JPH025230A - 光学式情報再生装置 - 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、例えば、コンパクトディスクの光ピツクアッ
プ等の光学式情報再生装置、特に焦点検出機能の確実化
を図った光学式情報再生装置に関するものである。

〔従来の技術〕

コンパクトディスクの光ピツクアップ等の光学式情報再
生装置の小型軽量化のために回折素子を使用することは
非常に有効で、従来、この回折素子に関して種々の提案
がなされている。

例えば、第４図に示す光学式情報再生装置においては、
半導体レーザ１から出射された発散光が回折素子２を透
過し、結像レンズ３によって記録媒体４上に集光される
。記録媒体４からの反射光は結像レンズ３によって回折
素子２に導かれ、回折素子２で回折されることにより、
方形状の光検出１５上に集光されるようになっている。

このような光学式情報再生装置においては、記録媒体４
上で光束を直径１μｍ程度の微小範囲に集光することが
要求されるので、いわゆる焦点検出を行うことが不可欠
になる。そのため、回折素子２は等分された２つの半円
形の領域２ａ・２ｂからなり１．一方、光検出器５は互
いに直交する２方向の分割線Ａ及びＢを境界として４つ
の光検出部５ａ〜５ｄに分割されている。

上記の構成において、半導体レーザ１からの出射光が記
録媒体４上で的確に焦点を結んでいる際は、第５図（ｂ
）にも示すように、回折素子２の領域２ａからの回折光
の集光スポットｄａが光検出器５の光検出部５ａ・５ｂ
間における分割線Ａ上の一点に形成され、一方、回折素
子２の領域２ｂからの回折光の集光スボフ）６ｂが光検
出部５Ｃ・５ｄ間における分割線Ａ上の一点に形成され
る。従って、光検出部５ａ・５ｂの出力が等しくなり、
かつ、光検出部５Ｃ・５ｄの出力が等しくなる。

これに対し、記録媒体４が結像レンズ３に接近した場合
、回折素子２からの回折光の集光点が光検出器５の後方
に形成されるので、第５図（ａ）に示すように、領域２
ａからの集光スポット６ａは光検出部５ａ上に半円状の
パターンを形成する一方、領域２ｂからの集光スポット
６ｂは光検出部５ｄ上に半円状のパターンを形成する。

又、記録媒体４が結像レンズ３から遠ざかった場合は、
回折素子２からの回折光の集光点は光検出器５の前方に
位置することになるので、第５図（ｃ）に示すように、
集光スポット６ａは光検出部５ｂ上に半円状のパターン
を形成するとともに、集光スボッ）６ｂは光検出部５ｃ
上に半円状のパターンを形成する。

従って、光検出部５ａ〜５ｄの出力信号をそれぞれ８１
〜Ｓ４とすると、焦点誤差信号ＦＥＳは、ＦＥＳ＝　（
Ｓ１＋３４）−（３２＋３３）により得られ、この焦点
誤差信号ＦＥＳに基づいて、図示しない駆動手段により
結像レンズ３が光軸に沿って移動させられて、記録媒体
４上に適切に焦点が結ばれるようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記の光学式情報再生装置においては、発光
源として例えば半導体レーザ１を使用した場合、周囲温
度の変化等により半導体レーザ１から出射される光の波
長が変化し、それに伴って焦点誤差信号ＦＥＳに誤差が
生じるという問題があった。

以下、具体的に述べると、記録媒体４上で適切に焦点が
結ばれており、かつ、半導体レーザ１から出射される光
の波長λが所定値λ。であれば、第６図（ｂ）に示すよ
うに、回折素子２の各領域２ａ・２ｂからの回折光の集
光スボッ）６ａ・６ｂは、それぞれ光検出器５の光検出
部５ａ・５ｂ間における分割線Ａ上及び光検出部５ｃ・
５ｄ間における分割線Ａ上に位置する。

これに対し、周囲温度の上昇により波長λが所定値λ。

より大きくなれば、回折素子２での回折角は所定の角度
より大きくなり、かつ、集光点は光検出器５のやや前方
になる。その結果、第６図（ａ）に示すように、集光ス
ポット６ａは光検出部５ｂに半円状のパターンを形成す
る一方、集光スポット６ｂは光検出部５ｃに半円状のパ
ターンを形成し、かつ、画集光スポット６、ａ・６ｂは
波長λが所定値λ。に一致している場合より下方に移動
する。

又、周囲温度の低下により半導体レーザ１がら出射され
る光の波長λが所定値λ。より小さくなれば、回折角は
所定の角度より小さくなり、かつ、集光点は光検出器５
のやや後方となる。その結果、第６図（ｃ）に示すよう
に、集光スポット６ａは光検出部５ａに半円状のパター
ンを形成する一方、集光スポット６ｂは光検出部５ｄに
半円状のパターンを形成し、かつ、画集光スボッｔ−６
ａ・６ｂは波長λが所定値λ。に一致している場合より
上方に移動する。

ところで、このように、半導体レーザ１から出射される
光の波長λの変化に起因して集光スボント６ａ・６ｂが
分割線Ａから外れると、焦点誤差信号ＦＥＳに誤差が生
じて記録媒体４が結像レンズ３の焦点に位置している場
合でも焦点誤差信号ＦＥＳは“Ｏ”にはならず、その結
果、結像レンズ３が誤って移動させられ、焦点位置がず
れるという問題があった。上記した波長λの変化の影響
によって生じる焦点誤差信号ＦＥＳの誤差は非常に大き
く、正確な情報の再生を行う上で障害となっていた。。

Ｃ課題を解決するための手段〕 本発明に係る光学式情報再生装置は、上記の課題を解決
するために、光発生手段と、この光発生手段からの光を
記録媒体上に集光させるとともに、記録媒体からの反射
光を案内する光学系と、光学系を介して入射する記録媒
体からの反射光を回折させて光検出器におけるそれぞれ
異なる光検出部に導く複数の領域を有する回折素子と、
複数の光検出部を有し、回折素子の各領域を介して各光
検出部上に集光する上記反射光の光量を検出することに
より光発生手段からの光の焦点ずれを検出する光検出器
とを備えていることを特徴とするものである。

〔作　用〕

上記の構成によれば、回折素子の各領域を介して光検出
器の各光検出部上に集光する記録媒体からの反射光の光
量を検出してそれらを比較することにより、光発生手段
からの光が記録媒体上に的確に焦点を結んでいるか否か
が判定される。この場合、回折素子の各領域により導か
れる上記反射光の光量が光検出器における対応する光検
出部にて検出されるようになっているので、光発生手段
から出射される光の波長の変化により、回折素子の各領
域により回折された上記反射光の各光検出部上での集光
位置がずれてもその光検出部内のいずれかの位置に上記
反射光が集光する程度の大きさを各光検出部に付与して
、光発生手段からの光の波長の変化にかかわらず回折素
子の各領域から光検出器の各光検出部へ導かれる上記反
射光を各光検出部により確実に検出できるようにしてお
けば、光発生手段からの光の波長の変化にかかわらず、
上記光の焦点が記録媒体上に位置しているか否かの判定
を正確に行えるようになる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図乃至第３図に基づいて説明す
れば、以下の通りである。

第１図に示すように、本発明に係る光学式情報再生装置
は光発生手段としての半導体レーザ１１を備え、半導体
レーザ１１から出射される発散光はほぼ円形状の回折素
子１２を透過して、光学系としての結像レンズ１３によ
り記録媒体１４上に集光されるようになっている。記録
媒体１４からの反射光は、結像レンズ１３を介して回折
素子１２に導かれ、回折素子１２により回折されて矩形
状の光検出器１５上に集光される。

光検出器１５は分割線Ｃによって２つの光検出部１５ａ
・１５ｂに分割されている。一方、回折素子１２は、円
りを境界として光軸を中心とする同心状の２つの領域１
２ａ・１２ｂに分割されている。そして、領域１２ａに
より回折された記録媒体１４からの反射光は光検出器１
５における光検出部１５ａ上に集光され、又、領域１２
ｂにより回折された上記反射光は光検出部１５ｂ上に集
光されるようになっている。

なお、半導体レーザ１１からの出射光が記録媒体１４上
に的確に焦点を結んでおり、かつ、上記出射光の波長λ
が所定値λ。である場合、回折素子１２０領域１２ａか
ら光検出器１５の光検出部１５ａに導かれる上記反射光
の集光スポット１６ａは光検出部１５ａのほぼ中央に位
置するようにされ、かつ、上記出射光の波長λが変化し
ても領域１２ａにより回折される上記反射光は光検出部
１５ａ上のいずれかの位置に集光するようにされている
。同様に、上記出射光が記録媒体１４上に的確に焦点を
結んでおり、かつ、上記出射光の波長λが所定値λ。で
ある場合、回折素子１２の領域１２ｂから光検出器１５
の光検出部１５ｂに導かれる上記反射光の集光スボフ）
１６ｂは光検出部１５ｂのほぼ中央に位置するようにさ
れ、かつ、上記出射光の波長λが変化しても領域１２ｂ
により回折される上記反射光は光検出部１５ｂ上のいず
れかの位置に集光するようにされている。

又、第２図（ｂ）に示すように、上記出射光が記録媒体
１４上に的確に焦点を結んでいる時に、領域１２ａによ
り回折される上記反射光の光量と、領域１２ｂにより回
折される反射光の光量とが等しく、従って、光検出部１
５ａにより検出される光量と光検出部１５ｂにより検出
される光量とが等しくなるように領域１２ａの大きさが
設定されている０、なお、第２図（ｂ）における点線の
ハッチングは、記録媒体１４からの反射光が回折素子１
２に入射する範囲を示している。

上記の構成において、半導体レーザ１１からの出射光が
記録媒体１４上で焦点を結んでいる際には、上述のよう
に、光検出部１５ａで検出される記録媒体１４からの反
射光の光量と光検出部１５ｂで検出される反射光の光量
とが等しく、従って、光検出部１５ａ・１５ｂの出力信
号Ｓ１・Ｓ２が等しくなる。本光学式情報再生装置にお
いて、焦点誤差信号ＦＥＳはＦＥＳ＝Ｓ　１−３２で演
算されるが、焦点の合っている時には、ＦＥＳ−０”と
なる、従って、この場合、結像レンズ１３は移動させな
い。

これに対し、結像レンズ１３と記録媒体１４との間の距
離が所定の距離より短くなると、第２図（ａ）に記録媒
体１４からの反射光の入射範囲を点線のハツチングで示
すように、領域１２ａに入射する光量は減少する一方、
領域Ｌ２ｂに入射する光量は増加する。従って、Ｓｌが
３２より小さくなるので、焦点誤差信号ＦＥＳは負とな
り、結像レンズ１３が記録媒体１４から離れる方向に移
動させられる。

又、結像レンズ１３と記録媒体１４との間の距離が所定
の距離より長くなると、第２図（ｃ）に記録媒体１４か
らの反射光の入射範囲を点線のハツチングで示すように
、領域１２ａに入射する光量は増加する一方、領域１２
ｂに入射する光量は減少する。従って、Ｓｌが８２より
大きくなるので、焦点誤差信号ＦＥＳは正となり、結像
レンズ１３が記録媒体１４に接近する方向に移動させら
れる。

なお、本光学式情報再生装置においては、半導体レーザ
１１からの出射光の波長λにかかわらず、回折素子１２
の領域１２ａで回折される反射光は光検出器１５の光検
出部１５ａに集光させ、領域１２ｂで回折される反射光
は光検出部１５ｂに集光させ、光検出部１５ａと光検出
部１５ｂとで検出される光量を比較することにより半導
体レーザ１１の焦点ずれの検出を行うようにしているの
で、半導体レーザ１１からの出射光の波長λにかかわら
ず、上記出射光が記録媒体１４上で的確に焦点を結んで
いるか否かの検出を正確に行えるようになる。

第３図（ａ）〜（Ｃ）に変形例を示す。この変形例は、
回折素子１２を互いに平行な２つの分割線Ｅ及びＦによ
り３つの領域１２ａ〜１２ｃに分割したものである。中
央の領域１２ａにて回折された記録媒体１４からの反射
光は光検出器１５における光検出部１５ａ上に集光し、
一方、両側の領域１２ｂ−１２ｃにより回折された反射
光は光検出部１５ｂ上に集光するようになっている。そ
して、半導体レーザ１１からの出射光が記録媒体１４上
で的確に焦点を結んでいる場合は、第３図（ｂ）に記録
媒体１４からの反射光の入射範囲を点線のハツチングで
示すように、領域１２ａで回折されて光検出部１５ａ上
に集光する反射光の光量と、領域１２ｂ・１２ｃで回折
されて光検出部１５ｂ上に集光する反射光の光量とが等
しくなり、従って、ＳＬと８２とが一致して焦点誤差信
号ＦＥＳ＝Ｓ１−３２が“０”となるので、結像レンズ
１３の移動は生じない。

一方、結像レンズ１３と記録媒体１４との間の距離が所
定の距離より短くなると、第３図（ａ）の如り、領域１
２ｂ・１２ｃに入射する反射光の光量が領域１２ａに入
射する反射光の光量より大きくなるので、焦点誤差信号
ＦＥＳは負となって、結像レンズ１３が記録媒体１４か
ら離れる方向に移動させられる。

又、結像レンズ１３と記録媒体１４との間の距離が所定
の距離より長くなると、第３図（ｃ）の如く、領域１２
ａに入射する反射光の光量が領域１２ｂ・１２ｃに入射
する反射光の光量より大きくなるので、焦点誤差信号Ｆ
ＥＳは正となって、結像レンズ１３が記録媒体１４に接
近する方向に移動させられる。

〔発明の効果〕

本発明に係る光学式情報再生装置は、以上のように、光
発生手段と、この光発生手段からの光を記録媒体上に集
光させるとともに、記録媒体からの反射光を案内する光
学系と、光学系を介して入射する記録媒体からの反射光
を回折させて光検出器におけるそれぞれ異なる光検出部
に導く複数の領域を有する回折素子と、複数の光検出部
を有し、回折素子の各領域を介して各光検出部上に集光
する上記反射光の光量を検出することにより光発生手段
からの光の焦点ずれを検出する光検出器とを備えている
構成である。

これにより、光検出器における各光検出部上に集光する
記録媒体からの反射光の光量を検出してそれらを比較す
ることにより、光発生手段からの光が記録媒体上に焦点
を結んでいるか否かを判定するようにしているが、光発
生手段から出射される光の波長の変化により、各光検出
部上への上記反射光の集光位置がずれてもその光検出部
内のいずれかの位置に上記反射光が集光する程度の大き
さを各光検出部に付与して、光発生手段からの出射光の
波長の変化にかかわらず、回折素子の各領域により回折
された反射光を光検出器における対応する光検出部で確
実に検出できるようにしておけば、光発生手段からの出
射光の波長の変化にがかわらず、上記出射光の焦点が記
録媒体上に位置しているか否かの判定を正確に行えるよ
うになるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の実施例を示すものであって
、第１図は光学式情報再生装置の概略構成を示す斜視図
、第２図（ａ）は結像レンズと記録媒体との間の距離が
短い場合の記録媒体からの反射光の回折素子への入射範
囲を示す概略正面図、第２図（ｂ）は光発生手段からの
出射光が記録媒体上に焦点を結んでいる場合の記録媒体
からの反射光の回折素子への入射範囲を示す概略正面図
、第２図（Ｃ）は結像レンズと記録媒体との間の距離が
長い場合の記録媒体からの反射光の回折素子への入射範
囲を示す概略正面図、第３図（ａ）は変形例における結
像レンズと記録媒体との間の距離が短い場合の記録媒体
からの反射光の回折素子への入射範囲を示す概略正面図
、第３図（ｂ）は変形例における光発生手段からの出射
光が記録媒体上に焦点を結んでいる場合の記録媒体がら
の反射光の回折素子への入射範囲を示す概略正面図、第
３図（ｃ）は変形例における結像レンズと記録媒体との
間の距離が長い場合の記録媒体からの反射光の回折素子
への入射範囲を示す概略正面図、第４図は従来例の概略
構成を示す斜視図、第５図（ａ）は従来例における結像
レンズと記録媒体との間の距離が短い場合の光検出器上
の集光パターンを示す概略正面図、第５図（ｂ）は従来
例における光発生手段からの出射光が記録媒体上に焦点
を結んでいる場合の光検出器上の集光パターンを示す概
略正面図、第５図（ｃ）は従来例における結像レンズと
記録媒体との間の距離が長い場合の光検出器上の集光パ
ターンを示す概略正面図、第６図（ａ）は従来例におけ
る光発生手段からの光の波長が所定値より大きい場合の
光検出器上の集光パターンを示す概略正面図、第６図（
ｂ）は従来例における光発生手段からの光の波長が所定
値と一致している場合の光検出器上の集光パターンを示
す概略正面図、第６図（ｃ）は従来例における光発生手
段からの光の波長が所定値より小さい場合の光検出器上
の集光パターンを示す概略正面図である。 １１は半導体レーザ（光発生手段）、１２は回折素子、
１２ａ・１２ｂは領域、１３は結像レンズ（光学系）、
１４は記録媒体、１５は光検出器１５ａ・１５ｂは光検
出部である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、光発生手段と、この光発生手段からの光を記録媒体
   上に集光させるとともに、記録媒体からの反射光を案内
   する光学系と、光学系を介して入射する記録媒体からの
   反射光を回折させて光検出器におけるそれぞれ異なる光
   検出部に導く複数の領域を有する回折素子と、複数の光
   検出部を有し、回折素子の各領域を介して各光検出部上
   に集光する上記反射光の光量を検出することにより光発
   生手段からの光の焦点ずれを検出する光検出器とを備え
   ていることを特徴とする光学式情報再生装置。