JPS6329337B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ビデオデイスク等の高密度情報記録
担体を光ビームで読み出すように光ビームをフオ
ーカスさせるフオーカシング装置に関し、情報担
体の面振れや機械的な振動によるフオーカシング
エラーを補正して、絞り込んだ読み出し用の光ス
ポツトをフオーカス深度内で正しく情報担体に追
従させ情報を読み出せるようにする装置を簡易な
構成で得ることを目的とする。

ビデオデイスク等の再生に用いられる光学系の
一例を第１図に示す。第１図において、光源Ｓよ
り出射する光はハーフミラーＨで反射され対物レ
ンズＬに入射する。対物レンズＬを出射した光は
情報担体Ａ上にフオーカスするように絞り込まれ
る。情報担体Ａ上で反射された光は対物レンズＬ
を再び透過し、その後ハーフミラーＨを透過して
情報担体Ａの結像点Ｍへ向う。

従来よりビデオデイスク等のフオーカシング方
法として、光ビームの非対称性を利用する公知の
ものでは、ナイフエツジを光路中に挿入する方法
（特開昭52−42742号）、フレネルのバイプリズム
とフイールドレンズを挿入する方法（特開昭50−
78341号）、フレネルのバイプリズムを使用する方
法（Applied Optics vol17、No.13、PP1998−
1999）、微小な放射線偏向素子を光路中に挿入す
る方法（特開昭53−118103号）等が提案されてい
る。

上述の従来技術例において、フレネルのバイプ
リズムを使用する方法ではトラツキング信号も同
時に取り出すことができる。

しかし、これら公知の技術例においてナイフエ
ツジを光路中に挿入する方法では、対物レンズを
出射するビームの一部を遮蔽する為に光量を損失
するので出射する光ビームを有効に利用できな
い。ナイフエツジ面を反射鏡として光量の有効利
用も考えられるが、光路が複雑となり利点は少な
い。

フレネルのバイプリズムとフイールドレンズを
一体としたもの及びフレネルのバイプリズムを使
用する方法によつても良好なフオーカシング性能
を得ることができるが、プリズムの作製上形状が
複雑であるという難点がある。

本発明においては、もつと簡単な単レンズまた
はフレネルゾーンプレートを用いて容易に精度の
良いフオーカシングを行なうことができる。

実際のフオーカシングにおける感度は、所定の
フオーカス点近傍において最も大きくする必要が
ある。本発明においては、差動検出器を情報担体
の結像面内に設けることにより、フオーカシング
の感度を最も精度が必要な所で最大にすることが
できる。

さらに、本発明においては、単レンズあるいは
フレネルゾーンプレートをビーム中に挿入する
際、対物レンズを出射するビームの一部を通過さ
せて信号検出及び他のサーボ信号検出のビームと
することもできる利点がある。

微小な放射線偏向素子を光路中に挿入する方法
（特開昭53−118103号）は、対物レンズの入射光
路中へ放射線偏向素子を挿入する為に、対物レン
ズにより情報面上へ回折限界までビームを絞り込
む際に放射線偏向素子による回折の影響が現われ
る。ビームとしてコヒーレンズの非常に高いレー
ザビーム等を利用するとその影響は無視できない
ものがあり、特に再生信号のクロストークへの影
響が大きくなる。本発明においては、対物レンズ
より出射する復路光ビーム中に単レンズあるいは
フレネルゾーンプレートを挿入するようにしてる
為に、斯かる悪影響は全くない。以下図面に基づ
き、本発明の実施例について詳述する。尚以下の
説明では光源及び対物レンズへ入射させる光路の
説明を省略する。

最初に、第２図に示す第１実施例について説明
する。この実施例では、まず、光ビームを対物レ
ンズ１により情報担体８上にフオーカスさせるよ
うに絞り込んで入射させる。そして、この情報担
体８から反射され対物レンズ１の再度通過した復
路光ビーム３の光路中に、この復路光ビーム３の
約半分（３ａの部分）を対物レンズ１の光軸（一
点鎖線）とは異なつた方向に偏向させるとともに
その偏向させた光ビーム３ａをさらに絞り込む単
レンズ４を配置している。そして、第２図ａのよ
うに、光ビーム情報担体２上にフオーカスされた
状態のときの偏向光ビーム３ａが対物レンズ１と
単レンズ４とによつて絞り込まれたときに情報担
体２の像を結ぶ結像位置７に、フオーカス検出用
の差動光検出器５を設ける。この差動光検出器５
は一対のフオトデテクター５ａ，５ｂより成つて
おり、両フオトデテクター５ａ，５ｂの出力の差
によりフオーカス誤差信号を得る。６は単レンズ
４を経ない残りの復路光ビーム３ｂの結像位置
で、ここに情報読取用の光検出器を設けることが
できる。

第２図ａは光ビームが情報担体２上にフオーカ
スされている状態を示し、このとき、偏向光ビー
ム３ａが差動検出器５に入射する位置は２つのフ
オトデテクター５ａ，５ｂの境界位置になる。従
つて、このときには偏向光ビーム３ａはフオトデ
テクター５ａ，５ｂに均等に入射するので、それ
らの出力は等しく、それらの差の検出出力は０に
なる。

一方、第２図ｂに示すように、対物レンズ１と
情報担体２の距離が大きくなると、情報担体２で
反射された復路光ビーム３の対物レンズ１による
集光点は対物レンズ１の方向へ移動するので、単
レンズ４により偏向された偏向光ビーム３ａはフ
オトデテクター５ｂの方へ多く入射するようにな
る。逆に、第２図ｃに示すように、対物レンズ１
と情報担体２の距離が小さくなると、情報担体２
で反射された復路光ビーム３の対物レンズ１によ
る集光点は対物レンズ１から遠ざかる方向へ移動
するので単レンズ４により偏向された偏向光ビー
ム３ａはフオトデテクター５ａの方へ多く入射す
るようになる。

従つて、差動光検出器５のフオトデテクター５
ａ，５ｂの出力の差を検出することにより、情報
担体２が所定のフオーカス状態の位置に対してい
ずれの方向へずれたかを検出することができ、そ
のフオーカス誤差信号を用いて対物レンズ１の位
置を制御する等の手段によりフオーカシングを実
現することができる。

このような光学系によるフオーカシングの方法
は、対物レンズ１が平行系の仕様であるときに特
に有力な方法である。即ち、第３図ａに示すよう
に、所定のフオーカス状態のときに対物レンズ１
の入射光ビームと復路光ビーム３が平行光束にな
る平行系仕様のきは、対物レンズ１のみでは情報
担体２の結像位置を有限距離内に現出させること
ができない。本装置では、単レンズ４を挿入する
ことにより偏向光ビーム３ａに対しては、情報担
体２の結像位置７を単レンズ４の焦点１３面内に
現出させることができ、これを用いて平行系仕様
の対物レンズ１でも情報担体２の結像位置でフオ
ーカス検出を行なうことができ、非常に高感度且
つ高性能のフオーカシングを行なうことができ
る。

このような単レンズ４と同様の働きをするもの
にフレネルゾーンプレートがある。本発明による
フオーカシング装置は、かかるゾーンプレートを
使用しても実施することができるものである。第
４図及び第５図にその構成と動作の概略図を示
す。即ち、対物レンズ１とは光軸の異なるエキセ
ントリツクなゾーンプレート８を設けることによ
り対物レンズ１から出射する復路光ビーム３の約
半分を偏向させ、その偏向光ビーム３ａの対物レ
ンズ１とフレネルゾーンプレート８による情報担
体２の結像位置９の位置に差動検出器５を設け
る。

この構成によつても、上述した単レンズ４使用
の場合と同様に、フオーカス状態（第４図ａ、平
行系仕様では第５図ａ）と、フオーカスずれ状態
（第４図ｂ，ｃ、平行系仕様では第５図ｂ，ｃ）
との偏向光ビーム３ａの差動光検出器５への入射
位置の移動によりフオーカス検出を行うことがで
きる。

なお、１０，１１は、フレネルゾーンプレート
８による０次と−１次の回折光を用いて情報読出
し及びトラツキング検出を行う光検出器である。

以上詳述したように、本発明のフオーカシング
装置は、放射光源から出射された光ビームを対物
レンズで情報担体上にフオーカスさせるように絞
り込み、この情報担体から反射され再度対物レン
ズを通過した復路光ビームの約半分を単レンズま
たはフレネルゾーンプレートで対物レンズの光軸
とは異つた方向に偏向させ、これらの対物レンズ
と単レンズまたはフレネルゾーンプレートとによ
つて決定される結像位置であつて情報担体上に光
ビームがフオーカスされた状態に絞り込まれたと
きの復路光ビームの結像位置に、フオーカス検出
用の差動検出器を備えたものであり、情報担体の
面振れや機械的な振動によるフオーカシングエラ
ーを補正して、絞り込んだ読み出し用の光ビーム
をフオーカスさせた状態で正しく情報担体に追従
させ情報を読み出すことができる。

特に、本発明では、復路光ビームを偏向させる
素子として単レンズまたはフレネルゾーンプレー
トを用いるので、従来のようにプリズムを用いた
装置と異つて光学系を非常に小さくできる利点が
ある。すなわち、第１に、単レンズがフレネルゾ
ーンプレートを使用するとそれ以外のナイフエツ
ジやプリズムを組合わせて用いる必要がないの
で、光学系を簡易な構成にして非常に薄くするこ
とができ、光学装置の小型軽量化に有用である。
第２に、単レンズやフレネルゾーンプレートを用
いたことによつて、復路光ビームの一部を偏向さ
せることのみならず、この偏向光ビームをさらに
絞り込むことができるため、単レンズまたはフレ
ネルゾーンプレート差動光検出器との間の距離を
小さくすることができ、装置全体を小形化するこ
とができる。プリズムを用いた場合には、絞り込
み作用がないため、別にレンズ等を組合わせる必
要がある。

さらに、本発明では、単レンズまたはフレネル
ゾーンプレートを用いて復路光ビームの一部を偏
向させるとともに絞り込むようにしたので、対物
レンズが平行系仕様の場合にもフオーカス検出を
行うことができるという利点がある。これは、特
に半導体レーザを用いた光学系を構成する場合に
有利である。半導体レーザを用いる場合には、対
物レンズを出射する復路光ビームを平行光束とし
て使用するのが便利な場合が多い。このような場
合、従来の方式ではどうしても集光用レンズと光
偏向素子を組合せる必要があつた。さらに、素子
が増えることで光学系が重くなる欠点も有してい
た。しかるに、本発明を用いれば、簡単でかつ非
常に軽量化できる。

また、単レンズやフレネルゾーンプレートはホ
ログラフイツクな方法もしくは精密旋盤による切
削加工により母形をつくり、インジエクシヨン成
形等の技術を使用してガラス材料もしくはプラス
チツク材による大量生産が可能であるので、安価
にできる。

以上のように、本発明によれば簡単で軽量化で
き、さらに最大感度でフオーカシング信号を検出
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は光による情報読み取り装置の基本的概
略図、第２図〜第５図はそれぞれ本発明の異なつ
た実施例における構成図である。 １……対物レンズ、２……情報担体、３……復
路光ビーム、３ａ……偏向光ビーム、４……単レ
ンズ、５……差動検出器、５ａ，５ｂ……フオト
デテクター、７……結像位置、８……フレネルゾ
ーンプレート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 放射光源から出射された光ビームを情報担体
   上にフオーカスさせるように絞り込む対物レンズ
   と、上記情報担体から反射され上記対物レンズを
   通過した復路光ビームの光路中に配置され、上記
   復路光ビームの約半分を上記対物レンズの光軸と
   は異つた方向に偏向させる単レンズまたはフレネ
   ルゾーンプレートと、上記対物レンズと上記単レ
   ンズまたはフレネルゾーンプレートとによつて決
   定される結像位置であつて上記情報担体上に上記
   光ビームがフオーカスされた状態に絞り込まれた
   ときの復路光ビームの結像位置に設けられたフオ
   ーカス検出用の差動光検出器とを備えたことを特
   徴とするフオーカシング装置。