JPH06111347A - 焦点検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成で、かつ、フォーカス検出感度を
高めることが可能な焦点検出装置を提供する。 【構成】 レーザ光源から発せられた出射光１を、偏光
ビームスプリッタ２、λ／４板３に順次介させた後、対
物レンズ４により集光して光情報記録媒体５の面上に照
射することにより情報の記録等を行うと共に、光情報記
録媒体５からの反射光６を用いて情報の再生やフォーカ
スサーボ等を行う情報記録再生装置において、光情報記
録媒体５からの反射光６が再び対物レンズ４、λ／４板
３を順次介した後、偏光ビームスプリッタ２により分岐
された出射光１の光路とは異なる光路上に、反射光６の
光軸に対して受光面ａ，ｂの分割線７ａを直角方向にず
らした状態で２分割フォーカス受光素子７を配設した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスク原盤露光等
に用いられる焦点検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザ光源から発せられた出射光
を対物レンズにより集光して光情報記録媒体の面上に照
射することにより情報の記録、再生等を行う情報記録再
生装置において、フォーカスエラー信号を検出する方式
としては、非点収差法、ナイフエッジ法等の種々のもの
がある。具体例としては、例えば、特開昭５９−１２７
２３８号公報に「光学式情報記録装置」なるタイトル
で、ビーム偏芯法なるものが記載されている。これは、
レーザ光源から出射された光を対物レンズの光軸に対し
て斜めに入射させて光ディスク面に導き、その光ディス
ク面からの戻り光ビームのずれを検出することにより、
フォーカスエラー信号量を演算処理しようとするもので
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したようなビーム
偏芯法による斜め入射による焦点検出方式では、対物レ
ンズの光軸に対してずれた位置に入射させる必要がある
ため、大きなアパーチャを必要とする他、対物レンズの
収差を傾きビームに対して等価にする必要があり、高価
なものとなってしまう。また、光ディスクの原盤露光を
行う場合、Ｎ．Ａが大きく、アパーチャを大きくする
と、対物レンズ自体が重量物となり、フォーカスサーボ
の制御に支障をきたす。さらに、この場合、入射光径を
小さくしてずらすことも可能であるが、小径にすること
により焦点深度も大きくなり、高精度なフォーカス制御
を行うことができない。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、レーザ光源から発せられた出射光を、偏光ビームス
プリッタ、λ／４板に順次介させた後、対物レンズによ
り集光して光情報記録媒体の面上に照射することにより
情報の記録等を行うと共に、前記光情報記録媒体からの
反射光を用いて情報の再生やフォーカスサーボ等を行う
情報記録再生装置において、前記光情報記録媒体からの
反射光が再び前記対物レンズ、前記λ／４板を順次介し
た後、前記偏光ビームスプリッタにより分岐された前記
出射光の光路とは異なる光路上に、前記反射光の光軸に
対して受光面の分割線を直角方向にずらした状態で２分
割フォーカス受光素子を配設した。

【０００５】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明において、偏光ビームスプリッタにより分岐された
光情報記録媒体からの反射光が２分割フォーカス受光素
子に向かう間の光路中に、その光路の光軸を中心光軸と
する集光レンズを配設した。

【０００６】請求項３記載の発明では、請求項１又は２
記載の発明において、対物レンズと光情報記録媒体との
間の設定最大距離に対応する、偏光ビームスプリッタに
より分岐された光情報記録媒体からの反射光の光路上の
結像位置に２分割フォーカス受光素子を配設した。

【０００７】

【作用】請求項１記載の発明では、光情報記録媒体と対
物レンズとの間の距離に応じて受光面上での光スポット
を同心円の状態で拡大、縮小させることができ、それら
ビームの拡大、縮小に伴うフォーカスエラー信号量の増
加、減少の割合からフォーカス位置を検出することがで
きるため、従来のようにアパーチャの大きな対物レンズ
を用いることなくフォーカス制御を行うことが可能とな
る。

【０００８】請求項２記載の発明では、レンズ焦点距離
を短くすることができるため、検出感度を一段と高める
ことが可能となる。

【０００９】請求項３記載の発明では、２分割フォーカ
ス受光素子へ入射する光の合焦点を含む拡がり方向及び
縮小方向と、対物レンズと光情報記録媒体との間の基板
間距離の移動方向とを対応させることにより、一方向広
がりの光束を実現することができ、これにより焦点検出
方向を誤ることなく、制御範囲を自由に設定することが
可能となる。

【００１０】

【実施例】本発明の第一の実施例を図１〜図６に基づい
て説明する。図１は、情報記録再生装置の一例として、
光ディスク原盤露光装置内の焦点検出装置の構成を示す
ものである。本装置は、図示しないレーザ光源から発せ
られた出射光１が、偏光ビームスプリッタ２、λ／４板
３を順次介した後、対物レンズ４により集光して光情報
記録媒体としての光ディスク原盤５の面上に照射される
ことにより情報の記録等を行うと共に、また、その光デ
ィスク原盤５からの反射光を用いて情報の再生やフォー
カスサーボ等を行うものである。

【００１１】このような装置において、本実施例では、
光ディスク原盤５からの反射光６が再び対物レンズ４、
λ／４板３を順次介した後、偏光ビームスプリッタ２に
より反射された出射光１の光路とは異なる光路上に、２
分割フォーカス受光素子７を配設したものである。この
場合、２分割フォーカス受光素子７は、反射光６の反射
光軸に対して受光面ａ，ｂの分割線７ａを直角方向にず
らした状態で配置されている。このような２分割フォー
カス受光素子７により検出されたフォーカスエラー信号
Ｆｏは、アンプ８を介して、図示しない対物レンズアク
チュエータを駆動し、これにより対物レンズ４のフォー
カスサーボを行う。

【００１２】ここで、反射光６の反射光軸に対して分割
線７ａを直角方向にずらせた状態で２分割フォーカス受
光素子７を配置した理由について述べる。今、図２にお
いて、２分割の受光面ａ，ｂに入射する反射光６の径
は、点線ｐ，ｑで示した十字線の交点を中心にある一定
の範囲（図４（ａ）における収束光が拡散しない範囲）
においては、光ディスク原盤５と対物レンズ４との距離
に応じて同心円の状態で拡大していく。この時、分割線
７ａが点線ｐと同位置であれば、２つの受光面ａ，ｂか
らの出力の差分値（フォーカスエラー信号）は常に０と
なり、対物レンズ４と光ディスク原盤５との間の距離に
関係なく一定である。

【００１３】しかし、分割線７ａを実線ｒの位置にずら
した状態とすると、このずらした状態での受光面ａ，ｂ
からの出力の差分値であるフォーカスエラー信号Ｆｏの
値と、対物レンズ４と光ディスク原盤５との間の距離と
の関係は、図３に示すような波形になる。このような波
形は、図２の受光面積に比例し、分割線７ａの下側の受
光面積の変化度に比べて上側の受光面積の変化度の割合
の方が大きいため、必然的にフォーカスエラー信号Ｆｏ
は上側の大径の方が大きく下側の小径の方が小さくな
り、対物レンズ４と光ディスク原盤５との間の距離によ
って差の違いが出てくる。従って、このようなことか
ら、図３のようなフォーカスエラー信号Ｆｏを利用し
て、対物レンズ４が光ディスク原盤５から離れているの
か又は近づいているのか又は合焦点位置にあるのかを検
出することができる。

【００１４】次に、分割線７ａをずらして配置した２分
割フォーカス受光素子７を用いて、フォーカスエラー信
号Ｆｏを検出する動作原理について述べる。光ディスク
原盤５からの反射光６は、λ／４板３を再び通過するこ
とによりその偏光方向が往復で９０°ずれた状態とな
り、偏光ビームスプリッタ２によって反射される。そし
て、その反射光６は、分割線７ａにより分割された図２
に示すような受光面ａ，ｂをもつ２分割フォーカス受光
素子７に入射する。この時、反射光６は、焦点位置に対
する光ディスク原盤５の離れ方で拡散の仕方が異なり、
図４〜図６に示すように分けられる。すなわち、焦点位
置よりも原盤が離れている場合、平行光の入射では図４
（ａ）に示すような収束光となり、拡散光の入射では図
４（ｂ）に示すような収束光となる。また、合焦点に原
盤がある場合、入射形態にかかわりなく図５（ａ）
（ｂ）に示すような収束光となる。さらに、原盤が焦点
位置よりも近くにある場合は、図６（ａ）（ｂ）に示す
ような拡散光となる。

【００１５】ここでは、分割線７ａが反射光軸と直角方
向にずらして配置してあることにより、２分割フォーカ
ス受光素子７の光軸上に戻る反射光６は全て不均一な光
量となりそれぞれの受光面ａ，ｂで検出される受光量の
差は０とはならず、受光光径の大きさによる差となって
出力される。このように受光量の差分値をフォーカスエ
ラー信号Ｆｏとして検出することによって、その検出さ
れた信号値から図３に示すような関係が得られるため、
対物レンズ４を駆動制御して焦点位置合わせを行うこと
ができる。

【００１６】従って、フォーカス制御は対物レンズ４と
同一光軸を用いて行うため、ビームを偏芯する必要がな
く、２分割フォーカス受光素子７の分割線７ａの位置を
ずらすだけでよくなり、これにより、アパーチャの大き
な対物レンズを用いる必要がなくなり、安価な装置を得
ることができる。また、反射光６は光軸中心軸上で戻る
ため、反射光位置による収差の影響を少なくすることが
できる。２分割フォーカス受光素子７の組付け調整は単
に軸を外すのみでよいため、その組付け調整を容易なも
のとすることができる。さらに、焦点位置の調整は、電
気的に電圧単位で設定が可能となるため、従来のような
光学系の調整が不要となる。

【００１７】次に、本発明の第二の実施例を図７に基づ
いて説明する。前述した図１の構成では、検出されるフ
ォーカスエラー信号Ｆｏに対して受光面ａ，ｂでの光径
の拡がりが緩く、感度的に必ずしも高いものとは言えな
い。そこで、本実施例では、偏光ビームスプリッタ２に
より分岐された光ディスク原盤５からの反射光６が２分
割フォーカス受光素子７に向かう間の光路中に、その光
路の光軸を中心光軸とする集光レンズ９を配設したもの
である。

【００１８】このように集光レンズ９を配設したことに
より、結像される距離を短くとれるため、検出感度を向
上させることができる。また、レンズ焦点距離を変える
ことにより検出感度も変えることができるため、レイア
ウトの自由な設定が可能となる。さらに、集光レンズ９
のレンズ位置は高精度に設定する必要もなく、レンズ通
過光軸に対して反射光６は同軸となるため、２分割フォ
ーカス受光素子７を通過光軸とずらして配置するだけで
よく組付けが容易となる。

【００１９】次に、本発明の第三の実施例について述べ
る。ここでは、前述した２つの実施例（図１，７参照）
において、対物レンズ４と光ディスク原盤５との間の設
定最大距離に対応する、偏光ビームスプリッタ２により
分岐された反射光６の光路上の結像位置に２分割フォー
カス受光素子７を配設したものである。すなわち、２分
割フォーカス受光素子７は、合焦点時を含み一方向への
拡がりとなる位置に配置する。

【００２０】具体的には、対物レンズ４と光ディスク原
盤５との間の距離が短くなるほど結像位置は無限になっ
ていくため、対物レンズ４と光ディスク原盤５との間の
設定最大距離に相当する結像位置に２分割フォーカス受
光素子７を配置する。これにより、フォーカス焦点位置
の検出は、原盤が近くなるにつれて光径が大きくなる一
方向拡がりの光束となるため、焦点検出の方向を誤るよ
うなことをなくすことができる。また、受光面ａ，ｂに
入射する光束が合焦点を含み拡がり方向、縮小方向と、
原盤間距離とが対応しているためどこに設置してもよ
く、これにより、フォーカス制御範囲を自由にとること
ができる他、組付け時の場所の制約を受けるようなこと
を少なくさせることができる。

【００２１】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、レーザ光源から
発せられた出射光を、偏光ビームスプリッタ、λ／４板
に順次介させた後、対物レンズにより集光して光情報記
録媒体の面上に照射することにより情報の記録等を行う
と共に、前記光情報記録媒体からの反射光を用いて情報
の再生やフォーカスサーボ等を行う情報記録再生装置に
おいて、前記光情報記録媒体からの反射光が再び前記対
物レンズ、前記λ／４板を順次介した後、前記偏光ビー
ムスプリッタにより分岐された前記出射光の光路とは異
なる光路上に、前記反射光の光軸に対して受光面の分割
線を直角方向にずらした状態で２分割フォーカス受光素
子を配設したので、光情報記録媒体と対物レンズとの間
の距離に応じて受光面上での光スポットを同心円の状態
で拡大、縮小させ、それらビームの拡大、縮小に伴うフ
ォーカスエラー信号量の増加、減少の割合からフォーカ
ス位置を検出することができ、これにより、従来のよう
なアパーチャの大きな対物レンズを用いることなくフォ
ーカス制御を行うことができ、しかも、安価な装置を得
ることができるものである。

【００２２】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、偏光ビームスプリッタにより分岐された光
情報記録媒体からの反射光が２分割フォーカス受光素子
に向かう間の光路中に、その光路の光軸を中心光軸とす
る集光レンズを配設したので、レンズ焦点距離を短くし
て検出感度を一段と高めることができ、しかも、そのレ
ンズ焦点距離を変えることにより、レイアウトの自由な
設定を行うことができるものである。

【００２３】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の発明において、対物レンズと光情報記録媒体との間
の設定最大距離に対応する、偏光ビームスプリッタによ
り分岐された光情報記録媒体からの反射光の光路上の結
像位置に２分割フォーカス受光素子を配設したので、２
分割フォーカス受光素子へ入射する光の合焦点を含む拡
がり方向及び縮小方向と、対物レンズと光情報記録媒体
との間の基板間距離の移動方向とを対応させ、一方向広
がりの光束を実現することができ、これにより焦点検出
方向を誤ることなく、フォーカス制御範囲を自由に設定
することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例である焦点検出装置を示
す構成図である。

【図２】２分割フォーカス受光素子を示す正面図であ
る。

【図３】フォーカスエラー信号の波形を示す特性図であ
る。

【図４】焦点距離よりも離れた位置に原盤がある時の光
路状態を示す光路図である。

【図５】焦点位置に原盤がある時の光路状態を示す光路
図である。

【図６】焦点距離よりも近い位置に原盤がある時の光路
状態を示す光路図である。

【図７】本発明の第二の実施例である焦点検出装置を示
す構成図である。

【符号の説明】

２ 偏光ビームスプリッタ ３ λ／４板 ４ 対物レンズ ５ 光情報記録媒体 ６ 反射光 ７ ２分割フォーカス受光素子 ７ａ 分割線 ９ 集光レンズ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光源から発せられた出射光を、偏
   光ビームスプリッタ、λ／４板に順次介させた後、対物
   レンズにより集光して光情報記録媒体の面上に照射する
   ことにより情報の記録等を行うと共に、前記光情報記録
   媒体からの反射光を用いて情報の再生やフォーカスサー
   ボ等を行う情報記録再生装置において、前記光情報記録
   媒体からの反射光が再び前記対物レンズ、前記λ／４板
   を順次介した後、前記偏光ビームスプリッタにより分岐
   された前記出射光の光路とは異なる光路上に、前記反射
   光の光軸に対して受光面の分割線を直角方向にずらした
   状態で２分割フォーカス受光素子を配設したことを特徴
   とする焦点検出装置。
2. 【請求項２】 偏光ビームスプリッタにより分岐された
   光情報記録媒体からの反射光が２分割フォーカス受光素
   子に向かう間の光路中に、その光路の光軸を中心光軸と
   する集光レンズを配設したことを特徴とする請求項１記
   載の焦点検出装置。
3. 【請求項３】 対物レンズと光情報記録媒体との間の設
   定最大距離に対応する、偏光ビームスプリッタにより分
   岐された光情報記録媒体からの反射光の光路上の結像位
   置に２分割フォーカス受光素子を配設したことを特徴と
   する請求項１又は２記載の焦点検出装置。