JPS59116605A - 光学系の焦点検出方法 - 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） この発明は光学系の焦点検出方法、特に光ディスク等の
情報検出のため０元ピックアップに用いるに適した焦点
検出方法に関する。

（従来技術） 光デイスクファイル、ビデオディスク、コンパクトディ
スク等の情報記録媒体から情報を検出丹生するために、
レーザ光を悄←記録面に集束し、その反射光を検出する
ようにした光ピンクアップが用いられる。これらの光ピ
ンクアンプはトラッキング中、常に記録媒体上に正しく
スポットを結ぶよう、その反射光を利用して自動的に合
焦状態を検出しきその状態を保つように制帥される。

この焦点検出方法としては、非点収差法、ナインエツジ
法、臨界角法等、多くの方法が提案され、そのいくつか
け実用に供されている。そしてこれらの焦点検出方法は
、例えば顕微鏡対物レンズの焦点距離の測定等、池のレ
ンズの自動焦点検出法としても利用出来ることは云う迄
もない。しかし、これらの方法はいずれも、焦点嫡出用
υ光検出器の配匝鞘度など、決硝′、の組付けにおける
光軸調整、敗シ付は調整が絢・シく、＞整に多くの時間
を要している。

（発明Ｏ目的） この発明は、構造が極めて単純な素子を用い、光路中の
組付は位置等に影響されず、調整が極めて各易な焦点検
出方法を得ようとするものである。

（発明の構成） この発明け、一般にシェアリング干渉と呼ばれる干渉現
象を利用し７ている。すなわち、光学系を通った後の光
束の波面を２つに分け、互いにわずかの変位を与えてか
ら獣ね合わせるものであシ、波面の変位方法により、横
変位型、角変位型、放射状変位型がある。

このシェアリング干渉を用いた焦点検出法の原理は第１
図に示すように、 点光源１を出射し、レンズ２を通った光束中に平行平板
３を斜めに配置し、この平行平板３からの反射光の干渉
縞を光検出器４で検出するものである。

光束の一部は平行平板３の数面３′で一部が反射し光検
出器４に入射する。また、他の一部は鉄面３で反射して
我而３′を透過して光検出器４に入射する０この七き、
異面３′で反射した光束と裏面３で反射した光束とけ図
のように横方向のずれを生じてお！Ｄ、１２図に示すよ
うに、その両光未の東な多部分に波面０重ね合せによる
シェアリング干渉が生ずる。

もし、点光源１が正しくレンズ２の焦点にあれば、レン
ズ２を透過した光束は下行光束となっておシ、平行平板
３による波面のずれは一定であるので、第２図（ａ）の
ように光束の重なり部分に干渉縞は生じない。しかし、
点光源１がレンズ２の焦点位置からずれた場合、レンズ
２を透過した光束は発散光束あるいけ集光光束となシ、
光来の各部によって平行平板３への入射角がｙくり、そ
れに伴って光路長差が異なってくるため第２図（ｂ）の
ように波面の変位方向と垂直な方向に直紡干渉縞を生ず
る。従って、干渉縞が生じている場合は、これがなくな
る方向に点光源１とレンズ２とを相対的に移動さぜれば
合焦位置を見出すことが出来る。

このような干渉縞を検知する光検出器４としては、例え
は−次元フオドダイオードアレイを波面を変位させる方
向に配列して使用するのが便利である。このアレイの出
力から、干渉縞の本数、間隔を検出し、干渉縞のポ数を
減らす方向、あるいは干渉縞の間隔を拡ける方向に光源
とレンズを相対移動させるための出力１８号を得ること
か出来る。

このような焦点検出法を光デイスクファイル等の光ピン
クアップに用いた実施例を第３図し示す。

半導体レーザ等の光源５からＯ光束をコリメートレンズ
６で平行光とし、偏光ビームスプリッタ７で反射し、′
／４板８、対物レンズ９を介して光ディスク等の被照射
物体１０上に集来さぜる。被照射体１０からの反射光は
、対物レンズ９、／４板８を経て偏光ビームスプリッタ
７を透過し、平行平板３に入射する。

平行平板３に入射した光来の一部Ｖｉ透過し、情報読出
し等に利用され、反射光は、第１図についての説明と同
様、数面３′からの反射光と裏〃 ｍ１３からの反射光はずれを生じ、シェアリング干渉を
生じる。そして、被照射物体１０が約物レンズ９の焦点
位置から外れｆｃ＠会、第２図（ｂ）■ような干渉縞を
生じ、これを光検出器４で検出することによって合焦の
ためのサーボ信号を得ることか出来る。

との実施的においては、被照射体１０と対物レンズ９の
間隔が減じた場合も増加した場合も、生じる干渉縞は殆
んど同じであり、干渉縞だけからどの方向の焦点外れか
生じているかを判別することが出来ないΩ 躯４図に示す実施Ｖ／ｉＪけ、この焦点夕１れの方向の
１」別をＩ′ｉ、ｌ−能にしたトリである。

光学系の嫡成り第３図に示すものとをまぼ同じであるが
、両面がわずかな傾斜角を持つ楔状部材１１か追加され
ている。

この′ｊｔ字系においても、憎行傘仮３によって生じる
シェアリング干渉により　’−焦１ｊ号が光検出器４か
ら敗ル出されるのは同じである〇一方乎行１Ｌ板３を透
過し７た光束は根板１］に入射し、光束Ｄ　　ｉｌ）μ
社曲１１′で反射され、光検出器１２に達する。数面１
１′を透過した光束の一部け゛、これと角度Ｏを有する
ｈｍ１１で反射し、再び六面１１′を透過して光映出ｂ
１２に達する。この表面１１′で反射された光束と裏面
１１で反射された光束とげ丙肪２θだけの角・変位を与
えたシェアリング干渉を、その光束の重被部分に生じる
。

従って、第４図に示す光学系で、被照射体１０が対物レ
ンズ９の焦点位置にあるときは、第５図に示すように、
平行子板３によっては同図（ａ）のように干渉縞を住ぜ
ず合焦を示し、楔板１１によっては同図（ｂ）のような
１ｔ■線等間陥の干渉縞を生ずる。

今、第６図のように、合焦位置よ！ｌｌ対物レンズ９と
被照射体１０ｖ間隔が小となれば、対物レンズ９を出た
光束は発散性の光束となシ、平行子板３及び楔板１１に
よる干渉縞は同図（ｂ）に示すようになる。すなわち、
平行子板３によっても、第２図（ｂ）と同様Ｏ直線干渉
縞を生じ、光検出器４から焦点外ｎｃＤ信号が得られる
。一方、楔板１１による干渉縞は、第５図（ｂ）に示す
合焦時Ｏ平行光束によるシェアリング干渉縞よシ縞の数
が減少し１、近接による焦点外れを示す。

逆に対物レンズ９と被ｌ′！？射体】０との間隔が大と
なれば、λ１物レンズ９による光束は集光性の光束とな
り、第７図（ｂ）に示すような、干渉縞を生ずる。すな
わち、”Ｆ？−ｒ’ｌＬ板３による干渉縞は第６図（ｂ
）　′Ｄ：Ｉ易倉と同様の直線干渉縞を生じ、焦点外れ
の倍すＶま？４られるが、遠近側れの焦点外れであるか
の情報は得られない。一方、楔板１１による干渉縞け、
第５図（ｂ）に示す合焦時の化性光束によるシェアリン
グ干渉縞よシ縞の数が増加し、遠ざかったため■焦点外
れであることを示す。

このように、との夾施例では、平行子板３と楔板１１と
による干渉縞から、直ちに焦点外れの伝号と共に合焦の
ための駆ル１１方向についてのｉｎ報を得ることが出来
る。

上記史めＦ！／１１では、波…１．■シェアリングの方
法としてｂ−□、２ン、位および角・変位を生ずる素子
を用いた場合を示したが、放射状変位を用いてもよく、
横方向変位を生ずるための素子として干行平板でなく、
例えばサヴアールプレートの複屈折を用い、角変位を生
ずる素子としてプリズム、反射鏡、回折格子などを用い
る等、この発明の範囲内で多くの設計変更が可能である
。

（効果） 上記のように、この発明の焦点検出方法は、１　シェア
リング干渉縞を利用するので、極めて精度の旨い焦点位
置の決定が可能である。

１１　　はぼ平行に近い光束中に波面のシェアリングを
生ずる素子を配置すれはよいので、例えば光ピンクアン
プ等に応用する場合、素子の敗υ付は誤差等の影響は匝
めて小さく、装置の組立て、！１．Ｗ整は診めて容易と
なる。

１１１　　合焦状態を光検出累子によって容易に検出出
来るので合焦のためのレンズ等の躯如ノを自動化するＱ
に便利である口 吟の多くの顕著な効果を生ずる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はこＯ発明の焦点検出方法の原理説明図
、第３図は光ピンクアンプに用いた１実施向の光学配置
図、第４図は同じく光ピツクアップに用いた他の実施レ
リの光学配置図、第５図、第６　Ｌ’７＋　、第７図は
その作用説明図である。 １．５：光＠　２．９：対物レンズ　３：化性〒板　４
，１２：光検出器　７二偏光ビームスプリンタ　８　：
　’／４板　１０：被照射体１１：楔板 特Ｗト出願人　　　医式会？±　　　リ　　　コ　　　
−出酊４人代１７ｐ人　弁理士　佐　　藤　　文　　男
（ほか１名） 第４図 ｆａｔ 第　　　６　　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レンズの焦点近傍にある光源からの光束を該レンズによ
   シはぼ乎行光束とし、該光束中に光分割素子を配散し、
   該分割素子により光束の波面を変位させ、そのシェアリ
   ング干渉縞を光検出素子で検出することを特徴とする光
   学系の焦点検出方法