JPS61214231A - 光学的誤差検出装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光学式ビデオディスクプレーヤ、光学式ディジ
タルオーディオディスクプレーヤ等の光学式再生装置に
おいて、光と記録媒体との誤差信号を検出する光学的誤
差検出装置に関する。

〔発明の概要〕

本発明は光学式再生装置において、光路中に配置した波
面分割手段により光に比較的少量のずれを与えて干渉縞
を形成し、干渉縞が形成されている空間に空間変調手段
を配置してモワレ縞を形成し、光電検出手段によりモワ
レ縞を検出することにより、光と記録媒体との誤差信号
を検出するようにしたものである。

〔従来の技術〕

光学式ビデオディスクプレーヤ、光学式ディジタルオー
ディオディスクプレーヤ等の光学式再生装置においては
、記録媒体にレーザ光等の光を照射し、その反射光又は
透過光から情報を再生している。高密度に情報が記録さ
れた記録媒体から正確に情報を再生するには、光を記録
媒体上に収束させる必要がある。そのため種々の焦点誤
差検出方法が提案されている。

例えば特開昭５９−１１６６０５号公報には、平行光束
路中に平行平板を傾斜して配置し、シアリング干渉縞を
形成してこれを光電検出する方法が開示されている。す
なわち第１５図に示す如く、半導体レーザ等の光源１か
ら発せられたレーザ光等の光がコリメータレンズ２によ
り略平行光とされ、ビームスプリッタ３に入射される。

この光は対物レンズ４によりディスク等の記録媒体５に
収束される。記録媒体５において記録情報により変調さ
れた反射光は対物レンズ４を介してビームスプリッタ３
に入射し、その偏光面で反射され、平行平板６、さらに
ウェッジ板７に入射される。平行平板６の２つの平行面
８と９、並びにウェッジ板７の２つのウェッジ面１１と
１２は、平行平板６、ウェッジ板７が各々光軸に対して
傾斜して配置されているので、光軸方向に僅かに位置が
ずれていることになる。従って２つの平行面８と９によ
り反射された光は相互に干渉し、光電検出器１０上にお
いては干渉縞が形成される。同様にしてウェッジ板７の
ウェッジ面１１と１２により反射された光を受光する光
電検出器１３上においても干渉縞が形成される。

光電検出器１０上における干渉縞は第１６図に示すよう
になる。すなわち対物レンズ４（それにより収束される
光）と記録媒体５との関係が合焦状態にあるときは、２
つの平行面８，９による２つのビーム１４．１５の間に
は干渉縞が形成されず（第１６図（ａ））、両者が近ず
き過ぎたときと離れ過ぎたときは同様の干渉縞１６が形
成される（第１６図（ｂ）　、　　Ｃｃ、）　）。従っ
て光電検出器１０として第１８図に示すごときアレイセ
ンサ２０を用い、干渉縞１６の間隔１本数等を検出する
ことにより合焦状態からずれた量を検出することができ
る。但し近ずき過ぎた場合と遠ざかり過ぎた場合とで同
様の干渉縞が形成されるので、ずれの方向は検出するこ
とができない。

一方光電検出器１３上における干渉縞は第１７図に示す
ようになる。すなわち２つのウェッジ面１１．１２によ
る２つのビーム１７．１８の間に形成される干渉縞１９
の間隔（又は本数）は、対物レンズ４（それにより収束
される光）と記録媒体５との関係が１合焦状態にあると
き（第１７図（ａ））に較べ、間者が近ずき過ぎたとき
（第１７図（ｂ））広く　（少なく）なり、離れ過ぎた
とき（第１７図（Ｃ））狭く（多く）なる。従って光電
検出器１３として前述した場合と同様アレイセンサ２０
等を用い、干渉縞１９の間隔、本数等を検出することに
より合焦状態からずれた方向を検出することができる。

従って光電検出器１０と１３により合焦状態からずれた
量と方向を検出することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら従来の斯かる装置においては、干渉縞１９
の間隔、本数等を検出するために、アレイセンサ２０の
各エレメントからの出力をＡ／Ｄ変換し、ＦＦＴ　（Ｆ
ａｓｔ　　Ｆｏｕｒｉｅｒ　　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）等
の複雑な演算をする必要があり、演算回路が複雑かつ高
価となる欠点があった４また濱賀に時間が掛かるｌ二め
焦点誤差サーボの周波数帯域を高周波まで伸ばすことが
困難であった・ 〔問題点を解決するための手段〕 第１図は本発明の光学的誤差検出装置の斜視図である。

同図において３１は光に比較的少量のずれを与え、同一
波面相互の干渉縞を形成する波面分割手段としての例え
ば単一周波数の回折格子である。波面分割手段としては
この他第１５図に示したような平行平板、ウェッジ板等
を用いることができ、また複屈折を利用するものであっ
てもよい。３２は干渉縞が形成されている空間に配置さ
れ、波面に空間的な強度変調を付与してモワレ縞を形成
する空間変調手段としての例えば単一周波数の１次元振
幅格子である。３３はモワレ縞を検出し、光と記録媒体
との誤差信号を検出する光電検出手段である。

光電検出手段３３は例えばＣｄＳ、ＰｂＳ、Ｐｂ５ｅ等
のフォトコンダクタからなり、第２図に示すように、放
射状に２Ｎ個のエレメントに分割されている。そして対
角線上に位置する各エレメントが各々直列接続されて対
となり、Ｎ個の対が第３図に示す如くＮ個の相互に等し
い抵抗ｒとうダー接続されている。

尚図示は省略されているが、第１５図にお番ブる光源１
、コリメータレンズ２、ビームスプリッタ３、対物レン
ズ４等は本発明においても同様に構成されている。すな
わち第１５図におけるビームスプリッタ３からの反射光
が回折格子３１と振幅格子３２を介して光電検出手段３
３に入射するようになっている。

〔作用〕

しかしてその作用を説明する。ビームスプリッタ３から
入射された光は、回折格子３１により僅かにずれが与え
られ、そのずれに応じて干渉縞が形成される。この干渉
縞は回折格子３１の格子の向きに垂直な略直線状の縞と
なる。第４図（ｅ）に示す矢印はこの干渉縞の方向を表
わしている。

またこの縞の間隔は回折格子３１に入射する波面の曲率
（フォーカス状態）によって異なる。すなわち干渉縞の
間隔（又は本数）は、対物レンズ４（それにより収束さ
れる光）と記録媒体５との関係が合焦状態にあるとき（
第４図（ｂ））に較べ。

両者が近ずき過ぎたとき広く　（少なく）なり（第４図
（ａ））　、また離れ過ぎたとき狭く（多く）なる（第
４図（Ｃ））。一方振幅格子３２の向きを第４図（ｄ）
に示す方向とすると、干渉縞と振幅格子３２との重なり
を模式的に表わすと、対物レンズ４と記録媒体５との関
係が合焦状態にあるときと１両者が近すき過ぎたときと
、離れ過ぎたときとで各々第４図（ｂ）、（ａ）、（Ｑ
）に示すようになる。その結果光電検出手段３３上には
、干渉縞と振幅格子３２とのモワレ縞が、第４図（ｂ）
、（ａ）、（ｃ）に示す場合に対応して、各々第４図（
ｇ）、（ｆ）、（ｈ）に示すように投影される。すなわ
ち合焦状態において略水平なモワレ縞が、フォーカス状
態に対応して、対物レンズ４と記録媒体５との距離が近
すき過ぎると反時計方向に回転し、また遠ざかり過ぎる
と時計方向に回転する。

従ってモワレ縞のこの方向（回転）を光電検出手段３３
により検出することによりフォーカス状態（対物レンズ
４と記録媒体５との関係）を表わすフォーカスエラー信
号を検出することができる。

例えばいま第５回に示す如く、第ｎ対目のフォトコンダ
クタと平行にモワレ縞の明るい部分が位置しているとす
ると、第６図に示すように各エレメントのうち第ｎ対目
の受光量が最も大きくなる。

Ｎ対のエレメントが第３図に示すように接続されており
、第ｎ対目のエレメントに較べ他のエレメントの抵抗が
充分大きいとすると、一定の直流電圧Ｖを、ｎ−１個の
抵抗ｒとＮ−（ｎ−１）個の抵抗ｒとで分圧した電圧が
ｖｏとなるから、Ｖｏ＃Ｖ　（Ｎ　−（ｎ−１）　）　
／Ｎとなり、電圧Ｖ。はモワレ縞の方向（ｎ）の変化に
対応して第７図に示す如き特性となる。従って電圧ｖ０
に対応してフォーカス制御を行うことができる。

またエレメントの数Ｎを増加させ、光電検出手段３３を
細かく分割すると、第５図に示したような場合における
各エレメント対からの出力信号の特性は第８図に示すよ
うになり、隣接する（あるいは比較的近傍の）エレメン
ト対との出力差が、モワレ縞と平行な部分において最も
大きくなる。

従ってエレメント対同志の差出力が最も大きい部分を検
出して、モワレ縞の方向（回転角度）を検出することも
可能である。

さらに第９図に示す如く、合焦位置でのモワレ縞の方向
（第９図（ａ））と記録媒体上のトラックの方向（第９
図（ｂ））が略垂直となるようにし、光電検出手段３３
をトラックと平行な方向の線で左右（第９図（ｃ）にお
いては上下）に大きく２つの領域に分け、トラックの左
半分の領域のＮ個のエレメントにの出力の和（Σｋ）と
右半分の領域のＮ個のエレメントに′の和（Σに’）と
の差を得れば、所謂プッシュプル法の原理によるトラッ
キングエラー信号を検出することができる。

勿論この場合におけるフォーカスエラー信号は前述した
場合と同様にして検出することができる。

〔実施例〕

第１０図は他の実施例を表わしている。すなわち光源１
から発せられた光がビームスプリッタ３゜対物レンズ４
を介して記録媒体５に収束照射され、その反射光が対物
レンズ４、ビームスプリッタ３に戻り、ビームスプリッ
タ３で反射された光が波面分割手段としての部材４１に
入射するようになっている。部材４１は波面に径方向の
ずれを与えるようになされている。従ってそれによって
生じる干渉縞は第１１図に示す如く略同心円状となり、
その本数は合焦位置（第１１図（ａ））より遠くなれば
多くなり（第１１図（ｂ））、近すけば少なくなる（第
１１図（Ｃ））。そこで空間変調手段として第１２図に
示す如き略同心円状の部材４２を、その中心が部材４１
により形成される干渉縞の中心から僅かにずれるように
して配置すると。

第１３図に示すようなモワレ縞が形成される。すなわち
合焦位置においては中央の縞は直線的であるが、左右側
部の縞は各々左又は右方向に湾曲している（第１３図（
ａ））。そして遠ざかり過ぎるか近すき過ぎると縞が全
体的に各々左又は右に湾曲する（第１３図（ｂ）、（ｃ
））。従って第１４図に示すように、放射状のエレメン
トに分割された光電検出手段をさらに半円状の２つの部
分に分離した部材４３を、モワレ縞が生じる領域の左右
側部に配置して、モワレ縞の湾曲度を検出し、合焦状態
を検出することができる。

〔効果〕 以上の如く本発明においては、光路中に配置した波面分
割手段により光に比較的少量のずれを与えて干渉縞を形
成し、干渉縞が形成されている空間に空間変調手段を配
置してモワレ縞を形成し、光電検出手段によりモワレ縞
を検出することにより、光と記録媒体との誤差信号を検
出するようにしたので、複雑な演算回路等が不要となり
、低コスト化を図ることができるばかりでなく、高速に
。

従って高周波の誤差信号を検出することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光学的誤差検出装置の斜視図、第２図
はその光電検出手段の平面図、第３図はその回路図、第
４図はその干渉縞と、空間変調手段と、モワレ縞の模式
的平面図、第５図はそのモワレ縞が形成された光電検出
手段の平面図、第６図はその光電検出手段の入射光量の
特性図、第７図はその誤差信号の特性図、第８図はその
光電検出手段の出力特性図、第９図はそのモワレ縞とト
ラックの方向と、光電検出手段の模式的平面図、第１０
＠は他の実施例の側面図、第１１図はその干渉縞の模式
的平面図、第１２図はその空間変調手段の平面図、第１
３図はそのモワレ縞の模式的平面図、第１４図はその光
電検出手段の模式的平面図、第１５図は従来の光学的誤
差検出装置の側面図、第１６図及び第１７図はその干渉
縞の模式的平面図、第１８図はそのアレイセンサと干渉
縞との模式的平面図である。 １・・・光源　　２・・・コリメータレンズ３・・・ビ
ームスプリッタ ４・・・対物レンズ　　５・・・記録媒体６・・・平行
平板　　７・・・ウェッジ板１０．１３・・・光電検出
器 １６．１９・・・干渉縞 ２０・・・アレイセンサ　　３１・・・回折格子３２・
・・振幅格子　　３３・・・光電検出手段４１．４２．
４３・・・部材 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 記録媒体に光を照射し、その反射光又は透過光から該記
   録媒体に記録された情報を再生する光学式情報再生装置
   において、 該光の光路中に波面分割手段を配置して該光に比較的少
   量のずれを与え、同一波面相互の干渉縞を形成し、 該干渉縞が形成されている空間に空間変調手段を配置し
   、該波面に空間的な強度変調を付与してモワレ縞を形成
   し、 光電検出手段により該モワレ縞を検出し、該光と該記録
   媒体との誤差信号を検出することを特徴とする光学的誤
   差検出装置。