JPS6010424A - Optical head - Google Patents

Optical head

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JPS6010424A
JPS6010424A JP58119388A JP11938883A JPS6010424A JP S6010424 A JPS6010424 A JP S6010424A JP 58119388 A JP58119388 A JP 58119388A JP 11938883 A JP11938883 A JP 11938883A JP S6010424 A JPS6010424 A JP S6010424A
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JP
Japan
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photodetector
light
storage medium
focus
objective lens
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Japanese (ja)
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Hideo Ando
秀夫 安東
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Toshiba Corp
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    • G11B7/12Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
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    • G11B7/1381Non-lens elements for altering the properties of the beam, e.g. knife edges, slits, filters or stops
    • GPHYSICS
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  • Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To stabilize the detection of an out-of-focus state by providing a photodetector, which is arranged in a position deviated from the image formation position for the in-focus state and has plural detecting cells, and a means which moves a spot in accordance with the deviation of a storage medium and placing one detecting cell on the optical axis at least. CONSTITUTION:The beam of an out-of-focus state detecting system which is divided by a half mirror 10 is taken out asymmetrically with respect to an optical axis 14 by a light shielding plate 13 and is made incident on a photodetector 16 having light detecting cells 16-1 and 16-2. An area 21 of the detector 16 has not an optical detection sensitivity practically. The light receiving face of the photodetector 16 is deviated from the image formation position in the in-focus state. The position of a center point 21' of the area 21 is deviated from an intersection 14' between the optical axis 14 and the detector 16. A width 21'' is so narrowed that the point 14' is placed on the outside of the area 21. In the out-of-focus state, a spot 22 is deviated upward from the center of the light receiving face and is larger than that in the in-focus state. A reflected beam from an object lens 5 is convergent. In this case, the spot 22 is converged once in a position deviated from the point 21'; and when the out-of-focus degree is increased, it is inverted downward. Thus, the out-of-focus state is detected stably.

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ヘッドに関する。
[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] The present invention is applicable to, for example, a CD (compact disc) for DAD, a video disc, an image file, a still image file,
The present invention relates to an optical head used in a reproducing or recording/reproducing device that can at least read information by irradiating an information storage medium such as a COM (computer output memory) with focused light.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

上記柚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)の所に、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。
In the above-mentioned Yuzu optical head, a beam waist (the narrowest part) of the focused laser beam is formed at the information formation layer (recording layer or light reflection layer) of an information storage medium such as an optical disk or video disk. It is required that

このため、通常、情報形成層上でのレーザー光の焦点ぼ
けを検知し、この検知信号によシ対物レンズを移動させ
て焦点を合せるようにしている。
For this reason, the defocus of the laser beam on the information forming layer is usually detected, and the objective lens is moved and focused based on this detection signal.

ところで、近時、情報形成層上でのレーザー光の焦点は
けを検知する方法として、第1図(イ)(ロ)(ハ)ま
たは第2図(イ)(ロ)e)で示すように、情報形成層
aから反射して対物レンズbを通過した光ビームの反射
光路Cの途中に、この光軸に関して非対称に抜出す光抜
出部材であるところのカイフエッデdまたはアノ母−チ
ャーe等、レンズf1および2つの光検出セルg、hを
有した光検出器1を設け、光検出器量上でのビームスポ
ットjの移動(矢印方向)として焦点ぼけを検知するよ
うにした方法が考えられた。すなわち、第1図(イ)ま
たは第2図(イ)において、情報形成層aに対してレー
ザー光Cの焦点が合っている場合には対物レンズbを通
った反射光は光軸と平行となシ、ナイフェツジdまたは
アノぞ一チー?−eで抜出された光(ビームスポット)
は1f(7)光検出セルgと第2の5′c、検出セ/I
/hとの境にある。ところが、第1図(ロ)または第2
図(ロ)で示すように情報形成層aと対物レンズbとが
接近しすぎて焦点が合わない場合には対物レンズbを通
った反射光は光軸から徐々に離れるよう外方に広がシ、
ナイフェツゾdまたはアパーチャー〇を通った光(ビー
ムスノJピット)は上方に位置する第1の検出セルg上
に当る。また、これとは逆に第1図(ハ)または第2図
(ハ)で示すように情報形成層8と対物レンズbとが離
れすぎて焦点が合わない場合には対物レンズbを通った
反射光は光軸に徐々に近づくよう内方に絞られた状態と
なり、ナイフエラ−)dまたはアノ(−チャーeを通っ
た光(ビームスポット)は下方に位置する第2の検出セ
ルh上忙当ることになる。
By the way, recently, as a method of detecting the defocus of laser light on the information forming layer, there is a method as shown in Figure 1 (a), (b), (c) or Figure 2 (a), (b), e) In the middle of the reflected optical path C of the light beam reflected from the information forming layer a and passed through the objective lens b, there is a light extraction member d or an anomaly e which is a light extraction member that extracts the light asymmetrically with respect to the optical axis. A method is proposed in which a photodetector 1 having a lens f1 and two photodetection cells g and h is provided, and defocus is detected as the movement of the beam spot j (in the direction of the arrow) on the photodetector amount. It was done. That is, in FIG. 1(A) or FIG. 2(A), when the laser beam C is focused on the information forming layer a, the reflected light passing through the objective lens b is parallel to the optical axis. Nashi, Naifetsuji d or that one? - Light extracted by e (beam spot)
is 1f (7) photodetection cell g and second 5'c, detection cell/I
/h. However, in Figure 1 (b) or Figure 2
As shown in figure (b), if the information forming layer a and the objective lens b are too close to each other and cannot be focused, the reflected light passing through the objective lens b will spread outward to gradually move away from the optical axis. C,
The light (beam suno J pit) that has passed through the naifetsu d or aperture 〇 falls on the first detection cell g located above. Conversely, as shown in FIG. 1 (C) or FIG. 2 (C), if the information forming layer 8 and the objective lens b are too far apart and cannot be brought into focus, the information passing through the objective lens b. The reflected light is focused inward so as to gradually approach the optical axis, and the light (beam spot) that has passed through the knife error) d or the anno (char e) is focused on the second detection cell h located below. It will be a hit.

以上の光学系は合焦点暁光検出器i側の集光点の位置の
所に光検出器1が配置されるので以下の問題点がある。
The optical system described above has the following problems because the photodetector 1 is placed at the position of the condensing point on the side of the in-focus dawn photodetector i.

1) 合焦点時情報記憶媒体の情報形成層a内にある信
号情報としてのビットの上を対物レンズbによシ集束し
た集束光が通過すると光検出器i側の集光点の所でその
ビットの結像・ヂターンが現われる。このビットの結像
パターンは焦点はけ検出系全体から見れば外乱ノイズ信
号となる。
1) When the focused light is focused by the objective lens b and passes over the bits as signal information in the information formation layer a of the information storage medium, the light is focused at the focusing point on the photodetector i side. The image formation/deturn of the bit appears. The imaging pattern of this bit becomes a disturbance noise signal when viewed from the entire defocus detection system.

11) 情報記憶媒体の情報形成層a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に対して集光させる。そのため、
対物レンズb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、情報記憶媒体a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を含
んだ結像パターンが光検出器l上に現われる。対物レン
ズ系に収差が少ない時光検出器i上で略円形のパターン
が現われ、焦点汀は検出系として安定に定まっている。
11) When recording or reproducing information on the information forming layer a of an information storage medium, light is generally focused on a light reflecting layer through a substrate made of a transparent material. Therefore,
The objective lens b is designed to condense light through a transparent substrate. By the way, if large warpage or waviness occurs in the information storage medium a and the substrate is tilted, aberrations such as coma aberration occur. Therefore, at the time of focusing, an image formation pattern including coma aberration appears on the photodetector l. When the objective lens system has little aberration, a substantially circular pattern appears on the photodetector i, and the focal point is stably determined as a detection system.

ここで情報記憶媒体のそシやうねシが生じると光検出器
1上でコマ収差等対物レンズ系の収差を含んだ結像パタ
ーンが現われる。すると合焦点時にもかかわらず光検出
セルg、hに照射される光の光量がアンバランスになシ
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。
If warpage or ridges occur in the information storage medium, an image formation pattern containing aberrations of the objective lens system such as coma aberration appears on the photodetector 1. Then, even though the light is in focus, the amount of light irradiated onto the photodetection cells g and h becomes unbalanced, resulting in false detection as if defocus had occurred.

顛) 集光点近傍では光の回折(光の波動性)の影響に
よりスポットがある特定の大きさを持つ。そのため合焦
点時の光検出器側の集光点の位置に光検出器を配置した
場合には、合焦点近傍での焦点はけ検出感度は幾何光学
的に計算した値よシもにふくなっている。
2) Near the focal point, the spot has a certain size due to the influence of light diffraction (wave nature of light). Therefore, if the photodetector is placed at the focal point on the photodetector side at the time of the in-focus point, the out-of-focus detection sensitivity near the in-focus point will be much smaller than the value calculated using geometric optics. ing.

1■) 集光点でのスポットサイズは非常に小さく、そ
こに光検出器が置かれている光学系の場合、例えば温度
変化等によシ光検出器iがわずかにずれても合焦点時で
あるにもか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。
1) The spot size at the focal point is very small, and in the case of an optical system in which a photodetector is placed there, even if the photodetector i shifts slightly due to temperature changes, for example, the spot will remain in focus. Despite this, it is falsely detected as if the object is out of focus, causing the object to become out of focus.

■)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Kぶくなる。
■) Large aberrations in the detection system lens itself (e.g. spherical aberration)
If there is a difference between the Gaussian image plane and the position of the smallest random circle, the defocus detection characteristics near the in-focus position will deteriorate and the detection sensitivity will also increase.

そこで、最近、上記問題を解消すべく、合焦点時情報記
憶媒体の記録層ないしは光反射層に対する結像位置から
ずらした所に光検出器を配置した光学系が考えられてお
シ、この場合、焦点がほけた所で光検出器上のビームス
ポットが集光するが、この時ビームスポットが光検出セ
ル間のギャップ領域内に入ってしまうと焦点はけ検出信
号が得られなくなる。すなわち、合焦点時の検出光学系
は第3図(イ1→の状態になっておシ、この時の光検出
器l上のビームスポットjは第ふ図(イ枯翠)のように
なっている。%に、ここで検出光学系の光111Xが光
検出器lのギャップ領域kを通過している場合(つまシ
検出光学系の光軸Xと光検出器lが交わった点の位置が
ギャップ領域に内にある場合)について考える。第3図
(ロヘ玉)に示すように、情報記憶媒体aと対物レンズ
hとが近づく方向に焦点が埋けると光検出器量上のビー
ムスボッ仔 トjは広が9、第1図(本へλ)のようになる。
Recently, in order to solve the above problem, an optical system has been considered in which the photodetector is placed at a position shifted from the imaging position relative to the recording layer or light reflective layer of the information storage medium at the time of focusing. The beam spot on the photodetector is condensed at the point where the beam spot is out of focus, but if the beam spot enters the gap region between the photodetection cells at this time, no out-of-focus detection signal can be obtained. In other words, the detection optical system at the time of focus is in the state shown in Fig. 3 (A1), and the beam spot j on the photodetector l at this time is as shown in Fig. 5 (A). %, if the light 111X of the detection optical system passes through the gap region k of the photodetector l (the position of the point where the optical axis X of the detection optical system intersects the photodetector l) As shown in Fig. 3 (Rohe ball), when the focal point is filled in the direction in which the information storage medium a and the objective lens h approach, the beam spot on the photodetector quantity is j has a spread of 9, as shown in Figure 1 (λ to book).

この時光検出セルhよりも光検出セルgに照射される光
量が多いので確実に焦点ぼけ検出信号が得られる。とこ
ろが、第3図(ハヘ釡)に示すように、逆方向に焦点が
ほけるとビームスポットjがしだいしだいに小さくなシ
、する所で光検出器i上の一点に集光する。但しレーザ
ー光Cはあくまでも検出光学系の光軸X上で集光午 するので光検出器i上では第3図(バーxXS )に示
すようにギャップ領域に内に集光してしまう。
At this time, since the amount of light irradiated onto the photodetection cell g is greater than the amount of light irradiated onto the photodetection cell h, a defocus detection signal can be reliably obtained. However, as shown in FIG. 3, when the focus is loosened in the opposite direction, the beam spot j gradually becomes smaller and converges on a single point on the photodetector i. However, since the laser beam C is condensed on the optical axis X of the detection optical system, it is condensed in the gap region on the photodetector i as shown in FIG. 3 (bar xXS).

そのため前述のごとくほとんど焦点ぼけ検出信号が得ら
れないか、もしくは不安定な信号となってしまう。
Therefore, as described above, almost no defocus detection signal is obtained, or the signal becomes unstable.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

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、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ようにした光学へメトを提
供することにある。
The present invention has been made based on the above circumstances, and its object is to provide an optical method that allows defocus detection to be carried out more stably and with high reliability.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、情報記憶媒体上に向けて照射される照射光を
集光するとともにこの集光された照射光が上記情報記憶
媒体上で反射した反射光を再び取シ込む集光手段と、こ
の集光手段により集光された照射光の集光点と上記情報
記憶媒体とが一致した合焦点時における上記情報記憶媒
体に対する結像位置からずれた位置に配置され、上記集
光手段によシ集光された反射光を検出する複数の検出セ
ルを有した光検出器と、上記集光手段により集光された
照射光の集光点からの上記情報記憶媒体のずれに対応し
て上記光検出器上で上記反射光のビームスポットを移動
させる手段とを具備し、上記光検出器は、少なくとも1
個の検出セルが上記反射光の光軸上に位置・するように
構成したことを特徴とするものである。
The present invention provides a condensing means for condensing irradiation light irradiated onto an information storage medium and for retaking reflected light reflected by the condensed irradiation light on the information storage medium; The information storage medium is located at a position shifted from the imaging position on the information storage medium at the time when the focal point of the irradiation light collected by the light collection means and the information storage medium coincide, and the light is focused by the light collection means. a photodetector having a plurality of detection cells for detecting the focused reflected light; and a photodetector having a plurality of detection cells for detecting the focused reflected light; means for moving the beam spot of the reflected light on the detector, the photodetector comprising at least one
The present invention is characterized in that the detection cells are arranged so as to be located on the optical axis of the reflected light.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

のレーザー装置1から発生されたレーザービームはコリ
メータレンズ2によって平行光になシ、偏光ビームスシ
リツタ3に向かう。偏光ビームスノリツタ3によって反
射された平行レーザービームは1/4波長板4を通過し
て対物レンズ5に入射され、この対物レンズ5によって
情報記憶層6の情報形成層(情報記録層ないし光反射層
)7に向けて集束される。対物レンズ5は、ボイスコイ
ル8によってその光軸方向に移動可能に支持され、対物
レンズ5が所定位置に位置されると、この対物レンズ5
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
が情報形成層7表面上に投射され、最小ビームスポット
が情報形成層7の表面上に形成される。この状態におい
て、対物レンズ5は、合焦状態に保れ、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情報形成層7上
のトラッキングガイド(プリグループ)9にピントが形
成され、情報を読み出す際には、一定の光強度を有する
レーザービームは、トラッキングガイド9に形成された
ビットによって光強度変調されて反射される。
A laser beam generated from a laser device 1 is collimated by a collimator lens 2 and directed toward a polarizing beam slitter 3. The parallel laser beam reflected by the polarized beam snoritter 3 passes through the 1/4 wavelength plate 4 and enters the objective lens 5. layer) 7. The objective lens 5 is supported movably in the optical axis direction by a voice coil 8, and when the objective lens 5 is positioned at a predetermined position, the objective lens 5
The beam waist of the focused laser beam emitted from the information forming layer 7 is projected onto the surface of the information forming layer 7, and a minimum beam spot is formed on the surface of the information forming layer 7. In this state, the objective lens 5 can be kept in focus and information can be written and read. When writing information, a laser beam whose optical intensity is modulated is focused on the tracking guide (pre-group) 9 on the information forming layer 7, and when reading information, a laser beam with a constant optical intensity is focused on the tracking guide (pre-group) 9 on the information forming layer 7. , the light intensity is modulated by the bits formed on the tracking guide 9 and reflected.

情報記憶媒体6の情報形成層7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5によって平
行光束に変換され、再び1/4波長板4を通過して偏光
ビームスプリノタ3に戻される。レーザービームが1/
4波長板4を往復することによってレーザービームは、
偏光ビームスプリッタ3で反射された際に比べて偏波面
が90度回転し、この90度だけ偏波面が回転したレー
ザービームは、偏光ビームスシリツタ3で反射されず、
この偏光ビームスプリッタ3を通過することとなる。偏
光ビームスシリツタ3を通過したレーザービームは、ハ
ーフミラ−ブロック10によって2系に分けられ、その
一方(トラックずれ検出系)は、凸レンズ11によって
第1の光検出器12に照射される。
The diverging laser beam reflected from the information forming layer 7 of the information storage medium 6 is converted into a parallel beam by the objective lens 5 when focused, passes through the quarter-wave plate 4 again, and enters the polarized beam splitter 3. be returned. The laser beam is 1/
By reciprocating through the four-wavelength plate 4, the laser beam is
The plane of polarization is rotated by 90 degrees compared to when it is reflected by the polarizing beam splitter 3, and the laser beam whose plane of polarization has been rotated by this 90 degrees is not reflected by the polarizing beam splitter 3.
It will pass through this polarizing beam splitter 3. The laser beam that has passed through the polarizing beam sinter 3 is divided into two systems by a half mirror block 10 , one of which (track deviation detection system) is irradiated onto a first photodetector 12 by a convex lens 11 .

この第1の光検出器12で検出された第1の信号は、情
報記憶媒体6に記録された情報を含み、信号処理装置に
送られてデジタルデータに変換される。ハーフミラ−ブ
ロック10によって分けられた他方(焦点tzけ検出系
)のレーザービームは、遮光板(光抜出手段)13によ
って光軸14に対して非対称に抜出され、投射レンズ1
5を通過しだ後筒1の光検出セル16−1および第2の
光検出セル16−2を有してなる第2の光検出器16に
入射される。ここで、遮光板13は、プリズム、アパー
チャースリット或は、ナイフエッチ等のいずれで構成さ
れても良い。第2の光検出器16で検出された信号は、
図示しないフォーカス信号発生器で処理され、このフォ
ーカス信号発生器から発生されたフォーカス信号がボイ
スコイル駆動回路に与えられる。ボイスコイル駆動回路
は、フォーカス信号に応じてボイスコイル8を駆動し、
対物レンズ5を合焦状態に維持することとなる。なお、
情報記憶媒体6の情報形成層2上に形成されたトラッキ
ングガイド9を正確にトレースする場合には、第2の光
検出器16がらの信号を処理してリニアアクチェータを
作動させても良く、また、対物レンズ5を横方向に移動
させたシ、或は図示しないガルバノミラ−を作動させて
も良すると、これはPINフォトダイオードよりなシ、
次のように構成されている。すなわち、不純物濃度の低
い1層(n一層、とも言う)17の裏側に一面に不純物
原子としてドナーの多いN層(n+層(p+層)19.
19が設けられている。そして、これらの2層19.1
9が上記光検出セル16−1.16−2となってhる。
The first signal detected by the first photodetector 12 includes information recorded on the information storage medium 6, and is sent to a signal processing device and converted into digital data. The other laser beam (focal tz detection system) separated by the half mirror block 10 is extracted asymmetrically with respect to the optical axis 14 by a light shielding plate (light extracting means) 13, and is directed to the projection lens 1.
5, the light enters the second photodetector 16, which includes a photodetection cell 16-1 and a second photodetection cell 16-2 of the cylinder 1. Here, the light shielding plate 13 may be formed of a prism, an aperture slit, a knife etching, or the like. The signal detected by the second photodetector 16 is
The focus signal is processed by a focus signal generator (not shown), and the focus signal generated from the focus signal generator is given to a voice coil drive circuit. The voice coil drive circuit drives the voice coil 8 according to the focus signal,
The objective lens 5 is maintained in focus. In addition,
In order to accurately trace the tracking guide 9 formed on the information formation layer 2 of the information storage medium 6, the signal from the second photodetector 16 may be processed to operate the linear actuator. , if the objective lens 5 is moved laterally, or if a galvano mirror (not shown) is activated, this will be more effective than a PIN photodiode.
It is structured as follows. That is, on the back side of one layer (also called n-layer) 17 with a low impurity concentration, there is an N layer (n+ layer (p+ layer) 19.
19 are provided. And these two layers 19.1
9 becomes the photodetection cell 16-1, 16-2.

また、2層19.19と1層17の境界領域に空乏層2
0゜20が広がっている。しかして、表面から光が入射
すると光検出器16内にhole−electronp
airが生じる。空乏層20,20の中領域Eがhol
e−electron pairが生じるとそれぞれ2
層19.19.1層17に引かれて検出信号となるが、
1層17の中領域りで生じたhole−elec−tr
on pairの多くは再結合して消滅し、わずかなキ
ャリアーが拡散によシ空乏層20.20に達して検出信
号になるだけである。また、G部分を経て下部分に達し
た光はhole−electronpairを生成して
も多くのhole−electron palrは拡散
により空乏f@ 20 、20に達して検出信号になる
齢に再結合して消滅してしまう。したがって、2層19
と2層19の間の領域Gは光検出感度のにぷい領域にな
る。さらに、2層19゜19間の間隔(領域Gの幅)が
広ければ領域Gの中央に光が照射され発生したhole
−electronpairのほとんどが空乏層20,
20の領域Eに達する前に消滅すること妃なシ、この場
合には′領域Gを不感領域と呼ぶことができる。なお、
この11かに領域Gの所にA1層をもうけて遮光したシ
、領域Fの所にN層ノ8をもうけた構造も存在するが、
いずれにしても領域Gは不感領域または検出感度のにぷ
い領域であることに変わシはない。さらに、領域Fで発
生したキャリアは左右どちらの空乏層20.20に達す
るかわからない。以上のことから光検出セル16−1と
光検出セル16−2の間の領域Gに光を集光させ、領域
Gの中で光の移動を用いて焦点はけ等の検出を行なわせ
ようとすると光学ヘッド自体の信頼性の低下を招く慮れ
がある・したがって、領域Gの領域(以下、ギャッゾ領
域21とする。)はほとんど光検出感度のない領域とし
て見なすか、光の多くが領域Gに照射されている間は検
出精度及び信頼性がないものとして取扱う。
In addition, there is a depletion layer 2 in the boundary region between the second layer 19 and the first layer 17.
0°20 is spreading. Therefore, when light enters from the surface, a hole-electron is generated in the photodetector 16.
air is generated. The middle region E of the depletion layers 20, 20 is hol
When an e-electron pair occurs, each
Layer 19.19.1 It is attracted to layer 17 and becomes a detection signal,
hole-elec-tr generated in the middle area of 1st layer 17
Most of the on-pairs recombine and disappear, and only a small number of carriers diffuse to reach the depletion layer 20.20 and become a detection signal. In addition, even if the light that reaches the lower part via the G part generates a hole-electron pair, many of the hole-electron pairs reach the depletion f@20, 20 due to diffusion, recombine with the instar that becomes the detection signal, and disappear. Resulting in. Therefore, two layers 19
The region G between the two layers 19 and 19 becomes a region with high photodetection sensitivity. Furthermore, if the distance between the two layers 19°19 (width of region G) is wide, the center of region G is irradiated with light and the generated hole
-Most of the electron pair is a depletion layer 20,
In this case, the region G can be called a dead region. In addition,
There is also a structure in which an A1 layer is provided in region G to shield light, and an N layer (8) is provided in region F.
In any case, the area G is still an insensitive area or an area with low detection sensitivity. Furthermore, it is not known whether the carriers generated in the region F will reach the left or right depletion layer 20.20. From the above, let's focus the light on the area G between the photodetection cells 16-1 and 16-2, and use the movement of the light in the area G to perform detection such as defocusing. If this is the case, there is a possibility that the reliability of the optical head itself will decrease.Therefore, the area G (hereinafter referred to as Gyazzo area 21) may be regarded as an area with almost no light detection sensitivity, or the area where most of the light is transmitted. While being irradiated with G, it is treated as having no detection accuracy or reliability.

次に、合焦点時を検出する為の光学系について説明を加
えると、第妻図に示される光学系においては、第2の光
検出器16の受光面は、合焦状態においてそのビームウ
ェストスポットの結像位置ではなく、その近傍、すなわ
ち、結像位置よシたとえば投射レンズ15側にわずかに
ずれた位置に配列されている。また、合焦点時には光検
出セル16−1に照射されるレーザー光の総和と光検出
セル16−2に照射されるレーザー光の総和とが等しく
なるように光検出器J6が配置され、このため光検出セ
ル16−1゜16−2の間の中間点(ギャップ領域21
の中心点)21′の位置が検出光学系の光軸14と光検
出器16の交わった点14′の位置からずれる。
Next, to explain the optical system for detecting when the focus is focused, in the optical system shown in the second figure, the light receiving surface of the second photodetector 16 is located at the beam waist spot in the focused state. They are arranged not at the image formation position, but in the vicinity thereof, that is, at positions slightly shifted from the image formation position, for example, toward the projection lens 15 side. In addition, the photodetector J6 is arranged so that the total sum of the laser beams irradiated to the photodetection cell 16-1 and the total sum of the laser beams irradiated to the photodetection cell 16-2 are equal at the time of focusing. The midpoint between the photodetection cells 16-1 and 16-2 (gap region 21
The position of the center point 21' is shifted from the position of the point 14' where the optical axis 14 of the detection optical system and the photodetector 16 intersect.

また、検出光学系の光軸14と光検出器16の交わった
点14′が必ずギャップ領域21の外(第2の光検出セ
ル16−2の中)に存在するようにギャップ領域2ノの
幅21“が充分に狭くされている。従って、合焦時には
、第4図(イ’1= ′) )に示すように、ビームス
ポット22が第2の光検出器16の受光面の中心に形成
される。
Further, the gap area 2 is adjusted so that the point 14' where the optical axis 14 of the detection optical system and the photodetector 16 intersect is always outside the gap area 21 (inside the second photodetection cell 16-2). The width 21'' is sufficiently narrow. Therefore, when focusing, the beam spot 22 is centered on the light receiving surface of the second photodetector 16, as shown in FIG. It is formed.

すなわち、ビームウェストスポットが情報形成層7上に
形成され、この情報形成層7で反射されたレーザービー
ムは、対物レンズ5によって平行光束に変換されて遮光
板13に向けられる〇遮光板13によって光軸14に対
し非対称に光成分が取シ出され、投射レンズ15によっ
て集光され(なお、このとき、レーザービームは光検出
器16よシ遠い位置に集束する。)、第2の光検出器1
6上に投射され、ビームスポット22がその上に第膚図
(イ11に示すように形成される。このとき、第1の検
出素子16−1と第2の検出素子16−2に照射される
光量は等しい。次に1対物レンズ5が情報形成層7に向
けて近接すると、ビームウェストは、第歇図(口l・に
示すようにし〜デービームが情報形成層7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5と
情報形成層7との間に生ずる。このような非合焦時にお
いては、ビームウェストは、通常対物レンズ5の焦点距
離内に生ずることから、ビームウェストが光点として機
能すると仮定すれば明らかなように情報形成層7で反射
され、対物レンズ5から射出されSレーザービームは、
対物レンズ5によって発散性のレーザービームに変換さ
れる。遮光板13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、このレーダービーム成分は上
記合焦時の集束点よシも遠い点rC向って集束されるこ
ととな? る。このトキビームスヂット22は8+!i図(口績λ
)に示すように光検出器16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22よシ
も太きく形成される@更り に、第6図(ハ%l\)に示されるように対物レンズ5
が情報形成層7から離間された場合にはビームウェスト
を形成した後レーザーは、情報形成層7で反射される。
That is, a beam waist spot is formed on the information forming layer 7, and the laser beam reflected by the information forming layer 7 is converted into a parallel beam by the objective lens 5 and directed toward the light shielding plate 13. A light component is taken out asymmetrically with respect to the axis 14 and focused by the projection lens 15 (note that at this time, the laser beam is focused at a position far from the photodetector 16), and is directed to the second photodetector. 1
6, and a beam spot 22 is formed thereon as shown in FIG. Next, when the first objective lens 5 approaches the information forming layer 7, the beam waist is generated as the beam is reflected by the information forming layer 7, as shown in FIG. That is, the beam waist occurs between the objective lens 5 and the information forming layer 7. In such an out-of-focus state, the beam waist usually occurs within the focal length of the objective lens 5, so the beam waist is generated between the objective lens 5 and the information forming layer 7. Assuming that it functions as a light spot, the S laser beam reflected by the information forming layer 7 and emitted from the objective lens 5 is as follows.
It is converted into a diverging laser beam by an objective lens 5. Since the laser beam component that has passed through the light shielding plate 13 is also diverging, this radar beam component is focused toward a point rC that is further away from the focal point at the time of focusing. Ru. This Toki Beam Sujit 22 is 8+! i figure (testimonial λ
) As shown in FIG. Objective lens 5 as shown in
If the laser beam is separated from the information forming layer 7, the laser beam is reflected by the information forming layer 7 after forming a beam waist.

このような非合焦時には、通常ビームウェストは、対物
レンズ5の焦点距′離外であって対物レンズ5と情報形
成層7間に形成されることから、対物レンズ5がら遮光
板13に向う反射レーデ−ビームは、収束性を有するこ
ととなる。従って、遮光板13を通過したレーザービー
ム成分は、投射レンズ15によって更に集光され、第2
の光検出器16の受光面上に投射される。このとき、ビ
ームスポット22は第専図(ハ11に示すように第°1
と第2の検出素子16−1.16−2の間のギャップ領
域2)の中心21′から若干ずれた位置すなわち第2の
検出素子ノロ−2上で一度集束し、さらに焦点はけが進
むと下方に反転して形成される。
In such an out-of-focus state, the beam waist is usually outside the focal length of the objective lens 5 and is formed between the objective lens 5 and the information forming layer 7, so that the beam is directed toward the light shielding plate 13 from the objective lens 5. The reflected radar beam will have convergence. Therefore, the laser beam component that has passed through the light shielding plate 13 is further focused by the projection lens 15, and the second
is projected onto the light receiving surface of the photodetector 16. At this time, the beam spot 22 is located at the
It is once focused on a position slightly shifted from the center 21' of the gap region 2) between the second detecting element 16-1 and the second detecting element 16-2, that is, on the second detecting element nozzle 2, and as the focus progresses further, It is formed by inverting downward.

以上よシ、焦点はけがどのような状態になってもビーム
スポット22がギャップ領域21に入ることなく、安定
に焦点はけ検出信号が得られ続けることができる。
As described above, the beam spot 22 does not enter the gap region 21 no matter what the state of the focus is, and it is possible to continue to obtain a stable focus detection signal.

ところで、上述のように合焦点時に光検出器16側に形
成される集光点かられずかにずれた位置に光検出器16
を置いた光学系の場合、光検出器16上のビームスポッ
ト22の中には常にトラッキングガイド90回折パター
ンが現われている。情報記憶媒体6の情報形成層7上の
集光スポットがトラックを横切ると光検出器16上のト
ラッキングガイド9の回折/fターンが動き焦点はけ擬
似信号が発生し、フオーカスサ−がルーfがつながって
いる時はフォーカスを乱してしまう。
By the way, as mentioned above, the photodetector 16 is located at a position slightly shifted from the focal point formed on the photodetector 16 side when the focus is focused.
In the case of the optical system in which the tracking guide 90 is placed, the diffraction pattern of the tracking guide 90 always appears in the beam spot 22 on the photodetector 16. When the focused spot on the information forming layer 7 of the information storage medium 6 crosses the track, the diffraction/f-turn of the tracking guide 9 on the photodetector 16 moves, generating a defocusing pseudo signal, and the focus sensor changes the focus f. When connected, it disrupts focus.

そ。ア、第4図、えゆ第・7゜よオすよう1、情報記憶
媒体6のトラック方向を光学系を介して光検出器16上
に投影した時の方向と焦点ぼけ時の光検出器16上ビー
ムスポツト22の移動方向とを平行にすることが好まし
い。この場合、情報記憶媒体6の情報形成層7上の集光
スポットがトラックを横切ると光検出器16上でトラッ
キングガイドの回折ノソターン23が移動するが、トラ
ックを横切った時の回折パターン23の移動方向23′
と焦点ぼけ時の光検出器上16上ビームスポツト22の
移動方向22′が第焦点ぼけ検出に対して影響を及ぼさ
ない。
So. A. Figure 4, Figure 7. 1. Direction when the track direction of the information storage medium 6 is projected onto the photodetector 16 via the optical system, and the photodetector when it is out of focus. 16 is preferably parallel to the moving direction of the upper beam spot 22. In this case, when the focused spot on the information forming layer 7 of the information storage medium 6 crosses the track, the diffraction nosoturn 23 of the tracking guide moves on the photodetector 16, but the diffraction pattern 23 moves when it crosses the track. direction 23'
The moving direction 22' of the beam spot 22 on the photodetector 16 during defocus does not affect the detection of the first defocus.

学系にも適用される。ここで16′は光検出器16を集
光点より近づけた状態、16″は集光点より遠ぢけた状
態を示す。また24はミラー、25はレンズ、26はパ
イプリズムである。本説明ではト良 ラック方向には連鬼した凹凸形状のトラッキングガイド
9が存在する場合について説明したが、他に不連続な凹
凸形状のビットがトランクに沿って続いている情報記憶
媒体6についてもトランク方向に沿って高速で集光スポ
ットを移動させればよい。
It also applies to academic fields. Here, 16' indicates a state in which the photodetector 16 is closer to the focal point, and 16'' indicates a state in which it is farther away from the focal point. Also, 24 is a mirror, 25 is a lens, and 26 is a pipe rhythm.This explanation In the above, we have explained the case where the tracking guide 9 has a continuous uneven shape in the direction of the track rack, but the information storage medium 6 in which discontinuous uneven shaped bits continue along the trunk can also be used in the trunk direction. The focal spot can be moved at high speed along the

次に、第1S図において、対物レンズ5が情ざ゛ 報記憶媒体6から遠猫かる面においては自動焦点合わせ
の機能を損なう位ですむが対物レンズ5が情報記憶媒体
6に近付きすぎると両者がこすれあってどちらかに傷が
付いてしまうことがある。したがって、なるべく対物レ
ンズ5が近付きすぎないように、合焦点位置から太きく
ずれて近付いた所でも光学的に焦点ぼけ検出信号が大き
く得られた方が望ましい。
Next, in FIG. 1S, if the objective lens 5 is far away from the information storage medium 6, the automatic focusing function will be damaged, but if the objective lens 5 is too close to the information storage medium 6, both may rub against each other and cause scratches on either side. Therefore, in order to prevent the objective lens 5 from getting too close to the focal point, it is desirable to obtain a large optical defocus detection signal even when the objective lens 5 approaches the in-focus position by a large distance.

ここで、第15図における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16上で偏光される値h3を
める。なお、この場合、先ず、第4図(イ)←)(ハ)
に示すように、第2の光検出器16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ている
ものとして解析する。対物レンズ5の幾何光学的な結像
系は、第1寧図に示すように表わすことができる。ここ
で、fOは、対物レンズ5の焦点距離を1だ、δは合焦
時かち非合焦時に至る際の対物レンズ5すなわち、情報
記憶媒体6の8゜ 情報形成層7の移動距離を示し、第1皇図において実線
で示される光線軌跡は、ビームウェストから発せられ、
対物レンズ5の主面上であつ′) 第1 ’a図←)に示される非合焦時には情報記憶媒体
6が距離δだけ対物レンズ5に近接し、ビームウェスト
は、情報形成層7で反射されて形成されることから、ビ
ームウェストは、その2倍だけ対物レンズ5に近接する
こととなる。(近ン 接する場合は、δ〉0である。)また、第1S図(ハ)
に示される非合焦時には、情報記憶媒体6が距離δだけ
対物レンズ5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情報形成層7から反射されることか
ら、実質的に情報形成層7の背後にビームウェストが形
成されたと同様であってビームウェストは、2δだけ対
物レンズ5から離間することとなる。合焦時には、ビー
ムウェストが対物レンズ5の焦点位置に形成されるとす
れば、情報記憶媒体6がδだけ移動した場合には、第1
塗図に示されるようにビームウェストと対物レンズ5の
主面間の距離は、(fo+2δ)で表わされる。ビーム
ウェストを光点とみなせば、第17図における角度β0
及びβlは、下記(1ン及び(2)式で示される。
Here, the change in the trajectory of the laser in FIG. 15, that is, the change in the trajectory of the light beam, will be explained in terms of geometrical optics, and the value h3 at which the laser beam component is polarized on the second photodetector 16 will be determined. In this case, first, Figure 4 (A) ←) (C)
As shown in FIG. 2, the second photodetector 16 is analyzed as being disposed on the imaging plane of the beam waist spot in the focused state. The geometrical optical imaging system of the objective lens 5 can be expressed as shown in the first diagram. Here, fO is 1, which is the focal length of the objective lens 5, and δ is the moving distance of the objective lens 5, that is, the 8° information forming layer 7 of the information storage medium 6, when in focus and out of focus. , the ray locus shown by the solid line in the first imperial map is emitted from the beam waist,
When the information storage medium 6 approaches the objective lens 5 by a distance δ, the beam waist is reflected by the information forming layer 7. Since the beam waist is formed by the beam waist, the beam waist is twice as close to the objective lens 5 as the beam waist. (If they are close, δ>0.) Also, Fig. 1S (c)
When the information storage medium 6 is out of focus as shown in FIG. This is similar to the case where a beam waist is formed behind the beam waist, and the beam waist is separated from the objective lens 5 by 2δ. At the time of focusing, if the beam waist is formed at the focal position of the objective lens 5, when the information storage medium 6 moves by δ, the first
As shown in the diagram, the distance between the beam waist and the main surface of the objective lens 5 is expressed as (fo+2δ). If we consider the beam waist as a light point, the angle β0 in Fig. 17
and βl are represented by the following formulas (1 and (2)).

また、レンズの結像公式から 従って、 第1A図は、投射レンズ75の光学系における光線軌跡
を示し、投射レンズ15が1対の組み合せレンズ1s−
x、15−2から成るものとして取シ扱っている。
Also, according to the image formation formula of the lens, FIG.
x, 15-2.

ここで、レンズ15−1.15−2は夫々焦点距離f1
*f2を有し、対物レンズ5の主面からaだけ離間した
位置に遮光板13が配置され、対物レンズ5の主面から
Lだけ離間した位置にレンズ15−1の主面が配置され
、更にこのレンズ15−1の主面からHだけ離間してレ
ンズ15−2の主面が、またtだけ離間して第2の光検
出器16の受光面が配列されていると仮定している。図
中実線で示される光線軌跡は、対物レンズ5で集束され
て、遮光板13の光透過面であって光軸からYだけ離間
したものを示している。
Here, the lenses 15-1 and 15-2 each have a focal length f1.
*f2, the light shielding plate 13 is arranged at a position spaced apart by a from the main surface of the objective lens 5, the main surface of the lens 15-1 is arranged at a position spaced apart by L from the main surface of the objective lens 5, Furthermore, it is assumed that the main surface of the lens 15-2 is arranged at a distance H from the main surface of the lens 15-1, and the light receiving surface of the second photodetector 16 is arranged at a distance t from the main surface of the lens 15-1. . The light ray locus shown by the solid line in the figure shows the light transmission surface of the light shielding plate 13 that is focused by the objective lens 5 and is spaced apart by Y from the optical axis.

距離yは、下記(3)式で表わされる。The distance y is expressed by the following equation (3).

ここで、F(δ)= (f o + f o2/2δ)
−1とすれば(3)式は次式で表わされる。
Here, F(δ) = (f o + f o2/2δ)
-1, equation (3) is expressed by the following equation.

y ;ho(1−aF(δ))・・・(4)従って、 また、光線がレンズ15−1の主面上を通る光軸上から
の位置hlは、(6)式で表わされる。
y;ho(1-aF(δ))...(4) Therefore, the position hl from the optical axis where the light ray passes over the principal surface of the lens 15-1 is expressed by equation (6).

(2)式と同様に角度β2をめれば、角度β2は、(7
)式で表わされる。
If we calculate the angle β2 in the same way as in equation (2), the angle β2 becomes (7
) is expressed by the formula.

以下同様にレンズ15−2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1
6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)〜(1o)式%式% (8 ) 第1%図及び第、J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16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、机0)・==0であシ、(1o)式は
下記式で表わされる。
Similarly, the position h2 and the incident angle β3 from the optical axis of the light ray passing on the main surface of the lens 15-2 are detected by the second photodetector 1.
The position h3 from the optical axis of the light incident on the light-receiving surface of 6, that is, the amount of deviation, is calculated by formulas (8) to (1o), respectively. As mentioned above, when the system is focused, that is, when δ=0, the light beam is focused on the second photodetector 16 at h3=o, so under this condition, the light beam is focused at h3=o.・==0, formula (1o) is expressed by the following formula.

また、遮光板13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’=0である。従って この式でθ()式を単純化すれば、01式又は64式が
得られる。
Furthermore, since only the light passing through the off-axis light is extracted by the light shielding plate 13, y'=0. Therefore, if the θ() formula is simplified using this formula, the 01 formula or the 64 formula can be obtained.

又は、 δが充分に小さい(δ<fO2)の場合には、(a f
o )<fo2/2δであるから次に、合焦時(δ=0
)において、情報Me憶媒体6の情報形成層7上のビー
ムウェストに対する光検出器16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α0式で表わされ
る。
Or, if δ is sufficiently small (δ<fO2), (a f
o ) < fo2/2δ, so next, when focusing (δ=0
), the lateral magnification m of the beam waist image formed on the light receiving surface of the photodetector 16 with respect to the beam waist on the information forming layer 7 of the information Me storage medium 6 is expressed by the following α0 formula.

m=−β0/β3 (倒立像) ここで、δ=0におけるfOは、 h。m=-β0/β3 (inverted image) Here, fO at δ=0 is h.

βo= ”’−− fOf。βo=”’-- fOf.

であるから、 (2)式でα4式からf2を消去すれば嘱この式から、
flについての解をめれば、実際の光学系では、fl−
Hに置力)れること力;ないと考えられることから、 m f6 H・・・qす ft= rnf(1+H−1 正立像が形成される場合について同様に考察すれば、(
m=βO/β3)、flは次式で表わされるO foH fl=□ ・・・購 mfo H+を 従って・ mf6H・・・Qつ ” ”’ mf(1±(t−H) (2)式からf2をめると、 (イ)式を01式に代入してh3を横倍率mで表わせば
、Qす式及び(イ)式が得られる。
Therefore, by eliminating f2 from the α4 equation in equation (2), we get from this equation,
If we solve for fl, in an actual optical system, fl-
Since it is considered that there is no force exerted on
m=βO/β3), fl is expressed by the following formula. Subtracting f2 from, Substituting equation (a) into equation 01 and expressing h3 by the horizontal magnification m, equations Q and (a) can be obtained.

my h33±−δ ・・・に) fO 但し、(a −fo ) < to /2δ第1へ図の
光学系において投射レンズ15が単レンズであるとすれ
ば、f2=ωテアルカラ、fl=を及びm=ft/fo
であって 今までは、半導体レーザー光源1から出た光はコリメー
ターレンズ2を経て平行光のままで対物レンズ5に入シ
、対物レンズ5の焦点位置で集光されている場合のみを
考えていた。しかし第19図のように対物レンズ5の焦
点位置とレーザー光の集光点とがb (boo )だけ
ずれている光学ヘッドがかなυ存在している。とのに照
射したレーザー光の情報形成層7表面から反射された後
の光学系を対物レンズ5、検出系レンズ(投射レンズ)
15もすべてまとめて1つの合成レンズとして取扱う。
my h33±-δ...) fO However, (a - fo ) < to /2δ First, if the projection lens 15 is a single lens in the optical system shown in the figure, f2 = ω theal color, fl = and m=ft/fo
So far, we have considered only the case where the light emitted from the semiconductor laser light source 1 passes through the collimator lens 2, enters the objective lens 5 as parallel light, and is focused at the focal position of the objective lens 5. was. However, as shown in FIG. 19, there are some optical heads in which the focal position of the objective lens 5 and the focal point of the laser beam are shifted by b (boo). The optical system after the laser beam irradiated is reflected from the surface of the information forming layer 7 is transferred to the objective lens 5 and the detection system lens (projection lens).
15 are all treated as one composite lens.

この合成レンズの焦点距離をfl、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情報形成層(レーデ
−光の焦光点)2までの距離をCとする。情報記憶媒体
6がδだけ焦光点からずれた時の反射光の光路を(1)
式から(イ)式までの計算と同様の方法でめる。対物レ
ンズ5、検出系レンズ15をすべてまとめて1つの合成
レンズと見なすと20図から よシ h9=−β6 X(f” +c + 2δ)また レーデ−光の集光点と情報形成層7の位置が一致した時
(δ=0の時)の結像点に光検出器6を配置すると、δ
=0の時h3=0となシ、この時の結像倍率mは Tm=−β0/β3 より となる。したがって c = + f”7m 但しmは常に正数とし、’+mの時は倒立像−mの時は
正立像を表わす。また、合成レンズ後側主点から光検出
器16までの距離をAとすると、 h3=h”−Aβ3=−β(I X (f” + c 
+ 2δ)任意のβ0に対してδ=0においてh3=0
よシ、A=f”(1壬m) ・・・(ハ) (ハ)式を(ハ)式に代入すると、 2′@図のように対物レンズ5の焦点位置とレーデ−の
集光点がbだけずれている場合には(1)〜OI式にお
いて 2δ+2δ+b と変換することにより光線追跡の各式がそのまま成立す
る。したがって(5)式より まだ(1)式に(ロ)式を代入すると、−7・・・(ハ
) fo+(1−a/fo)(2δ十b) (ハ)式を(ハ)式に代入すると a = Oの場合には また特に fo+b)>2δ の範囲においては、 (31)式までは合焦点時に情報記憶媒体6の情報形成
層7に対する結像点の位置に光検出器16を配置した場
合についての計算式であるので、次に合焦点時において
情報記憶媒体6の情報形成層7に対する結像点からずれ
た位置に光検出器16を配置した時の光学的挙動を示す
式を導く。
The focal length of this composite lens is fl, and the distance from the front focal position of the composite lens to the information forming layer (focal point of radar light) 2 when in focus is C. The optical path of the reflected light when the information storage medium 6 is shifted from the focal point by δ is (1)
Calculate in the same way as from formula to formula (a). If the objective lens 5 and the detection system lens 15 are all considered as one composite lens, as shown in Figure 20, h9 = -β6 When the photodetector 6 is placed at the imaging point when the positions match (when δ=0), δ
When h3=0, the imaging magnification m at this time becomes Tm=-β0/β3. Therefore, c = + f''7m However, m is always a positive number, and when '+m, it represents an inverted image.When -m, it represents an erect image.Also, the distance from the rear principal point of the composite lens to the photodetector 16 is A. Then, h3=h"-Aβ3=-β(I
+ 2δ) h3=0 at δ=0 for any β0
Okay, A=f” (1 m)... (C) Substituting the formula (C) into the formula (C), the focal position of the objective lens 5 and the convergence of the radar as shown in the 2' @ figure. If the point is shifted by b, the equations for ray tracing hold as they are by converting equations (1) to OI to 2δ+2δ+b.Therefore, from equation (5), it is still possible to convert equation (b) into equation (1). Substituting -7...(c) fo+(1-a/fo)(2δ+b) Substituting equation (c) into equation (c), especially when a = O, fo+b)>2δ Regarding the range, since equations up to Equation (31) are for the case where the photodetector 16 is placed at the position of the imaging point with respect to the information forming layer 7 of the information storage medium 6 at the time of focusing, next, In this section, an equation representing the optical behavior when the photodetector 16 is placed at a position shifted from the imaging point for the information forming layer 7 of the information storage medium 6 is derived.

全光学系を1つの合成レンズと見なす。合焦点時すなわ
ち一方の集光点が情報記憶媒体6の情軸形成層7の位置
と一致した時、それよシ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(つまシ前述した集光点に
対する結像点)までの距離をA、とする。(ハ)式よシ
明らかなように Ao = f” (1王m ) ・−(32)となる。
The entire optical system is considered as one composite lens. At the time of in-focus, that is, when one of the focal points coincides with the position of the optical axis forming layer 7 of the information storage medium 6, the other focal point (or Let A be the distance from the above-mentioned focal point to the imaging point. As is clear from equation (c), Ao = f'' (1 king m) ·-(32).

ここでmは横倍率、f*は合成レンズの焦点距離。そし
てこの位置よシΔだけ合成レンズ側に近付けた位置に光
検出器16を置いた場合には、合成レンズの後側主点か
ら光検出器16までの距Nii Aは A = A、−Δ =f”(1+m)−Δ ・(33) で与えられる。(33)式を(24)式に代入し、上記
各=βo(f*l:f”/in 2δ+(f”(1+m
)−Δ〕ここで(ハ)式を代入すると、 (37)式においてΔは余シ大きな値を取らないのでΔ
<f*、また焦点はけ検出感度を上げるためm ) 1
とすれ場合が多いので、 と近似できる。
Here, m is the lateral magnification and f* is the focal length of the composite lens. If the photodetector 16 is placed at a position that is closer to the composite lens by Δ than this position, the distance Nii A from the rear principal point of the composite lens to the photodetector 16 is A = A, -Δ = f"(1+m)-Δ ・(33) Substituting equation (33) into equation (24), each of the above = βo(f*l:f"/in 2δ+(f"(1+m
) − Δ] Substituting equation (c) here, Δ does not take a large value in equation (37), so Δ
< f *, and m ) 1 to increase the out-of-focus detection sensitivity.
Since there are many cases where , can be approximated as .

この(35)式よシ、光検出器16を合焦点時の集光点
よシも検出系レンズ15に近付けた場合(つまシΔ〉0
の場合)Kは対物レンズ5が情報記憶媒体6に近付く(
δ〈0)時に1h31は単調増加し、Ihalが一旦小
さくなった後に大きくなる。対物レンズ5が遠ざかる(
δ〉0)時よシも早く増すために光検出器16上のビー
ムスポット22が早く光検出セル16−1.16−2を
はみ出し、光学的焦点はけ検出信号が小さくなる。それ
に対し光検出器16を検出系レンズ15に対し遠ざけた
Δ〈0の場合にはその反対となる。すなわち、対物レン
ズ5が情報記憶媒体6に近付いたδ〈0の時は1h31
は一旦0になった後大きくなシ、遠ざかったδ〉0の時
は1h31は単調増加する。したがって、この場合には
光検出J6上のビームスポット22は近付いたδ〈0の
時の方が遠ざかるδ〉0よシもなかなか光検出セル16
〜J 、 16−2の外へははみ出さない。っまシ合焦
点位置から対物レンズ5が大きくずれて近付いても光学
的に焦点Iま゛け検出信号は大きく得られたままになっ
ている。対物レンズ5が情報記憶媒体6から遠ざかる(
δ〉0)と光検出器J6上のビームスポット22は早く
光検出セル16−1.16−2示す光学系にも適用でき
る。
According to this equation (35), if the photodetector 16 is brought closer to the detection system lens 15 than the condensing point at the time of focusing (if Δ>0
) K is when the objective lens 5 approaches the information storage medium 6 (
When δ<0), 1h31 increases monotonically, and Ihal decreases once and then increases. The objective lens 5 moves away (
δ>0) Since the time increases quickly, the beam spot 22 on the photodetector 16 quickly protrudes from the photodetection cell 16-1, 16-2, and the optical defocus detection signal becomes small. On the other hand, in the case of Δ<0, in which the photodetector 16 is moved away from the detection system lens 15, the opposite is true. That is, when the objective lens 5 approaches the information storage medium 6 and δ<0, 1h31
once becomes 0, then becomes large, and when δ>0, 1h31 increases monotonically. Therefore, in this case, the beam spot 22 on the photodetector J6 is closer to the photodetector cell 16 than when δ<0 is farther away than when the beam spot 22 is closer to the photodetector cell 16.
~J, does not protrude outside of 16-2. Even if the objective lens 5 approaches the in-focus position with a large deviation, the optically out-of-focus detection signal remains large. The objective lens 5 moves away from the information storage medium 6 (
δ>0) and the beam spot 22 on the photodetector J6 can also be applied to the optical system shown in the photodetection cell 16-1, 16-2.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明によれば、情報記憶媒体上に
向けて照射される照射光を集光〜するとともにこの集光
された照射光が上記情報記憶媒体上で反射した反射光を
再び取シ込む集光手段と、この集光手段によシ集光され
た照射光の焦光点と上記情報記憶媒体とが一致した合焦
点時における上記情報記憶媒体に対する結像位置からず
れた位置に配置され、上記集光手段によシ集光された反
射光を検出する複数の検出セルを有した光検出器と、上
記集光手段によシ集光された照射光の集光点からの上記
情報記憶媒体のずれに対応して上記光検出器上で上記反
射光のビームスポットを移動させる手段とを具備し、上
記光検出器は、少なくとも1個の検出セルが上記反射光
の光軸上に位置するように構成したから、焦点ぼけ検出
をよ多安定にしかも信頼性良く行なうことができる等優
れた効果を奏する。
As explained above, according to the present invention, the irradiation light irradiated onto the information storage medium is condensed, and the reflected light reflected by the condensed irradiation light on the information storage medium is collected again. A light condensing means, and a position shifted from the imaging position on the information storage medium at the time when the focal point of the irradiation light condensed by the condensing means and the information storage medium coincide with each other. a photodetector having a plurality of detection cells arranged to detect the reflected light focused by the light focusing means; means for moving a beam spot of the reflected light on the photodetector in response to a shift of the information storage medium, the photodetector having at least one detection cell arranged along the optical axis of the reflected light. Since it is arranged so as to be located above, excellent effects such as being able to perform defocus detection more stably and with high reliability can be achieved.

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

第1図(イ)(ロ)(ハ)はビームスポットの移動によ
シ焦点ぼけを検出する第1の従来光学系を示す説明図、
第2図(イ)(→(ハ)は同じくビームスポットの移動
によシ焦点ぼけを検出する第2の従来光学系を示す説明
図、第3図(イ)(ロ)(ハ)は同じくビーム学ヘッド
を示す構成図、第V図は第2の光検出器を示す断面図、
第1図(イ亭1(口%’1.)(ハ越1)は合焦時およ
び非合焦時におけるしど 一デービームの軌跡を示す説明図、第酊図(イヘ5)(
ロベ体)(ハヘ滲)は光検出器上でのビームスポットの
状態を示す図、第7図および第Y′図はトラッキングガ
イドの回折ノfターンの/1 影響を説明するための図、第V図は光検出器上において
第2の光検出器を集光点から遠ざけた場合の焦点はけ検
出用光学系を示す図、第1e図(イ)(ロ)(ハ)は集
光点に第2の光検出器を配置した場合のレーザービーム
の軌跡を示す図、第1?図は対物レンズを通る光線の軌
跡を解析するための図、第19図は投射レンズを通る光
線の軌跡を解析するだめの図、m20図は対物レンズの
焦点位置とレーデ−光の集光点とがずれている光学系を
示す図、第21・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ため
の図である。 6・・・情報記憶媒体、5・・・対物レンズ、16・・
・第2の光検出器、13・・・光抜出部材(遮光板)、
14・・・光軸、16−1・・・第1の検出セル、16
−2・・・第2の検出セル、21・・・ギャップ領域。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第3図 第4図 第17図 13 (ロ) (ハ) 第18v!J ら 第19図
FIGS. 1(A), 1(B), and 1(C) are explanatory diagrams showing a first conventional optical system that detects defocus by moving the beam spot,
Figure 2 (a) (→ (c) is an explanatory diagram showing a second conventional optical system that similarly detects defocus by moving the beam spot, and Figure 3 (a), (b), and (c) are the same. A configuration diagram showing the beam science head, FIG. V is a sectional view showing the second photodetector,
Figure 1 (Ihe 1) is an explanatory diagram showing the locus of the beam in focus and out of focus;
Figure 7 and Figure Y' are diagrams for explaining the influence of the /1 f-turn on the diffraction of the tracking guide. Figure V shows the optical system for out-of-focus detection when the second photodetector is moved away from the focal point on the photodetector, and Figures 1e (a), (b), and (c) show the focal point. A diagram showing the trajectory of the laser beam when the second photodetector is placed in the first photodetector. The figure is a diagram for analyzing the trajectory of the ray passing through the objective lens, Figure 19 is a diagram for analyzing the trajectory of the ray passing through the projection lens, and Figure m20 is the focal position of the objective lens and the condensing point of the radar light. FIG. 21 is a diagram showing an optical system in which the rays are shifted from each other, and is a diagram for analyzing the trajectory of a light ray when the objective lens and the projection lens are considered as one composite lens. 6... Information storage medium, 5... Objective lens, 16...
- Second photodetector, 13... light extraction member (light shielding plate),
14... Optical axis, 16-1... First detection cell, 16
-2... Second detection cell, 21... Gap region. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue Figure 3 Figure 4 Figure 17 Figure 13 (B) (C) No. 18v! J et al. Figure 19

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)情報記憶媒体上に向けて照射される照射光を集光
するとともにこの集光された照射光が上記情報記憶媒体
上で反射した反射光を再び取り込む集光手段と、この集
光手段によシ集光された照射光の集光点と上記情報記憶
媒体とが一致した合焦点時における上記情報記憶媒体に
対する結像位置からずれた位置に配置され、上記集光手
段によシ集光された反射光を検出する複数の検出セルを
有した光検出器と、上記集光手段によシ集光された照射
光の集光点からの上記情報記憶媒体のずれに対応して上
記光検出器上で上記反射光のビームスポットを移動させ
る手段とを具備し、上記光検出器は、少なくとも1個の
検出セルが上記反射光の光軸上に位置するように構成し
たことを特徴とする光学ヘッド。
(1) A condensing means for condensing the irradiation light irradiated onto the information storage medium and retaking the reflected light reflected by the condensed irradiation light on the information storage medium, and this condensing means The irradiation light is placed at a position shifted from the imaging position on the information storage medium at the time when the focal point of the irradiation light and the information storage medium coincide with each other, and the irradiation light is focused by the light focusing means. a photodetector having a plurality of detection cells for detecting reflected light; and a photodetector having a plurality of detection cells for detecting the reflected light; means for moving a beam spot of the reflected light on a photodetector, and the photodetector is configured such that at least one detection cell is located on the optical axis of the reflected light. optical head.
(2) 光検出器は、これと反射光の光軸との交点が検
出セル間のギャップ領域の外に存在するように上記ギャ
ップ領域の幅を十分狭く構成した特許請求の範囲第1項
記載の光学ヘッド。
(2) The photodetector is configured such that the width of the gap area is sufficiently narrow so that the intersection between the photodetector and the optical axis of the reflected light is outside the gap area between the detection cells. optical head.
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WO2007094288A1 (en) * 2006-02-14 2007-08-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optical head, optical head control method and optical information processor

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