JP2001216676A - Optical disk device - Google Patents
Optical disk deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は光ディスクや光磁気
ディスク等の光記録媒体に光ビームを照射して情報を再
生，あるいは記録及び再生を行うための光ディスク装置
に係り、特に２つの光源からの波長の異なる２つのビー
ムを１つの対物レンズにより光ディスクに収束照射して
情報の再生あるいは記録及び再生が可能な２波長互換な
光ヘッドを備えた光ディスク装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical disk device for reproducing information or recording and reproducing information by irradiating an optical recording medium such as an optical disk or a magneto-optical disk with a light beam. The present invention relates to an optical disc apparatus having a two-wavelength compatible optical head capable of reproducing or recording and reproducing information by converging and irradiating an optical disc with two beams having different wavelengths by one objective lens.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体レーザを用いた一般的な光ディス
ク装置の要部を図6に示す。発振波長がλである半導体
レーザ１を出射した光は、コリメータレンズ２により平
行光束に変換される。コリメータレンズ２を出た平行光
束は、偏光ビームスプリッタ３にＰ偏光で透過した後、
１／４波長板４を通過後、楕円偏光に変換される。その
後、半導体レーザの発振波長λと記録媒体の基板厚を考
慮して設計された対物レンズ５により記録媒体６上に残
留波面収差が基準値以下である回折光として絞り込ま
れ、微小スポットを形成する。その後、記録媒体６から
の反射光は再び対物レンズ５と１／４波長板４を透過す
る。その際、１／４波長板４の作用により楕円偏光から
Ｓ偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ３を反射して
集光レンズ７、シリンドリカルレンズ８により収束さ
れ、４分割光検出器９で受光される。４分割光検出器９
により、再生信号、非点収差法によるフォーカス制御信
号、そして記録媒体がランド／グルーブ形状の記録媒体
の場合はプッシュプル法によるトラッキング制御信号、
またピットにより信号が書かれている記録媒体の場合は
DPD（Differential Phase Detection）法によるトラッ
キング制御信号を検出する。2. Description of the Related Art FIG. 6 shows a main part of a general optical disk apparatus using a semiconductor laser. Light emitted from the semiconductor laser 1 having an oscillation wavelength of λ is converted by the collimator lens 2 into a parallel light beam. The parallel light beam that has exited the collimator lens 2 is transmitted through the polarization beam splitter 3 as P-polarized light.
After passing through the quarter-wave plate 4, it is converted into elliptically polarized light. Thereafter, the objective lens 5 designed in consideration of the oscillation wavelength λ of the semiconductor laser and the substrate thickness of the recording medium is focused on the recording medium 6 as diffracted light whose residual wavefront aberration is equal to or less than a reference value, thereby forming a minute spot. . Thereafter, the reflected light from the recording medium 6 passes through the objective lens 5 and the quarter-wave plate 4 again. At this time, the light is converted from elliptically polarized light to S-polarized light by the function of the 波長 wavelength plate 4, reflected by the polarization beam splitter 3, converged by the condenser lens 7 and the cylindrical lens 8, and received by the four-division photodetector 9. You. Quadrant photodetector 9
A reproduction signal, a focus control signal by an astigmatism method, and a tracking control signal by a push-pull method when the recording medium is a land / groove recording medium;
In the case of a recording medium on which signals are written by pits,
A tracking control signal is detected by the DPD (Differential Phase Detection) method.
【０００３】ところで、現在光ディスクとしては発振波
長650nmの赤色半導体レーザを使用するDVD-ROM、DVD-RA
Mといった大容量可換メディアが、発振波長780nmの赤外
半導体レーザを用いるCD、CD-ROMに替わり急速に普及し
始めている。しかしながら、”ポスト・アナログVTR”
として、高精細動画の長時間再生あるいは記録／再生が
可能な20〜30GB程度の次世代高密度光ディスクの開発・
実用化が求められている。Currently, DVD-ROMs and DVD-RAs using a red semiconductor laser having an oscillation wavelength of 650 nm are used as optical disks.
Large-capacity exchangeable media, such as M, are rapidly spreading instead of CDs and CD-ROMs that use infrared semiconductor lasers with an oscillation wavelength of 780 nm. However, "post analog VTR"
Development of next-generation high-density optical disc of about 20 to 30 GB capable of long-time playback or recording / playback of high-definition video
Practical application is required.
【０００４】高密度化を図る１つの、そして最も素直な
方法は、光源として発振波長の短い半導体レーザを使用
することである。これは、対物レンズの開口数をNA、半
導体レーザの発振波長をλとしたとき、記録媒体に集光
されるビームスポット径はk×λ/NAとなるためである
（kは定数）。One and the most straightforward way to achieve higher densities is to use a semiconductor laser with a short oscillation wavelength as the light source. This is because when the numerical aperture of the objective lens is NA and the oscillation wavelength of the semiconductor laser is λ, the beam spot diameter focused on the recording medium is k × λ / NA (k is a constant).
【０００５】現在、発振波長400nm近傍のGaN系青紫色半
導体レーザが、次世代高密度光ディスク用の光源として
期待されており、実用化・製品化まであと一歩の状況で
ある。なお、赤色半導体レーザを用いたDVD-ROM、DVD-R
AMの光ディスク装置（以下、赤色光ディスク装置）のNA
は0.60、記録媒体基板厚0.6mmである。ディスクチルト
に対する許容度は、λ/(NA)3に比例した値となるため、
ＮＡをこれ以上大きくするにはディスクチルト補正シス
テム等の付加が必要と考えられるため、青紫色半導体レ
ーザを用いた光ヘッド装置（以下青紫色光ヘッド装置）
もＮＡ0.60、記録媒体基板厚0.6mmとした方が良いと考
えられている。At present, a GaN-based blue-violet semiconductor laser having an oscillation wavelength of about 400 nm is expected as a light source for a next-generation high-density optical disk, and is just one step away from practical use and commercialization. DVD-ROM and DVD-R using a red semiconductor laser
NA of AM optical disk device (hereinafter, red optical disk device)
Is 0.60 and the recording medium substrate thickness is 0.6 mm. Since the tolerance for disc tilt is a value proportional to λ / (NA) 3 ,
An optical head device using a blue-violet semiconductor laser (hereinafter referred to as a blue-violet optical head device) is considered to be necessary to add a disk tilt correction system or the like to increase the NA further.
It is considered that NA should be 0.60 and the recording medium substrate thickness should be 0.6 mm.
【０００６】青紫色光ディスク装置が実用化された場
合、赤色光ディスク装置との互換、つまり、赤色半導体
レーザでの光ディスクを再生あるいは記録／再生できる
ことが、これまでの映像ソフト資産、音楽ソフト資産、
ゲームソフト資産を過去から将来に渡って継承するとい
う点で極めて重要となる。これを実現にする最も簡単な
方法としては、図7に示すように、光ディスクシステム
に青紫色光ヘッドと赤色光ヘッドの２つ搭載する方法が
考えられる。When a blue-violet optical disk device is put into practical use, compatibility with a red optical disk device, that is, the ability to reproduce or record / reproduce an optical disk using a red semiconductor laser, has been required for video software assets, music software assets, and so on.
This is extremely important in inheriting game software assets from the past to the future. The simplest way to realize this is to mount two blue-violet light heads and red light heads on the optical disk system as shown in FIG.
【０００７】しかしこのような構成をとると、光学部品
点数が増加し、光ヘッドの小型化に不都合であるばかり
か、コスト的にも極めて不利であり、青紫色光ヘッドと
赤色光ヘッドで光学部品をできるだけ共有することが望
ましい。その１つの形態として、対物レンズを赤色光
源、青紫色光源で共有した２半導体レーザ１対物レンズ
光ヘッドを備えた光ディスク装置が考えられる。However, such a configuration increases the number of optical components, which is not only inconvenient for downsizing the optical head, but also extremely disadvantageous in terms of cost. It is desirable to share parts as much as possible. As one of the embodiments, an optical disc device including a two-semiconductor laser and one objective lens optical head in which an objective lens is shared by a red light source and a blue-violet light source can be considered.
【０００８】しかし、青紫色光源に最適化された無限系
の対物レンズを赤色光源でそのまま無限系で使用する
と、波長変化に伴う対物レンズ材料の屈折率変化により
残留波面収差が増大する。However, if an infinite objective lens optimized for a blue-violet light source is used in an infinite system with a red light source, residual wavefront aberration increases due to a change in the refractive index of the objective lens material with a change in wavelength.
【０００９】一般的に、波長400nm近辺の短波長領域で
は、上述の波長変化に伴う屈折率変化が大きく、残留波
面収差が基準値以下にならず、光ビームをｋ×λ／ＮＡ
で決まる回折限界まで絞ることが不可能となる。のみな
らず、図8(a)に示すように、対物レンズ材料の波長変化
に伴う屈折率変化により対物レンズによる集光位置が遠
くなるため、青紫色光源使用時にNA（400nm）=0.6であ
った対物レンズ開口数が、NA(650nm)＜0.6となって集光
性能が低下する。また、収差も増加するので、集光特性
が劣化してしまう。上述の残留波面収差を基準値以下に
低減する方法としては、特開平6-325405号「光記録再生
装置」に開示されているように、光源を図8(b)に示すよ
うに、有限系で、つまり青紫色光源用対物レンズ13の開
口径は変えずに赤色光を発散光で入射する方法が考えら
れるが、この場合、残留波面収差がある程度小さくなる
ものの、ビームの集光位置が遠くなりNAがさらに小さく
なってしまうため、NA=0.60のときと比較して対物レン
ズの集光ビームスポット径が大きくなってしまうという
問題点があった。In general, in the short wavelength region near the wavelength of 400 nm, the refractive index change accompanying the above-mentioned wavelength change is large, the residual wavefront aberration does not fall below the reference value, and the light beam is k × λ / NA.
It becomes impossible to narrow down to the diffraction limit determined by Not only that, as shown in FIG. 8 (a), the focusing position by the objective lens becomes far due to the change in the refractive index due to the change in the wavelength of the objective lens material. Therefore, when a blue-violet light source is used, NA (400 nm) = 0.6. The numerical aperture of the objective lens becomes NA (650 nm) <0.6, and the light-gathering performance decreases. In addition, since the aberration also increases, the light-collecting characteristics deteriorate. As a method for reducing the above-mentioned residual wavefront aberration to a reference value or less, as disclosed in JP-A-6-325405 “Optical recording / reproducing apparatus”, a light source is set to a finite system as shown in FIG. In other words, a method is conceivable in which red light is incident as divergent light without changing the aperture diameter of the objective lens 13 for the blue-violet light source.In this case, although the residual wavefront aberration is reduced to some extent, the beam focus position is far. However, since the NA is further reduced, there is a problem that the focused beam spot diameter of the objective lens becomes larger than when NA = 0.60.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の光ディスク装置のように、青紫色光源に最適化された
無限系の対物レンズを、赤色光源でそのまま無限系で使
用すると、波長変化に伴う対物レンズ材料の屈折率変化
により、ビームが絞りきれない。As described above, if an infinite objective lens optimized for a blue-violet light source is used in an infinite system with a red light source as in a conventional optical disk device, the wavelength change may occur. Due to the change in the refractive index of the material of the objective lens, the beam cannot be narrowed.
【００１１】このために、従来の光ディスク装置では、
赤色光源用の場合と同じ開口径の青紫色光源用対物レン
ズに赤色光を発散光で入射する方法が考えられたが、こ
の場合には、ビームの集光位置が遠くなり、実質的に開
口数が低下し、ビームのスポット径（光ディスク上での
ビーム径）が大きくなってしまうという問題点があっ
た。For this reason, in the conventional optical disk device,
A method was conceivable in which red light was incident as divergent light on a blue-violet light source objective lens having the same aperture diameter as that for the red light source, but in this case, the beam was condensed farther away and the aperture was substantially reduced. There is a problem that the number decreases and the beam spot diameter (beam diameter on the optical disk) increases.
【００１２】本発明は、上述した問題点を解決し、１つ
の対物レンズで、２つの光源からの波長の異なるビーム
を所望の集光性能とすることができ、これにより、異な
る光ディスクへの情報の再生若しくは記録が可能な光デ
ィスク装置を提供することを目的とする。The present invention solves the above-mentioned problems, and makes it possible to obtain beams having different wavelengths from two light sources with a single objective lens to have a desired light-collecting performance. It is an object of the present invention to provide an optical disk device capable of reproducing or recording data.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の光ディスク装置では、第1の光源と、この
第1の光源からのビームを平行光にする光素子と、前記
第1の光源より発振波長の長い第2の光源と、この第2の
光源から出射されたビーム及び前記光素子を介したビー
ムを光ディスクに収束照射する対物レンズと、この対物
レンズと、前記光素子及び前記第2の光源の間に配置さ
れ、前記第1の光源からのビームのビーム径を制限する
波長選択性フィルタとを備えたことを特徴とする。In order to achieve the above object, an optical disk apparatus according to the present invention comprises a first light source, an optical element for converting a beam from the first light source into parallel light, A second light source having a longer oscillation wavelength than the light source, an objective lens for converging and irradiating a beam emitted from the second light source and a beam passing through the optical element onto an optical disc, the objective lens, the optical element, A wavelength-selective filter disposed between the second light sources and configured to limit a beam diameter of a beam from the first light source.
【００１４】そして、このような構成の光ディスク装置
により、１つの対物レンズで、２つの光源からの波長の
異なる光ビームを所望の集光性能とすることが実現でき
る。したがって、それぞれの波長の光ビームを対応する
光ディスクに照射して情報の再生若しくは記録が可能と
なるので、異なる光ディスクを再生あるいは記録できる
１つの対物レンズを持つ光ヘッドが実現でき、これによ
り、１つの光ディスク装置で２つの光ディスクの記録若
しくは再生が可能となり互換性が実現できる。With the optical disk device having such a configuration, it is possible to realize, with one objective lens, light beams having different wavelengths from two light sources to have a desired light collecting performance. Therefore, it becomes possible to reproduce or record information by irradiating the corresponding optical disk with a light beam of each wavelength, so that an optical head having one objective lens capable of reproducing or recording different optical disks can be realized. Two optical disks can be recorded or reproduced by one optical disk device, and compatibility can be realized.
【００１５】また、本発明の光ディスク装置では、第1
の光源と、この第1の光源より発振波長の長い第2の光源
と、この第2の光源及び前記第1の光源から出射されたビ
ームを光ディスクに収束照射するための対物レンズと、
この対物レンズと前記第1の光源及び前記第2の光源の間
に配置した、前記第1の光源からのビームのビーム径を
制限する波長選択性フィルタを具備し、前記対物レンズ
は、前記第1の光源からのビームと前記第2の光源からの
ビームが通過する内側領域の曲面を、前記第1のビーム
の光ディスクに対する収差が小さくなるように設計し、
前記第2の光源からのビームのみが通過する外側領域の
曲面を、前記第2の光源からのビームの光ディスクに対
する収差が小さくなるように設計したものであることを
特徴とする。Further, in the optical disk apparatus of the present invention, the first
A light source, a second light source having a longer oscillation wavelength than the first light source, and an objective lens for converging and irradiating a beam emitted from the second light source and the first light source onto an optical disc,
The objective lens and a wavelength selectable filter disposed between the first light source and the second light source, for limiting the beam diameter of the beam from the first light source, the objective lens, the The curved surface of the inner region through which the beam from the first light source and the beam from the second light source pass is designed so that the aberration of the first beam with respect to the optical disk is reduced.
The curved surface of the outer region through which only the beam from the second light source passes is designed so that the aberration of the beam from the second light source with respect to the optical disk is reduced.
【００１６】さらに、前記第2の光源を使用したときに
確保すべき対物レンズの開口数をNA2、対物レンズの材
料の前記第1の光源の波長での屈折率をN1、前記第2の光
源の波長での屈折率をN2としたとき、前記第1の光源が
通過可能な対物レンズの開口数NA1が、 NA1>(1+(N1-N2)/(N1-1))＊NA2 の関係を満足し、前記第1の光源を使用するときは、前
記波長選択性フィルタにより該第1の光源のビームのビ
ーム径を制限して対物レンズ開口数をNA2に絞って使用
することを特徴とする。Further, the numerical aperture of the objective lens to be ensured when the second light source is used is NA2, the refractive index of the material of the objective lens at the wavelength of the first light source is N1, and the second light source is When the refractive index at the wavelength of is N2, the numerical aperture NA1 of the objective lens through which the first light source can pass is: NA1> (1+ (N1-N2) / (N1-1)) * NA2 When the first light source is used, the objective lens numerical aperture is limited to NA2 by limiting the beam diameter of the beam of the first light source by the wavelength selective filter. I do.
【００１７】その他、前記波長選択性フィルタは、ダイ
クロイックフィルタであることを特徴とする。In addition, the wavelength selective filter is a dichroic filter.
【００１８】また、前記波長選択性フィルタは、前記対
物レンズと一体となって可動するものであることを特徴
とする。Further, the wavelength selective filter is characterized by being movable integrally with the objective lens.
【００１９】[0019]
【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施例につ
いて、添付図面を参照しながら説明する。図1に、本発
明の第１の実施形態に係る光ディスク装置の要部の構成
を示す。この光ディスク装置は発振波長400nmの青紫色
光源１４と、発振波長650nmの赤色光源１５と、コリメ
ータレンズ１６と、青色紫色光源１４の光を透過し、且
つ赤色光源１５の光を反射するダイクロイックプリズム
１７と、１／４波長板１８、青紫色光源１４のビームの
光束のみを遮蔽し且つ赤色光源１５の光ビームは透過す
るダイクロイックフィルタ１９と、赤・紫色互換対物レ
ンズ２０（以下、互換対物レンズ）、記録媒体である光
ディスク２１、互換対物レンズ２０を光軸方向とこの光
軸方向と垂直な方向に駆動させる駆動装置２２を有す
る。本実施例では、青紫色光源１４を用いるときは、図
1(a)に示すように、互換対物レンズ２０を無限系で使用
し、赤色光源１５を用いるときは、図1(b)に示すよう
に、残留波面収差を小さくするために互換対物レンズ２
０を有限系で使用する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a configuration of a main part of an optical disk device according to a first embodiment of the present invention. This optical disk device includes a blue-violet light source 14 having an oscillation wavelength of 400 nm, a red light source 15 having an oscillation wavelength of 650 nm, a collimator lens 16, and a dichroic prism 17 that transmits light of the blue-violet light source 14 and reflects light of the red light source 15. A dichroic filter 19 that blocks only the luminous flux of the beam of the ４ wavelength plate 18 and the blue-violet light source 14 and transmits the light beam of the red light source 15, and a red-violet compatible objective lens 20 (hereinafter, compatible objective lens) A drive device 22 for driving the optical disk 21 as a recording medium and the compatible objective lens 20 in the optical axis direction and in a direction perpendicular to the optical axis direction. In this embodiment, when the blue-violet light source 14 is used,
When the compatible objective lens 20 is used in an infinite system as shown in FIG. 1A and the red light source 15 is used, as shown in FIG. 1B, the compatible objective lens 2 is used to reduce the residual wavefront aberration.
Use 0 in finite systems.
【００２０】発振波長が400nmの青紫色光源１４は例え
ばGaN，ZnSe等の材料により作製された半導体レーザで
あり、この光源から出射した光はコリメータレンズ１６
により、平行光束に変換され、コリメータレンズ１６を
出た平行光束は、ダイクロイックプリズム１７を透過す
る。ダイクロイックプリズム１７を透過した光は、１／
４波長板１８を経た後、ダイクロイックフィルタ１９に
より所望の開口数（本実施例では0.6）になるように光
束を制限される。ダイクロイックフィルタ１９を通過し
た光は、互換対物レンズ２０により記録媒体である光デ
ィスク２１に微小スポットとして収束照射される。一
方、波長650nmの赤色光源１５を出射した光は、ダイク
ロイックプリズム１７で反射された後、ダイクロイック
フィルタ１９を光束を制限されずに透過する。ダイクロ
イックフィルタ１９を出た光は、互換対物レンズ２０に
より所望の開口数（本実施例では0.6）を維持して記録
媒体である光ディスク２１に収束照射される。The blue-violet light source 14 having an oscillation wavelength of 400 nm is a semiconductor laser made of a material such as GaN or ZnSe.
Is converted into a parallel light beam, and the parallel light beam exiting the collimator lens 16 passes through the dichroic prism 17. The light transmitted through the dichroic prism 17 is 1 /
After passing through the four-wavelength plate 18, the luminous flux is restricted by the dichroic filter 19 so as to have a desired numerical aperture (0.6 in this embodiment). The light passing through the dichroic filter 19 is converged and irradiated as a minute spot on an optical disc 21 as a recording medium by a compatible objective lens 20. On the other hand, the light emitted from the red light source 15 having a wavelength of 650 nm is reflected by the dichroic prism 17 and then passes through the dichroic filter 19 without restricting the light flux. The light that has exited from the dichroic filter 19 is converged and irradiated by the compatible objective lens 20 onto the optical disc 21 as a recording medium while maintaining a desired numerical aperture (0.6 in this embodiment).
【００２１】次に、本実施例における、ダイクロイック
フィルタ１９と互換対物レンズ２０について以下に説明
する。Next, the dichroic filter 19 and the compatible objective lens 20 in this embodiment will be described below.
【００２２】ダイクロイックフィルタ１９の構成例を図
2に示す。図中斜線部２３がＢＫ７等のガラス基板にSiO
2やTiO2等を積層した多層膜フィルタであり、波長400nm
の青紫光をほぼ１００％遮蔽し、波長650nmの赤色光を
ほぼ１００％透過させるように設計されている。多層膜
フィルタの材料は特にSiO2やTiO2に限定されるものでは
なく、勿論、他の光学材料であってもよい。FIG. 2 shows a configuration example of the dichroic filter 19.
See Figure 2. In the figure, the hatched portion 23 is made of SiO2 on a glass substrate such as BK7.
2 or TiO2 laminated filter with wavelength of 400nm
Is designed to block almost 100% of blue-violet light and transmit almost 100% of red light having a wavelength of 650 nm. The material of the multilayer filter is not particularly limited to SiO2 or TiO2, but may be another optical material.
【００２３】以下、互換対物レンズ２０の設計の１例と
して、具体的な形状・諸元をいかの表1，表2及び図3に
示す。As an example of the design of the compatible objective lens 20, specific shapes and specifications are shown in Tables 1, 2 and 3 below.
【００２４】[0024]
【表１】 [Table 1]
【００２５】[0025]
【表２】 [Table 2]
【００２６】なお、本実施例では、対物レンズ材料は、
代表的な低分散材料であるM-BaCD5とした。勿論、対物
レンズの材料は、M-BaCD5に限定されるものではなく他
の低分散材料であってもよい。赤色光源使用時に開口数
が0.6となるためには、青紫色光源使用時の開口数NA（4
00nm）は、対物レンズ材料の青紫色光源波長での屈折率
をN1、赤色光源波長での屈折率をN2としたとき、少なく
とも、 NA>(1+(N1-N2)/(N1-1))＊0.6 の関係を満足する必要がある。In this embodiment, the objective lens material is
M-BaCD5, which is a typical low dispersion material, was used. Of course, the material of the objective lens is not limited to M-BaCD5, but may be another low dispersion material. In order for the numerical aperture to be 0.6 when using a red light source, the numerical aperture NA when using a blue-violet light source (4
00nm), when the refractive index at the blue-violet light source wavelength of the objective lens material is N1 and the refractive index at the red light source wavelength is N2, at least NA> (1+ (N1-N2) / (N1-1) ) * 0.6 must be satisfied.
【００２７】これは、以下の理由によるものである。図
9に代表的な低分散対物レンズ材料であるM-BaCD5の波長
に対する屈折率を示す。青紫色光源波長400nmでの屈折
率N1、赤色光源波長650nmでの屈折率N2は、それぞれN1=
1.606、N2=1.586である。対物レンズの青紫色光源が通
過可能な開口数NA(400nm)と、赤色光源で有限系で使用
した場合の開口数NA(650nm)との関係式は、 NA(650nm)=NA(400nm)/(1+(N1-N2)/(N1-1)) である。そして、例えば、NA(400nm)=0.6とすると、NA
(650nm)=0.58となる。したがって、赤色光源使用時に必
要なNA=0.6以下になってしまう。This is for the following reason. Figure
9 shows the refractive index with respect to the wavelength of M-BaCD5 which is a typical low dispersion objective lens material. The refractive index N1 at a blue-violet light source wavelength of 400 nm and the refractive index N2 at a red light source wavelength of 650 nm are N1 =
1.606, N2 = 1.586. The relationship between the numerical aperture NA (400 nm) through which the blue-violet light source of the objective lens can pass and the numerical aperture NA (650 nm) when a red light source is used in a finite system is: NA (650 nm) = NA (400 nm) / (1+ (N1-N2) / (N1-1)). And, for example, if NA (400 nm) = 0.6, NA
(650 nm) = 0.58. Therefore, NA required when using a red light source is 0.6 or less.
【００２８】ここで、NA(400nm)を0.63とすると、NA(65
0nm)=0.6となり、NA=0.6を確保できる。Here, assuming that NA (400 nm) is 0.63, NA (65 nm)
0 nm) = 0.6, and NA = 0.6 can be secured.
【００２９】つまり、M-BaCD5の場合、N1＝1.606，N2＝
1.586なので、NA（400nm）=0.63であれば上式を満足
し、NA(650nm)=0.6となる。したがって、本実施例で
は、互換対物レンズの青紫色光源が通過可能な開口数Ｎ
Ａ（400nm）＝0.63とし、実際に使用する時には、外側
のビームをダイクロイックフィルタ19で遮光して、NA=
0.6として使用し、赤色光源時は発散光で使用するとNA=
0.6を実現できる。That is, in the case of M-BaCD5, N1 = 1.606, N2 =
Since 1.586, if NA (400 nm) = 0.63, the above expression is satisfied, and NA (650 nm) = 0.6. Therefore, in this embodiment, the numerical aperture N through which the blue-violet light source of the compatible objective lens can pass.
A (400 nm) = 0.63, and when actually used, the outer beam is shielded by the dichroic filter 19 and NA =
Use as 0.6, and use divergent light when using a red light source.
0.6 can be achieved.
【００３０】次に、互換対物レンズ２０の形状を図3を
使って具体的に説明する。互換対物レンズ２０の光ビー
ムが入射する第１面は、光源波長400nmを使用した場合
の対物レンズ開口数が0.6以下となる内部領域２４と開
口数が0.6〜0.63の外部領域２５とから構成され、表2に
示したようにそれぞれの非球面係数が異なる。まず青紫
色光源14の光は、ダイクロイックフィルタ19で光束を制
限されて内部領域２４のみ通過する。また、赤色光源15
の光は、ダイクロイックフィルタ19で制限されずに透過
し、内部領域２４、外部領域２５とも通過する。そし
て、赤色光源15使用時は、互換対物レンズ２０を有限系
で使用し、本実施例の場合、赤色光源15と互換対物レン
ズ２０の距離を162.8mmとする。つまり、これは残留波
面収差が最小になる位置である。この場合も対物レンズ
開口数は略0.6となる。Next, the shape of the compatible objective lens 20 will be specifically described with reference to FIG. The first surface of the compatible objective lens 20 on which the light beam is incident is composed of an internal region 24 having an objective lens numerical aperture of 0.6 or less when using a light source wavelength of 400 nm and an external region 25 having a numerical aperture of 0.6 to 0.63. As shown in Table 2, each aspheric coefficient is different. First, the light of the blue-violet light source 14 is restricted by the dichroic filter 19 and passes only through the inner region 24. Also, the red light source 15
Is transmitted through the dichroic filter 19 without restriction, and passes through both the inner region 24 and the outer region 25. When the red light source 15 is used, the compatible objective lens 20 is used in a finite system. In this embodiment, the distance between the red light source 15 and the compatible objective lens 20 is 162.8 mm. That is, this is the position where the residual wavefront aberration is minimized. Also in this case, the numerical aperture of the objective lens is approximately 0.6.
【００３１】図4に、本発明による青紫色光源からのビ
ーム径をダイクロイックフィルタで制限したビーム及び
赤色光源からのビームを赤・紫色互換対物レンズ20で集
光した光ビームのプロファイルを計算した結果である。FIG. 4 shows the calculation results of the profile of the light beam from the blue-violet light source according to the present invention whose beam diameter is limited by the dichroic filter and the light beam obtained by condensing the beam from the red light source with the red / violet compatible objective lens 20. It is.
【００３２】図4(a)は、赤色光源として実施例にあるλ
=650nmを用いた場合で、図4(b)は青紫色光源として実施
例にあるλ=400nmを用いた場合である。FIG. 4 (a) shows a λ in the embodiment as a red light source.
FIG. 4B shows the case where λ = 400 nm in the embodiment is used as the blue-violet light source.
【００３３】図面を見てわかるように、互換対物レンズ
20でビームがNAと波長で決まるほぼ回折限界の大きさに
集光されていることがわかる。つまり、１つの対物レン
ズで２つの波長の光ビームを回折限界まで集光できる。As can be seen from the drawings, a compatible objective lens
At 20 it can be seen that the beam is focused to a diffraction-limited size determined by NA and wavelength. In other words, one objective lens can focus light beams of two wavelengths to the diffraction limit.
【００３４】一般的に、光源の波長が短くなるに従い、
フォーカスオフセットマージン、ディスクのチルトマー
ジン等のシステムマージンが小さくなる。そのため、２
光源を用いる場合、互換対物レンズとしては青紫色光源
波長で最適化された対物レンズをベースに設計すること
が望ましく、対物レンズ２０第１面の内部領域２４の非
球面係数は青紫色光源波長に最適化されたものである。
対物レンズ２０第１面の外部領域２５の非球面係数は赤
色光源１５を使用したときに残留波面収差が基準値以下
となるように設計したものである。青紫色光源を使用す
るときは、ダイクロイックフィルタでビーム径を制限す
ることで対物レンズ開口数は0.6とし、この場合、rmsで
の残留面収差（設計値）は、7.520e-5λである。また、
赤色光源を使用した場合の対物レンズ開口数も0.6であ
り、rms残留波面収差（設計値）は、0.0051λである。
ともに、光記録再生装置としては十分な値である。従っ
て、青紫色光源、赤色光源とも所望の対物レンズ開口数
0.6を維持して、ビームを回折限界まで絞ることでき、
１つの対物レンズによる２波長互換光ヘッドを備えた光
ディスク装置が可能となる。Generally, as the wavelength of the light source becomes shorter,
System margins such as a focus offset margin and a disc tilt margin are reduced. Therefore, 2
When a light source is used, it is desirable to design the compatible objective lens based on an objective lens that is optimized at the wavelength of the blue-violet light source, and the aspheric coefficient of the inner region 24 of the first surface of the objective lens 20 is set to the wavelength of the blue-violet light source. It has been optimized.
The aspherical coefficient of the outer region 25 on the first surface of the objective lens 20 is designed so that the residual wavefront aberration is less than the reference value when the red light source 15 is used. When a blue-violet light source is used, the objective lens numerical aperture is set to 0.6 by limiting the beam diameter with a dichroic filter. In this case, the residual surface aberration (design value) in rms is 7.520e-5λ. Also,
The objective lens numerical aperture when using a red light source is also 0.6, and the rms residual wavefront aberration (design value) is 0.0051λ.
Both values are sufficient for an optical recording / reproducing apparatus. Therefore, both the blue-violet light source and the red light source have the desired objective lens numerical aperture.
Maintaining 0.6, the beam can be narrowed down to the diffraction limit,
An optical disk device having a two-wavelength compatible optical head using one objective lens can be provided.
【００３５】図5に、本発明の光ディスク装置に係る光
ヘッドの変形例として、その要部の構成を示す。図5で
は、図1に係る光ヘッドにおいて、互換対物レンズ２０
と波長選択性フィルタ１９を一体化して可動するように
した構成である。このような構成により、波長選択性フ
ィルタ１９の開口中心と互換対物レンズ２０の中心が一
致するため、トラック追従のための対物レンズシフトに
よる光量偏差の影響を受け難くなる。FIG. 5 shows a configuration of a main part of a modification of the optical head according to the optical disk apparatus of the present invention. In FIG. 5, the optical head according to FIG.
And the wavelength-selective filter 19 are integrated to be movable. With such a configuration, the center of the aperture of the wavelength-selective filter 19 and the center of the compatible objective lens 20 coincide with each other, so that it is less likely to be affected by the light quantity deviation due to the objective lens shift for tracking the track.
【００３６】なお、上記実施例では光源として波長400n
mの青紫色光源と、波長650nmの赤色光源を想定したが、
これに限定されるものではなく、他の波長の光源でもよ
い。In the above embodiment, the light source has a wavelength of 400 n.
m blue-violet light source and 650 nm wavelength red light source
The present invention is not limited to this, and a light source of another wavelength may be used.
【００３７】[0037]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光ディス
ク装置によれば、１つの対物レンズで、２つの光源から
の波長の異なるビームを所望の集光性能とすることがで
き、これにより、異なる光ディスクへの情報の再生若し
くは記録が可能となる。As described above, according to the optical disk apparatus of the present invention, it is possible to obtain beams having different wavelengths from two light sources with a single objective lens, thereby achieving a desired focusing performance. Reproduction or recording of information on different optical disks becomes possible.
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光ヘッドを有す
る光ディスク装置の要部を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a main part of an optical disk device having an optical head according to a first embodiment of the present invention.
【図２】ダイクロイックフィルタの形状を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a shape of a dichroic filter.
【図３】赤・青紫色互換対物レンズの形状を示す図。FIG. 3 is a diagram showing the shape of a red / blue-violet compatible objective lens.
【図４】本発明による青紫色光源からのビーム径をダイ
クロイックフィルタで制限したビーム及び赤色光源から
のビームを赤・紫色互換対物レンズ20で集光した光ビー
ムのプロファイルの計算例。FIG. 4 is a calculation example of a light beam profile obtained by condensing a beam from a blue-violet light source with a dichroic filter and a beam from a red light source by a red / violet compatible objective lens 20 according to the present invention.
【図５】本発明の光ディスク装置の光ヘッドの変形例の
要部を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a main part of a modified example of the optical head of the optical disk device of the present invention.
【図６】一般的な光ヘッドを備えた光ディスク装置の要
部を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a main part of an optical disk device including a general optical head.
【図７】２光源での記録再生を行う光ヘッド装置の要部
を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a main part of an optical head device that performs recording and reproduction with two light sources.
【図８】青紫色用対物レンズを赤色光源で使用した場合
を示す図。FIG. 8 is a diagram showing a case where a blue-violet objective lens is used with a red light source.
【図９】対物レンズの代表的な低分散硝材M-BaCD5の波
長変化に対する屈折率変化を示す図。FIG. 9 is a diagram showing a change in the refractive index with respect to a change in wavelength of a typical low dispersion glass material M-BaCD5 of the objective lens.
１ 半導体レーザ ２ コリメータレンズ ３ 偏光ビームスプリッタ ４ １／４波長板 ５ 対物レンズ ６，21 光ディスク ７ 集光レンズ ８ シリンドリカルレンズ ９ ４分割光検出器 １０，15 赤色光源 １１，14 青紫色光源 １２ 赤色光源用対物レンズ １３ 青紫色光源用対物レンズ １６ コリメータレンズ １７ ダイクロイックプリズム １８ １／４波長板 １９ ダイクロイックフィルタ ２０ 赤・青紫色互換対物レンズ（互換対物レンズ） ２２ 対物レンズ駆動部装置 ２３ 波長選択性フィルターのフィルター部 ２４ 赤・青紫色互換対物レンズの第１面内部領域 ２５ 赤・青紫色互換対物レンズの第１面外部領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor laser 2 Collimator lens 3 Polarization beam splitter 4 1/4 wavelength plate 5 Objective lens 6,21 Optical disk 7 Condensing lens 8 Cylindrical lens 9 Quadrant photodetector 10,15 Red light source 11,14 Blue-violet light source 12 Red light source Objective lens 13 Objective lens for blue-violet light source 16 Collimator lens 17 Dichroic prism 18 Quarter-wave plate 19 Dichroic filter 20 Red-blue-violet compatible objective lens (Compatible objective lens) 22 Objective lens drive unit 23 Wavelength selective filter Filter part 24 First surface inside area of red / blue-violet compatible objective lens 25 First area outside area of red / blue-violet compatible objective lens
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5D119 AA41 BA01 BB03 CA16 DA01 DA05 EB15 EC01 EC47 FA05 FA08 JA26 JA44 JA63 JB02 JB03 LB05 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5D119 AA41 BA01 BB03 CA16 DA01 DA05 EB15 EC01 EC47 FA05 FA08 JA26 JA44 JA63 JB02 JB03 LB05
Claims (5)
介したビームを光ディスクに収束照射する対物レンズ
と、 この対物レンズと、前記光素子及び前記第2の光源の間
に配置され、前記第1の光源からのビームのビーム径を
制限する波長選択性フィルタとを備えたことを特徴とす
る光ディスク装置。A first light source; an optical element for converting a beam from the first light source into parallel light; a second light source having an oscillation wavelength longer than that of the first light source; An objective lens for converging and irradiating the emitted beam and the beam passing through the optical element onto an optical disc; and an objective lens, a beam from the first light source disposed between the optical element and the second light source. An optical disc device comprising: a wavelength-selective filter for limiting a beam diameter of the optical disc.
を光ディスクに収束照射するための対物レンズと、 この対物レンズと前記第1の光源及び前記第2の光源の間
に配置した、前記第1の光源からのビームのビーム径を
制限する波長選択性フィルタを具備し、 前記対物レンズは、 前記第1の光源からのビームと前記第2の光源からのビー
ムが通過する内側領域の曲面を、前記第1のビームの光
ディスクに対する収差が小さくなるように設計し、 前記第2の光源からのビームのみが通過する外側領域の
曲面を、前記第2の光源からのビームの光ディスクに対
する収差が小さくなるように設計したものであることを
特徴とする光ディスク装置。2. A first light source, a second light source having an oscillation wavelength longer than the first light source, and a beam emitted from the second light source and the first light source for converging and irradiating an optical disc. An objective lens, and a wavelength-selective filter disposed between the objective lens and the first light source and the second light source, for limiting a beam diameter of a beam from the first light source; The lens is designed such that a curved surface of an inner area through which the beam from the first light source and the beam from the second light source pass has a small aberration with respect to the optical disk of the first beam, and the second An optical disc device, wherein a curved surface in an outer region through which only a beam from a light source passes is designed such that aberration of the beam from the second light source with respect to the optical disc is reduced.
き対物レンズの開口数をNA2、対物レンズの材料の前記
第1の光源の波長での屈折率をN1、前記第2の光源の波長
での屈折率をN2としたとき、前記第1の光源が通過可能
な対物レンズの開口数NA1が、 NA1>(1+(N1-N2)/(N1-1))＊NA2 の関係を満足し、 前記第1の光源を使用するときは、前記波長選択性フィ
ルタにより該第1の光源のビームのビーム径を制限して
対物レンズ開口数をNA2に絞って使用することを特徴と
する光ディスク装置。3. The numerical aperture of the objective lens to be secured when the second light source is used, NA2, the refractive index of the material of the objective lens at the wavelength of the first light source, N1, and the second light source. When the refractive index at the wavelength of is N2, the numerical aperture NA1 of the objective lens through which the first light source can pass is: NA1> (1+ (N1-N2) / (N1-1)) * NA2 When using the first light source, it is characterized in that the objective lens numerical aperture is limited to NA2 by limiting the beam diameter of the beam of the first light source by the wavelength selective filter. Optical disk device.
クフィルタであることを特徴とする請求項１，２及び３
のいずれか１項記載の光ディスク装置。4. The apparatus according to claim 1, wherein said wavelength selective filter is a dichroic filter.
The optical disk device according to any one of the above items.
ズと一体となって可動するものであることを特徴とする
請求項１，２，３及び４のいずれか１項記載の光ディス
ク装置。5. The optical disk device according to claim 1, wherein the wavelength-selective filter is movable integrally with the objective lens.
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|---|---|---|---|
| JP2000021122A JP2001216676A (en) | 2000-01-31 | 2000-01-31 | Optical disk device |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7142497B2 (en) | 2002-02-27 | 2006-11-28 | Ricoh Company, Ltd. | Optical pickup and optical information processing apparatus with light sources of three different wavelengths |
| US7313074B2 (en) | 2003-06-30 | 2007-12-25 | Ricoh Company, Ltd. | Objective lens, optical, pickup and optical information processing apparatus using the same |
| US7502300B2 (en) | 2003-07-02 | 2009-03-10 | Ricoh Company, Ltd. | Optical pickup and optical data processing apparatus |
-
2000
- 2000-01-31 JP JP2000021122A patent/JP2001216676A/en active Pending
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| US7385906B2 (en) | 2003-06-30 | 2008-06-10 | Ricoh Company, Ltd. | Objective lens, optical pickup, and optical information processing apparatus using the same |
| US7596071B2 (en) | 2003-06-30 | 2009-09-29 | Ricoh Company, Ltd. | Objective lens, optical pickup, and optical information processing apparatus using the same |
| US7502300B2 (en) | 2003-07-02 | 2009-03-10 | Ricoh Company, Ltd. | Optical pickup and optical data processing apparatus |
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