリズムＰ２．Ｐ３に入射しく第３図Ｑ［Ｄ）、受
光素子５２Ｍ、　　５２Ｎに受光される。

そこで、受光面５２Ｍ、　　５２Ｎ、　　５２Ｐ、　　
５２Ｑからの光電変換信号Ｍ、Ｎ、Ｐ、Ｑから、（Ｐ＋
Ｑ）−（Ｍ＋Ｎ）＝Ｚを考えて見ると、この２の値が、
２＝００ときＬ　＝Ｌｏであり、２＞００ときはしく０
．２＜０のときはＬ＞Ｏであるから、これを焦点検出信
号とし、対物レンズを光軸方向へ変位させるサーボ機構
にフィードバックし、ｚ＝０となるように、対物レンズ
を変位駆動することにより、合焦状態を実現できる。

上に述べた例では、プリズムアレイにおけるプリズムの
個々が、受光素子における受光面の個々と一対一に対応
していたが、プリズムの配列ピッチより受光面の配列ピ
ッチを細くしてもよいし、受光面の配列ピッチに比して
プリズムの配列ピッチを細かくしてもよい。ただし、プ
リズムの配列ビックが細かくなシすぎると、プリズムア
レイが回折格子として作用する不都合があるので、入射
光束の波長に比して大きいピッチ（波長の５倍以上）と
する。この例から分るようにプリズムアレイの各プリズ
ムは微小なものである。

プリズムアレイは、第５図に示すプリズムアレイ５４Ａ
のように全体的に一体化されていてもよいし、第６図に
示すように、各プリズム５４Ｐが別個に独立していても
よい。また、第５図のプリズムアレイ５４Ａのように、
受光素子５２に対し間隙を隔して設けられてもよいし、
第６図のプリズム５４Ｐのように、個々のプリズムの不
要部を切りとって４角形状として用いてもよい。

さて、微小なプリズムに入射した光束が、効率よく受光
面に導かれるためには、プリズム斜面での反射率をでき
るだけ高くする必要がある。この百的のためには、上記
斜面に反射膜を蒸着形成してもよいし、上記斜面での反
射を全反射とするように、プリズムの形状を定めてもよ
い。全反射を利用する場合の条件を、第４図を参照して
説明する。

第４図で、符号ＡＸは焦点検出用光束の光軸を示す。プ
リズムアレイのプリズムＰの斜面ｐｔが光軸式となす角
をθとする。また、集光レンズ２０により集束されてプ
リズムＰに入射する光束と斜面ｐｔとのなす角のうち、
最大のものをγ、最小のものをδとすると、斜面ｐｔへ
の入射角をψとすると、斜面ｐｔで全反射がおこる条件
は、プリズム材質の屈折率をｎとして、 Ｈｓｉｎψ≧１ となる。ψ＝９０°−〇＋δであるから、上記条件は、 ｎ＊ｃｏｓ（δ−θ）≧１（１） と書くことができる。また、斜面ｐｔへの入射条件は、 γ≦θ　　　　　　　　　　　　　　　　（２）である
から、上記（１）、Ｇ２）を満足するように、プリズム
アレイのプリズム形状を定めることによって、プリズム
に入射した光を全反射によって有効に受光面に導くこと
ができる。

（効　　果） 以上、本発明によれば、ナイフェツジ方式で焦点検出を
行なう光ピックアップにおける新規な焦点検出素子を提
供できる。

ナイフェツジ方式の焦点検出では、焦点検出用光束は、
その光軸方向では比較的大きく変化する。

本発明の焦点検出素子は、上述の如く構成され、焦点検
出用光束の光軸に略平行に配備されることにより、上記
焦点検出用光束の光軸方向の比較的大きな変化を検出し
て焦点検出信号を発生させるので、配備上の位置調整は
、さほどの高精度を要求されず、しかも、精度の良い焦
点検出を５行うことが可能である。すなわち、高精度の
焦点検出が可能であるにも拘らず、配備上の位置調整の
面倒さがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の焦点検出用素子を用いた光ピックア
ップの１例を要部のみ示す図、第２図は、焦点検出素子
の構造を説明するための斜視図、第３図は、本発明の焦
点検出素子による焦点検出な説明するための図、第４図
は、本発明の１実施例の特徴部分を説明するための図、
第５図は、本発明の別実雄側を説明するための図、第６
図は、本発明の他の実施例を説明するための図、第７図
は、従来技術とその問題点を説明するための図である。 ５２・・・受光素子、　５２Ｌ、　　５２Ｍ、　　５２
Ｎ、　　５２Ｐ。 ５２Ｑ　、　　５２Ｒ・・・受光面、５４・・・プリズ
ムアレイ、ＰＩ　。 Ｐ２・・・プリズム。 処ご　因 処４９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ナイフエッジ方式で焦点検出を行なう光ピックアップに
   おいて、焦点検出用光束にもとづき焦点検出信号を発生
   させる素子であって、 複数の受光面を一方向に１列配列してなる受光素子と、 複数のプリズムを一方向に１列配列してなり、プリズム
   配列方向を上記受光面の配列方向と平行にして、受光面
   配列面上に直接もしくは間隙を隔して設けられ、上記受
   光素子と一体化されたプリズムアレイと、を有し、 上記プリズム配列方向が、焦点検出用光束の光軸と略平
   行となるように配備されることを特徴とする、光ピック
   アップにおける焦点検出用素子。