JPS63153732A - 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、物体と照射光との焦点の状態を検出する焦点
検出装置に関し、特に光ディスク等の記録媒体の各種情
報の記録再生を行なう光学的情報記録再生装置等に用い
るのに適した焦点検出装置に関するものである。

［従来の技術］ 上記のような焦点検出装置としては１例えば、特開昭５
８−５７０１３号公報に示されるような、いわゆる非点
収差法が知られている。

第６図はそのような焦点検出装置を使用した光ヘツド装
置を示した概略構成図である。

同図において半導体レーザ等の光源４１から発した光束
４２はプリズム４３の第１の面４７で反射され、対物レ
ンズ４４によって光ディスク４５の情報トラック４６に
集光される。そして、光ディスク４５で反射された戻り
光束は４９は再び対物レンズ４４を通ってプリズム４３
に第１の面４７から入射し、第２の面４８で内面反射さ
れて第１の面から出射し、光検出器５０によって検出さ
れる。この戻り光は４９はプリズム４３を透過すること
によって非点収差を生じており、光ディスク４５にｉけ
る合焦状態に応じて光検出器５０上の光束の形状が円形
から楕円形に変化する。

この変化を光検出器５０の４分割された受光面で検出す
ることによって焦点検出が行なわれる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記のような従来の装置においては、プ
リズム４３は非点収差の外にコマ収差等の各種収差を発
生し光検出器５０上のスポットは正確な円形あるいは楕
円形とはならず、歪んだ形状になる問題点があった。

第７図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）は光検出器５０上の所定
基準軸Ｙ、Ｚに対する光スポットの様子を示した図で、
（ｂ）は合焦状態、（ａ）。

（Ｃ）はそれぞれ前ビン状態、後ピン状態を示している
。同図のように、各スポット形状は正確な円形あるいは
楕円形とはならず、このようなスポット形状の歪みは焦
点検出に悪影響を及ぼし、問題であった。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、簡単な
構成で上記不要な収差を除き、正確な焦点制御が可能な
薄型かつ小型の焦点検出装置を提供することにある。

以上のような目的は、光源と、前記光源から発した光束
を物体上に集光する集光手段と、前記光源からの光束を
第１の面で反射して前記集光手段に導くとともに前記物
体からの戻り光を前記第１の面を透過して非点収差を生
じさせるプリズムと、前記戻り光の非点収差から前記物
体への光束の合焦状態を検出する検出手段からなる焦点
検出装置において、 前記プリズムの少なくとも１面を該プリズムで発生した
非点収差以外の収差を補正する光学手段としたことを特
徴とする焦点検出装置により達成される。

［作用］ 上記のような焦点検出装置によれば、 プリズムで生ぜしめた非点収差以外の収差はプリズムを
出射し、前記検出手段に入射するときは除去されている
。

この方法は有害収差を補正するために、新たに別の収差
補正用光学素子を設けことに比べ、小型、薄型化するこ
とができ、また光学系の調整等も軽減することができ、
コスト的にも有利である。

［実施例］ 以下、本発明の焦点検出装置について具体的な実施例に
基づき詳細に説明する。

第１図は本発明の第１実施例を示す焦点検出装置の概略
構成図である。

同図において、ｌは半導体レーザ等の光源、３は本発明
のポイントとなるプリズムで、３ａ、３ｂ、３ｃはそれ
ぞれプリズム３の各面を示している。４はコリメーター
レンズ、５はプリズム３の面３ａで反射した光を情報記
録媒体６に集光する対物レンズである。７は該記録媒体
６からの反射光から記録媒体６と照射光束の焦点状態を
検出する光検出器である。

次に、上記のような構成において焦点検出の方法を説明
する。

半導体レーザ１から発した光束２はプリズム３の第１の
反射面３ａでその一部が反射され、コリメータレンズ４
および対物レンズ５を経て記録媒体６に集光される。記
録媒体６で反射された戻り光１０は、再び対物レンズ５
．コリメータレンズ４を透過して集束光となり、その一
部が第１の面３ａからプリズム３内に入射する。更に、
この戻り光束１１は第２の面３ｂに成膜された反射膜内
面で反射し、使用波長に対し反射防止処理されたプリズ
ムの第３の面３Ｃより出射し、光検出器７で検出される
。この時、第３の面３Ｃは前記プリズムにより発生した
非点収差以外の収差を補正するために、例えば、第１図
に示したように、プリズム３の面３Ｃを、第１の面３ａ
に垂直な方向に母線を有する凹状１軸性曲面、もしくは
凹球面あるいは適当な非球面形状とされている。

第１図のｈは３０面の法線を示しており、光検出器７に
向かう出射光束１０ａ　（記録媒体からの戻り光束ｌＯ
のプリズムからの出射光の意味）と適当な角度傾けて配
置する。このようにすれば、収差部でよく知られている
ようにコマ収差が発生し、これにより前記プリズムによ
って発生した収差を補正することができる。また、収差
部より明らかなように、３ａ面の法線と光束１０ａの主
光線を偏心させることによっても同一効果を生ぜしめる
ことができる。

なお、プリズム３の３ａ面のみならず、３ｂ面も３０面
と共に収差補正用に用いることもでき、また、その機能
を３ｂ面だけで行なうことも可能である。

また、３０面および／または３ｂ面のパワーを調整する
ことにより光検出器７に集光するスポットの倍率を調整
することも可能である。

このようにして非点収差以外の収差が補正された出射光
束１０ａは光検出器７に入射して焦点検出がなされる０
次に、光検出器７における焦点検出方法について説明す
る。

光検出器７は出射光束１０ａの子午的集束点８と球欠的
集束点９の間の適当な位置に配置されている。ここで、
光学系の縦倍率をγとし、記録媒体と対物レンズ５の間
の距離の変化をδとすれば（合焦時をδ＝Ｏとする）、
集束点　８．９は略２δ／γだけ移動し、この移動に伴
って、光検出器７における光束のスポット形状が変化す
る。光検出器７の受光面は第２図に示すように受光部１
１．１２，１３．１４に４分割されており、前述のスポ
ット形状の変化から、記録媒体６への光束２の合焦状態
を検知しうる０例えば１合焦時（δ＝０）には、スポッ
トは１５で示すように略円形となり、各受光部に入射す
る光量はほぼ等しい。

これに対し、対物レンズ５が記録媒体６から離れすぎ（
δ〉０）、いわゆる前ビン状態になった時は、スポット
は１６で示すような形状となり、受光部１１および１３
に入射する光量が受光部１２および１４に入射する光量
に比べ相対的に増加する。また、対物レンズ５が記録媒
体６に近づきすぎ（δく０）、いわゆる後ピン状態では
、スポット形状は１７で示すようになり、受光部１２お
よび１４に入射する光量が、受光部１１および１３に比
べ、相対的に増加する。従って、受光部１１および１３
の和信号と、受光部１２および１４の和信号の差から、
焦点誤差信号（いわゆる３次がブ）が得られる。光学的
情報記録再生装置では、この焦点誤差信号に基づいて対
物レンズ５を光軸方向に移動し、フォーカス制御を行な
っている。

第３図は本発明の第２実施例を示す概略構成図である。

本実施例においては第１図中のプリズム３を異なる形状
のプリズム３３に鐙換えた他は第１実施例と同じ構成で
あり、第１図と略同一部材には同一番号を付し詳細な説
明は省略する。

第３図において、プリズム３３の第１の面３３ａから入
射した戻り光１０は、第２面３３ｂに成膜された反射膜
で反射され、再び前記第１の面３３ａで全反射して第３
面３３ｃから出射して光検出器７に導かれる０本実施例
では、このように戻り光束１０をプリズム３３内で２回
、内面反射させる構成とすることによって、プリズム内
の光路長を延ばし、第１実施例に比べてプリズムと光検
出器７との間隔を短縮して更に小型化を図かることがで
きる。また、光源１からの光束と、プリズムから出射し
た光束１０ａの光軸を略平行に設定することも可能で、
光学調整が簡単になる上に。

装置の薄型化にも有利である。

第４図は本発明の第３実施例を示す概略構成図である。

本実施例においては第１図中のプリズム３を異なる形状
のプリズム３４に置換えた他は第１実施例と同じ構成で
あり、第１図と略同一部材には同一番号を付し詳細な説
明は省略する。

第４図において、プリズム３４の第１の面３４ａから入
射した戻り光束ｌＯは第２面３４ｃから出射して光検出
器７に導かれる０本実施例では、このように戻り光束１
０をプリズム３４を通過させることにより構成を簡単化
していることに特徴がある。また、同図においては省略
しているが、対物レンズ５とコリメータレンズ４の間に
光束折曲げミラーを挿入することにより、光束を第４図
の紙面内から垂直方向に折曲げることにより光ヘツド装
置を薄型、小型化することができる。

第５図は本発明の第４実施例に使用するプリズムの斜視
図である。

本実施例においては第４図中のプリズム３４を異なる形
状のプリズム３５にｔ換えた他は第３実施例と同じ構成
であり、第５図においてはその異なるプリズム３５のみ
を示している。

本実施例では、第４図に示した第３実施例と同様に、プ
リズム３５の第１の面３５ａから入射した戻り光束１０
は、第２面３５ｃから出射して光検出器７に導かれる０
本実施例に係るプリズム３５はプリズムにより発生した
非点収差以外の収差を補正するためにプリズム３５ｃ面
を面内で曲面にするばかりでなく、第５図で示すように
、第２面３．５ｃを母線３８を持つトーリック面にする
ことにより、焦点検出光学系のパワーを調整するもので
ある。このようにすることにより、光学系の設計自由度
が増加するばかりでなく、良好な性能を得ることができ
る。

本発明は前記実施例に限らず種々の変形、応用が可能で
ある。

例えば、コリメータレンズと対物レンズをそれぞれ、モ
ールドレンズ、ホロレンズ、屈折率分布型レンズ、平板
マイクロレンズ等によっても構成することができる。

また、コリメータレンズと対物レンズを１本の鏡筒に組
込んだり、前記光学素子により光学系を構成することが
可能である。このようにすれば、通常使用されている鏡
筒にレンズを組込んだタイプのレンズに比べ１部品点数
を低減できるばかりではなく、低コスト、小型光学系を
構成することができる。

また、本発明を光学的記録再生装置に適用する場合には
、情報記録媒体上のトラックに光束を追従させるため、
光源とプリズムの間にグレーティングを挿入し、公知の
方法（いわゆる３ビーム法）で、トラッキング制御を行
なっても良い、さらに、他のトラッキング方法（例えば
、瞳面プッシュプル法、ヘテロダイン法等）とも組合せ
可能である。

さらに、本発明においては記録媒体の形状には限定され
ず、ディスク形状、がド形状、等各種の記録媒体におい
て非点収差法を使用する焦点検出装置において適用する
ことができる。

［発明の効果］ 以上、説明した様に本発明のプリズムによる非点収差を
用いた焦点検出装置によれば、前記プリズムの少なくと
も１面をプリズムで発生した非点収差以外の収差を補正
する光学手段としたので光検出器上のスポット形状の歪
みを除去することができ、正確な焦点検出が可能になっ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す焦点検出装置の概略
構成図である。 第２図は本発明の焦点検出装置の光検出器の受光面を示
す正面図である。 第３図は本発明の第２実施例を示す概略構成図である。 第４図は本発明の第３実施例を示す概略構成図である。 第５図は本発明の第４実施例に使用するプリズムの斜視
図である。 第６図は焦点検出装置を使用した光ヘツド装置を示した
概略構成図である。 第７図は第６図の光ヘー、ド装置における光検出器上の
光束形状の変化の様子を示した図である。 １：光源 ２：光源からの光 ３．３３，３４，３５ニブリズム ４：コリメータレンズ ５：対物レンズ ６：情報記録媒体 ７：光検出器 ８：子午的集束点 ９：球欠的集束点 ｌＯ：記録媒体からの戻り光 １０ａニブリズムからの出射光 代理人　　弁理士　　山　下　積　子 弟２図 第３図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源と、前記光源から発した光束を物体上に集光
   する集光手段と、前記光源からの光束を第１の面で反射
   して前記集光手段に導くとともに前記物体からの戻り光
   を前記第１の面を透過して非点収差を生じさせるプリズ
   ムと、前記戻り光の非点収差から前記物体への光束の合
   焦状態を検出する検出手段からなる焦点検出装置におい
   て、前記プリズムの少なくとも１面を該プリズムで発生
   した非点収差以外の収差を補正する光学手段としたこと
   を特徴とする焦点検出装置。
2. （２）前記光学手段による非点収差の補正が、すくなく
   とも１つのプリズム面形状を平面以外の形状にすること
   により達成されることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の焦点検出装置。
3. （３）前記光学手段による非点収差の補正が前記プリズ
   ム面の２つ以上の面によってなされることを特徴とする
   特許請求の範囲第２項記載の焦点検出装置。
4. （４）前記プリズムの構成が前記戻り光束を該プリズム
   内で２回、内面反射させる構成であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の焦点検出装置。
5. （５）前記戻り光束をプリズム内から最後に出射する面
   が前記第１の面に垂直な方向に母線を有する凹状１軸性
   曲面あるいは凹球面もしくは非球面形状であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の焦点検出装置。