JPS5829152A - 光学的記録再生装置における焦点誤差検出装置 - 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】 本発明は光学的情報記録再生装置において、情報記録媒
体に光束を絞って照射するための集束レンズの焦点位置
と媒体表面との位置ずれ即ち焦点誤差を検出する装置に
関する感光性の媒体に対し光束を小さなスポットに絞っ
て照射することにより情報を記録し、記録による媒体の
光反射率の変化を再生用光束を媒体に照射した際の反射
光量で検出し情報を再生する光学的情報記録再生装置に
おいては情報記銀１！Ｆ度を大きくするために媒体表面
での光スポツト径を一毫るべく小さくすることが望まれ
る＠また媒体の感度は媒体単位爾積当プの光量で決まる
から光スポットを小さく絞ることにより少ない光量で記
録が行なえるととにつながる・光学的情報記録再生装置
においては光束を小さなスポラ）Ｋ絞るために顕微鏡対
物レンズ等の光集束レンズが使用される。このようなレ
ンズ祉その焦点位置においては極めて小さな光スポット
が形成され得るがレンズの焦点深度が浅く媒体あるいは
対物レンズのごくわずかの位置ずれによって媒体面の元
スポット径が大きくな９てしまい高密度の情報の記録再
往に適さない状１１になってしまう＠このような状態を
避ける丸め光情報記録再生装置Ｋｊ？いては集束レンズ
の焦点位置と媒体表面位置との位置ずれ即ち焦点誤差を
検出し、誤差を修正するように集束レンズ位置を動かす
焦点制御が行なわれる。

との焦点制御を行なうための焦点誤差検出方法としては
媒体によりて反射され集束レンズを通りて戻りでくる戻
参光束を利用するものが一般的であり、いくつかの方法
が提案されているが、それらの方法の多くは戻り光をレ
ンズによりて集束結像させ、結像点付近和光検出ｌｉ）
を配置するいわゆるニアフィールド検出法である。この
ニアフィールド検出法は光検出器が小さくでき、かつ通
常の光学部品によシ比較的答易に構成できるが、結像さ
れた小さな光スポットと光検出器の位置を正確に合わせ
るための調整が国難であり、かつ戻や光を結像させるた
めに光路を長くしなくてはならない等の欠点がある。

一方、光スポットの媒体表面上横方向の位置ずれ（トラ
ックずれ）を検出するために媒体に溝を形成し集束レン
ズを通った戻り光の回折によるパターン変化を検出する
方法が考えられており、このためＫは光検出器を集束レ
ンズのファーフィールド即ち集束レンズを通りた戻り光
が集束せず概ね平行に、ｉｌｌんでいる場ＷｒＫ配置す
ることが好ましい。このとき結像的付近に検出器を配置
する焦点誤差検出方法を使おうとすると光検出器をそれ
ぞれ別Ｏ１ａ所に配置しなくてはならず、焦点誤差検出
、トラックずれ検出−のために２つの検出用光路が必要
な複雑な光学系となってしまうという欠点があ−）え。

本発明の目的はかかる欠点を除き集束レンズの戻り光の
ファーフィールドに配置された光検出ＩＮＫよ）焦点誤
差信号が得られる焦点誤差検出装置を提供するととにあ
る。

本発−の装置によれば戻り光を結像させるためのレンズ
及び結像のための長い光路が不要とな９戻シ光束の径が
大＊１ファーフィールドに光検出器を配置することによ
り光検出器の位置Ｏ１ｌ葺が容品となる・更にトラック
ずれを検出するための光検出器と焦点誤差を検出するた
めの光検出器とを同じ場所に配置あるいは共通化すると
とが可能となるため戻シ光検出の光学系が簡素化される
０以下に図面を参照して本発明につを詳しく説明する。

第１ＩＩは本発明の焦点誤差検出装置の一実施例を示す
図である。半導体レーザ１０より発光されるレーザ光は
コリメートレンズ１１により平行に進む光（コリメー）
光）Ｋ直される０半導体レーザ１０が発光するレーず光
は一般に直線偏光をしてお）偏光ビームスプリフタ１２
を直進通過する。偏光ビームスプリッタ１２を通過した
光は六波長板１３により円偏光に変えられ集束レンズ１
４にようて赦られて光情報銀記媒体１５上に小さな光ス
ポットを形成する・媒体１５ｔｌ汚れ、酸化等をさける
ため透明なカバー又は保Ｓ膜１６におおわれている。

媒体１５によりて反射された光は再び集束レンズ１４を
過りて戻り４波長板を再び通過して直線偏光に直される
。この戻シ光の偏光の角度は半導体レーザ１０かも発光
される光とは９０ｆずれてシり偏光ビームスプリッタ１
２を直進通過することができず光路を直角に曲げられる
。この偏光ビームスプリッタ１２及び４波長板１３の働
きＫより媒体からの戻夛先は半導体レーザ１０から媒体
１６に向う光と分離される・ 偏光ビームスプリッタ１２を出た戻り光は球面状に形成
されたｈ波長板１７ｍおよび１７ｂ　Ｋ入射する。

老波長板１７ａ　ｔ２偏光ビームスプリッタ１２に向り
てへこんでおり（これ童仮に負の曲率と言う）に波長板
１７ｂｔｊ偏光ビームスプリツタ１２に向ってふくらん
でいる。（これ會仮に正の曲率という）イ波長板１７１
および１７ｂはそれぞれ偏光ビームスプリッタに向りて
へこみあるいはふくらんでおれば同様の効果が発生し、
従りて形状は球面に限らず例えば円筒状あるいは円錐状
でありても良い。に波長板１７ｍおよび１７ｂは戻り光
の中心軸を含む平面によりて分割さ九てお９、それぞれ
の球面の底および頂上を光束の中心が通るように配置さ
れる◇２波長板１７１および１７ｂは偏光ビームスプリ
ッタ１２から出てくる直線偏光した戻り光が垂直に入射
し九場合その偏光角を弱度回転させる。号波長板１７ｍ
および１７ｂ　Ｋよりて簀光角を９０度回転させる九め
Ｖｃｔ；を偏光ビームスプリッタ−２を出た戻り光は直
線偏光していることが必要である。本例の戻り光分離の
方式では戻シ光は直線偏光しているが他の分離方式の採
用あるいは光記碌再生上の必要から戻９光が直線偏光で
なく例えば円偏光をしている場合は８波長板２１等を挿
入して偏光を直線偏光に直す。

人波長板１７ａおよび１７ｂは垂直に入射する直線偏光
した光の偏光角ｔ−９０度回転させるが、その原理は異
方性を有する結晶内で常光光線の速度と異常光光ＩＩＯ
速度とが異なるととに基づいており光が垂直に入射し九
とき４波長板を出た常光と異常光の位相度が４波長板に
入射する前とは１８０度（即ち号波長分）ずれるような
厚さに作られている。

従りて光線が斜めに入射した場合は光線がに波長板１７
ｍおよび１７ｂを通過する距離が長くなり常光と異常光
との位相差のずれは１８０度（号波長分）からずれると
とになる。８波長板内の異常光の速度は方向によって異
なり光が斜めに入射した場合色 は常光りの速度差は小さくなるため斜め入射によってに
波長板を通過する距離の伸びた分がそのまま常光と異常
光の位相差のずれになるわけではないが、中はり斜め入
射によって常光と異常光の位相差のずれは大きぐなる。

従９てに波長板１７ａ１および１７ｂ　Ｋ光が斜めに入
射した場合は光波長板１７ｍおよび１７ｂを出る光は入
射した光に対して９０度回転した直線偏光ではなくそれ
よシずれた偏光（楕円偏光）Ｋする０ζ＃Ｉ！、長板１
７ｍおよび１７ｂを通過した光は検光子１８に入射する
。検光子１８は３波長板１７ｍおよび１７ｂＫ入射する
直−変光した光に対し９０度偏光角が１転した＊線偏光
の光を最大強度で透過させるように作られておりＡ波長
板１７ｍおよび１７ｂ　ＩＣよって常光と異常光の位相
差が正確ＫＫ波長分ずらされた光、即ち５／技長板１７
ｍおよび１７ｂの球面に対し垂直に入射した光が最もよ
く検光子１８Ｙｔ透過することになる。３波長板１７ｍ
および１７ｂＫ斜給入射し九光は偏光の角度がずれるた
めに＠光子１８を通過する光量は少くなる０検光子１８
ｔ−透過した光嬬光検出器１９ｍおよび１９ｂ　Ｋ受光
され光量に対応した電流が出力される◎光検出器１９ａ
ａ／ｉ波長ｊ１１７ａ　を通過・し゛た光を受け、光検
出器１９ｂ社４波長板１７ｂを通過した光を受けるよう
に配置されてお９、それぞれ３波長板１７ｍおよび１７
ｂ・への入射角度の変化による検光子１８を透過する光
量の変化を検出するようになつている０媒体１５が一正
確に集束レンズ１４の焦点位置にある場合は偏光ビーム
スプリッタ−２を出る戻）光は平行光であシ４波長板１
７ｍおよびＩＴｈへの入射角は光の中心軸の轟る場所（
即ち球面の頂上および底）以外でＦｉ垂直からずれてい
ることになるが、中心勢からの距離が同じ場所では人波
長板１，７ａと８波長板１７ｂ　Ｋ対する入射角Ｏｆ！
直からのずれ量は等しく［−）て４波長板１７ｍと８波
長板１７ｂ　Ｋよる偏光の（ハ）転角は等しくなうて光
検出器１９ｍと光検出器１９４　Ｋ 一方、媒体１５が集束レンズ１４の焦点位置よ゛り集束
レンズ１４に近づくと偏光ビ１−ムス、プリッタ１２を
出る戻り光は光速径が除々に広がりてい〈拡散光となる
＠この戻り光は負の一率を有するｙ波長板１７ａ　Ｋ対
して扛平行光の場合よりａ直に近Ｖｐ１ｍで入射するこ
とになり、正Ｏ＃Ａ率を有する４波長板に対してはよ〕
垂直からずれる角度で入射するととになる。、、従って
光検出器１９ａの受妙る光量轄光検出器１９ｂの受ける
光量より多くなるＯ逆に媒体ＩＳが集束レンズ１４０焦
点位置より遠ざかれば偏光ビームスプリッタ１２を出る
ｊ！〉光は集束光とｔｋｇ大検出器１９ｂの受ける光量
が光検出器１９ａの受妙る光量より多くなる。従りて減
算増幅器２０によ〕光検出１１１９ｍおよび１９ｂの出
力電流の差をとり増幅することにより集束レンズ１４の
焦点位置と媒体１５との位置ずれ量に対応する焦点誤差
信号１０１が得られる。

ｊｌ［２図（４）Ｆｉ第１図に示す焦点誤差検出装置に
便用されるん波長板１７ｍおよび１７ｂの動作を説明す
るためのれ波長板の断ｍを示す図である。

ン波長板１７ｍまたは１７ｂＫｆｌｉ［に入射する光束
でｕｌ技長板１７ａｔたは１７ｂを通過するうちに異常
光の位相が常光に対しておくれていきＡ波長板１７ｍま
たは１７ｂを出るところではその位相おくれが１８０度
（，４ｍ長分）となる０従りてＡ波長板１７ｍまたＶｉ
１７ｂ　［入射するときに直着偏光してい九光束は、ｈ
波長板１７ｍまたは１７ｂを出るところでは入射時とは
偏光角が９０ｂ回転した直線偏光になる。ｈ波長板１７
ａ　ｔたは１７ｂに対する入射角がずれると光束が３’
ｍ長板１７ａ　ｔたは１７ｂを通りぬける光路が長くな
り異常光の常光に対する位相おくれは増していき、４波
長板１７ｍまたは１７ｂ　を出光ところの偏光は楕円偏
光になる。入射角の傾斜が１１＆Ｃ大きく表９号波長板
内で生じる異常光の常光に対する位相遅れが２７０　ｆ
　（／４４波長）になる入射角Ｏ１では３波長板１７烏
または１７ｂを出た党は円偏光をするようＫなる。更に
入射角の傾斜が増大するとｊ！に角度のずれた楕円偏光
と６６１４常光の常光に対する位相遅れが３６０度（１
波長分）Ｋ表る入射角０．では３波長板１７ｍまたは１
７ｂ　Ｋ入射する前と同じ偏光角の直線偏光と乏る。３
波長板１７＆またｔｉｔ　１７ｂ　ｔ−通過することＫ
よる異常光と常光の位相差のずれは号波長板１７＆まえ
は１７ｂの通過Ｋｌ！する光路の長さに依存するから号
波長板１７ｍまたは１７ｂの厚さｄが大きくなるほど入
射角の変化に対する偏光の回転の割合は大きくなる。

従ってン波長板１７ｍ又は１７ｂの厚さを厚くすれば焦
点誤差の検出路！ＩＬは高まることＫなるがイ涙長板１
７ｍおよび１７ｂが１ｍ弱の厚さであっても光の波長に
比べると極めて大きな距離とな夛十分な１鼓を得ること
ができる−０ 第２図＠ｔｉ　人波長板１７ｍおよび１７ｂに対する入
射角の変化による検光子１８を通過する光量の変化を概
略的に示す図である。

入射角−が０度即ち垂直入射の場合号波長板１７ｍ又は
ＩＴｈを出た光は入射時とは９０度偏光角の回転した直
線偏光でありこのとき検光子１８を透過する光量ｐは最
大となるＯ入射角−□のと１！３波長板１７ｍまたはＩ
Ｔｈを出た光は円偏光とカり検光子１８を透過する光量
ｐは入射角−が０度の場合のほぼ馬となる０ 更に入射角の傾斜が増し−２と々ると４波長板１７ａｔ
九は１７ｂを出た党は入射時と同じ角度に偏光する直線
偏光となり検光子１８を透過する光量ｐはほとんどＯと
なるＯ 入射角＊２５Ｉｔ纂ｚｌｌ！＠に示すｈの値付近のとき
入射角−の変化に対する透過光量ｐの変化の割合が大き
く、かつすニアに近い傾きが得られるので号波長板１７
ｍおよび１７ｂの球面の曲率ＩＩｉ媒体１５が集束レン
ズ１４０焦点位置にあるときの戻シ光の光束中心軸より
光束半径ｏ＃％の距離にある光が３波長板１７ｍおよび
ＩＴｈに入射する角度がそれぞれ＃１は◆＃１および−
−２となるように作゛られることか好ましい。

ｗＥ３図は第１図に示す焦点誤差検出装置の概略の誤差
信号出力特性を示す図である。

媒体１５が集束レンズ１４の焦点位置にある場合、即ち
焦点誤差ＩｆがＯの場合は光検出器１９ｍの受ける光量
と光検出器１１ｂＯ受ける光量が等しくな９出力端１０
１への誤差出力Ｖ＠は０である・媒体１５が集束レンズ
１４に近づき焦点誤差Ｅｆが正になると戻９光は拡散光
となり負の一率を有する４披長板１７ａ　Ｋ対しよりｆ
！直に近い角度で入射するため光検出器１９ｍの受ける
光量が光検出器１９ｂＯ受ける光量より多く表り誤差出
力Ｖｏは正の値をとる。

戻り光の広がりが号波長板１７ａの球面の曲率に合って
号波長板１７＆のほは全面にわたりて戻９党が垂直に入
射するようになる点ＡでＦｉ”／、波長板１７ｍを通過
した光は入射時に対して９０度偏光角が回転した直線偏
光となり光検出器１９ａの受ける光量が最大とまり誤差
出力Ｖｏがほぼ最大と表る。これより焦点誤差Ｅｆが増
すと光検出器１９＆の受ける光量と光検出器１９ｂの受
ける光量はいずれも減少してゆき誤差出力Ｖｏは徐々に
小さくなうていく。

同様に媒体１５が焦点位置よ）遠ざかると戻り光は集束
光にな９、正の一率を有する４波長板１７ｂ　Ｋ対しよ
り―直に近い角度で入射するため、光検出５１９ｂ　Ｏ
受ける光量が光検出器ｌ籠の受ける光量より多くなりて
誤差出力Ｖｏは負となる＠集束光の傾きがン波長板１フ
ｂの球面の曲率に合い、３／波２　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２
長板１７ｂ　Ｏはぼ全爾にわたつで戻夛光が喬直に入射
するようＫなる点Ｂでは／波長板を通過した光は入射時
に対して９０度偏光角が回転した直線偏光とな〕光検出
器１９ｂの受ける光量が最大となうて誤差出力ＶＯがほ
ぼ最小値（負の最大値＞Ｖｔとる。

以上の如く本発明の焦点誤差検出装置によれば簡便な構
成によって正確に焦点誤差を検出することが′ｒ：ｌ、
焦点誤差検出とトラックずれ検出のための検出器を共通
化することにより光情報記録再生装置の光学７４を小製
簡素なものとすることが可能となる・ なお、本説明文では説明の都合上、一部の例についての
み述べたが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変更は
可能であり本発明ＯＩｉ囲は上記０例に限定されるもの
ではない・

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の焦点誤差検出装置の一実施例を示す図
、第２図（Ａ）ＦｉｊｌＥ　１図に示す焦点誤差検出装
置に使用されるｙｗｔ、長板１７ｍおよび１７ｂの動作
を説明するためのン波長板の断面図を示す図、第２図俤
）はｙ波長板１７ｍおよび１７ｂＫ対する入射角の変化
による検光子１８を通過する光量の変化を概略的に示す
図、ｌｌＸ３図は第１図に示す焦点誤差検出装置の概略
の誤差信号出力特性を示す図である。 図中１０は半導体レーザ、１１はコリメートレンズ、戎
は偏光ビームスプリッタ、１３ｔｉ／技長板、１４は集
束レンズ、１５Ｖｉ情報記録媒体、１７ｍは負の曲率を
有するｙ波長板、１７ｂ　Ｆｉ正の曲率を有するに波長
板、１８は検光子、１９ｍおよび１９ｂｔｌｌｊ光検出
器１２（Ｉ減算増幅器である−０ 第１図 名Ｚ図 第３回

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レーザ光源よ）のレーザ光束を光集束レンズを通して情
   報記録媒体上に照射して該情報記録媒体への情報の記録
   および再生を行なう装置において、腋情報記帰媒体から
   の反射光束を直線偏光させる手段と、骸反射光束光路に
   反射光束の半分を通過させるように配置された前記集束
   レンズに向って正の球面状−率を有する第１の４波長板
   と、皺反射光束Ｏ＊Ｖの半分を通過させるように配置さ
   れた前記集束レンズに向って負の球面状曲率を有する第
   ２０イ波長板と、前記第１および第２の号波長板を通過
   した各光束をセの偏光角度に応じた透過率で通過させる
   検光子と、前記第１の８波長板と前記検光子を通過した
   光束を受光する第１の光検出器と、前記ｊＩ２の４波長
   板と前記検光子を通過し九光束を受光する第２の光検出
   器とを有し、前記第１の光検出器の出力と前記第２の光
   検出器の出力との差信号をとシ出すことＫより、前記集
   束レンズの焦点位置と前記情報記録媒体との位置ずれを
   検出するよう和したことを特徴とする光学的記録再生装
   置における焦点誤差検出装置。