JPH069090B2 - 光学ヘツド - Google Patents

光学ヘツド

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JPH069090B2
JPH069090B2 JP59120373A JP12037384A JPH069090B2 JP H069090 B2 JPH069090 B2 JP H069090B2 JP 59120373 A JP59120373 A JP 59120373A JP 12037384 A JP12037384 A JP 12037384A JP H069090 B2 JPH069090 B2 JP H069090B2
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light beam
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objective lens
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秀夫 安東
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    • 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
    • G11B7/12Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1381Non-lens elements for altering the properties of the beam, e.g. knife edges, slits, filters or stops
    • 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
    • G11B7/085Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam into, or out of, its operative position or across tracks, otherwise than during the transducing operation, e.g. for adjustment or preliminary positioning or track change or selection
    • G11B7/08547Arrangements for positioning the light beam only without moving the head, e.g. using static electro-optical elements
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
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    • 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
    • G11B7/0916Foucault or knife-edge methods

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)
  • Optical Head (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、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装置であり、たとえばDAD用
のCD(コンパクトデイスク)やビデオデイスクのよう
な再生専用の情報記憶媒体から情報を読取る再生装置、
画像フアイル・CO(コンピユーターアウトプツトメ
モリー)等に使われ集束光により記録層に対し穴をあけ
る等の状態変化を起こさせることによつて記録を行なう
ことができる情報記憶媒体に対する記録再生装置、およ
び消去可能な情報記憶媒体に対して記録・再生・消去が
行なえる装置等に適用される光学ヘツドに関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
合焦点時検出系方向での集光面またはその近傍に光検出
器を配置し焦点ぼけを検出する光学系では一般に焦点ぼ
け検出感度は対物レンズによつて集光した情報記憶媒体
上の集光点に対する検出方向での集光点の倍率(横倍
率)に比例したものが多い。また、検出系方向では1個
の投射レンズによつて集光させている場合、この倍率は
投射レンズの焦点距離に比例している。
したがつて、焦点ぼけ検出感度を向上させようとする焦
点距離の長い投射レンズを用いなければならず、焦点ぼ
け検出系の機械的スペースが広く必要となり、逆に、投
射レンズの焦点距離を短かくすると焦点ぼけ検出感度が
低下するため、情報記憶媒体の面振れにより記録層また
は光反射層が傾いた時などは容易に焦点ぼけを起し易い
という問題がある。
以下、上記問題を詳述する。第9図は光学ヘツドに用い
られる合焦点時を検出する為の光学系であり、図中1は
対物レンズである。この対物レンズ1は図示しない光源
からのレーザービームLを光デイスク(情報記憶媒体)
2の光反射層3に向けて集光するようになつている。ま
た、光デイスク2の光反射層3から反射されたレーザー
ビームLは、対物レンズ1を通過したのち、遮光板(光
抜出部材)4により光軸5に対して非対称に抜出され、
投射レンズ6を介して光検出器7上に照射されるように
なつている。
しかして、対物レンズ1が合焦点状態にある際には、光
反射層3上にビームウエストが投射され、最小ビームス
ポツトすなわちビームウエストスポツト8が光反射層3
上に形成される。通常、光源(図示しない)から対物レ
ンズ1に入射されるレーザービームLは平行光束とされ
ているから、ビームウエストは対物レンズ1の焦点上に
形成される。しかしながら、光源から対物レンズ1に入
射されるレーザービームLがわずかに発散あるいは収束
している場合には、ビームウエストは対物レンズ1の焦
点近傍に形成される。また、光検出器7の受光面は、合
焦点状態においてもビームウエストスポツト8の結像面
に配置されている。したがつて、合焦点時にはビームウ
エストスポット8の像が光検出器7の受光面の中心に形
成される。すなわち、第10(イ)に示すように、ビーム
ウエストスポツト8が光反射層3上に形成され、この光
反射層3で反射されたレーザービームL対物レンズ1に
よつて平行光束に変換されて遮光板4に向けられる。そ
して、遮光板4によつて光軸5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6によつて集束さ
れ、光検出器7上で最小に絞られ、ビームウエストスポ
ツト像がその上に形成される。次に、第10(ロ)に示す
ように、対物レンズ1が光反射層3に向けて近接する
と、ビームウエストはレーザービームLが光反射層3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1と光反射層3との間に生ずる。このような非合焦
点時においては、ビームスポツトは、通常対物レンズ1
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3
で反射され、対物レンズ1から射出されるレーザービー
ムLは対物レンズ1によつて発散性のレーザービームL
に変換される。遮光板4を通過したレーザービーム成分
も同様に発散性であることから、このレーザービーム成
分が投射レンズ6によつて集束されても光検出器7の受
光面上で最小に絞られず、光検出器7よりも遠い点に向
つて集束されることとなる。したがつて、光検出器7の
受光面の中心から図中上方に向つてレーザービームLは
投射され、その受光面上には、ビームスポツト像よりも
大きなパターンが形成される。さらに、第10図(ハ)に
示すように、対物レンズ1が光反射層3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ービーム
Lは光反射層3で反射される。このような非合焦点時に
は、通常ビームウエストは対物レンズ1の焦点距離外で
あつて対物レンズ1と光反射層3との間に形成されるこ
とから、対物レンズ1から遮光板4に向う反射レーザー
ビームLは収束性を有することとなる。したがつて、遮
光板4を通過したレーザービーム成分は、投射レンズ6
によつて更に収束され、収束点を形成した後光検出器7
の受光面上に投射される。その結果、光検出器7の受光
面上にはビームウエストスポツトの像よりも大きなパタ
ーンが中心から図中下方に形成される。
上述したレーザービームの軌跡の変化、すなわち光線軌
跡の変化は幾何光学的に下記のように説明され、レーザ
ービーム成分が光検出器7上で偏向される値hを求め
ることができる。対物レンズ1の幾何光学的な結像系は
第11図に示すように表わすことができる。ここで、f
は対物レンズ1の焦点距離を、またδは合焦点時から
非合焦点時に至る際の対物レンズ1すなわち光デイスク
2の光反射層3の移動距離を示し、第11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1の主面上であつて光軸5から距離h
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10図(イ)に示される合焦点時には、明らかなよ
うにδ=0であり、第10図(ロ〕に示される非合焦時に
は、光デイスク2が距離δだけ対物レンズ1に近接し、
ビームウエストは、光反射層3で反射されて形成される
ことから、その2倍だけ対物レンズ1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10
図(ハ)に示される非合焦点時には、光デイスク2が距離
δだけ対物レンズ1から離間され、ビームウエストを形
成した後レーザービームLが光反射層3から反射される
ことから、実質的に光反射層3の背後にビームウエスト
が形成されたと同様であつてビームウエストは2δだけ
対物レンズ1から離間することとなる。合焦点時にはビ
ームウエストが対物レンズ1の焦点位置に形成されると
すれば、光デイスク2がδだけ移動した場合には、第1
1図に示されるように、ビームウエストと対物レンズ1
の主面との間の距離は(f+2δ)で表わされる。ビ
ームウエストを光点とみなせば、第11図における角度
βおよびβは下記(1)および(2)式で示される。
また、レンズの結像公式から したがつて、 第12図は投射レンズ6の光学系における光線軌跡を示
す。ここで、投射レンズ6は焦点距離fを有し、ま
た、対物レンズ1の主面からaだけ離間した位置に遮光
板4が配置され、対物レンズ1の主面からLだけ離間し
た位置に投射レンズ6の主面が配置され、さらに、この
投射レンズ6の主面からHだけ離間した位置に光検出器
7の受光面が配置されている仮定している。図中実線で
示される光線軌跡は、対物レンズ1で集束されて、遮光
板4の光透過面であつて光軸5からyだけ離間したもの
を示している。
距離yは下記(3)式で表わされる。
ここで、Fδ)=(f+f/2δ)−1とすれば、
(3)式は次式で表わされる。
y=h(1−aF(δ)) …… (4) したがつて、 また、光線が投射レンズ6の主面上を通る光軸5上から
の位置hは(6)式で表わされる。
(2)式と同様に角度βを求めると、角度βは(7)式で
表わされる。
光線が光検出器7の受光面上に入射する光軸5上からの
位置hすなわち偏位置は(8)式で表わされる。
ここで、合焦点時すなわちδ=0では光検出器7上で光
線はh=0に集束される。したがつて、(8)式におい
てそれを満足する条件は、 H=f ……(9) となり、(8)式は、 となる。
次に、合焦点時(δ=0)において光デイスク2の光反
射層3上のビームウエストに対する光検出器7の受面上
に形成されるビームウエスト像の横倍率mは、 m=β/β …… (11) で与えられるので、(1)式、(5)式、および(7)式を用い
て(11)式は、 m=+f/f …… (12) となり、(10)式は、 となる。
また、第11図に示した光学系では、ビームウエストが
対物レンズ1の焦点に形成されると仮定したが、発散性
または集束性のレーザービームLが対物レンズ1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。したがつて、全光学系を1つの合成レン
ズとみなし、2δ2δ+bと置き、同様の計算をすれ
ば、偏位量hが求められる。
ここで、a=0の場合には、 また、f+b≫2δであれば、 となる。
ただし、(14)〜(16)式において、「+」は正立像、
「−」は倒立像を表わしている。
(13)式、(16)式から第9図および第10図に示した光学
系における焦点ぼけ検出感度は合焦点時の横倍率mに比
例することがわかる。対物レンズ1の焦点距離fが決
まつている場合、従来の光学系では横倍率mとして(12)
式が適用されるので、焦点ぼけ検出感度としては投射レ
ンズ6の焦点距離fにより決まつてくる。そのため、
上述したように、焦点ぼけ検出感度を向上させようとす
ると焦点ぼけ検出系の機械的スペースが大きくなつてし
まい、逆に、焦点ぼけ検出系をコンパクトにしようとす
ると容易に焦点ぼけが生じてしまうという問題点があ
る。
なお、合焦点時を検出する光学系としては、第9図およ
び第10図に示すものの他に、第13図〜第16図に示
すものがある。第13図に示す光学系においては、レー
ザービームLが対物レンズ1の光軸5に対して斜め方向
から入射されて光反射層3に照射されている。この場合
においても、対物レンズ1から投射レンズ6に複数で示
すように集束性のレーザービームLが照射され、光反射
層3が近づくと、対物レンズ1から投射レンズ6に一点
鎖線で示すように発散性のレーザービームLが照射され
ることとある。したがつて、投射レンズ6から光検出器
7に向うレーザービームLは焦点ぼけの程度に応じて投
射レンズ6によつて偏向され、光検出器7の受光面上で
はスポットパターンの大きさが変化するとともにその投
射位置が偏位されることとなる。第14図に示す光学系
においては、投射レンズ6と光検出器7との間にバイプ
リズム9が設けられている。したがつて、レーザービー
ムLは、合焦点時には実線で示す軌跡を描き、非合焦時
にはバイプリズム9につて偏向される。第15図に示さ
れる光学系においては、対物レンズ1および投射レンズ
6で定まるビームウエストの結像点にミラー10が設け
られ、そのミラー10上の像を光検出器7上に結像する
レンズ11がミラー10と光検出器7との間に設けられ
ている。そして、合焦時にはミラー10上に向つてレー
ザービームLが実線で示すように集束されるのに対し、
非合焦時には破線または一点鎖線で示す集束性または発
散性のレーザービームLが投射レンズ6によつて集束さ
れることとなり、結果としてレーザービームLがミラー
10によつて偏向されることとなる。さらに、第16図
に示す光学系においは、光軸5から離間した領域を通り
光軸5に平行にレーザービームLが対物レンズ1に照射
されている。この場合においても、対物レンズ1と光反
射層3との間の距離に依存して投射レンズ6から光検出
器7に向うレーザービームLは偏向されることとなる。
以上第13図〜第16図に示す光学系においても、上述
した第9図および第10図に示す光学系の問題と同様の
問題がある。
〔発明の目的〕
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、焦点ぼけ検出感度の向上と光学系の
コンパクト化の少なくとも一方が図れるようにした光学
ヘツドを提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は上記目的を達成するために、集束光を用い少な
くとも情報記憶媒体から情報を読取ることが可能であつ
て、光源から発せられた光ビームを対物レンズにより上
記情報記憶媒体上に集光し、この情報記憶媒体から射出
された光ビームを光検出器上に導びいて少なくとも上記
情報記憶媒体上での焦点ぼけ量を検出するようにした光
学ヘツドにおいて、上記情報記憶媒体から上記光検出器
へ導びかれる光ビームの断面スポツトサイズを変換する
ように構成したことを特徴とするものである。
〔発明の一実施例〕
以下、本発明の第1の実施例を第1図〜第3図を参照し
ながら説明する。第1図は本発明に係る光学ヘツドを適
用した情報記録再生装置を概略的に示すもので、この図
中21は情報記憶媒体としての光デイスクである。この
光デイスク21は1対の円板状透明プレート22,23
を内外スペーサ24,25を介して貼合わせることによ
り形成され、その透明プレート22,23のそれぞれの
内面上には情報記録層としての光反射層26,27が蒸
着によって形成されている。これら光反射層26,27
のそれぞれにはヘリカルにトラツキングガイドが形成さ
れ、このトラツキングガイド上にはピツトの形で情報が
記録される。また、光デイスク21の中心には孔が穿け
られ、ターンテーブル28上に光デイスク21が載置さ
れた際にこのターンテーブル28のセンタースピンドル
29が光デイスク21の孔に挿入され、ターンテーブル
28と光デイスク21の回転中心とが一致される。ま
た、ターンテーブル28のセンタースピンドル29には
チヤツク装置30が装着され、このチヤツク装置30に
よつて光デイスク21がターンテーブル28上に固定さ
れる。さらに、ターンテーブル28は支持台(図示しな
い)によつて回転可能に支持され、駆動モータ31によ
つて一定速度で回転される。
一方、32は光学ヘツドであり、これはリニアアクチエ
ータ33あるいは回転アームによつて光デイスク21の
半径方向に移動可能に設けられている。この光学ヘツド
32内にはレーザービームLを発生する半導体レーザー
光源33が設けられており、情報を光デイスク32に書
き込むに際しては、書き込むべき情報に応じてその光強
度が変調されたレーザービームLが半導体レーザー光源
33から発生され、情報を光デイスク21から読み出す
際には、一定の光強度を有するレーザービームLが半導
体レーザー光源33から発生される。しかして、この半
導体レーザー光源33から発生されたレーザービームL
はコリメートレンズ34によつて平行光束に変換され、
偏光ビームスプリツタ35に向けられている。偏光ビー
ムスプリツタ35を通過した平行レーザービームLは1/
4波長板36を通過して対物レンズ37に入射され、こ
の対物レンズ37によつて光デイスク21の光反射層2
7に向けて集束される。対物レンズ37はボイスコイル
38によつてその光軸39方向に移動可能に支持され、
対物レンズ37が所定位置に位置されると、この対物レ
ンズ37から発せられた集束性レーザービームLのビー
ムウエストが光反射層27の表面上に投射され、最小ビ
ームスポツトが光反射層27の表面上に形成される。こ
の状態において、対物レンズ37は合焦点状態に保た
れ、情報の書き込みおよ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L
によつて光反射層27上のトラツキングガイドにピツト
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Lはトラツキングガイドに形成され
たピツトによつて光強度変調されて反射される。
光デイスク21の光反射層27から反射された発散性の
レーザービームLは、合焦点時には対物レンズ37によ
つて平行光束に変換され、再び1/4波長板36を通して
偏光ビームスプリツタ37に戻される。レーザービーム
Lが1/4波長板36を往復することによつてレーザービ
ームLは偏光ビームスプリツタ35を通過した際に比べ
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Lは、偏光ビームスプリツタ35を
通過せず、この偏光ビームスプリツタ35で反射される
こととなる。
上記偏光ビームスプリツタ35は、反射したレーザービ
ームLは射出する光射出面40部分にプリズム41を一
体的に形成した構成となつており、これにより射出され
たレーザービームLの進行方向に2方向へ分割されるよ
うになつている。すなわち、この射出面40は互いに角
度をもつて交わる2面、たとえば光軸39を含みかつ光
軸39に対して傾斜した第1の射出面40と、光軸3
9を含まずかつ光軸39に対して上記第1の射出面40
とは異なる角度に傾斜した第2の射出面40とで構
成されている。そして、第1の射出面40から射出さ
れたレーザービーム成分Lは、その射出時に図中上方
へ屈折し、投光レンズ42を通過した後、第1の光検出
器43に照射される。この第2の光検出器43は合焦点
時におけるレーザービーム成分Lの集光点からたとえ
ば投射レンズ42側にわずかにずれた位置に配置されて
トラツクずれ検出と信号読取りを行ない、その信号は信
号処理装置44に送られ処理される。一方、第2の射出
面40から射出されたレーザービーム成分Lは、光
軸39に対し非対称で、またその射出時に図中下方へ屈
折し、投射レンズ42を通過後、第2の光検出器45に
照射される。この第2の光検出器45は合焦点時におけ
るレーザービーム成分Lのたとえば集光点に配置され
てビームスポツトの移動により焦点ぼけ検出を行なう。
そして、この信号はフオーカス信号発生器46で処理さ
れ、このフオーカス信号にもとづいてボイスコイル駆動
回路47がボイスコイル38を駆動し、対物レンズ37
が合焦点状態に維持する。
ここで、焦点ぼけ検出系について、第2図に示す光学系
をモデルとして解析を行なう。第2図に示す光学系で
は、対物レンズ37と投射レンズ42との間の光路上
に、レーザービームL′を屈折するプリズム41およ
びレーザービームL′を光軸39′に対して非対称に抜
出する遮光板(光抜出部材)41が配置され、また、
この部分レーザービームL′は合焦点時には平行光束と
なつている。しかして、合焦点時平行レーザービーム
L′はプリズム41の入射面41に対し垂直な角度
で入射し、プリズム41の射出面41でその射出の
際屈折する。この屈折により平行レーザービームL′の
断面スポツトサイズが変化する。
このときの断面スポットサイズの変化率を1/Mとし、プ
リズム41の射出面41の垂線と光軸39′とのな
す角をθとすると、第3図から、 c/d=cosθ/cosα=M …… (17) が成り立つ。また、スネルの法則から sinα=nsinθ (nは屈折率) …… (18) となる。
今、第2図に示すように、合焦点位置から光デイスク2
1の光反射層27がδだけ遠ざかつたとすると、プリズ
ム41の入射面41に対する入射角βは上記(2)
式および(5)式から、 である。また、プリズム41内での角度σは(18)式か
らβもσも充分小さいときには、 となる。さらに、プリズム41の射出面41ではス
ネルの法則を用い、 ここで、σとμが充分小さいとし、cosμ≒cosσ≒1,
sin≒σ,sinμ≒μとみなすと、(17)式を用いて、 ここで、(18)式に代入すると、 ついで、光検出器45に到達する光線の高さh′は、
(7)式および(8)式のβにμを代入し、しかも合焦点時
の結像条件である(9)式を適用することにより、 この(24)式に(12)式を代入すると、 が得られる。この(24)式と上記(13)式を比較すると、上
記第9図および第10図に示す光学系より第2図に示す
光学系の方がM倍だけ焦点ぼけ検出感度が向上すること
がわかる。
したがつて、第1図に示すように、反射光路の途中にプ
リズム41を設け、レーザービームL′の断面スポツ
トサイズを小さく変化させることにより、焦点ぼけ検出
系での実質的結像倍率を上げて焦点ぼけ検出感度を向上
させることができる。あるいは、全体としての焦点ぼけ
検出感度を変化させることなく焦点ぼけ検出系に用いら
れる投射レンズ42の焦点距離を短かくすることができ
るため、光学系がコンパクトになるとともに光学系全体
の総重量が軽くなる。
なお、第4図は本発明の第2の実施例を示すものであ
り、この実施例では、偏光ビームスプリツタ51の光射
出面52部分に、レーザービームLをその射出の際分割
することなく屈折するプリズム53が一体的に形成され
ている。しかして、光射出面52から射出されたレーザ
ービームLはその射出の際に断面スポットサイズが変化
され、この変化されたレーザービームLはハーフミラー
54に入射される。そして、ハーフミラー54に反射し
たレーザービームLは投射レンズ55を介して第1の光
検出器56に投射される。一方、ハーフミラー54を透
過したレーザービームLは遮光板(光抜出部材)57で
光軸39に対して非対称に抜出され、投射レンズ58を
介して第2の光検出器59に投射されるようになつてい
る。
また、第5図は本発明の第3の実施例を示すものであ
り、この実施例では、偏光ビームスプリツタ61で反射
したレーザービームLを2系統に分割するハーフミラー
62の一つの射出面63にプリズム64が一体的に形成
されている。しかして、ハーフミラー62で反射したレ
ーザービームLは直進し投射レンズ65を介して第1の
光検出器66に投射される。一方、ハーフミラー62を
透過したレーザービームLはその射出の際にプリズム6
4によつて屈折されて断面スポツトサイズが小さく変化
され、この変化されたレーザービームLは遮光板(光抜
出部材)67で光軸39に対して非対称に抜出され、投
射レンズ68を介して第2の光検出器69に投射される
ようになつている。
また、第6図は本発明の第4の実施例を示すものであ
り、この実施例では、偏光ビームスプリツタ71で反射
したレーザービームLの光路上にプリズム72が配置さ
れている。このプリズム72は、入射面73が光軸39
に対して垂直で、射出面74が光軸39に対して傾斜し
ており、また、レーザービームLの一部を光軸39に対
して非対称に抜出すようになつている。しかして、プリ
ズム72で抜出されない、すなわちプリズム72を通過
しないレーザービーム成分Lは直進し、投射レンズ7
5を介して第1の光検出器76に投射される。一方、プ
リズム72で抜出されるレーザービームLは射出の際
屈折して進行方向に変えられるとともに断面スポツトサ
イズが小さく変えられ、投射レンズ75を介して第2の
光検出器77上に投射されるようになつている。
また、第7図は本発明の第5の実施例を示すものであ
り、この実施例では、レーザービームLの光路上に2枚
の球面凸レンズ81,82を配置してレーザービームL
の断面スポツトサイズを変化させるようにつている。
以下、第7図の構成において焦点ぼけ検出感度が向上す
る理由について説明する。なお、同図において、球面凸
レンズ81に入射するレーザービームLは、第6図にお
いては光ディスク21で反射され対物レンズ37により
略平行光に変換され、偏光ビームスプリッタ71で反射
した光に相当している。また球面凸レンズ82から出射
するレーザービームLは、第6図においてはプリズム7
2から出射するレーザービームLに相当している。
ここで、第11図、第12図及び(11)式で示すように、
ビームウエスト像の横倍率m、光検出器7への光の入射
βは、 m=β/β β=g/f で示される。ここで、β>0、fは投射レンズ6の
焦点距離、gは光検出器7上で光が結像しているときの
(このときはh=hとなる。)とする。
第7図は球面凸レンズ81、82で構成され、球面凸レ
ンズ81に入射するレーザービームLの断面径長をi、
球面凸レンズ82から出射するレーザービームLの断面
径長をjとする。
まず、ビームの断面スポットの変化率を1/Mとすれ
ば、 M=i/j の関係が成り立ち、また、球面凸レンズ82から出射し
たレーザービームLは、第6図を参照すれば、投射レン
ズ75を介し光検出器77に投射されることに相当し、
光検出器77でレーザービームLが集光する場合には、 β=j/2/f の関係が成り立つ。ここで、βは光検出器77への入
射角(光軸に対する波面の角度)、fは投射レンズ7
7の焦点距離(投射レンズ6とp同値とする)とする。
ここで、M=i/j、g=i/2及びβ=g/f
関係が成り立つているため、 β=i/(2・M・f) =g/(M・f) =β/M の関係が成り立つ。
ここで、第7図におけるトータル横倍率TMを求める
と、 TM=β/β=β/β・M =m・M で示される。
したがつて、光路中に2つの球面凸レンズを配置し、ビ
ームの光軸に直交する断面スポットを小さく変化させる
ことにより、ビームウエスト像の横倍率を大きくするこ
とができる。ここで、焦点ぼけ検出感度はビームウエス
ト像の横倍率に比例する((13)式参照)。つまり、ビー
ムの光軸に直交する断面スポットを小さく変化させるこ
とにより、焦点ぼけ検出感度を向上させることができ
る。
さらに、第8図は本発明の第6の実施例を示すものであ
り、この実施例では、レーザービームLの光路上に球面
凸レンズ83と球面凸レンズ84とを配置してレーザー
ビームLの断面スポツトサイズを焦点ぼけ検出感度が向
上する方向だけ変化させるようになつている。なお、焦
点ぼけ検出感度が向上する理由は第7図と同様であるた
め、説明は省略する。
以上、第2〜第6の実施例においても、第1の実施例と
同様の作用効果を得ることができる。
なお、本発明は、第13図〜第16図に示す焦点ぼけ検
出用光学系にも適用することができる。
なお、2枚のシリンドリカル凸レンズを用いてもよく、
また、1枚のシリンドリカル凸レンズと1枚のシリンド
リカル凹レンズとを用いてもよい。
また、上記実施例のうち、第5と第6の実施例では、光
ビームの断面スポットサイズが2方向において小さく変
化され、すなわち、たとえば断面形状が相似でサイズが
小さく変化される。その他の実施例では、断面スポット
サイズが一方向において小さく変化され、すなわち、た
とえば断面形状が円形から楕円に変化される。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、集束光源を用い少
なくとも情報記憶媒体から情報を読取ることが可能な光
学ヘツドにおいて、光源と、この光源から発せられた光
ビームを上記情報記憶媒体上に集光する対物レンズと、
上記情報記憶媒体から射出された光ビームを光検出器上
に導びいて少なくとも上記情報記憶媒体上での焦点ぼけ
量を検出する焦点ぼけ検出手段と、上記情報記録媒体か
ら上記光検出器へ導びかれる光ビームの断面スポツトサ
イズを変換するビーム状態変換手段とを具備したから、
焦点ぼけ検出感度の向上と光学系のコンパクト化の少な
くとも一方が図れる等の優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第3図は本発明の第1の実施例を示すもので、
第1図は情報記録再生装置を概略的に示すブロツク図、
第2図および第3図は焦点ぼけ検出系の検出感度を触析
するための図、第4図は本発明の第2の実施例を示す構
成図、第5図は本発明の第3の実施例を示す構成図、第
6図は本発明の第4の実施例を示す構成図、第7図は本
発明の第5の実施例を示す構成図、第8図は本発明の第
6の実施例を示す構成図、第9図は従来の焦点ぼけ検出
用光学系を示す斜視図、第10図(イ)(ロ)(ハ)は同
光学系の合焦点時および非合焦点時におけるレーザービ
ームの軌跡を示す説明図、第11図は同光学系の対物レ
ンズを通る光線の軌跡を解析するための図、第12図は
同光学系の投射レンズを通る光線の軌跡を解析するため
の図、第13図〜第16図は他の焦点ぼけ検出用光学系
を示す図である。 21…情報記憶媒体(光デイスク)、33…半導体レー
ザー光源、37…対物レンズ、41,41,53,6
4,72…プリズム、41,57,67…光抜出部材
(遮光板)、42,58,68,75…投射レンズ、4
5,59,69,77…第2の光検出器、81,82…
球面凸レンズ、83…球面凸レンズ、84……球面凹レ
ンズ。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】情報記録媒体に記録された情報を読取る光
    学ヘッドにおいて、 光源と、 この光源から発せられた光ビームを前記情報記録媒体上
    に集光するとともに前記情報記録媒体により反射された
    光ビームを略平行の光ビームに変換する対物レンズ手段
    と、 この対物レンズ手段により略平行に変換された光ビーム
    をこの光ビームの光軸に直交する平面上における断面積
    の小さい略平行の光ビームに変換するビーム状態変換手
    段と、 このビーム状態変換手段により略平行に変換された光ビ
    ームを集光する集光手段と、 この集光手段により集光された光ビームを受光し、前記
    情報記録媒体上での焦点ぼけ量を検出する焦点ぼけ検出
    手段と を具備したことを特徴とする光学ヘッド。
  2. 【請求項2】前記焦点ぼけ検出手段は、光ビームの焦点
    若しくはその近傍に設けられる光検出器と、この光検出
    器及び前記情報記録媒体との間に設けられ、入射ビーム
    をコリメートするレンズと、このレンズの近傍であって
    前記情報記録媒体側に前記光ビームの一部を覆うように
    して配置された遮蔽手段とを備え、 前記ビーム状態変換手段は、前記情報記録媒体からの光
    ビームの入射面に対して、その出射面を非平行に設けた
    プリズムを備えたことを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の光学ヘッド。
  3. 【請求項3】前記ビーム状態変換手段は、屈折率の異な
    る2領域間の境界面を光ビームが通過することにより前
    記光ビームの断面スポットサイズを変換する構成とする
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光学ヘッ
    ド。
  4. 【請求項4】前記ビーム状態変換手段は、2枚の球面凸
    レンズで構成したことを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の光学ヘッド。
  5. 【請求項5】前記ビーム状態変換手段は、1枚の球面凸
    レンズと1枚の凹レンズとで構成したことを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の光学ヘッド。
  6. 【請求項6】前記ビーム状態変換手段は、2枚のシリン
    ドリカル凸レンズで構成したことを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の光学ヘッド。
  7. 【請求項7】前記ビーム状態変換手段は、1枚のシリン
    ドリカル凸レンズと1枚のシリンドリカル凹レンズとで
    構成したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    光学ヘッド。
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