JPH02166629A - 焦点誤差検出装置 - 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〕 本発明は、コンパクトディスク、ビデオディスク、等か
らの記録信号の再生、光ディスク、光磁気ディスク等へ
の情報信号の記録、再生、消去に用いられる光ヘッドの
焦点誤差検出装置に関する。 〔従来の技術〕 コンパクトディスク、ビデオディスク等からの記録信号
の再生、光ディスク、光磁気ディスク等への情報信号の
記録、再生、消去に用いられる光ヘッドは、光記録シス
テムの中で最も重要かつ基本的な部分である。光ヘッド
には、長寿命、高信頼という特性とともに、光デイスク
ドライブの小型化、高転送レート化、高アクセス速度化
のために、小型で軽量であることがｌＳ！！まれでおり
、この要求を満足するために、焦点誤差検出用光学系に
用いられてきた従来のバルク形の光学部品を、ホログラ
ムや単純格子などのＷｌ膜状の格子光学素子で置き換え
る試みが進められている。 第２図は従来提案されてきた反射形ホログラム光学素子
を用いた光ヘッドの焦点誤差検出用の光学系を示す斜視
図である。光源である半導体レーザ１を出射した光は反
射形ホログラム光学素子２で正反射されて収束レンズ３
に導かれ、光記録媒体である光デイスク４上に集光する
。光ディスク４からの反射光は収束レンズ３の作用によ
り収束波となって反射形ホログラム光学素子２に再入射
する。反射形ホログラム光学素子２には入射収束波を半
導体レーザ近傍に配置された光検出器５に導く作用を持
つ表面レリーフが形成されているなめ、光ディスク４か
らの反射光を光検出器５で検出することができ、焦点誤
差検出動作を実現している。 第３図は反射型ホログラム光学素子２と光検出器５の関
係を模式的に示したものである。図において、反射型ホ
ログラム光学素子２は、半導体レーザ１から見た場合を
、光検出器５は受光面側からみた場合、すなわち反射型
ポロダラム光学素子２側から見た場合を示している。反
射型ホログラム素子２の上部に入射した光（上部入射光
）６は光検出器５の第２の分割線７の左側の第１の分割
線８上に収束し、反射型ホログラム光学素子２の下部に
入射した光（下部入射光）９は光検出器５の第２の分割
線７の右側の第１の分割線８上に収束する。 第４図は光ディスク４の焦点ずれが生じた場合の光検出
器上でのスポット形状を模式的に示したもので、第４図
（ｂ）が焦点が合った状態である。光ディスク４が収束
レンズ３に近づく方向にずれた場合（第４図（ａ＞）、
光スポットは、光検出器５の第１セグメント１０と第４
セグメント］３に入射する。反対に、収束レンズ３から
遠ざかる方向にずれた場合（第４図（Ｃ））は、光検出
器５の第２セグメント１１と第３セグメント１２にのみ
入射する。従って、焦点誤差信号Ｓｒｅは、各セグメン
トの出力をＶｎ（ｎ・１〜４：セグメント番号）とした
とき ５ｒｅ＝（Ｖ＋　　Ｖ２　）　＋　（Ｖ４　　Ｖ３　）
で与えられる。この焦点誤差検出装置では、おもに第１
の分割線８の上下方向での光強度の差から焦点誤差を検
出するために、光検出器と光スポットの第１の分割線８
に沿う方向の相対的な位置ずれは、どちらかの光スポッ
トが第２の分割線７を越えない限りは焦点誤差検出動作
になんら影響を与えない。 〔発明が解決しようとする課題〕 ホログラムのような格子光学素子を用いた場合に最も大
きな問題となるのは光源である半導体レーザの発振波長
変動である。発振波長が変動すると、それにより格子光
学素子の回折角が変動する。このため従来の技術では、
第２図において、光検出器の第１の分割線８と半導体レ
ーザ１の発光点１８と反射型ホログラム光学素子２の分
割線２１が同一平面内にあるよう配置して、つまり、第
２図に示すＡ、Ａ’が同一平面内になるよう配置して、
回折角変動の焦点誤差検出動作への影響金除去しようと
していた。しかしながら、従来の技術による解決法によ
り焦点移動の影響を完全に除去できるのは、ホログラム
光学素子への入射光線と反射光線及び回折光線がすべて
同一平面内にあるときのみであり、この条件からはずれ
る場合には収束点は光検出器５の第１の分割線８とある
角度を持った方向に移動し、結果として焦点誤差信号強
度の劣化や、焦点誤差信号オフセットの発生等の問題が
生じていた。さらに、焦点ずれが生じた場合の光検出器
上でのスポット形状変化に関しては、第４図に示したよ
うに、光ディスク４が接近する方向へのｆｉ（％点ずれ
と、光ディスクが遠ざかる方向への焦点ずれに対して、
分割線に対して対称な形状変化となるのは、ホログラム
光学素子への入射光線と反射光線及び回折光線がすべて
同一平面内にあるときのみであり、それ以外では対称な
形状変化とならない。第５図はその一例を示している。 第５図（ａ）は光ディスク４が収束レンズ３に近づく方
向にずれた場合であり、第５図（ｃ）は収束レンズ３か
ら遠ざかる方向にずれた場合、第５図（ｂ）は焦点が合
った場合を表わしている。このような形状変化の非対称
性は、焦点誤差信号強度の劣化を招いていた。 本発明は、」１記問題点を解決した温度安定性に１憂れ
た焦点誤差検出装置を供給することにある。 〔課題を解決するための手段〕 上記問題点を解決するなめに、本発明が提供する手段は
、光源と、光源を出射した光を光記録媒体上に集光させ
る結像光学系と、第１の分割線と該第１の分割線に略直
交する第２の分割線により少なくとも４個のセグメント
に分けられた光検出器と、前記光記録媒体で反射し、前
記結像光学系を経てきた反射光を前記光検出器に導くた
めの反射型格子光学素子とを少なくとも有し、前記反射
型格子光学素子は、前記光源の出射光の光軸と交差する
反射型格子光学素子分割直線により第１の領域と第２の
領域に分けられ、前記反射型格子光学素子の第１の領域
への入射光を回折光として前配光検出器の前記第１の分
割線上の点（第１の収束点）に収束させ、前記反射型格
子光学素子の第２の領域への入射光を回折光として前記
光検出器の前記第２の分割線上の点（第２の収束点）に
それぞれ収束させる作用を有し、前記光軸と前記反射型
格子光学素子分割直線との交点、前記第１゜第２の収束
点及び前記光源の発光点が同一平面上にあるように前記
光源、前記反射型格子光学素子、前記光検出器を配置し
、さらに、前記反射型格子光学素子の反射面をＸ−Ｙ平
面、前記交点を原点、原点を通りＸ−Ｙ平面に垂直な軸
をＺ軸にとった直交座標系を定めて、前記第１の収束点
の座標を（ｘ２ｆ、ｙ２ｆ、ｚ　１ｒｒ　３’　１ｔ、
　ｚ　１ｒ）　、前記第２の収束点の座標を（ｘ２ｆ、
ｙ２ｆ、ｚｚｒ、　ｙ２ｔ、　Ｚｚｒ）　、前記光源の
発光点の座標を（ｘ２ｆ、ｙ２ｆ、ｚｇ　、’Ｊｇ　、
’／ｚ　）　、前記光源の常温での発振波長をλ１、前
記第１の収束点と前記第２の収束点を結ぶ線分の中点の
座標を（ｘ２ｆ、ｙ２ｆ、ｚｔ　。 Ｙｒ＋Ｚｒ＞、とし、 ｄｒ　　”　　Ｘｒ　　十Ｖｔ　　＋Ｚｔｄｚ　　＝　
　ｘ、　　＋ｙ、　　＋ｚ。 としたとき、前記第１の分割線は、前記中点（ｘ２ｆ、
ｙ２ｆ、ｚｆ　＋　Ｖｆ　＋　Ｚｆ　）を通り、かつそ
の方向余弦（Ｂ、　　Ｂ、、Ｂ、）が略（λｓＺｒ　　
）　］　／ＢＢ ｄ。 ｄ「 ＋ｙｒ＜　　　　ｙｚ−ｙｒ’）＞Ｚｚｒ）”Ｉ”２で
表わされる直線となり、前記反射型格子光学素子分割直
線は、結像光学系の倍率をｍｙ、焦点誤差検出のダイナ
ミックレンジを±αｄとし、ｍ　＝２−ｍｙ・ａｄ２ ｘｒ＝　（ｘ２ｆ、ｙ２ｆ、ｚｘｒ＋ｘ２ｒ）／２Ｖｔ
＝　（ｙｔｒ＋Ｙ２ｒ）／２ Ｚｒ＝　　（ｚｔｒ＋Ｚ２ｒ）／２ ＣＩ　　＝ＸｆＺｒＺｚ　　ＸｇＺｆ　　　　Ｘｍ’Ｊ
ｒ２β　＝’／ｌＺｒＺｇ　　ＶｚＺｒ”　　　Ｘｔ２
／ｚ７　　＝　　（ｘ２ｆ、ｙ２ｆ、ｚｆ２＜ＶｒＶｚ
−ＺｒＺｔ＞＋Ｖｒ２（ｘｒｘｚ−ｚｔｚ、’）＋Ｚｔ
２＋ｚ（２（ｘｔｘＨ−ｙｒｙｔ）　　）　／ｚｒ１＋
ｎ　　＝　　（ｘ、（ｄ、＋ｍ）−ｘｈｄ、）／ＤＢ１
ｍｌｎ　　＝　　（５’ｇ（ｄｇ＋ＩＩｌ）−ｙｈｄｇ
　　）　／ＤＢｔＤＢ１　＝　　［ｄｒ２（ｄｇ＋ｍ）
２−２ｄｇ（ｄ、＋ｍ）（ｘ＊ｘｈ＋ｙｇｙｈ）＋（ｘ
２ｆ、ｙ２ｆ、ｚｈ　２Ｌ５’ｈ　２）ｄｒ”　　コ　
１／２１ｏｕｔ”　　ｌ１ｎ−（（ｘｇ−ｘｈ）／ＤＢ
２−（ｘｒ−ｘｈ）／ＤＢｓ　　）ｆｆ１ｏｕｔ’ｌｎ
−（（５’ｇ−ｙｈ）／ＤＢｚ−（Ｖｒ−ｙｈ）／ＤＢ
３　　）ｎｏｕｔ”　　　　−。ｕｔ−Ｉｌ１２゜ｕｔ
しｔｓ　　＝　　＜　ｘｈ（ｚｒｙｇ−’Ｊｔｚｇ＞＋
ｙｂ（ｘｒｚｚ−ＸｇＺｆ＞　　）　　／（ｌｏｕｔ（
ｙｒＺｇ−Ｚｒ３’ｇＤ　Ｉ’ｉｏｕｔ（ｘ２ｆ、ｙ２
ｆ、ｚｇＺｒ−ＸｒＺｇ）＋　　　ｎｏｕｔ（ｘ２ｆ、
ｙ２ｆ、ｚｒ＋Ｖｇ−Ｘｇｙｒ）　　　　’ｔｘ、　＝
　１゜、・ｔｐ＋ｘｈｙｐ　　＝　　ｆｆ１ｏｕｔ’ｌ
−ｐ＋３／ｈＺｐ　　；　ｎｏｕｔ’Ｅｇ＋ としたとき、 Ｘｐ−Ｘｒ：３’ｐ−ｙｒ：ｚｐ−ｘｒｚｚ：β：γな
る関係を略満足する反射型格子光学素子上の点（ｘ２ｆ
、ｙ２ｆ、ｚｈ、　ｙｈ、０）と、座標原点を結ぶ直線
となることを特徴とする構成になっている。 〔作用〕 以下、本発明の作用を図面と数式を用いて詳しく説明す
る。第６図は、計算上の反射型ホログラム光学素子２７
の位置、半導体レーザの発光点１４、光検出器上の光ビ
ームの収束点１５を示すための図である。反射型ホログ
ラム光学素子２７はＸ−Ｙ平面にあり、このＸ−Ｙ平面
に垂直な軸を２軸とした直交座標系を考え、半導体レー
ザの発光点１４を（ｘｇ、ｙ、、２．）、光検出器上の
光ビームの収束点の位Ｍ１５を（ｘ２ｆ、ｙ２ｆ、ｚｒ
、　ｙｒ、Ｚｒ）とする。 ここで、 ｄｔ　　＝Ｘｒ　　＋Ｖｔ　　＋Ｚｒ　　　　（１）ｄ
ｔ　　＝　　Ｘｇ　　＋！ｔ　　＋ｚ、　　　　（２）
とする。ホログラム光学素子の記録される干渉縞はこれ
ら２点からの発散球面波によるものであり、その位相伝
達関数は次式で与えられる。 ここで、λ！は、反射型ホログラム光学素子の設計波長
であり、通常、半導体レーザの常温での発振波長に対応
する。このような位相伝達関数を持つ反射型ホログラム
光学素子に方向余弦（１１ｆｉ、ｍｉｎ　、　ｎｌゎ）
を持つ光線が入射するとする。ここでは、反射型のホロ
グラム光学素子を考えているので、入射光線の方向余弦
は反射型ホログラム光学素子の表面で正反射した光線の
方向余弦を考えればよい。いま、半導体レーザを出射し
た光は光デイスク上に正しく集光しているとすると、光
ディスクからの戻り光は、半導体レーザの発光点１４を
収束点に持つような波面となって反射型ポログラム光学
素子２７に入射する。従って反射型ホログラム光学素子
２７への入射光線の方向余弦は、原点を通過する光線に
ついて １＋ｎ　＝Ｘｇ／ｄｇ　　　　　　　　　　（４）ｆｆ
ｌｌｎ　＝ｙｇ／ｄｇ　　　　　　　　　　（５）ｎｌ
ｎ　＝Ｚｓ／Ｚｇ　　　　　　　　　　（６）となる。 １９８１年発行のアプライド　オプティックス（Ａｐｐ
ｌｉｅｄ　０ｐｔｉｃｓ）誌、第２０巻、第２０８１ペ
ージより掲載のエイチ、ダブリュ、ホロウェイ（］１．
Ｗ、Ｈｏｌ　ｌｏｗａｙ）らの文献によると、ホログラ
ム光学素子の作用を受けた出射光線の方向余弦（１゜０
、ｍｏｕｔｓ　ｎｏｕｔ）は次式で与えられる。 ｎｏｕｔ　　＝　　　１−　　　］　　ｏｕｔ＋ｍ２゜
ｕｔ　　（９）ここで、λ２は、動作時のレーザの発振
波長である。従って、方向余弦（ＩＩ、、、ｍｉｎ　、
　ｒｌｌｎ）で原点に入射した光線が反射型ホログラム
光学素子の作用を受けて出射すると、その出射光線を表
わす方程式は、 ｘ　　　　　　　ｙ　　　　　　　ｚ −＝　　−＝　　−（１０） Ｉ　ｏｕｔ　　　　１ｌｌｏｕｔ　　　　ｎｏｕｔここ
で、光検出器の受光面を、点（ｘｒ、　Ｙｒ、　Ｚｒ）
を含み、原点と点く×１、ｙｌ、Ｚｒ）を結ぶ直線と直
交する平面に取ると、その方程式は、 ｘｒ（ｘ−ｘｒ）＋ｙｒ（ｙ−ｙｒ）＋ｚｒ（ｚ−ｚｒ
）＝０　　　　　　（１１）となる。従って、ホログラ
ム光学素子の回折の作用を受けた光線の光検出器上での
位と、すなわち、光スポットの位置（ｘｐｄ、ｙｐｄ、
ｚｐｄ）は（１０）、（１１）式より、 ×、・１゜、・ｄｒ２／Ａ（λ２）　　　　　　　（１
２）ｙｐｄ：ｍｏｕｔ’ｄｒ”／Ａ　　　　　　　　（
１３）Ｚｐｄ　：　ｎｏｕｔ・ｄｒ２／Ａ　　　　　　
　　（１４）Ａ　”　Ｘｒｌｏｕｔ＋Ｖｒ’ｍｏｕｔ＋
Ｚｒ・ｎｏｕｔ　　　（１５）となる。（１２）〜（１
４）式を用いて、λ２＝λ１での＾２に関する微係数か
らホログラム光学素子の設計波長付近でのビームスポッ
トの移動の方向余弦を求めることができる。 ＡＩλ２．λ１＝ｄｒ　　　　　　　　　　　（１６）
であるから、 ｒ ＋ｙｒ（ｙｇ−ｙｒ））／　　（λ１ｚ、）となり、反
射型ホログラム光学素子により回折された光ビームの光
検出器受光面上での移動の方向余弦（Ｂｌ　、８つ、Ｂ
、ｌ）は、 （λＩＺｒ　　Ｉ　　］　／ＢＢ （２３〉 ｄ。 ｆ ＋ｙｒ（ｙｇ−ｙｒ＞）ｈ、ｒ）２］”２ｄ□ となる。いま、光検出器受光面上の基準となる直線（基
準線）として、光検出器上の点（ｘｒ、ｙ７、ｚｒ）と
半導体レーザの発光点　（ｘ２ｆ、ｙ２ｆ、ｚｇ、　５
’Ｊ１．　ＺＪＩ）及び原点の３点を含む平面と光検出
器受光面との交線を考える。上記３点を含む平面は、ｘ
＜ｙｒＺ、−ｙ、Ｚｒ＞−ｙ＜ＸｔＺ、−ｘ、ｚｒ＞＋
ｚＣＸｒ’／ｇ−Ｘｓ’／ｒ＞＝０で表されるから、求
める交線の方向ベクトル（α、β、γ）は α＝　Ｘ（ＺｙＺｇ−ＸｇＺｒ　　Ｘｇｙｔ　　　　　
　　　　　　（２６）β：　’／ｒＺｒＺｇ−ＶｇＺｒ
２−’／ｒ２ｙｇ　　　　　　　　　　（２７）７　”
　　（ｘ２ｆ、ｙ２ｆ、ｚｒ２＜ｙｒ’／ｇ−ＺｒＺｇ
＞＋Ｖｒ２（ｘ２ｆ、ｙ２ｆ、ｚｒＸｇ−’／ｒｙｇ）
＋ｚｒ２＜ｘｒｘｔ＋ｙｒｙｇ＞Ｖｚｒ　　　　　　　
　　　　（２８）となる。従ってこの基準線と光ビーム
の光検出器受光面上での移動の方向余弦（Ｂ、　、Ｂ、
、Ｂ、）とのなす角θはこれら２つのベクトルの内積を
求めることにより、となることがわかる。従って、（ｘ
２ｆ、ｙ２ｆ、ｚｒ　　’ＩｔＺｒ）を含み、方向ベク
トル（α、β、γ）と角度θをなす直線を光検出器面内
に新たに基準線として設けると、光スポットはλ１を中
心波長とする半導体レーザの波長変動にともないこの直
線上を移動することになる。すなわち、この直線を光検
出器の分割線とすることで、従来の技術において問題と
なった焦点誤差検出動作における問題点を解決すること
ができる。 ここで、本発明では光検出器上で２つの収束点を有する
ため、各々の収束点に対して（２９）式で与えられる角
度θが異なることがある。そこで、２つの収束点を結ぶ
線分上の点を適当にえらび、その点を通り、その点に対
して（２９）式から得られる角度θを持つ直線が光検出
器の分割線となるように、２つの収束点と光検出器を配
置すればよい。 もちろん２つの収束点が光検出器の分割線上に配置され
ている必要があり、また、このように配置することが可
能である。２つの収束点を結ぶ線分上の点は、例えば、
２つの収束点の中点を選べばよい。 さらに、従来の技術で問題となった焦点ずれが生じた場
合の光検出器上でのスポット形状変化の非対称性に関し
て、本発明では次のような方法で解決している。光ディ
スクの位置が光ビームの結像点・からずれている場合に
は、光ディスクからの戻り光はレーザの発光点１４に収
束する光ビームとはならず、光ディスクが収束レンズか
ら遠ざかる方向に位置ずれした時は、戻り光の収束位置
は光軸上をレーザの発光点から収束レンズに近付く方向
にずれる。逆に、光ディスクが収束レンズに近付く方向
に位置ずれすると戻り光の収束位置は光軸上をレーザの
発光点から収束レンズに遠ざかる方向にずれる。ここで
、戻り光の収束位置とレーザの発光点の距離をｍ、戻り
光の収束位置を（ｘ２ｆ、ｙ２ｆ、ｚＪＩ′、ｙｇ　　
、　Ｚｇ　　）　、ホログラム光学素子上の点を（ｘ２
ｆ、ｙ２ｆ、ｚｈ、　Ｖｈ、０）とすると、（ｘ２ｆ、
ｙ２ｆ、ｚｓ　　、ｙｇ’　、Ｚｇ′）と（ｘ２ｆ、ｙ
２ｆ、ｚｈ、　５’ｈ、０）を結ぶ直線の方向ベクトル
（Ｌ、　Ｊ　Ｎ）はＬ　”　Ｘｇ（ｄｇ＋ｍ）−Ｘｂ　
’ｄｇ　　　　　　（３０）Ｍ　”　Ｖｘ（ｄｇ＋ｍ＞
−ｙｈ−ｄ＆（３１）Ｎ　＝ｚｇ（ｄｇ＋ｍ）　　　　
　　　　　（３２）となるので、点（ｘ２ｆ、ｙ２ｆ、
ｚｈ　、　ｙｈ、０）に入射する光線の方向余弦（ドＩ
ｎ　、Ｉｎ’Ｉｎ、　ｎ’Ｉｎ）は、Ｉ’、ｎ＝　Ｌ／
Ｂ’　＝　　（ｘ、（ｄｇ＋ｍ）−ｘｈ−ｄｇ）　／Ｂ
’　（３３）ｍ″Ｉｎ　”　Ｍ／Ｂ’　＝　　（３’ｇ
（ｄｇ＋ｍ＞−ｙｈ’ｄｇ）　／Ｂ’　（３４）ｎ’ｌ
ａ　＝　Ｎ／Ｂ’　＝　　（ｚｇ（ｄ、＋ｍ）ｌ　／Ｂ
’　　　　（３５）Ｂ′＝

【Ｆ可耳Ｎ２　　　　　　　
　　　　　（３６）となる。ホログラム光学素子により
回折の効果を受けた光線の方向余弦は（ド。１、ｎ′。 ０、ｎ′。、）上述の場合と同様に、 ｎ′ｏｕｔ”　　　−ビ　。。ｔ−ｍ’　２ｏｕｔ　　
　（３９）となる。ここで＾２・λ１とおく。点（ｘ２
ｆ、ｙ２ｆ、ｚｈ、Ｖｈ、０）をとおり、方向余弦（１
′。ｕｔ、　ｍ’。ａｔ　、ｎ′。、、）を持つ光線か
光検出器の受光面と交わる点を（ｘ２ｆ、ｙ２ｆ、ｚｐ
　、　ｙｐ、ｚｐ）とすれば、（１２）式を用いて Ｘｏ・ビｏｕｔ　−ｔｐ＋ｘｈ　　　　　　　（４０）
３／ｐ　　”　　ｍ’ｏｕｔ　　’し、＋Ｘｈ　　　　
　　　　　　　　（４１）Ｚ　１１　　・　ｎ′。、　
・し、　　　　　　　　　　　　　　　　（４２）Ｌｐ
　ｌｘｈ（ｚｒｙｇ−ｙｒｚｇ）＋ｙｈ（ｘｒｚｇ−ｘ
ｇｚｒ）ｌ／１１′ｏｕｔ（ｙｒＺｇ−Ｚｒｙ＋）＋ｍ
ｏｕｔ（ｘ２ｆ、ｙ２ｆ、ｚｇＺｒ−ＸｒＺｇ）＋ｎｏ
ｕｔ（ｘ２ｆ、ｙ２ｆ、ｚｒｙｇ−×ｇｙｒ）１となる
。ここで、 Ｘｐ−Ｘｒ：ｙｐ−ｙｒ：Ｚｐ−Ｚｒ：α：β：ｒ　　
　　（４４）を満足させるようなホログラム光学素子上
の点（ｘ２ｆ、ｙ２ｆ、ｚ１％　、ｙｈ’　、　０）が
存在する。 従って、この点くｘ、、′、ｙｈ’　−０）と原点を結
ぶ直線を反射型ホログム光学素子の分割線とすればよい
。 ここで式（３０）〜〈４１）かられかるように、点（ｘ
’ｈ　、ｙ’ｈ　、　０）はｍの関数であるので、特定
のｍについてのみ式（４４）を満足することになる。ホ
ログラム光学素子の分割線を決定するためには、所望の
焦点誤差検出のダイナミックレンジからｍ値を決定すれ
ばよい。結像光学系の倍率をｍｌ、焦点誤差検出のダイ
ナミックレンジを±αｄとすれば、ｍ値はおよそ、 ｍ　＝　２ＸｍｒＸａａ２（４５） で与えられる。 〔実施例〕 以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明
する。第１図は本発明の詳細な説明するための斜視図で
ある。半導体レーザ１、ホログラム光学素子２７、収束
レンズ３、光検出器２２を用いる点は第２図の従来例と
同じであるが、各々の相対的位置が従来と異る。なお、
説明では、これまで用いてきた座標系く反射型ホログラ
ム光学素子はＸ−Ｙ平面にあり、中心が座標原点）を用
いる。 本実施例では入射光線と正反射光線のなす角を９０度と
し、実装上の観点から光検出器２２上の第】収束点（ｘ
２ｆ、ｙ２ｆ、ｚｘ、’Ｊｒ１．Ｚｒ＋）１６と第２の
収束点（ｘ２ｆ、ｙ２ｆ、ｚｒ２．　、ｙｒ２．　Ｚｒ
２）　１７を結ぶ線分の中点（ｘ２ｆ、ｙ２ｆ、ｚｒ　
、　’ＩＣ、Ｚｒ　＞、半導体レーザ１の発光点くＸ８
．シｇ、ｚｇ）１ｓ、および反射型ホログラム光学素子
２７の中心（座標原点１９）が同−平面（以下、基準平
面２０と呼ぶ）上にくるように配置している。ここで、
とする３反射型ホログラム光学素子２７のフォーカルパ
ワを極力取り除いて、波長変動による縦方向の収差の発
生を抑えるために、ｄｌｒ＝ｄ２ｆ＝ｄ＊としている。 第７図は光検出器２２の各セグメントと、反射型ホログ
ラム光学素子２７の２つの領域の相互関係を示すための
図である。図において、反射型ホログラム光学素子２７
は、半導体レーザ１から見た場合を、光検出器２２は受
光面側からみた場合、すなわち反射型ホログラム光学素
子２７側から見た場合を示している。光検出器２２は第
１の分割線２３と第２の分割線２４により４分割されて
いる。第１分割線２３は第１収束点１６と第２収束点１
７を通り、第１収束点と第２収束点を結ぶ線分の中点に
対して（２９）式で与えられる角度θ′を基準平面２０
と光検出器２２の受光面の光線に対してなしている。こ
のような配置では、半導体レーザ１の発振波長＾１から
ずれたばあいでも第１の収束点１６にあった光スポット
および第２の収束点１７にあった光スポットは、それぞ
れの収束点に対して（２９）式から得られる角度θとは
わずかに異なるために、厳密には光検出器の第１の分割
線２３に沿って、つまりθ′の角度では動かないが、そ
のずれ量は極わずかなものであり、焦点誤差検出動作に
はほとんど影響を及ぼさない。さらに、焦点誤差検出動
作を保証する光源の発振波長温度範囲がλｌに対して、
波長側への保証範囲と短波側への保証範囲が異なる場合
には、全範囲に対して光検出器分割線からのずれが最も
少なくなるようθ′を微調する必要がある。調整後の値
θ″とθ′との差は極わずかなものである。 反射型ホログラム光学素子２７の領域分割線２８は上述
の（４４）式で与えられる条件をほぼ満足するように設
定した０本実施例では、倍率５．５倍の収束レンズ３を
用い、焦点誤差検出のダイナミックレンジα６を±７μ
ｍとして設計したのでｍ値は ｍ＝２×７μｍＸ５．５”　＝４２３．５μｍとなる。 この式から与えられるｍ値と第１の収束点１６の位置、
及び第２の収束点１７の位置から、それぞれの位置に対
して（４４）式を満足する反射型ホログラム光学素子分
割線２８の方程式が求められる０通常の場合、第１の収
束点と第２の収束点間の距離は反射型ホログラム光学素
子とそれぞれの収束点間の距離に比べて十分小さい。し
たがって、求められた２つの直線はほとんど等しいもの
となる。そこで、第１の収束点と第２の収束点の中点に
対して（４４）式を満足する直線を反射型ホログラム光
学素子の分割線２８として用いた。この場合、分割線に
対して常に非対称な形状変化となるが、その量はごくわ
ずかなものであり、焦点誤差検出動作にはなんら影響を
与えない。 第８図は焦点ずれが生じた際の光検出器２２上での光ス
ポツト形状を模式的に示したもので、焦点が合った状態
は第８図（ｂ）である。光ディスク４が収束レンズ３に
近づく方向に位置ずれした場合（第８図（ａ））、光ス
ポットは光検出器２２の第１セグメント３１と第４セグ
メント３４にのみ入射する０反対に光ディスク４が収束
レンズ３から遠ざかる方向に位置ずれした場合（第８図
（ｃ））、光スポットは光検出器２２の第２セグメント
３２と第３セグメント３３にのみ入射する。従って各セ
グメントの出力をＶ　１　、Ｖ　２、Ｖ３、Ｖ４とする
と、焦点誤差信号Ｓｆ、は、５ｒ−＝　　（ＶＩ　　　
Ｖ２　　）＋　　（Ｖ４　　　Ｖ３　＞で与えられる。 〔発明の効果〕 本発明によれば、光源の波長変動に対して非常に安定な
誤差検出特性を有する焦点誤差検出装置を提供できる。 また、本発明で用いる反射型格子光学素子は、半導体デ
バイスを作製する製造プロセスと類似の製造プロセスを
用いることにより、安定に、大量にかつ安価に作成でき
るので、非常に低価格な焦点誤差検出装置を提供するこ
とが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するための斜視図、第２図
は従来の装置の斜視図、第３図、第４図、第５図は従来
の技術を説明するための図、第６図は本発明の詳細な説
明するための図、第７図、第８図は本発明の詳細な説明
するための図である。 １・・・半導体レーザ、２・・・反射型ホログラム、３
・・・収束レンズ、４・・・光ディスク、５・・・光検
出器、６・・・上部入射光、７・・・第２分割線、８・
・・第１分割線、９・・・下部入射光、１０・・・第１
セグメント、１１・・・第２セグメント、１２・・・第
３セグメント、１３・・・第４セグメント、１４．１８
・・・発光点、１５・・・収束点、１６・・・第１の収
束点、１７・・・第２の収束点、１９・・・座標原点、
２０・・・基準平面、２１・・・反射型ホログラム光学
素子分割線、２２・・・光検出器、２３・・・第１の分
割線、２４・・・第２の分割線、２７・・・反射型ホロ
グラム光学素子、２８・・・反射型ホログラム光学分割
線、３１・・・第１セグメント、３２・・・第２セグメ
ント、３３・・・第３セグメント、３４・・・第４セグ
メント。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　光源と、光源を出射した光を光記録媒体上に集光させ
   る結像光学系と、第１の分割線と該第１の分割線に略直
   交する第２の分割線により少なくとも４個のセグメント
   に分けられた光検出器と、前記光記録媒体で反射し、前
   記結像光学系を経てきた反射光を前記光検出器に導くた
   めの反射型格子光学素子とを少なくとも有し、前記反射
   型格子光学素子は、前記光源の出射光の光軸と交差する
   反射型格子光学素子分割直線により第１の領域と第２の
   領域に分けられ、前記反射型格子光学素子の第１の領域
   への入射光を回折光として前記光検出器の前記第１の分
   割線上の点（第１の収束点）に収束させ、前記反射型格
   子光学素子の第２の領域への入射光を回折光として前記
   光検出器の前記第２の分割線上の点（第２の収束点）に
   それぞれ収束させる作用を有し、前記光軸と前記反射型
   格子光学素子分割直線との交点、前記第１、第２の収束
   点及び前記光源の発光点が同一平面上にあるように前記
   光源、前記反射型格子光学素子、前記光検出器を配置し
   、さらに、前記反射型格子光学素子の反射面をＸ−Ｙ平
   面、前記交点を原点、原点を通りＸ−Ｙ平面に垂直な軸
   をＺ軸にとった直交座標系を定めて、前記第１の収束点
   の座標を（ｘ＿１＿ｆ、ｙ＿１＿ｆ、ｚ＿１＿ｆ）、前
   記第２の収束点の座標を（ｘ＿２＿ｆ、ｙ＿２＿ｆ、ｚ
   ＿２＿ｆ）、前記光源の発光点の座標を（ｘ＿ｇ、ｙ＿
   ｇ、ｙ＿ｇ）、前記光源の常温での発振波長をλ＿１、
   前記第１の収束点と第２の収束点を結ぶ線分の中点の座
   標を（ｘ＿ｆ、ｙ＿ｆ、ｚ＿ｆ）、とし、 ▲数式、化学式、表等があります▼ としたとき、前記第１の分割線は、前記中点（ｘ＿ｆ、
   ｙ＿ｆ、ｚ＿ｆ）を通り、かつその方向余弦（Ｂ＿ｌ、
   Ｂ＿ｍ、Ｂ＿ｎ）が略 ▲数式、化学式、表等があります▼ で表わされる直線となり、前記反射型格子光学素子分割
   直線は、結像光学系の倍率をｍ＿ｆ、焦点誤差検出のダ
   イナミックレンジを±α＿ｄとし、 ▲数式、化学式、表等があります▼ としたとき、 ▲数式、化学式、表等があります▼ なる関係を略満足する反射型格子光学素子上の点（ｘ＿
   ｈ、ｙ＿ｈ、０）と、座標原点を結ぶ直線となることを
   特徴とする焦点誤差検出装置。