JPS63171435A - 光学的位置検出装置 - 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】 本発明は、光学的に位置を検出する装置に関するもので
、例えば情報が凹凸の形で記録された円盤などの対象物
体上り正確に光スポットを集束するフォーカス制御、ト
ラッキング制御のための小型の光学的位置検出装置を得
るのに有効なものである。

一般に、前記の回折効果を有する部分は帯状に設けられ
、あるいは制御対象となる低周波状で実質的に帯状に形
成されているとみなせるので、光スポットをこの帯状の
上にあるように制御することをトラッキング制御と呼ぶ
ことにし、かつ前記物体面上に光スポットが正確に集束
するように制御することを、フォーカス制御と呼ぶこと
にする。

従来から、フォーカス誤差、トラッキング誤差を検出す
る手段としてフーコ方式、ファーフィールド方式が用い
・られていた。

第１図は、′光学的位置検出方法の原理を説明するのに
適した要部概略構成図を示す。同図において、ｌは半導
体レーザ、２はコリメートレンズ、３はビームスプリフ
タ、４は対物レンズ、５はレコード盤のごとき対象物体
に記録情報として形成された溝（凹部または凸部）で、
図示のように帯状のトラックになっている。６は半分（
斜線で示す部分）が不透明な円筒（シリンドリカル）レ
ンズ、７は４分割光ディテクタである。

半導体レーザｌから出た光はコリメートレンズ２で平行
光線となり、ビームスプリッタ３を介し、゛物体レンズ
４で対象物体面上に集束する。対象物体から反射した光
はビームスプリンタ３で入射光と分離して取り出され、
円筒レンズ６に入射し、。

光ディチクタフ上に集束する。ここで、円筒レンズ６の
半分が不透明になっているため、フォーカスがずれると
ディテクタ上の集束光の中心は不透明な部分のエツジ１
４に垂直な方向に動く。

４分割光ディチクタフの中のディテクタ８と９゜１０と
１１は図示のようにエツジ１４に平行な方向に並べられ
ており、８と１０．９と１１はエツジ１４に垂直な方向
に並べられている。

従って、４分割光ディチクタフの中の８．９の和と１０
．１１の和の差をとることにより、フォーカス誤差を検
出することができる。このように、集束光の半分だけを
光ディテクタ上に集束してフォーカス誤差信号を得る方
法はフーコ方式と称せられている。

また、トラック５から光スポットが溝に垂直な方向（図
示の矢印１５の方向）にずれるとする。

即ちトラッキング制御はトラックに垂直な方向の光スポ
ットのずれを検出し、ずれが零になるように制御する。

光スポットがトラック上からずれると、反射光のファー
フィールドパターンは回折効果により不平衡が生ずる。

一般に光スポットのト　　　　　−ラッキング誤差を検
出するには、検出すべきずれの方向に反射光のファーフ
ィールドパターン上に生ずる光量の不平衡に着目すれば
よい。第１図の場合にはトランクを含み対象物体面に垂
直な面を分割面とし、それに垂直な方向に生ずる光量不
平衡に着目する。第１図において、光線１２と１３の間
に光量の不平衡が生ずると考えると理解しやすい。

反射光１２．１３はビームスプリンタ３を通った後、円
筒レンズ６に入る。この円筒レンズ６は２分割された不
平衡光１１２．１３に対し集束効果がないから、この不
平衡は４分割光ディテクタ７上でもエツジ１４に平行な
方向の光量不平衡となって残る。即ち、４分割ディチク
タフの中の８゜１０の和と９，１１の和の差をとること
により、トラッキング誤差信号を検出できる。このよう
にトラッキング制御しようとする方向に生じる回折反射
光のファーフィールドの光量不平衡に着目し、それを誤
差信号として取り出す方法はファーフィールド方式と称
せられている。

ところで、第１図の例は、円筒レンズ６によって集束す
るため、円筒レンズ６と光ディテクタ７このような点を
改善する方法として、円筒レンズに代えて、その位置に
円筒ミラーを置（方法が用いられる。

また、第１図は円筒レンズ６の半分が不透明なため光量
損失が５０％もあるが、この点をも改良した反射ミラ一
方式を第２図に示す。なお、この第２図において第１図
で説明したものと同じ働きをするものは同一の符号を付
し、重複する説明については省略する。第２図において
、２２．２３は偏向プリズム、２４は円筒ミラー、２１
は対象物体、２５は４分割光ディテクタである０円筒ミ
ラー２４は、その集束方向が偏向プリズムの偏向方向に
平行となるように置かれる。

偏向プリズム２２を通った集束光の半分の光は円筒ミラ
ー２４で集束され、′４分割光ディテクタ２５の中の光
ディテクタ２８．２９の間のギャップ位置に集束される
。同様にプリズム２３を通った集束光の半分の光は光デ
ィテクタ２６．２７のギャップ間に集束される。しかし
、第２図の方法？ご１十ソ１’　／７’ｌ　　）　　’
ｌ　　ｆｒ　Ｆ−Ｑ　Ｄｎ　ｒ＃　ａ＜　＊１．２、　
　　”　　Ｍ　　”　　Ｊ−１マ／１１．％　”ｆ第３
図を参照して説明する。

第３図は第２・図を上から見た場合の概略図であり、第
２図・と同じものは同一の符号を付している。

この第３図において、円筒ミラー２４の中心を通る光線
３２を考えると、これは、図に示すように、プリズム２
２、ミラー２４、プリズム２３を通り光ディテクタ２８
．２９の間のギャップ位置に集束される。しかし、３２
から大きくはずれた光線３１は、ミラー２４を反射した
後、再び同じプリズム２２に入射されるため、光線３２
の集束点に集束しない。このように、第２図の構成では
大きな欠点がある。

本発明は上述の欠点を除去するようにしたものである。

第４図は本発明の一実施例を示す要部概略図であり、第
２図で説明したものと同様のもめは同じ符号を付し、重
複する説明については省略する。

第４図において、４１．４２は偏向プリズム、４３は円
筒ミラー、４４は光ディテクタ４５゜４６．４７．７８
からなる４分割光ディテクタである。

対象物体２１から反射した光は、ビームスプリフタ３で
プリズム４１．４２の方向に取り出される。この反射光
を入射光軸と反射光軸を含む主断面で分けて考える。プ
リズム４１．４２は光を上下方向に偏向する。即ち、前
記主断面に平行である。第２図の場合には、偏向方向が
主断面に垂直な方向になっている点が異なる。円筒レン
ズ４３の集束方向は、前記主断面に垂直な方向にとる。

また、４分割光ディテクタ４４の分割線は前記主断面に
平行にとる。

第５図は、第４図の実施例を上から見た要部概略上面図
である。同図において、ビームスプリッタ３で分離され
た光線５７は、偏向プリズム４１に入るが、偏向プリズ
ム４１は円筒ミラー４３の集束方向に偏向する能力がな
いから、光ディテクタ４４の分割線上に集束する。プリ
ズム４１を通る他の任意の光も円筒ミラー４３で反射後
、再び同じプリズム４１を通るから、第３図に示すよう
な欠点がない。光ディテクタ４５．４７上の光スポット
にはプリズム４１の光、即ち集束光の半分しか寄与して
いないからフォーカス誤差が生じると光スポットは第４
図中で光ディテクタ上を左右に動（。即ち、デ゛イテク
タ４５と４７の出力信号の差をとればフォーカス誤差が
得られる。同様のことが光ディテクタ４６と４８上の光
スポットについてもいえる。しかし、同一のフォーカス
誤差に対して、この２個の光スポットは互いに逆の方向
に動く。従って、フォーカス誤差信号は４分割光ディテ
クタの対一方向の出力の和同士の減算、即ち（４５＋４
８）−（４６＋４７）の演算により検出することができ
る。この方式は一般にフーコ方式と呼ばれているもので
あり、詳しい説明を省略する。

第６図は本発明の別の実施例を示し、これは第４図の実
施例にトラッキング誤差−信号検出をも行なわしめるよ
うに、光ディテクタを変更したものである。この第６図
においても第１図、第４図で説明したものと同様のもの
は同一の符号を付して第６図において、矢印１５の方向
即ち前記主断面に平行な方向にトラッキング制御をする
とする。

前述したように、この方向に生ずるファーフィールドパ
ターン上の光量の不平衡を検出すればよい。

この不平衡の向きは、ビームスプリフタ通過後では、第
４図で述べた主断面に平行である。即ち、ブームスブリ
フタ通過後で上、下方向に光量の不平衡が生ずる。８分
割光ディテクタ６１はトラッキング誤差信号検出に関し
ては２個の２分割光ディテクタから構成されていると考
えられる。主断面に垂直な分割線で分けられた２分割デ
ィテクタ（６２，６６）、　　（６３，６７）において
、各光デ°イテクタの出力同士の減算、即ち（６２＋　
６６）−（６３＋６７）の演算によってトラッキング誤
差を検出する。２分割ディテクタ（６４，６８）。

（６５，６９）において同様である。即ち、８分割光デ
ィテクタ６１を前記主断面に平行な方向に大きく２個に
分ける第１の分割線と前記２個に分けられた光ディテク
タをさらに同一方向に２分割する？２．　箪３のｚｔ）
ｉｌＬ９ｘ　−１＝　Ｊ／ｌ　Ａ　ａｊ７４Ｌ＋−−Ｉ
ＰＩＭ接光ディテクタの出力信号の和同士の減算をする
ことによりトラッキング誤差信号を得ることができる。

次に前記主断面に平行な方向に光ディテクタ６１を分割
する第４の分割線を考える。前記第１の分割線と第４の
分割線で分割された４分割光ディテクタを考える。光デ
ィテクタ（６２，６３゜６６．６７）上の光スポットに
はプリズム４１の光、即ち集束光の半分しか寄与してい
ないからフォーカス誤差が生じると光スポットは第６図
中で光ディテクタ上を左右に動く。即ち、ディテクタ（
６２，６３）と（６６，６７）の出力信号の差をとれば
フォーカス誤差が得られる。同様のことが光ディテクタ
（６４，６５，６８，６９）上の光スポットについても
いえる。しかし、同一のフォーカス誤差に対して、この
２個の光スポットは互いに逆の方向に動く、従って、フ
ォーカス誤差信号は４分割光ディテクタの対角方向の出
力の和同士の減算、即ち（６２＋６３＋６８＋６９）−
（６４＋６５＋６６＋６７）の演算により検出すること
ができる。フォーカス誤差に関しては、第４図の場合と
同様に考えられる。第４図との関係を示すと（６２＋６
３）が４５に、（６４＋６５）が４６に、（６６＋６７
）が４７に、（６８＋６９）が４８に対応する。即ち、
４分割ディテクタ４４の対角方向の出力の和同士の減算
によってフォーカス誤差を得ることができる。

以上のように、本発明は、反射方式によるｖｉ置の小型
化に際して、前記の特定の条件を課すことにより、その
実現を可能としたものであり、その価値は極めて大なる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は光学的位置検出方法の原理を説明するための要
部概略構成図、第２図および第３図は本発明の改良前に
係る光学的位置検出装置の要部概略構成図、第４図、第
５図、第６図は本発明の各実施例における要部概略構成
図である。 １・・・・・・光半導体レーザ、２・・・・・・コリメ
ートレンズ、３・・・・・・ブームスプリッタ、４・・
・・・・対物レンズ、４１．４２・・・・・・プリズム
、４３・・・・・・円筒ミラー、４４．６１・・・・・
・光ディテクタ。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はが１名第１図 第２図 乃３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光源と、前記光源から出た光を対象物体面上に集束する
   光集束手段と、前記対象物体からの反射光を入射光と分
   離して取り出す光分離手段と、前記光分離手段の入射光
   軸と反射光軸を含む断面を考え、前記光分離手段の反射
   光を前記断面に平行な互いに異なる２方向に偏向する一
   対のプリズム光偏向手段と、前記断面に垂直な方向に集
   束作用を有する円筒ミラーと、前記円筒ミラーで集束さ
   れた光を受光する前記断面に垂直な方向に２分割する第
   １の分割線とさらに同一方向にこれらを各各２分割する
   第２、第３の分割線と前記断面に平行な方向に分割する
   第４の分割線により分割された８分割光ディテクタと、
   前記８分割光ディテクタの第１、第２、第３の分割線に
   より分割された光ディテクタの非隣接光ディテクタ同士
   の出力信号の和同士の減算によりトラッキング誤差信号
   を得るトラッキング誤差信号演算手段と、前記第１、第
   ４の分割線により分割された光ディテクタの対角方向の
   出力の和同士の減算によりフォーカス誤差信号を得るフ
   ォーカス誤差信号演算手段とを具備することを特徴とす
   る光学的位置検出装置。