JPH0554409A - 焦点検出光学系 - Google Patents
焦点検出光学系Info
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- JPH0554409A JPH0554409A JP3238857A JP23885791A JPH0554409A JP H0554409 A JPH0554409 A JP H0554409A JP 3238857 A JP3238857 A JP 3238857A JP 23885791 A JP23885791 A JP 23885791A JP H0554409 A JPH0554409 A JP H0554409A
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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
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
- G11B7/1381—Non-lens elements for altering the properties of the beam, e.g. knife edges, slits, filters or stops
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
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- G11B7/1365—Separate or integrated refractive elements, e.g. wave plates
- G11B7/1367—Stepped phase plates
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Recording Or Reproduction (AREA)
- Optical Head (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 対物光学系を透過したビームを分割して焦点
検出を行なうにあたって、分割部材の作製が容易で、製
造公差，位置決め公差も大きく、検出精度の点でも有利
な焦点検出光学系を提供する。 【構成】 光ディスク５で反射されたビームは対物レン
ズ４，ハーフミラー３を透過し、集光レンズ６で集光さ
れる。集光レンズ６からの光ビームは一対の平行平面板
７ａ，７ｂが斜設されてなる分割部材７で分割され、互
いに平行な分割ビームＢ１，Ｂ２となって４分割検出器
８に至る。検出器８の分割線は対物光学系の子午面上に
ある。
検出を行なうにあたって、分割部材の作製が容易で、製
造公差，位置決め公差も大きく、検出精度の点でも有利
な焦点検出光学系を提供する。 【構成】 光ディスク５で反射されたビームは対物レン
ズ４，ハーフミラー３を透過し、集光レンズ６で集光さ
れる。集光レンズ６からの光ビームは一対の平行平面板
７ａ，７ｂが斜設されてなる分割部材７で分割され、互
いに平行な分割ビームＢ１，Ｂ２となって４分割検出器
８に至る。検出器８の分割線は対物光学系の子午面上に
ある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光学的情報記録再生装
置の焦点検出光学系に関するものである。
置の焦点検出光学系に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光学的情報記録再生装置のフォーカスエ
ラー検出法としては、ナイフエッジ法（フーコー法），
非点収差法，臨界角法などが公知であるが、中でも、構
成が単純で、かつ光ディスクの案内溝による回折などの
外乱を受けにくいナイフエッジ法は広く用いられてい
る。その原理を図３に示す。
ラー検出法としては、ナイフエッジ法（フーコー法），
非点収差法，臨界角法などが公知であるが、中でも、構
成が単純で、かつ光ディスクの案内溝による回折などの
外乱を受けにくいナイフエッジ法は広く用いられてい
る。その原理を図３に示す。
【０００３】図３において、２分割された光電検出器
（２つの受光素子Ａ，Ｂからなる）は、対物光学系（図
では集光レンズ１０６だけを示す）の焦点面に配置さ
れ、対物光学系の子午面に検出器１０８の分割線が合致
するように位置決めされている。そして、対物光学系と
検出器１０８の間には、ナイフエッジ１０７が対物光学
系の光軸に対して垂直な方向に進退可能に配置されてい
る。なお、図には示されていないが、対物光学系の左側
には光ディスクがあり、光ディスクの記録領域形成面で
反射された光ビームが対物光学系に入射するように構成
されていることは言うまでもない。
（２つの受光素子Ａ，Ｂからなる）は、対物光学系（図
では集光レンズ１０６だけを示す）の焦点面に配置さ
れ、対物光学系の子午面に検出器１０８の分割線が合致
するように位置決めされている。そして、対物光学系と
検出器１０８の間には、ナイフエッジ１０７が対物光学
系の光軸に対して垂直な方向に進退可能に配置されてい
る。なお、図には示されていないが、対物光学系の左側
には光ディスクがあり、光ディスクの記録領域形成面で
反射された光ビームが対物光学系に入射するように構成
されていることは言うまでもない。
【０００４】ここで、図３(a) のような構成の焦点検出
光学系において、対物光学系を通過した光ビームの半分
をナイフエッジ１０７で遮蔽する場合を考える。まず、
光ディスクが合焦位置にある場合には、光ディスクから
の反射光の結像点は検出器１０８の分割線上に合致し、
受光素子Ａ，Ｂの出力信号の差（Ａ−Ｂ）は０となる。
光学系において、対物光学系を通過した光ビームの半分
をナイフエッジ１０７で遮蔽する場合を考える。まず、
光ディスクが合焦位置にある場合には、光ディスクから
の反射光の結像点は検出器１０８の分割線上に合致し、
受光素子Ａ，Ｂの出力信号の差（Ａ−Ｂ）は０となる。
【０００５】これに対し、光ディスクが合焦位置からず
れて対物光学系に近づいている場合には、反射光は検出
器１０８の後方で結像することになり、光ビームの半円
スポットは受光素子Ａ側にシフトする。このため、受光
素子Ａ，Ｂの出力信号の差（Ａ−Ｂ）はプラス方向にに
増大する。また、光ディスクが対物光学系から遠ざかっ
ている場合には、反射光は検出器１０８の手前で一旦結
像した後拡がっていくため、半円スポットは受光素子Ｂ
側にシフトし、受光素子Ａ，Ｂの出力信号の差（Ａ−
Ｂ）はマイナス方向に増大する。
れて対物光学系に近づいている場合には、反射光は検出
器１０８の後方で結像することになり、光ビームの半円
スポットは受光素子Ａ側にシフトする。このため、受光
素子Ａ，Ｂの出力信号の差（Ａ−Ｂ）はプラス方向にに
増大する。また、光ディスクが対物光学系から遠ざかっ
ている場合には、反射光は検出器１０８の手前で一旦結
像した後拡がっていくため、半円スポットは受光素子Ｂ
側にシフトし、受光素子Ａ，Ｂの出力信号の差（Ａ−
Ｂ）はマイナス方向に増大する。
【０００６】この様子は、図３(b) のグラフ（縦軸：受
光素子Ａ，Ｂの出力信号の差（Ａ−Ｂ），横軸：光ディ
スクの合焦位置からの偏位量）に示され、２つの受光素
子Ａ，Ｂの出力信号の差（Ａ−Ｂ）がフォーカスエラー
信号となる。
光素子Ａ，Ｂの出力信号の差（Ａ−Ｂ），横軸：光ディ
スクの合焦位置からの偏位量）に示され、２つの受光素
子Ａ，Ｂの出力信号の差（Ａ−Ｂ）がフォーカスエラー
信号となる。
【０００７】しかし、図３の構成では光ビームの半分を
遮光してしまうことになり、感度の面で不利であること
から、実際には、図４のような構成の焦点検出光学系が
用いられることが多い。
遮光してしまうことになり、感度の面で不利であること
から、実際には、図４のような構成の焦点検出光学系が
用いられることが多い。
【０００８】図４の焦点検出光学系では、光ビームの半
分を遮光する代わりに、対物光学系（図では集光レンズ
２０６のみを示す）を通過した光ビームを分割部材２０
７によって２分割し、それぞれの分割ビームｂ１，ｂ２
を検出器２０８で受光している。図４における検出器２
０８は受光面が４分割されており（受光素子Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄからなる）、分割線が対物光学系の子午面上に合
致するように、対物光学系の焦点面に配置されている。
分を遮光する代わりに、対物光学系（図では集光レンズ
２０６のみを示す）を通過した光ビームを分割部材２０
７によって２分割し、それぞれの分割ビームｂ１，ｂ２
を検出器２０８で受光している。図４における検出器２
０８は受光面が４分割されており（受光素子Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄからなる）、分割線が対物光学系の子午面上に合
致するように、対物光学系の焦点面に配置されている。
【０００９】分割部材２０７としては、図４に示される
ように２つのくさび形プリズム２０７ａ，２０７ｂを貼
り合わせたものが知られている（米国特許４７１２２０
５号に詳しい）。２つのくさび形プリズム２０７ａ，２
０７ｂは、対物光学系の子午面を接合面として子午面と
直交する方向に並べられ、検出器２０８側に向けられた
斜面の傾斜方向が互いに逆となるように側面同志が接合
されている。
ように２つのくさび形プリズム２０７ａ，２０７ｂを貼
り合わせたものが知られている（米国特許４７１２２０
５号に詳しい）。２つのくさび形プリズム２０７ａ，２
０７ｂは、対物光学系の子午面を接合面として子午面と
直交する方向に並べられ、検出器２０８側に向けられた
斜面の傾斜方向が互いに逆となるように側面同志が接合
されている。
【００１０】図４のような構成の検出光学系において、
紙面左方にある光ディスク（図示せず）が合焦位置にあ
る場合には、分割された２つのビームｂ１，ｂ２の結像
点は何れも検出器２０８の分割線上に合致する。
紙面左方にある光ディスク（図示せず）が合焦位置にあ
る場合には、分割された２つのビームｂ１，ｂ２の結像
点は何れも検出器２０８の分割線上に合致する。
【００１１】これに対して、光ディスクが合焦位置から
ずれて対物光学系側に近づくと光ディスクからの反射光
は検出器２０８の後方で結像することになる。このた
め、分割ビームｂ１の半円スポットは受光素子Ａ側にシ
フトし、分割ビームｂ２の半円スポットは受光素子Ｃ側
にシフトする。また、光ディスクが対物レンズから遠ざ
かっている場合には、反射光は検出器受光面の手前で一
旦結像した後拡がっていくため、分割ビームｂ１の半円
スポットは受光素子Ｂ側にシフトし、分割ビームｂ２の
半円スポットは受光素子Ｄ側にシフトする。
ずれて対物光学系側に近づくと光ディスクからの反射光
は検出器２０８の後方で結像することになる。このた
め、分割ビームｂ１の半円スポットは受光素子Ａ側にシ
フトし、分割ビームｂ２の半円スポットは受光素子Ｃ側
にシフトする。また、光ディスクが対物レンズから遠ざ
かっている場合には、反射光は検出器受光面の手前で一
旦結像した後拡がっていくため、分割ビームｂ１の半円
スポットは受光素子Ｂ側にシフトし、分割ビームｂ２の
半円スポットは受光素子Ｄ側にシフトする。
【００１２】従って、各受光素子の出力から（Ａ＋Ｃ）
−（Ｂ＋Ｄ）を求めると、この値は光ディスクが合焦位
置にあるとき０となり、光ディスクが対物光学系側に近
づくとプラス側に増大し、対物光学系から遠ざかるとマ
スナス側に増大することになる。この様子は、図４(b)
のグラフ（（縦軸：出力信号（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ），
横軸：光ディスクの合焦位置からの偏位量）に示され、
（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）がフォーカスエラー信号とな
る。
−（Ｂ＋Ｄ）を求めると、この値は光ディスクが合焦位
置にあるとき０となり、光ディスクが対物光学系側に近
づくとプラス側に増大し、対物光学系から遠ざかるとマ
スナス側に増大することになる。この様子は、図４(b)
のグラフ（（縦軸：出力信号（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ），
横軸：光ディスクの合焦位置からの偏位量）に示され、
（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）がフォーカスエラー信号とな
る。
【００１３】図４の構成をとることで、図３の場合に比
べて感度が倍増するとともに、検出器２０８の横ずれ
（焦点面内でのずれ）の影響を受けにくいという利点が
ある。つまり、図３の構成では、検出器１０８が分割方
向にずれると直接に検出誤差の要因となるが、図４の構
成では検出器２０８が受光素子ＡとＢ，ＤとＣの分割方
向にずれたとしても、フェーカスエラー信号の（Ａ＋
Ｂ）の誤差分と（Ｂ＋Ｄ）の誤差分が相殺されることに
なるので（例えば、検出器が受光素子Ｂ，Ｃ側にずれた
場合、半円ビームはその分だけ受光素子Ａ，Ｄ側にシフ
トして受光素子Ａ，Ｄの出力が大きくなるが、（Ａ＋
Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）の値としては影響がない）、検出誤差
を生じにくい。また、図４で用いている４分割検出器
（田の字形検出器）は、入手が容易であり、実用に適し
ているという利点もある。
べて感度が倍増するとともに、検出器２０８の横ずれ
（焦点面内でのずれ）の影響を受けにくいという利点が
ある。つまり、図３の構成では、検出器１０８が分割方
向にずれると直接に検出誤差の要因となるが、図４の構
成では検出器２０８が受光素子ＡとＢ，ＤとＣの分割方
向にずれたとしても、フェーカスエラー信号の（Ａ＋
Ｂ）の誤差分と（Ｂ＋Ｄ）の誤差分が相殺されることに
なるので（例えば、検出器が受光素子Ｂ，Ｃ側にずれた
場合、半円ビームはその分だけ受光素子Ａ，Ｄ側にシフ
トして受光素子Ａ，Ｄの出力が大きくなるが、（Ａ＋
Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）の値としては影響がない）、検出誤差
を生じにくい。また、図４で用いている４分割検出器
（田の字形検出器）は、入手が容易であり、実用に適し
ているという利点もある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来の焦点検出光学系では、次のような問題点があっ
た。以下、従来の分割部材で光ビームが分離される様子
を示した図２(b) を参照して説明する。
従来の焦点検出光学系では、次のような問題点があっ
た。以下、従来の分割部材で光ビームが分離される様子
を示した図２(b) を参照して説明する。
【００１５】図２(b) では、くさび形プリズム２０７
ａ，２０７ｂの入射面が光軸に対して垂直で、射出面が
光軸に対して互いに逆向きに傾斜しているので、光ビー
ムはプリズム２０７ａ，２０７ｂ内では直進し、射出面
においてプリズム２０７ａを透過したビームとプリズム
２０７ｂを透過したビームは逆方向に折り曲げられて分
離される。即ち、分割ビームｂ１，ｂ２は対物光学系の
光軸に対して斜めに進み、分割ビーム同志はプリズム２
０７ａ，２０７ｂのくさび角に応じたある角度αをな
す。このため、検出器受光面上での２つの光スポットの
分離間隔Ｓ’は分割部材２０７と検出器の間隔ｄに比例
することになる。従って、分割部材２０７は分離間隔
Ｓ’が検出器の大きさに見合う値となるような位置に置
かなくてはならず、配置位置を任意に決めることはでき
ない。
ａ，２０７ｂの入射面が光軸に対して垂直で、射出面が
光軸に対して互いに逆向きに傾斜しているので、光ビー
ムはプリズム２０７ａ，２０７ｂ内では直進し、射出面
においてプリズム２０７ａを透過したビームとプリズム
２０７ｂを透過したビームは逆方向に折り曲げられて分
離される。即ち、分割ビームｂ１，ｂ２は対物光学系の
光軸に対して斜めに進み、分割ビーム同志はプリズム２
０７ａ，２０７ｂのくさび角に応じたある角度αをな
す。このため、検出器受光面上での２つの光スポットの
分離間隔Ｓ’は分割部材２０７と検出器の間隔ｄに比例
することになる。従って、分割部材２０７は分離間隔
Ｓ’が検出器の大きさに見合う値となるような位置に置
かなくてはならず、配置位置を任意に決めることはでき
ない。
【００１６】一般に、対物光学系の集光レンズの焦点距
離は、検出感度を稼ぐために（［ビームシフト量］／
［光ディスクの合焦位置からの偏位量］）を大きくする
ために）長めに設計することが多く、また、４分割検出
器は田の字の外寸が数百ミクロン程度と小さいものが多
い。このため、分割ビームのなす角αは非常に小さい値
に設定されることになり、分割部材を構成するプリズム
のくさび角は極端に小さくなり、加工公差も非常に厳し
くなる。
離は、検出感度を稼ぐために（［ビームシフト量］／
［光ディスクの合焦位置からの偏位量］）を大きくする
ために）長めに設計することが多く、また、４分割検出
器は田の字の外寸が数百ミクロン程度と小さいものが多
い。このため、分割ビームのなす角αは非常に小さい値
に設定されることになり、分割部材を構成するプリズム
のくさび角は極端に小さくなり、加工公差も非常に厳し
くなる。
【００１７】仮に、プリズムのくさび角を大きくとって
（分割ビームのなす角αも大きくなる）検出器と分割部
材の間隔ｄを小さくすれば、プリズムの加工公差はゆる
くなるが、今度は間隔ｄの公差が厳しくなる。また、分
割ビームが検出器に対して斜入射することになり、検出
精度が低下する。更に、この場合、分割部材を透過する
ビームの径が極めて小さくなるので（分割部材が対物光
学系の焦点面に近い位置に配置されるため）、段差部分
（プリズムの接合部分）の荒れ等が悪影響を及ぼすこと
になる。
（分割ビームのなす角αも大きくなる）検出器と分割部
材の間隔ｄを小さくすれば、プリズムの加工公差はゆる
くなるが、今度は間隔ｄの公差が厳しくなる。また、分
割ビームが検出器に対して斜入射することになり、検出
精度が低下する。更に、この場合、分割部材を透過する
ビームの径が極めて小さくなるので（分割部材が対物光
学系の焦点面に近い位置に配置されるため）、段差部分
（プリズムの接合部分）の荒れ等が悪影響を及ぼすこと
になる。
【００１８】この発明は、かかる点に鑑みてなされたも
のであり、対物光学系を透過した光ビームを分割して焦
点検出を行なうにあたって、分割部材の作製が容易で、
光学系の設計の自由度も高く、検出精度の点でも有利な
焦点検出光学系を提供することを目的とするものであ
る。
のであり、対物光学系を透過した光ビームを分割して焦
点検出を行なうにあたって、分割部材の作製が容易で、
光学系の設計の自由度も高く、検出精度の点でも有利な
焦点検出光学系を提供することを目的とするものであ
る。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明では、光源からの
光ビームを集光して光学的記録媒体の記録領域形成面に
照射する対物光学系と、前記記録領域形成面で反射さ
れ、前記対物光学系を通過した前記光ビームを２分割す
る分割部材と、該分割部材で分割された各光ビームを受
光して前記対物光学系の焦点を検出する検出手段とを備
えた焦点検出光学系において、前記分割部材を斜設され
た一対の平行平面板で構成することによって、上記の課
題を達成している。
光ビームを集光して光学的記録媒体の記録領域形成面に
照射する対物光学系と、前記記録領域形成面で反射さ
れ、前記対物光学系を通過した前記光ビームを２分割す
る分割部材と、該分割部材で分割された各光ビームを受
光して前記対物光学系の焦点を検出する検出手段とを備
えた焦点検出光学系において、前記分割部材を斜設され
た一対の平行平面板で構成することによって、上記の課
題を達成している。
【００２０】
【作用】図２(a) を用いて本発明の作用を説明する。図
２(a) は、本発明における分割部材で光ビームが分離さ
れる様子を前述した図２(b) （従来例）と対比して示し
たものである。
２(a) は、本発明における分割部材で光ビームが分離さ
れる様子を前述した図２(b) （従来例）と対比して示し
たものである。
【００２１】図２(a) において、一対の等しい厚さの平
行平面板７ａ，７ｂは、対物光学系の子午面を中心とし
て子午面と垂直な方向（紙面垂直方向）に並設されてお
り、角度θで互いに傾いた状態となっいる。このような
分割部材７を用いた場合、平行平面板７ａに入射したビ
ームと平行平面板７ｂに入射したビームは、入射面で反
対方向に折り曲げられて分離され、射出面で再び折り曲
げられてそれぞれ光軸と平行な方向に射出される。即
ち、図２(a) において、分割部材７から射出される分割
ビームＢ１，Ｂ２は互いに平行であり、その間隔Ｓは式
１で与えられる。但し、ｔは平行平面板１ａ，１ｂの厚
さ、ｎは屈折率である。
行平面板７ａ，７ｂは、対物光学系の子午面を中心とし
て子午面と垂直な方向（紙面垂直方向）に並設されてお
り、角度θで互いに傾いた状態となっいる。このような
分割部材７を用いた場合、平行平面板７ａに入射したビ
ームと平行平面板７ｂに入射したビームは、入射面で反
対方向に折り曲げられて分離され、射出面で再び折り曲
げられてそれぞれ光軸と平行な方向に射出される。即
ち、図２(a) において、分割部材７から射出される分割
ビームＢ１，Ｂ２は互いに平行であり、その間隔Ｓは式
１で与えられる。但し、ｔは平行平面板１ａ，１ｂの厚
さ、ｎは屈折率である。
【００２２】 Ｓ≒２ｔ・sinθ｛１− cosθ／（ｎ2 −sin2θ）1/2 ｝…式１
【００２３】１式に示されるように、図２(a) における
分割ビームの間隔Ｓは、２つの平行平面板７ａ，７ｂの
なす角θ，厚さｔ，屈折率ｎによって一定の値に定ま
り、図２(b) の場合のように分割部材と検出器の間隔に
よって変化しない。従って、本発明では、分割部材を対
物光学系と検出器の間の任意の間に配置することができ
る。このことは、分割部材の光軸方向の位置公差が非常
に大きいと共に、分割部材とビーム径のバランス（前述
したように分割部材に対してビーム径が小さすぎる検出
誤差が増大する）を考えて分割部材の挿入位置を決定で
きるという利点を意味する。
分割ビームの間隔Ｓは、２つの平行平面板７ａ，７ｂの
なす角θ，厚さｔ，屈折率ｎによって一定の値に定ま
り、図２(b) の場合のように分割部材と検出器の間隔に
よって変化しない。従って、本発明では、分割部材を対
物光学系と検出器の間の任意の間に配置することができ
る。このことは、分割部材の光軸方向の位置公差が非常
に大きいと共に、分割部材とビーム径のバランス（前述
したように分割部材に対してビーム径が小さすぎる検出
誤差が増大する）を考えて分割部材の挿入位置を決定で
きるという利点を意味する。
【００２４】また、本発明では分割ビームが検出器に対
して垂直に入射するので、検出精度面でも有利である。
さらに、本発明で用いる分割部材のｔ，及びθの値は、
光学部品として適当な値に設定することができ、製造公
差も大きい。例えば、Ｓ＝２００μｍ，ｔ＝５ｍｍ，ｎ
＝１．８とした場合について１式からθを求めると、θ
はおよそ５°となる。ｔ，ｎ，θの誤差に対して分離間
隔Ｓの変化が小さいことは、１式から容易に計算でき
る。
して垂直に入射するので、検出精度面でも有利である。
さらに、本発明で用いる分割部材のｔ，及びθの値は、
光学部品として適当な値に設定することができ、製造公
差も大きい。例えば、Ｓ＝２００μｍ，ｔ＝５ｍｍ，ｎ
＝１．８とした場合について１式からθを求めると、θ
はおよそ５°となる。ｔ，ｎ，θの誤差に対して分離間
隔Ｓの変化が小さいことは、１式から容易に計算でき
る。
【００２５】なお、本発明における分割部材を構成する
平行平面板は、平行度が良い方が好ましいのは言うまで
もないが、２つの平行平面板が同じくさび角をもってい
るならば、そのくさび角自体を極めて小さな値に抑える
必要はない。なぜならば、２つのプリズムのくさび角が
同じで、張り出し側が光軸に対して同じ側となるように
斜設されていれば、分割ビームは対物光学系の光軸に対
して同じ方向に同じ角度で傾斜することになり、分割ビ
ーム同志の平行は保たれるからである。本発明の分割部
材を作製するにあたって、一対の平行平面板を一体で
（１枚の平行平面板として）研磨し、研磨した後に切断
して用いれば上記の条件は容易に満たされるから、結局
平行平面板の平行度の公差も大きいと言える。
平行平面板は、平行度が良い方が好ましいのは言うまで
もないが、２つの平行平面板が同じくさび角をもってい
るならば、そのくさび角自体を極めて小さな値に抑える
必要はない。なぜならば、２つのプリズムのくさび角が
同じで、張り出し側が光軸に対して同じ側となるように
斜設されていれば、分割ビームは対物光学系の光軸に対
して同じ方向に同じ角度で傾斜することになり、分割ビ
ーム同志の平行は保たれるからである。本発明の分割部
材を作製するにあたって、一対の平行平面板を一体で
（１枚の平行平面板として）研磨し、研磨した後に切断
して用いれば上記の条件は容易に満たされるから、結局
平行平面板の平行度の公差も大きいと言える。
【００２６】
【実施例】図１は、本発明実施例による焦点検出系の構
成を示す光路図である。図において、コヒーレント光源
１をでた光ビームは、コリメータレンズ２によって平行
ビームとされ、ハーフミラー３で反射される。そして、
対物レンズ４を透過して光ディスク５の記録領域形成面
に回折限界の光スポットを形成する。
成を示す光路図である。図において、コヒーレント光源
１をでた光ビームは、コリメータレンズ２によって平行
ビームとされ、ハーフミラー３で反射される。そして、
対物レンズ４を透過して光ディスク５の記録領域形成面
に回折限界の光スポットを形成する。
【００２７】光ディスク５で反射された光ビームは、再
び対物レンズ４を通過してハーフミラー３に至り、この
ハーフミラー２を透過して集光レンズ６によって集光さ
れる。本実施例では、対物レンズ４と集光レンズ６とで
対物光学系を構成しており、対物光学系は平行系となっ
ている。
び対物レンズ４を通過してハーフミラー３に至り、この
ハーフミラー２を透過して集光レンズ６によって集光さ
れる。本実施例では、対物レンズ４と集光レンズ６とで
対物光学系を構成しており、対物光学系は平行系となっ
ている。
【００２８】集光レンズ６からの集束光は、一対の平行
平面板７ａ，７ｂからなる分割部材７によって光束の半
分が図中右側、他の半分が左側に分離される。図中、平
行平面板７ａ，７ｂは、対物光学系の子午面（紙面内
面）を接合面として子午面と垂直な方向（紙面垂直方
向）に並設され、互いに角度θで傾いた状態となってい
る。この分割部材７は、２枚の平行平面板を貼りあわせ
て作製しても良いし、場合によっては一体成形で作製し
ても良い。
平面板７ａ，７ｂからなる分割部材７によって光束の半
分が図中右側、他の半分が左側に分離される。図中、平
行平面板７ａ，７ｂは、対物光学系の子午面（紙面内
面）を接合面として子午面と垂直な方向（紙面垂直方
向）に並設され、互いに角度θで傾いた状態となってい
る。この分割部材７は、２枚の平行平面板を貼りあわせ
て作製しても良いし、場合によっては一体成形で作製し
ても良い。
【００２９】分割部材７から射出された分割ビームＢ
１，Ｂ２は、図に示されるように互いに平行に進み、検
出器８に達する。検出器８は集光レンズ６の焦点面に配
置されており、田の字に４分割された受光面をもつ。検
出器８の焦点面内の位置は受光面の分割線が対物光学系
の子午後面に合致するように調整されている。
１，Ｂ２は、図に示されるように互いに平行に進み、検
出器８に達する。検出器８は集光レンズ６の焦点面に配
置されており、田の字に４分割された受光面をもつ。検
出器８の焦点面内の位置は受光面の分割線が対物光学系
の子午後面に合致するように調整されている。
【００３０】分割部材７の光軸方向の位置は、作用の項
で述べた通り、集光レンズ６から検出器８の間の任意の
位置に設定することができる。但し、検出器８に接近す
る程ビーム径が小さくなるので、分割部材７の大きさと
ビーム径のバランスを考えて位置を設定することが望ま
しい。
で述べた通り、集光レンズ６から検出器８の間の任意の
位置に設定することができる。但し、検出器８に接近す
る程ビーム径が小さくなるので、分割部材７の大きさと
ビーム径のバランスを考えて位置を設定することが望ま
しい。
【００３１】また、分割ビームＢ１，Ｂ２の分離間隔
は、４分割検出器８の紙面内方向に並んだ２つの受光面
の中心間隔に既略等しくなることが好ましい。即ち、受
光面の中心間隔（＝ビームの分離間隔）Ｓに対して、前
述した１式が成立するように、平行平面板７ａ，７ｂの
なす角θ，厚さｔ，屈折率ｎを設定すれば良い。
は、４分割検出器８の紙面内方向に並んだ２つの受光面
の中心間隔に既略等しくなることが好ましい。即ち、受
光面の中心間隔（＝ビームの分離間隔）Ｓに対して、前
述した１式が成立するように、平行平面板７ａ，７ｂの
なす角θ，厚さｔ，屈折率ｎを設定すれば良い。
【００３２】上記のような構成の焦点検出光学系におけ
る焦点検出の原理自体は、先に説明した図４の場合と基
本的に同じてあるが、以下図１に即して簡単に説明す
る。説明のため、４分割検出器８を構成する４つの受光
素子をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとし、紙面手前側左からＢ，Ｃ、
紙面奥側左からＡ，Ｄというように配置されているとす
る。
る焦点検出の原理自体は、先に説明した図４の場合と基
本的に同じてあるが、以下図１に即して簡単に説明す
る。説明のため、４分割検出器８を構成する４つの受光
素子をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとし、紙面手前側左からＢ，Ｃ、
紙面奥側左からＡ，Ｄというように配置されているとす
る。
【００３３】まず、光ディスク５が合焦位置にあると
き、光ディスク５からの反射光の結像点は検出器８受光
面を紙面垂直方向に分割する分割線上に合致する。
き、光ディスク５からの反射光の結像点は検出器８受光
面を紙面垂直方向に分割する分割線上に合致する。
【００３４】これに対し、光ディスク５が合焦位置から
ずれて対物光学系に近づくと、反射光は受光面の後方で
結像することになるので、分割ビームＢ１の半円スポッ
トは紙面手前側（Ｂ側）にシフトし、分割ビームＢ２の
半円スポットは紙面奥側（Ｄ側）にシフトする。また、
光ディスクが対物光学系から遠ざかると、光ディスク５
からの反射光は検出器８の手前で結像した後拡がってい
くため、分割ビームＢ１の半円スポットは紙面奥側（Ａ
側）にシフトし、分割ビームＢ２の半円スポットは紙面
手前側（Ｃ側）にシフトする。
ずれて対物光学系に近づくと、反射光は受光面の後方で
結像することになるので、分割ビームＢ１の半円スポッ
トは紙面手前側（Ｂ側）にシフトし、分割ビームＢ２の
半円スポットは紙面奥側（Ｄ側）にシフトする。また、
光ディスクが対物光学系から遠ざかると、光ディスク５
からの反射光は検出器８の手前で結像した後拡がってい
くため、分割ビームＢ１の半円スポットは紙面奥側（Ａ
側）にシフトし、分割ビームＢ２の半円スポットは紙面
手前側（Ｃ側）にシフトする。
【００３５】従って、各受光素子の出力信号から（Ａ＋
Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）を求めれば、この値は、図４(b) と同
様に光ディスク５が合焦位置にあるとき０となり、合焦
位置から離れると増大することになる。即ち、（Ａ＋
Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）をフォーカスエラー信号として対物光
学系の焦点検出がなされる。
Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）を求めれば、この値は、図４(b) と同
様に光ディスク５が合焦位置にあるとき０となり、合焦
位置から離れると増大することになる。即ち、（Ａ＋
Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）をフォーカスエラー信号として対物光
学系の焦点検出がなされる。
【００３６】
【発明の効果】以上のように本発明による焦点検出光学
系においては、光ディスクで反射されて対物光学系を通
過した光ビームを分割する手段として、一対の斜設され
た平行平面板からなる分割部材を用いることによって分
割ビーム同志を平行としているので、分割部材を対物光
学系と検出器の間の任意の位置に配置することができ
る。即ち、分割部材の位置をビーム径を考慮して決める
ことができ、位置決め公差も極めて大きいという利点を
有する。また、本発明で用いる分割部材を構成する一対
の平行平面板の傾き角θ，厚みｔ，屈折率ｎは光学部品
として適当な値に設定することができ、公差も十分に大
きいので、従来のくさび形プリズムを用いた分割部材に
比べて格段に製造が容易である。
系においては、光ディスクで反射されて対物光学系を通
過した光ビームを分割する手段として、一対の斜設され
た平行平面板からなる分割部材を用いることによって分
割ビーム同志を平行としているので、分割部材を対物光
学系と検出器の間の任意の位置に配置することができ
る。即ち、分割部材の位置をビーム径を考慮して決める
ことができ、位置決め公差も極めて大きいという利点を
有する。また、本発明で用いる分割部材を構成する一対
の平行平面板の傾き角θ，厚みｔ，屈折率ｎは光学部品
として適当な値に設定することができ、公差も十分に大
きいので、従来のくさび形プリズムを用いた分割部材に
比べて格段に製造が容易である。
【図１】図１は本発明実施例による焦点検出光学系の構
成を示す光路図である。
成を示す光路図である。
【図２】図２(a) は本発明において光ビームが分割され
る様子を示した光路図であり、図２(b) は従来例におい
て光ビームが分割される様子を示した光路図である。
る様子を示した光路図であり、図２(b) は従来例におい
て光ビームが分割される様子を示した光路図である。
【図３】図３(a) は従来の焦点検出光学系の構成を示す
光路図、図３(b) は図３(a) の光学系におけるフォーカ
スエラー信号を説明するためのグラフである。
光路図、図３(b) は図３(a) の光学系におけるフォーカ
スエラー信号を説明するためのグラフである。
【図４】図３(a) は従来の別の焦点検出光学系の構成を
示す光路図、図３(b) は図３(a) の光学系におけるフォ
ーカスエラー信号を説明するためのグラフである。
示す光路図、図３(b) は図３(a) の光学系におけるフォ
ーカスエラー信号を説明するためのグラフである。
１ 光源 ２ コリメータレンズ ３ ハーフミラー ４ 対物レンズ ５ 光ディスク ６ 集光レンズ ７ 分割部材 ７ａ，７ｂ 平行平面板 ８ ４分割検出器 Ｂ１，Ｂ２ 分割ビーム
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年７月３０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２２】 Ｓ≒ｔ・ｓｉｎθ｛１−ｃｏｓθ／（ｎ２−ｓｉｎ２θ）１／２｝
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】
Claims (2)
- 【請求項１】 光源からの光ビームを集光して光学的記
録媒体の記録領域形成面に照射する対物光学系と、前記
記録領域形成面で反射され、前記対物光学系を通過した
前記光ビームを２分割する分割部材と、該分割部材で分
割された各光ビームを受光して前記対物光学系の焦点を
検出する検出手段とを備えた焦点検出光学系において、
前記分割部材は、斜設された一対の平行平面板からなる
ことを特徴とする焦点検出光学系。 - 【請求項２】 前記光ビームの所望の分離間隔Ｓに対し
て、前記平行平面板の厚さｔ，屈折率ｎ，平行平面板同
志のなす角θが下式の条件を満たすことを特徴とする請
求項１の焦点検出光学系。 Ｓ≒２ｔ・sinθ｛１− cosθ／（ｎ2 −sin2θ）1/2 ｝
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3238857A JPH0554409A (ja) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | 焦点検出光学系 |
| US07/933,088 US5243178A (en) | 1991-08-27 | 1992-08-21 | Focus detecting optical device utilizing two plane parallel plates |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3238857A JPH0554409A (ja) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | 焦点検出光学系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0554409A true JPH0554409A (ja) | 1993-03-05 |
Family
ID=17036295
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3238857A Pending JPH0554409A (ja) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | 焦点検出光学系 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5243178A (ja) |
| JP (1) | JPH0554409A (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL7907216A (nl) * | 1979-09-28 | 1981-03-31 | Philips Nv | Optisch fokusfout-detektiestelsel. |
| NL8403034A (nl) * | 1984-10-05 | 1986-05-01 | Philips Nv | Opto-elektronisch fokusfout-detektiestelsel. |
| JPH0721586B2 (ja) * | 1985-09-30 | 1995-03-08 | 株式会社ニコン | 像形成光学装置 |
-
1991
- 1991-08-27 JP JP3238857A patent/JPH0554409A/ja active Pending
-
1992
- 1992-08-21 US US07/933,088 patent/US5243178A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5243178A (en) | 1993-09-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000815 |