JPS62248139A - 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） 本発明はビデオディスク等の光学的情報処理装置におけ
る焦点検出装置に関するものであり、より詳しくは、非
点収差光学系を用いた焦点検出装置に関するものである
。

（従来技術とその問題点） 従来、この種の焦点検出装置としては、焦点調節の対象
となる物体に投射された光の反射光をとらえるまでの光
学系に故意に非点収差をもたせることにより、物体と光
学系との距離に対応して反射光をとらえる光検出器の受
光面における反射光像の形状が変化することを利用し、
この反射光像の形状の変化を検出して上記焦点検出を行
うものか周知である。例えば、特公昭５３−３９１３号
公報、特公昭６０−４８９４９号公報にはシリンドリカ
ルレンズを用いて非点収差を発生させるようにした自動
焦点調節装置について記載されている。また、ビデオデ
ィスク等半導体レーザを用いる光学式ディスク装置では
、平行光束の楕円状断面を円形断面に変換する必要があ
る。例えば、特開昭５６−１２６８０２号公報にはこの
ような光束形状変換装置について記載されている。これ
等の原理を第６図について簡単に説明する。

第６図において、半導体レーザ光源Ｉから放射された楕
円状断面のレーザ光束２は、コリメートレンズ３で平行
光束にコリメートされ、ビーム整形プリズム５で円形断
面の平行光束に変換される。

そしてこの光束はビームスプリッタ４、対物レンズ６を
通り情報記録媒体面７に収束される。情報記録媒体面７
からの反射光束８は、対物レンズ６を通りビームスプリ
ッタ４によって反射され、集光レンズ９に向う。集光レ
ンズ９て収束されたレーザ光束はシリンドリカルレンズ
１０によって一方向にだけ収束され、光検出器１１に入
射する。

上記のように、シリンドリカルレンズ１０の萌に集光レ
ンズ９を置けば、第７図に示すように、Ｘ軸方向の集光
点とＸ軸方向との集光点は異なり、Ｘ軸方向は集光レン
ズ９の焦点距離に、Ｘ軸方向は集光レンズ９とシリンド
リカルレンズ１０の組合わＵｏによる焦点距離の位置に
集光する。すなわち、第７図のａ−ｇの各点における光
束断面形状は第８図のａ−ｇのようになり、点ａ−Ｃで
はＸ軸方向に細長い光束断面形状となり、点ｅ−ｇでは
、Ｘ軸方向に細長い光束断面形状となる。点ｄではＸ軸
方向、Ｘ軸方向ともほぼ同じ大きさになり円形の光束断
面形状となる。ここで第６図において情報記録媒体面７
上にレーザ光束の焦点が合っているとき、第８図に示し
た点ｄの位置に、第９図に示すように、光検出器１１と
して４つの面積の等しい領域１２ａ、　ｌ　２ｂ、ｌ　
２ｃおよび１２ｄよりなる４分割光検出器１２を置けば
、情報記録媒体面７が対物レンズ６に対して近付く方向
に変位すると、４分割光検出器１２上でのレーザ光束の
形状はＸ軸方向に細長い形状１３となり、逆に情報記録
媒体面７が対物レンズ６に対して遠ざかる方向に変位す
ると、４分割光検出器１２上でのレーザ光束の形状はＸ
軸方向に細長い形状１４となる。情報記録媒体面７がレ
ーザ光束の黒点位置にあるときは、必然的に４分割光検
出１１２上でのレーザ光束形状はほぼ円形の形状１５と
なる。従って、４分割光検出Ｗ１２上でのレーザ光束形
状の変化をとらえて、４分割光検出器１２上でのレーザ
光束の形状を常に円形となるように対物レンズ６を光軸
方向に操作すれば、情報記録媒体面７は常に対物レンズ
６に対して焦点位置にあることになる。

ところで、このような構成を有する自動焦点調節装置で
は、光学部品点数が多く、光軸調整が難しいという問題
があった。

一方、光学部品点数を少な（するため、第１０Ｍに千才
上らに一筆６Ｍにおけるコリメートレンズ３および集光
レンズ９の作用を、対物レンズ６に兼ねさ口゛るように
したものが周知である。すなわち、第１０図の焦点検出
装置では、半導体レーザ光源ｌから発射された楕円状断
面のレーザ光束２を直接ビームスプリッタ４°から対物
レンズ６に入射するようにしたもので、情報記録媒体面
７からの反射レーザ光束は、対物レンズ６を通り、ビー
ムスプリッタ４゛からシリンドリカルレンズ１０を通過
して一方向にだけ収束され、光検出器ＩＩ’に入射する
。

しかしながら、このような構成を有するものでは、半導
体レーザ光源ｌから情報記録媒体面７までの先パワー効
率が低下するという問題があった。

本発明の目的は、半導体レーザ光源から情報記　。

録媒体までの光パワー効率を低下させることなく、光学
部品点数を削減するようにした焦点検出装置を提供する
ことである。

（発明の構成） このため、本発明は、コリメートレンズを通して平行光
束となった半導体レーザ光源から楕円断面のレーザ光束
を光束断面整形素子を通して円形断面に変換し、このレ
ーザ光束を第１の光学素子を通して情報媒体上に収束さ
せる一方、Ｌ記コリメートレンズと光束断面整形素子と
の間に配置されたビームスプリッタにより、情報記録媒
体にて反射したレーザ光束を光束断面整形素子を通して
再び楕円断面のレーザ光束に変換した後、一方向性レン
ズ作用を有する第２光学素子を通して一方向にのみ収束
し、この第２光学素子よりの光を予め定められた固定位
置にて受光素子により受光して、焦点検出信号を得るよ
うにしたことを特徴としている。上記受光素子は、第２
光学素子よりの光を予め定められた固定位置にて受光し
、この受光位置における光の断面形状に対応して第１光
学素子の情報記録媒体に対する焦点検出信号を出力する
。

（作用） 半導体レーザ光源から反射された楕円断面のレーザ光束
は、コリメートレンズから光束断面整形素子を通過して
楕円断面を有する平行光束から円形断面光束に変換され
た後、第１の光学素子により情報記録媒体上に収束され
ろ。この情報記録媒体から反射したレーザ光は、再び、
光束断面整形素子を通過して楕円断面状の平行光束に変
換された後、ビームスプリッタにて投射光路から分離さ
れ、第２光学素子を通して一方向にのみ集光されろ。こ
の第２光学素子よりの光は予め定められた固定位置にて
受光され、この受光位置における光の断面形状に対応し
て、第１光学素子の情報記録媒体に対する焦点検出信号
か検出される。

（実施例） 以下、添付の図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図に示すように、半導体レーザ光源１が発した楕円
状断面のレーザ光束２はコリメートレンズ３で平行光束
にコリメートされ、ビームスプリッタ４を通過し、光束
断面整形素子としてのビーム整形プリズム５で円形断面
の平行光束に変換される。そして、その光束は第１光学
素子としての対物レンズ６を通り情報記録媒体面７に収
束される。

情報記録媒体面７からの反射光束８は対物レンズ６、ビ
ーム整形プリズム５を通り、再び楕円状断面の平行光束
に変換される。この楕円状断面の平行光束はビームスプ
リッタ４により反射されて光束２１となり、第２光学素
子としてのシリンドリカルレンズ１０によって一方向に
だけ収束され、光検出器１１に入射する。光束２１は第
２図のｈ点における光束断面形状と等しく、シリンドリ
カルレンズＩＯは、第２図に示されるように、入射ずろ
楕円状断面の光束２１の長袖方向のみが収束されるよう
に設定されている。

楕円状断面の光束２１は第２図のようにシリンドリカル
レンズ１０に入射し、楕円状断面の光束２１の長袖方向
（ｙ軸方向）のみ収束され、短軸方向（Ｘ軸方向）は、
はぼ平行光のままシリンドリカルレンズ１０を通過する
。すなわち、第２図の点ｈ〜０の光束断面形状は第３図
のｈ〜０のようになり、点ｉ、点０ではｙ軸方向に細長
い光束断面形状となり、点に−ｃｏではＸ軸方向に細長
い光束断面形状と形状となる。

ここで第１図において情報記録媒体面７上にレーザ光束
の焦点が合っているとき、第２図に示した点ｊの位置に
光検出器１１として、第４図（ａ）　、　（ｂ）および
（Ｃ）に示すように、受光面が４つの領域１２ａ、　Ｉ
　２ｂ、　１２ｃおよび１２ｄに分割された４分割検出
器１２を置けば、情報記録媒体面７が対物レンズ６に対
してと付く方向に変位すると、第４図（Ｃ）に示すよう
に、４分割光検出器ＩＬにでのレーザ光束の形状はｙ軸
方向に細長い形状２２となり、逆に情報記録媒体面７が
対物レンズ６に対して遠ざかる方向に変位すると、第４
図（ａ）に示すように、４分割光検出器１２−Ｌでのレ
ーザ光束の形状はＸ軸方向に細長い形状２３となる。情
報記録媒体面７がレーザ光束の角点位置にある場合は、
第４図（ｂ）に示すように、必然的に４分割光検出器１
２上でのレーザ光束の形状はほぼ円形の形状２・１とな
る。従って、領域１２ａと領域１２ｄに入射する光束の
和と領域１２ｂと領域１２ｃに入射す態に保つようにす
れば、常に情報記録媒体面７を合焦点位置に置くことが
できる。また、第２図の点ｎに４分割光検出器１２を設
置しても上記と同様な方法によって焦点誤差信号を得る
ことができる。

また、第５図（ａ）　、　（ｂ）および（ｃ）に示すよ
うに、受光面が平行な３つの領域１６ａ、１６ｂおよび
１６Ｃに分割された３分割光検出器１６を４分割光検出
器１２の代りに用いて、第４図（ａ）　、　（ｂ）およ
び（ｃ）と同様な方法により焦点誤差信号を検出するこ
とらできる。すなわち、情報記録媒体面７が対物レンズ
６に対して近付く方向に変位すると、第５図（ｃ）に示
すように、３分割光検出５１６上でのレーザ光束の形状
はｙ軸方向に細長い形状２２となり、逆に情報記録媒体
面７が対物レンズ６に対して遠ざかる方向に変位すると
、第５図（ａ）に示すように、３分割光検出器１６上で
のレーザ光束の形状はＸ軸方向に細長い形状２３となる
。

情報記録媒体面７がレーザ光束の焦点位置にある場合は
、第５図（ｂ）に示すように、必然的に３分割光検出器
１６上でのレーザ光束の形状はほぼ円形２４となる。従
ッテ、第５図（ａ）、（ｂ）および（ｃ）において領域
１６ａと領域１６ｃに入射する先遣の和と領域１６ｂに
入射する光ｍ履の差を検出し、常に第５図（ｂ）に示す
状態に保つようにすれば、情報記録媒体面７を対物レン
ズ６の焦点位置に置くことができる。特に、この３分割
光検出器１６を用いれば、例えば再生専用の光ディスク
（レーザディスク等）のピットによってＸ軸方向の光強
度分布が非対称となったとしても焦点検出に影響を及は
゛ずことはない。

なお、第１図において、第６図に対応する部分には対応
する符号を付して示し重複した説明は省略する。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、半導体レーザ光源から放
射されるレーザ光束は平行光束にコリメートされた後に
第１光学素子を通して情報記録媒体上に投射される一方
、この情報記録媒体から反射したレーザ光束が光束断面
整形素子を通して再び楕円断面に変換された後、第２光
学素子を通して受光素子に入射されるようにしたので、
半導体レーザ光源から情報記録媒体面までの光パワー効
率が良く、かつ光検出器の前の集光レンズを省略し光学
系組立調整および保守時の調整が容易とな

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る焦点検出装置の一実施例を示す構
成図、 第２図および第３図は本発明に係る焦点検出装置のシリ
ンドリカルレンズ透過後のレーザ光束の進行方向の各点
における光束断面形状の関係の説明図、 第４図（ａ）　、　（ｂ）および（ｃ）は夫々情報記録
媒体面に対する対物レンズの位置と４分割光検出器上で
の受光光束の形状との関係を示す説明図、第５図（ａ）
　、　（ｂ）および（Ｃ）は夫々情報記録媒体面に対す
る対物レンズの位置と３分割光検出器上での受光光束の
形状との関係を示す説明図、第６図は従来の非点収差を
利用した自動焦点検第７図および第８図は夫々従来の非
点収差を利用した自動焦点検出装置のシリンドリカルレ
ンズ透過後のレーザ光束の光進行方向の各点における断
面形状の関係の説明図、 第９図は従来の焦点検出装置における焦点原理の説明図
、 第１０図は従来のいま一つの焦点検出装置の説明図であ
る。 ト・・半導体レーザ、　　３・・・コリメルトレンズ、
４・・・ビームスプリッタ、 ５・・・ビーム整形プリズム、６・・・対物レンズ、７
・・・情報記録媒体面、 ＩＯ・・・シリンドリカルレンズ、 １１．１１’・・・光検出器、１２・・・４分割光検出
器、１６・・・３分割光検出器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）情報記録媒体に半導体レーザ光源より照射された
   レーザ光により上記情報記録媒体に対する情報の記録も
   しくは上記情報記録媒体からの情報の再生が行なわれる
   ようにした光学的情報処理装置において、 上記半導体レーザ光源から放射される楕円断面のレーザ
   光束を平行光束にコリメートするコリメートレンズと、
   このコリメートレンズを透過した楕円断面光束を円形断
   面光束に変換するとともに、上記情報記録媒体から反射
   したレーザ光を再び楕円断面光束に変換する光束断面整
   形素子と、この光束断面整形素子から出た円形断面光束
   を上記情報記録媒体上に収束させる第１の光学素子と、
   上記コリメートレンズと光束断面整形素子との間に位置
   し、半導体レーザ光源から上記情報記録媒体に到るレー
   ザ光の投射光路から上記情報記録媒体にて反射したレー
   ザ光を分離するビームスプリッタと、このビームスプリ
   ッタより分離されたレーザ光束を一方向にのみ集光する
   一方向性レンズ作用を有する第２光学素子と、この第２
   光学素子よりの光を予め定められた固定位置にて受光し
   、この受光位置における光の断面形状に対応して上記第
   １の光学素子の情報記録媒体に対する焦点検出信号を出
   力する受光素子とを備えていることを特徴とする焦点検
   出装置。