JPH09203610A - フォーカス検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】入手の容易な非分割型ホトダイオードを用い光
ファイバを使うことによって外乱ノイズに強い、小型の
フォーカス検出装置を提供すること。 【解決手段】レーザ光源からの出射光を入射光とし透過
光と反射光に二分岐するビームスプリッタと、反射光を
入射光とし平行光に変換するコリメートレンズと、平行
光を入射光とし光ディスク上へ結像する対物レンズと、
被測定物としての光ディスクから反射して対物レンズ、
コリメートレンズ及びビームスプリッタを再び透過する
透過光を二分岐する光路分岐回路と、二分岐した光ビー
ムの同一光軸上に配置した光ファイバと、各々の光ファ
イバからの光強度に比例した電気信号を出力する非分割
タイプの光検出器とフォーカス誤差信号を出力する比較
器と、光ファイバを保持する保持台とを備え、光ディス
クの面振れ変動を伴ったビームスポット形状変化の検出
と、光−電気信号変換との機能を二本の光ファイバと非
分割タイプの光検出器に個別に行なわせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスクドライ
ブに用いられる光ピックアップ装置の焦点誤差信号を検
出するためのフォーカス検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】次にフォーカス検出装置の従来装置の構
成を図８、図９及び図１０を用いて説明する。図中、２
はビームスプリッタ、３はコリメートレンズ、４は対物
レンズ、５は光ディスク、９は比較器、１１はメイン基
板、１５は半導体レーザ、１６は光検出器、１７は加算
器、１８はフレキシブル基板（以下ＦＰＣという）、１
９は光学部である。

【０００３】次に従来のフォーカス検出装置の動作を説
明する。図８において半導体レーザ１５から出射した光
ビーム１５ａは、ビームスプリッタ２で透過光２ａと反
射光２ｂに二分岐される。ビームスプリッタ２から反射
した反射光２ｂはコリメートレンズ３により平行光に変
換された後、対物レンズ４により光ディスク５上に集束
する。さらに光ディスク５によって反射した反射光５ａ
は再び対物レンズ４、コリメートレンズ３を経てビーム
スプリッタ２に戻り、透過光２ｃ、反射光２ｄに二分岐
される。このうちビームスプリッタ２を透過した透過光
２ｃはコリメートレンズ３の焦点位置ｆｃに配置された
光検出器１６上に集光する。この時、対物レンズ４の焦
点位置ｆｏに配置された光ディスク５が回転時に発生す
る面振れ等により、光軸方向に変動すると光ディスク５
上に現れる集束ビームスポット径が変動し、その結果光
検出器１６上におけるビームスポット径も集束ビームス
ポット径変動に伴い変化する。従って光検出器１６上に
おけるビームスポット径は光ディスク５の面振れ変動に
伴い変化する。

【０００４】例えば光ディスク５上における集束ビーム
スポット径の変動量を±Δω、対物レンズ４の焦点位置
をｆｏ、コリメートレンズ３の焦点位置をｆｃとおく
と、光検出器１６上でのビームスポット径の変化量Δω
x は、 Δωx ＝Δω×ｆｃ／ｆｏ と表される。光検出器１６は、図９、図１０に示したよ
うに、多分割した光検出部１６ａ、１６ｂ、１６ｃを具
備し、これらの光検出部の回路は、ＦＰＣ１８によって
メイン基板１１まで引き出されて結線される。光検出器
１６は各々の分割領域上の光検出部１６ａ、１６ｂ、１
６ｃに結像した光ビームの面積（サイズ）に比例した電
気信号を出力する。加算器１７は光検出器１６の両側の
光検出部１６ａ、１６ｃから出力される電気信号を加算
し、比較器９は加算器１７から出力された加算電気信号
と、光検出器１６の中央の光検出部１６ｂから出力され
た電気信号とを比較増幅することによってフォーカス誤
差信号を得ることができ、この手法は一般的にビームサ
イズ法と呼ばれている。なお光検出器１６は例えば図１
１に示したような同心円状ホトダイオード２０を使用し
てもよく、その際には、中央の光検出部２０ａと周囲の
光検出部２０ｂからの電気信号を比較器９により比較増
幅することでフォーカス誤差信号を得る。

【０００５】

【発明が解決しようとする問題点】ビームサイズ法を用
いたフォーカス検出装置では、ディスクの面振れ変動を
伴うビームサイズの変化を検出する為に光検出部を分割
したホトダイオードで構成する必要がある。しかし一般
に多分割ホトダイオードは形状が複雑な為、製造が困難
であることや、リードフレームパッケージによって構成
されるので外形寸法が大きくなり、光ディスク近傍に配
置すると、どうしても光学部が大型化してしまうという
問題があった。

【０００６】さらに、光検出器を搭載した光学部とメイ
ン基板との数十ｍｍ間をＦＰＣ等の配線材により結線し
なければならず、その際、外乱ノイズの影響を受け易い
といった問題もあった。また、光ディスク近傍に半導体
レーザを配置すると前述と同様な理由により光学部が大
型化してしまうといった問題点があった。この発明は、
上記のような従来例の欠点を改善しようとするものであ
り、その目的は、小型で外乱ノイズに対して強いフォー
カス誤差信号を得ることができるフォーカス検出装置の
提供することにある。

【０００７】

【問題点を解決するための手段】この目的を達成する
為、この発明ではレーザ光源からの出射光を入射光とし
透過光と反射光に二分岐するビームスプリッタと、ビー
ムスプリッタからの反射光を入射光とし平行光に変換す
るコリメートレンズと、コリメートレンズからの平行光
を入射光とし被測定物としての光ディスク上へ結像する
対物レンズと、被測定物としての光ディスクから反射し
て、光学レンズ系としての対物レンズ、コリメートレン
ズ及びビームスプリッタを再び透過する透過光を二分岐
する（第１及び第２の像取出部）光路分岐回路と、光路
分岐回路から二分岐した光ビームの同一光及び第２の軸
上に配置した光ファイバと、メイン基板上に密着配置さ
れ各々の光ファイバからの光強度に比例した電気信号を
出力する非分割タイプの光検出器と光検出器からの電気
信号を比較増幅してフォーカス誤差信号を出力する比較
器と、光ファイバを保持する保持台とを備え、光ディス
クの面振れ変動を伴ったビームスポット形状変化の検出
と、光−電気信号変換との機能を二本の光ファイバと非
分割タイプの光検出器に個別に行なわせるようにしたも
のである。

【０００８】また光路分岐回路として平行四辺形プリズ
ムを配置し、平行四辺形プリズムから二分岐した光ビー
ムを光ファイバに入射させるようにしたものであり、光
路分岐回路として台形プリズムを配置し、台形プリズム
から二分岐した光ビームを光ファイバに入射させるよう
にしたものであり、レーザ光源として半導体レーザを配
置し、半導体レーザからの出射光をビームスプリッタに
入射させるようにしたものであり、レーザ光源として光
ファイバを配置し、光ファイバからの出射光をビームス
プリッタに入射させるようにしたものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】次にこの発明の一実施形態を、図
面を用いて詳細に説明する。図１は、この発明によるフ
ォーカス検出装置の構成図であり、図２は、この発明の
光検出器とその回路を示す概略図であり、図３は、この
発明の光学部とメイン基板までの結線図である。図中の
１はレーザ光源、６は光路分岐回路で、ハーフミラー６
ｃとミラー６ｄとを内部に持つ。７ａ、７ｂは光ファイ
バであり、光路分岐回路６のハーフミラー６ｃとミラー
６ｄから射出された２つの光をぞれぞれ受ける。８ａ、
８ｂは光検出器であり、光ファイバ７ａ、７ｂから出力
される光をそれぞれ受ける。９は比較器であり、光検出
器８ａ、８ｂから出力される信号を比較する。１０は光
ファイバ７ａ、７ｂを載置する保持台、１１はフォーカ
ス検出装置の主たる電子部品を搭載したプリント基板か
らなるメイン基板である。１２はレーザ光源１、ビーム
スプリッタ２、コリメートレンズ３、対物レンズ４、光
路分岐回路６を含む光学部である。なお、従来例と同じ
部分には同じ引出線番号が付与されている。

【００１０】次に第一実施形態の動作を説明する。図１
において、レーザ光源１から出射した光ビーム１ａは、
ビームスプリッタ２で透過光２ａと反射光２ｂに二分岐
される。ビームスプリッタ２で反射された反射光２ｂは
コリメートレンズ３により平行光に変換された後、対物
レンズ４により光ディスク５上に集束する。さらに光デ
ィスク５によって反射した反射光５ａは再び対物レンズ
４、コリメートレンズ３を経てビームスプリッタ２に戻
り、透過光２ｃ、反射光２ｄに二分岐される。このう
ち、ビームスプリッタ２を透過した透過光２ｃはコリメ
ートレンズ３の焦点位置ｆｃが内部に位置するように配
置された光路分岐回路６によって、さらに透過光６ａと
反射光６ｂに二分岐し、透過光６ａと反射光６ｂの同一
光軸上に配置した光ファイバ７ａ、７ｂに入射する。

【００１１】ここで光路分岐回路６の内部にコリメート
レンズ３の焦点位置ｆｃが位置しているので、光ファイ
バ７ａへは、焦点位置ｆｃに結ばれる最小収束ビームス
ポットの前側のビームが入射し、光ファイバ７ｂへは最
小集束ビームスポットの後側のビームが入射することに
なる。対物レンズ４の焦点位置ｆｏに配置された光ディ
スク５が回転時に発生する面振れ等により、光軸方向に
変動すると、光ディスク５上での集束ビームスポット径
が変動し、その結果、光ファイバ７ａ、７ｂ上でのビー
ムスポット径も集束ビームスポット径変動に伴い変化す
る。従って光ファイバ７ａ、７ｂ上でのビームスポット
径は光ディスク５の面振れ変動に伴い変化する。

【００１２】例えば光ディスク５が対物レンズ４の焦点
位置ｆｏに配置している時に二本の光ファイバ７ａ、７
ｂの入射端面上に結像する二つのビームスポット径が等
しくなるように予め光学系を調整すれば、光ディスク５
が面振れ等により焦点位置ｆｏからズレると二本の光フ
ァイバ７ａ、７ｂの入射端面上に結像する二つのビーム
スポット径は、光ディスク５の面振れ等による変化量が
異なると共に、光ファイバ７ａ、７ｂ中に入射するビー
ムの入射角度も変化する。従って、二本の光ファイバ７
ａ、７ｂ中へ入射する光強度も同時に変化することにな
る。光検出器８ａ、８ｂは非分割タイプのホトダイオー
ドを使用し、メイン基板１１上に密着して配置され、光
ファイバ７ａ、７ｂの光強度に比例した電気信号を出力
する。比較器９は、光検出器８ａと８ｂからの電気信号
とを比較増幅することによってフォーカス誤差信号を得
ることができる。

【００１３】次に、この発明による第二の実施態様の構
成を図４に示す。図４に示す第二の実施形態では、光路
分岐回路１３が平行四辺形プリズムで構成されている。
そして、他は第一の実施態様と同じである。即ち図４は
光路分岐回路１３として平行四辺形プリズムを使用する
ものであり、平行四辺形プリズムによって二分岐した光
ビームを光ファイバ７ａ、７ｂに入射させて使用する。

【００１４】次に、この発明による第三の実施形態の構
成を図５に示す。図５に示す第三の実施形態では、光路
分岐回路１４が台形プリズムで構成されている。そし
て、他は第一の実施形態と同じである。即ち図５は光路
分岐回路１４として台形プリズム１４を使用するもので
あり、台形プリズムによって二分岐した光ビームを光フ
ァイバ７ａ、７ｂに入射させて使用する。

【００１５】次に、この発明による第四の実施形態の構
成を図６に示す。図６に示す第四の実施形態では、光源
として半導体レーザ１５を使用する。そして、他は第一
の実施形態と同じである。即ち図６はレーザ光源として
半導体レーザ１５を使用するものであり、半導体レーザ
からの出射光をビームスプリッタ２に入射させて使用す
る。

【００１６】次に、この発明による第五の実施形態の構
成を図７に示す。図７に示す第五の実施形態では、光学
部１２の遥か遠くに配置されたレーザ光源から発せられ
たコヒーレント光が光ファイバ７ｃにより光学部１２に
送られ、ビームスプリッタ２の近くに配置されたその先
端から発せられたは該ビームスプリッタに入射される。
そして、他は第一の実施形態と同じである。なお光ファ
イバ７ｃとしてはコア径が数μｍ程度の短波長用シング
ルモードファイバ等を使用し、反対側の端面よりレーザ
光を入射して使用する。

【００１７】

【発明の効果】この発明によれば、従来、光検出と光−
電気信号を一つの素子で行っていたものを二本の光ファ
イバと非分割タイプのホトダイオードを使用し、光ファ
イバ固有のコア径、及びＮ、Ａ等によりビームスポット
形状の変化を検出させると共に、メイン基板に密着配置
した非分割タイプのホトダイオードによって光−電気信
号変換を行なわせるので、光学部が小型で、且つ外乱ノ
イズに強いフォーカス検出が可能となる。例えば、従来
のフォーカス検出装置に備えられた光学部の外形がリー
ドフレームパッケージタイプの光検出器の外形によって
制限される。本発明に係るフォーカス検出装置の光学部
の外形が二本の光ファイバと光路分岐回路の外形によっ
て制限されていたとすると、本発明における光学部全体
の大きさとして、従来のものと比較して約１／３まで光
学部を小型することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるフォーカス検出装置の実施例の
構成図である。

【図２】この発明の光検出器とその回路を示す概略図で
ある。

【図３】この発明の光学部とメイン基板までの結線図で
ある。

【図４】この発明による第二の実施例の構成図である。

【図５】この発明による第三の実施例の構成図である。

【図６】この発明による第四の実施例の構成図である。

【図７】この発明による第五の実施例の構成図である。

【図８】従来技術によるフォーカス検出装置の一実施例
の構成図である。

【図９】従来技術の光検出器とその回路を示す概略図で
ある。

【図１０】従来技術の光学部とメイン基板までの結線図
である。

【図１１】同心円上ホトダイオードとその回路を示す概
略図である。

【符号の説明】

１ ・・・・・レーザ光源 ２ ・・・・・ビームスプリッタ ３ ・・・・・コリメートレンズ ４ ・・・・・対物レンズ ５ ・・・・・光ディスク ６ ・・・・・光路分岐回路 ７ａ、ｂ、ｃ・・光ファイバ ８ａ、ｂ・・・・光検出器 ９ ・・・・・比較器 １０ ・・・・・保持台 １１ ・・・・・メイン基板 １２ ・・・・・光学部 １３ ・・・・・平行四辺形プリズム １４ ・・・・・台形プリズム １５ ・・・・・半導体レーザ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 茅野 寿徳 静岡県磐田郡浅羽町浅名1743−１ ミネベ ア株式会社開発技術センタ−内 (72)発明者 土屋 力朗 静岡県磐田郡浅羽町浅名1743−１ ミネベ ア株式会社開発技術センタ−内 (72)発明者 杉浦 寛俊 静岡県磐田郡浅羽町浅名1743−１ ミネベ ア株式会社開発技術センタ−内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】位置の検知を行う被測定物表面に表出させ
   た光スポットの反射像の大きさを測定して該被測定部の
   位置を検知するフォーカス検出装置において、 前記被測定物表面に表出させた光スポットの反射像を焦
   点位置で結像させる光学レンズ系と、 前記光学レンズ系の焦点位置よりも被測定物表面側にお
   いて反射像を取り出す第１の像取出部と、 前記光学レンズ系の焦点位置よりも被測定物表面側から
   見て遠い位置において反射像を取り出す第２の像取出部
   と、 前記第１の像取出部に一方の先端が接近して配置され第
   １の像取出部から取り出された像を他方端から発する第
   １の光ファイバと、 前記第２の像取出部に一方の先端が接近して配置され第
   ２の像取出部から取り出された像を他方端から発する第
   ２の光ファイバと、 前記第１の光ファイバの他方端に位置しこれから出力さ
   れる光を検知する第１の光検出部と、 前記第２の光ファイバの他方端に位置しこれから出力さ
   れる光を検知する第２の光検出部と、 前記第１と第２の光検出部からの出力を比較して差を出
   力する比較部と、を具備してなるフォーカス検出装置。
2. 【請求項２】前記被測定物表面に光スポットの反射像を
   表出させる光学系は、光源をレーザ光源とし、前記光ス
   ポットの反射像を焦点位置で結像させる光学レンズ系と
   該光学系の光路の途中に挿入されたビームスプリッタに
   よりレーザ光源から発した光を被測定物の表面に光スポ
   ットとして発生させることを特徴とする請求項１に記載
   のフォーカス検出装置。
3. 【請求項３】前記レーザ光源は半導体レーザであること
   を特徴とする請求項２に記載のフォーカス検出装置。
4. 【請求項４】前記レーザ光源は光ファイバーにより導か
   れたレーザー光源であることを特徴とする請求項２に記
   載のフォーカス検出装置。
5. 【請求項５】位置の検知を行う被測定物表面に表出させ
   た光スポットの反射像の大きさを測定して該被測定部の
   位置を検知するフォーカス検出装置において、 レーザ光源からの出射光を入射光とし透過光と反射光に
   二分岐するビームスプリッタと、 ビームスプリッタからの反射光を入射光とし平行光に変
   換するコリメートレンズと、 コリメートレンズからの平行光を入射光とし被測定物と
   しての光ディスク上へ結像する対物レンズと、 光ディスクから反射して対物レンズ、コリメートレンズ
   及びビームスプリッタを再び透過する透過光２ｃを二分
   岐する光路分岐回路６と、光路分岐回路６から二分岐し
   た光ビームの同一光軸上に配置した光ファイバ７と、 メイン基板上に密着配置され各々の光ファイバからの光
   強度に比例した電気信号を出力する非分割タイプの光検
   出器と光検出器からの電気信号を比較増幅してフォーカ
   ス誤差信号を出力する比較器と、 光ファイバを保持する保持台と、を備えてなるフォーカ
   ス検出装置。
6. 【請求項６】光路分岐回路として平行四辺形プリズムを
   配置し、平行四辺形プリズムから二分岐した光ビームを
   光ファイバに入射させることを特徴とする請求項５に記
   載のフォーカス検出装置。
7. 【請求項７】光路分岐回路として台形プリズムを配置
   し、台形プリズムから二分岐した光ビームを光ファイバ
   に入射させることを特徴とする請求項５に記載のフォー
   カス検出装置。