RU2173483C2

RU2173483C2 - Optical read-out head

Info

Publication number: RU2173483C2
Application number: RU97108568A
Authority: RU
Inventors: Ву Ли Чул; Хо Шин Донг; Хва Рим Киунг; Сам Чунг Чонг; Хо Чо Кун; Йонг Сеонг Пионг; Хун Ю Дзанг; Хун Ли Йонг
Original assignee: Самсунг Электроникс Ко., Лтд.
Priority date: 1995-08-30
Filing date: 1996-08-28
Publication date: 2001-09-10

Abstract

FIELD: optical heads for recording video and audio information into or reading it out of record medium. SUBSTANCE: optical head designed for using disks of different thickness in one disk unit has objective lens of effective specified diameter mounted on light beam path in front of disk as well as light-beam control members arranged on light-beam path to control light beam in intermediate area located between close and distant axial areas of incident light beam so as to reduce spherical aberration effect. EFFECT: simplified design and reduced cost of device. 28 cl, 52 dwg

Description

Изобретение относится к оптической головке, обеспечивающей запись и воспроизведение информации типа видео- или аудиоинформации на носитель или с носителя записи, например дисков. Конструкция диска такова, что поверхность записи информации расположена на подложке. Подложка может быть выполнена, например, из пластика или стекла. Для считывания или записи информации на диск высокой плотности диаметр оптического пятна должен быть очень малым. С этой целью увеличивается числовая апертура линзы объектива и используется источник света с более короткой длиной волны. Однако при использовании более коротковолнового источника света соответственно уменьшается и допустимый наклон диска к оптической оси. Такой уменьшенный допустимый наклон диска может быть увеличен за счет уменьшения толщины диска. The invention relates to an optical head capable of recording and reproducing information such as video or audio information on or from a recording medium, such as a disc. The design of the disc is such that the information recording surface is located on the substrate. The substrate can be made, for example, of plastic or glass. To read or write information to a high-density disk, the diameter of the optical spot must be very small. For this purpose, the numerical aperture of the objective lens is increased and a light source with a shorter wavelength is used. However, when using a shorter-wavelength light source, the permissible inclination of the disk to the optical axis decreases accordingly. Such a reduced allowable inclination of the disk can be increased by reducing the thickness of the disk.

Полагая, что угол наклона диска равен θ, значение коэффициента комы W₃₁ может быть найдено из выражения:

где d и n - толщина и коэффициент преломления диска соответственно. Как видно из приведенного выражения, коэффициент комы пропорционален третьей степени числовой апертуры (NA). Следовательно, полагая, что NA линзы объектива, требуемой для обычного компакт-диска (КД), составляет 0,45, а для обычного цифрового видеодиска или гибкого цифрового диска (ГЦД) 0,6 (такое значение необходимо для обеспечения более высокой плотности записи информации), получим, что коэффициент комы ГЦД при заданном угле наклона примерно в 2,34 раза превышает коэффициент комы КД той же толщины. Таким образом, максимально допустимый наклон ГЦД уменьшается примерно вдвое по сравнению с КД. Для того чтобы уравнять допустимые максимальные углы наклона для ГЦД и КД, толщина d ГЦД должна быть уменьшена.Assuming that the angle of inclination of the disk is θ, the value of the coma coefficient W ₃₁ can be found from the expression:

where d and n are the thickness and refractive index of the disk, respectively. As can be seen from the above expression, the coma coefficient is proportional to the third degree of the numerical aperture (NA). Therefore, assuming that the NA of the objective lens required for a conventional compact disc (CD) is 0.45, and for a conventional digital video disc or flexible digital disc (HCD) 0.6 (this value is necessary to provide a higher recording density of information ), we find that the coma coefficient of the HCD for a given angle of inclination is approximately 2.34 times higher than the coma coefficient of CD of the same thickness. Thus, the maximum allowable slope of the MCD decreases by about half compared with the CD. In order to equalize the permissible maximum tilt angles for MCD and CD, the thickness d of the MCD must be reduced.

В то же время такой диск уменьшенной толщины, приспособленный для работы с более коротковолновым источником света (высокой плотности), не может использоваться в устройствах записи/воспроизведения, применяющихся для обычных КД с более длинноволновым источником света, так как при использовании диска нестандартной толщины появляются сферические аберрации, степень которых определяется степенью отличия толщины используемого диска от толщины стандартного диска. При чрезмерном возрастании сферических аберраций формируемое на диске пятно не обладает интенсивностью, требуемой для записи информации, что препятствует безошибочной записи данных. Кроме того, при воспроизведении информации отношение сигнал/шум является слишком низким и не позволяет воспроизводить информацию без ошибок. At the same time, such a reduced-thickness disk adapted to work with a shorter-wavelength light source (high density) cannot be used in recording / reproducing devices used for conventional CDs with a longer-wavelength light source, since spherical appear when using a non-standard thickness disk aberrations, the degree of which is determined by the degree of difference between the thickness of the disc used and the thickness of the standard disc. With an excessive increase in spherical aberrations, the spot formed on the disk does not have the intensity required to record information, which prevents error-free data recording. In addition, when reproducing information, the signal-to-noise ratio is too low and does not allow reproducing information without errors.

Таким образом, существует необходимость в оптической головке считывания, использующей коротковолновый источник света, например, с длиной волны 650 нм и совместимой с дисками типа КД и ГЦД разной толщины. Thus, there is a need for an optical pickup head using a short-wavelength light source, for example, with a wavelength of 650 nm and compatible with CD and MCD disks of different thicknesses.

С этой целью выполнено исследование устройств, обеспечивающих запись на диски и воспроизведение с дисков двух типов, имеющих разную толщину, при помощи единственной оптической головки, использующей коротковолновый источник света. Линзовое устройство, выполненное в виде комбинации голографической линзы и преломляющей линзы, описано, например, в выложенной патентной публикаций Японии Hei 7-98431. To this end, a study was made of devices that record on discs and play back from two types of discs of different thicknesses using a single optical head using a short-wavelength light source. A lens device made in the form of a combination of a holographic lens and a refractive lens is described, for example, in Japanese Patent Laid-open Publication Hei 7-98431.

На фиг. 1 и 2 показана фокусировка на диски 3a и 3b разной толщины света, дифрагированного согласно дифракции нулевого и первого порядка соответственно. На обоих чертежах голографическая линза 1, на которую нанесена голограмма 11, а также преломляющая линза объектива 2 размещены на пути светового пучка перед дисками 3а и 3b. Световой пучок 4, испускаемый источником света (не показан), проходя через голографическую линзу, дифрагирует на голограмме 11, в результате чего пучок света разделяется на дифракционные пучки нулевого 40 и первого 41 порядков, каждый из которых фокусируется объективом 2 в разных точках оптической оси и с разной интенсивностью. Две разные точки фокусировки являются точками, соответствующими более толстому 3b и более тонкому 3а дискам, и в результате обеспечивается выполнение операций записи/считывания с дисками разной толщины. In FIG. Figures 1 and 2 show focusing on discs 3a and 3b of different thicknesses of light diffracted according to diffraction patterns of zero and first order, respectively. In both drawings, a holographic lens 1, on which a hologram 11 is applied, as well as a refractive lens of the lens 2 are placed in the path of the light beam in front of the disks 3a and 3b. The light beam 4 emitted by a light source (not shown), passing through a holographic lens, diffracts on the hologram 11, as a result of which the light beam is divided into diffraction beams of zero 40 and first 41 orders, each of which is focused by lens 2 at different points of the optical axis and with different intensities. Two different focus points are points corresponding to thicker 3b and thinner 3a discs, and as a result, write / read operations with discs of different thicknesses are ensured.

Однако при использовании такой системы линз разделение голографической линзой 1 света на два пучка (т.е. дифракционные пучки нулевого и первого порядка) снижает эффективность использования света примерно на 15% (за счет преломления и частичной двукратной дифракции для пучка первого порядка). Кроме того, при выполнении операции считывания информация содержится только в одном из пучков, а второй пучок информации не содержит и поэтому воспринимается как шум. К тому же, изготовление требуемой голографической линзы сопряжено с высокоточным процессом травления тонкой голограммы, в результате чего стоимость изготовления возрастает. However, when using such a lens system, dividing the holographic lens 1 of light into two beams (i.e., zero and first order diffraction beams) reduces the efficiency of light use by about 15% (due to refraction and partial double diffraction for the first order beam). In addition, when performing the reading operation, information is contained in only one of the beams, and the second beam of information does not contain and therefore is perceived as noise. In addition, the manufacture of the desired holographic lens is associated with a highly accurate etching process of the thin hologram, as a result of which the manufacturing cost increases.

На фиг. 3 показана схема еще одной оптической головки, описанной в патенте США N 5281797. Эта оптическая головка содержит переменную диафрагму 1a, предназначенную для изменения диаметра апертуры, в результате чего информация может записываться на диск с большей и с меньшей длиной волны, имеющие одинаковую толщину, а затем считываться с этих дисков. Переменная диафрагма 1a устанавливается между объективом 2 и коллиматором 5. Переменная диафрагма 1a управляет пучком 4, испускаемым источником света 9 и прошедшим через светоделитель 6, путем необходимой регулировки области, через которую проходит световой пучок, т.е. числовой апертуры (NA). Поперечная апертура переменной диафрагмы 1a регулируется в соответствии с размерами пятна, требуемыми для используемого диска, постоянно пропускает круговой луч 4a в центральной области и выборочно пропускает или блокирует луч 4b в периферийной области. На фиг. 3 ссылочной позицией 7 обозначена фокусирующая линза, а ссылочной позицией 8 фотодетектор. In FIG. 3 shows a diagram of another optical head described in US Pat. No. 5,281,797. This optical head contains a variable aperture 1a for changing the diameter of the aperture, as a result of which information can be written to a disk with a larger and shorter wavelength, having the same thickness, and then read from these discs. A variable aperture 1a is mounted between the lens 2 and the collimator 5. The variable aperture 1a controls the beam 4 emitted by the light source 9 and passed through the beam splitter 6 by necessary adjustment of the area through which the light beam passes, i.e. numerical aperture (NA). The transverse aperture of the variable aperture 1a is adjusted according to the spot size required for the disc used, constantly passes the circular beam 4a in the central region and selectively passes or blocks the beam 4b in the peripheral region. In FIG. 3, reference numeral 7 denotes a focusing lens, and reference numeral 8 denotes a photo detector.

Если в оптическом устройстве, имеющем описанную выше конструкцию, переменная диафрагма выполнена в виде механической диафрагмы, то ее структурные резонансные характеристики меняются в зависимости от эффективных размеров апертуры диафрагмы. На практике диафрагму сложно установить в привод объектива. Для решения этой проблемы диафрагма может быть выполнена на жидких кристаллах. Это, однако, значительно усложняет миниатюризацию устройства, ухудшает теплостойкость и износостойкость, а также увеличивает стоимость его изготовления. If in an optical device having the design described above, the variable diaphragm is made in the form of a mechanical diaphragm, then its structural resonant characteristics vary depending on the effective size of the aperture of the diaphragm. In practice, the aperture is difficult to install in the lens drive. To solve this problem, the diaphragm can be made on liquid crystals. This, however, greatly complicates the miniaturization of the device, impairs heat resistance and wear resistance, and also increases the cost of its manufacture.

Другой метод описан в патенте США N 5496995, в соответствии с которым на пути света к объективу помещается фазирующая пластина. Фазирующая пластина создает первый и второй источники света с различными фазами, так что боковые участки главного лепестка изображения первого источника света компенсируются главным лепестком изображения второго источника света при наложении двух изображений. В одном из вариантов осуществления непрозрачные окружности разделяют канавки различной глубины, причем канавки обеспечивают разность фаз. Однако данный вариант сложен в осуществлении в связи с необходимостью точного выбора глубины канавок и интенсивности света, например, для обеспечения необходимого изменения фазы и компенсации лепестков. Another method is described in US Pat. No. 5,496,995, according to which a phasing plate is placed in the path of light to the lens. The phasing plate creates the first and second light sources with different phases, so that the side portions of the main image lobe of the first light source are compensated by the main image lobe of the second light source when two images are superimposed. In one embodiment, opaque circles separate grooves of different depths, the grooves providing a phase difference. However, this option is difficult to implement due to the need to accurately select the depth of the grooves and the light intensity, for example, to provide the necessary phase change and compensation of the petals.

В другом варианте осуществления для каждого диска может быть предусмотрен различный объектив. В этом случае, однако, возникает необходимость в механизме привода для смены линз, что усложняет конструкцию и соответственно увеличивает ее стоимость. In another embodiment, a different lens may be provided for each disc. In this case, however, there is a need for a drive mechanism for changing lenses, which complicates the design and accordingly increases its cost.

Задачей изобретения является создание оптической головки, в которой используется недорогое и простое в изготовлении линзовое устройство для обеспечения записи/воспроизведения информации с использованием дисков различной толщины. The objective of the invention is the creation of an optical head, which uses an inexpensive and easy to manufacture lens device for recording / reproducing information using discs of various thicknesses.

Указанный результат достигается в соответствии с изобретением тем, что оптическая головка считывания содержит источник света, линзу объектива, обращенную к одному из дисков, который размещен в оптическом устройстве, имеющую область пропускания света, разделенную на ближнюю, среднюю и дальнюю зоны, соответствующие ближней осевой зоне, промежуточной осевой зоне и дальней осевой зоне падающего света соответственно, причем одна из зон линзы фокусирует свет на диск независимо от типа диска, фотодетектор для детектирования света, отраженного от диска, светоделитель, размещенный между линзой объектива и источником света, для передачи/отражения света от источника света к линзе объектива и для отражения/передачи света, отраженного от диска, к фотодетектору. This result is achieved in accordance with the invention in that the optical read head comprises a light source, an objective lens facing one of the disks, which is housed in an optical device having a light transmission area divided into the near, middle and far zones corresponding to the near axial zone , the intermediate axial zone and the far axial zone of the incident light, respectively, wherein one of the lens areas focuses the light on the disk, regardless of the type of disk, a photo detector for detecting light reflected on the disc, a beam splitter arranged between the objective lens and the light source, for transmitting / reflecting light from the light source to the objective lens and for reflecting / transmitting light reflected from the disc to a photodetector.

При этом промежуточная зона линзы объектива может быть выполнена с возможностью блокирования, или рассеивания, или дифрагирования, или поглощения, или отражения света в промежуточной зоне пути прохождения света. In this case, the intermediate zone of the objective lens can be configured to block, or scatter, or diffract, or absorb, or reflect light in the intermediate zone of the light path.

Кроме того, промежуточная зона линзы объектива может быть выполнена с возможностью пропускания света в промежуточной зоне пути прохождения света в направлении, не соответствующем фокальной зоне, либо преломления света в промежуточной зоне пути прохождения света в направлении, отличном от направления на фокальную зону, либо может препятствовать прохождению света в промежуточной осевой зоне пути прохождения света в фокальную зону. In addition, the intermediate zone of the objective lens can be configured to transmit light in the intermediate zone of the light path in a direction not corresponding to the focal zone, or to refract light in the intermediate zone of the light path in a direction other than the direction to the focal zone, or can interfere the passage of light in the intermediate axial zone of the path of light passage into the focal zone.

При этом промежуточная зона линзы объектива может включать в себя по меньшей мере одну поверхностную неоднородность предварительно определенной конфигурации, например, в виде канавки, стенка которой имеет предварительный наклон по отношению к оси пути прохождения света предпочтительно в виде канавки V-образной формы. In this case, the intermediate zone of the objective lens may include at least one surface heterogeneity of a predetermined configuration, for example, in the form of a groove, the wall of which has a preliminary inclination with respect to the axis of the light path, preferably in the form of a V-shaped groove.

Канавка может иметь параллельные стороны, при этом упомянутая линза является плоской линзой. The groove may have parallel sides, wherein said lens is a flat lens.

Кроме того, поверхностная неоднородность может включать в себя выступающее клинообразное ребро, или шероховатую поверхность, или дифракционную решетку для дифрагирования света в промежуточной зоне пути прохождения света в сторону от фокальной зоны. In addition, the surface inhomogeneity may include a protruding wedge-shaped rib, or a rough surface, or a diffraction grating for diffracting light in the intermediate zone of the light path away from the focal zone.

Предпочтительно по меньшей мере одна поверхностная неоднородность предварительно определенной конфигурации образована по меньшей мере на одной поверхности линзы. При этом линза предпочтительно имеет преломляющую поверхность, или представляет собой дифракционную линзу, или плоскую линзу. Preferably, at least one surface heterogeneity of a predetermined configuration is formed on at least one surface of the lens. In this case, the lens preferably has a refractive surface, or is a diffractive lens, or a flat lens.

Кроме того, фотодетектор предпочтительно включает в себя первую светоприемную зону для приема света только в ближней осевой зоне, отраженного от сравнительно толстого диска, вторую светоприемную зону, окружающую первую светоприемную зону, причем первая и вторая светоприемные зоны принимают свет в ближней и дальней осевых зонах, отраженный от относительно тонкого диска, при этом первая и вторая светоприемные зоны фотодетектора включают в себя сегменты, разбитые на квадранты. In addition, the photodetector preferably includes a first light-receiving zone for receiving light only in the near axial region reflected from the relatively thick disk, a second light-receiving zone surrounding the first light-receiving zone, the first and second light-receiving zones receiving light in the near and far axial zones, reflected from a relatively thin disk, while the first and second light receiving zones of the photodetector include segments divided into quadrants.

Кроме того, промежуточная зона предпочтительно определена толщиной диска, который предпочтительно представляет собой диск типа цифрового видеодиска или компакт-диска, причем диск имеет толщину предпочтительно 0,6 ± 0,1 мм или 1,2 ± 0,1 мм и может быть выполнен из стекла или пластмассы. In addition, the intermediate zone is preferably determined by the thickness of the disc, which is preferably a disc such as a digital video disc or CD, the disc having a thickness of preferably 0.6 ± 0.1 mm or 1.2 ± 0.1 mm and can be made of glass or plastic.

При этом ближняя и дальняя зоны предпочтительно определены величиной оптической аберрации, а диск может представлять собой диск, толщина которого различна. In this case, the near and far zones are preferably determined by the magnitude of the optical aberration, and the disk may be a disk, the thickness of which is different.

Изобретение поясняется на примерах осуществления, иллюстрируемых чертежами, на которых представлено следующее:
фиг. 1 и фиг. 2 - схема обычной оптической головки считывания, содержащей голографическую линзу, для случая, когда световой пучок фокусируется соответственно на тонкий и толстый диски;
фиг. 3 - схема еще одной известной оптической головки;
фиг. 4 и фиг. 5 - иллюстрации случаев, когда световой пучок фокусируется соответственно на тонкий и на толстый диски при помощи общего объектива без использования голографической линзы;
фиг. 6A - диаграмма, иллюстрирующая изменение размеров пятна в тех случаях, когда линза объектива, соответствующая изобретению, применяется и не применяется, фиг. 6B - увеличенный фрагмент "A", показанный на фиг. 6A;
фиг. 7A - схема оптической головки считывания, выполненной в соответствии с настоящим изобретением, для случая, когда световой пучок фокусируется на два диска разной толщины, фиг. 7B и фиг. 7C соответствуют увеличенным фрагментам фокальных точек, показанных на фиг. 7A соответственно для тонкого и толстого дисков;
фиг. 8 - пространственное представление объектива оптической головки считывания по фиг. 7A, выполненного в соответствии с настоящим изобретением;
фиг. 9 - схематичное изображение объектива, соответствующего одному из вариантов осуществления изобретения, в оптической головке считывания по фиг. 7A, для случая, когда световой пучок фокусируется на диск;
фиг. 10A - поперечное сечение объектива с нанесенной на его поверхность пленкой управления световым пучком, выполненного в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения; фиг. 10B - поперечное сечение объектива, выполненного в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения;
фиг. 11 - вид спереди объектива с квадратной канавкой управления световым пучком, выполненного в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;
фиг. 12A - схема объектива, выполненного в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения, иллюстрирующая случай, когда свет фокусируется на диск, на фиг. 12B показано поперечное сечение объектива, выполненного в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения;
фиг. 13 - пространственное представление объектива по фиг. 12A;
фиг. 14A и фиг. 14B - соответственно вид спереди и увеличенный фрагмент объектива по фиг. 12A;
фиг. 15A - вид сбоку пресс-формы для изготовления объектива согласно варианту осуществления настоящего изобретения, фиг. 15B - вид спереди, иллюстрирующий внутреннюю поверхность нижней части пресс-формы, показанной на фиг. 15A; фиг. 15C - вид сбоку пресс-формы для изготовления объектива в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, фиг. 15D - вид спереди, иллюстрирующий внутреннюю поверхность нижней части пресс-формы, показанной на фиг. 15C; фиг. 15E - фиг. 15G - увеличенные фрагменты участка К, показанного на фиг. 15C, иллюстрирующие различные варианты осуществления настоящего изобретения; фиг. 15H и фиг. 15I - иллюстрации процесса изготовления объектива в соответствии с настоящим изобретением; фиг. 15J - вид сбоку объектива, изготовленного с использованием процесса, показанного на фиг. 15H и фиг. 15I;
фиг. 16 - вид спереди объектива, выполненного в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения;
фиг. 17 и фиг. 18 - схемы объективов, выполненных в соответствии с другими вариантами осуществления изобретения, иллюстрирующие случай, когда световой пучок фокусируется плоской линзой соответственно на два диска разной толщины;
фиг. 19 и фиг. 20 - трехмерные диаграммы, иллюстрирующие случай, когда свет фокусируется соответственно на толстый диск и на тонкий диск при помощи линзового устройства, выполненного в соответствии с настоящим изобретением;
фиг. 21 и фиг. 22 - виды спереди каждого из фотодетекторов, устанавливаемых в оптической головке считывания, выполненной в соответствии с изобретением, при использовании толстого диска и тонкого диска, иллюстрирующие случаи, в которых свет падает на фотодетекторы соответственно с диска толщиной 1,2 мм и с диска толщиной 0,6 мм;
фиг. 23 - вид спереди восьмисекционного фотодетектора, используемого в оптической головке считывания, выполненной в соответствии с настоящим изобретением;
фиг. 24-26 и фиг. 27-29 - виды спереди, иллюстрирующие область приема светового потока, формируемую восьмисекционным фотодетектором, при различных положениях объектива относительно тонкого и толстого дисков соответственно;
фиг. 30 - сигнал фокусировки, полученный с восьмисекционного фотодетектора, показанного на фиг. 23;
фиг. 31 - сравнительные диаграммы, иллюстрирующие изменение сигналов, принятых фотодетектором оптической головки считывания, которая в соответствии с настоящим изобретением используется с двумя дисками разной толщины;
фиг. 32 - блок-схема, иллюстрирующая последовательность управления приводом оптической головки считывания в соответствии с настоящим изобретением;
фиг. 33 - иллюстрация позиции? в которой сигнал фокусировки генерируется согласно графику изменения тока от времени, в зависимости от изменения тока фокусировки, как представлено в блок-схеме по фиг. 32;
фиг. 34 и фиг. 35 - диаграммы, характеризующие зависимость тока от времени и иллюстрирующие сравнение в блок-схеме, приведенной на фиг. 32, сигнала фокусировки соответственно с первым и вторым опорными значениями;
фиг. 36 - структурная схема цифрового корректора, используемого в оптической головке считывания в соответствии с настоящим изобретением.The invention is illustrated by examples of implementation, illustrated by the drawings, which represent the following:
FIG. 1 and FIG. 2 is a diagram of a conventional optical read head containing a holographic lens for the case where the light beam is focused on thin and thick disks, respectively;
FIG. 3 is a diagram of another known optical head;
FIG. 4 and FIG. 5 - illustrations of cases when the light beam is focused respectively on thin and thick discs using a common lens without using a holographic lens;
FIG. 6A is a diagram illustrating a change in the size of a spot in those cases where the objective lens of the invention is applied and not applied, FIG. 6B is an enlarged fragment “A” shown in FIG. 6A;
FIG. 7A is a diagram of an optical pickup made in accordance with the present invention for the case where the light beam is focused on two disks of different thicknesses, FIG. 7B and FIG. 7C correspond to enlarged fragments of focal points shown in FIG. 7A respectively for thin and thick discs;
FIG. 8 is a spatial view of a lens of an optical pickup head of FIG. 7A made in accordance with the present invention;
FIG. 9 is a schematic representation of a lens according to one embodiment of the invention in the optical pickup of FIG. 7A, for the case where the light beam is focused on the disk;
FIG. 10A is a cross-sectional view of a lens with a light beam control film deposited on its surface in accordance with another embodiment of the invention; FIG. 10B is a cross-sectional view of a lens in accordance with yet another embodiment of the invention;
FIG. 11 is a front view of a lens with a square groove for controlling a light beam made in accordance with another embodiment of the present invention;
FIG. 12A is a diagram of a lens made in accordance with another embodiment of the invention, illustrating a case where light is focused on a disk, in FIG. 12B is a cross-sectional view of a lens in accordance with yet another embodiment of the invention;
FIG. 13 is a spatial representation of the lens of FIG. 12A;
FIG. 14A and FIG. 14B is a front view and an enlarged fragment of the lens of FIG. 12A;
FIG. 15A is a side view of a mold for manufacturing a lens according to an embodiment of the present invention, FIG. 15B is a front view illustrating the inner surface of the lower part of the mold shown in FIG. 15A; FIG. 15C is a side view of a mold for manufacturing a lens in accordance with another embodiment of the present invention, FIG. 15D is a front view illustrating the inner surface of the lower part of the mold shown in FIG. 15C; FIG. 15E - FIG. 15G are enlarged fragments of the portion K shown in FIG. 15C illustrating various embodiments of the present invention; FIG. 15H and FIG. 15I is an illustration of a lens manufacturing process in accordance with the present invention; FIG. 15J is a side view of a lens made using the process shown in FIG. 15H and FIG. 15I;
FIG. 16 is a front view of a lens made in accordance with another embodiment of the invention;
FIG. 17 and FIG. 18 is a diagram of lenses made in accordance with other embodiments of the invention, illustrating the case where the light beam is focused by a flat lens, respectively, onto two disks of different thicknesses;
FIG. 19 and FIG. 20 is three-dimensional diagrams illustrating a case where light is focused respectively on a thick disk and a thin disk using a lens device made in accordance with the present invention;
FIG. 21 and FIG. 22 is a front view of each of the photodetectors installed in the optical pickup made in accordance with the invention, using a thick disk and a thin disk, illustrating cases in which light is incident on the photodetectors from a 1.2 mm thick disk and 0 disk thick 6 mm;
FIG. 23 is a front view of an eight-section photodetector used in an optical pickup made in accordance with the present invention;
FIG. 24-26 and FIG. 27-29 are front views illustrating a light receiving region formed by an eight-section photodetector at different positions of the lens relative to the thin and thick discs, respectively;
FIG. 30 is a focus signal obtained from the eight-section photodetector shown in FIG. 23;
FIG. 31 is a comparative diagram illustrating a change in the signals received by the photo detector of the optical pickup head, which in accordance with the present invention is used with two disks of different thicknesses;
FIG. 32 is a flowchart illustrating a control sequence of an optical pickup drive in accordance with the present invention;
FIG. 33 - position illustration? in which the focus signal is generated according to a graph of the current versus time, depending on the change in the focus current, as shown in the block diagram of FIG. 32;
FIG. 34 and FIG. 35 is a diagram illustrating the dependence of current on time and illustrating a comparison in the flowchart of FIG. 32, a focus signal with first and second reference values, respectively;
FIG. 36 is a block diagram of a digital corrector used in an optical pickup in accordance with the present invention.

Согласно настоящему изобретению свет в промежуточной зоне вокруг оси в центре пути прохождения светового потока блокируется или затеняется. Промежуточная зона находится между зоной, прилегающей к оси ("ближней осевой зоной"), и зоной, удаленной от оси ("дальней осевой зоной"). Блокирование света в промежуточной зоне позволяет световым пучкам в ближней и дальней осевых зонах формировать небольшое световое пятно с минимизацией боковых лепестков вокруг светового пятна, формируемого в фокальной зоне линзы, за счет устранения искажений света, которые присутствуют в противном случае. According to the present invention, light in the intermediate zone about an axis in the center of the light path is blocked or obscured. The intermediate zone is between the zone adjacent to the axis (the "near axial zone") and the zone remote from the axis (the "far axial zone"). Blocking light in the intermediate zone allows light beams in the near and far axial zones to form a small light spot with minimizing side lobes around the light spot formed in the focal zone of the lens, by eliminating the distortion of light that is otherwise present.

В данном случае ближняя осевая зона характеризует область вокруг центральной оси линзы (т.е. оптической оси), аберрации в которой пренебрежимо малы и которая осуществляет фокусировку в зону, примыкающую к параксиальной фокальной точке. Дальняя осевая зона представляет зону, удаленную относительно дальше от оптической оси, чем ближняя зона, и образует область фокусировки, смежную с краевым фокусом. Промежуточная зона представляет собой зону между ближней осевой зоной и дальней осевой зоной. In this case, the near axial zone characterizes the region around the central axis of the lens (i.e., the optical axis), in which the aberrations are negligible and which focuses in the zone adjacent to the paraxial focal point. The far axial zone represents a zone that is relatively farther from the optical axis than the near zone, and forms a focusing area adjacent to the edge focus. The intermediate zone is the zone between the near axial zone and the far axial zone.

С другой стороны, ближняя осевая зона и дальняя осевая зона могут быть определены через значение оптической аберрации в толстом диске. Объектив должен иметь весьма малое значение оптической аберрации (например, сферической аберрации, комы, дисторсии и т.д.). В общем случае объектив, используемый в оптической головке считывания, должен иметь аберрации, не превышающие 0,04λ (где λ - длина волны света, падающего на линзу). Объективы, аберрации которых превышают 0,07λ, считаются непригодными для использования в оптических головках считывания. По мере увеличения толщины диска оптические аберрации также возрастают. Таким образом, если объектив с аберрациями меньше 0,04λ используется при работе с заранее определенными или тонкими дисками (например, ГЦД), то при работе с более толстыми дисками (например, КД) аберрации (в особенности сферические аберрации) будут возрастать. On the other hand, the near axial zone and the far axial zone can be determined through the optical aberration value in the thick disk. The lens should have a very small value of optical aberration (for example, spherical aberration, coma, distortion, etc.). In the general case, the lens used in the optical pickup head should have aberrations not exceeding 0.04λ (where λ is the wavelength of the light incident on the lens). Lenses whose aberrations exceed 0.07λ are considered unsuitable for use in optical read heads. As disk thickness increases, optical aberrations also increase. Thus, if a lens with aberrations less than 0.04λ is used when working with predefined or thin disks (e.g., MCD), then when working with thicker disks (e.g., CD), aberrations (especially spherical aberrations) will increase.

Более того, если значение аберраций составляет от 0,04λ до 0,07λ, то в этом случае возникает нежелательный периферийный световой поток (В), показанный на фиг. 5. Для компенсации в толстом диске значительных оптических аберраций выделяется ближняя осевая зона, в которой оптические аберрации ниже 0,04λ, Также выделяется дальняя оптическая зона, в которой аберрации выше 0,07λ. Таким образом, промежуточная область устанавливается между 0,04λ и 0,07λ для устранения искажений, вызванных сферическими аберрациями. Более подробное описание фиг. 5 будет приведено ниже. Moreover, if the aberration value is from 0.04λ to 0.07λ, then an undesired peripheral luminous flux (B) occurs, as shown in FIG. 5. To compensate for the significant optical aberrations in the thick disk, the near axial zone in which the optical aberrations are below 0.04λ is distinguished. The distant optical zone in which the aberrations is above 0.07λ is also distinguished. Thus, the intermediate region is set between 0.04λ and 0.07λ to eliminate distortions caused by spherical aberrations. A more detailed description of FIG. 5 will be given below.

С этой целью в промежуточной зоне между ближней осевой зоной и дальней осевой зоной вдоль пути падающего света устанавливаются средства управления световым пучком, имеющие круговую или многоугольную форму, типа квадрата, для блокирования или рассеяния света. В данном изобретении используется тот эффект, что свет в дальней осевой зоне не оказывает влияния на участок светового пятна, формируемый центральной частью светового потока, а свет промежуточной области, находящейся между ближней и дальней осевыми зонами, такое влияние оказывает. To this end, in the intermediate zone between the near axial zone and the far axial zone along the incident light path, light beam control means having a circular or polygonal shape, such as a square, are installed to block or scatter light. In this invention, the effect is used that the light in the far axial zone does not affect the portion of the light spot formed by the central part of the light flux, and the light of the intermediate region located between the near and far axial zones has such an effect.

На фиг. 4 показан случай, в котором свет с длиной волны 650 нм при помощи объектива с коэффициентом преломления 1,505 фокусируется на диске толщиной 0,6 ± 0,1 мм и с коэффициентом преломления 1,5. Как видно, диаметр светового пятна составляет 0,85 мкм по уровню, 1/e² (≈13% интенсивности света).In FIG. Figure 4 shows a case in which light with a wavelength of 650 nm is focused using a lens with a refractive index of 1.505 on a disk 0.6 ± 0.1 mm thick and with a refractive index of 1.5. As you can see, the diameter of the light spot is 0.85 microns in level, 1 / e ² (≈13% of light intensity).

На фиг. 5 показан случай, когда свет фокусируется на диске толщиной 1,2 ± 0,1 мм при прочих прежних условиях. На фиг. 5 видно, что свет в пятне диаметром 2 мкм в основном сфокусирован в центральной части этого пятна (A), но также сфокусирован и в других частях (В). При этом интенсивность света в других частях (В) составляет 5-10% от интенсивности в центральной части (А). Это объясняется тем, что свет, падающий в области, удаленные от оптической оси, подвержен сферическим аберрациям, степень которых определяется толщиной разных дисков. In FIG. Figure 5 shows the case when the light is focused on a disk 1.2 ± 0.1 mm thick with other previous conditions. In FIG. Figure 5 shows that light in a spot with a diameter of 2 μm is mainly focused in the central part of this spot (A), but also focused in other parts (B). Moreover, the light intensity in other parts (B) is 5-10% of the intensity in the central part (A). This is due to the fact that the light incident in the region remote from the optical axis is subject to spherical aberrations, the degree of which is determined by the thickness of different disks.

Как было отмечено выше, размеры пятна, формируемого на толстом диске, превышают размеры пятна, образуемого на тонком диске, что обусловливается сферическими аберрациями. Кроме того, в связи с тем, что свет, падающий в дальнюю осевую зону, т.е. область, относительно удаленную от оптической оси, фокусируется в месте, отличном от оптической оси, и рассеивается, то свет в дальней осевой зоне не оказывает влияния на фокусировку света в центральной части (А). В то же время, как было указано выше, так как свет, присутствующий между ближней и дальней осевыми зонами, оказывает воздействие на фокусировку света ближней осевой зоны, то интенсивность света в периферийных зонах (В) увеличивается. Иными словами, свет в промежуточной зоне между ближней и дальней осевыми зонами претерпевает искажения, если не применяется данное изобретение, в результате чего вокруг центрального светового пучка (А) возникают периферийные пучки (В), как это показано на фиг. 5. Интенсивность этих периферийных световых пучков составляет около 6-7% от интенсивности центрального пучка, что приводит к возрастанию пульсаций при приеме отраженного света и соответственно затрудняет точную запись и воспроизведение информации. As noted above, the size of a spot formed on a thick disk exceeds the size of a spot formed on a thin disk, which is due to spherical aberrations. In addition, due to the fact that the light incident on the far axial zone, i.e. the area is relatively remote from the optical axis, is focused in a place other than the optical axis, and scattered, then the light in the far axial zone does not affect the focusing of light in the Central part (A). At the same time, as mentioned above, since the light present between the near and far axial zones affects the focusing of light of the near axial zone, the light intensity in the peripheral zones (B) increases. In other words, the light in the intermediate zone between the near and far axial zones undergoes distortion if this invention is not applied, as a result of which peripheral beams (B) arise around the central light beam (A), as shown in FIG. 5. The intensity of these peripheral light beams is about 6-7% of the intensity of the central beam, which leads to an increase in ripple when receiving reflected light and, accordingly, makes it difficult to accurately record and reproduce information.

На фиг. 6A показаны диаграммы (a)-(d), иллюстрирующие изменение размеров светового пятна в случае, когда средства управления световым пучком, выполненные в соответствии с настоящим изобретением, применяются и не применяются. На фиг. 6A диаграммы (b) и (с) получены, когда средства управления световым пучком применяются, а диаграммы (а) и (d) получены, когда средства управления световым пучком не применяются. При этом используется объектив с числовой апертурой 0,6 и эффективным радиусом 2 мм. В качестве примера средств управления световым пучком, предназначенных для блокирования или рассеяния света, применяется кольцеобразная пленка управления световым пучком, приподнятая в центре на 1,4 мм от оптической оси и имеющая ширину 0,25 мм. In FIG. 6A is a diagram (a) to (d) illustrating a change in the size of a light spot in the case where the light beam controls made in accordance with the present invention are and are not applied. In FIG. 6A, diagrams (b) and (c) are obtained when the light beam controls are used, and diagrams (a) and (d) are obtained when the light beam controls are not used. A lens with a numerical aperture of 0.6 and an effective radius of 2 mm is used. As an example of light beam control means for blocking or scattering light, an annular light beam control film is used, raised in the center 1.4 mm from the optical axis and having a width of 0.25 mm.

В этих условиях диаграммы (с) и (d) иллюстрируют изменение размеров светового пятна при использовании диска толщиной 0,6 мм, а диаграммы (а) и (b) - при использовании диска толщиной 1,2 мм. В данном случае диаграммы (b) и (с) соответствуют световым пятнам, полученным с использованием настоящего изобретения. Under these conditions, diagrams (c) and (d) illustrate the change in the size of the light spot when using a disk with a thickness of 0.6 mm, and diagrams (a) and (b) - when using a disk with a thickness of 1.2 mm. In this case, diagrams (b) and (c) correspond to light spots obtained using the present invention.

Отметим, что различия в размерах пятна в центральной части "A" на фиг. 5 для диска толщиной 0,6 мм составляют 3% в случае использования и не использования пленки, обеспечивающей управление световым пучком. В то же время, размеры участка "B", показанного на фиг. 5, для диска толщиной 1,2 мм значительно сокращаются в случае использования пленки, обеспечивающей управление световым пучком. Note that differences in spot sizes in the central portion “A” in FIG. 5 for a disk with a thickness of 0.6 mm make up 3% in the case of using and not using a film providing control of the light beam. At the same time, the dimensions of section "B" shown in FIG. 5, for a 1.2 mm thick disc, they are significantly reduced when using a film that controls the light beam.

Таким образом, как было отмечено выше, в соответствии с настоящим изобретением регулируется прохождение света через промежуточную зону, находящуюся между ближней и дальней осевыми зонами. С этой целью вдоль пути прохождения светового потока размещаются средства управления световым пучком для регулировки (т. е. блокирования, рассеяния, дифракции, поглощения или преломления) света в промежуточной зоне, благодаря чему устраняется увеличение интенсивности периферийных участков светового пятна и сокращаются сферические аберрации, возникающие в противном случае. Thus, as noted above, in accordance with the present invention, the passage of light through the intermediate zone located between the near and far axial zones is regulated. To this end, along the path of the light flux, light beam controls are placed to adjust (i.e., block, scatter, diffract, absorb or refract) the light in the intermediate zone, thereby eliminating the increase in the intensity of the peripheral parts of the light spot and reducing the spherical aberrations that occur otherwise.

На фиг. 7A показана схема оптической головки считывания, в которой используется объектив, выполненный в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения, на которой сравниваются случаи фокусировки света на тонком и толстом диске. На фиг. 7B и фиг. 7C приведены увеличенные участки фокальных точек, показанных на фиг. 7A соответственно для тонкого диска и толстого диска. Как видно на фиг. 7B и фиг. 7C, объектив 200 перемещается для фокусировки света на тонком или на толстом диске. In FIG. 7A is a diagram of an optical pickup head using a lens made in accordance with a first embodiment of the present invention, in which cases of focusing light on a thin and a thick disk are compared. In FIG. 7B and FIG. 7C shows enlarged portions of the focal points shown in FIG. 7A respectively for a thin disk and a thick disk. As seen in FIG. 7B and FIG. 7C, the lens 200 moves to focus light on a thin or thick disk.

На фиг. 8 показано пространственное представление объектива 200 с элементом управления 100 световым пучком, выполняющим функцию средств управления световым пучком. In FIG. 8 shows a spatial representation of a lens 200 with a light beam control 100 serving as light beam controls.

На фиг. 7A ссылочная позиция 300а используется для обозначения сравнительно тонкого носителя для записи информации, например диска толщиной 0,6 мм, а ссылочная позиция 300b - сравнительно толстого носителя для записи информации, например диска толщиной 1,2 мм. Необходимо отметить, что диаметры толстого и тонкого дисков могут совпадать. Кроме того, нижние поверхности дисков могут быть расположены либо в одной плоскости, либо в разных плоскостях в зависимости от конструкции механизма (не показан) удержания и вращения дисков 300a и 300b в процессе работы. Чертеж видоизменен для того, чтобы показать разницу в толщине дисков. Лазерный луч обычным образом проходит сквозь отверстие в держателе диска. In FIG. 7A, reference numeral 300a is used to denote a relatively thin recording medium for information, for example a 0.6 mm thick disc, and reference numeral 300b is used for a relatively thick recording medium for information, for example a 1.2 mm thick disc. It should be noted that the diameters of the thick and thin discs may coincide. In addition, the lower surfaces of the disks can be located either in the same plane or in different planes, depending on the design of the mechanism (not shown) for holding and rotating the disks 300a and 300b during operation. The drawing is modified in order to show the difference in the thickness of the disks. The laser beam normally passes through an opening in the disc holder.

Основная линза 200 объектива расположена перед дисками 330а или 300b. Линза 200 объектива, имеющая определенный эффективный диаметр, фокусирует световой пучок 400, приходящий от источника света 900, и принимает свет, отраженный от диска 300a или 300b. Как показано на фиг. 9, позади линзы 200 объектива расположен элемент управления 100 световым пучком, предусмотренный в настоящем изобретении. Элемент управления 100 световым пучком является прозрачным и содержит пленку 101 управления световым пучком, имеющую круговую форму и обеспечивающую устранение, например, путем блокировки или рассеяния света, падающего на ее поверхность. Внешний диаметр пленки 101 управления световым пучком меньше эффективного диаметра объектива 200. Элемент управления световым пучком выполнен из стекла или пластмассы. В качестве пленки 101 управления световым пучком может быть использован, например, Cr, CrO₂ или Ni. Вместо этого или в дополнение к этому в элементе управления световым пучком может быть использована поверхностная неоднородность, рассматриваемая ниже со ссылками на фиг. 12 - 17.The main lens 200 of the lens is located in front of the discs 330a or 300b. An objective lens 200 having a defined effective diameter focuses the light beam 400 coming from the light source 900 and receives light reflected from the disk 300a or 300b. As shown in FIG. 9, a light beam control 100 provided in the present invention is located behind the lens 200 of the lens. The light beam control 100 is transparent and contains a light beam control film 101 having a circular shape and eliminating, for example, by blocking or scattering light incident on its surface. The outer diameter of the light beam control film 101 is smaller than the effective diameter of the lens 200. The light beam control element is made of glass or plastic. As the light beam control film 101, for example, Cr, CrO ₂ or Ni can be used. Instead, or in addition to this, a surface inhomogeneity, discussed below with reference to FIG. 12-17.

Как показано на фиг. 7, между элементом управления 100 световым пучком и источником света 900 размещены коллиматор 500 и светоделитель 600. На пути светового луча, отраженного светоделителем 600, размещены фокусирующая линза 700 и фотодетектор 800. В данном случае фотодетектор 800 имеет в основном квадратную структуру. As shown in FIG. 7, a collimator 500 and a beam splitter 600 are placed between the light beam control 100 and the light source 900. A focusing lens 700 and a photo detector 800 are placed in the path of the light beam reflected by the beam splitter 600. In this case, the photo detector 800 has a generally square structure.

В оптической головке считывания, имеющей вышеописанную конструкцию, в соответствии с настоящим изобретением пленка 101 управления световым пучком в приходящих световых лучах 400 подавляет пучок света 402 промежуточной зоны, проходящей через промежуточную зону между ближней и дальней осевыми зонами, благодаря чему обеспечивается пропускание только световых лучей 401 и 403, проходящих через ближнюю и дальнюю осевые зоны, как показано на фиг. 9. Например, выполненная из хрома (Cr) пленка 101 управления световым пучком будет блокировать световой луч 402, препятствуя его прохождению через элемент управления 100. Кроме того, световой пучок 402 может быть рассеян, отражен, дифрагирован или преломлен в зависимости от используемой поверхностной неоднородности или пленки 101 управления световым пучком. In the optical pickup head having the above-described construction, in accordance with the present invention, the light beam control film 101 in the incoming light rays 400 suppresses the light beam 402 of the intermediate zone passing through the intermediate zone between the near and far axial zones, thereby only transmitting light rays 401 and 403 passing through the near and far axial zones, as shown in FIG. 9. For example, a light beam control film 101 made of chromium (Cr) will block the light beam 402, preventing it from passing through the control element 100. In addition, the light beam 402 can be scattered, reflected, diffracted, or refracted depending on the surface inhomogeneity used or light control film 101.

Пленка 101 управления световым пучком, имеющая описанное выше назначение, наносится непосредственно на одну из поверхностей линзы 200 объектива, как показано на фиг. 10. Как показано на фиг. 11, форма пленки 101' управления световым пучком может быть изменена так, что пленка может быть выполнена не в виде окружности, а в виде многоугольника: квадрата или пятиугольника, как показано на фиг. 16. Более того, для определения ближней осевой зоны в зависимости от толщины диска может быть предусмотрена дополнительная пленка 101 или 101' управления световым пучком. Так, например, для объектива, оптимизированного для тонкого диска, задается соответствующая ближняя осевая зона. Поэтому для выделения нужной промежуточной зоны при различной толщине тонкого диска могут быть использованы дополнительные полоска или канавка управления световым пучком. На фиг. 10B дополнительная круговая канавка 102' управления световым пучком использована для того, чтобы обеспечить оптимальную работу с дисками толщиной 0,9 мм. Таким образом, линза 200 объектива может быть использована для работы, например, с дисками толщиной 0,6 мм, 1,9 мм или 1,2 мм. The light beam control film 101 having the above-described purpose is applied directly to one of the surfaces of the objective lens 200, as shown in FIG. 10. As shown in FIG. 11, the shape of the light beam control film 101 'can be changed so that the film can be made not in the form of a circle, but in the form of a polygon: a square or pentagon, as shown in FIG. 16. Moreover, to determine the near axial zone depending on the thickness of the disk, an additional light beam control film 101 or 101 ′ may be provided. So, for example, for a lens optimized for a thin disk, the corresponding near axial zone is set. Therefore, to highlight the desired intermediate zone with different thicknesses of the thin disk, an additional strip or groove for controlling the light beam can be used. In FIG. 10B, an additional circular light beam control groove 102 ′ is used to provide optimum performance with 0.9 mm thick discs. Thus, the lens 200 of the lens can be used to work with, for example, discs with a thickness of 0.6 mm, 1.9 mm or 1.2 mm.

На фиг. 12A и фиг. 12B показана линза объектива, соответствующая еще одному варианту осуществления изобретения. In FIG. 12A and FIG. 12B shows a lens of a lens according to another embodiment of the invention.

На фиг. 13 и фиг. 14A представлены соответственно пространственное представление и вид спереди линзы объектива, показанной на фиг. 12A. В данных вариантах осуществления в качестве средств управления световым пучком в линзе 200' объектива предусмотрены средства отклонения 102 светового пучка. Иными словами, на стороне линзы 200' объектива, на которую падает свет (фиг. 12A), или на той стороне, из которой световой пучок выходит (фиг. 12B), предусмотрен конструктивный элемент, т.е. канавка 102 управления световым пучком круговой формы, для блокирования дифрагирования, преломления или рассеяния падающего света. Кроме того, канавки 102 могут быть выполнены на обеих сторонах линзы 200' объектива. В другом варианте средства преломления 102 светового луча могут иметь вид выступа или клиновидного ребра, например, как это показано на фиг. 15К. Клиновидное ребро 102 может быть выполнено на одной стороне или на обеих сторонах линзы 200' объектива. Внешний диаметр канавки управления световым лучом или клиновидного ребра 102 управления световым лучом меньше, чем эффективный диаметр линзы объектива 200'. In FIG. 13 and FIG. 14A are respectively a spatial view and a front view of the objective lens shown in FIG. 12A. In these embodiments, as a means of controlling the light beam in the lens 200 ′ of the lens, means for deflecting the light beam 102 are provided. In other words, on the side of the lens 200 'of the lens onto which light is incident (FIG. 12A), or on the side from which the light beam exits (FIG. 12B), a structural member is provided, i.e. a circularly shaped light beam control groove 102 for blocking diffraction, refraction, or scattering of incident light. In addition, the grooves 102 can be made on both sides of the lens 200 'of the lens. In another embodiment, the light beam refractive means 102 may take the form of a protrusion or a wedge-shaped rib, for example, as shown in FIG. 15K. The wedge-shaped rib 102 may be formed on one side or on both sides of the objective lens 200 '. The outer diameter of the light beam control groove or the wedge-shaped light beam control rib 102 is smaller than the effective diameter of the objective lens 200 '.

Подобно вышеописанной пленке 101 управления световым пучком, канавка или клиновидное ребро 102 управления световым пучком выполняется в зоне между ближней и дальней осевыми зонами и предназначено для изменения направления (т.е. отражения, преломления или рассеяния) падающего света в таком направлении, в котором он не будет фокусироваться, либо для устранения (т.е. блокирования) падающего света. Similar to the above-described light beam control film 101, a groove or wedge-shaped rib of light beam control 102 is provided in the region between the near and far axial zones and is intended to change the direction (i.e., reflection, refraction or scattering) of the incident light in the direction in which it will not focus, either to eliminate (i.e. block) the incident light.

Линза 200' объектива может быть выполнена известным методом прессования под давлением (не показано), или методом прямого (компрессионного) прессования, как показано на фиг. 15Н-15К, с использованием пресс-формы, профиль которой соответствует клинообразному ребру 102. The objective lens 200 'may be made by a known compression molding method (not shown), or by direct compression compression, as shown in FIG. 15H-15K, using a mold whose profile corresponds to a wedge-shaped rib 102.

На нижней части пресс-формы 102a выполнены одна или несколько канавок 103a, конфигурация которых соответствует ребру 102 управления световым пучком, предназначенному для рассеивания света в промежуточной зоне, как показано на фиг. 15A и фиг. 15B, в результате чего изготавливаемая линза снабжается ступенчатыми или клинообразными средствами управления световым пучком, выступающими на поверхности линзы, или, как показано на фиг. 12A, канавкой или средством управления световым пучком с дифракционной решеткой. Канавка 103a выполняется в промежуточной зоне между ближней и дальней осевой зонами. Кроме того, средства управления 102 световым пучком в альтернативном варианте могут быть выгравированы, вытравлены или вырезаны на поверхности линзы. Как показано на фиг. 15C и фиг. 15D, шероховатая поверхность, выполненная при помощи эрозионной обработки или обработки травлением участка K, содержит средства управления 102 световым пучком линзы, выполненной в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения. One or more grooves 103a are made on the lower part of the mold 102a, the configuration of which corresponds to a light beam control rib 102 for diffusing light in the intermediate zone, as shown in FIG. 15A and FIG. 15B, whereby the manufactured lens is provided with stepwise or wedge-shaped light beam control means protruding on the surface of the lens, or, as shown in FIG. 12A, by a groove or diffraction grating of a light beam. A groove 103a is provided in the intermediate zone between the near and far axial zones. In addition, the control means 102 of the light beam in an alternative embodiment, can be engraved, etched or cut out on the surface of the lens. As shown in FIG. 15C and FIG. 15D, a roughened surface made by erosion or etching of portion K comprises means 102 of a lens light beam made in accordance with another embodiment of the invention.

На фиг. 15E - фиг. 15C показаны различные примеры шероховатых поверхностей (поверхностей с неровностями, зазубринами, зубчатых поверхностей) для выполнения средств управления 102 световым пучком, которые могут быть использованы в сочетании либо могут образовывать сами по себе поверхностные неоднородности. In FIG. 15E - FIG. 15C shows various examples of rough surfaces (surfaces with irregularities, serrations, serrated surfaces) for performing light beam control means 102 that can be used in combination or can form surface inhomogeneities themselves.

На фиг. 15F средства управления 102 световым пучком могут иметь поверхность из равномерных выступов, образующую решетку, на которой дифрагирует падающий свет в промежуточной зоне. Решетчатая поверхность имеет шаг S, который при длине волны лазера 650 нм должен быть приблизительно меньше 200 мкм. In FIG. 15F, the light beam control means 102 may have a surface of uniform projections forming a grating on which incident light is diffracted in the intermediate zone. The grating surface has a step S, which at a laser wavelength of 650 nm should be approximately less than 200 microns.

На фиг. 15H показан материал 200m, из которого выполнена линза, типа стекла или пластмассы, размещенной между верхней частью 1001 пресс-формы и нижней частью 1002a пресс-формы. Как показано на фиг. 15I, верхняя часть 1001 пресс-формы и нижняя часть 1002a пресс-формы вплотную прижимаются друг к другу с тем, чтобы под давлением обеспечить формование материала 200m, из которого изготавливается линза. Затем, как показано на фиг. 15J, верхняя часть пресс-формы и нижняя часть пресс-формы разъединяются и линза 200n объектива извлекается. In FIG. 15H shows the material 200m of which the lens is made, such as glass or plastic, placed between the upper part 1001 of the mold and the lower part 1002a of the mold. As shown in FIG. 15I, the upper part 1001 of the mold and the lower part 1002a of the mold are closely pressed against each other so as to form a material 200m from which the lens is made under pressure. Then, as shown in FIG. 15J, the upper part of the mold and the lower part of the mold are detached and the lens 200n of the lens is removed.

В предпочтительном варианте канавка 102 управления световым потоком выполняется на нижней поверхности линзы 200' объектива под определенным углом θ к линии, перпендикулярной оптической оси, как показано на фиг. 14B. При этом требуется, чтобы свет в промежуточной зоне, отраженный от канавки 102 управления световым потоком, отражался или рассеивался в направлении, не совпадающем с направлением оптической оси. In a preferred embodiment, the luminous flux control groove 102 is provided on the lower surface of the objective lens 200 'at a certain angle θ to a line perpendicular to the optical axis, as shown in FIG. 14B. This requires that the light in the intermediate zone reflected from the groove 102 control the light flux, reflected or scattered in a direction that does not coincide with the direction of the optical axis.

На фиг. 16 показан вид спереди линзы объектива, на которой в качестве средств управления световым потоком выполнена канавка управления световым потоком, причем канавка 102' управления световым потоком в соответствии с еще одним вариантом выполнения настоящего изобретения имеет квадратную форму. In FIG. 16 is a front view of an objective lens on which a luminous flux control groove is provided as a luminous flux control means, with the luminous flux control groove 102 'according to another embodiment of the present invention having a square shape.

Канавка 102' управления световым потоком может иметь форму прямоугольника, например, квадратную форму. Кроме того, линза объектива может быть видоизменена так, чтобы иметь более одной канавки управления световым потоком, предназначенной для управления падающим световым потоком. Также можно использовать любую из вышеописанных поверхностных неоднородностей (например, канавку, ребро, зазубрины, шероховатости и нарезки) на различных прозрачных элементах в качестве элементов управления 100 световым потоком. The luminous groove 102 'may be in the form of a rectangle, for example, a square shape. In addition, the objective lens may be modified to have more than one luminous flux control groove designed to control the incident luminous flux. You can also use any of the above surface inhomogeneities (for example, groove, rib, notches, roughness and grooving) on various transparent elements as controls 100 of the light flux.

В приведенных выше вариантах осуществления в качестве линзы 200 или 200' объектива была использована выпуклая линза, которая может быть заменена на плоскую дифракционную линзу типа голографической линзы или линзы Френеля. В частности, если на линзе предусмотрены средства управления световым потоком, то на плоской линзе, показанной на фиг. 17, выполняется круговая или квадратная канавка 102'', либо плоская линза покрывается или на нее прикрепляется отдельно изготовленная пленка 101 управления световым потоком круговой или квадратной формы, как это показано на фиг. 18. Канавка 102'' управления световым потоком передает световой луч 402 промежуточной зоны без дифракции. В то же время канавка управления 102'' световым потоком отражает свет в промежуточной зоне в таком направлении, в котором свет не фокусируется. Таким образом, световой поток 402 в промежуточной зоне не достигает светового пятна на диске. In the above embodiments, a convex lens was used as the lens 200 or 200 'of the lens, which can be replaced by a flat diffraction lens such as a holographic lens or a Fresnel lens. In particular, if luminous flux control means are provided on the lens, then on the flat lens shown in FIG. 17, a circular or square groove 102 ″ is formed, or the flat lens is coated or a separately made luminous flux control film 101 of a circular or square shape is attached to it, as shown in FIG. 18. The light control groove 102 ″ transmits the light beam 402 of the intermediate zone without diffraction. At the same time, the luminous groove 102 ″ controls the light in the intermediate zone in a direction in which the light is not focused. Thus, the luminous flux 402 in the intermediate zone does not reach the light spot on the disk.

Пленка 101 управления световым потоком, показанная на фиг. 18, поглощает, рассеивает и/или отражает свет 402 в промежуточной зоне, падающий на плоскую линзу 200'', предотвращая тем самым попадание света 402 промежуточной зоны в световое пятно на диске. Например, если в качестве пленки управления световым потоком используется темная краска, то пленка поглощает свет. Кроме того, канавка или пленка управления световым потоком, показанные на фиг. 17 и фиг. 18, могут быть видоизменены таким образом, что для дисков разной толщины может быть нанесено более одной круговой канавки или пленки. The luminous flux control film 101 shown in FIG. 18, absorbs, scatters and / or reflects light 402 in the intermediate zone incident on the flat lens 200 ″, thereby preventing light 402 of the intermediate zone from entering the light spot on the disk. For example, if dark ink is used as the light control film, the film absorbs light. In addition, the groove or luminous flux control film shown in FIG. 17 and FIG. 18 can be modified so that more than one circular groove or film can be applied to discs of different thicknesses.

Необходимо отметить, что описанная выше конструкция линзового устройства может быть использована не только в объективе оптической головки считывания. It should be noted that the design of the lens device described above can be used not only in the lens of the optical pickup head.

На фиг. 19 показаны размеры светового пятна на диске толщиной 1,2 мм, полученного с использованием приведенных выше вариантов осуществления. Применяющаяся в данном случае линза объектива имеет эффективный диаметр 4 мм, диаметр ближней осевой зоны 2 мм, а дальняя осевая зона расположена между 2,4 мм и 4,0 мм. Таким образом, средства управления световым потоком блокируют световые лучи, проходящие на расстоянии от 2,0 до 2,4 мм от оптической оси. Внутренний диаметр средств управления световым потоком, имеющих круговую форму, может изменяться в диапазоне от 2,0 до 3,0 мм с тем, чтобы оптимизировать световое пятно на диске. Кроме того, внутренний диаметр и ширина средств управления световым потоком могут изменяться соответственно в пределах 1,1 - 1,4 мм (как, например, 1,2 мм) и 0,1 - 0,25 мм (как, например, 0,15 мм). Исходя из системных соображений могут быть предложены другие диапазоны изменения этих величин. In FIG. 19 shows the dimensions of a light spot on a 1.2 mm thick disk obtained using the above embodiments. The objective lens used in this case has an effective diameter of 4 mm, a diameter of the near axial zone of 2 mm, and a far axial zone located between 2.4 mm and 4.0 mm. Thus, the luminous flux control means block the light rays passing at a distance of 2.0 to 2.4 mm from the optical axis. The inner diameter of the luminous flux control means having a circular shape can vary in the range from 2.0 to 3.0 mm in order to optimize the light spot on the disk. In addition, the inner diameter and width of the luminous flux controls can vary, respectively, between 1.1 - 1.4 mm (such as 1.2 mm) and 0.1 - 0.25 mm (such as 0, 15 mm). Based on systemic considerations, other ranges of variation of these values may be proposed.

В сформированном при этих условиях световом пятне по результатам измерений получено, что диаметр светового пятна на уровне 1/e² (около 13%) от интенсивности в центре пятна составляет 1,3 мкм. В сравнении с устройством, показанным на фиг. 5, в котором не применяется пленка управления световым потоком, интенсивность света в области "B", показанной на фиг. 5, сокращается более, чем на 70% в случае использования устройства, в котором в соответствии с настоящим изобретением применяется пленка управления световым потоком.According to the measurement results, in the light spot formed under these conditions, it was found that the diameter of the light spot at the level of 1 / e ² (about 13%) of the intensity at the center of the spot is 1.3 μm. In comparison with the device shown in FIG. 5, in which the luminous flux control film is not applied, the light intensity in the region “B” shown in FIG. 5 is reduced by more than 70% in the case of using a device in which a light flux control film is used in accordance with the present invention.

На фиг. 20 показаны размеры светового пятна на сравнительно тонком диске, т.е. на диске толщиной 0,6 мм, полученного в описанных выше условиях. В соответствии с измерениями диаметр светового пятна по уровню 1/e² (около 13%) от интенсивности в центре пятна составляет 0,83 мкм.In FIG. 20 shows the dimensions of the light spot on a relatively thin disk, i.e. on a 0.6 mm thick disk obtained under the conditions described above. In accordance with the measurements, the diameter of the light spot at the level 1 / e ² (about 13%) of the intensity at the center of the spot is 0.83 μm.

Как было отмечено выше, в соответствии с настоящим изобретением световое пятно может быть сформировано на диске в оптимальном режиме. Как показано на фиг. 7A, отраженный от диска свет передается через объектив 200, элемент 100 управления световым потоком и коллиматор 500, отражается от светоделителя 600, а затем через фокусирующую линзу 700 поступает на фотодетектор 800, в котором он принимается и преобразуется в электрический сигнал. Фотодетектор 800 предназначен для получения сигнала ошибки фокусировки за счет астигматических аберраций и чаще всего выполняется в виде квадрантного детектора. As noted above, in accordance with the present invention, a light spot can be formed on the disk in an optimal manner. As shown in FIG. 7A, light reflected from the disk is transmitted through the lens 200, the light flux control element 100 and the collimator 500 are reflected from the beam splitter 600, and then through the focusing lens 700 to the photodetector 800, in which it is received and converted into an electrical signal. The photo detector 800 is designed to receive a focus error signal due to astigmatic aberrations and is most often performed as a quadrant detector.

Далее рассматриваются характеристики фотодетектора 800 в оптической головке считывания, выполненной в соответствии с настоящим изобретением. The following describes the characteristics of the photodetector 800 in the optical pickup made in accordance with the present invention.

Как показано на фиг. 21 и фиг. 22, пятно, сформированное в центре фотодетектора 800, имеет центральные области 901a и 901b, соответствующие световому потоку в ближней осевой зоне, а также периферийные области 902a и 902b, соответствующие световому потоку в дальней осевой зоне. Индексы "a" и "b" означают принадлежность пятна к толстому и тонкому дискам соответственно. В частности, на фиг. 21 показан случай относительно толстого диска, например 1,2 мм, а на фиг. 22 показан случай сравнительно тонкого диска, например 0,6 мм. Изменение диаметров не принципиально в центральной зоне 901a, формируемой светом ближней осевой области, независимо от толщины диска. Однако изменение диаметров становится важным в промежуточной зоне 903a, в которой свет блокируется элементом управления 100 световым потоком. As shown in FIG. 21 and FIG. 22, a spot formed in the center of the photodetector 800 has central regions 901a and 901b corresponding to the luminous flux in the near axial region, as well as peripheral regions 902a and 902b corresponding to the luminous flux in the far axial region. The indices "a" and "b" mean that the spot belongs to the thick and thin discs, respectively. In particular, in FIG. 21 shows a case of a relatively thick disk, for example 1.2 mm, and in FIG. 22 shows a case of a relatively thin disk, for example 0.6 mm. The change in diameters is not fundamental in the central zone 901a, formed by the light of the near axial region, regardless of the thickness of the disk. However, changing the diameters becomes important in the intermediate zone 903a, in which the light is blocked by the luminous flux control 100.

Согласно фиг. 21 центральная область 901a, соответствующая ближней осевой зоне, находится в центре фотодетектора 800, а периферийная часть 902a окружает фотодетектор 800. Промежуточная зона 903a между центральной зоной 901a и периферийной зоной 902a является участком, на котором свет устранен при помощи блока управления световым потоком. Так как периферийная зона 902a и промежуточная зона 903a значительно увеличены из-за сферических аберраций, вызванных в данном примере тем, что отражающая поверхность диска находится вблизи параксиального фокуса, то при воспроизведении информации с диска толщиной 1,2 мм используется только свет в ближней осевой зоне. According to FIG. 21, the central region 901a corresponding to the proximal axial region is located in the center of the photodetector 800, and the peripheral portion 902a surrounds the photodetector 800. The intermediate zone 903a between the central zone 901a and the peripheral zone 902a is a portion in which light is removed by the light flux control unit. Since the peripheral zone 902a and the intermediate zone 903a are significantly increased due to spherical aberrations caused in this example by the fact that the reflective surface of the disc is near the paraxial focus, when reproducing information from a 1.2 mm thick disc, only light in the near axial region is used .

Согласно фиг. 22, как центральная (т.е. ближняя осевая) зона 901b, так и периферийная (т. е. дальняя осевая) зона 902b формируются на детектирующей поверхности фотодетектора 800, что в данном примере объясняется тем, что отражающая поверхность тонкого диска близка к минимальной окружности фокуса луча. Иными словами, весь свет в ближней и дальней осевых зонах используется для воспроизведения информации с тонкого (0,6 мм) диска, исключая свет в промежуточной зоне, который устраняется при помощи элемента управления световым пучком. В данном случае диаметр ближней осевой зоны 901b, являющейся параксиальной, остается примерно постоянным, независящим от типа диска. According to FIG. 22, both the central (i.e., near axial) zone 901b and the peripheral (i.e., far axial) zone 902b are formed on the detecting surface of the photo detector 800, which in this example is explained by the fact that the reflective surface of the thin disk is close to the minimum circle focus beam. In other words, all the light in the near and far axial zones is used to reproduce information from a thin (0.6 mm) disk, excluding light in the intermediate zone, which is eliminated using the light beam control. In this case, the diameter of the near axial zone 901b, which is paraxial, remains approximately constant, independent of the type of disk.

Как было показано выше, для считывания информации с дисков разной толщины в оптической головке считывания, соответствующей настоящему изобретению, используется фотодетектор 800, выполненный с возможностью приема света в ближней осевой зоне при считывании данных с толстого диска либо с возможностью приема света в ближней и дальней осевых зонах при считывании данных с тонкого диска. Следовательно, при использовании толстого диска формируется сигнал, соответствующий световому потоку только в ближней осевой зоне. При использовании тонкого диска формируется более мощный сигнал, соответствующий световому потоку как в ближней, так и в дальней осевых зонах. As shown above, to read information from disks of different thicknesses in the optical read head corresponding to the present invention, a photo detector 800 is used, configured to receive light in the near axial region when reading data from a thick disk or with the ability to receive light in the near and far axial zones when reading data from a thin disk. Therefore, when using a thick disk, a signal is generated corresponding to the luminous flux only in the near axial zone. When using a thin disk, a more powerful signal is formed, corresponding to the luminous flux in both the near and far axial zones.

На фиг. 23 показан фотодетектор 810 другого типа, выполненный в виде октаэдра или восьмигранника, в котором вторая детектирующая зона 812 расположена вокруг находящейся в центре первой детектирующей зоны 811, эквивалентной квадрантному фотодетектору, показанному на фиг. 21. В данном случае первая детектирующая зона 811 содержит четыре квадратных первых фотоприемника A1, B1, C1 и D1, а вторая детектирующая зона 812 содержит четыре L-образных вторичных фотоприемника A2, B2, C2, и D2. In FIG. 23 shows another type of photodetector 810 in the form of an octahedron or octahedron, in which a second detection zone 812 is located around the center of the first detection zone 811, equivalent to the quadrant photodetector shown in FIG. 21. In this case, the first detection zone 811 contains four square first photodetectors A1, B1, C1 and D1, and the second detection zone 812 contains four L-shaped secondary photodetectors A2, B2, C2, and D2.

Сигнал ошибки фокусировки, формируемый при помощи восьмиугольного фотодетектора 810 в процессе считывания информации, показан на фиг. 30. В данном случае сигнал с одной первой фотоприемной зоны 811 показан сплошной линией A, сигнал, принимаемый обеими фотоприемными зонами 811 и 812, показан пунктирной линией В. The focus error signal generated by the octagonal photodetector 810 during the information reading process is shown in FIG. 30. In this case, the signal from one first photodetector zone 811 is shown by the solid line A, the signal received by both photodetector zones 811 and 812 is shown by the dashed line B.

На фиг. 24-26 и фиг. 27-29 показаны случаи приема светового потока фотодетектором, в которых используется соответственно тонкий диск (цифровой видеодиск) и толстый диск (компакт-диск). In FIG. 24-26 and FIG. Figures 27-29 show the cases of receiving the light flux by a photodetector, which use a thin disk (digital video disk) and a thick disk (compact disk), respectively.

Размеры первой детектирующей зоны 811 таковы, что величина первой зоны 811 оптимизирована для приема света в ближней осевой зоне, причем требуется, чтобы при использовании толстого диска прием осуществлялся без потерь, а прием света в дальней осевой зоне в любом случае не осуществляется. Кроме того, первая и вторая детектирующие зоны 811 и 812 имеют такие размеры, что световые пучки в ближней и дальней осевых зонах принимаются целиком, если информация считывается с тонкого диска, как это показано на фиг. 24. При считывании информации с толстого диска свет дальней осевой зоны падает на второй фотоприемник 812, как это показано на фиг. 27. The dimensions of the first detecting zone 811 are such that the size of the first zone 811 is optimized for receiving light in the near axial zone, and it is required that when using a thick disk, reception is lossless, and light is not received in the far axial zone in any case. In addition, the first and second detecting zones 811 and 812 are dimensioned so that the light beams in the near and far axial zones are received as a whole if the information is read from a thin disk, as shown in FIG. 24. When reading information from a thick disk, the light of the far axial zone is incident on the second photodetector 812, as shown in FIG. 27.

На фиг. 24, 25 и 26 показаны соответственно случаи приема светового потока, в которых объектив находится в фокусе по отношению к тонкому диску, когда объектив находится слишком далеко от диска и когда объектив находится слишком близко к диску. Аналогично на фиг. 27-29 показаны соответственно случаи приема светового потока, в которых объектив находится в фокусе по отношению к толстому диску, когда объектив находится слишком далеко от диска и когда объектив находится слишком близко к диску. In FIG. 24, 25 and 26 respectively show cases of receiving a light flux in which the lens is in focus with respect to the thin disk when the lens is too far from the disk and when the lens is too close to the disk. Similarly in FIG. Figures 27-29 respectively show cases of receiving a light flux in which the lens is in focus with respect to a thick disk when the lens is too far from the disk and when the lens is too close to the disk.

В фотодетекторе 810, конструкция которого была описана выше, полный сигнал, т. е. сигнал, поступающий с первой и второй приемных зон 811 и 812, используется для считывания информации с тонкого диска, а при считывании информации с толстого диска используется только сигнал, поступающий с первого фотоприемника 811. In the photodetector 810, the construction of which was described above, the complete signal, i.e., the signal from the first and second receiving zones 811 and 812, is used to read information from a thin disk, and when reading information from a thick disk, only the signal received from the first photodetector 811.

На фиг. 30 показан сигнал ошибки фокусировки, который при согласовании информации с толстого диска изменяется под действием сигнала, поступающего из первого фотоприемника (сплошная линия A), и полного сигнала, поступающего из первого и второго фотоприемников (пунктирная линия B). Разница между кривой, обозначенной сплошной линией A, и пунктирной кривой B связана с величиной светового потока, рассеянного толстым диском. В восьмиугольном фотодетекторе 810 световой поток, обуславливаемый значительными сферическими аберрациями на толстом диске, принимается в основном внешними фотодетекторами 812. Этот рассеянный световой поток, принятый внешними фотодетекторами 812, приводит к увеличению амплитуды сигнала ошибки фокусировки, что является причиной нестабильного сигнала ошибки фокусировки, как показано пунктирной линией B. С другой стороны, если используется световой поток, падающий только на внутренний фотодетектор 811, то появляется возможность сократить влияние рассеянного света на S-образную кривую, как это показано сплошной линией A. На практике сигнал ошибки фокусировки, обозначенный A, предпочтительнее сигнала B, так как первый сигнал ошибки фокусировки имеет единственную точку пересечения нуля и симметричен относительно точки пересечения нуля, что существенно для определения сфокусированного положения объектива. In FIG. 30 shows a focus error signal, which, when matching information from a thick disk, changes under the influence of a signal coming from the first photodetector (solid line A) and a complete signal coming from the first and second photodetectors (dashed line B). The difference between the curve indicated by the solid line A and the dashed curve B is related to the amount of light flux scattered by the thick disk. In the octagonal photodetector 810, the light flux caused by significant spherical aberrations on the thick disk is mainly received by the external photodetectors 812. This diffused light flux received by the external photodetectors 812 leads to an increase in the amplitude of the focus error signal, which causes an unstable focus error signal, as shown dashed line B. On the other hand, if a luminous flux incident only on the internal photodetector 811 is used, then it becomes possible to reduce scattering light onto the S-curve, as shown by the solid line A. In practice, the focus error signal denoted by A is preferable to the signal B, since the first focus error signal has a single zero crossing point and is symmetrical with respect to the zero crossing point, which is essential for determine the focused position of the lens.

Из вышесказанного ясно, что при считывании информации с толстого диска составляющие сигнала ошибки фокусировки формируются за счет использования только светового потока ближней осевой зоны, благодаря чему обеспечивается стабильный сигнал ошибки фокусировки, показанный на фиг. 30. From the foregoing, it is clear that when reading information from a thick disk, the components of the focus error signal are generated by using only the light flux of the near axial zone, which ensures a stable focus error signal, shown in FIG. thirty.

Как было отмечено выше, в соответствии со способом управления фокусировкой в оптической головке считывания используется предложенное в настоящем изобретении линзовое устройство, обеспечивающее сокращение размеров светового пятна, т.е. интенсивности пятна в зоне "B" на фиг. 5, а также осуществляется повышение стабильности сигнала ошибки фокусировки за счет того, что независимо от толщины диска формируется единственный сигнал ошибки фокусировки, и при использовании дисков разной толщины не требуется дополнительных средств управления фокусом. As noted above, in accordance with the focus control method in the optical pickup head, the lens device proposed in the present invention is used to reduce the size of the light spot, i.e. spot intensities in zone "B" in FIG. 5, as well as increasing the stability of the focus error signal due to the fact that regardless of the thickness of the disk, a single focus error signal is generated, and when using disks of different thicknesses, additional focus control tools are not required.

Кроме того, величина получаемых сигналов ошибки фокусировки зависит от толщины диска. Иными словами, как показано на фиг. 31, в случае тонкого диска на фотодетектор попадают световые пучки как ближней, так и дальней осевой зоны, а в случае толстого диска на фотодетектор попадает только пучок ближней осевой зоны, за счет чего можно легко различать тип диска. In addition, the magnitude of the received focus error signals depends on the thickness of the disk. In other words, as shown in FIG. 31, in the case of a thin disk, light beams of both the near and far axial zones fall on the photodetector, and in the case of a thick disk, only the beam of the near axial zone enters the photodetector, due to which it is easy to distinguish the type of disk.

Ниже описана процедура различения типа диска со ссылками на блок-схему, представленную на фиг. 32. The following describes the disc type discrimination procedure with reference to the flowchart of FIG. 32.

При установке тонкого или толстого диска (этап 100) ток фокусировки (управляющий положением объектива относительно диска) увеличивается или уменьшается для распознавания диапазона линзы объектива, т.е. типа диска, как показано на фиг. 33. Объектив перемещается вверх и вниз m раз (m = 1, 2, 3, ...) в пределах диапазона регулировки фокуса, в результате чего с фотодетектора снимается суммарный сигнал (просуммированные сигналы со всех восьми квадрантов) и сигнал ошибки фокусировки (S_f) (этап 101). Благодаря использованию квадрантного фотодетектора сигнал ошибки фокусировки формируется обычным астигматическим способом, описанным, например, в патенте США N 4695158. Экспериментально показано, что амплитуда сигнала ошибки фокусировки при воспроизведении тонкого диска вчетверо превосходит сигнал ошибки фокусировки при воспроизведении толстого диска, что интенсивности светового потока достаточно для работы с дисками обоих типов и что может быть обеспечен стабильный сигнал ошибки фокусировки.When installing a thin or thick disk (step 100), the focus current (controlling the position of the lens relative to the disk) increases or decreases to recognize the range of the lens of the lens, i.e. type of disk as shown in FIG. 33. The lens moves up and down m times (m = 1, 2, 3, ...) within the range of focus adjustment, as a result of which the total signal (summed signals from all eight quadrants) and the focus error signal (S _f ) (step 101). Through the use of a quadrant photodetector, the focus error signal is generated in the usual astigmatic manner described, for example, in US Pat. No. 4,695,158. It is experimentally shown that the amplitude of the focus error signal when reproducing a thin disc is four times greater than the focus error signal when reproducing a thick disc, which is sufficient light intensity for work with both types of discs and that a stable focus error signal can be provided.

Для воспроизведения записанного на диске сигнала используется вышеописанный способ сокращения величины сферических аберраций. Однако сферические аберрации в данном случае больше, чем в оптической головке считывания с обычных компакт-дисков, в результате чего воспроизводимый сигнал ухудшается. Следовательно, в данном случае желательно использование цифрового корректора огибающей сигнала, подобного показанному на фиг. 36, который для входного сигнала fi(t) формирует выходной сигнал fo(t) в соответствии с выражением:
fo(t) = fi(t+τ)-K[fi(t)+fi(t+2τ)]
где τ - заданная временная задержка, K - определенный делитель амплитуды, как показано на фиг. 32 (шаги 106 и 117).To reproduce the signal recorded on the disc, the above-described method of reducing the magnitude of spherical aberrations is used. However, spherical aberration in this case is greater than in the optical pickup from conventional CDs, as a result of which the reproducible signal deteriorates. Therefore, in this case, it is desirable to use a digital signal envelope corrector similar to that shown in FIG. 36, which for the input signal fi (t) generates an output signal fo (t) in accordance with the expression:
fo (t) = fi (t + τ) -K [fi (t) + fi (t + 2τ)]
where τ is a given time delay, K is a specific amplitude divider, as shown in FIG. 32 (steps 106 and 117).

После получения сигнала ошибки фокусировки S_f и суммарного сигнала (этап 101) сигнал ошибки фокусировки S_f сравнивается с первым опорным сигналом для тонкого диска (шаг 102). При этом суммарный сигнал также может сравниваться с первым опорным сигналом в соответствии с условиями проектирования.After receiving the focus error signal S _f and the sum signal (step 101), the focus error signal S _{f is} compared with the first reference signal for the thin disk (step 102). In this case, the total signal can also be compared with the first reference signal in accordance with the design conditions.

Как показано на фиг. 34, если первое опорное значение меньше, чем сигнал фокусировки S_f или суммарный сигнал, то принимается решение о том, что диск тонкий (этап 103) и в соответствии с этим решением непрерывно осуществляются фокусировка и слежение (этап 104), благодаря чему формируется сигнал воспроизведения (этап 105). Сигнал воспроизведения проходит через корректор формы сигнала (этап 106) тонкого диска, в результате чего формируется откорректированный сигнал (этап 107). В то же время, если первое опорное значение больше, чем сигнал ошибки фокусировки S_f или суммарный сигнал, то после этого сигнал ошибки фокусировки сравнивается со вторым опорным значением, соответствующим толстому диску (этап 113).As shown in FIG. 34, if the first reference value is less than the focus signal S _f or the sum signal, then a decision is made that the disc is thin (step 103) and in accordance with this decision, focusing and tracking are continuously performed (step 104), thereby generating a signal playback (step 105). The playback signal passes through the waveform corrector (step 106) of the thin disk, as a result of which a corrected signal is generated (step 107). At the same time, if the first reference value is larger than the focus error signal S _f or the sum signal, then the focus error signal is compared with the second reference value corresponding to the thick disk (step 113).

Как показано на фиг. 35, если первое опорное значение больше, чем сигнал ошибки фокусировки S_f или суммарный сигнал, и сигнал ошибки фокусировки S_f или суммарный сигнал больше, чем второе опорное значение (этап 113), то принимается решение о том, что диск является толстым (этап 114), и затем для получения сигнала воспроизведения (этап 116) непрерывно осуществляется фокусировка и слежение (этап 115). Сигнал воспроизведения поступает в корректор формы сигнала (этап 117) для толстого диска, с выхода которого получается откорректированный сигнал (этап 118).As shown in FIG. 35, if the first reference value is larger than the focus error signal S _f or the sum signal, and the focus error signal S _f or the sum signal is larger than the second reference value (step 113), then a decision is made that the disc is thick (step 114), and then, to obtain a playback signal (step 116), focusing and tracking are continuously performed (step 115). The playback signal enters the waveform corrector (step 117) for the thick disk, from the output of which the corrected signal is obtained (step 118).

Если сигнал ошибки фокусировки S_f или суммарный сигнал меньше, чем второй опорный сигнал, то формируется сигнал ошибки (этап 123). Сигнал ошибки фокусировки и суммарный сигнал могут быть использованы для уверенного различения типа диска, причем снижение ошибки различения достигается в данном способе за счет одновременного использования обоих сигналов.If the focus error signal S _f or the total signal is less than the second reference signal, an error signal is generated (step 123). The focus error signal and the sum signal can be used to reliably distinguish the type of disk, and the reduction of the discrimination error is achieved in this method due to the simultaneous use of both signals.

Как было отмечено выше, линзовое устройство в соответствии с данным изобретением обладает различными преимуществами, которые заключаются в следующем. As noted above, the lens device in accordance with this invention has various advantages, which are as follows.

В линзовом устройстве в соответствии с настоящим изобретением применяются несложные средства блокирования или рассеяния светового пучка, которые могут быть легко изготовлены, в отличие от сложной и дорогостоящей голографической линзы. Кроме того, благодаря тому, что световой поток не разделяется голографической линзой, то линзовое устройство имеет более высокую эффективность использования света, чем обычные устройства. Далее, благодаря уменьшению размеров формируемого светового пятна достигается улучшение качества записи и воспроизведения информации. Так как линзовое устройство с единственным средством блокирования, преломления, дифракции или рассеяния света имеет одну линзу объектива, то оптическая головка считывания, использующая это линзовое устройство, может быть легко собрана и отрегулирована. Также, благодаря возможности получения независимо от толщины диска сигнала различения типа диска для различения типа диска не требуется дополнительных приспособлений. В отличие от этого в обычных устройствах, в которых используется голограмма, из-за того, что устройство формирует несколько сигналов, необходимо применять дополнительные средства распознавания сигналов. Из этих нескольких сигналов один используется при работе с тонким диском, а остальные - при работе с толстыми дисками. In the lens device in accordance with the present invention uses simple means of blocking or scattering of the light beam, which can be easily manufactured, in contrast to a complex and expensive holographic lens. In addition, due to the fact that the luminous flux is not separated by a holographic lens, the lens device has a higher light utilization efficiency than conventional devices. Further, by reducing the size of the generated light spot, an improvement in the quality of recording and reproducing information is achieved. Since a lens device with a single means of blocking, refracting, diffracting, or scattering light has a single objective lens, an optical read head using this lens device can be easily assembled and adjusted. Also, due to the possibility of obtaining, regardless of the thickness of the disk, a disc type discrimination signal for distinguishing the type of disc does not require additional devices. In contrast, in conventional devices that use a hologram, due to the fact that the device generates several signals, it is necessary to use additional means of signal recognition. Of these several signals, one is used when working with a thin disk, and the rest - when working with thick disks.

Хотя устройство проиллюстрировано и описано на примере предпочтительного варианта осуществления, ясно, что различные модификации могут быть предложены без изменения сущности и объема изобретения. Например, может быть изменено взаимное положение дисков и пути прохождения светового луча, в результате чего изменяется форма светового пятна и соответственно изменяются и особенности использования способов электрического преобразования формы светового пятна. Although the device is illustrated and described by the example of a preferred embodiment, it is clear that various modifications can be proposed without changing the essence and scope of the invention. For example, the relative position of the disks and the path of the light beam can be changed, as a result of which the shape of the light spot changes and the features of the use of methods for the electrical conversion of the shape of the light spot also change.

Настоящее изобретение может быть использовано в оптической системе, применяющейся для записи и считывания видео- или аудиоинформации. The present invention can be used in an optical system used for recording and reading video or audio information.

Claims

1. An optical read head comprising a light source, an objective lens facing one of the disks, which is housed in an optical device having a light transmission area divided into a near, middle and far zone corresponding to a near axial zone, an intermediate axial zone and a far axial the incident light zone, respectively, wherein one of said lens areas focuses the light on the disk regardless of the type of said disk, a photo detector for detecting light reflected from said disk, a beam splitter, a size between the lens of the lens and the light source, for transmitting / reflecting light from the light source to the lens of the lens and for reflecting / transmitting the light reflected from said disk to the photodetector.

2. The optical read head according to claim 1, characterized in that said intermediate zone of the objective lens blocks light in the intermediate zone of the light path.

3. The optical read head according to claim 1, characterized in that said intermediate zone of the objective lens scatters light in the intermediate zone of the light path.

4. The optical read head according to claim 1, characterized in that said intermediate zone of the objective lens diffracts light in the intermediate zone of the light path.

5. The optical read head according to claim 1, characterized in that said intermediate zone of the objective lens absorbs light in the intermediate zone of the light path.

6. The optical read head according to claim 1, characterized in that said intermediate zone of the objective lens reflects light in the intermediate zone of the light path.

7. The optical read head according to claim 1, characterized in that said intermediate zone of the objective lens transmits light in the intermediate zone of the light path in a direction not corresponding to the focal zone.

8. The optical read head according to claim 1, characterized in that said intermediate zone of the objective lens refracts light in the intermediate zone of the light path in a direction different from the direction to the focal zone.

9. The optical read head according to claim 1, characterized in that said intermediate zone of the objective lens prevents light from entering the intermediate zone of the light path.

10. The optical read head according to claim 1, characterized in that said intermediate zone of the objective lens includes at least one surface heterogeneity of a predetermined configuration.

11. The optical read head of claim 10, wherein said surface heterogeneity includes a groove whose wall has a predetermined slope with respect to the axis of the light path.

12. The optical read head according to claim 11, characterized in that said groove is V-shaped.

13. The optical read head according to claim 11, characterized in that said groove has parallel sides, and said lens is a flat lens.

14. The optical read head of claim 10, wherein said at least one surface heterogeneity includes a protruding wedge-shaped rib.

15. The optical read head of claim 10, wherein said at least one surface heterogeneity includes a rough surface.

16. The optical read head of claim 10, wherein said at least one surface heterogeneity includes a diffraction grating for diffracting light in said intermediate region of the light path away from said focal region.

17. The optical read head according to claim 1, characterized in that said lens has a refractive surface.

18. The optical read head according to claim 1, characterized in that said lens is a diffractive lens.

19. The optical read head according to claim 1, characterized in that the said lens is a flat lens.

20. The optical read head according to claim 1, characterized in that said photodetector includes a first light-receiving zone for receiving light only in said near axial region reflected from a relatively thick disk, a second light-receiving zone surrounding said first light-receiving zone, said the first and second light receiving zones receive light in the near and far axial zones reflected from a relatively thin disk.

21. The optical read head according to claim 20, characterized in that said first and second light-receiving zones of the photodetector include segments divided into quadrants.

22. The optical read head of claim 10, wherein said at least one surface irregularity of a predetermined configuration is formed on at least one surface of said lens.

23. The optical read head according to claim 1, characterized in that the said intermediate zone is determined by the thickness of the disk.

24. The optical read head according to claim 1, characterized in that said disc is a disc such as a digital video disc or a compact disc.

25. The optical read head according to claim 1, characterized in that said disk has a thickness of 0.6 ± 0.1 or 1.2 ± 0.1 mm.

26. The optical read head according to claim 1, characterized in that said disk is made of glass or plastic.

27. The optical read head according to claim 1, characterized in that the said near and far zones are determined by the magnitude of the optical aberration.

28. The optical read head according to claim 1, characterized in that said disk is a disk whose thickness is different.

Priority on points:
09/25/1995 - according to claims 1 and 20;
08/30/1995 - according to claims 2, 3, 6, 7, 8, 10, 11, 12, 17, 22, 23, 24, 26 and 28;
02/14/1996 - for PP. 4, 14, 15 and 16;
01/25/1996 - according to claim 5;
10/04/1995 - according to claims 9, 13, 18, 19, 21;
05/01/1996 - according to paragraphs 25 and 27.