JP2000113493A - Optical head device, information recording and reproducing device, and optical system - Google Patents

Optical head device, information recording and reproducing device, and optical system

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JP2000113493A
JP2000113493A JP11218723A JP21872399A JP2000113493A JP 2000113493 A JP2000113493 A JP 2000113493A JP 11218723 A JP11218723 A JP 11218723A JP 21872399 A JP21872399 A JP 21872399A JP 2000113493 A JP2000113493 A JP 2000113493A
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head device
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aperture
storage medium
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晃正 佐野
Shinichi Kadowaki
慎一 門脇
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize an optical head device in which positioning of an information head device can be stably performed even when distance between images is made short to miniaturize a device. SOLUTION: An optical head device is provided with a semiconductor laser 101 emitting light, a lens 102 collecting light emitted to a disk 104 from the semiconductor laser 101, and a holding means holding a fixed distance between the disk 104 and the lens 102. Then, when it is assumed that a focal distance of the lens 102 is (f), a distance from the semiconductor laser 101 to a first main point being main point of the semiconductor laser 101 side of the lens 102 is L1, and a distance from a second main point being a main point of the disk 104 side of the lens 102 to the disk 104 held by the holding means is (h), the following equation is satisfied. L2=f×L1/(L1-f) h<L2.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高密度のフロッピ
ーディスクや、光ディスクなどの情報記憶媒体上に情報
を記録し、あるいは情報記憶媒体上に記録された情報を
再生する際の情報ヘッド装置の位置決めを行う光ヘッド
装置、及びこの光ヘッド装置を備えたフロッピーディス
クドライブ、光ディスクドライブなどの情報記録再生装
置、並びに所望の波面を有する光を得ることができ、か
つ、前記光ヘッド装置及び情報記録再生装置に有用な光
学系に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an information head device for recording information on an information storage medium such as a high-density floppy disk or an optical disk or reproducing the information recorded on the information storage medium. Optical head device for positioning, an information recording / reproducing device such as a floppy disk drive and an optical disk drive equipped with the optical head device, and light having a desired wavefront can be obtained, and the optical head device and the information recording device The present invention relates to an optical system useful for a reproducing apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】フロッピーディスクに高密度に情報を記
録するに際しては、トラックに直交する方向の情報ヘッ
ド装置の位置決めを行う必要がある。この場合、情報ヘ
ッド装置の位置決めを機械的に行うと、十分な位置決め
精度を確保することができないため、最近では、光を用
いて情報ヘッド装置の位置決めを行う技術が主流となっ
てきている。以下、光を用いて情報ヘッド装置の位置決
めを行うようにした従来の光ヘッド装置について、図2
0を参照しながら説明する。
2. Description of the Related Art When recording information on a floppy disk at a high density, it is necessary to position an information head device in a direction orthogonal to a track. In this case, if the positioning of the information head device is performed mechanically, sufficient positioning accuracy cannot be ensured. Therefore, recently, the technology of positioning the information head device using light has become mainstream. FIG. 2 shows a conventional optical head device in which the information head device is positioned using light.
This will be described with reference to FIG.

【0003】図20に示すように、光源としての半導体
レーザ101から出射された光は、回折素子150の光
源側の面に設けられた回折格子152によって0次の光
と±1次の回折光とに分かれる(±1次の回折光につい
ては図示せず)。以下、0次の光を『メインビーム』、
±1次の回折光を『サブビ−ム』と呼ぶ。
As shown in FIG. 20, light emitted from a semiconductor laser 101 as a light source is converted into 0-order light and ± 1st-order diffracted light by a diffraction grating 152 provided on the surface of the diffraction element 150 on the light source side. (The ± 1st-order diffracted light is not shown). Hereinafter, the 0th-order light is referred to as “main beam”,
± 1st order diffracted light is called "sub-beam".

【0004】メインビームとサブビームは、回折素子1
50のレンズ側の面に設けられた回折格子151を通
り、集光光学系としてのレンズ102によって集光され
る。レンズ102によって集光されたメインビームとサ
ブビームは、開口絞り103によって所望の開口数NA
となるように開口が制限され、情報記憶媒体としてのデ
ィスク104に照射される。ディスク104上におい
て、メインビームと2つのサブビームとからなるビーム
列は、トラックに対して所定の角度をなすように配列さ
れる。尚、ディスク104は、アーム211に取り付け
られた情報ヘッド装置としての磁気ヘッド201によっ
て上下から挟まれており、これによりディスク104の
z方向の位置が規制されている。また、光学系の各部と
磁気ヘッド201は筐体210に固定されている。この
ため、光学系からディスク104までの距離は、常に一
定(ここでは、20mm)に保たれている。
[0004] The main beam and the sub beam are
The light passes through the diffraction grating 151 provided on the lens-side surface of the lens 50 and is condensed by the lens 102 as a condensing optical system. The main beam and the sub-beam condensed by the lens 102 are converted into a desired numerical aperture NA by the aperture stop 103.
The opening is restricted so that the light is emitted to the disk 104 as an information storage medium. On the disk 104, a beam train composed of a main beam and two sub beams is arranged so as to form a predetermined angle with respect to a track. Note that the disk 104 is sandwiched from above and below by a magnetic head 201 as an information head device attached to the arm 211, thereby restricting the position of the disk 104 in the z direction. Each part of the optical system and the magnetic head 201 are fixed to the housing 210. For this reason, the distance from the optical system to the disk 104 is always kept constant (here, 20 mm).

【0005】ディスク104で反射した光は、再び開口
絞り103、レンズ102を透過し、回折素子150の
レンズ側の面に設けられた回折格子151で回折された
後、光検出器105R、105Lに入射する。
The light reflected by the disk 104 passes through the aperture stop 103 and the lens 102 again, is diffracted by the diffraction grating 151 provided on the surface of the diffraction element 150 on the lens side, and is then transmitted to the photodetectors 105R and 105L. Incident.

【0006】光検出器105R、105Lは、それぞれ
3つの検出領域からなり、メインビームと2つのサブビ
ームの3つのビームをそれぞれ分離して受光し、受光し
た光量に応じた信号を出力する。
Each of the photodetectors 105R and 105L has three detection areas, separates and receives three beams of a main beam and two sub beams, and outputs a signal corresponding to the amount of received light.

【0007】ディスク104上で、3つのビームスポッ
トは、トラックに直交する方向の異なる位置をそれぞれ
照射する。このため、3つの検出領域から得られる信号
の変調度は互いに異なり、これらのビームスポットがト
ラックを横断するにしたがって信号の変調度が順次変化
する。従って、これらの信号を演算することにより、ト
ラックとビーム照射位置との相対的な位置関係を検出す
ることができる。
On the disk 104, the three beam spots irradiate different positions in a direction orthogonal to the track. Therefore, the modulation degrees of the signals obtained from the three detection areas are different from each other, and the modulation degrees of the signals sequentially change as these beam spots cross the track. Therefore, by calculating these signals, the relative positional relationship between the track and the beam irradiation position can be detected.

【0008】すなわち、まず、これらの信号のエンベロ
ウプ検波を行ない、得られたエンベロウプ信号をM、S
1、S2とする。次いで、これらのエンベロウプ信号
M、S1、S2を用いて、A=M−S1、B=S2−M
の演算を行い、信号A、Bを生成する。信号A、Bに適
当な係数k1を掛けることにより、任意の位相でゼロク
ロスするトラッキングエラー信号k1・A、k1・Bが
得られる。そして、これらのトラッキングエラー信号k
1・A、k1・Bにより、トラックとビーム照射位置と
の相対的な位置関係を検出することができる。ここで、
係数k1は、磁気ヘッド201が情報を記録再生しよう
とするトラック上に来るように、最初に学習される。
尚、磁気ヘッド201と光学系は共に、図7に示すよう
な移送手段203によってディスク104の半径方向に
移動する。
That is, first, envelope detection of these signals is performed, and the obtained envelope signals are M, S
1, and S2. Then, using these envelope signals M, S1, and S2, A = M-S1, B = S2-M
To generate signals A and B. By multiplying the signals A and B by an appropriate coefficient k1, tracking error signals k1 · A and k1 · B that cross zero at an arbitrary phase are obtained. Then, these tracking error signals k
The relative positional relationship between the track and the beam irradiation position can be detected from 1 · A and k1 · B. here,
The coefficient k1 is first learned so that the magnetic head 201 is on a track where information is to be recorded and reproduced.
Incidentally, both the magnetic head 201 and the optical system are moved in the radial direction of the disk 104 by the transfer means 203 as shown in FIG.

【0009】上記従来の光ヘッド装置においては、焦点
距離fが10mmのレンズ102が用いられている。そ
して、図20に示すような倍率が1倍の光学系を構成し
た場合、光源としての半導体レーザ101から情報記憶
媒体としてのディスク104上の集光点までの距離(物
像間距離)は約40mmとなり、レンズ102から幾何
光学上の集光点までの距離L2は20mmとなる。ま
た、開口数NAを0.04とした場合、開口絞り103
の開口の半径a’をディスク側の主面へ投影した際の開
口の半径の半径aは800μmとなる。そして、光源と
しての半導体レーザ101から出射される光の波長λを
800nmとした場合、ディスク104上でのスポット
径d=λ/NAは20μmとなり、このときのフレネル
数N=(a×a)/(λ×L2)は40となる。また、
このとき、幾何光学上の集光点と集光された光の強度が
最大となる点との位置の差は約20μmである。集光さ
れた光の強度が最大となる点から集光された光の強度が
最大値の80%となる点までの距離である焦点深度Δz
は約80μmであるから、実質的には幾何光学上の集光
点と集光された光の強度が最大となる点との位置の差を
無視しても問題はなかった。
In the above-mentioned conventional optical head device, a lens 102 having a focal length f of 10 mm is used. When an optical system with a magnification of 1 as shown in FIG. 20 is configured, the distance from the semiconductor laser 101 as the light source to the focal point on the disk 104 as the information storage medium (distance between object and image) is about 40 mm, and the distance L2 from the lens 102 to the converging point on geometrical optics is 20 mm. When the numerical aperture NA is 0.04, the aperture stop 103
When the radius a ′ of the opening is projected onto the disk-side main surface, the radius a of the opening radius is 800 μm. When the wavelength λ of the light emitted from the semiconductor laser 101 as the light source is 800 nm, the spot diameter d = λ / NA on the disk 104 is 20 μm, and the Fresnel number N = (a × a) at this time. / (Λ × L2) is 40. Also,
At this time, the difference in position between the converging point on geometrical optics and the point where the intensity of the condensed light is maximum is about 20 μm. Depth of focus Δz, which is the distance from the point where the intensity of the collected light becomes maximum to the point where the intensity of the collected light becomes 80% of the maximum value
Since is approximately 80 μm, there is no problem in ignoring the difference in position between the converging point on geometrical optics and the point where the intensity of the condensed light is maximized.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の光
ヘッド装置では、実質的に幾何光学上の集光点と集光さ
れた光の強度が最大となる点との位置の差を無視するこ
とができるように、物像間距離を長くする必要があった
ため、装置の小型化を図ることはできなかった。また、
物像間距離を長くなると、光ヘッド装置の光源から出射
される光が温度の変化や振動などの外界の変化の影響を
受け易くなり、安定して情報ヘッド装置の位置決めを行
うことができなかった。
However, in the above-mentioned conventional optical head device, the difference in position between the converging point on geometrical optics and the point where the intensity of the condensed light is maximized is substantially ignored. Therefore, it was necessary to increase the distance between the object and the image so that the size of the apparatus could not be reduced. Also,
When the distance between the object and the image is increased, the light emitted from the light source of the optical head device is easily affected by a change in the external environment such as a change in temperature or vibration, and the information head device cannot be stably positioned. Was.

【0011】本発明は、従来技術における前記課題を解
決するためになされたものであり、装置の小型化を図る
ために物像間距離を小さくした場合であっても、安定し
て情報ヘッド装置の位置決めを行うことができる光ヘッ
ド装置、及びこの光ヘッド装置を備えた情報記録再生装
置、並びにこれらの光ヘッド装置や情報記録再生装置に
有用な光学系を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems in the prior art, and stably handles an information head device even when the distance between objects is reduced in order to reduce the size of the device. An object of the present invention is to provide an optical head device capable of performing positioning of an optical head device, an information recording / reproducing device including the optical head device, and an optical system useful for the optical head device and the information recording / reproducing device.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る光ヘッド装置の構成は、光を出射する
光源と、情報の記録もしくは再生を行う情報記憶媒体
に、前記光源から出射された光を集光する集光光学系
と、前記情報記憶媒体と前記集光光学系との距離を一定
に保つ保持手段とを備えた光ヘッド装置であって、前記
集光光学系の焦点距離をf、前記光源から前記集光光学
系の前記光源側の主点である第1の主点までの距離をL
1、前記集光光学系の情報記憶媒体側の主点である第2
の主点から前記保持手段によって保持された前記情報記
憶媒体までの距離をhとしたとき、下記(数9)、(数
10)を満たすことを特徴とする。
In order to achieve the above object, an optical head device according to the present invention comprises a light source for emitting light and an information storage medium for recording or reproducing information. An optical head device comprising: a condensing optical system for condensing the collected light; and holding means for maintaining a constant distance between the information storage medium and the condensing optical system, wherein the focus of the condensing optical system is The distance is f, and the distance from the light source to a first principal point on the light source side of the condensing optical system is L.
1. The second point, which is the main point of the condensing optical system on the information storage medium side
When the distance from the principal point to the information storage medium held by the holding unit is h, the following (Equation 9) and (Equation 10) are satisfied.

【0013】[0013]

【数9】L2=f×L1/(L1−f)L2 = f × L1 / (L1-f)

【0014】[0014]

【数10】h<L2H <L2

【0015】この光ヘッド装置の構成によれば、集光さ
れた光の強度が最大となる点が幾何光学上の集光点から
ずれていても、光の強度が最大となる点に情報記憶媒体
を配置することができる。従って、装置の小型化を図る
ために物像間距離を小さくすることができる。また、こ
のように物像間距離を小さくすることができるので、光
源から出射される光が温度の変化や振動などの外界の変
化の影響を受けにくくなる。すなわち、この光ヘッド装
置の構成によれば、装置の小型化を図ることができると
共に、情報ヘッド装置の位置決めを行うための信号を安
定して得ることができる。
According to the configuration of the optical head device, even when the point at which the intensity of the condensed light is maximum is shifted from the converging point on geometrical optics, the information is stored at the point at which the intensity of the light is maximum. Media can be placed. Therefore, the distance between the object and the image can be reduced in order to reduce the size of the apparatus. In addition, since the distance between the object and the image can be reduced in this manner, the light emitted from the light source is less likely to be affected by a change in the external world such as a change in temperature or vibration. That is, according to the configuration of the optical head device, the size of the device can be reduced, and the signal for positioning the information head device can be stably obtained.

【0016】また、前記本発明の光ヘッド装置の構成に
おいては、前記光源から出射される光の波長をλ、前記
集光光学系の前記情報記憶媒体側の開口数をNAとした
とき、下記(数11)、(数12)を満たすのが好まし
い。
In the configuration of the optical head device of the present invention, when the wavelength of the light emitted from the light source is λ and the numerical aperture of the condensing optical system on the information storage medium side is NA, It is preferable to satisfy (Equation 11) and (Equation 12).

【0017】[0017]

【数11】Δz=λ/(2π×NA×NA)## EQU11 ## Δz = λ / (2π × NA × NA)

【0018】[0018]

【数12】h<L2−ΔzH <L2-Δz

【0019】この好ましい例によれば、情報ヘッド装置
の位置決めを行うための十分な信号を得ることができ
る。
According to this preferred example, a sufficient signal for positioning the information head device can be obtained.

【0020】また、前記本発明の光ヘッド装置の構成に
おいては、前記集光光学系は開口数を決める開口絞りを
備え、前記開口絞りが円形の開口を有するのが好まし
い。この好ましい例によれば、幾何光学上の集光点と集
光された光の強度が最大となる点との位置ずれが方向に
よらず一定となるため、非点収差のない集光スポットを
得ることができる。また、この場合には、前記第2の主
点を含み光軸に垂直な面を前記情報記憶媒体側の主面と
し、前記開口絞りを前記情報記憶媒体側の主面へ投影し
た際の開口半径をa、前記光源から出射される光の波長
をλとして下記(数13)で定義されるフレネル数Nが
10以下であるのが好ましい。
In the configuration of the optical head device according to the present invention, it is preferable that the condensing optical system includes an aperture stop for determining a numerical aperture, and the aperture stop has a circular aperture. According to this preferred example, since the positional shift between the focal point on the geometrical optics and the point where the intensity of the focused light is maximum is constant regardless of the direction, a focused spot without astigmatism is formed. Obtainable. In this case, a plane including the second principal point and perpendicular to the optical axis is defined as a principal plane on the information storage medium side, and an aperture when the aperture stop is projected on the principal plane on the information storage medium side is used. It is preferable that the Fresnel number N defined by the following (Equation 13) is 10 or less, where a is a radius, and λ is a wavelength of light emitted from the light source.

【0021】[0021]

【数13】N=(a×a)/(λ×L2)N = (a × a) / (λ × L2)

【0022】この好ましい例によれば、同じ焦点距離の
レンズを用いて光学系の物像間距離を小さくすることが
できる。このため、装置のより一層の小型化が可能とな
る。逆に、同じ物像間距離であれば、レンズの焦点距離
を大きくすることができるため、レンズの曲率半径を大
きくすることができる。その結果、レンズの製作が容易
となる。
According to this preferred example, it is possible to reduce the object-image distance of the optical system by using lenses having the same focal length. For this reason, the size of the device can be further reduced. Conversely, if the object-image distance is the same, the focal length of the lens can be increased, so that the radius of curvature of the lens can be increased. As a result, the manufacture of the lens becomes easy.

【0023】また、前記本発明の光ヘッド装置の構成に
おいては、前記集光光学系は開口数を決める開口絞りを
備え、前記開口絞りが正方形の開口を有するのが好まし
い。この好ましい例によれば、簡単な形状の開口絞りを
用いて、幾何光学上の集光点と集光された光の強度が最
大となる点との位置ずれを方向によらずほぼ一定とする
ことができるため、非点収差のない集光スポットを得る
ことができる。
In the configuration of the optical head device according to the present invention, it is preferable that the condensing optical system includes an aperture stop for determining a numerical aperture, and the aperture stop has a square aperture. According to this preferred example, by using an aperture stop having a simple shape, the displacement between the focal point on geometrical optics and the point at which the intensity of the focused light is maximized is made substantially constant regardless of the direction. Therefore, a focused spot without astigmatism can be obtained.

【0024】また、前記本発明の光ヘッド装置の構成に
おいては、前記集光光学系は開口数を決める開口絞りを
備え、前記開口絞りが方向によって開口幅の異なる開口
を有するのが好ましい。この好ましい例によれば、幾何
光学上の集光点と集光された光の強度が最大となる点と
の位置ずれが方向によって異なるため、非点収差を生じ
させることができる。そして、この非点収差により、元
来光源や光学系が有している非点収差を相殺して、非点
収差のない集光スポットを得ることができる。また、こ
のように簡単な構成で光源等の有している非点収差を取
り除くことができるので、安価で性能の高い光ヘッド装
置を実現することができる。また、この場合には、前記
第2の主点を含み光軸に垂直な面を前記情報記憶媒体側
の主面とし、前記開口絞りを前記情報記憶媒体側の主面
へ投影した際の最小の開口幅の半分の値をa1、前記光
源から出射される光の波長をλとして下記(数6)で定
義される最小のフレネル数Nmin が10以下であるのが
好ましい。
In the configuration of the optical head device according to the present invention, it is preferable that the condensing optical system includes an aperture stop for determining a numerical aperture, and the aperture stop has an aperture having a different aperture width depending on a direction. According to this preferable example, astigmatism can be generated because the positional shift between the converging point on geometrical optics and the point where the intensity of the condensed light is maximum differs depending on the direction. Then, the astigmatism inherent in the light source or the optical system is canceled by the astigmatism, and a condensed spot without astigmatism can be obtained. In addition, since the astigmatism of the light source or the like can be removed with such a simple configuration, an inexpensive and high-performance optical head device can be realized. Further, in this case, a plane including the second principal point and perpendicular to the optical axis is defined as a principal plane on the information storage medium side, and the minimum aperture when projecting the aperture stop onto the principal plane on the information storage medium side is minimized. It is preferable that the minimum Fresnel number N min defined by the following (Equation 6) is 10 or less, where a1 is a value of half of the opening width of a and a is a wavelength of light emitted from the light source.

【0025】[0025]

【数14】Nmin =(a1・a1)/(λ・L2)N min = (a1 · a1) / (λ · L2)

【0026】この好ましい例によれば、同じ焦点距離の
レンズを用いて光学系の物像間距離を小さくすることが
できる。このため、装置のより一層の小型化が可能とな
る。逆に、同じ物像間距離であれば、レンズの焦点距離
を大きくすることができるため、レンズの曲率半径を大
きくすることができる。その結果、レンズの製作が容易
となる。
According to this preferred embodiment, the object-image distance of the optical system can be reduced by using lenses having the same focal length. For this reason, the size of the device can be further reduced. Conversely, if the object-image distance is the same, the focal length of the lens can be increased, so that the radius of curvature of the lens can be increased. As a result, the manufacture of the lens becomes easy.

【0027】また、本発明に係る情報記録再生装置の構
成は、情報記憶媒体上に情報を記録し、あるいは情報記
憶媒体上に記録された情報を再生する情報ヘッド装置
と、前記情報ヘッド装置の位置決めを行う光ヘッド装置
と、前記情報ヘッド装置と前記情報記憶媒体との位置を
相対的に移動させる移動手段とを備えた情報記録再生装
置であって、前記光ヘッド装置として前記本発明の光ヘ
ッド装置を用いることを特徴とする。この情報記録再生
装置の構成によれば、情報記録再生装置の全体を小型化
することができる。また、温度の変化や振動などの外界
の変化の影響も受けにくくなるので、安定した情報の記
録再生が可能となる。また、前記本発明の情報記録再生
装置の構成においては、前記光ヘッド装置が前記情報ヘ
ッド装置を兼ねるのが好ましい。この好ましい例によれ
ば、磁気ヘッド等が不要となり、より簡単な構成の情報
記録再生装置を実現することができる。
[0027] Further, the configuration of the information recording / reproducing apparatus according to the present invention comprises an information head device for recording information on an information storage medium or reproducing information recorded on the information storage medium; An information recording / reproducing apparatus comprising: an optical head device for performing positioning; and a moving unit that relatively moves a position between the information head device and the information storage medium, wherein the optical head device is an optical head device according to the present invention. A head device is used. According to the configuration of the information recording / reproducing device, the entire information recording / reproducing device can be reduced in size. In addition, since it is hardly affected by external changes such as temperature change and vibration, stable recording and reproduction of information can be performed. In the configuration of the information recording / reproducing apparatus of the present invention, it is preferable that the optical head device also functions as the information head device. According to this preferred example, a magnetic head or the like is not required, and an information recording / reproducing apparatus having a simpler configuration can be realized.

【0028】また、本発明に係る光学系の構成は、光を
出射する光源と、前記光源から出射された光を集光する
集光光学系と、前記集光光学系の開口数を決める開口絞
りとを備えた光学系であって、前記開口絞りは方向によ
って開口幅が異なる開口を有し、前記集光光学系の焦点
距離をf、前記光源から前記集光光学系の前記光源側の
主点である第1の主点までの距離をL1、前記集光光学
系の情報記憶媒体側の主点である第2の主点を含み光軸
に垂直な面を情報記憶媒体側の主面とし、前記開口絞り
を前記情報記憶媒体側の主面へ投影した際の最小の開口
幅の半分の値をa1、前記光源から出射される光の波長
をλとして下記(数15)、(数16)で定義される最
小のフレネル数Nmin が10以下であり、前記開口絞り
の方向による開口幅の違いによって非点収差を生じさせ
ることを特徴とする。
The optical system according to the present invention comprises a light source for emitting light, a condensing optical system for condensing light emitted from the light source, and an aperture for determining a numerical aperture of the condensing optical system. An aperture stop having an aperture whose aperture width varies depending on the direction, the focal length of the light-collecting optical system being f, the light-source side of the light-collecting optical system from the light source. The distance to the first principal point, which is the principal point, is L1, and the plane including the second principal point, which is the principal point on the information storage medium side of the condensing optical system, is perpendicular to the optical axis on the information storage medium side. Where a1 is a value of a half of the minimum aperture width when the aperture stop is projected onto the main surface on the information storage medium side, and λ is the wavelength of light emitted from the light source. minimum Fresnel number N min is defined by the number 16) is not less than 10, an opening width due to the direction of the aperture stop Wherein the resulting astigmatism by difference.

【0029】[0029]

【数15】L2=f×L1/(L1−f)L2 = f × L1 / (L1-f)

【0030】[0030]

【数16】Nmin =(a1・a1)/(λ・L2)N min = (a1 · a1) / (λ · L2)

【0031】この光学系の構成によれば、新たなガラス
部品等を加えることなく、小型で簡素な部品のみによっ
て、集光光学系に非点収差を与えたり、集光光学系の非
点収差を取り除くことができる。また、平行平板ガラス
を傾斜させて用いるときのようなコマ収差は発生しな
い。
According to the configuration of this optical system, astigmatism can be given to the condensing optical system or astigmatism of the condensing optical system by using only small and simple parts without adding new glass parts and the like. Can be removed. In addition, coma aberration that occurs when the parallel flat glass is used at an angle is not generated.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】以下、実施の形態を用いて本発明
をさらに具体的に説明する。 〈第1の実施の形態〉まず、本発明の第1の実施の形態
について、図1〜図7を参照しながら説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to embodiments. <First Embodiment> First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0033】図1は本発明の第1の実施の形態における
光ヘッド装置の構成を示す概略断面図である。尚、以下
の各図において、同一の部材には同一の符号を付してい
る。また、各図の左下に示した座標軸の向きは、各図同
士の方向の関係を表している。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing the structure of the optical head device according to the first embodiment of the present invention. In the following drawings, the same members are denoted by the same reference numerals. The directions of the coordinate axes shown at the lower left of each drawing represent the relationship between the directions of each drawing.

【0034】図1に示すように、光源としての半導体レ
ーザ101から出射された光は、回折素子150の光源
側の面に設けられた3ビーム用回折格子152によって
0次の光と±1次の回折光とに分かれる(±1次の回折
光については図示せず)。以下、0次の光を『メインビ
ーム』、±1次の回折光を『サブビ−ム』と呼ぶ。
As shown in FIG. 1, light emitted from a semiconductor laser 101 as a light source is converted into 0-order light and ± 1st-order light by a three-beam diffraction grating 152 provided on the surface of the diffraction element 150 on the light source side. (± 1st-order diffracted light is not shown). Hereinafter, the zero-order light is referred to as a “main beam” and the ± first-order diffracted lights are referred to as a “sub-beam”.

【0035】メインビームと2つのサブビームは、回折
素子150のレンズ側の面に設けられた検出用回折格子
151を通り、集光光学系としてのレンズ102によっ
て集光される。尚、光が検出用回折格子151を通る際
に回折光が生じるが、ここでは不要な回折光であるため
図示していない。レンズ102によって集光されたメイ
ンビームと2つのサブビームは、開口絞り103によっ
て所望の開口数NA1となるように開口が制限され、情
報記憶媒体としてのディスク104に照射される。ディ
スク104上において、メインビームと2つのサブビー
ムとからなるビーム列は、トラックに対して所定の角度
をなすように配列される。尚、ディスク104は、アー
ム211に取りつけられた情報ヘッド装置としての磁気
ヘッド201によって上下から挟まれており、これによ
りディスク104のz方向の位置が規制されている。ま
た、光学系の各部(半導体レーザ101、回折素子15
0、レンズ102、開口絞り103、光検出器105)
と磁気ヘッド201は筐体210に固定されている。こ
のため、光学系からディスク104までの距離は、常に
一定に保たれている。ここで、磁気ヘッド201と筐体
210、アーム211は、所定の長さを有する保持手段
としての役割を果たしている。
The main beam and the two sub beams pass through a detection diffraction grating 151 provided on the lens-side surface of the diffraction element 150 and are condensed by a lens 102 as a condensing optical system. Although diffracted light is generated when the light passes through the detection diffraction grating 151, it is not shown here because it is unnecessary diffracted light. The aperture of the main beam and the two sub-beams condensed by the lens 102 is limited by the aperture stop 103 so as to have a desired numerical aperture NA1, and the beam is irradiated on the disk 104 as an information storage medium. On the disk 104, a beam train composed of a main beam and two sub beams is arranged so as to form a predetermined angle with respect to a track. Note that the disk 104 is sandwiched from above and below by a magnetic head 201 as an information head device attached to the arm 211, thereby restricting the position of the disk 104 in the z direction. Each part of the optical system (the semiconductor laser 101, the diffraction element 15
0, lens 102, aperture stop 103, photodetector 105)
And the magnetic head 201 are fixed to the housing 210. For this reason, the distance from the optical system to the disk 104 is always kept constant. Here, the magnetic head 201, the housing 210, and the arm 211 play a role as a holding unit having a predetermined length.

【0036】ディスク104で反射した光は、再び開口
絞り103、レンズ102を通り、検出用回折格子15
1で回折されて、光検出器105R、105Lに入射す
る。
The light reflected by the disk 104 passes through the aperture stop 103 and the lens 102 again and passes through the detection diffraction grating 15.
The light is diffracted by 1 and enters the photodetectors 105R and 105L.

【0037】光検出器105L、105Rは、それぞれ
3つの検出領域からなり、メインビームと2つのサブビ
ームの3つのビームをそれぞれ分離して受光し、受光し
た光量に応じた信号を出力する。ディスク104に入射
する際の3つのビームは、それぞれディスク104上で
3つのスポットとなり、トラックと直交する方向の異な
る位置をそれぞれ照射する。このため、3つの検出領域
から得られる信号の変調度は互いに異なる。従って、こ
れらの信号を演算することにより、トラックとビーム照
射位置の相対的な位置関係を検出することができる。
尚、ディスク104上への情報の記録もしくはディスク
104上の情報の再生は、情報ヘッド装置としての磁気
ヘッド201によって行われる。
Each of the photodetectors 105L and 105R has three detection areas, separates and receives three beams of a main beam and two sub-beams, and outputs a signal corresponding to the received light amount. The three beams entering the disk 104 become three spots on the disk 104, and irradiate different positions in a direction orthogonal to the track. Therefore, the modulation degrees of the signals obtained from the three detection areas are different from each other. Therefore, by calculating these signals, the relative positional relationship between the track and the beam irradiation position can be detected.
The recording of information on the disk 104 or the reproduction of information on the disk 104 is performed by a magnetic head 201 as an information head device.

【0038】図2は図1の開口絞り103を光軸方向か
ら見た図である。図2に示すように、開口絞り103に
は、光軸を中心とした半径a’の円形の開口が穿設され
ている。
FIG. 2 is a diagram of the aperture stop 103 of FIG. 1 viewed from the optical axis direction. As shown in FIG. 2, the aperture stop 103 is provided with a circular aperture having a radius a ′ centered on the optical axis.

【0039】図3は本実施の形態における光ヘッド装置
の光学系を構成する各部材の位置関係を示す図である。
図3に示すように、光源としての半導体レーザ101の
発光点をP、集光光学系としてのレンズ102の光源側
の主点である第1の主点をH1、レンズ102のディス
ク側の主点である第2の主点をH2、レンズ102の焦
点距離をfとし、点Pから点Hまでの距離をL1とす
る。幾何光学上の集光点である点Q2は、点H2から距
離L2だけ離れた点となる。ここで、距離L2は下記
(数17)によって求めることができる。
FIG. 3 is a diagram showing the positional relationship among the members constituting the optical system of the optical head device according to the present embodiment.
As shown in FIG. 3, the light emitting point of the semiconductor laser 101 as the light source is P, the first main point on the light source side of the lens 102 as the condensing optical system is H1, and the main point on the disk side of the lens 102 is the main point. The second principal point, which is a point, is H2, the focal length of the lens 102 is f, and the distance from the point P to the point H is L1. The point Q2, which is a condensing point on geometrical optics, is a point separated by a distance L2 from the point H2. Here, the distance L2 can be obtained by the following (Equation 17).

【0040】[0040]

【数17】L2=f×L1/(L1−f)L2 = f × L1 / (L1-f)

【0041】また、レンズ102の焦点距離fは、図3
(b)に示すように、レンズ102に平行光が入射した
場合における、第2の主点H2から幾何光学上の集光点
Fまでの距離である。レンズ102が図3(b)に示す
平凸レンズからなる場合、レンズ102の焦点距離fは
下記(数18)によって表される。
The focal length f of the lens 102 is shown in FIG.
As shown in (b), this is the distance from the second principal point H2 to the focal point F on geometrical optics when parallel light is incident on the lens 102. When the lens 102 is a plano-convex lens shown in FIG. 3B, the focal length f of the lens 102 is represented by the following (Equation 18).

【0042】[0042]

【数18】f=R/(n−1)F = R / (n-1)

【0043】但し、上記(数18)中、Rはレンズ10
2の曲率半径、nはレンズ102の屈折率である。
In the above (Equation 18), R is the lens 10
The radius of curvature of 2 and n is the refractive index of the lens 102.

【0044】点Q1は集光された光の強度が最大となる
点である。本実施の形態において、ディスク104は、
点H2から距離h(<L2)だけ離れた点Q1に保持手
段としての磁気ヘッド201等(図1参照)によって位
置決めされている。
The point Q1 is a point at which the intensity of the condensed light becomes maximum. In the present embodiment, the disc 104
It is positioned at a point Q1 separated by a distance h (<L2) from the point H2 by a magnetic head 201 or the like (see FIG. 1) as holding means.

【0045】本実施の形態の場合、レンズ102として
焦点距離fが1mmの平凸レンズを用い、L1の値を
2.0mmに設定すると、物像間距離が約4mmの光学
系となる。このとき、L2の値は2.0mmである。開
口数NAが0.04のとき、開口絞り103の開口の半
径a’をディスク側の主面に投影した際の開口の半径a
は80μm、ディスク104上のビームスポットのスポ
ット径dは20μmである。ここで、ディスク側の主面
とは、第2の主点H2を含み光軸に垂直な平面である。
この場合、下記(数19)で表されるフレネル数Nは4
となる。
In the present embodiment, when a plano-convex lens having a focal length f of 1 mm is used as the lens 102 and the value of L1 is set to 2.0 mm, an optical system having an object-image distance of about 4 mm is obtained. At this time, the value of L2 is 2.0 mm. When the numerical aperture NA is 0.04, the radius a ′ of the aperture of the aperture stop 103 when projected on the main surface on the disk side is a
Is 80 μm, and the spot diameter d of the beam spot on the disk 104 is 20 μm. Here, the main surface on the disk side is a plane that includes the second main point H2 and is perpendicular to the optical axis.
In this case, the Fresnel number N expressed by the following (Equation 19) is 4
Becomes

【0046】[0046]

【数19】N=(a×a)/(λ×L2)N = (a × a) / (λ × L2)

【0047】このとき、幾何光学上の集光点Q2と集光
された光の強度が最大となる点Q1との距離z1は約1
30μmである。一方、集光された光の強度が最大とな
る点から集光された光の強度が最大値の80%となる点
までの距離である焦点深度Δzは約80μmであるか
ら、光学系を幾何光学を用いて設計した場合には、情報
記憶媒体としてのディスク104上で光がデフォーカス
してしまい、所望の特性を得ることができなくなる。
At this time, the distance z1 between the converging point Q2 on the geometrical optics and the point Q1 where the intensity of the condensed light is maximum is about 1
30 μm. On the other hand, the depth of focus Δz, which is the distance from the point where the intensity of the condensed light becomes maximum to the point where the intensity of the condensed light becomes 80% of the maximum value, is about 80 μm. In the case of designing using optics, light is defocused on the disk 104 as an information storage medium, and desired characteristics cannot be obtained.

【0048】フレネル数Nが小さい場合に、幾何光学上
の集光点と集光された光の強度が最大となる点との位置
が異なることは、Y.Li and E.Wolf:Opt.Soc.Am.A(1984)
vol.1,p801-p808 に詳細に述べられているので、その原
理についての説明は省略する。
When the Fresnel number N is small, the difference between the converging point on geometrical optics and the point where the intensity of the condensed light is maximum differs from that in Y. Li and E. Wolf: Opt. .Am.A (1984)
vol.1, p801-p808, the explanation of the principle is omitted.

【0049】従って、フレネル数Nが小さい場合(N≦
10)、レンズの設計及び光学的な配置決めは、以上の
ことを考慮して行う必要がある。すなわち、フレネル数
Nが小さく、集光された光の強度が最大となる点Q1が
幾何光学上の集光点Q2からずれる場合、特に実際の焦
点深度Δzを超えてこの2点が離れている場合には、実
際に光の強度が最大となる点Q1の位置にディスク10
4を配置するか、もしくはレンズ102の焦点距離fを
長めに設計し、幾何光学上の集光点Q2をディスク10
4よりも遠い位置に設定する必要がある。
Therefore, when the Fresnel number N is small (N ≦
10) The design and optical arrangement of the lens must be performed in consideration of the above. That is, when the point Q1 at which the Fresnel number N is small and the intensity of the condensed light is maximum deviates from the convergent point Q2 on geometrical optics, the two points are separated from each other, particularly exceeding the actual focal depth Δz. In this case, the disk 10 is located at the point Q1 where the light intensity actually becomes maximum.
4 or the focal length f of the lens 102 is designed to be longer, and the focal point Q2 on the geometrical optics is
It is necessary to set the position farther than 4.

【0050】光の波数をk、開口絞り103の開口の半
径a’をディスク側の主面へ投影した際の開口の半径を
a、レンズ102の第2の主点H2から幾何光学上の集
光点Q2までの距離をL2、幾何光学上の集光点Q2か
ら集光された光の強度が最大となる点Q1までの距離を
z1とする。尚、z1は、点Q1が点Q2よりもレンズ
102側にあるときに負の符号を持つものとする。
The wave number of light is k, the radius of the aperture a ′ of the aperture stop 103 projected on the disk-side main surface is a, and the second principal point H2 of the lens 102 is a geometrical optical collection. Let L2 be the distance to the light point Q2, and let z1 be the distance from the converging point Q2 on geometrical optics to the point Q1 where the intensity of the condensed light is maximum. Note that z1 has a negative sign when the point Q1 is closer to the lens 102 than the point Q2.

【0051】下記(数20)、(数21)を満たすzが
z1(−L2<z1<0)となり、集光された光の強度
が最大となる点Q1と幾何光学上の集光点Q2とのずれ
量は|z1|となる。
Z satisfying the following (Equation 20) and (Equation 21) becomes z1 (-L2 <z1 <0), the point Q1 at which the intensity of the condensed light becomes maximum, and the converging point Q2 on geometrical optics. Is | z1 |.

【0052】[0052]

【数20】A=k×a×a/(4×L2)A = k × a × a / (4 × L2)

【0053】[0053]

【数21】 (Equation 21)

【0054】図19に、L2の値が0.5mmのとき
の、フレネル数Nと、集光された光の強度が最大となる
点Q1と幾何光学上の集光点Q2とのずれz1、及び焦
点深度Δzとの関係を示す。ここで、焦点深度Δzは、
下記(数22)によって表される。
In FIG. 19, when the value of L2 is 0.5 mm, the Fresnel number N, the deviation z1 between the point Q1 at which the intensity of the condensed light is maximum and the converging point Q2 on geometrical optics, And the depth of focus Δz. Here, the depth of focus Δz is
It is represented by the following (Equation 22).

【0055】[0055]

【数22】Δz=λ/(2π×NA×NA)Δz = λ / (2π × NA × NA)

【0056】図19に示すように、フレネル数Nがおよ
そ10以下の場合に、集光された光の強度が最大となる
点Q1と幾何光学上の集光点Q2とのずれz1の方が焦
点深度Δzよりも大きくなる。また、フレネル数Nが5
以下の場合には、その差が顕著となり、集光点が異なる
ことによる大きな効果を確実に得ることができる。
As shown in FIG. 19, when the Fresnel number N is about 10 or less, the deviation z1 between the point Q1 at which the intensity of the condensed light is maximum and the converging point Q2 on geometrical optics is larger. It becomes larger than the depth of focus Δz. If the Fresnel number N is 5
In the following cases, the difference becomes remarkable, and a great effect due to the different light converging points can be reliably obtained.

【0057】以上のように、本実施の形態の構成を用い
ることにより、ディスク104には実際に期待された通
りのビームスポットが照射され、情報ヘッド装置として
の磁気ヘッド201の位置決めを行うためのトラックの
読み出しや、情報の記録・再生のための信号の読み出
し、及びディスク104への情報の書き込みが可能とな
る。また、集光された光の強度が最大となる点Q1の付
近では光の波面が平面に近づいているため、ここで反射
された光は発光点と共役の点に集光される。このよう
に、本実施の形態によれば、小型でかつフレネル数Nの
小さい光学系を用いて、情報ヘッド装置としての磁気ヘ
ッド201の位置決めを行うためのトラックの読み出し
等を安定に行うことが可能となる。その結果、小型で信
頼性の高い光ヘッド装置を安価に実現することができ
る。
As described above, by using the structure of this embodiment, the disk 104 is irradiated with the beam spot as expected, and the magnetic head 201 as the information head device is positioned. It is possible to read a track, read a signal for recording / reproducing information, and write information to the disk 104. Also, near the point Q1 where the intensity of the condensed light is maximum, the wavefront of the light approaches a plane, so that the light reflected here is condensed on a point conjugate with the light emitting point. As described above, according to the present embodiment, it is possible to stably read a track for positioning the magnetic head 201 as an information head device using an optical system that is small and has a small Fresnel number N. It becomes possible. As a result, a small and highly reliable optical head device can be realized at low cost.

【0058】また、本実施の形態のようなフレネル数N
の小さい光学系を用いれば、同じ焦点距離のレンズを用
いて光学系の物像間距離を小さくすることができる。こ
のため、装置のより一層の小型化が可能となる。逆に、
同じ物像間距離であれば、レンズの焦点距離を大きくす
ることができるため、レンズの曲率半径を大きくするこ
とができる。その結果、レンズの製作が容易となる。
The Fresnel number N as in this embodiment
If an optical system having a small focal length is used, the object-image distance of the optical system can be reduced by using lenses having the same focal length. For this reason, the size of the device can be further reduced. vice versa,
If the object-image distance is the same, the focal length of the lens can be increased, so that the radius of curvature of the lens can be increased. As a result, the manufacture of the lens becomes easy.

【0059】尚、開口絞りの開口の幅が方向によって異
なる場合には、その方向によってフレネル数Nが変化
し、それに伴って集光点の位置も変化する。そして、フ
レネル数Nが小さい場合には、その集光点の位置の差が
大きくなる。
When the width of the aperture of the aperture stop differs depending on the direction, the Fresnel number N changes depending on the direction, and the position of the condensing point also changes accordingly. When the Fresnel number N is small, the difference between the positions of the condensing points increases.

【0060】従って、特に開口の幅が狭い方向における
フレネル数Nが10以下程度となる光学系において、非
点収差のないスポットを生成するためには、開口の幅を
全方向でほぼ同じにする必要がある。
Accordingly, in order to generate a spot free of astigmatism, especially in an optical system in which the Fresnel number N in the direction in which the opening width is narrow is about 10 or less, the opening width is made substantially the same in all directions. There is a need.

【0061】また、フレネル数Nが10程度の場合に
は、図4に示すような正方形の開口を有する開口絞り1
10を用いた場合であっても、図2に示すような円形の
開口を有する開口絞り103を用いた場合とほぼ同等の
効果を得ることができる。
When the Fresnel number N is about 10, an aperture stop 1 having a square aperture as shown in FIG.
Even when the aperture stop 10 is used, it is possible to obtain substantially the same effect as when the aperture stop 103 having a circular aperture as shown in FIG. 2 is used.

【0062】尚、図1に示す光ヘッド装置においては、
両面に回折格子151、152が設けられた回折素子1
50を用いて、3つのビームの生成と検出用の光ビーム
の生成とを行っているが、図5や図6に示すような構成
であっても、上記と同様の効果を得ることができる。す
なわち、図5や図6に示す光ヘッド装置において、フレ
ネル数Nが小さく、集光された光の強度が最大となる点
と幾何光学上の集光点とが異なる場合には、光の強度が
最大となる点の位置にディスク104を配置することに
より、ディスク104には実際に期待された通りのビー
ムスポットが照射され、情報ヘッド装置としての磁気ヘ
ッド201の位置決めを行うためのトラックの読み出し
や、情報の記録・再生のための信号の読み出し、及びデ
ィスク104への情報の書き込みが可能となる。以下、
これらの光ヘッド装置について説明する。
Incidentally, in the optical head device shown in FIG.
Diffraction element 1 provided with diffraction gratings 151 and 152 on both sides
Although the generation of three beams and the generation of the light beam for detection are performed using the reference numeral 50, the same effects as described above can be obtained even with the configuration shown in FIGS. . That is, in the optical head device shown in FIGS. 5 and 6, when the Fresnel number N is small and the point at which the intensity of the condensed light is maximum is different from the converging point on geometrical optics, the light intensity Is arranged at the position of the point where the maximum value is obtained, the disk 104 is irradiated with the beam spot that is actually expected, and the track reading for positioning the magnetic head 201 as the information head device is performed. In addition, it becomes possible to read a signal for recording and reproducing information, and to write information to the disk 104. Less than,
These optical head devices will be described.

【0063】まず、図5に示す光ヘッド装置について説
明する。図5に示す光ヘッド装置においては、偏光ビー
ムスプリッタ121と1/4波長板122とが用いられ
ている。図5に示すように、光源としての半導体レーザ
101から出射された光は、回折素子160の光源側の
面に設けられた回折格子162を通る際に、メインビー
ムと2つのサブビームとに分かれる(サブビームについ
ては図示せず)。これらのビームは、偏光ビームスプリ
ッタ121を透過する。半導体レーザ101から出射さ
れた光は直線偏光であり、その偏光方向は偏光ビームス
プリッタ121を透過する方向である。偏光ビームスプ
リッタ121を透過した光は、1/4波長板122を透
過して、円偏光となる。これらのビームは、集光光学系
としてのレンズ102によって集光され、ディスク10
4上に照射される。レンズ102の開口は開口絞り10
3によって制限されている。ディスク104で反射・回
折された光は、再び開口絞り103、レンズ102を通
り、1/4波長板122を透過する際に、行きとは90
度偏光方向の異なる直線偏光となる。この光は、偏光ビ
ームスプリッタ121で反射されて、光検出器106に
入射する。
First, the optical head device shown in FIG. 5 will be described. In the optical head device shown in FIG. 5, a polarizing beam splitter 121 and a quarter-wave plate 122 are used. As shown in FIG. 5, light emitted from the semiconductor laser 101 serving as a light source is split into a main beam and two sub beams when passing through a diffraction grating 162 provided on a surface of the diffraction element 160 on the light source side. The sub-beam is not shown). These beams pass through the polarizing beam splitter 121. The light emitted from the semiconductor laser 101 is linearly polarized light, and its polarization direction is the direction that transmits the polarization beam splitter 121. The light transmitted through the polarizing beam splitter 121 is transmitted through the quarter-wave plate 122 and becomes circularly polarized light. These beams are focused by a lens 102 as a focusing optical system, and
4 is illuminated. The aperture of the lens 102 is an aperture stop 10
Three. When the light reflected and diffracted by the disk 104 passes through the aperture stop 103 and the lens 102 again and passes through the quarter-wave plate 122, the light travels by 90%.
It becomes linearly polarized light having different polarization directions. This light is reflected by the polarization beam splitter 121 and enters the photodetector 106.

【0064】光検出器106は、3つの検出領域からな
り、メインビームと2つのサブビームの3つのビームを
それぞれ分離して受光し、受光した光量に応じた信号を
出力する。
The photodetector 106 includes three detection areas, separates and receives the three beams of the main beam and the two sub-beams, and outputs a signal corresponding to the amount of the received light.

【0065】図5に示すような光学系を用いれば、偏光
ビームスプリッタ121の作用により、半導体レーザ1
01からディスク104に向かう光と、ディスク104
で反射して戻ってきた光とを分離することができるの
で、半導体レーザ101に戻る光はなくなる。このた
め、物像間距離を小さくした場合であっても、半導体レ
ーザ101の光量ゆらぎや、雑音が発生することはな
い。従って、本実施の形態を用いて装置を小型化した場
合の効果が大きくなる。
When the optical system as shown in FIG. 5 is used, the semiconductor laser 1 is operated by the action of the polarizing beam splitter 121.
01 to the disk 104 and the disk 104
Can be separated from the light that has returned after being reflected by the semiconductor laser 101, so that no light returns to the semiconductor laser 101. For this reason, even when the distance between object images is reduced, fluctuations in the light amount of the semiconductor laser 101 and noise do not occur. Therefore, the effect of reducing the size of the device using this embodiment is greater.

【0066】次に、図6に示す光ヘッド装置について説
明する。図6に示すように、光源としての半導体レーザ
101から出射された光は、集光光学系としてのくさび
付きレンズ130の回折格子部132を通る際に、メイ
ンビームと2つのサブビームとに分かれる(サブビーム
については図示せず)。これらのビームは、くさび付き
レンズ130のレンズ面によって集光され、ディスク1
04上に照射される。くさび付きレンズ130の開口
は、回折格子部132の周りに設けられた開口絞り13
3によって制限されている。ディスク104で反射・屈
折した光は、くさび付きレンズ130のくさび面131
を通って屈折され、発光点とは異なる位置に設けられた
光検出器105Rに入射する。
Next, the optical head device shown in FIG. 6 will be described. As shown in FIG. 6, the light emitted from the semiconductor laser 101 as a light source is split into a main beam and two sub-beams when passing through a diffraction grating 132 of a wedge lens 130 as a condensing optical system ( The sub-beam is not shown). These beams are collected by the lens surface of the wedge lens 130, and
04. The aperture of the wedge lens 130 is formed by an aperture stop 13 provided around the diffraction grating 132.
Three. The light reflected / refracted by the disk 104 is transmitted to the wedge surface 131 of the wedge lens 130.
And is incident on the photodetector 105R provided at a position different from the light emitting point.

【0067】図6に示すように構成された光学系の場合
にも、図5に示す光学系の場合と同様に、半導体レーザ
101に戻る光はなくなる。すなわち、くさび付きレン
ズ130の作用により、半導体レーザ101からディス
ク104に向かう光と、ディスク104で反射して戻っ
てきた光とを分離することができる。このため、物像間
距離を小さくした場合であっても、半導体レーザ101
の光量ゆらぎや、雑音が発生することはない。従って、
この場合にも、本実施の形態を用いて装置を小型化した
場合の効果が大きくなる。
In the case of the optical system shown in FIG. 6, as in the case of the optical system shown in FIG. 5, no light returns to the semiconductor laser 101. That is, by the action of the wedge lens 130, the light traveling from the semiconductor laser 101 to the disk 104 and the light reflected back from the disk 104 can be separated. For this reason, even when the object-image distance is reduced, the semiconductor laser 101
There is no fluctuation of light amount and no noise. Therefore,
Also in this case, the effect of reducing the size of the device using the present embodiment is enhanced.

【0068】尚、本実施の形態においては、集光光学系
として1枚の平凸レンズを用いた場合を例に挙げて説明
しているが、複数枚のレンズを用いて集光光学系を構成
した場合、あるいは平凸レンズ以外のレンズを用いて集
光光学系を構成した場合であっても、本実施の形態を用
いて装置を小型化した場合の効果が損なわれることはな
い。
In the present embodiment, the case where a single plano-convex lens is used as the condensing optical system has been described as an example, but the condensing optical system is constituted by using a plurality of lenses. In this case, or even when the condensing optical system is configured by using a lens other than the plano-convex lens, the effect of reducing the size of the apparatus using the present embodiment is not impaired.

【0069】また、開口絞りは、集光光学系としてのレ
ンズに対してディスク側に配置してもよいし(図1、図
5)、光源側に配置してもよい(図6)。開口絞りの位
置が変わった場合、フレネル数N=(a×a)/(λ×
L2)を計算する際の開口の半径aは、開口絞りの開口
をレンズのディスク側の主面上に投影したときの半径で
ある。
The aperture stop may be arranged on the disk side with respect to the lens as the light collecting optical system (FIGS. 1 and 5), or may be arranged on the light source side (FIG. 6). When the position of the aperture stop changes, the Fresnel number N = (a × a) / (λ ×
The radius a of the aperture at the time of calculating L2) is the radius when the aperture of the aperture stop is projected onto the main surface of the lens on the disk side.

【0070】図7に、情報記録再生装置としての磁気デ
ィスクドライブの概要を示す。図7に示すように、この
磁気ディスクドライブにおいては、上記のような構成を
備えた本実施の形態の光ヘッド装置202が用いられて
いる。ディスク104は、アーム211に取りつけられ
た情報ヘッド装置としての磁気ヘッド201によって上
下から挟まれており、これによりディスク104のz方
向の位置が規制されている。光ヘッド装置202の光学
系の各部と磁気ヘッド201は、筐体210に固定され
ている。筐体210は、移動装置としての移送手段20
3に取り付けられており、これにより光ヘッド装置20
2と磁気ヘッド201はディスク104の半径方向に内
周側から外周側へと移動することができる。また、ディ
スク104は、回転手段としてのモータ204によって
回転する。これらの機構により、ディスク104の全面
にわたって情報の記録再生が行われる。
FIG. 7 shows an outline of a magnetic disk drive as an information recording / reproducing apparatus. As shown in FIG. 7, in this magnetic disk drive, the optical head device 202 of the present embodiment having the above-described configuration is used. The disk 104 is sandwiched from above and below by a magnetic head 201 as an information head device attached to the arm 211, thereby restricting the position of the disk 104 in the z direction. Each part of the optical system of the optical head device 202 and the magnetic head 201 are fixed to the housing 210. The housing 210 is provided with the transfer means 20 as a moving device.
3 so that the optical head device 20
2 and the magnetic head 201 can move from the inner peripheral side to the outer peripheral side in the radial direction of the disk 104. The disk 104 is rotated by a motor 204 as a rotating unit. With these mechanisms, information is recorded and reproduced over the entire surface of the disk 104.

【0071】この情報記録再生装置としての磁気ディス
クドライブにおいては、本実施の形態の構成を備えた光
ヘッド装置202が用いられているので、情報記録再生
装置の全体を小型化することができる。また、温度の変
化や振動などの外界の変化の影響も受けにくくなるの
で、安定した情報の記録再生が可能となる。
In the magnetic disk drive as the information recording / reproducing apparatus, since the optical head device 202 having the configuration of the present embodiment is used, the entire information recording / reproducing apparatus can be downsized. In addition, since it is hardly affected by external changes such as temperature change and vibration, stable recording and reproduction of information can be performed.

【0072】〈第2の実施の形態〉次に、本発明の第2
の実施の形態について、図1、図3、図8〜図13を参
照しながら説明する。本実施の形態においては、フレネ
ル数Nの違いによる集光点の位置の差から生じる非点収
差が利用される。
<Second Embodiment> Next, a second embodiment of the present invention will be described.
The embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 3, and 8 to 13. FIG. In the present embodiment, astigmatism caused by the difference in the position of the light-convergent point due to the difference in the number N of Fresnel is used.

【0073】図1に示す光ヘッド装置において、円形の
開口を有する開口絞り103の代わりに、図8に示す長
方形の開口を有する開口絞り111や図9に示す長楕円
形の開口を有する開口絞り112を用いることにより、
ディスク104に照射されるビームスポットに非点収差
を発生させることができる。
In the optical head device shown in FIG. 1, instead of the aperture stop 103 having a circular aperture, an aperture stop 111 having a rectangular aperture shown in FIG. 8 or an aperture stop having an oblong aperture shown in FIG. By using 112,
Astigmatism can be generated in the beam spot irradiated on the disk 104.

【0074】図8に示す長方形の開口を有する開口絞り
111において、ディスク側の主面へ投影した際の開口
のx方向の幅を160μm、y方向の幅を320μmと
する。幾何光学上の集光点Q2とレンズ102の第2の
主点H2との距離L2を2mmとし、半導体レーザ10
1から出射される光の波長を800nmとすると、x方
向のフレネル数Nxは4、y方向のフレネル数Nyは1
6となる。このため、レンズ102によって集光され、
ディスク104に照射されるビームスポットに、図10
に示すような非点収差を発生させることができる。ここ
で、フレネル数の小さいx方向でスポット半値幅が最小
になる点がレンズ102に近い側にあり、フレネル数の
大きいy方向でスポット半値幅が最小になる点がレンズ
102から遠い側にある。この場合、x方向のスポット
半値幅が最小になる点とy方向のスポット半値幅が最小
になる点の位置の差(非点隔差)は、約120μmであ
る。
In the aperture stop 111 having a rectangular opening shown in FIG. 8, the width in the x direction when projected onto the main surface on the disk side is 160 μm, and the width in the y direction is 320 μm. The distance L2 between the converging point Q2 on the geometrical optics and the second principal point H2 of the lens 102 is 2 mm, and the semiconductor laser 10
If the wavelength of light emitted from 1 is 800 nm, the number of Fresnel Nx in the x direction is 4 and the number of Fresnel Ny in the y direction is 1
It becomes 6. Therefore, the light is collected by the lens 102,
The beam spot applied to the disk 104 is
Astigmatism as shown in FIG. Here, the point where the spot half-value width becomes minimum in the x direction where the Fresnel number is small is on the side closer to the lens 102, and the point where the spot half-value width becomes minimum in the y direction where the Fresnel number is large is on the side farther from the lens 102. . In this case, the difference (astigmatic difference) between the position of the point where the spot half-value width in the x direction is minimum and the point where the spot half-value width in the y direction is minimum is about 120 μm.

【0075】図9に示す長楕円形の開口を有する開口絞
り112を用いた場合にも、図8に示す長方形の開口を
有する開口絞り111を用いた場合と同様に、非点収差
を有するビームスポットを生成することができる。
When an aperture stop 112 having an oblong aperture shown in FIG. 9 is used, similarly to the case where an aperture stop 111 having a rectangular aperture shown in FIG. 8 is used, a beam having astigmatism is used. Spots can be generated.

【0076】このような非点収差を有するビームスポッ
トをフォーカス検出に用いる場合の例について、図11
を参照しながら説明する。図11に示すように、光源と
しての半導体レーザ101から出射された直線偏光の光
は、偏光ビームスプリッタ121を透過した後、1/4
波長板122によって円偏光の光となる。この光は、集
光光学系としてのレンズ102によって集光され、情報
記憶媒体としての光ディスク120に照射される。光デ
ィスク120で反射・回折された光は、レンズ102に
よって再び集光され、再度1/4波長板122を透過す
る際に、半導体レーザ101から出射されたときとは9
0度偏光方向の異なる直線偏光となる。この光は、偏光
ビームスプリッタ121で反射され、開口絞り113を
通った後、光検出器107に入射する。光検出器107
は複数の受光領域からなり、受光した光量に応じた信号
を出力する。
FIG. 11 shows an example in which a beam spot having such astigmatism is used for focus detection.
This will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 11, linearly-polarized light emitted from a semiconductor laser 101 as a light source passes through a polarizing beam splitter 121, and then becomes 1 /.
The light becomes circularly polarized light by the wave plate 122. This light is condensed by a lens 102 as a condensing optical system, and is irradiated on an optical disk 120 as an information storage medium. The light reflected and diffracted by the optical disk 120 is condensed again by the lens 102, and when transmitted again through the quarter-wave plate 122, the light emitted from the semiconductor laser 101 differs from the light emitted from the semiconductor laser 101 by 9 times.
It becomes linearly polarized light having a different polarization direction by 0 degrees. This light is reflected by the polarization beam splitter 121, passes through the aperture stop 113, and then enters the photodetector 107. Photodetector 107
Comprises a plurality of light receiving areas and outputs a signal corresponding to the amount of light received.

【0077】図12に、開口絞り113の形状を示す。
図12に示すように、開口絞り113には、−y方向に
対して45度傾斜した長方形の開口が穿設されている。
この開口絞り113により、u方向でフレネル数が小さ
く、v方向でフレネル数の大きい光学系が実現される。
その結果、光検出器107に入射する光に、フレネル数
の小さいu方向でスポット半値幅が最小になる点が開口
絞り113に近い側となり、フレネル数の大きいv方向
でスポット半値幅が最小になる点が開口絞り113から
遠い側となるような非点収差を与えることができる。光
検出器107は、この2つの点の間に配置され、レンズ
102を透過した光が光ディスク120の情報面に集光
されたときに光検出器107上の集光スポットの形状が
円形となるように調整されている。
FIG. 12 shows the shape of the aperture stop 113.
As shown in FIG. 12, the aperture stop 113 is provided with a rectangular opening inclined at 45 degrees with respect to the −y direction.
The aperture stop 113 realizes an optical system having a small Fresnel number in the u direction and a large Fresnel number in the v direction.
As a result, in the light incident on the photodetector 107, the point where the spot half-value width becomes minimum in the u direction where the Fresnel number is small is closer to the aperture stop 113, and the spot half-value width becomes minimum in the v direction where the Fresnel number is large. An astigmatism such that a given point is on the far side from the aperture stop 113 can be given. The photodetector 107 is disposed between these two points, and when the light transmitted through the lens 102 is condensed on the information surface of the optical disc 120, the shape of the condensed spot on the photodetector 107 becomes circular. Has been adjusted as follows.

【0078】ここでは、集光レンズ102から光検出器
107に向かう経路のフレネル数の違いによって非点収
差を生じさせている。u方向のフレネル数(最小のフレ
ネル数Nmin )が10以下である場合に、集光位置の違
いが顕著となり、実質的に有効な非点収差が生じる。こ
こで、最小のフレネル数Nmin は、開口絞り113のu
方向の開口幅の半分の値をa1として、下記(数23)
で表される。
Here, astigmatism is caused by the difference in the Fresnel number in the path from the condenser lens 102 to the photodetector 107. When the number of Fresnels in the u direction (the minimum number of Fresnels Nmin ) is 10 or less, the difference in light condensing position becomes remarkable, and substantially effective astigmatism occurs. Here, the minimum Fresnel number N min is equal to u of the aperture stop 113.
Assuming that the value of half of the opening width in the direction is a1, the following (Equation 23)
It is represented by

【0079】[0079]

【数23】Nmin =(a1・a1)/(λ・L2)N min = (a1 · a1) / (λ · L2)

【0080】図13に、光検出器107の受光領域10
8a〜108dと光ビームの断面のパターン例109
f、109nを示す。フォーカス誤差信号は、受光領域
108aで検出される信号と受光領域108cで検出さ
れる信号との和と、受光領域108bで検出される信号
と受光領域108dで検出される信号との和との差から
得られる。光ディスク120がレンズ102から遠ざか
った場合には、光検出器107上の光ビームの断面は1
09fのような形となり、光ディスク120がレンズ1
02に近づいた場合には、光検出器107上の光ビーム
の断面は109nのような形となる。このため、上記の
ようにしてフォーカス誤差信号を生成し、それを用いて
サーボをかければ、光ディスク120の面ぶれ等に追随
して光ディスク120上に集光点を保つことができる。
また、トラッキング信号は、位相差法によって得ること
ができる。
FIG. 13 shows the light receiving area 10 of the photodetector 107.
8a to 108d and pattern example 109 of cross section of light beam
f, 109n. The focus error signal is the difference between the sum of the signal detected in the light receiving region 108a and the signal detected in the light receiving region 108c, and the sum of the signal detected in the light receiving region 108b and the signal detected in the light receiving region 108d. Obtained from When the optical disk 120 moves away from the lens 102, the cross section of the light beam on the photodetector 107 becomes 1
09f, and the optical disk 120 is the lens 1
When approaching 02, the cross section of the light beam on the photodetector 107 has a shape like 109n. For this reason, if the focus error signal is generated as described above and servo is performed using the focus error signal, it is possible to keep the focal point on the optical disk 120 following the surface deviation of the optical disk 120 or the like.
The tracking signal can be obtained by a phase difference method.

【0081】本実施の形態によれば、新たなガラス部品
等を加えることなく、簡単に非点収差を有するビームス
ポットを生成することができる。また、平行平板ガラス
からなるハーフミラーを用いた光学系と異なり、半導体
レーザ101から光ディスク120に向かう光に透過光
を用いることができるため、部品の表面精度を落とすこ
とができ、安価な部品で光学系を構成することが可能と
なる。また、平行平板ガラスを傾斜させて用いるときの
ようなコマ収差が発生せず、非点収差だけを与えること
ができる。
According to the present embodiment, a beam spot having astigmatism can be easily generated without adding a new glass part or the like. Also, unlike an optical system using a half mirror made of parallel plate glass, transmitted light can be used for light traveling from the semiconductor laser 101 to the optical disk 120, so that the surface accuracy of components can be reduced, and inexpensive components can be used. An optical system can be configured. In addition, coma as in the case where the parallel flat glass is used at an angle does not occur, and only astigmatism can be given.

【0082】尚、本実施の形態においては、非点収差を
有するビームスポットをフォーカス検出に用いる場合を
例に挙げて説明したが、本実施の形態はあくまでも非点
収差を生じさせる方法について説明したものであり、そ
の適用範囲はフォーカス検出のみに限定されるものでは
ない。
In this embodiment, the case where a beam spot having astigmatism is used for focus detection has been described as an example. However, in this embodiment, a method of generating astigmatism has been described. The application range is not limited to focus detection only.

【0083】〈第3の実施の形態〉次に、本発明の第3
の実施の形態について、図14、図15を参照しながら
説明する。本実施の形態においては、非点収差を有する
光線の非点収差を補正して、収差の少ない集光スポット
を得ることのできる光学系の例について説明する。
<Third Embodiment> Next, a third embodiment of the present invention will be described.
The embodiment will be described with reference to FIG. 14 and FIG. In the present embodiment, an example of an optical system capable of correcting astigmatism of a light beam having astigmatism and obtaining a focused spot with less aberration will be described.

【0084】半導体レーザは、その構造上、活性層に平
行な方向と垂直な方向で発光点の位置が異なる。すなわ
ち、半導体レーザは非点隔差を有している。この非点隔
差はレンズ102によって再集光される際に光学系の縦
倍率倍だけ圧縮されるが、集光スポットに対する収差の
許容度が低い場合には問題となる。
The semiconductor laser differs in the position of the light emitting point in the direction parallel to the active layer and the direction perpendicular to the active layer. That is, the semiconductor laser has an astigmatic difference. This astigmatic difference is compressed by the magnification of the optical system by the magnification of the optical system when the light is condensed again by the lens 102. However, if the tolerance of the aberration with respect to the condensed spot is low, there is a problem.

【0085】図14(a)、(b)に、その非点隔差の
影響を示す。ここで、半導体レーザ101の活性層は、
y−z平面内に存在すると仮定する。図14(a)はy
−z平面に垂直な方向から光学系を見た図であり、図1
4(b)はy−z平面と直交するz−x平面に垂直な方
向から光学系を見た図である。図14(a)に示すよう
に、活性層が存在するy−z平面内では、半導体レーザ
101の端面よりも活性層の内側に発光点が存在する。
一方、図14(b)に示すように、z−x平面内では、
光の閉じ込めが半導体レーザ101の端面にまで及ぶた
め、半導体レーザ101の端面に発光点が存在する。こ
のため、レンズ102によって集光されるビームスポッ
トは、図14(a)ではレンズ102に近い側に位置
し、図14(b)ではレンズ102から遠い側に位置す
ることになる。
FIGS. 14A and 14B show the effect of the astigmatic difference. Here, the active layer of the semiconductor laser 101 is
Assume that they lie in the yz plane. FIG. 14A shows y
FIG. 1 is a view of the optical system viewed from a direction perpendicular to a −z plane, and FIG.
FIG. 4B is a diagram of the optical system viewed from a direction perpendicular to the zx plane orthogonal to the yz plane. As shown in FIG. 14A, in the yz plane where the active layer exists, a light emitting point exists inside the active layer with respect to the end surface of the semiconductor laser 101.
On the other hand, as shown in FIG. 14B, in the zx plane,
Since light confinement reaches the end face of the semiconductor laser 101, a light emitting point exists on the end face of the semiconductor laser 101. Therefore, the beam spot condensed by the lens 102 is located closer to the lens 102 in FIG. 14A, and is located farther from the lens 102 in FIG. 14B.

【0086】図14(c)に示すように、本実施の形態
において、開口絞り114は、レンズ102によって集
光される光に対して挿入される。図15に示すように、
開口絞り114は、x方向の開口幅がやや狭い楕円開口
を有している。この開口絞り114を用いることによ
り、x方向のフレネル数をy方向のフレネル数に比べて
小さくすることができるので、x方向の集光点をレンズ
102に近づけることができる。その結果、x方向とy
方向の集光点を一致させることができる。このように、
x方向の開口幅がやや狭い楕円開口を有する開口絞り1
14を、レンズ102によって集光される光に対して挿
入することにより、半導体レーザ101の非点隔差によ
って生じる非点収差を減少させることができる。
As shown in FIG. 14C, in this embodiment, the aperture stop 114 is inserted for the light condensed by the lens 102. As shown in FIG.
The aperture stop 114 has an elliptical aperture whose aperture width in the x direction is slightly narrower. By using the aperture stop 114, the number of Fresnels in the x direction can be made smaller than the number of Fresnels in the y direction, so that the converging point in the x direction can be closer to the lens 102. As a result, the x direction and y
The converging points in the directions can be matched. in this way,
Aperture stop 1 having an elliptical aperture whose aperture width in the x direction is slightly narrower
By inserting 14 into the light condensed by the lens 102, astigmatism caused by the astigmatic difference of the semiconductor laser 101 can be reduced.

【0087】ここでは、半導体レーザ101から集光レ
ンズ102に向かう経路のフレネル数の違いによって生
じる非点収差により、半導体レーザ101から出射され
る光が有する非点収差を減少させている。この場合に
も、x方向のフレネル数(最小のフレネル数Nmin )が
10以下である場合に、集光位置の違いが顕著となり、
実質的に有効な非点収差の減少の効果が得られる。
Here, the astigmatism of the light emitted from the semiconductor laser 101 is reduced by the astigmatism caused by the difference in the Fresnel number in the path from the semiconductor laser 101 to the condenser lens 102. Also in this case, when the number of Fresnels in the x direction (the minimum number of Fresnels N min ) is 10 or less, the difference in the light condensing position becomes significant,
A substantially effective effect of reducing astigmatism is obtained.

【0088】この場合にも、上記第2の実施の形態の場
合と同様に、平行平板ガラスを傾斜させて用いるときの
ようなコマ収差が発生しないので、波面を劣化させるこ
となく、半導体レーザ101や光学系が有する非点収差
を補正することができる。このため、収差の少ない高品
位の波面を得ることができる。
In this case, as in the case of the second embodiment, no coma aberration occurs when the parallel flat glass is used in an inclined state, so that the semiconductor laser 101 does not deteriorate the wavefront. And the astigmatism of the optical system can be corrected. Therefore, a high-quality wavefront with less aberration can be obtained.

【0089】本実施の形態によれば、簡単な構成で半導
体レーザの非点隔差等によって生じる非点収差を取り除
くことができるので、安価で性能の高い光ヘッド装置を
実現することができる。
According to the present embodiment, astigmatism caused by astigmatism of a semiconductor laser can be eliminated with a simple configuration, so that an inexpensive and high-performance optical head device can be realized.

【0090】尚、本実施の形態においては、半導体レー
ザ101の非点隔差によって生じる非点収差を補正する
場合を例に挙げて説明したが、必ずしもこの場合だけに
限定されるものではない。例えば、本実施の形態の構成
を用いれば、光学部品によって生じる非点収差等を補正
することもできる。
In the present embodiment, the case where astigmatism caused by astigmatism of the semiconductor laser 101 is corrected has been described as an example. However, the present invention is not necessarily limited to this case. For example, with the configuration of the present embodiment, astigmatism and the like caused by optical components can be corrected.

【0091】〈第4の実施の形態〉次に、本発明の第4
の実施の形態について、図15、図16を参照しながら
説明する。本実施の形態においては、非点収差を有する
光線の非点収差を補正して、収差の少ない波面を有する
光を得ることのできる光学系の例について説明する。
<Fourth Embodiment> Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
The embodiment will be described with reference to FIGS. In this embodiment, an example of an optical system which can correct astigmatism of a ray having astigmatism and obtain light having a wavefront with less aberration will be described.

【0092】図16に、その一例として、レーザーポイ
ンターの構成を示す。ここでも、半導体レーザ101の
非点隔差によって生じる非点収差が補正される。図16
において、302は半導体レーザ101を発光させるた
めの電池であり、この電池302と半導体レーザ101
とレンズ102は、筐体301内に収容されている。ま
た、筐体301の外面にはスイッチ303が設けられて
おり、このスイッチ303によって半導体レーザ101
をオン/オフすることができる。また、レンズ102の
半導体レーザ101側には、開口絞り114が配置され
ている。
FIG. 16 shows the structure of a laser pointer as an example. Here, astigmatism caused by the astigmatism difference of the semiconductor laser 101 is also corrected. FIG.
In the figure, reference numeral 302 denotes a battery for causing the semiconductor laser 101 to emit light.
And the lens 102 are housed in a housing 301. A switch 303 is provided on the outer surface of the housing 301, and the switch 303
Can be turned on / off. Further, an aperture stop 114 is arranged on the side of the semiconductor laser 101 of the lens 102.

【0093】図16に示すように、光源としての半導体
レーザ101から出射された光は、開口絞り114を通
り、レンズ102によって平行光となった後、筐体30
1の外部に出射される。図15に示すように、開口絞り
114は、x方向の開口幅がやや狭い楕円開口を有して
いる。半導体レーザ101は、活性層がy−z平面内に
存在するような向きに配置されている。そして、半導体
レーザ101の非点隔差によって生じる非点収差は、上
記第3の実施の形態と同様の原理で、開口絞り114に
よって生じる非点収差(半導体レーザ101から集光レ
ンズ102に向かう経路のフレネル数の違いによって生
じる非点収差)によってキャンセルされ、小さくなる。
As shown in FIG. 16, light emitted from a semiconductor laser 101 serving as a light source passes through an aperture stop 114, and is converted into parallel light by a lens 102.
1 is emitted outside. As shown in FIG. 15, the aperture stop 114 has an elliptical aperture whose aperture width in the x-direction is slightly narrower. The semiconductor laser 101 is arranged in such a direction that the active layer exists in the yz plane. The astigmatism caused by the astigmatism difference of the semiconductor laser 101 is based on the same principle as that of the third embodiment. The astigmatism caused by the aperture stop 114 (the astigmatism of the path from the semiconductor laser 101 to the condenser lens 102) Astigmatism caused by the difference in the Fresnel number) cancels out and becomes smaller.

【0094】このため、筐体301の外部に出射される
光は平面波となり、長い距離を飛ばしても光ビームの断
面形状を円形に保つことができる。また、レンズ102
を半導体レーザ101に近づけることができるため、装
置の小型化を図ることができる。さらに、光ビームの断
面形状を小さくするこができるので、明るい光ビームを
得ることができる。
Therefore, the light emitted to the outside of the housing 301 becomes a plane wave, and the cross-sectional shape of the light beam can be kept circular even if it travels a long distance. Also, the lens 102
Can be made closer to the semiconductor laser 101, so that the size of the device can be reduced. Further, since the cross-sectional shape of the light beam can be reduced, a bright light beam can be obtained.

【0095】〈第5の実施の形態〉次に、本発明の第5
の実施の形態について、図17、図18を参照しながら
説明する。本実施の形態においては、光ディスク装置な
どでフォーカス制御を行う場合について述べる。
<Fifth Embodiment> Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
The embodiment will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, a case where focus control is performed by an optical disk device or the like will be described.

【0096】図17に、本実施の形態における光ヘッド
装置の一例を示す。図17に示すように、光源としての
半導体レーザ101から出射された光は、ハーフミラー
123によって反射され、集光光学系としてのレンズ1
02によって集光された後、情報記憶媒体としての光デ
ィスク120に照射される。光ディスク120で反射・
回折された光は、レンズ102によって再び集光され、
ハーフミラー123を透過する。レンズ102によって
集光された光は、ハーフミラー123を透過する際に非
点収差を与えられた後、光検出器125によって受光さ
れる。光検出器125は、受光した光量に応じた電気信
号を出力する。
FIG. 17 shows an example of the optical head device according to the present embodiment. As shown in FIG. 17, light emitted from a semiconductor laser 101 as a light source is reflected by a half mirror 123, and is reflected by a lens 1 as a condensing optical system.
After being condensed by 02, the light is irradiated onto an optical disk 120 as an information storage medium. Reflected on the optical disc 120
The diffracted light is collected again by the lens 102,
The light passes through the half mirror 123. The light condensed by the lens 102 is given astigmatism when passing through the half mirror 123, and then received by the photodetector 125. The photodetector 125 outputs an electric signal according to the amount of received light.

【0097】ここでは詳細に説明しないが、光検出器1
25は複数の検出領域からなり、非点収差法によってフ
ォーカス誤差信号が得られ、位相差法によってトラッキ
ング誤差信号が得られる。レンズ保持手段としてのアク
チュエータ124は、フォーカス誤差信号、トラッキン
グ誤差信号に応じてレンズ102をフォーカス方向、ト
ラッキング方向に移動させる。
Although not described in detail here, the photodetector 1
Reference numeral 25 denotes a plurality of detection areas, from which a focus error signal is obtained by an astigmatism method and a tracking error signal is obtained by a phase difference method. The actuator 124 as a lens holding unit moves the lens 102 in the focus direction and the tracking direction according to the focus error signal and the tracking error signal.

【0098】レンズ保持手段としてのアクチュエータ1
24は、通常、レンズ102と光ディスク120との距
離を任意に変えることができるが、フォーカス制御が行
なわれているときには、レンズ102と光ディスク12
0との距離は事実上一定に保たれる。このフォーカス制
御において、レンズ102は、集光された光の強度が最
大となる点が光ディスク120上に来るように制御され
る。従って、この場合にも、光ディスク120は、幾何
光学上の集光点ではなく光の強度が最大となる点に配置
される。
Actuator 1 as lens holding means
Normally, the distance between the lens 102 and the optical disk 120 can be arbitrarily changed, but when the focus control is performed, the lens 102 and the optical disk 12
The distance to zero remains virtually constant. In this focus control, the lens 102 is controlled such that the point where the intensity of the condensed light is maximum comes on the optical disc 120. Therefore, also in this case, the optical disc 120 is arranged not at the converging point on geometrical optics but at the point where the light intensity becomes maximum.

【0099】フレネル数Nが小さい場合、集光された光
の強度が最大となる点は幾何光学上の集光点よりもレン
ズ102に近い位置に存在する。このため、光ディスク
120の表面からレンズ102の頂点までの距離(図1
7のWD)である作動距離(ワーキングディスタンス)
は、光学系を幾何光学を用いて設計した場合に比べ小さ
くなる。作動距離が小さい場合には、光ディスク120
を回転させたときの面ぶれ等により、光ディスク120
とレンズ102が衝突し、レンズ102や光ディスク1
20が破損するおそれがある。
When the Fresnel number N is small, the point at which the intensity of the condensed light is maximum exists at a position closer to the lens 102 than the converging point on geometrical optics. Therefore, the distance from the surface of the optical disc 120 to the vertex of the lens 102 (FIG. 1)
7 (WD of working distance)
Is smaller than when the optical system is designed using geometrical optics. If the working distance is small, the optical disk 120
When the optical disc 120 is rotated,
And the lens 102 collide, and the lens 102 and the optical disc 1
20 may be damaged.

【0100】そこで、フレネル数Nが小さい場合(Nが
10以下)に所定の作動距離を確保するためには、フレ
ネル数Nが十分大きい場合に比べて、レンズ102の焦
点距離を長めに設計する必要がある。すなわち、レンズ
102の焦点距離を長めに設計すれば、幾何光学上の集
光点をレンズ102よりも遠い位置に持ってくることが
でき、また、設計によって光の強度が最大となる点を所
定の位置に持ってくることができる。これにより、十分
な作動距離を確保することができるので、光ディスク1
20とレンズ102が衝突することはなく、レンズ10
2や光ディスク120が破損するおそれもない。
In order to secure a predetermined working distance when the Fresnel number N is small (N is 10 or less), the focal length of the lens 102 is designed to be longer than when the Fresnel number N is sufficiently large. There is a need. That is, if the focal length of the lens 102 is designed to be longer, the focal point on geometrical optics can be brought to a position farther than the lens 102, and the point at which the light intensity becomes maximum is determined by design. Can be brought to the position. As a result, a sufficient working distance can be secured.
20 and the lens 102 do not collide, and the lens 10
2 and the optical disk 120 are not likely to be damaged.

【0101】また、フレネル数Nを小さくすれば、同じ
焦点距離のレンズを用いて光学系の物像間距離を小さく
することができる。このため、装置の小型化が可能とな
る。逆に、同じ物像間距離であれば、レンズの焦点距離
を大きくすることができるため、レンズの曲率半径を大
きくすることができる。その結果、レンズの製作が容易
となる。
If the Fresnel number N is reduced, the distance between the object and the image in the optical system can be reduced by using lenses having the same focal length. For this reason, the size of the device can be reduced. Conversely, if the object-image distance is the same, the focal length of the lens can be increased, so that the radius of curvature of the lens can be increased. As a result, the manufacture of the lens becomes easy.

【0102】図18に、本実施の形態の光ヘッド装置を
用いた情報記録再生装置としての光ディスクドライブの
概要を示す。図18において、光ヘッド装置202は情
報の記録もしくは再生を行う情報ヘッド装置としての機
能を兼ねている。このため、磁気ヘッド等が不要とな
り、より簡単な構成で情報の記録再生を実現することが
できる。光ヘッド装置202は、光ヘッド装置移動装置
としての移送手段203によってディスク120の半径
方向に内周側から外周側へと移動する。また、ディスク
120は、回転手段としてのモータ204によって回転
する。これらの機構により、ディスク104の全面にわ
たって情報の記録や再生が行われる。
FIG. 18 shows an outline of an optical disk drive as an information recording / reproducing apparatus using the optical head device according to the present embodiment. In FIG. 18, an optical head device 202 also has a function as an information head device for recording or reproducing information. Therefore, a magnetic head or the like is not required, and recording and reproducing of information can be realized with a simpler configuration. The optical head device 202 is moved from the inner peripheral side to the outer peripheral side in the radial direction of the disk 120 by the transfer means 203 as an optical head device moving device. The disk 120 is rotated by a motor 204 as a rotating unit. With these mechanisms, information is recorded and reproduced over the entire surface of the disk 104.

【0103】[0103]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光ヘッド
装置によれば、集光された光の強度が最大となる点が幾
何光学上の集光点からずれていても、光の強度が最大と
なる点に情報記憶媒体を配置することができる。従っ
て、装置の小型化を図るために物像間距離を小さくする
ことができる。また、このように物像間距離を小さくす
ることができるので、光源から出射される光が温度の変
化や振動などの外界の変化の影響を受けにくくなる。す
なわち、本発明の光ヘッド装置によれば、装置の小型化
を図ることができると共に、情報ヘッド装置の位置決め
を行うための信号を安定して得ることができる。
As described above, according to the optical head device of the present invention, even if the point at which the intensity of the condensed light is maximum deviates from the convergent point on geometrical optics, the intensity of the light can be reduced. The information storage medium can be arranged at a point where the maximum value is obtained. Therefore, the distance between the object and the image can be reduced in order to reduce the size of the apparatus. In addition, since the distance between the object and the image can be reduced in this manner, the light emitted from the light source is less likely to be affected by a change in the external world such as a change in temperature or vibration. That is, according to the optical head device of the present invention, it is possible to reduce the size of the device and to stably obtain a signal for positioning the information head device.

【0104】また、本発明の情報記録再生装置によれ
ば、装置全体の小型化を図ることができる。また、温度
の変化や振動などの外界の変化の影響も受けにくくなる
ので、安定した情報の記録再生が可能となる。
Further, according to the information recording / reproducing apparatus of the present invention, the size of the entire apparatus can be reduced. In addition, since it is hardly affected by external changes such as temperature change and vibration, stable recording and reproduction of information can be performed.

【0105】また、本発明の光学系によれば、小型で簡
単な部品のみによって、集光光学系に非点収差を与えた
り、集光光学系の非点収差を取り除くことができる。
Further, according to the optical system of the present invention, astigmatism can be given to the condensing optical system and astigmatism of the condensing optical system can be removed by using only small and simple components.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態における光ヘッド装
置の構成を示す概略断面図
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a configuration of an optical head device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態における光ヘッド装
置に用いられる開口絞りの一例を示す平面図
FIG. 2 is a plan view showing an example of an aperture stop used in the optical head device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施の形態における光ヘッド装
置の光学系を構成する各部材の位置関係を示す図
FIG. 3 is a diagram showing a positional relationship between members constituting an optical system of the optical head device according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施の形態における光ヘッド装
置に用いられる開口絞りの他の例を示す平面図
FIG. 4 is a plan view showing another example of the aperture stop used in the optical head device according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1の実施の形態における光ヘッド装
置の他の構成を示す概略断面図
FIG. 5 is a schematic sectional view showing another configuration of the optical head device according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第1の実施の形態における光ヘッド装
置のさらに他の構成を示す概略断面図
FIG. 6 is a schematic sectional view showing still another configuration of the optical head device according to the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第1の実施の形態における情報記録再
生装置の構成を示す概略断面図
FIG. 7 is a schematic sectional view showing the configuration of an information recording / reproducing apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第2の実施の形態における光ヘッド装
置に用いられる開口絞りの一例を示す平面図
FIG. 8 is a plan view showing an example of an aperture stop used in an optical head device according to a second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第2の実施の形態における光ヘッド装
置に用いられる開口絞りの他の例を示す平面図
FIG. 9 is a plan view showing another example of the aperture stop used in the optical head device according to the second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第2の実施の形態における非点収差
が発生した場合の集光点と集光スポットを示す概念図
FIG. 10 is a conceptual diagram showing a light converging point and a light converging spot when astigmatism occurs according to the second embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第2の実施の形態における光ヘッド
装置の構成を示す概略断面図
FIG. 11 is a schematic sectional view showing a configuration of an optical head device according to a second embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第2の実施の形態における光ヘッド
装置に用いられる開口絞りの一例を示す平面図
FIG. 12 is a plan view showing an example of an aperture stop used in an optical head device according to a second embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第2の実施の形態における光ヘッド
装置の光検出器の検出領域と光ビームの断面のパターン
の一例を示す正面図
FIG. 13 is a front view showing an example of a pattern of a cross section of a light beam and a detection area of a photodetector of an optical head device according to a second embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第3の実施の形態における光ヘッド
装置の光学系の一例を示す概略断面図
FIG. 14 is a schematic sectional view showing an example of an optical system of an optical head device according to a third embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第3の実施の形態における光ヘッド
装置に用いられる開口絞りの一例を示す平面図
FIG. 15 is a plan view showing an example of an aperture stop used in an optical head device according to a third embodiment of the present invention.

【図16】本発明の第4の実施の形態における光学系の
一例を示す概略断面図
FIG. 16 is a schematic sectional view showing an example of an optical system according to a fourth embodiment of the present invention.

【図17】本発明の第5実施の形態における光ヘッド装
置の光学系の一例を示す概略断面図
FIG. 17 is a schematic sectional view showing an example of an optical system of an optical head device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図18】本発明の第5の実施の形態における情報記録
再生装置の一例を示す概略断面図
FIG. 18 is a schematic sectional view showing an example of an information recording / reproducing device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図19】本発明の第1の実施の形態におけるフレネル
数と、集光された光の強度が最大となる点と幾何光学上
の集光点とのずれ、及び焦点深度との関係を示す図
FIG. 19 shows the relationship between the Fresnel number, the deviation between the point where the intensity of the condensed light becomes maximum and the converging point on geometrical optics, and the depth of focus in the first embodiment of the present invention. Figure

【図20】従来技術における光ヘッド装置の光学系の一
例を示す概略断面図
FIG. 20 is a schematic cross-sectional view showing an example of an optical system of an optical head device according to the related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 半導体レーザ 102 レンズ 103、110、111、112、113、114、1
33 開口絞り 104 ディスク 105L、105R、106、107、125 光検出
器 108a〜d 検出領域 109f、109n 光ビームのパターン 120 光ディスク 121 偏光ビームスプリッタ 122 1/4波長板 123 ハーフミラー 124 アクチュエータ 130 くさび付レンズ 131 くさび面 132、151、152、162 回折格子 150、160 回折素子 201 磁気ヘッド 202 光ヘッド装置 203 移送手段 204 モータ 210 筐体 211 アーム 301 筐体 302 電池 303 スイッチ
Reference Signs List 101 semiconductor laser 102 lens 103, 110, 111, 112, 113, 114, 1
33 Aperture stop 104 Disk 105L, 105R, 106, 107, 125 Photodetector 108a-d Detection area 109f, 109n Light beam pattern 120 Optical disk 121 Polarization beam splitter 122 Quarter wave plate 123 Half mirror 124 Actuator 130 Wedge lens 131 Wedge surface 132, 151, 152, 162 Diffraction grating 150, 160 Diffraction element 201 Magnetic head 202 Optical head device 203 Transport means 204 Motor 210 Housing 211 Arm 301 Housing 302 Battery 303 Switch

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光を出射する光源と、情報の記録もしく
は再生を行う情報記憶媒体に、前記光源から出射された
光を集光する集光光学系と、前記情報記憶媒体と前記集
光光学系との距離を一定に保つ保持手段とを備えた光ヘ
ッド装置であって、前記集光光学系の焦点距離をf、前
記光源から前記集光光学系の前記光源側の主点である第
1の主点までの距離をL1、前記集光光学系の情報記憶
媒体側の主点である第2の主点から前記保持手段によっ
て保持された前記情報記憶媒体までの距離をhとしたと
き、下記(数1)、(数2)を満たすことを特徴とする
光ヘッド装置。 【数1】L2=f×L1/(L1−f) 【数2】h<L2
1. A light source for emitting light, a condensing optical system for condensing light emitted from the light source on an information storage medium for recording or reproducing information, the information storage medium and the condensing optical system Holding means for keeping the distance to the system constant, wherein the focal length of the light-collecting optical system is f, and a principal point on the light source side of the light-collecting optical system from the light source. Where L1 is the distance to the principal point 1 and h is the distance from the second principal point, which is the principal point on the information storage medium side of the condensing optical system, to the information storage medium held by the holding means. An optical head device satisfying the following (Equation 1) and (Equation 2). L2 = f × L1 / (L1-f) h <L2
【請求項2】 前記光源から出射される光の波長をλ、
前記集光光学系の前記情報記憶媒体側の開口数をNAと
したとき、下記(数3)、(数4)を満たす請求項1に
記載の光ヘッド装置。 【数3】Δz=λ/(2π×NA×NA) 【数4】h<L2−Δz
2. The wavelength of light emitted from the light source is λ,
2. The optical head device according to claim 1, wherein when the numerical aperture on the information storage medium side of the condensing optical system is NA, the following (Equation 3) and (Equation 4) are satisfied. 3. Δz = λ / (2π × NA × NA) h <L2-Δz
【請求項3】 前記集光光学系は開口数を決める開口絞
りを備え、前記開口絞りが円形の開口を有する請求項1
又は2に記載の光ヘッド装置。
3. The focusing optical system according to claim 1, further comprising an aperture stop for determining a numerical aperture, wherein the aperture stop has a circular aperture.
Or the optical head device according to 2.
【請求項4】 前記第2の主点を含み光軸に垂直な面を
前記情報記憶媒体側の主面とし、前記開口絞りを前記情
報記憶媒体側の主面へ投影した際の開口半径をa、前記
光源から出射される光の波長をλとして下記(数5)で
定義されるフレネル数Nが10以下である請求項3に記
載の光ヘッド装置。 【数5】N=(a×a)/(λ×L2)
4. A plane including the second principal point and perpendicular to an optical axis is defined as a main surface on the information storage medium side, and an aperture radius when the aperture stop is projected on the main surface on the information storage medium side is defined as: 4. The optical head device according to claim 3, wherein a, the Fresnel number N defined by the following (Equation 5) is 10 or less, where λ is the wavelength of light emitted from the light source. N = (a × a) / (λ × L2)
【請求項5】 前記集光光学系は開口数を決める開口絞
りを備え、前記開口絞りが正方形の開口を有する請求項
1又は2に記載の光ヘッド装置。
5. The optical head device according to claim 1, wherein the focusing optical system includes an aperture stop for determining a numerical aperture, and the aperture stop has a square aperture.
【請求項6】 前記集光光学系は開口数を決める開口絞
りを備え、前記開口絞りが方向によって開口幅の異なる
開口を有する請求項1又は2に記載の光ヘッド装置。
6. The optical head device according to claim 1, wherein the condensing optical system includes an aperture stop that determines a numerical aperture, and the aperture stop has an aperture having a different aperture width depending on a direction.
【請求項7】 前記第2の主点を含み光軸に垂直な面を
前記情報記憶媒体側の主面とし、前記開口絞りを前記情
報記憶媒体側の主面へ投影した際の最小の開口幅の半分
の値をa1、前記光源から出射される光の波長をλとし
て下記(数6)で定義される最小のフレネル数Nmin
10以下である請求項6に記載の光ヘッド装置。 【数6】Nmin =(a1・a1)/(λ・L2)
7. A minimum aperture when projecting the aperture stop onto the main surface on the information storage medium side, wherein a plane including the second main point and perpendicular to the optical axis is a main surface on the information storage medium side. the half value width a1, the optical head apparatus according to claim 6 minimum Fresnel number N min is equal to or less than 10, which is defined by the following equation (6) the wavelength of light emitted as a λ from the light source. N min = (a1 · a1) / (λ · L2)
【請求項8】 情報記憶媒体上に情報を記録し、あるい
は情報記憶媒体上に記録された情報を再生する情報ヘッ
ド装置と、前記情報ヘッド装置の位置決めを行う光ヘッ
ド装置と、前記情報ヘッド装置と前記情報記憶媒体との
位置を相対的に移動させる移動手段とを備えた情報記録
再生装置であって、前記光ヘッド装置として請求項1〜
7のいずれかに記載の光ヘッド装置を用いることを特徴
とする情報記録再生装置。
8. An information head device for recording information on an information storage medium or reproducing information recorded on the information storage medium, an optical head device for positioning the information head device, and the information head device. An information recording / reproducing apparatus comprising: a moving unit for relatively moving a position of the information recording medium with the information storage medium, wherein the optical head device is used as the optical head device.
7. An information recording / reproducing apparatus using the optical head device according to any one of 7.
【請求項9】 前記光ヘッド装置が前記情報ヘッド装置
を兼ねる請求項8に記載の情報記録再生装置。
9. The information recording / reproducing apparatus according to claim 8, wherein the optical head device also functions as the information head device.
【請求項10】 光を出射する光源と、前記光源から出
射された光を集光する集光光学系と、前記集光光学系の
開口数を決める開口絞りとを備えた光学系であって、前
記開口絞りは方向によって開口幅が異なる開口を有し、
前記集光光学系の焦点距離をf、前記光源から前記集光
光学系の前記光源側の主点である第1の主点までの距離
をL1、前記集光光学系の情報記憶媒体側の主点である
第2の主点を含み光軸に垂直な面を情報記憶媒体側の主
面とし、前記開口絞りを前記情報記憶媒体側の主面へ投
影した際の最小の開口幅の半分の値をa1、前記光源か
ら出射される光の波長をλとして下記(数7)、(数
8)で定義される最小のフレネル数Nmin が10以下で
あり、前記開口絞りの方向による開口幅の違いによって
非点収差を生じさせることを特徴とする光学系。 【数7】L2=f×L1/(L1−f) 【数8】Nmin =(a1・a1)/(λ・L2)
10. An optical system comprising: a light source for emitting light; a condenser optical system for condensing light emitted from the light source; and an aperture stop for determining a numerical aperture of the condenser optical system. , The aperture stop has an opening having a different opening width depending on a direction,
The focal length of the light-collecting optical system is f, the distance from the light source to the first principal point on the light-source side of the light-collecting optical system is L1, and the distance between the light-collecting optical system and the information storage medium is A plane including the second principal point, which is the principal point, and perpendicular to the optical axis is defined as the main surface on the information storage medium side, and is half the minimum aperture width when the aperture stop is projected on the main surface on the information storage medium side. Is the value of a1, the wavelength of light emitted from the light source is λ, the minimum Fresnel number N min defined by the following (Formula 7) and (Formula 8) is 10 or less, and the aperture in the direction of the aperture stop is An optical system wherein astigmatism is caused by a difference in width. L2 = f × L1 / (L1-f) Nmin = (a1 · a1) / (λ · L2)
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