JPS62124634A - 焦点検出装置 - 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〕 この発明は、例えばビデオディスク、コンパクトディス
ク、光学式データディスク等の光学式記録媒体上に記録
ビームまたは再生ビームを正しく焦点を結ぶように集束
して投射させるための焦点検出装置に関する。

（従来の技術） 従来の焦点検出装置として、例えば特開昭５９−２０１
２３８号公報に記載されたような臨界角方式のものがあ
る。この焦点検出装置においては、第５図に示すように
、半導体レーザ２１からの直線偏光した光をコリメータ
レンズ２２により平行光束として偏光ビームスプリッタ
２３に入射させてその偏光膜２４を透過させ、その透過
光を反射プリズム２５にＪ：り直角に全反射させた後に
波長板２６を経て対物レンズ２７に導いて光デイスク上
にスポット状に投射する。光ディスクでの反射光は、偏
光ビームスプリッタ２３までは往路と同じ光路をたどっ
て偏光膜２４に入射させるが、復路においては芝波長板
２６の作用によりその偏光方向が往路の偏光方向に対し
て直交するため、偏光膜２４で全ての戻り光が反射する
。この偏光膜２４で反射される光ディスクからの戻り光
を臨界角プリズム２８を経て光検出器２９で受光する。

臨界角プリズム２８は、光ディスクからの戻り光のある
光線、例えば中心光線に対する入射角がほぼ臨界角とな
るように設定した反射面２８ａを有し、この反射面２８
ａで戻り光を反射させて光検出器２９に入射させている
。また、光検出器２９は光ディスクのラジアル方向およ
びタンジエンシャル方向にそれぞれ２分した４つの受光
領１ｉ１ｉ　２９ａ〜２９ｄを有し、これら受光領ｔｄ
２９ａ〜２９ｄの出力に基いてデータ信号、フォーカス
エラー信号およびラジアルエラー信号を得ている。

すなわち、第５図において、対物レンズ２７が光ディス
クに対して合焦状態にあるときは、臨界角プリズム２８
に入射する光ディスクからの戻り光は平行光束となり、
その反射面２８ａに対する入射角は全ての光線について
ほぼ臨界角どなるから、第６図Ａに示すように全ての光
線が全反射して光検出器２９の４つの受光領域２９ａ〜
２９ｄに一様に入射Ｊる。これに対し、合焦状態からず
れて臨界角プリズム２８に入射する戻り光が第６図Ｂに
示すように収束光あるいは第６図Ｃに示すように発散光
になると、反射面２８ａに対する戻り光の入射角はその
光軸を通る入射面ど直交する面を境として一方の側では
臨界角よりも大きく、他方の側ではそれよりも小さくな
るから、光検出器２９上でタンジエンシャル方向に明暗
が生じる。この光検出器２９上でのタンジエンシャル方
向の明暗は、反射面２８ａにおける戻り光の光軸を通る
入射面と直交する面を境とり−る両側の光線の入射角の
関係が、収束光と発散光との場合で逆転するから、第６
図ＢおよびＣではその明暗が逆転する。したがって、受
光領域２９ａ〜２９ｄの各出力をａ、ｂ、ｃおよびｄと
すると、（ａ　十ｂ　）　−（ｃ　＋ｄ　）によりフォ
ーカスエラー信号を得ることができる。なお、ラジアル
エラー信号は（ａ　十ｃ　）　−（ｂ　＋ｄ　＞により
、またデータ信号は（ａ　＋ｂ　＋ｃ　＋ｄ　）により
それぞれ得ることができる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述した従来の焦点検出装置にあっては
、偏光ビームスプリッタ２３をコリメータレンズ２２と
反射プリズム２５との間に配置しているため、これらの
間隔を長く必要とするとバに、光ディスクでの反射光を
偏光ビームスプリッタ２３で半導体レーザ２１から光デ
ィスクまでの光路から分離した後、臨界角プリズム２８
を経て光検出器２９に入射させているため、偏光ビーム
スプリッタ２３と光検出器２９との間隔が長くなる。こ
のようなことから、装置全体が大形になるという問題が
ある。

この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、装置全体を小形にできるよう適切に構成した
焦点検出装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段および作用〕上記目的を
達成するため、この発明では臨界角プリズムをコリメー
タレンズと対物レンズとの間の往復光路中に、ビームス
プリッタを光源とコリメータレンズとの間にそれぞれ配
置すると共に、光検出器をコリメータレンズに関して光
源と共役な位置からずらして配置して、光源からの光束
をビームスプリッタ、コリメータレンズ、臨界角プリズ
ムおよび対物レンズを経て被照射物体に照射し、その反
射光を対物レンズ、臨界角プリズム、コリメータレンズ
およびビームスプリッタを経て光検出器で受光覆る。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示すものである。

この実施例では、半導体レーザ等の光源１からの飛散光
束を偏光ビームスプリッタ２に入射させてその偏光膜３
を透過させ、その透過光をコリメータレンズ４により平
行光束として臨界角プリズム５に８８光で入射させる。

この臨界角プリズム５に入射した光を、その反射面５ａ
で反射させて３波長板６を経て対物レンズ７により光デ
イスク８上にスポット状に投射する。光ディスク８での
反射光は偏光ビームスプリッタ２までは往路と同じ光路
をたどって偏光膜３に入射させるが、復路においてはハ
波長板６の作用によりその偏光方向が往路の偏光方向と
直交してＰ偏光となるため、偏光膜３で反射する。この
偏光膜３で反射される光ディスク８からの戻り光を光検
出器９で受光する。

嘔光ビームスプリッタ２は、その偏光膜３における透過
率および反射率の入射角度依存性を小さく抑えたものを
用いる。

また、臨界角プリズム５は、その頂角を入射光束と射出
光束とがほぼ９０°の角度を成すように設定すると共に
、その反射面５ａは光束の中心光線に対して入射角がほ
ぼ臨界角となるように設定する。この実施例では、更に
、反射面５ａに入射角がほぼ臨界角で入射するＳ偏光に
対しては反射増加、Ｐ偏光に対しては反射防止となる光
学薄膜５ｂを」−ティングして、第２図に示すようにＳ
偏光に対してはほぼ全反射させ、Ｐ（ｌｉ光に対しては
臨界角以下の入射角でその反射率を急激に減少させる。

このような光学薄膜５ｂは、例えば臨界角プリズム５よ
り屈折率が低い材料と、高い材料との２種類の］−ティ
ング材料を反射面５ａ上に、屈折率が高−低−高・・・
−低一高という順序でｒ＋ｄｃｏｓθ−λ／４を満たず
厚みで積層することにより構成することができる。ここ
で、ｎはコーティング材料の屈折率、ｄはコーティング
材料の厚さ、θはコーティング材料中の屈折角、λは光
の波長を表わす。

また、光検出器９は、第３図に示すように、光ディスク
８のラジアル方向およびタンジエンシャル方向にそれぞ
れ２分割した４つの受光領域９８〜９ｄをもって構成し
、コリメータレンズ４に関して光源１と共役な位置より
も偏光ビームスプリッタ２側に配置する。このようにし
て、光ディスク８からの戻り光を適当な直径を有するビ
ームとして光検出器９に入射させる。

上記構成において、コリメータレンズ４を経て臨界角プ
リズム５に入射するＳ偏光の光束は、臨界角プリズム５
の反射面５ａにコーティングした光学薄膜５ｂがＳ偏光
に対しては反射増加膜として作用するで、その反射面５
ａでほぼ全反射される。また、臨界角プリズム５にＰ偏
光で入射する光ディスク８からの戻り光は、光学薄膜５
ｂがＰ偏光に対しては反射防止膜として作用するので、
反射面５ａに臨界角以上の入射角で入射する光線は全反
射されるが、臨界角より少し小さい入射角で入射する光
線は第２図に示したようにその反射率が急激に減少する
。したがって、光検出器９で受光される戻り光は、対物
レンズ７の光ディスク８に対する焦点状態に応じて第６
図Ａ〜Ｃにおいて説明したと同様に変化するので、その
受光領域９８〜９ｄの出力から同様にしてフォーカスエ
ラー信号を得ることができると共に、データ信号および
ラジアルエラー信号を得ることかできる。

第４図はこの発明の他の実施例を示すものである。この
実施例は、第１図に示す構成において、光？Ｉ１１と光
検出器９との配置を交換して、光源１からの光束を偏光
ど一ムスプリツタ２の偏光膜３で反射させてコリメータ
レンズ４により平行光束とし、光ディスク８からの戻り
光を偏光膜３を透過させて光検出器９に入射させるよう
にした点が異なるもので、その他の構成は第１図と同様
である。なお、光検出器９はコリメータレンズ４に関し
て光源１と共役な位置からずらして配置して、戻り光が
適当なスポットとして入射するようにする。この実施例
においても、上述した実施例と同様にして光検出器９の
出力に基いてフォーカスエラー信号を得ることができる
。

なお、この発明は一卜述した実施例にのみ限定されるも
のではなく、幾多の変形または変更が可能である。例え
ば、光学薄膜５ｂを省くこともできるし、偏光ビームス
プリッタ２に代えてハーフミラ−を用いることもできる
。また、上述した実施例では直線偏光した光を用いるよ
うにしたが、偏光特性を持たない光を用いることもでき
る。この場合には、光学薄膜５］）およびに波長板６を
省くことかできると共に、偏光ビームスプリッタ２に代
えてハーフミラ−を用いることができる。更に、光検出
器９はフォーカスエラー信号検出専用として２分割の受
光領域をもって構成することができると共に、これをコ
リメータレンズに関して光源と共役な位置よりも遠方に
配置することもできる。

（発明の効果） 以上述べたように、この発明においては、光源とコリメ
ータレンズとの間にビームスプリッタを配置すると共に
、臨界角プリズムをコリメータレンズと対物レンズとの
間のキ↑復光路中に配置したので、光路長を必要最小限
にすることができ、したがって装置全体を小形にできる
。また、臨界角プリズムは従来例で必要どされた反射プ
リズムの作用も兼ねるのＣ゛、部品点数を削減でき、こ
れにより簡単かつ安価にできる。更に、光検出器をコリ
メータレンズの収束側に配置覆るので、その受光面積を
小さくでき、したがって一層小形にできる。また、上）
ホした実施例では、臨界角プリズム５の反射面５ａに往
路の光束に対しては反射増加、復路の光束に対しては反
０４防止となる光学薄膜５ｂを設けたので、焦点状態を
Ｊｚり高感度で検出できる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および第３図はこの発明の一実施例を示
す図、 第４図はこの発明の他の実施例を示す図、第５図および
第６図Ａ〜Ｃは従来の技術を示す図である。 １・・・光源　　　　　　２・・・偏光ビームスプリッ
タ３・・・偏光膜　　　　　　４・・・コリメータレン
ズ５・・・臨界角プリズム　５ａ・・・反射面５ｂ・・
・光学薄膜　　　　６・・・ｋ波長板７・・・対物レン
ズ　　　８・・・光ディスク９・・・光検出器　　　　
９８〜９ｄ・・・受光領域特許出願人　　　オリンパス
光学Ｔ業株式会社第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 手　　続　　補　　正　　書 昭和６１年１月２２日 特許庁長官　　宇　　賀　　道　　部　　殿１、事件の
表示 昭和６０年特許願第２６３６６４号 ２、発明の名称 焦点検出装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 （０８７）オリンパス光学工業株式会社４、代理人 ５、補正の対象　明細書の「発明の詳細な説明」の欄１
、明細書第７頁第１８行の「Ｐ偏光」を「Ｓ偏光」（こ
訂正する。 ２、同第７頁第２０行と第８頁第１行の間に下記を加入
する。 「　なお、第１図では図面を簡略化するため偏光ビーム
スプリッタ２の反射方向を、本来の紙面に垂直方向から
紙面内に９０°回転して画いである。」 ８、同第１１頁第７行の「用いることもできる。」の次
に「なお、ハーフミラ−を用いる場合には、偏光ビーム
スプリッタを用いる場合のように、その反射方向が第１
図において紙面に対して垂直方向に限られるという制限
がなくなる。」を加入する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光源と、 この光源からの光束を平行光束にするコリ メータレンズと、 このコリメータレンズからの光束を被照射 物体にスポットとして照射する対物レンズと、前記コリ
   メータレンズおよび対物レンズ間に配置され、前記コリ
   メータレンズからの光束を前記対物レンズに導くと共に
   、前記対物レンズで集光される前記被照射物体での反射
   光束を前記コリメータレンズに導くよう、光束中のある
   光線に対して入射角がほぼ臨界角となるように設定した
   反射面を有する臨界角プリズムと、 前記光源およびコリメータレンズ間に配置され、前記光
   源からの光束を前記コリメータレンズに導くと共に、前
   記臨界角プリズムの反射面で反射され前記コリメータレ
   ンズを経て射出される前記被照射物体からの反射光束を
   前記光源からの光束とは異なる方向に分離するビームス
   プリッタと、 このビームスプリッタから射出される前記被照射物体で
   の反射光束を受光するように、前記コリメータレンズに
   関して前記光源と共役な位置からずらして配置した光検
   出器とを具えて成る焦点検出装置。 ２、前記臨界角プリズムの反射面に、Ｓ偏光に対しては
   反射増加、Ｐ偏光に対しては反射防止となる光学薄膜を
   コーティングし、該反射面に前記光源からの光束をＳ偏
   光で入射させると共に、前記被照射物体での反射光束を
   Ｐ偏光で入射させるよう構成したことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の焦点検出装置。