JPS58200436A - 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】 本発明は、例えば記°録媒体上に螺施状あるいは同心円
状に記録され九情報トラックに、対物レンズによ）読み
取多用党スポットを焦束して情報音読み取る装置におい
て、対物レンズの記録媒体に対する合焦状ｌＩｌ會検出
する臨界角方式の合焦検出装置に−するものである。

上述し、た情報読み取シ装置は従来より既知であｐ、情
報トラック含有する記録媒体には、例えばビデオディス
クと呼ばれているものがある。このビデオディスクには
情報トラックに符号化され九ビデオ傷号や音声信号が、
光学的透過特性、反射特性、位相特性などの光学的情報
として記録されている。ビデオディスクに記録された情
報は、これを＾連で一転させなからレーデｙｔｉｓから
放射されるレーデｊｔＶｒ対物しンズ會経て情報トラッ
ク上に集束させ、情報トラックによって変調された透過
Ｘｔたけ反射光を検出して読み職っている。このよう力
記録媒体の特長の一つは、情報の記銀書度が非常に高い
ことであり、そのため各情報トラックの幅が極めて狭い
と共に、順次の情報トラック間隔も非常に狭くなってい
る。このように輻もピッチも狭い情報トラックから元の
情報を正確に続取るためには、対物レンズをビデオディ
スク面に対して常に合焦状態となるようにして、ディス
ク面上での元スポットの径を常に最小とする必要がある
。このためかかる光学的読み取り装置においては、対物
レンズのディスク面に対する焦点はずれを検出し、この
焦点はずれ信号に基いて対物レンズをその光軸方向に変
位させるフォーカッレンズ制御が行なわれている。

１８１図は従来の光学的読み＊ｂ装置等における臨界角
方式の焦点検出装置の一例の構成を示す線図である。レ
ーザ光源１から放射され九九（紙面内に直線偏光してい
る）はコリメートレンズ８によって平行光とされ、第１
のプリズム８、ｌ／４波長板４および対物レンズ５を経
て情報トラックを含むディスク６上に集束される。この
光束は凹凸のビット形状を持つ情報トラックにより反射
され、再び対物レンズ５、】／４波長板４および第１の
プリズム８を経て偏向膜フを有する第２のプリズム８に
入射する。すなわち、第１のプリズム８に入射する反射
光は１／４波長板４の作用によシ紙面に対しＩｉｉ直方
同方向光されているから、この光は偏光膜５を通り第８
のプリズム８を経て臨界角プリズム９に入射し、その反
射面］　０　、１０’によ）反射される光束を検出器１
１で受光する。反射面１０．１０’ｄ合焦状態での入射
光線（平行光束）に対してはは臨界角となるように設定
する。このようにすれば、合焦状態では第８のブリズ°
ムＳを経て臨界角プリズム９に入射した全光線は反射面
１０．１０’で全反射され（実際には反射面の状態が光
音てはないので幾分の光が透過する。）、ディスク６が
合焦状−からａ方向にずれると臨界角プリズム９に入射
する光束は当該臨界角プリズム９０反射向１０．１０’
に対して外側に開く方向の傾き成分を持つ光線束となる
。ま九ディスク６が合焦状態からｂ方向にずれると、反
射面１０．１０’の入射光線は内側に集束する方向の傾
き成分を持つ光線束となる。すなわち、ディスク６が合
焦状態からずれると、臨界角プリズム９０反射面１０゜
１０′への入射光線は光軸上の中心光線（一点鎖線）を
除いて臨界角の前後で連続的に変化する。したがって、
ディスク６がａおよびｂ方向に１位して合焦状態からず
れると、反射１ｉ１１０，１０’での反射強度が臨界角
近傍では僅かな入射角の変化で急激に変化し、反射面１
０　、１０’に入射する光束の中心光線管含む紙面に対
し喬直な面を境として反射強度に明暗を生じ、焦点の移
動方向に応じてその明暗の状態がそれぞれ逆になる。こ
れに対し、合焦状態で社、一様に全反射されるから、こ
のような明暗は現われない。光検出＠１１は、このよう
な反射向１０．１０’からの反射光の光量分布の変化を
検出するもので、中心光線（光軸）を墳に二分割し九二
つの受光領域】１ム、１１Ｂｔもって構成されている。

い壕、ディスク６がａ方向に変位したときは、臨界角プ
リズム９の反射面１０　、　］　０’に入射する光のう
ち中心光線より図において下側の光束Ｃは、一番外側の
入射光線を１１頭としてすべての入射光線の入射角は臨
界角よりも小さくなる。したがって、この部分で社透過
党が存在し、この透過した分だけ、一番外側の反射光線
から中心光線までを含む反射光線束の強度は弱められる
。一方、臨界角プリズム９の反射面１０．１０’に入射
する光のうち、中心光線より図において上側の光束Ｃ′
は、一番外側の入射光線ｔ−銀頭としてすべての入射光
線の入射角は臨界角よシも大きくなる。したがって、こ
の部分では透過光が存在せず、入射した全ての光線が、
一番外側の反射光線から中心Ｊｊｔ、線までｔ含む光束
に含まれて反射する。したがってこの場合には、光検出
＠１１上での光量分布は、受光領域】１ムが暗くなり、
受光領域１１Ｂは明るいま壕変化しない。

これに対し、ディスク６がｂ方向に変位したときは、臨
界角プリズム９０反射面１０　、１０’への入射光線の
゛傾きの関係が上述したａ方向の場合と逆になり、した
がって光検出９１１１の領域１１ム。

１１Ｂの明暗の関係が逆になり、受光領域１”１ムは明
るいｔま変化しないが受光領域１１Ｂは暗くなる。

なお、合焦状態では光検出＠１１の受光領域１１ム、１
１Ｂへの入射光量はそれぞれ勢しくなる。

したがって、各受光領域１１ム、ＩＩＢの出力の差音差
動増幅器１８で検出することにより、そのｌおよび極性
からずれの量および方向を表わす焦点Ｉ＠差信号を得る
仁とができ、この信号に基いて対物レンズ５を光軸方向
に移動制御するフオーカツレンズ制御を行なうことがで
きるとと４Ｋ、受光領域】ｌム、ＩＩＢの出力の和を加
算ｅｘｅで検出することによりディスク６に記録された
情報信号を検出することがで！鼠。しかも合焦状態では
反射面１０．１０’での透過成分が殆んどないから、ｉ
ｔの損失が極めて少ないとともに、合焦から外れた場合
には、中心光線を境にいずれか一方の儒の光束が全反射
され、他方の側の光束の反射強直がＷ端に減少するから
受光領域１１ム、ＩＩＢにおける光１ｍが着しくなる。

したがって、十分上１ｊｌＫ焦点検出管行なうことがで
きる。

上述の如き構成の焦点検出装置において、臨界角プリズ
ム９の反射７１１０．１０’への入射光の入射角を１−
界角もしくはそれよりも少し小さい角阪に設定する方法
は、従来、ｗＩ２のプリズム８と臨界角プリズム９との
間に、臨界角プリズム８を矢印で示した方向に１転させ
得る連結機構を設け、−界角プリズム９への入射′ｙｔ
、′ｇｒ例えば臨界角に設定した俵、両者を締結して固
定していた。

すなわち、従求の臨界角方式による焦点検出装置におい
ては、臨界プリズム９に対する入射光束の入射角會設足
する九めに、その臨界角プリズム９會第３のプリズムに
剌し一転させたうえ、両者管締結（６）定させる機構が
必蚤であるばかりではなく、その機構は比較的大きく、
かつ複雑でＴｏｎ。

その一定精度も経時的に、１ｌｊｊｋ変化勢によｐ狂い
が生ずる勢の欠点があった。特に第１のプリズムと第２
のプリズムを一体化シたものにおいては、重量も重くか
つ大形となる等の理由によ）経時変化が大きくなり勝ち
であり、固定も不完全となる勢の問題があった。

本発明の目的は、上述の如き欠点を解決する丸めに、臨
界角プリズムの反射面に対する入射角の設定管臨界角プ
リズムよりも十分小形な光源側で行なうようにした焦点
検出装置ｔｖ＆供しようとするものである。

本発明の焦点検出装置は、光源と、このＸ＊からの光を
被照射物体に集束照射する対物レンズと、前記光源から
の元を前記対物レンズに導くとともに前記被照射物体に
より反射し前記対物レンズを通って戻ってきた反射光を
前記′ｙｔ、源以外の方向に導く光分割素子と、この光
分割素子によ〕前記光源以外の方向に分離された反射光
束の中心光線に対して反射面を臨界角もしくはそれよｐ
もや中太き目に設定した臨界角プリズムと、仁の臨界角
プリズムの前記反射面で反射され九反射光の光量変化を
検出して前記対物レンズの前記被照射物体に対する焦点
誤差信号を出力する光検出器と１具える焦点検出装置に
おいて、前記光分割素子と前記臨界角プリズム１少なく
とも一体化し、その臨界角プリズムの反射面に入射する
前記被照射物体からの反射光束の中心光線の入射角を、
前記光源からの被照射物体への照射光束の元軸を駒葺す
ることによって設定するととを特徴とするものである。

すなわち、本発明は、第１図で説明し九従来構成の焦点
検出装置において、臨界角プリズム９に比１して、極め
て小形であるｙｔｌｊｌ、たとえばレーザダ１オード會
コリメートレンズ８の焦点面で位置１変えると、そのコ
リメートレンズ２から出る平打光束は、光軸１傾けたと
同様に平行光束を維持した状態′！：傾きを生ずること
に着目してなされたものであって、この原理により臨界
角プ、リズム９の反射向１０．１０’へのディスク６か
らの反射光束の入射角管、臨界角プリズム９ｔ−第８の
プリズム７に対し一転させることなく、その両者ｔｍ着
した状態で臨界角もしくはそれよりも中や太き目に般足
するようにしたものである。

第２図は、本発明の実施例の構成の一例管示す線図的概
略図であって、第１図と同一要素は同一符号をもって示
しである。

同図において、光源ｌたとえばレーザダイオードは、そ
の光軸０に山交する平面内で可動させて固定しうるよう
に構成した可動固定手段１４管具えている。まえ、第２
のプリズム８と臨界角プリズム９とは一体に形成してあ
り、両者間は任意の手段により完全に［ｉ！ｊ冗された
形状と麦っている。

このような構成において、臨界角プリズム９への入射光
束の入射角は、さきに記述したようにレーザダイオード
ｌを前記可動固定機構］４によってコリメートレンズ２
０光軸０罠直交する平面内で移動させ、臨界角もしくは
それよルもやや太き目に設定したうえで、その可動固定
手段１４により固定する。すなわち、レーザ１′１１ダ
イオードｌｔ−光軸ｏ６ｃ直交する平向内で移動させる
ことによｐ、コリメートレンズ２−からの平行光束は、
第８１！ｇｌに破線で示したように平行を維持したまま
傾！【生ずる。この光束が第１のプリズム８、Ｖ４波長
板および対物レンズｉ會経てディスク６を照射し、その
反射光束が再び対物レンズ５、第１のプリズム８、偏光
膜フ會経て、第２のプリズム８を介し臨界角プリズム９
に入射する。この場合、その臨界角プリズム９に入射す
る入射光束は、対物レンズｂがデ１スク６に対し合焦状
態であれば、平行光束である。従って、この平行光束状
態にである臨界角プリズム９への入射光束の入射角が、
その臨界角プリズム９の反射ｉｉｉ　１０　、　］　０
’に対し臨界角もしくはそれよ）もやや大自目の角度と
なるように、前記レーザダイオードの位置を調整し固定
すればよい。このように構成することによって、第１図
に示し九従来のものと同様にディスク６が合焦状−では
、臨界角プリズムに入射する全光線が反射向１０．１０
’で全反射され、差動増ＩＩ＆器１３から得られる焦点
１Ｍ差信号は零となシ、また、デ５、、′１；。

イスクロが合焦状態からａ方向またはｂ方向にずれると
、前記焦点ｗＡ塾傷信号互に逆極性となって用力するこ
とは、第１図で脱明し九とおｐである。

第８図および第４図は、第３図において臨界角プリズム
９の反射面１０，１．０’に入射する被照射物体、たと
えばディスク６からの反射光束の入射角を設定するため
に、ディスクを照射する照射光束の光軸を調整する具体
的な手段管それぞれ示したものである。

すなわち、第１図は、コリメートレンズ２を固？したま
ま、その光軸０と直交する平面内でｊｔｍたとえばレー
ザダイオード１′ｆ移動させ、もって平行光束を維持し
たままその傾きを変えるようにし九ものである。その可
動固定手段１４（第２図参照）としては、たとえばレー
ザダイオード１の同市用ビス挿通孔をやや太き目に形成
して、同一平面内でそのレーザダイオード１ｆ本体に移
動可能に取り付け、この状態で合焦状ｌＩＫおけるディ
スク６からの反射光束の臨界角プリズムの反射面への入
射角を設定し死後、接着剤等によシ本体とレーザダイオ
ード間ｔｗ着固定するようにしたものである。

また、＠４図のものは、レーザダイオードｌとコリメー
トレンズｓｔ一体形成し、両者を一体に適当樫手段によ
り回動させて固定し得るように構成し、これＫよｐ光軸
０をたとえば。′の方向に調整するととＫよって臨界角
プリズムの反射面への入射角を設定した後、固定するよ
うにし友ものである。

以上詳記し喪ように本発明の焦点検出装置は、臨界角プ
リズムと、この臨界角プリズムに被照射物体から反射光
束を導くための第３のプリズムを一体化し、その第３の
プリズムにより導かれる臨界角プリズムへの入射光束の
当蚊臨界角プリズムの反射面への入射角を、前記被照射
物体への光源からの照射光束の光軸を調整することによ
って設定するよう圧したものであるから、従来この種の
焦点検出装置において用いられていえ第３プリズムに対
する臨界角プリズムの回転締結機構は一切不費となる。

従って本発明によれば、構造が簡素化され小形軽量化が
可能となるばかりではなく、党源匈で臨界角プリズムの
反射面への入射光束の入射角を設定するので、その入射
角の設定のえめの調整が比較的に容易′″ｃＴｏる。ま
た、臨界角プリズムとディスクからの反射光束をその臨
界角プリズムに導くための第２のプリズムは、完全に一
体化した構成となっているので、臨界角プリズムに入射
するディスクからの反射光束の入射角の静時的あるいは
環境質・化に伴う狂いが軽減される等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の臨界角方式による焦点検出装置の一例
の構成を示す線図、 第２図は、本発明の実施例の一例の構成を概念的に示す
線図、 第８図および第４図は、それぞれ異々る光源可動同市手
段の説明図である。 １・・・レーザ光源、２・・・コリメートレンズ、８・
・・第１のプリズム、４・・・１／４波長板、５・・・
対物レンオ、６０９．、イ、、２１９１０．偏見・：、
膜、８．＄ｍｔ）ッ。 ズム、９・・・臨界角プリズム、１０．１０’・・・反
射面、】】・・・光検出器、１１ム、１１Ｂ・・・光検
出器の受光領埴、】２・・・差動増幅器、１８・・・加
算器、１４・・・Ｖ軒出願人　オリンパス光学工業株式
会社第３図 第４図 手続補正書 昭和５８年１月２１日 １、　Ｊｆ件の表示 昭和「く７作詩　許　願第８３２２８　　号２、光明の
名称 焦点検出装置 ：（、補正をする者 中イ′Ｉ゛の関係　特許出願人 （１１；ｉ７）　　オリンパス光学丁業株式会社■、明
細書第１頁第８行〜第２頁１１！４行中の特許請求の範
囲を次の通り訂正する。 ［２、特許請求の範囲 Ｌ５’ｅ源と、この光源がらの光を被照射物体に集東照
射する対物レンズと、前記光源からの光を前記対惣レン
ズに導くとともに前記被照射物体により反射し前記対り
前記光源以外の方向に分離された反射になるように設定
した臨界角プリズムと、この臨界角プリズムの前記反射
面で反射された反射光の装置変化【検出して前記対物レ
ンズの前記被照射物体に対する焦点誤差信号・を出力す
る光検出器とを具える焦点検出装置において、 前記光分割素子と前記臨界角プリズム を少なくとも一体化し、その臨界角１リズムの反射向に
入射する前記被照射物体からの反射光束の中心光線の入
射角を、前記光源からの被照射物体への照射光栄の光軸
を＃櫨することによって設定することを特許とする焦点
検出装置。」 ２、同第８頁第１８行〜１９行中の「紙面内に」を「紙
面と垂直面内に」と訂正する。 ８、同第４頁第７行〜８行中の「紙面に対し垂直方向に
」を「紙面内に」と、また、第１１行〜１８行中の［反
射面１０　、１０’は・・・に対して」とあるのを「そ
の臨界角プリズム９は、その反射向１０　、１０’に入
射する前記ディスク６からの合焦時における反射光束（
平行光栄）の入射角が」と、それぞれ訂正する。 鳴、同第８頁第１８行中の「従来」を「従来」に、第１
４行中の「臨界プリズム９」を「臨界角プリズム９」と
、第１６行中の「＠２の１リズム」を「第２の７１Ｊズ
ム８」とそれぞれ訂正する。 ５、同第９頁第１６行〜１８行中の「反射光束の中心光
線に対して・・・・・・・・・やや太き目に」とあるの
を「反射光束の中心光線の反射面に対する入射角が臨界
角もしくはそれよりもやや小さ目になるように」と訂正
する。 ６、同＠１ｏｇ第１９行中の「ズム７に対し」を「ズム
８に対し従来のもののように」と、また、第２０行中の
「太き」を「小さ」とそれぞれ訂正する。 ７、同＠１１１Ｒ第１１行中の「臨界角プリズム９へσ
Ｊ」を［臨界角プリズム９０反射面１０．１０’への」
と、また第１６行中の［ｆ４動させ、・・曲・・・人き
目」を［移動させることにより光軸の傾きを変化させて
＃整し、合焦状轢においてその入射角が臨界角もしくは
それよりもやや小さ目となるよう」と、それぞれ訂正す
る。 ８同第１ｇｊｉｊ第１行中の「１／、波長板」を［１／
６波Ｍ＆４ｊと、第１１行中の「大き目」を「小さ目」
と、第１６行中の「臨界角プリズム」を「臨界角プリズ
ム９」とそれぞれ訂正する。 ９同Ｍ１８貞第７行中の「第１図」を「第８図」と、′
１ｓ１６行〜ｌ）行中の「臨界角プリズムの反射面への
入射角を」を「臨界プリズム９の反射向１０　、　Ｉ　
Ｏ’への入射角を臨界角またはそれよりもやや小さ目に
」とそれぞれ訂正する。 ｌＯ同ｍｘｉ＊Ｍ＋−ｆｆ　〜５行中（ＩＪ　ｒｌｌｌ
Ｆ角ｙ　ＩＪ　ｘムの反射向への入射角を」′ｆ［臨界
角プリズム９の反射１１１０１０．１０’へのディスク
６からの反射光束の入射角を、第８図により説明した実
施例の場合と同様に」と、また第９行中の「＠２のプリ
ズム」を［光分割素子たとえば第２のプリズムＪとそれ
ぞれ訂正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　光源と、この光源からの光を被照射物体に集束照射
   する対物レンズと、前記光源からの党を前記対物レンズ
   に導くと・ともに前記被照射物体により反射し前記対物
   レンズを過って戻ってきた反射光を前記光源以外の方向
   に導く光分割素子と、この光分割素子によ〕前記光源以
   外の方向に分離された反射光束の中心光線に対して反射
   面を臨界角もしくはそれよりもやや太き目に設定した臨
   界角プリズムと、この臨界角プリズムの前記反射面で反
   射された反射光の光１変化管検出して前記対物レンズの
   前記被照射物体に対する焦点誤差信号を出力する光検出
   器とを具える焦点検出装置において、 前記光分割素子と前記臨界角プリズムを少なくとも一体
   化し、その臨界角プリズムの反射面に入射する前記被照
   射物体からの反射光束の中心光線の入射角を、前記光源
   からの被照射物体への照射光束の光軸を調整することに
   よって設定することを特徴とする焦点検出装置。