JPS5990238A - 光学ヘツド - 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】 本発明は、情報を宙き込み或は、読み出す為の光ビーム
を毘ディスク等の情報記憶媒体上にフォーカスする為の
光学ヘッドの改良に関するウ〔発明の技術的背娯〕 近年、たとえばＤＡＤのＣＤ（コンノやクトｒイスク）
やビｒオディスクのよりな１１）生ｑ用のイＮ報記憶媒
体や画像ファイル・静止＋１ｉｉｉフアイル°ＣＯＭ（
コンピュータ・アウトノットメモリー）　４−ｊに用い
られ、小束光により記録層に７１　ｔ，穴を開ける等の
状態変化を起こさせて情報のＭＬ２録を行ない、まだそ
こから丹生することのできる１内報５ｆル憶θ！ＩＩ体
、さらに消去可能な情報記憶媒体（以１単に九ｆ’イス
クという。）に情報を光学的に一占き込み、またｄみ出
す丸字式のｔｉ￥　４　ｒ尼、にｌ出生・俟直が神々開
発されている。これら情報記録再生装置においでは、対
物レンズで集束された光ビームが書き込み或は、１Ｆ７
１：み出しのいずれにあっても常に′＃Ｓ７Ｊイスク上
にフォーカスされていることが要求されている。即ち、
＋ＩＱ−ｊ″イスク上に光ビームのビーム・ウェストが
照射され、最小ビーム・スポット力）ｔディスク上に形
成されているととヵに一、ｌ鼾求されている。このこと
から、光学ヘッドは、光ビームのフォーカス状軸を検出
するフォーカス検出装置６を備え、従来からｆｉｇ々の
フォーカス検出装置６１が提案され、開発されている。

例えば、！時開ｌｉｄ　５７−４４２３６号公報には、
いわゆる「フーコ一方式」と称せられるフォーカス検出
装置が１ｌｌｊ発されでいる。

すなわち、８１’ｙ　１図（イ）（ロ）（ハ）で示すよ
うに、記録ｊ冑ないしは）′ＣＣ反則層外ら反射して対
物レンズｂを・、１ｌｌｊ　、ｉｊ’・１しだ九ビーム
の反射光路Ｃの途中に、この光す１１１に関して非対称
に抜出す元払出部材（ナイフウエッｙ’　）　ｄ、　レ
ンズｅ１および２っの光検出セルｆ、ｇを廟しだ光検出
器りを設け、それ以前のように光検出器のツタｌのスポ
ットサイズによって焦点はけを検知するのではなく、光
検出器り上でのビームスポットｉの移動（矢印ｊ方向）
として焦点はけを検知することにより回折の影響を受け
にくいようにしたものが考えられるに至った。

なお、第２図の実線で示すように、焦点があっている場
合にはｒＯＪとなり、寸だ、対物レンズｂと記録層ない
しは光反射層ａとが近づいて上側の光検出セルｇにビー
ムスポットｌが当ってマイナスの信号が、また、対物レ
ンズｂと＾１２録度ないし１ｉ九反射層ａとが離れすぎ
て下側の）Ｙ：、検出セルｆにビームスポットｔが当っ
てプジス信号が得られるようになっている。（なお、図
中０点よシ右方向は対物レンズが陥れる方向、左方向は
対物レンズが近ずく方向を示す）〔背は技術の間鵬点〕 しかしながら、第１図０３の２点禎線で示すように対物
レンズｂと情報形成層ａとの距離がある前より：ｊ１１
れずきるとビームスポットｉは光検出器り士で中心ｆ、
！ｊより」二にさてしまい、第２図の伏線で７］′Ｘず
ようにあたかも対物レンズｂ＆（’ｉ’ｉ報形成層ａと
が近づきすきた状ｊｌ１４と同じマイナスの４ｔ４号が
出力されるといった１１１大な問題がある。

しかして、第２１ン１において情号反転部δｏｎからδ
ｏｆからの距ｒ＋ｊｆ６が小さすぎると焦点はけ検出が
より不安＞ｊｌになる。寸だ、電気的な焦点はけ補ｉＥ
　ｌ！、ｉ１路上のザーデルー７″ｒイン（対物レンズ
位１＋′ｊ″制御用負帰項回路の増幅率）が小さいと、
対物レンズｂは常に完全には合焦魚信１１１−に位１ｉ
（することができず、合焦点位ｆｉｚ、！伺近で動きま
わっている。セしてδｏｎ　、δｏｆの外にはずれると
焦点はり検出信号が小さくなるので実質的にヤーゴルー
グゲ９インが小さくなり、焦点はけ油止用のＩｌｌ　イ
叶が効かなくなり、より大きく焦点がはずれやすくなる
といっだ問題を有している。

〔発明の目的〕

不発り］は、上Ｎｌ−：　＃！情にもとづきなされたも
ので、その目的とするところは、晶・１いイ１；頼性及
び十分な感度で焦点を検出することができる光学ヘッド
を提供することにある。

〔発明の概を〕

本発明は、かかる目的を達成するために、集束光を用い
情報ｄ１−：憶媒体から情報を、ｄ（、込み或いは読取
る装置であり、記録ｊ薪ないしは）ｌｔ、反射Ｊ９４か
ら反射して対物レンズを通過した光の光路の途中に毘抜
出手段を設けてこの）ｌＣ輛に関して非対称に抜出すと
ともに対物レンズによって集束された九の集光点と上記
情報記憶媒体のＳｌ、’ｉ録層ないしは光反射層に一致
した合焦点時に記録層ないしは光反射層に対する結狗；
位１１・１”に複数の光検出領域を・ｔ１シた光検出器
を設け、この光検出器上でのビームスポットの移動によ
り焦点はけを検出するようにした光学ヘッドにおいて、
手記丸検出器の）を検出領域の大きさをＦニア１物レン
ズの情報記憶媒体に近い側の主点から（４１光点までの
距離、ｙ：対物レンズの旧１１″ｌｈａの半径もしくは
対物レンズの開口部の半ｒ、１ｊｓ　ｍ　：尤検出器−
１、の結１．Ｖ恰率、Ｍ：許容される焦点は＆）ト（と
したとき、 を半径とする円よりも大きな寸法に設定したものである
。

〔発明の実／１ｉｌｉ例〕 以下、２１５３図〜第１４図を参照しながら、この発明
の）′自学ヘッドの実施例についで説、明する。

第３図を参照しながら、この発明の牟学ヘッドが適用さ
れた情報記録？ｌｉ生装置６′を櫃略的に簡明する。ゲ
６ディスク２Ｑ；１２．１対の円板状透明ノ０レー）・
４．６全内外スに一す８，１ｏを介して貼合わさ！しで
形ＪＪｋされ、その透明グレート４゜６０夫々の内１川
上には記録層ないしは光反射層（以１麦）Ｃ反Ｕ・Ｊｊ
ｔｉ場とのみいう）ノ２，１４が蒸着によって形ＪＪＱ
されている。この光反射層１２゜１４の夫々には、ヘリ
カルにトラッキング・ガイド１６が形成され、このトラ
ッキング・がイド１６＋にビットの形で１１Ｖ報がｈ己
釘される。毘ｒイスク２の中心には、孔が卵りられ、タ
ーンテーフ゛ル１８上に亀ディスク２が小父１ｉ’ｊさ
れた邑６にこのターンテーブル１８のセンター・スピン
ドル２０が光ディスク２の孔に挿入され、ターンテーブ
ル１８と毘ディスク２の回転中心が一致される。ターン
テーブル１８のセンター・スぎンドル２０には、更にチ
ャック！＞　ｌ？！’、　２２が装着され、このチャッ
ク装Ｊｉ（２２によって尤ディスク２がターンチーグル
１８」二に１占１シ尼されている。ターンテーブル１８
は、回転ｉｉＪ能に支持台（図示せず）によって支持さ
れ、ｉ＜動モータ２４によって一カ！速度で回転される
。

光学ヘッド２６が、リニア・アクチェータ２８或は、回
転アームによって光ディスク２の半径方向に移Ｉ１１υ
ｉｊ月１０に設けられ、この光学ヘッド２６内には、レ
ーザ・ビームを発生ずるレーザ装置３０が設けられてい
る。１．”１報を光ディスク２に書き込むに際しては、
書き込むべき情報に応じてその光強度が変蘭されたレー
ザ・ビームがレーザ装置３０から発生され、情報を光ｒ
ィスク２から、８１ｄみ出ず際には、一定の尤強展を、
１１するレーザ・ビームがレーザ装置３０から発生され
る。レーザ体１６″、３０から発生されたレーザ・ビー
ムは、凹レンズ３２によって発散され、凸レンズ３４に
よって平行光束に変換され、１ｔ０１光ビーム・スゾリ
、り３６に向けられている。

（ｌｏｔ　尤ビーム・スプリッタ３６によって反射され
た平行レーリ“・ビームは１／４波長扱３８を通過して
対！１３２ルンズ４０に入射され、このズ・Ｊ物しンズ
４０によって光ディスク２の光反射層１４に向けて集束
される。対物レンズ４ｏ１ｄ５、列？イス・コイル４２
によってその光ｆｌＱｌ＋力向に１ζ’ｌｒ　！！！Ｉ
Ｉ用能に支１漬され、メ・ｊ物しンズ４０が所定位置に
位置されると、このメ寸′１勿レンス゛４０から発せら
れた集束性レーザ・ビームのビーム・ウェストが）ｌｔ
反反射層１我 ットが光反射層１４の表面上に形成される。この状態に
おいて、対Ｉ吻しンズ４ｏは、合焦状態に床れ、１）（
１報の、１）き込み及び？ｒノ（、み出しが可能となる
。輔報を書き込む際には、光強吸液刺されたレーザビー
ムによって光反射層１４上のトラッキング・ガイド１６
にビットが形成され、情報を読み出す際には、一定の光
強ｒＬを４１するレーザビームｔ」１、トラッキング・
ガイドノロに形成されたビットによって）Ｙ．強吸液４
＋ｒ４されて反射される。

光ディスク２の光反射層１４から反射された発散性のレ
ーザ・ビームは、合焦１［Ｓには対物レンズ４０によっ
て平行光束に変換され、再び１／４波長＆３８をＪＯ１
過して偏光ビーム・スプリッタ３６に戻される。レーザ
・ビームが１／４波長板、ヲ８を往復することによって
レーザ・ビームは、ｌｂｉ！　ｙｔビーム・スプリッタ
３６で反射された除に比べて偏波面が９０匹回転し、こ
の９０１焦たけ偏波面が回転したレーザ・ビームは、偏
光ビーム・スプリッタ３６で反射されず、この偏光ビー
ム・スプリッタ３６を通過することとなる。

偏光ビーム・スプリッタを通過したレーザ・ビームは、
ハーフ・ばチー４４によって２系に分けられ、その一方
は、凸レンズ４６によって８ｎ１の光検出器４８に１１
６月・］される。この第１の尤（尖吊器４８で検出され
た第１の（Ｆｉ号は、尤ディスク２に罷録されプこ情報
を含み、信号処理装置ｒ）′に送られてｒノタル・ｒ−
夕に変換される。ハーフミラ−４４によって分けられた
他方のレーザ・ビームにり、Ｊ’ｅ払出手段としての庶
光板５２によって光軸５３から離間した領域を通過する
成分のみが１１ｖり出され、投射レンズ５４をノＩｏ過
しだ後ミラー５６によって反射されて第２の光検出器５
８に人射憾れる。ここで、ＩＩ８丸板５２は、プリズム
、アパーチャー・スリット或は、ナイフ・エツジ等のい
ずれで４１゛ス成きれても良い。

第２の光検出器５８で検出されだイ、４号は、フォーカ
ス・１ト１け兄生器６θで処Ｊｉ！され、このフォーカ
スイａｔけ′１■）生：１ｉｆ　６０から発生されたフ
Ａ−力スイ「１号が７１−イス・コイル＋：Ｋ＜動回路
６２に与えられる。＋１−イス・コイル駆動回路６２は
、フォーカス１１１号に応じてボイス・コイル４２を、
ＩＩＩわ（ＩＪＪＬ７、対物レンズ４０を合焦状態に絹
、持することとなる。尚、）′６プ゛イスク２の光反射
層１４上に形成されたトラッキング・ガイド１６乏・止
ル￥１“にトレースする１合には、第２の一毘険出ｇ：
ｓ　４　ＢからのｆＭ号を処理してリニア・アクチェー
タ２８をイ′［動させても良く、址だ、対′吻しンズ４
０′？ｉ：横力向に移動させたり、或は図示しないガル
パ・ミラーを作動させても良い。

第３図に示した合焦時を検出する為の光学系が第４図に
示すように単純化して示され、合焦検出に関するレーザ
ビームの＋Ｉｌｌ＋、跡は、第５図（イ）〜に）に示す
ように描れる。対物Ｊレンズ４０が合焦状態にある際に
は、光反射層１４上にビーム・ウェストが投射され、最
小ビーム・スポット、即チビーム・ウェスト・スポット
６４が光反射層Ｊ４土に形成される。ｊｔＴ）常、レー
ザ装置３０から対物レンズ４０に入射されるレーザは、
平行光束であるから、ビーム・ウェストは、対物レンズ
４０の焦点上に形１Ｎ、される。然しなから、対物レン
ズ４０にレーザ装ｊｉｇｔ、？θから入射されるレーザ
がわずかにａ　１１Ｍ或は、収束しでいる場合には、ビ
ーム・ウェス）　ｉ、ｉ　、？Ｊ　’ｌ勿レンズ４θの
焦点近（ｉ′Ｉに形成される。第３図、第４図及び第５
図（イ）〜に）に示される光学系においては、光検出器
５８の受光面は、合焦状態においでそのビーム・ウェス
ト・スフＩ？ット６４の結像面に配列されている。従っ
て、合焦時にＶ」１、ビーム・ウェスト・スフ＋？ット
６４の像が光検出器５８の、；、）を而の中心に形成さ
れる。即ち、第５図（イ）に示すようにビーム・ウェス
ト・スポット６４が牟反射層１４上に形成され、この＞
’ｔ、反射層１４で反則されたレーザビームは、対物レ
ンズ４０によって平行電束に変換されて傭光板５２に向
＆）らｉ７る。１１．す）°６板５２によって光軸５３
から離間しｆｃ　１１［４域を通る）を成分のみが取り
出され、投射レンズ５４によって束来され、光検出器５
８」二で最小に絞られ、ビーム・ウェスト・スポ。

＋−＋ｉ！か−ぞの上に形ノ１にされる。次に２１１物
レンズ４０がうし反射層１４に向けて近接すると、ビー
ム・ウェス１は、ｊｉ４５図（ロ）に示すようにレーザ
ビームが九反ＪＪ１層ノ４で反射されて生ずる。即ち、
ビーム・ウェスト−１、対物レンズ４θと光反射層１４
間に生ずる。このような非合焦時においては、ヒ゛−ム
・ウェストｌｉ、ノ１ｒ１常λ寸′１勿レノズ４０の１
東点矩離内に生ずることから、ビーム・ウェストが光点
として機能すると仮定ずれは明らかなように光反射層１
４で反射され、対物レンズ４０から射出されるレーザビ
ームは、対物レンズ４０によって発散性のレーザ・ビー
ムに変換される。遮毘板５２をＪｌＯ過したレーザ・ビ
ーム成分も同様に発散性であることから、とのレーザ・
ビーム成分が投射レンズ５４によって集束されても光検
出器５８の受光面上で最小に絞られず、光検出器５８よ
りも蝿い点に向って集束されることとなる。従って、）
Ｙ、検Ｌｌｌ　躬：÷５８の受光面の中心から図上上方
に向ってレーザ・ビーム成分は、投射され、その受光面
上には、ビーム・スポット像よりも太さな・母ターンが
形１、＋にされる。更に、第５図（ハ）に示されるよう
に対物レンズ４０が光反射層１４から菌量された場合に
は、ビーム・ウェストを形成した後レーザは、反射層１
４で反射される。このような非合（１＜　ＨＨ，ｊにＱ
ｌ、ノＩＩ　’１’：’＋ビーム・ウェストＶ↓、対物
レンズ４０の、１ｔ点１１′巨ｒＩｌｌｌ外であって×
ｑ勺勿レンズ４０と反則層１４間に形ｌＪｙ、されるこ
とから、Ｘ１１′吻レンズ４０からＩ！ｌＩ）シ板５２
に向う反射レーザ・ビートは、収束性を有することとな
る。従って、准ン°Ｃ板５２を１ｌｌＩＩ７！！Ｉシ／
こレーザ・ビーム成分は、投射レンズ５４によって９１
．に収束され、収束点を形１戊しだ後ｙｔ検出４５８の
受）を面上に投射される。その結果、）１０検出器５８
の受光面上にシュ、ビーム・ウェスト・スポットの像よ
りも大きな・ぐターンが中心から図上下方に形成される
。さらに、ｊｄ’ｒ　５図に）に示すようにλ・１物レ
ンズ４０が光反射Ｉｔ”、’ｊ　７４から大きく−ｊｌ
ｆｆ　１ｌｉｌされた場合にＣ」５、喝）’ｅ　＆　５
２より近い点で集束される。したがっで、Ｕ：来例で前
述したように光検出器５８の受光面の中ノｂから図上下
方に向ってレーザ・ビーム成分Ｑ」、投射される。

上述したレーザの軌跡の変化１．Ｉｌｌち、光線軌跡の
変化−２、幾イ「す丸字的に下記のように説明され、レ
ーザ”・ビーム成分が光検出器５８上で偏向される値ｈ
３を・求めることかできる。Ａｊ物レンズ４０の幾伺）
を学的な結１畢系ｔｉｔ：　、第６図に示すように表わ
すことができる。ここで、ｆｏ＆；Ｉｌ、Ｘ・↑物レン
ズ４０の焦点距１ｉｊｌ＃を寸だ、δは合焦時から非合
焦時に至る際の削物し／ズ４０即ち、毘ディスク２０光
反躬層１４の移！１．ｌｌ１１１１シ１＜１ｔを示し、
第６図において実線で示される光線軌跡は、ビームウェ
ストから発せられ、対物レンズ４０の主面上であって光
軸５３から咀１’ｉ！４　ｈ　ｏだけ蛸（ｎｉｌした点
を通過し、集束されるものを示している。

ｆ４５５図（イ）に示される合焦時には、明らかなよう
にδ＝Ｏであり、第５図←）に示される非合焦時には、
尤ディスク２が距ν＋１＃δたｋｌ四′吻レンズ４０に
近接し、ビームウェストは、）を反射層Ｊ４で反射され
て形成されることから、ビーム・ウェストは、その２倍
だけ対物レンズ４０に近接することとなる。（近接する
ｊ、＋）合一１、δ〈０である。）甘だ、第５図０９に
示される非合焦時には、尤７”４スク２が距離δだけ対
物レンズ４０かう離間され、ビーム・ウェストを形成し
た抜レーザ・ビームが光反射層１４から反射されること
から、実質的に光反射層１４の背後にビーム・ウェスト
が形成されたと同様であってビーム・ウコーストは、２
δだけ対・１勿レンズ力ラｊＨＨｔ間することとなる。

ば焦時には、ビーム・ウェストが７を物レンズ４０の焦
魚信１ｉ’＋：に形成されるとずれ（１Ｆ、光ディスク
２がδだけ移（肋した場合には、８’ｌ’ｙ　６図に示
されるようにビーム・ウコニストト月物レンズ４θの主
面間の距離は、（ｆｏ　−ト２δ）で表わされる。ビー
ムウ、エスト乞毘点とみなぜは、第６図におし〕る角度
β。及びβ１は、−Ｆ　’４し２　（］）及び（２）式
で示されるつ−”−−ｔＡｎ　（−Ｉｏ）＝８＝β０　
　　・・・（１）ｆｏ４−２δ− １だ、レンズの結像公式から イノｆつ、−＋ｆ。

第７図は、投射レンズ５４の珀学糸におＱする光線軌跡
を示し、投射レンズ５４がＩＸ゛１のＡ１４み合せレン
ズ５４−１．５４−２から成るものとして取り扱つかっ
ている。

ここで、レンズ５４−１．５４−２１ｄ１、夫々焦点距
離ｆ、、ｆ２をイｊし、対物レンズ４０の主面から８だ
けｌ！！ｉ＋間した位置に遮尤板５２が配置１η゛され
、対物レンズ４０の主面からＬだけ所ｆｆ　１ｆｊｌし
た位置にレンズ５４−１の主面が配置ｉ’ｉさＪ７、史
にこのレンズ５４−ノの主面からＨだけ離間してレンズ
５４−２の主面が、寸たｅたｔフ肉ｆ　ＩＩＩして光検
出器５８の受光面が配９りさ１１ていると仮定している
。図中実開で示される光線軌跡は、対物レンズ４０で集
束されて、細光イυ５２の光透過面であって）ｔ　！ｉ
ｌｌ　ｓ　：ｔからｙだけに１＋間したものを示してい
る。

距離ｙは、下記（３）式で表わされる。

ｙ＝）Ｉｏ　−ａβ１ ここて、Ｆ（δ）−（ｆｏ　＋ｆ０／２δ）とすれば、
（，３）式は、次式で表わされる。

ｙ＝）Ｉｏ　（１−ａＦ（δ））　　　　　−（４）従
って、 ｈｏ＝−一り一一一　　　　　　　・・・　（５）］−
ａＦ（δ） １だ、）Ｉ′；籾がレンズ５４−１の主面」二を通る光
Ｉｊ々１１５３上からの位Ｈ１ｔ　ｈ　１は、（６）式
で表わされる。

ｈｌ　＝ｙ−（Ｌ−ａ　）β１ （２）式と同様に角ｔＷβ２を求めれば、角度β２は、
（７）式で表わされる。

・・・（７） 以丁同様にレンズ５４−２の主面上を〕…る光線の先細
＋　、５３　Ｊ二からの位ｌｉｔ　ｈ　２及び入射角β
３）°Ｃ線が光検出器５８の受光面上に入射する光軸５
　、？　Ｊ：からの付随ｈ３ν１１ち、偏位り書づ１、
夫々（８）〜叫式で次わされる。

ｈ２＝ｈｔ　−４１β２ ・・・（８） ・・・（９） 及び ｈ３＝ｈ２−（ｔｉｆ）β３ 第６１ン１及び第７図に示される光学系は、既に述べた
ように合焦１情即ち、δ−〇では、検出器５８上で丸赳
１は、ｈ３＝０に集束されるのであるから、この条１’
ｌ：下においては、Ｆ（０）＝Ｏであり、１０式は、下
６己式で表わされる。

−！／こ、渡ン“Ｃ＆５２によってゲＣ４引１５３外の
ゲＣ細ｋ　ｊｌＱるもののみが取り出されることから、
ｙＮＯである。従って、 この式で、（１１式金単、陣化すれば、＋ｒ３）式１又
を」、（１（イ）式が１１Ｉられる。

又は、 δが充分に小さい（δ’＜、’Ｏ）のＪＬ（合には、（
・−ｆ・）　（ｆ　’ｏ２／　２δであるから、次に、
合焦時（δ＝０）において、光ｒイスク２の尤反射層１
４上のビーム・ウェストにヌ°・Ｊする光検出器５８の
受光面上に形／ｌｋされるビーム・ウェスト像の横倍率
ｍは、下１１旧ＩＧｊ式で表わされる。

ｍ−／９０／β３　（倒立像） ここで、δ＝０におけるβ０は、 であるから、 １１２）式て１１Ｇ）式からＩ２を消去ずれは、この式
から、ｆｌについてのＪ：＋’＋’を求めれば、：ｈ　
際ノ＞を学、鉤−Ｃ）：Ｉ２、ｆ＋＝）Ｉに１１゛かれ
ることかないとコｊえられることかＣ）、 ｆ、−＝＝−二ｆｏＨ １，。−４−１□−４゛°同 １ｊ−立阪が形Ｉ戎される、１易台について同（子に考
察ずれＱ：Ｊ、（ｍ二β。／′β３）、ｆ＋＆Ｊ１、次
式Ｔ　”ｊ−４ワサれる。

ｆａｌｌ ｆ、：−一−−−５ ｍｆ６−Ｈ−トｔ°１１８） 従って、 ）１２１式からＩ２を求めると、 （２０）式を（１３Ｊ式に代入してｈ　３　をイ］１）
倍率ｍで表わせば、１２◇式及び（１式が１１１らｔす
る。

１、、ｊ　　ｌ、、　　（ａ−ｒｏ　　）（（ｔｏ’　
／２６４７図の光学系におい”Ｃ投射レンズ５４がＬｐ
レンズであるとずれは、ｆ２＝ｃｘ：ｒであるから、ｆ
ｒ＝１及びｍ　：’　ｆ　１　／　ｆ　ｏであって、ｉ
／（、ｔｌ−６図に示した丸字糸では、ビーム・ウェス
トが対物レンズ４０の焦点に形成ネれると倣定したが、
発散性又は、集束性のレーザ・ビームが×・Ｊ物しンズ
４０に入射する場合には、ビーム・ウェスト（」、焦点
からｂだけ偏位して形成される。従って、全光学系を１
つの合成レン、ズとみなし、２δ＝２δＪ　＋　ｂと置
き、同様のｄｌ”ｐｉ　’ｉｔ：ずれＵ１゛、偏位ｔｔ
Ｊ　ｈ　３が求められる。

ここで、ａ　＝Ｑの場合には、 寸だ、ｆｏ＋ｂ））２δ　であれｔ、Ｊ：、となる。

つき゛に、焦点に１けｉ１ｆ’　Ｘ　Ｋ対する焦点ぼり
検出１．１号Ｙの１９１係を第８図に、虜だ焦点はけｈ
ｌ−Ｘにλ・１する川魚はけ検出用検出器で（奥山され
る光量のＪ、ＩＪの関係４第９図に示す。いずれもΩ惨
式を基にグラフ化したものである。合ｉ上点位置（Ｘ＝
００所）近傍での焦点はけがＸに対する焦点はけ検出信
号Ｙの立上がり特性は他の（←点碩］け検出方式に比ら
べて爬、になっており焦点はり）イ；がδｉｆあるいＱ
まδｉｎになった所で白；聾和情弓１１；の８？川に、
＋Ｉし、δｐｆ−ｉたはδｐｎのハｒで’「ｔ”＋　Ｊ
ｌｌ　Ｌ、てしまう。但し第８図、第９図ではＡの’ｒ
！「＋：Ｉ・においてＮ：！！和した時の焦点はけ検出
信号Ｙないしｔ」、検出光駐の総和２を”１″に規格化
しである。さらに焦点がほけると）を検出１：ｖ　５８
Ｊ−でのビームスポット６４が拡大しδｏｆないしはδ
ｏｎのｌ夕「でビームスボット力Ｓ元栓出益５８かＣ）
ｋｌ、み出してし丑う。ぞのためδｏｆないしに１−δ
ｏｎよりもさらに焦点がはけるとビームスボットロ４が
ゲ０検出器５８からｅよみ出し分だけ焦点１１゛け検出
（ｊ’４号Ｙと検出光ｔ４−４のξＥス第１１Ｚは減少
する。しかしながら対物レンズ４０とｌ　Ｉ’を叩６己
１．ハ媒体の光反則層Ｊ４との間があるｆ１１′１より
離れ過ぎると第５Ｄ図に示されるようにビームスポット
６２は）シ検出器５８−１で中・１．’＋　＋１’ｉＪ
！より上に来てし７まい第８図のδｔｆよりもズ１′１
勿レンス゛４０が１！いノツ「ではあ／（かもヌＪ′］
乏ダレンズ４０と情報記１、（７媒体のメＣ反射層１４
とがａｆｌ、（’Ｉきすぎた状ｉ、ＩＪｔと同じ〕０ラ
スの１に号が出る。

この時第８図及び第９図の曲線として；３独ｔａ’ｉの
異なる％（′ｌを有する。）を抜出手段としてのナイフ
エッヂの１ｔ１°１．１而ま７゛こはアパーチャー、ス
リットの周辺のＩｆ、’ｉ、１部がフ゛０学糸の丸軸の
中心上にある場合（つ甘り）Ｙ；　ｔｉｌｌからナイフ
ニップまでの最小距１〜ＩＩ　ｋ　＝　０か尤中出から
アパーチャーもしくはスリ、１・−までの７ｉン小距離
Ｃ＝Ｏの、場合）にはＡの’ｌ：ｉ１イ１１台、７Ｊ′
：″ｊｏ　またナイフニップのψ；１１１而またはアノ
９−ナヤー１スリツトの周辺のψ１ｈ１部が）ＹＳ軸の
中心から＆、Ｉ、−ノれ−Ｃおり（つ１すに＼０．Ｃ）
０）ｌ。

かも尤１１・由の中・し＞　ｆ　、＋ｊｊｉる）ｒ；が
ア・ゼーチャー・７リツト、ナイフエッヂ％　）Ｉｔ１
度へい′吻により）’ｅ　Ｉ＋’６をひさづ、／こりら
７１ずそのま寸ｊ１．ｊ４　ｉ尚できた１箱合はＡ３、
イして）゛（、申出の中）］ン苓１両る）Ｙ：、がアパ
ーチャー、スリ、　ｌ−、ナイフニップ肯）’ｊ　嶋へ
ｂ物により光路領ぜまグ（−けられ）Ｙ：、４Ｍ出吊器
８に−よで到序できない基）　４千にはＣのぞノ１それ
’Ｂｒ　十′ｌケ・１□１−４る。−ま／こ自焦点荀ｉ
ｉ″ｉ近（）′５を除いては第８１２１のＡとＣのグラ
フの川魚？ｉＥけ検出４部１月の（つ斗りＹ方向の）絶
メ；用１１１を携ったものが第９図のＡとＣのグラフに
ほぼ賀しくなっている。斗／こ第９図において台用魚信
１６近晴では光検出器５８上でのビームスポット６２の
うち、毘佃１１１領域としての′＃、検出セル、５　＋
’ｌ　ａとＷｓ　ｔ＝５’＞出セル５８ｂの間に存在し
ているゲＣ不感ｉ：ｈｊ　Ｊｔ−Ｑ内に入ってし１う（
１；が多いのでバ’、　′１］ｆ、ｂｌ「、のυ１１．
れる＋１１か少なくなり（炙出光ｉ１１′の糾ミＡ１１
Ｚが小さくなる。

次に焦点に１］げにＡ１する最人訂谷１１１′１を調べ
てみろ。集光し、だレーザー九のトラッキングガイドか
らの反射光の回折パターンを用いてトラックずれ會（Ｗ
　１．１１するｐｕｓｈ−ｐｕｌｌ法でｒ、ｔ　％人さ
く焦点はりを１国こずとトラックずれ検出１．１号は現
われな　り／【　　る　。　　第　１　０１ス１（イ）
〜　（ヨ）す、・　よ　Ｕ（ｌｉｒ、　　１　　１　１
イ巨イ）〜（力）は小１２図においてトラッキングガイ
ドとしてス・ぐイラル状に連Ｕ１．シて伸ひ／こ尚〔）
゛リグル−ツ（＋ｌｔ＋さλ／８）〕〕全し−リ゛−ス
、ｊ５ッが矢［４］（儲方向にＩＩ゛−置・リー）　ｉ
：：、　１１４ｊに、２，１．ｒ’の１不１本ごとに現
われるトラックずれ検出１１１号を現わし１いる、そし
て、七扛ぞれの方向に焦点なり１かし、で行っだ１１．
１」のトラックずｌしＩ・１４出イ、１号の（・（子全
それぞれの図ｉｆ＋ｉが／Ｊニジている、なお、この図
面中、Ｓｒ１゜差Ｊ物しンズ４０からの射出九の１、（
１点からの光反射Ｒ１１４のずれ１．４で、メ・Ｊ物し
ンズ４０から１．ｊｉいｉｌｌを１１−とする。ま／こ
、」二１則のｔｉｌｌ　＋１？ｉ！がト・ラッキング信
号（Ｆ３旧’ＰＯ７２００ｍＶ／ｄ　ｉｎ　）　５ＯＡ
、、　−Ｆ　ｔｉｌｌＯ曲バ）−が１・−タル（ｒｉグ
ラフＦ３Ｂ）−クル２００　ｍＶ／ｄｉｎ）５ｆ、ｌＢ
’（示し、共に握点し１、上から２　ｄｉｎ　ｔ」でと
７Ｌより一１’：’　１ｌｉｌが市であるつこの図面か
ら１ｌｊｌ　′！δ：３．　ｔ）　７１ｍ、６く−（−
も５．０μ【η以」−焦点が（１りるとＰｕ５ｈ−Ｐｕ
ｌｌ法のイ、ｊシ３５　ｆｌ　Ａてはトラックずれ全検
出できないということがわかる羨なち’、ｋｉ；号５Ｏ
ＡのｅＪＪｔｔ４＆−、ｌなめらかなほど、捷／こ、し
’ｔ’ｉ、’！が大きい（Ｈ）どハクｒである。） 丑だ、ｌｉ’？　＜’ＩＭ　ｊｊｌ：　ｔφ、婬体の尤
反射層１４にメ−・１して穴に開けるなど状、Ｑ（１変
化忙１１遍こし−Ｌ　１ｉｌｒ、　ｊ＋Ｗ：４行なう場
合ｊｊ％　）、’（ζ（まけが牛してｙｔ反ルｊ層１４
土でのスポットが大きく斤ると記１！′、台釣看゛い＆
（−＜　くなる。

合焦点時の）Ｙ；反引ｊ（’−’Ｉ　Ｊ　４でのス、亡
ノトヤイズａｔＱ、−１，ａ　ｔ＝　０．８２λ／ＮＡ
　・ｔ’、ｈ、（たたし、　λＱ」シー９９−の波長、
ＮＡは開口数である。）でυえもれるとする。

開口数（ＮＡ）の（）ＩＩがＮＡであるｌ１ｌｌ別的に
収差街全く有し７在いレンズに、ｉ（、ｉ四分イ［］か
至るＩ゛ノ［吻−な平１↑レーリ“が人「ｈｈ　Ｌだと
すン、と、レンズ不−ｊｉ’！Ｊ過１々１１こ丸した点
におりるスフ１？　、　トパリイス゛ａ／ケよ、レーザ
ーの１ｌ１２　Ｊそを・λとすると、−１ｉｌｙ；に下
、、己式で−りえられる。

とｌ−’Ｌ、ａｌｌ、ｌ−１ｌｉ＋Ａ３図に示ず、Ｌ９
にス、ｌｐ　ノドの中上・におけるり・ｌｉｌリーをイ
１′１イ１７：　ｊ！ｌら、１とした１）１合において
、１／／ｅ２の’ａ　ｌ１ｊｆ　’１ｉ−４ｆする１１
１１１体の的ｔイを衣・わし７でいる。このビー！・・
−フ汀鉱２トかりｌ　％＋レノズ４０に、Ｌつで形１＋
’／されるビー１・・ウェストに夕・Ｊ応−Ｊると干れ
ば、合イ、ｉ、＜　１１７に」・・いで丸）６ｔ　ｉｌ
ｌ著、；５８の受）Ｃ而」−に形成さ！する１１゛−ノ
・・ウェス１の鐵の大きさＡｄｉｊ：、レンズ系４０．
５４の４ｊ々倍率ｍで３１そわされる。

またこの時の強度分布はガウス分布に類似していると考
えられ、Ｚだり焦点がぼけた時の記録層上での半径ω勿
）はビームウェストでの強度が中心強度の１／ｅ　　と
なる輪帯の半径をω。とじ、そこからＺずれた所での半
径をω３）とするときなる。し／こがって（ハ）式から この時のス４？ット中心強度は に減少Ｊ−る。ｉｉＬ：　凧が”Ｊ　能なＪｌ・）イ戊
甲、１：、　、ｉり臼ＷをＩ＋ｎｉｎとすると より 今λ＝０８３μｒｎＸＮＡ　＝０．６、ｌｍ１ｎ　＝　
（１，７と−Ｊると λ＝＝　０．８３　μｍ　ＸＮＡ　＝＝　ｔ）、　５、
ｌｍＩｎ　＝　０．７とすると、 よりｉｅ’ｌ”（ｉ焦点ぼけｉｌｉ　＆：ｔ−，０，５
〜２０１涌何となる。

しかして、上述の内容、特に第１０図、第１１図に示し
た内容から最低±３．０μｍの焦点はけに対して安定に
焦点はけ検出信号が出なければならない。したかって、
第８図でその範囲は砲訂ｊ饋域の中、すなわち、ａｏｆ
　、δｏｎの絶対値は３０μｍ以上であることが望まし
い。

したかって、第５図（イ）ないし弔５図に）に示すよう
な光学系（ナイフェツジの代りにノリズム、スリット、
アパーチャ、ミラー、フォトディテクター等を使う光学
系を含む）、すなわち、対物レンズ４０により集光した
光の焦光点（ビームウェスト位１旌）と情報記憶媒体の
光反射層（記録層）１４に刻する結像位置のうちの少な
くとも一箇所に光検出器５８を具備し、かつ対物レンズ
４０により集束した光の集光点と情報記憶媒体の光反射
層１４の位置ずれ量に応じて光検出器５８上での左右非
対称な光量力・、投射されることにより焦点はけを検出
し得る光学ヘッドの光学系において、±３．０μｍ焦点
がほけるとい９式から光検出器５８上に第１４図のよう
に半ポット７０ができ、その中にナイフェツジ５２の影
７ノが表われる。このとき、Ｆ：対物レンズの情報記憶
媒体に近い側の主点から焦光点（ビームウェスト位置）
までの距離、ｙ：対物レンズの射出瞳の半径もしくは対
物レンズの開口部の半径、ｍ：光検出器上の結像倍率（
横倍率）、Ｍ：許容される焦点はけ量（標準対物レンズ
・光反射層間距離からの許容されるずれ匍）となる。

このとき、ビームスポット７０が２つの光検出領域とし
ての光検出セル５８ａ、５８ｂがらはみ出さなければ以
上の４Ｊ請を満足できる。つまり光検出器５８として半
径が 位はハリ）の円よりも大きな検出領域を有する必要があ
り、本発明はこれを満足する大きさに設定したものであ
る。

なお、上述した実施例においては、記録再生装置につい
て記載したが、これに限らず記録或いは再生専用の装置
に対しても適用し得ることは、明らかである。

その他、本発明は本発明の要旨を変えない範囲で神々変
形実施可能なことは勿論である。

〔発明の効果〕

不発りＪは、以上祝明したように、集束光を用い情報記
憶媒体から情報を書込み或いはｄ取る装置であυ、記録
層ないしは光反射層から反射して対物レンズを通過した
光の光路の途中に元払出手段を設けてこの光軸に関して
非対称に抜出すとともに対物レンズによって集束された
光の集光点と上記情報６（−憶媒体の記録層ないしは光
反射層に一致した合焦点時に記録層ないしは光反射層に
対する結像位置に複数の光検出領域を有した光検出器を
設け、この光検出器上でのビームスポットの移動により
焦点はけを検出するようにした光学ヘッドにおいて、上
記光検出器の光検出領域の大きさを、Ｆ：対物レンズの
情報記憶媒体に近い側の主点から薫光点捷での距離、ｙ
：対物レンズの射出瞳の半径もしくは対物レンズの開口
部の半径、ｍ：光検出器上の結像倍率、ＮＩ：許容され
る焦点はけ量としたとｍｙ き、□×Ｍ（ミリ）を半径とする円よりＦ＋０．００６ も大きな寸法に設定したものである。

したがって、焦点はけ儀に対する焦点はけ検出信号の信
号反転部出１（第８図のδｏｎからδｏｆ甘での幅を広
くでき、少し大きく焦点がずれても光学的検出信号は小
さくならすに焦点ぼけ検出用サーバ？ルーフ″ダインが
大きいままになり、そのため焦点はけ補正系がより安定
になるといった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）←）（ハ）はビームスポットの移動により
焦点はけを検出する基本原理を示す説明図、第２図は光
検出器上でのビームスポットの移動に伴う光検出量の変
化状態を示す説明図、第３図〜第１４図は本発明の一実
施例を示すもので第３図は本発明の一実施例に係る光学
ヘッドを備えた情報記録再生装置ｔを示すグロック図、
第４図は第３図に示された光学系を示す図、第５図（イ
）〜に）は合焦時及び非合焦時におけるレーザ・ビーム
の軌跡を示す説明図、第６図は第４図に示された対物レ
ンズを通る光線の軌跡を解析する為の図、第７図は第４
図に示された投射レンズを通る′＃、脚の軌跡を解析す
る為の図、第８図は焦点はけ１４（に対する焦点はけ検
出信号の状態を示す説明図、第９図は焦点はけ鼠に対す
る焦点はけ検出用検出器で検出される光Ｂ−の和を示す
説明図、第１０図（イ）〜ｃ／）および第１１図（イ）
〜ｖｙ＞はそれぞれ焦点はけ量に対するトラッキングず
れ信号の関係を示す図、第１２図はた学系を示す図、第
１３図は対物レンズによってｌｉｔ成されるビーム・ウ
ェストにおける光強度分布を示す図、第１４図は）′ｔ
、検出器上の焦点はけ時のヒ゛−ムスポットを示す図で
ある・ ２・・・情報記憶媒体、１２．１４・・・記録層ないし
は光反射層、４０・・・対物レンズ、５２・・・元払出
手段、５８・・・光検出器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 小束光を用い情報記憶媒体から情報を１１込み或いは読
   取る装置であり、記録層ないしは光反射層から反射して
   対物レンズを通過した尤の電路の途中に元払出手段を設
   けてこの毘ｔｌＱｈに関して非対称にＪ′ン出すととも
   に対物レンズによって集束された）“Ｃの集光点と上記
   情報記憶媒体の記録層ないしは光反射層に一致した合焦
   点時に記録層ないしは光反射層に対する結像Ｂ’ｌ　Ｉ
   Ｉ″１に枚数の光検出ｉ１１を域を有した光検出器を設
   け、この光検出器」二でのビームスポットの移動により
   焦点ｅγけを検出するようにした光学ヘッドにおいて、
   上記）“Ｃ検出器の光検出・領域の大きさを、Ｆ：対物
   レンズの情報ｆｉｌ’；憶媒体に近い側の主点から焦牟
   点１での距離、ｙ：対物レンズの射出瞳の半径もしくは
   対物レンズの開口部の半径、ｍ：）Ｙ：ｌ火山れ１上の
   結像倍率、Ｍ　：　ｈ谷される焦点はりｈＬとしたとき
   、 を半径とする円よりも大きな寸法に設定したことを特徴
   とする光学ヘッド。