JPS61282809A - 焦点誤差検出装置 - 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、光デイスク装置等、光学的に情報を記録・再
生する装置における光学ヘッドの焦点誤差検出装置に関
するものである。

従来の技術 現代は情報化時代といわれておシ、その中核をなす高密
度大容量メモリーの技術開発が盛んに行なわれている。

メモリーに要求される能力としては、前述の高密度、大
容量に加え、高信頼性、高速アクセス等が挙げられ、そ
れらすべてを満足するものとして光デイスクメモリーが
最も注目されている。光デイスクメモリーは、光学的に
情報を記録媒体に記録するものであり、最近では記録し
た情報の消去も可能な光磁気ディスクに関する研究も数
多く行なわれている。

光デイスクメモリーは、非接触記録再生方式であるため
情報記録媒体を傷つけないというところが大きな特長で
あるがそのために光学ヘッドの対物レンズと、情報記録
媒体との距離を一定に保つためのフォーカスサーボシス
テムが必要である０゛光学ヘツドには、情報記録媒体と
対物レンズとのフォーカス誤差を検出する機能および、
対物レンズを駆動しフォーカスサーボを行なうための対
物レンズアクチュエータが必要であるが、本発明は前者
のフォーカス誤差検出機能に関するものである０ 従来、焦点誤差検出に関する技術としては数多くの報告
がなされているが、−例を挙げると、特開昭５９−６０
７３９号公報等がある。

以下、図面を参照しながら、上述したような従来の焦点
誤差検出装置について説明を行なう。

第１１図は従来の焦点誤差検出装置の概略的な構成図お
よびその動作原理を説明する図である。

第１１図において１は光源、２は対物レンズ、３は情報
記録媒体、４はハーフミラ−１５は凸レンズ、８は差動
アンプ、９はナイフェツジ、１０は２分割光検出器、１
１は分割線、１２は光スポットである。

以上のように構成された従来例について、以下その動作
について説明を行なう。

光源１から発せられた光は、ハーフミラ−４で反射後対
物レンズ２によシ、情報記録媒体３上に集光される。

第１１図（５）は情報記録媒体３上に対物レンズ２の焦
点が合っている場合である。このとき情報記録媒体３か
らの反射光は逆の経路をたどり、ハーフミラ−４を透過
後、凸レンズ４により収れんされるが、その収れん光束
の半分をナイフェツジ９によシ遮光され、残シの光束は
、２分割光検出器１ｏの分割ａ１１上に光スポット１２
を形成する。

ここで２分割光検出器１ｏの各受光領域で発生した電気
信号の差を差動アンプ８でとることにより、フォーカス
誤差信号を得ることができるが、第１１図（８）で示し
た合焦時には、フォーカス誤差信号は零である。

第１１図（Ｂ）は情報記録媒体３が対物レンズ２から遠
ざかる向きに変位した場合を示している。このとき情報
記録媒体３からの反射光は対物レンズ２を透過後、第１
１図（５）の場合と比較して収れんした光となシ、２分
割光検出器１ｏ上には、受光領域す上に半円形の光スポ
ット１２を形成し、差動アンプ８によシ得られるフォー
カス誤差信号は負となる〇 第１１図（ｑは情報記録媒体３が対物レンズ２に接近す
る向きに変位した噛合である。このとき情報記録媒体３
からの反射光は対物レンズ２を透過後、第１１図（５）
の場合と比較して発散した光となシ、２分割光検出器１
０上には、受光領域ａ上に半円形の光スポット１２を形
成し、差動アンプ８により、正のフォーカス誤差信号が
得られる。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のような構成では、光量の６０％を
ナイフェツジ９により損失してしまう。

さらに温度変化等による光学ヘッド構成素子間の相対変
位に対して弱く、安定したフォーカス誤差信号を得られ
ないという問題点を有していた。これを第１２図を用い
て説明する。第１２回向は第１１図（８）の光検出器部
分のみを示したものであり、番号および名称は第１１図
に準する。第１２図（５）は、合焦時の場合であシ、差
動アンプ８で得られるフォーカス誤差信号は零である。

第１２図（Ｂ）は、環境温度の変化等により、２分割光
検出器１０が、矢印０方向に微小変位した場合を示して
いる。１３は変位前の分割線の位置であり、光スポット
１２の位置は変わらないとする。この場合、受光領域す
にのみ光が入射することにより、本来零でなければなら
ないフォーカス誤差信号は負となってしまう゛。すなわ
ち温度変化等の要因により２分割光検出器１０の位置が
微小に変位した場合、正確なフォーカス誤差信号を得る
ことができず、安定した情報の記録再生が不可能である
という欠点をもっていた。

本発明は上記従来技術に鑑みてなされたもので、環境温
度の変化等による光検出器の微小変位に起因するフォー
カス誤差信号の検出能力低下をおさえることのできる焦
点誤差検出装置を提供することを目的とするものである
。

問題点を解決するための手段 上記目的を達成するために本発明の焦点誤差検出装置は
、情報記録媒体力λらの反射光を空間的に２分割し、同
光景で２つの焦点に集光させる、同一焦点距離を有する
一対の凸レンズより成り、前記凸レンズは前記凸レンズ
の光軸に平行な面で、前記光軸を含まない任意の部分を
切断し、前記一対の凸レンズの光軸が互いに平行となる
ように切断面を一致させた形状をなす検出素子と、前記
検出素子で集光された２つの焦点のうち第１の焦点から
前記検出素子に近ずく向きに一定距離をおいて設けられ
た第１の２分割光検出器と、第２の焦点から前記検出素
子から遠ざかる向きに、第１の焦点と第１の２分割光検
出器との距離と同じ距離をおいて設けられた第２の２分
割光検出器とを有し、前記第１．第２の光検出器は共に
分割線が前記検出素子切断面と平行で、かつ、対物レン
ズ合焦時において、前記第１および第２の２分割光検出
器の各受光領域において略均等の光量を受光するように
設置され、内側２つの受光領域で発生した電気信号の和
と外側２つの受光領域で発生した電気信号の和との差を
とる差動アンプとから構成されている。

作　　用 本発明は上記した構成によって情報記録媒体上に対物レ
ンズの焦点が合っている場合、２つの２分割光検出器上
には、同じ大きさで同じ向きの２つの半円形の光スポッ
トが形成されている。さらに、４つの受光領域で等しい
光量を受光する様に２つの２分割光検出器の分割線位置
を調整し、共通のベースブロックに固定し一体化してお
くと、環境温度変化等によシ、前記ペースブロックが分
割線のどちらの方向に六位しても、２つの２分割光検出
器の４つの受光領域で受光する光量は、対角位置にある
受光領域より発生する電気信号の和をとれば変化がなく
、その和同士の差をとって得られる差動アンプの出力、
すなわちフォーカス誤差信号は常に安定した検出能力を
持続することとなる。

実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづいて説明す
る。

第１図は本発明の第１の実施例における焦点誤差検出装
置の概略図を示すものである。なお、本発明は、焦点誤
差検出装置に関するものであシ、第１図に示した第１の
実施例においては、情報信号の検出およびトラッキング
誤差信号の検出機能に関しては省略している。

第１図において、１は光源、２は対物レンズ、３は情報
記録媒体、４はハーフミラ−であシ、これらは従来例の
構成と同じものである。６は検出素子、７ａ、７ｂは２
分割光検出器であシ、これらは便宜上Ｇ矢視図をあわせ
て記載している。また８は差動アンプである。検出素子
６は、第２図（５）に示したように同一焦点距離を有す
る一対の凸レンズを組み合わせた形状をしている。検出
素子６はａおよびｂの２本の光軸を有するため、平行光
束を入射させると光束は空間的に２分割され、それぞれ
焦点Ｐおよび焦点Ｑに集れんされる。第２図（４）のＧ
矢視図を第２図（Ｂ）に示した。検出素子６は、光軸ａ
およびｂの中間点に一対の凸レンズの接合面が一致する
ように構成し、前記中間点を光強度分布が軸対称な入射
光束光軸に一致させるよう配置することにより、入射光
束を同一光量となるよう空間的に２分割する。

第１図において、対物レンズ２の焦点が、情報記録媒体
３上に合っている場合、２分割光検出器７ａおよび７ｂ
を、検出素子６の焦点ＰおよびＱからそれぞれ、検出素
子６０２本の光軸にそって同一距離で反対の向きにずら
し、分割線が検出素子６による光束分割線と同じ向きで
、計４つの受光領域で、均等の光を受光するように配置
しである。Ｇ矢視図において２分割光検出器７ａおよび
７ｂを拡大図示したが、おのおのの受光面上に合同な半
円状で、同一光量の光スポラ）ＴおよびＳが形成されて
いる。ここでＧ矢視図において、計４つの受光領域のう
ち、内側２つの受光領域で発生した電気信号の和と、外
側２つの受光領域で発生した電気信号の和との差を、差
動アンプ８でとることによシ、フォーカス誤差信号を得
る構成となっている。

以上のように構成された焦点誤差検出装置の一実施例に
ついて、以下その動作について説明を行なう。第１図は
、情報記録媒体３に対物レンズ２の焦点が合っている場
合であシ、このとき２分割光検出器７ａおよび７ｂは計
４つ、の受光領域で均一の光を受光している。したがっ
て差動アンプ８の出力であるフォーカス誤差信号は零で
ある。

第３図は、第１図における情報記録媒体３が対物レンズ
２から遠ざかる向きに変位した場合を第１図における要
部のみを用いて示しており、検出素子６には、第１図の
場合と比較して収れんした光が入射する。これによシ検
出素子６による２つの収れん点は、共に検出素子６に近
づく向きにずれ、２分割光検出器７ａおよびＴｂ上には
Ｇ矢視図に示したような、光スポットＳおよびＴが形成
される。このとき差動アンプ８の出力はバランスがくず
れ、正のフォーカス誤差信号が検出できる。

第４図は、第１図における情報記録媒体３が対物レンズ
２に近づく向きに変位した場合を示しており、検出素子
６には、第１図の場合に比較して発散した光が入射する
。これによシ検出素子６による２つの収れん点は、とも
に検出素子６から遠ざかる向きにずれ、２分割光検出器
子ａおよび７ｂ上にはＧ矢視図に示したような、光スポ
ットＳおよびＴが形成される。このとき差動アンプ８の
出力よシ、負のフォーカス誤差信号が検出できる０ 第５図は、２分割光検出器７ａ　、７ｂをベースブロッ
ク１４に固定し一体化した図である。ペースブロック１
４はセラミック等の熱膨張係数の小さい材料を用いるこ
とにより、周囲の温度変化に対して影響を受けにくい検
出部を構成することが可能となる。

第６図は第１図のときと同様、情報記録媒体３に、対物
レンズ２の焦点が合っている状態で、２分割光検出器７
ａおよび７ｂが矢印Ｈ方向にベースブロック１４ととも
に微小変位した場合を示している。１１は２分割光検出
器７ａおよび７ｂの分割線、破線で示した１３は分割線
１１の変位前の分割線である。変位前は２分割光検出器
７ａおよび７ｂの計４つの受光領域ａ、ｂ、ｃ、ｄで受
光する光量は共に等しかったが、変位後は、受光領域ａ
、Ｃでは減少、受光領域す、ｄでは増加する。しかし、
光スポットＳおよびＴは、形状が概合同かつ同じ向き、
同光量であるため、受光領域ａで減少した光量すなわち
受光領域すで増加した光量と、受光領域Ｃで減少した光
量すなわち受光領域ｄで増加した光量は等しい。したが
って受光領域ａおよびｄで検出した電気信号の和と、受
光領域すおよびＣで検出した電気信号の和は、ともに２
分割光検出器７ａおよび７ｂの微小変位前と比較して変
化はなく、差動アンプ８によシ得られるフォーカス誤差
信号は零であって、２分割光検出器７ａおよび７ｂの変
位の影響を受けることはない０ 以上のように本実施例によれば、検出素子６により、２
分割光検出器７ａおよび７ｂ上に半円状で概合同かつ同
じ向き、同光量の２つの光スポットを形成し、２分割光
検出器７ａおよび７ｂの計４つの受光領域で受光する光
量が等しくなるように２分割光検出器７ａおよび７ｂの
位置を設定し、２分割光検出器７ａおよび７ｂの４つの
受光領域の内側および外側同士で発生した電気信号の和
をとシ、それらの差を差動アンプ８でとることにより、
光量損失のない、かつ、ベースブロック１４と一体であ
る分割光検出器７ａおよび７ｂの微小変位に影響されな
い安定したフォーカス誤差信号を検出することが可能で
ある。

以上、２個の２分割光検出器を用いる場合を実施例とし
て述べたが、次に、本発明の他の実施例について要部の
説明を行なう。

第７図は、本発明の第２の実施例であり第１図の場合と
同様、対物レンズ合焦時における状態を示しており、３
本の平行な分割線を有する４分割光検出器１５の受光面
を焦点Ｐと焦点Ｑの中間点を通り、検出素子６の２本の
光軸に垂直な線を回転中心として受光面を微小回転させ
、４つの受光領域で略均等の光量を受光するように設け
られているＯＧ矢視図を第８図において示したが、４分
割光検出器１６上には、合同な略半円状の光スポラ）Ｔ
およびＳが同じ向きで形成されておシ、内側２つの受光
領域で発生した電気信号の和と外側２つの受光領域で発
生した電気信号の和との差を、差動アンプ８でとること
により、第１の実施例と同じ原理でフォーカス誤差信号
を検出することが可能である。

第９図は、本発明の第８の実施例であシ、第２の実施例
の４分割光検出器１５を、平行な２本の分割線を有する
３分割光検出器１６で置き換えたものであるが、この場
合も、内側の受光領域で発生した電気信号と、外側２つ
の受光領域で発生した電気信号の和との差を差動アンプ
８でとることによシ、フォーカス誤差信号の検出が可能
である。

第１０図は、本発明の第４の実施例であり、第２の実施
例の４分割光検出器１６を、受光部分割線が直線である
略矩形状の分割線を有する２分割光検出器１７で置き換
えたものであるが、この場合も、内側および外側の受光
領域で発生した電気信号の差を差動アンプ８でとること
によシ、フォーカス誤差信号を検出することができる。

第２から第４までの実施例を実施することによシ、構成
が極めて簡単で、しかも第１．の実施例と同様の温度変
化等に影響されない高精度な焦点誤差検出装置を構成す
ることが可能となる。

発明の効果 本発明は、焦点誤差検出装置として、同一焦点距離を有
する一対の凸、レンズよ多構成される検出素子と多分割
光検出器と多分割光検出器で発生した電気信号の差をと
る差動アンプとを用いることによシ簡単な構成で、光１
損失のない、かつ、多分割光検出器の微小変位に影響さ
れない安定したフォーカス誤差信号の検出が可能である
すぐれた焦点誤差検出装置を実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における焦点誤差検出装
置の概略構成図、第２図、第３図、第４図、第５図、第
６図はその要部の構成図、第７図。 第８図、第９図、第１０図は、その他の実施例の要部の
概略構成図、第１１図、第１２図は従来の焦点誤差検出
装置の構成図である。 １・・・・・・光源、２・・・・・・対物レンズ、３・
・・・・・情報記録媒体、４・・・・・・ハーフミラ−
１６・・・・・・検出素子、７ａ、７ｂ・・・・・・２
分割光検出器、８・・・・・・差動アンプ、１４・・・
・・・ペースブロック、１５・旧・・４分割光検出器、
１６・・・・・・３分割光検出器、１７・・・・・・２
分割光検出器。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名ｆ−
−先ジ東 ２−一戸丁？ｌＬンス゛ ６−　積出ｔ３− 第２図　　　　　α、ｂ−ｆｔｎ Ｐ−”　ｔ’？ｎ贋。 第３図 第５図 、、ｄ−一延瀬に 第　６　図　　　　　　　　　　ｓ、７−売ス心ト第７
図　　　　　ｐ、ｃＬ−、ｆ９．、第８図　　　　　Ｓ
、Ｔ−ｆｔ、λρＬ第１１図 第１２図 フＸ−刃ス蔦大兼、ｔ５″

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源と、前記光源からの光を情報記録媒体上に集
   光させ微小光スポットを形成させる対物レンズと、前記
   対物レンズと前記光源の間に位置し、前記情報記録媒体
   において反射され、前記対物レンズを透過した光を分離
   する手段と、前記分離する手段により分離された光を空
   間的に２分割し、同光量で２つの焦点に集光させる、同
   一焦点距離を有する一対の凸レンズより成り、かつ前記
   一対の凸レンズは前記凸レンズの光軸に平行な面で前記
   光軸を含まない任意の部分を同様に切断し、前記一対の
   凸レンズの光軸が互いに平行となるように前記切断面を
   一致させた形状をなす検出素子と、前記検出素子で集光
   された２つの焦点のうち第１の焦点から前記検出素子に
   近ずく向きに一定距離をおいて設けられた第１の２分割
   光検出器と、第２の焦点から前記検出素子から遠ざかる
   向きに、第１の焦点と第１の２分割光検出器との距離と
   同じ距離をおいて設けられた第２の２分割光検出器とを
   有し、前記第１および第２の２分割光検出器は分割線が
   共に前記検出素子による光束分割線と平行で、かつ、前
   記情報記録媒体上に前記対物レンズの焦点が合っている
   場合に、前記第１および第２の２分割光検出器の各受光
   領域において、略均等の光量を受光するように設置され
   、前記２つの２分割光検出器の合計４つの受光領域のう
   ち、内側２つの受光領域で発生した電気信号の和と、外
   側２つの受光領域で発生した電気信号の和との差をとる
   差動アンプとを備えたことを特徴とする焦点誤差検出装
   置。
2. （２）検出素子の第１の焦点と第２の焦点の中間点を通
   り、検出素子を構成する一対の凸レンズの２本の光軸に
   垂直な線を回転中心として受光面を微小回転させ、４つ
   の受光領域で略均等の光量を受光するよう設けられた前
   記回転中心に平行な３本の分割線を有する４分割光検出
   器と、前記４分割光検出器の４つの受光領域のうち、内
   側２つの受光領域で発生した電気信号の和と、外側２つ
   の受光領域で発生した電気信号の和との差をとる差動ア
   ンプを備えた特許請求の範囲第１項記載の焦点誤差検出
   装置。
3. （３）検出素子の第１の焦点と第２の焦点の中間点を通
   り、検出素子を構成する一対の凸レンズの２本の光軸に
   垂直な線を回転中心として受光面を微小回転させ、前記
   回転中心に平行な２本の分割線を有し、中央の受光領域
   の受光量が外側２つの受光領域の受光量の和と略均等で
   、前記２本の分割線がおのおの前記検出素子からの２つ
   の光束を分割するように、設けられた３分割光検出器と
   、前記３分割光検出器の３つの受光領域のうち、中央部
   の受光領域で発生した電気信号と、外側２つの受光領域
   で発生した電気信号の和との差をとる差動アンプを備え
   た特許請求の範囲第１項記載の焦点誤差検出装置。
4. （４）検出素子の第１の焦点と第２の焦点の中間点を通
   り、検出素子を構成する一対の凸レンズの２本の光軸に
   垂直な線を回転中心として受光面を微小回転させ、少な
   くとも２辺が前記回転中心と平行な直線である略矩形な
   分割線を有し、内側の受光領域の受光量が、外側の受光
   領域の受光量と略均等で、前記分割線のうち平行な２辺
   の分割線がおのおの前記検出素子からの２つの光束を分
   割するよう設けられた２分割光検出器と、前記２分割光
   検出器の２つの受光領域で発生した電気信号の差をとる
   差動アンプとを備えた特許請求の範囲第１項記載の焦点
   誤差検出装置。