JPS5990239A - 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１ｊｉ　） 本発明は、情報を碧さ込み或は、αノしみ出す為のメＣ
ビームを光ディスク宿−の１１７報ＮＩ２録渫体上にフ
ォーカスする為の光学へラドの改良に１３−１する。

〔発明の技術的１ケ賊〕 近年、たとえばＤＡＤのＣ１）（コン・やりトディスク
）やビデオディスクのよりな１１４生ζＩｆ、用のｌ’
ｉ’ｒＹし記１煮媒体や画（象ファイル・１１ψ止ｎ１
）ｉファイルＣＯＭ　（コンピューターアラトノ０ツト
メモリー）鳩に用いられ、集束光に１９記録層にズ＝Ｊ
　Ｌ穴を開ける専の伏、１川変化を起こさせて情報の記
録を行ない、捷たそこから再生ずることのできる情報記
１意媒体、さ１）に消去６丁能な情報記憶媒体（以下ｔ
ｉｉに尤）゛イスクという。）にｔｉｔ報を光学的に切
き込み　また読み出す丸字式の情報Ｈ１，ｒ録ｉ１４生
装置がＡ’ｉＪｉ々開発されている。これら情報記録＋
＋ｉ生装置１４′においてｔよ、対物レンズで集束され
た光ビームが１＠込み或は、読み出しのいずれにあって
も常に光ディスク」二にフォーカスされでいることが吸
求されている。即ち、光ディスク十に尤ビームのビーム
・ウェストが照射づれ、鹸小ビーム・ス・１ビツトがγ
Ｃディスク上に形成きれ−（いることが央求されている
。このことから）Ｙ、学ヘッｒＬｌ１、毘ビームのフォ
ーカス状ｉｊ、Ｈ？：　倹１１１するフォーカス検出装
置を備え、従来から棟々のフォーカス検出装置６°が提
案づれ、開発されでいる。例えば、特開昭５７−４４２
３６号公？しにＱ−」１、いわゆるＩ−ノーコ一方式」
と称せられるフォーカス検出装置が開発されている。

すなわち、第１図（イ）（ロ）ヒうで示すように、ハ己
録層ないしＱよ光反射層（以後光反射層という）ａから
反射して対物レンズｂ全通過した尤ビームの反射ｙＣ路
Ｃの途中に、この元軸に１７＋Ｉ　ｌ、て非対称に抜出
ず）°Ｃ抜１−１１手紋（ナイフウエッゾ）ｄ。

レンズｅ１および２つの光検出セルｆ１ｇを有した光検
出器りを設しＪｌそれ以前のように光検出器の所のス、
Ｊ５ットリーイズによって焦点ばけを検知するのではな
く、ＣＹ；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Ｖ）にくいＪ：うＶこしたものが考えられるに
至った。

万お、第２図の丈ボ＋ｉｌで示すように、焦点かあって
いる場イ、１には「０」となり、−４だ、対物レンズｂ
と光反射層ａとが近ついて上側の光検出セルｇにビーム
スポットｉが当ってマイナスの１１１号が、寸だ、対物
レンズｂと光反射層ａとが離れずさてＦ　Ｉｔ（Ｊｌの
光検出セルｆにビームスポットｉが当ってプラス信号が
イ÷Ｊられるようになっている。

゛ま／こ、１１５３図に示される光学系においては、投
射レンズｅと）“Ｃ＠川用りとの間に・ぐイゾリズムｋ
が設ｖ）られている。従って、合焦時にＣ」−１実線で
示−ｒような軌跡を描き、第４図に示されるように）°
Ｃ検出器りの不感知領域ｔに向っていたレーダ・ビーム
は、非合焦時には、パイプリズムｋによって偏向され、
感知領域ｍ−１゜Ｉｎ　”　２のいずれかに向うことと
なる。第５図に７！りさノ１．る光学系においては、対
物レンズｂ及び没＋、＋ｔし／ス゛ｅで＞、ｔ　’！る
ビーム・ウェストの結１象点にミラー〇が設けられ、そ
のミラーｎ上の１象’？ｉ”、　）＋Ｌ７１０ｊｌＩｉ
ａ＋ｙ　ｈ　１１に結隊するレンズ０がミラーｎとｒｌ
、：　ｌｌ＝出器吊器の間に設けられでいる。合焦時に
（・１１、ミラーｎ上に向ってレーザ・ビームか実線で
２ＪニーｄＪ、うに果東尽れるに対し、ジ１合焦時にｒ
」１、破線及び−ぐ＆鎖線で示す集束性又は、発散性の
ビームが没ｑルンズｅによって集束されることとなり、
結果としてレープ゛・ビームがミラーｎによってｆｌｌ
ｌｌ向されることとなる。

〔１ケ最技術の問題点〕 （リ　Ａζζ締結像点光検出器りをｆｉＸ１’、　＜の
で情報記□ｉ：ａ　；県木か何１いても）′Ｃ４灸出）
：諦ｈ」−のスポットの位ｊ＋ｔはずれず、焦点はけは
生じないはずであるが、実際に情報記憶媒体が傾くと゛
′対物レしズｂの収差″や゛′対物レンズによる情報記
憶媒体から反射した光に対する開１１制限″等により情
報記憶媒体から反射し、対物レンズｂをすｆｉ過しだ光
のｉ４’ターンが合焦点時でも笈化し、そ７しによシ光
、演吊器り上のス、Ｊ５ットパターンが微妙に変化しわ
ずかな焦点は＆Ｊを起こすことがある。

■　合焦点時の光検出器り上ｑ）ビームス、］？ッドツ
ト非常に小さいので光検出器りのｂｆ１〆ｌずれマーノ
ンが少なく、 ■　光学ヘッド組立１．イ光検出冨りの位ｉｉ１＃　、
、！、ｊｌ整が難しい。

■　シ１７成した光学ヘッドに夕・」シても外部環境変
化によシはんのわずかでも光（ツ艷吊器りが動くど焦点
力５大きくぼけてし且う。

＜５）　　第１図（ハ）の２点鎖線で示すように対物し
ンズｂと光反射層ａとの距離がある値より離れずぎると
ビーｌ、スボ、トｉは光検出器ｈ−ヒで中心線より上に
きてし１い、第２図の破線で示すようにあたかも対′吻
しンズｂと光度・４」層ａとが近づきずき゛た状、暢と
同じマイナスのＧｉ号が出力されるといったｊｈ、大な
問題がある。

〔発明の目的〕

本発明は、上記４１情にもとづきなされたもので、その
目的とするところは、焦点ぼけ検出に関し合焦点位置（
ｑＪ近での光学的Ｓ／Ｎ比を向上さ一ピ、尤倹１１）器
の位１醒ずれ許容−袖を増加させることのできる光学ヘ
ッドを提供しようと１゛るものである。

〔発明の概安〕

本発明は、かかる目的を達成するために、集束光を用い
情報記憶媒体上の情報を読取り或いはｖｌ：込、グを行
なう装置であυ、記録層ないしは光反射層から反ｑすし
て対物レンズを通過した光のｙＣ路の途中に光ｊ人出手
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ｙシ点と上記１１〜
報記Ｉ意媒体の記録層ないしは光反射層どか一致した合
焦点時に記録層ないしは光反射層に対する結像位１θの
うち少なくとも一１笥所に複数の′Ｊｔ検１ｔｊ領域を
有した光検出器を設け、この光検１１１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、合焦点暁光検出器上の一つの焦光点
に照・封する光ＩＩ先を記録層ないしは光反射層上で反
射し対物レンズを通過した全九幇の半分よシも少ないよ
うにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下第６図〜第１７図を参照しながら、この発明の光学
ヘッドの実施例について説明する。

第６図を参照しながら、この発明の光学へ。

ドが適用された情報記録内生装置Ｃ工を概略的に説明す
る。光ディスク２は、１対の円板状透明プレート４，６
を内外スく−ザ８　、１　Ｏｆ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記録
層ないしは光反射層（Ｌ、Ｊ、後）’に　反射ｔｒｙと
イウ）　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Ｑ；１、ヘリカルにト
ラッＡング・ガイド１６が形成され、この］・ラッキン
グ・ガイド１６土にビットの形で情報が記録される。光
ディスク２の中心にＱ」１、孔が穿けられ、ターンテー
ブル１８上に九ディスク２が載置された際にこのターン
テーブル１８のセンター・スピンドル２゜カ）’Ｙ：　
ｊ−”　（スフ２の孔に挿入づ第１、ターンデープル１
８とｔディスク２の回転中心７ノー一致される。

ターンテーブル１８のセンター　スピンドル２θにＱ、
１１、更にブヤック装置２２が装着され、このチャック
装置Ｍ−２２によって光ディスク２がターンテーブル１
８上に固定されている。ターンテーブルｌ、１８　ｉ；
Ｊｌ、回転ｉｊＪ能に支持台（図星ぜず）によって支持
され、゛枢動モータ２４によって一’）ＩＩ　：；を度
で回転される。

）’Ｃ；　’７ヘノ１゛２６か、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の半匝Ｊｊ
向に１７動「り能に設けられ、この光学へ７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。・情報を光ディスク２に書き込むに際しては
、囚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３０から発生され、情報を光
ディスク２から読み出す際には、一定の光強度を有する
レーザ・ビームがレーザ装置６３ｏから発生される。レ
ーザ装置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、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４ｏに入射され、この対物レンズ４゜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４０は、ボイス・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が所定位買に
位ｔべされると、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１４
表面上に投射され、最小ビーム・スポットが光反射層１
４の表面上に形成される。この状、穴において、対物レ
ンズ４ｏは、合焦状態に保たれ、情報の１！１き込み及
び読み出しが可能となる。ｌｉＶ報紮−青き込む際には
、光強度変調されたレージ゛・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Ｗ″しみ出す際には、一定の光強度を廂す
るレーリトビームは、トラッキング・〃゛イド１６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がら反射へれた発散性のレ
ージ”・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、杓び］／４波長阪３８を通過して
偏光ビーム・スフ°リッタ３６に戻される。レーザ・ビ
ームがｖ４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、り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ｌｌｌ
１ｉ波面が回転したレーザ・ビームは、偏光ビーム・ス
ノリッタ３６で反射されず、この偏光ビーム・スノリッ
タ３６を通過することとなる。偏光ビーム・スフ０リツ
タを通過したレーザ・ビームは、ハーフ・ミラー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４１１号は、光ディスク２
に記録された情報を含み、信号処Ｊｉｌ装置に送られて
デジタル・データに変換される。ハーフミラ−４４によ
って分けられた他方のレーザ・ビームは、光人出手段と
しての遮光板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取シ出され、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２の光検出器５
８に入射される。ここで、遮光板５２は、プリズム、ア
バ−チャー・、ｘ　ＩＪワットは、ナイフ・エツジ等の
いずれで構成されても良い。第２の光検出器５８で検出
された信号は、フォーカス信号発生器６ｏで処理され、
このフォーカス信号発生器６ｏから発生されたフ（−カ
ス１８号がボイス・コイル駆動回路６２に与えられる。

ｒｙ？イス・コイル駆動回路６２は、フォーカス信号に
応じてボイス・コイル４２を駆動し、メ・１物レンズ４
０を合焦状態に維持することとなる。尚、光ディスク２
の光反射層１４上に形成さ）またドラッギング・ガイ１
゛１６を正確にトレースする場合には、第２の光検出器
４８からのイへ号を処理してリニア・アクチェータ２８
を作動尽せても良く、咬だ、対物レンズ４０を横方向に
移動させたυ、或は図示しないガルバノ・ミラーを作動
させても良い。

ａｉｉ＋　６図に示した合焦時を検出する為の光学系が
第７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・ビームの軌跡は、第８図（イ）〜（・）に示
すように描かれる。対物レンズ４゜が合焦状態にある際
には、光反射層１４上にビーノ、・ウェストが投射され
、最小ビーム・スポット、即ちビーム・ウェスト・スポ
ット６４が光度才１層１４」二に形成される。通常、レ
ーザ装置１−１″、３０から対物レンズ４０に入射され
るレーザば、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ｇる。然しなから、
メーＩ物ノンズ４０にレーリ′装置３ｏ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ｄ１、対物レンズ４０の焦点近傍に形成
きれる。第６図、第７図及び第８図（イ）（ロ）（ハ）
にボさＪしる光学系においては、光検出器５８の受）′
Ｃ面は、合焦状態においてそのビーム・ウェスト・ス、
Ｉ”　ノド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・スボ、トロ４の像が光検
出器５８の受光部の中心に形成さ７する。即ち、第８図
（イ）にン」Ｓ、すようにビーム・ウェスト・ス、Ｊ５
ット６４が光反射層１４上に形成され、この光反射層１
４で反射されたレーデ・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
分のみが取り出なれ、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・
スポット像がその上に形成される。次に対物レンｘ４θ
が光反射層１４に向けて近接すると、ビーム・ウェスＢ
よ、第８図仲）に示すようにターン′・ビーＡが光反射
層１４で反射さＪして生ずる。即し、ビーム・ウェスト
は、対物レンズ４゜とγ１−反射層１４間に生Ｊ゛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＋１ｆｌｂ内に生ずること
から、ビーノ・・１クエストが光点として機能すると仮
定すれ（ｃ１゛明らかなように光反射層１４で反射され
、対物レンズ４０から射出されるターン′・ビームは、
対１１勿レンズ４０によって発１牧性のターン”・ビー
ムｅ（、栢喚される。遮光板５２（ｉ−通過したターン
゛・ビーム成分も同様に発散性であることかう、このＬ
／−ＩＪ’・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、）
ＹＳ検出器５８よシも遠い点に向って１４５束されるこ
とと表る。従って、光検出器５８の受）ｌＩ′；面の中
心から図上上方に向クーＣターン°・ビーム成分は、投
射され、その受光面上には、ビーム・スポット帥よりも
大きなパターンが形成きれる。更に、うｉ＞’　８　Ｉ
Ｊ←〕に示されるように対物レンズ４０が光反射層１４
炉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ｔ」：、反射に’ｊ　１４で反射される。この
ような非合焦日、ソには、通常ビーｊ・・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に同う反１４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
ジ゛・ビーム成Ｓ＞　Ｉｔ−ｉ　、’ｒ２　！Ｊ）レン
ズ５４によって史に収束され、収束点を形成した後光検
出器５８の受ブＣ面上に投射される。その結果、光検出
器５８の受光面上には、ビーム・ウェスト・ス４？ット
の像よシも大きな・ぐターンが中心から図」＝下方に形
成される。

」二連したレーザの軌跡の変化即ち、光線軌跡の変化は
、畿内光学的に下記のように説明され、レーデ・ビーノ
・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の役向光学的な結像系は、
第４図に示すように表わすことができる。ここで、ｆｏ
Ｕ２、対物レンズ４０の焦点距離をまた、δは合焦時が
ら非合焦時に至る際の対物レンズ４ｏ即ち、光ディスク
２の光反射層１４の移動距１１ｉ１Ｎを示し、第９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４ｏの主面上であって光Ｉ抽５３
から距離ｈｏだけ内（＃間した点を通過し、集束される
ものを示している。

第８図ｄ＋に示される合焦時には、明らかなようにδ＝
０であり、第８図仲）に示される非合焦時にり、１１、
）′Ｃディスク２が距離δだけ対物レンズ４゜に近接し
、ビーム・ウェストは、光反射層１４て反射されて形成
されることがら、ビーム・ウェストｋｉ１、その２倍だ
け対物レンズ４ｏに近接することとなる。（近接する場
合は、δ〈０でパ・・る。）壕だ、第８図０）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
４゜かも離間され、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
ｑ・を的に九反吋層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
９図に示されるようにビーム・ウェストと対物レンズ４
０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、ａｌ）９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、 第１０図は、１２８ｔ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５
４−７　、　ｓ　４−２；ｙｊＳら成るものとして取り
扱かっている。

ここで、レンズ５４−１．５４−２は、夫々焦点距離’
Ｉ＋ｆ２’、（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１′ｔｈ”され、対物
レンズ４０の主面からし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゛（レンズ５４−２の主面が、丑た〕
だけ離間しで′＃、検出詣５８の受光面が配列されてい
ると仮定している。図１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１ｉ
ｊｒ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、Ｆ記（３）式で表わさ）する。

ｙ＝１１ｏ−ａβ１ ここで、Ｆ（δ）−（ｆｏ十ｆ０／２δ）　　とすれば
、（３）式Ｑ」１、次式で表わされる。

ｙ　＝１１ｏ　（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
からの位置り、は、（６）式で表わされる。

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

＝−１−−（１／ｆ＋　＋　（１−Ｌ／ｆ　１　）　Ｆ
（δ））１−ａＦ（δ） ・・・（７） 以下同様にレンズ５４−２の主面上を１１ｎる光線の光
軸５３上からの位置ｈ２及び入射角β３ｔＹ＝　：、’
＝Ａが光検田器５８の受光面上に入１打する光１１Ｎｌ
１５３１．１からの位１＃　ｈ　３即ち、偏位１ｉｉ、
　Ｉｒ、Ｊｌ、夫々（８）〜（１０式で表わされる。

ｈ２−ｈｌ−■■β２ ＝−”−−（（ｌ−Ｈ／ｆ１）−Ｃ［（＋Ｌ（１−Ｈ／
ｆ＋　）　〕１−ａＦ（＃） ＸＦ（Ｌｊ）　　　　　　　　　　　　　　・・・（８
）２ β３−β２−１−− ２ ’　　　（（ｉ／ｆ＋＋１／ｆｚ　−Ｈ／ｆ＋　−β２
　）−１−ａＦ（δ） −＋（（１−Ｌ／’ｆｔ　）　（１−Ｉν’ｆ？）　　
　）Ｆ（δ）・・・（９）２ 及び ｈａ　＝ｈ２（、ｔｆ−Ｈ）β３ 第９図及び第１０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＆；ｌ：、ｉｌｅ　ｌｉ器５
８上で光線は、ｈａ−０に集束されるのであるから、こ
の条件下においては、Ｆ（Ｑ）＝０であり、００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力）ら、ｙ＼０である・従って
・ （Ａ−Ｈ）（ｆ・−Ｈ）　　　　　　　、、、　０→ｆ
ｌ　−１＝ ２ この式で、θ（）式を単純化すれば、０１式又ｔよ０４
式がイｉＪられる。

又は・ δが充分に小さい（δ＜ｆｏ２）の場合には、（ａ−ｆ
ｏ　）＜　ｆｏ２／　２δであるから、次に、合焦時（
δ−〇）において、光ディスク２の元反射層１４上のビ
ーム・ウェストに苅する光検出器５８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、−１・記（１
０式で表わされる。

ｍ　−−β０／β３　　　（ｉ同文１象　）ここで、δ
＝０におけるβ０は、 であるから、 （１→式°Ｃ（１４式力・らｆ２を消去すれば、この式
から、ｆｌについての解を求めれば、実際の光学系では
、ｆ　、　＝　Ｉ（にｌｘかれることが々いと考えられ
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ずれば（ｍ
＝β０／β３）ｌ　ｆｌは、次式で表わされる。

従って、 θつ式からｆ２を求めると、 （２０）式を（１３）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。

ｆ（ｊ　Ｌ、　　（ｎ−ｆｏ）（＜ｆｏ”／２δＴｉ”
、　１０図の光学系において投射レンズ５４が中レンズ
であるとすれば、ｆ２＝（１）であるから、ｆｌ”を及
びｍ＝ｆ＋／ｆｏであって、また、パ１１９図に示した
光学系では、ビーム・ウェストが対物レンズ４ｏ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７１物レンズ４ｏ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。１羊っで、全光学系を１つの合成レンズとみなし、
２δ＝２δ′＋ｂと１ｈ゛き、同様の計の、をすれば、
偏位量ｈ３が求めらノする。

ここで、ａ　＝　Ｏの場合には、 寸だ、ｆｏ＋ｂ：＞＞ｚδであれば、 ｆｏ＋ｂ となる。

上述した式は、全て役向光学的に光線の軌跡について求
めたものであるが、波ｄＢ／＋光学的には、回折現象に
よって光検出器５８の受光面上では、ゼロにはならずあ
る大きさを常に有している。

この大きさは、次のように計０．される。

開口数（ＮＡ）の値がＮＡである理想的に収差を全く有
しないレンズに萌ｉ度分布が至る所均−な平行レーザが
入射したとすると、レンズを通、過後果光した点におけ
るス、Ｊ？ット・ザイズａｔは、レーデの波長をλとす
ると、一般に下記式でｂえられる。

ここで、ａノは、第１１図に示すようにス、ｊＱットの
中ノし・における強度を単位即ち、１とした場合におい
て、１／ｅ２の強度を有する輪体の直径を表わしている
。このビーム・スポットが対物レンズ４０によって形成
きれるビーム・ウェストに対応するとすれば、合焦時に
おいて光検出器５８の受光面上に形成されるビーム・ウ
ェストの像の大きさａｄは、レンズ系４０，５４の横倍
孫′ｍで表わされる。

Ａ 次に、遮光板５２が光路中に配列された場合におけるス
、＋？ットは、次のように変化される。

捷ず、第１２図（イ）に示すように遮光板５２が光路中
に配置されない場合において、均一な強度分布を有する
即ち、ｒｅｅ（）という強度分布を有する平行光束が投
射レンズ５４に入射されたとすると、光検出器５４の・
ツ・光１１１１上には、フーリエ変換したａＦＩｌｎｃ
（ａξ）の振幅を有する・やターンが形成される。即ち
、 （ｒＱｃｔｃ　　）ｌ””ａｓｉｎｃ（ａξ）強度１０
　は、 ■ｏ＝ｌ　ａｓｉｎｃ（ａξ）１２ で表わされる。

このような状態において、遮光板５２が光路中に位置さ
れ、第１２図（ロ）に示されるように光束の半分が遮光
されたとする。この時の光検出器５８の受光面には、同
様にフーリエ変換して振幅分布が？４ｉられる。

従って強度分布ｘｋｌｄ、 で表わされるう 内式とフタ）式とを比較すると、平行光束を遮光板５２
で半分に遮えぎると、スポットの中心位置は、変化せず
にそのスポット径が２倍に広がることが判る。これらの
結果から、１次元モデルにおいては、遮光板５２により
遮えぎられずに透過する光の割合をＲとすると、スポッ
ト径が１／Ｒ倍に広がることが面定される。従って、−
次元モデルにおいては、遮光板５２を光路中に挿入し、
光路中で割合Ｒだけ光を透過させることとすると、光検
出器５４の受光面上においでは譲光イ反５２の挿入方向
に平行な方向に下記ａｋで示される径を有し、広がった
スポ１．トが形成される。

第８図（イ）（ロ）（ハ）に示す光学系を作成し、焦点
ぼけ補正用サーボ回路を働かせながら遮光板（ナイフニ
ップ）５２の挿入深さを変えた時の／Ｉ’＝？性の違い
を測定した。光検出器５８の位置ずれマージン量を測定
するため、焦点ぼけ補正用サーボ回路を働かせながら光
検出器５８を第１図のｊの方向に動かした所、遮光板（
ナイフエッヂ）５２の挿入量が少ない場合にはわずかの
ずらしだけでサーボがはずれてしまった。その理由を考
える。遮光板（ナイフニップ）５２の挿入量がわずかの
場合第１３図のように光検出器５８をずらしてわずかに
焦点をぼかした（対物レンズ４θをわずか情報記憶媒体
の光反射層１４に対し離した）だけで情報記憶媒体光反
射層１４上で反射し、対物レンズ４０を通過したレーザ
ー光のうちほとんどが光検出器５８　ｖｃ照射される。

サーボ回路が働いているため光検出領域としての光検出
セル５８ａ、５８ｂに照射される光量は互いに等しいが
、光路途中のコゞミ、傷や’ＩＮ報記憶媒体の面ズレ、
傾きやＩｔ’を報記憶媒体の光反射層１４に在任するト
ラッキングガイド用溝による回折・ぐターン等により５
８８．５８ｂに照射される光量がアンバランスになると
光検出器５８に照射される光量が大きいだけに暴走しや
すい。それに対し第１４図の場合には光検出セル５８　
ａ　＋　５８　ｂに照射される光量がアンバランスにな
っても光検出器５８に照射される光量が小さいので暴走
しにくい。実験を行なった所ナイフエッノ５２の挿入縫
として合焦点時情報記憶媒体の光反射層１４上で反射し
、対物レンズ４０を通過した全光量の２／３以上を）し
検出器５８−まで通過さぜると、光検出器５８をわずか
にずらしただけでザーボ回路がはずれやすかった。以上
の実験ではなく、光検出器５８は定位１ｉ′ｉ：のまま
ずらさず、焦点が何かのひょうしにほけた時を考える。

第１３図の場合には光検出セル５８ａ、５８ｂの両方に
レーザー光７０が照射されるので光路途中のゴミ、傷や
情報記憶媒体の面ズレ、傾き・やトラッキングガイド用
溝による回折パターンなどにより焦点がぼけているにも
かかわらず電気的に焦点がぼけていないように検出する
ことがある。しかし第１４図の場合には必ず光検出セル
５８ａ＋５８ｂのどちらか一方にしかレーザー光が当た
らないのでＵ−、、ｊｊＬのような光学的外乱があって
もきぢんと焦点はけ方向は検出することができる。その
ような理由から合焦点時光検出器５８上に照射する光量
ｔよ情報ｄＣ憶媒体の光反射層１４上で反射し対物レン
ズ４０を通過したターリ′−光の全光量の半分より少な
い方がよシ好ましい。以下にナイフニップ５２の位置に
対する光学特性について述べる。

焦点ぼけｌｘに対する焦点はけ検出信号Ｙのの関係を第
１５図ｅこ、また焦点ぼけ量ＸＫ対する焦点ぼけ検出用
検出器５８で検出される光量の杜の関係を第１６図に示
す。いずれも（ハ）式を基にグラフ化したものである。

合焦魚信１ｉ“（Ｘ−００所）近傍での焦点はけ惜Ｘ　
Ｋ　Ｒ’Ｊする焦点ぼけ検出イｈ号Ｙの立上がり７Ｆｊ
ｒ性ｔユ他の焦点ぼけ検出方式に比らべて急になってお
り焦点ぼけ７４がδｉｆあるいはδｉｎになった所で飽
和信号−、の８割に達し、δ、ｆまたはδ、ｎの所で飽
和してしまう。但し第１５図、第１６図ではＡＯ７持性
特性いて飽和した時の焦点ぼけ検出信号Ｙｆｒ。

いしは検出光１辻の総和２を°′１”に規格化しである
。さらに焦点がぼけると光検出器５８上でのビームスデ
ッド６４が拡大しδ。ｆないしはδｏｎの所でビームス
ポット６４が光検出器５８からはみ出してし丑う。その
ためδ。ｆないしはδｏｎよりもさらに焦点がぼけると
ビームスポット６４が光検出器５８からはみ出した分た
け焦点はけ検出信号Ｙと検出光量の総和２は減少する。

しかしながら対物レンズ４０と情報記憶媒体の光反射層
１４との間がある値よシ離れ過ぎると第１図（ハ）で説
明したようにビームスポット６４は光検出器５８上で中
心線より上に来てしまい第１５図のδｔｆ、！：りも対
物レンズ４０が遠い所でＱ」、あたかも対物レンズ４０
と情報記憶媒体の尤ｊゾ射層（記録層）１４とが近刊き
すぎた状ｊ、＋Ｊ４と回じノ０ラスの信号が出る。この
時第１５図及び第１６図の曲線として３種類の異なる特
性を有する。光検出手段としての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（つまり光軸からナイフニップ
ｌでの最小距離に＝０か光軸からアパーチャーもしくは
スリットまでの最小距離ｃ　＝　Ｏの場合）にｄ、Ａの
特性を示す。

またナイフニップ５２の端面またｔよアパーチャー、ス
リットの周辺の端ｉ１（が光軸５３の中心からはずれて
お９（つま９に笑０．ｃ（０）Ｌかも光軸５３の中心を
通る光かアパーチャー、スリット、ナイフニップ等光遮
へい物５２により光路をさ捷たけられずそのま一！通過
できた場合ばＢ１そして光軸５３の中心を通る光がアパ
ーチャー、スリット、ナイフニップ等光遮へい物５２に
より光路をさまたげられ、光検出器５８にまで到達でき
ない場合にばＣのそれぞれの％性を有する。寸た合焦魚
信１６′近傍を除いては第１５図のＡのグラフの焦点は
幻検出信号の（つｔ、ｂｙ方向の）絶対値を取ったもの
が第１６図のＡのグラフにほぼ等しくなっている。捷た
第１６図において合焦点Ｇ’Ｌ置装傍では光検出器５８
上でのビームスポット６２のうち、光検出セル、５８　
ａと光検出セル５８ｂの間に存在している光不感領域内
に入ってし捷う鼠が多いので光゛電流の流れる１ｆ１が
少なくなり検出光量の総和２が小さくなる。第１５図で
わかるようにナイフエッヂ５２を深く入れた時の特性Ｃ
としては焦点ぼけ検出１を号Ｙ方向での飽オＩＩ　した
時のイ１号吋はＡｉ／こくらべて小さくなる。しかし飽
和する時の焦点ぼけ［五δｈｆ、δ島の絶対値はＡの特
性１時のδ、１ｆ、δｐｎの絶対値よシも小さく、合焦
点位置のごく近傍での勾配（焦点はけ検出感度）はほぼ
等しい値を示す。それに対し、ナイフエッヂ５２を深く
入れた第１４図のｉ場合には多くのレーザー光か平行光
の所でナイフニップ５２１／こさえぎられるため光検出
器５８に到達する泉が少なくなる０そのため光路途中の
ゴミ、傷や情ＹＫｄ己１．はｉ（￥、　ｆ＋の面）゛し
や角頁き、ないしはドラッギングガイド用？ｉｔｌから
の回折パターン等により光検出器５８上のレーザースポ
ットに乱れが生じたとしても大きな焦点ぼけを起こすこ
とがない０以上のことを以下のような実験で確かめた。

ナイフニップ５２の挿入深さをかえ、焦点ぼけ補正用ザ
ーポ回路を働かせながらターンテーブル上で回転してい
る情報記憶媒体をターンテーブルごと１頃けて見た。

情報記録媒体の光反射層１４から反射し、対物レンズ４
０を通過した光の３／４をナイフエッヂ５２で遮光した
時の方が１／２遮光した時よりも情報記憶媒体の傾きに
強く、この場合には１００μ’ｒｎｌＣ１ｎ　位傾けて
も支障がでる程焦点ぼけＩ」、起こらなかった。捷た本
発明は平行光の所にナイフニップ５２を入れる場合に限
らず、第１７図のように検出系レンズ５４の後に置いた
場合にも適応される。この時のナイフエッヂ５２の入れ
る叶として合焦点時の全戻り光のうち２／３以下、好ま
しくは半分より少なく捷たは１／４以下゛の光のみを光
検出器５ＢＶＣ伝えるとして考える。また本発明はこれ
らの光学系に限らず、第１８図のように三角フ０リズム
７１の前にマスク７２を置いてターリ′−光７０の一部
を遮光して焦点ぼけ検出のＳｌＮ比を上げることもでき
る。

この場合には合焦点時に光検出器５８上で２箇所レーザ
ー光７０が集光するので、合焦点時には光検出器５８上
に集光する光の一つの集光点に対し対物レンズ４０を通
過した金光量の半分」２りも少なく、好ましくは】／４
以下の光量が集光するように考える。

収束光のビームウェストでの大きさに１、第１９図の破
）腺のようにある特定の大きさを持つ。ビームウェスト
での光強度分布かがウス分布を１〜ている（今寸で説明
してきた光強度分布とは若干異なった３Ｊ布）場合、ビ
ームウェストでの強度が中心強度の１／ｅ２となる輪帯
の半径をω０とし、そこから２ずれた所での半径をω（
ｚ）とすると という関係が存在する。

そしてビームウェストイ：］近での光は第１９図のよう
な拡がりを持つ。

第１９図において破線１で示される光束の軌跡は、全く
遮光板５２が光路中に即入されない場合を示し、実線■
で示される光束の軌跡は、遮光板５２が光路中に挿入さ
れた場合を示している。合焦状態にある場合ＶＣ＆ｊ１
、光検出器５８の受光面が位置Ｘ０に位１θされている
と等価に考えることができ、焦点ずれが生じ−Ｃいる場
合には、光検出器５８の受光面が位１ｉＩＺ　Ｘ　ｓ或
はＸ２に位置されていると等価に考えることができる。

第１９図からも光検出器５８の検出感度が合焦時かられ
ずかに焦点が外れた際に幾何光学的に予想される値より
も実際には低くなっていることが判る。即ち、合焦状態
近傍においては、焦点ずれが生じている場合に光検出器
５８の受光面が位１ｍ　Ｘ　１からＸ、の間で変位し−
しいるのと等価であるが、この範囲では、わずかに光束
Ｈの投射位１６が変化しているにずぎす、位置Ｘ１から
Ｘ２の範囲外に比べて偏位値は、極めて小さい。また、
この範囲においてｔ−よ、光束Ｉの広がりもその範囲外
に比べてわずかである。また、光検出器５８の受光面上
に形成されるパターンは、第１９図に示される光束Ｉ、
ＩＩの軌跡から明らかなように遮光板５２が挿入された
方向に細長く、その挿入方向に焦点ずれδに応じて偏位
するとともに、その挿入方向に直角な方向に広がること
となる。

第ａ１２図（イ）で考えている光学系の光検出器５８イ
ー１近でのレーザー）ｖ：の拡がりも第１９図の破線の
ような拡がりを持つ。但しこの時の）し検出器５８の表
面上での波面（レーザー光の等位相面）＆ｊ、光検出器
５８０表面と平行になっている。これに対しＱＢ　１２
図←）のように平行光の所に半分だけ隠ｊ−ようにナイ
フニップを入れた場合の光検出器５８付近でのレーザー
光の拡がりは第１９図の実線のようになっていると予想
される。この時の）し検出器５８上でのスポットサイズ
は０◇式の値に近くなる。

通常ビーノ、ウェストにおける波面は平面でかつビーム
の進行方向に対して垂直であるので光検出器５８上での
波面は光検出器５８の表面に対して若干傾いている。そ
し１焦点ぼけ肘がごく小さい範囲では、焦点はけ龍に対
応して光検出器５８に対するレーザー光の拡がり状態が
相対的にずれる。そしてその時の破線又は実、線と光検
出器５８の表面との父点が光検出器５８上でのスポット
サイズを表わしている。単に幾ｆ＝Ｊ光学的に求めた式
である（ハ）式はｐ　１９図での二点鎖線と光検出器５
８の表面との父点の移動線を意味している。したがって
合焦点（【Ｊ近でしょ幾何光学的に求めたディフォーカ
ス感度（焦点ぼけ冴に対するスポットサイズの変化１ｄ
）よりも実際はにふくなっている。

つ−！シ、＜３１）式ａ　ｋｎｉｆｅ＝ヅ匿−という式
からす−ＮＡ イフエッデ５２を深く入れれば入れる稈元検出器５４上
のスポットサイズも広がるということがわかる。そして
それにともない見かけの焦点深度の長さくスポットサイ
ズが小さいままになっている縦方向の範囲）も長くなっ
ている。し／ζがって光検出器５８が同じ計ずれたとし
てもスポットサイズに対する（ないしは焦点深度の長さ
に対する）相対的な光検出器５８のずれ鼠の叱はスポッ
トサイズが大きい方が（見かけの焦点深度の昆さが長い
方が）小さく、それだけ光検出器５８の位置ずれに対し
マーノンｌが増ず。捷たナイフニップ５２の端面が光学
系の光’Ｉ’ｌｌｌ　５．９の中心と一致している場合
には対物レンズ４０を情報記憶媒体から遠ざけて？−ｊ
くとδｔｆの所で焦点ぼけ検出信号Ｙが反転し、このこ
とが１１Ｖ報１す生装置として自動的に焦魚信＋１６．
を合わせるのに悪影響を及ぼす。しかし、ナイフエッヂ
５２を深く入れた場合にはδｃｆからδｄｆ捷では４の
出用レーザー光がナイフニップ５２により完全に遮光さ
れてし゛まうので出力が出ずδｔｆでの反転が起きｒ、
δｄｆ以後の反転信号はも非常に小さい。

又、レーデ光の強度分布は、第１１図に示すようになっ
ており中央部において極めて強く、そこからはずれるに
従って急激に弱くなっている。ところが中央部にある光
は焦点ずｆｔにイ半っての検出器５８上でのスポット移
動には寄与は少なく、（光１１１１＋　１の光は全くな
い。）逆に焦点ずれに対する相対感度を下けることにな
る。なぜなら、焦点ずれ検出はそこに入射する光力弓虫
ければ、セルｍ−１，ｍ−２の感度を上げらｈず、１請
来的にセルｍ−１からの１３号と−ヒルｍ−２からの信
号の差をとっても大きな焦点ずれ検りＪｊ信号が得られ
ないからである。

またさらに、光束中央部（＝Ｊ近にコ゛ミ或いは記録媒
体上のキズによる乱れが生ずると大きく焦点ずれ検出の
Ｓ／Ｎ比を下げることにもなる。従って中央部例近の光
束をナイフニップ５２で遮ぎってしまうことで光学ヘッ
ドの焦点ずれ検出系の安定性・感度が向上する０ しかして、 １）ナイフエッヂ５２を深く入れても浅くしても合焦魚
信１６のごく近傍での焦点はけ検出器１川はそれ程変わ
らない。それに対しナイフニップ５２を深く挿入した場
合にＱ」、光検出器５８土に到達するレーザー光朧が少
なくなるので焦点ぼけ検出に対し合焦点位置イマ］近で
のｓＡ比が良くなる。

１１）前述した実験結果のようにナイフニップ５２を深
く入れた方が情報記憶媒体の頌きに対し焦点はけが起き
にくい。

１１１）ナイフニップ５２を深く入れた方が光検出器５
８」；のスポットザイズが大きくなシ、見かけの焦点深
度も深くなるので、相対的に光検出器５８の位置ずれに
対する特性のマーノンが向上する。

１ｖ）対物レンズ４０を情報記憶媒体から遠ざけた時に
生じる焦点はけ検出信号Ｙの反転が急に起きず、甘だ反
転縫も小さいので情報再生装置としての自動焦魚信い１
合わせが容易となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、焦点ぼけ検出に
関し合焦点位置イ」近での光学的Ｓ／Ｎ比を向上さぜ、
光検出器の位１ｍ、ずれ許容量を増加させることのでき
る光学ヘッドを提供でき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
焦点ぼ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
化状態を示ずｉ兄明図、第３図はビームスポットの移動
により焦点ぼけを検出する他の光学系を示す説明図、第
４図は第３図の光学系における光検出器上でのビームス
ポットの状態を示す図、第５図はビームスポットの移動
により焦点ぼけを検出するさらに他の光学系を示す説明
図、第６図〜第１７図は本発明の実施例を示し、第６図
は本ヴ６明の一実施例に係る光学ヘッドを備えた情報記
録再生装置を示す概略的構成図、第７図は第６図に示さ
れた光学系を示す図、第８図（イ）〜に）は合焦時及び
非合焦時におけるレーデ・ビームの軌跡を示す説明図、
第９図は第７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１０図は第７図に示された投射レ
ンズを通る光線の軌跡を解析する為の図、第１１図は対
物レンズによって形成されるビーム・ウェストにおける
光強度分布を示す図、第１２図（イ）及び第１２図（ｏ
）は夫夫光検出器の受光面上における光強度分布の差違
を説明する図であって、第１２図（イ）は遮）を板を）
し路に挿入しない場合、第１２１￥＋　（＋’）　Ｐ、
Ｊ：遵光板を光路に挿入した場合を夫々示す図、第１３
図及び第１４図はナイフニップの挿入深さに対する光学
特性をそれぞれ示すもので、第１３図は浅く挿入した場
合、第１４図は深く挿入した場合を夫々示す図、第１５
図は焦点はけｈｌに対する焦点はけ検出信号の状態を示
す図、第１６図は焦点Ｉｆけ％（Ｋ対する焦点ｐアは検
出用検出器で検出され）ｔ；辻の和を示す図、第１７図
は本発明の一実施例に係る光学系を示す図、第１８図は
１１０の実施１９すに係る光学系を示す図、第１９図ｔ
よ）Ｙ、路に遮光板を挿入しない場合と遮光板を挿入（
７た１劫合におけるレーザ・ビームの軌跡を示す図であ
る。 ２・・・情報記憶媒体、１２．１４・・・記録層ないし
は光反射層、４ｏ・・・対物レンズ、５２・・光抜出手
段、５８・・・光検出器。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｊ４ｊ東アＣ；を用い情報記憶媒体」二の情報を
   読＋１ｙ、り或いは１１１込みを行う装置であり、記録
   層ないしく〆よ九反１１層から反射して対物レンズを通
   過した）’（−、の光ｉｌ”＋”ｌの心中に光人出手段
   を設けてこのアに軸に関して非対亦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＞’を点と上記情報
   記憶媒体の１ｊ１２′ａ層ないしは光反射層とか一致し
   た合焦点時に記録層ないしは光反射層に対する結り′象
   （ｊ＞−ｉＰｔのうち少なくとも一箇Ｊシ「にＯｊ数の
   光検出ｉｉｒ口硯を有した光検出器を設け、この１検出
   器上でのビームス；Ｊゲットの移動により焦点ぼ幻を検
   出するようにしン１光学ヘッ１゛において、合焦点Ｉ１
   ．’ｊ　）’ｔ、　Ｉ・ｑ用層上の一つの束）ＩＣ点に
   照射する光）、１′を記録層４いしは九反財ハ・７上で
   反射しメ・１物レンズｔ　、ｄ、ｌ　、＋１べした全″
   Ｌ’Ｉｉ：の半分よりも少ないことを特Ｌ゛ｉ４とする
   ノ“（、学ヘッド。
2. （２）　　悄廿乏す己］意媒体のｈＢ録八へないしは）
   七反射で反旧し、り・」物レンズを通過した光の一部を
   ４尤もしくはブ（とイ一方向を要化さ七ることにより、
   合１、倶点時に光検出器上の一点もしくは復斂の点に集
   丸さぜる構成とし７（−特許錆′Ａ（の範囲第１項記載
   の光学ヘッド。
3. （３）合焦点時光検出器上の一つの東光点に照射する光
   軸は記録ＩＡＩないしは光反射層上で反射しメ・ｊ物レ
   ンズを通過した全ゲ０（丁の１／４以下であることを特
   徴とする特ｉ’ｆ′［錆求の呪囲第１狼捷たは第２項記
   載の光学ヘッド。