JPH0636249B2 - 光学ヘッド - Google Patents
光学ヘッドInfo
- Publication number
- JPH0636249B2 JPH0636249B2 JP62196240A JP19624087A JPH0636249B2 JP H0636249 B2 JPH0636249 B2 JP H0636249B2 JP 62196240 A JP62196240 A JP 62196240A JP 19624087 A JP19624087 A JP 19624087A JP H0636249 B2 JPH0636249 B2 JP H0636249B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- condensing
- objective lens
- point
- distance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Optical Head (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 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り少
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。
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り少
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。
(従来の技術) 近時、第1図(イ)(ロ)(ハ)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(ナイフウエッヂ等の遮光板)d1、レ
ンズe,および2つの光検出セルf,gを有した光検出
器hを設け、光検出器の所のスポットサイズによって焦
点ぼけを検知するのではなく、光検出器h上でのビーム
スポットiの移動(矢印j方向)として焦点ぼけを検知
することにより回折の影響を受けにくいようにしたもの
が考えられるに至った。
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(ナイフウエッヂ等の遮光板)d1、レ
ンズe,および2つの光検出セルf,gを有した光検出
器hを設け、光検出器の所のスポットサイズによって焦
点ぼけを検知するのではなく、光検出器h上でのビーム
スポットiの移動(矢印j方向)として焦点ぼけを検知
することにより回折の影響を受けにくいようにしたもの
が考えられるに至った。
なお、第2図の実線で示すように、焦点があっている場
合には「0」となり、また、対物レンズb′と情報形成
層a′とが近づいて上側の光検出セルgにビームスポッ
トiが当ってマイナスの信号が、また、対物レンズb′
と情報形成層a′とが離れすぎて下側の光検出セルfに
ビームスポットiが当ってプラス信号が得られるように
なっている。
合には「0」となり、また、対物レンズb′と情報形成
層a′とが近づいて上側の光検出セルgにビームスポッ
トiが当ってマイナスの信号が、また、対物レンズb′
と情報形成層a′とが離れすぎて下側の光検出セルfに
ビームスポットiが当ってプラス信号が得られるように
なっている。
しかしながら、第1図(ハ)の2点鎖線で示すように対
物レンズb′と情報形成層a′との距離がある値より離
れすぎるとビームスポットiは光検出器h上で中心線よ
り上にきてしまい、第2図の破線で示すようにあたかも
対物レンズb′と情報形成層a′とが近づきすぎた状態
と同じマイナスの信号が出力されるといった重大な問題
がある。そこで、ほんのわずか焦点がぼけただけで反転
してしまうと特性的には好ましくないので、比較的大き
く焦点がボケても補正できるようにする必要がある。
物レンズb′と情報形成層a′との距離がある値より離
れすぎるとビームスポットiは光検出器h上で中心線よ
り上にきてしまい、第2図の破線で示すようにあたかも
対物レンズb′と情報形成層a′とが近づきすぎた状態
と同じマイナスの信号が出力されるといった重大な問題
がある。そこで、ほんのわずか焦点がぼけただけで反転
してしまうと特性的には好ましくないので、比較的大き
く焦点がボケても補正できるようにする必要がある。
また、上記光学系に限らず、ナイフエッヂのかわりにア
パーチャーやスリット、プリズム、ミラー、フォトディ
テクター等を用いた例えば第3図や第4図のような光学
系でも同様の問題がある。なお、第3図中d2はアパー
チャ、d2′は透光部である。また、第4図中d3はバ
イプリズムである。
パーチャーやスリット、プリズム、ミラー、フォトディ
テクター等を用いた例えば第3図や第4図のような光学
系でも同様の問題がある。なお、第3図中d2はアパー
チャ、d2′は透光部である。また、第4図中d3はバ
イプリズムである。
(発明が解決しようとする問題点) 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、焦点ぼけ検出をより安定に、しかも
信頼性良く行なうことができるようにした光学ヘッドを
提供することにある。
的とするところは、焦点ぼけ検出をより安定に、しかも
信頼性良く行なうことができるようにした光学ヘッドを
提供することにある。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段及び作用) 本発明は、情報を記憶した記録層を有した情報記憶媒体
に光を集光する第1の集光手段と、情報記憶媒体の記録
層で反射し、第1の集光手段を通過した光を集光する第
2の集光手段と、この第2の集光手段により集光された
光を検出する光検出手段と、第2の集光手段と光検出手
段との間に設けられ、光軸に対して非対称な光を抜出す
光抜出部材とを具備し、第1の集光手段の焦点距離をf
0,第1の集光手段の主点から集光点までの距離をF、
第1の集光手段の主点から光抜出部材までの距離をx,
第1の集光手段の主点から第2の集光手段の主点までの
距離をL、前記第2の集光手段の焦点距離をf1、第2
の集光手段の主点から光抜出部材までの距離をH、情報
記憶媒体の記録層の第1の集光手段からの光の焦点から
の許容ずれ量をδtfとしたとき、 x≦f0+f0 2/{2δtf+(F−f0)}−L2/
(f1−H) の条件を満足するように前記光抜出部材を設置したこと
を特徴とするものであり、焦点ぼけ検出を安定に、しか
も信頼性良く行なうことができるものである。
に光を集光する第1の集光手段と、情報記憶媒体の記録
層で反射し、第1の集光手段を通過した光を集光する第
2の集光手段と、この第2の集光手段により集光された
光を検出する光検出手段と、第2の集光手段と光検出手
段との間に設けられ、光軸に対して非対称な光を抜出す
光抜出部材とを具備し、第1の集光手段の焦点距離をf
0,第1の集光手段の主点から集光点までの距離をF、
第1の集光手段の主点から光抜出部材までの距離をx,
第1の集光手段の主点から第2の集光手段の主点までの
距離をL、前記第2の集光手段の焦点距離をf1、第2
の集光手段の主点から光抜出部材までの距離をH、情報
記憶媒体の記録層の第1の集光手段からの光の焦点から
の許容ずれ量をδtfとしたとき、 x≦f0+f0 2/{2δtf+(F−f0)}−L2/
(f1−H) の条件を満足するように前記光抜出部材を設置したこと
を特徴とするものであり、焦点ぼけ検出を安定に、しか
も信頼性良く行なうことができるものである。
(実施例) 以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら説明す
る。第5図は情報記録再生装置を概略的に示すもので、
図中2は情報記憶媒体としての光ディスクであり、この
光ディスク2は、1対の円板上透明プレート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の夫々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12,14の夫々には、ヘリカルにト
ラッキング・ガイド16(第6図参照)が形成され、こ
のトラッキング・ガイド16上にピットの形で情報が記
録されるようになっている。光ディスク2の中心には、
孔が穿けられ、図示しないターンテーブル上に光ディス
ク2が載置された際にこのターンテーブルのセンター・
スピンドル20が光ディスク2の孔に挿入され、ターン
テーブルと光ディスク2の回転中心が一致されるように
なっている。ターンテーブルのセンター・スピンドル2
0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がターンテーブル上に
固定されるようになっている。ターンテーブルは、回転
可能に支持台(図示せず)によって支持され、駆動モー
タ24によって一定速度で回転されるようになってい
る。
る。第5図は情報記録再生装置を概略的に示すもので、
図中2は情報記憶媒体としての光ディスクであり、この
光ディスク2は、1対の円板上透明プレート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の夫々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12,14の夫々には、ヘリカルにト
ラッキング・ガイド16(第6図参照)が形成され、こ
のトラッキング・ガイド16上にピットの形で情報が記
録されるようになっている。光ディスク2の中心には、
孔が穿けられ、図示しないターンテーブル上に光ディス
ク2が載置された際にこのターンテーブルのセンター・
スピンドル20が光ディスク2の孔に挿入され、ターン
テーブルと光ディスク2の回転中心が一致されるように
なっている。ターンテーブルのセンター・スピンドル2
0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がターンテーブル上に
固定されるようになっている。ターンテーブルは、回転
可能に支持台(図示せず)によって支持され、駆動モー
タ24によって一定速度で回転されるようになってい
る。
また、26は光学ヘッドであり、これはリニア・アクチ
エータ28或は回転アームによって光ディスク2の半径
方向に移動可能に設けられ、この光学ヘッド26内に
は、レーザ・ビームを発生するレーザ装置30が設けら
れている。そして、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
れたレーザ・ビームがレーザ装置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
有するレーザ・ビームがレーザ装置30から発生され
る。レーザ装置30から発生されたレーザ・ビームは、
凹レンズ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・スプリッタ36に向
けられている。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40は、ボイス・コイル42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
れた集束性レーザ・ビームのビーム・ウエイトが光反射
層14の表面上に投射され、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
度変調されたレーザ・ビームによって光反射層14上の
トラッキング・ガイド(プリグループ)16にピットが
形成され、情報を読み出す際には、一定の光強度を有す
るレーザ・ビームはトラッキング・ガイド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。
エータ28或は回転アームによって光ディスク2の半径
方向に移動可能に設けられ、この光学ヘッド26内に
は、レーザ・ビームを発生するレーザ装置30が設けら
れている。そして、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
れたレーザ・ビームがレーザ装置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
有するレーザ・ビームがレーザ装置30から発生され
る。レーザ装置30から発生されたレーザ・ビームは、
凹レンズ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・スプリッタ36に向
けられている。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40は、ボイス・コイル42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
れた集束性レーザ・ビームのビーム・ウエイトが光反射
層14の表面上に投射され、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
度変調されたレーザ・ビームによって光反射層14上の
トラッキング・ガイド(プリグループ)16にピットが
形成され、情報を読み出す際には、一定の光強度を有す
るレーザ・ビームはトラッキング・ガイド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。
光ディスク2の光反射層14から反射された発散性のレ
ーザ・ビームは、合焦時には対物レンズ40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。レーザ・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
回転したレーザ・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・スプリッタ36を通
過することとなる。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・ミラーブロック44によっ
て2系に分けられ、その一方は、凸レンズ46によって
検出素子48A,48Bよりなる第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、
トラッキング信号50Aおよびトータル信号50Bとし
て出力される。ハーフミラーブロック44によって分け
られた他方のレーザ・ビームは、遮光板(光抜出部材)
52によって光軸53から離間した領域を通過する成分
のみが取り出され、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、遮光板52は、プリズム,アパーチャー・
スリット或は、ナイフ・エッジ等のいずれで構成されて
も良い。また、ハーフミラーブロック44、遮光板52
および投射レンズ54は密着されている。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60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。ボイス・コイル駆動回路62は、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なる。なお、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・アクチエータ28を
作動させても良く、また、対物レンズ40を横方向に移
動させたり、或は図示しないガルバノ・ミラーを作動さ
せても良い。
ーザ・ビームは、合焦時には対物レンズ40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。レーザ・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
回転したレーザ・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・スプリッタ36を通
過することとなる。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・ミラーブロック44によっ
て2系に分けられ、その一方は、凸レンズ46によって
検出素子48A,48Bよりなる第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、
トラッキング信号50Aおよびトータル信号50Bとし
て出力される。ハーフミラーブロック44によって分け
られた他方のレーザ・ビームは、遮光板(光抜出部材)
52によって光軸53から離間した領域を通過する成分
のみが取り出され、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、遮光板52は、プリズム,アパーチャー・
スリット或は、ナイフ・エッジ等のいずれで構成されて
も良い。また、ハーフミラーブロック44、遮光板52
および投射レンズ54は密着されている。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60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。ボイス・コイル駆動回路62は、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なる。なお、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・アクチエータ28を
作動させても良く、また、対物レンズ40を横方向に移
動させたり、或は図示しないガルバノ・ミラーを作動さ
せても良い。
第5図に示した合焦時に検出する為の光学系を第6図に
単純化して示し、さらに説明を加えると、合焦検出に関
するレーザ・ビームの軌跡は、第7図(イ)(ロ)
(ハ)に示すように描れる。すなわち、対物レンズ40
が合焦状態にある際には、光反射層14上にビーム・ウ
エストが投射され、最小ビーム・スポット、すなわち、
ビーム・ウエスト・スポット64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
入射されるレーザは、平行光束であるから、ビーム・ウ
エストは、対物レンズ40の焦点上に形成される。しか
しながら、対物レンズ40にレーザ装置30から入射さ
れるレーザがわずかに発散或は、収束している場合に
は、ビーム・ウエストは、対物レンズ40の焦点近傍に
形成される。第5図、第6図及び第7図(イ)(ロ)
(ハ)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・ウエスト・スポ
ット64の結像面に配列されている。従って、合焦時に
は、ビーム・ウエスト・スポット64の像が光検出器5
8の受光面の中心に形成される。すなわち、第7図
(イ)に示すようにビーム・ウエスト・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
り出され、投射レンズ54によって集束され、光検出器
58上が最小に絞られ、ビーム・ウエスト・スポット像
がその上に形成される。次に対物レンズ40が光反射層
14に向けて近接すると、ビーム・ウエストは、第7図
(ロ)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。すなわち、ビーム・ウエストは、対物
レンズ40と光反射層14間に生ずる。このような光合
焦時においては、ビーム・ウエストは、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・ウエスト
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14で反射され、対物レンズ40から射出されるレ
ーザビームは、対物レンズ40によって発散性のレーザ
・ビームに変換される。遮光板52を通過したレーザ・
ビーム成分も同様に発散性であることから、このレーザ
・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
より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・スポット像よりも大きなパターンが形成される。更
に、第7図(ハ)に示されるように対物レンズ40が光
反射層14から離間された場合には、ビーム・ウエスト
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・ウエストは、対物レ
ンズ40の焦点距離外にあって対物レンズ40と反射層
14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・ビームは、収束性を有するこ
ととなる。従って、遮光板52を通過したレーザ・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。
その結果、光検出器58の受光面上には、ビーム・ウエ
スト・スポットの像よりも大きなパターンが中心から図
上下方に形成される。
単純化して示し、さらに説明を加えると、合焦検出に関
するレーザ・ビームの軌跡は、第7図(イ)(ロ)
(ハ)に示すように描れる。すなわち、対物レンズ40
が合焦状態にある際には、光反射層14上にビーム・ウ
エストが投射され、最小ビーム・スポット、すなわち、
ビーム・ウエスト・スポット64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
入射されるレーザは、平行光束であるから、ビーム・ウ
エストは、対物レンズ40の焦点上に形成される。しか
しながら、対物レンズ40にレーザ装置30から入射さ
れるレーザがわずかに発散或は、収束している場合に
は、ビーム・ウエストは、対物レンズ40の焦点近傍に
形成される。第5図、第6図及び第7図(イ)(ロ)
(ハ)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・ウエスト・スポ
ット64の結像面に配列されている。従って、合焦時に
は、ビーム・ウエスト・スポット64の像が光検出器5
8の受光面の中心に形成される。すなわち、第7図
(イ)に示すようにビーム・ウエスト・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
り出され、投射レンズ54によって集束され、光検出器
58上が最小に絞られ、ビーム・ウエスト・スポット像
がその上に形成される。次に対物レンズ40が光反射層
14に向けて近接すると、ビーム・ウエストは、第7図
(ロ)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。すなわち、ビーム・ウエストは、対物
レンズ40と光反射層14間に生ずる。このような光合
焦時においては、ビーム・ウエストは、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・ウエスト
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14で反射され、対物レンズ40から射出されるレ
ーザビームは、対物レンズ40によって発散性のレーザ
・ビームに変換される。遮光板52を通過したレーザ・
ビーム成分も同様に発散性であることから、このレーザ
・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
より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・スポット像よりも大きなパターンが形成される。更
に、第7図(ハ)に示されるように対物レンズ40が光
反射層14から離間された場合には、ビーム・ウエスト
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・ウエストは、対物レ
ンズ40の焦点距離外にあって対物レンズ40と反射層
14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・ビームは、収束性を有するこ
ととなる。従って、遮光板52を通過したレーザ・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。
その結果、光検出器58の受光面上には、ビーム・ウエ
スト・スポットの像よりも大きなパターンが中心から図
上下方に形成される。
上述したレーザの軌跡の変化すなわち、光線軌跡の変化
は、幾何光学的に次のように説明され、レーザ・ビーム
成分が光検出器58上で偏向される値h3を求めること
ができる。対物レンズ40の幾何光学的な結像系は、第
8図に示すように表わすことができる。ここで、f
0は、対物レンズ40の焦点距離をまた、δは合焦時か
ら非合焦時に至る際の対物レンズ40すなわち、光ディ
スク2の光反射層14の移動距離を示し、第8図におい
て実線で示される光線軌跡は、ビームウエストから発せ
られ、対物レンズ40の主面上であって光軸53から距
離h0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7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7図(ロ)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・ウエストは、光反射層14で反射されて形
成されることから、ビーム・ウエストはその2倍だけ対
物レンズ40に近接することとなる。(近接する場合
は、δ<0である。)また、第7図(ハ)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
から離間され、ビーム・ウエストを形成した後レーザ・
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・ウエストが形成された
と同様であってビーム・ウエストは、2δだけ対物レン
ズ40から離間することとなる。合焦時には、ビーム・
ウエストが対物レンズ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8図
に示されるようにビーム・ウエストと対物レンズ40の
主面間の距離は、(f0−2δ)で表わされる。ビーム
・ウエストを光点とみなせば、第8図における角度β0
及びβ1は、下記(1)及び(2)式で示される。
は、幾何光学的に次のように説明され、レーザ・ビーム
成分が光検出器58上で偏向される値h3を求めること
ができる。対物レンズ40の幾何光学的な結像系は、第
8図に示すように表わすことができる。ここで、f
0は、対物レンズ40の焦点距離をまた、δは合焦時か
ら非合焦時に至る際の対物レンズ40すなわち、光ディ
スク2の光反射層14の移動距離を示し、第8図におい
て実線で示される光線軌跡は、ビームウエストから発せ
られ、対物レンズ40の主面上であって光軸53から距
離h0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7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7図(ロ)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・ウエストは、光反射層14で反射されて形
成されることから、ビーム・ウエストはその2倍だけ対
物レンズ40に近接することとなる。(近接する場合
は、δ<0である。)また、第7図(ハ)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
から離間され、ビーム・ウエストを形成した後レーザ・
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・ウエストが形成された
と同様であってビーム・ウエストは、2δだけ対物レン
ズ40から離間することとなる。合焦時には、ビーム・
ウエストが対物レンズ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8図
に示されるようにビーム・ウエストと対物レンズ40の
主面間の距離は、(f0−2δ)で表わされる。ビーム
・ウエストを光点とみなせば、第8図における角度β0
及びβ1は、下記(1)及び(2)式で示される。
また、レンズの結像公式から 従って、 第9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取り扱かっている。
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取り扱かっている。
ここで、レンズ54−1,54−2は、夫々焦点距離f
1,f2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、遮光板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たいる。
1,f2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、遮光板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たいる。
距離yは、下記(3)式で表わされる。
ここで、F(δ)=(f0+f0 2/2δ)-1とすれ
ば、(3)式は、次式で表わされる。
ば、(3)式は、次式で表わされる。
y=h0(1−aF(δ)) …(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
から位置h1は、(6)式で表わされる。
から位置h1は、(6)式で表わされる。
(2)式と同様に角度β2を求めれば、角度β2は、(7)式
で表わされる。
で表わされる。
以下同様にレンズ54−2の主面上を通る光線の光軸5
3上から位置h2で表わされる。
3上から位置h2で表わされる。
第8図に示した光学系では、ビーム・ウエストが対物レ
ンズ40の焦点に形成されると仮定したが、発散性又
は、集束性のレーザ・ビームが対物レンズ40に入射す
る場合には、ビーム・ウエストは焦点からbだけ偏位し
て形成される。従って、全光学系を1つの合成レンズと
みなし、 2δ=2δ′+bと置くことができる。
ンズ40の焦点に形成されると仮定したが、発散性又
は、集束性のレーザ・ビームが対物レンズ40に入射す
る場合には、ビーム・ウエストは焦点からbだけ偏位し
て形成される。従って、全光学系を1つの合成レンズと
みなし、 2δ=2δ′+bと置くことができる。
次に、第10図に焦点ぼけ量Xに対する焦点ぼけ検出信
号Yの関係を、また、第11図に焦点ぼけ量Xに対する
焦点ぼけ検出用検出器である第2の光検出器58で検出
される光量の和Zの関係をそれぞれ示す。
号Yの関係を、また、第11図に焦点ぼけ量Xに対する
焦点ぼけ検出用検出器である第2の光検出器58で検出
される光量の和Zの関係をそれぞれ示す。
この図からもわかる通り、対物レンズ40と光反射層1
4との間がある値より離れ過ぎると第7図(ハ)に二点
鎖線で示されるようにビーム・スポットは光検出器58
上で中心線より上に来てしまい第10図のδtf(対物レ
ンズ40からの射出光の焦点からの光反射層14の許容
ずれ量)よりも対物レンズ40が遠い所ではあたかも対
物レンズ40と光反射層(情報形成層)14とが近付き
すぎた状態で同じプラスの信号が出る。この時第10図
及び第11図の曲線として3種類の異なる特性を示す。
すなわち、遮光板52の端部(ナイフエッヂの端面また
はアパーチャー、スリットの周辺の端部)が光学系の光
軸の中心上にある場合には曲線Aの特性を示す。また、
遮光板52の端部が光軸53の中心からはずれており、
しかも光軸の中心を通る光を遮光板52により光路をさ
またげられずそのまま通過できた場合は曲線B、そして
光軸53の中心を通る光が遮光板52により光路をさま
たげられ第2の光検出器58にまで到達できない場合に
は曲線Cのそれぞれ特性を示す。また、合焦点位置近傍
を除いては第10図の曲線の焦点ぼけ検出信号の(つま
りY方向の)絶対値をとったものが第11図のグラフに
ほぼ等しくなっている。また第11図において合焦点位
置近傍では第2の光検出器58上でのビーム・スポット
のうち、光検出セルと光検出セルの間に存在している光
不感知領域内に入ってしまう量が多いので光電流の流れ
る量が少なくなり検出光量の総和Zが小さくなる。
4との間がある値より離れ過ぎると第7図(ハ)に二点
鎖線で示されるようにビーム・スポットは光検出器58
上で中心線より上に来てしまい第10図のδtf(対物レ
ンズ40からの射出光の焦点からの光反射層14の許容
ずれ量)よりも対物レンズ40が遠い所ではあたかも対
物レンズ40と光反射層(情報形成層)14とが近付き
すぎた状態で同じプラスの信号が出る。この時第10図
及び第11図の曲線として3種類の異なる特性を示す。
すなわち、遮光板52の端部(ナイフエッヂの端面また
はアパーチャー、スリットの周辺の端部)が光学系の光
軸の中心上にある場合には曲線Aの特性を示す。また、
遮光板52の端部が光軸53の中心からはずれており、
しかも光軸の中心を通る光を遮光板52により光路をさ
またげられずそのまま通過できた場合は曲線B、そして
光軸53の中心を通る光が遮光板52により光路をさま
たげられ第2の光検出器58にまで到達できない場合に
は曲線Cのそれぞれ特性を示す。また、合焦点位置近傍
を除いては第10図の曲線の焦点ぼけ検出信号の(つま
りY方向の)絶対値をとったものが第11図のグラフに
ほぼ等しくなっている。また第11図において合焦点位
置近傍では第2の光検出器58上でのビーム・スポット
のうち、光検出セルと光検出セルの間に存在している光
不感知領域内に入ってしまう量が多いので光電流の流れ
る量が少なくなり検出光量の総和Zが小さくなる。
次に、第12図のように対物レンズ40の後側主点から
遮光板(ナイフエッヂ)52″からなるレーザー光53
の一部を抜出す部材までの距離をxとし、xとδtfとの
間の関係を求めてみる。δtfだけ焦点がぼけて時、ナイ
フエッヂ52″の所で光軸上にレーザー光は集光してい
る。
遮光板(ナイフエッヂ)52″からなるレーザー光53
の一部を抜出す部材までの距離をxとし、xとδtfとの
間の関係を求めてみる。δtfだけ焦点がぼけて時、ナイ
フエッヂ52″の所で光軸上にレーザー光は集光してい
る。
第12図の場合には第9図の投射レンズ54−2の位置
にナイフエッヂ52″が置かれたことになるため、(8)
式に対しh2=0,a=0でしかもL+H=xとおいて また、情報記憶媒体の反射層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。合焦点時の反射層14でのスポットサ
イズaはa=0.82λ/NA…(27)、(ただし、λは
レーザーの波長、NAは開口数である。)で与えられる
とする。また、この時の強度分布はガウス分布に類似し
ており、ビーム・ウエストでの強度が中心強度の1/e
2となる輪帯の半径をω0とした場合、そこからZ′ず
れた所での半径ω(Z′)、すなわちZ′だけ焦点がぼ
けた時の反射層14上での半径ω(Z′)は となる。したがって、 この時のスポット中心強度は に減少する。記録が可能な最低中心強度をIminとする
と より 今λ=0.83μm,NA=0.6,Imin=0.7とすると λ=0.83μm,NA=0.5,Imin=0.7とすると より許容焦点ぼけ量は0.5〜2.0μm位である。これによ
ると許容焦点ぼけ量は大きく見て2.0μm位となる。し
たがってδtfは2.0μm以上は必要である。したがっ
て、第12図の光学系の場合にはxf0+f0 2/2
δtf+(F−f0−L2/f1−H)但し、δtfは2.0
μmである必要がある。
にナイフエッヂ52″が置かれたことになるため、(8)
式に対しh2=0,a=0でしかもL+H=xとおいて また、情報記憶媒体の反射層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。合焦点時の反射層14でのスポットサ
イズaはa=0.82λ/NA…(27)、(ただし、λは
レーザーの波長、NAは開口数である。)で与えられる
とする。また、この時の強度分布はガウス分布に類似し
ており、ビーム・ウエストでの強度が中心強度の1/e
2となる輪帯の半径をω0とした場合、そこからZ′ず
れた所での半径ω(Z′)、すなわちZ′だけ焦点がぼ
けた時の反射層14上での半径ω(Z′)は となる。したがって、 この時のスポット中心強度は に減少する。記録が可能な最低中心強度をIminとする
と より 今λ=0.83μm,NA=0.6,Imin=0.7とすると λ=0.83μm,NA=0.5,Imin=0.7とすると より許容焦点ぼけ量は0.5〜2.0μm位である。これによ
ると許容焦点ぼけ量は大きく見て2.0μm位となる。し
たがってδtfは2.0μm以上は必要である。したがっ
て、第12図の光学系の場合にはxf0+f0 2/2
δtf+(F−f0−L2/f1−H)但し、δtfは2.0
μmである必要がある。
情報記憶媒体方向で対物レンズ40の前側主点から集光
点までの距離がf0ではなく、F=f0+bの光学系の
場合には(a)式の2δtfの所に2δtf+b=2δtf+
(F−f0)が入り、x≦f0+f0 2/{2δtf+
(F−f0)}−L2/(f1−H)、但しδtfは2.0
μmとなる。今(F−f0)=b<0の場合、必ずx>
0でなければならないのでかなりδtfとして大きな値に
なる。この場合に限り2δtf+(F−f0)が+2.0μ
m以上であることが必要である。つまり、情報記憶媒体
の光反射層(ないしは記録層)14で反射し、対物レン
ズ40通過後の光は合焦点時発散性の性質を持つ。この
ため、かなり大きく焦点がぼけない限り遮光板52の所
では集光しない。この場合、対物レンズ40を通過した
光が平行になる所まで焦点をぼかし、さらに2.0μmず
れた所まで焦点ぼけ検出信号が反転しないため2δtf+
(F−f0)≧2.0μmとした。
点までの距離がf0ではなく、F=f0+bの光学系の
場合には(a)式の2δtfの所に2δtf+b=2δtf+
(F−f0)が入り、x≦f0+f0 2/{2δtf+
(F−f0)}−L2/(f1−H)、但しδtfは2.0
μmとなる。今(F−f0)=b<0の場合、必ずx>
0でなければならないのでかなりδtfとして大きな値に
なる。この場合に限り2δtf+(F−f0)が+2.0μ
m以上であることが必要である。つまり、情報記憶媒体
の光反射層(ないしは記録層)14で反射し、対物レン
ズ40通過後の光は合焦点時発散性の性質を持つ。この
ため、かなり大きく焦点がぼけない限り遮光板52の所
では集光しない。この場合、対物レンズ40を通過した
光が平行になる所まで焦点をぼかし、さらに2.0μmず
れた所まで焦点ぼけ検出信号が反転しないため2δtf+
(F−f0)≧2.0μmとした。
なお、第12図ではレーザー光4の一部を抜出す部材と
してはナイフエッヂ52′を用いたが、その他にアパー
チャー,プリズム,ミラー,フォトディテクター,スリ
ガラス,レンズ,光遮へい物等を用いることもでき、そ
れらを用いた場合にも本発明は適応される。
してはナイフエッヂ52′を用いたが、その他にアパー
チャー,プリズム,ミラー,フォトディテクター,スリ
ガラス,レンズ,光遮へい物等を用いることもでき、そ
れらを用いた場合にも本発明は適応される。
また第12図では合焦点時に光検出器58方向の集光点
(結像点)に光検出器58を配置しているが、その位置
よりずらした光学系についても本発明は同様に適用され
る。
(結像点)に光検出器58を配置しているが、その位置
よりずらした光学系についても本発明は同様に適用され
る。
[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、焦点ボケ検出をよ
り安定に、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。
り安定に、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。
第1図は第1の従来光学系の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2図は光学検
出器上でのビームスポットの移動に伴う光検出量の変化
状態を示す説明図、第3図は第2の従来光学系の合焦時
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図は第3の従来光学系の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5図〜第
11図は本発明を説明するための図であり、第5図は情
報記録再生装置を示すブロック図、第6図は第5図に示
される光学系を示す図、第7図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8図は第
6図に示された対物レンズを通る光線の軌跡を解析する
ための図、第9図は第6図に示された投射レンズを通る
光線の軌跡を解析するための図、第10図は焦点ぼけ量
と焦点ぼけ検出信号との関係図、第11図は焦点ぼけ量
と焦点ぼけ検出用検出器で検出される光量の和との関係
図、第12図は本発明の一実施例を示すものであり、集
光手段からの射出光の焦点からの記録層の許容ずれ量と
集光手段から光抜出部材までの距離との関係を解析する
ための図である。 40……集光手段(対物レンズ)、52……光抜出部材
(遮光板)、58……第2の光検出器。
けるレーザビームの軌跡を示す説明図、第2図は光学検
出器上でのビームスポットの移動に伴う光検出量の変化
状態を示す説明図、第3図は第2の従来光学系の合焦時
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図は第3の従来光学系の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5図〜第
11図は本発明を説明するための図であり、第5図は情
報記録再生装置を示すブロック図、第6図は第5図に示
される光学系を示す図、第7図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8図は第
6図に示された対物レンズを通る光線の軌跡を解析する
ための図、第9図は第6図に示された投射レンズを通る
光線の軌跡を解析するための図、第10図は焦点ぼけ量
と焦点ぼけ検出信号との関係図、第11図は焦点ぼけ量
と焦点ぼけ検出用検出器で検出される光量の和との関係
図、第12図は本発明の一実施例を示すものであり、集
光手段からの射出光の焦点からの記録層の許容ずれ量と
集光手段から光抜出部材までの距離との関係を解析する
ための図である。 40……集光手段(対物レンズ)、52……光抜出部材
(遮光板)、58……第2の光検出器。
Claims (3)
- 【請求項1】情報を記憶した記録層を有した情報記憶媒
体に光を集光する第1の集光手段と、 前記情報記録媒体の記録層で反射し、前記第1の集光手
段を通過した光を集光する第2の集光手段と、 この第2の集光手段により集光された光を検出する光検
出手段と、 前記第2の集光手段と前記光検出手段との間に設けら
れ、光軸に対して非対対象な光を抜出す光抜出部材とを
具備し、 前記第1の集光手段の焦点距離をf0、 前記第1の集光手段の主点から集光点までの距離をF、 前記第1の集光手段の主点から前記光抜出部材までの距
離をx、 前記第1の集光手段の主点から前記第2の集光手段の主
点までの距離をL、 前記第2の集光手段の焦点距離をf1、 前記第2の集光手段の主点から前記光抜出部材までの距
離をH、 前記情報記憶媒体の記録層の前記第1の集光手段からの
光の焦点からの許容ずれ量をδtfとしたとき、 x≦f0+f0 2/{2δtf+(F−f0)}−L2/
(f1−H) の条件を満足するように前記光抜出部材を設置したこと
を特徴とする光学ヘッド。 - 【請求項2】F−f0≧0のときは2δtf=2.0μm
とした特許請求の範囲第1項記載の光学ヘッド。 - 【請求項3】F−f0<0のときは2δtf+(F−
f0)=2.0μmとした特許請求の範囲第1項記載の
光学ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62196240A JPH0636249B2 (ja) | 1987-08-07 | 1987-08-07 | 光学ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62196240A JPH0636249B2 (ja) | 1987-08-07 | 1987-08-07 | 光学ヘッド |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57200640A Division JPS5990237A (ja) | 1982-11-16 | 1982-11-16 | 光学ヘツド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6371939A JPS6371939A (ja) | 1988-04-01 |
| JPH0636249B2 true JPH0636249B2 (ja) | 1994-05-11 |
Family
ID=16354525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62196240A Expired - Lifetime JPH0636249B2 (ja) | 1987-08-07 | 1987-08-07 | 光学ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0636249B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4566580B2 (ja) * | 2004-02-26 | 2010-10-20 | 株式会社オプセル | 測定装置 |
-
1987
- 1987-08-07 JP JP62196240A patent/JPH0636249B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6371939A (ja) | 1988-04-01 |
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