JPH01277711A - 距離検出装置 - 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、距離検出装置に関し、特に、光学的情報処理
装置における自動焦点調整装置に用いられるのに通した
ものである。

〔従来技術〕

光学的１＃報処理装置における自動焦点調整装置に用い
られる従来の距１ｉｉｌ！検出装置を第３図に例示する
。

この従来の距離検出装置５１において、レーザ光Ｒ２か
ら発射されたレーザ光束は、ハーフミラ−の機能をもつ
平行平面板５４によって反射される。平行平面板５４に
よって反射されたレーザ光束は、収束レンズ３によって
収束され、目的物の一例である情報記録媒体Ｓに照射さ
れる。

情報記録媒体Ｓで反射された反射光は、前記収束レンズ
３にとらえられ、収束光とされる。収束光は、平行平面
板５４．５５を透過し、光検出器６に入射する。

第５図に示すように、収束光の光軸に対して傾斜させて
平行平面板５４を入れると、レンズにおける非点収差の
発生と同様に、子午的光束による結像点と球欠的光束に
よる結像点の不一致から非点収差を生ずる。従って、非
点収差を生じた光束の断面形状が直線状になる部分（第
５図のａ）と、円形になる部分（第５図のｂ）と、前記
直線部ａに直角の直線状になる部分（第５図のＣ）を生
じる。

この場合の非点収差１Ｗａ（第５図のａとＣとの間隔）
は、Ｗａ　＝ｄ　（ｎ２−１）　ｓｉｎ　’　ｕ／（（
ｎ’−５ｉｎ’ｕ）３）′／２ であり、平行平面板５４の厚さｄ、屈折率ｎ及び収束光
の光軸と平行平面板の法線のなす傾斜角Ｕを適切に選択
することによって、任意の非点収差量Ｗ　ａ　４：得る
ことができる。

ところが、第６図（ａｌに示すように、−枚の平行平面
板５４だけを用いた場合は、非点収差だけでなく弛め収
差、特にコマ収差をも発生し、光束の断面形状を検出す
ることが困難になる。

この場合のコマ収差量は、Ｗｋ＝ｄ　　（ｎ’　−１）
ｓｉｎ　ｕ　、ｃｏｓ　ｕ　、ｓｉｎ　３ａ／２　（ｎ
’　−５ｉｎ　’　ｕ）％であり、αは、収束光の収束
角度である。従って、第６図（ｂ＋のようにもう一枚の
平行平面板５５を平行平面板５４の傾斜角と同じ大きさ
で、かつ逆方向に傾斜させて入れればコマ収差はキャン
セルされ、一方非点収差については両平行平面板５４゜
５５の効果が加算される。

上記のように収束光が、光軸に対して傾けて設定された
平行平面板５４．５５に入ると、子午的収束による結像
点と球欠的収束による結像点の不一致から非点収差を生
じるため、その光束の断面形状は、平行平面板５５の直
後では略円形であるが、離れるにしたがって楕円形とな
り、ついには直線状となり（第４図２）、更に再び楕円
形となり、円形に戻り（第４図ｂ）、その後はまた楕円
形となり、更に直線状になり（第４図ｃ）、更に楕円形
に戻り、更に円形に戻る。

断面形状が円形となる位置（第４図ｂ）に、光検出器６
を置き、これにより非点収差を生じた光束の断面形状を
検出することができる。

光検出器６は、第２図に示すように、４個の受光素子６
ｍ、６ｂ、６ｃ、６ａからなっている。

収束レンズ３と情報記録媒体Ｓの距離が規定の位置にあ
るときは、非点収差を生じた光束の断面形状は第２図ｂ
１に示すような円形となるので、各受光素子６．〜６ｊ
の出力は均等になる０次に、収束レンズ３と情報記録媒
体Ｓの距離が規定の距離より小さければ、非点収差を生
じた光束の断面形状が円形となる位置が平行平面板５５
から遠ざかるので、光検出器６の受光面における光束の
断面形状は図のＸ軸方向に長い楕円形（第２図ｂ２）と
なり、受光素子６１と６ｃでは出力が小さ（、受光素子
６ｂと６ｄでは出力が大きくなる０次に、収束レンズ３
と情報記録媒体Ｓの距離が規定の距離より大きくなると
、非点収差を生じた光束の断面形状が円形となる位置が
平行平面板５５に近づくため、光検出器６の受光面にお
ける断面形状はＹ軸方向に長い楕円形（第２図す、）と
なり、受光素子６３と６．の出力が大きくなり、受光素
子６もと６−の出力が小さくなる。従って、光検出器６
の出力に基づいて、収束レンズ３と情報記録媒体Ｓの距
離が規定の距離にあるか、それより近い距離にあるか、
それより遠い距離にあるかを尋★出することができる。

自動焦点調整装置としては、検出した距離が規定孔なよ
り近いときは収束レンズ３を情報記録媒体Ｓから離す方
向に移動し、遠い場合は近づける方向に移動して、常に
規定の距離となるように調整を行う。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の距１ｉ１１１検出装置５１では、２枚の平行平面
板を光軸に対して対称的な傾斜角度で傾けるので、収束
レンズ３から光検出器６までの光路長が長くなり、距離
検出装面が大きくなるという問題点がある。

また、２枚の平行平面板を用いるので、その取付角度の
調整が複雑で、組立に手間を要するという問題点もある
。

１枚の平行平面板のみで非点収差を発生させる距１ｓ検
出装置もあるが、これでは、大きな非点数、差を得るこ
とは難しく、またコマ収差も発生するため高精度な距離
検出が行えないという問題点がある。

従って本発明の１的とするところは、目的物からの収束
光を得る収束レンズと反射ミラーとの間に二枚貼り合わ
せ平板ビームスプリッタを配置することにより、短い光
路長で大きな非点収差量が得られ、光学系の組立・調整
の簡単な距離検出装置を提供することにある。

〔課題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が採用する主たる手段
は、目的物からの光を収束レンズにより収束させ、この
収束光の光軸に対して傾斜した２枚貼り合わせ平板ビー
ムスプリッタを透過させて反射ミラーに照射し、上記反
射ミラーで反射した収束光を上記２枚貼り合わせ平板ビ
ームスプリッタで反射させて光検出器に照射し、この光
検出器からの出力により収束レンズから目的物までの距
離を検出することを構成上の特徴とするものである。

なお、「目的物からの光」とは、目的物自身が放射する
光あるいは他から照射された光の目的物による反射光ま
たは透過光のいずれをも含むものである。

〔実施例〕

以下、図に示す実施例に基づいて本発明を更に詳しく説
明する。ここに第１図は本発明の距離検出装置の一実施
例の模式的平面図、第２図は、光検出器の平面図である
。なお、図に示す実施例により本発明が限定されるもの
ではない。

第１図に示す距離検出装置ｌは、レーザ光源２と、収束
レンズ３と、二枚貼り合わせ平板ビームスプリッタ４と
、反射ミラー５と、光検出器６とから基本的に構成され
ている。

レーザ光源２から発射されたレーザ光は、二枚貼り合わ
せ平板ビームスプリッタ４のハーフミラ−面７で反射さ
れ、目的物たる情報記録媒体Ｓに照射される。

照射されたレーザ光は、情報記録媒体Ｓで反射され、そ
の反射光は可び収束レンズ３に入射する。

収束レンズ３は、上記のように情報記録媒体Ｓに照射す
る光を収束させる働きを持つと共に、情報記録媒体Ｓか
らの反射光を収束光とする働きをする。

収束レンズ３を経た収束光は、二枚貼り合わせ平板ビー
ムスプリ７タ４を透過し、反射ミラー５で反射され、再
び二枚貼り合わせ平板ビームスプリッタ４に入射する。

二枚貼り合わせ平板ビームスプリンタ４に入射したレー
ザ光は、ハーフミラ−８で反射され、光検出器６に入射
する。

ここで−枚の平行平面板による非点収差量は、Ｗａ＝ｄ
　（ｎ’　−１）　ｓｉｎ　’　ｕ／　（（ｎ’　−５
ｉｎ　’ｕ＞　３＞　ｔｑ であり、コマ収差量は、Ｗｋ−ｄ　（ｎ’　−１）　５
ｉｎｕ　−ｃｏｓ　ｕ　−５ｉｎ　’α／２　（ｎ’　
−５ｉｎ　’　ｕ）％である。ただし、ｄは平行平面板
の厚さ、ｎは屈折率、Ｕは傾斜角で、αは収束光の収束
角度である。

この実施例の距離検出装置ｌでは、二枚貼り貼り合わせ
平板ビームスプリンタ４の厚さｄ今と同じ厚さの平行平
面板を二枚、光軸に対して同じ角度で正負逆方向に傾斜
させたことと同じになり、コマ収差はキャンセルされ、
一方、非点収差は２倍の大きさになる。

従って、距離検出装置の概略寸法をあられす収束レンズ
３から反射ミラー５までの距離が、Ｌ。

（従来）から１−、に約半分以下に短縮され、これによ
り装置全体の小型化が可能となる。

更に取付角度が問題となる平行平面板は二枚貼り合わせ
であるから組立・調整の手間が軽減される。

この実施例装置では、収束光の収束角α１＝８゜、二枚
貼り合わせ平板ビームスプリッタ４の摩さｄ４＝２ｍ、
屈折率ｎ＋ｘＬｓ、傾斜角ｕ４−４５°で非点収差量Ｗ
ａとして約１，６龍を得ている。

光検出器６は、収束レンズ３と情報記録媒体Ｓの距離が
規定の距離にあるときに非点収差を生じた光束の断面形
状が円形となる位置に置かれている。そして、第２図に
示すように、４個の受光素子６．〜６ｊを組み合わせて
構成されており、光束の断面形状を検出できるようにな
っている。

収束レンズ３と情報記録媒体Ｓの距離が規定の距離より
近ければ光束の断面形状は第２図のＸ軸方向に長い楕円
形状となり、遠ければＹ軸方向に長い楕円形状となる。

従って光検出器６の出力から、収束レンズ３と情報記録
媒体Ｓの距離が、規定距離にあるか、規定距離より近い
距離にあるか、規定距離より遠い距離にあるかを検出で
きる。

この検出結果に応じて、収束レンズ３を移動し、光検出
器６における受光面での光束の断面形状が円形に維持さ
れるようにすれば、収束レンズ３と情報記録媒体Ｓの距
離を所定の距離に保つことができ、自動焦点調整装置を
実現できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、目的物からの光を収束レンズにより収
束させ、この収束光の光軸に対して傾斜した２枚貼り合
わせ平板ビームスプリッタを透過させて反射ミラーに照
射し、上記反射ミラーで反射した収束光を上記２枚貼り
合わせ平板ビームスプリッタで反射させて光検出器に照
射し、この光検出器からの出力により収束レンズから目
的物までの距離を検出することを特徴とする距離検出装
置が提供され、これにより、二枚貼り合わせ平板ビーム
スプリンタの傾斜角を設定するだけで、コマ収差はキャ
ンセルされ、従来の距離検出装置のように二枚の平行平
面板を別々に設定する必要がなく、光学系の組立・調整
が簡単になる。また、反射ミラーにより光軸を折り返す
ことにより、光学系を小さくすることができ、小型な距
離検出装置が可能となる。

従って、光学的情報処理装置の自動焦点調整装置に用い
た場合には、安価で小型な装置にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の距離検出装置の一実施例の模式的平面
図、第２図は光検出器の平面図、第３図は従来の距離検
出装置の模式的平面図、第４図は従来の距Ｎ検出装置を
説明するための模式的斜視図、第５図は平行平面板によ
る非点収差を説明するための模式的斜視図、第６図（ａ
ｌは一枚の平行平面板によるコマ収差の発生を説明する
ための模式的平面図、第６図ｆｂｌは二枚の平行平面板
を組み合わせてコマ収差を修正した場合の模式的平面図
である。 〔符号の説明〕 ■・・・距離検出装置 ２・・・■・　ザ光源 ３・・・収束レンズ ４・・・二枚貼り合わせ平板ビームスブリフタ５・・・
反射ミラー ６・・・光検出器 ６８〜６ｊ・・・受光素子 ５１・・・従来の距離検出装置 ５４．５５・・・平行平面板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 目的物からの光を収束レンズにより収束させ、この収束
   光の光軸に対して傾斜した２枚貼り合わせ平板ビームス
   プリッタを透過させて反射ミラーに照射し、上記反射ミ
   ラーで反射した収束光を上記２枚貼り合わせ平板ビーム
   スプリッタで反射させて光検出器に照射し、この光検出
   器からの出力により収束レンズから目的物までの距離を
   検出することを特徴とする距離検出装置。