JPH02239431A - 焦点制御装置 - 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ＪＩ？） 本発明は焦点制御装置Ｋ関し、と〈Ｋ、記録媒体Ｋ光束
を集光させ、情報を記録あるいは再生する光学的情報記
録再生装置などに用いられる焦点制御装置に関する。

（従来の技術） 従来、この種の焦点制御装置としては、各種のものが知
られているが、例えば、第９図に示すような光学的情報
記碌再生装置に組込まれたものがあげられる。ここで示
される光学ヘッＰは、所謂、非点収差方式にょ夛焦点制
御を行う構造である。

すなわち、ここでは光源である半導体レーザ３１から出
射された光束は、コリメータレン，ｆ３２で平行光束ｋ
変換され、回折格子３３を介して複数の光束に分けられ
た後，ビームスグリッタプリズム３４を透過して、対物
レンズ３５に到シ、該対物レンズで集光されて、記録媒
休３６上で微小な光スポッ｝Ｋ絞シ込まれる。これにょ
クて、情報の記録ま九は再生が行なわれる。記録媒体３
６で反射され九光束は対物レン）ｅ３５を逆行し、ビー
ムスグリッタプリズム３４で反射された後、球面レンズ
３７、シリンドリカルレンズ３８からなる非点収差発生
光学系を経て光検出器３９Ｋ到る。ここで、非点収差発
生光学系が用いられるのは、記録媒体３６に正しく情報
を記録し，ま九、そこから正しく情報を再生するために
上記記碌媒体３６間上に正確に焦点合わせがなされる必
要があるからである。非点収差法の原理は曳く知られて
いるので、第１０ＷＪおよび第１１図を用いて、要点の
みを簡単に説明する。ここでは、球面レンズ３７および
シリンドリカルレンズ３８によって形成される光束の最
小錯乱用位置近傍４ｏに光検出器３９の受光面を設けて
いて，合焦点からのずれκよって生じる光束の、平行光
からのずれを焦点すれとして検出するのである．この時
、合焦点からのずれに基いて，受光園上では光ス４ット
は第１１図Ｋ示されるように破線の形状に変化する。

受光面４１は４分割されていて、領域４１−１〜４ｌ−
４を持ち、また、所謂，３ビーム法Ｋよるトラッキング
信号を検出するための光検出器４２．４３も並投してい
る。そして、合焦の時には受光面４１上の光ス４ットは
実線で示す円形４５になクておシ、各光検出器４２．４
３の受光面上の光スポットも実線で示す円形４４，４６
になクている。

而して、光検出器３９については受光面４１の受光領城
４１−１および４ｌ−４の受光量の和出力と、受光領域
４１−２および４１−３０受光量の和出力との差をとる
ことで、合焦からのずれが分かる．この差出力がゼロに
なるように７クチェエータ（図示せず）にフィードバッ
クをかけて、対物レンズ３５を駆動することで合焦状態
が保たれるのである。

（発明が解決しようとする課題） このような焦点制御装置においては、平行光束から非点
収差光束を発生させるために球面レンズとシリｙドリカ
ルレンズとの２つが必要であシ、この両レンズの位置関
係の調整などにも手間がかかっている． また、光検出器３９はその受光面４１の２つの方向に対
して正確な位置合わせが必要であ夛、調整作業に多大の
手間を要する． なお、非点収差法以外の焦点検出法としては，所謂，ウ
エッゾプリズム法、ナイフエッシ法，ヒームサイズ法な
どが知られている。しかし、ウェッゾプリズム法は非点
収差法と同様に、球面レンズとクサピ状グリズムの組合
わせが必要でめク、またレンズと！リズムとの位置関係
の調整が必要である．ナイフエッジ法は、ナイフエッジ
で遮光するため、光量が減少すること、ナイフエッジ位
置調整がｍｆＲであシ、経時変化も起し易いことなどの
問題点がある．ビームサイズ法では検出器の位置調整が
難しく、７オーカスずれの方向判別が離しいなどの問題
点がある。

（発明の目的） 本発明は上述の従来技術の問題点であった部品点数を減
らし、組立調整の離しさ中経時的不安定要素を解消する
ことを目的としてなされた。

（ＩＩＩ題を解決するための手段） このため，本発明では、レンズの焦点近傍にある光源か
らの光束を、腋レンズによシほぼ平行光束とし、該平行
光束の光路中に一軸性の光集光素子および光検出器を設
けるとともに，上記光束光素子の集光作用を有しない軸
方向について光集光素子を、あるいは光検出器の受光面
を、上記平行光束の主光線方向に対して傾向け、上記光
検出器で検出された信号κ従って光束の焦点位置を制御
するように構成している． （作用） このため、焦点誤差検出に用いる光学部品は、例えばシ
リドリ力ルレンズのみとなるなど，部品点数が従来の焦
点制御装置に比べて少なくてよい。

ま九、光学部品相互間の位置調整作業が不要となシ、ま
た光検出器の位置１ｌｌ１ｌ！Ｉも、一軸方向のみを正
確に合わせればよくなシ、容易となる。

なお、上述の「レンズの焦点位置近傍にある光源」とは
半導体レーザなどの発光源そのものを示すだけでなく、
該発光源から出射した光束をレンズ，ミラーなどを介し
て他の位置に導き、ここを実質的に２次光源とみなせる
状態にしたものも、その技術的範囲に含まれるものとす
る。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して具体的Ｋｆｉ明
する。なお、光源としての半導体レーデから対物レンズ
を介して記録媒体に光束を伝達する光学系および記録媒
体からの反射光をビームスグリッタグリズムを介して分
岐する光学系については、従来技術の説明における構成
と同じなので，ここでは説明を省略し，ビームスグリッ
タプリズムを出射し九反射光についての光学処理の部分
についてのみ図示し、説明する。第１図において；符号
ＩＦｉ．シリンドリ力ルレンズであシ、該レンズは図中
、左方から入射する光束の主光束に対して母線方向をほ
ぼ４５°傾向け九状態で設置される。

なお，第１図（ａ）および（ｂ）はそれぞれ光軸を含み
、互いに直交する２つの断面から見たものである。

ここで、シリ／ドリカルレンズｌに入射する光束は、従
来技術の説明におけるビームスグリッタグリズムからの
平行光束である．第１図（ａ）の破［２はシリンドリカ
ルレンズ１によって形成される光束の熱線を表わす。該
焦線はシリン′ドリカルレンズｌの母線と平行に形成さ
れる。また、符号３は後述する光検出器の受光面が設置
される位置を表わしている。第２図Ｋおいて、符号４は
光検出器の受光部であクて，該受光部４は受光領域４ｍ
，４ｂの２つに分割され、各々で検出された光出力は差
動アンプ５を通じて誤差信号ｓｒとして取出される。

また、受光部４０面上で斜線を施した部分は、前記シリ
ンドリカルレンズ１で１方向に収斂作用を受けた光束が
投射される部分を表わしている。前述のように、焦線２
はほぼ４５°傾向いているので，光束を光軸に垂直な受
光面で受光すると，中央部のみ光束が収斂し、上下はデ
フォーカス状態となるので，光束の分布は，図のように
，上方および下方に広がクた屑形状になる．受光部４ａ
，４ｂの大きさは、図示のように合焦状態のとき扇状分
布の大部分が含まれる程度とする。表お，受光部４ｍ，
４ｂの境界線は合焦状態のときに、投影される形状が上
下対称になるようＫ予め正確な位置に調整されているも
のとする。ただし、左右方向の調整は、著しく非対称に
ならない程度に合わせておけばよい。

第３図（ａ）　．　（ｂ）および（６）はそれぞれ前述
のシリンドリカルレンズ１に入射する光束が、収斂光束
、平行光束、発散光束のときの受光部４上の光束分布を
表わしている．これを第９図についていえば、対物レン
ズ３５と記録媒媒が互いに遠ざかクた場合、合焦の場合
，近づいた場合のそれぞれの状態に対応することになる
．第３図（１）の状態では、受光領域４ｂの受光量が減
少し、差動アングの出力Ｓｒは負となる．ま九、第３図
（ｂ）の状態では受光領域４ｍ，４ｂの受光量は平衝し
、差動アングの出力ｓｒはゼロとなる。また、第３図（
ｃ）の状態では，受光領域４＆の受光量が減少し、差動
アングの出力Ｓｒは正となる。このような差動アンデの
働きで、合焦の判定がなされ，誤差信号Ｓ，を用いて焦
点制御を行なうことができる． なお、第１図に示したシリンドリカルレンズ１の傾向き
角は４５°に限定されるものではなく、受光部の形状や
必要な検出感度に合わせて任意の角度を選択することが
できる。

第４図は、上記光検出器の受光部の他の例であって，光
検出器ＩＯの受光部は受光領域１０ｍ，１０ｂ・・・１
０ｆＫ６分割されている．焦点誤差信号８ｒは受光領域
１　０ｍ　，　１　０ｂの和と受光領域１　０　ｃ　，
　１０ｄの和との差出力として求められる．なお，受光
領域１０●，１０ｆからの出力は、他の出力とともに情
報の再生などに用いられるとよい。この場合でも、光検
出器１０については、上下方向について位置調整がなさ
れればよく、左右方向の調整はその厳密さを要しない。

第５図は第１図ないし第３図で説明した焦点制御の原理
を用いた光学ヘッドを全体的Ｋ示している。ここでは、
第９図の構成と同一な部分は，符号３１〜３６で共通Ｋ
表示している．なお、符号１ｌは第１図と同様のシリン
ドリカルレンズ、５は第３図で説明した形状および機能
を有する２分割の光検出器、６はトラッキング制御信号
を得るための光検出器，８ＦＪ？，Ｓｌはそれぞれ焦点
誤差信号，トラッキング誤差信号、ＲＦ’信号を表わす
。ここではシリンドリカルレン，ｅ４′は光束入射側が
平面の平凸レンズであり，母線が光軸に対してほぼ４５
°傾向いた状態にある。また，上記平面は金属膜などの
コーティングによシハーフミラー面を形成し、入射した
光束の一部を、図中、下方に反射して光検出器６Ｋ導く
。該光検出器６＃−ｔ２分割センサであク、所謂，−ｊ
′ッシ為グル法の原理によるトラッキング誤差信号Ｓ丁
を得るのに用いられる。

このような構成では、シリンドリ力ルレンズ４′を通過
した光束は光検出器５で受光され、既に説明したような
原理により，焦点誤差信号Ｓ，となって出力される。ま
た、光検出器５の２分割検出器の出力の和信号も、同時
に取出され、ＲＦ信号８ｍとなる。信号Ｓ，およびＳ，
は図示しない回路を通して、対物レンズ３５を光軸方向
および光軸と直交する方向に駆動するアクチェエータ（
図示せず）にフィードパックされる。これによクて、正
確な焦点制御およびト２ツキング制御が行なわれる。

なお、シリンドリカルレ／，ｅ１’と光検出器５は、相
対的には第１図で示したような位置関係を保つ限り、光
軸回りにはどのような方位に分割線を設定してもよいが
、好ましくは、対物レンズのトラッキングによる移動方
向と上記分割線とが平行になるように設定するとよい。

これによシ、トラッキングによる反射光束の変位が焦点
制御に及ぼすクロストークを除くことができる。

第６図は本発明の更に他の実施例を示しておシ、焦点制
御のための光学系の配置を表わす。ここで、符号７はシ
リンドリ力ルレンズ、２は焦点、３は受光面の位置を表
わす．先きの実施例と異なるところは、入射光束に対し
てシリシ．ドリカルレンズ７が垂直に設置され、その代
ｐに、受光面３がほぼ４５°傾向けられることである。

このような構成に、おいても、先きの実施例と同等の効
果が得られる。

第７図は本発明の別の実施例を示しており、図中、符号
８は円錐レンズを表わす。該レンズは例えば光束の入射
側が平面、出射側が凸面の円錐体から構成される。円錐
体は母線方向の高さによってその曲率半径が異なるので
、平行光束が入射した場合、曲率半径の小さい側は手前
に、大きい側は後方に集光し，その結果図に示すような
焦ｌｓ２が形成される。従クて、受光面３を適宜設定す
ることによシ焦点検出が可能となる。

第８図は本発明の更に別の実施例を示している。

ここでは，凹の円錐反射体９があり、これは位憧によク
て曲率半径が変わると同時に凹面であるため、光束集光
作用があり、従って、光軸に対して傾向い九焦ＩＩｌＩ
２を形成する。従って前記の実施例と同等の作用によク
焦点制御が可能となる。

（発明の効果） 本発明は以上詳述したようになり、シリンドリカルレン
ズなどの−軸性集光素子を１個用いるだけで焦点検出お
よび制御が可能となシ，部品点数の減少による低コスト
、コンｉ４クト化が実現できるだけでなく、組立調整も
、光検出器との位置関係のみの調整でよく、しかも２分
割センサを採用すれば、分割方向と直交する一方向だけ
正確に調整すればよいのであクて、工数削減にも寄与で
きる。また、簡素な構成であることから、経時的な安定
性にもすぐれている。

【図面の簡単な説明】

第１図（畠）および（ｂ）は本発明の一実施例を示す要
部の側面図、および平面図、第２図は光検出器と差動ア
ンプとの関係を示す構成図、第３図（ａ）　，　（ｂ）
，（ｅ）は光検出器の受光状態を示す正面図，第４図は
別の実施例を示す光検出器と差動アングとの関係を示す
構成図、第５図は本発明の他の実施例を示す光学ヘッド
の構成図、第６図は他の実施例を示す要部の側面図、第
７ｒＥＪ、第８図はそれぞれ別の実施例を示す要部の側
面図，第９図ないし第１１図は従来の光学ヘッドおよび
その焦点制御の構成図，受光面との相対位置関係を示す
図、受光面の正面図である。 １．１′・・・シυ冫ドリカルレンズ、２・−＊＃　　
３・・・受光面。 代理人　弁理士　山　下　穣　平 （ｂ） 第 ｌ 図 第 図 Ｙ （Ｑ） 第 （ｂ） 第 図 図 （Ｃ） 第 １ｊ 図 線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　レンズの焦点近傍にある光源からの光束を、該レンズ
   によりほぼ平行光束とし、該平行光束の光路中に一軸性
   の光集光素子および光検出器を設けるとともに、上記光
   集光素子の集光作用を有しない軸方向について光集光素
   子を、あるいは光検出器の受光面を、上記平行光束の主
   光線方向に対して傾向け、上記光検出器で検出された信
   号に従って光束の焦点位置を制御するように構成したこ
   とを特徴とする焦点制御装置。