JPH0582658B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、光学式ピツクアツプ装置に関し、特
に非点収差法によつて焦点誤差を検出するのに用
いられる光学式ピツクアツプ装置に関する。

背景技術 光学式情報記録デイスク（以下単に光デイスク
という）への情報の記録又は当該デイスクからの
記録情報の読取りを行なう装置において、情報の
記録又は読取りのためのピツクアツプ装置から発
せられる光ビームの焦点誤差を検出する１方式と
して、非点収差法が知られている。

従来、この非点収差法によつて焦点誤差を検出
するのに用いられる光学式ピツクアツプ装置とし
て、第９図に示す光源及び光デイスク表面を共役
位置に配置したいわゆる有限距離仕様の装置があ
つた。図において、レーザーダイオード等の光源
１から発せられた光は、ハーフビームスプリツタ
２に入射し、当該ビームスプリツタ２の反射面に
よつて偏向され、更に対物レンズ３によつて光デ
イスク４の記録面上にスポツト光として照射され
る。この照射光に基づく光デイスク４からの反射
光は、対物レンズ３によつて集束されハーフビー
ムスプリツタ２を透過する。ここで、ビームスプ
リツタ２はその入射面及び出射面が反射光の光軸
に対して垂直になるように設置されているので、
ビームスプリツタ２を透過した光には殆ど非点収
差は発生しない。

ビームスプリツタ２からの集束状態の透過光
は、シリンドリカルレンズ５により非点収差が与
えられ、光検出器６に入射する。非点収差が与え
られることにより、光検出器６の受光面上に結像
される光ビームの像形状は、光デイスク４の記録
面と当該デイスクへの照射光の収束点との位置関
係により変化する。この光ビームの像変化を検出
できるように、光検出器６は、受光面を互いに直
交する２本の直線により４分割する如く配置され
かつ互いに独立した４個のエレメントによつて構
成されている。光検出器６は、合焦（焦点誤差が
零）時に光ビームの像の形状が円形となりこれが
４個のエレメントに均等に受光される位置に配置
される。そして、光検出器６は、その受光面中心
（４個のエレメントの分割線の交点）に関して互
いに反対側に配置されたエレメント同士の各加算
出力が得られるように接続され、さらに差動増幅
器へ接続されている。これら加算出力の作動出力
が焦点誤差信号として導出される。

このように構成された従来の光学式ピツクアツ
プ装置では、ビームスプリツタ２がガラスプリズ
ム等の貼り合わせで構成されることになるので、
ビームスプリツタ２の作製に手間を要し、コスト
高になると共に、装置の重量も重くなるという欠
点があつた。

また、上述した如き欠点を解消すべくなされた
他の従来の光学式ピツクアツプ装置として、第１
０図に示す有限距離仕様の装置が知られている。
図示する装置は、ビームスプリツタ２及びシリン
ドリカルレンズ５の代わりに平行平板からなるビ
ームスプリツタ７を有し、このビームスプリツタ
７をその入射面及び出射面が反射光の光軸に対し
て傾斜するように設けた構成となつている。

かかる従来装置では、集側状態の光の光軸に対
してビームスプリツタ７の入射面及び出射面が傾
斜しているので、ビームスプリツタ７によつてこ
れを通過した光に対して非点収差等が与えられる
ことになる。従つて、コストが高く重いプリズム
のビームスプリツタを用いる必要がなく、第９図
に示した従来装置に比して低コスト化及び軽重量
化が図れる。

しかし、その反面、平行平板ビームスプリツタ
７を光が透過する場合に非点収差のみならず他の
収差も発生するので、光検出器６の受光面上にお
ける光ビームの像形状が乱れ、焦点誤差信号等に
悪影響を及ぼすことになる。この収差の発生を抑
えるべくビームスプリツタ７の厚さを薄くする
と、良好な面精度を保持することが困難となり、
その結果、光デイスク４上のスポツト光の形状が
乱れることになるので、記録情報又は読取情報に
悪影響を与えるという欠点があつた。更に、ビー
ムスプリツタ７によつて発生する非点収差の方向
は平行平板ビームスプリツタ７の向きによつての
み決定されるので、トラツキング信号検出方向と
の分離を図るためには、ピツクアツプの構造や光
検出器の形状に規制を受け、設計の自由度が低下
するという欠点もあつた。

更に他の従来装置としては、第１１図に示す集
束又は発散の光ビームの平行光となし伝搬させる
いわゆる無限距離仕様の装置も知られている。図
において、光源１から発せられた光が集光レンズ
８によつて略平行な光ビームにされ、又光デイス
ク４からの反射光は平行平板からなるビームスプ
リツタ７を透過する。ここで、ビームスプリツタ
７に入射する反射光は略水平光となつているの
で、ビームスプリツタ７では非点収差等は殆ど発
生しない。ビームスプリツタ７を経た透過光は集
光レンズ９によつて集束され、しかる後シリンド
リカルレンズ５によつて非点収差を与えられるよ
うになつている。

かかる構成の従来の無限距離仕様の装置では、
ビームスプリツタ７で発生する非点収差以外の収
差の問題はなく、第１０図に示された従来装置の
欠点は解消できるのであるが、コリメータレンズ
等の部品点数及び調整箇所が多く、ピツクアツプ
装置の大型化、コスト高及び重量の増加を招く等
の欠点があつた。

発明の概要 本発明は、上記のような従来のものの欠点を除
去すべくなされたもので、小型、軽量化及び低コ
スト化が可能であると共に、質の良い記録情報又
は読取情報を得ることが可能な光学式ピツクアツ
プ装置を提供することを目的とする。

本発明による光学式ピツクアツプ装置は、光デ
イスクの記録面上にスポツト光を合焦させ前記記
録面からの反射光を集光する対物レンズと、前記
対物レンズによる集束状態の光ビームの光軸に対
して傾斜した入射面及び出射面を有し第１非点収
差を生ぜしめるビームスプリツタと、前記ビーム
スプリツタを透過した光ビームを受光しかつそれ
らの分割線の交点が前記光軸上に位置する４つの
エレメントからなる４分割光検出器とを備え、前
記エレメントの検出出力が焦点誤差を検出するた
めの情報信号として用いられる光学式ピツクアツ
プ装置であつて、前記ビームスプリツタと前記光
検出器との間の前記光軸上に配置され、前記ビー
ムスプリツタを経た光に対して第２非点収差を与
え、前記対物レンズの非合焦時に、前記第１非点
収差及び第２非点収差の合成非点収差を伴う光ビ
ーム線像を前記光検出器の対角位置にある一対の
前記エレメントへ照射する第２非点収差光学部品
を有することを特徴とする。

実施例 以下、本発明の実施例を図に基づいて詳細に説
明する。

第１図は、本発明による有限距離仕様の光学式
ピツクアツプ装置の一実施例を示す構成図であ
り、図中第９図乃至第１１図と同等部分は同一符
号により示されている。第２図は、光学式ピツク
アツプ装置の４つのエレメント６ａ，６ｂ，６ｃ
及び６ｄからなる４分割光検出器６の正面と、エ
レメントに接続された焦点誤差信号を出力するた
めの加算器１１，１２及び差動増幅器１３を示
す。

第１図において、光源１から発せられた光は、
平行平板からなるハーフビームスプリツタ７によ
つて偏向され、対物レンズ３によつて光デイスク
４の記録面上にスポツト光となるべく照射され
る。この照射光に基づく光デイスク４からの反射
光は、対物レンズ３によつて集束されハーフビー
ムスプリツタ７を透過する。ここで、平行平板ハ
ーフビームスプリツタ７はその入射面及び出射面
が反射光の光軸Ｚに対して傾斜するように設置さ
れている。光デイスクからの反射光が集束状態に
あるので、ビームスプリツタ７を透過した光には
非点収差（第１）及びその他の収差が発生する。

ビームスプリツタ７と光検出器６との間の光軸
上には、ビームスプリツタ７を経た透過光に対し
て第２非点収差だけを与えるシリンドリカルレン
ズ５が設けられている。第２非点収差だけを与え
るためにシリンドリカルレンズ５は、第１図に示
すように、その主面が光軸に垂直に配置される。
さらに、第１図及び第３図に示すように、このシ
リンドリカルレンズ５は、光軸周り（矢印Ｂ）に
回転自在、かつ光軸伸長方向（矢印Ｃ）に移動自
在でその位置が調整される。

光軸に対して傾斜する平行平板ビームスプリツ
タ７は第３図に示すように、集束光ビームでは入
射角が一様でないので単一方向（矢印Ｄ）にのみ
凸レンズの一部として働き、それと直交方向（矢
印Ｅ）では単に平行平板としてレンズ作用は働か
ない。よつて、両方向で焦点距離が異なつている
ので第１非点収差が生じる。すなわち、シリンド
リカルレンズ５を設けていない場合を考えると、
矢印Ｅ及び光軸Ｚを含む平面における光ビーム成
分の焦点位置はビームスプリツタ７へ入射する前
の対物レンズ３による集束光ビーム焦点位置と略
同じとなり、矢印Ｄ及び光軸Ｚを含む平面（矢印
Ｄ平面という）における光ビーム成分はその対物
レンズ焦点位置では焦点を結ばないので細長い線
像（焦線）が得られる。一方、矢印Ｄ平面におけ
る光ビーム成分は対物レンズ３とビームスプリツ
タ７との合成レンズの焦点位置に集束し、細長い
線像（焦線）が得られる。このように、各方向の
線像は互いに直行し、両焦線の間に光ビーム断面
形状が略円形となる位置とその前後に縦長及び横
長楕円形となる領域とが現われる。

ここで、第２図及び第３図に示す４分割光検出
器６の受光面中心Ｏを、対物レンズの合焦位置と
して光ビーム断面形状が略円形となるその中心位
置に設定し、かつ矢印Ｅ及びＤ方向を対角位置と
する一対のエレメント６ａ，６ｃ及び６ｂ，６ｄ
を配置することによつて、対物レンズ３の光軸方
向の移動に応じて受光する光ビーム形状が縦長及
び横長楕円形に変化し、エレメント対の受光量が
変化する。互いに反対側に位置する一対のエレメ
ント出力が加算器１１，１２で加算され、これら
加算出力は第２図に示すように、差動増幅器１３
によつて導出されて焦点誤差信号となる。

以上のようにシリンドリカルレンズ５を設けて
いない場合の非点収差法を説明したが、次に、ビ
ームスプリツタ７を経た光に対して第２非点収差
を与るシリンドリカルレンズ５を設けた本発明の
場合について説明する。

第３図に示すように、シリンドリカルレンズ５
は、その円柱側面わん曲部接線方向（矢印Ｆ）に
のみ凹レンズのとして、その直交方向（矢印Ｇ）
では単に平行平板として働き、両方向で焦点距離
が異なつているので、入射光状態にかかわらずシ
リンドリカルレンズ５自体の第２非点収差が矢印
Ｆ方向に生じる。図に示すように、ビームスプリ
ツタ７による第１非点収差の発生方向（矢印Ｄ）
とシリンドリカルレンズ５の第２非点収差の発生
方向（矢印Ｆ）とは一致しているが、ビームスプ
リツタ７の第１非点収差とシリンドリカルレンズ
５の第２非点収差とが合成されるので、シリンド
リカルレンズ５を設けていない場合の矢印Ｄ平面
における光軸上の焦点位置よりも、それがずれて
いる。また、シリンドリカルレンズ５を矢印Ｂ方
向に回転調節することにより、対物レンズ３の非
合焦時における４分割光検出器６の受光面上の光
ビーム線像（焦線）の伸長方向、巾及び長さを変
化させることが出来る。更にまた、シリンドリカ
ルレンズ５を光軸Ｚ方向（矢印Ｃ）に位置調節す
ることによつても、光ビーム線像の巾及び長さを
変化させることが出来る。このように、シリンド
リカルレンズ５の位置調節によつて、非合焦時の
光検出器６に対し感度最大となる光ビーム線像、
即ち第２図に示された光検出器６の受光面のＡ又
はA′の直線に沿う線像を得ることが出来る。

次に、本発明による光学式ピツクアツプ装置に
おいて、非点収差によつて得られる２本の焦線
（非合焦時）及びその中間（非合焦時）における
光検出器の受光面上の光ビーム形状を計算機シミ
ユレーシヨンによつて求めると、本実施例を示す
第１図のａ（非合焦時）、ｂ（合焦時）、ｃ（非合焦
時）の各位置においては、それぞれ第４図ａ，
ｂ，ｃに示すような形状となる。比較のため、従
来技術を示す第１０図のａ（非合焦時）、ｂ（合焦
時）、ｃ（非合焦時）の各位置における同様な光ビ
ーム形状を求めると、それぞれ第５図ａ，ｂ，ｃ
に示す形状となる。また、他の従来技術を示す第
９図及び第１１図のａ（非合焦時）、ｂ（合焦時）、
ｃ（非合焦時）の各位置における同様な光ビーム
形状を求めると、それぞれ第６図ａ，ｂ，ｃに示
すような形状となる。

第５図に示す従来技術（第１０図）による光ビ
ーム形状は、非点収差以外の有害な収差の発生に
より、光ビーム形状の対称性が崩れ、焦点誤差信
号に悪影響を及ぼすことになる。しかし、本発明
により光検出器６に最大感度を与える角度に非点
収差を与えるようにシリンドリカルレンズ５等に
よつて第２非点収差を付加しているため、第４図
に示す如く、本発明による光ビーム形状は第６図
に示す従来技術（第９図及び第１１図）による光
ビー形状と殆ど変わりなく対称性が得られ、良質
の焦点誤差信号が得られる。

ところで、情報記録又は読取用スポツト光を光
デイスクの記録トラツクに追従せしめるトラツキ
ングサーボにおいては、いわゆる３ビーム法によ
る場合、第７図に示すように、フオーカス用光検
出器６を挟んで直線的に配列された一対の光検出
器１０ａ，１０ｂが用いられる。このトラツキン
グサーボとの関係において、第１０図に示した従
来のピツクアツプ装置の場合には、記録トラツク
の影が４分割光検出器６を横切ることによる焦点
誤差信号への悪影響をなくすために、４分割光検
出器６の受光面の分割線の一方が図示の如くトラ
ツク方向と一致するように光検出器６の方向が決
定され、これと上記焦点誤差信号を得る方向が光
学系の配置によつて変わるため、光学系の配置に
対応してそれぞれ別の光検出器に変更する必要が
あつた。

しかしながら、本発明による光学式ピツクアツ
プ装置によれば、第３図に示すようにシリンドリ
カルレンズ５が光軸周りに回転自在、かつ光軸伸
長方向に移動自在でその位置が調整されるように
構成されていることによつて、非点収差発生方向
を自由に設定できるため、シリンドリカルレンズ
５を除く他の光学系の配置を変更しても光検出器
６を変更する必要がなくなる。

なお、上記実施例においては、ビームスプリツ
タ７を経た光に対して非点収差を与える光学部品
として凹シリンドリカルレンズを用いたが、これ
に限定されるものではなく、トーリツクレンズ等
の非点収差を発生する他の光学部品であつても同
等の効果を奏する。また、ビームスプリツタ７と
して平行平板のものを用いて説明したが、これは
非点収差を発生する部品であれば良く、第８図に
示す如き対向する面が平行でないビームスプリツ
タ７′を用いても良く、要は光デイスクの記録面
を経た集束状態の光の光軸に対して傾斜した入射
面及び出射面を有するものであるば良いる。

発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、光デイ
スクの記録面上にスポツト光を合焦させ記録面か
らの反射光を集光する対物レンズと、対物レンズ
による集束状態の光ビームの光軸に対して傾斜し
た入射面及び出射面を有し第１非点収差を生ぜし
めるビームスプリツタと、ビームスプリツタを透
過した光ビームを受光しかつそれらの分割線の交
点が光軸上に位置する４つのエレメントからなる
４分割光検出器とを備え、エレメントの検出出力
が焦点誤差を検出するための情報信号として用い
られる光学式ピツクアツプ装置において、ビーム
スプリツタと光検出器との間の光軸上に配置さ
れ、ビームスプリツタを経た光に対して第２非点
収差を与え、対物レンズの非合焦時に、第１非点
収差及び第２非点収差の合成非点収差を伴う光ビ
ーム線像を光検出器の対角位置にある一対のエレ
メントへ照射する第２非点収差光学部品を有し、
当該光学部品の位置調整によつて、非合焦時にお
ける合成非点収差が光検出器の検出感度の最大と
なるような受光ビーム線像を形成できるので、少
ない部品で容易に質の良い記録情報又は読取情報
を得ることができると共に、小型、軽量化及び低
コスト化が図れることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略構成図、
第２図は光検出器の検出出力に基づいて焦点誤差
信号を演算するための概略回路図、第３図は第１
図に示す実施例の要部を示す斜視図、第４図は本
発明により得られる光ビーム形状のシミユレーシ
ヨン結果を示す光検出器の正面図、第５図及び第
６図は従来装置により得られる光ビーム形状のシ
ユミレーシヨン結果を示す光検出器の正面図、第
７図は３ビーム法によるトラツキングエラー検出
における光検出器の配置関係を示す図、第８図は
本発明の他の実施例を示す概略構成図、第９図乃
至第１１図は従来例を示す概略構成図である。 主要部分の符号の説明、１……光源、４……光
デイスク、５……シリンドリカルレンズ、６……
光検出器、７……ビームスプリツタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 光デイスクの記録面上にスポツト光を合焦さ
   せ前記記録面からの反射光を集光する対物レンズ
   と、前記対物レンズによる集束状態の光ビームの
   光軸に対して傾斜した入射面及び出射面を有し第
   １非点収差を生ぜしめるビームスプリツタと、前
   記ビームスプリツタを透過した光ビームを受光し
   かつそれらの分割線の交点が前記光軸上に位置す
   る４つのエレメントからなる４分割光検出器とを
   備え、前記エレメントの検出出力が焦点誤差を検
   出するための情報信号として用いられる光学式ピ
   ツクアツプ装置であつて、前記ビームスプリツタ
   と前記光検出器との間の前記光軸上に配置され、
   前記ビームスプリツタを経た光に対して第２非点
   収差を与え、前記対物レンズの非合焦時に、前記
   第１非点収差及び第２非点収差の合成非点収差を
   伴う光ビーム線像を前記光検出器の対角位置にあ
   る一対の前記エレメントへ照射する第２非点収差
   光学部品を有することを特徴とする光学式ピツク
   アツプ装置。