JPS6316432A - 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】 産業上の利用分野 本発明は、光デイスク装置等、光学的に情報を記録・再
生する装置における光学ヘッドの焦点誤差検出装置に関
するものである。

従来の技術 現代は情報化時代といわれておシ、その中核をなす高密
度大容量メモリーの技術開発が盛んに行なわれている。

メモリーに要求される能力としては、前述の高密度、大
容量に加え、高信頼性、高速アクセス等が挙げられ、そ
れらすべてを満足するものとして光デイスクメモリーが
最も注目されている。光デイスクメモリーは、光学的に
情報を記録媒体に記録するものであり、最近では記録し
た情報の消去も可能な光磁気ディスクに関する研究も数
多く行なわれている。

光デイスクメモリーは、非接触記録再生方式であるため
情報記録媒体を傷つけないというところが大きな特長で
あるが、そのために、光学ヘッドの対物レンズと、情報
記録媒体との距離を一定に保つためのフォーカスサーボ
システムが必要である。光学ヘッドには、情報記録媒体
と対物レンズとのフォーカス誤差を検出する機能および
、対物レンズを駆動しフォーカスサーボを行なうための
対物レンズアクチュエータが必要であるが、本発明は前
者のフォーカス誤差検出機能に関するものである。

従来、焦点誤差検出に関する技術としては数多くの報告
がなされているが、以下、図面を参照しながら従来の焦
点誤差検出装置の一例について説明を行なう。

第３図は従来の焦点誤差検出装置の、既略図を示すもの
である。なお便宜上４分割光検出器７は矢印Ｇ矢視図を
あわせて記載している。

第３図において、１は光源、２は対物レンズ、３は情報
記録媒体、４はノ・−７ミラー、５は凸レンズ、６は反
射光学素子、了は４分割光検出器、８は差動アンプであ
る。反射光学素子６は凸レンズ６による収れん光束中に
位置し、前記収れん光束を空間的に２分割して、はぼ同
一方向に反射させるような、段差を有する２つの同一反
射率の反射平面から成っている。第４図は凸レンズ５、
反射光学素子６．４分割光検出器７の斜視図であυ、光
学系ペース９は反射光学素子らを所定の位置に固定する
ための位置決めブロックＨを有する。

反射光学素子ｅは第４図に示したように、反射面Ｅおよ
び反射面Ｆという２つの反射面から成っている。第３図
において、各構成要素の精度および光学系ベース上への
取付精度が設計どうりに得られている状態では、情報記
録媒体３に対物レンズ２の焦点が合っている場合、凸レ
ンズ５により収れんされた光束は光学系ペース９に位置
決め固定された反射光学素子６の反射面ＥおよびＦで２
分割後、光路差をもって反射され、それぞれ、焦点Ｐお
よび焦点Ｑを結ぶ。４分割光検出器７の受光面は、焦点
Ｐ、無焦点の中間の位置に入射光軸にほぼ垂直に設置す
る。これにより、４分割光検出器Ｔ上には、半円状で合
同な２つの光スポットが形成される。４分割光検出器７
ば、４つの受光領域で均一の光を受けるように、受光面
内において位置調整を行なう。ここで４分割光検出器７
の４つの受光領域で発生した電気信号のうち対角位置に
ある受光領域の電気信号の和をとり、その差を差動アン
プ８で得ることによりフオーカス誤差信号を得る構成と
なっている。

以上のように構成された従来の焦点誤差検出装置につい
て、以下その動作の説明を行なう。第５図ムは第３図の
場合と同様、対物レンズ合焦時における凸レンズ５、反
射光学素子６．４分割光検出器７の位置関係を示してい
る。第５図Ｂは第５図ムの矢印Ｇの矢視図であシ、以下
第６図、第７図においても同様とする。このとき、４分
割光検出器７上には、半円状で合同かつ同じ向きで同光
量の２つの光スポラ）ＳおよびＴが形成されており、ま
た、４つの受光領域に入射する光量が等しくなるよう設
定されていることから、差動アンプ８により得られるフ
ォーカス誤差信号の出力は零である。

第６図は第３図における情報記録媒体３が対物レンズ２
から遠ざかる向きに変位した場合を示しておシ、凸レン
ズ５には、第５図の場合と比較して収れんした光が入射
する。これにより凸レンズ６による２つの収れん点は共
に反射光学素子６に近づく向きにずれ、４分割光検出器
７上には第６図Ｂの０矢視図に示したような、光スポッ
トＳおよびＴが形成される。このとき差動アンプ８の出
力はバランスがくずれ、正のフォーカス誤差信号が検出
できる。

第７図は第３図における情報記録媒体３が対物レンズ２
に近づく向きに変位した場合を示しておシ、凸レンズ６
には、第３図の場合に比較して発散した光が入射する。

これにより凸レンズ５による２つの収れん点は、ともに
反射光学素子６から遠ざかる向きにずれ、４分割光検出
器７上には第７図ＢのＧ矢視図に示したような、光スポ
ラ）ＳおよびＴが形成される。このとき差動アンプ８の
出力より、負のフォーカス誤差信号が検出できる。

第８図は第３図、第６図のときと同様、情報記録媒体３
に、対物レンズ２の焦点が合っている状態で、４分割光
検出器７が矢印Ｊ方向に微小変位した場合を示している
。１１は４分割光検出器７の一方向の分割線、破線で示
した１３は分割線１１の変位前の分割線である。反射光
学素子らに入射する収れん光束および光学系ベース９の
位置決めブロックＨＫ固定される反射光学素子６の位置
が設計どうシの場合、光スポットＳおよびＴは形状が合
同でかつ同じ向き、同党はとなる。しだがって変位前は
４分割光検出器７の受光領域ａ。

ｂ、ｃ、ｄで受光する光量は共に等しくなる。しかし変
位後は、受光領域ａ、ｂでは減少、受光領域ｃ、ｄでは
増加する。このとき受光領域ａで減少した光計すなわち
受光領域ｄで増加した光量と、受光領域すで減少した光
量すなわち受光領域Ｃで増加した光量は等しいため、受
光領域ａおよびＣで検出した電気信号の和と、受光領域
すおよびｄで検出した電気信号の和は、ともに４分割光
検出器７の微小変位前と比較して変化はなく、差動アン
プ８により得られるフォーカス誤差信号は零であって、
４分割光検出器７の変位の影響を受けることはない。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記の構成では、４分割光検出器７上で得
られる２つの光スポラ）ＴおよびＳの光量を設計どうシ
同一に得ることが困難であるため４つの受光領域での受
光量が均一にならないという問題点を有していた。この
原因としては、第一に反射光学素子６に入射する収れん
光束の光軸が傾きを持っていたシ、平行ずれを持つだめ
である。

これは、光源１や各種光学素子の精度、各々の位置決め
精度、光学系ベースの精度のバラツキ等が原因である。

第二に反射光学素子６の精度１反射光学素子６を光学系
ベース９に位置決めブロックＨを用いて固定するときの
位置決め精度により、収れん光束の光軸と反射光学素子
の段差面と一致しないためである。したがって、第３図
から第８図までの従来の焦点誤差検出装置の説明におい
ては、各構成要素の精度および位置決め精度が設計どう
りに得られ、４分割光検出器γ上で光スポットＴおよび
Ｓが同光量の場合を用いている。光スポラ）ＴおよびＳ
の光量が同一に得られなかった場合の影響について図面
を参照して説明する。第９図は第８図のときと同様に、
情報記録媒体３に、対物レソズ２の焦点が合っている場
合に、収れん光束の光軸と反射光学素子の段差面とが一
致していないため、収れん光束が反射光学素子６により
空間的に同一方向ではあるが同一光量で２分割されない
で、４分割光検出器７上の２つの光スポットＴおよびＳ
が同じ向きではあるが同一形状、同一光量ではないため
４つの受光領域での受光量が均一でない状態を示してい
る。

第９図の状態でも、４分割光検出器７を受光面内におい
て位置調整をして分割線１１の位置決めをすれば、受光
領域ａ、ｂ、ｃ、ｄの各々の受光量は異なるが、差動ア
ンプ８の出力を零にすることは可能である。したがって
差動アンプ８によりフォーカス誤差信号を得ることがで
きる。

ここで第８図で検討したように温度ドリフト等により分
割線が微小変位した場合を考える。第９図において、分
割線１１が矢印Ｊの向きに微小変位した場合、受光領域
ａ、ｂでは受光量が減少し、受光領域ａ、ａでは増加す
る。このとき受光領域ａで減少した光量すなわち受光領
域ｄで増加した光量と、受光領域すで減少した光量すな
わち受光領域Ｃで増加した光量とは等しくはならない。

すなわち、温度変化等の要因によって、４分割光検出器
７の位置が微小に変位した場合、情報記録媒体３に対物
レンズ２の焦点が合っている状態でも差動アンプ８の出
力は零とならず、正確なフォーカス誤差信号を得ること
ができない。つまシ安定した情報の記碌再生が不可能で
あるという欠点を有していた。

本発明は上記従来の間層点に鑑みてなされたもので、収
れん光束の光軸と反射光学素子の段差面とが一致しない
ことに起因するフォーカス誤差信号の検出能力低下をお
さえることのできる焦点誤差検出装置を提供することを
目的とするものである。

問題点を解決するための手段 上記目的を達成するために本発明の焦点誤差検出装置は
、情報記録媒体からの反射光を受ける凸レンズと、前記
凸レンズと、前記凸レンズによる収れん光束中に位置し
、前記収れん光束を空間的に２分割して概同一方向に反
射させる、段差を有する２つの同一反射率の反射平面よ
シなる反射光学素子と、前記情報記録媒体上に前記対物
レンズの焦点が合っている場合に、前記凸レンズと前記
反射光学素子により形成される２つの焦点の光軸方向中
間位置に位置し、かつ略十字状の分割線を有し、前記分
割線のうち１本の分割線が前記反射光学素子段差面と同
一平面内にあって、４つの受光領域において２つの光ス
ポットの光量を受光するように設置された４分割光検出
器と、少なくとも４分割光検出器と反射光学素子とを固
定する光学系ペースと、前記４分割光検出器の４つの受
光領域のうち対角位置にある受光領域を電気的に結線し
て和をとり、その和をとった各電気信号の差をとる差動
アンプと、前記反射光学素子により分割された２つの光
束の光量が概同一光量となる位置に前記反射光学素子が
前記光学系ベースに設置された設置装置とから構成され
ている。

作用 本発明は上記した構成によって、設置装置を用いて、反
射光学素子により分割された２つの光束の光量が概同一
光量となる位置すなわち収れん光束の光軸と反射光学素
子の段差面とが一致する位置に、反射光学素子を光学ペ
ースに設置する。このため情報記録媒体上に対物レンズ
の焦点が合っている場合、かならず同じ大きさで同じ向
きの２つの半円形の光スポットを形成することができる
。

この状態で、４つの受光領域で等しい光量を受光するよ
うに、４分割光検出器の分割線位置を調整しておくと、
従来の焦点誤差検出装置の動作説明で述べたように環境
温度変化等により、４分割光検出器が分割線のどちらの
方向に変位しても、４分割光検出器の４つの受光領域で
受光する光量は対角位置にある受光領域より発生する電
気信号の和をとれば変化がなく、その和をとった各電気
信号の差をとって得られる差動アンプの出力、すなわち
フォーカス誤差信号は常に安定した検出能力を持続する
こととなる。

実施例 以下本発明の一実施例について図面を参照しながら説明
する。

第１図は本発明の一実施例における焦点誤差検出装置の
主要部概略を示す斜視図である。焦点誤差検出装置の全
体構成は第３図に示した従来例の構成と同一であるため
、ここでは反射光学素子の位置決めを行なう設置装置を
主に説明する。第１図において、５は凸レンズ、６は反
射光学素子、７は４分割光検出器、９は光学系ベースで
これらは従来例の構成と同じものである。

以上のように構成された焦点誤差検出装置について、以
下その動作について説明する。

設置装置は、光学系ベース９に設置用ガイド２１のガイ
ド面Ｍおよび光学系ベース９のガイド面Ｎ（本実施例で
は光学系ベース９の上面を利用）を設けることにより、
反射光学素子ｅの各面のうち、反射面ＥおよびＦによっ
て形成される段差面に略垂直な２面４に方向に摺動可能
とする手段である。

情報記録媒体に対物レンズの焦点が一致している場合に
、凸レンズ６によって形成される収れん光束の光軸に対
して、反射光学素子６の段差面が一致する位置に、ガイ
ド面Ｍ、Ｎを用いて反射光学素子６の段差面に略垂直な
２面をに方向に摺動させて、反射光学素子６の位置決め
固定を行なう。

このとき収れん光束は、反射光学素子６によって空間的
に２分割され、概同一方向に概同一光量で反射されるか
ら、４分割光検出器７上には半円状で合同な２つの光ス
ポットが形成される。４分割光検出器７は４つの受光領
域で均一の光を受けるように、受光面内だおいて位置調
繋を行なう。したがって差動アンプ８により得られるフ
ォーカス誤差信号は雫となる。さらに情報記録媒体３の
位置変動によって発生するフォーカス誤差信号は第６図
、第７図で述べた従来例の動作と同一である。

以上のように本実施例によれば、光学系ベースの２つの
ガイド面に、反射光学素子の各面のうち、段差面に略垂
直な２面を摺動可能とする手段である設置装置を具備す
ることにより、収れん光束の光軸と反射光学素子の段差
面とを一致させることができ、環境温度変化等により４
分割光検出器が分割線のどちらの方向に変位しても、フ
ォーカス誤差信号は常に安定した検出能力を持続できる
。

しかも光学系ベース上に２つのガイド面を設けることは
、従来例で述べた反射光学素子の位置決め固定ブロック
に対してほとんどコストアップとならないから、簡単な
構成でコストアップを生じずに設置装置を達成できると
いう特有の効果も有している。なお設置装置において反
射光学素子を摺動するだめの平部、固定するための手段
には、いかなる手段を用いても良いことは言うまでもな
い。

以下本発明の他の実施例について図面を参照しながら説
明する。

第２図は本発明の他の実施例における焦点誤差検出装置
の主要部概略を示す斜視図である。ここでは第１図の場
合と同様に設置装置を主に説明する。

第２図において、５は凸レンズ、６は反射光学素子、７
は４分割光検出器、９は光学系ペースでこれらは従来例
の構成と同じものである。１２は反射光学素子６が固定
される取付部材である。

以上のように構成された焦点誤差検出装置について、以
下その動作について説明する。

設置装置は、反射光学素子６を固定する取付部材１２と
、また光学系ペース９にガイド面ＰおよびＱを設けるこ
とにより、取付部材１２の各面のうち、反射光学素子６
０反射面ＥおよびＦによって形成される段差面に略垂直
な２面をに方向に摺動可能とする手段とによって構成さ
れている。

情報記録媒体に対物レンズの焦点が一致している場合に
、凸レンズ６によって形成される収れん光束の光軸に対
して、反射光学素子６の段差面が一致する位置に、ガイ
ド面Ｐ、Ｑを用いて、取付部材１２の各面のうち反射光
学素子ｅの段差面に略垂直な２面をに方向に摺動させて
、反射光学素子６の固定された取付部材１２の位置決め
固定を行なう。この状態では前述の第１図の実施例と同
様に４分割光検出器７上には半円状で合同な２つの光ス
ポットが形成され、４分割光検出器７の位置調整を行う
ことによって、フォーカス誤差信号は零となる。さらに
情報記録媒体３の位置変動によって発生するフォーカス
誤差信号は第６図、第７図で述べた従来例の動作と同一
であるのも第１図の実施例と同様である。

以上のように本実施例によれば、反射光学素子を固定す
る取付部材と、光学系ペースの２つのガイド面に、取付
部材の各面のうち、反射光学素子の段差面に略垂直な２
面を摺動可能とする手段とで構成される設置装置を具備
することにより、フォーカス誤差信号は常に安定した検
出能力を持続できる。

しかも反射光学素子を取付部材に固定し、この固定部材
を摺動させるから、位置決めの際に外力が反射光学素子
に加わらない。したがって反射光学素子の光学特性を損
うことがないという特有の効果も有している。なお設置
装置において取付部材を摺動または固定する手段にはい
かなる手段を用いても良いことは言うまでもない。

発明の効果 本発明は、焦点誤差検出装置として、情報記録媒体に対
物レンズの焦点が一致している場合、情報記録媒体から
の反射光を用いて、凸レンズと反射光学素子によって４
分割光検出器上に半円状の２つの光スポットを形成する
構成であって、さらに光学系ペースの２つのガイド面に
対して反射光学素子を摺動可能とする設定装置を設ける
ことによυ、２つの光スポットの形状を合同で概同−光
、　　量とすることができる。このため４分割光検出器
の設定により、４つの受光領域で受光する光電を等しく
することができるため、４分割光検出器の微小変位に影
響されない安定したフォーカス誤差信号の検出を、簡単
な構成でコストアップを生じない設定装置により得るこ
とができる。

さらに、設置装置を反射光学素子を固定する取付部材と
、光学系ペースの２つのガイド面に対して取付部材を摺
動可能とする手段とで構成することにより、反射光学素
子の光学特性を損うことなく、安定したフォーカス誤差
信号の検出を得ることができるという優れた焦点誤差検
出装置を実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における焦点誤差検出装置の
主要部概略を示す斜視図、第２図は他の実施例の要部斜
視図、第３図は従来の焦点誤差検出装置の構成図、第４
図はその要部斜視図、第５図、第６図、第７図、第８図
、第９図は従来構成光検出器の動作を説明するだめの平
面図である。 １・・・・・・光源、２・・・・・・対物レンズ、３・
・・・・・情報記録媒体、４・・・・・・ハーフミラ−
１６・・・・・・凸レンズ、６・・・・・・反射光学素
子、７・・・・・４分割光検出器、８・・・・・・差動
アンプ、９・・・・・・光学系ペース、１１．１３・・
・・・・分割線。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名ｆ・
−丸う原 ２　゛−ｒ丁東レンし゛ ３−−−Ｊ貢？万（にこぞｔｇ体 ８−シー差ｖ〃アノフ゛ 第４図 ９−え金糸１゛−＾ 第５図 （八） 第６図′ 第７図 第　８　図 Φ ｆ５９図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源と、前記光源からの光を情報記録媒体上に集
   光させて微小光スポットを形成させる対物レンズと、前
   記対物レンズと前記光源の間に位置し、前記情報記録媒
   体において反射され、前記対物レンズを透過した光を分
   離する手段と、前記分離する手段により分離された光を
   収れんさせる凸レンズと、前記凸レンズによる収れん光
   束中に位置し、前記収れん光束を空間的に２分割して概
   同一方向に反射させる、段差を有する２つの同一反射率
   の反射平面よりなる反射光学素子と、前記情報記録媒体
   上に前記対物レンズの焦点が合っている場合に、前記凸
   レンズと前記反射光学素子により形成される２つの焦点
   の光軸方向中間位置に位置し、かつ略十字状の分割線を
   有し、前記分割線のうち１本の分割線が前記反射光学素
   子段差面と同一平面内にあって、４つの受光領域におい
   て２つの光スポットの光量を受光するように設置された
   ４分割光検出器と、少なくとも前記４分割光検出器と前
   記反射光学素子とが位置決め固定される光学系ベースと
   、前記４分割光検出器の４つの受光領域のうち対角位置
   にある受光領域を電気的に結線して和をとり、その和を
   とった各電気信号の差をとる差動アンプと、前記反射光
   学素子により分割された２つの光束の光量が概同一光量
   となる位置に前記反射光学素子が前記光学系ベースに設
   置された設置装置とを備えたことを特徴とする焦点誤差
   検出装置。
2. （２）設置装置は、光学系ベースの２つのガイド面に、
   反射光学素子の各面のうち、段差面に略垂直な２面を摺
   動可能とする手段であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の焦点誤差検出装置。
3. （３）設置装置は、反射光学素子を固定する取付部材と
   、光学系ベースの２つのガイド面に、前記取付部材の各
   面のうち、前記反射光学素子の段基面に略垂直な２面を
   摺動可能とする手段とで構成されたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の焦点誤差検出装置。