JPH02304719A - 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〕 この発明は、対物レンズを経て記録媒体に書き込みまた
は読み取り光を投射して情報の記録または再生を行う光
学式情報記録再生装置に用いる焦点検出装置に関する。

〔従来の技術〕

光学式情報記録再生装置に用いられる焦点検出装置にお
いては、一般に対物レンズを経て記録媒体に投射された
光の該記録媒体からの戻り光に基づいて、対物レンズの
記録媒体に対する焦点状態を検出するようにしている。

しかしながら、この種の光学式情報記録再生装置におい
ては、記録時において形成されるピットが、記録媒体に
対して走査されるビームスポット全体に均一に生じるの
ではな（、照射エネルギーが大きい部分から先に生成さ
れるため、記録媒体上のビームスポット内の走査方向（
ディスク状記録媒体においてはタンジェンシャル方向）
には、未記録部と既記録部とが同時に存在することにな
る。このため、その記録媒体からの反射光に基づいて焦
点状態を表すフォーカスエラー信号を得ようとすると、
未記録部と既記録部との反射率差や、位相差による回折
効果の結果、反射光のファーフィールドパターンの走査
方向の光量分布が不均一となり、その結果再生区間と記
録区間とで、フォーカスエラー信号にオフセットが生じ
るという問題がある。

このような問題を解決するため、本願人は特開昭６３−
７０９３６号公報において、第４図に示すような焦点検
出装置を既に提案している。この焦点検出装置は、臨界
角法を採用するもので、レーザダイオード１から射出さ
れた書き込みまたは読み取り光は、コリメータレンズ２
により平行光とされ、偏光ビームスプリッタ３にＰ偏光
として入射して、該偏光ビームスプリッタ３を透過する
。この偏光ビームスプリッタ３を透過した光は、１７４
波長板４および対物レンズ５を経て、回転駆動される記
録媒体としてのディスク６に投射され、その反射光は対
物レンズ５および１７４波長板４を経て偏光ビームスプ
リッタ３にＳ偏光として入射し、該偏光ビームスブリッ
ク３で反射される。

偏光ビームスプリッタ３で反射されたディスク６からの
戻り光は、ビームスプリッタ７で２分され、その一方の
光束は臨界角プリズム８を経て戻り光のタンジェンシャ
ル方向に２分割された受光領域９Ａ、９Ｂを有する光検
出器９で受光され、他方の光束は同様にタンジエンシャ
ル方向に２分割された受光領域１０Ａ、ＩＯＢを有する
光検出器１０で受光される。

光検出器９の受光領域９Ａ、９Ｂの出力は、差動アンプ
等の演算回路１１に供給され、それらの差に基づいてフ
ォーカスエラー信号ＳＦＥが検出される。ここで、演算
回路１１から得られるフォーカスエラー信号ｓｒｔには
、臨界角プリズム８がディスク６に対する対物レンズ５
の焦点位置のずれに応じて、ディスク６からの戻り光の
タンジェンシャル方向の光量分布が変化するように配置
されるため、そのディスク６での反射光のタンジェンシ
ャル方向の光量分布の不均一によるオフセットが重畳さ
れている。

また、光検出器１０の受光領域１０Ａ、ＩＯＢの出力は
、同様に差動アンプ等の演算回路１２に供給され、それ
らの差に基づいてディスク６からの戻り光のタンジェン
シャル方向の光量分布信号Ｓ４が検出される。

演算回路１１および１２の出力は、差動アンプ等の演算
回路１３に供給され、ここでフォーカスエラー信号ＳＦ
！と光量分布信号Ｓ４との差が検出され、これによりオ
フセットが消去されたフォーカスエラー信号Ｓ’ＦＥが
検出される。このフォーカスエラー信号Ｓ’Ｆ！は、位
相補償回路１４および対物レンズ駆動回路１５を経てレ
ンズアクチュエータ１６のフォーカスコイル１６Ａに供
給され、これによりフォーカスエラー信号ｓ’ｒｚが零
となるように対物レンズ５をその光軸方向に移動させる
フォーカス制御が行われる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、第４図に示した焦点検出装置にあっては
、フォーカスエラー信号のオフセットを消去するために
、ディスク６からの戻り光を分割するビームスプリッタ
７および戻り光のタンジェンシャル方向の光量分布信号
を検出するための光検出器１０を用いるようにしている
ため、部品点数が多くなり、コスト高になるという問題
があると共に、装置が大型になるという問題がある。ま
た、ディスク６からの戻り光に対して、フォーカスエラ
ー信号を検出するための光検出器９と光量分布信号を検
出するための光検出器１０との位置調整が必要となるた
め、組立が面倒で時間がかかるという問題もある。

この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、フォーカスエラー信号のオフセットを、簡単
かつ小型、安価な構成で消去でき、常に正確なフォーカ
スエラー信号が得られるよう適切に構成した焦点検出装
置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段および作用〕上記目的を達
成するため、この発明では、対物レンズを経て記録媒体
に投射された光の該記録媒体からの戻り光の光路中に配
置され、該戻り光の中心光線に対してほぼ臨界角で、か
つＰ偏光またはＳ偏光に対しては反射防止膜となり、Ｓ
偏光またはＰ偏光に対しては反射増加膜となる薄膜を設
けた反射面を有する臨界角プリズムと、この臨界角プリ
ズムと前記記録媒体との間で、前記反射面における戻り
光の中心光線の入射面と平行な平面を境とする戻り光の
一方の光束の光路中に配置した１７２波長板と、 前記反射面で反射された戻り光を受光するように配置さ
れ、直交する分割線で分割された４個の受光領域を有す
る光検出器とを具え、 この光検出器の対角線方向のそれぞれ２個の受光領域の
出力の和の差に基づいて、前記対物レンズの前記記録媒
体に対する焦点状態を検出するよう構成する。

〔実施例］ 第１図はこの発明の一実施例を示すものである。

この実施例では、レーザダイオード２１がら射出された
書き込みまたは読み取り光を、コリメータレンズ２２に
より平行光とした後、偏光ビームスプリッタ２３にＰ偏
光として入射させ、該偏光ビームスプリッタ２３を透過
した光を、１７４波長板２４および対物レンズ２５を経
て、回転駆動される記録媒体としてのディスク２６に投
射する。ディスク２６での反射光は、対物レンズ２５お
よび１／４波長板２４を経て偏光ビームスプリッタ２３
にＳ偏光として入射させて、該偏光ビームスプリッタ２
３で反射させ、その反射光を臨界角プリズム２７を経て
光検出器２８で受光するようにする。

また、偏光ビームスプリッタ２３と臨界角プリズム２７
との間の光路中には、ディスク２６からの戻り光の一部
の光束が透過するように１７２波長板２９を配置する。

臨界角プリズム２７は、ディスク２６がらの戻り光の中
心光線に対してほぼ臨界角となるように設定した反射面
２７Ａを有し、該反射面２７Ａで反射される光束の光量
分布が、ディスク２６に対する対物レンズ２５の焦点位
置のずれに応じて、ディスク２６のタンジェンシャル方
向に変化するように配置する。この実施例では、臨界角
プリズム２７の反射面２７Ａに、第２図に反射率特性を
示すようにＰ偏光に対しては反射防止膜として作用し、
Ｓ偏光に対しては反射増加膜として作用する薄膜２７Ｂ
を設ける。このような反射率特性を有する薄膜２７Ｂは
、例えば臨界角プリズム２７に対して高屈折率（ｎＨ＝
２．２７）の物質と、低屈折率（ｎＬ＝１．３８）の物
質とを、それぞれ１７４波長の厚さで交互に５層積層し
て構成することができる。

１７２波長板２９は、臨界角プリズム２７の反射面２７
Ａにおけるディスク２６からの戻り光の中心光線の入射
面と平行な平面（第１図において紙面と平行な面）、こ
の実施例では第３図に戻り光３０の入射方向からみた図
を示すように戻り光３０の中心光線を含む平面を境とす
る一方の光束の光路中に配置し、これにより該１７２波
長板２９を透過する光束をＳ偏光からＰ偏光に変換する
ようにする。

また、光検出器２８は、第１図に入射面側から見た図を
も示すように、戻り光のタンジエンシャル方向およびこ
れと直交する方向に分割された４個の受光領域２８Ａ〜
２８Ｄをもって構成し、タンジエンシャル方向を境とす
る受光領域２８Ａ。

２８Ｂの出力Ａ、Ｂを差動アンプ等の演算回路３１に、
受光領域２８Ｃ，２８Ｄの出力Ｃ，Ｄを差動アンプ等の
演算回路３２にそれぞれ供給してその差（Ａ−Ｂ）およ
び（Ｃ−Ｄ）を求め、これら差出力を差動アンプ等の演
算回路３３に供給して、（（Ａ−Ｂ）−（Ｃ−Ｄ））　
＝（（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ））すなわち対角線方向のそ
れぞれ２個の受光領域２８Ａ、２８Ｄ；２８Ｂ、２８Ｃ
の出力の和の差を求める。

演算回路３３の出力は、位相補償回路３４および対物レ
ンズ駆動回路３５を経てレンズアクチュエータ３６のフ
ォーカスコイル３６Ａに供給し、これにより該演算回路
３３の出力が零となるように対物レンズ２５をその光軸
方向に移動させるフォーカス制御を行うようにする。

上記構成において、偏光ビームスプリッタ２３で反射さ
れるディスク２６からの戻り光はＳ偏光であるが、タン
ジェンシャル方向を境とする光束の半分は１７２波長板
２９を透過することにより偏光面が９０°回転したＰ偏
光となる。したがって、臨界角プリズム２７には半分が
Ｓ偏光で、残りの半分がＰ偏光の光束が入射し、この光
束が反射面２７Ａで反射されて、Ｓ偏光の光束が光検出
器２８の受光領域２８Ｃ，２８Ｄに、Ｐ偏光の光束が受
光領域２８Ａ、２８Ｂにそれぞれ入射することになる。

ここで、反射面２７Ａは、薄膜２７Ｂの作用により第２
図に示した反射率特性を有するので、Ｓ偏光のまま入射
した光束は、該反射面２７Ａでほぼ全反射され、その光
量分布は対物レンズ２５のディスク２６に対する焦点状
態に関係なく、常にほぼ一様となる。これに対し、１７
２波長板２９の作用によりＰ偏光となった半分の光束は
、対物レンズ２５のディスク２６に対する焦点状態に応
じて反射率が急激に変化するので、その光量分布はタン
ジエンシャル方向において変化することになる。

したがって、受光領域２８Ａ、２８Ｂの出力の差を検出
する演算回路３１からは、対物レンズ２５のディスク２
６に対する焦点状態を表すフォーカスエラー信号５ＦＥ
（＝Ａ　　Ｂ）が得られるが、このフォーカスエラー信
号ＳＦＥには、戻り光の光量分布が何らかの原因（例え
ば、光源の変動、光学素子の移動、ディスク２６の反射
率の変化等）で変化することにより発生するオフセット
が含まれることになる。これに対し、受光領域２８Ｃ２
゛　２８Ｄの出力の差を検出する演算回路３２からは、
フォーカスエラー信号成分を含まず、戻り光の光量分布
変化によるオフセット成分のみを含む光量分布信号ｓａ
　　（＝Ｃ−Ｄ）が得られるので、これら演算回路３１
および３２の出力を演算回路３３に供給してその差を求
めれば、オフセントが消去されたフォーカスエラー信号
Ｓ’ｖｔ＝Ｓｖｔ　　Ｓａ＝　（Ａ−Ｂ）−（Ｃ−Ｄ）
＝　（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）が得られることになる。

このように、この実施例によれば、４分割された受光領
域２８Ａ〜２８Ｄを有する１個の光検出器２８を用い、
１／２波長板２９を追加するだけで、フォーカスエラー
信号のオフセットを有効に除去できるので、部品点数が
少なく、組立、調整を容易かつ短時間でできると共に、
装置全体を小型かつ安価にできる。

なお、この発明は上述した実施例にのみ限定されるもの
ではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば
、上記の実施例では、偏光ビームスプリッタ２３に入射
するディスク２６からの戻り光をＳ偏光としたが、これ
がＰ偏光の場合でも、また臨界角プリズム２７の反射面
２７Ａにおける反射率特性がＰ偏光とＳ偏光とで逆の場
合でもこの発明を有効に適用でき、フォーカスエラー信
号のオフセットを有効に消去することができる。また、
１７２波長板２９は必ずしも戻り光の半分の光束を透過
するように配置する必要はなく、その一部の光束を透過
するように配置しても良く、また光検出器２８の分割線
の交点は必ずしも戻り光の中心光線に一致させる必要は
ない。これらの場合においても、演算回路３１．３２の
増幅率を調整することにより、オフセットを消去した正
確なフォーカスエラー信号を得ることができる。

さらに、上記の実施例においては、演算回路３１．３２
を用いて受光領域２８Ａ〜２８Ｄの出力Ａ−Ｄに対して
、（Ａ−Ｂ）および（Ｃ−Ｄ）を求めるようにしたが、
２個の加算回路を用いて対角線方向のそれぞれ２個の受
光領域２８Ａ。

２８Ｄおよび２８Ｂ、２８Ｃの出力の和、すなわち（Ａ
＋Ｄ）および（Ｂ＋Ｃ）を求め、これら加算出力を演算
回路３３に供給してその差を求めてオフセットを消去し
たフォーカスエラー信号を得るようにすることもできる
。また、上記の実施例ではフォーカスエラー信号のみを
求めるようにしたが、受光領域２８Ａ〜２８Ｄの゛出力
Ａ−Ｄに対して、（Ａ＋Ｂ）−α（Ｃ十Ｄ）を演算する
ことにより、プッシュプルのトラッキングエラー信号を
得ることもできる。ここで、αは臨界角プリズム２７の
反射面２７ＡにおけるＰ偏光とＳ偏光との反射率の違い
による入射光量の差を補正するための定数を表す。さら
に、この発明はディスク状の記録媒体を用いるものに限
らず、カード状の記録媒体を用いるものにも有効に適用
することができる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、臨界角法を採用する
焦点検出装置において、光検出器を４分割した受光領域
をもって構成すると共に、臨界角プリズムの反射面にＰ
偏光またはＳ偏光に対しては反射防止膜となり、Ｓ偏光
またはＰ偏光に対しては反射増加膜となる薄膜を設け、
かつ１７２波長板を追加するだけで、フォーカスエラー
信号のオフセットを有効に消去できるようにしたので、
小型かつ安価にできると共に、組立、調整を容易かつ短
時間でできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す図、第２図は第１図
に示す臨界角プリズムの反射面における反射率特性を示
す図、 第３図は第１図に示す１／２波長板の構成を示す図、 第４図は従来の技術を説明するための図である。 ２１−　レーザダイオード ２２−・−コリメータレンズ ２３・−偏光ビームスプリッタ ２４＝・−１７４波長板　　　２５一対物レンズ２６−
・・ディスク　　　　　２７　’−’ｂ’Ｆｒ界角プリ
ズム２７Ａ・−反射面　　　　２７　Ｂ−薄膜２Ｂ−光
検出器　　　　２８Ａ〜２８Ｄ−・受光領域２９−・−
１７２波長Ｆｊ、３０−戻り光３１、　３２．　３３−
演算回路 ３４・−位相補償回路 ３５一対物レンズ駆動回路 ３６・−レンズアクチュエータ ３６Ａ・−・フォーカスコイル 手　　続　　（）「　　　正　　書 平成元年　６月１９日 特許庁長官　　　吉　　１）　文　　毅　　殿１、事件
の表示 平成１年特許願第１２２８１７号 ２、発明の名称 焦点検出装置 ３、補正をする者 ７７（件との関係　　特許出願人 （０３７）　　オリンパス光学工業株式会社４、代理人 明ｍ？Ｊの「発明の詳細な説明」の欄 ■、明細書第３頁第８行の「その結果再生区間と記録区
間とで、」を「その結果未記録部と既記緑部とで、」に
訂正し、 同頁第１０行を下記の通りに訂正する。 「題がある。走査方向の光量分布が不均一となる原因と
しては、この他に光源の変動や光学素子の移動等がある
。」 ２、同第９頁第１２〜１３行の「１７４波長の厚さで」
を「１ノ４波長の光学的厚さでノに訂正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、対物レンズを経て記録媒体に投射された光の該記録
   媒体からの戻り光の光路中に配置され、該戻り光の中心
   光線に対してほぼ臨界角で、かつＰ偏光またはＳ偏光に
   対しては反射防止膜となり、Ｓ偏光またはＰ偏光に対し
   ては反射増加膜となる薄膜を設けた反射面を有する臨界
   角プリズムと、 この臨界角プリズムと前記記録媒体との間で、前記反射
   面における戻り光の中心光線の入射面と平行な平面を境
   とする戻り光の一方の光束の光路中に配置した１／２波
   長板と、前記反射面で反射された戻り光を受光する ように配置され、直交する分割線で分割された４個の受
   光領域を有する光検出器とを具え、この光検出器の対角
   線方向のそれぞれ２個の受光領域の出力の和の差に基づ
   いて、前記対物レンズの前記記録媒体に対する焦点状態
   を検出するよう構成したことを特徴とする焦点検出装置
   。