JP2886230B2 - Optical head and focus error detecting device using the same - Google Patents

Optical head and focus error detecting device using the same

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JP2886230B2
JP2886230B2 JP2000302A JP30290A JP2886230B2 JP 2886230 B2 JP2886230 B2 JP 2886230B2 JP 2000302 A JP2000302 A JP 2000302A JP 30290 A JP30290 A JP 30290A JP 2886230 B2 JP2886230 B2 JP 2886230B2
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light
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  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は、焦点誤差を検出する装置、特に光学的に
情報を再生する光ディスク装置に組み込まれる光ディス
クの記録面に対する対物レンズの焦点誤差を検出するの
に適した光ヘッド及びこれを用いた焦点誤差検出装置に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial application field) The present invention relates to an objective lens for a recording surface of an optical disc incorporated in a device for detecting a focus error, in particular, an optical disc device for optically reproducing information. 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical head suitable for detecting a focus error of an optical head and a focus error detecting device using the same.

(従来技術) 光学的情報記録媒体、例えば、光ディスクから情報を
再生し、光ディスクに情報を記録する光ディスク装置に
おいては、記録再生時に光源からの光ビームを光ディス
クの記録面上に集束する対物レンズが合焦状態に維持さ
れ、光ビームの最小ビームスポットが記録面上に形成さ
れることが要求される。このような要請から、光ディス
ク装置には、このために記録面に対する対物レンズの焦
点誤差を検出し、それに基づいて対物レンズを光軸方向
に変位させるフォーカシングサーボ装置が組み込まれて
いる。
(Prior Art) In an optical information recording medium, for example, an optical disk apparatus that reproduces information from an optical disk and records information on the optical disk, an objective lens that focuses a light beam from a light source on a recording surface of the optical disk during recording and reproduction. It is required that the focused state be maintained and a minimum beam spot of the light beam be formed on the recording surface. In response to such demands, the optical disc apparatus incorporates a focusing servo device for detecting a focus error of the objective lens with respect to the recording surface and displacing the objective lens in the optical axis direction based on the error.

光ディスク装置における焦点誤差検出の方法としては
多数の方法、例えば、ダブルナイフエッジ法が知られて
いる。
As a method of detecting a focus error in an optical disk device, many methods are known, for example, a double knife edge method.

第1図にダブルナイフエッジ法を採用した焦点誤差検
出装置の光学系の構成が示されている。第1図に図示さ
れていない光ディスクから反射された光ビームは図示し
ない対物レンズを光ディスクに向けられる光ビームとは
逆方向に通って、ビームスプリッタ101により光ディス
クに向かう光ビームから分離され、ウェッジプリズム10
2,103(または二分割プリズム)によって2つの光ビー
ムに二分割され、さらに集光レンズ104によって、異な
る位置に設けられた二つの検出器105,106の検出領域105
a,105b、106a,106bに集光される。
FIG. 1 shows the configuration of an optical system of a focus error detecting device employing the double knife edge method. The light beam reflected from the optical disk (not shown in FIG. 1) passes through an objective lens (not shown) in the opposite direction to the light beam directed to the optical disk, is separated from the light beam toward the optical disk by the beam splitter 101, and is separated by a wedge prism. Ten
2, 103 (or a two-piece prism) splits the light beam into two light beams, and furthermore, by a condenser lens 104, detection areas 105 of two detectors 105, 106 provided at different positions.
The light is condensed on a, 105b, 106a, 106b.

光検出器105,106の検出領域105a,105b、106a,106b上
の光ビームのスポット形状の変化の様子が第2A図から第
2C図に、また焦点誤差に対する焦点誤差信号及び再生情
報信号の変化が第3図にそれぞれ示されている。光検出
器105,106の検出領域105a,105b、106a,106bにそれぞれ
対応する出力信号をA,B,C,Dとすると、演算回路によっ
て対物レンズの焦点誤差を表わす焦点誤差信号は(A+
D)−(B+C)、再生情報信号はA+B+C+Dの演
算により得られる。これらの図から理解されるように、
ダブルナイフエッジ法では合焦点付近の焦点誤差信号の
レベル変化は、大きく、焦点誤差の検出感度が高いとい
う利点がある。
The state of the change in the spot shape of the light beam on the detection areas 105a, 105b, 106a, 106b of the photodetectors 105, 106 is shown in FIG.
FIG. 2C shows the change of the focus error signal and the reproduction information signal with respect to the focus error in FIG. 3, respectively. Assuming that output signals respectively corresponding to the detection areas 105a, 105b, 106a, 106b of the photodetectors 105, 106 are A, B, C, D, a focus error signal representing a focus error of the objective lens by an arithmetic circuit is (A +
D)-(B + C), the reproduction information signal is obtained by the calculation of A + B + C + D. As can be seen from these figures,
The double knife edge method has the advantage that the level change of the focus error signal near the focal point is large and the focus error detection sensitivity is high.

(発明が解決しようとする問題点) 上述する焦点誤差検出装置は、種々の利点があるが、
この従来の焦点誤差検出装置では、光ビームの最小ビー
ムスポットが光ディスク上に形成されている合焦状態に
対物レンズが維持されている際には、第2B図に示される
ように光検出器105,106上には、極めて微小な円形スポ
ットが形成される。従って、スポットの大部分は、光検
出器105,106の非検出領域に入射するため、光検出器10
5,106から出力される信号レベルが極めて小さくなる。
また、光検出器105、106の光非検出領域の幅が比較的大
きく、しかも、ビームスポットのほとんどが光検出器10
5,106の光非検出領域内に形成される場合には、光検出
器によって検出される信号レベルが大きく変動され、焦
点誤差信号(A+D)−(B+C)が非常に不安定なも
のとなってしまう。また、再生情報信号A+B+C+D
の合焦時のレベルが小さいことにより、再生情報信号の
S/Nが十分に得られない問題がある。
(Problems to be Solved by the Invention) The focus error detection device described above has various advantages,
In this conventional focus error detecting device, when the objective lens is maintained in a focused state where the minimum beam spot of the light beam is formed on the optical disk, as shown in FIG. Above, a very small circular spot is formed. Therefore, most of the spot is incident on the non-detection area of the photodetectors 105 and 106, so that the photodetector 10
The signal level output from 5,106 becomes extremely small.
Further, the width of the light non-detection areas of the photodetectors 105 and 106 is relatively large, and most of the beam spots are
When formed in 5,106 light non-detection areas, the signal level detected by the photodetector fluctuates greatly, and the focus error signal (A + D)-(B + C) becomes very unstable. . Also, the reproduction information signal A + B + C + D
Of the playback information signal
There is a problem that sufficient S / N cannot be obtained.

さらに、スポット形状の変化は、焦点誤差に対して非
常に敏感なので焦点誤差の検出範囲が非常に狭い問題が
ある。従って、フォーカシングサーボの初期に於ける対
物レンズの引込みや、通常の記録・再生時において焦点
誤差が大きくなった場合に適切に対応することが難しい
問題がある。
Furthermore, since the change in the spot shape is very sensitive to the focus error, there is a problem that the detection range of the focus error is very narrow. Therefore, there is a problem that it is difficult to appropriately cope with the retracting of the objective lens at the beginning of the focusing servo and a large focus error during normal recording / reproducing.

上述したように、従来のダブルナイフエッジ法による
焦点誤差検出装置では、光検出器の非光検出領域の幅に
依存して合焦状態に於ける光検出器での検出される光ビ
ームの検出信号レベル度が小さいくなることから、安定
した焦点誤差検出を行なうことが難しく、また再生情報
信号のS/Nも十分に得られず、更に焦点誤差の検出範囲
が狭いという問題がある。
As described above, in the conventional focus error detection device based on the double knife edge method, the detection of the light beam detected by the photodetector in the focused state depends on the width of the non-light detection area of the photodetector. Since the signal level is small, it is difficult to perform stable focus error detection, the S / N of the reproduced information signal cannot be sufficiently obtained, and the detection range of the focus error is narrow.

従って、この発明の目的は、対物レンズが合焦状態に
維持されている際においてはも光検出器で検出される検
出レベルが十分に大きく、また焦点誤差の検出範囲が焦
点誤差検出に適した光ヘッド及びこれを用いた焦点誤差
検出装置を提供することにある。
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a detection method in which the detection level detected by the photodetector is sufficiently large even when the objective lens is maintained in focus, and the focus error detection range is suitable for focus error detection. An object of the present invention is to provide an optical head and a focus error detecting device using the same.

(課題を解決するための手段) 上記課題を解決するため、本発明に係る第1の光ヘッ
ドは、光メモリの記録面から反射された光ビームを第1
方向に集束させる第1の光学素子と、前記第1の光学素
子を通過した前記光ビームを前記第1方向に直交する第
2方向に延びた分割線に沿って第1および第2の光ビー
ムに分割し、かつ該第1および第2の光ビームに前記第
2方向に沿って互いに逆方向の収差を与える第2の光学
素子と、前記分割線に平行に延びた非検出領域を介して
区分された二つの検出領域を有し、前記第2の光学素子
からの前記第1の光ビームを検出して第1及び第2の検
出信号を発生する第1の光検出器と、前記分割線に平行
に延びた非検出領域を介して区分された二つの検出領域
を有し、前記第2の光学素子からの前記第2の光ビーム
を検出して第3及び第4の検出信号を発生する第2の光
検出器とを具備することを特徴とする。
(Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, a first optical head according to the present invention uses a light beam reflected from a recording surface of an optical memory as a first optical head.
A first optical element for converging light in a direction, and a first and second light beam along a dividing line extending in a second direction orthogonal to the first direction, the light beam having passed through the first optical element And a second optical element that gives the first and second light beams aberrations in directions opposite to each other along the second direction, and a non-detection region extending parallel to the division line. A first photodetector having two divided detection areas and detecting the first light beam from the second optical element to generate first and second detection signals; It has two detection areas separated by a non-detection area extending parallel to the line, and detects the second light beam from the second optical element to generate third and fourth detection signals. A second photodetector that generates light.

ここで、前記第1の光学手段は、前記光メモリの記録
面から反射された前記光ビームが凸面側に入射し、平坦
面側から出射するように配置されたシリンドリカルレン
ズにより構成され、前記第2の光学素子は、前記シリン
ドリカルレンズの平坦面側にそれぞれ光ビーム入射側の
面が接合され、それぞれの光ビーム出射側の面が前記第
2方向に関して互いに逆向きに傾斜して配置された第1
及び第2の三角プリズムにより構成されるようにしても
よい。
Here, the first optical means is constituted by a cylindrical lens arranged such that the light beam reflected from the recording surface of the optical memory is incident on the convex surface side and is emitted from the flat surface side, The optical element has a first surface in which a light beam incident side surface is bonded to a flat surface side of the cylindrical lens, and a first light beam exit side surface is arranged to be inclined in a direction opposite to each other with respect to the second direction.
And a second triangular prism.

本発明に係る第2の光ヘッドは、光メモリの記録面か
ら反射された光ビームを第1方向に延びた分割線に沿っ
て第1及び第2の光ビームに分割する第1の光学素子
と、この第1の光学素子により分割された前記第1及び
第2の光ビームを前記第1方向と直交する第2方向に集
束させる第2の光学素子と、前記第2の光学素子からの
前記第1及び第2の光ビームに対して前記第1方向に沿
った収差を与える第3の光学素子と、前記分割線に平行
に延びた非検出領域を介して区分された2つの検出領域
を有し、前記第3の光学素子からの前記第1の光ビーム
を検出して第1及び第2の検出信号を発生する第1の光
検出器と、前記分割線に平行に延びた非検出領域を介し
て区分された2つの検出領域を有し、前記第3の光学素
子からの前記第2の光ビームを検出して第3及び第4の
検出信号を発生する第2の光検出器とを具備することを
特徴とする。
A second optical head according to the present invention includes a first optical element that divides a light beam reflected from a recording surface of an optical memory into first and second light beams along a dividing line extending in a first direction. A second optical element that focuses the first and second light beams split by the first optical element in a second direction orthogonal to the first direction, and the second optical element from the second optical element. A third optical element for giving aberrations in the first direction to the first and second light beams, and two detection areas divided through a non-detection area extending parallel to the division line. A first light detector for detecting the first light beam from the third optical element to generate first and second detection signals, and a non-detector extending parallel to the dividing line The second light from the third optical element, having two detection regions separated through regions Characterized by comprising a second light detector for generating a third and fourth detection signal by detecting the over arm.

ここで、前記第1の光学素子はウェッジプリズムによ
り構成され、前記第2の光学素子は前記第1の光学素子
からの前記第1及び第2の光ビームが凸面側に入射し、
凹面側から出射するように配置されたシリンドリカルレ
ンズにより構成され、前記第3の光学素子は、前記シリ
ンドリカルレンズの平坦面側に配置され、かつ前記第1
方向に沿って区分された第1及び第2の屈折率変化部分
からなり、該第1及び第2の屈折率変化部分は屈折率が
前記第1方向に沿って、かつ互いに逆の方向に変化して
いる屈折率分布型光学素子により構成されるようにして
もよい。
Here, the first optical element is constituted by a wedge prism, and the second optical element is such that the first and second light beams from the first optical element are incident on the convex surface side,
The third optical element is arranged on a flat surface side of the cylindrical lens, and the third optical element is arranged on the flat surface side of the cylindrical lens.
A first and a second refractive index changing portion divided along a direction, wherein the first and second refractive index changing portions change the refractive index along the first direction and in directions opposite to each other; It may be constituted by a refractive index distribution type optical element.

本発明に係る第3のの光ヘッドは、光メモリの記録面
から反射された光ビームを第1方向に集束させる集束機
能、該光ビームを前記第1方向に直交する第2方向に延
びた分割線に沿って第1及び第2の光ビームに分割する
分割機能、並びに前記第1及び第2の光ビームに前記第
2方向に沿った収差を与える収差付与機能を有するホロ
グラフィック素子と、前記分割線に平行に延びた非検出
領域を介して区分された2つの検出領域を有し、前記ホ
ログラフィック素子からの前記第1の光ビームを検出し
て第1及び第2の検出信号を発生する第1の光検出器
と、前記分割線に平行に延びた非検出領域を介して区分
された2つの検出領域を有し、前記ホログラフィック素
子からの前記第2の光ビームを検出して第3及び第4の
検出信号を発生する第2の光検出器とを具備することを
特徴とする。
A third optical head according to the present invention has a focusing function of focusing a light beam reflected from a recording surface of an optical memory in a first direction, and a division extending the light beam in a second direction orthogonal to the first direction. A holographic element having a splitting function of splitting the first and second light beams along a line, and an aberration providing function of giving the first and second light beams an aberration along the second direction; It has two detection areas divided through a non-detection area extending in parallel with the dividing line, and detects the first light beam from the holographic element to generate first and second detection signals. A first photodetector, and two detection regions separated through a non-detection region extending parallel to the dividing line, and detecting the second light beam from the holographic element. The third generating the third and fourth detection signals Characterized by comprising a photodetector.

本発明に係る第4の光ヘッドは、光メモリの記録面か
ら反射された光ビームを第1方向に集束させ、かつ該第
1方向に直交する第2方向に沿った収差を与える第1の
光学素子と、前記第1の光学素子からの前記光ビームを
前記第2方向に延びた分割線に沿って第1及び第2の光
ビームに分割する第2の光学素子と、前記分割線に平行
に延びた非検出領域を介して区分された二つの検出領域
を有し、前記第2の光学素子からの前記第1の光ビーム
を検出して第1及び第2の検出信号を発生する第1の光
検出器と、前記分割線に平行に延びた非検出領域を介し
て区分された二つの検出領域を有し、前記第2の光学素
子からの前記第2の光ビームを検出して第3及び第4の
検出信号を発生する第2の光検出器とを具備することを
特徴とする。
A fourth optical head according to the present invention converges a light beam reflected from a recording surface of an optical memory in a first direction and gives an aberration along a second direction orthogonal to the first direction. An element, a second optical element for splitting the light beam from the first optical element into first and second light beams along a dividing line extending in the second direction, and A second detection area divided by a non-detection area extending to the first optical element and detecting the first light beam from the second optical element to generate first and second detection signals. One photodetector, and two detection regions separated through a non-detection region extending parallel to the division line, and detecting the second light beam from the second optical element. A second photodetector for generating third and fourth detection signals.

ここで、前記第1の光学素子は、前記第2方向に沿っ
て傾けて配置された円柱レンズにより構成され、前記第
2の光学素子は、フーコープリズムにより構成されるよ
うにしてもよい。
Here, the first optical element may be configured by a cylindrical lens arranged to be inclined along the second direction, and the second optical element may be configured by a Foucault prism.

さらに、本発明に係る光ヘッドにおいては、光ビーム
を発生する光源と、前記光源から発生された前記光ビー
ムを光メモリの記録面に集束するように配置され、合焦
状態のとき最小ビームスポットを前記記録面上に形成
し、非合焦状態のときに最小ビームスポットよりも大き
なビームスポットを前記記録面上に形成する対物レンズ
とをさらに具備するようにしてもよい。
Furthermore, in the optical head according to the present invention, a light source for generating a light beam, and the light beam generated from the light source are arranged so as to be focused on a recording surface of an optical memory. An objective lens formed on the recording surface and forming a beam spot larger than the minimum beam spot on the recording surface when the object is out of focus may be further provided.

そして、本発明に係る焦点誤差検出装置は、光源から
発生された光ビームを光メモリの記録面に集束する対物
レンズの該記録面に対する焦点誤差を検出する装置であ
って、上記した本発明に係る光ヘッドにより前記第1乃
至第4の検出信号を処理して前記焦点誤差に対応する焦
点誤差検出信号を発生する処理手段を具備することを特
徴とする。
The focus error detection device according to the present invention is a device that detects a focus error with respect to the recording surface of an objective lens that focuses a light beam generated from a light source on the recording surface of an optical memory, and according to the above-described present invention. The optical head further comprises processing means for processing the first to fourth detection signals to generate a focus error detection signal corresponding to the focus error.

ここで、前記焦点誤差が0のときに前記二つの検出領
域への入射量が等しくなる光軸上の位置に対して、前記
第1及び第2の光検出器の一方を前方に、他方を後方に
それぞれ配置するようにいてもよい。
Here, one of the first and second photodetectors is located forward and the other is located at a position on the optical axis where the amounts of incidence on the two detection areas are equal when the focus error is 0. They may be arranged rearward, respectively.

(作用) この発明においては、第1及び第2の光ビームに方向
性を有する収差が与えられ、検出器上の非検出領域を境
にビームの像が検出領域上に形成され、僅かに非検出領
域上にビームの像が形成されるにすぎない。従って、検
出器からの信号レベルを十分に高く維持することができ
る。
(Operation) In the present invention, directional aberration is given to the first and second light beams, and an image of the beam is formed on the detection area at the boundary of the non-detection area on the detector, and the light beam is slightly Only an image of the beam is formed on the detection area. Therefore, the signal level from the detector can be kept sufficiently high.

(実施例) 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。(Example) Hereinafter, an example of the present invention is described with reference to drawings.

第4図は、この発明の第1の実施例にかかる焦点誤差
を検出する焦点誤差検出装置の概略構成が示されてい
る。第4図に示された装置においては、光源1、例えば
半導体レーザからのレーザビームは、コリメートレンズ
2によりコリメートされ、このコリメートされた光ビー
ムは、ビーム整形プリズム3により整形されてビームス
プリッタ4に入射される。ビームスプリッタ4を透過し
た光ビームは、ミラー5により対物レンズ6に案内さ
れ、対物レンズ6によって光ディスク7の記録面上に微
小スポットとして集束照射される。
FIG. 4 shows a schematic configuration of a focus error detecting device for detecting a focus error according to the first embodiment of the present invention. In the apparatus shown in FIG. 4, a laser beam from a light source 1, for example, a semiconductor laser, is collimated by a collimating lens 2, and this collimated light beam is shaped by a beam shaping prism 3 and sent to a beam splitter 4. Incident. The light beam transmitted through the beam splitter 4 is guided to an objective lens 6 by a mirror 5 and is focused and irradiated as a minute spot on the recording surface of the optical disk 7 by the objective lens 6.

対物レンズ6は、図示しないサスペンションによって
対物レンズ6の光軸に沿って移動可能に支持され、フォ
ーカシングコイル16に与えられた駆動電流によりその光
軸方向に移動される。この対物レンズ6が合焦状態に維
持されている際には、対物レンズ6から光ディスク7に
向かう光ビームの最小ビームスポットが光ディスク7の
記録面上に形成され、対物レンズ6がその合焦位置から
光ディスク7に近付いたり、或は、光ディスク7から離
れる場合には、光ディスク7上には、最小スポットより
も大きなスポットが光ディスク7の上に形成される。
The objective lens 6 is supported by a suspension (not shown) so as to be movable along the optical axis of the objective lens 6, and is moved in the optical axis direction by a drive current supplied to the focusing coil 16. When the objective lens 6 is maintained in focus, a minimum beam spot of the light beam traveling from the objective lens 6 to the optical disk 7 is formed on the recording surface of the optical disk 7, and the objective lens 6 is moved to the in-focus position. When the optical disk 7 approaches or separates from the optical disk 7, a spot larger than the minimum spot is formed on the optical disk 7.

光ディスク7の記録面から反射された光ビームは、対
物レンズ6を通過してミラー5で反射され、ビームスプ
リッタ4によって反射されて第1の一方向性集光手段で
あるシリンドリカルレンズ8の凸面側に入射し、一方向
(第1方向)においてのみ集光される。
The light beam reflected from the recording surface of the optical disk 7 passes through the objective lens 6, is reflected by the mirror 5, is reflected by the beam splitter 4 and is on the convex side of the cylindrical lens 8, which is the first one-way condensing means. And is collected only in one direction (first direction).

シリンドリカルレンズ8の光ビーム射出側の平坦面に
は、第4図に示すようにシリンドリカルレンズ8の集光
方向(第1方向)と直交する方向(第2方向)に延びる
分割線で接する分割・収差付与手段である第1及び第2
の三角プリズム9,10が接合されている。この第一及び第
2の三角プリズム9、10の光出射面は、光軸に対する直
交面に対して所定角をなすように傾けられ、第2方向に
おいて互いに逆向きに傾斜させて配置されている。シリ
ンドリカルレンズ8により集光された光ビームは、これ
らの三角プリズム9,10に入射される。光ビームは、シリ
ンドリカルレンズ8の集光方向と直交する分割線に沿っ
て、二つの略半円型の光ビームに分割されるとともに屈
折により夫々異なる方向に向けられる。三角プリズム
9、0によりそれぞれの光ビームには、互いに逆方向の
収差が与えられる。
As shown in FIG. 4, the flat surface on the light beam emission side of the cylindrical lens 8 is divided by a dividing line extending in a direction (second direction) orthogonal to the condensing direction (first direction) of the cylindrical lens 8. First and second aberration providing means
Are joined. The light emitting surfaces of the first and second triangular prisms 9 and 10 are inclined so as to form a predetermined angle with respect to a plane orthogonal to the optical axis, and are arranged so as to be opposite to each other in the second direction. . The light beam condensed by the cylindrical lens 8 is incident on these triangular prisms 9 and 10. The light beam is split into two substantially semicircular light beams along a dividing line orthogonal to the light converging direction of the cylindrical lens 8 and directed in different directions by refraction. The triangular prisms 9 and 0 impart aberrations in opposite directions to the respective light beams.

プリズム9,10から射出された2つの光ビームが第1及
び第2の光検出器11,12で検出される。光検出器11,12
は、それぞれの一対の検出領域11a,11b、及び検出領域1
2a,12bを有し、各一対の検出領域は、プリズム9、10の
射出面の互いに接する辺に平行に延びる非検出領域によ
って区分されている。
Two light beams emitted from the prisms 9 and 10 are detected by the first and second photodetectors 11 and 12, respectively. Photodetectors 11, 12
Is a pair of detection areas 11a, 11b, and detection area 1
2a and 12b, each pair of detection areas is separated by a non-detection area extending in parallel to sides of the exit surfaces of the prisms 9 and 10 that are in contact with each other.

光検出器11,12の出力信号は、増幅器13により増幅さ
れて演算回路14に入力される。この演算回路14は、加算
回路及び減算回路から構成され、第1の光検出器11の二
つの検出領域11a,11bに対応する出力信号をA,Bとし、第
2の光検出器12の二つの検出領域12a,12bに対応する出
力信号をC,Dとした時、(A+D)−(B+D)なる演
算によって焦点誤差信号を生成し、またA+B+C+D
なる演算によって再生情報信号を生成する。焦点誤差信
号は、対物レンズ駆動回路17に与えられ、焦点誤差信号
に応答してこの駆動回路17から駆動電流が対物レンズ6
を光軸方向に変位させるフォーカシングコイル16に与え
られて対物レンズ6が光軸方向に変位される。その結
果、対物レンズ6の焦点誤差が補正されて対物レンズ6
が合焦状態に維持される。情報再生信号は、図示しない
処理回路に供給される。
Output signals of the photodetectors 11 and 12 are amplified by the amplifier 13 and input to the arithmetic circuit 14. The arithmetic circuit 14 is composed of an addition circuit and a subtraction circuit. Output signals corresponding to the two detection areas 11a and 11b of the first photodetector 11 are A and B, and the output signals of the second photodetector 12 are two. When the output signals corresponding to the two detection areas 12a and 12b are C and D, a focus error signal is generated by an operation of (A + D)-(B + D), and A + B + C + D
A reproduction information signal is generated by the following operation. The focus error signal is supplied to the objective lens drive circuit 17, and in response to the focus error signal, a drive current is supplied from the drive circuit 17 to the objective lens 6.
Is applied to a focusing coil 16 that displaces the objective lens 6 in the optical axis direction, and the objective lens 6 is displaced in the optical axis direction. As a result, the focus error of the objective lens 6 is corrected and the
Are kept in focus. The information reproduction signal is supplied to a processing circuit (not shown).

第5A図及び第5B図は、光ディスク7の記録面に対する
対物レンズ6の焦点位置の誤差に対して、光検出器11,1
2の検出領域11a,11b、12a,12bに入射する光ビームの集
光状態が変化する様子を示している。検出領域11a,11
b、12a,12b上に形成される光ビームの像は、検出領域を
区分する非検出領域に関して非対称な形状を有し、合焦
状態、即ち、焦点誤差が0の状態においても光検出器上
において比較的広い面積にわたって広がり、その光量検
出レベルは、従来のダブルナイフエッジ法における合焦
時の検出レベルより大きい。従って、第4図に示すよう
な光学系によれば、各検出領域から出力される検出信号
のレベルを大きくすることができ、結果として、再生信
号のレベルを大きくできるとともに安定な焦点誤差信号
を発生させることができる。
FIGS. 5A and 5B show the optical detectors 11 and 1 with respect to the error of the focal position of the objective lens 6 with respect to the recording surface of the optical disc 7.
This shows how the focusing state of the light beam incident on the second detection areas 11a, 11b, 12a, 12b changes. Detection areas 11a, 11
The light beam images formed on b, 12a, and 12b have an asymmetric shape with respect to the non-detection area that divides the detection area, and are focused on the photodetector even in a state where the focus error is 0. , Spread over a relatively large area, and its light amount detection level is larger than the detection level at the time of focusing in the conventional double knife edge method. Therefore, according to the optical system as shown in FIG. 4, the level of the detection signal output from each detection area can be increased, and as a result, the level of the reproduction signal can be increased and a stable focus error signal can be obtained. Can be generated.

第5A図及び第5B図に示されるような形状の像が光検出
器11,12上に形成される原理を、第6図を参照して説明
する。第6図に示すように、円形の入射ビーム61がシリ
ンドリカルレンズ62及び三角プリズム63を順次通過する
場合、入射ビームはまずシリンドリカルレンズ62によっ
て検出領域のある面で線状の像(焦線)を形成する。こ
のビームが続いて三角プリズム63に入射すると、三角プ
リズム63の内における光ビームの光線の光路長がy軸上
の位置により異なり、入射ビーム61の断面内においてx
方向に延びる微小帯状領域を通過する光線束は、三角プ
リズム63に入射するy軸上の位置に依存して光軸(z
軸)上の異なる位置で集束する。従って、光ビームの光
路に直角な面内のビームの断面形状は、光軸上の位置に
よって符号64,65,66に示されるように変化する。換言す
れば、ある位置に光検出器が置れた場合には、光検出器
の検出領域上の光ビームの像は、焦点誤差につれて変化
される。入射ビームの断面内において、光軸を含むx方
向微小帯状光線の集束する光軸上の位置をこの光学系の
基準集束点とこの明細書では称する。
The principle by which images having the shapes shown in FIGS. 5A and 5B are formed on the photodetectors 11 and 12 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 6, when a circular incident beam 61 sequentially passes through a cylindrical lens 62 and a triangular prism 63, the incident beam firstly forms a linear image (focal line) on a surface having a detection area by the cylindrical lens 62. Form. When this beam subsequently enters the triangular prism 63, the optical path length of the light beam of the light beam in the triangular prism 63 differs depending on the position on the y-axis.
The light beam passing through the small band-shaped region extending in the direction is incident on the triangular prism 63 depending on the position on the y-axis.
Focus at different positions on the axis). Therefore, the cross-sectional shape of the beam in a plane perpendicular to the optical path of the light beam changes as indicated by reference numerals 64, 65, and 66 depending on the position on the optical axis. In other words, when the photodetector is placed at a certain position, the image of the light beam on the detection area of the photodetector changes with the focus error. In the cross section of the incident beam, the position on the optical axis where the small band-shaped light beam in the x direction including the optical axis converges is referred to as a reference focal point of this optical system in this specification.

第6図に示される三角プリズム63をシリンドリカルレ
ンズ62の集光方向に直交する方向、即ち、シリンドリカ
ルレンズ62の母線に対して平行な方向に沿って二分割さ
れ、且つその光出射面が光軸に対して傾斜し、その傾斜
方向が互いに逆に向けられることによって第4図に示さ
れる光学系の配置が得られる。この第6図に示される光
ビームの像変化の原理によって、第4図に示される光学
系において、光検出器11,12に入射する光ビームのスポ
ット形状が第5A図及び第5B図に示したように焦点誤差に
応じて連続的に変化し、合焦時においても比較的大きな
広がりを持つことによって、十分に大きなレベルを有す
る検出信号が検出器11、12から得られる。
The triangular prism 63 shown in FIG. 6 is divided into two along a direction orthogonal to the light condensing direction of the cylindrical lens 62, that is, a direction parallel to the generatrix of the cylindrical lens 62, and the light exit surface is optical axis. And the directions of the inclinations are opposite to each other, the arrangement of the optical system shown in FIG. 4 is obtained. Due to the principle of image change of the light beam shown in FIG. 6, in the optical system shown in FIG. 4, the spot shapes of the light beams incident on the photodetectors 11 and 12 are shown in FIGS. 5A and 5B. As described above, the detection signal having a sufficiently large level is obtained from the detectors 11 and 12 because the detection signal continuously changes in accordance with the focus error and has a relatively large spread even during focusing.

また、第1及び第2の光検出器11,12が夫々合焦時
(焦点誤差が0の時)における光ビームの基準集束点、
即ち、検出領域11a,11b、12a,12bで検出される光量が略
等しくなる光軸上の位置に配置される場合には、光検出
器11,12に入射する光ビームの像は、第5A図に示すよう
に変化される。このような配置に対して、基準集束点か
ら光検出器11,12の一方が前方に偏倚され、その他方が
後方に偏倚されてそれぞれ配置されると、光検出器11,1
2に入射する光ビームの像は、第5B図に示すように変化
される。第5B図では、第5A図に比較して、特に合焦時の
スポットサイズが大きくなり、非検出領域に形成される
光ビームスポットの部分が小さくなり、光検出器で検出
される光量レベルが増大することが理解されよう。
Also, the reference focusing point of the light beam when the first and second photodetectors 11 and 12 are in focus (when the focus error is 0), respectively.
That is, when the light beams detected in the detection regions 11a, 11b, 12a, 12b are arranged at positions on the optical axis at which the light amounts are substantially equal, the images of the light beams incident on the photodetectors 11, 12 are the 5A It is changed as shown in the figure. With respect to such an arrangement, when one of the photodetectors 11 and 12 is biased forward and the other is biased backward from the reference focal point, the photodetectors 11 and 1 are disposed.
The image of the light beam incident on 2 is changed as shown in FIG. 5B. In FIG. 5B, compared to FIG. 5A, the spot size particularly at the time of focusing becomes larger, the portion of the light beam spot formed in the non-detection area becomes smaller, and the light amount level detected by the photodetector becomes smaller. It will be appreciated that it increases.

第7図は、第4図に示された演算回路14からの信号出
力の特性を示したものであり、焦点誤差信号(A+D)
−(B+C)が焦点誤差に対してほぼ直線的な変化を示
す範囲、すなわち焦点誤差検出範囲は、第3図に示され
る従来のダブルナイフエッジ法の特性に比して大きく、
また合焦時の光検出器11,12からの検出信号レベルが大
きくなることによって、再生情報信号A+B+C+Dも
十分に大きくすることができる。
FIG. 7 shows the characteristics of the signal output from the arithmetic circuit 14 shown in FIG. 4, and shows the focus error signal (A + D).
The range where − (B + C) shows a substantially linear change with respect to the focus error, that is, the focus error detection range is larger than the characteristic of the conventional double knife edge method shown in FIG.
Also, by increasing the detection signal levels from the photodetectors 11 and 12 at the time of focusing, the reproduction information signal A + B + C + D can be sufficiently increased.

次に、本発明の他の実施例を第8図から第35図を参照
して説明する。第8図は、本発明の第2の実施例に係る
光学系であってこの第8図には、第1の実施例と異なる
部分のみが示されている。ビームスプリッタ4によって
案内された光ディスク7の記録面からの反射光ビーム
は、分割手段であるウェッジプリズム21により二つの光
ビームに分割されて、集光手段であるシリンドリカルレ
ンズ22に凸面側から入射される。シリンドリカルレンズ
22の平坦面側には、収差付与手段である屈折率分布型光
学素子23が設けられている。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 8 shows an optical system according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 8 shows only parts different from the first embodiment. The reflected light beam from the recording surface of the optical disk 7 guided by the beam splitter 4 is split into two light beams by a wedge prism 21 as a splitting means, and is incident from a convex side on a cylindrical lens 22 as a light collecting means. You. Cylindrical lens
On the flat surface side of 22, there is provided a refractive index distribution type optical element 23 which is an aberration imparting means.

この屈折率分布型光学素子23は、第9図に示すよう
に、シリンドリカルレンズ22の集光方向に直交する、即
ち、シリンドリカルレンズの母線に平行な分割線(破線
で示す)に沿って区分された第1及び第2の屈折率が分
布された部分23a,23bからなっている。これらの屈折率
分布部分23a23bは、ウェッジプリズム21の分割線に沿う
方向に屈折率が次第に変化され、しかも、互いに逆の方
向に屈折率が徐々に変化されている。この屈折率分布部
分23a,23bには、ウェッジプリズム21により分割され、
且つシリンドリカルレンズ22により集光された二つの光
ビームがそれぞれ入射され、この屈折率分布部分23a,23
bを通過されるが、屈折率分布部分23a,23bでは、屈折率
が次第に変化されていることから、この内を通る光ビー
ムの光線の各々が異なる光路長を有する光路を通過する
こととなる。即ち、第4図に示したプリズム素子9、10
を通過する場合と同様に屈折率分布部分23a,23bを通過
する光ビームには、収差が与えられることとなる。屈折
率分布型光学素子23を出射した光は、第10図に示すよう
に屈折率分布型素子23a,23bに対応する第1及び第2の
光検出器25,26をそれぞれの検出領域分割線が平行に並
ぶように配置して一体化した一体化光検出器24によって
検出される。第8図から第10図に示す光学系によれば、
第5A図に示すと同様の像が光検出器24上に形成される。
As shown in FIG. 9, the refractive index distribution type optical element 23 is divided along a dividing line (shown by a broken line) perpendicular to the light collecting direction of the cylindrical lens 22, that is, parallel to the generating line of the cylindrical lens. It comprises portions 23a and 23b where the first and second refractive indexes are distributed. The refractive index of these refractive index distribution portions 23a23b is gradually changed in the direction along the dividing line of the wedge prism 21, and further, the refractive indexes are gradually changed in directions opposite to each other. The refractive index distribution portions 23a and 23b are divided by the wedge prism 21,
The two light beams condensed by the cylindrical lens 22 are respectively incident, and the refractive index distribution portions 23a and 23
b, but in the refractive index distribution portions 23a and 23b, since the refractive index is gradually changed, each of the light beams of the light beam passing therethrough passes through the optical path having a different optical path length. . That is, the prism elements 9 and 10 shown in FIG.
As in the case where light beams pass through, the light beams passing through the refractive index distribution portions 23a and 23b are given aberrations. As shown in FIG. 10, the light emitted from the gradient index optical element 23 is divided into first and second photodetectors 25 and 26 corresponding to the gradient index elements 23a and 23b by respective detection region dividing lines. Are detected by an integrated photodetector 24 arranged and integrated so as to be arranged in parallel. According to the optical system shown in FIGS. 8 to 10,
An image similar to that shown in FIG. 5A is formed on photodetector 24.

第11図は、本発明の第3の実施例に係る焦点誤差検出
装置の光学系を示している。この光学系においては、第
1の実施例における第1及び第2の三角プリズム9,10に
続いて光ビームを集光する第2のシリンドリカルレンズ
31が配置されている。このシリンドリカルレンズ31は、
その母線が第1のシリンドリカルレンズ8の母線と直交
するように配置されて第1のシリンドリカルレンズ8の
集光方向と直交する第2の方向に光ビームを集光する。
FIG. 11 shows an optical system of a focus error detecting device according to a third embodiment of the present invention. In this optical system, a second cylindrical lens for condensing a light beam following the first and second triangular prisms 9 and 10 in the first embodiment.
31 are arranged. This cylindrical lens 31
The generatrix is arranged so that the generatrix is orthogonal to the generatrix of the first cylindrical lens 8, and converges a light beam in a second direction orthogonal to the direction of condensing the first cylindrical lens 8.

このようなシリンドリカルレンズ31を付加すると、こ
のレンズ31から出射する二つの光ビームの広がり角度が
小さくなる。従って、光検出器としては第12図に示すよ
うに第1及び第2の二分割光検出器33,34をそれぞれの
検出領域分割線が同一線上に横に並ぶように一体化した
一体化光検出器32を用い、その検出領域が三角プリズム
9,10に入射される光ビームの進行方向に対して垂直とな
るように配置した構成をとることができ、光学系の配置
が容易となり、設置スペースも減少する。
When such a cylindrical lens 31 is added, the spread angle of the two light beams emitted from the lens 31 becomes smaller. Therefore, as a photodetector, as shown in FIG. 12, an integrated light obtained by integrating the first and second two-divided photodetectors 33 and 34 such that the respective detection area dividing lines are arranged side by side on the same line. Using a detector 32, the detection area of which is a triangular prism
It is possible to adopt a configuration in which the optical system is arranged so as to be perpendicular to the traveling direction of the light beams incident on the light sources 9 and 10, so that the optical system can be easily arranged and the installation space is reduced.

第13図は、本発明の第4の実施例に係る焦点誤差検出
装置の光学系が示されている。この光学系においては、
有限系の対物レンズ6が用いられている。有限系の対物
レンズ6を用いた場合、光ディスク7の記録面からの反
射光ビームは、対物レンズ6によって集束光ビームに変
換される。光検出器44としては第12図に示したものと同
様の一体化光検出器を使用できる。
FIG. 13 shows an optical system of a focus error detecting device according to a fourth embodiment of the present invention. In this optical system,
A finite objective lens 6 is used. When a finite objective lens 6 is used, the reflected light beam from the recording surface of the optical disc 7 is converted into a focused light beam by the objective lens 6. As the photodetector 44, an integrated photodetector similar to that shown in FIG. 12 can be used.

第14図は、本発明の第5の実施例に係る焦点誤差検出
装置の光学系を示している。第14図に示される光学系に
おいては、一方向に集光する第1の集光手段、光ビーム
を分割する分割手段及び光ビームに収差を与える収差付
与手段が一つのホログラフィック素子51によって実現さ
れる。ホログラフィック素子51は、第15図に示されるよ
うに、光ビームを一方向のみに集光ししかもその線状に
集束した像を光軸方向に傾ける収差を付与する領域51a,
51bと、光ビームを二分割する領域51c,51dとからなって
いる。この光学系においても光検出器52としては、第12
図に示したものと同様の一体化光検出器が使用される。
第16A図及び第16B図に示されるように第14図に示した光
学系のホログラフィック素子51から出射する光ビームの
断面形状は、その進行とともに変化する。
FIG. 14 shows an optical system of a focus error detecting device according to a fifth embodiment of the present invention. In the optical system shown in FIG. 14, a single holographic element 51 realizes a first condensing means for converging light in one direction, a dividing means for dividing a light beam, and an aberration applying means for giving an aberration to the light beam. Is done. As shown in FIG. 15, the holographic element 51 converges the light beam in only one direction, and imparts an aberration 51a that tilts the linearly focused image in the optical axis direction.
51b, and regions 51c and 51d for dividing the light beam into two. Also in this optical system, the twelfth
An integrated photodetector similar to the one shown is used.
As shown in FIGS. 16A and 16B, the cross-sectional shape of the light beam emitted from the holographic element 51 of the optical system shown in FIG. 14 changes as it progresses.

この第5の実施例によれば、焦点誤差検出のための光
学系を更に小型化でき、設置スペースもより減少すると
いう利点がある。
According to the fifth embodiment, there is an advantage that the optical system for detecting the focus error can be further reduced in size and the installation space is further reduced.

第17図は、この発明の第6の実施例に係る焦点誤差検
出装置が示されている。第17図に示した光学系において
は、光ディスクの記録面から反射された光ビームは、対
物レンズ6およびミラー5を介してビームスプリッタ4
に入射されて光軸に対して傾けられた集束・収差付与手
段である円柱レンズ8に入射される。この円柱レンズ8
により光ビームは、一方向に集束されるとともに円柱レ
ンズ8が傾いて配置されることにより光ビームには、収
差が与えられて一方向に集光された光ビームの焦線が傾
くことになる。円柱レンズ8を透過した光ビームは、稜
線が円柱レンズの集光方向と直交する方向に配置された
分割手段であるフーコープリズム109に入射され、稜線
を分割線として分割された光ビームは、二方向に偏向さ
れる。
FIG. 17 shows a focus error detecting device according to a sixth embodiment of the present invention. In the optical system shown in FIG. 17, the light beam reflected from the recording surface of the optical disc is transmitted through the objective lens 6 and the mirror 5 to the beam splitter 4.
And is incident on a cylindrical lens 8 which is a converging / aberration providing means inclined with respect to the optical axis. This cylindrical lens 8
The light beam is converged in one direction and the cylindrical lens 8 is arranged to be tilted, so that the light beam is given an aberration and the focal line of the light beam condensed in one direction is tilted. . The light beam transmitted through the cylindrical lens 8 is incident on the Foucault prism 109, which is a dividing means whose ridge line is arranged in a direction orthogonal to the light collecting direction of the cylindrical lens. Deflected in the direction.

フーコープリズム109によって分割された2つの光ビ
ームは、第1および第2の二分割光検出器11,12に入射
する。光検出器11,12は、それぞれの検出面が11a,11b,1
2a,12bで示されるように、フーコープリズム109の稜線
の像とほぼ一致する検出面分割線(破線で示す)に沿っ
て二分割されている。この検出器上11、12には、第5A
図、或は、第5B図に示されるような像が形成される。従
って、光検出器11,12の出力信号を演算回路14で処理す
ることによって焦点誤差信号及び情報再生信号が得られ
る。
The two light beams split by the Foucault prism 109 are incident on first and second split photodetectors 11 and 12. The photodetectors 11, 12 have respective detection surfaces 11a, 11b, 1
As shown by 2a and 12b, the image is divided into two along a detection plane division line (indicated by a broken line) that substantially matches the image of the ridge line of the Foucault prism 109. On this detector 11 and 12, 5A
An image as shown in FIG. 5 or FIG. 5B is formed. Therefore, by processing the output signals of the photodetectors 11 and 12 by the arithmetic circuit 14, a focus error signal and an information reproduction signal can be obtained.

第17図に示す光学系においては、光ディスク7に同心
円状に或は、スパイラル状に形成された溝、即ち、トラ
ッキングガイド或は、ピット例を含むトラックTrの像が
延出する方向に一致するようにフーコープリズム109の
稜線が定められている。従って、光検器11、12上に形成
される2つの像内のいずれか或は、いずれにもトラッキ
ングガイドで光ビームが反射される際に生じる回折によ
ってトラッキングガイドに対応する暗部としてのパター
ン或は、像が形成される。光ビームがトラックを追跡し
ている時には、等しい面積の暗部が光検出器11、12上に
形成され、光ビームがトラックを外れた際には、光検出
器11、12のいずれかに暗部が形成される。従って、第17
図に示すように検出器11、12からの検出信号を夫々加算
して加算信号(A+B),(C+D)を得てその差(A
+B)−(C+D)からトラッキングエラー信号が得ら
れる。このトラッキング信号に応じてアクチュエータ駆
動回路17から駆動電流がトラッキングコイル18に供給さ
れ、このトラッキングコイル18によって対物レンズ6が
対物レンズの光軸に対して直交する方向に変位されるこ
とによって対物レンズ6は、トラック中心に維持され
る。
In the optical system shown in FIG. 17, grooves formed concentrically or spirally on the optical disk 7, that is, coincide with the direction in which the image of the track Tr including the tracking guide or pit example extends. As described above, the ridge line of the Foucault prism 109 is determined. Therefore, any one or both of the two images formed on the photodetectors 11 and 12 have a pattern or a dark portion corresponding to the tracking guide due to diffraction caused when the light beam is reflected by the tracking guide. An image is formed. When the light beam is tracking the track, a dark area of equal area is formed on the photodetectors 11 and 12, and when the light beam goes off the track, a dark area is formed on one of the photodetectors 11 and 12. It is formed. Therefore, the seventeenth
As shown in the figure, the detection signals from the detectors 11 and 12 are respectively added to obtain addition signals (A + B) and (C + D), and the difference (A
A tracking error signal is obtained from (+ B)-(C + D). A drive current is supplied from an actuator drive circuit 17 to a tracking coil 18 in response to the tracking signal, and the tracking coil 18 displaces the objective lens 6 in a direction perpendicular to the optical axis of the objective lens, thereby causing the objective lens 6 to move. Is maintained at the track center.

この第17図に示される光学系においては、一方向に光
ビームを集光し、光ビームに収差を付与する手段として
傾斜円柱レンズ8を用いたが、第18図に示すような、一
方向で曲率が連続的に変化する面、例えば、円錐面を持
った素子110、例えば、円錐レンズなどを用いても良
い。また、光束分割手段としてフーコープリズム109を
用いたが、第19図に示すようなダブルウェッジプリズム
115、または第20図に示すような異なる位置に集光する
二つの円筒面を持つ光学素子116、または、第21図に示
すようにビームを二分割する位置にある反射ミラー117
を用いても良い。二分割されたビームの片方しか使わな
いのであれば、第22図に示すように分割手段はナイフエ
ッジによっても良い。これらの任意の組み合わせ、また
は一体化した素子によって本発明による検出系を構成す
ることが可能である。
In the optical system shown in FIG. 17, a tilted cylindrical lens 8 is used as a means for converging a light beam in one direction and giving aberration to the light beam, but as shown in FIG. For example, an element 110 having a surface whose curvature continuously changes, for example, a conical surface, for example, a conical lens may be used. Further, the Foucault prism 109 was used as the light beam dividing means, but a double wedge prism as shown in FIG. 19 was used.
115, or an optical element 116 having two cylindrical surfaces for focusing light at different positions as shown in FIG. 20, or a reflecting mirror 117 at a position where the beam is split into two as shown in FIG.
May be used. If only one of the two split beams is used, the splitting means may be a knife edge as shown in FIG. The detection system according to the present invention can be configured by an arbitrary combination of these or an integrated element.

第23A図及び第23B図及び第24図から第27図は、第17図
に示す光学系の変形例が示されている。第23A図に示さ
れる光学系においては、ビームスプリッタ4によって案
内された光ディスク7の記録面からの反射光ビームは、
第1面が円錐面であり、第2面が二つの円筒面からなる
光学素子118に入射される。この光学素子118において
は、光ビームは、第1面の円錐面によって一方向に集光
され、この光学素子内を進行するに伴いその集光方向と
直交する方向の方向性を持った収差が付与される。更
に、この光学素子118においては、その第2面の二つの
円筒面のそれぞれのレンズ作用により、異なる点に所定
のスポットが形成される。この第2面の構造によって二
つの像の間隔を任意に定めることができ、二つの像を一
体化光検出器24で検出することができる。
FIGS. 23A, 23B and 24 to 27 show modifications of the optical system shown in FIG. In the optical system shown in FIG. 23A, the reflected light beam from the recording surface of the optical disc 7 guided by the beam splitter 4 is
The first surface is a conical surface, and the second surface is incident on an optical element 118 composed of two cylindrical surfaces. In the optical element 118, the light beam is converged in one direction by the conical surface of the first surface, and as the light beam travels through the optical element, aberration having a directionality in a direction orthogonal to the converging direction is reduced. Granted. Further, in the optical element 118, predetermined spots are formed at different points by the respective lens functions of the two cylindrical surfaces of the second surface. The interval between the two images can be arbitrarily determined by the structure of the second surface, and the two images can be detected by the integrated photodetector 24.

第23B図に示される光学系においては、光学素子119が
その第1面が円筒面に、第2面が二つの円錐面に形成さ
れている。従って、光ビームは、第1面の円筒面によっ
て一方向に集光され、第2面の二つの円錐面で第1面と
同方向へ集光されるとともにその集光方向に直交する方
向に方向性を収差が付与され、また、光ビームが分割さ
れる。
In the optical system shown in FIG. 23B, the first surface of the optical element 119 is formed as a cylindrical surface, and the second surface is formed as two conical surfaces. Therefore, the light beam is converged in one direction by the cylindrical surface of the first surface, is converged in the same direction as the first surface by the two conical surfaces of the second surface, and is directed in the direction orthogonal to the converging direction. An aberration is imparted to the direction, and the light beam is split.

第24図に示される光学系では、円錐レンズ110及びナ
イフエッジ120が組み合わされている。この光学系にお
いては、光ビームは、第1面の円錐面によって一方向に
集光され、この光学素子内を進行するに伴いその集光方
向と直交する方向の方向性性を持った収差が付与され
る。この光学素子110の平坦な第2面から表れた光ビー
ムは、ナイフエッジ120によってその一部が遮られ、残
る光ビームが光検出器11に向けられている。即ち、この
ナイフエッジ120によって光ビームが2つに分離され
る。この実施例においては、二分割された光ビームの一
方は、検出されないので光の利用効率が低下されるが、
ナイフエッジ120に代えて第25図に示すように反射ミラ
ー117を採用する場合には、光ビームの利用効率は、低
下しない。第25図に示す光学系においては、光ビームを
一方向内で集束し、しかもこの光ビームに収差を与える
ために円柱レンズ8が光軸に対して傾斜して配置されて
いる。
In the optical system shown in FIG. 24, a conical lens 110 and a knife edge 120 are combined. In this optical system, the light beam is converged in one direction by the conical surface of the first surface, and as the light beam travels through the optical element, the directional aberration in the direction orthogonal to the converging direction is reduced. Granted. The light beam emerging from the flat second surface of the optical element 110 is partially blocked by the knife edge 120, and the remaining light beam is directed to the photodetector 11. That is, the knife edge 120 separates the light beam into two. In this embodiment, although one of the two split light beams is not detected, the light use efficiency is reduced.
When the reflection mirror 117 is employed instead of the knife edge 120 as shown in FIG. 25, the light beam utilization efficiency does not decrease. In the optical system shown in FIG. 25, a cylindrical lens 8 is arranged to be inclined with respect to the optical axis in order to focus a light beam in one direction and to give an aberration to the light beam.

第26図に示される光学系においては、光ビームを一方
向内で集束するとともにこの光ビームに収差を与える円
錐レンズ110と円錐プリズム110からの光ビームを分割す
るフーコープリズム109が用いられている。光ビームを
分割する手段としては容易に入手できる点でフーコープ
リズム109と共にダブルウェッジプリズム115も有効であ
る。第27図に示された光学系においては、光ビームを一
方向内で集束するとともにこの光ビームに収差を与える
円錐レンズ110と円錐プリズム110からの光ビームを分割
するダブルウェッジプリズム115が用いられている。
In the optical system shown in FIG. 26, a conical lens 110 for converging a light beam in one direction and giving an aberration to the light beam and a Foucault prism 109 for splitting the light beam from the conical prism 110 are used. . As a means for splitting the light beam, the double wedge prism 115 is effective together with the Foucault prism 109 because it can be easily obtained. In the optical system shown in FIG. 27, a conical lens 110 for converging a light beam in one direction and giving an aberration to the light beam, and a double wedge prism 115 for splitting the light beam from the conical prism 110 are used. ing.

明らかなように第17図、第23A図及び第23B図及び第24
図から第27図の光学系において光ビームを一方向内にお
いて集束する円錐状光学素子8、110、118、119及び叉
は、光ビームを分割する光学素子109、120、117、115
は、第14図及び第15図に示されたホログラフィック素子
51に代えられてもよい。
As can be seen, FIGS. 17, 23A and 23B and 24
In the optical system shown in FIGS. 27 to 27, conical optical elements 8, 110, 118, and 119 for focusing a light beam in one direction and optical elements 109, 120, 117, and 115 for splitting a light beam.
Is the holographic element shown in FIGS. 14 and 15.
It may be replaced with 51.

第28図は、この発明の第7の実施例に係る焦点誤差検
出装置を示している。
FIG. 28 shows a focus error detecting device according to a seventh embodiment of the present invention.

第28図に示される光学系においては、円柱レンズ8を
出射した光ビームは、複合プリズム9で二つの光ビーム
に分割されると共に光ビーム分割線に沿った方向の収差
が付与される。複合プリズム9の第二の面は、円柱レン
ズ8の集光方向と直交する方向に光ビームを二つに分割
するように反射角が異なった二つの反射面に形成されて
いる。従って、複合プリズム9の第二面からの反射光ビ
ームは、それぞれ異なる方向に進行する二つのほぼ半円
形の光ビームに分割される。複合プリズム9の第三の面
は、それぞれ異なる方向に進行する二つの球欠光ビーム
の進行方向に対して互いに逆方向に傾斜された出射面に
形成され、複合プリズム9を出射した二つの球欠光ビー
ムには、光ビーム分割線に沿って互いに逆向きの収差が
付与される。
In the optical system shown in FIG. 28, the light beam emitted from the cylindrical lens 8 is split into two light beams by the compound prism 9 and is given an aberration in the direction along the light beam splitting line. The second surface of the composite prism 9 is formed on two reflection surfaces having different reflection angles so as to divide the light beam into two in a direction orthogonal to the converging direction of the cylindrical lens 8. Accordingly, the light beam reflected from the second surface of the composite prism 9 is split into two substantially semicircular light beams traveling in different directions. The third surface of the composite prism 9 is formed on an emission surface that is inclined in directions opposite to each other with respect to the traveling directions of the two light-deficient light beams traveling in different directions. The missing light beam is provided with aberrations in opposite directions along the light beam division line.

複合プリズム9を出射した二つの光ビームは、第1の
レンズ8で集光された方向と直交する方向へ、光ビーム
を集光する第2のレンズとしての円柱レンズ120で集光
され、二組の二分割検領域を持つ光検出器32で受光され
る。光検出器32はそれぞれの検出面が32a、32b、32c,32
dで示されるように、複合プリズム9による光ビーム分
割線の像とほぼ一致する検出面分割線に沿ってそれぞれ
二分割されている。光検出器32には、既に説明したよう
に第5A図或は第5B図に示したような像が形成され、この
検出器32からの出力信号は、既に記載した実施例と同様
に演算回路14で処理されて焦点誤差信号、トラッキング
誤差信号及び情報再生信号に変換される。
The two light beams emitted from the composite prism 9 are condensed in a direction orthogonal to the direction converged by the first lens 8 by a cylindrical lens 120 as a second lens for condensing the light beam. The light is received by a photodetector 32 having a set of two divided detection areas. The light detector 32 has respective detection surfaces 32a, 32b, 32c, 32
As shown by d, the light is split into two along a detection plane division line that substantially matches the image of the light beam division line by the composite prism 9. An image as shown in FIG. 5A or FIG. 5B is formed on the photodetector 32 as described above, and an output signal from this detector 32 is output by an arithmetic circuit in the same manner as in the previously described embodiment. It is processed in 14 and converted into a focus error signal, a tracking error signal and an information reproduction signal.

ここで、複合プリズム9の作用について多少の説明を
加える。
Here, the operation of the composite prism 9 will be described in some detail.

第29A図には、第28図に示された複合プリズム9の形
状例が示されている。また、第30図には、反射面が分割
されず連続面として形成されている場合のプリズムの形
状を参考として示す。どちらも、プリズムの出射面への
光ビームの入射角は同じであり、プリズムを出射した光
ビームに付与される光ビーム分割線に沿った収差量も同
一である。第29B図のようにプリズムの射出面への光ビ
ームの入射角をθb、出射角をθa、反射面の45度から
のずれ角をα、プリズム射出面の傾斜角をβ、プリズム
の屈折率をnとすると、第30図から θb=β−2α ・・・・(1) sin θa=n sin θb=n sin (β−2α) ・・・・(2) である。
FIG. 29A shows an example of the shape of the composite prism 9 shown in FIG. FIG. 30 shows, as a reference, the shape of the prism when the reflection surface is formed as a continuous surface without being divided. In both cases, the angle of incidence of the light beam on the exit surface of the prism is the same, and the amount of aberration along the light beam division line given to the light beam emitted from the prism is also the same. As shown in FIG. 29B, the incident angle of the light beam on the exit surface of the prism is θb, the exit angle is θa, the deviation angle of the reflection surface from 45 degrees is α, the inclination angle of the prism exit surface is β, and the refractive index of the prism Let n be n from FIG. 30: θb = β−2α (1) sin θa = n sin θb = n sin (β−2α) (2)

ここで射出角が反射後90度まげられた仮想光軸に平行
になるための条件は、 β=θa (2)から sin β=n sin (β−2α) と成る。
Here, the condition for the exit angle to be parallel to the virtual optical axis turned 90 degrees after reflection is as follows from β = θa (2) to sin β = n sin (β−2α).

即ち、 tan β=(sin 2α)/(cos 2α−1/2) ・・・・(3) を満たすようなプリズムの形状にすると、第29A図に
示すようにプリズムを出射した二つの光ビームの光軸は
互いに平行となり、円柱レンズ10の焦点の同一位置に二
つの光ビームは、集光される。ここで、光検出器32の面
上で分割された二つの光ビームが分離して検出するに必
要な分離量を与えるように、式(3)を満たすα,βの
組み合せからα、βをずらすことによって、一つにパッ
ケージ化した光検出器での検出が達成される。また、円
柱レンズ120に入射する光ビームの光軸は、円柱プリズ
ム120の光軸に対して僅かに傾いているだけなのでは、
複合プリズム9で付与された収差を大きく乱すことなく
円柱レンズ10で集光することができる。
That is, when the prism shape is such that tan β = (sin 2α) / (cos 2α−1 / 2) (3), two light beams emitted from the prism are obtained as shown in FIG. 29A. Are parallel to each other, and the two light beams are focused at the same position of the focal point of the cylindrical lens 10. Here, α and β are calculated from the combination of α and β satisfying the expression (3) so that the two light beams split on the surface of the photodetector 32 provide a separation amount necessary for separation and detection. By offsetting, detection with a single packaged photodetector is achieved. Also, since the optical axis of the light beam incident on the cylindrical lens 120 is only slightly inclined with respect to the optical axis of the cylindrical prism 120,
The light can be condensed by the cylindrical lens 10 without greatly disturbing the aberration imparted by the composite prism 9.

円柱レンズ8と複合プリズム9は、プラスチックで一
体に成形して構成することも出来、素子コストと組み立
て工数の低減をはかることができる。上述した光学系で
は、第2のレンズとして円柱レンズを使用したが、球面
レンズを用いても同様な効果が得られる。また、複合プ
リズムから出射する二つの光検出器からの検出信号の演
算により焦点誤差を検出したが、第7図に示すように一
つの光検出器からの検出出力(A−B)または(D−
C)からも焦点誤差を検出できる。
The cylindrical lens 8 and the compound prism 9 can be integrally formed by molding with plastics, so that the element cost and the number of assembling steps can be reduced. In the above-described optical system, a cylindrical lens is used as the second lens, but a similar effect can be obtained by using a spherical lens. Further, the focus error was detected by calculating the detection signals from the two photodetectors emitted from the composite prism. However, as shown in FIG. 7, the detection output (AB) or (D) from one photodetector was detected. −
The focus error can also be detected from C).

更に、第31図にこの発明の第8の実施例に係る焦点誤
差検出装置の光学系を示している。この第31図に示され
た光学系においては、光ディスク7の記録面から反射さ
れた光ビームは、対物レンズ6およびミラー5を介して
ビームスプリッタ4に入射され、このビームスプリッタ
4によって反射されて所定の機能を有するホログラフィ
ック素子128に入射する。ホログラフィック素子128は、
二つの部分128A,128Bよりなり、この二つの部分128A,12
8Bは、直線状の境界線で接しており、それぞれの部分
は、この境界線の像を軸として境界線と直交方向のスポ
ットの幅が境界線に沿って連続的に変化するようなスポ
ットを検出面上で所定の間隔をおいたところに形成する
ような波面変換機能を持っている。このホログラフィッ
ク素子128の出射光に対して第1および第2の二分割光
検出器11,12が配置されている。二分割光検出器11,12は
ホログラフィック素子の境界線の像とほぼ一致する検出
面分割線で二分割されている。
FIG. 31 shows an optical system of a focus error detecting device according to an eighth embodiment of the present invention. In the optical system shown in FIG. 31, the light beam reflected from the recording surface of the optical disk 7 enters the beam splitter 4 via the objective lens 6 and the mirror 5, and is reflected by the beam splitter 4. The light enters the holographic element 128 having a predetermined function. The holographic element 128
It consists of two parts 128A, 128B, and these two parts 128A, 128B
8B is in contact with a linear boundary line, and each part has a spot where the width of the spot in the direction orthogonal to the boundary line changes continuously along the boundary line with the image of this boundary line as an axis. It has a wavefront conversion function of forming at predetermined intervals on the detection surface. First and second split photodetectors 11 and 12 are arranged for the light emitted from the holographic element 128. The two-part photodetectors 11 and 12 are divided into two parts by a detection plane parting line that substantially matches the image of the boundary line of the holographic element.

二分割光検出器11,12の出力信号は増幅器13により適
当なレベルまで増幅された後、演算回路14に入力され
る。この演算回路14は第1の二分割光検出器11の二つの
検出面11a,11bに対応する出力信号をA,Bとし、第2の二
分割光検出器12の二つの検出面12a,12bに対応する出力
信号をC,Dとした時、(A+D)−(B+C)なる演算
によって焦点誤差信号を生成し、また(A+B+C+
D)なる演算によって再生情報信号を生成する。情報信
号列に対して図のような向きに検出光学系を設置する
と、トラッキング誤差信号は(A+B)−(C+D)な
る演算によって得られる。
Output signals from the two-part photodetectors 11 and 12 are amplified to an appropriate level by an amplifier 13 and then input to an arithmetic circuit 14. The arithmetic circuit 14 sets the output signals corresponding to the two detection surfaces 11a and 11b of the first half-split photodetector 11 to A and B, and the two detection surfaces 12a and 12b of the second half-split photodetector 12. When the output signals corresponding to are represented by C and D, a focus error signal is generated by an operation of (A + D)-(B + C), and (A + B + C +
D) A reproduction information signal is generated by the following operation. When the detection optical system is installed in the direction shown in the figure with respect to the information signal sequence, the tracking error signal is obtained by the calculation of (A + B)-(C + D).

ここで、ホログラフィック素子128は、平面波に対し
て既に述べた実施例と同様にシリンドリカルレンズ及び
三角プリズムの組み合せが作用する場合と同様に平面波
の波面を変換する機能をホログラフィック素子128に与
えるようにその形状が定められる。また、ホログラフィ
ック素子の位相伝達関数φ(x,y)を φ(x,y)=(λ/2π)ΣCpqXpyq (ここで、λは、光ビームの波長、x,yは、ホログラ
フィック素子面上のX,Yの座標平面の座標を表わす。) とおき、幾つかのサンプル点を選んで、光線追跡するこ
とにより、検出領域において第5A図或は、第5B図に示し
たような像が得られるようにCpqを決定することによっ
ても良い。この場合は検出領域で得られる像を設定する
ことが検出特性を設計することに直接つながり、さらに
検出系の設計効率が上がることになる。
Here, the holographic element 128 gives the holographic element 128 a function of converting the wavefront of the plane wave in the same manner as in the case of the combination of the cylindrical lens and the triangular prism acting on the plane wave as in the above-described embodiment. The shape is determined. Further, the phase transfer function φ (x, y) of the holographic element is represented by φ (x, y) = (λ / 2π) ΣC pq X p y q (where λ is the wavelength of the light beam, and x, y is , Represents the coordinates of the X, Y coordinate plane on the holographic element surface.) And selecting some sample points and tracing the ray to obtain a detection area as shown in FIG. 5A or 5B in the detection area. Alternatively , C pq may be determined so as to obtain an image as shown. In this case, setting the image obtained in the detection area directly leads to designing the detection characteristics, and further increases the design efficiency of the detection system.

このような光学系によれば、第5A図或は、第5B図に示
されるような像が光検出器11、12上に検出され、第7図
に示すような信号が演算増幅回路14から出力される。
According to such an optical system, an image as shown in FIG. 5A or FIG. 5B is detected on the photodetectors 11 and 12, and a signal as shown in FIG. Is output.

ホログラフィック素子を用いることにより、さらに光
学系を小形化することができる。第32図から第35図は、
第31図に示される光学系の変形例が示されている。第32
図に示される光学系においては、有限共役型の対物レン
ズ6を用いた光ヘッドにおいてホログラフィック素子12
8が組み込まれている。この様な光学系によれば、光源
の半導体レーザと光検出器を1パッケージ化した光源1
及び光検出器11、12を含む一体型素子15を用いることが
できさらに光ヘッドの小形化を図ることができる。
By using a holographic element, the size of the optical system can be further reduced. Figures 32 to 35
A modification of the optical system shown in FIG. 31 is shown. No. 32
In the optical system shown in the figure, a holographic element 12 is used in an optical head using a finite conjugate type objective lens 6.
8 are incorporated. According to such an optical system, a light source 1 in which a semiconductor laser as a light source and a photodetector are packaged in one package.
In addition, an integrated element 15 including the photodetectors 11 and 12 can be used, and the size of the optical head can be reduced.

第33図に示した光学系においては、光ディスク7から
の光ビームの一部を使って焦点誤差検出するホログラフ
ィック素子129がトラッキングガイドTrの像の延出方向
を基準に2つに区分され、更に各々の2つの領域がフォ
ーカス検出及びトラッキング検出の為に2つに区分され
て4領域129Aから129Dに区分されている。この光学系に
おいては、ホログラフィック素子129に入射した光ビー
ムは、このホログラフィック素子129のレンズ作用によ
って集束されるとともにその4つの領域によって4つの
光ビームに分離される。光ビームのうち最もトラッキン
グエラーの影響で強度が変動する領域129C,129Dからの
光ビームが光検出器136の光検出領域136C,136Dで検出さ
れ、トラッキングエラー信号に変換され、ホログラフィ
ック素子129の検出領域129A,129Bからの光ビームが検出
器136の検出領域136A,136Bで検出され、フォーカス誤差
信号に変換される。このような光学系の構成によれば、
光ヘッドが小形化されるのみでなく、フォーカス信号を
検出するための光ビームがトラッキング信号を検出する
ための光ビームから分離されることから、フォーカス信
号及びトラッキング信号間のクロストークを抑制でき
る。
In the optical system shown in FIG. 33, the holographic element 129 for detecting a focus error using a part of the light beam from the optical disk 7 is divided into two based on the extension direction of the image of the tracking guide Tr, Further, each of the two regions is divided into two for focus detection and tracking detection, and divided into four regions 129A to 129D. In this optical system, the light beam incident on the holographic element 129 is focused by the lens action of the holographic element 129 and is separated into four light beams by the four regions. Of the light beams, the light beams from the regions 129C and 129D where the intensity fluctuates most under the influence of the tracking error are detected in the light detection regions 136C and 136D of the photodetector 136, and are converted into tracking error signals. Light beams from the detection areas 129A and 129B are detected by the detection areas 136A and 136B of the detector 136, and are converted into focus error signals. According to the configuration of such an optical system,
Not only is the optical head miniaturized, but also a light beam for detecting a focus signal is separated from a light beam for detecting a tracking signal, so that crosstalk between the focus signal and the tracking signal can be suppressed.

第34図に示される光学系においては、第33図に示され
るホログラフィック素子129とは異なり、トラッキング
ガイドTrの像が延出される方向に直交する区分線によっ
て3つの領域130A,130B,130Cに区分され、領域130A及び
130C間の領域130Bが更にトラッキングガイドTrの像が延
出する方向の区分線によって2つの領域130B1及び130B2
に区分されてホログラフィック素子128は、4つの領域1
30A,130B1,130B2,130Cに区分されている。ホログラフィ
ック素子130の中央領域130B1,130B2からの光ビームは、
光検出器136の検出領域136C,136Dで検出され、この検出
信号は、トラッキングエラー信号に変換される。また、
ホログラフィック素子130の両側領域130A,130Cからの光
ビームは、光検出器136の検出領域136A,136Bで検出さ
れ、検出信号は、フォーカス誤差信号に変換される。こ
のような構成の光学系によれば、光ヘッドが小形化され
る。更に、このような光学系の構成によれば、焦点誤差
を検出する光学系は軸外しの光学系となり、像の強度分
布が検出器の分割線から離れて分布されるため、検出系
に入射する光強度のうち光検出器136の検出面上の分離
帯にはいって受光されない割合がごくわずかにできる。
In the optical system shown in FIG. 34, unlike the holographic element 129 shown in FIG. 33, the three regions 130A, 130B, and 130C are divided by a section line orthogonal to the direction in which the image of the tracking guide Tr extends. Divided into areas 130A and
The area 130B between 130C is further divided into two areas 130B1 and 130B2 by a dividing line in the direction in which the image of the tracking guide Tr extends.
The holographic element 128 is divided into four areas 1
30A, 130B1, 130B2, and 130C. Light beams from the central regions 130B1 and 130B2 of the holographic element 130
It is detected in the detection areas 136C and 136D of the photodetector 136, and this detection signal is converted into a tracking error signal. Also,
Light beams from both side regions 130A and 130C of the holographic element 130 are detected by detection regions 136A and 136B of the photodetector 136, and the detection signal is converted into a focus error signal. According to the optical system having such a configuration, the optical head is miniaturized. Furthermore, according to the configuration of such an optical system, the optical system for detecting a focus error is an off-axis optical system, and the intensity distribution of the image is distributed away from the dividing line of the detector. A very small percentage of the received light intensity enters the separation band on the detection surface of the photodetector 136 and is not received.

また第35図に示される光学系においては、光ビームを
集束し、光ビームに収差を与えるホログラフィック素子
として反射型のホログラフィック素子132が用いられて
検出系が構成されている。このような構成の光学系で
は、光ヘッドは、光ディスク面に垂直な方向のサイズが
小さくなるという利点がある。
In the optical system shown in FIG. 35, a detection system is configured by using a reflection type holographic element 132 as a holographic element that focuses a light beam and gives an aberration to the light beam. The optical system having such a configuration has an advantage that the size of the optical head in the direction perpendicular to the optical disk surface is reduced.

[発明の効果] 以上のように、本発明によれば、合焦時に光検出器へ
の入射光量が大きいため、光学系の位置調整のずれやト
ラッキングずれに対して安定した焦点誤差検出が可能で
あって、限られた光学系サイズにおいても大きな焦点誤
差検出範囲を設定できる焦点誤差検出装置を提供するこ
とができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, since the amount of light incident on the photodetector at the time of focusing is large, it is possible to stably detect a focus error with respect to a deviation in position adjustment of the optical system or a tracking deviation. Therefore, it is possible to provide a focus error detection device capable of setting a large focus error detection range even with a limited optical system size.

なお、この発明によれば、再生情報信号のS/Nも大き
くすることができ、しかも大きな焦点誤差検出の範囲を
設定することにより、フォーカシングサーボの初期引き
込みが容易で、大きな焦点ずれにも容易に対応できる焦
点誤差検出装置を提供することができる。
According to the present invention, the S / N of the reproduction information signal can be increased, and by setting a large focus error detection range, the initial pull-in of the focusing servo is easy, and even a large defocus is easy. Can be provided.

この発明の焦点誤差検出装置においては、要旨を逸脱
しない範囲で種々変形して実施することが可能である。
The focus error detection device of the present invention can be variously modified and implemented without departing from the gist.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は,従来のダブルナイフエッジ法を採用した焦点
誤差を検出する装置の概要を説明するための図、第2A図
から第2C図は、焦点誤差に対する第1図に示された焦点
誤差検出装置の光検出器上に形成されるスポットの形状
変化を示し、第2B図は、対物レンズが合焦状態に維持さ
れている際のスポットを示し、第2A図及び第2C図は、夫
々合焦時の位置よりも対物レンズが光ディスクに近接し
た際及び対物レンズが離れた際のスポットを示してい
る。第3図は、第1図の焦点誤差検出装置における焦点
誤差に対する焦点誤差信号及び再生情報信号の変化を示
す特性図である。第4図は、本発明の第1の実施例に係
る焦点誤差を検出する装置の概略的構成を示す図、第5A
図及び第5B図は、第4図に示された装置における焦点誤
差に対する光検出器上の像の変化を示す図、第6図は、
第4図に示された装置の光学系の焦点誤差検出方法の検
出原理を説明するための光学系の概略図、第7図は、第
4図に示される装置における焦点誤差に対する焦点誤差
信号及び再生情報信号の変化を示す特性図、第8図は、
本発明の第2の実施例に係る焦点誤差検出装置の光学系
を示す概略図、第9図は、第8図に示される屈折率分布
型光学素子を示す斜視図、第10図は、第8図に示される
一体化光検出器の構成を示す平面図、第11図は、本発明
の第3の実施例に係る焦点誤差検出装置の光学系を示す
概略図、第12図は、第11図に示される装置の一体化光検
出器の構成を示す平面図、第13図は、本発明の第4の実
施例に係る焦点誤差検出装置の概略構成を示す図、第14
図は、本発明の第5の実施例に係る焦点誤差検出装置の
光学系を示す概略図、第15図は、第14図に示されるホロ
グラフィック素子の構成を示す分解斜視図、第16図は、
第14図に示されたホログラフィック素子を通過した光ビ
ームの断面形状の変化を示す図、第17図は、この発明の
第6の実施例に係る焦点誤差検出装置の光学系を示す概
略図、第18図は、第17図に示した光学系に適用可能な円
錐レンズを示す斜視図、第19図は、第17図に示した光学
系に適用可能なダブルウエッジプリズムを示す斜視図、
第20図及び第21図は、第17図に示した光学系に適用可能
な光学素子を示す概略図、第22図から第27図は、第17図
に示した光学系の変形例を示す概略図、第28図は、この
発明の第7の実施例に係る焦点誤差検出装置の光学系を
示す概略図、 第29図は、第28図に示した複合プリズムの断面図、第30
図は、第29図に示した複合プリズムに対する比較例とし
ての第29図に示した複合プリズムの形状とは異なる形状
を有する複合プリズムの断面図、第31図は、この発明の
第8の実施例に係る焦点誤差検出装置の光学系を示す概
略図、第32図から第35図は、第31図に示した光学系の変
形例を示す光学系の配置図である。 1……光源、2……コリメートレンズ、3……ビーム整
形プリズム、4……ビームスプリッタ、5……ミラー、
6……対物レンズ、7……光ディスク、8、62……シリ
ンドリカルレンズ、9,10、63……三角プリズム、11,12
……光検出器、21……ウエッジプリズム、23……屈折率
分布型素子、51,130……ホォログラフィック素子、109
……フーコープリズム、118……光学素子、120……円柱
レンズ
FIG. 1 is a diagram for explaining an outline of a device for detecting a focus error employing a conventional double knife edge method, and FIGS. 2A to 2C are diagrams showing the focus error shown in FIG. 2B shows a change in the shape of the spot formed on the photodetector of the detection device, FIG. 2B shows the spot when the objective lens is maintained in focus, and FIGS. 2A and 2C respectively show The spots are shown when the objective lens is closer to the optical disk than when it is in focus and when the objective lens is farther away. FIG. 3 is a characteristic diagram showing changes of a focus error signal and a reproduction information signal with respect to a focus error in the focus error detection device of FIG. FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of an apparatus for detecting a focus error according to the first embodiment of the present invention, FIG.
FIGS. 5A and 5B show the change of the image on the photodetector with respect to the focus error in the apparatus shown in FIG. 4, and FIG.
FIG. 7 is a schematic view of an optical system for explaining a detection principle of a focus error detection method of the optical system of the apparatus shown in FIG. 4, and FIG. FIG. 8 is a characteristic diagram showing a change in the reproduction information signal.
FIG. 9 is a schematic view showing an optical system of a focus error detecting device according to a second embodiment of the present invention, FIG. 9 is a perspective view showing the gradient index optical element shown in FIG. 8, and FIG. 8 is a plan view showing a configuration of the integrated photodetector shown in FIG. 8, FIG. 11 is a schematic diagram showing an optical system of a focus error detecting device according to a third embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 13 is a plan view showing a configuration of an integrated photodetector of the device shown in FIG. 11, FIG. 13 is a diagram showing a schematic configuration of a focus error detection device according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 15 is a schematic view showing an optical system of a focus error detecting device according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 15 is an exploded perspective view showing the configuration of the holographic element shown in FIG. Is
FIG. 14 is a diagram showing a change in the cross-sectional shape of a light beam that has passed through the holographic element shown in FIG. 14, and FIG. 17 is a schematic diagram showing an optical system of a focus error detecting device according to a sixth embodiment of the present invention. FIG. 18, FIG. 18 is a perspective view showing a conical lens applicable to the optical system shown in FIG. 17, and FIG. 19 is a perspective view showing a double wedge prism applicable to the optical system shown in FIG.
20 and 21 are schematic diagrams showing optical elements applicable to the optical system shown in FIG. 17, and FIGS. 22 to 27 show modifications of the optical system shown in FIG. FIG. 28 is a schematic view showing an optical system of a focus error detecting device according to a seventh embodiment of the present invention. FIG. 29 is a sectional view of the composite prism shown in FIG.
29 is a sectional view of a composite prism having a shape different from the shape of the composite prism shown in FIG. 29 as a comparative example with respect to the composite prism shown in FIG. 29. FIG. 31 is an eighth embodiment of the present invention. 32 to 35 are schematic diagrams showing an optical system of a focus error detection device according to an example, and FIGS. 32 to 35 are arrangement diagrams of the optical system showing a modification of the optical system shown in FIG. 1 ... light source, 2 ... collimating lens, 3 ... beam shaping prism, 4 ... beam splitter, 5 ... mirror,
6: Objective lens, 7: Optical disk, 8, 62 ... Cylindrical lens, 9, 10, 63 ... Triangular prism, 11, 12
…… Photodetector, 21 …… Wedge prism, 23 ………………………………………………….
… Foucault prism, 118… Optical element, 120… Cylindrical lens

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G11B 7/09 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G11B 7/09

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】光メモリの記録面から反射された光ビーム
を第1方向に集束させる第1の光学素子と、 前記第1の光学素子を通過した前記光ビームを前記第1
方向に直交する第2方向に延びた分割線に沿って第1お
よび第2の光ビームに分割し、かつ該第1および第2の
光ビームに前記第2方向に沿って互いに逆方向の収差を
与える第2の光学素子と、 前記分割線に平行に延びた非検出領域を介して区分され
た二つの検出領域を有し、前記第2の光学素子からの前
記第1の光ビームを検出して第1及び第2の検出信号を
発生する第1の光検出器と、 前記分割線に平行に延びた非検出領域を介して区分され
た二つの検出領域を有し、前記第2の光学素子からの前
記第2の光ビームを検出して第3及び第4の検出信号を
発生する第2の光検出器 とを具備することを特徴とする光ヘッド。
A first optical element for converging a light beam reflected from a recording surface of an optical memory in a first direction; and a first optical element for passing the light beam passing through the first optical element to the first optical element.
Splitting into first and second light beams along a division line extending in a second direction orthogonal to the first direction, and causing the first and second light beams to have aberrations in opposite directions along the second direction. And a second optical element which provides two detection areas separated by a non-detection area extending parallel to the dividing line, and detects the first light beam from the second optical element. A first photodetector that generates first and second detection signals, and two detection regions separated through a non-detection region extending in parallel with the dividing line, A second light detector for detecting the second light beam from the optical element to generate third and fourth detection signals.
【請求項2】前記第1の光学手段は、前記光メモリの記
録面から反射された前記光ビームが凸面側に入射し、平
坦面側から出射するように配置されたシリンドリカルレ
ンズにより構成され、 前記第2の光学素子は、前記シリンドリカルレンズの平
坦面側にそれぞれ光ビーム入射側の面が接合され、それ
ぞれの光ビーム出射側の面が前記第2方向に関して互い
に逆向きに傾斜して配置された第1及び第2の三角プリ
ズムにより構成されることを特徴とする請求項1記載の
光ヘッド。
2. The optical system according to claim 1, wherein the first optical unit includes a cylindrical lens arranged so that the light beam reflected from the recording surface of the optical memory is incident on the convex surface side and is emitted from the flat surface side. The second optical element has a light beam incident side surface bonded to the flat surface side of the cylindrical lens, and the respective light beam emission side surfaces are arranged to be inclined in directions opposite to each other with respect to the second direction. 2. The optical head according to claim 1, wherein the optical head comprises first and second triangular prisms.
【請求項3】光メモリの記録面から反射された光ビーム
を第1方向に延びた分割線に沿って第1及び第2の光ビ
ームに分割する第1の光学素子と、 この第1の光学素子により分割された前記第1及び第2
の光ビームを前記第1方向と直交する第2方向に集束さ
せる第2の光学素子と、 前記第2の光学素子からの前記第1及び第2の光ビーム
に対して前記第1方向に沿った収差を与える第3の光学
素子と、 前記分割線に平行に延びた非検出領域を介して区分され
た2つの検出領域を有し、前記第3の光学素子からの前
記第1の光ビームを検出して第1及び第2の検出信号を
発生する第1の光検出器と、 前記分割線に平行に延びた非検出領域を介して区分され
た2つの検出領域を有し、前記第3の光学素子からの前
記第2の光ビームを検出して第3及び第4の検出信号を
発生する第2の光検出器 とを具備することを特徴とする光ヘッド。
3. A first optical element for dividing a light beam reflected from a recording surface of an optical memory into first and second light beams along a division line extending in a first direction, and a first optical element. The first and second parts divided by an element
A second optical element for converging the light beam in a second direction orthogonal to the first direction, and the first and second light beams from the second optical element along the first direction. A third optical element that gives an aberration, and two detection areas divided through a non-detection area extending parallel to the division line, and the first light beam from the third optical element And a first photodetector for detecting the first and second detection signals, and two detection areas divided through a non-detection area extending parallel to the dividing line, A second photodetector for detecting the second light beam from the third optical element and generating third and fourth detection signals.
【請求項4】前記第1の光学素子はウェッジプリズムに
より構成され、 前記第2の光学素子は前記第1の光学素子からの前記第
1及び第2の光ビームが凸面側に入射し、凹面側から出
射するように配置されたシリンドリカルレンズにより構
成され、 前記第3の光学素子は、前記シリンドリカルレンズの平
坦面側に配置され、かつ前記第1方向に沿って区分され
た第1及び第2の屈折率変化部分からなり、該第1及び
第2の屈折率変化部分は屈折率が前記第1方向に沿っ
て、かつ互いに逆の方向に変化している屈折率分布型光
学素子により構成されることを特徴とする請求項3記載
の光ヘッド。
4. The first optical element is constituted by a wedge prism, and the second optical element is configured such that the first and second light beams from the first optical element are incident on a convex surface side and are concave surfaces. The third optical element is disposed on a flat surface side of the cylindrical lens, and is divided into first and second sections along the first direction. And the first and second refractive index changing portions are constituted by refractive index distribution type optical elements whose refractive indexes change along the first direction and in directions opposite to each other. 4. The optical head according to claim 3, wherein:
【請求項5】光メモリの記録面から反射された光ビーム
を第1方向に集束させる集束機能、該光ビームを前記第
1方向に直交する第2方向に延びた分割線に沿って第1
及び第2の光ビームに分割する分割機能、並びに前記第
1及び第2の光ビームに前記第2方向に沿った収差を与
える収差付与機能を有するホログラフィック素子と、 前記分割線に平行に延びた非検出領域を介して区分され
た2つの検出領域を有し、前記ホログラフィック素子か
らの前記第1の光ビームを検出して第1及び第2の検出
信号を発生する第1の光検出器と、 前記分割線に平行に延びた非検出領域を介して区分され
た2つの検出領域を有し、前記ホログラフィック素子か
らの前記第2の光ビームを検出して第3及び第4の検出
信号を発生する第2の光検出器 とを具備することを特徴とする光ヘッド。
5. A converging function for converging a light beam reflected from a recording surface of an optical memory in a first direction, and a first function of dividing the light beam along a dividing line extending in a second direction orthogonal to the first direction.
A holographic element having a splitting function of splitting the light beam into a second light beam, and a function of giving an aberration along the second direction to the first and second light beams; and a holographic element extending parallel to the split line. A first light detection device for detecting the first light beam from the holographic element and generating first and second detection signals by detecting the first light beam from the holographic element. And two detector regions separated by a non-detection region extending parallel to the dividing line, and detecting the second light beam from the holographic element to generate third and fourth light beams. An optical head, comprising: a second photodetector that generates a detection signal.
【請求項6】光メモリの記録面から反射された光ビーム
を第1方向に集束させ、かつ該第1方向に直交する第2
方向に沿った収差を与える第1の光学素子と、 前記第1の光学素子からの前記光ビームを前記第2方向
に延びた分割線に沿って第1及び第2の光ビームに分割
する第2の光学素子と、 前記分割線に平行に延びた非検出領域を介して区分され
た二つの検出領域を有し、前記第2の光学素子からの前
記第1の光ビームを検出して第1及び第2の検出信号を
発生する第1の光検出器と、 前記分割線に平行に延びた非検出領域を介して区分され
た二つの検出領域を有し、前記第2の光学素子からの前
記第2の光ビームを検出して第3及び第4の検出信号を
発生する第2の光検出器 とを具備することを特徴とする光ヘッド。
6. A light beam reflected from a recording surface of an optical memory is converged in a first direction, and a second beam orthogonal to the first direction is converged.
A first optical element for providing aberration along a direction; and a first optical element for dividing the light beam from the first optical element into first and second light beams along a dividing line extending in the second direction. 2 optical elements, and two detection areas divided through a non-detection area extending in parallel with the dividing line, and detecting the first light beam from the second optical element, A first photodetector that generates first and second detection signals, and two detection regions separated through a non-detection region extending in parallel with the division line, and A second photodetector for detecting the second light beam and generating third and fourth detection signals.
【請求項7】前記第1の光学素子は、前記第2方向に沿
って傾けて配置された円柱レンズにより構成され、 前記第2の光学素子は、フーコープリズムにより構成さ
れることを特徴とする請求項6記載の光ヘッド。
7. The apparatus according to claim 1, wherein the first optical element is constituted by a cylindrical lens arranged to be inclined along the second direction, and the second optical element is constituted by a Foucault prism. The optical head according to claim 6.
【請求項8】光ビームを発生する光源と、 前記光源から発生された前記光ビームを光メモリの記録
面に集束するように配置され、合焦状態のとき最小ビー
ムスポットを前記記録面上に形成し、非合焦状態のとき
に最小ビームスポットよりも大きなビームスポットを前
記記録面上に形成する対物レンズ とをさらに具備することを特徴とする請求項1乃至7の
いずれか1項記載の光ヘッド。
8. A light source for generating a light beam, and the light beam generated from the light source is arranged so as to be focused on a recording surface of an optical memory, and forms a minimum beam spot on the recording surface when in a focused state. The light according to any one of claims 1 to 7, further comprising: an objective lens that forms a beam spot larger than the minimum beam spot on the recording surface when out of focus. head.
【請求項9】光源から発生された光ビームを光メモリの
記録面に集束する対物レンズの該記録面に対する焦点誤
差を検出する焦点誤差検出装置であって、 請求項1乃至8のいずれか1項に記載の光ヘッドと、 前記第1乃至第4の検出信号を処理して前記焦点誤差に
対応する焦点誤差検出信号を発生する処理手段 とを具備することを特徴とする焦点誤差検出装置。
9. A focus error detection device for detecting a focus error with respect to a recording surface of an objective lens which focuses a light beam generated from a light source on a recording surface of an optical memory, wherein the focus error is detected. A focus error detection device, comprising: an optical head according to claim 1; and processing means for processing the first to fourth detection signals to generate a focus error detection signal corresponding to the focus error.
【請求項10】前記焦点誤差が0のときに前記二つの検
出領域への入射光量が等しくなる光軸上の位置に対し
て、前記第1及び第2の光検出器の一方を前方に、他方
を後方にそれぞれ配置したことを特徴とする請求項9記
載の焦点誤差検出装置。
10. One of the first and second photodetectors is positioned forward with respect to a position on the optical axis where the amount of light incident on the two detection areas is equal when the focus error is zero. 10. The focus error detecting device according to claim 9, wherein the other is arranged rearward.
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