JPS6074127A - Optical head - Google Patents

Optical head

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Publication number
JPS6074127A
JPS6074127A JP18126583A JP18126583A JPS6074127A JP S6074127 A JPS6074127 A JP S6074127A JP 18126583 A JP18126583 A JP 18126583A JP 18126583 A JP18126583 A JP 18126583A JP S6074127 A JPS6074127 A JP S6074127A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
objective lens
light
focus
lens
photodetector
Prior art date
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Pending
Application number
JP18126583A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideo Ando
秀夫 安東
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP18126583A priority Critical patent/JPS6074127A/en
Publication of JPS6074127A publication Critical patent/JPS6074127A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording 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
    • G11B7/08Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
    • G11B7/09Disposition 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
    • G11B7/0908Disposition 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

Landscapes

  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a sufficient out-of-focus detecting signal even in a part which is out of focus greatly, by constituting a titled head so that the inside diameter of an opening part of a projecting lens is larger than a specified value determined by various conditions of an optical system. CONSTITUTION:Reflected light from an optical disk 2 is made incident to a photodetector 58 for detecting a focus after passing through a projecting lens 54 by an optical system which is below an objective lens 40 at the time of a focused point. In this optical system, when a distance between the objective lens 40 and the projecting lens 54, a focal distance of the objective lens 40, and a radius of an opening part of the objective lens 40 are denoted as L, f0 and A, respectively, the inside diameter of the projecting lens 54 is made larger than 2A[1+1/ (f0+f0<2>/2delta)]. Provided that delta shows a moving distance of the objective lens 40 in case of reading a non-focused time from a focused time, and its value is regulated to -0.005mm.. Also, an allowable out-of-focus quantity which can obtain a large out-of-focus detecting signal is about 0.5-2.0mum, and an out-of-focus quantity of a part of the projecting lens 54 is 5mum (-0.005mm.). In this way, even if a large out-of-focus occurs, light is not vignetted in a part of the projecting lens 54, therefore, a large out-of-focus detecting signal is obtained.

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 、ビデオディスク、光ディス
ク、COM等に用いられ、光を用いて情報記憶媒体から
情報の読取シ、場合によっては情報の追加記録、情報の
消去を行なうことができる光学ヘッドに関する。
Detailed Description of the Invention [Technical Field of the Invention] The present invention is used in, for example, DADs, video discs, optical discs, COMs, etc., and is used to read information from an information storage medium using light and, in some cases, to record additional information. , relates to an optical head that can erase information.

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

上記種の光学ヘッドに適用される焦点ぼけ検出法として
は、光検出器上でのレーデ光のスポット形で検出する非
点収差法、光検出器上でのレーデ光のスポットの移動で
検出するナイフェツジ法等がある。
Defocus detection methods applied to the above types of optical heads include the astigmatism method, which detects the spot shape of the Rade light on a photodetector, and the detection method, which detects it by moving the spot of the Rade light on the photodetector. There are methods such as the Naifetsuji method.

しかしながら、光学系の小型化を図るため忙焦点ぼけを
検出する光検出器へ投光する投射レンズの内径(投射レ
ンズのところにおける、この投射レンズを通過し光検出
器へ向かう領域の直径)を小さくすると、焦点がぼけた
とき、情報記憶媒体で反射し対物レンズを通過した光が
投射レンズの内径でけられてしまい、充分な光量が光検
出器に到達しなくなる。このため、焦点ぼけ検出信号が
小さくなるという問題がある。
However, in order to miniaturize the optical system, the inner diameter of the projection lens that projects light onto the photodetector that detects defocus (the diameter of the area at the projection lens that passes through this projection lens and goes to the photodetector) has been reduced. If it is made small, when the focus is out of focus, the light reflected by the information storage medium and passed through the objective lens will be eclipsed by the inner diameter of the projection lens, and a sufficient amount of light will not reach the photodetector. Therefore, there is a problem that the defocus detection signal becomes small.

〔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、大きく焦点がぼけたところでも充
分な焦点ぼけ検出信号が得られるようKした光学ヘッド
を提供することにあるO 〔発明の概要〕 本発明は、上記目的を達成するために1集束光を用い情
報記憶媒体から少なくとも情報を読取ることが可能な光
学ヘッドにおいて、上記情報記憶媒体で反射した光を捕
えて後方へ送る対物レンズと、この対物レンズから送ら
れた光を少なくとも焦点はけを検出する光検出器に投射
する投射レンズとを具備し、上記対物レンズと上記投射
レンズとの間の距離をり、上記対物レンズの焦点距離を
f6s上記対物レンズの開口部の半径をAとしたとき、
上記投射レンズの内a=−0,005鴫とする。)こと
を特徴とするものである。
- The present invention has been made based on the above circumstances, and its purpose is to provide an optical head that is capable of obtaining a sufficient defocus detection signal even when the focus is significantly out of focus. Summary of the Invention In order to achieve the above object, the present invention provides an optical head capable of reading at least information from an information storage medium using a single focused beam of light, which captures the light reflected by the information storage medium and sends it to the rear. The objective lens comprises an objective lens, and a projection lens that projects the light sent from the objective lens onto a photodetector that detects at least a focal point. When the focal length of the lens is f6s and the radius of the aperture of the objective lens is A,
It is assumed that a=-0,005 of the above projection lens. ).

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

以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図はこの発明の光学ヘッドを適用した情報記録再生
装置を概略的に説明するもので、図中2は光ディスク(
情報記憶媒体)である。この光ディスク2は、1対の円
板状透明プレート4.6を内外スペーサ8,10を介し
て貼合わされて形成され、その透明プレート4,6の夫
夫の内面上には情報記録層としての光反射層12.14
が蒸着によって形成されている。この光反射層12.1
4の夫々には、ヘリカルにトラッキング・ガイド16が
形成され、このトラッキング・fイド16上にビットの
形で情報が記録される。光ディスク2の中心には、孔が
穿けられ、ターンテーブル18上に光ディスク2が載置
された際にこのターンテーブル18のセンター・スピン
ドル20が光ディスク2の孔に挿入され、ターンテーブ
ル18と光ディスク2の回転中心が一致される。ターン
テーブル18のセンター・スピンドル20には、更にチ
ャック装置22が装着され、このチャック装置22によ
って光ディスク2がターンチーゾルI8上に固定されて
いる。ターンチーゾル18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24によって一定
速度で回転される。
FIG. 1 schematically explains an information recording/reproducing apparatus to which the optical head of the present invention is applied, and 2 in the figure is an optical disk (
information storage medium). This optical disc 2 is formed by laminating a pair of disc-shaped transparent plates 4, 6 with inner and outer spacers 8, 10 interposed therebetween, and an information recording layer is formed on the inner surfaces of the transparent plates 4, 6. Light reflective layer 12.14
is formed by vapor deposition. This light reflecting layer 12.1
A tracking guide 16 is formed in a helical manner on each of the tracking f-id 16, on which information is recorded in the form of bits. A hole is bored in the center of the optical disk 2, and when the optical disk 2 is placed on the turntable 18, the center spindle 20 of the turntable 18 is inserted into the hole of the optical disk 2, and the turntable 18 and the optical disk 2 are inserted into the hole. The rotation centers of are matched. A chuck device 22 is further attached to the center spindle 20 of the turntable 18, and the optical disc 2 is fixed on the turn tee Sol I8 by this chuck device 22. The turn chisel 18 is rotatably supported by a support (not shown) and rotated by a drive motor 24 at a constant speed.

光学ヘッド26が、リニア・アクチェータ28或は、回
転アームによって光デイスク20半径方向に移動可能に
設けられ、この光学ヘッド26内には、レーデ・ビーム
を発生するレーデ装置30が設けられている。情報を光
ディスク2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デ・ビームがレーデ
装置30から発生され、情報を光ディスク2から読み出
す際には、一定の光強度を有スるレーデ・ビームがレー
デ装置30から発生される。レーデ装置30から発生さ
れたレーデ・ヒームハ、凹ソンズ32によって発散され
、凸レンズ34によって平行光束に変換され、偏光ビー
ム・スゲリッタ36に向けられている。
An optical head 26 is provided so as to be movable in the radial direction of the optical disk 20 by a linear actuator 28 or a rotary arm, and a Rade device 30 for generating a Rade beam is provided within the optical head 26. When writing information to the optical disc 2, a Rade beam whose light intensity is modulated according to the information to be written is generated from the Rade device 30, and when reading information from the optical disc 2, a radar beam with a constant light intensity is generated. A radar beam is generated from the radar device 30. The Radhe beam generated by the Radhe device 30 is diverged by a concave beam 32, converted into a parallel beam by a convex lens 34, and directed to a polarizing beam sgelitter 36.

偏光ビーム・スプリッタ36によって反射された平行レ
ーザ・ビームは1/4波長板38を通過して対物レンズ
40に入射され、この対物レンズ40によって光ディス
ク2の光反射層14に向けて集束される。対物レンズ4
0は、?イス・コイル42によってその光軸方向建移動
可能に支持され、対物レンズ40が所定位置に位置され
ると、この対物レンズ40から発せられた集束性レーデ
・ビームのビーム・ウェストが光反射層14表面上に投
射され、最小ビーム・スポットが光反射層14の表面上
に形成される。この状態において、対物レンズ40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デ
ビームによって光反射層14上のトラッキング・がイド
16にビットが形成され、情報を読み出す際には、一定
の光強度を有するレーデビームハ、トラッキング・がイ
ド16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。
The parallel laser beam reflected by the polarizing beam splitter 36 passes through the quarter-wave plate 38 and enters the objective lens 40, and is focused by the objective lens 40 toward the light reflective layer 14 of the optical disc 2. Objective lens 4
0 is? When the objective lens 40 is supported movably in the optical axis direction by a chair coil 42 and positioned at a predetermined position, the beam waist of the focused Radhe beam emitted from the objective lens 40 is reflected by the light reflecting layer 14. is projected onto the surface, and a minimum beam spot is formed on the surface of the light reflective layer 14. In this state, the objective lens 40
It can be kept in focus and information can be written and read. When writing information, bits are formed in the tracking id 16 on the light reflective layer 14 by a radar beam whose light intensity is modulated, and when reading information, a radar beam having a constant light intensity is used to form a bit in the tracking id 16. The light intensity is modulated by the bits formed at 16 and reflected.

光ディスク2の光反射層14から反射された発散性のレ
ーデ・ビームは、合焦時には対物レンズ4θによって平
行光束に変換され、再び1/4波長板38を通過して偏
光ビーム・スプリッタ36に戻される。レーデ・ビーム
が1/4波長板38を往復することによってレーザ・ビ
ームは、偏光ビーム・スプリッタ36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
回転したレーデ・ビームは、偏光ビーム・スプリッタ3
6で反射されず、この偏光ビーム・スプリンタ36を通
過することとなる。
The diverging Radhe beam reflected from the light reflection layer 14 of the optical disk 2 is converted into a parallel beam by the objective lens 4θ when focused, passes through the quarter-wave plate 38 again, and is returned to the polarizing beam splitter 36. It will be done. As the Rede beam goes back and forth through the quarter-wave plate 38, the plane of polarization of the laser beam is rotated by 90 degrees compared to when it is reflected by the polarizing beam splitter 36, and the plane of polarization is rotated by this 90 degrees. The Rede beam is polarized by polarizing beam splitter 3.
6 and passes through this polarized beam splinter 36.

偏光ビーム・スプリッタを通過したレーザ・ビームは、
ハーフ・ミラー44によって2系に分けられ、その一方
は、凸レンズ46J/Cよって第1の光検出器48に照
射される。この第1の光検出器48で検出された第1の
信号は、光ディスク2に記録された情報を含み、信号処
理装置50に送られてデジタル・データに変換される。
The laser beam that passes through the polarizing beam splitter is
The light is divided into two systems by a half mirror 44, and one of the systems is irradiated onto a first photodetector 48 by a convex lens 46J/C. The first signal detected by the first photodetector 48 includes information recorded on the optical disc 2, and is sent to the signal processing device 50 and converted into digital data.

ハーフミラ−44によって分けられた他方のレーザ・ビ
ームは、光遮光板52によって光軸53から離間した領
域を通過する成分のみが取シ出され、投射レンズ54を
通過した後ミラー56によって反射されて第2の光検出
器58に入射される。ここで、光遮光板52は、プリズ
ム、アノや一チャー・スリット或は、ナイフ・エツジ等
のいずれで構成されても良い。第2の光検出器58で検
出された信号は、フォーカス信号発生器60で処理され
、このフォーカス信号発生器6θ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62に与えられる。
From the other laser beam separated by the half mirror 44, only the component that passes through a region separated from the optical axis 53 by the light shielding plate 52 is extracted, and after passing through the projection lens 54, it is reflected by the mirror 56. The light is incident on the second photodetector 58. Here, the light shielding plate 52 may be formed of any one of a prism, an annular slit, a knife edge, and the like. The signal detected by the second photodetector 58 is processed by a focus signal generator 60, and the focus signal generated from the focus signal generator 6θ is given to a voice coil drive circuit 62.

どイス・コイル駆動回路62け、フォーカス信号に応じ
てボイス・コイル42を駆動し、対物レンズ40を合焦
状態に維持することと々る。尚、光ディスク2の光反射
層14上に形成されたトラッキング・ガイド16を正確
にトレースする場合には、第2の光検出器48からの信
号を処理してリニア・アクチェータ28を作動させても
良く、また、対物レンズ4θを横方向に移動させたシ、
或は図示しないがルバノ・ミラーを作動させても良い。
The voice coil drive circuit 62 drives the voice coil 42 in response to the focus signal to maintain the objective lens 40 in focus. Note that in order to accurately trace the tracking guide 16 formed on the light reflective layer 14 of the optical disc 2, it is also possible to process the signal from the second photodetector 48 and operate the linear actuator 28. Also, if the objective lens 4θ is moved laterally,
Alternatively, although not shown, a Rubano mirror may be activated.

第1図に示した合焦時を検出する為の光学系が第2図に
示すように単純化して示され、合焦検出に関するレーザ
ビームの軌跡は、第3図(イ)(→し→に示すように描
れる。対物レンズ4oが合焦状態釦ある際には、光反射
層14上にビーム・ウェストが投射され、最小ビーム・
スポット、即チビーム・ウェスト・スーツトロ4が光反
射層14上に形成される。通常、レーザ装置30から対
物レンズ40に入射されるレーザハ、平行光束であるか
ら、♂−ム・ウェストは、対物レンズ4oの焦点上に形
成される。然しなから、対物レンズ40にレーザ装置3
0から入射されるレーデ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)ld、対物レンズ40
の焦点近傍に形成される。第1図、第2図及び第3図(
イ)(ロ)←→に示される光学系においては、光検出器
58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64の結倹面に配列されている。従って、
合焦時には、ビーム・ウェスト・スポット64の像が光
検出器58の受光面の中心に形成される。即ち、第3図
(イ)に示すようにビーム・ウェスト・スポット64が
光反射層14上に形成され、この光反射層14で反射さ
れたレーザビームは、対物レンズ40によって平行光束
に変換されて遮光板52に向けられる。遮光板52によ
って光軸53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54によって集束され、光検出器5
8上で最小に絞られ、ビーム・ウェスト・ス醪ソト像が
その上に形成される。次に対物レンズ40が光反射層1
4に向けて近接すると、ビーム・ウェストは、第3図c
口)に示すようにレーザ・ビームが光反射層14で反射
されて生ずる。即ち、ビーム・ウェストは、対物レンズ
40と光反射層14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40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1
4で反射され、対物レン、e40から射出されるレーザ
ビームは、対物レン、e4oKよって発散性のレーザ・
ビームに変換される。遮光板52を通過したレーデ・ビ
ーム成分も同様に発散性であることから、とのレーザ・
ビーム成分が投射レンズ54によって集束されても光検
出器58の受光面上で最小に絞られず、光検出器58よ
シも遠い点に向って集束されることとなる。従って、光
検出器58の受光面の中心から図上上方に向ってレーザ
・ビーム成分は、投射され、その受光面上には、ビーム
・スポット像よ勺も大きなパターンが形成される。更に
1第3図(ハ)に示されるように対物レンズ40が光反
射層I4から離間された場合には、ビーム・ウェストを
形成した後レーザは、反射層14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40の焦点距離外であって対物レンズ40と反射層1
4間に形成されることから、対物レンズ40から遮光板
52に向う反射レーザ二ビームは、収束性を有すること
となる。従って、遮光板52を通過したレーデ・ビーム
成分は、投射レンズ54によって更に収束され、収束点
を形成した後光検出器58の受光面上に投射される。
The optical system for detecting the time of focus shown in Fig. 1 is simplified as shown in Fig. 2, and the locus of the laser beam related to focus detection is shown in Fig. 3 (A) (→→ When the objective lens 4o is in the focused state, the beam waist is projected onto the light reflecting layer 14, and the minimum beam
A spot, i.e., a beam spot 4, is formed on the light reflective layer 14. Since the laser beam incident on the objective lens 40 from the laser device 30 is usually a parallel beam of light, the laser beam is formed on the focal point of the objective lens 4o. However, the laser device 3 is attached to the objective lens 40.
If the radar incident from 0 is slightly diverging or converging, the beam width) ld, objective lens 40
is formed near the focal point. Figures 1, 2 and 3 (
In the optical system shown in (a) and (b)←→, the light-receiving surface of the photodetector 58 is arranged on the convergence surface of the beam waist spot 64 in the focused state. Therefore,
When focused, an image of the beam waist spot 64 is formed at the center of the light receiving surface of the photodetector 58. That is, as shown in FIG. 3(a), a beam waist spot 64 is formed on the light reflection layer 14, and the laser beam reflected by the light reflection layer 14 is converted into a parallel beam by the objective lens 40. and is directed toward the light shielding plate 52. Only light components passing through a region spaced apart from the optical axis 53 are extracted by the light shielding plate 52, focused by the projection lens 54, and transmitted to the photodetector 5.
The beam is converged to a minimum on 8, and a beam waist image is formed thereon. Next, the objective lens 40
4, the beam waist is as shown in Fig. 3c.
The laser beam is reflected by the light reflecting layer 14 as shown in FIG. That is, a beam waist occurs between the objective lens 40 and the light reflective layer 14. In such an out-of-focus state, the beam waist usually occurs within the focal length of the objective lens 40, so assuming that the beam waist functions as a light spot, it is clear that the light reflecting layer 1
The laser beam reflected by the objective lens 4 and emitted from the objective lens e40 becomes a divergent laser beam due to the objective lens e4oK.
converted into a beam. Since the Radhe beam component passing through the light shielding plate 52 is also divergent, the laser beam component 52 is also divergent.
Even if the beam components are focused by the projection lens 54, they are not focused to the minimum on the light-receiving surface of the photodetector 58, and the beam components are also focused toward a point far away from the photodetector 58. Therefore, the laser beam component is projected upward in the figure from the center of the light-receiving surface of the photodetector 58, and a pattern larger than the beam spot image is formed on the light-receiving surface. Furthermore, when the objective lens 40 is separated from the light reflective layer I4 as shown in FIG. 3(c), the laser beam is reflected by the reflective layer 14 after forming a beam waist. In such an out-of-focus state, the beam waist is usually out of the focal length of the objective lens 40 and between the objective lens 40 and the reflective layer 1.
4, the two reflected laser beams directed from the objective lens 40 toward the light shielding plate 52 have convergence. Therefore, the Rade beam component that has passed through the light shielding plate 52 is further converged by the projection lens 54 to form a convergence point and then projected onto the light receiving surface of the photodetector 58.

その結果、光検出器58の受光面上には、ビーム・ウェ
スト・スポットの像よシも大きなパターンが中心から図
上下方に形成される。
As a result, a pattern larger than the image of the beam waist spot is formed on the light receiving surface of the photodetector 58 from the center upward and downward in the figure.

次に、投射レンズ54の内径の許容量小値をめる。上述
したレーデの軌跡の変化即ち、光線軌跡の変化は、畿内
光学的に下記のように説明され、レーザ・ビーム成分が
投射レンズ54上で偏向される値り、をめることができ
る。
Next, find a minimum allowable value for the inner diameter of the projection lens 54. The above-mentioned change in the trajectory of the Rede, that is, the change in the trajectory of the light ray, can be explained in terms of Kinai optics as follows, and the value by which the laser beam component is deflected on the projection lens 54 can be determined.

対物レンズ40の畿内光学的な結像系は、第4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40の焦点距離をまた、δは合焦時から非合焦時妊至
る際の対物レンズ40即ち、光ディスク2の光反射層1
4の移動距離を示し、第4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4
0の主面上であって光軸53から距離hoだけ離間した
点を通過し、集束されるものを示している。第3図(イ
)に示される合焦時には、明らかなようにδ;0であり
、第3図油)に示される非合焦時には、光ディスク2が
距離δだけ対物レンズ40に近接し、ビームウェストは
、光反射層14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4oK近接す
ることとなる。(近接する場合は、δ〈0である。)ま
た、第3図(ハ)K示される非合焦時には、光ディスク
2が距離δだけ対物レンズ40から離間され、ビーム・
ウェストを形成した後レーデ・ビームが光反射層14か
ら反射されることから、実質的に光反射層14の背後に
ビーム・ウェストが形成されたと同様であってビーム・
ウェストは、2δだけ対物レンズから離間することとな
る。合焦時には、ビーム・ウェストが対物レンズ40の
焦点位置に形成されるとすれば、光ディスク2がδだけ
移動した場合には、第4図に示されるようにビーム・ウ
ェストと対物レンズ4θの主面間の距離は、(f。
The Kinai optical imaging system of the objective lens 40 can be expressed as shown in FIG. Here, fo is the focal length of the objective lens 40, and δ is the objective lens 40 from in-focus to out-of-focus, that is, the light reflection layer 1 of the optical disc 2.
The ray trajectory shown as a solid line in FIG.
0 and is focused by passing through a point spaced apart from the optical axis 53 by a distance ho. In the focused state shown in FIG. 3(a), δ is 0 as is clear, and in the out-of-focus state shown in FIG. Since the beam waist is formed by being reflected by the light reflecting layer 14, the beam waist will be twice as close to the objective lens 4oK. (If they are close, δ<0.) In addition, when the optical disc 2 is out of focus as shown in FIG.
Since the Lede beam is reflected from the light reflection layer 14 after forming the waist, it is essentially the same as forming the beam waist behind the light reflection layer 14, and the beam
The waist will be separated from the objective lens by 2δ. At the time of focusing, if the beam waist is formed at the focal position of the objective lens 40, when the optical disk 2 moves by δ, the beam waist and the main axis of the objective lens 4θ are formed as shown in FIG. The distance between the faces is (f.

+2δ)で表わされる。ビームウェストを光点とみなせ
ば、第4図における角度βG及びβ1は、下記(1)及
び(2)式で示される。
+2δ). If the beam waist is regarded as a light spot, the angles βG and β1 in FIG. 4 are expressed by the following equations (1) and (2).

マタ、レンズの結像公式から 従って、 β1=βO+ ha/f。Mata, from the lens imaging formula Therefore, β1=βO+ ha/f.

第5図は、投射レンズ54の光学系における光線軌跡を
示し、投射レンズ54が1対の組み合せレンズ54−1
.54−2から成るものとしてをシ扱つかつている。
FIG. 5 shows a light ray trajectory in the optical system of the projection lens 54, in which the projection lens 54 is a pair of combined lenses 54-1.
.. 54-2.

ここで、レンズ54−1.54−2は、夫々焦点距離f
l+fiを有し、対物レンズ40の主面からaだけ離間
した位置に遮光板52が配置され、対物レンズ40の主
面からLだけ離間した位置にレンズ54−1の主面が配
置され、更にこのレンズ54−1の主面からHだけ離間
してレンズ54−2の主面が、またtだけ離間して光検
出器58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40で集束さ
れて、辿光板52の光透過面であって光軸53からyだ
け離間したものを示している。
Here, the lenses 54-1 and 54-2 each have a focal length f
l+fi, the light shielding plate 52 is arranged at a position spaced apart by a from the main surface of the objective lens 40, the main surface of the lens 54-1 is arranged at a position spaced apart by L from the main surface of the objective lens 40, and further It is assumed that the main surface of the lens 54-2 is arranged at a distance H from the main surface of the lens 54-1, and the light receiving surface of the photodetector 58 is arranged at a distance t from the main surface of the lens 54-1. The light ray locus shown by a solid line in the figure shows the light transmission surface of the light tracing plate 52 that is focused by the objective lens 40 and is spaced apart from the optical axis 53 by y.

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

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

y=ho (1−aF(δ)) 曲・曲(4)従って、 また、光線がレンズ54−1の主面上を通る光軸53上
からの位置h1は、(6)式で表わされる。
y=ho (1-aF(δ)) Curve/Song (4) Therefore, the position h1 from the optical axis 53 where the light ray passes on the main surface of the lens 54-1 is expressed by equation (6). .

hl −3’ (L−a)β】 δだけ焦点がぼけたとき対物レンズ4oからLだけ離れ
た位置にある投射レンズ54のところでのスポット径は
、(6)弐において、y ”” A(Aは対物レンf4
0の開口部ないしは射出瞳の半径)、a = Qとして
、 となる。
hl -3' (L-a)β] When the focus is out of focus by δ, the spot diameter at the projection lens 54 located at a distance L from the objective lens 4o is (6) 2, y "" A( A is objective lens f4
0 aperture or exit pupil radius), a = Q, then

ここで、投射レンズ54のところで光がけられず充分大
きな焦点埋は検出信号が得られる許容焦点I′!′け量
の範囲を考察する。集光したし〜デ光のトラッキングガ
イドからの反射光の回折パターンを用いてトラックずれ
を検出するPu5h−Pul l法では、大きく焦点ぼ
けを起こすとトラックずれ検出信号は現われなくなる。
Here, a sufficiently large focal point without obscuring the light at the projection lens 54 is an allowable focal point I'! at which a detection signal can be obtained. Consider the range of amount. In the Pu5h-Pull method, which detects track misalignment using the diffraction pattern of the reflected light from the tracking guide of the focused light, the track misalignment detection signal no longer appears if the focus is significantly out of focus.

第6図及び第7図はトラッキングがイト°としてス・平
イラル状に連動して伸びた溝(プリグループ)をレーデ
スポットが直角方向に横切った時に、溝の1本1本とと
に現われるトラックずれ検出信号を現わしている。そし
てそれぞれの方向に焦点をばかして行った時のトラック
ずれ検出信号の様子をそれぞれの図面が表している。な
お、図中、δは対物レンズ40からの射出光の焦点から
の光反射層14のずれ量で、対物レンズ40から遠い側
を正とする。また、上側の曲線がトラッキング信号50
A1下側の曲線がトータル信号50Bを示し、共に零点
は上から2 dlv、目で、これよシ下側が正である。
Figures 6 and 7 show that when the radar spot crosses the grooves (pre-groups) that extend in parallel in a spiral pattern at right angles, each groove is It shows the track deviation detection signal that appears. Each drawing represents the state of the track deviation detection signal when the focus is shifted in each direction. In the figure, δ is the amount of deviation of the light reflection layer 14 from the focal point of the light emitted from the objective lens 40, and the side farther from the objective lens 40 is positive. Also, the upper curve is the tracking signal 50
The lower curve of A1 shows the total signal 50B, and both zero points are 2 dlv from the top, and the lower side is positive.

この図から通常3.0μm、多くても5.0μm以上焦
点がほけるとPu 5h−Pu 11法の信号ではトラ
ックずれを検出できないということがわかる(なお、信
号50にの波形はなめらかなほど、また振幅が大きいほ
ど良好である。)。
From this figure, it can be seen that if the focus is out of focus by 3.0 μm or more, or 5.0 μm or more at most, the signal of the Pu 5h-Pu 11 method cannot detect the track deviation (note that the waveform of signal 50 is smoother). , and the larger the amplitude, the better.)

また、情報記憶i体2の光反射層14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
生じて光反射層14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14でのスポ
ットサイズat(たとえば、開口数(NA)の値がNA
(ここで言うNAは数式の記号として取扱う)である理
想的に収差のまったくないレンズに強度分布が至る所均
−な平行レーザ光が入射したとし、このレンズを通過し
た後集光した所でのスポットサイ%’at)はレーデ光
の波長をλとした時0.82λ aL=□ ・・・・・・・・・(7) NA で力先られるとする。また、この時の強度分布はがウス
分布に類似していると仮定すると、ビームウェストでの
強度が中心強度の1/e となる輪帯の半径をω0とし
、そこから2ずれた所での半径ω(2)=ωolと表わ
せるから、Zだけ焦点が埋けた時の光反射層14上での
半径ωに)はこの式を用いることができる。したがって
、 ωセ)=ω。’(i+(” 、)2) πωo2 この時のス4ット中心強度は、 ■=−ム)2 ω(Z) 妊減少する。記録が可能な最低中心強度をIml nと
すると より 1+(””” )2Z2く1/lm1n0.17πλ r z+ <O−17” ’、メ1/I m I n−
1(NA )2 川・・・・・(9) 今、λ= 0.831tm 、 NA= 0.6 、 
Iml n= 0.7とすると、=0.79μm λ= 0.83 μm * N A−= 0.5 、 
lm1n= 0.7とすると、0.44 X O,65 I Z I <、−□−= 1.14μm0.25 よシ許容焦点ぼけ量は0.5〜2.0μm位である。
Further, when recording is performed by causing a state change such as making a hole in the light reflection layer 14 of the information storage i body 2, defocusing occurs and the spot on the light reflection layer 14 becomes large, making it difficult to perform recording. The spot size at on the light reflecting layer 14 at the time of focusing (for example, the numerical aperture (NA) value is NA
(NA here is treated as a symbol in a mathematical formula) Suppose that a parallel laser beam with an even intensity distribution is incident on an ideal lens with no aberrations, and after passing through this lens, the beam is condensed. The spot size %'at) is assumed to be 0.82λ aL=□ (7) NA when the wavelength of the Rede light is λ. Also, assuming that the intensity distribution at this time is similar to the Gaussian distribution, the radius of the annular zone where the intensity at the beam waist is 1/e of the center intensity is ω0, and the radius at a position shifted by 2 from there is ω0. Since the radius ω(2)=ωol can be expressed, this formula can be used for the radius ω on the light reflecting layer 14 when the focal point is buried by Z. Therefore, ωce)=ω. '(i+('',)2) πωo2 At this time, the central strength of the strip is 1+( """)2Z2ku1/lm1n0.17πλ r z+ <O-17"', Me1/I m I n-
1 (NA) 2 River...(9) Now, λ= 0.831tm, NA= 0.6,
If Iml n = 0.7, = 0.79 μm λ = 0.83 μm * NA- = 0.5,
If lm1n=0.7, then 0.44 X O,65 I Z I <, -□-= 1.14 μm0.25 The allowable defocus amount is about 0.5 to 2.0 μm.

したがって、投射レンズ54のところで光がけられない
範囲の焦点ぼけ量は5μm (−0,005m+I+)
とする。
Therefore, the amount of defocus within the range where the light is not obstructed at the projection lens 54 is 5 μm (-0,005 m+I+)
shall be.

以上から投射レンズ54の内径(直径)はぼけても投射
レン、e54のところで光がけられることはなく、シた
がって充分大きな焦点ぼけ検出信号が得られる。
From the above, even if the inner diameter (diameter) of the projection lens 54 is blurred, the light is not obstructed at the projection lens e54, and therefore a sufficiently large defocus detection signal can be obtained.

なお、上記実施例では焦点ぼけ検出法としてナイフエツ
ジ法を行なう光学ヘッドについて説明したが、本発明は
これに限ることはなく、たとえは非点収差法を行なう光
学ヘッドに適用してもよいことは勿論である。
Although the above embodiment describes an optical head that uses the knife edge method as the defocus detection method, the present invention is not limited to this, and may be applied to an optical head that uses the astigmatism method, for example. Of course.

すなわち、この非点収差法は、第8図に示すように光デ
ィスク(情報記憶媒体)71の光反射層(情報形成層)
22から反射して対物レンズ73を通過したレーデ光7
4の反射光路上に投射レンズ(球面レンズ)75とシリ
ンドリカルレンズ76を組合せた検知系光学レンズ77
および検知部として対角線上に4分割された光検出器7
8を順次配置し、光検出器28上のレーデ光74のスポ
ット形を検知するもので、その基本的原理は第9図(イ
)、(ロ)で示すように、点光源79の位置Pが同じで
もレンズ80&、80bの焦点距離が異なると像を結ぶ
位置がqとqと異なシ、Rの所に置いた板81に光が当
る幅が異なる。一方、投射レンズ(球面レン、e)75
とシリンドリカルレンズ76を組合せると母線を含む面
とそれに垂直な面での合成レンズ焦点距離が異なるため
、第2図ピ)、(ロ)のRの所装置いた板8ノVC映る
光のスポット形は楕円になる。
That is, this astigmatism method is applied to the light reflecting layer (information forming layer) of the optical disk (information storage medium) 71 as shown in FIG.
Rede light 7 reflected from 22 and passed through objective lens 73
A detection system optical lens 77 is a combination of a projection lens (spherical lens) 75 and a cylindrical lens 76 on the reflected optical path of 4.
and a photodetector 7 divided diagonally into four as a detection section.
8 are arranged in sequence to detect the spot shape of the Raded light 74 on the photodetector 28.The basic principle is as shown in FIGS. 9(a) and 9(b), the position P of the point light source 79 Even if they are the same, if the focal lengths of the lenses 80 & 80b are different, the image formation positions q and q will differ, and the width with which the light hits the plate 81 placed at position R will differ. On the other hand, the projection lens (spherical lens, e) 75
When the cylindrical lens 76 is combined with the cylindrical lens 76, the focal length of the composite lens differs between the plane containing the generatrix and the plane perpendicular to it. The shape will be oval.

さらに、点光源79の位置PをずらすとRの位置におい
た板8ノに映る光のスポット形は楕円から円へと変形す
る。そして、これを4分割した検知器78で検出するこ
と忙よシ焦点ぼけを検知することになる。したがって、
Rの位置に置いた板81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73を動かして焦
点合せを行なうことになる。
Furthermore, when the position P of the point light source 79 is shifted, the spot shape of the light reflected on the plate 8 placed at the position R changes from an ellipse to a circle. This is then detected by a detector 78 divided into four parts, thereby detecting out-of-focus. therefore,
Focusing is performed by moving the objective lens 73 so that the spot of light reflected on the plate 81 placed at position R is in focus when it becomes circular.

ここで、第8図に示す82は対物レンズ73を光ディス
ク(情報記憶媒体)72の面に対して接離させて焦点調
節を行なうレンズ駆動コイルである。
Here, 82 shown in FIG. 8 is a lens driving coil that moves the objective lens 73 toward and away from the surface of the optical disk (information storage medium) 72 to adjust the focus.

このような非点収差法を行なう光学系について投射レン
ズ75の内径を上記実施例同様に設定することによシ同
様の作用効果を得ることができる。
By setting the inner diameter of the projection lens 75 in an optical system that performs such an astigmatism method in the same manner as in the above embodiment, similar effects can be obtained.

〔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、集束光を用い情報
記憶媒体から少なくとも情報を読取ることが可能な光学
ヘッドにおいて、上記情報記憶媒体で反射した光をとら
えて後方へ送る対物レンズと、との対物レンズから送ら
れた光を少なくとも焦点ぼけを検出する光検出器に投射
する投射レンズとを具備し、上記対物レンズと上記投射
レンズとの間の距離をり、上記対物レンズの焦点距離を
f’s上記対物レンズの開口部の半径をAとしたとき、
上記投射レンズの内り 径が2A(1+−i。1゜27゜、)よシも大きい(但
し、δ=−0,005tmとする。)から、大きく焦点
がぼけたところでも充分な焦点ぼけ検出信号が得られる
等の優れた効果を奏する・
As explained above, according to the present invention, in an optical head capable of reading at least information from an information storage medium using focused light, an objective lens that captures the light reflected by the information storage medium and sends it backward; a projection lens that projects the light sent from the objective lens onto a photodetector for detecting at least defocus; f's When the radius of the aperture of the above objective lens is A,
The inner diameter of the above projection lens is as large as 2A (1+-i.1°27°) (however, δ = -0,005tm), so even if the focus is significantly out of focus, there is sufficient defocus. It has excellent effects such as being able to obtain a detection signal.

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

第1図〜第7図は本発明の一実施例を示すもので、第1
図は情報記録再生装置を示すブロック図、第2図は焦点
ぼけ検出系の光学系を示す図、第3図Cイ)(ロ)し→
は合焦時および非合焦時におけるレーザ・ビームの軌跡
を示す説明図、第4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5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6図イ)〜イヨ)および第7
図(イ)〜(ガは焦点ぼけ量に対するトラックずれ検出
信号を示す図、第8図は本発明の他の実施例を示す焦点
ぼけ検出光学系を示す図、第9図はその原理説明図であ
る。 2・・・情報記憶媒体(光ディスク)、40・・対物レ
ンズ、54・・・投射レンズ、58・・・光検出器、7
1・・・情報記憶媒体(光ディスク)、73・・対物レ
ンズ、75・・・投射レンズ、78・・・光検出器。
Figures 1 to 7 show one embodiment of the present invention.
The figure is a block diagram showing the information recording and reproducing device, Figure 2 is a diagram showing the optical system of the defocus detection system, and Figure 3 is a diagram showing the optical system of the defocus detection system.
is an explanatory diagram showing the trajectory of the laser beam when it is in focus and when it is out of focus, Figure 4 is a diagram for analyzing the trajectory of the ray passing through the objective lens, and Figure 5 is the diagram showing the trajectory of the ray passing through the projection lens. Diagrams for analysis, Figures 6 a) to 7)
Figures (a) to (g) are diagrams showing a track deviation detection signal with respect to the amount of defocus, Figure 8 is a diagram showing a defocus detection optical system showing another embodiment of the present invention, and Figure 9 is a diagram explaining its principle. 2... Information storage medium (optical disk), 40... Objective lens, 54... Projection lens, 58... Photodetector, 7
1... Information storage medium (optical disk), 73... Objective lens, 75... Projection lens, 78... Photodetector.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 集束光を用い情報記憶媒体から少なくとも情報を読取る
ことが可能なものにおいて、上記情報記憶媒体で反射し
た光をとらえて後方へ送る対物レンズと、この対物レン
ズから送られた光を少なくとも焦点ぼけを検出する光検
出器に投射する投射レンズとを具備し、上記対物レンズ
と上記投射レンズとの間の距離をり、上記対物レンズの
焦点距離をflls上記対物レンズの開口部の半径をA
としたとき、上記投射レンズのし、δ−−0,005m
とする。)ことを特徴とする光学ヘッド。
In an apparatus capable of reading at least information from an information storage medium using focused light, an objective lens that captures the light reflected by the information storage medium and sends it backward, and at least a defocusing of the light sent from the objective lens are provided. a projection lens for projecting an image onto a photodetector to be detected, the distance between the objective lens and the projection lens is determined, the focal length of the objective lens is determined by the radius of the aperture of the objective lens is determined by
When, the distance of the above projection lens is δ−0,005m
shall be. ).
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