JPS6076035A - フオ−カス検出装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明はフォーカス検出装置に係り、特にレーザ光源よ
りの情報検出レーザ光束を情報読取レンズを通して情報
記録媒体上に黒用して該情報記録体を再生する装置にお
けるフォーカス検出装置に関する。

従来技術 一般に上記の光学的情報再生装置の光学系は例えば第１
図に示す構成としである。同図中、１は光学式情報記録
円盤（以下「ディスク」と呼ぶ）、２はレーザダイオー
ド、３はハーフミラ−１４は集光レンズ、５は読取レン
ズ、６はフォーカス検出装置である。フォーカス検出波
＠６はディスク１が面振れすることにより、反射光の共
役点が反射光軸上を前後に移動することを利用する構成
である。ディスク１に記録されている情報信号は、フォ
ーカス検出装置内の後述する２分割センサよりの加算信
号として取り出されて再生される。

従来のフォーカス検出装置の１例として、ナイフェツジ
又はフーコープリズムを合焦点時での共役点の位置に配
設してなる構成の装置があるが、この装置では、ナイフ
ェツジ自体及びフーコープリズム自体の寸法及びこの取
付位置に高精度が要求され、部品の加工及び組立が非常
に困難となってしまうという欠点がある。

そこで、本出願人は、上記欠点を除去したフォーカス検
出装置を特開昭５７−２１２６３１号で提案した。この
装置は一対の遮蔽板を合焦点時での共役点に対して光軸
方向前後に対称に配置した構成としたものであり、これ
について第２図（Ａ＞乃至（Ｄ＞及び第３図を参照して
説明する。

第２図（Ａ＞乃至（Ｄ）中、１０は前側遮蔽板（ナイフ
ェツジ）、１１は後側遮蔽板（ナイフェツジ）、Ｄｌ、
Ｄ２は２分割センサであり、これらがフォーカス検出装
置６を構成する。前側遮蔽板１１及び後側遮蔽板１２は
、合焦点時での共役点Ｐ１に対して光軸方向上、前方及
び後方に等しい寸法２離れた位置に、光軸×に直交して
、且つ先端エツジ１０ａ、ｌｌａが同じ方向（実施例で
は紙面に垂直方向）に延在される向きどされて反射光束
の縁に一致して配しである。２分割センサＤｌ　、Ｄ２
は、後側遮蔽板１１の背面側に、光軸Ｘと直交して、且
つ分割線が光軸Ｘを通って遮蔽板１０．１１の先端エツ
ジ１０ａ、１１ａと平行な向き（本実施例では紙面に垂
直な方向）とされて配設しである。

レーザダイオード２より出射した光ビームはハーフミラ
−３により反射されて向きを変えられ、読取レンズ５に
入射し、こ）で屈折されて集光されディスク１上に読取
スポットＳ＋を形成する。

第２図（Ａ）に示１ようにディスク１の情報記録面が合
焦点位置ａにあるとぎには、ディスク１による反射光は
、幾何学的には入射光と同じパスを通り、ハーフミラ−
を通過し、共役点Ｐ１で結像し、この後拡散してセンＦ
ｊＤ＋、Ｄ２を照射り゛る。なお、反射光束は、遮蔽板
１０．１１により遮蔽されることなく進みセンサＤ＋　
、Ｄ２を等しく照射する。これにより、ヒンサＤ＋　、
Ｄ２の出力は相等しくなり、差動増幅器１２を経ての出
力端子１３よりのフォーカス制御信号としての出力は鍋
となる（第３図参照）。

ディスク１が面振れして情報記録面が読取レンズ５より
離れる方向に変位して、位置すに到った場合には、同図
（Ｂ）に示す如くになる。即ち、レーザ光線は情報記録
面で反射し、レンズ５．４を通って点Ｐ＋より手前側の
点Ｐ２に像を形成する如くに集光する光束となる。この
反射光束は遮蔽板１０１！＝４ノで集光しこの後拡散す
る途゛中で光軸Ｘより上側の光束の一部が遮蔽板１１に
より遮蔽され（遮光弁をハツチングで示す）、残りの光
束がセンサ゛Ｄ＋　、Ｄ２を照射する。従って、センサ
゛Ｄ＋を照射ヅる光量が減少してこの出力が低下し、出
力端子１３よりは負極性のフォーカス制御信号が出力さ
れる（第３図参照〉。

逆に情報記録面が読取レンズ５に近づく方向に変位して
位置Ｃに到った場合には、同図（Ｃ）に示す如くになる
。即ち、レーザ光線は情報記録面で反射して虚像を形成
し、レンズ５，４を通って点Ｐ１より遠方の点Ｐ３に像
を形成する如くに集光する光束となる。この反射光束は
集光する途中で光軸Ｘより上側の光束の一部が遮蔽板１
０により遮蔽され（遮光弁をハツチングで示す）、残り
の光束がセンサＤ＋　、Ｄ２を照射する。これにより、
センサＤ２の出力が低下し、出力端子１３よりは正極性
のフォーカス制御信号が出力される（第３図参照）。

このフォーカス制御信号ににす、読取レンズ駆動機構（
図示せず）が動作して、フォーカス制御信号が負極性で
ある場合には、読取レンズ５がディスク１に近くづく方
向に変位し、フォーカス制御信号が正極性である場合に
は、読取レンズ５がディスク１より離れる方向に変位し
、合焦状態となるように制御される。

こ）で、遮蔽板１０．１１は共に点Ｐ１より光軸方向上
前れた位置にあり、反射光路中光束が広がっている個所
に配しであるため、その取イ」誤差による鴻′光最の大
小に対する影響が小さくなり、従って遮蔽板１０．１１
の取付精度は従来例の場合に比べて緩和される。この結
果、遮蔽板１０゜１１の組立調整作業は簡単となり、し
かも、ネジ止め等の通常の固定手段を利用して、遮蔽板
１０゜１１を長期に亘つ゛Ｃ許容範囲の寸法精度を保っ
て固定することが可能となる。

発明が解決しようとＪる問題点 第２図（Ｄ＞に示すように、情報記録面が読取レンズ５
に更に近づいてｄに到った場合には、共役点は第２図（
Ｃ）での共役点Ｐ３より更・に右方に移って２分割ゼン
ザＤ＋　、Ｄ２を越えた点Ｐ４となる。このため、２分
割センサＤ＋　、Ｄ２に向かう光束のうち光軸Ｘより上
側の光束の一部が第２図（Ｃ）の場合と略同様に遮蔽板
１０により遮蔽されるが、同図の場合とは異なって、遮
光部分は光軸Ｘに対して反対側である下側には移らずに
光軸Ｘより上側の部分を進んでセンサＤ１を照射する。

これにより、センサＤ１の出力が低下し、出力端子１３
よりのフォーカス制御信号の極性は、ディスク１が読取
レンズ５より頗れた第２図（Ｂ）の場合と同じく負極性
となってしまう（第３図参照）。

従って、上記のフォーカス検出装置６のフン−カス誤差
検出特性は、第３図に示すように、ディスク１が読取レ
ンズ５に接近りる側でフォーカス制御信号の極性が反転
した極性反転領域１４を有するものとなり、正しい極性
のフォーカス制御信号が得られる範囲はディスク１が読
取レンズ５に接近する側では狭くなってしまう。このた
め、例えばフォーカスサーボ動作の開始時にディスク１
が極性反転領域１４に対応する位置にある場合、又はデ
ィスク再生中に受りた振動によりディスクが上記の極性
反転領域１４に入ってしまった場合、或いは、ディスク
に付いている傷等が原因で再生動作中でのフォーカス制
御が出来なくなっている間に読取レンズ５が移動して傷
の部分を通過してフォーカス検出が再開された助産でデ
ィスクが上記の極性反転領域１４内にあるような場合に
おいては、得られたフォーカス制御信号では読取レンズ
５はディスク１に接近する方向に変位されて合焦状態よ
ります）外れることになり、合焦状態に引き込むことは
出来なくなってしまう。なお、実際には、極性反７転領
域１４にあっても読取レンズ５を合焦点位置に引き込む
ことが出来るように複雑な回路が付加されている。

問題点を解決するための手段 そこで、本発明は上記問題点を解決したフォーカス検出
装置を提供することを目的とするものであり、光源手段
よりの光束の光路中に配され該光束を情報記録媒体上に
微小スポットとして集光させると共に該情報記録媒体の
情報面との共役点を形成させる集光手段と、該共役点に
対して光軸方向前後にお）むね対称に配置され該情報面
よりの反射光束を部分的に遮蔽する遮蔽手段と、該遮蔽
手段より光軸方向上後方に配置され、該遮蔽手段の端部
に平行な分割線を有する光検出器とよりなり、該光検出
器よりの二つの出力の差をフォーカス制御信号とするフ
ォーカス検出装置において、該遮蔽手段と該光検出器と
の間に正のパワーを有する光学素子を設けて、該光学素
子の作用により、該情報記録媒体と該集光手段とが近接
した場合にも該共役点が該光検出器の手前の位置に留ま
るように構成したものである。

実施例 第４図（Ａ）乃至（Ｄ）は夫々本発明になるフォーカス
検出装置の一実施例であり、ディスクが第２図（Ａ）乃
至（Ｄ）に示すように合焦点位置にあるとき及び合焦点
位置よりずれた位置にあるときでの状態を示す。各図中
、第２図（Ａ）乃至（Ｄ）に示す構成部分と同一部分に
は同一符号を付しその説明は省略する。

このフォーカス検出装置６Ａにおいては、正のパワーを
もつ光学素子の一つである凸レンズ２０が後側遮蔽板１
１と２分割センサＤ＋　、Ｄ２との間に設けである。こ
の凸レンズ１７は、ディスク１の情報面との光学的共役
点が２分割センサＤ＋。

Ｄ２を越えずにこの手前に留まらゼるように機能する。

なお、このフォーカス検出装置６ＡにＪ５いて、凸レン
ズ２０．２分割セン→ｔＤ＋、Ｄｚは、読取レンズ５の
無限遠方と２分割センサ′Ｄ＋。

Ｄ２の光検出面とが互いに光学的共役位置となるように
配設しである。

ディスク１の情報記録面が合焦点位置ａにあるときには
、１１４図（Ａ）に承り如くになる。情報記録面での反
射光の共役点はＰｌとなり、ディスク１よりの反射光束
は遮蔽板１０．１１により遮蔽されずに進み、凸レンズ
２０により集光する方向に屈折されてセンサＤ＋　、Ｄ
２を等しく照射する。出力端子１３よりのフォーカス制
御信号は零となる（第５図参照）。

ディスク１の情報記録面が読取レンズ５より離れる方向
に変位して、位置すに到った場合には第４図（Ｂ）に示
す如くになる。情報記録面での反射光の共役点はＰ２と
なり、上記の点Ｐ１より左方に移る。ディスク１よりの
反射光束は点Ｐ２以降の拡散する途中で光軸Ｘより上側
の光束の一部が遮蔽板１１により遮蔽され（遮光弁をハ
ツチングで示す。以下同様）、残りの光束が凸レンズ２
０により集光する方向に屈折されてセンサＤ＋。

１）２を照射する。出力端子１３よりは、負極性のフォ
ーカス制御信号が出力されろく第５図参照）。

ディスク１の情報記録面が逆に読取レンズ５に近づく方
向に変位して位置Ｃに到った場合には同図（Ｃ）に示ず
如くになる。情報記録面での反射光の共役点はＰｓとな
り、上記の点Ｐ１より右方（遠方）に移る。ディスク１
よりの反射光束は点Ｐ３に集光する途中で光軸Ｘより上
側の光束の一部が遮蔽板１０により遮蔽され、残りの光
束が凸レンズ２０により集光する方向に屈折されて光軸
Ｘと略平行な光束となってセンサＤ＋　、Ｄ２を照射す
る。出力端子１３よりは、正極性のフォーカス制御信号
が出力される（第５図参照）。

ディスク１の情報記録面が更に読取レンズ５に接近する
方向に変位すると、情報記録面での反射光の共役点は点
Ｐ３より右方（遠方）に移る。共役点が右方に移ったと
しても凸レンズ２０の手前に位置する場合における反射
光束の遮蔽板１０による遮蔽状況、凸レンズ２０を通つ
ＩＣ後での状況は、第４図（Ｃ）と実質上同じとなり、
フォー力ス制御信号の極性は正極性に維持される。

ディスク１の情報記録面が更に読取レンズ５に接近して
位置ｄに到り、情報記録面での反射光の共役点が更に右
方に移動して凸レンズ２０が無いとするとセンサＤ＋　
、Ｄ２を越えて位ｆｉＰ＋となってしまう場合には、第
４図（Ｄ）に示す如くになる。情報記録面よりの反射光
束は、集光レンズ４ににり集光されつ）凸レンズ２０に
到る途中で、第２図（Ｄ）と同様に、光軸Ｘより上側の
光束の一部を遮蔽板１０により遮蔽される。この一部が
遮蔽された残りの光束は凸レンズ２０に入射し、こ）で
収束方向に屈折され、センサＤ＋　、Ｄ２に到る手前の
位［、Ｐｓで収束し、その後拡散してセンサＤ＋　、Ｄ
２を照射する。即ち、反射光束の共役点はセンサＤ＋　
、Ｄ２の手前側の位［Ｐｓとなる。このため、第４図（
Ｃ）の場合と同様に、一部が遮蔽された光軸Ｘより上側
の光束が点Ｐ５通過後光軸Ｘの下方に移ってセンサＤ２
を照射し、光軸Ｘより下側の光束が点Ｐ５通過後光軸Ｘ
の上、方に移ってセンサＤ１を照射し、センサＤ２の出
力が低下し、フォーカス制御信号の極性は正極性に維持
される。

ディスク１が読取レンズ５に更に接近した場合に゛も、
凸レンズ２０の作用で共役点はセンサ１つ電。

Ｄ２を越えることなくこの手前の位置に留まり、得られ
るフォーカス制御信号の極性は正極性に依然として保た
れる。

従って、上記のフォーカス検出装置６Ａのフォーカス誤
差検出特性は、第５図に示すように、ディスク１が合焦
点位置を基準として読取レンズ５より離れる側の全領域
で負極性となり、読取レンズ５に接近する側でも全領域
に亘って正極性となり、極性反転領域は無い。このため
、ディスク１がいかなる位置にあっても、正しい極性の
フォーカス制御信号が得られることになり、従来必要と
された初期引き込みのためのイ］加回路を設けなくても
、フォーカス制御が正常にしかも安定に行なわれて、デ
ィスク１は合焦点位置を回復してこ・に維持される。

第６図（Ａ）、（Ｂ）は本発明の別の実施例を示す。各
図中、第４図（Ａ）乃至（Ｄ）に示す構成部分と同一部
分には同一符号を付しその説明は省略り−る。

本実施例のフォーカス検出装置６Ｂは、上記実施例での
凸レンズ２０の代わりに球状レンズ２１を正のパワーを
有づ“る光学素子として設けてなる構成である。球状レ
ンズ２１の材質は特に限定されるものではないが、この
球状レンズ２１としてプラスチックレンズを使えば、低
価格にすることができる。また球状レンズ２１はその大
きさに比して焦点距離が短く、センサＤ＋　、Ｄ２は球
状レンズ２１に近接して配設してあり、光学系全体の長
さＬが短くなって小型に構成されている。

第６図（Ａ＞はディスク１の情報記録面が合焦点位置ａ
にあるときでの状態を示す。ディスク１の情報記録面が
読取レンズ５に接近する方向に変位して位置Ｃに到った
場合には、同図（Ｂ）に承り如くになる。球状レンズ２
１が無いとすると情報記録面での反射光の共役点がセン
サＤｌ８．Ｄ２を越えた位［Ｐ　ａ　となってしまうが
、球状レンズ２１を設けたことにより、反射光束はこ）
で収束方向に屈折され、センサＤ＋　、Ｄ２に到る手前
の位置Ｐ６で収束し、その後拡散してセンサＤ＋。

Ｄ２を照射する。即ち、反射光束の共役点はセンサＤ＋
　、Ｄ２の手前の位置とされ、得られる゛フォーカス制
御信号の極性は正極性となる。このフォーカス検出装置
６Ｂのフォーカス誤差検出特性は、第５図と同様となる
。

また、上記の凸レンズ２０又は球状レンズ２１の代わり
に、正のメニスカスレンズ、或いは屈折率の異なる層を
積重しで集光作用をＪるようにした素子等を用いてもよ
く、同様な効果を有する。

効果 上述の如く、本発明になるフォーカス検出装置によれば
、情報記録媒体と集光手段との相対位置の如何に関係な
く、情報記録媒体よりの反射光束の共役点を光検出器の
手前の位置に留めうる構成であるため、特に情報記録媒
体と集光手段とが相当接近したような場合でもフォーカ
ス制御信号の極性が反転する現象は起こらず、情報記録
媒体が合焦点位置近傍に位置する場合には勿論のこと合
焦点位置Ｊ：り方向に関係なく大きく外れた場合にも、
正しい極性のフォーカス制御信号を得ることが出来、然
して初期引き込みのための付加回路を設けなくても、フ
ォーカス制御動作量始点より正常にフォー７Ｊス制御を
行なうことが出来、また記録媒体の傷又は外来振動によ
りフォーカス制御が妨害されたような場合でも妨害が無
くなった後にフォーカス制御を正常に開始することが出
来、更には、正のパワーを有する光学素子を用いないで
共役点を光検出器の手前側に留めようとすると光検出器
を遮蔽手段より相当の距離離す必要があり、装置が相当
大型となって実際的ではなくなってしまうが、上記の光
学素子を設けることにより、光路長を短くして装置を小
型に構成することが出来、また更には、正のパワーを有
する光学素子として球状レンズを使用すれば、球状レン
ズの焦点距離が一般に短いため、光検出器を球状レンズ
に近接させることが出来、装置の小型化を効果的に図る
ことが出来、また球状レンズとしてプラスチックレンズ
を使えば安価となる等の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になるフォーカス検出装置を適用しうる
光学的情報再生装置の光学系を概略的に示ず図、第２図
（Ａ＞乃至（Ｄ）は夫々従来のフォーカス検出装置の１
例の合焦点時及び焦点ずれ時での状態を示す図、第３図
は上記従来のフォーカス検出装置のフォーカス誤差検出
特性を情報面の位置ａ−ｄと対応させて示ず図、第４図
（Ａ）乃至（Ｄ）は夫々本発明になるフォーカス検出装
置の一実施例の合焦点時及び焦点ずれ時での状態を示す
図、第５図は上記本発明のフォー７Ｊス検出装置のフォ
ーカス誤差検出特性を情報面の位置ａ〜ｄと対応させて
示す図、ｕ５６図（Ａ）及び（Ｂ）は夫々本発明のフォ
ーカス検出装置の別の実施例の合焦点時及び焦点ずれ時
での状態を示す図である。 １・・・光学式情報記録円盤、２・・・レーリ“ダイオ
゛−ド、３・・・ハーフミラ−１４・・・集光レンズ、
５・・・読取レンズ、６．６Ａ、６Ｂ・・・フォーカス
検出装置、１０・・・前側遮蔽板（ナイフェツジ）、１
１・・・後側遮蔽板（ナイフェツジ）、１０ａ、１１ａ
・・・エツジ、１２・・・差動増幅器、１３・・・出力
端子、１４・・・極性反転領域、２０・・・凸レンズ、
２１・・・球状レンズ、Ｄ＋　、Ｄ２・・・２分割セン
ザ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源手段よりの光束の光路中に配され該光束を情
   報記録媒体上に微小スポットとして集光させると共に該
   情報記録媒体の情報面との共役点を形成させる集光手段
   と、該共役点に対して光軸方向前後にお）むね対称に配
   置され該情報面よりの反射光束を部分的に遮蔽する遮蔽
   手段と、該遮蔽手段より光軸方向上後方に配置され、該
   遮蔽手段の端部に平行な分割線を有する光検出器とより
   なり、該光検出器よりの二つの出力の差をフォーカスＩ
   ＩＩ御信号とするフォーカス検出装置において、該遮蔽
   手段と該光検出器との間に正のパワーを有する光学素子
   を設けて、該光学素子の作用により、該情報記録媒体と
   該集光手段とが近接した場合にも該共役点が該光検出器
   の手前の位置に留まるように構成したことを特徴とする
   フォーカス検出装置。 ■　該正のパワーを有する光学素子は、球状レンズであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のフォー
   カス検出装置。