JP2001052350A - 光学ヘッド、記録及び／又は再生装置、及びフォーカスサーボ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 記録媒体の信号記録面上に対物レンズの焦点
を速やかに合わせる。 【解決手段】 光ビームを出射する光源と、光源より出
射された光ビームを主ビームと副ビームとを含む複数の
ビームに分割する光分割手段と、光分割手段により分割
された複数のビームを記録媒体の信号記録面上に集光さ
せる対物レンズと、記録媒体の信号記録面にて反射され
た複数のビームの戻り光をそれぞれ受光する受光手段
と、記録媒体と受光手段との間に配設され、記録媒体の
信号記録面にて反射された複数のビームの戻り光を反射
して受光手段に導く臨界角プリズムと、受光手段により
受光された複数のビームから生成される信号に基づい
て、対物レンズを移動させる対物レンズ移動手段とを備
え、対物移動手段レンズは、受光手段により受光された
複数の戻り光のうち、副ビームの戻り光から臨界角法に
より生成される信号に基づいて、記録媒体の信号記録面
上に対物レンズの焦点を合わせるのに有意な信号出力が
得られる範囲内に、対物レンズを移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば光ディスク
等の記録媒体に対して情報信号の記録及び／又は再生を
行う際に使用される光学ヘッド、並びに、そのような光
学ヘッドを備えた記録及び／又は再生装置に関する。ま
た、例えば光ディスク等の記録媒体に対して情報信号の
記録及び／又は再生を行う際に用いられるフォーカスサ
ーボ方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】記録再生装置は、光ディスク等の記録媒
体の信号記録面上に、光学ヘッドに搭載された対物レン
ズにより集光した光を照射して、情報の記録又は再生を
行う。このため、記録再生装置では、記録媒体の信号記
録面上に対物レンズの焦点を合わせる、いわゆるフォー
カスサーボを行っている。

【０００３】フォーカスサーボでは、例えば光ディスク
の信号記録面に対して対物レンズを光軸方向に動かし、
これにより変化する信号記録面から反射して戻ってくる
光の強度を検出している。そして、この検出された出力
信号（以下、フォーカスエラー信号という。）に基づい
て、対物レンズが合焦位置にあるかどうかを推定してい
る。

【０００４】ここで、対物レンズを動かして光ディスク
の信号記録面との間の距離を徐々に変えながらフォーカ
スエラー信号を検出すると、図１３に示すようなＳ字型
の出力波形（以下、Ｓ字曲線という。）が得られる。

【０００５】フォーカスサーボでは、対物レンズを強制
的に記録媒体から遠ざけた後に、光ディスクの信号記録
面に徐々に近づけるようにすると、先ず、対物レンズが
Ｓ字曲線の第１の正帰還領域Ａに入る。ここで、フォー
カスサーボのループをＯＮにすると、対物レンズは合焦
位置に近づくが、ゲインが大きくなっているので加速さ
れて、合焦位置を通り過ぎて第２の正帰還領域Ｃに飛び
込んでしまう。この場合、光ディスクの信号記録面上に
対物レンズの焦点を合わせることができない。

【０００６】このため、フォーカスサーボでは、対物レ
ンズを第１の正帰還領域Ａと第２の正帰還領域Ｃとの間
の領域、すなわちフォーカスエラー信号の有意な信号出
力が得られる範囲（以下、フォーカス引き込み範囲とい
う。）Ｂ内に対物レンズを移動させる、いわゆるフォー
カス引き込み動作を行う必要がある。そして、フォーカ
スサーボでは、このフォーカス引き込み範囲Ｂ内におい
て、フォーカスサーボのループをＯＮにし、光ディスク
の信号記録面上に対物レンズの焦点を合わせている。

【０００７】なお、このようなフォーカスエラー信号の
検出方法としては、例えば、非点収差法、フーコー法、
臨界角法、ＳＳＤ（Spot Size Detection）法等があ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したフ
ォーカスサーボの感度は、焦点深度とサーボのゲインと
により決定される。近年、記録媒体の高容量化に伴う高
ＮＡ化、短波長化により、焦点深度は小さくなる傾向に
ある。また、サーボのゲインは、アクチュエータの特性
等により制限される。このため、サーボのゲインを同じ
とすると、フォーカスエラー信号の感度を上げなければ
ならない。

【０００９】ここで、フォーカスエラー信号は、上述し
たように、そのピークを過ぎると出力が低下する図１３
に示すようなＳ字曲線となり、対物レンズが合焦位置に
あるときにゼロクロス点となる。また、このゼロクロス
点付近の傾きは、直線的に伸びることが多い。そして、
フォーカスエラー信号の感度は、この合焦位置付近での
微分値、すなわちこのゼロクロス点付近の傾きで示され
る。したがって、フォーカスサーボでは、フォーカスエ
ラー信号のゼロクロス点付近の傾きを大きくすることに
より、その感度を上げることができる。

【００１０】しかしながら、フォーカスサーボの感度を
上げようとすると、図１３に示すように、フォーカスエ
ラー信号のゼロクロス点付近の傾きが大きくなることか
ら、逆に、フォーカス引き込み範囲Ｂの幅が狭くなって
しまう。フォーカス引き込み範囲Ｂの幅が狭くなると、
例えば外乱等によって対物レンズが数μｍ程度動いただ
けでも、対物レンズがフォーカス引き込み範囲Ｂから外
れてしまい、フォーカスサーボが外れてしまう可能性が
高くなる。

【００１１】例えば、小さなゴミや傷等の外乱によりフ
ォーカスエラー信号の出力が不安定になったとき、その
不安定な出力信号に追従して対物レンズがフォーカス引
き込み範囲Ｂ外へ動いたときには、最悪の場合、対物レ
ンズと光ディスクとが衝突してしまう。

【００１２】また、ビーム径を同じままで対物レンズの
開口数ＮＡを大きくすると、対物レンズの作動距離ＷＤ
は短くなることから、対物レンズと光ディスクとが衝突
してしまう可能性が高くなる。この場合、対物レンズと
光ディスクとが衝突しない構造とするには、光ディスク
の平面度を向上させる等の実現が困難な方法しかなく、
公差を含めたとしても実現が困難である。

【００１３】また、フォーカスサーボが外れた場合に
は、広い範囲に亘って対物レンズを動かし、対物レンズ
がフォーカスの引き込み範囲Ｂ内に入るまで探索する、
いわゆるフォーカスサーチを行う必要がある。このた
め、フォーカス引き込み動作に時間がかかってしまう等
の問題があった。

【００１４】そこで、例えば外乱等により対物レンズが
数μｍ程度動いて、フォーカスサーボが外れた場合であ
っても、対物レンズと光ディスクとの位置が把握できる
ような測長システムがあれば、フォーカスサーチを行わ
ずとも光ディスクの信号記録面上に対物レンズの焦点を
速やかに合わせることができ、対物レンズが光ディスク
の信号記録面に衝突することを防止することができる。

【００１５】しかしながら、このような測長システムを
フォーカス引き込み動作の補助手段として、例えば反射
型フォトセンサーや静電容量センサー等を光学ヘッドに
搭載し、対物レンズの位置を制御することも行われた
が、制御の信頼性や大きさ等に問題があった。

【００１６】また、光学ヘッドにおける対物レンズのア
クチュエータ上に、光ディスクまでの距離を検出するた
めの光学系を別に搭載し、フォーカス引き込み動作の補
助手段として用いることも行われたが、この場合、光学
系が２系統以上になるため調整等に問題があった。

【００１７】さらに、光学ヘッドにおいて、同一光路内
にこのような異なる光学系を配置し、光ディスクからの
戻り光を検出する場合には、この戻り光の光路を分断さ
せる必要がある。このため、検出される戻り光の光量が
減少してＳ／Ｎが劣化してしまったり、光路が複雑とな
り光学系が大きくなる、或いはコストがかかってしまう
等の問題があった。

【００１８】そこで、本発明はこのような従来の事情に
鑑みて提案されたものであり、記録媒体の信号記録面上
に対物レンズの焦点を速やかに合わせることができ、構
造が容易且つ小型化された光学ヘッド、並びに、そのよ
うな光学ヘッドを備えた記録及び／又は再生装置を提供
することを目的とする。また、記録媒体の信号記録面上
に対物レンズの焦点を速やかに合わせることを可能とし
たフォーカスサーボ方法を提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成する本発
明に係る光学ヘッドは、光ビームを出射する光源と、光
源より出射された光ビームを主ビームと副ビームとを含
む複数のビームに分割する光分割手段と、光分割手段に
より分割された複数のビームを記録媒体の信号記録面上
に集光させる対物レンズと、記録媒体の信号記録面にて
反射された複数のビームの戻り光をそれぞれ受光する受
光手段と、記録媒体と受光手段との間に配設され、記録
媒体の信号記録面にて反射された複数のビームの戻り光
を反射して受光手段に導く臨界角プリズムと、受光手段
により受光された複数のビームから生成される信号に基
づいて、対物レンズを移動させる対物レンズ移動手段と
を備える。そして、対物移動手段レンズは、受光手段に
より受光された複数の戻り光のうち、副ビームの戻り光
から臨界角法により生成される信号に基づいて、記録媒
体の信号記録面上に対物レンズの焦点を合わせるのに有
意な信号出力が得られる範囲内に、対物レンズを移動さ
せることを特徴とする。

【００２０】以上のように構成された本発明に係る光学
ヘッドでは、フォーカスが外れた場合であっても、記録
媒体の信号記録面上に対物レンズの焦点を速やかに合わ
せることが可能となる。また、この光学ヘッドでは、光
分割手段により分割された主ビームと副ビームとを含む
複数のビームのうち、副ビームの戻り光から生成される
信号を対物レンズのフォーカス合わせに利用することか
ら、同一光路内に異なる光学系を新たに追加するといっ
た必要がなく、構造が容易となり、且つ小型化が可能と
なる。

【００２１】また、本発明に係る記録及び／又は再生装
置は、光ビームを出射する光源と、光源より出射された
光ビームを主ビームと副ビームとを含む複数のビームに
分割する光分割手段と、光分割手段により分割された複
数のビームを記録媒体の信号記録面上に集光させる対物
レンズと、記録媒体の信号記録面にて反射された複数の
ビームの戻り光をそれぞれ受光する受光手段と、記録媒
体と受光手段との間に配設され、記録媒体の信号記録面
にて反射された複数のビームの戻り光を反射して受光手
段に導く臨界角プリズムと、受光手段により受光された
複数のビームの戻り光から対物レンズを移動させる信号
を生成する信号生成手段と、信号生成手段にて生成され
た信号に基づいて、対物レンズを移動させる対物レンズ
移動手段とを備える。そして、信号生成手段は、受光手
段により受光された複数の戻り光のうち、副ビームの戻
り光から臨界角法により、記録媒体の信号記録面上に対
物レンズの焦点を合わせるのに有意な信号出力が得られ
る範囲内に対物レンズを移動させるための信号を生成す
ることを特徴とする。

【００２２】以上のように構成された記録及び／又は再
生装置では、フォーカスが外れた場合であっても、記録
媒体の信号記録面上に対物レンズの焦点を速やかに合わ
せることが可能となる。また、この記録及び／又は再生
装置では、光分割手段により分割された主ビームと副ビ
ームとを含む複数のビームのうち、副ビームの戻り光か
ら生成される信号を対物レンズのフォーカス合わせに利
用することから、同一光路内に異なる光学系を新たに追
加するといった必要がなく、構造が容易となり、且つ小
型化が可能となる。

【００２３】また、本発明に係るフォーカスサーボ方法
は、光源から出射された光ビームを光分割手段により主
ビームと副ビームとを含む複数のビームに分割し、光分
割手段により分割された複数のビームを対物レンズによ
り記録媒体の信号記録面上に集光させ、記録媒体の信号
記録面にて反射された複数のビームの戻り光を臨界角プ
リズムにて反射させた後に、受光手段によりそれぞれ受
光し、受光手段により受光された複数のビームの戻り光
のうち、副ビームの戻り光から臨界角法により生成され
る信号に基づいて、記録媒体の信号記録面上に対物レン
ズの焦点を合わせるのに有意な信号出力が得られる範囲
内に、対物レンズを移動させることを特徴とする。

【００２４】以上のように本発明に係るフォーカスサー
ボ方法では、フォーカスが外れた場合であっても、記録
媒体の信号記録面上に対物レンズの焦点を速やかに合わ
せることができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００２６】本発明の実施の形態として図１に示す記録
再生装置１は、光ディスク２に対して情報信号の記録再
生を行う本発明を適用した記録及び／又は再生装置であ
り、光ディスク２を回転駆動させるスピンドルモータ３
と、情報信号の記録再生を行う際に使用される光学ヘッ
ド４と、光学ヘッド４を動かすための送りモータ５と、
記録再生時に信号処理等を行う信号処理回路６と、光学
ヘッド３のサーボ制御等を行うサーボ制御回路７と、シ
ステム全体の制御を行うシステムコントローラ８とを備
えている。

【００２７】スピンドルモータ３は、サーボ制御回路７
により駆動制御され、所定の回転数で回転駆動される。
すなわち、記録再生の対象となる光ディスク２は、スピ
ンドルモータ３にチャッキングされ、サーボ制御回路７
により駆動制御されるスピンドルモータ３によって、所
定の回転数で回転駆動される。

【００２８】光学ヘッド４は、信号処理回路６に接続さ
れている。光学ヘッド４は、情報信号の記録再生を行う
際に、回転駆動される光ディスク２の信号記録面に対し
てレーザ光を照射し、この光ディスク２の信号記録面か
ら反射して戻ってくる戻り光を、詳細を後述する受光手
段により検出し、検出された受光信号を信号処理回路６
に供給する。

【００２９】また、情報信号の記録を行う際、外部回路
９から入力され信号処理回路６によって所定の変調処理
が施された信号が光学ヘッド４に供給され、光学ヘッド
４は、信号処理回路６から供給される信号に基づいて、
光ディスク２にレーザー光を照射する。

【００３０】送りモータ５は、情報信号の記録再生を行
う際、光学ヘッド４を光ディスク２の径方向の所定の位
置に送るためのものであり、サーボ制御回路７からの制
御信号に基づいて駆動される。すなわち、この送りモー
タ５は、サーボ制御回路７に接続されており、サーボ制
御回路７により制御される。

【００３１】信号処理回路６は、光学ヘッド４、システ
ムコントローラ８及び外部回路９に接続されている。こ
の信号処理回路６は、情報信号を光ディスク２に記録す
る際に、システムコントローラ８による制御のもとで、
光ディスク２に記録する信号を外部回路９から受け取
り、当該信号に対して所定の変調処理を施す。そして、
信号処理回路６は、変調された記録信号を光学ヘッド４
に供給する。

【００３２】また、この信号処理回路６は、情報信号を
光ディスク２から再生する際に、システムコントローラ
９による制御のもとで、受光手段により検出された受光
信号を光学ヘッド４から受け取り、再生信号を生成し、
当該再生信号に対して所定の復調処理を施す。そして、
信号処理回路６は、復調された再生信号を外部回路９に
出力する。

【００３３】また、信号処理回路６は、情報信号の記録
再生を行う際に、システムコントローラ９による制御の
もとで、受光手段により検出された受光信号を光学ヘッ
ド４から受け取り、詳細を後述するフォーカスサーボ及
びトラッキングサーボの制御を行うための制御信号を生
成してサーボ制御回路７に供給する。

【００３４】サーボ制御回路７は、システムコントロー
ラ８による制御のもとで、光学ヘッド４が光ディスク２
に対向する所定の位置に送られるように、送りモータ５
を制御する。また、サーボ制御回路７は、スピンドルモ
ータ３にも接続されており、システムコントローラ８に
よる制御のもとで、スピンドルモータ３の動作を制御す
る。すなわち、サーボ制御回路７は、情報信号の記録再
生時に、光ディスク２が所定の回転数で回転駆動される
ように、スピンドルモータ３を制御する。

【００３５】また、サーボ制御回路７は、信号処理回路
６にも接続されており、情報信号の記録再生時に、信号
処理回路６により生成された制御信号に基づいて、光学
ヘッド４のフォーカスサーボ及びトラッキングサーボの
制御を行う。

【００３６】次に、上述した記録再生装置１を構成する
光学ヘッド４について、図２を参照して詳細に説明す
る。

【００３７】この光学ヘッド４は、光ディスク２に対し
て情報信号の記録再生を行う際に使用される本発明を適
用した光学ヘッドであり、図２に示すように、光ディス
ク２に対する記録再生時にレーザー光を出射する半導体
レーザ１０と、半導体レーザ１０から出射されたレーザ
ー光を複数に分割するグレーティング１１と、グレーテ
ィング１１を通過したレーザー光の光路中に配されたビ
ームスプリッタ１２と、ビームスプリッタ１２を透過し
てきたレーザー光を平行光とするコリメータレンズ１３
と、コリメータレンズ１３により平行光とされたレーザ
ー光が入射する臨界角プリズム１４と、臨界角プリズム
１４から出射されたレーザー光を光ディスク２の信号記
録面２ａ上に集光する対物レンズ１５と、対物レンズ１
５を移動動作する２軸アクチュエータ１６と、光ディス
ク２の信号記録面２ａで反射されて戻ってきた戻り光が
透過するフーコープリズム１７と、フーコープリズム１
７を透過した戻り光を集光する集光レンズ１８と、集光
レンズ１８により集光された戻り光を受光して検出する
受光手段１９とを備えている。

【００３８】この光学ヘッド４では、光ディスク２に対
して情報信号の記録再生を行う際、半導体レーザ１０か
ら、例えば波長λ＝６５０ｎｍのレーザー光が出射さ
れ、グレーティング１１に入射する。グレーティング１
１は、回折格子であり、半導体レーザ１０から出射され
たレーザ光を回折して、０次光及び±１次光の３光束を
含む複数の光束に分割する。なお、グレーティング１１
により分割されたレーザー光のうち、０次光及び±１次
光以外の光束については、以下の説明において省略する
ものとする。そして、グレーティング１１によって３光
束に分割されたレーザー光は、ビームスプリッタ１２を
介してコリメータレンズ１３に入射し、このコリメータ
レンズ１３により平行光とされる。コリメータレンズ１
３により平行光とされたレーザー光は、臨界角プリズム
１４に入射する。

【００３９】ここで、臨界角プリズム１４は、第１の光
学面１４ａと、第２の光学面１４ｂと、第３の光学面１
４ｃとを有しており、コリメータレンズ１３により平行
光とされたレーザー光は、臨界角プリズム１４の第１の
光学面１４ａに入射する。

【００４０】第１の光学面１４ａから臨界角プリズム１
４に入射したレーザー光は、第２の光学面１４ｂによっ
て反射される。ここで、第２の光学面１４ｂに入射する
レーザー光の光軸と、第２の光学面１４ｂの法線とのな
す角度（すなわち第２の光学面１４ｂに対するレーザー
光の入射角）θ₁は、臨界角よりも若干大きい角度にし
ておく。これにより、レーザー光は第２の光学面１４ｂ
によって全反射することになる。そして、第２の光学面
１４ｂで全反射されたレーザー光は、臨界角プリズム１
４の第３の光学面１４ｃから出射する。

【００４１】臨界角プリズム１４の第３の光学面１４ｃ
から出射したレーザー光は、対物レンズ１５によって、
光ディスク２の信号記録面２ａ上に集光される。そし
て、光ディスク２の信号記録面２ａ上に集光されたレー
ザー光は、この信号記録面２ａで反射されて戻ってく
る。

【００４２】このとき、対物レンズ１５によって集光さ
れたレーザー光が光ディスク２の信号記録面２ａ上に焦
点を結んでいれば、光ディスク２の信号記録面２ａで反
射されて戻ってくる戻り光は、対物レンズ１５を通過す
ることにより平行光となる。すなわち、対物レンズ１５
が合焦点位置にある場合、対物レンズ１５を通過して戻
ってくる戻り光は、対物レンズ１５に入射したレーザー
光と同じ平行光となる。そして、この戻り光は、臨界角
プリズム１４の第３の光学面１４ｃに入射する。

【００４３】第３の光学面１４ｃから臨界角プリズム１
４に入射した戻り光は、第２の光学面１４ｂによって反
射される。この第２の光学面１４ｂは、上述したよう
に、入射レーザー光の光軸と、第２の光学面１４ｂの法
線とのなす角度θ₁が、臨界角よりも若干大きい程度と
なるようになされている。したがって、戻り光の光軸
と、第２の光学面１４ｂとのなす角度も、臨界角よりも
若干大きい程度となる。したがって、対物レンズ１５が
合焦位置にあり、対物レンズ１５を通過して戻ってくる
戻り光が、対物レンズ１５に入射したレーザー光と同じ
平行光になっている場合、第３の光学面１４ｃから臨界
角プリズム１４に入射した戻り光は、第２の光学面１４
ｂで全反射することとなる。そして、第２の光学面１４
ｂで全反射された戻り光は、臨界角プリズム１４の第１
の光学面１４ａから出射する。

【００４４】臨界角プリズム１４の第１の光学面１４ａ
から出射した戻り光は、コリメータレンズ１３に入射
し、このコリメータレンズ１３により集束光とされる。
コリメータレンズ１３により集束光とされた戻り光は、
ビームスプリッタ１２に入射し、このビームスプリッタ
１２により反射され取り出される。

【００４５】ビームスプリッタ１２により反射された戻
り光は、フーコープリズム１７に入射する。フーコープ
リズム１７に入射した戻り光は、上述したグレーティン
グ１１により分割されてなる０次光及び±１次光を更に
２分割した６つの光束となる。そして、このフーコープ
リズム１７を透過した戻り光、すなわち６つの光束に分
割された戻り光は、集光レンズ１８によりそれぞれ集光
され、受光手段１９に入射する。

【００４６】受光手段１９は、受光した光の強度に応じ
た光強度信号を出力する受光素子であり、図３に示すよ
うに、上述した６つの光束に分割された戻り光を検出す
る第１乃至第６のフォトディテクタ２０，２１，２２，
２３，２４，２５を備えている。すなわち、受光手段１
９は、グレーティング１１により３光束に分割された戻
り光のうち、フーコープリズム１７により左右に２分割
された０次光を主ビームとして検出する第１のフォトデ
ィテクタ２０及び第２のディテクタ２１と、フーコープ
リズム１７により左右に２分割され、０次光に対して上
下方向に分割された−１次光と＋１次光とをそれぞれ副
ビームとしてそれぞれ検出する第３のフォトディテクタ
２２及び第４のディテクタ２３と、第５のフォトディテ
クタ２４及び第６のディテクタ２５とを備えている。

【００４７】このうち、第１のフォトディテクタ２０及
び第２のディテクタ２１は、詳細を後述するフーコー法
による検出を行うため、それぞれ左右に２分割された受
光面２０Ａ，２０Ｂ及び受光面２１Ａ，２１Ｂを有して
いる。また、第３のフォトディテクタ２２及び第４のデ
ィテクタ２３は、詳細を後述する臨界角法による検出を
行うため、それぞれ上下に２分割された受光面２２Ａ，
２２Ｂ及び受光面２３Ａ，２３Ｂを有している。

【００４８】ところで、記録再生装置１では、光ディス
ク２の信号記録面２ａ上に対物レンズ１５により集光し
た光を照射して情報信号の記録再生を行う際、光ディス
ク２の信号記録面２ａ上に対物レンズ１５の焦点を合わ
せる、いわゆるフォーカスサーボを行っている。このた
め、記録再生装置１は、上述したように、光学ヘッド４
の受光手段１９により検出された戻り光から、フォーカ
スサーボを行うための制御信号を生成する信号処理回路
６を備えている。

【００４９】ここで、光学ヘッド４では、図２に示すよ
うに、半導体レーザ１０から出射されて臨界角プリズム
１４の第１の光学面１４ａに入射するレーザー光の光軸
と、臨界角プリズム１４の第３の光学面１４ｃから光デ
ィスク２に向けて出射されるレーザー光の光軸とのなす
角θ₂が、９０゜とされている。すなわち、この光学ヘ
ッド４では、光ディスク２の主面に対して平行に半導体
レーザ１０からレーザー光を出射し、そのレーザー光が
光ディスク２に対して垂直に入射するように、このレー
ザー光の光軸を臨界角プリズム１４より折り曲げるよう
にしている。換言すれば、この臨界角プリズム１４は、
レーザー光を垂直に立ち上げる、いわゆる立ち上げミラ
ーとしても機能している。

【００５０】このように、９０゜を単位として光軸を折
り曲げるようにすることで、光学系を容易に且つ精度良
く組むことが可能となる。また、臨界角プリズム１４を
立ち上げるミラーとして機能させた場合には、臨界角プ
リズム１４に入射する前のレーザー光の光路が、光ディ
スク２の主面に対して平行となる。これは、光学ヘッド
４の薄型化を図る上で非常に好適である。

【００５１】また、臨界角プリズム１４は、第１の光学
面１４ａと第３の光学面１４ｃがなす角度をθ₃とした
とき、θ₃≠９０゜とされており、且つ、第１の光学面
１４ａと第２の光学面１４ｂがなす角度θ₄と、第２の
光学面１４ｂと第３の光学面１４ｃがなす角度θ₅とが
等しくなされている。そして、第１の光学面１４ａから
臨界角プリズム１４に入射したレーザー光の光軸と、第
２の光学面１４ｂの法線とのなす角度（すなわち第２の
光学面１４ｂに対するレーザー光の入射角）θ₁は、上
述したように、第２の光学面１４ｂにおける臨界角より
も若干大きい角度となるようになさている。

【００５２】具体的には、例えば半導体レーザ１０から
出射されるレーザー光の波長λ＝６５０ｎｍで、波長λ
＝６５０ｎｍに対する臨界角プリズム１４の屈折率ｎ＝
１．５１３８５のとき、θ₃＝１０７．６゜、θ₄＝θ５
＝３６．２゜とする。このとき、臨界角プリズム１４の
第２の光学面１４ｂにおける臨界角は、４１．３４゜で
あり、臨界角プリズム１４の第２の光学面１４ｂに対す
るレーザー光の入射角θ１は、４２．２゜となる。

【００５３】臨界角プリズム１４をこのような形状とす
ることで、半導体レーザ１０から出射されて臨界角プリ
ズム１４の第１の光学面１４ａに入射するレーザー光の
光軸と、臨界角プリズム１４の第３の光学面１４ｃから
光ディスク２に向けて出射するレーザー光の光軸とを直
交させつつ、臨界角プリズム１４の第２の光学面１４ｂ
に対するレーザー光の入射角を、臨界角よりも若干大き
い角度とすることができる。

【００５４】しかも、第１の光学面１４ａと第２の光学
面１４ｂとのなす角度θ₄と、第２の光学面１４ｂと第
３の光学面１４ｃとのなす角度θ₅とを等しくすること
で、戻り光が発散光や集束光の場合でも、臨界角プリズ
ム１４をレーザー光が通過することによって非点収差や
コマ収差が発生するようなことがなくなる。

【００５５】すなわち、半導体レーザ１０から出射され
て臨界角プリズム１４の第１の光学面１４ａに入射する
レーザー光の光軸と、臨界角プリズム１４の第３の光学
面１４ｃから光ディスク２に向けて出射するレーザー光
の光軸とを直交するようにしても、臨界角プリズム１４
を上述のような形状とすることで、非点収差やコマ収差
を発生させることなく、詳細を後述する臨界角法による
光ディスク２からの戻り光の検出が可能となる。

【００５６】ところで、光ディスク２からの戻り光は、
上述したようにグレーティング１１により０次光及び±
１次光の３光束に分割されている。この３光束に分割さ
れた戻り光は、対物レンズ１５が合焦位置にある場合に
は、共に平行光束となって臨界角プリズム１４の第２の
光学面１４ｂにて全反射される。

【００５７】ところが、図４に示すように、光ディスク
２からの戻り光を０次光及び±１次光の３光束の間で比
較した場合、これら０次光及び±１次光は、臨界プリズ
ム１４の第２の光学面１４ｂに対して異なった角度で入
射している。なお、図４及び図５では、グレーティング
１１により分割された＋１次光、０次光、−１次光を、
それぞれビームα、β、γとして示すものとする。

【００５８】一般に、光ディスク２からの戻り光のう
ち、副ビームである±１次光は、トラッキングサーボの
制御を行うために、対物レンズ１５が合焦位置にあると
きに必要とされる光束である。しかしながら、対物レン
ズ１５が合焦位置からずれた場合、すなわち、フォーカ
スサーボが外れてしまい、トラッキングサーボの有為な
信号出力が得られる範囲外に対物レンズ１５が移動して
しまった場合には、このような副ビームは、必要とされ
ない光束である。そして、これら３光束に分割された戻
り光は、発散光若しくは収束光となって臨界角プリズム
１４の第２の光学面１４ｂに入射する。

【００５９】ここで、３光束に分割された戻り光が臨界
角プリズム１４に入射した状態を図５に模式的に示す。

【００６０】この場合、３光束に分割された戻り光は、
上述したように、臨界角プリズム１４の第２の光学面１
４ｂへの入射角がそれぞれ異なっており、８ｍｍｒａｄ
（ミリラジアン）程度ずつ傾いている。このうち、臨界
角プリズム１４の第２の光学面１４ｂに対する入射角が
一番深い−１次光（図５中に示すビームγ）は、対物レ
ンズ１５と光ディスク２との距離がずれて、光ディスク
２からの戻り光が発散光或いは収束光となった場合、臨
界角プリズム１４への入射角が臨界角以下となり、臨界
角プリズム１４の第２の光学面１４ｂに対する全反射条
件を満たさなくなる。すなわち、このビームγは、他の
ビームαやビームβが臨界角プリズム１４の第２の光学
面１４ｂで全反射されるのに対して、臨界角プリズム１
４の第２の光学面１４ｂを一部が透過することとなる。
このため、受光手段１９に照射されるビームγのスポッ
ト形状に変化が生じることとなる。

【００６１】ここで、対物レンズ１５が合焦位置から外
れた場合の臨界角プリズム１４にて反射される戻り光の
スポット形状の変化を図６に示す。

【００６２】なお、図６において、Ｓ０は臨界角プリズ
ム１４に入射する前の戻り光のスポット、Ｓ１は臨界角
プリズム１４の第２の光反射面１４ｂで反射した戻り光
のスポット、Ｓ２は臨界角プリズム１４の第２の光反射
面１４ｂを透過した戻り光のスポットを、それぞれ示し
ている。また、各スポットＳ０，Ｓ１，Ｓ２において、
斜線で示した部分は、光量が少なく暗いことを示してい
る。また、図６（ａ）は、対物レンズ１５が光ディスク
２の信号記録面２ａに対して合焦位置よりも近すぎる場
合、（ｂ）は、対物レンズ１５が光ディスク２の信号記
録面２ａに対して合焦位置よりも遠すぎる場合を、それ
ぞれ示している。

【００６３】対物レンズ１５が光ディスク２の信号記録
面２ａに対して合焦位置よりも近すぎる場合、図６
（ａ）に示すように、光ディスク２からの戻り光は発散
光となる。このとき、臨界角プリズム１４の第２の光反
射面１４ｂに入射する光のうち、図６（ａ）において光
軸よりも下に位置する光の一部は、入射角が臨界角以下
となり、第２の光反射面１４ｂを透過する。一方、光軸
より上に位置する光は、入射角が臨界角以上となり、第
２の光反射面１４ｂで全反射される。

【００６４】その結果、第２の光反射面１４ｂで反射し
た戻り光のスポットＳ１は、光の一部の強度が低下して
しまい、一方、第２の光反射面１４ｂを透過した光のス
ポットＳ２として、光の一部が漏れ出てくるようにな
る。なお、対物レンズ１５が合焦点位置にある場合、戻
り光は平行光であり、全て第２の光反射面１４ｂで全反
射されるので、スポットＳ２は真っ暗となる。

【００６５】また、対物レンズ１５が光ディスク２の信
号記録面２ａに対して合焦位置よりも遠すぎる場合、図
６（ｂ）に示すように、光ディスク２からの戻り光は集
束光となる。このとき、臨界角プリズム１４の第２の光
反射面１４ｂに入射する光のうち、図６（ｂ）において
光軸よりも上に位置する光の一部は、入射角が臨界角以
下となり、第２の光反射面１４ｂを透過する。一方、光
軸より下に位置する光は、入射角が臨界角以上となり、
第２の光反射面１４ｂで全反射される。

【００６６】その結果、第２の光反射面１４ｂで反射し
た戻り光のスポットＳ１は、光の一部の強度が低下して
しまい、一方、第２の光反射面１４ｂを透過した光のス
ポットＳ２として、光の一部が漏れ出てくるようにな
る。なお、対物レンズ１５が合焦位置にある場合、戻り
光は平行光であり、全て第２の光反射面１４ｂで全反射
されるので、スポットＳ２は真っ暗となる。

【００６７】そして、図６（ａ）と図６（ｂ）とを比較
して分かるように、対物レンズ１５が光ディスク２の信
号記録面２ａに対して合焦位置よりも近すぎる場合と、
対物レンズ１５が光ディスク２の信号記録面２ａに対し
て合焦位置よりも遠すぎる場合とで、スポットＳ１，Ｓ
２に現れる変化が異なるものとなる。すなわち、図６の
例では、対物レンズ１５が光ディスク２の信号記録面２
ａに対して合焦位置よりも近すぎる場合には、図６
（ａ）に示すように、スポットＳ１，Ｓ２の右側に変化
が現れ、一方、対物レンズ１５が光ディスク２の信号記
録面２ａに対して合焦位置よりも遠すぎる場合には、図
６（ｂ）に示すように、スポットＳ１，Ｓ２の左側に変
化が現れる。

【００６８】したがって、臨界角プリズム１４の第２の
光反射面１４ｂで反射された光のスポット形状の変化を
検出することで、光ディスク２の信号記録面２ａに対す
る対物レンズ１５の距離が、合焦点位置に比べて近すぎ
るか、或いは遠すぎるかを検出することができる。

【００６９】そこで、本発明では、対物レンズ１５が合
焦位置から外れた場合に、３光束に分割された戻り光の
うち、上述した臨界角プリズム１４の第２の光学面１４
ｂへの入射角が一番深い−１次光のスポット形状に変化
が生じることを利用している。これにより、本発明で
は、光ディスクの信号記録面２ａに対するの対物レンズ
１５の距離が、合焦点位置に比べて近すぎるか、或いは
遠すぎるかを判別することが可能となり、光ディスク２
と対物レンズ１５との位置関係を測定することが可能と
なる。

【００７０】このため、光学ヘッド４では、上述した臨
界角プリズム１４の第２の光学面１４ｂへの入射角が一
番深い−１次光が、受光手段１９の第３のフォトディテ
クタ２２及び第４のフォトディテクタ２３で受光される
ように調整されると共に、０次光が第１のフォトディテ
クタ２０及び第２のフォトディテクタ２１で受光される
ように調整されている。そして、＋１次光が第５のフォ
トディテクタ２４及び第６のフォトディテクタ２５で受
光されるように調整されている。

【００７１】そして、記録再生装置１では、信号処理回
路６が、情報信号の記録再生時に、受光手段１９の第１
のフォトディテクタ２０及び第２のフォトディテクタ２
１により検出された０次光から、フーコー法により第１
のフォーカスエラー信号ＦＥ₁及び第１の和信号ＲＦ₁を
生成する。また、信号処理回路６は、受光手段１９の第
３のフォトディテクタ２２及び第４のフォトディテクタ
２３により検出された−１次光から、臨界角法により第
２のフォーカスエラー信号ＦＥ₂及び第２の和信号ＲＦ₂
を生成する。そして、信号処理回路６は、これら生成し
た信号をサーボ制御回路７に供給する。

【００７２】この記録再生装置１では、フーコー法によ
り生成された上記制御信号に基づいて、光ディスク２の
信号記録面２ａ上に対物レンズ１５の焦点を合わせる、
いわゆる通常のフォーカスサーボを行っており、臨界角
法により生成された上記制御信号に基づいて、上記フー
コー法により生成された制御信号の有意な信号出力が得
られる範囲に対物レンズ１５を移動させる、いわゆる補
助的なフォーカス引き込み動作を行っている。なお、こ
のことについては、後で詳細に説明する。

【００７３】ここで、フーコー法により検出される第１
のフォーカスエラー信号ＦＥ₁及び第１の和信号ＲＦ₁の
検出原理について図７を参照して説明する。

【００７４】フーコー法では、第１のフォーカスエラー
信号ＦＥ₁が、第１のフォトディテクタ２０及び第２の
フォトディテクタ２１の受光面２０Ａ，２０Ｂ及び２１
Ａ，２１Ｂで検出される受光信号の差分を求めて、 ＦＥ₁＝（２０Ｂ＋２１Ａ）−（２０Ａ＋２１Ｂ） を算出することにより得られる。

【００７５】ここで、図７（ａ）に示すように、対物レ
ンズ１５が光ディスク２の信号記録面２ａに対して合焦
位置よりも近すぎる場合、光ディスク２からの戻り光の
うち、主ビームである０次光は、フーコープリズム１７
を透過して２集光レンズ１８により集光されると、２分
割にされた半円形状のスポットとして、第１のフォトデ
ィテクタ２０及び第２のフォトディテクタ２１の受光面
２０Ａ及び受光面２１Ｂ側に強く照射される。このた
め、第１のフォーカスエラー信号ＦＥ₁は、ＦＥ₁＜０と
なる。

【００７６】一方、図７（ｂ）に示すように、対物レン
ズ１５が光ディスク２の信号記録面２ａに対して合焦位
置よりも遠すぎる場合には、光ディスク２からの戻り光
のうち、主ビームである０次光は、フーコープリズム１
７を透過して集光レンズ１８により集光されると、図７
（ａ）とは逆向きの２分割された半円形状のスポットと
して、第１のフォトディテクタ２０及び第２のフォトデ
ィテクタ２１の受光面２０Ｂ及び受光面２１Ａ側に強く
照射される。このため、第１のフォーカスエラー信号Ｆ
Ｅ₁は、ＦＥ₁＞０となる。

【００７７】また、図７（ｃ）に示すように、対物レン
ズ１５が光ディスク２の信号記録面に対して合焦位置に
ある場合には、光ディスク２からの戻り光うち、主ビー
ムである０次光は、フーコープリズム１７を透過して集
光レンズ１８により集光されると、２分割された円形状
のスポットとして、第１のフォトディテクタ２０及び第
２のフォトディテクタ２１の受光面２０Ａ，２０Ｂ及び
受光面２１Ａ，２１Ｂに等しく照射される。このため、
第１のフォーカスエラー信号ＦＥ₁は、ＦＥ₁＝０とな
る。

【００７８】ここで、図８（ａ）に示すように、対物レ
ンズ１５と光ディスク２との距離を徐々に変えながら、
フーコー法により第１のフォーカスエラー信号ＦＥ₁を
検出すると、図８（ｂ）に示すようなＳ字型の出力波形
が得られる。

【００７９】なお、図８（ａ）は、光ディスク２に対し
て近接離間する対物レンズ１５の軌跡を示したものであ
り、この軌跡と横軸との交点が対物レンズ１５の合焦位
置を示している。図８（ｂ）は、図８（ａ）に示す対物
レンズ１５の軌跡に対応した第１のフォーカスエラー信
号ＦＥ₁の出力波形を示すものである。以下、図８
（ｃ）〜（ｈ）についても、図８（ａ）に示す対物レン
ズ１５の軌跡に対応した出力波形を示すものとする。

【００８０】また、第１のフォトディテクタ２０及び第
２のフォトディテクタ２１では、図７（ａ）〜（ｃ）に
示すように、受光面２０Ｂ，２１Ａで検出された受光信
号と、受光面２０Ａ，２１Ｂで検出された受光信号との
和演算を行い、この第１のフォトディテクタ２０及び第
２のフォトディテクタ２１が受光した光の総光量を求め
ることで、第１の和信号ＲＥ₁が得られる。そして、図
８（ａ）に示すように、対物レンズ１５と光ディスク２
との距離を徐々に変えながら、フーコー法により第１の
和信号ＲＦ₁を検出すると、図８（ｃ）に示すような出
力波形が得られる。

【００８１】次に、臨界角法により検出される第２フォ
ーカスエラー信号ＦＥ₂及び第２の和信号ＲＦ₂の検出原
理について図７を参照して説明する。

【００８２】臨界角法では、第２のフォーカスエラー信
号ＦＥ₂が、第３のフォトディテクタ２２及び第３のフ
ォトディテクタ２３の受光面２２Ａ，２２Ｂ及び２３
Ａ，２３Ｂで検出される受光信号の差分を求めて、 ＦＥ₂＝（２２Ａ＋２３Ａ）−（２３Ｂ＋２３Ｂ） を算出することにより得られる。

【００８３】ここで、図７（ａ）に示すように、対物レ
ンズ１５が光ディスク２の信号記録面２ａに対して合焦
位置よりも近すぎる場合、光ディスク２からの戻り光の
うち、副ビームである−１次光は、フーコープリズム１
７を透過して２集光レンズ１８により集光されると、２
分割にされた半円形状の上部が欠けたスポットして、第
３のフォトディテクタ２２及び第４のフォトディテクタ
２３の受光面２２Ｂ及び受光面２３Ｂ側に強く照射され
る。このため、フォーカスエラー信号ＦＥ₂は、ＦＥ₂＜
０となる。

【００８４】一方、図７（ｂ）に示すように、対物レン
ズ１５が光ディスク２の信号記録面２ａに対して合焦位
置よりも遠すぎる場合には、光ディスク２からの戻り光
のうち、副ビームである−１次光は、フーコープリズム
１７を透過して集光レンズ１８により集光されると、図
７（ａ）とは逆向きの２分割された半円形状の下部が欠
けたスポットとして、第３のフォトディテクタ２２及び
第４のフォトディテクタ２３の受光面２２Ａ及び受光面
２３Ａ側に強く照射される。このため、第２のフォーカ
スエラー信号ＦＥ₂は、ＦＥ₂＞０となる。

【００８５】また、図７（ｃ）に示すように、対物レン
ズ１５が光ディスク２の信号記録面２ａに対して合焦位
置にある場合には、光ディスク２からの戻り光うち、副
ビームである−１次光は、フーコープリズム１７を透過
して集光レンズ１８により集光されると、２分割された
円形状のスポットとして、第３のフォトディテクタ２２
及び第４のフォトディテクタ２３の受光面２２Ａ，２２
Ｂ及び受光面２３Ａ，２３Ｂに等しく照射される。この
ため、第２のフォーカスエラー信号ＦＥ₂は、ＦＥ₂＝０
となる。

【００８６】ところで、光学ヘッド４では、上述したよ
うに、臨界角プリズム１４の第２の光学面１４ｂへの光
の入射角θ₁を、臨界角よりも若干大きくしている。こ
のため、第３のフォトディテクタ２２及び第４のフォト
ディテクタ２３では、臨界角プリズム１４の第２の光学
面１４ｂに入射する戻り光の光束の角度がある値以上に
大きく変化した場合にだけ、光ディスク２からの戻り光
の一部が透過することとなる。したがって、対物レンズ
１５が合焦点位置の近傍にある場合には、若干フォーカ
スが外れていても、第３のフォトディテクタ２２及び第
４のフォトディテクタ２３では、光ディスク２からの戻
り光が受光面２２Ａ，２２Ｂ及び受光面２３Ａ，２３Ｂ
に等しく照射され、第２のフォーカスエラー信号ＦＥ₂
＝０となる。すなわち、光学ヘッド４では、第３のフォ
トディテクタ２２及び第４のフォトディテク２３で検出
される受光信号に、ある程度の幅を有する不感帯が発生
する。

【００８７】このため、図８（ａ）に示すように、対物
レンズ１５と光ディスク２との距離を徐々に変えなが
ら、臨界角法により第２のフォーカスエラー信号ＦＥ₂
を検出すると、図７（ｄ）に示すような不感帯を有する
出力波形が得られる。

【００８８】また、第３のフォトディテクタ２２及び第
４のフォトディテクタ２３では、図７（ａ）〜（ｃ）に
示すように、受光面２２Ａ，２３Ａで検出された受光信
号と、受光面２２Ｂ，２３Ｂで検出された受光信号との
和演算を行い、この第３のフォトディテクタ２２及び第
４のフォトディテクタ２３が受光した光の総光量を求め
ることで、第２の和信号ＲＦ₂が得られる。そして、図
８（ａ）に示すように、対物レンズ１５と光ディスク２
との距離を徐々に変えながら、臨界角法により第２の和
信号ＲＦ₂を検出すると、図８（ｅ）に示すような不感
帯を有する出力波形が得られる。

【００８９】記録再生装置１では、信号処理回路６によ
り生成されたこれら制御信号に基づいて、光ディスク２
の信号記録面２ａ上に対物レンズ１５の焦点を合わせる
フォーカスサーボを行う。すなわち、この記録再生装置
１では、信号処理回路６により生成された制御信号をサ
ーボ制御回路７に供給し、このサーボ制御回路７が光学
ヘッド４の２軸アクチュエータ１６を駆動制御すること
により、光ディスク２の信号記録面２ａ上に対物レンズ
１５の焦点を合わせることができる。

【００９０】具体的には、例えば外乱等によりフォーカ
スサーボのループが外れた場合、先ず、臨界角法により
生成された第２のフォーカスエラー信号ＦＥ₂に基づい
て、対物レンズ１５をこの第２のフォーカスエラー信号
ＦＥ₂の不感帯領域に入るように移動させる、いわゆる
補助的なフォーカス引き込み動作を行う。

【００９１】ここで、第２のフォーカスエラー信号ＦＥ
₂は、図９（ａ）に示すように、不感帯の幅ｔ₁が、図９
（ｂ）に示すフーコー法により生成された第１のフォー
カスエラー信号ＦＥ₁のフォーカス引き込み範囲ｔ₂、す
なわち、第１のフォーカスエラー信号ＦＥ₁の有意な信
号出力が得られる範囲よりも狭くなるように設定されて
いる。これにより、対物レンズ１５を第１のフォーカス
エラー信号ＦＥ₁の有意な信号出力が得られる範囲に容
易に引き込みことができる。

【００９２】そして、この第１のフォーカスエラー信号
ＦＥ₁のフォーカス引き込み範囲ｔ₂内において、第１の
フォーカスエラー信号ＦＥ₁の信号出力がゼロとなるよ
うなフォーカスサーボをかける、すなわちフォーカスサ
ーボのループをＯＮにすることにより、いわゆる通常の
フォーカスサーボを行う。これにより、光ディスク２の
信号記録面２ａ上に対物レンズ１５の焦点を速やか合わ
せることができる。

【００９３】このように、記録再生装置１では、例えば
外乱等によりフォーカスサーボのループが外れた場合で
あっても、光ディスク２２の信号記録面上に対物レンズ
１５の焦点を速やかに合わせることができる。

【００９４】ところで、光ディスク２の信号記録面２ａ
に対して対物レンズが数百μｍ以上離れている場合に
は、臨界角法により生成された制御信号の信号出力も、
対物レンズ１５が合焦位置から外れるために、光の強度
が弱く、迷光して不安定となる虞がある。

【００９５】そこで、信号処理回路６では、第１の和信
号ＲＦ₁を、低域通過フィルタ（以下、ＬＰＦとい
う。）を通してコンパレートする。すなわち、ＬＰＦを
通した第１の和信号ＲＦ₁信号と、所定の電圧レベル
（スレッシュホールドレベル）とを比較し、この第１の
和信号ＲＦ₁が所定の電圧レベルを越えたときに、図８
（ｆ）に示すような出力波形を有する第１のフォーカス
引き込み信号ＦＯＫを生成する。

【００９６】また、信号処理回路６では、第１の和信号
ＲＦ₁と第２の和信号ＲＦ₂との和演算を行い、コンパレ
ートすることにより第２のフォーカス引き込み信号ＲＯ
Ｋを生成する。

【００９７】ここで、図８（ａ）に示した対物レンズ１
５の軌跡の一部を拡大して示した対物レンズ１５の軌跡
を図１０（ａ）に示す。すなわち、図１０（ａ）は、図
８（ａ）で省略した対物レンズ１５の軌跡よりも広い範
囲での信号出力を示している。なお、図１０（ｂ）は、
図１０（ａ）に示す対物レンズ１５の軌跡に対応した第
１のフォーカスエラー信号ＦＥ₁の出力波形を示すもの
である。以下、図１０（ｃ）〜（ｄ）についても、図１
０（ａ）に示す対物レンズ１５の軌跡に対応した出力波
形を示すものとする。

【００９８】この場合、信号処理回路６では、第１の和
信号ＲＦ₁と第２の和信号ＲＦ₂との和演算を行うと、図
１０（ｃ）に示すような出力波形が得られる。そして、
この得られた出力信号をコンパレートすると、図１０
（ｄ）に示すような出力波形を有する第２のフォーカス
引き込み信号ＲＯＫが得られる。

【００９９】この第２のフォーカス引き込み信号ＲＯＫ
は、図１０（ｄ）に示すように、対物レンズ１５が光デ
ィスク２に対して合焦位置から数百μｍ以内にあること
を示しており、フォーカス引き込み範囲の幅を大幅に広
げることが可能である。

【０１００】また、信号処理回路６は、第１のフォーカ
スエラー信号ＦＥ₁と、第２のフォーカスエラー信号Ｆ
Ｅ₂との和演算を行うことで、図８（ｇ）に示すような
出力波形を有する和信号を生成する。そして、この和信
号におけるＳ字のゼロクロス付近の電圧レベルをスレッ
シュホールドレベルとし、コンパレートすることで、図
８（ｈ）に示すような出力波形を有するフォーカス状態
検出信号ＣａｐＰｏｌを生成する。

【０１０１】このフォーカス状態検出信号ＣａｐＰｏｌ
は、３値にレベル比較された出力信号であり、対物レン
ズ１５が光ディスク２の信号記録面２ａに対して合焦位
置よりも近いとされたプラス領域（ＣａｐＰｏｌ＞０）
と、対物レンズ１５が光ディスク２の信号記録面２ａに
対して合焦位置近傍にあるとされた不感帯領域（Ｃａｐ
Ｐｏｌ＝０）と、対物レンズ１５が光ディスク２の信号
記録面２ａに対して合焦位置よりも遠いとされたマイナ
ス領域（ＣａｐＰｏｌ＜０）とを有している。このう
ち、不感帯領域の幅は、第１のフォーカスエラー信号Ｆ
Ｅ₁の有意な信号出力が得られる範囲よりも狭く設定さ
れている。

【０１０２】信号処理回路６は、これら生成した第１の
フォーカス引き込み信号ＦＯＫ、第２のフォーカス引き
込み信号ＲＯＫ及びフォーカス状態検出信号ＣａｐＰｏ
ｌをサーボ制御回路７に供給する。

【０１０３】記録再生装置１では、信号処理回路６によ
り生成されたこれら制御信号に基づいて、サーボ制御回
路７がフォーカスサーボを行う。

【０１０４】具体的には、外乱等によりフォーカスサー
ボのループが外れるフォーカスエラーが発生した場合に
は、図１１に示すようなフローチャートに従って、フォ
ーカスサーボを行う。

【０１０５】先ず、ステップＳ１において、外乱等によ
りフォーカスサーボのループが外れた場合には、サーボ
制御回路７に供給される第１のフォーカス引き込み信号
ＦＯＫの出力が０となる。これは、対物レンズ１５が、
図８（ｆ）に示す第１のフォーカス引き込み信号ＦＯＫ
の引き込み範囲ｔ₃から外れたことを意味している。こ
の場合、フォーカスエラーが発生したと判断して、ステ
ップＳ２に進む。

【０１０６】ステップＳ２では、第２のフォーカス引き
込み信号ＲＯＫを調べる。この第２のフォーカス引き込
み信号ＲＯＫは、図１０（ｄ）に示すように、対物レン
ズ１５が光ディスク２の信号記録面２ａに対して合焦位
置から数百μｍ以内にあることを示しており、対物レン
ズ１５が光ディスク２に対して合焦位置付近にあるかど
うかを判断することができる。

【０１０７】サーボ制御回路７に第２のフォーカス引き
込み信号ＲＯＫが供給される場合には、対物レンズ１５
が、図１０（ｄ）に示す第２のフォーカス引き込み信号
ＲＯＫの引き込み範囲ｔ₄内にあることから、対物レン
ズ１５が光ディスク２に対して合焦位置付近（この場
合、合焦位置から数百μｍ以内）にあると判断して、ス
テップＳ３に進む。

【０１０８】一方、サーボ制御回路７に第２のフォーカ
ス引き込み信号ＲＯＫが供給されない場合には、対物レ
ンズ１５が、図１０（ｄ）に示す第２のフォーカス引き
込み信号ＲＯＫの引き込み範囲ｔ₄外にあることから、
対物レンズ１５が光ディスク２に対して合焦位置付近
（この場合、合焦位置から数百μｍ以内）にないと判断
して、ステップＳ４に進む。

【０１０９】そして、ステップＳ４では、記録再生装置
の記録或いは再生動作開始時に行ったイニシャルのフォ
ーカスサーチから再びやり直す。すなわち、サーボ制御
回路７から供給される制御信号に基づいて、対物レンズ
１５を光ディスク２から最も離れた位置に戻して、再度
対物レンズ１５が第２のフォーカスの引き込み信号ＲＯ
Ｋの引き込み範囲ｔ₃内に入るまで探索するフォーカス
サーチを行うこととなる。

【０１１０】ステップＳ３では、フォーカス状態検出信
号ＣａｐＰｏｌを調べる。このフォーカス状態検出信号
ＣａＰｏｌは、図８（ｈ）に示すように、３値にレベル
比較された出力信号であり、対物レンズ１５が光ディス
ク２の信号記録面２ａに対して合焦位置よりも近いとさ
れたプラス領域（ＣａｐＰｏｌ＞０）と、対物レンズ１
５が光ディスク２の信号記録面２ａに対して合焦位置近
傍にあるとされた不感帯領域（ＣａｐＰｏｌ＝０）と、
対物レンズ１５が光ディスク２の信号記録面２ａに対し
て遠いとされたマイナス領域（ＣａｐＰｏｌ＜０）とを
有している。

【０１１１】サーボ制御回路７にフォーカス状態検出信
号ＣａＰｏｌのプラス領域の信号出力が供給される場合
には、対物レンズ１５が光ディスク２の信号記録面２ａ
に対して合焦位置よりも近すぎると判断して、ステップ
Ｓ５に進む。

【０１１２】そして、ステップＳ５では、サーボ制御回
路７から供給される制御信号に基づいて、対物レンズ１
５を光ディスク２から遠ざける方向に動かし、ステップ
Ｓ３に戻って再び処理を繰り返す。このとき、対物レン
ズ１５を駆動する制御信号は、一定の出力信号であるこ
とが好ましい。そして、対物レンズ１５がフォーカス状
態検出信号ＣａＰｏｌの不感帯領域に入るまで処理を繰
り返すこととなる。

【０１１３】サーボ制御回路７にフォーカス状態検出信
号ＣａＰｏｌのマイナス領域の信号出力が供給される場
合には、対物レンズ１５が光ディスク２の信号記録面２
ａに対して合焦位置よりも遠すぎると判断して、ステッ
プＳ６に進む。

【０１１４】そして、ステップＳ６では、サーボ制御回
路７から供給される制御信号に基づいて、対物レンズ１
５を光ディスク２に近づける方向に動かし、ステップＳ
３に戻って再び処理を繰り返す。このとき、対物レンズ
１５を駆動する制御信号は、一定の出力信号であること
が好ましい。そして、対物レンズ１５がフォーカス状態
検出信号ＣａＰｏｌの不感帯領域に入るまで処理を繰り
返すこととなる。

【０１１５】サーボ制御回路７にフォーカス状態検出信
号ＣａＰｏｌが供給されない場合、すなわち、対物レン
ズ１５がフォーカス状態検出信号ＣａＰｏｌの不感帯領
域にある場合には、対物レンズ１５が光ディスク２の信
号記録面２ａに対して合焦位置近傍にあり、通常のフォ
ーカスサーボが可能であると判断して、ステップＳ７に
進む。

【０１１６】ステップＳ７では、第１のフォーカス引き
込み信号ＦＯＫ及び第１のフォーカスエラー信号ＦＥ₁
に基づいて、通常の引き込み動作を行う。すなわち、通
常の引き込み動作として、第１のフォーカス引き込み信
号ＦＯＫに基づいて、対物レンズ１５を第１のフォーカ
スエラー信号ＦＥ₁の有意な信号出力が得られる範囲ｔ₅
内に移動させる。そして、この第１のフォーカスエラー
信号ＦＥ₁の有意な信号出力が得られる範囲ｔ₅内におい
て、第１のフォーカスエラー信号ＦＥ₁の信号出力がゼ
ロとなるようなフォーカスサーボをかける、すなわちフ
ォーカスサーボのループをＯＮにすることにより、光デ
ィスク２の信号記録面２ａ上に対物レンズ１５の焦点を
合わせる。

【０１１７】ところで、図８（ｈ）に示すフォーカス状
態検出信号ＣａｐＰｏｌの不感帯領域の幅ｔ₆は、上述
したように、図８（ｂ）に示す第１のフォーカスエラー
信号ＦＥ₁の有意な信号出力が得られる範囲ｔ₅よりも、
狭くなるように設定されている。このため、対物レンズ
１５は、第１のフォーカスエラー信号ＦＥ₁の有意な信
号出力が得られる範囲ｔ₅に位置している。

【０１１８】したがって、ステップＳ７では、第１のフ
ォーカスエラー信号ＦＥ₁の有意な信号出力が得られる
範囲ｔ₅内において、この第１のフォーカスエラー信号
ＦＥ₁の信号出力がゼロとなるようなフォーカスサーボ
をかけることにより、対物レンズ１５の焦点を光ディス
ク２の信号記録面２ａ上に合わせることが可能である。

【０１１９】このように、記録再生装置１において、外
乱等によりフォーカスサーボのループが外れた場合に
は、先ず、第２のフォーカス引き込み信号ＲＯＫ及びフ
ォーカス状態検出信号ＣａｐＰｏｌに基づいて、対物レ
ンズ１５を第１のフォーカスエラー信号ＦＥ₁の有意な
信号出力が得られる範囲ｔ₅内に移動させる補助的なフ
ォーカス引き込み動作を行っている。

【０１２０】この第２の引き込み信号ＲＯＫは、フーコ
ー法により検出された第１の和信号ＲＦ₁と、臨界角法
により検出された第２の和信号ＲＦ₂との和演算を行
い、コンパレートすることにより得られる。この第２の
フォーカス引き込み信号ＲＯＫは、対物レンズ１５が光
ディスク２の信号記録面２ａに対して合焦位置から数百
μｍ以内にあることを示しており、フォーカス引き込み
範囲の幅を大幅に広げることが可能である。

【０１２１】これにより、対物レンズ１５が第１のフォ
ーカスエラー信号ＦＥ₁の有意な信号出力が得られる範
囲ｔ₅から外れたとしても、対物レンズ１５がこの第２
の引き込み信号ＲＯＫの引き込み範囲ｔ₆内にある場合
には、対物レンズ１５を第１のフォーカスエラー信号Ｆ
Ｅ₁の有意な信号出力が得られる範囲ｔ₅に移動させるこ
とができる。すなわち、広い範囲にわたり対物レンズ１
５を動かして、対物レンズ１５が第１のフォーカスエラ
ー信号ＦＥ₁の有意な信号出力が得られる範囲ｔ₅内に入
るまで探索するフォーカスサーチを行わずとも、この対
物レンズ１５を第１のフォーカスエラー信号ＦＥ₁の有
意な信号出力が得られる範囲ｔ₅に移動させることがで
きる。

【０１２２】一方、フォーカス状態検出信号ＣａｐＰｏ
ｌは、フーコー法により検出された第１のフォーカスエ
ラー信号ＦＥ₁と、臨界角法により検出された第２のフ
ォーカスエラー信号ＦＥ₂との和演算を行い、コンパレ
ートすることにより得られる。このフォーカス状態検出
信号ＣａｐＰｏｌは、対物レンズ１５が光ディスク２の
信号記録面２ａに対して合焦位置近傍にあるとされた不
感帯領域を有し、この不感帯領域の幅ｔ₆が、第１のフ
ォーカスエラー信号ＦＥ₁の有意な信号出力が得られる
範囲ｔ₅よりも狭くなされている。

【０１２３】したがって、対物レンズ１５をこのフォー
カス状態検出信号ＣａｐＰｏｌの不感帯領域ｔ₆内に移
動させることにより、対物レンズ１５を第１のフォーカ
スエラー信号ＦＥ₁の有意な信号出力が得られる範囲ｔ₅
内に容易に引き込みことができる。

【０１２４】そして、記録再生装置１では、第１のフォ
ーカス引き込み信号ＲＦ₁及び第１のフォーカスエラー
信号ＦＥ₁に基づいて、通常のフォーカスサーボを行う
ことにより、対物レンズ１５の焦点を光ディスク２の信
号記録面２ａ上に高精度に合わせることができる。

【０１２５】以上のように、この記録再生装置１では、
光ディスク２に対して情報の記録再生を行う際、上述し
たフォーカスサーボを行うことにより、高ＮＡ化、短波
長化に伴って焦点深度が狭くなされた場合であっても、
光ディスク２の信号記録面２ａ上に対物レンズ１５の焦
点を速やかに合わせることができる。

【０１２６】したがって、光学ヘッド４において、対物
レンズ１５が光ディスク２に衝突してしまうといった不
都合を回避することができる。また、フォーカス引き込
み動作にかかる時間を大幅に短縮させることができる。

【０１２７】また、この記録再生装置１では、光学ヘッ
ド４の一つの光学系内に、半導体レーザ１０から出射さ
れたレーザー光を０次光及び±１次光を含む複数の光束
に分割するグレーティング１１と、光ディスク２と受光
手段１９との間に配された臨界角プリズム１４と、フー
コープリズム１７を透過した光ディスク２からの戻り光
を検出する受光手段１９とが収められており、上述した
補助的なフォーカス引き込み動作を行うための補助フォ
ーカスサーボシステムが構築されている。

【０１２８】このため、記録再生装置１では、例えば、
光学系の距離を伸ばすことや、受光手段やそれ以外の光
学部品を追加して、同一光路内に異なる光学系を新たに
追加するといった必要がない。また、この補助フォーカ
スサーボシステムでは、通常のフォーカスサーボがかか
っている状態においては、例えば光学部品や検出装置の
追加が一切ないため、半導体レーザ１０から出射された
レーザー光の損失や、受光手段１９で受光された受光信
号の劣化等の心配がない。また、光学ヘッド４におい
て、例えば２軸アクチュエータ１６に新たな対物レンズ
を追加するといった必要もなく、この２軸アクチュエー
タの感度等の機械的な特性に対しても全く負担を与えな
い。

【０１２９】したがって、低コストで信頼性の高い補助
フォーカスサーボシステムを構成することができ、構造
が容易となり、且つ小型化が可能となる。

【０１３０】なお、光学ヘッド４においては、グレーテ
ィング１１の回折誤差や取付誤差のため、グレーティン
グ１１により３光束に分割されたレーザー光の発散角に
若干のずれが生じることがある。このため、光学ヘッド
４では、光ディスク２の信号記録面２ａ上に３光束に分
割されたレーザー光のスポットを所定の位置に照射させ
るために、グレーティング１１を回転させることがあ
る。

【０１３１】この場合、受光手段１９において、第１乃
至第６のフォトディテクタ２０，２１，２２，２３，２
４，２５の配置が問題となる。すなわち、３光束に分割
されたレーザー光の発散角が異なると、副ビームである
±１次光の戻り光のスポット位置が変化することとな
り、第３のフォトディテクタ２２及び第４のフォトディ
テクタ２３に照射される−１次光のスポット位置と、第
５のフォトディテクタ２４及び第６のフォトディテクタ
２５に照射される＋１次光のスポット位置が変化してし
まう。このように、光学ヘッド４においては、０次光に
対する−１次光と＋１次光との間隔は一定ではなく、こ
の間隔を一定にすることは非常に困難である。

【０１３２】ここで、受光手段１９では、フーコープリ
ズム１７により２分割された０次光のスポット位置が、
第１のフォトディテクタ２０の受光面２０Ａ，２０Ｂ及
び第２のフォトディテクタ２１の受光面２１Ａ，２１Ｂ
の中心部にそれぞれ照射されるように調整されている。
この場合も、受光手段１９では、上述した副ビームであ
る±１次光のスポット位置が変化することとなる。

【０１３３】しかしながら、第１のフォトディテクタ２
０及び第２のフォトディテクタ２１は、フーコープリズ
ム１７により２分割された０次光のスポット位置を合わ
せるために、水平方向については調整を行う必要がある
ものの、上下方向ついては広い公差を有している。

【０１３４】そこで、受光手段１９では、先ず、光ディ
スク２からの戻り光のうち、フーコープリズム１７によ
り２分割された−１次光のスポット位置が、第３のフォ
トディテクタ２２の受光面２２Ａ，２２Ｂ及び第４のフ
ォトディテクタ２３の受光面２３Ａ，２３Ｂの中心部に
それぞれ照射されるように、上下方向を調整する。そし
て、フーコープリズム１７により２分割された０次光の
スポット位置が、第１のフォトディテクタ２０の受光面
２０Ａ，２０Ｂ及び第２のフォトディテクタ２１の受光
面２１Ａ，２１Ｂの中心部にそれぞれ照射されるよう
に、水平方向を調整する。そして、フーコープリズム１
７により２分割された＋１次光のスポット位置が、第５
のフォトディテクタ２４及び第６のフォトディテクタ２
５に照射されるように、全体の公差を決定すればよい。

【０１３５】すなわち、受光手段１９では、第１乃至第
６のフォトディテクタ２０，２１，２２，２３，２４，
２５を配置する場合、上下方向を第３のフォトディテク
タ２２及び第４のフォトディテクタ２３を基準に調整し
て、臨界角法による検出を好適なものとし、水平方向を
第１のフォトディテクタ２０及び第２のフォトディテク
タ２１を基準に調整して、フーコー法による検出を好適
なものとすればよい。

【０１３６】これにより、光学ヘッド４では、一般的な
グレーティングを用いてメカ公差を考慮しながら、受光
手段１９を調整することが可能となる。

【０１３７】なお、記録再生装置１において、臨界角プ
リズム１４の第２の光学面１４ｂへの光の入射角θ₁を
臨界角に一致させた場合には、不感帯がなくなる。この
場合は、焦点深度内の数百ｎｍ程度のフォーカスずれで
も、受光手段１９により光ディスク２からの戻り光が検
出されてしまったり、また、戻り光の位相の面内の変化
が不連続となってしまったりする。また、臨界角プリズ
ム１４を実際に製造することを考えると、ある程度は製
造公差を持たせる必要があり、臨界角プリズム１４の第
２の光学面１４ｂへの光の入射角θ₁を臨界角に完全に
一致させることは困難である。

【０１３８】一方、上述した光学ヘッド４では、臨界角
プリズム１４の第２の光学面１４ｂへの光の入射角θ₁
を、臨界角よりも若干大きくしている。この場合、臨界
角プリズム１４の第２の光学面１４ｂの角度が設定値か
ら若干ずれたとしても、不感帯の幅が変わるだけであ
る。したがって、臨界角プリズム１４の製造公差とし
て、充分に量産可能な程度の製造公差を持たせることが
できる。臨界角プリズム１４の第２の光学面１４ｂへの
光の入射角θ₁を臨界角よりも若干大きくして、不感帯
を積極的に持たせることは、このような観点からも非常
に有効である。

【０１３９】また、記録再生装置１では、光ディスク２
の光入射面から信号記録面２ａに至る光透過層の膜厚誤
差に起因する球面収差や、対物レンズ１５の設計誤差に
起因する球面収差等を補正するように、必要に応じてコ
リメータレンズ１３を光軸に沿って前後に動かすように
してもよい。

【０１４０】この場合、コリメータレンズ１３を通過し
て臨界角プリズム１４に入射するレーザ光は、若干発散
又は集束した光となる。このときの発散や集束の度合い
が余りに大きいと、光ディスク２からの戻り光を臨界角
法による検出する妨げとなることが考えられる。しか
し、球面収差を補正する程度であれば、若干発散又は集
束させたとしても、その光束はほぼ平行光に近く、しか
も、この記録再生装置１では、不感帯を積極的に設けて
いるので、このような球面収差の補正が、臨界角法によ
る光ディスク２からの戻り光の検出の妨げとなるような
ことはない。

【０１４１】なお、光学ヘッド１においては、対物レン
ズ１５が合焦位置から大きく外れた場合には、−１次光
だけでなく、０次光や＋１次光も同様に、臨界角プリズ
ム１４の第２の光学面１４ｂを一部が透過することとな
り、受光手段１９に照射される０次光及び＋１次光のス
ポット形状が変化するという現象が生じる。

【０１４２】そこで、受光手段１９では、図１２（ａ）
〜（ｂ）に示すように、第１乃至第６のフォトディテク
タ２０，２１，２２，２３，２４，２５の受光面を複数
に分割し、上述したフォーカスサーボための信号を検出
することが可能な構成としてもよい。また、上述したフ
ォーカスサーボのための信号等を検出しない場合でも、
第１乃至第６のフォトディテクタ２０，２１，２２，２
３，２４，２５の受光面を、図１２（ａ）〜（ｂ）に示
すような対称形とすることは、受光素子としての感度を
揃えるために有効である。

【０１４３】なお、記録再生装置１では、光ディスク１
の信号記録面２ａから反射して戻ってくる戻り光をフー
コー法により検出し、通常のフォーカスサーボを行って
いる。しかしながら、通常のフォーカスサーボについて
は、必ずしもフーコー法に限定されるものではなく、非
点収差法等の任意の検出方法が適用可能である。

【０１４４】また、記録再生装置１では、光ディスク２
の信号記録面２ａ上に対物レンズ１５により集光した光
を照射して情報信号の記録再生を行う際、グレーティン
グ１１により０次光及び±１次光を含む３光束に分割さ
れたレーザー光のうち、主ビームである０次光のスポッ
トを光ディスク２の信号記録面２ａ上のトラックに追従
させるトラッキングサーボを行っている。

【０１４５】この記録再生装置１では、３スポットＤＰ
Ｐ法を採用を採用しており、対物レンズ１５が合焦位置
にある場合、第３のフォトディテクタ２２及び第４のフ
ォトディテクタ２３が受光した−１次光の光量と、第５
のフォトディテクタ２４及び第６のフォトディテクタ２
５が受光した＋１次光の光量とを検出し、信号処理回路
６が、これら検出された副ビームである−１次光と＋１
次光との光量の差分を求めることにより、トラッキング
サーボを行うための制御信号を生成している。

【０１４６】そして、記録再生装置１では、この信号処
理回路６により生成された制御信号をサーボ制御回路７
に供給し、この信号処理回路６により生成された制御信
号に基づいて、サーボ制御回路７が光学ヘッド４の２軸
アクチュエータ１６を駆動制御することにより、トラッ
キングサーボを行っている。

【０１４７】具体的には、記録再生装置１では、副ビー
ムである−１次光と＋１次光との光量の差分が０となる
ように、対物レンズ１５を移動させることにより、３光
束に分割されたレーザー光のうち、主ビームである０次
光のスポットを光ディスク２の信号記録面２ａ上のトラ
ックに追従させている。

【０１４８】なお、トラッキングサーボの手法として
は、３スポット法やプッシュプル法等の任意の検出方法
が適用可能である。

【０１４９】また、記録再生装置１では、対物レンズ１
５が合焦位置にある場合に、信号処理回路６が、第１の
フォトディテクタ２０及び第２のフォトディテクタ２１
が受光した主ビームである０次光の受光信号に基づい
て、光ディスク２に記録された情報の再生信号を生成し
ている。

【０１５０】記録再生装置１では、信号処理回路６によ
り生成された再生信号を変復調回路６に供給する。そし
て、変復調回路６によって復調された信号が、変復調回
路６から外部回路９へと出力される。

【０１５１】なお、以上の説明では、記録媒体として光
ディスクを例に挙げたが、本発明は、フォーカスサーボ
に臨界角法が適用可能な場合に広く適用可能であり、対
象となる記録媒体は、光ディスクに限定されるものでは
ない。

【０１５２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、記録媒体の信号記録面上に対物レンズにより集光
した光を照射して情報の記録及び／又は再生を行う際、
高ＮＡ化、短波長化に伴って焦点深度が狭くなされた場
合であっても、記録媒体の信号記録面上に対物レンズの
焦点を速やかに合わせることができる。したがって、フ
ォーカス引き込み動作にかかる時間を大幅に短縮させる
ことができ、対物レンズが記録媒体に衝突してしまうと
いった不都合を回避することができる。

【０１５３】また、本発明によれば、光分割手段により
分割された主ビームと副ビームとを含む複数のビームの
うち、副ビームの戻り光から生成される信号を対物レン
ズのフォーカス合わせに利用することから、同一光路内
に異なる光学系を新たに追加するといった必要がない。
したがって、低コストで信頼性の高い補助フォーカスサ
ーボシステムを構成することができ、構造が容易とな
り、且つ小型化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態として示す記録再生装置の
一構成例を示すブロック図である。

【図２】同記録再生装置を構成する光学ヘッドの一構成
例を示す図である。

【図３】同記録再生装置を構成する光学ヘッドの受光手
段の構成を示す図である。

【図４】同記録再生装置を構成する光学ヘッドにおい
て、光ディスクからの戻り光を０次光及び±１次光の３
光束の間で比較した状態を示す図である。

【図５】光ディスクからの戻り光のうち、０次光及び±
１次光の３光束に分割された戻り光が臨界角プリズムに
入射した状態を模式的に示す図である。

【図６】対物レンズが合焦位置から外れた場合の臨界角
プリズムにて反射される戻り光のスポット形状の変化を
示した図であり、（ａ）は、対物レンズが光ディスクの
信号記録面に対して合焦位置よりも近すぎる場合、
（ｂ）は、対物レンズが光ディスクの信号記録面に対し
て合焦位置よりも遠すぎる場合である。

【図７】フーコー法及び臨界角法の検出原理を示す図で
あり、（ａ）は、対物レンズが光ディスクの信号記録面
に対して合焦位置よりも近すぎる場合、（ｂ）は、対物
レンズが光ディスクの信号記録面に対して合焦位置より
も遠すぎる場合、（ｃ）は、対物レンズが光ディスクの
信号記録面に対して合焦位置にある場合である。

【図８】（ａ）は、光ディスクに対して近接離間する対
物レンズの軌跡を示した図であり、この対物レンズの軌
跡に対応して、（ｂ）は、第１のフォーカスエラー信号
ＦＥ₁の出力波形を示した図であり、（ｃ）は、第１の
和信号ＲＦ₁の出力波形を示した図であり、（ｄ）は、
第２のフォーカスエラー信号ＦＥ₂の出力波形を示した
図であり、（ｅ）は、第２の和信号ＲＦ₂の出力波形を
示した図であり、（ｆ）は、第１のフォーカス引き込み
信号ＦＯＫの出力波形を示した図であり、（ｇ）は、第
１のフォーカスエラー信号ＦＥ₁と第２のフォーカスエ
ラー信号ＦＥ₂との和信号の出力波形を示した図であ
り、（ｈ）は、フォーカス状態検出信号ＣａｐＰｏｌの
出力波形を示した図である。

【図９】（ａ）は、第２のフォーカスエラー信号ＦＥ₂
の出力波形を示した図であり、（ｂ）は、第１のフォー
カスエラー信号ＦＥ₁の出力波形を示した図であある。

【図１０】（ａ）は、図４（ａ）に示した対物レンズの
軌跡の一部を拡大して示した対物レンズの軌跡を示した
図であり、この対物レンズの軌跡に対応して、（ｂ）
は、第１のフォーカスエラー信号ＦＥ₁の出力波形を示
した図であり、（ｃ）は、第１の和信号ＲＦ₁と第２の
和信号ＲＦ₂との和信号の出力波形示した図であり、
（ｄ）は、第２のフォーカス引き込み信号ＲＯＫの出力
波形を示した図である。

【図１１】フォーカス引き込み動作を行う際のフローチ
ャートを示す図である。

【図１２】受光手段の他の構成を示す図である。

【図１３】フォーカスエラー信号の出力波形を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ 記録再生装置、２ 光ディスク、２ａ 信号記録
面、４ 光学ヘッド、６信号処理回路、７ サーボ制御
回路、１０ 半導体レーザ、１１ グレーティング、１
４ 臨界角プリズム、１５ 対物レンズ、１６ ２軸ア
クチュエータ、１７ フーコープリズム、１９ 受光手
段、２０〜２５ 第１乃至第６のフォトディテクタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 植田 充紀 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 5D118 AA13 BA01 CC12 CD02 CD03 DA31 DA33

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ビームを出射する光源と、 上記光源より出射された光ビームを主ビームと副ビーム
   とを含む複数のビームに分割する光分割手段と、 上記光分割手段により分割された上記複数のビームを記
   録媒体の信号記録面上に集光させる対物レンズと、 上記記録媒体の信号記録面にて反射された上記複数のビ
   ームの戻り光をそれぞれ受光する受光手段と、 上記記録媒体と上記受光手段との間に配設され、上記記
   録媒体の信号記録面にて反射された上記複数のビームの
   戻り光を反射して上記受光手段に導く臨界角プリズム
   と、 上記受光手段により受光された上記複数のビームから生
   成される信号に基づいて、上記対物レンズを移動させる
   対物レンズ移動手段とを備え、 上記対物移動手段レンズは、上記受光手段により受光さ
   れた上記複数の戻り光のうち、上記副ビームの戻り光か
   ら臨界角法により生成される信号に基づいて、上記記録
   媒体の信号記録面上に上記対物レンズの焦点を合わせる
   のに有意な信号出力が得られる範囲内に、上記対物レン
   ズを移動させることを特徴とする光学ヘッド。
2. 【請求項２】 上記対物レンズ移動手段は、上記受光手
   段により受光された上記複数のビームの戻り光のうち、
   上記主ビームの戻り光から生成される信号に基づいて、
   上記記録媒体の信号記録面上に上記対物レンズの焦点を
   合わせることを特徴とする請求項１記載の光学ヘッド。
3. 【請求項３】 上記対物レンズ移動手段は、上記受光手
   段により受光された上記複数のビームの戻り光のうち、
   上記副ビームの戻り光から生成される信号に基づいて、
   上記主ビームのスポットを上記記録媒体の信号記録面上
   のトラックに追従させることを特徴とする請求項１記載
   の光学ヘッド。
4. 【請求項４】 光ビームを出射する光源と、 上記光源より出射された光ビームを主ビームと副ビーム
   とを含む複数のビームに分割する光分割手段と、 上記光分割手段により分割された上記複数のビームを記
   録媒体の信号記録面上に集光させる対物レンズと、 上記記録媒体の信号記録面にて反射された上記複数のビ
   ームの戻り光をそれぞれ受光する受光手段と、 上記記録媒体と上記受光手段との間に配設され、上記記
   録媒体の信号記録面にて反射された上記複数のビームの
   戻り光を反射して上記受光手段に導く臨界角プリズム
   と、 上記受光手段により受光された上記複数のビームの戻り
   光から上記対物レンズを移動させる信号を生成する信号
   生成手段と、 上記信号生成手段にて生成された信号に基づいて、上記
   対物レンズを移動させる対物レンズ移動手段とを備え、 上記信号生成手段は、上記受光手段により受光された上
   記複数の戻り光のうち、上記副ビームの戻り光から臨界
   角法により、上記記録媒体の信号記録面上に上記対物レ
   ンズの焦点を合わせるのに有意な信号出力が得られる範
   囲内に上記対物レンズを移動させるための信号を生成す
   ることを特徴とする記録及び／又は再生装置。
5. 【請求項５】 上記信号生成手段は、上記受光手段によ
   り受光された上記複数のビームの戻り光のうち、上記主
   ビームの戻り光から、上記記録媒体の信号記録面上に上
   記対物レンズの焦点を合わせるための信号を生成するこ
   とを特徴とする請求項４記載の記録及び／又は再生装
   置。
6. 【請求項６】 上記信号生成手段は、上記受光手段によ
   り受光された上記複数のビームの戻り光のうち、上記副
   ビームの戻り光から、上記主ビームのスポットを上記記
   録媒体の信号記録面上のトラックに追従させるための信
   号を生成することを特徴とする請求項４記載の記録及び
   ／又は再生装置。
7. 【請求項７】 上記信号生成手段は、上記受光手段によ
   り受光された上記複数のビームの戻り光のうち、上記主
   ビームの戻り光から、上記記録媒体に記録された情報を
   再生するための信号を生成することを特徴とする請求項
   ４記載の記録及び／又は再生装置。
8. 【請求項８】 光源から出射された光ビームを、光分割
   手段により主ビームと副ビームとを含む複数のビームに
   分割し、 上記光分割手段により分割された複数のビームを、対物
   レンズにより記録媒体の信号記録面上に集光させ、 上記記録媒体の信号記録面にて反射された上記複数のビ
   ームの戻り光を、臨界角プリズムにて反射させた後に、
   受光手段によりそれぞれ受光し、 上記受光手段により受光された上記複数のビームの戻り
   光のうち、上記副ビームの戻り光から臨界角法により生
   成される信号に基づいて、上記記録媒体の信号記録面上
   に上記対物レンズの焦点を合わせるのに有意な信号出力
   が得られる範囲内に、上記対物レンズを移動させること
   を特徴とするフォーカスサーボ方法。
9. 【請求項９】 上記受光手段により受光された上記複数
   のビームの戻り光のうち、上記主ビームの戻り光から生
   成される信号に基づいて、上記記録媒体の信号記録面上
   に上記対物レンズの焦点を合わせることを特徴とする請
   求項８記載のフォーカスサーボ方法。