JPS59189307A - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明はたとえばＤＡＤ用のＣＤ（コンパクトディスク
）やビデオディスク、画像ファイル、静止画ファイル、
ｃｏＭ（コンピューターアウトプットメモリー）等の情
報記憶媒体に対して集束光を照射することにより少なく
とも情報を読をることか可能な再生ないしは記録再生装
置等に用いられる光学ヘッドに関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近時、第１図（イ）（ロ）（ハ）で示すように、情報形
成層ａから反射して対物レンズｂを通過した光ビームの
反射光路Ｃの途中に、この光軸に関して非対称に抜出す
光抜出部材（ナイフウェッジ等の遮光板）ｋルンズｅ１
および２つの光検出セルｆｉｇを有した光検出器りを設
け、光検出器の所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ボッ）
ｉの移動（矢印ｊ方向）として焦点ぼけを検知すること
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、焦点があっている場合には信号は「０」となり、
また、対物レンズｂと情報形成層ａとが近づいて上側の
光検出セルｇにビームスポットｔが当ってマイナスの信
号が、また、対物レンズｂと情報形成層ａとが離れすぎ
て下側の光検出セルｆにビームスポットｌが当ってプラ
ス信号が得られるようになっている。

しかしながら、第２図（イ）（ロ）（ハ）に示すように
、光検出器の光検出セルｆｉｇ間のギャップ領域Ｇの幅
ｄが広いと、わずかに焦点がほけた所でも光検出器り上
のビームスポットｌがギヤツブ領域Ｇ内に入ったｉｔに
なるので、充分満足できる程の焦点はけ検出信号が得ら
れない。すなわち、合焦点位置近傍では焦点ぼけ検出感
度かにぷいという問題があった。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情にもとづいてなされたもので、その目
的とするところは、焦点はけ検出をより安定に、かつ信
頼性良く行なうことができ、しかも合焦点位置近傍でも
ある程度の焦点はけ検出感度の得られる光学ヘッドを提
供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は情報を記憶する情報記憶媒体で反射した光を集
光する集光手段と、この集光手段を通過した光の光路途
中に設けられ、この光軸に対して非対称に光を抜出す光
抜出部材と、との光抜出部材により抜出された光を検知
する複数の検出セルを有した光検出器とを具備し、上記
集光手段の情報記憶媒体に近い側の主点から集光点まで
の距離をＦ、上記集光手段の射出部の半径をｙ′、上記
光検出器上の結像倍率をｍ１上記集光手段により形成さ
れる集光点の位置からの情報記憶媒体の許容ずれ量をδ
ｃｒｉｔｉｃａｌとじたとき、上記光検出器の隣り合う
検出セル間に存在するギャップ領域の少なくとも一部の
幅ｄが４　ｍ　ｙ／δｃｒｉｔｉｃａｌ −一ヨエーーー（μｍ）より狭いことを特徴とするもの
である。

〔発明の実施例〕

ｖ下、本発明の一実施例を第３図〜第１４図を参照しな
がら説、明する。第３図はこの発明の光学ヘッドを適用
した情報記録再生装置を概略的に示すもので、図中２は
情報記録媒体としての光ディスクであり、この光ディス
ク２は、１対の円板状透明プレート４，６を内外ス被−
サ８．１０を介して貼合わされて形成され、その透明プ
レート４．６の夫々の内面上には情報記録層としての光
反射層１２．１４が蒸着によって形成されている。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（第４図参照）が形成され、このトラッ
キング・ガイド１６上にビットの形で情報が記録される
ようになっている。光ディスク２の中心には、孔が穿け
られ、図示しないターンテーブル５− 上に光ディスク２が載置された際にこのターンテーブル
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、ターンテーブルと光ディスク２の回転中心が一致
されるようになっている。ターンテーブルのセンター・
スピンドル２０には、更にチャック装置２２が装着され
、このチャック装置２２によって光ディスク２がターン
テーブル上に固定されるようになっている。ターンテー
ブルは、回転可能に支持台（図示せず）によって支持さ
れ、駆動モータ２４によって一定速度で回転されるよう
になっている。

また、２６は光学ヘッドであシ、これはリニア・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
径方向に移動可能に設けられ、この光学へラド２６内に
は、レーザ・ビームを発生するレーザ装置３０が設けら
れている。

そして、情報を光ディスク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調されたレーザ
・ビームがレーザ装置ｓｏから発生され、情報を光ディ
スク２から読み出す６− 際には、一定の光強度を有するレーザ・ビームがレーザ
装置３０から発生される。レーザ装置３０から発生され
たレッゾ・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、偏光ビーム
・スプリッタ３６に向けられている。偏光ビーム・スプ
リッタ３６によって反射された平行レーザ・ビームは１
／４波長板３８を通過して対物レンズ４０に入射され、
この対物レンズ４０によっテ光ディスク２の光反射層Ｉ
４に向けて集束される。

対物レンズ４０は、ディス・コイル４２によってその光
軸方向に移動可能に支持され、対物レンズ４０が所定位
置に位置されると、この対物レンズ４０から発せられた
集束性レーザ・ビームのビーム・ウェストが光反射層１
４表面上に投射され、最小ビーム・スポットが光反射層
１４の表面上に形成される。この状態において、対物レ
ンズ４０は、合焦状態に保れ、情報の書き込み及び読み
出しが可能となる。情報を書き込む際には、光強度変調
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（ｆリグルーブ）１６にぎットが形成さ
れ、情報を読み出す際には、一定の光強度を有するレー
ザ・ビームは、トラッキング・ガイド１６に形成された
ビットによって光強度変調されて反射される。

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、合焦時には対物レンズ４０によって
平行光束に変換され、再び１／４波長板３８を通過して
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３８を往復することによってレーザ・
ビームは、偏光ビーム・スプリッタ３６で反射された際
に比べて偏波面が９０度回転し、この９０度だけ偏波面
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・ミラーブロック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
て検出素子４ｓｈ　、４８Ｂ（第１６図に示す。）より
なる第１の光検出器４８に照射される。この第１の光検
出器４８で検出された第１の信号は、光ディスク２に記
録された情報を含み、信号処理装置５０に送られてデジ
タル・データに変換され、トラッキング信号５０Ａおよ
びトータル信号５０Ｂとして出力される。ハーフミラ−
ブロック４４によって分けられた他方のレーザ・ビーム
は、遮光板（光抜出部材）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取り出され、投射レン
ズ５４を通過した後ミラー５６によって反射されて第１
の検出セル５８ｍと第２の検出セル５８ｂとからなる第
２の光検出器５８に入射される。ここで、遮光板５２は
、プリズム、アパーチャー・スリット、ミラー、光セン
サ（ディテクタ）或は、ナイフ・エツジ等のいずれで構
成されても良い。また、ハーフミラ−ブロック４４、遮
光板５２および投射レンズ５４は密着されている。第２
の光検出器５８で検出された９− 信号は、フォーカス信号発生器６ｏで処理され、とのフ
ォーカス信号発生器６ｏから発生されたフォーカス信号
かがイス・コイル駆動回路６２に与えられる。ボイス・
コイル駆動回路６２は、フォーカス信号に応じてディス
・コイル４２を駆動し、対物レンズ４０を合焦状態に維
持することとなる。なお、光ディスク２の光反射層１４
上に形成されたトラッキング・がイド１６を正確にトレ
ースする場合には、第２の光検出器４８からの信号を処
理してリニア・アクチェータ２８を作動させても良く、
また、対物レンズ４０を横方向に移動させたシ、或は図
示しなイカｋ　ハノ・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を第４図に
単純化して示し、さらに説明を加えると、合焦検出に関
するレーザ・ビームの軌跡は、第５図（イ）（ロ）（ハ
）に示すように描れる。すなわち、対物レンズ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、すなわちビーム
、・ウェ１０− スト・スポット６４が光反射層１４上に形成される。通
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の焦点上に形成される。しかしながら、対物
レンズ４０にレーザ装置３０から入射されるレーザがわ
ずかに発散或は、収束している場合には、ビーム・ウェ
ストは、対物レンズ４０の焦点近傍に形成される。第３
図、第４図及び第５図（イ）（ロ）（ハ）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
おいてそのビーム・ウェスト・スポット６４の結像面に
配列されている。従って、合焦時には、ビーム・ウェス
ト・スポット６４の像６５が光検出器５８の受光面の中
心に形成される。すなわち、第５図（イ）に示すように
ビーム・ウェスト・スポット６４が光反射層１４上に形
成され、この光反射層Ｉ４で反射さレタレーザ・ビーム
は、対物レンズ４０によって平行光束に変換されて遮光
板５２に向けられる。遮光板５２によって光軸５３から
離間した領域を通る光成分のみが取υ出され、投射レン
ズ５４によって集束され、光検出器５８上で最小に絞ら
れ、ビーム・ウェスト・スポット像６５がその上に第６
図（イ）に示すように形成される。次に、対物レンズ４
０が光反射層１４に向けて近接すると、ビーム・ウェス
トは、第５図（ロ）に示すようにレーザ・ビームが光反
射層１４で反射されて生ずる。すなわち、ビーム・ウェ
ストは、対物レンズ４０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、ビーム・ウェストは、通
常対物レンズ４０の焦点距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すれば明らか
なように光反射層Ｉ４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。遮光板５２を通
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、このレーザ・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よりも遠い点に向って集束されることと
なる。従って、第６図（ロ）にも示すように光検出器５
８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・ウェスト
・スポット像６５よりも大きかノぐターン（ビーム・ス
ポット像６５’　）が形成される。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Ｉ４から離
間された場合には、ビーム・ウェストを形成した後レー
ザは、反射層Ｉ４で反射される。このような非合焦時に
は、通常ビーム・ウェストは、対物レンズ４０の焦点距
離外であって対物レンズ４０と反射層１４間に形成され
ることから、対物レンズ４０から遮光板５２に向う反射
レーザ・ビームは、収束性を有することとなる。従って
、遮光板５２を通過したレーザ・ビーム成分は、投影レ
ンズ５４によって更に収束され、収速点を形成した後光
検出器５８の受光面上に投射される。その結果、光検出
器５８の受光面上には、第６図（ハ）に示すようにビー
ム・ウェスト・スポ１３− ラド像６５よりも大きな／ぐターン（ビーム・スポット
像６５′）が中心から図上下方に形成される。

上述したレーデの軌跡の変化すなわち、光線軌跡の変化
は、幾何光学的に次のように説明され、レーザ・ビーム
成分が光検出器５８上で偏向される値ｈ３を求めること
ができる。対物レンズ４０の幾何光学的な結像系は、第
７図に示すように表わすことができる。ここで、ｆＯは
対物レンズ４０の焦点距離を、またδは合焦時から非合
焦時に至る際の対物レンズ４０．すなわち光ディスク２
の光反射層１４の移動距離を示し、第７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から距離り
。

だけ離間した点を通過し、集束されるものを示している
。第５図（イ）に示される合焦時には、明らかなように
δ＝０であシ、第５図（ロ）に示される非合焦時には光
ディスク２が距離δだけ対物レンズ４０に近接し、ビー
ム・ウェストは、光１４− 反射層１４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。（近接する場合は、δ〈０である。）また、
第５図（ハ）に示される非合焦時には、光ディスク２が
距離δだけ対物レンズ４０から離間され、ビーム・ウェ
ストを形成した後レーザ・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・ウェ
ストは、２δだけ対物レンズから離間することとなる。

合焦時には、ビーム・ウェストが対物レンズ４０の焦点
位置に形成されるとすれば、光ディスク２がδだけ移動
した場合には、第７図に示されるようにビーム・ウェス
トド対物レンズ４０の主面間の距離は、（ｆｏ＋２δ）
で表わされる。ビーム・ウェストを光点とみなせば、第
７図における角度β０及びβ１は、下記（１）及び（２
）式で示される。

また、レンズの結像公式から 従って、 β１＝βθ＋ｈ６　／　β６ 第８図は、投射レンズ５４の光学系における光線軌跡を
示し、投射レンズ５４が１対の組み合せレンズ５４−１
．５４−２から成るものとして取扱かっている。

ここで、レンズ５４−１．５４−２は、夫々焦点距１ｍ
　’ｆ　＋　ｔ　ｆ　２を有し、対物レンズ４０の主面
からａだけ離間した位置に遮光板５２が配置され、対物
レンズ４０の主面からＬだけ離間した位置にレンズ５４
−１の主面が配置され、更にこのレンズ５４−１の主面
からＨだけ離間してレンズ５４−２の主面が、またｔだ
け離間して光検出器５８の受光面が配列されていると仮
定している。図中実線で示される光線軌跡は、対物レン
ズ４０で集束されて、遮光板５２の光透過面であって光
軸５３からｙだけ離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　＝　ｈ６−　ａβｌ ココテ、Ｆ（δ）　＝　（ｆｏ　＋　ｆ０／２δ）−１
とすれば、（３）式は、次式で表わされる。

ｙ”ｈｏ（１ａＦ（δ）　）　　　　　　−・−・・（
４）従って、 また、光線がレンズ５４−１の主面上を通る光軸５３上
からの位置ｈ１は、（６）式で表わされる。

）１．＝ｙ　　（Ｌ　　ａ）β１ （２）式と同様に角度β、を求めれば、角度β２１７− は、（７）式で表わされる。

以下同様にレンズ５４−２の主面上を通る光線の光軸５
３上からの位置ｈ２及び入射角β３光線が光検出器５８
の受光面上に入射する光軸５３上からの位置ｈ３即ち、
偏位量は、夫々（８）〜αＯ式で表わされる。

ｈ２＝ｈｌ−Ｈβ。

−（Ｈ＋Ｌ（１−Ｈ／ｆｔ）　）　Ｆ（δ））・・・・
・・（８）１８− 及び ｈ３＝ｈ２−（ｔ−Ｈ）β３ 第７図及び第８図に示される光学系は、既に述べたよう
に合焦時即ち、δ＝０では、検出器５８上で光線は、ｈ
３＝０に集束されるのであるから、この条件下において
は、Ｆ（０）＝０であり、０１式は、下記式で表わされ
る。

また、遮光板５２によって光軸５３外の光線を通るもの
のみが取り出されることから、ｙＮＯである。従って、 この式で、００式を単純化すれば、α１式又はα４式が
得られる。

又は、 δが充分に小さい（δ＜＜　ｆｏ’　）の場合には、（
ａ　−ｆｏ　）　＜＜　ｆｏ２／　２δであるから 次に、合焦時（δ＝０）において、光ディスク２の光反
射層１４上のビーム・ウェストに対する光検出器５８上
の受光面上に形成されるビーム・ウェスト像の横倍率ｍ
は、下記０１式で表わされる。

ｍ＝−β。／β３　　　　（倒立像） ここで、δ−０におけるβ０は、 であるから、 ０う式で０６式からｆ２を消去すれば、この式から、ｆ
ｌについての解を求めれば、実際の光学系では、ｆ、＝
Ｈに置かれることがないと考えられることから、 正立像が形成される場合について同様に考察すれば（ｍ
＝＝β０／β３）、ｆｌは、次式で表わされる。

２１− 従って、 αつ式からｆ２を求めると、 翰式を（至）式に代入してｈ３を横倍率ｍで表わせば、
（２１）式及び（２２）式が得られる。

但し、（ａ　　ｆｏ　）　＜＜　ｆｏ’／　２δ第８図
の光学系において投射レンズ５４が単レンズであるとす
れば、ｆ２＝ωであるから、ｆｌ＝を及びｍ＝ｆ１／ｆ
ｏであって、２２− また、第７［ν１に示しだ光学系では、ビーム・ウェス
トが対物レンズ４０の焦点に形成されると仮定したが、
発散性又は、集束性のレーザ・ビームが対物レンズ４０
に入射する場合には、ビーム・ウェストは焦点から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＋２δ十すと置き、同様の計算を
すれば、偏位ｔ　ｈ　ｓが求められる。

ここで、ａ＝０の場合には、 また、ｆｏ＋ｂ＞＞２δであれば、 となる。

次に、第９図に焦点はけ量Ｘに１対する焦点はけ検出信
号Ｙの関係を、また、第１０図に焦点ぽけ量Ｘに対する
焦点はけ検出用検出器である第２の光検出器５８で検出
される光量の和２の関係をそれぞれ示す。これらはいず
れも上記（２４）式を基にグラフ化したものである。合
焦点位置（Ｘ＝０の所）近傍での焦点ぽけｉｘに対する
焦点ぼけ検出信号Ｙの立上がり特性は他の焦点はけ検出
方式に比べて急になっておシ、焦点ぼけ量Ｘがδｉｆあ
るいはδ１ｎになった所で飽和信号量の８割に達し、δ
ｐｆまだはδｐｎの所で飽和してしまう。ただし、第９
図、第１０図では飽和した時の焦点はけ検出信号Ｙない
しは検出量の総和２を“１”に規格化しである。さらに
焦点がぼけると第２の光検出器５８上でのビーム・スポ
ットが拡大しδｏｆないしはδＯｎの所でビーム・スポ
ットが第２の光検出器５８からはみ出してしまう。その
ためδＯｆないしはδｏｎよりもさらに焦点がほけると
ビーム・スポット６４が第２の光検出器５８からはみ出
した分だけ焦点はけ検出信号Ｙと検出光量の総’ｔ＝ｏ
ｚは減少する。しかし々がら対物レンズ４θと光反射層
１４との間がある値より離れ過ぎると第５図（ハ）に二
点鎖線で示されるようにビーム・スポットは光検出器５
８上で中心線よυ上に来てしまい第９図のδｔｒ　（対
物レンズ４０からの射出光の焦点からの光反射層１４の
許容ずれ量）よシも対物レンズ４０が遠い所ではあたか
も対物レンズ４θと光反射層（情報形成層）１４とが近
付きすぎた状態と同じプラスの信号が出る。との時第９
図及び第１０図の曲線として３種類の異ムる特性を示す
。すなわち、遮光板５２の端部（ナイフニップの端面ま
たはア・や−チャー・スリットの周辺の端部）が光学系
の光軸の中心上にある場合には曲線Ａの特性を示す。ま
た、遮光板５２の端部が光軸５３の中心からはずれてお
り、しかも光軸の中心を通る光が遮光板５２により光路
をさまたげられずそのまま通過できた場合は曲線Ｂ、そ
して光軸５３の中心を通る光が遮光板５２により光路を
さまたげられ第２の光検出器５８にまで到達できな゛い
場合に２５− は曲線Ｃのそれぞれ特性を示す。また、合焦点位置近傍
を除いては第９図の曲線の焦点はけ検出信号の（つ−！
、＃）Ｙ方向の）絶対値をとったものが第１０図のグラ
フにほぼ等しくなっている。

また第１０図において合焦点位置近傍では第２の光検出
器５８上でのビーム・スポットのうち、光検出セルと光
検出セルの間に存在している光不感領域内に入ってしま
う量が多いので光電流の流れる量が少なくなり検出光量
の総和２が小さくなる。

次に、上記光検出器５８について詳述する。

すなわち、この光検出器５８は高速応答性の良いＰＩＮ
フォトダイオードであり、第１１図に示すように、不純
物濃度の低いＩ層（ｎ一層）６６の裏側に、−面に不純
物原子としてドナーの多いＮ層（ｎ＋層）６８を有して
いる。また、その表面には不連続的に不純物原子アクセ
プターを多く含むＰ層（ｐ＋層）ｙｏ、ｙｏが存在して
おり、その一方が上記第１の検出セル５８ａ１他方が上
記第２の検出セル５８ｂとされている。

２６− 壕だ、２層７０．７０と１層６６との境界領域には空乏
層７２．７２が広がっている。

しかして、表面から光が入射すると、光検出器５８内に
ｈｏｌｅ　−ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｐａｉｒが生じる。空
乏層７２．７２中の領域Ｅでｈｏｌｅ　−ｅｌｅｃｔｒ
ｏｎ　ｐａｉｒが生じるとそれぞれ２層７０．７０．１
層６６に引かれて検出信号となるが、１層６６中の領域
り。

Ｄで生じだｈｏｌｅ　−ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｐａｉｒの
多くは再結合して消滅し、わずかなキャリアーが拡散に
より空乏層７２．７２に達して検出信号になるだけであ
る。また、領域Ｇを経て領域Ｆに達した光はｈｏｌｅ　
−ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｐａｉｒを生成しても多くのｈｏ
ｌｅ　−ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｐａｉｒは拡散により空乏
層７２．７２に達して検出信号になる前に再結合して消
滅してしまう。したがって、２層７０と２層７０との間
の領：ｂ７Ｇは光検出感度のにぷい領域になる。

ここで、２層７０．７０間の間隔（領域Ｇの幅ｄ）が広
ければ領域Ｇの中央に光が照射され発生したｈｏｌｅ　
−ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｐａｉｒのほとんどが空乏層７２
．７２の領域Ｅに達する前に・消滅するととになり、こ
の場合、領域Ｇは不感領域と呼ぶことができる。なお、
領域Ｇの所にＡｔ層をもうけて遮光したり、Ｆの所にＮ
層をもうけた構造としてもよく、いずれにしても領域Ｇ
は不感領域または検出感度のにぷい領域である。さらに
、領域Ｆの所で発生したキャリアは左右どちらの空乏層
７２．７２に達するかわからない。

以上のことから、光検出セル５８ａと光検出セル５８ｂ
の間の領域Ｇに光を集光させ、この領域Ｇ中で光の移動
を用いて焦点はけ等の検出を行なわせようとすると光学
ヘッド自体の信頼性の低下を招く虞れがある。したがっ
て、光学設計を行なう時、領域Ｇはほとんど光検出感度
のない領域として見なすか、光の多くが領域Ｇに照射さ
れている間は検出精度及び信頼性がないものとして取扱
った方が良いことになる。

このため、領域Ｇ（以下、ギャップ領域と呼ぶ。）の大
きさについて検討すると、上記第９図および第１０図の
ような光学特性が得られるのはギャップ領域Ｇの幅ｄが
ある゛程度狭い場合である。すなわち、上述したように
、光検出器５８上のビーム・スポット像６５（６５′）
が合焦時第６図（イ）に示すようにある程度ギャップ領
域Ｇからはみ出し、合焦点位置近傍で焦点かほけた時第
６図（ロ）（ハ）に示すようにどちらかの光検出セル５
８８．５８ｂ上に片寄る場合である。

しだがって、光検出器５８上におけるギャップ領域Ｇの
幅ｄの許容量は、最低焦点ぼけ許容量δｃｒｉｔｉｃａ
ｌを決め（但しδｃｒｉｔｉｃａｌ　〉Ｏとする）、こ
の許容量δｃｒｉｔｉｃａｌだけ焦点がほけた時光検出
器５８上のビーム・スポット像６５′の最外位置（第６
図のα点）がどちらかの光検出セル５８Ｂ。

５８ｂ内に存在しているように条件を決めることにより
求めることができる。すなわち、光検出器５８上のビー
ム・スポット像６５′の最外位置α点は、上記（２４）
式にａ　”　Ｏｒ　３’　”　’！’　（３”は対物レ
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
）、ｆｏ＋ｂ＝Ｆ（Ｆは対物レンズの情報記憶媒体に近
い側の主点から集光点（ビーム・ウェスト位置）までの
距離）を代入２９− することによシ、 となるので、ギャップ領域Ｇの幅ｄは、となる。！！：
た、通常、２δｃｒｉｔｉｃａｌ　（Ｆより、となる。

次に、δｃｒｉｔｉｃａｌについて考案する。先ず、焦
点はけに対する最大許容量を調べてみる。集光したレー
ザー光のトラッキングガイド１６からの反射光の回折パ
ターンを用いてトラックずれを検出するＰｕ５ｈ　−Ｐ
ｕ１ｌ法では大きく焦点ぼけを起こすとトラックずれ検
出信号は現われ々くなる。すなわち、第１２図（イ）〜
（ヨ）および第１３図（イ）〜（ロ）は第１４図におい
てトラッキングガイドとしてスパイラル状に連続して伸
びた溝〔プリグループ（高さλ／８　）　）をレーザー
スポットが３０− 矢印Ｑ方向に横切った時に、溝の１本１本ごとに現われ
るトラックずれ検出信号を現わしている。そして、それ
ぞれの方向に焦点全ほかして行った時のトラックずれ検
出信号の様子をそれぞれの図面が表している。なお、こ
の図面中、Ｓは対物レンズ４０からの射出光の焦点から
の光反射層Ｉ４のずれ量で、対物レンズ４θから遠い側
を正とする。まだ、上側の曲線がトラッキング信号５０
Ａ、下側の曲線がトータル信号５０Ｂを示し、共に零点
は上から２　ｄｉｖ、目で、これより下側が正である。

この図面から通常３．０μｍ１多くても５．０μｍ以上
焦点がぼけるとＰｕ５ｈ　−Ｐｕ１ｌ法の信号５０Ａで
はトラックずれを検出できないということがわかる。（
なお、信号５０Ａの波形はなめらかなほど、また振幅が
大きいほど良好である。）。

また、情報記憶媒体の反射層１４に対して穴を開けるな
ど状態変化を起こして記録を行なう場合、焦点はけが生
じて反射層１４上でのスポットが犬きくなると記録を行
ないにくくなる。

合焦点時の反射層１４でのスポットサイズａｔはａｔ＝
ｏ、８２λ／ＮＡ−（２７）、（ただし、λはレーザー
の波長、ＮＡは開口数である。）で与えられるとする。

また、この時の強度分布はガウス分布に類似しており、
ビーム・ウェストでの強度が中心強度の１／ｅ２となる
輪体の半径をω。

とじた場合、そこから２′ずれた所での半径ω（ｚ′）
、すなわちＺ′だけ焦点がほけた時の反射層Ｉ４上での
半径ω（２′）は となる。したがって、 この時のスポット中心強度は に減少する。記録が可能な最低中心強度ｌｍ１ｎとする
と、 より 今λ＝０．８３μｍ　１ＮＡ＝０．６　、　Ｔｍ１ｎ＝
０．７とすると、 ＝０．８１μｍ λ＝０．８３μｍ　、　ＮＡ＝０．５　、　ｌｍ１ｎ＝
Ｏ８７とすとと、 よシ、許容焦点ぼけ量は０．５〜２．０μｍ位である。

３３− したがって、以上の結果からδｃｒｉｔｉｃａｌ　＝　
４．０μｍとする。

以上より、４．０μｍ以上焦点がずれれば精度良く安定
に焦点ぼけ検出信号が得られる。すなわち、合焦点位置
かられずかに焦点がぼけても精度良く安定に焦点はけ検
出信号が得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、情報を記憶する情
報記憶媒体で反射した光を集光する集光手段と、この集
光手段を通過した光の光路途中に設けられ、この光軸に
対して非対称に光を抜出す光抜出部材と、この光抜出部
材により抜出された光を検知する複数の検出セルを有し
た光検出器とを具備し、上記集光手段の情報記憶媒体に
近い側の主点から集光点１での距離をＦ、上記集光手段
の射出瞳の半径をｙ′、上記光検出器上の結像倍率をｍ
、上記集光手段によシ形成される集光点の位置からの情
報記憶媒体の許容ずれ量をδｃｒｉｔｉｃａｌとしたと
き、上記光検出器の隣り合う検出セル間に存在するギャ
ップ＝３４− 領域（Ｄ　’Ｊ”ｌ　＜　トモｆｆ１ｓ　（７）　幅ｄ
　カ４ｒ’　”　’　ｃｒＩ”ｃａ’Ｆ （μｍ）より狭いから、焦点ぼけ検出をよシ安定に、か
つ信頼性良く行なうことができ、しかも合焦点位置近傍
でもある程度の焦点ぼけ検出感度が得られる等優れた効
果を奏する。

移動により焦点はけを検出する光学系を示す図、第２図
（イ）（ロ）Ｇ−）は従来の光検出器における作用を説
明するための図、第３図〜第１４図は本発明の一実施例
を示すもので、第３図は情報記録再生装置を示すブロッ
ク図、第４図は第３図に示される光学系を示す図、第５
図（イ）（ロ）（ハ）は合焦時およ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（イ）（ロ）
ｅ）は光検出器上でのビーム・スポットの状態を示す図
、第７図は第４図に示された対物レンズを通る光線の軌
跡を解析するだめの図、第８図は第４図に示された投射
レンズを通る光線の軌跡を解析するだめの図、第９図は
焦点ぼけ量と焦麿ぽけ検出信号との関係図、第１０図は
焦点はけ量と焦点はけ検出器で検出される光量の和との
関係図、第１１図は光検出器の断面図、第１２図（イ）
〜（→および第１３図（イ）〜（ロ）は焦点はけ量に対
するトラックずれ検出信号を示す図、第１４図は第３図
に示される光学系を示す図である。

２・・・情報記憶媒体（光ディスク）、４０・・・集光
手段（対物レンズ）、５２・・・光抜出部材（ｍ元板）
、５　Ｂ　・・・第２の光検出器、５８　ａ、５８ｂ・
・・検出セル。

出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦３８ ０　　　　　　’−’ぺ ０！Ｊ ○〇 一ν ０乙

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）情報を記憶する情報記憶媒体で反射した光を集光
   する集光手段と、この集光手段を通過した光の光路途中
   に設けられ、この光軸に対して非対称に光を抜出す光抜
   出部材と、との光抜出部材により抜出された光を検知す
   る複数の検出セルを有した光検出器とを具備し、上記集
   光手段の情報記憶媒体に近い側の主点から集光点までの
   距離をＦ、上記集光手段の射出瞳の半径をｙ′、上記光
   検出器上の結像倍率をｎ１上記集光手段により形成され
   る集光点の位置からの情報記憶媒体の許容ずれ量をδｃ
   ｒｉｔｉｃａｌとしたとき、上記光検出器の隣り合う検
   出セル間に存在するギャップ領域の少なくとも一部の幅
   ｄが−り五位す狂す乃源・（μｍ）より狭いことを特徴
   とする光学ヘッド。
2. （２）　　ギャップ領域の少なくとも一部の幅ｄは、１
   − ４　ｍ　ｙ／δｃｒｉｔｉｃａｌ ｄ≦Ｆ　＋　２ｃｒｉｔｉｃａ□　とした特許請求の範
   囲第１項記載の光学ヘッド。
3. （３）許容ずれ量δｃｒｔ　ｔｉｃａｌは４．０μｍと
   した特許請求の範囲第１項まだは第２項記載の光学へッ
   　　ド　０