JPS6074128A - 光学ヘッド - 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〕 本発明は集束光を用い情報記憶媒体から少なくとも情報
を読み取ることが可能な装置であシ、例えばＤＡＤ用の
ＣＤ（コンノやクトディスク）やビデオディスクのよう
な再生専用の情報記憶媒体や画像ファイル、静止画ファ
イル、ＣＯＭ（コンピー−ターアウトノットメモリー）
等に用いられ、集束光によシ記録層に対し穴を開ける等
の状態変化を起こさせて情報の記録全行ない、またそこ
から再生することのできる情報記憶媒体、さらに消去可
能な情報記憶媒体に対し少なくとも再生ないしは記録を
行なう時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〕 再生専用の光学ヘッドの機能としては、「自動的な焦点
はけ補正」「情報記憶媒体上のトラックの追跡」［情報
記憶媒体からの情報の読取り」等があり、記録肖生月の
光学ヘッドにはさらに「情報記憶媒体への情報の追記録
」が加））る。

ところで、「自動的な焦点はけ補正」とは具体的には焦
点はけ繰を光検出器で検出し、１１℃気的にフィードバ
ック金かけ、ボイスコイル全駆動して情報記憶媒体に対
し対物レンズを最適位置へ移動することである。この場
合、焦点はけ補正を開始する時情報記憶媒体と対物レン
ズとの間の距離が任意の状態でフィードバラクルージ全
つなぐより情報記憶媒体に対し対物レンズを合焦点位置
に近付けた後につないだ方が安定にフィードバラフルー
グかつながシやすい。すなわち、フィードバラクルージ
がつながり、自動的に焦点ぼけ補正を行なっている時で
も、光学的ないしは電気的外乱によりフィードバラクル
ージが乱され対物レンズが情報記憶媒体にぶつかったり
、大きく遠ざかったシすることがある。また、情報記憶
媒体の一部に広域にわたる光反射層ないしは情報記録層
の欠落が生じたり、何らかの都合で光路の一部が全面的
に遮光された場合、焦点ぼけ検出器上にレーザー光が照
射されないので焦点ぼけ検出が行なわれず対物レンズが
暴走しだす。さらに、光学系によっては、合焦点位置か
ら大きく焦点がほけた時には焦点ぼけ検出信号が小さく
なるものがあり、この場合、焦点が大きくほけているに
もかかわらず焦点ぼけ検出が行なわれないことになる等
の問題が生じ易いので、焦点ぼけ補正用フィードバック
回路のほかに合焦点位置付近であるか焦点が大きくぼけ
ている状態であるかを検出する手段が必要となるが、現
在それらの技術については余り知られていない。

〔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、情報記憶媒体に対し対物レンズを合
焦点位置に通例けて自動的に焦点はけ補正を開始する際
に合焦点位置付近にきていることの検出や、焦点ぼけに
対し異状処理が行なえ、以て焦点ぼけ量が非常に犬きく
なった時の検出を電気的に安定に信頼性良く行なえるよ
うにした光学ヘッドｆ：提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、上記目的を達成するために、集束光を用いて
情報記憶媒体から少なくとも情報を読取ることが可能な
光学ヘッドにおいて、上記情報記憶媒体に向けて光音集
光する対物レンズと、この対物レンズにより上記情報記
憶媒体に向けて集光された後上記情報記憶媒体上で反射
して再び上記対物レンズを経た光を少なくとも焦点ぼけ
検出を行なう光検出器上に投射する投射レンズと、上記
光検出器の検出結果にもとづいて上記対物レンズを少な
くとも合焦点位置に近付けるように上記情報記憶媒体に
対して接離制御する制御手段とを具備し、焦点ぼけ量が
非常に大きい時に光が上記投射レンズの光を取り込む領
域から大きくはみ出し、焦点ぼけ信号の総和が充分に小
さくなるように構成したことを特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する
。第１図中１はレーザ装置（半導体レーザー）であり、
これから発した光はコリメーターレンズ２により平行光
になシ、偏光ビームスシリツタ３へ向かう。さらに、偏
光ビームスノリツタ３によって反射された平行レーデ・
ビームは１／４波長板４を通過して対物レンズ５に入射
され、この対物レンズ５によって光ディスク（情報記憶
媒体）６の光反射層（ないしは情報記録層）７に向けて
集束される。対物レンズ５は、−ボイス・コイル８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５
が所定位置に位置されると、この対物レンズ５がら発せ
られた集束件レーザ・ビームのビーム◆ウェストが光反
射層７表面上に投射され、最小ビーム・スポットが光反
射層７の表面上に形成される。この状態において、対物
レンズ５は、合焦点状態に保れ、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７上のトラッ
キング・ガイド９にビｙｔ・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９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６の光反射層７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５によって平行光
束に変換され、丙び１／４波長板４を通過して偏光ビー
ム・スプリッタ３に戻される。レーザ・ビームが１／４
波長板４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３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、イ扁光ビーム・スプリ、り３で反射され
ず、この偏光ビーム・スでリッタ３を通過することとな
る。偏光ビームスシリツタ３を通過したレーザ・ビーム
は、ハーフ・ミラー１０によって２系統に分けられ、そ
の一方（トラックずれ検出系）は、凸レンズ１１によっ
て第１の光検出器１２に１１６射される。この第１の光
検出器１２で検出された第１の１言号は、光ディスク６
に記録された情報を含み、信号処理装置θに送られてデ
ジタル・データに変換される。ハーフ・ミラー１０によ
って分けられた他方（焦点ぼけ検出系）のレーザ・ビー
ムは、光遮光板（光抜出部材）１３によって光軸１４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１５を通過した後ｌＡ２の光検出器１６に入射さ
れる。ここで、光遮光板１３は、／リズム・アパーチャ
ー・スリット或ｄ１、ナイフ・エツゾ等のいずれで植成
されても良い。

４２の光検出器１６で検出された１ｇ号は図示しないフ
ォーカス信号発生器で処理きれ、このフォーカス信号発
生器から発生されたフォーカス信号がボイス・コイル駆
動回路１７に島えられる。ｄ？ボイスコイル駆動１「ｊ
１路１７け、フォーカス信号に応じてボイス・コイル８
全駆動し、対物レンズ５を合焦状態に維持することとな
る尚、光ディスク６の光反射層７上に形成されたトラッ
キング・ガイド９をＩＦ確にトレースする揚台には、Ｉ
第２の光検出器１６からの信号を処理してリニア・アク
チェータに作動さ亡ても良く、また、対物レンズを横方
向に移動させ７′こり、或は図示しないガルバノ・ミラ
ー２作動させ′Ｃも良い。

第１図に示した合焦時全検出する為の）Ｙ；学系が第２
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・飢跡は、第３図（イ）（ロ）（ハ）に示
すように描れる。対物レンズ５が汁焦状態にある際には
、光反射層ｚ上にビーム・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１８
が光反射層７上に形成される。通常、レーザ装置１から
対物レンズ５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５の焦点上に形成
される。然しなから、対物レンズ５にレーザ装置〜、１
から入射されるｌ／−ザがわずかに発散或は、収束して
いる場合には、ビーム・ウエストハ、対物レンズ５の焦
点近傍に形成される。ｉｌ　１図、第２図及びと１４３
図（イ）（Ｏ）（ハ）に示される光学系においては、光
検出器１６の受光面は、合焦°状態においてそのビーム
・ウェスト・ス’ｙト１Ｂ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１８
の像が光検出器１６の受光面の中心に形成される。即ち
、第３図（イ）に示すようにビーム・ウェスト・スポッ
ト１８が光反射層７上に形成され、この光反射層７で反
射されたレーザ・ビームは、対物レンズ５によって平行
束に変換されて遮光板１３に向けられる。遮光板１３に
よって光軸１４から離間した領域を辿る光成分のみが取
り出され、投射レンズノ５によって集束され、光検出器
１６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。次に対物レンズ５が光反射層７
に向けて近接すると、ビーム・ウェストは、第３図（ロ
）に示すようにレーザ・ビームが光反射層？で文躬され
て生ずる。即ち、ビーム・ウェストは、対物レンズ５と
光反射層７間に生ずる。このような非合焦時においては
、ビーム・ウー〔スト（弓、通常対物レンズ５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７で反射
され、対物ｌ／ンズ５から射出される１／−ザービーム
Ｖ」１、対物レンズ５によって発散性のレーザ・ヒ−Ａ
に変換される。遮光板５２を通］ｂしたレーザ・ビーム
成分も同様に発散性であることから、こル−ザ・ビーム
成分が投射レンズ１５によって集束されても光検出器１
６の受光面上でｈｊ小に絞られず、光検出器Ｊ６よりも
遠い点に向って集束されることとなる。従って光検出器
１６の受）Ｙ、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Ｚｙト像よりも大きなパターンが形成される。更に、
第３図（ハ）に示されるように対物レンズ５が光反射層
７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７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５の焦
点距離外であって対物レンズ５と反射層７間に形成され
ることから、対物レンズ５から遮光板１３に向う反射レ
ーザ・ビームは、収束性金有することとなる。従って、
遮光板１３を通過したレーザ・ビーム成分は、投射レン
ズ１５によって更に収束され、収束点を形成した後光検
出器１６の受光面上に投射される。その結果、光検出器
１６の受光面上には、ビーム・ウェスト・スポットの像
よシも大きなパターンが中心から図上下方に形成される
。

次に上記の光学系を作動させる制１ｉＩ４１回路につい
て第１図を参照しながら述べる。光検出器１６．１２の
各光検出セル１６−１．１６−２゜１２−１．１２−２
から得られた光’ｔｌＬ信号は焦点ぼけ検出用光検出セ
ルのシリアンｆ１９゜２０及びトラ、りずれ検出用光検
出セルのプリアンプ２１．２２で増幅された後減算回路
２３゜２４と加算回路２５．２６により減算処理、加算
処理されてＣＰＵ　２７に入力される。ＣＩ）Ｕ　２７
は、焦点ぼけ補正用駆動回路１７によりゼイスコイル８
を駆動し、対物レンズ５を動かしながら減算回路２３，
２４、加算回路２５　、２６出力ｋ　モーターしている
。モニタ−１言号から対物レンズ５が最適位置に来たと
ＣＰＵ　２７が判断するとスイッチング回路２８に指令
を出し、焦点はけに対する帰環ルーｆを接続する。シ（
１）環ループの途中には周波数特性の改善、位相補４（
（七の波形補正回路２９が入っている。帰環ループがつ
ながっていても減算回路２３、加算回路２５゜２６出力
をモニターしていて焦点はけｍがある程度以上になった
らスイッチング回路２８を切り、対物レンズ５の最適位
置を探し直す。なお、３０は波形補正回路、３１はトラ
ックずれ補正用駆動回路である。

また、このようにある条件のもとてＣＰＵ　２７が自動
的に焦点ぼけ補正の開始や焦点ぼけ縫が非常に大きくな
った時の異状処理が容易に行なえるように光学・ぐラメ
−ターの値が決められている。すなわち、光学パラメー
ターの値は、焦点ぼけ量が非常に大きくなったとき光検
出器１・６上に光を集束させるだめの投射レンズ１５の
ところでビームスパ？ッ１４−投射レンズ１５の内径（
光を取如込む領域）から大き−はみ出させることにより
投射レンズ１５を通過し光検出器１６に向かう光の光量
を減少させ、それにより光検出セルｌ　６−１　、１６
−２上に照射するレーザー光量の総和が小さくなるよう
に決められている。これにより、焦点ぼけ蛾が非常に大
きくなった時には加算回路２５の出力電圧が小さくなる
のでＣＰＵ　２７ではある基準値を決めておき、加算回
路２５の出力電圧がそれよりも低い場合には焦点ぼけ鬼
が非常に大きい状態と判断させることができる。

以下具体的に説明する。先ず、焦点がほけた時の加算回
路２５と減算回路２３の出力について考察すると、焦点
ぼけ量Ｘに対する焦点（ぼけ検出信号Ｙ（減算回路２３
出力）の関係を第４図に、また焦点ぼけ歇Ｘに対する焦
点ぼけ検出用検出器で咲出される光量の和２（加■回路
２５の出力）の関係を第５図に示す。合焦点位１次（Ｘ
−０の所）近傍での焦点ぼけ量Ｘに対する焦点ぼけ検出
信号の立上がり特性は他の焦点はけ検出方式に比べて急
に々っており、坤点ぼけ計がδ、ｆあるいはδ、。にな
った所で飽和信号量の８割に達し、δ１．またはδ、。

の所で飽和してしまう。但し、第４図、第５図ではイの
！１！ｒ性において飽和した時の焦点ぼけ検出信号Ｙな
いしｄ検出光量の総飽２を■″に規格化しである。

さらに、焦点が埋けると光検出器上でのビーム・スポッ
トが拡大し７δ。、ないしはδ　の所でビーム・スポッ
トが光検出器からはみ出してしまうそのためδ。ｆない
しはδ　よりもさらに焦点が埋けるとビームスポットが
光検出器からはみ出した分だけ焦点ぼけ検出信号Ｙと検
出光量の総和Ｚは減少する。しかしながら対物レンズ１
６と光ディスク６の光反射層７との間がある値より離れ
過ぎると、第６図に示すようにビーム・スポットは光検
出器１６上で中心線より上に来てしまい第４図のδ２．
よりも対物レンズ５が遠い所ではあたかも対物レンズ５
と光学へラド６の光反射層７とが近付きすぎた状態と同
じプラスの信号が出る。この時第４図及び第５図の曲線
として３種類の異なる特性を有する。遮光板１３の端面
が光学系の光軸の中心上にある場合（つまり光軸１４か
ら遮光板１３までの最小距離に＝ｏの場合）にはイの特
性を示す。また、遮光板１３の端面が光軸１４の中心か
らはずれており（つまりに＋０）Ｌかも光軸Ｉ４の中心
を通る光が遮光板１３により光路をさまたげられずの中
心全通る光が遮光板１３により光路をさまたげられ光検
出器１６にまで到達できない場合にはノ・のそれぞれ特
性を有する。また、合焦点位置近傍を除いて￥１第４図
のイとノ・のグラフの焦点ぼけ検出信号の（つ゛まりＹ
方向の）絶対飴を取ったものが第５図のイと−・のグラ
フにほぼ等しくなっている。また、第５図において合焦
点位置近傍では光検出器１６上でのビームス、Ｉ？ワッ
トうち、光検出セル１６−１と光検出セル１６−２の間
に存在している光不感領域内に入ってしまう址が多いの
で光電流の流れる歌が少なくなり検出光量の総和２が小
さくなる。

次に光線追跡法により各光学・ぐラメ−ターに対する光
学特性を計算する。

上述したレーザの軌跡の変化即ち、光線軌跡の変化は、
幾何光学的に下記のように説、明さノ］、レーザ・ビー
ム成分が光検出器１６上で偏向される値ｈｓｔ求めるこ
とができる。対物レンズ５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５の焦点距離を、またδは合焦時から非合
焦時に至る除の対物レンズ５、即ち光ディスク６０元反
射層７光反射距離を示し、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５の主面上であって光軸１４から距離ｈｏだけ離間し
た点を沖過し、集束されるものを示している。第３図（
イ）に示される合焦時には、明らかなようにδ＝０であ
り、第３図（ロ）に示される非合焦時には、光ディスク
６が距離δだけ対物レンズ５に近接しビームウェストは
、光反射層７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５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３図（ハ
）に示される非合焦時には、光ディスク６が距離δだけ
対物レンズ７から離間され、ビーム・ウェスト全形成し
た後レーザ・ビームが光反射層７から反射されることか
ら、実質的に光反射層７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５の焦点位置に形成されると
すれば、光ディスク６がδだけ移動した場合には、ｄＸ
Ｉ図に示されるようにビーム・ウェストと対物レンズ５
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β
０及びβｌは、下記（１）及び（２）式で示される。

Ｏ ｆｏ＋２Ｊ　−”（／・）キβ・　・・・・・・・・・
・・（”）また、レンズの結像公式から 争 従って βｌ−βｏ　十ｈ　ｏ／ｆ　。

Ｏ ｆ。＋　ｆ　ｏ２／　２δ　°−゛゛°＝　（２）１第
８図は、投射レンズ１５の光学系における光線軌跡を示
し、投射レンズ１５が１対のイ目み合せレンズ１５−１
　、１５−２から成るものとして取り扱っている。

ここで、レンズＩ　５−１　、７５−２は、夫々焦点距
離ｆ＋　、ｆｚを有し、対物レンズ５の主面からａだけ
離間した位置に遮光板１３が配置され、対物レンズ５の
主面からしだけ離間した位置にレンズ１５−１の主面が
配置され、更（このレンズ１５−１の主面からＨだけ離
間してレンズ１５−２の主面が、またｔだけ離間して光
検出器１６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５で集束さ
れて、遮光板１３の光透過面であって光軸１４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＝ｈｇ−ａβ１ ここで、Ｆ（δ）−（ｆｏ＋ｆｏ／２δ）−１とすれば
、（３）式は次式で表わされる。

Ｆ”ｈｏ（１−ａＦ（δ））　・・・・・・・・・・・
・・・・・・・（４）従って、 また、光線がレンズ１５−１の主面上を通る光Ｉｌ′Ｉ
ｈ１４上からの位置ｈ１は、（６）式で表わされる。

ｈｌ＝ｙ　（ｔ、ａ）β１ ざて、合焦時に光ディスク６から反射した光が対物レン
ズ５を通過後平行光になる光学系を考え、光ディスク６
と対物レンズ５との耐用１ｆが合焦点時にくらべてδだ
けずれだときの対物レンズ５の後方りだけ離れた位置に
存在する投射レンズ１５のところにおけるビームスポ、
トサイズをめると、このビームスポットの半径Ｒは、対
物レンズ５の開口部（射出瞳）の半径金Ａ１対物レンズ
５の焦点距離ｋ　ｆ　ｏとすると、上記（６）式でｈ　
Ｉ＝　Ｒ％　ｙ　＝Ａ　、ａ　＝　Ｏと直き換えた式 ・・・・・・・・・・・・（７） で与えられる。対物レンズ５のワーキングディスタンス
をＷＤとすると、対物レンズ５がＷＤだけ近付くと光デ
ィスク６に当ってし捷う。

そこで、検出感度のパラ付いた時対物レンズ５と光ディ
スク６が傷付くことを防止するために焦点が大きくぼけ
たことを検出するように構成する。また、検出信号に対
しては電気的検出感度の変動や光デイスク自体の光反射
率のパラ付きが存在するので検出する際の閾値レベルと
しては、最も信号強度の変動を受けにくくノイズによる
誤検知しにくくなるように加算回路２５の出力電圧の最
大値の半分に設定する。つまり、合焦点位置から対物レ
ンズ５がＷＤ／２だけ光ディスク６に近付くと投射レン
ズ１５上のレーザースポット半径は（７）式から になるが、この時スポット内の強変分布全一様として光
検出器１６上の光検出セル１６　１゜１６−、？（感知
領域）上にあるレーザースポットの総面積よりも光検出
セルＩ　６−１　、１６−２（感知領域）からはみ出し
たレーザスポットの面積の方が広くなるように投射レン
ズ１５のザイズを決める必要がある。

第９図は投射レンズ１５とレーザースポット形状の関係
を表わした図である。合焦点位置から対物とンズ５がＷ
Ｄ／２だけ光ディスク６に近付いた時１投射レンズ１５
を通過し光検出器１６上に到達したレーザースフ１？ッ
ト、７２の面積Ｓｉｎト投射レンズ１５からはみ出した
部分に（に（射したレーザースポット３２の面積５ｏｕ
ｔにおいてＳ、ｉ　ｎ≦５ｏｕｔである必要がある。光
ディスク６の光反射層７を反射後投射レンズ１５に到達
するまでの間に遮光板１３が存在しない第１１図（イ）
の場合には投射レンズ１５の半径ｒａとレーザースポッ
ト半径凡の間には、 πｒ２≦土πＲ２ ａ　−２ の関係が成シ立つ。ところで、光反射ＷＪ７と投射レン
ズ１５０間の光路中に遮光板１３が入るとレーザースポ
ット３２上に遮光板１３の影３．９が生じる。そのため
、ｒａ＝ｒｂ”ｉ　ｒｃ＝ｒ　ｄ＝ｒｆ　＝＝　壺Ｒの
時には第９図（イ）の場合には５ｌｎ＝Ｓｏｕｔ、第９
図（ロ）では５ｉｎ）Ｓｏｕｔ、第９図（ハ）では５ｉ
ｎ＝＝Ｓｏｕｔ　％第９図に）ではＳｉｎ（ＳｏｕｔＳ
ｇ　９図（ホ）では５ｌｎ＝　０（Ｓｏｕｔ’；０）と
なってしまう。したがって遮光板１３がどのような状態
になっていてもδ＝　−ＷＤ／２の時５ｏｕｔ≧５ｉｎ
Ｓｉｎになる時のｒ、をめ、半径ｒ、の円の中に完全ニ
入るように投射レンズ１５の大きさを決めれば良い。ま
ず、第９図（ロ）の状態でのビーム・スポット３２の総
面積Ｓｌｎ＋８ｏｕｔをめる。

とれより第１０図の斜線の部分の面積は、とナル。ヨッ
て、Ｓｉｎ　＝　５ｏｕｔになるたｄ）に＆；３１、を
解けば良いことになる。しかしこの方ＨｔＨ式は複雑す
ぎる。そこで本発明の伯仲を少し狭くしてδ＝　−ＷＤ
／２　の時５ｏｕｔ）　Ｓ”２ｓｉｎとなるようにする
。つまり半径Ｒのレーザースポット３２に対し、そこに
内接する正門１０形をモデル化したレーザースポット３
２′として計算する。その様子を第１１図（イ）〜（ホ
）に示す。実際のビートスバ？ット３２に内接する正四
角形の１辺の−長さを１ｏ　とするとｆ’１ｔｏ＝２Ｒ
より ｔｏ＝ｆｉＲ・・・・・・・・・・・・・・・・・（９
）となる。第１１図（ロ）においてＳ”ｏｕｔ＝＝Ｓｌ
ｎとなるためのｒ、は 、（ｔ：　）＝　２ ｔｏ−十ｒｂ２πｒｂ ２”ｂ２−１６　ｒｂ−ｔｏ　／２　”＝　０の方程式
の解ｒ、はｒｂ〉０の条件を入れとなる。この＋）０式
に（９）式、（８）式を代入すると、つまり◇→式で力
えられる半径ｒｂの円の中に入るように投射レンズＩ５
の光を通過させる部分の大きさを決める。

以上は、対物レンズ５が合焦点位置から光ディスク６の
光反射層２にＷＤ／２だけ通例いた時、焦点ぼけ量が非
常に大きくなったと判断するようにした。しかしながら
、何かのひょうしに対物レンズ５が赫走を始め、勢いよ
く光ディスク６の方へ移動したとする。ＷＤ／２だけず
れて初めて異常全検出し、暴走停止のｉｔｔ制御を送っ
たとしても対物レンズ５の慣性があるので暴走全停止し
、元に戻り始めるのけ対物レンズ５が光ディスク６にか
なり近イ１いた所になる。神だ光ディスク６は相当大き
な面振れ、たわみを持って回転しているため常に光学ヘ
ッドのフレームに対してかなりの速度で近付いたり遠さ
かったりしている。そのため両者のタイミングが悲いと
せっかく異状検出しても対物１／ンズ、５ど毘プ′イス
クロが当たってしまう處れがある。したがって、大きな
マーノンを見越すと対物レンズ５がＷＤ／Ａだけ合焦点
位置から近ｆ月いた所で検出した方が無難である。また
、イＱＩＩｌ信号レベルも上記の場合では加五回路２５
の出力最犬亀圧の半分に設定した。しかし、前述したよ
うにｒ！１．５図において合焦点位置近傍では光検出器
１６上でのレーザースポットのうち光検出セル１６−１
と光検出セルｌ６−１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
なシ検出九最の総和２（加算回路２５の出力電圧）が小
さくなるので検出信号レベルが高すぎると合焦点位置に
あるにもかかわらず焦点が大きくぼけたように誤検知す
る虞れがある。また、光ディスク６の光反射層７におけ
る光反射率にもそれぞれかなりの・ぐラツキがある。さ
らにこれまでスぽット内の強度分布が一様として扱って
来たが、光学系によってはスポット内の中心付近が強度
密度の高いものがおり、この場合には投射レンズ１５を
通過し光検出器Ｉ６に達したレーザースポット３２の総
面積が投射レンズＪ５からはみ出したレーザースポット
３２の面積に等しい時でも加算回路２５の出力霜、圧が
最大の状態に近い値を示す可能性がある。以上のことか
ら光分なマージン金持って装置が作動するにはレーザ−
スポット３２総面積の１／４のみが投射レンズ１５を通
過し光検出器１６に到達する状態になって初めて焦点が
大きくぼけたと検出するように役割したが好ましい。こ
れを数式で表わすと、 δ＝−ＷＤ／４の時５ｏｕｔ〉３Ｓｉｎとなる。δ＝−
ＷＤ／４の時のＲは（７）式から ５ｏｕｔ＝３８ｉｎの時のｒｂは ４ｒｒｒ　２−　ｔ６ｒｂ−Ｌｏ２／　２　＝　０より
この６４式にｑＩ重合金入すると 以上よりＡ １）大きく焦点がぼけると自動的に異常検出できるので
、対物レンズ５が光ディスク（情報記憶媒体）６に突当
たり両者を隔例けることが防止できる。

ｉｔ）　焦点ぼけ補正を開始するのに対物レンズ５を合
焦点位置に近付“けた後に開始することが可能になり、
焦点ぼけ補正の開始が非常に安定に行なえるようになる
。

１１１）光検出器１６に照射される検出光の光量で大き
な焦点ぼけ等異状が検出できるため半導体レーザー等の
光源が点灯しない時や光デイスク６上で集光点が光反射
層７の欠如している場所にさしかかった時、あるいはゴ
ミ・汚れ等により光路の一部がさえ切られた場合に対物
レンズ５が暴走するのを防ぐことができる。

１■）第４図、第５図で明らかなように大きく焦点がほ
けた場合焦点ぼけ検出信号（第４図における減算回路２
３出力）の量が小さくなる所は必ず焦点はけ検出用検出
器１６で検出される光量の和（第４図における加算回路
２５の出力）も小さくなり、異状検出される。したかっ
て、大きく焦点がほけているのに焦点はけ検出信号が小
さいため対物レンズ５が動かずにいるということは起き
なくなる。

なお、上記実施例で６１、光ディスク６の光反射層７で
反射し、対物レンズ５を通過した光をハーフプリズム１
０により２方向へ分け、その一方をトラックずれ検出用
の第１の光検出器Ｉ２に、その他方を焦点ぼけ検出用の
ｖｊ２の光検出器１６にそれぞれ照射するようにしたが
、本発明はこれに限ることなく、たとえば第１２図また
は第１３図に示すようにしてもよい。すなわち、図中５
１は半導体レーザー装置であり、この半導体レーザー装
置５１から発生されたレーザービームは、コリメータレ
ンズ５２によって平行光束に変換され、三角ノリズム５
３を介して偏光ビームスグリツタ５４に向けられている
。偏光ビームスグリツタ５４を通過した平行レーザービ
ームはλ／４板５５紮通過して対物レンズ５６に入射さ
れ、この対物レンズ５６によって光ディスク５７の光反
射層（ないしは記録層）５８に向けて集束される。対物
レンズ５６は、ディスコイル５９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５６が所定位置に位
置されると、この対物レンズ５６から発せられた集束性
レーザービームの最も絞られた部分、すなわちビームウ
ェストが光反射層５８の表面上に投射さベビームラニス
トスポットが光反射層５８の表面上に形成される。この
状態において、対物レンズ５６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。

情報記憶媒体５７の光反射層５８から反射された発散性
のレーザービームは、合焦時には対物レンズ５６によっ
て平行光束に変換され、再びλ／４板５板金６過して偏
光ビームスシリツタ５４に戻される。レーザービームが
λ／４Ｗ５５を往復することによってレーザービームは
偏光ビームスグリツタ５４を通過し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
ザービームは偏光ビームスプリッタ５４を通過せず、こ
の偏光ビームスシリツタ５４で反射されることとなる。

偏光ビームスシリツタ５４で反射されたレーザービーム
は、その半分がド−ペデリズム６０内を通過し、残りノ
半分がｒ−ベプリズム６０の外を直進する。

その後、投射レンズ６１およびシリンドリカルレンズ６
２をＩＩ次通過し、光検出器６３に照射される。ここで
、シリンドリカルレンズ６２は、第１２図に示す実症例
では、その母線の方向がドーペグリズム６０の底面と面
角に在るように配置され、第１３図に示す実症例では、
その母線の方向がドーペゾリズム６０の底面と平行にな
るように配置されている。また、光検出器６３は対角線
上に配置した４分割光検出セル６３−１．６３−２．６
３−３．６３−４から成り、光検出セルｌ；、３−２．
６３−４で焦点ぼけ検出を、また光検出セル６３−１　
、６３−３でトラックずれ検出をそれぞれ行ない、光検
出セル６３−１　、６３−２　、６３−３　、６　、”
Ｉ　−４の和で信号の読取りを行なう。

以上の構成によれば、レーザー光が鵡光板吟で遮ぎられ
ることなくｉｏｏ＊光検出器６３に到着するため、検出
光量が多く、光学的Ｓ／Ｎ比が良くなる。これにより、
検出信号の周波数特性が改善され、再生信号処理の高速
化に対応することができるとともに光検出器６３の小型
化が図れる。しかも、１個の光検出器６３で済むため、
さらに小型化が図れるばかりか、低価格となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、集束光を用いて情
報記憶媒体から少なくとも情報を読取ることが可能な光
学ヘッドにおいて、上記情報記憶媒体に向けて光を集光
する対物レンズと、この対物レンズにより上記情報記憶
媒体に向けて集光された後上記情報記憶媒体上で反射し
て再び上記対物レンズを経た光を少なくとも焦点ぼけ検
出を行う光検出器上に投射する投射レンズと、上記光検
出器の検出結果にもとづいて上記対物レンズを少なくと
も合焦点位置に近付けるように上記情報記憶媒体に対し
て接離制御する制御手段とを具備し、焦点ぼけ量が非常
に大きい時に光が上記投射レンズの光を取り込む領域か
ら大きくはみ出し、焦点ぼけ信号の総和が充分に小さく
なるように構成したから、情報記憶媒体に対し対物レン
ズを合焦点位置に近付けて自動的に焦点ぼけ補正を開始
する際に合線点位置付近にきていることの検出や、焦点
ぼけに対し異状処理が行なえ、以て焦点ぼけ緻が非常に
大きくなった時の検出を電気的に安定に信頼性良く行な
える等の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は光学ヘ
ッドおよび制御回路を示す構成図、第２図は焦点ぼけ検
出系を示す図、第３図（イ）（ロ）（ハ）は合焦時およ
び非合焦時におけるレーザービームの軌跡を示す説明図
、第４図は焦点はけ量に対する焦点ぼけ検出信号を示す
図、第５図は焦点ぼけ量に対する焦点ぼけ検出器で検出
される光量の和を示す図、第６図は第３図（ハ）の状ｐ
＠よシさらに対物レンズと光ディスクとがＳｔｔ、れた
次態全示す図、第７図は対物レンズを通る光線の軌跡を
解析するための図、第８図は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（イ）〜（ホ）は光検知
器とビームスポット形状との関係を示す図、庄１０図は
円の定積分を行なうだめの図、第１１図（イ）〜（ホ）
は光検出器とモデ４ル化したビームスポット形状との関
係を示す図、第１２図は他の実施例を示す構成図、第１
３図はさらに他の実施例を示す構成図である。 ５・・・対物レンズ、６・・・情報記憶媒体（光ディス
ク）、１５・・・投射レンズ、Ｉ６・・・第２の光検出
器、５６・・・対物レンズ、５７・・・情報記憶媒体（
光ディスク）、６ノ・・・投射レンズ、６３・・・光検
出器。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第１図 第２図 第９図 （イ）　（ロ）　０＼） 第１０　図 第１１図 （イ）　（ロ）　（ハ） （ニ）　（ホ） 第１２図 ３−３ 第１３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）集束光を用いて情報記憶媒体から少なくとも情報
   を読取ることが可能なものにおいて、上記情報記憶媒体
   に向けて光を集光する対物レンズと、この対物レンズに
   よシ上記情報記憶媒体に向けて集光された後上記情報記
   憶媒体上で反射して再び上記対物レンズを経た元金少な
   くとも焦点ぼけ検出を行なう光検出器上に投射する投射
   レンズと、上記光検出器の検出結果にもとづいて上記対
   物レンズを少なくとも合焦点位置に近刊けるように上記
   情報記憶媒体に対して接離制御する制御手段とを具備し
   、焦点ぼけ量が非常に大きい時に光が上記投射レンズの
   光を取り込む領域から大きくはみ出し、焦点はけ信号の
   総和が充分に小さくなるように構成したことを特徴とす
   る光学ヘッド。 １９）　表−１７ンｆ／／＋１９−ギングデ、スタンス
   をＷＤとし、上記対物レンズが合焦点位置から情ズの光
   を取り込む領域からはみ出した光の面積が上記投射レン
   ズに取シ込まれた光の面積よりも広くなるように構成し
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光学ヘ
   ッド・（３）対物レンズが合焦点位置から情報記憶謀り
   込む領域からはみ出した光の面積が上記投射レンズに取
   り込まれた光の面積の３倍以上となるように構成したこ
   とを特徴とする４ｆ詐請求の範囲第２項記載の光学ヘッ
   ド。 （４）　制御手段は、光検出器からの信号の利金監視し
   、それが基準値以下になったとき焦点ぼけ補正回路全切
   断するように構成したこと全特徴とする特許請求の範囲
   第１項ないし第３項のいずれかに記載の光学ヘッド。 （５）対物レンズの開口部の半径ｋ　Ａ　％上記対物レ
   ンズの焦点距離ｆｃｆｏ　１上記対物レンズと投射レン
   ズとの間の距離をＬとしたとき、上記投射レンズの光を
   取り込む領域の大きさが半径小さくなるように構成した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第４項の
   いずれかに記載の光学ヘッド。 （６）投射レンズの光を取シ込む領域の大きさよりも小
   さくなるように構成したこと全特徴とする特許請求の範
   囲第１項ないし第４項のいずれかに記載の光学ヘッド。