JPH033122A - 焦点検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、光学ヘッドの焦点検出装置に係り、特に、
光情報記録媒体の信号再生装置における焦点検出装置に
関する。

（従来の技術） 光学的情報処理装置、例えば、光学的ファイリング装置
においては、光学的記録媒体即ち、光ディスクに情報を
記録し、これから情報を再生するために光学ヘッドが用
いられている。このような光学ヘッドでは、光源として
の半導体レーザ素子から発生された光ビームがその内部
の対物レンズによって光ディスクに集光され、光ディス
クから反射された光ビームが光検出器に導かれてこれが
検出されて再生信号に変換される。このような光ディス
クからの情報の再生及び記録においては、対物レンズが
合焦状態に維持されて光ビームのビームウェスト即ち、
最少ビームスポットが光デイスク上に形成されるととも
に対物レンズが合トラツク状態に維持されて光ディスク
に形成されているトラッキングガイドが光ビームで追跡
されて情報が光ディスクに正確に記録され、又再生され
る。

このような合焦状態及び合トラック状態を検出する方法
として従来から非点収差法及びナイフェツジ法が知られ
ている。

非点収差法では、光ディスクから反射された光ビームが
凸レンズ及びシリンドリカルレンズを介して光検出器上
に集光され、光検出器上に投影される光ビームのビーム
スポットの形状変化即ち、非点収差によって生じるビー
ム断面形状の変化を利用してその焦点が検出される。ナ
イフェツジ法においては、光ディスクから戻された光ビ
ームの一部が光路上に配置されたナイフェツジによって
取出されて焦点検出用光検出器に焦点検出光学系を介し
て投射されている。このナイフェツジ法においては、焦
点検出用光検出器上に形成される光ビームスポットが対
物の焦点状態に応じて変位されることから、対物レンズ
の焦点状態が検出される。

（発明が解決しようとする課８） 上述した非点収差法及びナイフェツジ法等多くの焦点検
出法では、非合焦状態においてフォーカス信号が反転即
ち、零クロスされることが知られている。検出信号が零
クロスされる対物レンズの非合焦位置をどの位置に定め
るかは、焦点検出系において重要であって、その制御の
安定性にも大きな影響がある。例えば、零クロス点即ち
、零クロス信号が発生される対物レンズの位置が光ディ
スクに十分に近い位置に定められる場合には、対物レン
ズが先ディスクに近付きすぎているにも拘らず、対物レ
ンズが光ディスクから遠ざかりすぎていると焦点検出系
が誤検知し、焦点検出系が対物レンズを光ディスクに近
付けるように作動し、そのため、対物レンズが光ディス
クに接触し、光ディスクを損傷する虞れがある。

上述のように光ビームスポットのパターン形状の変化を
検出する焦点検出装置では、零クロス点をどこに位置さ
せるかで焦点補正制御の安定性が大きく左右される。従
つて、この発明は、零クロス点を適切な位置に設定して
安定な焦点制御が可能な焦点検出装置を提供することを
目的とする。

〔発明の構成〕

（課届を解決する為の手段） この発明によれば、光ビームを発生する光源と、この光
源からの光ビームを情報記録媒体上に集光するための集
光手段と、この光、ビームが導かれる光学部材であって
、情報記録媒体と光検出器との間に位置し、２つの平面
により挟まれた屈折体を備え、２平面がそれぞれ光軸に
対し異なる傾き角を有する光路長変換手段と、この光路
長変更手段からの光ビームを検出する検出手段であって
、この検出手段上の光ビームによって生じるビームパタ
ーンの変化を検出する検出手段とを備えた焦点検出装置
が提供される。

また、この発明によれば、光ビームを発生する光源と、
光源からの光ビームを光デイスク上に集光する為の手段
と、光ディスクからの反射光を検出する検出器と、光デ
ィスクとこの光検出器との間に位置した、２平面に挾ま
れた屈折体の２平面がそれぞれ光学系の光軸に対し異な
る傾き角を持ち、その２平面のうち、光検出器に近い側
の平面が、遠い側の平面よりも傾き角が小さい焦点検出
装置が提供される。

（作用） この発明の焦点検出装置によれば、光路変換手段が光学
系の光軸に対し異なる傾き角を有する２平面を有するこ
とから、情報記録媒体から集束手段が離れる方向に移動
された際に検出器からの信号を処理する処理手段から零
クロス信号が発生される。従って、集束手段が情報記録
媒体に近付く方向に移動されても集束手段が情報記録媒
体に接触することを防止して焦点を制御することができ
る。即ち、合焦時において、光検出器の焦点検出方向と
直交する方向において集光点が光検出器よりも後方に位
置されることから、その方向においては、対物レンズと
光ディスクが合焦時よりも遠ざかったときに光検出器上
で集束し、焦点検出特性が反転即ち、零クロスされる。

（実施例） 第１図は、この発明の一実施例に係るフォーカス検出装
置を示し、このフォーカス検出装置においては、光ビー
ムを発生する光源としての半導体レーザ素子２から発散
性の光ビーム即ち、レーザビームが偏光ビームスプリッ
タ４に向けられ、この偏光ビームスプリッタ４の偏光面
６及びλ／４板８を介して対物レンズ１０に入射される
。対物レンズ１０に入射された発散性の光ビームは、こ
の対物レンズ１０によって記録領域を規定するトラック
（図示せず）を仔する光ディスク１２に集束される。対
物レンズ１０が合焦状態に配置される際には、集束性の
光ビームのビームウェストが光ディスク１２の反射面上
に投影され、最少ビームスポットがこの光ディスク１２
の反射面上に形成される。対物レンズ１０がその先軸に
沿って合焦状態から僅かに光ディスク１２に近付いたり
、或いは、光ディスク１２から離れた非合焦状態におい
ては、集束性の先ビームのビームウェストが光ディスク
１２の反射面上に投影されず、最少ビームスポットより
も大きなスポットがこの光ディスク１２の反射面上に形
成される。光ディスク１２から戻された発散性の光ビー
ムは、対物レンズ１０によって集束性の光ビームに変換
され、再びλ／４板８を介して偏光ビームスプリッタ４
の偏光面６に戻される。λ／４板８を光ビームが往復す
る二とによって光ビームの偏光面が回転され、従って偏
光ビームスプリッタ４の偏光面６に戻された光ビームは
、この偏光面６で反射されて後に詳述する光路長変換手
段であるプリズム状光学部材１４に向けられ、このプリ
ズム状光学部材１４を透過して光検出器１６に入射され
る。この光検出器１６は、後に説明するように複数の検
出領域を有し、この検出領域からの検出信号が信号処理
回路１８によって処理されることによってフォーカス制
御信号及びトラック制御信号に変換される。

フォーカス制御信号に応じてボイスコイル１９が駆動さ
れて対物レンズ１０もしくは光学系全体が光軸方向に駆
動されて対物レンズ１０が合焦状態に維持され、トラッ
ク制御信号に応じて対物レンズ１０もしくは光学系全体
が光ディスク１２のトラックを横切る方向に駆動されて
集束された光ビームでトラックが追跡され、対物レンズ
１０が合トラック状態に維持される。対物レンズ１０が
合焦状態及び合トラック状態に維持されている間に検出
器１６の検出領域から発生された検出信号は、信号処理
回路１８で処理されて光ディスク１２に記録されている
情報に対応する再生信号に変換され、信号処理回路１８
から発生された再生信号は、図示しない外部の表示装置
等に再生情報として表示される。

第１図に示された光路長変換手段としてのプリズム状光
学部材１４には、既に述べたように集束性光ビームが入
射されるが、この集束性の光ビームは、第２Ａ図及び第
２Ｂ図に示すようにプリズム状光学部材１４によって屈
折されて集束点Ｐａ。

Ｐｂ、Ｐｃで規定される集束線に向かって集束される。

即ち、プリズム状光学部材１４を側面方向から示した第
２Ｂ図に示すようにこの集束性の光ビームを構成する光
線Ｌ　ａ　％　Ｌ　ｂ　ｓ　Ｌ　ｃは、夫々プリズム状
光学部材１４の入射面１４Ａ上の異なる入射点Ｒａｓ　
Ｒｂ５Ｒｃに入射されて屈折され、プリズム状光学部材
１４中を通過して出射面１４Ｂから出射される。第２Ｂ
図から明らかなように光線Ｌａ５Ｌｂ、Ｌｃは、プリズ
ム状光学部材１４としての三角プリズムの面を規定する
入射面１４Ａ上の異なる入射点Ｒａ　ｓ　Ｒｂ　ｓ　Ｒ
ｃに入射されることから、プリズム状光学部材１４中で
は、第２Ａ図に示すように物理的圧ｆｉＡＳＢ、Ｃを有
する即ち、異なる光路長を有する光路を通って出射面１
４Ｂに達する。このことは、第２Ａ図に示すように平面
的には、等しい入射角で光入射面１４Ａに入射された光
線Ｌａ、ＬｂＳＬｃは、光軸に沿った異なる入射点Ｒａ
、Ｒｂ５Ｒｃで光入射面１４Ａに入射されることから、
光入射面１４Ａで屈折されるに際して平面的にも異なる
光路を通る光線Ｌａ５Ｌｂ、Ｌｃに分離されることとな
る。従って、光出射面１４Ｂから表れた光線Ｌａ、Ｌｂ
ＳＬｃは、異なる集束点Ｐａ、Ｐｂ。

Ｐｃに集束される。

第２Ａ図及び第２Ｂ図を参照して説明したように集束性
の光ビームは、プリズム状光学部材１４によってコマ収
差に近い収差が与えられる。従って、光検出器１６の検
出面が第２Ｂ図に示すよう略光軸Ｏに対して直角な点Ｄ
ａ、ＤｂＳＤｃで規定される面に配置される場合には、
第３Ａ図、第３Ｂ図及び第３Ｃ図に示すような光ビーム
スポットＳａ、Ｓｂ、Ｓｃが光検出器１６の検出面に形
成される。ここで、光検出器１６の検出面は、その中心
を通り、光軸Ｏ及び集束点Ｐａ５Ｐｂ。

Ｐｃに対して直角な分割線２０で上下の領域に区分され
、また、この分割線２０に直交する一対の分割線２２．
２３によって、検出領域１６ａ〜１６ｄが互いに等しい
面積を有し、検出領域１６ｅ及び１６ｆが互いに等しい
面積を有するように６つの検出領域１６ａ〜１６ｆに区
分されている。このような検出器１６の配置において、
対物レンズ１０が合焦状態にある際に光検出器１６の検
出面の中心が集束点ｐｂに一致され、光検出器１６の検
出面の僅か前方に集束点Ｐａが形成され、光検出器１６
の検出面の僅か後方に集束点Ｐｃが形成される場合には
、光検出器１６の検出面の中心に集束点ｐｂに対応する
点状のスポットが形成される。また、集束点Ｐａからは
発散性の光ビームが光検出器１６の検出面の上方の領域
１６ａ、１６ｂ、１６ｅに入射されることからビームセ
グメントスポット５ａ−１が形成され、集束点Ｐｃに向
かう集束性の光ビームが光検出器１６の検出面の下方の
領域１６ｃ、１６ｄ、１６ｆに入射されることからビー
ムセグメントスポット５ａ−２が形成され、光検出器１
６の検出面上には、全体として８字型のパターンを有す
るビームスポットＳａが形成される。これに対して、対
物レンズ１０が光ディスク１２に近付づいた非合焦状態
にある場合には、対物レンズ１０からの光ビームは、そ
の集束性が弱まることから、集束点Ｐａが光検出器１６
の検出面に近付き、集束点ｐｂが光検出器１６の検出面
の後方にシフトされ、また、集束点Ｐｃが光検出器１６
の検出面からより離れることとなる。従って、第３Ｂ図
に示すように光検出器１６の検出面の上方の領域１６ａ
、１６ｂ。

１６ｅに形成されるビームセグメントスポット５ｂ−１
が合焦時のビームセグメントスポット５ａ−１に比べ小
さく形成され、光検出器１６の検出面の下方の領域１６
ｃ、１６ｄ、１６ｆに形成されるビームセグメントスポ
ット５ｂ−２が合焦時のビームセグメントスポット５ａ
−１に比べ大きく形成される。また、対物レンズ１０が
光ディスク１２から遠ざかった非合焦状態にある場合に
は、対物レンズ１０からの光ビームは、その集束性が強
まることから、集束点Ｐａが光検出器１６の検出面から
より離れ、集束点ｐｂが光検出器１６の検出面の前方に
シフトされ、また、集束点Ｐｃが光検出器１６の検出面
に近付くこととなる。従って、第３Ｃ図に示すように光
検出器１６の検出面の上方の領域１６ａ、１６ｂ、１６
ｅに形成されるビームセグメントスポット５ｃ−１が合
焦時のビームセグメントスポット５ａ−１に比べ大きく
形成され、光検出器１６の検出面の下方の領域１６ｃ。

１６ｄ、１６ｆに形成されるビームセグメントスポット
５ｃ−２が合焦時のビームセグメントスポット５ａ−２
に比べ大きく形成される。

第４図に示すように光検出器１６の検出領域１６ａ、１
６ｂ、１６ｆは、第１の加算器２６に接続され、その検
出領域１６ａ、１６’ｂ、１６ｆからの検出信号が第１
の加算器２６で加算される。

また、光検出器１６の検出領域１６ｃ、１６ｄ１６ｅは
、第２の加算器２８に接続され、その検出領域１６ｃ、
１６４，１６ｅからの検出信号が第２の加算器２８によ
って加算される。第１及び第２の加算器２６．２８から
の加算信号が作動増幅器３０に入力され、その差が増幅
されてフォカス制御信号として発生される。第３Ａ図の
説明から明らかなように合焦時には、検出領域１６ａ１
１６ｂ、１６ｃ、１６ｄからの検出信号が互いに等しく
、また、検出領域１６ｅ、１６ｆからの検出信号が互い
に等しい。従って、合焦時においては、作動増幅器３０
から合焦を意味するゼロレベルのフォーカス制御信号が
発生される。これに対して、対物レンズ１０が光ディス
ク１２に近付づいた非合焦状態にある場合には、検出領
域１６ａ１１６ｂ、１６ｆからの検出信号を第１の加算
器２６によって加算した第１の和信号が検出領域１６　
ｃ　ｓ　１６　ｄ　ｓ　１６　ｅからの検出信号を第２
の加算器２８によって加算した第２の和信号に比べて小
さくなり、作動増幅器３０から例えば、プラスレベルの
フォーカス制御信号が発生される。対物レンズ１０が光
ディスク１２から遠ざかった非合焦状態にある場合には
、検出領域１６ａ１１６ｂ、１６ｆからの検出信号を第
１の加算器２６によって加算した第１の和信号が検出領
域１６　ｃ　ｓ　１６　ｄ　ｓ　１６　ｅからの検出信
号を第２の加算器２８によって加算した第２の和信号に
比べて大きくなり、作動増幅器３０から例えば、マイナ
スレベルのフォーカス制御信号が発生される。

第４図に示すように光ディスク１２のトラックで光ビー
ムが回折されることによって光検出器１６の検出面上に
形成されるビームスポットＳａ中に暗部として回折パタ
ーン２９が生じる。この回折パターン２９を検出する為
に第４図に示すように光検出器１６の検出領域１６　ａ
　ｓ　１６　ｂ　５１６ｅは、第３の加算器３２に接続
され、その検出領域１６ａ、１６ｂｓ　１６ｅがらの検
出信号が第３の加算器３２で加算される。また、光検出
器１６の検出領域１６ｃ、１６ｄ、１６ｆは、第４の加
算器３４に接続され、その検出領域１６ｃ１１６ｄ、１
６ｆからの検出信号が第４の加算器３４によって加算さ
れる。第１及び第２の加算器３２及び３４からの第１及
び第２の加算信号が作動増幅器３６に入力され、その差
が増幅されてトラック制御信号として発生される。光デ
ィスク１２のトラックが光ビームで正確に追跡されてい
る合トラック状態では、第４図に示されるように回折パ
ターンが分割線２０に対して対称に生じる。

従って、第１及び第２の加算器３２及び３４がら等しい
レベルの第１及び第２の加算信号が発生され、作動増幅
器３６からは、ゼロレベルのトラック制御信号が発生さ
れる。これに対して、光ディスク１２のトラックの中心
がら光ビームが僅かに外れた弁台トラック状態では、回
折パターン２９は、光ビームスポットＳａ中で光検出器
１６の検出領域１６　ａ　ｓ　１６　ｂ　％　１６　ｃ
或いは、検出領域１６ｃ、１６ｄ、１６ｆのいずれかの
側に僅かにシフトされる。従って、第１．及び第２の加
算器３２及び３４から異なるレベルの第１及び第２の加
算信号が発生され、作動増幅器３６からは、プラス或い
は、マイナスレベルのトラック制御信号が発生される。

光検出器１６の検出領域１６ａ、５１６ｂｓ１６ｃ、１
６ｃ、１６ｄ、１６ｆは、第４図に示すように加算器３
５に接続されている。光デイスク１２上では、これに集
束された光ビームが光ディスク１２のトラックに記録さ
れた情報、例えば、ビットとして記録された情報によっ
て強度変調される。従って、光検出器１６上には、記録
された情報に応じて強度変調された光ビームが入射され
、光検出器１６の検出領域１６ａｓ　１６ｂ、　１６ｃ
ｓ１６ｃ、１６．ｄ、１６ｆからの検出信号が加算器３
５によって加算されることによって再生信号が発生され
る。

第５Ａ図は、プリズム状光学部材１４に代えて他の光路
長変換手段として平行平板４ｏが用いられ、この平行平
板４ｏが光軸０に対して斜めに配置されている。この平
行平板４ｏに集束性の光ビームが入射されると、光ビー
ムは、異なる集束点Ｐｅ、ＰｆＳＰｇで規定される集束
線に向けて集束される。即ち、平行平板４ｏを側面方向
がら示した第５Ａ図に示すようにこの集束性の光ビーム
を構成する光線Ｌ　ｅ　ｓ　Ｌ　ｆ　％　Ｌ　ｇは、夫
々平行平板４０の入射面４０Ａ上の異なる入射点Ｒｅ、
Ｒｆ％Ｒｇに入射されて屈折され、平行平板４゜中を通
過して出射面４０Ｂから出射される。第５Ａ図から明ら
かなように光線Ｌ　ｅ　ｓ　Ｌ　ｆ　％　Ｌ　ｇは、平
行平板４０の面を規定する入射面４０Ａ上の異なる入射
点Ｒｅ　ｓ　Ｒｆ　−Ｒｇに入射されることから、平行
平板４０中では、第５Ｂ図、第５ｃ図及び第５Ｄ図に示
すように物理的距離Ｅ、Ｆ。

Ｇを有する即ち、異なる光路長を有する光路を通って出
射面４０Ｂに達する。従って、光出射面４０Ｂから表れ
た光線Ｌｅ、ＬｆＳＬｇは、異なる集束点ＰｅＳＰｆＳ
Ｐｇに集束される。ここで、光検出器１６の検出面が第
５Ａ図に示すよう略光軸Ｏに対して直角な点Ｄｅ、Ｄｆ
、Ｄｇで規定される面に配置される場合には、第３Ａ図
、第３Ｂ図及び第３Ｃ図を参照して説明したようにビー
ムスポットＳａ、Ｓｂ、Ｓｃが光検出器１６の検出面に
形成される。従って、ビームスポットＳａ。

５ｂＳＳＣの変化によりフォーカスを検出することがで
きる。

本発明の光路長変換手段を用いた他のフォーカス検出方
法として第６図に示すような遮光板或いは、遮光膜４２
が第１図に示されるプリズム状光学部材１４の光路中に
配置されてフォーカス検出装置が構成されても良い。遮
光板４２は、その中心が光軸上に配置され、光軸に交差
し、その中心を通る互いに直交する区分線によって夫々
一対の光透過領域４２ａ、４２ｂ及び光速光領域４２Ｃ
１４２ｄに区分され、夫々一対の光透過領域４２ａ１４
２ｂ及び光速光領域４２ｃ、４２ｄが対角方向に配置さ
れている。この遮光板４２が光路中に配置されることに
よって第７Ａ図に示すような合焦時に生じる８の字形の
ビームスポットパターンＳａが第７Ｂ図に示すように８
の字形が縦に欠けたビームスポットパターンｓｈに変化
される。このビームスポットパターンｓｈのフォーカス
状態に応じた変化は、第８Ａ図、第８Ｂ図及び第８ｃ図
に示すように互いに直交する分割線で４つに区分された
検出領域４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ。

４４Ｄを有する検出器４４で検出される。第８Ａ図に示
すように対物レンズ１０が合焦状態にある場合には、第
７Ｂ図に示すようなビームスポットパターンｓｈが検出
器４４の検出面上に生じ、対角方向に配置された検出領
域４４Ａ、４４Ｄからの検出信号を加算した第１の加算
信号が対角方向に配置された検出領域４４Ｂ、４４Ｃか
らの検出信号を加算した第２の加算信号に等しくなるよ
うに検出領域４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ，４４Ｄがら検出
信号が発生される。従って、第１及び第２の加算信号の
差を出力する作動増幅器からは、ゼロレベルのフォーカ
ス信号が発生される。これに対して対物レンズ１０が光
ディスク１２に近付づいた非合焦状態にある場合には、
第８Ｂ図に示すようなビームスポットパターンＳｉが検
出器４４の検出面上に生じ、検出領域４４Ａ、４４Ｄか
らの検出信号を加算した第１の加算信号が検出領域４４
Ｂ、４４Ｃからの検出信号を加算した第２の加算信号よ
りも小さくなる。従って、第１及び第２の加算信号の差
を出力する作動増幅器からは、例えば、プラスレベルの
フォーカス信号が発生される。また、対物レンズ１０が
光ディスク１２から遠ざかった非合焦状態にある場合に
は、第８Ｃ図に示すようなビームスポットパターンＳｊ
が検出器４４の検出面上に生じ、検出領域４４Ａ１４４
Ｄからの検出信号を加算した第１の加算信号が検出領域
４４Ｂ、４４Ｃからの検出信号を加算した第２の加算信
号よりも大きくなる。従って、第１及び第２の加算信号
の差を出力する作動増幅器からは、例えば、マイナスレ
ベルのフォーカス信号が発生される。第６図に示される
遮光板４２は、第１図の光学系では、透過領域４２ａ、
４２ｄが偏光ビームスプリッタ４の偏光面６の領域に相
当し、遮光領域４２ｂ、４２ｃが偏光ビームスブリッー
タ４の偏光面６が形成されていないの領域に相当しても
良い。このように偏光面６を形成することによって半導
体レーザ２からの先ビームがそのまま偏光ビームスプリ
ッタ４を透過て対物レンズによって光ディスク１２に集
束されるに対して、光ディスク１２からの光ビームが偏
光面で反射されるに際して透過領域４２ａ、４２ｄに相
当する偏光面６の領域でのみ光ビームの一部が反射され
、光ビームの残る一部が遮光領域４２ｂ、４２ｃに相当
する偏光面６が形成されていないの領域を透過される。

これによって、偏光ビームスプリッタ４の偏光面６に遮
光板４２と同様の機能を与えることができる。

第９Ａ図乃至第９Ｇ図は、第６図に示した遮光板或は、
遮光膜４２及び第８Ａ図から第８Ｃ図に示した検出領域
を有する検出器４４を用いた場合における検出器４４上
における光ビームパターンの変化を示している。ここで
、第９Ｃ図は、対物レンズ１０が合焦状態にある場合に
おけるパターン形状を示し、対物レンズ１０がこの合焦
状態から情報記録媒体に近づいた場合には、第９Ａ図或
は、第９Ｂ図に示すようなパターン形状が形成される。

これに対して対物レンズ１０が合焦状態からより情報記
録媒体１２から遠ざかる方向に移動された場合には、第
９Ｄ図乃至第９Ｇ図に示すようなパターン形状が形成さ
れる。第９Ａ図から第９Ｇ図を互いに比較すれば明らか
なように第９Ｆ図のパターン形状が最小であって、検出
器４４からの信号を処理することによって零クロスに相
当する信号が発生される。第９Ｆ図のパターンに対応す
る対物レンズ１０の非合焦位置よりも対物レンズ１０が
情報記録媒体１２からより遠ざかる場合には、第９Ｇ図
に示されるように第９Ｆ図に示される最小パターンより
も大きな形状のパターンが形成される。このパターンは
、第９Ａ図に示すパターンに類似する検出信号に各々の
検出領域４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ，４４Ｄによって変換
される。従って、対物レンズ１０が合焦位置よりも情報
記録媒体１２から遠ざかって位置されているにも拘らず
、対物レンズ１０が情報記録媒体に近づいているかのよ
うな検出信号が発生される。

この誤検出信号について考察すると、第５Ａ図乃至第５
Ｄ図に示した平行平板４ｏを用いた光学系に比べ、第２
Ａ図及び第２Ｂ図に示したプリズム状光学部材１４を用
いた光学系は、第９Ｆ図に示されるパターンに対応する
非合焦状態に対物レンズ１０のより少ない移動量で到達
し、プリズム状光学部材１４を用いた光学系を採用した
場合には、平行平板を用いた光学系で第９Ｆ図に示すパ
ターンを形成する対物レンズ１ｏの非合焦位置にプリズ
ム状光学部材１４を用いた光学系の対物レンズが位置さ
れると、平行平板を用いた光学系に比べて、より大きな
焦点誤差信号が発生される。

従って、第２Ａ図及び第２Ｂ図に示したプリズム状光学
部材１４を用いた光学系は、第５Ａ図乃至第５Ｄ図に示
した平行平板４ｏを用いた光学系に比べ、非合焦状態で
零クロスに達した後再び焦点補正に移行する際の引込動
作を容易且つ迅速に達成することが可能であるとともに
焦点補正時に対物レンズ１０の位置が大きくずれても誤
検知する確率が低下される。第２Ａ図及び第２Ｂ図、第
５Ａ図乃至第５Ｄ図を参照してこの考察についてより詳
細に説明する。第５Ａ図及び第５Ｃ図において光ビーム
の主光線を比較すると、第５Ｃ図においては主光線は、
屈折体である光路長変換部材４０で屈折されずにそのま
ま直進される。これに対して第５Ａ図においては、主光
線は、光路長変換部材４０の中で屈折されてその内にお
いて光路が曲げられる。従って、光路長の距１ｌｉｔｈ
に比べて光路長の距離ｉの方がより大きくなる。その結
果、第５Ａ図をに示される平面内では、第５Ｃ図に示さ
れる平面内に比べて光ビームがより遠方の点に向けて集
束される。同様に第２Ａ図及び第２Ｂ図において光ビー
ムの主光線を比較すると、第２Ａ図においては主光線は
、屈折体である光路長変換部材１４で屈折されずにその
まま直進される。これに対して第２Ｂ図においては、主
光線は、光路長変換部材１４の中で屈折されてその内に
おいて光路が曲げられる。従って、光路長の距離ｊに比
べて光路長の距離にの方がより大きくなる。その結果、
第２Ｂ図をに示される平面内では、第２Ｂ図に示される
平面内に比べて光ビームがより遠方の点に向けて集束さ
れる。それにより第２Ｂ図に対し第２Ａ図の方がより後
方で集光される。更に第２Ａ図及び第２Ｂ図に示される
光路長変換部材１４においては、光入射面及び光射出面
としての２平面が光軸に対し異なる傾き角を有するプリ
ズム部材が用いられていることから、入射光線Ｌａ。

Ｉ、ｂ、Ｌｃに光軸に対して夫々異なる偏角を与えるこ
とができ、この偏角を２平面の傾きを適切に壺化させる
ことによってその偏角をそれぞれ適切に制御することが
でき、より合焦時の集光点を後方にずらすことができる
。第１０図に示すように光路長変換部材であるくさびプ
リズム部材１４のくさびテーパー角をαとし、光ビーム
３の入射面に入射する光線の入射角をθ、その入射面に
おける屈折角をγ、射出面への光線の入射角をγ屈折後
の射出面における射出光線の角度をθ゛くさびプリズム
１４を通過した際の光路選句をδとすると、 δ−（θ−γ）＋（θ′−γ′） 一θ−θ゛−（γ＋γ゛） 一〇十〇　−α が成立する。また一般に　θ−θ′　又は、γ−γ゛の
とき偏角δは最小値を取ることが知られている。このと
き、　γ−γ　−α／２　であるから Ｓｉｎθ−ｎＳ　１ｎ７−ｎＳ　ｉｎα／２という式を
満足する。ここでｎはくさびプリズム１４の屈折率であ
る。従って、第２Ｂ図において光路Ｌａのくさびプリズ
ム１４の入射面に入射する光線の入射角を θ−８ｉ　ｎ’　（ｎＳ　ｉ　ｎα／２）に最も近い値
に設定し、ＬｂＳＬｃの入射角を順次それよりも大きく
することによりくさびプリズム部材１４を通過する光線
の偏角をＬｃＳＬｂ。

Ｌａの順に大きくできる。それによりそれぞれの光が集
光される集光点の位置をより後方にずらすことが可能に
なり、焦点検出特性において非合焦時の零クロスにおけ
る焦点量をより大きくコントロールすることができる。

更に１２Ｂ図に示すようにプリズム部材１４の２平面の
うち光検出器に近い側の光射出面の光軸に対する傾き角
を遠い側の光入射面よりも小さくすることにより、光路
長変換部材であるくさびプリズム部材１４を通過する光
線Ｌａの光路長Ｓを光線Ｌｃの光路長Ｔよりも大幅に短
くできる。それにより第５図に示す光学系に比べて集光
点の位置Ｐｃ、Ｐａを大きくシフトさせることができる
。

従って、合焦時の光検出器１６上でのパターンのサイズ
（第９Ｃ図のＷｌ、Ｗ２）を大きくすることができ、温
度変化等による光軸ずれに対し焦点検出特性の安定性を
向上させることができる。

第１１図に示される光学系においては、第１図に示され
るプリズム状光学部材１４に代えて偏光面６から反射さ
れた光路上にシリンドリカルレンズ４８が光軸０に対し
て斜めに配置され、偏光ビームスプリッタ４の光出射面
４Ａに第６図に示されるような遮光膜４２が設けられて
いる。この光学系においては、偏光面６から反射された
光ビームの一部がこの遮光膜４２によって抜き出されて
シリンドリカルレンズ４８によって光検出器１６上に集
束される。この光学系においては、第５Ａ図から第５Ｄ
図を参照して説明した平行平板４０と同様にシリンドリ
カルレンズ４８から出射された光ビームは、第１２図に
示すように集束線５０に集束されることから、この集束
線５０に交差し、光軸に直角に光検出器１６の検出面を
配置することによって同様にフォーカスを検出すること
ができる。

第１３図に示される光学系においては、一方の面５４Ａ
が偏光面に形成され、他方の面５４Ｂに第６図に示され
るような遮光Ｗｊ１４２が形成されている光学部材５４
が光検出器１６と対物レンズ１０の間に配置されている
。この光学系においては、半導体レーザ２からの光ビー
ムがプリズム状光学部材５４の偏光面５４Ａで反射され
て対物レンズ１０に向けられ、光ディスク１２から反射
され対物レンズ１０によって集束された集束性の光ビー
ムがプリズム状光学部材５４の偏光面５４Ａを透過し、
プリズム状光学部材５４の遮光膜４２でその一部が抜出
されて光検出器１６に向けられる。この光学系において
も同様に正確にフォーカスが検出される。

第１４図に示される光学系においては、プリズム状光学
部材１４の一方の面５４Ａが偏光面に形成され、他方の
面５４Ｂに第６図に示されるような遮光膜４２と同一の
パターンを有する光反射膜がコーティングによって形成
されている。即ち、第６図に示される光透過領域４２ａ
、４２ｄに相当する領域にコーティング層が形成されて
光反射面が形成され、光遮蔽領域４２ｂ、４２ｃに相当
する領域が光透過領域に規定されている。この光学系に
おいては、半導体レーザ２からの先ビームがプリズム状
光学部材５４の偏光面５４Ａで反射されて対物レンズ１
０に向けられ、光ディスク１２から反射され対物レンズ
１０によって集束された集束性の光ビームがプリズム状
光学部材５４の偏光面５４Ａを透過し、プリズム状光学
部材５４の遮光膜４２でその一部が反射されて光検出器
１６に向けられ、残る一部が他方の面５４Ｂを透過され
る。この光学系においても同様に正確にフォーカスが検
出される。

第１５図に示される光学系においては、一方の面５８Ａ
が偏光面に形成され、他方の面５８Ｂに第６図に示され
るような遮光膜４２と同一のパターンを有する光反射膜
が形成されている平行平板５８が光検出器１６と対物レ
ンズ１０の間に配置されている。この光学系においては
、半導体レーザ２からの光ビームが平行平板５８の偏光
面５８Ａで反射されて対物レンズ１０に向けられ、光デ
ィスク１２から反射され対物レンズ１０によって集束さ
れた集束性の光ビームが平行平板５８の偏光面５８Ａを
透過し、平行平板５８の光反射膜でその一部が抜出され
て光検出器１６に向けられる。この光学系においても同
様に正確にフォーカスが検出される。

上述した実施例においては、光ビームにコマ収差に近い
収差を与える光学部材に集束光が入射された実施例につ
いて説明したが、集束光に限らず発散光がこの光学部材
に入射されても良い。このような変形例にあっては、光
学部材から出射される発散光が後段の集束レンズによっ
て集束されれば、上述したと同様に集束性の光ビームが
検出器に入射されることとなる。光ビームにコマ収差に
近い収差を与える光学部材は、上述したプリズム、平行
平板、シリンドリカルプリズム等に限らず、屈折率が光
透過領域によって異なる光屈折部材或いは、セルフフォ
ーカスレンズ又は、ロッドレンズとが用いられても良い
。これらの光学部材は、光ＩＣを製造するに用いられる
光導波路の屈折率を変る技術によって製造することがで
きる。

（発明の効果） この発明によれば、焦点検出信号において、情報記録媒
体と対物レンズの距離が合焦位置よりも離れた所で零ク
ロスするため、零りロス後誤検知しても、回路的に対物
レンズを情報記録媒体から遠ざける方向に働くため、対
物レンズの接触による情報記録媒体の損傷を防ぐことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例である焦点検出装置の概
略図、第２Ａ図及び第２Ｂ図は、第１図に示されたプリ
ズム状光学部材中の光線軌跡を示す平面図及び側面図、
第３Ａ図、第３Ｂ図及び第３Ｃ図は、それぞれ合焦状態
及び非合焦状態における第１図に示された検出器の検出
面上に生じる光ビームスポットパターンを示す平面図、
第４図は、第１図に示された信号処理回路の回路例を示
すブロック図、第５Ａ図、第５Ｂ図、第５Ｃ図、及び第
５Ｄ図は、それぞれフォーカス検出用光線に光路差を与
える光学部材としての平行平板及びこれを通過する光線
軌跡を示す側面図及び平面図、第６図は、この発明の変
形実施例に係る光学系に組込まれる光遮光板を示す平面
図、第７Ａ図及び第７Ｂ図は、それぞれ第６図に示され
る遮光板が組込まれない光学系及び遮光板が組込まれた
光学系における検出器面上に形成される光ビームスポッ
トパターンを示す平面図、第８Ａ図、第８Ｂ図、第８Ｃ
図は、それぞれ合焦状態及び非合焦状態における第６図
に示された遮光板が組込まれた光学系の検出器の検出面
上に生じる光ビームスポットパターンを示す平面図、第
９Ａ図から第９Ｇ図は、この発明の焦点補正を行なうた
めの光検出器上の光ビームパターンを示す平面図、第１
０図は、光、路長変換部材を通過する光ビームの光路長
が変換される理由を説明する概略図、第１１図がら第１
５図は、それぞれこの発明の変形実施例を示す概略図で
ある。 ２・・・半導体レーザ、４・・・偏光ビームスプリッタ
、８・・・１／４波長板、１０・・・対物レンズ、１２
・・・情報記録媒体、１４・・・プリズム状光学部材、
１６・・・光検出器、４０・・・平行平板、４２・・・
遮光板、４８・・・シリンドリカルレンズ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ビームを発生する光源と、この光源からの光ビ
   ームを情報記録媒体上に集光するための集光手段と、こ
   の光ビームが導かれる光学部材であって、情報記録媒体
   と光検出器との間に位置し、２つの平面により挟まれた
   屈折体を備え、２平面がそれぞれ光軸に対し異なる傾き
   角を有する光路長変換手段と、この光路長変換手段から
   の光ビームを検出する検出手段であって、この検出手段
   上における光ビームによって生じるビームパターンの変
   化を検出する検出手段とを具備することを特徴とする焦
   点検出装置。
2. （２）光路長変換手段は、光学系の光軸を基準として、
   屈折体を構成する２平面のうち、光検出器に近い側の平
   面が、遠い側の平面よりも傾き角が小さいことを特徴と
   する請求項（１）に記載の焦点検出装置。