JPH02276027A - 光ヘッド及びこれを用いた焦点誤差検出装置 - 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】 ［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
報を再生する光デイ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ため
の焦点誤差検出装置に関する。

（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イスク装置にお
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、光デイスク
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。

光デイ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・フジ法が知られて
いる。

第１図にダブルナイフェツ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、ビムスブリッタ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１０５ａ、１０５ｂ。

１０６ａ、１０６ｂに集光される。

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
ェツ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
。

（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
スポットが光デイ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１０５，１０６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１０５゜１０６の先非検出領域
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十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十Ｂ十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。

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。

上述したように、従来のダブルナイフェツジ法による焦
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。

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広い
焦点誤差検出装置を提供することにある。

この発明によれば、 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
する対物レンズの前記記録面に対する焦点誤差を検出す
る焦点誤差検出装置において、記録面から反射された光
ビームを第１方向内で集束し、この第１方向に直交する
第２方向に沿って光ビームに対して方向性の収差を与え
、第２方向に沿った分割基準線を基準として光ビームを
第一及び第２の光ビームに分割する光学手段と、この光
学手段からの第１の光ビームを検出する第１の検出領域
を有し、第１の検出領域が前記分割基準線に沿って延出
された光非検出領域で２つの検出領域部分に区分され、
第１の検出領域の検出領域部分から第１及び第２の検出
信号を発生する検出手段と、及び 第１及び第２の検出信号を処理して対物レンズの焦点誤
差に対応する焦点誤差信号を発生する処理手段と、 を具備する焦点誤差検出装置が提供される。

また、この発明によれば、 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
する対物レンズの前記記録面に対する焦点誤差を検出す
る焦点誤差検出装置において、記録面から向けられた光
ビームを第１方向内で集束する集束手段と、 この第１方向に直交する第２方向に沿った分割基準線を
基準として光ビームを第一及び第２の光ビームに分割し
、第２方向に沿って光ビームに対して方向性の収差を与
える分割収差付与手段と、前記集束手段及び分割収差付
与手段を通過した第１の光ビーム及び第２の光ビームを
検出し、第１及び第２の光ビームに対応する第１及び第
２の検出領域を有し、第１及び第２の検出領域が前記分
割基準線に沿って延出された光非検出領域で２つの検出
領域部分に区分され、第１及び第２の検出領域の検出領
域部分から第１、第２、第３及び第４の検出信号を発生
する検出手段と、及び第１、第２、第３及び第４の検出
信号を処理して対物レンズの焦点誤差に対応する焦点誤
差信号を発生する処理手段と、 を具備する焦点誤差検出装置が提供される。

更に、この発明によれば、 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
する対物レンズの前記記録面に対する焦点誤差を検出す
る焦点誤差検出装置において、記録面から反射された光
ビームを第１方向内で集束し、この第１の方向に直交す
る第２の方向に沿って光ビームに方向性の収差を与える
集束収差付与手段と、 この第１方向に直交する第２方向に沿った分割基準線を
基準として光ビームを第一及び第２の光ビームに分割す
る分割手段と、 前記分割手段からの第１の光ビーム及び第２の光ビーム
を検出し、第１及び第２の光ビームに対応する第１及び
第２の検出領域を有し、第１及び第２の検出領域が前記
分割基準線に沿って延出された光非検出領域で２つの検
出領域部分に区分され、第１及び第２の検出領域の検出
領域部分から第１、第２、第３及び第４の検出信号を発
生する検出手段と、及び 第１、第２、第３及び第４の検出信号を処理して対物レ
ンズの焦点誤差に対応する焦点誤差信号を発生する処理
手段と、 を具備する焦点誤差検出装置が提供される。

また、更に、この発明によれば、 光ビームを発生する光源と、 光軸を有し、その光軸に沿って移動可能に支持され、光
源から発生された光ビームを前記光メモリの記録面に集
束する対物レンズであって、対物レンズが合焦状態に維
持されている際に、対物レンズからの集束性光ビームに
よって最小ビームスポットを前記情報記録媒体上に形成
し、対物レンズが非合焦に維持されて焦点誤差が対物レ
ンズに与えられた際に、対物レンズからの集束性光ビー
ムによって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、 前記情報記録媒体から向けられた光ビームを第１方向内
で集束し、この第１方向に直交する第２方向に沿って光
ビームに対して方向性を有する収差を与え、第２方向に
沿った分割基準線を基準として光ビームを第一及び第２
の光ビームに分割する光学手段と、 第１の光ビーム及び第２の光ビームを検出し、第１及び
第２の光ビームに対応する第１及び第２の検出領域を有
し、第１及び第２の検出領域が前記分割基準線に沿って
延出された光非検出領域で２つの検出領域部分に区分さ
れ、第１及び第２の検出領域の検出領域部分から第１、
第２、第３及び第４の検出信号を発生する検出手段と、
第１、第２、第３及び第４の検出信号を処理して対物レ
ンズの焦点誤差に対応する焦点誤差信号を発生する処理
手段と、及び 焦点誤差信号に応じて対物レンズを光軸に沿って変位さ
せ、対物レンズの焦点誤差を補正して対物レンズを合焦
状態に維持する対物レンズ駆動手段と、 とを具備する光学的情報記録媒体から光学的に情報を再
生する装置が提供される。

（作用） この発明の焦点誤差検出装置においては、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。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

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。

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先
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、光デイスク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。

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、一方向内
においてのみ集光される。

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
向と直交する方向に延びる分割線で接する第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、互い
に逆方向に向けられている。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９．１ｏ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れる。

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、ｌｌ
ｂ、及び検出領域１２ａ。

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。

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がら構成され、第１の光検出
器１１の二つの検出領域１１ａ、ｌｌｂ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＋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。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。

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１
１．１２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。

１１ｂ、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ェツジ法
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。

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６
１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６
１の断面内においてＸ方向に延びる微笑帯状領域を通過
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（２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。

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。

また、第１及び第２の光検出器１１．１２が夫々合焦時
における光ビームの基準集束点、即ち、検出領域１１ａ
、ｌｌｂ、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１
１．１２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１１．１２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。

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十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十Ｃ＋
Ｄも十分に大きくすることができる。

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、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。

シリンドリカルリンズ２２の平坦面側には、屈折率分布
型光学素子２３が設けられている。

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２３ａ
２３ｂ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２
２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。

２３ｂ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２
３ａ、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。

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９，１
０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。

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
。

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。

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を偏向する偏向手段
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５１
ａ、５１ｂと、光ビームを二分割する領域５１ｃ、５１
ｄとからなっている。この光学系においても光検出器５
２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。

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。

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に入射されて光軸に対して傾けられた円柱レンズ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。

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
ｌｌａ、ｌｌｂ、１２ａ、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
示されるような像か形成される。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。

［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、ビット列を含むトラック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１
０９の稜線が定められている。従って、光検器１１．１
２上に形成される２つの機内のいずれか或は、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十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・ソキング信
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。

この第１７図に示される光学系においては、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
割手段はナイフェツジによっても良い。これらの任意の
組み合わせ、または一体止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。

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。’３
Ｂ２３Ａ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、この光学索子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。

第２３Ｂ図に示される光学系においては、光学素子１１
９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。

第２４図に示される光学系では、円錐レンズ１１０及び
ナイフェツジ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、ナイフェツジ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、このナイフェツジ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、ナイフエンジュ２０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、先ビームを一方向内で集束し、しがもこの光ビー
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。

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品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１
１５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１１
０からの光ビームを分割するダブルウェッジプリズム１
１５が用いられている。

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８．１１０．１
１８．１１９及び又は、光ビームを分割する光学素子１
０９．１２０．１１７．１１５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。

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。

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。

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、二組の二分割横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３２ａｓ　３
２ｂｓ　３２ｃ。

３２ｄ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・ソキング誤差信号及び情報再生信号に変換され
る。

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。

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
１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　　
θ　ａ＝ｎｓｉｎ　　　θ　ｂ−ｎｓｉｎ（β−２α） ・　・　・　・　（２） である。

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　　＝＝ｎｓｊｎ（β−２α）と成る。　
　　　　　　　　　゛ 即ち、 ｔａｎβ　＝　　（ｓｉｎ　２ａ）　／　（ｃ　ｏ　ｓ
　　２ａ　−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。

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、素子コア 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。

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。ホログラフィック索子１
２８は、二つの部分１２８Ａ、１２８Ｂよりなり、この
二つの部分１２８Ａ、１２８Ｂ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。

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１
２ａ、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十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。

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３６（ｘ、ｙ）を φζｃ、り＝＝（Ａ　／、＞７０）Ｚ　ＧｐｌＸ￥（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ＣＩ）Ｑ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。

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。

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１２８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パツケージ化し
た光源１及び光検出器１１．１２を含む一体型索子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。

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
ィック索子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、ホログラフィック索子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、１．３６Ｂ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。

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１３
０Ａ、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１３０Ｂ
１，１３０Ｂ２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１３
６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。

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、光デイスク
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
。

［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。

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
設定できることにより、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。

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。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のダブルナイフェツ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２
Ｃ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図の焦点誤差検自装置にお
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
可能なダブルウェ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１
７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、祐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・争−光源、２φ・・コリメートレンズ、３壷・・ビ
ーム整形プリズム、４・・・ビームスプリッタ、５・・
・ミラー　６・Φ中尉物レンズ、７−・・光ディスク、
８．６２・・・シリンドリカルレンズ、９，１０．６Ｂ
・・・三角プリズム、１１．１２・・・光検出器、２１
・・・ウェッジプリズム、２３・・・屈折率分布型素子
、５１゜１３０・・・ホ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 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦＊椿旨 出射光ビーム 第３４図 乙

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）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前記記録面に対する焦点誤差を
   検出する焦点誤差検出装置において、記録面から反射さ
   れた光ビームを第１方向内で集束し、この第１方向に直
   交する第２方向に沿って光ビームに対して方向性の収差
   を与え、第２方向に沿った分割基準線を基準として光ビ
   ームを第一及び第２の光ビームに分割する光学手段と、
   この光学手段からの第１の光ビームを検出する第１の検
   出領域を有し、第１の検出領域が前記分割基準線に沿っ
   て延出された光非検出領域で２つの検出領域部分に区分
   され、第１の検出領域の検出領域部分から第１及び第２
   の検出信号を発生する検出手段と、及び 第１及び第２の検出信号を処理して対物レンズの焦点誤
   差に対応する焦点誤差信号を発生する処理手段と、 を具備する焦点誤差検出装置。
2. （２）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前記記録面に対する焦点誤差を
   検出する焦点誤差検出装置において、記録面から向けら
   れた光ビームを第１方向内で集束する集束手段と、 この第１方向に直交する第２方向に沿った分割基準線を
   基準として光ビームを第一及び第２の光ビームに分割し
   、第２方向に沿って光ビームに対して方向性の収差を与
   える分割収差付与手段と、前記集束手段及び分割収差付
   与手段を通過した第１の光ビーム及び第２の光ビームを
   検出し、第１及び第２の光ビームに対応する第１及び第
   ２の検出領域を有し、第１及び第２の検出領域が前記分
   割基準線に沿って延出された光非検出領域で２つの検出
   領域部分に区分され、第１及び第２の検出領域の検出領
   域部分から第１、第２、第３及び第４の検出信号を発生
   する検出手段と、及び第１、第２、第３及び第４の検出
   信号を処理して対物レンズの焦点誤差に対応する焦点誤
   差信号を発生する処理手段と、 を具備する焦点誤差検出装置。
3. （３）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前記記録面に対する焦点誤差を
   検出する焦点誤差検出装置において、記録面から反射さ
   れた光ビームを第１方向内で集束し、この第１の方向に
   直交する第２の方向に沿って光ビームに方向性の収差を
   与える集束収差付与手段と、 この第１方向に直交する第２方向に沿った分割基準線を
   基準として光ビームを第一及び第２の光ビームに分割す
   る分割手段と、 前記分割手段からの第１の光ビーム及び第２の光ビーム
   を検出し、第１及び第２の光ビームに対応する第１及び
   第２の検出領域を有し、第１及び第２の検出領域が前記
   分割基準線に沿って延出された光非検出領域で２つの検
   出領域部分に区分され、第１及び第２の検出領域の検出
   領域部分から第１、第２、第３及び第４の検出信号を発
   生する検出手段と、及び 第１、第２、第３及び第４の検出信号を処理して対物レ
   ンズの焦点誤差に対応する焦点誤差信号を発生する処理
   手段と、 を具備する焦点誤差検出装置。
4. （４）光ビームを発生する光源と、 光軸を有し、その光軸に沿って移動可能に支持され、光
   源から発生された光ビームを前記光メモリの記録面に集
   束する対物レンズであって、対物レンズが合焦状態に維
   持されている際に、対物レンズからの集束性光ビームに
   よって最小ビームスポットを前記情報記録媒体上に形成
   し、対物レンズが非合焦に維持されて焦点誤差が対物レ
   ンズに与えられた際に、対物レンズからの集束性光ビー
   ムによって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、 前記情報記録媒体から向けられた光ビームを第１方向内
   で集束し、この第１方向に直交する第２方向に沿って光
   ビームに対して方向性を有する収差を与え、第２方向に
   沿った分割基準線を基準として光ビームを第一及び第２
   の光ビームに分割する光学手段と、 第１の光ビーム及び第２の光ビームを検出し、第１及び
   第２の光ビームに対応する第１及び第２の検出領域を有
   し、第１及び第２の検出領域が前記分割基準線に沿って
   延出された光非検出領域で２つの検出領域部分に区分さ
   れ、第１及び第２の検出領域の検出領域部分から第１、
   第２、第３及び第４の検出信号を発生する検出手段と、 第１、第２、第３及び第４の検出信号を処理して対物レ
   ンズの焦点誤差に対応する焦点誤差信号を発生する処理
   手段と、及び 焦点誤差信号に応じて対物レンズを光軸に沿って変位さ
   せ、対物レンズの焦点誤差を補正して対物レンズを合焦
   状態に維持する対物レンズ駆動手段と、 を具備する光メモリから光学的に情報を再生する光学的
   情報再生装置。