JPS6312909A - 距離検出装置 - 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、距離検出装置に関し、特に、光学的情報処理
装置における自動焦点調整装置に用いられるのに通した
ものである。

従来技術 光学的情報処理装置における自動焦点調整装置に用いら
れる従来の距離検出装置を第７１！Ｉに例示する。

この従来の距離検出装置５１において、レーザ光源２か
ら発射されたレーザ光束は、収束レンズ３によって収束
され、情報記録媒体Ｓに照射される。

情報記録媒体Ｓで反射された反射光束は、前記収束レン
ズ３にとらえられ、収束光とされる。収束光は、ビーム
スプリッタ４によってシリンドリカルレンズ５５に導か
れる。

収束光束がシリンドリカルレンズ５５に入ると、非点収
差を生じるため、その光束の断面形状は、シリンドリカ
ルレンズ５５の直後では略円形であるが、離れるにした
がって楕円形となり、ついには直線状となり（第７図ａ
）、更に再び楕円形となり、円形に戻り（第７図ｂ）、
その後はまた楕円形となり、更に直線状になり（第７図
Ｃ）、更に楕円形に戻り、更に円形に戻る変化をする。

断面形状が円形となる位Ｒ（第７図ｂ）には、光検出器
７が置かれており、これにより非点収差を生じた光束の
断面形状を検出するようにしてい検出器７は、第６図に
示すように、４個の受光素子１ａ、１ｂ、１ｃ、１ａか
らなっている。

収束レンズ３と情報記録媒体Ｓの距離が規定の位置にあ
るときは、非点収差を生じた光束の断面形状は第６図に
す、で示すような円形となるので、各受光素子７．〜７
Ｊの出力は均等になる０次に、収束レンズ３と情報記録
媒体Ｓの距離が規定の距離より小さければ、非点収差を
生じた光束の断面形状が円形となる位置がシリンドリカ
ルレンズ５５から遠ざかるので、光検出器７の受光面に
おける光束の断面形状は図のＸ軸方向に長い楕円（第６
図ｂ２）となり、受光素子７１と７ｃでは出力が小さく
、受光素子７ｔと７Ｊとでは出力が大きくなる０次に、
収束レンズ３と情報記録媒体Ｓの距離が規定の距離より
大きくなると、非点収差を生じた光束の断面形伏が円形
となる位置がシリンドリカルレンズ５５に近づくため、
光検出器７の受光面における断面形状はＹ軸方向に長い
楕円形（第６図す、）となり、受光素子７．と７ｃの出
力が大きくなり、受光素子７％、と７−の出力が小さく
なる。

従って、光検出器７の出力に基づいて、収束レンズ３と
情報記録媒体Ｓの距離が規定の距離にあるか、それより
近い距離にあるか、それより遠い距離にあるかを検出す
ることができる。

自動焦点調整装置としては、検出した距離が規定距離よ
り近いときは収束レンズ３を情報記録媒体Ｓから離す方
向に移動し、遠い場合は近づける方向に移動して、常に
規定の距離となるように調整を行うのである。

他の従来技術としては、たとえば特公昭５３−３９１２
３号公報に開示の技術がある。

従来技術の問題点 上記シリンドリカルレンズを用いた従来の距離検出装置
では、シリンドリカルレンズの面精度が重要となる。

即ち、光検出器の出力は受光面積と受光強度に依存する
ので、光束の断面形伏を正確に検出するには光強度にか
たよりがないことが条件となるが、シリンドリカルレン
ズの面精度は光の強度分布に影響を及ぼすため、この面
精度が悪いと、正確に断面形状を検出できないからであ
る。

しかしながら、シリンドリカルレンズの円筒面の面ネｎ
度を再現性良く高精度とすることは困難であるため、シ
リンドリカルレンズを用いた距離検出装置の精度を高精
度にできない問題点がある。

発明の目的 本発明の目的とするところは、シリンドリカルレンズに
代えて、容易に高い面精度を得られる平行平面板を用い
、高精度に距離検出を行えるようにした距離検出装置を
提供することにある。

発明の構成 本発明の距離検出装置は、目的物体からの光を収束光と
するための第１の光学系と、２枚の平行平面板を前記収
束光の光軸に対して傾斜させて配置し非点収差を生じさ
せるようにした第２の光学系と、前記非点収差を生じた
光束の断面形状を検出する光検出器とを具備し、前記断
面形状に基づき目的物体までの距離を検出することを構
成上の特徴とするものである。

なお、「目的物体からの光」とは、目的物体自身が放射
する光あるいは他から照射された光の目的物体による反
射光または透過光のいずれをも含むものである。

実方缶イタリ 以下、図に示す実施例に基づいて本発明を更に詳しく、
説明する。ここに第１図は本発明の距離検出装置の一実
施例の模式的斜視図、第２図は平行平面板による非点収
差を説明するための模式的斜視図、第３図ｔａｌは一枚
の平行平面板によるコマ収差等の発生を説明するための
模式図、第３図（ｂｌは二枚の平行平面板を組み合わせ
てコマ収差等を修正した場合の模式図、第４図は本発明
の他の実施例装置の模式的構成図、第５図は本発明の更
に他の実施例の模式的構成図である。なお、図に示す実
施例により本発明が限定されるものではない。

第１図に示す距離検出装置１は、レーザ光源２と、収束
レンズ３と、ビームスプリツク４と、平行平面板５，６
と、光検出器７とから基本的に構成されている。

レーザ光源２から発射されたレーザ光束は、収束レンズ
３で収束され、目的物体たる情報記録媒体Ｓに照射され
る。

照射された光は、情報記録媒体Ｓで反射され、その反射
光束は可び収束レンズ３に入射する。

収束レンズ３は、上記のように情報記録媒体Ｓに照射す
る光を収束させる働きを持つと共に、情報記録媒体Ｓか
らの反射光を収束光とする働きをする。

収束レンズ３を経た収束光は、ビームスプリンタ４によ
り平行平面板５，６に導かれる。

第２図に示すように、収束光の光軸に対し傾斜させて平
行平面板５を入れると、レンズにおける非点収差の発生
と同様に、子午的光束による結像点と球欠的光束による
結像点の不一致から非点収差を生ずる。従って、非点収
差を生じた光束の断面形状が直線状になる部分（第２図
のａ）と、円形になる部分（第２図のｂ）と、前記直線
状になる部分と直交する直線状になる部分（第２図のＣ
）を生じる。

ちなみに、この場合の非点収差量δ（第２図のａとＣの
間隔）は、δ＝ｄ　（ｎグー１）ｓｉｎ２ｕ／’　（（
ｎ’　−５ｉｎ’　ｕ）　’　）　’であり、平行平面
板５の厚さｄ、屈折率ｎ及び収束光の光軸と平行平面板
の法線のなす傾斜角Ｕを適切に選択することによって、
任意の非点収差量δを得ることができる。

ところが、第３図（８）に示すように、一枚の平行平面
板５だけを用いた場合は、非点収差だけでなく他の収差
特にコマ収差をも発生し、光束がまとまりを失ってしま
う、従って光束の断面形状を検出することが困難になる
。

しかるに、この距離検出装置１では、平行平面板５に加
えて、もう一枚の平行平面板６を前記傾斜角Ｕと同じ大
きさで且つ逆方向に傾斜させて入れているから、コマ収
差がキャンセルされ、光束はまとまりを失わないことと
なる。一方、非点収差については、両平行平面板５．６
の効果が加算された結果となる。

光検出ｉ’ｒ、４ｔ、収束レンズ３と情報記録媒体Ｓの
距離が規定の距離にあるときに非点収差を生じた光束の
断面形状が円形となる位置に置かれている。そして、第
６図に示すように、４個の受光素子７８〜７−を組み合
わせて構成されており、光束の断面形状を検出できるよ
うになっている。

収束レンズ３と情報記録媒体Ｓの距離が規定の距離より
近ければ光束の断面形状は第２図のＸ軸方向に長い楕円
形状となり、遠ければＹ軸方向に長い楕円となる。

従って、光検出器７の出力から、収束レンズ３と情報記
録媒体Ｓの距離が、規定距離にあるか。

規定距離より近い距離にあるか、規定距離より遠い距離
にあるかを検出できる。

そして、この距離検出装置１に用いる平行平面板５．６
の面精度は、シリンドリカルレンズに比べて格段に高い
精度とすることができるから、光強度分布の均一化を高
精度に図ることができ、従って、光束の断面形状を高精
度に検出できることとなる。従って、距離検出の精度も
高精度とすることができる。

この検出結果に応じて、収束レンズ３を移動し、光検出
器７における受光面での光束の断面形状が円形に維持さ
れるようにすれば、収束レンズ３と情報記録媒体Ｓの距
離を高精度に所定の距離に保つことができる。従って、
高精度の自動焦点調整装置を実現できる。

第４図は、本発明の他の実施例の距離検出装置１１を示
す模式図である。

この距離検出装置１１は、平行光束を収束レンズ３で収
束し、目的物体Ｓに照射する方式である。

収束レンズ３と目的物体Ｓとが規定の距離にあると、目
的物体Ｓからの反射光は収束レンズ３で平行光束にされ
るため、そのままでは非点収差を生じない、そこで、平
行平面板５の前段に第２の収束レンズ８を設け、目的物
体Ｓからの光を収束光とするようにしている。

収束レンズ３と目的物体Ｓの距離が規定よりも近くにあ
ると、反射光が収束レンズ３で平行光束とならず、わず
かに発散する光となるため、非点収差により生ずる光束
の断面形状が円形となる部分が遠くなる。このため光束
の断面形状は楕円形となる。また、収束レンズ３と目的
物体Ｓの距離が規定距離より遠くにあると、反射光が収
束レンズ３で平行光束とされず、わずかに収束する光と
されるため、前記円形の断面形状となる位置が近づき、
光検出器７の受光面での光束の断面形状は楕円形となる
。従って、いずれにしても光検出器７の出力により収束
レンズ３と目的物体Ｓの距離を検出できる。

なお、この装置１１の場合、収束レンズ３及び８が、目
的物体からの光を収束光とするための第１の光学系を構
成する。

第５図は、本発明の更に池の実施例の距離検出装置２工
を示すものである。

この距離検出装置２１の基本的構成は、第１図に示す距
離検出装置１と同様である。

異なる点は、平行平面板５が、平板ビームスブリ、夕と
しての働きを持ち、第２の光検出Ｎ９に目的物体Ｓから
の光を分割していることである。

発明の効果 本発明によれば、目的物体からの光を収束光とするため
の第１の光学系と、２枚の平行平面板を前記収束光の光
軸に対して傾斜させて配置し非点収差を生じさせるよう
にした第２の光学系と、前記非点収差を生じた光束の断
面形状を検出する光検出器とを具備し、前記断面形状に
基づき目的物体までの距離を検出することを特徴とする
距離検出装置が提供され、これによりシリンドリカルレ
ンズを用いずに平行平面板を用いて距離検出を行い得る
こととなるが、平行平面板はシリンドリカルレンズに比
べて格段に面精度を高くすることができるので、距離検
出の精度も格段に向上できる。

従って、光学的情報処理装置の自動焦点調整装置に用い
た場合には、高精度の焦点調整を行うことができ、情報
の書き込み、読み取りの信頼性を向上することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の距離検出装置の一実施例の模式的斜視
図、第２図は平行平面板による非点収差を説明するため
の模式的斜視図、第３図ｔａ＋は一枚の平行平面仮によ
るコマ収差の発生を説明するための模式図、第３図中）
は二枚の平行平面板を組み合わせてコマ収差を修正した
場合の模式図、第４図は本発明の他の実施例装置の模式
的構成図、第５図は本発明の更に他の実姉例の模式的構
成図、第６図は光検出器の平面図、第７図は従来の距離
検出装置の模式的斜視図である。 （符号の説明） １．１１．２１・・・距離検出装置 ２・・・レーザ光源　　　　３・・・収束レンズ４・・
・ビームスブリフタ ５．６・・・平行平面板　　７・・・光検出器７□〜７
ａ・・・受光素子　８・・・第２の収束レンズ９・・・
第２の光検出器 ５１・・・従来の距離検出装置 ５５・・・シリンドリカルレンズ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、目的物体からの光を収束光とするための第１の光学
   系と、２枚の平行平面板を前記収束光の光軸に対して傾
   斜させて配置し非点収差を生じさせるようにした第２の
   光学系と、前記非点収差を生じた光束の断面形状を検出
   する光検出器とを具備し、前記断面形状に基づき目的物
   体までの距離を検出することを特徴とする距離検出装置
   。