JPS59167858A - 光学ヘツド - Google Patents
光学ヘツドInfo
- Publication number
- JPS59167858A JPS59167858A JP58042611A JP4261183A JPS59167858A JP S59167858 A JPS59167858 A JP S59167858A JP 58042611 A JP58042611 A JP 58042611A JP 4261183 A JP4261183 A JP 4261183A JP S59167858 A JPS59167858 A JP S59167858A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- photodetector
- storage medium
- information storage
- focus
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
- G11B7/1381—Non-lens elements for altering the properties of the beam, e.g. knife edges, slits, filters or stops
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
- G11B7/09—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
- G11B7/0908—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following for focusing only
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
- G11B7/09—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
- G11B7/0908—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following for focusing only
- G11B7/0916—Foucault or knife-edge methods
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Recording Or Reproduction (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Optical Head (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明はたとえばDAD用のCD(コンパクトディスク
)やビデオディスク、画像ファイル、静止画ファイル、
COM(コンピューターアウトプットメモリー)等の情
報記憶媒体に対して集束光を照射することによシ少なく
とも情報を読取ることが可能な再生ないしは記録再生装
置等に用いられる光学へ、ドに関する。
)やビデオディスク、画像ファイル、静止画ファイル、
COM(コンピューターアウトプットメモリー)等の情
報記憶媒体に対して集束光を照射することによシ少なく
とも情報を読取ることが可能な再生ないしは記録再生装
置等に用いられる光学へ、ドに関する。
上記種の光学ヘッドにおいては、光ディスク、ビデオデ
ィスク等の情報記憶媒体の情報形成層(記録層ないしは
光反射層狗所に、集光したレーザー光のビームウェスト
(最も絞れた部分)が形成されることが要求される。こ
のため、通常、情報形成層上でのレーザー光の焦点ぼけ
全検知し、この検知信号により刃物レンズ金移動させて
焦点を合せるようにしている。
ィスク等の情報記憶媒体の情報形成層(記録層ないしは
光反射層狗所に、集光したレーザー光のビームウェスト
(最も絞れた部分)が形成されることが要求される。こ
のため、通常、情報形成層上でのレーザー光の焦点ぼけ
全検知し、この検知信号により刃物レンズ金移動させて
焦点を合せるようにしている。
ところで、従来、情報形成層上でのレーザー光の焦点ぼ
けを検知する方法の代表的なt、のにつぎの2つの方法
が知られている。
けを検知する方法の代表的なt、のにつぎの2つの方法
が知られている。
まず、その一つとして、第1図に示すように情報記憶媒
体1の情報形成層2から反射して対物レンズ3を通過し
たレーザー光の反射光路上に凸レンズからなる検知系光
学レンズ4および検知部がたとえば同心円的に複数に分
割された光検出器5を順次配置し、光検出器5に照射さ
れたときのレーザー光のスポットサイズ(面積)を検知
する方法がある。この焦点ずれ検出の基本的原理は、第
2図(イ)、(ロ)で示すようにレンズ6を挾んだ状態
に点光源7と板8とを配置する。
体1の情報形成層2から反射して対物レンズ3を通過し
たレーザー光の反射光路上に凸レンズからなる検知系光
学レンズ4および検知部がたとえば同心円的に複数に分
割された光検出器5を順次配置し、光検出器5に照射さ
れたときのレーザー光のスポットサイズ(面積)を検知
する方法がある。この焦点ずれ検出の基本的原理は、第
2図(イ)、(ロ)で示すようにレンズ6を挾んだ状態
に点光源7と板8とを配置する。
そして、第2図(イ)のようにPlの位置に点光源7を
持って来るとQlの所に像を結ぶ。また、第2図(ロ)
のように点光源7の位置をPlからP2の所に移すと像
を結ぶ位置もQlからQ2に移る。今、R1の位置に板
8を持って来ると板8に光が描る幅(面積)が第2図(
イ)と第2図(ロ)とでは異なる。したがって、R1の
位置の板8に当る光の幅(面積)を測定することによっ
て点光源7の位置がわかる。したがって、R1の位置の
板8に当るブCの幅(面積)があらかじめ指定された値
になるようにレンズ6を動かすことによって自動焦点合
せを行なうことになる。
持って来るとQlの所に像を結ぶ。また、第2図(ロ)
のように点光源7の位置をPlからP2の所に移すと像
を結ぶ位置もQlからQ2に移る。今、R1の位置に板
8を持って来ると板8に光が描る幅(面積)が第2図(
イ)と第2図(ロ)とでは異なる。したがって、R1の
位置の板8に当る光の幅(面積)を測定することによっ
て点光源7の位置がわかる。したがって、R1の位置の
板8に当るブCの幅(面積)があらかじめ指定された値
になるようにレンズ6を動かすことによって自動焦点合
せを行なうことになる。
また、もう一つの方法として第3図に示すように、検知
系光学レンズ9として球面レンズ10と円筒レンズ11
を組合せ、光検出器5上のレーザー光のスポット形を検
知する方法がある。
系光学レンズ9として球面レンズ10と円筒レンズ11
を組合せ、光検出器5上のレーザー光のスポット形を検
知する方法がある。
これはいわゆる非点収差法と称されるもので、その基本
的原理は第4図(イ)、(ロ)で示すように、点光源7
の位置P3が同じでもレンズ12.13の焦点距離が異
なると像を結ぶ位置がQ3とQ4と異なり、R2の所に
置いた板8に光が当る幅が異なる。球面レンズ1oと円
筒レンズllf組合せると母線を含む面とそれに垂直な
而での合成レンズ焦点距離が異なるため、f、4図(イ
)(ロ)のR2の所に置いた板8に映る光のスポット形
は楕円になる。さらに、前述の第2図(イ)(ロ)のよ
うに点光源7の位置Ps’cずらすとR3の位置におい
た板8に映る光のスポット形は楕円から円へと変形する
。したがって、これをたとえば第5図に示すように4分
割した光検出器′F−5a。
的原理は第4図(イ)、(ロ)で示すように、点光源7
の位置P3が同じでもレンズ12.13の焦点距離が異
なると像を結ぶ位置がQ3とQ4と異なり、R2の所に
置いた板8に光が当る幅が異なる。球面レンズ1oと円
筒レンズllf組合せると母線を含む面とそれに垂直な
而での合成レンズ焦点距離が異なるため、f、4図(イ
)(ロ)のR2の所に置いた板8に映る光のスポット形
は楕円になる。さらに、前述の第2図(イ)(ロ)のよ
うに点光源7の位置Ps’cずらすとR3の位置におい
た板8に映る光のスポット形は楕円から円へと変形する
。したがって、これをたとえば第5図に示すように4分
割した光検出器′F−5a。
5b、5c、5df有した光検出器5で検出し、向かい
側の検出素子5aと5b、5cと5dに検出された信号
をたし合せて比較することにょシ焦点ぼけを検出するこ
とができる。したがって、R2の位置に置いた板8に映
る光のスポット形が円形になる時に焦点が合うように対
物レンズ3を動かして焦点合せを行なうことになる。
側の検出素子5aと5b、5cと5dに検出された信号
をたし合せて比較することにょシ焦点ぼけを検出するこ
とができる。したがって、R2の位置に置いた板8に映
る光のスポット形が円形になる時に焦点が合うように対
物レンズ3を動かして焦点合せを行なうことになる。
なお、第1図および第3図に示す14は対物レンズ3を
光軸方向に移動させて焦点調節を行なうレンズ駆動コイ
ルで6る。
光軸方向に移動させて焦点調節を行なうレンズ駆動コイ
ルで6る。
しかしながら、これらの方法においては、情線記憶媒体
1の情報形成層2の表面に微細なpi凸がある場合には
、そこから反射したレーダー光には回折が生じ、光検出
器5上でのスポットの中に回折パターンが現われる。厳
密に言えはこの回折パターンは一般に対称形をしていな
い。
1の情報形成層2の表面に微細なpi凸がある場合には
、そこから反射したレーダー光には回折が生じ、光検出
器5上でのスポットの中に回折パターンが現われる。厳
密に言えはこの回折パターンは一般に対称形をしていな
い。
そのため、この回折パターンの影響によ多焦点がぼけて
いるように誤って検知してしまうことがある。また、情
報記憶媒体1には情報収容量を増大させるため1#報の
記録・再生用のトラッキングガイドとしてのス/4’イ
ラル状の溝が予め形成されている場合が多く、このよう
な場合、集光されたレーザー光スポ、トが溝を横切ると
溝による回折パターンが生じることになる。さらに、非
点収差法が正確にしかも安定良く作動するためには情報
記憶媒体の記録層ないしは光反射層で反射し、対物レン
ズを通過した光の強度分布が光軸を中心として点対称で
なければならず実際光学ヘッドを作ると・々う付きが生
じるといっだ問題があった。
いるように誤って検知してしまうことがある。また、情
報記憶媒体1には情報収容量を増大させるため1#報の
記録・再生用のトラッキングガイドとしてのス/4’イ
ラル状の溝が予め形成されている場合が多く、このよう
な場合、集光されたレーザー光スポ、トが溝を横切ると
溝による回折パターンが生じることになる。さらに、非
点収差法が正確にしかも安定良く作動するためには情報
記憶媒体の記録層ないしは光反射層で反射し、対物レン
ズを通過した光の強度分布が光軸を中心として点対称で
なければならず実際光学ヘッドを作ると・々う付きが生
じるといっだ問題があった。
そこで、近時、光検出器上のス&−7)サーイズ出器上
でのビームスポットの移動として焦点ぼけを検知するこ
とによシ回折の影響等の問題全解消するようにしたもの
が考えられるに至った。
でのビームスポットの移動として焦点ぼけを検知するこ
とによシ回折の影響等の問題全解消するようにしたもの
が考えられるに至った。
すなわち、第6図(イ)(ロ)(ハ)または第7図(イ
)(ロ)0うに示す光学系においては、情報記憶媒体2
1の光反射層(情報形成層)22から反射して対物レン
ズ23を通過した光ビームの反射光路の途中に、この光
軸に関して非対称に抜出光抜出手段24(ナイフウエッ
デ25やアノヤーチャー26)、投射レンズ27、およ
び光検出セル28a、28bを有した光検出器28を設
け、光検出器28上でのビーム玉ポットの移動(矢印方
向)として焦点ぼけを検知するようになっている。
)(ロ)0うに示す光学系においては、情報記憶媒体2
1の光反射層(情報形成層)22から反射して対物レン
ズ23を通過した光ビームの反射光路の途中に、この光
軸に関して非対称に抜出光抜出手段24(ナイフウエッ
デ25やアノヤーチャー26)、投射レンズ27、およ
び光検出セル28a、28bを有した光検出器28を設
け、光検出器28上でのビーム玉ポットの移動(矢印方
向)として焦点ぼけを検知するようになっている。
また、第8図に示す光学系においては、対θクレンズ2
3の光軸に対して傾め方向からレーザービームが入射さ
れて光反射層22にレーザービームが照射されている。
3の光軸に対して傾め方向からレーザービームが入射さ
れて光反射層22にレーザービームが照射されている。
この場合においても、光反射層22が遠ざかると、対物
レンズ23かう投射レンズ27には、破線で示すように
集束性のレーザー光束が照射され、光反射層22が近づ
くと、対物レンズ23から投射レンズ22には、一点鎖
線で示すように発散性のレーザー光束が照射されること
となる。従って、投射レンズ27から光検出器28に向
うレーザービームは、焦点はけの程度に応じて投射レン
ズ27によって偏向され、光検出器28の受光面上では
、スポットパターンの大きさが変化するとともにその投
射位置が変位されることとなる。また、第9図(イ)に
示される光学系においては、投射レンズ27と光検出器
28との間にノ々イゾリズム29が設けられている。従
って、合焦時には、実線で示すような軌跡を描き、第9
図(ロ)に示されるように光検出器28の不感知領域3
0に向っていたレーザービームは、非合焦時には、パイ
プリズム29によって偏向され、感知領域であるところ
の光検出セル28g、、28bのいずれかに向うことと
なる。第10図に示される光学系においては、対物レン
ズ23及び投射レンズ27で定まるビームウェストの結
像点にミ2−31が設けられ、そのミラー31上の像を
光検出器28上に結像するレンズ32がミラー31と光
検出器28との間に設けられている。
レンズ23かう投射レンズ27には、破線で示すように
集束性のレーザー光束が照射され、光反射層22が近づ
くと、対物レンズ23から投射レンズ22には、一点鎖
線で示すように発散性のレーザー光束が照射されること
となる。従って、投射レンズ27から光検出器28に向
うレーザービームは、焦点はけの程度に応じて投射レン
ズ27によって偏向され、光検出器28の受光面上では
、スポットパターンの大きさが変化するとともにその投
射位置が変位されることとなる。また、第9図(イ)に
示される光学系においては、投射レンズ27と光検出器
28との間にノ々イゾリズム29が設けられている。従
って、合焦時には、実線で示すような軌跡を描き、第9
図(ロ)に示されるように光検出器28の不感知領域3
0に向っていたレーザービームは、非合焦時には、パイ
プリズム29によって偏向され、感知領域であるところ
の光検出セル28g、、28bのいずれかに向うことと
なる。第10図に示される光学系においては、対物レン
ズ23及び投射レンズ27で定まるビームウェストの結
像点にミ2−31が設けられ、そのミラー31上の像を
光検出器28上に結像するレンズ32がミラー31と光
検出器28との間に設けられている。
合焦時には、ミラー31上に向ってレーザービームが実
線で示すように集束されるに対し、非合焦時には、破線
及び一点鎖線で示す集束−性又は、発散性のビームが投
射レンズ27によって集束されることとなり、結果とし
てレーザービームがミラー3ノによって偏向されること
となる。また、この光学系は投射レンズ27を通過後の
光を光軸に対し斜めに配置した折返しミラー31で反射
させた後、合焦点時の集光点を再度投射レンズ27を用
い光検出器28上に結像させたもので−ある。更に、第
11図に示される光学系においては、光軸から離間した
領2−y、−g1通シ光軸に平行にレーザービームが対
物レンズ23に照射されている。この場合においても、
対物レンズ23と光反射層22との間の距離に依存して
投射レンズ27から光検出器28に向うレーザービーム
は、偏向されることとなる。
線で示すように集束されるに対し、非合焦時には、破線
及び一点鎖線で示す集束−性又は、発散性のビームが投
射レンズ27によって集束されることとなり、結果とし
てレーザービームがミラー3ノによって偏向されること
となる。また、この光学系は投射レンズ27を通過後の
光を光軸に対し斜めに配置した折返しミラー31で反射
させた後、合焦点時の集光点を再度投射レンズ27を用
い光検出器28上に結像させたもので−ある。更に、第
11図に示される光学系においては、光軸から離間した
領2−y、−g1通シ光軸に平行にレーザービームが対
物レンズ23に照射されている。この場合においても、
対物レンズ23と光反射層22との間の距離に依存して
投射レンズ27から光検出器28に向うレーザービーム
は、偏向されることとなる。
以上の光学系は合焦点時光検出器28側の集光点の位置
の所に光検出器28が配置されるので以下の問題点があ
る。
の所に光検出器28が配置されるので以下の問題点があ
る。
1) 合焦点時情報記憶媒体21の光反射層22内にあ
る信号情報としてのビットの上を対物レンズ23によシ
集束した集束光が通過すると光検出器28側の集光点の
所でそのピットの結像パターンが現われる。このビット
の結像パターンは焦点ぼけ検出系全体から見れば外乱ノ
イズ信号となる。
る信号情報としてのビットの上を対物レンズ23によシ
集束した集束光が通過すると光検出器28側の集光点の
所でそのピットの結像パターンが現われる。このビット
の結像パターンは焦点ぼけ検出系全体から見れば外乱ノ
イズ信号となる。
11) 情報記憶媒体21に対し情報の記録もしくは
再生を行なう場合、通常は透明な材質からできた基板ご
しに光反射層22に対して集光させる。そのため、対物
レンズ23としては透明な基板ごしに集光するようにレ
ンズ設計されている。ところで、IH報記憶媒体2ノに
大きなそりやうねりが発生し、基板が傾くとコマ収差等
の収差が発生する。そのため、合焦点時にはコマ収差等
収差を含んだ結像・ぐターンが光検出器上に現われる。
再生を行なう場合、通常は透明な材質からできた基板ご
しに光反射層22に対して集光させる。そのため、対物
レンズ23としては透明な基板ごしに集光するようにレ
ンズ設計されている。ところで、IH報記憶媒体2ノに
大きなそりやうねりが発生し、基板が傾くとコマ収差等
の収差が発生する。そのため、合焦点時にはコマ収差等
収差を含んだ結像・ぐターンが光検出器上に現われる。
対物レンズ系に収差が少な゛い瞳光検出器28上で第1
2図(イ)のパターン(斜線領域)が現われ、焦点ぼけ
検出系として安定に定まっている。ここで情報記憶媒体
21のそ9やうねυが生じると光検出器28上でコマ収
差等対物レンズ系の収差を含んだ結像・ぐターンが第1
2図(ロ)に示すように現われる。すると合焦点時にも
かかわらず光検出セル28a、2Flbに照射される光
の光量がアンバランスになしあたかも焦点ぼけが生じて
いるかのように誤検知してしまう。
2図(イ)のパターン(斜線領域)が現われ、焦点ぼけ
検出系として安定に定まっている。ここで情報記憶媒体
21のそ9やうねυが生じると光検出器28上でコマ収
差等対物レンズ系の収差を含んだ結像・ぐターンが第1
2図(ロ)に示すように現われる。すると合焦点時にも
かかわらず光検出セル28a、2Flbに照射される光
の光量がアンバランスになしあたかも焦点ぼけが生じて
いるかのように誤検知してしまう。
111) 集光点近傍では光の回折(光の波動性)の
影響によシスポットがある特定の大きさを持つ。そのた
め合焦点時の光検出器28側の集光点の位置に光検出器
28f:配置した場合には、合焦点近傍での焦点ぼけ検
出感匿は幾何光学的に計算した値よりもにふくなってい
る(詳細は後述する)。
影響によシスポットがある特定の大きさを持つ。そのた
め合焦点時の光検出器28側の集光点の位置に光検出器
28f:配置した場合には、合焦点近傍での焦点ぼけ検
出感匿は幾何光学的に計算した値よりもにふくなってい
る(詳細は後述する)。
i■) 集光点でのスポットサイズは非常に小さく、
そこに光検出器28が置かれている光学系の場合、例え
ば温度変化等により光検出器28かわずかにずれても合
焦点時であるにもがかわらずあたかも焦点ぼけが生じて
いるかのように誤検知してしまい焦点をぼかしてしまう
。
そこに光検出器28が置かれている光学系の場合、例え
ば温度変化等により光検出器28かわずかにずれても合
焦点時であるにもがかわらずあたかも焦点ぼけが生じて
いるかのように誤検知してしまい焦点をぼかしてしまう
。
■) 検出系レンズ自体に大きな収差(例えば球面収差
)がある場合にはガウス像面と最小さく乱円の位置がず
れてくるため合焦点位置近傍での焦点ぼけ検出特性が悪
くなシ、検出感度もにぶくなる。
)がある場合にはガウス像面と最小さく乱円の位置がず
れてくるため合焦点位置近傍での焦点ぼけ検出特性が悪
くなシ、検出感度もにぶくなる。
本発明は上記事情にもとづいてなされたもので、その目
的とするところは、合焦点時に光検出器上で情報記憶媒
体に対する結像・ぐターンをぼかすことによシレンズの
収差やピットの影響を軽減し、しかも光検出器の位置ず
れマーノンや焦点ぼけに対する検出感度を向上烙せるこ
とができ、それでいて情報記憶媒体上の微細な凹〜 凸によジ発生する回折パターンの影響をさけることによ
シ、多少焦点がほけても焦点ぼけ検出出力が犬きく得ら
れ多少情報記憶媒体に傾きがあっても焦点ぼけ検出をよ
シ安定にしかも信頼性良く行なうことのできる光学ヘッ
ドを提供することにある。
的とするところは、合焦点時に光検出器上で情報記憶媒
体に対する結像・ぐターンをぼかすことによシレンズの
収差やピットの影響を軽減し、しかも光検出器の位置ず
れマーノンや焦点ぼけに対する検出感度を向上烙せるこ
とができ、それでいて情報記憶媒体上の微細な凹〜 凸によジ発生する回折パターンの影響をさけることによ
シ、多少焦点がほけても焦点ぼけ検出出力が犬きく得ら
れ多少情報記憶媒体に傾きがあっても焦点ぼけ検出をよ
シ安定にしかも信頼性良く行なうことのできる光学ヘッ
ドを提供することにある。
本発明は、情報を記憶する情報記憶媒体に光を照射する
光源と、この光源から上記情報記憶媒体に照射される光
を集光する集光手段と、上記情報記憶媒体で反射した光
を再度集光する投光手段と、この投光手段からの射出光
の集光点と上記情報記憶媒体の位置とが一致した合焦時
における上記情報記憶媒体に対する結像位置の近傍に配
置された光検出器とを具備し、合焦点時に情報記憶媒体
とその結像位置を結び付ける光学系を1個のレンズと見
なした時の焦点距離をf、合焦時の上記情報記憶媒体に
対する結像位置から光検出器までの距離をΔ、上記集光
手段の一部に用いられている対物レンズの情報記憶媒体
に近い側の主点から集光点までの距離をF、上記集光手
段の一部に用いられる対物レンズの射出瞳の牛径をr、
上記光検出器上の結像倍率をm1上記集光手段からの射
出光の集光点からの情報記憶媒体の許容ずれ量をδcp
略仲蛸としたとき、上記光検出器の光検出部が半径p(
IΔl/m+(m +lΔl/f)−21δcI)の円
よりも大きな面積を有することを特徴とするものである
。
光源と、この光源から上記情報記憶媒体に照射される光
を集光する集光手段と、上記情報記憶媒体で反射した光
を再度集光する投光手段と、この投光手段からの射出光
の集光点と上記情報記憶媒体の位置とが一致した合焦時
における上記情報記憶媒体に対する結像位置の近傍に配
置された光検出器とを具備し、合焦点時に情報記憶媒体
とその結像位置を結び付ける光学系を1個のレンズと見
なした時の焦点距離をf、合焦時の上記情報記憶媒体に
対する結像位置から光検出器までの距離をΔ、上記集光
手段の一部に用いられている対物レンズの情報記憶媒体
に近い側の主点から集光点までの距離をF、上記集光手
段の一部に用いられる対物レンズの射出瞳の牛径をr、
上記光検出器上の結像倍率をm1上記集光手段からの射
出光の集光点からの情報記憶媒体の許容ずれ量をδcp
略仲蛸としたとき、上記光検出器の光検出部が半径p(
IΔl/m+(m +lΔl/f)−21δcI)の円
よりも大きな面積を有することを特徴とするものである
。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第13図〜第24図を参照し
ながら説明する。第13図はこの発明の光学ヘッドを適
用した情報記録再生装置を概略的に示すもので、図中5
1は情報記憶媒体としての光ディスクであシ、この光デ
イスク5ノは、1対の円板状透明グレート52.52f
内外スペーサ53.53f、介して貼合わされて形成さ
れ、その透明グレート52.52の夫々の内面上には情
報形成層としての光反射層54゜54が蒸着によって形
成されている。この光反射層54.54の夫々には、ヘ
リカルにトラッキングがイド55(第14図参照)が形
成され、このトラッキングガイド55上にビットの形で
情報が記録されるようになっている。光デイスク5ノの
中心には、孔が穿けられ、図示しないターンテーブル上
に光デイスク5ノが載置された際にこのターンテーブル
のセンタースピンドル56が光ディスク51の孔に挿入
され、ターンテーブルと光ディスク51Xの回転中心沁
;一致されるようになっている。ターンテーブルのセン
タースピンドル56には、更にチャック装置57が装着
され、このチャック装置57によって光ディスク51が
ターンテーブル上に固定されるようになっている。ター
ンテーブルは、回転可能に支持台(図示せず)によって
支持され、駆動モータ58によって一定速度で回転され
るようになっている。
ながら説明する。第13図はこの発明の光学ヘッドを適
用した情報記録再生装置を概略的に示すもので、図中5
1は情報記憶媒体としての光ディスクであシ、この光デ
イスク5ノは、1対の円板状透明グレート52.52f
内外スペーサ53.53f、介して貼合わされて形成さ
れ、その透明グレート52.52の夫々の内面上には情
報形成層としての光反射層54゜54が蒸着によって形
成されている。この光反射層54.54の夫々には、ヘ
リカルにトラッキングがイド55(第14図参照)が形
成され、このトラッキングガイド55上にビットの形で
情報が記録されるようになっている。光デイスク5ノの
中心には、孔が穿けられ、図示しないターンテーブル上
に光デイスク5ノが載置された際にこのターンテーブル
のセンタースピンドル56が光ディスク51の孔に挿入
され、ターンテーブルと光ディスク51Xの回転中心沁
;一致されるようになっている。ターンテーブルのセン
タースピンドル56には、更にチャック装置57が装着
され、このチャック装置57によって光ディスク51が
ターンテーブル上に固定されるようになっている。ター
ンテーブルは、回転可能に支持台(図示せず)によって
支持され、駆動モータ58によって一定速度で回転され
るようになっている。
また、59は光学ヘッドであシ、これはリニアアクチェ
ータ6o或は、回転アームによって光デイスク5ノの半
径方向に移動可能に設けられ、この光学ヘッド59内に
は、レーザービームを発生する光源としてのレーザー装
置6ノが設けられている。そして、情報を元ディスク5
1に書き込むに際しては、書き込むべき情報に応じてそ
の光強度が変調されたレーザービームがレーザー装置6
Jがら発生され、情報を光デイスク5ノから読み出す際
には、一定の光強度を有するレーザービームがレーザー
装置6ノから発生される。レーザー装置61から発生さ
れたレーザービームは、凹レンズ62によって発散され
、凸レンズ(コリメータレンズ)63によって平行光束
に変換され、偏光ビームスグリツタ64に向けられてい
る。偏光ビームスシリツタ64によって反射された平行
レーザービームは1/4波長板64を通過して対物レン
ズ66に入射され、この対物レンズ66によって光ディ
スク51の光反射層54に向けて集束される。
ータ6o或は、回転アームによって光デイスク5ノの半
径方向に移動可能に設けられ、この光学ヘッド59内に
は、レーザービームを発生する光源としてのレーザー装
置6ノが設けられている。そして、情報を元ディスク5
1に書き込むに際しては、書き込むべき情報に応じてそ
の光強度が変調されたレーザービームがレーザー装置6
Jがら発生され、情報を光デイスク5ノから読み出す際
には、一定の光強度を有するレーザービームがレーザー
装置6ノから発生される。レーザー装置61から発生さ
れたレーザービームは、凹レンズ62によって発散され
、凸レンズ(コリメータレンズ)63によって平行光束
に変換され、偏光ビームスグリツタ64に向けられてい
る。偏光ビームスシリツタ64によって反射された平行
レーザービームは1/4波長板64を通過して対物レン
ズ66に入射され、この対物レンズ66によって光ディ
スク51の光反射層54に向けて集束される。
対物レンズ66は、?イスコイル67によってその光軸
方向に移動可能に支持され、対物レンズ66が所定位置
に位置されると、この対物レンズ66から発せられた集
束性レーザービームのビームウェストが光反射層54表
面上に投射され、最小ビームスポットが光反射層54の
表面上に形成される。この状態において、対物レンズ6
6は、合焦状態に保れ、情報の書き込み及び読み出しが
可能となる。情報を書き込む際には、光強度変調された
レーザービームによって光反射層54上のトラッキング
ガイド(プリグループ)55にビットが形成され、情報
を読み出す際には、一定の光強就ヲ有するレーザービー
ムは、トラッキングガイド55に形成されたビットによ
って光強度変調されて反射される。
方向に移動可能に支持され、対物レンズ66が所定位置
に位置されると、この対物レンズ66から発せられた集
束性レーザービームのビームウェストが光反射層54表
面上に投射され、最小ビームスポットが光反射層54の
表面上に形成される。この状態において、対物レンズ6
6は、合焦状態に保れ、情報の書き込み及び読み出しが
可能となる。情報を書き込む際には、光強度変調された
レーザービームによって光反射層54上のトラッキング
ガイド(プリグループ)55にビットが形成され、情報
を読み出す際には、一定の光強就ヲ有するレーザービー
ムは、トラッキングガイド55に形成されたビットによ
って光強度変調されて反射される。
光ディスク51の光反射層54から反射された発散性の
レーザービームは、合焦時には対物レンズ66によって
平行光束に変換され、再び1/4波長板65を通過して
偏光ビームスプリッタ64に戻される。レーザービーム
がl/4波長板65を往復することによってレーザービ
ー、/・は、偏光ビームスノリツタ64で反射され穴際
に比べて偏波面が90度回転し、この99度だけ偏波面
が回転したレーザービームは、偏光ビームスシリツタ6
4で反射されず、この偏光ビームスグリツタ64を通過
することとなる。偏光ビームスプリッタ64を通過した
レーザービームは、ハーフミラ−ブロック68によって
2系に分けられ、その一方は、凸レンズ69によって第
1の光検出器70に照射される。この第1の光検出器7
θで検出された第1の信号は、光デイスク5ノに記録さ
れた情報を含み、信号処理装置71に送られてデノタル
データに変換される。ハーフミラ−ブロック68によっ
て分けられた他方のレーザービームは、遮光板(光抜出
手段)72によって光軸から離間した領域を通過する成
分のみが取p出され、投射レンズ73を通過した後ミラ
ー74によって反射されて第2の光検出器75に入射さ
れる。ここで、遮光板72は、プリズム、アパーチャー
スリット或は、ナイフニップ等のいずれで構成されても
良い。第2の光検出器75で検出された信号は、フォー
カス信号発生器76で処理され、このフォーカス信号発
生器76から発生されたフォーカス信号がボイスコイル
駆動回路77に与えられる。ディスコイル駆動回路77
は、フォーカス信号に応じて?イスコイル67を駆、動
し、対物レンズ66を合焦状態に維持することとな 。
レーザービームは、合焦時には対物レンズ66によって
平行光束に変換され、再び1/4波長板65を通過して
偏光ビームスプリッタ64に戻される。レーザービーム
がl/4波長板65を往復することによってレーザービ
ー、/・は、偏光ビームスノリツタ64で反射され穴際
に比べて偏波面が90度回転し、この99度だけ偏波面
が回転したレーザービームは、偏光ビームスシリツタ6
4で反射されず、この偏光ビームスグリツタ64を通過
することとなる。偏光ビームスプリッタ64を通過した
レーザービームは、ハーフミラ−ブロック68によって
2系に分けられ、その一方は、凸レンズ69によって第
1の光検出器70に照射される。この第1の光検出器7
θで検出された第1の信号は、光デイスク5ノに記録さ
れた情報を含み、信号処理装置71に送られてデノタル
データに変換される。ハーフミラ−ブロック68によっ
て分けられた他方のレーザービームは、遮光板(光抜出
手段)72によって光軸から離間した領域を通過する成
分のみが取p出され、投射レンズ73を通過した後ミラ
ー74によって反射されて第2の光検出器75に入射さ
れる。ここで、遮光板72は、プリズム、アパーチャー
スリット或は、ナイフニップ等のいずれで構成されても
良い。第2の光検出器75で検出された信号は、フォー
カス信号発生器76で処理され、このフォーカス信号発
生器76から発生されたフォーカス信号がボイスコイル
駆動回路77に与えられる。ディスコイル駆動回路77
は、フォーカス信号に応じて?イスコイル67を駆、動
し、対物レンズ66を合焦状態に維持することとな 。
る。なお、光デイスク5ノの光反射層54上に形成され
たトラッキングガイド55を正確にトレースする場合に
は、第2の光検出器75からの信号を処理してリニアア
クチェークロ0−f作動させても良く、壕だ、対物レン
ズ66を横方向に移動させたり、或は図示しないガルバ
ノミラ−を作動させても良い。
たトラッキングガイド55を正確にトレースする場合に
は、第2の光検出器75からの信号を処理してリニアア
クチェークロ0−f作動させても良く、壕だ、対物レン
ズ66を横方向に移動させたり、或は図示しないガルバ
ノミラ−を作動させても良い。
第13図に示した合焦時を検出する為の光学系を第14
図に単純化して示し、さらに説明を加えると、合焦検出
に関するレーザービームの軌跡は、第15図(イ)(ロ
)(ハ)に示すように描れる。
図に単純化して示し、さらに説明を加えると、合焦検出
に関するレーザービームの軌跡は、第15図(イ)(ロ
)(ハ)に示すように描れる。
すなわち、対物レンズ66が合焦状態にある際には、光
反射層54上にビームウェストが投射され、最小ビーム
スポット、すなわちビーノロウェストスポットが光反射
層54上に形成される。
反射層54上にビームウェストが投射され、最小ビーム
スポット、すなわちビーノロウェストスポットが光反射
層54上に形成される。
通常、レーザー装置61から対物レンズ66に入射され
るレーザーは、平行光束であるから、ビームウェストは
、対物レンズ66の焦点上に形成される。しかしながら
、対物レンズ66にレーザー装置61から入射されるレ
ーザーがわずかに発散或は、収束している場合には、ビ
ームウェストは、対物レンズ66の焦点近傍に形成され
る。第13図、第14図及び第15図(イ)(ロ)(ハ
)に示される光学系においては、第2の光検出器75の
受光面は、合焦状態においてそのビームウェストスポッ
トの結像面ではなく、その近傍、すなわち、結像面よシ
たとえば投射レンズ73側にわずかにずれた位置に配列
されている。従って、合焦時には、第15図(イ)に示
すように、ビームスポットの像が第2の光検出器75の
受光面の中心に形成される。す彦わち、ビームウェスト
スポットが光反射層54上に形成され、この光反射層5
4で反射されたレーザービームは、対物レンズ66によ
って平行光束に変換されて遮光板72に向けられる。遮
光板72によって光軸から離間した領域を通る光成分の
みが取シ出され、投射レンズ73によって集光光検出器
75上に投射され、ビームスポット像がその上に第16
図(イ)に示すように形成される。
るレーザーは、平行光束であるから、ビームウェストは
、対物レンズ66の焦点上に形成される。しかしながら
、対物レンズ66にレーザー装置61から入射されるレ
ーザーがわずかに発散或は、収束している場合には、ビ
ームウェストは、対物レンズ66の焦点近傍に形成され
る。第13図、第14図及び第15図(イ)(ロ)(ハ
)に示される光学系においては、第2の光検出器75の
受光面は、合焦状態においてそのビームウェストスポッ
トの結像面ではなく、その近傍、すなわち、結像面よシ
たとえば投射レンズ73側にわずかにずれた位置に配列
されている。従って、合焦時には、第15図(イ)に示
すように、ビームスポットの像が第2の光検出器75の
受光面の中心に形成される。す彦わち、ビームウェスト
スポットが光反射層54上に形成され、この光反射層5
4で反射されたレーザービームは、対物レンズ66によ
って平行光束に変換されて遮光板72に向けられる。遮
光板72によって光軸から離間した領域を通る光成分の
みが取シ出され、投射レンズ73によって集光光検出器
75上に投射され、ビームスポット像がその上に第16
図(イ)に示すように形成される。
このとき、第1の検出素子75aと第2の検出素子75
bに照射される光量は等しい。次に、対物レンズ66が
光反射層54に向けて近接すると、ビームウェストは、
第15図(ロ)に示すようにレーザービームが光反射層
54で反射されて生ずる。すなわち、ビームウェストは
、対物レンズ66と光反射層54間に生ずる。このよう
な非合焦時においては、ビームウェス1は、通常対物レ
ンズ66の焦点距離内に生ずることから、ビームウェス
トが光点として機能すると仮定すれば明らかなように光
反射層54で反射され、対物レンズ66から射出される
レーザービームは、対物レンズ66によって発散性のレ
ーザービームに変換される。遮光板72を通過したレー
ザービーム成分も同様に発散性であることから、このレ
ーザービーム成分は上記合焦時の集束点よシも遠い点に
向って集束されることとなる。このときビームスポット
像4d第16図(ロ)に示すように光検出器75の受光
面の中心から図上上方にずれ、しかも上記合焦時のビー
ムスポット像よりも太きく形成される。そして、対物レ
ンズ66が光反射層54にさらに近接すると、ビームス
ポット像は第16図(ハ)に示すように光検出器75か
らはみ出してしまう。更に、第15図(ハ)に示される
ように対物レンズ66が光反射層54から離間された場
合には、ビームウェストを形成した後レーザーは、光反
射層54で反射される。このような非合焦時には、通常
ビームウェストは、対物レンズ66の焦点距離外であっ
て対物レンズ66と光反射層54間に形成されることか
ら、対物レンズ66から遮光板72に向う反射レーザー
ビームは、収束性を有することとなる。従って、遮光板
72を通過したレーザービーム成分は、投射レンズ73
によりて更に集光され、第2の光検出器75の受光面上
に投射される。このとき、ビームスポットの像は第16
図に)に示すように、第1と第2の検出素子75a、7
5bの間の中心から若干ずれた位置で一度集束し、さら
に焦点ぼけが進むと第16図(ホ)のように図上下方に
反転して形成される。
bに照射される光量は等しい。次に、対物レンズ66が
光反射層54に向けて近接すると、ビームウェストは、
第15図(ロ)に示すようにレーザービームが光反射層
54で反射されて生ずる。すなわち、ビームウェストは
、対物レンズ66と光反射層54間に生ずる。このよう
な非合焦時においては、ビームウェス1は、通常対物レ
ンズ66の焦点距離内に生ずることから、ビームウェス
トが光点として機能すると仮定すれば明らかなように光
反射層54で反射され、対物レンズ66から射出される
レーザービームは、対物レンズ66によって発散性のレ
ーザービームに変換される。遮光板72を通過したレー
ザービーム成分も同様に発散性であることから、このレ
ーザービーム成分は上記合焦時の集束点よシも遠い点に
向って集束されることとなる。このときビームスポット
像4d第16図(ロ)に示すように光検出器75の受光
面の中心から図上上方にずれ、しかも上記合焦時のビー
ムスポット像よりも太きく形成される。そして、対物レ
ンズ66が光反射層54にさらに近接すると、ビームス
ポット像は第16図(ハ)に示すように光検出器75か
らはみ出してしまう。更に、第15図(ハ)に示される
ように対物レンズ66が光反射層54から離間された場
合には、ビームウェストを形成した後レーザーは、光反
射層54で反射される。このような非合焦時には、通常
ビームウェストは、対物レンズ66の焦点距離外であっ
て対物レンズ66と光反射層54間に形成されることか
ら、対物レンズ66から遮光板72に向う反射レーザー
ビームは、収束性を有することとなる。従って、遮光板
72を通過したレーザービーム成分は、投射レンズ73
によりて更に集光され、第2の光検出器75の受光面上
に投射される。このとき、ビームスポットの像は第16
図に)に示すように、第1と第2の検出素子75a、7
5bの間の中心から若干ずれた位置で一度集束し、さら
に焦点ぼけが進むと第16図(ホ)のように図上下方に
反転して形成される。
次に、上述したレーザーの軌跡の変化すなわち、光線軌
跡の変化を幾何光学的に説明し、レーザービーム成分が
第2の光検出器75上で偏光される値hsk求める。な
お、この場合、第2の光検出器75は合焦状態において
そのビームウェストスポットの結像面に配置されCいる
ものとする。対物レンズ66の幾何光学的な結像系は、
第17図に示すように表わすことができる。ここで、f
oは、対物レンズ66の焦点距離をまた、δは合焦時か
ら非合焦時に至る際の対物レンズ66すなわち、光ディ
スク51の光反射層54の移動距離を示し、第17図に
おいて実線で示される光線軌跡は、ビームウェストから
発せられ、対物レンズ66の主面上であって光軸から距
離hoだけ離間した点f、通過し、集束されるものを示
している。第15図(イ)に示される合焦時には、明ら
かなようにδ=0であシ、第15図(ロ)に示される非
合焦時には光ディスク51が距離δだけ対物レンズ66
に近接し、ビームウェストは、光反射層54で反射され
て形成されることから、ビームウェストは、その2倍だ
け対物レンズ66に近接することとなる。
跡の変化を幾何光学的に説明し、レーザービーム成分が
第2の光検出器75上で偏光される値hsk求める。な
お、この場合、第2の光検出器75は合焦状態において
そのビームウェストスポットの結像面に配置されCいる
ものとする。対物レンズ66の幾何光学的な結像系は、
第17図に示すように表わすことができる。ここで、f
oは、対物レンズ66の焦点距離をまた、δは合焦時か
ら非合焦時に至る際の対物レンズ66すなわち、光ディ
スク51の光反射層54の移動距離を示し、第17図に
おいて実線で示される光線軌跡は、ビームウェストから
発せられ、対物レンズ66の主面上であって光軸から距
離hoだけ離間した点f、通過し、集束されるものを示
している。第15図(イ)に示される合焦時には、明ら
かなようにδ=0であシ、第15図(ロ)に示される非
合焦時には光ディスク51が距離δだけ対物レンズ66
に近接し、ビームウェストは、光反射層54で反射され
て形成されることから、ビームウェストは、その2倍だ
け対物レンズ66に近接することとなる。
(近接する場合は、δ〉0である。)また、第15図(
ハ)に示される非合焦時には、光デイスク5ノが距離δ
だけ対物レンズ66から離間され、ビームウェストを形
成した後レーザービームが光反射層54から反射される
ことから、実質的に光反射層54の背後にビームウェス
トが形成されたと同様であってビームウェストは、2δ
だけ対物レンズ66から離間することとなる。合焦時に
は、ビームウェストが対物レンズ66の焦点位置に形成
されるとすれば、光デイスク5ノがδだけ移動した場合
には、第17図に示されるようにビームウェストと対物
レンズ66の主面間の距離は、(fO+2δ)で表わさ
れる。ビームウェストラ光点とみなせば、第17図にお
ける角度β0及びβlは、下記(1)及び(2)式で示
される。
ハ)に示される非合焦時には、光デイスク5ノが距離δ
だけ対物レンズ66から離間され、ビームウェストを形
成した後レーザービームが光反射層54から反射される
ことから、実質的に光反射層54の背後にビームウェス
トが形成されたと同様であってビームウェストは、2δ
だけ対物レンズ66から離間することとなる。合焦時に
は、ビームウェストが対物レンズ66の焦点位置に形成
されるとすれば、光デイスク5ノがδだけ移動した場合
には、第17図に示されるようにビームウェストと対物
レンズ66の主面間の距離は、(fO+2δ)で表わさ
れる。ビームウェストラ光点とみなせば、第17図にお
ける角度β0及びβlは、下記(1)及び(2)式で示
される。
O
1゜+2δ=t=−(−fo)中β ・・・・・・
・・・・・・(1)また、レンズの結像公式から 従って、 β□=β。+h(1/f6 第18図は、投射レンズ73の光学系における光線軌跡
を示し、投射レンズ73が1対の組み合せレンズ73a
、73bがら成るものとして取シ扱かっている。
・・・・・・(1)また、レンズの結像公式から 従って、 β□=β。+h(1/f6 第18図は、投射レンズ73の光学系における光線軌跡
を示し、投射レンズ73が1対の組み合せレンズ73a
、73bがら成るものとして取シ扱かっている。
ここで、レンズ73h、73bは、夫々焦点距離f1
、f2を有し、対物レンズ66の主面からaだけ離間し
た位置に遮光板72カ見1置され、対物レンズ66の主
面からしだけ離間した位置にレンズ7’3aの主面が配
置され、更にこのレンズ73hの主面からHだけ離間し
てレンズ73bの主面が、またtだけ離間して第2の光
検出器75の受光面が配列されていると仮定している。
、f2を有し、対物レンズ66の主面からaだけ離間し
た位置に遮光板72カ見1置され、対物レンズ66の主
面からしだけ離間した位置にレンズ7’3aの主面が配
置され、更にこのレンズ73hの主面からHだけ離間し
てレンズ73bの主面が、またtだけ離間して第2の光
検出器75の受光面が配列されていると仮定している。
図中実線で示される光線軌跡は、対物レンズ66で集束
されて、遮光板72の光透過面であって元軸からyだけ
離間したものを示している。
されて、遮光板72の光透過面であって元軸からyだけ
離間したものを示している。
距離yは、下記(3)式で表わされる。
y==h6 all
ここで、F(δ)=(fo+f号/2δ)−1とすれば
(3)式は、次式で表わされる。
(3)式は、次式で表わされる。
)’ = ho (1−aF(δ) ) ・・
−・・−・−(4)従って、 hO=1− aF(δ)”’ ”’ ”’ ”’(”)
また、光線がレンズ73&の主面上を通る光軸上からの
位置hlは、(6)式で表わされる。
−・・−・−(4)従って、 hO=1− aF(δ)”’ ”’ ”’ ”’(”)
また、光線がレンズ73&の主面上を通る光軸上からの
位置hlは、(6)式で表わされる。
hl=y (L ’)β1
(2)式と同様に角度β2を求めれば、角度β2は、(
7)式で表わされる。
7)式で表わされる。
l
β2=β1+石
以下同様にレンズ73bの主面上を通る光線の光軸上か
らの位置h2及び入射角β3光線が第2の光検出器75
の受光面上に入射する光軸上からの位置h3即ち、偏位
量は、夫々(8トへ10)式で表わされる。
らの位置h2及び入射角β3光線が第2の光検出器75
の受光面上に入射する光軸上からの位置h3即ち、偏位
量は、夫々(8トへ10)式で表わされる。
112=11.−HI3
・・・・・・・・・・・・(8)
”” ((1/ft+1/h−Vfx −h
)1−aF(δ) 及び 第17図及び第18図に示される光学系は、既に述べた
ように合焦時即ち、δ=0では、第2の光検出器75上
で光線は、h3=oに集束されるのであるから、この条
件下においては、F(。)−〇であシ、10式は下記式
で表わされる。
)1−aF(δ) 及び 第17図及び第18図に示される光学系は、既に述べた
ように合焦時即ち、δ=0では、第2の光検出器75上
で光線は、h3=oに集束されるのであるから、この条
件下においては、F(。)−〇であシ、10式は下記式
で表わされる。
また、遮光板72によって光軸外の光線を通るもののみ
が取シ出されることから、y % Oである。従って この式で、(10)式を単純化すれば、(13)式又は
(14)式が得られる。
が取シ出されることから、y % Oである。従って この式で、(10)式を単純化すれば、(13)式又は
(14)式が得られる。
δが充分に小さい(δ<to2)の場合には、(a −
fo )<fo2/2δであるから次に、合焦時(δ=
0)において、光ディスク51の光反射層54上のビー
ムウェストに対する第2の光検出器75の受光面上に形
成されるビームウェスト像の横倍率mは、下記(16)
式で表わされる。
fo )<fo2/2δであるから次に、合焦時(δ=
0)において、光ディスク51の光反射層54上のビー
ムウェストに対する第2の光検出器75の受光面上に形
成されるビームウェスト像の横倍率mは、下記(16)
式で表わされる。
m=−β0/β3 (倒立像)
ここで、δ=0におけ。β0は、
βo=−」=−L
OfO
であるから、
−f
m=石T「汁六〔・・・・・・・・・(16)(12)
式で(16)式からβ2を消去すれば、この式から、f
lについての1sff、求めれば、実際の光学系では、
fl=Hに置かれることがないと考えられることから、 ”=6死 ・・・・・・・・・(J7ン正立像
が形成される場合について同様に考察すれば、(m=β
0/βg)、flは次式で表わされる。
式で(16)式からβ2を消去すれば、この式から、f
lについての1sff、求めれば、実際の光学系では、
fl=Hに置かれることがないと考えられることから、 ”=6死 ・・・・・・・・・(J7ン正立像
が形成される場合について同様に考察すれば、(m=β
0/βg)、flは次式で表わされる。
mfgJ(
f1= ・・・・・・・・・(18
)mf6 u+A 従って、 (工2)式からf2を求めると、 (20)式を(13)式に代入してh3を横倍率mで表
わせば、(21)式及び(22)式が得られる。
)mf6 u+A 従って、 (工2)式からf2を求めると、 (20)式を(13)式に代入してh3を横倍率mで表
わせば、(21)式及び(22)式が得られる。
h3キ士力■δ
、。 ・・・・・・・・・(22)但し、(
a −to )<fo2/2δ第18図の光学系におい
て投射レンズ73が単レンズであるとすれば、f2=■
であるから、tl=を及びm =f 1 / f 6で
あって、また、第17図に示した光学系では、ビームウ
ェストが対物レンズ66の焦点に形成されると仮定した
が、発散性又は、集束性のレーザービームが対物レンズ
66に入射する場合には、ビームウェストは第19図に
示すように焦点からbだけ偏位して形成される。
a −to )<fo2/2δ第18図の光学系におい
て投射レンズ73が単レンズであるとすれば、f2=■
であるから、tl=を及びm =f 1 / f 6で
あって、また、第17図に示した光学系では、ビームウ
ェストが対物レンズ66の焦点に形成されると仮定した
が、発散性又は、集束性のレーザービームが対物レンズ
66に入射する場合には、ビームウェストは第19図に
示すように焦点からbだけ偏位して形成される。
この場合、図のような光路を経て光デイスク51上に照
射したレーザー光のディスク表面から反射された後の光
学系を対物レンズ66、検出系レンズ(投射レンズ)7
3もすべてまとめて1つの合成レンズとして取扱う。そ
して、この合成レンズの焦点距離ヲf*、合成レンズの
前側焦点位置からフォーカスが合った時の光ディスク5
1(レーザー光の焦点光)までの距離をCとし、ディス
クがδだけ集光点からずれた時の反射光の光路を(22
)式までの計算と同様の方法で求める。対物レンズ66
、検出系し、/ス゛ン3をすべてまとめて1つの合成レ
ンズと見なすと、より、 h *==−β0・(f*+c+2δ)また、 レーザー光の集光点と光デイスク5ノの位置が一致した
時(δ=0の時)の結像点に第2の光検出器75を配置
するとδ=0の時h3=Qとなシ、この時の結像倍率m
は±m=−β0/β3よfo 9m=±「 となる。
射したレーザー光のディスク表面から反射された後の光
学系を対物レンズ66、検出系レンズ(投射レンズ)7
3もすべてまとめて1つの合成レンズとして取扱う。そ
して、この合成レンズの焦点距離ヲf*、合成レンズの
前側焦点位置からフォーカスが合った時の光ディスク5
1(レーザー光の焦点光)までの距離をCとし、ディス
クがδだけ集光点からずれた時の反射光の光路を(22
)式までの計算と同様の方法で求める。対物レンズ66
、検出系し、/ス゛ン3をすべてまとめて1つの合成レ
ンズと見なすと、より、 h *==−β0・(f*+c+2δ)また、 レーザー光の集光点と光デイスク5ノの位置が一致した
時(δ=0の時)の結像点に第2の光検出器75を配置
するとδ=0の時h3=Qとなシ、この時の結像倍率m
は±m=−β0/β3よfo 9m=±「 となる。
したがって、
C=±f5省
但しmは常に正数とし、十mの時は倒立像−mの時は正
立像を表わす。
立像を表わす。
また、合成レンズ後側主点から第2の光検出器75まで
の距離をAとすると、 h、 =h”−Aβ3=−β(f”十〇+2δ)十A/
旦土子!β0 =−β。((1±17m ) f *−172δ)任意
のβ0に対してδ=0においてhx=0よシ A=f (1キm ) −・−−−−−−
−(25)(25)式を(24)式に代入すると h3=β。(L雫国−1)×2δ =±2mδ×β0 ・・・・・・・・・(26)
第19図のように対物レンズ66の焦点位置とレーザー
の集光点がbだけずれている場合には(1)〜(10)
式において 2δ+2δ十す と変換することによシ光線追跡の各式がそのまま成立す
る。したがって(5)式よυ また(1)式に(27)式を代入すると−f。
の距離をAとすると、 h、 =h”−Aβ3=−β(f”十〇+2δ)十A/
旦土子!β0 =−β。((1±17m ) f *−172δ)任意
のβ0に対してδ=0においてhx=0よシ A=f (1キm ) −・−−−−−−
−(25)(25)式を(24)式に代入すると h3=β。(L雫国−1)×2δ =±2mδ×β0 ・・・・・・・・・(26)
第19図のように対物レンズ66の焦点位置とレーザー
の集光点がbだけずれている場合には(1)〜(10)
式において 2δ+2δ十す と変換することによシ光線追跡の各式がそのまま成立す
る。したがって(5)式よυ また(1)式に(27)式を代入すると−f。
””tO+(fo −a) (2δ+b)y−f。+(
1−a/fo)2δ+7) −°°−°−(28)
(28)式を(26)に代入すると、 ここで、a = Qの場合には、 また、fo+b:>2δ であれば、 となる。
1−a/fo)2δ+7) −°°−°−(28)
(28)式を(26)に代入すると、 ここで、a = Qの場合には、 また、fo+b:>2δ であれば、 となる。
上述した式は、全て幾何光学的に光線の軌跡について求
めたものであるため、上記式にδ=0を代入すれば、h
3−0となる。しかしながら、実際には光の波動性から
回折現像が生じ、δ=0の時(合焦点時)でも光デイス
ク5ノの光反射層54に対する結像点に存在する光検出
器75上のスポットサイズはOにはならずある大きさを
有している。この大きさは、次のように計算される。
めたものであるため、上記式にδ=0を代入すれば、h
3−0となる。しかしながら、実際には光の波動性から
回折現像が生じ、δ=0の時(合焦点時)でも光デイス
ク5ノの光反射層54に対する結像点に存在する光検出
器75上のスポットサイズはOにはならずある大きさを
有している。この大きさは、次のように計算される。
開口数(NA)の値がNAである理想的に収差を全く有
しないレンズに強度分布が至る所均−な平行レーザーが
入射したとすると、レンズを通過後集光した点における
スポットサイズatは、レーザーの波長をλとすると、
一般に下記式で与えられる。
しないレンズに強度分布が至る所均−な平行レーザーが
入射したとすると、レンズを通過後集光した点における
スポットサイズatは、レーザーの波長をλとすると、
一般に下記式で与えられる。
0.82λ
at=□ ・・・・・・・・・(32)NA
ここでa7は、第21図に示すようにスポットの中心に
おける強度を単位即ち、■とし7こ場片において、1/
e2の強度を有する輪体の直径を表わしている。
おける強度を単位即ち、■とし7こ場片において、1/
e2の強度を有する輪体の直径を表わしている。
このビームスポットが対物レンズ66によって形成され
るビームウェストに対応するとすれば、合焦時において
第2の光検出器75の受光面上に形成されるビームウェ
ストの像の大きさ&diよ、レンズ系e6.7jの横倍
率mで衣わされる。
るビームウェストに対応するとすれば、合焦時において
第2の光検出器75の受光面上に形成されるビームウェ
ストの像の大きさ&diよ、レンズ系e6.7jの横倍
率mで衣わされる。
0.82λ
a a −m a t = −−−(33
)NA 次に、遮光板72が光路中に配列された場合におけるス
ポットは、次のように変化される。
)NA 次に、遮光板72が光路中に配列された場合におけるス
ポットは、次のように変化される。
まず、第22図(イ)に示すように遮光板72が光路中
に配置されない場合において、均一な強度分布を有する
即ち、 rec(−)という強度分布を有する平行光束
が投射レンズ73に入射され/′cと、2・すると、第
2の光検出器75の受光面上には。
に配置されない場合において、均一な強度分布を有する
即ち、 rec(−)という強度分布を有する平行光束
が投射レンズ73に入射され/′cと、2・すると、第
2の光検出器75の受光面上には。
フーリエ変換したasifIC(aξ)の振幅を有する
パターンが形成される。即ち、 F(reCL(−月:1LsilO(aξ)強度I。は
、 ■(1== l aslne (aξ)12で表わされ
る。
パターンが形成される。即ち、 F(reCL(−月:1LsilO(aξ)強度I。は
、 ■(1== l aslne (aξ)12で表わされ
る。
このような状態において、遮光板72が光路中に位置さ
れ、第22図(ロ)に示されるように光束の半分が遮光
されたとする。この時の第2の光検出器75の受光面に
は、同様にフーリエ変換して振幅分布が得られる。
れ、第22図(ロ)に示されるように光束の半分が遮光
されたとする。この時の第2の光検出器75の受光面に
は、同様にフーリエ変換して振幅分布が得られる。
従って強度分布Ikは、
=千sin c 2CJ4!−) ・−(35
)で表わされる。
)で表わされる。
(34)式と(35)式とを比較すると、平行光束を遮
光板72で半分に遮えぎると、スポットの中心位置は、
変化せずにそのスポット径が2倍に広がることが判る。
光板72で半分に遮えぎると、スポットの中心位置は、
変化せずにそのスポット径が2倍に広がることが判る。
これらの結果から、1次元モデルにおいては、遮光板7
2によシ遮えぎられず透過する光の割合をRとすると、
スポット径が1/′R倍に広がることが推定される。従
って、−次元モデルにおいては、遮光板72を光路中に
挿入し、光路中で割合Rだけ光を透過させることとする
と、第2の光検出器75の受光面上においては遮光板7
2の挿入方向に平行な方向に下記akで示される径を有
し、広がったスフ4F!ツトが形成される。
2によシ遮えぎられず透過する光の割合をRとすると、
スポット径が1/′R倍に広がることが推定される。従
って、−次元モデルにおいては、遮光板72を光路中に
挿入し、光路中で割合Rだけ光を透過させることとする
と、第2の光検出器75の受光面上においては遮光板7
2の挿入方向に平行な方向に下記akで示される径を有
し、広がったスフ4F!ツトが形成される。
0.82mλ
ak = a d /R= −−・・
・(36)−NA 直径Aの対物レンズ66の開口部外周縁を通過する光線
は、(31)式にy=A/2(半径)を代入することに
よって光軸から距離りだけ離間した第2の光検出器75
の受光面上の点に向うこととなる。
・(36)−NA 直径Aの対物レンズ66の開口部外周縁を通過する光線
は、(31)式にy=A/2(半径)を代入することに
よって光軸から距離りだけ離間した第2の光検出器75
の受光面上の点に向うこととなる。
(36)式と(37)式とを比較すれば明らかなように
第2の光検出器75の受光面上における回折パターンの
半径即ち、回折・ぐターンの外縁よシも対物レンズ66
の最外周を通って第2の光検出器75に向う光線が入射
する点が小さい場合には、検出感度が低下することが判
明する。即ち、下記(38)式及び(39)式の条件下
では、検出感度が低いことが判る。
第2の光検出器75の受光面上における回折パターンの
半径即ち、回折・ぐターンの外縁よシも対物レンズ66
の最外周を通って第2の光検出器75に向う光線が入射
する点が小さい場合には、検出感度が低下することが判
明する。即ち、下記(38)式及び(39)式の条件下
では、検出感度が低いことが判る。
+D(δ) l ak/2 −−− (38
)即ち、 最小限検出されるべき焦点ぼけ値δCが与えられれば、
遮検板72が挿入される割合■及び透過する割合Rが求
まる。
)即ち、 最小限検出されるべき焦点ぼけ値δCが与えられれば、
遮検板72が挿入される割合■及び透過する割合Rが求
まる。
R≧隻しし巨JL40 ・・・・・・・・
・(40)−NA −A・δC 、’、R+H=1 (ここで、R=O,I(=1の場
合とは、完全に光束が遮えぎられる状態をいう。)また
、対物レンズ66の光ディスク51に近い側の主点から
集光点(ビームウェスト位置)までの距離をFとすると
F=fO+bより(40)式%式% となる。このように設定することにより、合焦点時のご
く近傍でも光の回折効果の影響を受けることなく焦点ぼ
けに対し高い検出感度を有することができる。
・(40)−NA −A・δC 、’、R+H=1 (ここで、R=O,I(=1の場
合とは、完全に光束が遮えぎられる状態をいう。)また
、対物レンズ66の光ディスク51に近い側の主点から
集光点(ビームウェスト位置)までの距離をFとすると
F=fO+bより(40)式%式% となる。このように設定することにより、合焦点時のご
く近傍でも光の回折効果の影響を受けることなく焦点ぼ
けに対し高い検出感度を有することができる。
なお、遮光板72としてはナイフニップのほかにアパー
チャー、スリット、プリズム、ミラー、レンズ等を用い
ることができる。−まだ、ここでRとは遮光板72によ
り遮光されず、透過した光の一次元方向に見た割合を示
しているが、遮光板72としてミラーやプリズムを用い
ミラーで光の反射した方向やプリズムで屈折した光の方
向に焦点ぼけ検出用光検出器が具備されている場合には
光の一部を抜出した方向としてミラーで光の反射した方
向やプリズムで屈折して進む方向の光の一次元方向に見
た割合QRとする。
チャー、スリット、プリズム、ミラー、レンズ等を用い
ることができる。−まだ、ここでRとは遮光板72によ
り遮光されず、透過した光の一次元方向に見た割合を示
しているが、遮光板72としてミラーやプリズムを用い
ミラーで光の反射した方向やプリズムで屈折した光の方
向に焦点ぼけ検出用光検出器が具備されている場合には
光の一部を抜出した方向としてミラーで光の反射した方
向やプリズムで屈折して進む方向の光の一次元方向に見
た割合QRとする。
ここで、δCの値を検討する。光ディスク51の光反射
層(記録層)54に対して穴を開けるなど状態変化を起
こして記録を行なう場合、焦点ぼけが生じて光反射jf
454上でのスポットが大きくなると記録を行ないにく
くなる。合焦点時の光反射層54でのスポットサイズa
7は(32)式で与えられる。また、この時の強度分布
はガウス分布に類似していると仮定すると、2だけ焦点
がぼけた時の光反射層54上での半径ω(Z)は後述す
る(41)式より、 この時のスポット中心強度は ■=(7幻) に減少する。°記録が可能な最低中心強度’iImin
より 今、λ=0.83μm 、 NA=0.6 、 lm1
n=0.7とすると1 z l = −ViI■= ”
A” X O,650,44 0,360,36 =0.81μm λ=0.83μm 、 NA=0.5 、 lm1n=
’0.7 とすると、より許容焦点ぼけ量は0.5〜2
.0μm位である。
層(記録層)54に対して穴を開けるなど状態変化を起
こして記録を行なう場合、焦点ぼけが生じて光反射jf
454上でのスポットが大きくなると記録を行ないにく
くなる。合焦点時の光反射層54でのスポットサイズa
7は(32)式で与えられる。また、この時の強度分布
はガウス分布に類似していると仮定すると、2だけ焦点
がぼけた時の光反射層54上での半径ω(Z)は後述す
る(41)式より、 この時のスポット中心強度は ■=(7幻) に減少する。°記録が可能な最低中心強度’iImin
より 今、λ=0.83μm 、 NA=0.6 、 lm1
n=0.7とすると1 z l = −ViI■= ”
A” X O,650,44 0,360,36 =0.81μm λ=0.83μm 、 NA=0.5 、 lm1n=
’0.7 とすると、より許容焦点ぼけ量は0.5〜2
.0μm位である。
したがって、最小限検出されるべき焦点ぼけ値δCとし
ては多少緩和してδc=2.0μmとする。
ては多少緩和してδc=2.0μmとする。
次に、上記第13図〜第16図に示す、ζうに構成した
光学ヘッド59において、第2の光検出器75の適正ず
らし量について考察すえ。結像系の焦点深度2としては
検出系レンズに円形の一様分布の光が入射する時はZ−
1(L)2λとa して、また検出系レンズにガウス分布の巻が入射する時
はz = 1 < f )2λとして与えられることπ
a が知られている。但し、fは検出系レンズ単位ないしは
グループとしては合成レンズと考えた時の焦点距離、a
は合焦点時検出系レンズ(もしくはレンズグループ)の
前側主点(対物レンズに近い側の主点)における入射光
の半径、λは使用している光の波長である。したがって
、この焦点深度2よりも、、犬き、くずらせば良い。
光学ヘッド59において、第2の光検出器75の適正ず
らし量について考察すえ。結像系の焦点深度2としては
検出系レンズに円形の一様分布の光が入射する時はZ−
1(L)2λとa して、また検出系レンズにガウス分布の巻が入射する時
はz = 1 < f )2λとして与えられることπ
a が知られている。但し、fは検出系レンズ単位ないしは
グループとしては合成レンズと考えた時の焦点距離、a
は合焦点時検出系レンズ(もしくはレンズグループ)の
前側主点(対物レンズに近い側の主点)における入射光
の半径、λは使用している光の波長である。したがって
、この焦点深度2よりも、、犬き、くずらせば良い。
実際の検出系レンズに入射する光の強度分布は全体の光
学系により異なるが、z−1(L)2λ以π a 上ずらす必要がある。
学系により異なるが、z−1(L)2λ以π a 上ずらす必要がある。
次に、光の回折による焦点はけ検出感度への影響につい
て第23図(イ)(ロ)(ハ)を参照しながら説明する
。なお、この図中、75′は集光点より近づけた状態、
75“は集光点より遠ざけた状態を示す。合焦点位置か
らほんのわずか焦点ぼけが発生した時幾何光学的には上
記(3])式で与えられるように第2の光検出器75上
で半径h 3=2 m rδの半円となり、元来はこの
半円にf、+b なった部分を片方の光検出セルで検知し焦点はけを検出
する。但し、rは対物レンズ66の開口部の半径である
。しかし、合焦点時にも光の回折の影響で上記(36)
式で示されるよりに0.82m2ゝ というスポットサ
イズの広が9を持りR−NA ておシ、合焦点位置近傍すなわち上記(39)式の範囲
で焦点はけに対する検出感度かにぶくなる。
て第23図(イ)(ロ)(ハ)を参照しながら説明する
。なお、この図中、75′は集光点より近づけた状態、
75“は集光点より遠ざけた状態を示す。合焦点位置か
らほんのわずか焦点ぼけが発生した時幾何光学的には上
記(3])式で与えられるように第2の光検出器75上
で半径h 3=2 m rδの半円となり、元来はこの
半円にf、+b なった部分を片方の光検出セルで検知し焦点はけを検出
する。但し、rは対物レンズ66の開口部の半径である
。しかし、合焦点時にも光の回折の影響で上記(36)
式で示されるよりに0.82m2ゝ というスポットサ
イズの広が9を持りR−NA ておシ、合焦点位置近傍すなわち上記(39)式の範囲
で焦点はけに対する検出感度かにぶくなる。
この現象に対する物理的な意味は次のようになる。
第23図(イ)〜(ハ)に示される光学系においては、
対物レンズ66から投射レンズ73に向う光束は、実際
には、第22図(イ)(ロ)に示されるように均一な光
強度分布を有さす、ガウス分布を有している。従って、
第24図に示されるような分布を有する光束が第2の光
検出器75の受光面に照射されることとなる。第24図
において破線Iで示される光束の軌跡は、全く遮光板7
2が光路中に挿入されない場合を示し、実線■で示され
る光束の軌跡は、遮光板72が光1.各中に挿入された
場合を示している。合焦状態にある場合には、第2の光
検出器75の受光面〃゛位置0に位置されていると等価
に考えることができ、焦点ずれが生じている場合には、
第2の光検出器75の受光面が位置X1或はX2に位置
されていると等価に考えることができる。第24図から
も第2の光検出器75の検出感度が合焦時かられずかに
焦点が外れた際に幾何光学的に予想される値よシも実際
には低くなっていることが判る。即ち、合焦状態近傍に
おいては、焦点ずれが生じている場合に第2の検出器7
5の受光面が位置X1からX2の間で変位しているのと
等価であるが、この範囲では、わずかに元来■の投射位
置が変化しているにすぎず、位置X1からX2の範囲外
に比べて偏位値は、極めて小さい。また、この範囲にお
いては、光束■の広がりもその範囲外に比べてわずかで
ある。
対物レンズ66から投射レンズ73に向う光束は、実際
には、第22図(イ)(ロ)に示されるように均一な光
強度分布を有さす、ガウス分布を有している。従って、
第24図に示されるような分布を有する光束が第2の光
検出器75の受光面に照射されることとなる。第24図
において破線Iで示される光束の軌跡は、全く遮光板7
2が光路中に挿入されない場合を示し、実線■で示され
る光束の軌跡は、遮光板72が光1.各中に挿入された
場合を示している。合焦状態にある場合には、第2の光
検出器75の受光面〃゛位置0に位置されていると等価
に考えることができ、焦点ずれが生じている場合には、
第2の光検出器75の受光面が位置X1或はX2に位置
されていると等価に考えることができる。第24図から
も第2の光検出器75の検出感度が合焦時かられずかに
焦点が外れた際に幾何光学的に予想される値よシも実際
には低くなっていることが判る。即ち、合焦状態近傍に
おいては、焦点ずれが生じている場合に第2の検出器7
5の受光面が位置X1からX2の間で変位しているのと
等価であるが、この範囲では、わずかに元来■の投射位
置が変化しているにすぎず、位置X1からX2の範囲外
に比べて偏位値は、極めて小さい。また、この範囲にお
いては、光束■の広がりもその範囲外に比べてわずかで
ある。
また、光検出器の受光面上に形成されるパターンは、第
24図に示される光束1.Itの軌跡から明らかなよう
に遮光板72が挿入された方向に細長く、その挿入方向
に焦点ずれδに応じて偏位するとともに、その挿入方向
に直角な方向に広がることとなる。
24図に示される光束1.Itの軌跡から明らかなよう
に遮光板72が挿入された方向に細長く、その挿入方向
に焦点ずれδに応じて偏位するとともに、その挿入方向
に直角な方向に広がることとなる。
それでは集光点からどの位記2の光検出器75をずらす
と波動性にじゃまされずに純粋に幾何光学的な挙動を示
すかを考えてみる。通常集光点での光の強度分布は使用
する光学系にょシ異なるが、ガウス分布をしている光学
系について考えてみる。集光点(ビームウェスト)にお
けるビームスポット半径をω0、使用波長λとすると、
集光点(ビームウェスト)から2だけ離れた所でのビー
ムスポット半径ω(Z) ハ、で与えられる。2がある
程度大きい所では、と近似できる。この式の第1項は幾
何光学的挙動を示し、第2項は光の波動性によるスポッ
トの広がりを表わしている。したがって、この式の第1
項の値が第2項の値のおよそ4倍以上ある所ではほぼ幾
何光学的な挙動を示すと考える。
と波動性にじゃまされずに純粋に幾何光学的な挙動を示
すかを考えてみる。通常集光点での光の強度分布は使用
する光学系にょシ異なるが、ガウス分布をしている光学
系について考えてみる。集光点(ビームウェスト)にお
けるビームスポット半径をω0、使用波長λとすると、
集光点(ビームウェスト)から2だけ離れた所でのビー
ムスポット半径ω(Z) ハ、で与えられる。2がある
程度大きい所では、と近似できる。この式の第1項は幾
何光学的挙動を示し、第2項は光の波動性によるスポッ
トの広がりを表わしている。したがって、この式の第1
項の値が第2項の値のおよそ4倍以上ある所ではほぼ幾
何光学的な挙動を示すと考える。
したがって、
λz 1 πω3
i「≧4×7(寸)
の条件としては、
が得られる。情報記憶媒体の光反射層54の方向での集
光点におけるビームスポット半径をω0*とじ、第2の
光検出器75方向での結像横倍率をmとすると第25図
、第26図および第27図の光学系(なお、第25図、
第26図、第27図および後述する第28図中、75′
は集光点よシ近づけた状態、75“は集光点よシ遠ざけ
た状態を示す。また、78はミラー、79はレンズ、8
0はパイグリズムである。)の場合にはω0キmω0*
の関係がほぼ成立つ。理想的なのω0にあてはめて考え
ることができる。また第23図(イ)(ロ)0、第15
図、第28図、第29図(イ)(ロ)の光学系について
は一次元モデルの特殊な場合に限り(36)式(ω6
’ = akn i f e/2 = ”’ ”” )
を−NA 考えることもできる(なお、第29図(イ)(ロ)に示
す81は投射レンズ73と第2の光検出器75との間に
設けられたシリンドリカルレンズであ広第29図(イ)
はシリンドリカルレンズ81の母線に対し平行方向に、
第18図(ロ)は垂直方向に見た状態を示す)。
光点におけるビームスポット半径をω0*とじ、第2の
光検出器75方向での結像横倍率をmとすると第25図
、第26図および第27図の光学系(なお、第25図、
第26図、第27図および後述する第28図中、75′
は集光点よシ近づけた状態、75“は集光点よシ遠ざけ
た状態を示す。また、78はミラー、79はレンズ、8
0はパイグリズムである。)の場合にはω0キmω0*
の関係がほぼ成立つ。理想的なのω0にあてはめて考え
ることができる。また第23図(イ)(ロ)0、第15
図、第28図、第29図(イ)(ロ)の光学系について
は一次元モデルの特殊な場合に限り(36)式(ω6
’ = akn i f e/2 = ”’ ”” )
を−NA 考えることもできる(なお、第29図(イ)(ロ)に示
す81は投射レンズ73と第2の光検出器75との間に
設けられたシリンドリカルレンズであ広第29図(イ)
はシリンドリカルレンズ81の母線に対し平行方向に、
第18図(ロ)は垂直方向に見た状態を示す)。
πωo21f2
次にV丁子と−z<) λとの間の大小関係を調べる。
′合焦点時に一様分布の平行光が検出系レンズに入射す
る時には集光点でのスポットの直径doは収束角を20
とした時 2λ d0=2ω JL 、、。
る時には集光点でのスポットの直径doは収束角を20
とした時 2λ d0=2ω JL 、、。
で与えられる。θが充分小さい時にはθ中Tよシとなる
。ここでω0′とは(36)式を適用した時のビームス
ポット半径である。
。ここでω0′とは(36)式を適用した時のビームス
ポット半径である。
なお、合焦点時に結像点からずらして第2の光検出器7
5を配置する場合、本来どちら側にずらしてもさしつか
えない。しかし、検出系レンズに近付ける方向にずらし
た方が機械的に多少はコンパクトになる。
5を配置する場合、本来どちら側にずらしてもさしつか
えない。しかし、検出系レンズに近付ける方向にずらし
た方が機械的に多少はコンパクトになる。
次に、第38図(イ)に示すように、合焦点時の集光点
より第2の光検出器75を大きくずらし焦点はけを検出
するとともにトラックずれを1つの光検出器75で同時
に検出するようにした光学系について説明する。この光
学系においては第30図(ロ)で示すように光検出器7
5上の4つの光検出セルフ5’−1、75−2−775
−3,75−4でおのおの検出されるそれぞれの検出信
号■。
より第2の光検出器75を大きくずらし焦点はけを検出
するとともにトラックずれを1つの光検出器75で同時
に検出するようにした光学系について説明する。この光
学系においては第30図(ロ)で示すように光検出器7
5上の4つの光検出セルフ5’−1、75−2−775
−3,75−4でおのおの検出されるそれぞれの検出信
号■。
■、■、■に対1−
(■+■)−(■十■)
の演算を電気的に行なって焦点ぼけを検出するとともに
(■十■)−(■+■)
の演算を電気的に行なってトラックずれを検出している
。ところで、この方式ではトラックずれ検出に関しては
表面に微小な凹凸のある情報記憶媒体の光反射層(記録
層)54から反射した光の回折・ぞターンを電気的に観
測してトラックずれを検出するという” Pu5h −
Pu1l方式”を利用しているが、Pu5h−Pull
方式の場合には表面に微小な凹凸のある光反射層54に
対するfar field pattarnが発生する
場所に光検出器75を配置した場合がトラックずれ検出
信号が大きく得られ、それに対し結像・ぞターンが発生
する場所に光検出器75を配置した場合にはトラックず
れ検出信号がほとんど得られないということが知られて
いる。したがって、第30図(イ)の光学系においては
光検出器75はなるべくfar field patt
ernが得られる場所近くに置くことが望まれる。する
と、far field patternが得られる場
所近く□に光検出器1個を置き、焦点ぼけとトラックず
れを同時に検出するという面では゛非点収差法の問題点
”の所で前述したように、連続した凹凸形状を持つトラ
ッキングガイドをレーザースポットが横切った時に発生
するfar field面上での/fターンの乱れが焦
点ぼけ検出に対し外乱として入り込み悪影#を及ぼすと
いう現象が第30図(イ)の光学系にも現われて来る。
。ところで、この方式ではトラックずれ検出に関しては
表面に微小な凹凸のある情報記憶媒体の光反射層(記録
層)54から反射した光の回折・ぞターンを電気的に観
測してトラックずれを検出するという” Pu5h −
Pu1l方式”を利用しているが、Pu5h−Pull
方式の場合には表面に微小な凹凸のある光反射層54に
対するfar field pattarnが発生する
場所に光検出器75を配置した場合がトラックずれ検出
信号が大きく得られ、それに対し結像・ぞターンが発生
する場所に光検出器75を配置した場合にはトラックず
れ検出信号がほとんど得られないということが知られて
いる。したがって、第30図(イ)の光学系においては
光検出器75はなるべくfar field patt
ernが得られる場所近くに置くことが望まれる。する
と、far field patternが得られる場
所近く□に光検出器1個を置き、焦点ぼけとトラックず
れを同時に検出するという面では゛非点収差法の問題点
”の所で前述したように、連続した凹凸形状を持つトラ
ッキングガイドをレーザースポットが横切った時に発生
するfar field面上での/fターンの乱れが焦
点ぼけ検出に対し外乱として入り込み悪影#を及ぼすと
いう現象が第30図(イ)の光学系にも現われて来る。
したがって、光検出器75′f:farfield面に
は置かないようにする必要がある。
は置かないようにする必要がある。
多くの実験から合焦点時の元ディスク((−#報記憶媒
体)5ノの光反射層54に対する結像面上では凹凸形状
を持つトシッキングガイド55を横切っても焦点はけ検
出に大きな影響を及ぼす程の誤差信号は発生したいこと
が確められている。far field面f:Frau
nhoffer (フラウンホーファ)領域と対応させ
れば、少なくともFresnel (フレネル)領域と
Fraunhoffer領域の境界点よシも結像点(合
焦点時の光検出器側の集光点)に近い所に光検出器75
は置かなければならない。光検出器75側の集光点にお
けるスポットサイズdoとして光強度分布において中心
最大強度を1とした時のl/eになる所での幅(直径)
とすると実際のビームスポットとしては3.9do程度
の広がシを有する。(3,9倍と言う値はAiry p
atternの2次極大の外側にある暗い縞までの範囲
である。)したがって、このような広がシを有するパタ
ーンに対するFraunhoffer領誠とFresn
el領域の境界はおよそ(3,9do)2/λとなるの
で、合焦点時には光検出器方向の集光点から光検出器7
5までの距離は少なくとも(3,9dθ)2/λよりも
離さない方が良い。また、前述したようにdoは理論的
には(33)式のadや(36)式のaknifeに対
応する。
体)5ノの光反射層54に対する結像面上では凹凸形状
を持つトシッキングガイド55を横切っても焦点はけ検
出に大きな影響を及ぼす程の誤差信号は発生したいこと
が確められている。far field面f:Frau
nhoffer (フラウンホーファ)領域と対応させ
れば、少なくともFresnel (フレネル)領域と
Fraunhoffer領域の境界点よシも結像点(合
焦点時の光検出器側の集光点)に近い所に光検出器75
は置かなければならない。光検出器75側の集光点にお
けるスポットサイズdoとして光強度分布において中心
最大強度を1とした時のl/eになる所での幅(直径)
とすると実際のビームスポットとしては3.9do程度
の広がシを有する。(3,9倍と言う値はAiry p
atternの2次極大の外側にある暗い縞までの範囲
である。)したがって、このような広がシを有するパタ
ーンに対するFraunhoffer領誠とFresn
el領域の境界はおよそ(3,9do)2/λとなるの
で、合焦点時には光検出器方向の集光点から光検出器7
5までの距離は少なくとも(3,9dθ)2/λよりも
離さない方が良い。また、前述したようにdoは理論的
には(33)式のadや(36)式のaknifeに対
応する。
次に、焦点ぼけ量に対する光検出器上のビームスポット
の挙動を検討する。上記(31)式までは合焦点時に光
ディスク(情報記憶媒体〕51の光反射層54に対する
結像点の位置に第2の光検出器75を配置した場合につ
いての計算式であるので、合焦点時において光ディスク
51の光反射層54に対する結像点からずれた位置に第
2の光検出器75を配置した時の光学的挙動を示す式を
以下に導く。全光学系を一つの合成レンズと見なし、合
焦点時すなわち一方の集光点が光ディスク51の光反射
層54の位置と一致した時、それより遠い方向にある合
成レンズの後側主点からもう一方の集光点(りまシ前述
した集光点に対する結像点)までの距離をAQとすると
、(25)式より Ao =f (l壬m ) 叫−−−−
−(42)となる。ここで、mは横倍率、f”は合成レ
ンズの焦点距離である。そして、この位置よシΔだけ合
成レンズ側に近づけた位置に光検出器75を置いた場合
には、合成レンズの後側主点から光検出器75までの距
離Aは A=Ao−Δ =f*(l千m)−Δ ・・・・・・・・・(
43)で与えられる。(43)式を(24)式に代入す
ると、h3=h*−Al1 一一β(f*+c+zδ)+a xc+’HaβO=β
off*干f5名−2δ ここで、(28)式を代入すると ・・・・・・・・・(44) この(44)式が現在取扱っている焦点ぼけ検出方法に
おいて比較的広範囲の光学系に適用でき、非常に一般的
な公式として用いることができる。
の挙動を検討する。上記(31)式までは合焦点時に光
ディスク(情報記憶媒体〕51の光反射層54に対する
結像点の位置に第2の光検出器75を配置した場合につ
いての計算式であるので、合焦点時において光ディスク
51の光反射層54に対する結像点からずれた位置に第
2の光検出器75を配置した時の光学的挙動を示す式を
以下に導く。全光学系を一つの合成レンズと見なし、合
焦点時すなわち一方の集光点が光ディスク51の光反射
層54の位置と一致した時、それより遠い方向にある合
成レンズの後側主点からもう一方の集光点(りまシ前述
した集光点に対する結像点)までの距離をAQとすると
、(25)式より Ao =f (l壬m ) 叫−−−−
−(42)となる。ここで、mは横倍率、f”は合成レ
ンズの焦点距離である。そして、この位置よシΔだけ合
成レンズ側に近づけた位置に光検出器75を置いた場合
には、合成レンズの後側主点から光検出器75までの距
離Aは A=Ao−Δ =f*(l千m)−Δ ・・・・・・・・・(
43)で与えられる。(43)式を(24)式に代入す
ると、h3=h*−Al1 一一β(f*+c+zδ)+a xc+’HaβO=β
off*干f5名−2δ ここで、(28)式を代入すると ・・・・・・・・・(44) この(44)式が現在取扱っている焦点ぼけ検出方法に
おいて比較的広範囲の光学系に適用でき、非常に一般的
な公式として用いることができる。
ここで、(44)式でΔ=0とすれば(29)式が、神
たΔ=0としb=oとすれば(23)式が得られる。
たΔ=0としb=oとすれば(23)式が得られる。
ここで、合焦点位置近傍を考え、対物レンズ66の開口
部(射出瞳)の半径をrとし、a=0、対物レンズ66
の光ディスク51に近い側の主点から集光点(ビームウ
ェスト)までの距離をF、F=f、+bとすると、上記
(44)式はh3=(千Δ/m + (±m+ΔA*)
×2δ) −/1’・・・・・・・・・(−!5) となる。(45)式は光検出器75上ビームスポツトの
光軸上から最外周位置(第16図(イ)、(ロ)。
部(射出瞳)の半径をrとし、a=0、対物レンズ66
の光ディスク51に近い側の主点から集光点(ビームウ
ェスト)までの距離をF、F=f、+bとすると、上記
(44)式はh3=(千Δ/m + (±m+ΔA*)
×2δ) −/1’・・・・・・・・・(−!5) となる。(45)式は光検出器75上ビームスポツトの
光軸上から最外周位置(第16図(イ)、(ロ)。
eつ、(ホ)のα点)までの距離を示す。した力って、
ある焦点はけ許容量δCに対し +h31=’−(干Δ/m + (±m+ΔA*)xz
δ)の半径を持つ円よりも光検出器76の光検出部が大
きくないと、δCまで焦点ぼけが生じた時、光検出器7
5上ビームスポツトは光検出器75をはみ出してしまい
検出出力が小さくなる。上述したように1δclz2.
0μmとすると、一般にm〉Δ/rだから、 Δ〉Oの時はδ=+1δc1より δ=−1δc1 の時の方が1h31が大きく、Δ〈0
の時はδ=−1δC1よシ δ=+1δC1の時の方がlhs lが大きい。
ある焦点はけ許容量δCに対し +h31=’−(干Δ/m + (±m+ΔA*)xz
δ)の半径を持つ円よりも光検出器76の光検出部が大
きくないと、δCまで焦点ぼけが生じた時、光検出器7
5上ビームスポツトは光検出器75をはみ出してしまい
検出出力が小さくなる。上述したように1δclz2.
0μmとすると、一般にm〉Δ/rだから、 Δ〉Oの時はδ=+1δc1より δ=−1δc1 の時の方が1h31が大きく、Δ〈0
の時はδ=−1δC1よシ δ=+1δC1の時の方がlhs lが大きい。
この中で1δc1w2.0μmずれた時1h31が最も
太きくなる条件を求めると、 l h 31 =p (lΔl/m+(m+lΔl/f
勺X21δ、1)となる。
太きくなる条件を求めると、 l h 31 =p (lΔl/m+(m+lΔl/f
勺X21δ、1)となる。
つま91δcl=2.0μm焦点はけが生じても光検出
器25からはみ出し焦点ぼけ検出信号が小さくなること
を防ぐことができる。
器25からはみ出し焦点ぼけ検出信号が小さくなること
を防ぐことができる。
次に、許容される光検出器位置ずらし量Δを求める。こ
こではa = 0の所つマり対物レンズ66の後側主点
面上のyの高さの点に対する光線追跡とし、合焦点位置
(δ=0)近傍のみの所で取扱うので上記(44)式は
F EE f o + bとして=(千ル省+(±m+
J/f勺X2δ)U −−−−−゛(46)となる
。つまりδだけ焦点がぼけた時光検出器75上で光線が ((十m+□”)X27δ)/F たけずれて焦点ぼけが検知される。ところが、合焦点時
に光ディスク51の光反射層54に対する結像位置から
ずれた位置に光検出器75を配置した場合には光ディス
ク51に面プレ等の傾きがあった時に光検出器75上で
レーザースポットが移動し、合焦点時であるにもかかわ
らずあたかも焦点かほけているかのように検知してしま
う。ここで、この量を概算する。光ディスク51の光反
射層54の水平状態からの傾き量をθとする。対物レン
ズ66の光軸上を通って入射する主光線が光デイスク5
1上で反射し、対物レンズ66の前側主面上に達した時
の合焦点時のずれ量ηは対物レンズ66の前側主点と光
デイスク51上の集光点までの距離をFとして η=2θF で与えられる。対物レンズ66の射出瞳半径もしくは対
物レンズ66の開口部半径をrとすると全体としての対
物レンズ66上でのずれの割合ρは ρ=η/r−世 幾何学的相似関係から光検出器75上での主光線のずれ
量ξは(46)式から jr jr 2θF −ξ=王−×ρ=壬;ν×−): F =王2θル名 ・・・叫・・(47
)で与えられる。
こではa = 0の所つマり対物レンズ66の後側主点
面上のyの高さの点に対する光線追跡とし、合焦点位置
(δ=0)近傍のみの所で取扱うので上記(44)式は
F EE f o + bとして=(千ル省+(±m+
J/f勺X2δ)U −−−−−゛(46)となる
。つまりδだけ焦点がぼけた時光検出器75上で光線が ((十m+□”)X27δ)/F たけずれて焦点ぼけが検知される。ところが、合焦点時
に光ディスク51の光反射層54に対する結像位置から
ずれた位置に光検出器75を配置した場合には光ディス
ク51に面プレ等の傾きがあった時に光検出器75上で
レーザースポットが移動し、合焦点時であるにもかかわ
らずあたかも焦点かほけているかのように検知してしま
う。ここで、この量を概算する。光ディスク51の光反
射層54の水平状態からの傾き量をθとする。対物レン
ズ66の光軸上を通って入射する主光線が光デイスク5
1上で反射し、対物レンズ66の前側主面上に達した時
の合焦点時のずれ量ηは対物レンズ66の前側主点と光
デイスク51上の集光点までの距離をFとして η=2θF で与えられる。対物レンズ66の射出瞳半径もしくは対
物レンズ66の開口部半径をrとすると全体としての対
物レンズ66上でのずれの割合ρは ρ=η/r−世 幾何学的相似関係から光検出器75上での主光線のずれ
量ξは(46)式から jr jr 2θF −ξ=王−×ρ=壬;ν×−): F =王2θル名 ・・・叫・・(47
)で与えられる。
次に、光ディスク51が傾いた時の許容される焦点はけ
量δallowanceを考える。上述したように、1
δc、、l z 2.0μmであるから許容される焦点
はけ量とじてはδallowanceキ1.0μm程度
と考えられる。また、この位焦点がぼけた時の光検出器
75上スポツトの最外周位置の変化量は)(a11ow
=2rδatlowanceX(b+Δ/i”)fi・
・・・・・・・・(48) で与えられる。(47)式と(48)式を比べてみると
、(47)式で与えられる光検出器75上のスポットの
ずれ量ξは対物レンズ66の開口が無限に広い時にずれ
る量を示している。しかし、実際には光デイスク5ノの
光反射層54で反射し、た光は対物レンズ66の開口制
限(入射瞳の有限な大きさによる制限)を受け、さらに
ナイフニップ1.プリズム、ミラー郷党抜出し部材端面
による遮へいをされるので光検出器75上のスポット自
体はそれ程移動せず、スポット内の強度分布が移動する
だけである。また、(48)式は焦点がぼけた時の光検
出器75上のスポットの最外周位置の変化量であって、
焦点がほけた時の光検出器75上スポット全体の移動量
を考えるには光路途中にあるナイフニップ、 f IJ
ズム、ミラー郷党抜出し部材の端面の位置も考慮に入れ
なければならない。したがって、厳密には(47) 。
量δallowanceを考える。上述したように、1
δc、、l z 2.0μmであるから許容される焦点
はけ量とじてはδallowanceキ1.0μm程度
と考えられる。また、この位焦点がぼけた時の光検出器
75上スポツトの最外周位置の変化量は)(a11ow
=2rδatlowanceX(b+Δ/i”)fi・
・・・・・・・・(48) で与えられる。(47)式と(48)式を比べてみると
、(47)式で与えられる光検出器75上のスポットの
ずれ量ξは対物レンズ66の開口が無限に広い時にずれ
る量を示している。しかし、実際には光デイスク5ノの
光反射層54で反射し、た光は対物レンズ66の開口制
限(入射瞳の有限な大きさによる制限)を受け、さらに
ナイフニップ1.プリズム、ミラー郷党抜出し部材端面
による遮へいをされるので光検出器75上のスポット自
体はそれ程移動せず、スポット内の強度分布が移動する
だけである。また、(48)式は焦点がぼけた時の光検
出器75上のスポットの最外周位置の変化量であって、
焦点がほけた時の光検出器75上スポット全体の移動量
を考えるには光路途中にあるナイフニップ、 f IJ
ズム、ミラー郷党抜出し部材の端面の位置も考慮に入れ
なければならない。したがって、厳密には(47) 。
(48)式だけですべてを完全に表わすこと;・よでき
ない。しかし、おおよその傾向は検討できる。
ない。しかし、おおよその傾向は検討できる。
つまり、光ディスクミノの水平状態からの傾き量θに対
し 1ξ(θ、Δ]<lHallow、1 の範囲では焦点が大きくぼけることなく光学系として安
定に動作する。(48)式においてm>l/f”とし、
さらに傾きゃ焦点ぼけ、光検出器75位置ずらしに対す
る方向性は無視し、θ〉o。
し 1ξ(θ、Δ]<lHallow、1 の範囲では焦点が大きくぼけることなく光学系として安
定に動作する。(48)式においてm>l/f”とし、
さらに傾きゃ焦点ぼけ、光検出器75位置ずらしに対す
る方向性は無視し、θ〉o。
δa 11owance ) OrΔ〉0として計算す
ると、(47)(48)式より 2θA/mΩrJallowanceX(m王11/f
*)/11’−(49)システム的に許容されるθの
最大値θmaxとしてはDADの規格では θmax=1°= radian 80 が与えられている。したがって、この値を(49)式に
代入し、許容される光検出器75位置ずらし量Δを計算
−すると、 θmix r!lallowance(−± tオ
F )Δ<、 r m a allowance
/Fより Δ<;rma allowanceX(”””−yδa
llowance/f”)−’また、m〉Δ/f*とし
てΔl*の項を省略すると(49)式は 以上よシ、第2の光検出器75を合焦時に第2の光検出
器75側に形成される集光点かられずかにずれた位置に
配置したから、光ディスク51の光反射層54内の信号
情報用ビットの結像・母ターンが光検出器75上にはっ
きり現われて外乱ノイズ信号となることがない。また、
光ディスク51にそシが生じ、基板が傾いても対物レン
ズ66の収差による焦点ぼけが生じにくい。また、焦点
ぼけに対する検出感度が合焦点位置付近でにぶることな
く幾何光学的に求めたものとほぼ等しい感度を有する。
ると、(47)(48)式より 2θA/mΩrJallowanceX(m王11/f
*)/11’−(49)システム的に許容されるθの
最大値θmaxとしてはDADの規格では θmax=1°= radian 80 が与えられている。したがって、この値を(49)式に
代入し、許容される光検出器75位置ずらし量Δを計算
−すると、 θmix r!lallowance(−± tオ
F )Δ<、 r m a allowance
/Fより Δ<;rma allowanceX(”””−yδa
llowance/f”)−’また、m〉Δ/f*とし
てΔl*の項を省略すると(49)式は 以上よシ、第2の光検出器75を合焦時に第2の光検出
器75側に形成される集光点かられずかにずれた位置に
配置したから、光ディスク51の光反射層54内の信号
情報用ビットの結像・母ターンが光検出器75上にはっ
きり現われて外乱ノイズ信号となることがない。また、
光ディスク51にそシが生じ、基板が傾いても対物レン
ズ66の収差による焦点ぼけが生じにくい。また、焦点
ぼけに対する検出感度が合焦点位置付近でにぶることな
く幾何光学的に求めたものとほぼ等しい感度を有する。
また、光検出器75の位置ずれに対し比較的焦点ぼけが
生じにくくなる。また、検出系レンズとして比紋的収差
の大きなレンズを用いることができ、またそのようなレ
ンズを用いても光学的特性を著しく落とすことがない。
生じにくくなる。また、検出系レンズとして比紋的収差
の大きなレンズを用いることができ、またそのようなレ
ンズを用いても光学的特性を著しく落とすことがない。
すなわち、合焦点時に光検出器75上で光デイスク5ノ
の光反射層5イに対する結像ノぞターンをぼがすことに
ょン5レンズの収差やビットの影響を軽減し、しか−)
光検出器75の位置ずれマーシンや焦点ぼけに対する検
出感度を向上させることができ、それでいて光反射層5
4上の微細な凹凸によシ発生する回折パターンの影響を
受けるまで光検出器75をずらさないことによ多焦点ぼ
け検出をよシ安定にしかも信頼性良く行なうことができ
る。
の光反射層5イに対する結像ノぞターンをぼがすことに
ょン5レンズの収差やビットの影響を軽減し、しか−)
光検出器75の位置ずれマーシンや焦点ぼけに対する検
出感度を向上させることができ、それでいて光反射層5
4上の微細な凹凸によシ発生する回折パターンの影響を
受けるまで光検出器75をずらさないことによ多焦点ぼ
け検出をよシ安定にしかも信頼性良く行なうことができ
る。
しかも、光検出器75の光検出部を半径÷(1Δ1,4
+ (m+lΔI/f”)−21ae+ )の円よシも
大きな面積(但し、1δclは2.0μm)とすること
によって、焦点はけ量が上2゜0μm生じても光検出器
75上のビームスポットが光検出器25からはみ出さな
いので焦点ぼけ検出信号が小さくなることがない。つま
り、ある程度大きく焦点がぼけても大きな焦点ぼけ検出
信号が得られ、安定に焦点はけに対する対物レンズ66
の位置補正が行なえる。
+ (m+lΔI/f”)−21ae+ )の円よシも
大きな面積(但し、1δclは2.0μm)とすること
によって、焦点はけ量が上2゜0μm生じても光検出器
75上のビームスポットが光検出器25からはみ出さな
いので焦点ぼけ検出信号が小さくなることがない。つま
り、ある程度大きく焦点がぼけても大きな焦点ぼけ検出
信号が得られ、安定に焦点はけに対する対物レンズ66
の位置補正が行なえる。
さらに、合焦点時の結像位置から光検出器75までの距
離Δを の範囲(但し、θmax= 、δa 11owan
ce =41 μm)内とすることによって、多少光デ
ィスク51に面プレ等の傾きがあっても焦点をぼかすこ
となく安定にしかも信頼性良く焦点はけ補正を行なうこ
とができる。すなわち、θmax=1’まで光ディスク
51に傾きがありてもδallowance = 1.
0μmまで焦点がぼけず安定に光学ヘッド39としての
動作を行なうことができる。
離Δを の範囲(但し、θmax= 、δa 11owan
ce =41 μm)内とすることによって、多少光デ
ィスク51に面プレ等の傾きがあっても焦点をぼかすこ
となく安定にしかも信頼性良く焦点はけ補正を行なうこ
とができる。すなわち、θmax=1’まで光ディスク
51に傾きがありてもδallowance = 1.
0μmまで焦点がぼけず安定に光学ヘッド39としての
動作を行なうことができる。
以上説明したように本発明によれば、情報を記憶する情
報記憶媒体に光を照射するブC源と、この光源から上記
情報記憶媒体に照射される光を集光する集光手段と、上
記情報記憶媒体で反射した光を再度集光する投光手段と
、この投光手段からの射出光の集光点と上記情報記憶媒
体の位置とが一致した合焦時における上記情報記憶媒体
に対する結像位置の近傍に配置された光検出器とを具備
し、合焦時に情報記憶媒体とその結像位置を結び付ける
光学系t−1個のレンズと見なした時の焦点距離をf、
合焦時の上記情報記憶媒体に対する結像位置から光検出
器までの距離をΔ、上記集光手段の一部に用いられる対
物レンズの情報記憶媒体に近い側の主点から集光点まで
の距離をF、上記集光手段の一部に用いられている対物
レンズの射出瞳の半径をr、上記光検出器上の結像倍率
をm、上記集光手段によ多形成される集光点の位置から
の情報記憶媒体の許容ずれ量をδceq苺薯吟としたと
き、光検出器の光検出部が半径 j(lΔl/m+(m+l帽/f ) −21δC1)
の円よシも大きな面積を有するから、合焦点時に光検出
器上で情報記憶媒体に対する結像/ぐターンをぼかすこ
とによシレンズの収差やビットの影響を軽減し、しかも
光検出器の位置ずれマージンや焦点ぼけに対する検出感
度を向上させることができ、それでいて情報記憶媒体上
の微細な凹凸によシ発生する回折・ぞターンの影響を受
けるまで光検出器をずらさないことによ多焦点はけ検出
をよ多安定にしかも信頼性良く行なうことができる。
報記憶媒体に光を照射するブC源と、この光源から上記
情報記憶媒体に照射される光を集光する集光手段と、上
記情報記憶媒体で反射した光を再度集光する投光手段と
、この投光手段からの射出光の集光点と上記情報記憶媒
体の位置とが一致した合焦時における上記情報記憶媒体
に対する結像位置の近傍に配置された光検出器とを具備
し、合焦時に情報記憶媒体とその結像位置を結び付ける
光学系t−1個のレンズと見なした時の焦点距離をf、
合焦時の上記情報記憶媒体に対する結像位置から光検出
器までの距離をΔ、上記集光手段の一部に用いられる対
物レンズの情報記憶媒体に近い側の主点から集光点まで
の距離をF、上記集光手段の一部に用いられている対物
レンズの射出瞳の半径をr、上記光検出器上の結像倍率
をm、上記集光手段によ多形成される集光点の位置から
の情報記憶媒体の許容ずれ量をδceq苺薯吟としたと
き、光検出器の光検出部が半径 j(lΔl/m+(m+l帽/f ) −21δC1)
の円よシも大きな面積を有するから、合焦点時に光検出
器上で情報記憶媒体に対する結像/ぐターンをぼかすこ
とによシレンズの収差やビットの影響を軽減し、しかも
光検出器の位置ずれマージンや焦点ぼけに対する検出感
度を向上させることができ、それでいて情報記憶媒体上
の微細な凹凸によシ発生する回折・ぞターンの影響を受
けるまで光検出器をずらさないことによ多焦点はけ検出
をよ多安定にしかも信頼性良く行なうことができる。
さらに、多少焦点がぼけてもビームスポットが光検出器
からはみ出さないので大きな焦点はけ検出信号が得られ
続ける等優れた効果を奏する。
からはみ出さないので大きな焦点はけ検出信号が得られ
続ける等優れた効果を奏する。
第1図は従来における焦点ぼけ検出光学系を示す説明図
、第2図(イ)、(ロ)は同じくその原理を説明するた
めの説明図、第3図は従来の異なる焦点ぼけ検出光学系
を示す説明図、第4図(イ)(ロ)は同じくその原理を
説明するだめの説明図、第5図は第3図の光検出器上の
スポットの状態を示す図、第6図(イ)(ロ)(ハ)は
ビームスポットの移動によ多焦点はけを検出する第1の
従来光学系を示す説明図、第7図(イ)←)C)は同じ
くビームスポットの移動によ多焦点ぼけを検出する第2
の従来光学系を示す説明図、第8図は同じくビームスポ
ットの移動により焦点ぼけを検出する第3の従来光学系
を示す説明図、第9図(イ)は同じくビームスポットの
移動によ多焦点ぼけを検出する第4の従来光学系を示す
説明図、第9図(=−;は第9図(イ)の光学系におけ
る光検出器上でのビームスポットの状態を示す図、第1
0図はビームスポットの移動によ多焦点ぼけを検出する
第5の従来光学系を示す説明図、第11図は同じくビー
ムスポットの移動によ多焦点ぼけを検出する第6の従来
光学系を示す説明図、第12図(イ)(ロ)は光検出器
上でのビームス号?ットの状態をそれぞれ示す図、第1
3図〜第24図は本発明の一実施例を示すもので、第1
3図は本発明に係る光学ヘッドを備えた情報記録再生装
置を示すブロック図、第14図は焦点ずれ検出用光学系
を示す図、第15図(イ)(ロ)(ハ)は合焦時および
非合焦時におけるレーザービームの軌跡を示す説明図、
第16図(イ)(ロ)(ハ)に)(ホ)は光検出器上で
のビームスポットの状態を示す図、第17図は対物レン
ズを通る光線の軌跡を解析するだめの図、第18図は投
射レンズを通る光線の軌跡を解析するための図、第19
図は対物レンズの焦点位置とレーザー光の集光点とがず
れている光学系を示す図、第20図は対物レンズと投射
レンズを1つの合成レンズと見なしたときの光線の軌跡
を解析するだめの図、第21図は対物レンズによって形
成されるビームウェストにおける光強度分布を示す図、
第22図(イ)(ロ)は光検出器の受光面上における光
強度分布の差違を説明する図であって、第22図0)は
遮光板を光路に挿入しない場合、第22図(ロ)は遮光
板を光路に挿入した場合を夫々示す図、第23図(イ)
(ロ)eつは合焦時および非合焦時において光検出器の
位置をずらした場合のレーザービームの軌跡を示す説明
図、第24図は第22図(イ)(ロ)同様に遮光板を挿
入しない場合及び遮光板を挿入した場合におけるレーザ
ービームの軌跡を示す図、第25図〜第30図(イ)(
ロ)は本発明の光学ヘッドの他の種々の実施例に係る光
学系を示す図である。 51・・・情報記憶媒体(光ディスク)、61・・・光
源(レーザー装置)、63・・・凸レンズ(コリメータ
ーレンズ)、66・・・対物レンズ、73・・・投射レ
ンズ、75・・・第2の光検出器。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第1図 2 第2図 第3図 第4N 第6目 第 7 爾 第9図 22 1110 図 2 第11図 第14 [ らム 第15 図 第25r!tJ 54 第26図 4 59 第27 @ 第29図 (イ) /Z (ロ) 第30図 ←D 2 (ロ)
、第2図(イ)、(ロ)は同じくその原理を説明するた
めの説明図、第3図は従来の異なる焦点ぼけ検出光学系
を示す説明図、第4図(イ)(ロ)は同じくその原理を
説明するだめの説明図、第5図は第3図の光検出器上の
スポットの状態を示す図、第6図(イ)(ロ)(ハ)は
ビームスポットの移動によ多焦点はけを検出する第1の
従来光学系を示す説明図、第7図(イ)←)C)は同じ
くビームスポットの移動によ多焦点ぼけを検出する第2
の従来光学系を示す説明図、第8図は同じくビームスポ
ットの移動により焦点ぼけを検出する第3の従来光学系
を示す説明図、第9図(イ)は同じくビームスポットの
移動によ多焦点ぼけを検出する第4の従来光学系を示す
説明図、第9図(=−;は第9図(イ)の光学系におけ
る光検出器上でのビームスポットの状態を示す図、第1
0図はビームスポットの移動によ多焦点ぼけを検出する
第5の従来光学系を示す説明図、第11図は同じくビー
ムスポットの移動によ多焦点ぼけを検出する第6の従来
光学系を示す説明図、第12図(イ)(ロ)は光検出器
上でのビームス号?ットの状態をそれぞれ示す図、第1
3図〜第24図は本発明の一実施例を示すもので、第1
3図は本発明に係る光学ヘッドを備えた情報記録再生装
置を示すブロック図、第14図は焦点ずれ検出用光学系
を示す図、第15図(イ)(ロ)(ハ)は合焦時および
非合焦時におけるレーザービームの軌跡を示す説明図、
第16図(イ)(ロ)(ハ)に)(ホ)は光検出器上で
のビームスポットの状態を示す図、第17図は対物レン
ズを通る光線の軌跡を解析するだめの図、第18図は投
射レンズを通る光線の軌跡を解析するための図、第19
図は対物レンズの焦点位置とレーザー光の集光点とがず
れている光学系を示す図、第20図は対物レンズと投射
レンズを1つの合成レンズと見なしたときの光線の軌跡
を解析するだめの図、第21図は対物レンズによって形
成されるビームウェストにおける光強度分布を示す図、
第22図(イ)(ロ)は光検出器の受光面上における光
強度分布の差違を説明する図であって、第22図0)は
遮光板を光路に挿入しない場合、第22図(ロ)は遮光
板を光路に挿入した場合を夫々示す図、第23図(イ)
(ロ)eつは合焦時および非合焦時において光検出器の
位置をずらした場合のレーザービームの軌跡を示す説明
図、第24図は第22図(イ)(ロ)同様に遮光板を挿
入しない場合及び遮光板を挿入した場合におけるレーザ
ービームの軌跡を示す図、第25図〜第30図(イ)(
ロ)は本発明の光学ヘッドの他の種々の実施例に係る光
学系を示す図である。 51・・・情報記憶媒体(光ディスク)、61・・・光
源(レーザー装置)、63・・・凸レンズ(コリメータ
ーレンズ)、66・・・対物レンズ、73・・・投射レ
ンズ、75・・・第2の光検出器。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第1図 2 第2図 第3図 第4N 第6目 第 7 爾 第9図 22 1110 図 2 第11図 第14 [ らム 第15 図 第25r!tJ 54 第26図 4 59 第27 @ 第29図 (イ) /Z (ロ) 第30図 ←D 2 (ロ)
Claims (6)
- (1)情報を記憶する情報記憶媒体に光を照射する光源
と、この光源から上記情報記憶媒体に照射される光を集
光する集光手段と、上記情報記憶媒体で反射した光を再
度集光する投光手段と、この投光手段からの射出光の集
光点と上記情報記憶媒体の位置とが一致した合焦時にお
ける上記情報記憶媒体に対する結像位置の近傍に配置さ
れた光検出器とを具備し、合焦点時に情報記憶媒体とそ
の結像位置を結び付ける光学系を1個のレンズと見なし
た時の焦点距離をf、合焦時の上記情報記憶媒体に対す
る結像位置から光検出器までの距離をΔ、上記集光手段
の一部に用いられる対物レンズの情報記憶媒体に近い側
の主点から集光点までの距離をF、上記集光手段の情報
記憶媒体に対する射出瞳の半径をr、上記光検出器上の
結像倍率をm、上記集光手段によシ形成される集光点の
位置からの情報記憶媒体の許容ずれ量をδCとしたとき
、上記光検出器の光検出部が、 半径−L(+217m + (m +lΔl/f’)・
21δC1)の円よりも大きな面積を有することを特徴
とする光学ヘッド。 - (2)許容ずれ容量δCは2.0μmとした特許請求の
範囲第1項記載の光学ヘッド。 - (3)合焦時の情報記憶媒体に対する結像位置から光検
出器までの距離Δは、集光手段の一部に用いられている
対物レンズの主点面上を通過する光の光軸からの距離k
y、情報記憶媒体の傾き量θの最大値をθmax (中
面)、上記情報記憶媒体が傾いた時における集光手段か
らの射出光の焦点からの情報記憶媒体の許容ずれ量をδ
allovraneeとしたとき、 rmδallowance 1Δ1<FmaXAn−アδ8.1oヶ、□。。刀の範
囲内にある特許請求の範囲第1項または第2項記載の?
°3学ヘッド0 - (4)許容ずれ量δallovancoは1.0μmと
した特許請求の範囲第3項記載の光学ヘッド。 - (5)合焦時の情報記憶媒体に対する結像位置の範囲に
ある特許請求の範囲第3項記載の光学ヘッド。 - (6)許容ずれ量Jallowanceは1,0μmと
した特許請求の範囲第5項記載の光学ヘッド。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58042611A JPS59167858A (ja) | 1983-03-15 | 1983-03-15 | 光学ヘツド |
US06/588,228 US4650982A (en) | 1983-03-15 | 1984-03-12 | Optical head for a disc reader |
NL8400820A NL8400820A (nl) | 1983-03-15 | 1984-03-15 | Optische kop. |
DE19843409565 DE3409565A1 (de) | 1983-03-15 | 1984-03-15 | Optischer abtastkopf |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58042611A JPS59167858A (ja) | 1983-03-15 | 1983-03-15 | 光学ヘツド |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59167858A true JPS59167858A (ja) | 1984-09-21 |
Family
ID=12640820
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58042611A Pending JPS59167858A (ja) | 1983-03-15 | 1983-03-15 | 光学ヘツド |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4650982A (ja) |
JP (1) | JPS59167858A (ja) |
DE (1) | DE3409565A1 (ja) |
NL (1) | NL8400820A (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5148044A (en) * | 1990-02-27 | 1992-09-15 | Yung Chaun Chen | Structure of multiplex connector |
DE19936007A1 (de) * | 1999-08-04 | 2001-02-15 | Thomson Brandt Gmbh | Gerät zum Lesen und/oder Beschreiben optischer Aufzeichnungsträger |
EP2185705A1 (en) * | 2007-07-24 | 2010-05-19 | Applied Biosystems Inc. | Systems and methods for isolating nucleic acids |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5744236A (en) * | 1980-08-29 | 1982-03-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Optical information reproducer |
JPS57208642A (en) * | 1981-06-18 | 1982-12-21 | Toshiba Corp | Focus controller |
DE3280201D1 (de) * | 1981-07-20 | 1990-08-02 | Toshiba Kawasaki Kk | Optischer kopf. |
-
1983
- 1983-03-15 JP JP58042611A patent/JPS59167858A/ja active Pending
-
1984
- 1984-03-12 US US06/588,228 patent/US4650982A/en not_active Expired - Lifetime
- 1984-03-15 NL NL8400820A patent/NL8400820A/nl not_active Application Discontinuation
- 1984-03-15 DE DE19843409565 patent/DE3409565A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3409565C2 (ja) | 1987-10-29 |
US4650982A (en) | 1987-03-17 |
NL8400820A (nl) | 1984-10-01 |
DE3409565A1 (de) | 1984-09-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPS60263341A (ja) | 光学ヘツド | |
EP0376708A2 (en) | Light detecting apparatus | |
JPH09180240A (ja) | 光ヘッド | |
JPS59167858A (ja) | 光学ヘツド | |
JP4770685B2 (ja) | 光学情報記録再生装置 | |
CN101118763A (zh) | 光学拾取头装置及其控制方法以及信息记录重放装置 | |
JPS58100248A (ja) | 光学的情報記録媒体 | |
JPS63247920A (ja) | 光学的情報読取り装置 | |
CN1953072A (zh) | 光拾取装置 | |
JPS5990243A (ja) | 光学ヘツド | |
JP2003045047A (ja) | 光ピックアップ装置 | |
JPS63855B2 (ja) | ||
JPS6371939A (ja) | 光学ヘッド | |
JP3208910B2 (ja) | ディスク傾き補正装置 | |
JP2005025897A (ja) | 光ピックアップ装置 | |
JPS60107743A (ja) | 光学ヘッド | |
JPS6010424A (ja) | 光学ヘツド | |
JPS60119644A (ja) | 光学ヘッド | |
JPH0339337B2 (ja) | ||
JPS61156536A (ja) | 光学ヘツド | |
JPS59189307A (ja) | 光学ヘツド | |
JPS6149728B2 (ja) | ||
JPS6111951A (ja) | 光ヘツド装置 | |
JPS641858B2 (ja) | ||
JPS58102342A (ja) | 光学式情報再生装置 |