JPS627609B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS627609B2
JPS627609B2 JP56104694A JP10469481A JPS627609B2 JP S627609 B2 JPS627609 B2 JP S627609B2 JP 56104694 A JP56104694 A JP 56104694A JP 10469481 A JP10469481 A JP 10469481A JP S627609 B2 JPS627609 B2 JP S627609B2
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JP
Japan
Prior art keywords
photodetector
beam splitter
quarter
light
objective lens
Prior art date
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Expired
Application number
JP56104694A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS586534A (en
Inventor
Tetsuo Hosomi
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPS586534A publication Critical patent/JPS586534A/en
Publication of JPS627609B2 publication Critical patent/JPS627609B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、記録媒体上に記録された情報を光学
的に再生する光学的再生装置の光学装置に関する
ものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an optical device of an optical reproducing apparatus that optically reproduces information recorded on a recording medium.

光学的再生装置としてはすでに公知のように、
ビデオデイスク、ドキユメントフアイル、PCM
オーデイオデイスク等、多岐にわたつての応用が
考えられているが、従来かかる再生装置を小型軽
量化する上でもつとも望まれているものの1つ
に、光学系からなる信号、ピツクアツプ系の小型
軽量化であつた。現在一般的に使用されているガ
スレザ及びイオンレーザを使用した記録再生装置
又は再生専用の装置に於ては、レーザの大きさが
数十センチメートルないし1メートル以上におよ
ぶ事がしばしばあり、重量的にも数百グラムない
し数キログラムとなり軽量化を望むべくもない。
しかるに最近の半導体技術の進歩により半導体レ
ーザを使用して光学系を小型化する事が可能とな
つた。以下図を用いて従来の代表的な光学系の1
例の説明を行なう。
As already known as an optical reproduction device,
Video disk, document file, PCM
A wide variety of applications are being considered, such as audio disks, but one of the things that has been desired in order to reduce the size and weight of conventional playback devices is to reduce the size and weight of the signal and pick-up systems that consist of optical systems. It was hot. In recording/playback devices or playback-only devices that use gas lasers and ion lasers that are currently in common use, the size of the laser often ranges from several tens of centimeters to over a meter, resulting in heavy weight. However, it weighs several hundred grams or several kilograms, so there is no hope of reducing the weight.
However, recent advances in semiconductor technology have made it possible to miniaturize optical systems using semiconductor lasers. One of the typical conventional optical systems is shown below.
Let's explain an example.

第1図は半導体レーザを使用した光学系で良く
知られた方式の1つである。半導体レーザ1より
出射する光ビームは偏光ビームスプリツター2を
透過してカツプリングレンズ3に入射されて平行
ビームとなる。平行ビームは四分の一波長板4を
透過して対物レンズ5により、ほゞ光の回析限界
にまで収束されて、情報信号のある記録媒体(光
デイスク)6を照射する。情報信号により変調反
射された光ビームは再び対物レンズ5、四分の一
波長4、カツプリングレンズ3を透過して、今度
は偏光ビームスプリツター2により直角な方向へ
反射される。偏光ビームスプリツター2のこの方
向の出射面は、バイプリズム状となつており、こ
れを通過する光ビームは分割されて、光検出器7
に入射する。光検出器は、四分割状で情報信号の
結像面内に位置しており、バイプリズムで分割さ
れた光ビームは、四分割光検出器の(7の1)と
(7の2)の境界線上及び(7の3)と(7の
4)の境界線上に入射する。この方式は、フーコ
方式又はナイフエツジ方式と総称される光デイス
ク位置を検出するものであり、光検出器の出力を
回路的に 〔(7の1)+(7の4)〕−〔(7の2) +(7の3)〕 とする事により光デイスク6と対物レンズ5の間
隔誤差により、第2図のような検出信号を得る事
ができる。従つて、この検出信号で光デイスクの
位置を制御するいわゆるフオーカシングサーボを
行なう事ができる。また、光ビームをフアーフイ
ールドで分割しているので、回路的に 〔(7の1)+(7の2)〕−〔(7の3) +(7の4)〕 とする事により情報トラツクと集光位置との関係
を示すトラツキング誤差信号を得る事ができる。
従つてこの検出信号で光デイスクの情報トラツク
位置を制御するいわゆるトラツキングサーボを行
なう事ができる。かかるフオーカシングサーボ及
びトラツキングサーボを行う為の機構としては、
例えば特開昭53−120403号に開示してある方法を
用いる事ができるので機構の説明は省略する。
FIG. 1 shows one of the well-known optical systems using a semiconductor laser. A light beam emitted from a semiconductor laser 1 passes through a polarizing beam splitter 2, enters a coupling lens 3, and becomes a parallel beam. The parallel beam passes through a quarter-wave plate 4, is converged by an objective lens 5 almost to the diffraction limit of light, and irradiates a recording medium (optical disk) 6 containing an information signal. The reflected light beam modulated by the information signal passes through the objective lens 5, the quarter wavelength 4, and the coupling lens 3 again, and is now reflected by the polarizing beam splitter 2 in a perpendicular direction. The exit surface of the polarizing beam splitter 2 in this direction has a biprism shape, and the light beam passing through it is split and sent to the photodetector 7.
incident on . The photodetector has a quadrant shape and is located within the image formation plane of the information signal, and the light beam split by the biprism is divided into (7 of 1) and (7 of 2) of the quadrant photodetector. It is incident on the boundary line and on the boundary line between (7-3) and (7-4). This method detects the optical disk position, which is collectively called the Foucault method or knife-edge method, and the output of the photodetector is calculated using a circuit as [(7-1) + (7-4)] - [(7- 2) +(7 of 3)] By setting the error in the distance between the optical disk 6 and the objective lens 5, a detection signal as shown in FIG. 2 can be obtained. Therefore, so-called focusing servo, which controls the position of the optical disk, can be performed using this detection signal. In addition, since the light beam is divided by a far field, the information can be tracked by using the circuit as [(7 of 1) + (7 of 2)] - [(7 of 3) + (7 of 4)]. It is possible to obtain a tracking error signal indicating the relationship between the distance and the focal point.
Therefore, it is possible to perform so-called tracking servo for controlling the information track position of the optical disk using this detection signal. The mechanism for performing such focusing servo and tracking servo is as follows:
For example, the method disclosed in JP-A-53-120403 can be used, so the explanation of the mechanism will be omitted.

上述のような方式の欠点として、第2図からも
明らかなごとく光デイスクと対物レンズとの間隔
に応じて誤差信号の得られるダイナミツクレンジ
が、光デイスクと対物レンズ間隔の大きくなる方
向で極端に狭い事である。例えば対物レンズの開
口数(N.A.)を0.5、カツプリングレンズの開口
数を0.15とすると光学系の倍率は3.3倍程度とな
る。偏光ビームスプリツター2と光検出器7の距
離は、小型とした光学系に於ては、およそ数ミリ
以下のオーダであるから、フオーカシングのダイ
ナミツクレンジは(1/3.32)、即ち約10分の一
となり数百ミクロン以下のオーダとなる。実際の
問題として小型化する光学系に於ては偏光ビーム
スプリツターと光検出器との距離は短かければ短
かい程小型軽量化を実現しやすくなる。かかる事
を考慮して光学系の設計を行なうと実際のフオー
カシングダイナミツクレンジは200μ以下とな
り、実用上かなりの問題が生じてくる。
A drawback of the above-mentioned method is that, as is clear from Figure 2, the dynamic range in which the error signal can be obtained depends on the distance between the optical disk and the objective lens, and becomes extremely large as the distance between the optical disk and the objective lens increases. It is a narrow thing. For example, if the numerical aperture (NA) of the objective lens is 0.5 and the numerical aperture of the coupling lens is 0.15, the magnification of the optical system will be approximately 3.3 times. Since the distance between the polarizing beam splitter 2 and the photodetector 7 is on the order of several millimeters or less in a compact optical system, the dynamic range of focusing is (1/3.3 2 ), that is, about 10 It is on the order of several hundred microns or less. As a practical matter, in an optical system that is becoming smaller, the shorter the distance between the polarizing beam splitter and the photodetector, the easier it will be to reduce the size and weight. If the optical system is designed with this in mind, the actual focusing dynamic range will be less than 200μ, which will cause considerable practical problems.

以上の点から偏光ビームスプリツターと光検出
器の間を大きくすると望ましい特性を得る事が推
察される。
From the above points, it can be inferred that desirable characteristics can be obtained by increasing the distance between the polarizing beam splitter and the photodetector.

本発明は、光検出器と偏光ビームスプリツター
の距離を大きくする為に、偏光ビームスプリツタ
ーより出射する光ビームを再び偏光ビームスプリ
ツター内を透過させて、偏光ビームスプリツター
の他端面近傍に設けた光検出器へ入射させようと
したものである。このような光学系の方式に類似
のものとして、本発明者による特願昭54−160979
及び特願昭55−146166号ががある。
In the present invention, in order to increase the distance between the photodetector and the polarizing beam splitter, the light beam emitted from the polarizing beam splitter is transmitted through the polarizing beam splitter again, and is directed to the vicinity of the other end face of the polarizing beam splitter. This is an attempt to make the light incident on a photodetector. As a system similar to this type of optical system, the present inventor's patent application No. 54-160979
There is also a patent application No. 146166/1983.

本発明と前記先願発明との基本的なちがいは、
先願発明では平行光ビーム中に偏光ビームスプリ
ツターが挿入されており、光学系の小型化という
点では、本発明による方法ほど効率よくできない
という点である。即ち、先願発明の方法に於て
は、平行光ビームを収束光ビームとする為に例え
ば凹面鏡状の反射ミラーを必要とした。従つて本
発明の実施例に示すような四分の一波長板上に蒸
着をほどこして全反射ミラーとする事などはでき
ないものである。
The basic differences between the present invention and the prior invention are as follows:
In the prior invention, a polarizing beam splitter is inserted into the parallel light beam, and the method according to the present invention cannot be made as efficiently as the method according to the present invention in terms of miniaturization of the optical system. That is, in the method of the prior invention, a concave mirror-shaped reflecting mirror, for example, was required to convert the parallel light beam into a convergent light beam. Therefore, it is impossible to form a total reflection mirror by performing vapor deposition on a quarter-wave plate as shown in the embodiments of the present invention.

以下図をもつて本発明の1実施例を詳しく説明
する。
An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第3図は本発明の概略を示す図である。半導体
レーザ1を出射した光ビームは偏光ビームスプリ
ツター2を透過してカツプリングレンズ3、四分
の一波長板4を透過後、対物レンズ5により光の
回折限界まで収束されて光デイスク6の情報信号
を照射する。光ビームは、情報信号により変調さ
れ反射して再び対物レンズ5、四分の一波長板
4、カツプリングレンズ3を透過して、偏光ビー
ムスプリツター2で反射される。反射された光ビ
ームは第2の四分の一波長板10に入射して、一
部の光ビームは、その第2の四分の一波長板10
の裏面の略半分に蒸着により設けられた反射ミラ
ーもしくは別個に設けられた全反射ミラー11に
より反射されて、再度偏光ビームスプリツター2
を透過して二分割光検出器12上に入射する。前
記全反射ミラー11で反射されない残りの光ビー
ムは光検出器9に入射する。この光検出器9は、
図面に垂直な方向に二分割された光検出器とする
事ができる。すると光検出器9は、情報信号のフ
アーフイールドの位置に設定されているので、既
知の方法によつて、フアーフイールドのトラツキ
ング誤差信号を得る事ができる。また、光検出器
12に入射する光ビームは、フアーフイールドの
一部の光ビームを収束さて、二分割光検出器より
なる光検出器12の境界線上に入射される。光ビ
ームの一部が二分割光検出器の境界線上に入射す
るのであるから、前述のフーコ方式又はナイフエ
ツジ法と呼ばれるフオーカシングサーボの為の誤
差信号をこの光検出器12から得る事ができる。
このフオーカシングサーボのための誤差信号は、
第4図に示すように光デイスクの遠ざかる方向で
のダイナミツクレンジの大きくなつたものが得ら
れる。先程の計算例に従つて対物レンズの開口数
0.5、カツプリングレンズの開口数0.15として、
偏光ビームスプリツター2の大きさを5mm角、四
分の一波長板10の厚さ0.5mm程度として計算す
ると、およそ400μm以上のフオーカシングダイ
ナミツクレンジを取る事ができる。この値は、第
1図で示した例の値200μmの約2倍となつてお
り、かつ光学系の、横方向の大きさが1.5mm以上
も小さくなつている。この横方向の大きさは、特
に光学系を一体型としてフオーカシングサーボ、
トラツキングサーボ等を行う為の機構設計上でき
るだけ大きくならない事が望ましく、本発明によ
る方法の特徴が有効に作用するものである。
FIG. 3 is a diagram showing an outline of the present invention. The light beam emitted from the semiconductor laser 1 passes through the polarizing beam splitter 2, the coupling lens 3, and the quarter-wave plate 4, and is then converged by the objective lens 5 to the diffraction limit of light, and is focused on the optical disk 6. Emits information signals. The light beam is modulated by the information signal, reflected, passes through the objective lens 5, quarter-wave plate 4, coupling lens 3, and is reflected by the polarizing beam splitter 2. The reflected light beam is incident on the second quarter wave plate 10, and some of the light beams are incident on the second quarter wave plate 10.
The polarizing beam splitter 2 is reflected by a reflecting mirror provided by vapor deposition on approximately half of the back surface of the beam splitter or by a total reflection mirror 11 provided separately.
and enters the two-split photodetector 12. The remaining light beam that is not reflected by the total reflection mirror 11 enters the photodetector 9. This photodetector 9 is
The photodetector can be divided into two parts in the direction perpendicular to the drawing. Then, since the photodetector 9 is set at the far-field position of the information signal, a far-field tracking error signal can be obtained by a known method. Further, the light beam incident on the photodetector 12 converges a part of the light beam in the far field and is incident on the boundary line of the photodetector 12 which is a two-split photodetector. Since a part of the light beam is incident on the boundary line of the two-split photodetector, it is possible to obtain an error signal from this photodetector 12 for the focusing servo called the aforementioned Foucault method or knife-edge method. .
The error signal for this focusing servo is
As shown in FIG. 4, the dynamic range is increased in the direction in which the optical disk moves away from the optical disk. According to the previous calculation example, the numerical aperture of the objective lens is
0.5, and the numerical aperture of the coupling lens is 0.15.
If the size of the polarizing beam splitter 2 is 5 mm square and the thickness of the quarter-wave plate 10 is about 0.5 mm, it is possible to obtain a focusing dynamic range of about 400 μm or more. This value is approximately twice the value of 200 μm in the example shown in FIG. 1, and the lateral size of the optical system is reduced by more than 1.5 mm. This lateral size is especially important when the optical system is integrated, focusing servo,
In terms of mechanical design for tracking servo and the like, it is desirable to keep the size as small as possible, and the features of the method according to the present invention work effectively.

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

第1図は従来の再生装置の光学系の一例を示す
構成図、第2図は同動作説明図、第3図は本発明
の1実施例を示す光学系の構成図、第4図は同動
作説明図である。 1……半導体レーザ、2……ビームスプリツタ
ー、3……カツプリングレンズ、4,10……四
分の一波長板、5……対物レンズ、6……デイス
ク、9,12……光検出器、11……反射板。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of an optical system of a conventional playback device, FIG. 2 is an explanatory diagram of the same operation, FIG. 3 is a configuration diagram of an optical system showing one embodiment of the present invention, and FIG. It is an operation explanatory diagram. 1... Semiconductor laser, 2... Beam splitter, 3... Coupling lens, 4, 10... Quarter wavelength plate, 5... Objective lens, 6... Disk, 9, 12... Light detection Vessel, 11...Reflector.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 光源よりの光をビームスプリツター、第1の
四分の一波長板および対物レンズを介して記録媒
体上に照射し、その記録媒体からの反射光を前記
対物レンズ、四分の一波長を介して前記ビームス
プリツターに照射して直角方向に反射せしめ、そ
の反射光を第2の四分の一波長板を介して前記反
射光の光束の一部を反射するミラーと第1の光検
出器に照射し、前記ミラーによる反射光を前記第
2の四分の一波長板とビームスプリツター2を介
して第2の光検出器に照射し、前記第1の光検出
器よりトラツキングサーボ用信号を、第2の光検
出器よりフオーカシングサーボ用信号を得ること
を特徴とする再生装置の光学装置。
1. Light from a light source is irradiated onto a recording medium through a beam splitter, a first quarter-wave plate, and an objective lens, and the reflected light from the recording medium is transmitted through the objective lens and a quarter-wavelength plate. a mirror that irradiates the beam splitter through the beam splitter and reflects the reflected light in a right angle direction, and a mirror that reflects a part of the luminous flux of the reflected light through a second quarter-wave plate; and a first photodetector. The light reflected by the mirror is irradiated onto a second photodetector via the second quarter-wave plate and the beam splitter 2, and the tracking servo is transmitted from the first photodetector. An optical device for a reproducing device, characterized in that a focusing servo signal is obtained from a second photodetector.
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