JPS58220249A - 光学式ピツクアツプ - 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、光学的に検出可能な形で情報が記録された媒
体（ディスク、テープ、ドラム等）から該情報を検出す
る光学式ピックアップに関する。

従来この鵠のピンクアップとして光学式ディスク用のも
のが最も知られている。この光学式ディスクのピックア
ップは、信号を記録または再生するための機能と一ディ
スクの偏心・面ぶれ等によって生じる１ラツキング誤差
及びフォーカス誤差を検出できる機能とを持つことが必
要である。トラッキング誤差を検出する方法としては、
（１１２ビーム法・＋２）ウオブリング法・１８）ファ
ーフィールド法”などが知られている。また、フォーカ
ス誤差を検出する方法としては、＋１）非点収差法・（
２）ナイフ・エツジ法・（８）臨界角法・１４）スキュ
ービーム法などが知られている。精度が高（、ピックア
ップの構成が簡単になるという理由から、トラッキング
誤差の検出としては、ファーフィールド法、フォーカス
誤差の検出としては、非点収差法によるものが最も一般
的である。

１ｍ１図は、上記方法による従来の光学式ピックアップ
の構成の説明図である。レーザーダイオード（以下ＩＩ
）と略す）１から出射され１こ光束は、コリメータ２に
よって平行光にされた後、プリズム３によってｌＦ′ｒ
面形伏面形形のビームに整形される。

これは、■１）の発光面が長円形であるためコリメータ
２を通過後の平行光束も、その断面形状が長円形となっ
ている１こめである。円形ビームに整形された光束は、
偏光ビームスプリッタ（以ｌ　ＰＢＳと略す）４・ビー
ムスプリッタ（以下田と略す）５を通１）、１／４波長
板６に入射する。ここでＰＢＳ　４は、直線偏光してい
るレーザー光が透過するように置かれている。１／４波
長板を通過した光束は、−）１燦 円偏光となシ、対物レンズ７によって直径１〜２μｍの
微少スポットとな）ディスク８上に結像する。

ディスクからの反射光は再び対物レンズ７を通って平行
光となり１／４波長板６を通過するが、この光束は、Ｔ
Ｄｌから出射される光束と偏光方向が９０゛異なる直線
偏光となっている。この光束の一部はＢＳ５によって反
射されて、光電検出器９に入射し、Ｂ５５ｔｌ−通過し
た光束は、ＰＢＳ４によって全て反射されて集光レンズ
１０に入射し、さらに、シリンドリカルレンズ１１を経
て光電検出器１２に入射する。

ここで、検出器９はトラッキング誤差検出の１こめに使
用され、検出器１２はフォーカス誤差検出及びディスク
８に記録されている情報を再生するために使用される。

以下、その原理を説明する。

館２図及び第３図は、それぞれトラッキング誤差検出の
原理及びトラッキング誤差検出回路を示したものである
。ここに述べるファーフィールド法によってトラッキン
グ誤差を検出するためにｔＸ。

ディスク８ＫＢａの様な突起（又は溝）が、同心円状又
は、らせん状に作られていることが必要であ（４） る。或いは、再生専用のビデオディスク、ディジタルオ
ーディオディスクなどの様に、ピット列であってもよい
。第２図は、突起した同心円状、或いはらせん状のトラ
ックがあらかじめ設けられている場合について描い１こ
ものである。第２図で、ｓｂは反射率の高いディスク媒
体（記録媒体）、８ｃは透明な保護膜である。対物レン
ズ７によってディスク８上に照射された光ビームＩエデ
ィスク媒体あで反射され、再び対物レンズ７を通って平
行光となる。突起８ａの高さが光路長で約λＡ程度であ
るので、対物レンズ７の光軸上に、突起８ａがある場合
（第２図卸）の平行光束の強度分布は、光軸付近では光
の干渉によって強度が低下し、光軸から離れるに従って
強度が太ぎ（なっている。突起８ａが、対物レンズの光
軸から左、又は右にずれた場合には、＠２図（ａｌ又は
篤２図翰の様に、光軸の右側又は左側で最大となる様な
強度分布を示す。

従って、平行光束の部分子ｔｃ９ａ、９．ｂの２個のフ
ォトダイオードから構成される２分割検出器９を置ぎ、
その出力Ｉｅａ、Ｉｕｂを第３図（ａ）　Ｋ示す様に差
動増幅すれば、差動増幅器１００からの出力１０１は、
第３図山）ニ示す様に対物レンズの光軸とディスク上の
突起８ａとのズレ量に応じて変化する信号が得られる。

こレカトラッキング誤差信号となる。この信号は、第１
図に示す２次元駆動装置１４に加えら蜆対物レンズを含
むピックアップの全体又は一部をディスクの動径方向（
ディスクの半径方向すなわち第１図矢印１５方向）Ｋ動
かすトラッキング（矢印１６ａ）のために使用される。

次に、フォーカス誤差検出及び情報再生について説明す
る。第４図軸）・は、第１図の集光レンズ１０及びシリ
ンドリカルレンズ１１で形成されるスポットの形状を示
すもので１ある。ディスクで反射され平行光となって戻
ってぎた光束は、集光レンズ・１０及びシリンドリカル
レンズ１１を通過後、紙面内では１７ａの様な、また紙
面に垂直な面内では１７ｂの様な焦点距離の異なる集光
性を持つ。そのため１３ａ・１３ｂ・１３ｃの位置では
、それぞれ１８ａ・１８ｂ−１８ｃの様な像となる。そ
こで、１３ｂの位置に第４図ら）に示す様な１２ａ・１
２ｂ・１２ｃ　噂１２ｄの４個のフォトダイオードより
ｓ成される４分割検出器１２を光軸に対して垂直に置け
ば、対物レンズとディスクの距離が合焦距離よシ短い場
合には、第５図（ａｌの様な縦長の形状の、対物レンズ
とディスクの距離が合焦距離よシ長い場合には、第５図
（ｃｌの様な横長の形状の、又合焦している時は第５図
（ｂｌＫ示す様な円形の光束が検出器１２ニ入射する様
になる。１２ａ・１２ｂ−１２ｃｍ　１２ｄからの出力
をそれぞれ１１１１ａ・■夏２い１１！１ｏ・ｌ１１１
４とすると、（１１２ａ＋１１２ａ）（１１１１ｂ＋１
１１１ｄ）　　　　　　　　　（１１なる演舞を行なえ
ば、第５図０）ニ示す様なフォーカス誤差に応じた信号
（フォーカス誤差信号）が得られる。餓６図は４分割検
出器１２からの出力信号を処理するための電気系を示す
。加算増幅器肛は、１２ａ＝　１２ｂ−１２ｃｍ　１２
ｄからの出力信号の和をとるための増幅器であ如、その
出力１０３がディスクに記録されている情報の再生信号
となる。また増幅器１０４ヲ工、前述した（凰）式の演
算を行なうためのもので、その出力１０５は、第５図１
）に示す様な対物レンズとディスクの距離に応じて変化
するフォーカス誤差信号となる。この信号は２次元駆動
装置１４ニ加えられ、対物レンズ７を含むピックアップ
の全体または一部をディスクに対して垂直な方向に動か
しく第１図矢印１６ｂ）、フォーカシングするために使
用される。

以上の原理によって構成された第１図のピンクアップは
、他の原理によって構成されたピックアップ（例えば、
トラッキング誤差検出として２ビーム法、フォーカス誤
差検出としてスキュービーム法）に比べて簡単に構成で
ざるが、次の様な欠点を有している。

（１）ビームスプリッタ５による光量のｆｉ失＃’多い
。

また光量の損失金少なくすれば、トラッキング誤差検出
器９に入射する光量が低下するので良好なトラッキング
誤差信号を得ることが困難になる。

（２）光電検出器として、２分割検出器９と、４分割検
出器１２０２個必要である。

本発明は、これらの欠点を解決し光損失が、少なく、構
造が簡単で、１１小型軽量の光学式ピックアップを得る
ことを目的とするものである。

以下、本発明の実施例を図面に基づきながら説明する。

篤７図は、本発明の一実施例の光学系の説明図であり、
同図（ａ）においてＰＨ１０・１／４　波長板６・対物
レンズ７・ディスク８及び２次元駆動装置１４を除いて
、第１図と同じ部分は省略しである。本実施例では、・
従来の装置（第１図）から、Ｂ８５・集光レンズ１０及
びシリンドリカルレンズ１１を取シ除ぎ、それらに代わ
ってホログラフィックレンズ（以ｉＨＬと略す）１９が
使用されている。このＨＥ、’１９は。

本発明の第１の集光部材と＠２の集光部材とを含む光学
手段に相当するものである。更に、従来の光学式ピック
アップでｔ”！、光電検出器が２ケ所に設置されていた
が、本実施例では光電検出＠２０が１ケ所に設置されて
いるだけである。この光電検出器２０は１本発明のｗＬ
ｌの光電検出部と籐２の光電検出部とを含む光電検出手
段に相当するものである。

銀８図は、上記ＴＬ１９、即ち前記光学手段の一実施例
を示した説明図である。図中１９８（図では白部）及び
１９ｂ（図でを工黒部）は、次に述べるもののいずれで
あってもよい。

■１９ａが透明、１９ｂが不透明、又はその逆■１９ａ
と１９ｂを通過する光束が、位相差を持つよ５な構造 ■１９ａと１９ｂの屈折率が異なる構造また１９ａ及び
１９ｂ＆ま、第８図に示すように透過率・位相差・屈折
率が矩形的に変化する構造であってもよいし、あるいは
正弦波的になめらかに変化する構造であってもよい。１
９ａ及び１９ｂは交互に配置され、例えば１９ｂ（不透
過部、）の位置１↓Ｐ、＋　ｐｌ：　ｐｌ・・　−１：
ｆｑ丁：　・・・・・・のようにする。更に、本実施例
では、■、１９のうちＰＯ＊Ｐ１ｓＰｍ・・・の位置に
１９ｂを配置した上半分を１９ｃとし、Ｑ、−Ｑｓ−Ｑ
ｇ・・・の位置に１９ｂを配置した下半分を１？ｄとす
る。ここで、 ＱｏｓＱ１ｅＱｍ＋　＋＋　ｓ　Ｉ　Ｉｆｉ　：　ｆし
・・・・・Ｐｅ／Ｑ　、　：　Ｐ　、／Ｑ、　＝　Ｐ、
／Ｑ、　＝　−−−−−−＞　１となっている。このよ
うなＩＩＩ、１９に、例えば一様な平面波を入射させる
と、第９図に示すような集光作用を示し、１９ｃは第１
の集光部材として、１９ｄは第２の集光部材としてそれ
ぞれ機能する。つま如、）ＩＴ、１９の縦縞の方向に対
して垂直な面内において、縞の間隔が粗い１９ｃの部分
では光の干渉によってＨＣｌ２から距離ｆｐだけ離れた
位置に集光し。

縞の間隔が密な１９ｄの部分では、　）ＩＬ１９から距
離ｆｑだけ離れた位置に集光する。ここで、　　ｆＰ＞
ｆＱである。一方、光軸と縞に平行な面内では、全く集
光性を示さない。■・１９の上半分１？ｃの部分は焦点
距離がＩｐのシリンドリカルレンズとして作用し、ＨＣ
ｌ２からｉＰだけ離れた位置に焦線２２ａを生じさせる
。同様に、下半分１９ｄの部分は焦点距離ｆＱのシリン
ドリカルレンズとして作用し、）ＩＩ、１９からｆＱだ
け離れた位置に無線２２ｂを生じさせる。この様子は１
，１１７図ら）の豆′視図にも示しである。同図・にお
いて、無線２２ａが生じている位置を２１ａ１焦線２２
ｂが生じている位置を２１Ｃ１焦線２２ａと２２ｂのｔ
ｈｔぼ中間の位置ｔ−２１ｂとすると、２１ａ−２１ｂ
・２１ｃのそれぞれの位置での光束形状は、第１０図（
ａｌ　、　ｌｂｌ。

ＩｃＩのようになる。飢１０図体１では、光束の上半分
は焦線像２２ａ１下半分は焦点外れ像となっている。

同図１ｃＩでは、逆に、上半分は焦点外れ像、下半分は
焦線像２２ｂとなっている。同図ｆｂｌでは、１９ｃを
通過した光束と１９ｄを通過した光束の焦点外れ量が等
しくなった場合であυ、光束分布は上下対称のだ円とな
る。本実施例は、この光束分布形状を計測して、ディス
ク８に対する対物レンズのフォーカス誤差を検出してい
る。なお、一般にホログラフィックレンズによって発生
する光束ニハ、光の干渉によって集光する光束（１次光
）の他に、光の干渉には全（関係のない通過光束（０次
光）、逆に光の干渉によって発散する光束（−１次光）
などがあるが、ここでは図示されていない。この０次光
及び−１次光があっても、本発明の計測に影響がないこ
とは後述する。

次に、フォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号及び
情報再生信号の検出方法について説明する。第１１図は
、上記３種類の信号を同時に検出することのできる光電
検出器２０の拡大説明図である。

この光電検出器は、　ＰＩＮフォトダイオードなどの高
速応答が可能な検出器で構成され、この実施例では２０
ａ−２０ｂ・２０ｃ＠２０ｄ−２０ｅ−２Ｏｆの６個の
検出器で構成されている。検出器２０ａ〜２０ｃは本発
明の第１０光電検出部を構成し、検出器２０ｄ〜２Ｏｆ
は第２の光電検出Ｂを構成している。ディスク８に対し
て対物レンズ７が合焦点にある場合に、光電検出器２０
を［７図（ｂｌのＡに矢視図の２１ｂで示す位置に設置
する。設置する方向は、２０ａ〜２０ｃの３個の検出器
が）Ｌ１９の上半分１９ｃを通過した光束を受けるＪ５
ＫＬ、２０ｄ〜２Ｏｆノ３個の検出Ｓが）ｒｌ、１９（
Ｄ下半分１？ｄを通過した光束を受光するようにする。

この時、光電検出１ｉｉ２０上には、右上１１ｆＩ＋線
で示すような、館１０図（ｂｌＫ相当する形状の光束が
入射する。もし、対物レンズ７とディスク８との間隔が
合焦距離よルも大ぎくなった場合は、光電検出器２０上
の光束形状は、左上如斜線で示すような、籐１０図１６
１　Ｋ　＠　肖する形状に近づく。そして、逆の場合に
は、図示していないが籐１０図ＩＣＩ　Ｋ相当する形状
に近づく。そこで、検出器２０ａ・２０ｂ＠２０ｃ管２
０ｄ彎２０ｅ・２０ｆの出力音それぞれｌ２ＧａｅＩ＋
１０ｂｓＩ２０＊−１１！０ｄ−Ｉ２０１１１０ｆとし
て、次に示すような演算を行なう。

（Ｉ２０ａ＋Ｉ２０ｃ＋Ｉ２０ａ）−（Ｉｚｏｂ＋ｌ２
ｏａ＋ｌ２ｏｒ）＝　ＩＦ　・・・　−ｆｉｌ（Ｉ２０
ａ＋Ｉ２０ｂ＋Ｉ２０ａ　）　　（Ｉ２［１ｄ＋Ｉ２［
１ｅ＋Ｉ２０ｆ　）　”　Ｉ７　・・’　”’　　Ｉａ
）Ｉ２Ｇａ＋Ｉ２０ｂ＋Ｉ２０ａ＋Ｉ２０ｄ＋Ｉ２０ｅ
＋Ｉ２０ｆ　　＝　Ｉｓｍ　＋・＋　　　１４）演算結
果Ｉ、−ＩＴ・Ｉｓ　　は、それぞれフォーカス誤差信
号・トラッキング誤差信号及び情報再生信号を示す。フ
ォーカス誤差信号ＩＰは、籐１０図及び飢１１図の説明
から明らかなように、ディスク８と対物レンズ７とが合
焦距離にある場合０、近づピ過ぎた場合には例えば正の
出力、遠すぎる場合には例えば負の出力となる。なお、
フォーカス誤差信号の成分の大部分は、検出器２０　ｂ
と２０ａの出力差（Ｉ２０・−Ｉｚｏｂ）であるから、
この出力差をフォーカス誤差信号Ｉ、として扱うことも
できる。また、第８図から明らかなように、ＩＩ、１９
は縞に平行な方向には全く集光性がないので、フォーカ
ス誤差による光束の形状に関係なく、ディスク８のトラ
ックからの反射光の５ちトラックを境にして２分した光
束のうち一方を主に受ける１９ｃと他方を主に受ける１
９ｄとの出力差が、そのままファーフィールド法に基づ
くトラック誤差信号となる（（３）式）。

これらのＩＦ・ＩＴは、第７図に示す２次元駆動装置１
４ｉＣ加えられ、対物レンズ７を含むピックアップの全
体又は一部を光軸方向、及びトラックと直交する方向に
サーボ駆動するために使われる。さらに、検出器２０ａ
〜２０ｆの出力の総和（（萄式）が、ディスク８に記録
されている情報の再生信号として使用される。なお、光
電検出器２０の受光面をよシ大ぎくして０次光も積極的
に受光するようにすれば、その光電変換出力も情報再生
信号として使用することかできる。

第１２図は、光電検出器２０の出力を処理するための回
路のブロック図である。符号１０６・１０８・１１０は
、それぞれ上記（２）・１３）・（４）式の演算をする
ための加減算増幅器であ如、それぞれフォーカス誤差信
号１０７・トラッキング誤差信号１０９及び情報再生信
号１１１を出力する。

次に１本発明による１の他の実施例を館１５図に示す。

この実施例は、第８図に″□示した）化とは異な）、１
９ｍ・１９ｂからなる縞の間隔が上部から下ＭＥ向かう
に従って密になっている。このような）Ｌは、焦点距離
が匪の上部から下部に向かうに従って短くなる。従って
平面波が入射した場合は、第１４図に示したように光の
進行方向に対して傾いた焦線２２ｃができる。このよう
なＩＩＬを第７図の符号１９の位置に置いて、無線が第
１４図の符号２２ｃ　Ｋ示すよ）に形成されるようにす
れば、篤１０図〜第１２図に示した方法と同様な方法で
、フォーカス誤差信号・トラッキング誤差信号及び情報
再生信号を得ることができる。なお、このＨＬ１９にお
いて、その上半分が第１の集光部材を構成し、下半分が
菖２の集光部材を構成している。

第１５図は、第１３図のＴＩＬ１９を用いた場合に、光
電検出器２０上に入射する光束の形状を示したものであ
る。ディスク８と対物レンズ７との距離が、合焦距離よ
シ長い場合は同図１ｍｌ、合焦距離と等しい場合は同図
Ｔｂｌ、合焦距離よシ短い場合は同図１ｃＩとなる。

更に、本発明による汎の他の実施例ｔ−第１６図に示す
。同図ｔａ＋　Ｋ示すｔｌｌ、１９は、Ａ−Ｂ−Ｃのそ
れぞれの部分で、縞の傾斜及びピッチを異ならせたもの
である。同図１ｂｌ　Ｋ示すＨＬ１９は、同図−）の）
［，１９の縞をなめらかな曲線状にしたものである。こ
のような）Ｌによって形成される焦線の例をｌ１１７図
に示す。第１６図１ｂｌの）ＩＬ１９によって形成され
る焦線を実線２２ｄで、また、第１６図１ｂｌのＩＩ、
１９によって形成され熱線を破線２２ｄで示した。いず
れの場合も光軸に対する熱線の傾ぎは、光軸付近では大
ぎく、光軸から離れたところでは小さくなっている。そ
して、このｌの上半分が本発明の第１の集光部材を構成
し、下半分が館２の集光部材を構成している。籐１８図
に、篤１６図１ｍ）に示す■、を使用した場合の光電検
出器２０上での光束の形状を示す。第１６図１ｂ）に示
すＴｆＬ１９を使用した場合には、この形状がなめらか
になるだけではとんと同一形状を示す。第１８図１８１
・１ｂｌ＝ｌｃｌは、それぞれディスク８と対物レンズ
７との距離が合焦距離ニジ長い場合、合焦距離にある場
合及び合焦距離よ如も短い場合に相当している。第１５
図の例と比較すれば明らかなよ５に１検出器の上端又は
下端付近では、焦線と検出器面からの距離が特別大館く
なっているため５合焦している場合、つまり第１８図１
ｂｌの場合の光束の形状は、検出器の上端および下端付
近で膨らんだ形となる。また、合焦していない場合、つ
まり、第１８図１８１・ｌｃｌの場合の光束の形状は、
（ａ）では下端が、ＩｃＩでは上端がそれぞれ膨らんだ
楔形となる。この形状の変化は、合焦・点付近では急峻
となυ、合焦点から大きくずれるに従ってゆるやかとな
る。これによって、引込み範囲が大ぎく、感度の高いフ
ォーカス誤差検出を行な）ことが可能となる。この様子
を第１９図に示す。同図中、点線は従来の非点収差法に
よる焦点検出関数、実線は本方式による焦点検出関数を
示す。今、焦点引込み範囲の目安となる量として、合焦
点の前後での検出関数のピーク間の距離（図中△４．△
イ呼す）を考えれば、非点収差法による場合ａ５＝３Ｑ
μ扉程度が普通である。

また、焦点検出感度（合焦点付近での検出関数の傾＃に
比例する）と１１１４とは反比例関係にあυ、感度を上
げれば、ΔＺ１が小さくなり、焦点引込み範囲が狭くな
るとい５欠点があった。それに対して、本実施例の方式
によれば、合焦点付近での焦点検出感度を高く保ったま
までも、例えば、対物レンズの焦点距１ｍ　＝　４　ｍ
ｍ　、ホログラフィックレンズの平均焦点距離＝１２關
ａＺｇ＝＝１　ｎｏμｍとして　充分実用になった。

従来法によるフォーカス誤差検出法によれば、どの方式
を採用しても、焦点検出の感度と引込み範囲とは反比例
の関係にあった。しかし、纂１６図に示すようなホログ
ラフィックレンズを使用すれば、篤１９図に示すように
１合焦点付近の感度と焦点引込み範囲とは、独立に設定
できる。従って。

フォーカスサーボ回路に適したホログラフィックレンズ
を作ることが可能となるし、逆に、ホログラフィックレ
ンズに適した回路設計も可能となるから、それらを含め
た系の最適設計かできることになる。また、一般に１合
焦点の前と後とで条工焦点検出関数が非対称になること
が知られているが、第１６図に示すような■、１９の縞
の曲線を適当に変形して、非対称性を補正することもで
きることは明らかである。また、逆に非対称を強調して
飢２０図の様にすることもできる。この場合、縞の曲線
を適当に変形することによって、対物レンズ７が合焦点
よシディスク８に近ず幹すぎた場合の引込み範囲を特に
大きくとっである。この様なホログラフイン２レンズを
使用すれば、特に対物レンズ７が合焦点を越えてディス
クにかなり近すいても、焦点脇差を安定に検出すること
かできるため、もしフォーカスサーボ系が外乱・雑音等
で誤動作を生じても、対物レンズ７とディスク８の衝突
を避けることかできるという効果がある。

本発明による第８図、纂１６図及び第１６図に示すよう
なホログラフィックレンズは、通常の集光性を有するホ
ログラフィックレンズ、ｆＦＩＪｔハ、フレネルゾーン
プレート等とは異なシ、縞の形状が直線或いは簡単な曲
線であり、製作が容易である。

製作方法としては、例えば次の様な工程が考えられる。

ｉｌｌ計算機によってホログラフィックレンズの原画を
作製する。（２）フォトレジストを塗布したガラス板に
縮少露光する。（８）現像処理を施した後、エツチング
を行なって凹凸構造を作製する。１４）前記１３）で作
製した原盤を基に、プラスチック等を材料として成形す
る。

１ｉＸ２ｉ図は、光学的に作製する場合の光学系の一例
の説明図である。図示していないコリメータによって平
行光束とした物体光ｌを、梯形レンズ２３に垂直に入射
させて集束さする。梯形レンズ２３としては、例えば第
ｎ図に示すような形状なものがある。これを子午面（紙
面）内では集束せず、球欠像面（紙面に画直なＴｋＸｉ
）内で果中するように配置する。この様にすると、子午
面内で、点線で示す様な角度θだけ傾いた焦線ができる
。ここで、傾斜した焦線と光軸との交点からｆだけ前の
位置に写真乾板等の感光体２４を置ぎ、更罠図示してい
ないコリメータによって平行光束とした参照光器を、ハ
ーフミラ−２５によって物体光の光軸と共軸に感光体２
４に入射させ、物体光ＯＢと参照元部とによってできる
干渉縞を感光体２４に記録する。この様にして露光され
た感光体２４を現像等の地理を施して作製したホログラ
フィックレンズは、第１４図に示した。Ｊ：）な特性を
示す。ここで、焦線２２ａと光軸の交点からホログラフ
ィックレンズまでの距離ｆ、焦線の傾ぎθは、第２１図
に示す光学系のｆ。

０と同じになる。この様に、第２１図に示す様な光学系
を使用すれば、光学系の持っている性質と全（同じ性質
を持つホログラフィックレンズｔ−作製することかでき
る訳であるから、例えば第２２図に示す梯形レンズのか
わ如に、第２６図に示す様な異なる曲率を持つシリンド
リカルレンズ２６・２７ヲ貼夛合せたものを用いれば、
第９図に示す様な４？注のホログラフィックレンズを作
製することかできる。更に、第１７図に示す様な特注の
ホログラフィックレンズも、これと同等の性質を持つレ
ンズを使用すれば原理的に・工光学的に作製することも
できるが、実際にはこの様なレンズを作製するのは困難
であ如、前述した計算機ホログラムによる作製方法が有
利となる。この様にして作製したホログラフィックレン
ズは、第７図の）ＩＬ１９のように、独立した光学素子
として使用してもよいが、第２４図に示すように、検出
器のフェイスプレートとして直接使用することもできる
。また、前記製作工程の（２）・１８）で、ＰＨ１０の
構成部材である直角プリズムを使用し、凹凸構造を直接
ＰＢ８４上に作製することもで餘る。これを第２５図（
ａ）、同図ｔａ＋の矢視図ｔｂｌに示す。

以上のＪ−’３Ｋ、本実施例に係る光学式ピックアップ
によれば、１枚のホログラフィックレンズと１個の光電
検出器によって、光学式ピックアップに必要なフォーカ
ス誤差信号、トラッキング誤差信号及び情報再生信号の
全ての光学情報を得ることかできるため、従来用いられ
ていたビームスプリッタ、シリンドリカルレンズ及び集
光レンズは全て不要となる。更に、本実施例において使
用したホログラフィックレンズは、プラスチック成形等
によ如製造することかできるため、大幅に＝ストを低減
で幹、小型、軽量で安価な光学式ピックアップを提供で
きる。またホログラフィックレンズを、偏光ビームスプ
リッタの一面に直接形成したｐ、光電検出器のフェイス
プレートとして直接接着して使用することＫよって１、
□ピックアップの組立て、調整が容易になるという利点
も持つ。

ホログラフツクレンズは、量産性が容易であるという反
面、従来のレンズに比べて損失が多いという欠点がある
が、本実施例では、信号処理系中の光学素子として使用
しているため、記録可能なディスク装置に使用しても、
ディスクに照射される微少スポットの強度に影響を与え
ないばかシか、強度は第１図のビームスプリンタ５を使
用していない分だけ増加することになる。一方、この種
の光学式ピックアップにおいては、光電検出器に対する
入射光は充分に太ぎく、従って、ホログラフィックレン
ズの損失によって、光強度が減少することに関してはほ
とんど問題にならない。

上述の実施例は、ホログラフィックレンズを用いて傾斜
熱線（段葺のある焦線及び曲線状の焦線の場合も含む）
を作ｐ出し、この傾斜焦線を利用して信号処理（フォー
カス誤差信号、トラッキング誤差信号及び情報再生信号
を含む）をしているが、この傾斜焦線を利・用した信号
処理には、ホログラフィックレンズ１．を使用しない構
成も可能である。第２６図及び第２７図にその実施例を
それぞれ示す。館２６図は、本発明の集光部材としての
光学手段に普通のシリンドリカルレンズ２８を使用し、
その焦線２２ｆを横切るように、本発明の光電検出手段
としての光電検出器２０を傾けて設置したものである。

このよ５た構成の光学式ピックアップは、第１３図に示
す）（１，１９を使用した場合と同様の効果が得られる
のは明らかである。また、、籐２７図は、集光部材とし
ての光学手段に第η図に示した梯形レンズ２３を使用し
、それＫＪ、つて形成される傾斜した焦線２２ｆ’を横
切るように、光電検出手段としての光電検出器２０を光
軸に対して垂直に設置したものである。この場合も、第
１３図に示す）（Ｌ１９を使用した場合と同様の効果が
得られるのは明らかである。

また、篤２７図の梯形レンズ２３の代シに、焦線が光軸
方向に段差を持つ、例えば第２３図に示すレンズ２６・
２７を使用すれば、菖８図に示すｆＴＬ１９ｔ−使用す
る場合と同様の効果を有し、更に光軸からの距離に応じ
て傾館が変化するレンズを使用すれば、第１６図に示す
）ＩＩ、１９を使用する場合と同様の効果を有すること
も明らかである。この様なレンズは、ガラスを研磨して
製作することはかなシ困難であル量産比にとぼしいが、
一度原型を製作しておけば、プラスチック成形技術で容
易に量産することかできる。

更に、本発明の光電検出手段としての光電検出器２０に
も種々の変形が考えられるが、その例を飢お図に示す。

同図＋ａ＋・（ｂｌは３１１１１図に示した検出器２０
を使用した場合、そして同図ＩＣ＋・（ｄｉは中央部の
形状を三角形にした検出器を使用した場合を比較して示
してお如、また、図中の曲線は検出器上での光束分布を
示す。斜線部は、光強度が特に強い部分である。また、
同図ｆａｔ・ｌＣ１は、ディスク８と対物レンズ７　（
＠７図参照）が合焦点にある場合、そして、同図１ｂｌ
・ｌｄｌはそれぞれ合焦点から少しずれた場合を示して
いる。分割された各々の検出器の出力をＡ−Ｂ−Ｃ−Ｃ
−Ｄ−Ｅ−Ｆで表わすと、前記（２）式よ如（Ａ＋Ｃ十
Ｅ）　　−（Ｂ十り十Ｆ）　　＝　　ＩＦ　　・・・　
・・・　　　　　　（６）となるため、ディスク８と対
物レンズ７との距離が少し変化した場合、第２８図１ｂ
）とｌｄｌとを比較すれば、ＩＰは同図（ｄｉＯ方が大
ぎく変化する。つまｐ１中央部の検出形状を三角形にす
ることによって、焦点検出の感度を高くすることができ
る。

次に、本発明の他の実施例に係る光学式ピックアップの
説明図上第２９図〜第品図に示す。館２９図は本発明の
集光部材としての光学手段である信号処理用レンズρで
ある。飼えば、焦点距離（ｆ、、ｆ、）の異なる２個の
レンズを光軸を残るよ５Ｋして切断した後、貼ｐ合せて
作ることかできるが、同じ作用をするホーグラフィック
レンズを使用してもよいのはもちろんのことである。本
発明の光電検出手段としての光電検出器２０は、第犯図
に示すようなＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄで示す４つの部分で構成さ
れる４分割検出＠七便用する。

第ｙ図に示すレンズ２９にディスク８からの反射光束を
入射させると、篤３２図に示すように、レンズ汐の上半
分に入射した光束はレンズ汐からｆｌの距離に、レンズ
四の下半分に入射した光束はレンズ汐からｆｌの距離に
結像する。゛なお、以下の説明では、ｆｌ　＞ｆｌとし
、第３１図において、レンズ２９に入射する光束の上半
分及び下半分の光軸を結ぶ線は、ディスク８上のトラッ
クをほぼ直角に横切るものとする。光電検出器２０ハ、
ディスク８から見て信号処理用レンズρの後方に設置す
るわけであるが、餓３１図ａ−ｂ−ｃで示す位置に光電
検出器２０ｔ−置いた場合の光電検出器２０上での光束
の分布を示したのが第′５２図である。第６２図で、斜
線を施した部分が、光電検出器に入射する光束管示す。

例えば、第６２図１ｂｌ　Ｋ示す２個の光束の形は、厳
密には円形Ｅはならないが、原理的には円形として考え
ても全く同じであり、説明の簡便さを考慮して円形で示
しに０光電検出ｔＦｓ２Ｇを例えば、譲３１図のａの位
置からＣの位置に向って移動させることを考えれば、光
電検出器２０の上半分に入射する光束の面積が単調に増
加するため、光電検出器２０上の照度は単調に減少する
。また、下半分の光束の面積及び照度は、これとは逆の
振るまいをする。実際には、対物レンズ７がディスク８
ｒｃ対して合焦位置にある時に、第６１図のｂで示す位
置に光電検出器２０管固定しておくわけであゐが、この
時篇３２図（鳳ロエ、対物レンズ７とディスク８との距
離が合焦距離よ如長い場合、同図１ｂｌは合焦距離にあ
る場合、そして、同図１ｃＩは合焦距離よ如短い場合に
相当することは明らかである。そこで、４分割光電検出
器０Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄの出力をそれぞれＩａ−Ｉｂ９Ｉ・
・Ｉｄとすると、 Ｉｂ　−Ｉｄ　＝　ＩＰ　　　　　　　・・・・・・　
（６）なる演算で得られる出力Ｉ、６ｚ、上、下２つの
光束の照度差に相尚し、これがフォーカス誤差信号とな
る。（６）式の変形として、 （ｌｂｌＩｃ）−（Ｉａ＋Ｉｄ）＝Ｉｙ’　　　　ｍｍ
　　（７）なる演算で得られる出力ＩＦ′も同様にフォ
ーカス誤差信号を与えるが、（６）式で得られるフォー
カス誤差信号よルも感度が高くなることが容易に分かる
。

上下２つの光束の全光束の差、つま〕 （Ｉａ　＋Ｉｂ）−（Ｉａ　＋Ｉｄ）＝Ｉ７　　　　　
　　　＝　・”　　　　ｌａ）が、トラッキング誤差信
号とな）、光電検出器２０に入射する全光束、つまル Ｉａ　＋　Ｉｂ　＋Ｉｏ　＋Ｉｄ　＝　Ｉｓ　　　　　
＝・・・　＋９）が情報再生信号となることは、前記実
施例と同じである。ｌｌＮ３３図は、光電検出手段の出
力の熟埋電気系の実施例のブロック図である。この実施
例では、フォーカス誤差信号を得るために、＋７１式で
示す演算を行なっている。

以上の説明から明らかなよ５に、本発明によれば、篤１
の集光部材と第２の集光部材とを含んだ光学手段と、光
電検出手段とによって、光学式ピックアップに必要なフ
ォーカス誤差信号・トラッキング誤差信号及び情報再生
信号の全てを得ることかできゐため、従来の光学式ヘッ
ドに比べて、少ない部品点数で高性能な光学式ピックア
ップを実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図μ、従来の光学式ピックアップの構成説明図、菖
２図１ａｌ・ｌｂｌ・ＩｃＩはトラッキングのためのフ
ァーフィールド法の原理説明図、篤３図ｔｉｔ・ｌｂｌ
　Ｇニドラッキング誤差信号の発生方法の説明図とその
信号特注図、第４図１ｍｌ−１ｂｌはフォーカシングの
ための非点収差法の原理説明図と光電検出器の説明図、
第５図１ｍｌ・ｌｂｌ・ｔｅｌ　ｔ！フォーカシングｈ
差信号の変化の説明図、同図ｔｄｌはその信号％性図、
第６図はその回路構成のブロック図である。第７図１ｍ
ｌ・ｌｂｌは本発明の一実施例に係る光学式ピックアッ
プの光学系の平面説明図とそのＡＡ’視図、第８図はホ
ログラフィックレンズの構成説明図、館９図ｈｓその集
光特性の説明図、篤１０図１ａｌ・（ｂｌ・（Ｃロ工光
電検出器の位置と光束形状との関係を示す説明図、第１
１図は対物レンズとディスクとの距離と光電検出器上の
光束形状との関係を示す説明図、菖１２図は光電検出器
の出力を処理するための回路のブロック図、第１３図は
ｌの他の実施例の構成説明図、第１４図はその集光特性
の説明図、第１５図１８１・ｌｂ）・Ｉｃ）は篤１３図
の橿Ｊを用いた場合の光電検出器上の光束形状図、第１
６図１１１−１ｂｌはそれぞれ［、の他の実施例の構成
説明図、薦１７図はその集光特性の説明図、第１５図１
８１・ＩｃＩは飢１６図の延を用いた場合の光電検出器
上の光束形状の説明図、悪１９図は焦点検出関数の特性
図、籐２０図は焦点検出関数を非対称托した場合の特性
図、第２１図％エホμグラフィックレンズを作製するた
めの光学系の構成説明図、館２２図及び第２３図は菖２
１図の梯形レンズの形状説明図及びそれに相当する他の
レンズの形状説明図、篤２４図１ａｌ・ｌｂｌはホログ
ラフィックレンズを光電検出器のフェイスプレートとし
て使用した場合の説明図及びその断面説明図、籐２５図
ｔａ＋・ｌｂｌはホログラフィックレンズヲ直ｉ　ＰＨ
５上に作製した場合の説明図及びその側面説明図である
。第２６図は集光部材としての光学手段にシリンドリカ
ルレンズを用いた実施例の説明図、籐２７図は前記光学
手段に梯形レンズを用いた実施例の説明図、総２８図１
８１・（ｂ）・ＩｃＩ・ｌｄｌは光電検出器の変形例の
説明図である。第２９図（＆）・ｌｂｌは本発明の集光
手段としての信号処理用レンズの正面図及び側面図、第
引図は光電検出器・の正面説明図、第６１図を１第２９
図のレンズを用いた場合の光学系の説明図、纂３２図１
ｍｌ・（ｂｌ・ＩｃＩは光電検出器上の光束形状の説明
図、第５図は第６０図の光電検出器の出力の処理回路の
ブロック図である。 １・・・半導体レーザー、２・・・コリメータ、３・・
・ビーム整形用ブリズＺ”’ｌ’、　４・・・偏光ビー
ムスプリッタ、５・・・ビームスプリッタ、６・・・１
／４波長板、７・・・対物レンズ、８・・・ディスク、
？・・・２分割検出器、１０・・・凸レンズ、１１・・
・シリンドリカルレンズ、１２・・・４分割検出器、１
３・・・最小錯乱円位置、１４・・・２次元駆動装置、
１５・・・ディスクの動径方向、　　１６ｍ、１６ｂ・
・・対物レンズの駆動方向、１７ａ、１７ｂ・・・非点
収差を有する光束、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ・・・スポ
ット形状、１９・・・ホログラフィックレンズ、２０・
・・光電検出器、２２ａ・２２ｂ−２２ｃｍ２２ｄ−２
２ｅ−２２ｆ　・・・焦線、２３・・・梯形レンズ、２
４・・感光体、２５・・・ハーフミラ−、２６，２７・
・・シリンドリカルレンズ、２９・・・信号処理用レン
ズ。 代理人　弁理士　木　村　三　朗 ”　　　　　　　　　　　　　−３１７第１図 Ｃの　　　　　゛　　　　　　　　　（レジ／ｌ−６図 ；ｒｑ図 特開昭５８−２２０２４９　Ｃ１１＞ 第１０図 （α）　　　　　　　　（ｂつ　　　　　　　ＣＣ）第
１１図 □ ） 、？１２図 −３１８− 才Ｉｑ図 オ′２０図 第２１図　　　２２２図 ／ｌ′２３図 第２４図 、ｆ′２６図 ０ （″）（ｂ） ３１９−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）情報が光電検出可能な形で記録された媒体上のト
   ラックに光源からの光を合焦させる対物レンズと１ 該トラックの反射光もしくは透過光のうち該トラックを
   境にして分割される一方からの光を主に受けてこれを集
   光させる第１の集光部材と、他方からの光を主に受けて
   これを集光させる第２の集光部材とを含む光学手段と工 該第１集光部材からの光の大部分を受ける第１の光電検
   出部と、該＠２集光部材からの光の大部分を受ける第２
   ０光電検出部とを含む光電検出手段とを有し、 前記対物レンズが光軸方向に変位するに伴い、前記第１
   と第２０光電検出部上に入射した光の形状面積が相反的
   に変化し、 前記対物し／ズが前記媒体の平面内で該トラツタ方向と
   直交する方向に変位するに伴い、前記第１と第２０光電
   検出部上に入射した全光束が相反的に変化するように成
   し、 前記第１と篤２の光電検出Ｓは、前記入射光の形状面積
   の変化による照度変化に応じた出力と、前記全光束の変
   化に応じた出力とを発生することを特徴とする光学式ピ
   ックアップ。