JPS59221835A - フオ−カス誤差検出装置 - Google Patents
フオ−カス誤差検出装置Info
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- JPS59221835A JPS59221835A JP58096058A JP9605883A JPS59221835A JP S59221835 A JPS59221835 A JP S59221835A JP 58096058 A JP58096058 A JP 58096058A JP 9605883 A JP9605883 A JP 9605883A JP S59221835 A JPS59221835 A JP S59221835A
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Classifications
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- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
- G11B7/09—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
- G11B7/0908—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following for focusing only
- G11B7/0912—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following for focusing only by push-pull method
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
- G02B7/28—Systems for automatic generation of focusing signals
- G02B7/30—Systems for automatic generation of focusing signals using parallactic triangle with a base line
- G02B7/32—Systems for automatic generation of focusing signals using parallactic triangle with a base line using active means, e.g. light emitter
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- Moving Of The Head For Recording And Reproducing By Optical Means (AREA)
- Eye Examination Apparatus (AREA)
- Body Structure For Vehicles (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Optical Head (AREA)
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。
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
本発明は光学式ディスク再生装置、自動焦点式カメラ(
撮像装置)等に適用して好適なフォーカス誤差検出装置
に関する。
撮像装置)等に適用して好適なフォーカス誤差検出装置
に関する。
背景技術とその問題点
光学式ディスク再生装置におけるフォーカス誤差検出装
置としては、従来、種々の方式のものが提案されている
が、そのなかで、フォーカス誤差を検出するための光学
系が簡略になるものとして、第1図に示すように、フー
コーゾリズムと4個の光検出素子を一方向に並べた光検
出器とを組み合わせたものがある。
置としては、従来、種々の方式のものが提案されている
が、そのなかで、フォーカス誤差を検出するための光学
系が簡略になるものとして、第1図に示すように、フー
コーゾリズムと4個の光検出素子を一方向に並べた光検
出器とを組み合わせたものがある。
即ち、レーザー光源(例えば半導体レーザー光源を用い
る)(1)よシのレーザー光を、偏光ビームスプリッタ
−(2)、コリメーターレンズ(3)、174波長板(
4)及び対物レンズ(5)を順次介して、ディスクの記
録面(6)に入射させる。ディスクの記録面(6)にハ
、例えばオーディオ、ビデオ情報が適当に変調されて、
螺旋状の記録トラックに、ビットの形成によシ光学的に
読み出しうるように、記録されている。そして、記録面
(6)にて反射されたレーザー光を、対物レンズ(5)
、1/4波長板(4)、コリメーターレンズ(3)、偏
光ビームスプリッタ−(2)及びプリズム(7)を順次
介して、光検出器(8)に入射させる。
る)(1)よシのレーザー光を、偏光ビームスプリッタ
−(2)、コリメーターレンズ(3)、174波長板(
4)及び対物レンズ(5)を順次介して、ディスクの記
録面(6)に入射させる。ディスクの記録面(6)にハ
、例えばオーディオ、ビデオ情報が適当に変調されて、
螺旋状の記録トラックに、ビットの形成によシ光学的に
読み出しうるように、記録されている。そして、記録面
(6)にて反射されたレーザー光を、対物レンズ(5)
、1/4波長板(4)、コリメーターレンズ(3)、偏
光ビームスプリッタ−(2)及びプリズム(7)を順次
介して、光検出器(8)に入射させる。
ここで、プリズム(7)は、第2図に示すように、鈍角
をなす2つの矩形の面(7a)及び(7b)からなる屈
折面を有するもので、その屈折面(7a)及び(7b)
を光の出射側にし、その稜線(7C)が光軸りを垂直に
横切るように配置する。また、光検出器(8)は、第3
図にも示すように、光軸に垂直な平面内に光検出面が配
された4個の光検出素子(8A) 、(8g )、(8
C)及び(8D)を光軸りと稜線(7c)の双方に垂直
なX方向に二列に並べたもので、光軸りの方向の適正な
位置で、かつX方向に適正な位置に配置する。
をなす2つの矩形の面(7a)及び(7b)からなる屈
折面を有するもので、その屈折面(7a)及び(7b)
を光の出射側にし、その稜線(7C)が光軸りを垂直に
横切るように配置する。また、光検出器(8)は、第3
図にも示すように、光軸に垂直な平面内に光検出面が配
された4個の光検出素子(8A) 、(8g )、(8
C)及び(8D)を光軸りと稜線(7c)の双方に垂直
なX方向に二列に並べたもので、光軸りの方向の適正な
位置で、かつX方向に適正な位置に配置する。
そして、外側の素子(8A)及び(8D)の光検出信号
SA及びSDの和の信号SA+SDと、内側の素・子(
8B)及び(8C)の光検出信号SR及びScの和の信
号SR+Scとの差の信号(SA+SD) (SB+
SC)をフォーカス誤差信号として取シ出す。
SA及びSDの和の信号SA+SDと、内側の素・子(
8B)及び(8C)の光検出信号SR及びScの和の信
号SR+Scとの差の信号(SA+SD) (SB+
SC)をフォーカス誤差信号として取シ出す。
対物レンズ(5)は、制御コイル(9)に流れる電流に
よシ光軸方向に動くようになっておシ1このフォーカス
誤差信号をフォーカス制御信号として制御コイル(9)
に供給する。
よシ光軸方向に動くようになっておシ1このフォーカス
誤差信号をフォーカス制御信号として制御コイル(9)
に供給する。
この従来の装置で、ディスクの記録面(6)が対物レン
ズ(5)に対して適正な位置にあってジャストフォーカ
スになる場合には、第3図Bに示すように、光検出器(
8)上のスポラ)Sは、素子(8A) 及ヒ(sn、)
の間の分離帯と、素子(8C)及び(8D)の間の分離
帯とに夫々点状に現われる。従って、この場合には、フ
ォーカス誤差信号は零になシ、対物レンズ(5)はその
1まの位置を保持する。
ズ(5)に対して適正な位置にあってジャストフォーカ
スになる場合には、第3図Bに示すように、光検出器(
8)上のスポラ)Sは、素子(8A) 及ヒ(sn、)
の間の分離帯と、素子(8C)及び(8D)の間の分離
帯とに夫々点状に現われる。従って、この場合には、フ
ォーカス誤差信号は零になシ、対物レンズ(5)はその
1まの位置を保持する。
ディースフの記録面(6)が対物レンズ(5)に近づい
た位置にあってアンダーフォーカスになる場合には、第
3図Aに示すように、光検出器(8)上のスポットSは
、内側の素子(8B)及び(8C)に夫々半円状に現わ
れる。従って、この場合には、フォーカス誤差信号は負
になシ、対物レンズ(5)が記録面(6)よシ遠ざけら
れる方向に動かされる。
た位置にあってアンダーフォーカスになる場合には、第
3図Aに示すように、光検出器(8)上のスポットSは
、内側の素子(8B)及び(8C)に夫々半円状に現わ
れる。従って、この場合には、フォーカス誤差信号は負
になシ、対物レンズ(5)が記録面(6)よシ遠ざけら
れる方向に動かされる。
ディスクの記録面(6)が逆に対物レンズ(5)から離
れた位置にあってオーバーフォーカスになる場合には、
第3図Cに示すように、光検出器(8)上のスポラ)S
は、外側の素子(8A)及び(8D)に夫々半円状に現
われる。従って、この場合には、フォーカス誤差信号は
正になシ、対物レンズ(5)が記録面(6)に近づけら
れる方向に動かされる。
れた位置にあってオーバーフォーカスになる場合には、
第3図Cに示すように、光検出器(8)上のスポラ)S
は、外側の素子(8A)及び(8D)に夫々半円状に現
われる。従って、この場合には、フォーカス誤差信号は
正になシ、対物レンズ(5)が記録面(6)に近づけら
れる方向に動かされる。
このようにして、プリズム(7)と4個の光検出素子(
8A)〜(8D)を一方向に並べた光検出器(8)によ
って、フォーカス誤差、即ち、ディスクの対物レンズ(
5)に対する距離が検出され、この誤差信号が7オ一カ
ス制御信号として制御コイル(9)に供給されることに
よって、常にジャストフォーカスになるように、即ち、
常に対物レンズ(5)がディスクに対して一定の距離に
なるように、自動的に制御される。
8A)〜(8D)を一方向に並べた光検出器(8)によ
って、フォーカス誤差、即ち、ディスクの対物レンズ(
5)に対する距離が検出され、この誤差信号が7オ一カ
ス制御信号として制御コイル(9)に供給されることに
よって、常にジャストフォーカスになるように、即ち、
常に対物レンズ(5)がディスクに対して一定の距離に
なるように、自動的に制御される。
しかし、この従来の装置は、各々のフォーカス状態にお
ける光検出器(8)上のスポラ)Sが上述の第3図A−
Cに示すようになるように、光検出器(8)を、光軸り
の方向の正確な位置で、かつX方向に正確な位置に配置
しなければならず、光検出器(8)の位置調整にきびし
い精度が要求される欠点がある。また、プリズム(7)
の頂角のところでは光の損失があるが、頂角が稜線(7
C)を形成しているので、その損失が大きく、これを小
さくするために頂角の仕上げ精度を高める必要があると
いう欠点もある。
ける光検出器(8)上のスポラ)Sが上述の第3図A−
Cに示すようになるように、光検出器(8)を、光軸り
の方向の正確な位置で、かつX方向に正確な位置に配置
しなければならず、光検出器(8)の位置調整にきびし
い精度が要求される欠点がある。また、プリズム(7)
の頂角のところでは光の損失があるが、頂角が稜線(7
C)を形成しているので、その損失が大きく、これを小
さくするために頂角の仕上げ精度を高める必要があると
いう欠点もある。
次に、以上の点を改良した従来のフォーカス誤差検出装
置について説明する0 第4図は、この装置の一例で、上述のプリズム(7)の
代わシに、円錐の屈折面を有するレンズを用いたもので
ある。即ち、偏光ビニムスプリッター(2)から光検出
器(例えばPINホトダイオードを用いる)◇椴に至る
光路上に、円錐の屈折面(17a)を有するレンズαη
を、屈折面(17a)が光の出射側になるようにして、
配置する。この場合、第5図に示すように、レンズ(1
71の中心o1が光軸り上に位置するよう゛にする。さ
らに、第6図に示すように、光検出器aaを、同心円状
の2個の光検出素子(18A)及び(18B)で構成し
て、その同心円の中心02が光軸り上に位置するように
配置する。この場合〜第7図に示すように、レンズαη
の底角をθ、光検出器0砂の素子(18A)及び(18
B)の間の不感帯(分離帯) (18C)の半径をdと
すると、光軸りにごく近いところでレンズα力を通った
光が素子(18A)及び(18B)の間の不感帯(18
C)上に達するように、レンズαりと光検出器α枠の距
離tを、t=dcotβに選定する。ただし、βはsi
t+(β+θ) = n*θで与えられる角度、nはレ
ンズαのを構成するガラスの屈折率である。そして、素
子(18A)及び(18B)の光検出信号SA及びSB
の差の信号5A−8Bをフォーカス誤差信号として取シ
出し、この誤差信号をフォーカス制御信号として制御コ
イル(9)に供給する。
置について説明する0 第4図は、この装置の一例で、上述のプリズム(7)の
代わシに、円錐の屈折面を有するレンズを用いたもので
ある。即ち、偏光ビニムスプリッター(2)から光検出
器(例えばPINホトダイオードを用いる)◇椴に至る
光路上に、円錐の屈折面(17a)を有するレンズαη
を、屈折面(17a)が光の出射側になるようにして、
配置する。この場合、第5図に示すように、レンズ(1
71の中心o1が光軸り上に位置するよう゛にする。さ
らに、第6図に示すように、光検出器aaを、同心円状
の2個の光検出素子(18A)及び(18B)で構成し
て、その同心円の中心02が光軸り上に位置するように
配置する。この場合〜第7図に示すように、レンズαη
の底角をθ、光検出器0砂の素子(18A)及び(18
B)の間の不感帯(分離帯) (18C)の半径をdと
すると、光軸りにごく近いところでレンズα力を通った
光が素子(18A)及び(18B)の間の不感帯(18
C)上に達するように、レンズαりと光検出器α枠の距
離tを、t=dcotβに選定する。ただし、βはsi
t+(β+θ) = n*θで与えられる角度、nはレ
ンズαのを構成するガラスの屈折率である。そして、素
子(18A)及び(18B)の光検出信号SA及びSB
の差の信号5A−8Bをフォーカス誤差信号として取シ
出し、この誤差信号をフォーカス制御信号として制御コ
イル(9)に供給する。
この装置で、ディスクの記録面(6)が対物レンズ(5
)に対して適正な位置にあってジャストフォーカスにな
る場合には、第7図Bに示すように、光検出器α→上の
スポットSは、素子(18A)及び(18B)の間の不
感帯(18C)に環状に現われる。従って、この場合に
は、フォーカス誤差信号は零になシ、対物レンズ(5)
はそのままの位置を保持する。
)に対して適正な位置にあってジャストフォーカスにな
る場合には、第7図Bに示すように、光検出器α→上の
スポットSは、素子(18A)及び(18B)の間の不
感帯(18C)に環状に現われる。従って、この場合に
は、フォーカス誤差信号は零になシ、対物レンズ(5)
はそのままの位置を保持する。
ディスクの記録面(6)が対物レンズ(5)に近づいた
位置にあってアンダーフォーカスになる場合には、第7
図人に示すように、光検出器DI上のスポットSは、内
側の素子(18B)に環状に現われる。従って、この場
合には、フォーカス誤差信号は負になシ、対物レンズ(
5)が記録面(6)よシ遠ざけられる方向に動かされる
。
位置にあってアンダーフォーカスになる場合には、第7
図人に示すように、光検出器DI上のスポットSは、内
側の素子(18B)に環状に現われる。従って、この場
合には、フォーカス誤差信号は負になシ、対物レンズ(
5)が記録面(6)よシ遠ざけられる方向に動かされる
。
ディスクの記録面(6)が逆に対物レンズ(5)から離
れた位置にあってオーバーフォーカスになる場合には、
第7図Cに示すように、光検出器α峰上のスポットSは
、外側の素子(18A)に環状に現われる。
れた位置にあってオーバーフォーカスになる場合には、
第7図Cに示すように、光検出器α峰上のスポットSは
、外側の素子(18A)に環状に現われる。
従って、この場合には、フォーカス誤差信号は正になシ
、対物レンズ(5)が記録面(6)に近づけられる方向
に動かされる。
、対物レンズ(5)が記録面(6)に近づけられる方向
に動かされる。
このようにして、円錐の屈折面(17a)を有するレン
ズα力と同心円状の2個の光検出素子(18A)及び(
18B)からなる光検出器a椴によって、フォーカス状
態、即ち、ディスクの対物レンズ(5)に対する距離が
検出され、この誤差信号が制御信号として制御コイル(
9)に供給されることによって、常にジャストフォーカ
スになるように、即ち、常に対物レンズ(5)がディス
クに対して一定の距離になるように、自動的に制御され
る。
ズα力と同心円状の2個の光検出素子(18A)及び(
18B)からなる光検出器a椴によって、フォーカス状
態、即ち、ディスクの対物レンズ(5)に対する距離が
検出され、この誤差信号が制御信号として制御コイル(
9)に供給されることによって、常にジャストフォーカ
スになるように、即ち、常に対物レンズ(5)がディス
クに対して一定の距離になるように、自動的に制御され
る。
かかる第4図の装置によれば、円錐の屈折面(17a)
を有するレンズα力を用い、これに同心円状の2個の光
検出素子(18A)及び(18B)からなる光検出器α
峰を組み合わせるものであるから、光検出器α場のアラ
イメントが簡単になる。
を有するレンズα力を用い、これに同心円状の2個の光
検出素子(18A)及び(18B)からなる光検出器α
峰を組み合わせるものであるから、光検出器α場のアラ
イメントが簡単になる。
即ち、第1図の装置では、2つの矩形の面(7a)及び
(7b)からなる屈折面を有するプリズム(7)を用い
、これに4個の光検出素子(8A)〜(8D)を一方向
に並べた光検出器(8)を組み合わせるものであるから
、第3図人またはCの場合において、内側の素子(8B
)及び(8C)または外側の素子(8A)及び(8D)
に夫々半円状に現われるべきスポットの素子(8A)及
び(8B)の間の分離帯と素子(8C)及び(8D)の
間の不感帯(分離帯)の付近の部分は、プリズム(7)
の中心付近を通過した弱い光だけでなく中心から離れた
ところを通過した強い光も集束されるために、比較的光
量が多くなる。そのため、光検出器(8)の光軸方向や
X方向の位置がずれていて、第3図人またはCの場合に
おいて、スポットが外側の素子(8A)ないしく8D)
または内側の素子(8B)ないしく8C)にまたがるよ
うになると、フォーカス誤差信号が位置が正確なときに
比べて大きく変化し、誤った検出がなされるおそれがあ
る。そのため、光検出器(8)の光軸方向及びX方向の
位置調整にきびしい精度が要求される。
(7b)からなる屈折面を有するプリズム(7)を用い
、これに4個の光検出素子(8A)〜(8D)を一方向
に並べた光検出器(8)を組み合わせるものであるから
、第3図人またはCの場合において、内側の素子(8B
)及び(8C)または外側の素子(8A)及び(8D)
に夫々半円状に現われるべきスポットの素子(8A)及
び(8B)の間の分離帯と素子(8C)及び(8D)の
間の不感帯(分離帯)の付近の部分は、プリズム(7)
の中心付近を通過した弱い光だけでなく中心から離れた
ところを通過した強い光も集束されるために、比較的光
量が多くなる。そのため、光検出器(8)の光軸方向や
X方向の位置がずれていて、第3図人またはCの場合に
おいて、スポットが外側の素子(8A)ないしく8D)
または内側の素子(8B)ないしく8C)にまたがるよ
うになると、フォーカス誤差信号が位置が正確なときに
比べて大きく変化し、誤った検出がなされるおそれがあ
る。そのため、光検出器(8)の光軸方向及びX方向の
位置調整にきびしい精度が要求される。
これに対して、第4図の装置では、円錐の屈折面(17
a)を有するレンズCLηを用い、これに同心円状の2
個の光検出素子(18A)及び(18B)からなる光検
出器(L→を組み合わせるものである2>% 、第7図
人またはCの場合において、内側の素子−(18B)ま
だは外側の素子(18A)に夫々環状に現われるべきス
4?ットの素子(18A)及び(18B)の間の不感帯
(18C)の付近の部分は、レンズα力の中心付近を通
過した弱い光のみがくるので光量が少なくなシ)一方、
不感帯(18C)よシ遠ざかった部分は、レンズαηの
中心から離れたところを通過した強い光のみがくるので
光量が多くなる。即ち、スポットの光量は、第7図Aの
場合には不感帯(18C)に近い外側はど少なく内側に
いくに従って多くなシ、第7図Cの場合には不感帯(1
8C)に近い内側はど少なく外側にいくに従って多くな
る。従って、光検出器α→の光軸方向やXY方向の位置
が多少ずれていて、第7図AまたはCの場合において、
スポットが外側の素子(18A)または内側の素子(1
8B)に多少またがるようになっても、フォーカス誤差
信号は位置が正確なときに比べてほとんど変化せ男誤っ
た検出がなされるおそれがない。従って、光検出器α→
の光軸方向及びXY方向の位置調整はそれほど厳密であ
る必要がない。
a)を有するレンズCLηを用い、これに同心円状の2
個の光検出素子(18A)及び(18B)からなる光検
出器(L→を組み合わせるものである2>% 、第7図
人またはCの場合において、内側の素子−(18B)ま
だは外側の素子(18A)に夫々環状に現われるべきス
4?ットの素子(18A)及び(18B)の間の不感帯
(18C)の付近の部分は、レンズα力の中心付近を通
過した弱い光のみがくるので光量が少なくなシ)一方、
不感帯(18C)よシ遠ざかった部分は、レンズαηの
中心から離れたところを通過した強い光のみがくるので
光量が多くなる。即ち、スポットの光量は、第7図Aの
場合には不感帯(18C)に近い外側はど少なく内側に
いくに従って多くなシ、第7図Cの場合には不感帯(1
8C)に近い内側はど少なく外側にいくに従って多くな
る。従って、光検出器α→の光軸方向やXY方向の位置
が多少ずれていて、第7図AまたはCの場合において、
スポットが外側の素子(18A)または内側の素子(1
8B)に多少またがるようになっても、フォーカス誤差
信号は位置が正確なときに比べてほとんど変化せ男誤っ
た検出がなされるおそれがない。従って、光検出器α→
の光軸方向及びXY方向の位置調整はそれほど厳密であ
る必要がない。
さらに、第4図の装置によれば、上述のようにスポット
の光量が分離帯に近い側はど少なく不感帯よシ遠ざかる
に従って多くなシ、そして、フォーカス状態がジャスト
フォーカスからずれるほどスポットが分離帯よシ遠ざか
る方向に広がっていくので、検出の感度が著しく高くな
る効果がおる。
の光量が分離帯に近い側はど少なく不感帯よシ遠ざかる
に従って多くなシ、そして、フォーカス状態がジャスト
フォーカスからずれるほどスポットが分離帯よシ遠ざか
る方向に広がっていくので、検出の感度が著しく高くな
る効果がおる。
まだ、レンズαηの頂部のところでは光の損失があるが
、頂部が従来のプリズムのように稜線ではなく点である
ので、その損失が小さく、従って損失を小さくするため
に頂角の仕上げ精度を高める必要もない。
、頂部が従来のプリズムのように稜線ではなく点である
ので、その損失が小さく、従って損失を小さくするため
に頂角の仕上げ精度を高める必要もない。
しかし、この第4図の装置には次のような欠点がおる。
即ち、光検出器α枠の光検出面上のスポットSの中心部
と外周部の光量の差からフォーカス誤差信号を得ている
ので、このフォーカス誤差信号にはディスクのピットの
回折に基づく高周波信号の洩れ込みがあシ、シかもスポ
ラ)Sの中心部と外周部とでビットの空間周波数に対す
る光の変調度の特性が異なるから、この点で第4図の装
置によシ得られるフォーカス誤差信号の精度はあまυ高
くない。
と外周部の光量の差からフォーカス誤差信号を得ている
ので、このフォーカス誤差信号にはディスクのピットの
回折に基づく高周波信号の洩れ込みがあシ、シかもスポ
ラ)Sの中心部と外周部とでビットの空間周波数に対す
る光の変調度の特性が異なるから、この点で第4図の装
置によシ得られるフォーカス誤差信号の精度はあまυ高
くない。
更に、この第4図の装置では、光検出器0穆上のスポラ
)Sの半径の変化を面積の変化として検出しているので
、第8図に示すように、デフォーカス量対フォーカス誤
差信号の特性はジャストフォーカス付近でスポットSの
半径の2乗に反比例しりニアリテイが悪い。
)Sの半径の変化を面積の変化として検出しているので
、第8図に示すように、デフォーカス量対フォーカス誤
差信号の特性はジャストフォーカス付近でスポットSの
半径の2乗に反比例しりニアリテイが悪い。
以上の第4図の装置の欠点は、第1図の装置についても
同様のととμ言える。
同様のととμ言える。
又、従来、光検出器の光検出面を円形にすると共に、こ
の光検出器を4等分して4象限の光検出素子に分割し、
光検出器の前面側に半円柱レンズを配し、第1及び第3
象限の光検出素子の光検出信号の和と、第2及び第4象
限の光検出素子の光検出信号の和との差によシフオーカ
ス誤差信号を得るようにしたフォーカス誤差検出装置が
提案されている。以下〜これについて図面を参照して説
明する。
の光検出器を4等分して4象限の光検出素子に分割し、
光検出器の前面側に半円柱レンズを配し、第1及び第3
象限の光検出素子の光検出信号の和と、第2及び第4象
限の光検出素子の光検出信号の和との差によシフオーカ
ス誤差信号を得るようにしたフォーカス誤差検出装置が
提案されている。以下〜これについて図面を参照して説
明する。
第9図は半円柱レンズQυを示し、(22+はその半円
柱面、(ハ)は矩形の平面である。平面(ハ)上に於い
てその中心を原点Oとし、半円柱面(24の母線に平行
なy軸、直角なY軸及び平面(ハ)に垂直なZ軸から成
る直交座標を設ける。又、Z軸上に於いて、レンズ(2
0の半円柱面(2り側で原点0から所定距離の点を原点
O′とし、2軸と直角な平面内にy軸及びY軸の各正側
と45°の角度をなすy軸及びこれと直角なy軸から成
る直角座標を設ける。そして、このXpF面内に光検出
器の円形の検出面が一致するようにし、とのx、y軸に
て検出面を4等分して光検出器を4象限の光検出素子に
分割する。
柱面、(ハ)は矩形の平面である。平面(ハ)上に於い
てその中心を原点Oとし、半円柱面(24の母線に平行
なy軸、直角なY軸及び平面(ハ)に垂直なZ軸から成
る直交座標を設ける。又、Z軸上に於いて、レンズ(2
0の半円柱面(2り側で原点0から所定距離の点を原点
O′とし、2軸と直角な平面内にy軸及びY軸の各正側
と45°の角度をなすy軸及びこれと直角なy軸から成
る直角座標を設ける。そして、このXpF面内に光検出
器の円形の検出面が一致するようにし、とのx、y軸に
て検出面を4等分して光検出器を4象限の光検出素子に
分割する。
そして、レンズ■υの平面(2渇側に、第10図に示す
如く光軸が2軸と一致し、平面(2′1:I上のスポラ
[4)が円形(第10図は斜視図である。)となる集束
ビームを入射せしめる。円形のスポット(24)に対し
、x、y軸と45°の角度をなす半径上の軸a −dを
第1〜第4象限■〜■に仮シに設ける。
如く光軸が2軸と一致し、平面(2′1:I上のスポラ
[4)が円形(第10図は斜視図である。)となる集束
ビームを入射せしめる。円形のスポット(24)に対し
、x、y軸と45°の角度をなす半径上の軸a −dを
第1〜第4象限■〜■に仮シに設ける。
さて、上述した如く集束ビームがレンズCυの平面(ハ
)に入射した場合のレンズ(21)のXOZ断面及びY
O2断面に於ける光線(2t19. (2ηの軌跡につ
いて、第11図を参照して説明する。レンズCυのYO
2断面に入射する光線(26)は、yoz断面が厚さ一
定であるので、その出射光は入射光と平行に進み、z軸
上の点Pを通樺する。レンズ■υのXOZ断面に入射す
る光線(ハ)は、XO2断面が凸レンズを構成している
ので、Z軸側に屈折し、Z軸上の点Pの手前の点P′を
通過する。
)に入射した場合のレンズ(21)のXOZ断面及びY
O2断面に於ける光線(2t19. (2ηの軌跡につ
いて、第11図を参照して説明する。レンズCυのYO
2断面に入射する光線(26)は、yoz断面が厚さ一
定であるので、その出射光は入射光と平行に進み、z軸
上の点Pを通樺する。レンズ■υのXOZ断面に入射す
る光線(ハ)は、XO2断面が凸レンズを構成している
ので、Z軸側に屈折し、Z軸上の点Pの手前の点P′を
通過する。
さて、第11図に於いて、点P、P’の中間の点0/(
第9図参照)に光検出器の検出面(至)が位置し、検出
面(2つ上の照射ビームスボッ) (2,1)’は第1
3図に示す如く円形になったとき、対物レンズよシの集
束ビームが光学式ディスクの記録面に焦点を結ぶものと
する。かくすると、対物レンズよりの集束ビームの焦点
が光学式ディスクの手前か向う側に結ばれたということ
は、光検出器の検出面(ハ)の位置が点O/よシ手前の
点αか向う側の点βにずれたことと等価になシ、夫々光
検出器の検出面(2最のスポット04)’U 、第12
図及び第14図に示す如く楕円となる。即ち、この楕円
スポット(財)行第12図の場合は第1及び第3象限!
。
第9図参照)に光検出器の検出面(至)が位置し、検出
面(2つ上の照射ビームスボッ) (2,1)’は第1
3図に示す如く円形になったとき、対物レンズよシの集
束ビームが光学式ディスクの記録面に焦点を結ぶものと
する。かくすると、対物レンズよりの集束ビームの焦点
が光学式ディスクの手前か向う側に結ばれたということ
は、光検出器の検出面(ハ)の位置が点O/よシ手前の
点αか向う側の点βにずれたことと等価になシ、夫々光
検出器の検出面(2最のスポット04)’U 、第12
図及び第14図に示す如く楕円となる。即ち、この楕円
スポット(財)行第12図の場合は第1及び第3象限!
。
■に於いてX軸に対し45°の方向に長径を有し、第1
4図の場合は第2及び第4象限■、■に於いてX軸に対
し45°の方向に長径を有する・尚、第12図〜第14
図に於いて、軸a′〜d′は夫々第10図の軸a −d
に対応する。
4図の場合は第2及び第4象限■、■に於いてX軸に対
し45°の方向に長径を有する・尚、第12図〜第14
図に於いて、軸a′〜d′は夫々第10図の軸a −d
に対応する。
そこで、光検出器の検出面(2つがスポラH4)’よシ
、太きいものとすれば、4象限の光検出素子のうち、第
1及び第3象限1.IIIの光検出素子の光検出信号の
和と、第2及び第4象限■、■の光検出素子の光検出信
号の和との差によシ、対物レンズの光学式ディスクに対
する集束状態が検出される。従って、上記差が零となる
ように対物レンズをその光軸上に移動させることによシ
、フォーカス状態がか可能となる。
、太きいものとすれば、4象限の光検出素子のうち、第
1及び第3象限1.IIIの光検出素子の光検出信号の
和と、第2及び第4象限■、■の光検出素子の光検出信
号の和との差によシ、対物レンズの光学式ディスクに対
する集束状態が検出される。従って、上記差が零となる
ように対物レンズをその光軸上に移動させることによシ
、フォーカス状態がか可能となる。
しかし、かかる半円柱レンズ(20及び4分割光検出器
を組合せたフォーカス誤差信号検出装置では、光検出器
の光検出面(ハ)上のスポット(24)′の位置が第1
2図〜第14図の状態からX′又はY′軸方向にずれた
場合は、フォーカス誤差信号の精度はそのずれに応じて
低下してしまう。
を組合せたフォーカス誤差信号検出装置では、光検出器
の光検出面(ハ)上のスポット(24)′の位置が第1
2図〜第14図の状態からX′又はY′軸方向にずれた
場合は、フォーカス誤差信号の精度はそのずれに応じて
低下してしまう。
そこで、本出願人は先に、精度が高く、且つリニアリテ
ィの良いフォーカス誤差信号を得ることのできるフォー
カス誤差検出装置を提案した。
ィの良いフォーカス誤差信号を得ることのできるフォー
カス誤差検出装置を提案した。
以下に、第15図を参照して、かかるフォーカス誤差検
出装置を光学式ディスク再生装置に適用した一例を説明
する。レーザー光源(例えば半導体レーザー光源を用い
る)(1)よシのレーデ−光を、コリメーターレンズ(
3) 、偏光ビームスプリッタ−(2) 、’/4波長
板(4)及び対物レンズ(5)を順次介して、ディスク
の記録面(6)に入射させる。ディスクの記録面(6)
には、例えばオーディオ、ビデオ情報が適当に変調され
て、螺旋状の記録トラックに、ビットの形成によシ光学
的に読み出しうるように、記録されている。そして、デ
ィスクの記録面(6)にて反射されたレーザー光を、対
物レンズ(5)、1/4 波長板(4)、偏光ビームス
プリッタ−(2)及び複合レンズ00)を順次介して、
光検出器(8)に入射させる。
出装置を光学式ディスク再生装置に適用した一例を説明
する。レーザー光源(例えば半導体レーザー光源を用い
る)(1)よシのレーデ−光を、コリメーターレンズ(
3) 、偏光ビームスプリッタ−(2) 、’/4波長
板(4)及び対物レンズ(5)を順次介して、ディスク
の記録面(6)に入射させる。ディスクの記録面(6)
には、例えばオーディオ、ビデオ情報が適当に変調され
て、螺旋状の記録トラックに、ビットの形成によシ光学
的に読み出しうるように、記録されている。そして、デ
ィスクの記録面(6)にて反射されたレーザー光を、対
物レンズ(5)、1/4 波長板(4)、偏光ビームス
プリッタ−(2)及び複合レンズ00)を順次介して、
光検出器(8)に入射させる。
この複合レンズ(30)は、第16図及び第18図に示
す如く、複合レンズ(至)に対する入射光の光軸0を含
む界千面Tで2分された一対の例えば凸レンズ領域(3
0a) 、 (30b)から成る。この一対のレンズ領
域(30a) 、 (30b)は互いに異なる後側焦点
距離fhf2を有すると共に、一対のレンズ領域(ao
a)、(3ob)の各光軸o1.o2は所定距離離間せ
しめられる。第16図では、複合レンズ(至)をその入
射光の光軸0と直角なX、7平面上に配し、その界千面
TをX軸と一致させる。ここでは、各レンズ領域(30
a) t(30b)の光軸o1.o2がy軸上に界千面
Tを挾んでその両側に夫々距離7i !:l’2を置い
て位置している。
す如く、複合レンズ(至)に対する入射光の光軸0を含
む界千面Tで2分された一対の例えば凸レンズ領域(3
0a) 、 (30b)から成る。この一対のレンズ領
域(30a) 、 (30b)は互いに異なる後側焦点
距離fhf2を有すると共に、一対のレンズ領域(ao
a)、(3ob)の各光軸o1.o2は所定距離離間せ
しめられる。第16図では、複合レンズ(至)をその入
射光の光軸0と直角なX、7平面上に配し、その界千面
TをX軸と一致させる。ここでは、各レンズ領域(30
a) t(30b)の光軸o1.o2がy軸上に界千面
Tを挾んでその両側に夫々距離7i !:l’2を置い
て位置している。
この複合レンズ(至)は、ガラス、グラスチック等の一
対のレンズ領域(30a) 、 (3ob)を別個に作
つ1それらを貼合わせても良く、あるいはプラスチック
等、によシ一体成型して作っても良い。尚、図面に於け
るレンズ(至)の輪郭は、説明の都合上円形に描かれて
いないが、円形にするのが実際的である。
対のレンズ領域(30a) 、 (3ob)を別個に作
つ1それらを貼合わせても良く、あるいはプラスチック
等、によシ一体成型して作っても良い。尚、図面に於け
るレンズ(至)の輪郭は、説明の都合上円形に描かれて
いないが、円形にするのが実際的である。
以下の他の例に於いても同様である。
更に1第18図に示す如く、複合レンズ(至)に対する
入射光がフォーカス状態にあるとき、即ちここでは平行
光であるときの一対のレンズ領域(30a)。
入射光がフォーカス状態にあるとき、即ちここでは平行
光であるときの一対のレンズ領域(30a)。
(30b)よυの各出射光の各集束点P1 tP2 (
*、々界平面Tを延長した平面Tの両側の各光軸01t
02上に位置する)の入射光の光軸0上に於ける中間位
置にその光検出面(8)′が位置するように光検出器(
8)を配置する。そして、この光検出器(8)は、第1
7図。
*、々界平面Tを延長した平面Tの両側の各光軸01t
02上に位置する)の入射光の光軸0上に於ける中間位
置にその光検出面(8)′が位置するように光検出器(
8)を配置する。そして、この光検出器(8)は、第1
7図。
に示す如く、一対のレンズ領域(30a)、(3ob)
のうちの第1のレンズ領域(30a)の赤平面に対する
外側及び内側を夫々通過する各出射光を受光する第1及
び第2の光検出素子(8B) 、 (8A)と、一対の
レンズ領域(30a )、(30b)のうちの第2のレ
ンズ領域(30b)の赤平面Tに対する外側及び内側を
夫々通過する各出射光を受光する第3及び第4の光検出
素子(8D)、(8C)から構成されている。ここでは
第1〜第4の光検出素子は矩形で、(sA)−?(8D
)の順に一方向(例えばディスクの記録面のトラック方
向)に配置されている。この場合、光検出素子(8B)
、(8りは一体でも良い。
のうちの第1のレンズ領域(30a)の赤平面に対する
外側及び内側を夫々通過する各出射光を受光する第1及
び第2の光検出素子(8B) 、 (8A)と、一対の
レンズ領域(30a )、(30b)のうちの第2のレ
ンズ領域(30b)の赤平面Tに対する外側及び内側を
夫々通過する各出射光を受光する第3及び第4の光検出
素子(8D)、(8C)から構成されている。ここでは
第1〜第4の光検出素子は矩形で、(sA)−?(8D
)の順に一方向(例えばディスクの記録面のトラック方
向)に配置されている。この場合、光検出素子(8B)
、(8りは一体でも良い。
そして、第1及び第4の光検出素子(8B)、(8C)
からの第1及び第4の光検出信号SB+SCの和sB+
Scと、第2及び第3の光検出素子(8A)、(8D)
からの第2及び第3の光検出信号5AtSDの和S A
+S Dとの差(SB+SC) (sA+sD)から
フォーカス誤差信号(第20−図参照)を得るようにし
ている。そして、このフォーカス誤差信号がフォーカス
制御信号として制御コイル(9)に供給される。
からの第1及び第4の光検出信号SB+SCの和sB+
Scと、第2及び第3の光検出素子(8A)、(8D)
からの第2及び第3の光検出信号5AtSDの和S A
+S Dとの差(SB+SC) (sA+sD)から
フォーカス誤差信号(第20−図参照)を得るようにし
ている。そして、このフォーカス誤差信号がフォーカス
制御信号として制御コイル(9)に供給される。
次に、第15図の例の動作を第17図を参照して説明し
よう。ディスクの記録面(6)が対物レンズ(5)に対
して適正な位置にあってジャストフォーカスになる場合
には、複合レンズ(至)には平行光が入射し第17図B
K示すように、光検出器(8)上のスポットs1.s2
は、素子(8A)及び(8B)上と、素子(8C)及び
(8D)上と夫々同じ大きさで、同じ向きの半円状に現
われる。従って、この場合には、フォーカス誤差信号は
零になシ、対物レンズ(5)はそのままの位置を保持す
る。
よう。ディスクの記録面(6)が対物レンズ(5)に対
して適正な位置にあってジャストフォーカスになる場合
には、複合レンズ(至)には平行光が入射し第17図B
K示すように、光検出器(8)上のスポットs1.s2
は、素子(8A)及び(8B)上と、素子(8C)及び
(8D)上と夫々同じ大きさで、同じ向きの半円状に現
われる。従って、この場合には、フォーカス誤差信号は
零になシ、対物レンズ(5)はそのままの位置を保持す
る。
ディスクの記録面(6)が対物レンズ(5)に近づいた
位置にあってアンダーフォーカスになる場合には、複合
レンズ(至)への入射光は平行光からやや外れ、第17
図Aに示すように、光検出器(8)上のスポットJ p
s2は、素子(8A)及び(8B)上に小さな半円状に
、素子(8C)及び(8D)上に同じ向きで大きな半円
状に現われる。従って、この場合には、フォーカス誤差
信号は負になル、対物レンズ(5)が記録面(6)よシ
遠ざけられる方向に動かされる。。
位置にあってアンダーフォーカスになる場合には、複合
レンズ(至)への入射光は平行光からやや外れ、第17
図Aに示すように、光検出器(8)上のスポットJ p
s2は、素子(8A)及び(8B)上に小さな半円状に
、素子(8C)及び(8D)上に同じ向きで大きな半円
状に現われる。従って、この場合には、フォーカス誤差
信号は負になル、対物レンズ(5)が記録面(6)よシ
遠ざけられる方向に動かされる。。
ディスクの記録面(6)が逆に対物レンズ(5)から離
れた位置にあってオーバーフォーカスになる場合には、
複合レンズ(30)への入射光は平行光から逆向きにや
や外れ、第17図Cに示すように、光検出器(8)上の
スポットs1.s2は、素子(8A)及び(8B)上に
大きな半円状に、素子(8C)、(8D)上に同じ向き
で小さな半円状に現われる。従って、この場合には、フ
ォーカス誤差信号は正になシ、対物レンズ(5)が記録
面(6)に近づけられる方向に動がされる。
れた位置にあってオーバーフォーカスになる場合には、
複合レンズ(30)への入射光は平行光から逆向きにや
や外れ、第17図Cに示すように、光検出器(8)上の
スポットs1.s2は、素子(8A)及び(8B)上に
大きな半円状に、素子(8C)、(8D)上に同じ向き
で小さな半円状に現われる。従って、この場合には、フ
ォーカス誤差信号は正になシ、対物レンズ(5)が記録
面(6)に近づけられる方向に動がされる。
このようにして、複合レンズ(至)と4個の光検出素子
(8A)〜(8D)を一方向に並べた光検出器(8)に
よって、フォーカス誤差、即ち、ディスクの対物レンズ
(5)に対する距離が検出され、この誤差信号がフォー
カス制御信号として制御コイル(9)に供給されること
によって、常にジャストフォーカスになるように、即ち
、常に対物レンズ(5)がディスクに対して一定の距離
になるように、自動的に制′御される。
(8A)〜(8D)を一方向に並べた光検出器(8)に
よって、フォーカス誤差、即ち、ディスクの対物レンズ
(5)に対する距離が検出され、この誤差信号がフォー
カス制御信号として制御コイル(9)に供給されること
によって、常にジャストフォーカスになるように、即ち
、常に対物レンズ(5)がディスクに対して一定の距離
になるように、自動的に制′御される。
次に、この種光学式ディスク再生装置の他の例を第21
図を参照して説明する。ここでは複合レンズ(至)を一
対の凹レンズ領域(30a) 、(3ob)にて構成し
た場合を示し、レーザー光源(例えば半導体レーザー光
源を用いる)(1)よシのレーザー光を、偏光ビームス
プリッタ−(2)、コリメーターレンズ(3)、1/4
波長板(4)及び対物レンズ(5)を順次介して、ディ
スクの記録面(6)に入射させる。ディスクの記録面(
6)には、例えばオーディオ、ビデオ情報が適当に変調
されて、螺旋状の記録トラックに、ビットの形成により
光学的に読み出しうるように、記録されている。
図を参照して説明する。ここでは複合レンズ(至)を一
対の凹レンズ領域(30a) 、(3ob)にて構成し
た場合を示し、レーザー光源(例えば半導体レーザー光
源を用いる)(1)よシのレーザー光を、偏光ビームス
プリッタ−(2)、コリメーターレンズ(3)、1/4
波長板(4)及び対物レンズ(5)を順次介して、ディ
スクの記録面(6)に入射させる。ディスクの記録面(
6)には、例えばオーディオ、ビデオ情報が適当に変調
されて、螺旋状の記録トラックに、ビットの形成により
光学的に読み出しうるように、記録されている。
そして、記録面(6)にて反射されたレーザー光を、対
物レンズ(5)、”A波長板(4)、コリメーターレン
、r(3)、偏光ビームスプリッタ−(2)及ヒ複合し
ンス(至)を順次介して、光検出器(8)に入・射させ
る◎この複合レンズC3Gは第22図及び第24図に示
す如く、複合レンズ(至)に対する入射光の光軸Oを含
む赤平面Tで2分された一対の例えば凹レンズ領域(3
0g) 、 (30b)から成る。この一対のレンズ領
域(30m)、(30b)は互いに異なる後側焦点距離
f1 tf2を有すると共に、一対のレンズ領域(30
m) 、(30b)の各光軸01p02は離間せしめら
れる。第22図では、複合レンズ(廟をその入射光の光
軸Oと直角なX。
物レンズ(5)、”A波長板(4)、コリメーターレン
、r(3)、偏光ビームスプリッタ−(2)及ヒ複合し
ンス(至)を順次介して、光検出器(8)に入・射させ
る◎この複合レンズC3Gは第22図及び第24図に示
す如く、複合レンズ(至)に対する入射光の光軸Oを含
む赤平面Tで2分された一対の例えば凹レンズ領域(3
0g) 、 (30b)から成る。この一対のレンズ領
域(30m)、(30b)は互いに異なる後側焦点距離
f1 tf2を有すると共に、一対のレンズ領域(30
m) 、(30b)の各光軸01p02は離間せしめら
れる。第22図では、複合レンズ(廟をその入射光の光
軸Oと直角なX。
y平面上に配し、その赤平面TをX軸と一致させる。こ
こでは、各レンズ領域(30a) 、(30b)の光軸
o1y02がy軸上に赤平面Tを挾んで夫々その両側に
夫々距離y1,3’2を置いて位置している。
こでは、各レンズ領域(30a) 、(30b)の光軸
o1y02がy軸上に赤平面Tを挾んで夫々その両側に
夫々距離y1,3’2を置いて位置している。
更に、第24図に示す如く、複合レン/e(Hに対する
入射光がフォーカス状態にあるとき、即ちここでは産物
点Qに向う集束光であるときの一対のレンズ領域(30
g)、(30b)よシの各出射光の各集束点P1pP2
(夫々赤平面Tを延長した平面T′の両側の各光軸02
p 01上に位置する)の入射光の光軸0上に於ける
中間位置にその光検出i (8)’が位置するように光
検出器(8)を配置する。そして、この光検出器(8)
は、第23図に示す如く一対のレンズ領域(30m)。
入射光がフォーカス状態にあるとき、即ちここでは産物
点Qに向う集束光であるときの一対のレンズ領域(30
g)、(30b)よシの各出射光の各集束点P1pP2
(夫々赤平面Tを延長した平面T′の両側の各光軸02
p 01上に位置する)の入射光の光軸0上に於ける
中間位置にその光検出i (8)’が位置するように光
検出器(8)を配置する。そして、この光検出器(8)
は、第23図に示す如く一対のレンズ領域(30m)。
(30b )のうちの第1のレンズ領域(aOa)の赤
平面Tに対する外側及び内側を夫々通過する各出射光を
受光する第1及び第2の光検出素子(8C)、(8D)
と、一対のレンズ領域(30a)、(30b)のうちの
第2のレンズ領域(30b)の赤平面Tに対する外側及
び内側を夫々通過する各出射光を受光する第3及び第4
の光検出素子(8A) 、(8B)とから構成されてい
る。ここでは第1〜第4の光検出素子は矩形で、(8A
)〜(8D)の顔に一方向(例えばディスクの記録面の
トラック方向)に配置されている。この場合、光検出素
子(8B ) 、 (8C)は一体でも良い。
平面Tに対する外側及び内側を夫々通過する各出射光を
受光する第1及び第2の光検出素子(8C)、(8D)
と、一対のレンズ領域(30a)、(30b)のうちの
第2のレンズ領域(30b)の赤平面Tに対する外側及
び内側を夫々通過する各出射光を受光する第3及び第4
の光検出素子(8A) 、(8B)とから構成されてい
る。ここでは第1〜第4の光検出素子は矩形で、(8A
)〜(8D)の顔に一方向(例えばディスクの記録面の
トラック方向)に配置されている。この場合、光検出素
子(8B ) 、 (8C)は一体でも良い。
そして、第1及び第4の光検出素子(sc ) 、 (
8B)からの第1及び第4の光検出信号Sc IsBの
和Sc+SBと、第2及び第3の光検出素子(8D)
?(8A)からの第2及び第3の光検出信号5ntS人
の和SD+S人との差(Sc+SB) −(8D+Sム
)からフォーカス誤差信号を得るようにしている。そし
て、このフォーカス誤差信号がフォーカス制御信号とし
て制御コイル(9)に供給される。
8B)からの第1及び第4の光検出信号Sc IsBの
和Sc+SBと、第2及び第3の光検出素子(8D)
?(8A)からの第2及び第3の光検出信号5ntS人
の和SD+S人との差(Sc+SB) −(8D+Sム
)からフォーカス誤差信号を得るようにしている。そし
て、このフォーカス誤差信号がフォーカス制御信号とし
て制御コイル(9)に供給される。
次に、第21図の例の動作を第23図を参照して説明し
よう。ディスクの記録面(6)が対物レンズ(5)に対
して適正な位置にあってジャストフォーカスになる場合
には、複合レンズ(至)には産物点Qに向う集束光が入
射し、第23図Bに示すように、光検出器(8)上のス
ポットSf ps2は、素子(8C)及び(8D)上と
、素子(8A)及び(8B)上とに夫々同じ大きさで同
じ向きの半円状に現われる。従って、この場合には1
フォーカス誤差信号は零になシ、対物レンズ(5)はそ
のままの位置を保持する・ ディスクの記録面(6)が対物レンズ(5)に近づいた
位置におってアンダーフォーカスになる場合には、複合
レンズ(至)への入射光はジャストフォーカス時のそれ
からやや外れ、第23図Aに示すように、光検出器(8
)上のスポラ) 51ts2は、素子(8C)及び(8
D)上に大きな半円状に、素子(8A)及び(8B)上
に同じ向きで小さな半円状に現われる。従って、この場
合には、フォーカス誤差信号は負になり、対物レンズ(
5)が記録面(6)よシ遠ざけられる方向に動かされる
〇 ディスクの記録面(6)が逆に対物レンズ(5)から離
れた位置にあってオーバーフォーカスになる場合には、
複合レンズ(至)への入射光はジャストフォーカス時の
それから逆向きにやや外れ、第23図Cに示すように、
光検出器(8)上のスポットS1・S2は一素子(8C
)及び(8D)上に小さな半円状に、素子(8A)(8
B)上に同じ向きで大きな半円状に現われる。従。
よう。ディスクの記録面(6)が対物レンズ(5)に対
して適正な位置にあってジャストフォーカスになる場合
には、複合レンズ(至)には産物点Qに向う集束光が入
射し、第23図Bに示すように、光検出器(8)上のス
ポットSf ps2は、素子(8C)及び(8D)上と
、素子(8A)及び(8B)上とに夫々同じ大きさで同
じ向きの半円状に現われる。従って、この場合には1
フォーカス誤差信号は零になシ、対物レンズ(5)はそ
のままの位置を保持する・ ディスクの記録面(6)が対物レンズ(5)に近づいた
位置におってアンダーフォーカスになる場合には、複合
レンズ(至)への入射光はジャストフォーカス時のそれ
からやや外れ、第23図Aに示すように、光検出器(8
)上のスポラ) 51ts2は、素子(8C)及び(8
D)上に大きな半円状に、素子(8A)及び(8B)上
に同じ向きで小さな半円状に現われる。従って、この場
合には、フォーカス誤差信号は負になり、対物レンズ(
5)が記録面(6)よシ遠ざけられる方向に動かされる
〇 ディスクの記録面(6)が逆に対物レンズ(5)から離
れた位置にあってオーバーフォーカスになる場合には、
複合レンズ(至)への入射光はジャストフォーカス時の
それから逆向きにやや外れ、第23図Cに示すように、
光検出器(8)上のスポットS1・S2は一素子(8C
)及び(8D)上に小さな半円状に、素子(8A)(8
B)上に同じ向きで大きな半円状に現われる。従。
つて、この場合には、フォーカス誤差信号は正になり、
対物レンズ(5)が記録面(6)に近づけられる方向に
動かされる。
対物レンズ(5)が記録面(6)に近づけられる方向に
動かされる。
このようにして、複合レンズ(至)と4個の光検出素子
(8A)〜(SO)を一方向に並べた光検出器(8)に
よって、フォーカス誤差、即ち、ディスクの対物レンズ
(5)に対する距離が検出され、この誤差信号がフォー
カス制御信号として制御コイル(9)に供給されること
によって、常にジャストフォーカスになるように、即ち
、常に対物レンズ(5)がディスクに対して一定の距離
になるように、自動的に制御される。
(8A)〜(SO)を一方向に並べた光検出器(8)に
よって、フォーカス誤差、即ち、ディスクの対物レンズ
(5)に対する距離が検出され、この誤差信号がフォー
カス制御信号として制御コイル(9)に供給されること
によって、常にジャストフォーカスになるように、即ち
、常に対物レンズ(5)がディスクに対して一定の距離
になるように、自動的に制御される。
次に、第25図〜第31図を参照して、複合レンズ43
Gの例を説明する。第25図の複合レンズ(3d)は一
対のレンズ領域(30a)、(3ob)が共に凸レンズ
の場合、第27図の複合レンズは一対のレンズ領域(3
0a)。
Gの例を説明する。第25図の複合レンズ(3d)は一
対のレンズ領域(30a)、(3ob)が共に凸レンズ
の場合、第27図の複合レンズは一対のレンズ領域(3
0a)。
(30b)が共に凹レンズの場合で、しかも両者共に一
対ルンズ領域(30a)、(30b)の光軸01,02
が夫夫自己のレンズ領域(30m) 、(30b)内に
ある場合でおる。第26図及び第29図の複合レンズの
傍は一対のレンズ領域(30a )−、(30b )の
各光軸01,02が互いに他のレンズ領域(30a)
、(30b)内にある場合である。
対ルンズ領域(30a)、(30b)の光軸01,02
が夫夫自己のレンズ領域(30m) 、(30b)内に
ある場合でおる。第26図及び第29図の複合レンズの
傍は一対のレンズ領域(30a )−、(30b )の
各光軸01,02が互いに他のレンズ領域(30a)
、(30b)内にある場合である。
尚、図示していないが、一対のレンズ領域(3oa)。
(3ob)の各光軸o1.o2が共にいずれか一方のレ
ンズ領域内にある場合も可能である。又、第28図に示
すように1一対のレンズ領域(30a)、(30b)と
して同じパワーのレンズを用い、夫々の主面H1、Hに
′;H2yH2を異ならせて合体したものも可能である
。
ンズ領域内にある場合も可能である。又、第28図に示
すように1一対のレンズ領域(30a)、(30b)と
して同じパワーのレンズを用い、夫々の主面H1、Hに
′;H2yH2を異ならせて合体したものも可能である
。
更に、複合レンズ(至)を、その赤平面TがX軸上に位
置するようにxy平面上に配した場合、光軸01゜02
は、第16図、第22図及び第29図に示すように、界
平面Tの両側でy軸上に位置している場合、第30図に
示すように界平面Tの両側でx、y軸上のいずれ覗位置
していない場合、第31図に示すようにX軸上、即ち界
平面Ttll<位置している場合等が可能である。
置するようにxy平面上に配した場合、光軸01゜02
は、第16図、第22図及び第29図に示すように、界
平面Tの両側でy軸上に位置している場合、第30図に
示すように界平面Tの両側でx、y軸上のいずれ覗位置
していない場合、第31図に示すようにX軸上、即ち界
平面Ttll<位置している場合等が可能である。
又、複合レンズ(至)の各光軸o1.o2の位置関係に
応じて、光検出器(8ンの各光検出素子(8A)〜(8
D)の配置関係を選定することができる。第32図は、
複合レンズ00)の一対のレンズ領域(3oa) 、(
30b)の光軸が第16図のように赤平面Tを挾んでy
軸上に位置している場合の光検出器(8)の各光検出素
子(8A)〜(8D)の配置状態(第17図と略同じ)
を示すが、複合レンズ(至)が第30図のように、その
各光軸o1゜02が多少y軸からずれて構成されている
場合でも使用できる。複合レンズ(至)の一対のレンズ
領域(30a)、(30b)の光軸o1.o2がX軸上
、即ち界平面T上にある場合゛は、光検出器(8)の光
検出素子(8A)〜(8D)が第33図に示すように2
個ずつ2列に配置される。
応じて、光検出器(8ンの各光検出素子(8A)〜(8
D)の配置関係を選定することができる。第32図は、
複合レンズ00)の一対のレンズ領域(3oa) 、(
30b)の光軸が第16図のように赤平面Tを挾んでy
軸上に位置している場合の光検出器(8)の各光検出素
子(8A)〜(8D)の配置状態(第17図と略同じ)
を示すが、複合レンズ(至)が第30図のように、その
各光軸o1゜02が多少y軸からずれて構成されている
場合でも使用できる。複合レンズ(至)の一対のレンズ
領域(30a)、(30b)の光軸o1.o2がX軸上
、即ち界平面T上にある場合゛は、光検出器(8)の光
検出素子(8A)〜(8D)が第33図に示すように2
個ずつ2列に配置される。
更に、第32図に示すように、光検出器(8)の光検出
素子(8A) 、(8B)及び(8C)、(8D)上の
各半円形のスホツ) 81.82の各半径R1s R2
に対し、各スポラ) 81.s2の夫々光検出素−!−
(8B)、(8D)上の長さをROIR3(但し各光検
出素子(8A)〜(8D)内の不感帯の幅は無視する)
とすると、これら長さRO−’R3ジャストフォーカス
時に光検出信号S、%SDの演算から成るフォーカス誤
差信号(Sム+sD)〜(S、a+sc)を零にするこ
とができる。又、R1=R2の場合は1光検出素子(8
A)、(8C)に入射する光量及び光検出素子(8B)
、(8D)に入射する光量が等しければ良いので% R
o(=Rx)の如何によらずに、ジャストフォーカス時
にフォーカス誤差信号を零にすることができる。
素子(8A) 、(8B)及び(8C)、(8D)上の
各半円形のスホツ) 81.82の各半径R1s R2
に対し、各スポラ) 81.s2の夫々光検出素−!−
(8B)、(8D)上の長さをROIR3(但し各光検
出素子(8A)〜(8D)内の不感帯の幅は無視する)
とすると、これら長さRO−’R3ジャストフォーカス
時に光検出信号S、%SDの演算から成るフォーカス誤
差信号(Sム+sD)〜(S、a+sc)を零にするこ
とができる。又、R1=R2の場合は1光検出素子(8
A)、(8C)に入射する光量及び光検出素子(8B)
、(8D)に入射する光量が等しければ良いので% R
o(=Rx)の如何によらずに、ジャストフォーカス時
にフォーカス誤差信号を零にすることができる。
上述せる各側のフォーカス誤差検出装置によれば、次の
ような利点がある。即ち、複合レンズOQの各レンズ領
域(30a)、(30b)の赤平面Tに対し外側を通過
する各出射光の光検出素子による光検出信号の差SA〜
Sc(又は5D−8B)と、各レンズ領域(30a)
、(30b)の赤平面Tに対し内側を通過する各出射光
の検出素子による光検出信号の差5D−8B(名は5A
−8c)との和((5A−8c ) + (5o−8n
) =(SA+SD)〜(Sn+Sc ) )によシ
フオーカス誤差信号を得ているから、このフォーカス誤
差信号ではディスクのビットの回折に基づく高周波信号
の洩れ込みと、スポットの中心部と゛外周部とでビット
の空間周波数に対する光の変調度の特性の相異とが、。
ような利点がある。即ち、複合レンズOQの各レンズ領
域(30a)、(30b)の赤平面Tに対し外側を通過
する各出射光の光検出素子による光検出信号の差SA〜
Sc(又は5D−8B)と、各レンズ領域(30a)
、(30b)の赤平面Tに対し内側を通過する各出射光
の検出素子による光検出信号の差5D−8B(名は5A
−8c)との和((5A−8c ) + (5o−8n
) =(SA+SD)〜(Sn+Sc ) )によシ
フオーカス誤差信号を得ているから、このフォーカス誤
差信号ではディスクのビットの回折に基づく高周波信号
の洩れ込みと、スポットの中心部と゛外周部とでビット
の空間周波数に対する光の変調度の特性の相異とが、。
共にキャンセルされるから、フォーカス誤差信号の精度
が良くなる。
が良くなる。
又、複合レンズ(7)の一方のレンズ領域(30a)
。
。
界平面Tに対し外側を通過する出射光の光検出素子によ
る光検出信号及び同じレンズ領域(30a)の赤平面T
に対し内側を通過する出射光の光検出素子による光検出
信号の差5A−8n(又は5B−SA)と6合レンズ(
至)の他方のレンズ領域(30b)の赤平面Tに対し内
側を通過する出射光の光検出素子による光検出信号及び
同じレンズ領域(aob)の赤平面Tに対し外側を通過
する出射光の光検出素子による光検出信号の差5DSC
(又はSc SGとの和((Sム+So)〜(8i+
+8c) )によりフォーカス誤差信号を得るようにし
ているから、差信号SB SA、5C−8Dの対称性
(第19図参照)によシ、第20図に示す如くリニアリ
ティの良いフォーカス誤差信号を得ることができる。
る光検出信号及び同じレンズ領域(30a)の赤平面T
に対し内側を通過する出射光の光検出素子による光検出
信号の差5A−8n(又は5B−SA)と6合レンズ(
至)の他方のレンズ領域(30b)の赤平面Tに対し内
側を通過する出射光の光検出素子による光検出信号及び
同じレンズ領域(aob)の赤平面Tに対し外側を通過
する出射光の光検出素子による光検出信号の差5DSC
(又はSc SGとの和((Sム+So)〜(8i+
+8c) )によりフォーカス誤差信号を得るようにし
ているから、差信号SB SA、5C−8Dの対称性
(第19図参照)によシ、第20図に示す如くリニアリ
ティの良いフォーカス誤差信号を得ることができる。
更に、第32図に示すように、光検出器(8)の光検出
素子(8A) t (8B)及び(8C)、(8D)上
の各半円形のスポットS1+82の各半径R1、R2に
対し、各スポラ)S1pS2の夫々光検出素子(8B)
、(8D)上の長さをの幅は無視したとすると、R1=
R2に選ぶことにょシ、光検出素子(8A) 、 (s
c)に入射する光量及び光検出素子(8B)?(8D)
に入射する光量が等しければ良いので、Ro (−Rs
)によらずに、ジャストフォーカス時にフォーカス誤
差信号を零にすることができ、光検出器(8)上のスポ
ラF 51tS2が光検出素子(8A)、(8B)及び
(8C)、(8D) (7)夫々配列方向にずれても、
フォーカス誤差信号の精度は低下しない。
素子(8A) t (8B)及び(8C)、(8D)上
の各半円形のスポットS1+82の各半径R1、R2に
対し、各スポラ)S1pS2の夫々光検出素子(8B)
、(8D)上の長さをの幅は無視したとすると、R1=
R2に選ぶことにょシ、光検出素子(8A) 、 (s
c)に入射する光量及び光検出素子(8B)?(8D)
に入射する光量が等しければ良いので、Ro (−Rs
)によらずに、ジャストフォーカス時にフォーカス誤
差信号を零にすることができ、光検出器(8)上のスポ
ラF 51tS2が光検出素子(8A)、(8B)及び
(8C)、(8D) (7)夫々配列方向にずれても、
フォーカス誤差信号の精度は低下しない。
ところで、上述したフォーカス誤差検出装置に使用する
複合レンズ00)は、形状、構造が複雑であるため、材
料としてプラスチックを用いた方がガラスを用いた場合
に比し製造し易い。ところが、プラスチックレンズはガ
ラスレンズに比べて温度による焦点距離の変化率が大き
い。従って、プラスチックレンズから成る複合レンズ(
至)を上述のフォーカス誤差検出装置に適用し、上述の
ように光検出器と組合せてフォーカス誤差信号を得よう
とする場合には、温度の変化に応じてフォーカス誤差信
号にオフセットが生じ、対物レンズに対するフォーカス
サー?精度が低下してしまう。
複合レンズ00)は、形状、構造が複雑であるため、材
料としてプラスチックを用いた方がガラスを用いた場合
に比し製造し易い。ところが、プラスチックレンズはガ
ラスレンズに比べて温度による焦点距離の変化率が大き
い。従って、プラスチックレンズから成る複合レンズ(
至)を上述のフォーカス誤差検出装置に適用し、上述の
ように光検出器と組合せてフォーカス誤差信号を得よう
とする場合には、温度の変化に応じてフォーカス誤差信
号にオフセットが生じ、対物レンズに対するフォーカス
サー?精度が低下してしまう。
次に、第34図を参照して、温度の変化によって、例え
ば第21図の光学式ディスク再生装置の対物レンズ(5
)よシの集束ビームの光学式ディスクの記録面(6)上
での集束状態がどのように変化するかについて、数式を
用いて考察する。尚、第34図では対物レンズ(5)
、コリメータレンズ(3)及び複合レンズ(至)(凹レ
ンズ)(第21図、第22図及び第24図参肋を第1及
び第2の主面に対応する線にて示している。BMll
pBM21及びBM12 、BM22は、レンズ(至)
の第1及び第2のレンズ領域(30a) 、(30b)
の夫々最外周及び赤平面Tに入射する光線を示す。この
場合、第1及び第2のレンズ領域(30a)、(30b
)の各焦点距離f1,12の間の関係を例えばh<f2
とする。又、レンズ(至)の屈折率は一様で、これをn
とスル。更ニ、対物レンズ(5)及びコリメータレンズ
(3)の焦点距離を夫々f3vf4とする。レンズ(至
)の第2主点から各集束点P1yP2tでの平面T′方
向の距離を夫々a、bとする。レンズ(30の第2主点
から光検出面 □(8)′までの平面T′方向
の距離をCとする。レンズC30の第1主点とこれへの
入射ビーム(集束ビーム)の共役点Qとの間の平面T′
方向の距離をdとする。
ば第21図の光学式ディスク再生装置の対物レンズ(5
)よシの集束ビームの光学式ディスクの記録面(6)上
での集束状態がどのように変化するかについて、数式を
用いて考察する。尚、第34図では対物レンズ(5)
、コリメータレンズ(3)及び複合レンズ(至)(凹レ
ンズ)(第21図、第22図及び第24図参肋を第1及
び第2の主面に対応する線にて示している。BMll
pBM21及びBM12 、BM22は、レンズ(至)
の第1及び第2のレンズ領域(30a) 、(30b)
の夫々最外周及び赤平面Tに入射する光線を示す。この
場合、第1及び第2のレンズ領域(30a)、(30b
)の各焦点距離f1,12の間の関係を例えばh<f2
とする。又、レンズ(至)の屈折率は一様で、これをn
とスル。更ニ、対物レンズ(5)及びコリメータレンズ
(3)の焦点距離を夫々f3vf4とする。レンズ(至
)の第2主点から各集束点P1yP2tでの平面T′方
向の距離を夫々a、bとする。レンズ(30の第2主点
から光検出面 □(8)′までの平面T′方向
の距離をCとする。レンズC30の第1主点とこれへの
入射ビーム(集束ビーム)の共役点Qとの間の平面T′
方向の距離をdとする。
更に、レンズ(3)に入射する最外周の光線MB11.
MB21の平面T′に対する高さをhl 、レンズ(3
1に入射する光線MB 11 、MB21の平面1に対
する高さをh2と夫々する。
MB21の平面T′に対する高さをhl 、レンズ(3
1に入射する光線MB 11 、MB21の平面1に対
する高さをh2と夫々する。
かくするとhl 、h2は次式のように表わされる。
但し、Ni2は対物レンズ(5)のN、A、を示す。
hj=f5・Ni2 ・・・・・
・・・・・・・(1)h2=]〒−hl
・・・・・・・・・・・・(2)レンズの公式より
、a、 b、a 、fl、f2の間には、次式が成立つ
。
・・・・・・・(1)h2=]〒−hl
・・・・・・・・・・・・(2)レンズの公式より
、a、 b、a 、fl、f2の間には、次式が成立つ
。
11
daf、′°°°°°°°°°゛(3)d b、
f2 ・・・・・・・・・・・・
(4)(3) 、 (4)式から、a、l)は夫々次式
のように表わされる。
f2 ・・・・・・・・・・・・
(4)(3) 、 (4)式から、a、l)は夫々次式
のように表わされる。
f1
d+f1 ・・・・・・・・・・
・・(5)又、光検出面(8)′上での光線MB11t
MB21及びMB12゜MB 22の光検出面(8)′
上での高さを夫々h3tb4とすると、h5.h4は夫
々次式のように表わされる。
・・(5)又、光検出面(8)′上での光線MB11t
MB21及びMB12゜MB 22の光検出面(8)′
上での高さを夫々h3tb4とすると、h5.h4は夫
々次式のように表わされる。
そして、(7) # (8)式に於いてh3=h4=h
5とおくと、C及びh5は次式のように表わされる。
5とおくと、C及びh5は次式のように表わされる。
ab
a+b ・・・・・・・・・・・
・(9)次に、(9)式に(5) t (6)式を代入
すると、次式が得られる。
・(9)次に、(9)式に(5) t (6)式を代入
すると、次式が得られる。
一般にレンズの焦点距離fは、両面の曲率半径をR1,
R21屈折率をnとすると、次のように表わされる。
R21屈折率をnとすると、次のように表わされる。
そして、屈折率nの温度Tの変化tシttiる焦点距離
fの変化の関係は次式のように表わされる。
fの変化の関係は次式のように表わされる。
ldf −1dn
fdTn−1dT ・・・・・・・・・
・・・(6)次に、温度Tの変化に対する距離Cの変化
率dC7dTを求めてみる。(1ツ式を変形すると次式
が得られる。
・・・(6)次に、温度Tの変化に対する距離Cの変化
率dC7dTを求めてみる。(1ツ式を変形すると次式
が得られる。
次に64式のc Hfl、flをTで微分すると次式が
得られる、。
得られる、。
従って、dC/dTは、(ト)式に(6)及び64式を
代入すると共に、d f 1/dT = d f 2/
dTとすると、次式のように々る。
代入すると共に、d f 1/dT = d f 2/
dTとすると、次式のように々る。
又、距離Oの変化は、ディスクの記録面(6)のデフォ
ーカス量Δ2(=Δe/2/S’)に対応する。尚、β
は縦倍率(fl(又はfl)の合成焦点距離をf3で除
したものである)である。そして、Δ2は次式のように
表わされる。
ーカス量Δ2(=Δe/2/S’)に対応する。尚、β
は縦倍率(fl(又はfl)の合成焦点距離をf3で除
したものである)である。そして、Δ2は次式のように
表わされる。
レンズ(至)の材料として、アクリルを用いた場合、d
n/dTは1.4 x 10−’ (1℃当り)となり
1、温度変化ΔTが30℃のとき、デフォーカス量Δ2
は1μmとなシ、高精度にフォーカス誤差を検出するこ
とができなくなってしまう。但し、fl−−10(咽)
、t2=−11(m)、d = 6.18 (mt+)
、n = 1.486の場合である。
n/dTは1.4 x 10−’ (1℃当り)となり
1、温度変化ΔTが30℃のとき、デフォーカス量Δ2
は1μmとなシ、高精度にフォーカス誤差を検出するこ
とができなくなってしまう。但し、fl−−10(咽)
、t2=−11(m)、d = 6.18 (mt+)
、n = 1.486の場合である。
発明の目的
かかる点に鑑み、本発明は、複合レンズと、この複合レ
ンズの後方に対向して配された光検出器とを有し、複合
レンズはその複合レンズに対する入射光の光軸を含む赤
平面で2分された一対のレンズ領域から成シ、一対のレ
ンズ領域は互いに異なる後側焦点距離を有すると共に、
一対のレンズ領域の各光軸は離間せしめられ、複合レン
ズに対する入射光がフたカス状態にあるときの一対のレ
ンズ領域よシの各出射光の各集束点の入射光の光軸上に
於ける中間位置にその光検出面が位置するように光検出
器を配置すると共に、この光検出器は、一対のレンズ領
域のうちの第1のレンズ領域の赤平面に対する外側及び
内側を夫々通過する各出射光を受光する第1及び第2の
光検出素子と、一対のレンズ領域のうちの第2のレンズ
領域の赤平面に対する外側及び内側を夫々通過する各出
射光を受光する第3及び第4の光検出素子とから構成さ
れ、第1及び第4の光検出素子からの第1及び第4の光
検出信号の和と、上記第2及び第3の光検出素子からの
第2及び第3の光検出信号の和との差からフォーカス誤
差信号を得るようにしたフォーカス誤差検出装置に於い
て、使用する複合レンズが製造し易く、しかも温度変化
に拘らず、精度の良いフォーカス誤差信号を得ることの
できるものを提案せんとするものである。
ンズの後方に対向して配された光検出器とを有し、複合
レンズはその複合レンズに対する入射光の光軸を含む赤
平面で2分された一対のレンズ領域から成シ、一対のレ
ンズ領域は互いに異なる後側焦点距離を有すると共に、
一対のレンズ領域の各光軸は離間せしめられ、複合レン
ズに対する入射光がフたカス状態にあるときの一対のレ
ンズ領域よシの各出射光の各集束点の入射光の光軸上に
於ける中間位置にその光検出面が位置するように光検出
器を配置すると共に、この光検出器は、一対のレンズ領
域のうちの第1のレンズ領域の赤平面に対する外側及び
内側を夫々通過する各出射光を受光する第1及び第2の
光検出素子と、一対のレンズ領域のうちの第2のレンズ
領域の赤平面に対する外側及び内側を夫々通過する各出
射光を受光する第3及び第4の光検出素子とから構成さ
れ、第1及び第4の光検出素子からの第1及び第4の光
検出信号の和と、上記第2及び第3の光検出素子からの
第2及び第3の光検出信号の和との差からフォーカス誤
差信号を得るようにしたフォーカス誤差検出装置に於い
て、使用する複合レンズが製造し易く、しかも温度変化
に拘らず、精度の良いフォーカス誤差信号を得ることの
できるものを提案せんとするものである。
発明の概要
本発明によるフォーカス誤差検出装置は、ガラス単レン
ズ及びグラスチック単レンズから成る複合レンズと、こ
の複合レンズの後方に対向して配された光検出器とを有
し、ガラス単レンズは一様な焦点距離を有し、グラスチ
ック単レンズは複合レンズに対する入射光の光軸を含む
赤平面で2分された一対のレンズ領域から成シ、この一
対のレンズ領域は互いに異なる後側焦点距離を有すると
共に、この一対のレンズ領域の各光軸は離間せしめられ
・、複合レンズに対する入射光がフォーカス状態にある
ときの一対のレンズ領域よりの各出射光の各集束点の入
射光の光軸上に於ける中間位置にその光検出面が位置す
るように光検出器を配置すると共に、この光検出器は、
一対のレンズ領域のうちの第1のレンズ領域の赤平面に
対する外側及び内側を夫々通過する各出射光を受光する
第1及び第2の光検出素子と、−1対のレンズ領域のう
ちの第2のレンズ領域の赤平面に対する外側及び内側を
夫々通過する各出射光を受光する第3及び第4の光検出
素子とから構成され、第1及び第4の光検出素子からの
第1及び第4の光検出信号の和と、第2及び第3の光検
出素子からの第2及び第3の光検出信号の和との差から
フォーカス誤差信号を得るようにしたものである。
ズ及びグラスチック単レンズから成る複合レンズと、こ
の複合レンズの後方に対向して配された光検出器とを有
し、ガラス単レンズは一様な焦点距離を有し、グラスチ
ック単レンズは複合レンズに対する入射光の光軸を含む
赤平面で2分された一対のレンズ領域から成シ、この一
対のレンズ領域は互いに異なる後側焦点距離を有すると
共に、この一対のレンズ領域の各光軸は離間せしめられ
・、複合レンズに対する入射光がフォーカス状態にある
ときの一対のレンズ領域よりの各出射光の各集束点の入
射光の光軸上に於ける中間位置にその光検出面が位置す
るように光検出器を配置すると共に、この光検出器は、
一対のレンズ領域のうちの第1のレンズ領域の赤平面に
対する外側及び内側を夫々通過する各出射光を受光する
第1及び第2の光検出素子と、−1対のレンズ領域のう
ちの第2のレンズ領域の赤平面に対する外側及び内側を
夫々通過する各出射光を受光する第3及び第4の光検出
素子とから構成され、第1及び第4の光検出素子からの
第1及び第4の光検出信号の和と、第2及び第3の光検
出素子からの第2及び第3の光検出信号の和との差から
フォーカス誤差信号を得るようにしたものである。
かかる本発明によれば、使用する複合レンズが製造し易
く、しかも温度変化に拘わらず、精度の良いフォーカス
誤差信号を得ることのできるフォーカス誤差信号検出装
置を得ることができる。
く、しかも温度変化に拘わらず、精度の良いフォーカス
誤差信号を得ることのできるフォーカス誤差信号検出装
置を得ることができる。
実施例
以下に、第35図及び第36図を参照して本発明の一実
施例を説明するも、その複合レンズのみを説明し、フォ
ーカス誤差検出装置全体の構成例は、上述の第15図以
下の図面及びその説明を援用する。
施例を説明するも、その複合レンズのみを説明し、フォ
ーカス誤差検出装置全体の構成例は、上述の第15図以
下の図面及びその説明を援用する。
(至)は本発明装置に使用する複合レンズ(例えば第2
1図の装置に使用する第22図及び第24図に示した複
合レンズ(?Aに対応する凹レンズである)を全体とし
て示し、これは例えば周囲で接着されたガラス単レンズ
(30α)及びプラスチック単レンズ(30β)から成
る。ガラス単レンズ(30α)は平面T′上に光軸を有
し、焦点距離fo(正、負可)を有する一様なレンズで
・ここでは平凹形の凹レンズ(本例では焦点距離fOは
例えば−10,511n)でおる。プラスチック単レン
ズ(36β)は、例えば凹凸形レンズである。尚、(3
0γ)は単レンズ(30α)、(30β)間の空間であ
る。
1図の装置に使用する第22図及び第24図に示した複
合レンズ(?Aに対応する凹レンズである)を全体とし
て示し、これは例えば周囲で接着されたガラス単レンズ
(30α)及びプラスチック単レンズ(30β)から成
る。ガラス単レンズ(30α)は平面T′上に光軸を有
し、焦点距離fo(正、負可)を有する一様なレンズで
・ここでは平凹形の凹レンズ(本例では焦点距離fOは
例えば−10,511n)でおる。プラスチック単レン
ズ(36β)は、例えば凹凸形レンズである。尚、(3
0γ)は単レンズ(30α)、(30β)間の空間であ
る。
プラスチック単レンズ(30/)は、第35図に示す如
く、入射光の光軸0を含む赤平面T(x軸)で上下に2
分されたレンズ領域(30’a) 、(30’b)を有
し、第ルンズ領域(30’a)の焦点距離(後側焦点距
離)をtGとし、第2のレンズ領域(30’b)の焦点
距離(後側焦点距離)をf′2とする。又、各レンズ領
域(30’a) 、 (30’b)の光“軸01.02
は上述の第22図及び第24図と同様にy軸上に於いて
、入射光の光軸O(赤平面T)に対し、所定距離71+
)’2だけ離間している。尚、焦点距離1 Fl、 1
/2は一般的には1 /1≠f′2であれば、正負の
いずれでも良く、一方が■でも良い。本例では焦点距離
f′1”+f’2は夫々−210+m、231頷である
。
く、入射光の光軸0を含む赤平面T(x軸)で上下に2
分されたレンズ領域(30’a) 、(30’b)を有
し、第ルンズ領域(30’a)の焦点距離(後側焦点距
離)をtGとし、第2のレンズ領域(30’b)の焦点
距離(後側焦点距離)をf′2とする。又、各レンズ領
域(30’a) 、 (30’b)の光“軸01.02
は上述の第22図及び第24図と同様にy軸上に於いて
、入射光の光軸O(赤平面T)に対し、所定距離71+
)’2だけ離間している。尚、焦点距離1 Fl、 1
/2は一般的には1 /1≠f′2であれば、正負の
いずれでも良く、一方が■でも良い。本例では焦点距離
f′1”+f’2は夫々−210+m、231頷である
。
又、複合レンズ(30)の輪郭は任意であるが1第35
図のように円形にするのが実際的であるO尚1単レンズ
(30β)のレンズ領域(30’、a)、(3,0’b
)と、単レンズ(30α)の対応領域とで複合レンズ(
平凹レンズ) (30)の夫々レンズ領域(30a)
、 (30b)を構成する。
図のように円形にするのが実際的であるO尚1単レンズ
(30β)のレンズ領域(30’、a)、(3,0’b
)と、単レンズ(30α)の対応領域とで複合レンズ(
平凹レンズ) (30)の夫々レンズ領域(30a)
、 (30b)を構成する。
かかる単レンズ(30β)の作シ方としては2通シがち
る。その1つは、異なる屈折率の2種類のアクリル等の
プラスチックのレンズ材料から成るレンズ領域を接着等
により合体し、しかる後この合体された素材を成形及び
研摩して、単レンズ(30β)を得るものである。
る。その1つは、異なる屈折率の2種類のアクリル等の
プラスチックのレンズ材料から成るレンズ領域を接着等
により合体し、しかる後この合体された素材を成形及び
研摩して、単レンズ(30β)を得るものである。
他の1つは、アクリル等のプラスチックの同じレンズ材
料で異なる曲率、即ち異なる焦点距離のレンズを成形及
び研摩し、各レンズを2分割し、得られた各レンズ領域
を接着等により合体して、単レンズ(30β)を得るも
゛のでおる。
料で異なる曲率、即ち異なる焦点距離のレンズを成形及
び研摩し、各レンズを2分割し、得られた各レンズ領域
を接着等により合体して、単レンズ(30β)を得るも
゛のでおる。
次に、かかる複合レンズ(至)の温度の変化に対する焦
点距離等の変化率について検討する。ガラス単レンズ(
30α)及びプラスチック単レンズ(30β)の各屈折
率を夫々na 、nβとする。レンズ領域(30m)。
点距離等の変化率について検討する。ガラス単レンズ(
30α)及びプラスチック単レンズ(30β)の各屈折
率を夫々na 、nβとする。レンズ領域(30m)。
(aob)の焦点距離f1+f2の温度Tに対する変化
率は、(2)式を参考にすると、次・式のように表わさ
れる。
率は、(2)式を参考にすると、次・式のように表わさ
れる。
ところが、ガラス単レンズ(30α)のdna/dTは
、BK7ガラスの場合、1.7 X 10−’ (1℃
当り)であり(他のガラスも略同様)、プラスチック単
レンズ(30β)のdnβ/dTは、アクリルの場合−
1,4X10−’(1℃当シ)である(他のグラスチツ
輿も略同様)。
、BK7ガラスの場合、1.7 X 10−’ (1℃
当り)であり(他のガラスも略同様)、プラスチック単
レンズ(30β)のdnβ/dTは、アクリルの場合−
1,4X10−’(1℃当シ)である(他のグラスチツ
輿も略同様)。
従って、これからも分るように、dna/dT及びdn
//dTの間には、dna/dT c dn//dTの
関係がある。従って、上述のα呻、(至)式は夫々次の
ように近似することができる。
//dTの間には、dna/dT c dn//dTの
関係がある。従って、上述のα呻、(至)式は夫々次の
ように近似することができる。
又、第34図の光学系に第35図及び第36図の複合レ
ンズ例を適用した場合のda/dTは、(ト)、96式
を参考にすると次式のように表わされる。
ンズ例を適用した場合のda/dTは、(ト)、96式
を参考にすると次式のように表わされる。
従って、dc/dTをちいさくするためには、(Vf′
1+1/f’2)を小さくすれば良い。即ち、fl+f
2が決っている場合には、j 1/f’1 、f 2/
f ’2を夫々小さくすれば良い・又、144′2をf
’1/f′2=−1に選べば、da/dTを略零にする
ことができる。
1+1/f’2)を小さくすれば良い。即ち、fl+f
2が決っている場合には、j 1/f’1 、f 2/
f ’2を夫々小さくすれば良い・又、144′2をf
’1/f′2=−1に選べば、da/dTを略零にする
ことができる。
かかる複合レンズ(30)によれば、ガラス単レンズ(
30α)は一本の光軸及び一様な焦点距離を有するもの
を用い、単レンズ(30β)はプラスチックレンズを用
い、これらを複合しているので、製造が容易となると共
に、温度Tの変化に対するレンズ領域(30a)、(3
0b)の焦点距離fl、f2の変化率が小さくなる。
30α)は一本の光軸及び一様な焦点距離を有するもの
を用い、単レンズ(30β)はプラスチックレンズを用
い、これらを複合しているので、製造が容易となると共
に、温度Tの変化に対するレンズ領域(30a)、(3
0b)の焦点距離fl、f2の変化率が小さくなる。
又、かかる複合レンズ(至)を上述の光検出器と組合せ
ることにより、フォーカス誤差信号検出装置のフォーカ
ス誤差信号の温度によるオフセットが少なくなシ、精度
の良いフォーカス誤差信号を得ることができる〇 尚、本発明に使用する複合レンズ(301は、第す図以
下に説明した先に提案したフォーカス誤差信号検出装置
の実施例に於いて使用した複合レンズの各変形例にも適
用できることは勿論である。
ることにより、フォーカス誤差信号検出装置のフォーカ
ス誤差信号の温度によるオフセットが少なくなシ、精度
の良いフォーカス誤差信号を得ることができる〇 尚、本発明に使用する複合レンズ(301は、第す図以
下に説明した先に提案したフォーカス誤差信号検出装置
の実施例に於いて使用した複合レンズの各変形例にも適
用できることは勿論である。
発明の効果
上述せる本発明によれば、上述した先に提案したフォー
カス誤差検出装置に於いて、この装置に使用する複合レ
ンズが製造し易く、シかも温度変化に拘わらず、精度の
良いフォーカス誤差信号を得ることのできるもの3得る
ことができる。
カス誤差検出装置に於いて、この装置に使用する複合レ
ンズが製造し易く、シかも温度変化に拘わらず、精度の
良いフォーカス誤差信号を得ることのできるもの3得る
ことができる。
第1図は従来のフォーカス誤差検出装置の構成を簡略的
に示す配置図、第2図はこれに用いるプリズムの斜視図
、第3図はその夫々のフォーカス状態における動作の説
明のだめの図、第4図は従来の他のフォーカス誤差検出
装置の一例の構成を簡略的に示す配置図、第5図はこれ
に用いるレンズの側面図と正面図、第6図はこれに用い
る光検出器の構成を示す図、第7図はその夫々のフォー
カス状態における動作の説明のだめの図、第8図は第4
図の装置の説明に供するための特性曲線図、第9図は従
来の更に他のフォーカス誤差検出装置の半円柱レンズを
示す斜視図、第10図はビームスポットを示す斜視図、
第11図は第9図の半円柱レンズの入射光線の軌跡を示
す線図、第12図〜第14図は夫々ビームスポットを示
す線図、第15図は先に提案したフォーカス誤差検出装
置の一例を簡略的に示す配置図、第16図は第15図の
装置に用いる複合レンズを示す平面図、第17図は第1
5図の装置の光検出器を示す平面図、第18図は第15
図の装置の複合レンズ及び光検出器の配置関係を示す配
置図、第19図及び第20図は夫々第15図の装置の説
明に供する特性曲線図、第21図は先に提案したフォー
カス誤差検出装置の他の例を簡略的に示す配置図、第2
2図は第21図の装置に用いる複合レンズを示す平面図
、第23図は第15図の装置の光検出器を示す平面図、
第24図は第21図の装置の複合レンズ及び光検出器の
配置関係を示す配置図、第25図〜第28図は夫々光に
提案したフォーカス誤差検出装置に用いられる複合レン
ズの例を示す断面図、第29図〜第31図は夫々光に提
案したフォーカス誤差検出装置に用いられる複合レンズ
の例を示す平面図、第32図及び第33図は先に提案し
たフォーカス誤差検出装置に用いられる光検出器の例を
示す平面図、第34図は先に提案したフォーカス誤差検
出装置に使用するレンズの機能の説明に供する光学系を
示す線図、第35図及び第36図は本発明によるフォー
カス誤差検出装置に使用する複合レンズの一例を示す夫
々平面図及び断面図である。 (1)はレーザー光源、(2)は偏光ビームスプリッ久
(3)はコリメータレンズ、(4)は1/4波長板、(
5)は対物レンズ、(6)はディスクの記録面、(8)
は光検出8本(8A)〜(8D)は光検出素子、(至)
は複合レンズ、(30Ct)及び(30β)はそのガラ
ス単レンズ及びプラスチック単レンズ、(30’a)、
(30’b)はその一対のレンズ領域である。 第4図 第5図、 第6図 第8図 第9図 第12図 第19図 第20図 第32i¥i 猟寓 8
に示す配置図、第2図はこれに用いるプリズムの斜視図
、第3図はその夫々のフォーカス状態における動作の説
明のだめの図、第4図は従来の他のフォーカス誤差検出
装置の一例の構成を簡略的に示す配置図、第5図はこれ
に用いるレンズの側面図と正面図、第6図はこれに用い
る光検出器の構成を示す図、第7図はその夫々のフォー
カス状態における動作の説明のだめの図、第8図は第4
図の装置の説明に供するための特性曲線図、第9図は従
来の更に他のフォーカス誤差検出装置の半円柱レンズを
示す斜視図、第10図はビームスポットを示す斜視図、
第11図は第9図の半円柱レンズの入射光線の軌跡を示
す線図、第12図〜第14図は夫々ビームスポットを示
す線図、第15図は先に提案したフォーカス誤差検出装
置の一例を簡略的に示す配置図、第16図は第15図の
装置に用いる複合レンズを示す平面図、第17図は第1
5図の装置の光検出器を示す平面図、第18図は第15
図の装置の複合レンズ及び光検出器の配置関係を示す配
置図、第19図及び第20図は夫々第15図の装置の説
明に供する特性曲線図、第21図は先に提案したフォー
カス誤差検出装置の他の例を簡略的に示す配置図、第2
2図は第21図の装置に用いる複合レンズを示す平面図
、第23図は第15図の装置の光検出器を示す平面図、
第24図は第21図の装置の複合レンズ及び光検出器の
配置関係を示す配置図、第25図〜第28図は夫々光に
提案したフォーカス誤差検出装置に用いられる複合レン
ズの例を示す断面図、第29図〜第31図は夫々光に提
案したフォーカス誤差検出装置に用いられる複合レンズ
の例を示す平面図、第32図及び第33図は先に提案し
たフォーカス誤差検出装置に用いられる光検出器の例を
示す平面図、第34図は先に提案したフォーカス誤差検
出装置に使用するレンズの機能の説明に供する光学系を
示す線図、第35図及び第36図は本発明によるフォー
カス誤差検出装置に使用する複合レンズの一例を示す夫
々平面図及び断面図である。 (1)はレーザー光源、(2)は偏光ビームスプリッ久
(3)はコリメータレンズ、(4)は1/4波長板、(
5)は対物レンズ、(6)はディスクの記録面、(8)
は光検出8本(8A)〜(8D)は光検出素子、(至)
は複合レンズ、(30Ct)及び(30β)はそのガラ
ス単レンズ及びプラスチック単レンズ、(30’a)、
(30’b)はその一対のレンズ領域である。 第4図 第5図、 第6図 第8図 第9図 第12図 第19図 第20図 第32i¥i 猟寓 8
Claims (1)
- ガラス単レンズ及びプラスチック単レンズから成る複合
レンズと、該複合レンズの後方に対向して配された光検
出器とを有し、上記ガラス単レンズは一様な焦点距離を
有し、上記プラスチック単レンズは上記複合レンズに対
する入射光の光軸を含む赤平面で2分された一対のレン
ズ領域から成シ、該一対のレンズ領域は互いに異なる後
側焦点距離を有すると共に、該一対のレンズ領域の各光
軸は離間せしめられ、上記複合レンズに対する入射光が
フォーカス状態にあるときの上記一対のレンズ領域よシ
の各出射光の各集束点の上記入射光の光軸上に於ける中
間位置にその光検出面が位置するように上記光検出器を
配置すると共に、該光検出器は、上記一対のレンズ領域
のうちの第1のレンズ領域の上記赤平面に対する外側及
び内側を夫々通過する各出射光を受光する第1及び第2
の光検出素子と、上記一対のレンズ領域のうちの第2の
レンズ領域の上記赤平面に対する外側及び内側を夫々通
過する各出射光を受光する第3及び第4の光検出素子と
から構成され、上記第1及び第4の光検出素子からの第
1及び第4の光検出信号の和と、上記第2及び第3の光
検出素子からの第2及び第3の光検出信号の和との差か
らフォーカス誤差信号を得るようにしたことを特徴とす
るフォーカス誤差検出装置。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58096058A JPS59221835A (ja) | 1983-05-31 | 1983-05-31 | フオ−カス誤差検出装置 |
CA000455020A CA1248796A (en) | 1983-05-31 | 1984-05-24 | Focussing error detecting apparatus |
DE8484303523T DE3467447D1 (en) | 1983-05-31 | 1984-05-24 | Focussing error detecting apparatus |
KR1019840002844A KR920001112B1 (ko) | 1983-05-31 | 1984-05-24 | 포커스 오차 검출 장치 |
AT84303523T ATE30799T1 (de) | 1983-05-31 | 1984-05-24 | Geraet zur fokusfehlerdetektion. |
EP84303523A EP0127448B1 (en) | 1983-05-31 | 1984-05-24 | Focussing error detecting apparatus |
US06/614,995 US4631397A (en) | 1983-05-31 | 1984-05-29 | Focussing error detecting apparatus employing a composite lens |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58096058A JPS59221835A (ja) | 1983-05-31 | 1983-05-31 | フオ−カス誤差検出装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59221835A true JPS59221835A (ja) | 1984-12-13 |
Family
ID=14154835
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58096058A Pending JPS59221835A (ja) | 1983-05-31 | 1983-05-31 | フオ−カス誤差検出装置 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4631397A (ja) |
EP (1) | EP0127448B1 (ja) |
JP (1) | JPS59221835A (ja) |
KR (1) | KR920001112B1 (ja) |
AT (1) | ATE30799T1 (ja) |
CA (1) | CA1248796A (ja) |
DE (1) | DE3467447D1 (ja) |
Families Citing this family (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62132242A (ja) * | 1985-12-04 | 1987-06-15 | Hitachi Ltd | 光デイスク装置 |
US4853923A (en) * | 1985-12-12 | 1989-08-01 | Nikon Corporation | Maneto-optical recording apparatus with path length compensated dual photo-electric conversion |
US5231621A (en) * | 1986-09-05 | 1993-07-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Focus detector which serves to split off a portion of a detected light beam only when the detected light beam is not refocused at an expected refocus point |
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