JP3787925B2 - 対物レンズ装置及び記録再生装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対物レンズ装置、及びこの対物レンズ装置を有して構成され光ディスクの如き光学記録媒体に対して情報信号の記録再生を行う記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ディスク、光磁気ディスク、光カードの如き光学記録媒体は、動画情報、音声情報、コンピュータ用データなどのデータ保存のために、その量産性と低コストの故に広く用いられている。そして、その記録情報の高密度化、大容量化への要求は、情報化社会の急激な進歩により、近年ますます強くなっている。
【０００３】
このような光学記録媒体における情報信号の記録密度を上げるには、この情報信号を読み出すためのレーザ光束の短波長化と、このレーザ光束を該磁気ディスクに集光させるための対物レンズの高ＮＡ化（高いＮＡ（開口数）の対物レンズを使う）との２つが有効である。なぜなら、レーザ光束を集光して形成するビームスポットの最小サイズは、光の回折によって、λ／ＮＡ（λ：光束の波長）以下とはできないからである。
【０００４】
上記レーザ光束の短波長化については、近年、青色レーザダイオードや青あるいは緑色ＳＨＧレーザが開発されつつある。一方、上記対物レンズの高ＮＡ化については、いわゆる「コンパクトディスク（ＣＤ）」（オーディオ信号用、または、コンピュータ用のデジタル光ディスク）用の対物レンズのＮＡが０．４５であるのに対し、この「コンパクトディスク」よりも記録密度が向上されたいわゆるデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）（ビデオ信号用のデジタル光ディスク）用の対物レンズでは、ＮＡは０．６となっている。
【０００５】
なお、デジタルビデオディスクは、ディスクの傾きによるコマ収差の影響を低減させるために、「コンパクトディスク（ＣＤ）」や光磁気ディスクのディスク基板の厚みが１．２ｍｍであるのに対し、半分の厚み、すなわち、０．６ｍｍ厚のディスク基板を有して構成されている。
【０００６】
そして、上記デジタルビデオディスクよりもさらなる記録情報信号の高密度化を実現するためには、ＮＡが０．６を越える高ＮＡの対物レンズ装置が必要となる。
【０００７】
対物レンズ装置は、上述のような異なった基板厚みとＮＡを有するそれぞれの規格の光学記録媒体へ対応する調整が必要とされる。ここで、ディスクの傾きによって発生するコマ収差は、ＮＡの３乗とディスク基板の厚みに比例して大きくなるので、ＮＡについての調整は特に重要である。
【０００８】
上述のような異なった規格の光学記録媒体のそれぞれの基板厚みに対応するためには、レンズを各々のディスクために複数枚用意する、あるいは回折型のホログラムを光路内に挿入するなどの方法がある。これらの方法では、ＮＡはそれぞれのレンズあるいはホログラムに設計の段階で各々の規格の光学記録媒体に対応して予め設定する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のように、対物レンズ装置は、異なった規格の光学記録媒体に対しては個別に対応している。すなわち、それぞれの規格の光学記録媒体の基板厚みとＮＡに対応するレンズをそれぞれ用意するか、あるいは回折型ホログラムを利用していた。
【００１０】
複数のレンズを用意する場合には、上記光学記録媒体を変更する度にレンズ交換を行う必要がある。また、このような複数のレンズを有する対物レンズ装置は、コンパクトにするのは難しい。一方、上記回折型のホログラムを利用する場合には，価格や技術的な面で種々の問題がある。
【００１１】
そこで、本発明は、上記の実情に鑑みて提案されるものであって、異なった規格の光学記録媒体の基板厚みとＮＡに同時に対応する対物レンズ装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、上述の本発明に係る対物レンズ装置を備え、異なった規格の光学記録媒体に対する情報信号の良好な書き込み及び読み出しが行えるようになされた記録再生装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明に係る対物レンズ装置は、光源側に配置される第１のレンズ手段と、記録媒体側に配置される第２のレンズ手段と、上記第２のレンズ手段を第１のレンズ手段に対して光軸方向に移動可能に支持する支持体とを有してなる対物レンズ装置であって、上記光源から出射され上記第１のレンズ手段に入射される光の光束を第１の所定の径に制限するように遮る第１の絞りと、上記第２のレンズ手段に近在してこの第２のレンズ手段と共に光軸方向に移動する第２の絞りとを有し、上記第２のレンズ手段の上記光軸方向の移動に応じて、上記光源から出射され上記第１の絞りで上記第１の所定の径に制限された光の光束が上記第２の絞りによって遮られていない状態と、上記第１のレンズ手段を介してきた光の光束を上記第２の絞りにより第２の所定の径に制限するように遮る状態とを切り換えることを特徴としている。
【００１３】
このように、光路上に絞りを挿入することにより入射高の高い光線を遮るとＮＡは小さくなり、それに応じて残留収差も小さくなる。したがって、適当な絞りを挿入することによって残留収差の小さい状態で所望のＮＡを得ることができる。すなわち、本発明に係るレンズ装置は、所望の基板厚みとＮＡに同時に対応することができる。
【００１４】
また、上記第１のレンズ手段と第２のレンズ手段の間隔は、光学記録媒体の基板厚みに応じて調整されることが好ましい。上記第１のレンズ手段と第２のレンズ手段の間隔を基板厚みに応じて調整することによって、異なった規格の光学記録媒体のＮＡと同時に基板厚みに対応することができる。
そして、上記絞りは、上記第２のレンズ手段を構成するレンズの面上に設けられていることが好ましい。
【００１５】
このような絞りは、面上に遮光材料を被着すること等によって形成することができるので絞りを支持するための機械的な支持構造を要さない。
【００１６】
また、上記絞りは、上記第２のレンズ手段を構成するレンズの内で光学記録媒体に対向する面に設けられていることが好ましい。
【００１７】
上記第２のレンズ手段を構成するレンズの内で記録再生装置に対向する面は、光学記録媒体に光束を集光して照射する直前に位置し、光束の密度が高く、光束を有効に制御することができる。さらに、この記録再生装置に対向する面は、光学記録媒体に間隙を保持しつつ対向するので、上記絞りの状態を外部から確認することができる。
【００１８】
さらに、上記第２のレンズ手段を構成するレンズの内で光学記録媒体に近接して対向して設置されるレンズは、このレンズに光束が入射される面の曲率半径が所定値である凸球面となされ、上記光学記録媒体の表面部に近接されて対向する面が平面となされた凸レンズであることが好ましい。
【００１９】
このような凸球面上の対物レンズを有する対物レンズ装置は、光学記録媒体の傾きにたいして安定であってコマ収差が小さい。このため、ディスクの厚みが多少変動しても、情報信号の良好な書き込み及び読み出しを行うことができる。
【００２０】
また、上述の課題を解決するために、本発明に係る記録再生装置は、発光部と、この発光部から発せられた光を光学記録媒体に集光する対物レンズ装置とを有する記録再生装置において、上記対物レンズ装置は、上記発光部側に配置される第１のレンズ手段と、記録媒体側に配置される第２のレンズ手段と、第２のレンズ手段を第１のレンズ手段に対して光軸方向に移動可能に支持する支持体と、上記光源から出射され上記第１のレンズ手段に入射される光の光束を第１の所定の径に制限するように遮る第１の絞りと、上記第２のレンズ手段に近在してこの第２のレンズ手段と共に光軸方向に移動する第２の絞りとを有してなり、上記第２のレンズ手段の上記光軸方向の移動に応じて、上記光源から出射され上記第１の絞りで上記第１の所定の径に制限された光の光束が上記第２の絞りによって遮られていない状態と、上記第１のレンズ手段を介してきた光の光束を上記第２の絞りにより第２の所定の径に制限するように遮る状態とを切り換えることを特徴としている。
【００２１】
上記記録再生装置は、上述のように光路に絞りを挿入して入射高の高い光線を遮ることによりＮＡを調節することができるレンズ装置を備えるので、残留収差の小さい状態で所望のＮＡと焦点距離を設定することができる。このため、この記録再生装置は、光学記録媒体に対する情報信号の良好な書き込む及び読み出しを行うことができる。
【００２２】
上述の記録再生装置において、上記第１のレンズ手段と第２のレンズ手段の間隔は、上記光学記録媒体の基板厚みに対応して調整され、また、上記絞りは、上記第２のレンズ手段を構成するレンズの面上に設けられていることが好ましい。
【００２３】
このことによって、上記記録再生装置は上記光学記録媒体に対応してＮＡと同時に基板厚みも調整される。また、上記第２のレンズ手段を構成するレンズの面上の絞りは、金属の蒸着されることによって容易に設けられ、低価格であり、また、環境の変化に対して安定である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００２５】
本発明に係る対物レンズ装置を備える記録再生装置は、図１に示すように、発光部１２１、対物レンズ装置１０、受光部１２０、及び光ディスク２０の如き光学記録媒体から構成される。発光部１２１は、情報信号について変調された円偏光の光束を生成する。対物レンズ装置１０は、上記発光部１２１で生成された光束を光ディスク２０上に集光して照射する。上記対物レンズ装置１０は、光ディスク２０に照射した光の反射光を集めて再び光束とする。受光部１２０は、この光束を受け取って情報信号その他の信号に変換する。
【００２６】
発光部１２１は、光源１０１、コリメータレンズ１０２、回折格子（グレーティング）１０３、偏光ビームスプリッタ１０４、及びλ／４（４分の１波長）板から構成される。上記光源１０１としては、例えば半導体レーザが利用される。この光源１０１で発生した光は、コリメータレンズ１０２によって平行な光束となされる。この光束は回折格子１０３によって直線偏光となされ、その後偏光ビームスプリッタ１０４を通過する。そして、この光束は、λ／４板によって円偏光に変換されて、対物レンズ装置に導かれる。
【００２７】
対物レンズ装置１０は、第１のレンズ１１、第２のレンズ１２、第２のレンズ１２を第１のレンズ１１に対して光軸方向に移動可能に支持する筐筒１３、第１の絞り１４、第２の絞り１５、第２のレンズ駆動機構（アクチュエータ）１６、及び対物レンズ駆動機構（アクチュエータ）１７から構成される。この対物レンズ装置１０は、発光部１２１で生成される光束を受け取り、まず第１の絞り１４で入射高と称される光束の光軸からの距離を制限する。この光束は、第１のレンズ１１で集束され、光束の入射する面が曲率半径が所定値の凸球面状となされ光ディスク２０の光入射面２０ａに近接されて対向する面が平面１２ａとなされている凸レンズである第２のレンズ１２でさらに集束され、第２の絞り１５で所定の径まで絞られた後、光ディスク２０の信号記録面２０ｂに照射される。
【００２８】
上記第２のレンズ１２は、第２のレンズ駆動機構１６により、上記平面１２ａと上記光入射面２０ａとの間隔が、常に一定の微小間隔ととなるように、移動操作される。すなわち、上記平面１２ａと上記光入射面２０ａとの間には、薄い空気層（エアギャップ)が形成されている。
【００２９】
また、上記対物レンズ装置１０は、対物レンズ駆動機構１７により、上記第２のレンズ１２を経た光束が形成するビームスポットが、光ディスク２０の信号記録面上２０ｂの記録トラック上に常に形成されるように、光軸方向（フォーカス方向）、及び、該光軸と該記録トラックに直交する方向（トラッキング方向）に移動操作される。即ち、上記光束は、常に、上記記録トラック上に集光される。上記対物レンズ駆動機構１７の動作は、上記信号記録面よりの反射光に基づいて生成される検出信号（エラー信号）に基づいて行われる。また、上記第２のレンズ駆動機構１６は、光ディスク２０の基板厚の変動に応じて上記エアギャップの厚みを一定にする。
【００３０】
光ディスク２０は、表面部である光入射面２０ａより信号記録面２０ｂの間が、平行平面の透明層となされている。この透明層は、信号記録層の記録密度によって、０．１ｍｍ乃至０．６ｍｍの厚みを有している。そこで、対物レンズ装置１０には、それぞれの種類に対応するＮＡ（開口度）などの特性が要求される。この対物レンズ装置１０から照射された光は、上記光入射面２０ａから入射して上記透明層を通過して信号記録面２０ｂ上に集光される。
【００３１】
この光ディスク２０の上記信号記録面２０ｂで反射した反射光は、再び対物レンズ装置１０に入射し、第２のレンズ１２で集光され、第１のレンズ１１を経て平行な光束に加工されてこの対物レンズ装置１０から出射する。この反射光束は、λ／４板１０５に至り、その通過の際に円偏光から直線偏光に戻される。ただし、この光束の偏光の方向は、この光束が先に対物レンズ装置１０に入射した際の偏光方向に直交している。そして、反射光束は、偏光ビームスプリッタ１０４によって、発光部１２１から対物レンズ１０に入射する光束と分離されて受光部１２０に導かれる。
【００３２】
受光部１２１は、第１のハーフミラー１０６、第１の集束レンズ１０７、第１のマルチレンズ１０８、第１の光検出器１０９、第２のハーフミラー１１０、第２の集束レンズ１１１、第２のマルチレンズ１１２、第２の光検出装置１１３、ミラー１１４、第３の集束レンズ１１５、及び第３のマルチレンズから構成される。上記ビームスプリッタにおいて、上述のように分離された対物レンズ装置１０より出射した光束は、受光部１２０に導かれ、第１のハーフミラー１０６に入射する。
【００３３】
上記第１のハーフミラー１０６に入射した反射光束の一部は、集束レンズ１０７及びマルチレンズ１０８を経て、フォトダイオード等よりなる第１の光検出部１０９の受光面上に集光される。上記マルチレンズ１０８は、シリンドリカルレンズと凹レンズとが一体化されたレンズであり、上記反射光束に非点収差を収差を生じさせるとともに、該反射光束を上記第１の光検出器１０９の受光面上に集光される。
【００３４】
上記第１の光検出器１０９は、複数の部分（例えば６面）に分割された受光面を有しており、これら各受光面よりの光検出出力に基づく演算処理により、上記光学記録媒体よりの読み取り信号であるＲＦ信号、及び、フォーカスエラー、トラッキングエラーの各エラー信号が生成されるようになされている。
【００３５】
上記対物レンズ駆動機構１７は、上記フォーカスエラー信号に基づいて、上記対物レンズ装置１０を上記フォーカス方向に移動操作し、上記信号記録面上２０ｂにおける光束の合焦状態を維持する。また、上記対物レンズ駆動機構１７は、上記トラッキングエラー信号に基づいて、上記対物レンズを上記トラッキング方向に移動操作し、上記光束を上記記録トラック上に照射させる。
【００３６】
上記第１のハーフミラー１０６を通過した反射光束は、第２のハーフミラー１１０に入射される。この第２のハーフミラー１１０は、上記反射光束を２分割して、この第２のハーフミラー１１０を通過した光束を、第２の集束レンズ１１１、第２のマルチレンズ１１２を介して、第２の光検出器１１３に導く。他方の、第２のハーフミラー１１０で反射された光束は、ミラー１１４、第３の集光レンズ１１５、第３のマルチレンズ１１６を介して、第３の光検出器１１７に導かれる。
【００３７】
上記第２の光検出器１１３は、光軸方向の位置を調整されることにより、上記光束の内で、上記光入射面２０ａからの反射光束を検出するようになされている。また、上記第３の光検出器１１７は、光軸方向の位置を調整されることにより、上記光束の内で、上記平面１２ａからの反射光束を検出するようになされている。これら第２の光検出器１１３及び第３の光検出器１１７よりの光検出出力は、減算器１１８により互いに減算処理される。そして、この減算器１１８の出力は、アクチュエータドライバ１１９に供給される。
【００３８】
このアクチュエータドライバ１１９は、供給される上記減算器１８からの出力に応じて、上記第２のレンズ駆動機構１６を駆動することにより、上記平面１２ａと上記光入射面２０ａとの間のエアギャップの厚みを一定に保たせる。
【００３９】
上記第２のレンズ駆動装置１６は、上述のようにエアギャップの厚さを一定に保つほかに、上記第２のレンズ１２とこの第２のレンズ１２に付設された第２の絞り１５を移動させることによって上記対物レンズ装置を１０所望のＮＡに調整する役割を担っている。上記光ディスク２０の基板厚みの変動に追随してエアギャップの厚みを一定に保つための上記第２のレンズ１２の幅と、ＮＡの調整のための上記第２のレンズ１２の移動の幅は、後者が圧倒的に大きいが、単一の第２のレンズ駆動装置１６で兼用することも可能である。
【００４０】
次に、上述の対物レンズ装置１０について、図面を参照しながら詳しく説明する。
本発明の実施の形態に係る対物レンズ装置１０においては、図２に示すように、光ディスク２０の光入射面２０ａに近接されて対向する第２のレンズ１２は、光の入射する面が所定の曲率半径とされた凸球面形状で上記光入射面に対向する面が平面１２ａとなされた凸レンズである。
【００４１】
この第２のレンズ１２は、第１のレンズ１１から射出された光束がこの凸球面に垂直に入射されたときに光ディスク２０の信号記録面２０ｂ上にこのレンズを経た光が集光されることとなる厚みである基準厚み、又はこの基準厚みよりも肉厚を厚くして設置される。この凸レンズは、ＮＡを高くした場合おいても、光ディスク２０の如き光学記録媒体の厚み誤差に対して発生する収差が小さいという特性を有する。また、肉厚を基準厚みよりも厚くした場合には、軸外入射光線、上記第１のレンズ１１の光軸に対する傾き、及び、この第２のレンズ１２の光軸についての偏心に対する許容度が、上記基準厚みであるときに比してそれぞれ大きくなり、収差の発生が抑えられるという特性を有する。
【００４２】
上記第２のレンズ１２の光ディスク２０に近接して対向する面１２ａには、上述の第２の絞り１５が設けられている。この第２の絞りは、例えば、金属膜の蒸着によって設けられる。この第２の絞り１５は、上記第２のレンズ１２の凸球面に入射して集束される光束を所定の径で制限する、すなわち上記第２の絞り１５より径が大きい光束に対しては光ディスク２０への入射角を小さくするので、このような光束に対してはＮＡを低くすることになる。
【００４３】
上記第２のレンズ１２は、上記第１のレンズ１１に対して光軸方向に移動可能に支持されている。そして、上記第２のレンズ１２と第１のレンズ１１との間隔は、上記第２のレンズ駆動機構（アクチュエータ）１６で調節することができる。上記間隔の調節によって、上記光ディスク２０の基板厚みに対応することができる。
【００４４】
上述したように、光学記録媒体における情報信号の記録密度の高密度化の要請があり、高いＮＡが求められている。現在のところ、光学記録媒体についていくつかの規格が存在している。この実施の形態では、これら光学記録媒体の規格の内で、ディスク基板の厚みが０．１ｍｍでありＮＡが０．７７の薄型ディスクと、ディスク基板の厚みが０．６ｍｍでＮＡが０．６のＤＶＤディスクについて例示する。
【００４５】
この実施の形態に係る対物レンズ装置１０においては、上記第１の絞り１４または筐筒の有効径は上記薄型ディスクの基板厚み及びＮＡに、第２の絞り１５は上記ＤＶＤディスクの基板厚み及びＮＡに、それぞれ対応している。また、第１のレンズ１１と第２のレンズ１２との間隔は、上記薄型ディスクとＤＶＤディスクとの基板厚み及びＮＡにそれぞれ対応して調整される。すなわち、第２のレンズ１２は第２のレンズ駆動機構１６によって光軸方向に移動調整される。
【００４６】
図２には、上記薄型ディスク２０に調整した対物レンズ装置１０を示す。上記薄型ディスクに対応して、第１のレンズ１１と第２のレンズ１２の間隔は、第２のレンズ駆動機構１６によって広く確保されている。また、上記第２のレンズ１２における光束は第２の絞り１５によって遮られていないので、ＮＡは低減されていない。上記薄型ディスクに調整された対物レンズ装置１０のレンズデータを以下に示す。
【００４７】
【表１】
【００４８】
【表２】
【００４９】
上記表１においては、面ＮＯ．について物点ＯＢＪは無限遠方の物点、絞りＳＴＯ１は第１の絞り１４、絞りＳＴＯ２は第２の絞り１５、像面ＩＭＧは上記信号記録面２０ｂに対応している。また、面ＮＯ．２及び面ＮＯ．３は第１のレンズ１１に、面ＮＯ．４は第２のレンズ１２の凸球面形状の面に、面ＮＯ．６及び面ＮＯ．７は上記薄型ディスク２０の透明層の光入射面２０ａ及び光出射面にそれぞれ対応している。
【００５０】
上記表２には、上記薄型ディスクについて調整した上記レンズ装置１０の、
ＮＡ、焦点距離、波面収差、フルアパーチャー、及びＷＬ（波長）の数値をそれぞれ示す。
【００５１】
上記接眼レンズ装置１０は、第２のレンズ駆動機構１６によって上記光ディスク２０の基板厚みに対して調整すると同時に、第２の絞り１５によって入射絞りを絞ることによってＮＡを調整することができる。図３には、第２の絞り１５によってＮＡをＤＶＤディスクの規格に調整した上記対物レンズ装置１０を示す。光束の径は、第１の絞り１１における径から、第２の絞り１５によって径Ｄに絞られている。このため、この対物レンズ装置１０のＮＡは低減される。また、上記ＤＶＤディスクの基板厚みに対応して、上記レンズ装置１０の第１のレンズ１１と第２のレンズ１２の間隔は、第２のレンズ駆動機構１６によって狭くなされている。この対物レンズ装置１０のレンズデータを以下に示す。
【００５２】
【表３】
【００５３】
【表４】
【００５４】
上記表３においては、表１に同じく、面ＮＯ．について物点ＯＢＪは無限遠方の物点、絞りＳＴＯ１は第１の絞り１４、絞りＳＴＯ２は第２の絞り１５、像面ＩＭＧは上記信号記録面２０ｂに対応している。また、面ＮＯ．２及び面ＮＯ．３は第１のレンズ１１に、面ＮＯ．４は第２のレンズ１２の凸球面形状の面に、面ＮＯ．６及び面ＮＯ．７は上記ＤＶＤディスク２０の透明層の光入射面２０ａ及び光出射面にそれぞれ対応している。ここで、面ＮＯ．ＳＴＯ２の第２の絞りにおける有効径は表３において１．０６２ｍｍであったのに対して０．３２５となっており、第２の絞り１５の存在が看て取られる。
【００５５】
上記表４には、上記レンズ装置１０の、ＮＡ、焦点距離、波面収差、フルアパーチャー、及びＷＬ（波長）の数値をそれぞれ示す。上記レンズ装置１０のＮＡは０．６０と、上記ＤＶＤディスク２０の規格値を得ている。
【００５６】
このように、上記対物レンズ装置１０は、光ディスク２０の基板厚みに対する調整はレンズ間の距離によって行い、上記第２の絞り１５によってＮＡの調整を行う。すなわち、上記対物レンズ装置１０は、ことなる規格の光学記録媒体に対して基板厚みとＮＡについて同時に対応することができる。
【００５７】
次に、図４には、上記レンズ装置１０において、上記第２の絞り１５を外した状態、すなわち上記ＤＶＤディスク２０の基板厚みに関しては調整を行ったがＮＡについては調整していない状態を示す。上記図２と対比すると、上記第２の絞り１５が外されているために光軸から離れた光線も含んだ光束が光ディスク２０を照射している。上記ＤＶＤディスク２０から見る入射角は大きく、従ってＮＡも大きい。しかし、入射する光束は絞られていないので収差は上記第２の絞り１５を取り付けた場合の比して大きい。ここで、上記図２の場合に同じく、ＤＶＤディスク２０の基板厚みは０．６ｍｍ、ＮＡは０．９４である。上記レンズ装置１０は上記ＤＶＤディスク２０に対応して、第１のレンズ１１と第２のレンズ１２の間隔は、第２のレンズ駆動機構１６によって狭くなされている。ここでは、上述のように、ＮＡは低減されていないのでＤＶＤディスク２０の規格よりも大きい値となっている。この対物レンズ装置１０のレンズデータを以下に示す。
【００５８】
【表５】
【００５９】
【表６】
【００６０】
上記表５においては、表１に同じく、面ＮＯ．について物点ＯＢＪは無限遠方の物点、絞りＳＴＯ１は第１の絞り１４、絞りＳＴＯ２は第２の絞り１５、像面ＩＭＧは上記信号記録面２０ｂに対応している。また、面ＮＯ．２及び面ＮＯ．３は第１のレンズ１１に、面ＮＯ．４は第２のレンズ１２の凸球面形状の面に、面ＮＯ．６及び面ＮＯ．７は上記ＤＶＤディスク２０の透明層の光入射面２０ａ及び光出射面にそれぞれ対応している。ここで、面ＮＯ．ＳＴＯ２の第２の絞りにおける有効径は１．０６２ｍｍである。
【００６１】
上記表６には、上記レンズ装置１０の、ＮＡ、焦点距離、波面収差、フルアパーチャー、及びＷＬ（波長）の数値をそれぞれ示す。上記レンズ装置１０のＮＡは０．９４と、上記ＤＶＤディスク２０の規格である０．６０よりも大きい値である。この状態では収差が大きいので、上記ＤＶＤディスク２０に対する情報信号の読み取り及び書き込みには、誤りが生ずるおそれがある。
【００６２】
なお、本発明に係る対物レンズ装置１０及びこの対物レンズ装置１０を備える記録再生装置１００は、上述のように第２のレンズ１２が１枚のレンズからなる場合に限定されない。変形例として、図４及び図５には、第２のレンズ１２が２枚のレンズからなる対物レンズ装置１０をそれぞれ示す。この対物レンズ装置１０は、第１のレンズ１１、第２のレンズ１２Ａ、第３のレンズ１２Ｂ、この第２のレンズ１２Ａと第３のレンズ１２Ｂを光軸方向に移動可能に支持する筐筒１３、第１の絞り１４、及び第２のレンズ１５の第３のレンズに対向する面上に施された第２の絞り１５、第２のレンズ駆動装置１６、及び図示しない対物レンズ駆動装置１７から構成される。図４と図５とにおける対物レンズ装置１０は、それぞれディスク基板の厚みが０．１ｍｍでありＮＡが０．７７である薄型ディスクと、ディスク基板の厚みが０．６ｍｍでありＮＡが０．６であるＤＶＤディスクに対応するように調整されている。図４においては、第２のレンズ駆動装置１６によって第１のレンズ１１と第２のレンズ１２Ａ及び第３のレンズ１２Ｂとの間隔は広く確保されているが、図５においては上記間隔は狭められ、光束の径はＤに制限され、ＮＡは低減されている。第２の絞り１２は、図４及び図５に見られるように、上記対物レンズ装置１０の光学記録媒体に対向する面に備える必要はなく、レンズの他の表面に設けることもできる。さらに、この第２の絞り１５は、必ずしもレンズの表面に設ける必要はなく、光路上に存在すればよい。
【００６３】
【発明の効果】
上述のように、本発明に係る対物レンズ装置においては、基板厚み及びＮＡに関して規格の異なる光学記録媒体に対して、それぞれ基板厚み及びＮＡに対して同時に調整することができる対物レンズ装置を提供する。すなわち、従来のように異なった規格の光学記録媒体に対してそれぞれのレンズあるいは回折型のホログラムのような特段の手段を要することなく単一の対物レンズ装置で対応することができる。このことによって、上記対物レンズの構造の簡易化が図られるので、製造過程における生産性の向上、また、製品の小型、軽量化、さらに低価格化が図られる。
【００６４】
本発明に係る対物レンズ装置は、第１のレンズと第２のレンズを備え、これらのレンズ間の距離を変えることによって異なった規格の光学記録媒体の基板の厚みに対応する。単一の対物レンズによって、異なった規格の光学記録媒体に対応できるので便利である。
【００６５】
また、本発明に係る対物レンズ装置において、ＮＡに対応する絞りは、上記第２のレンズの面上に設けられる。この絞りは、例えば遮光性を有する蒸着膜によって形成されることができる。このような蒸着膜は、きわめて容易に形成されることができ、また、環境に対して安定である。また、絞り板機械的な支持構造を必要としないので部品数の低下を図ることができる。したがって、上記レンズ装置の低価格化、保守の低減を図ることができる。
【００６６】
そして、本発明に係る対物レンズ装置においては、上記第２のレンズは、光束が入射する面は曲率半径が所定値の球面をなされ光学記録媒体に近接して対向する面は平面となされた凸レンズが用いられる。このような形状の凸レンズは光学記録媒体の基板厚みの変化による基板の傾きによって発生するコマ収差を抑制する。したがって、このレンズ装置は、光学記録媒体の基板の厚さが位置によって多少変化していても安定な動作をすることができる。また、上記凸レンズの片面は、平面となされているので、この面上への絞りの形成を容易に行うことができる。
【００６７】
さらに、本発明に係る対物レンズ装置においては、上記第２のレンズを２枚のレンズから構成することもできる。２枚のレンズを用いると、１枚のレンズのみ用いる場合に比較して、幅の広い設計をすることができる。また、絞りを配置する面の数が増加し、設計の自由度が増す。
【００６８】
本発明に係る記録再生装置においては、基板厚み及びＮＡに関して規格の異なる光学記録媒体に対して、それぞれＮＡを調整することができるレンズ装置を備えている。上述のように、このようなレンズ装置は、小型、軽量化、また、低価格化が図られる。上記記録再生装置は、このレンズ装置を備え、異なった規格の光学記録媒体に対応することができるので、ユーザに便利である。また、上記再生装置の小型、軽量化、低価格化を図ることもできる。
【００６９】
また、本発明に係る記録再生装置の備える対物レンズ装置は、第１のレンズと第２のレンズを有し、これらのレンズ間の距離を変えることによって異なった規格の光学記録媒体の基板の厚みに対応する。すなわち、単一の対物レンズによって、異なった規格の光学記録媒体に対応できるので便利である。
【００７０】
さらに、本発明に係る記録再生装置の備える対物レンズ装置において、ＮＡを制御する絞りは、上記第２のレンズの面上に設けられる。この絞りは、例えば膜の蒸着によってきわめて容易に形成されることができる。このような蒸着膜は、環境の変化対して安定である。したがって、上記レンズ装置の低価格化と、保守の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るレンズ装置及びレンズ装置を備える記録再生装置の全体の構造を模式的に示す側面図である。
【図２】 薄型ディスクに対応するように調整された上記対物レンズ装置の断面図である。
【図３】 ＤＶＤディスクに対応するように調整された上記対物レンズ装置の断面図である。
【図４】 ＤＶＤディスクに対応するように調整された上記ＤＶＤディスクに近接して対向する面の絞りを除いた上記対物レンズ装置の断面図である。
【図５】 薄型ディスクに対応するように調整された３枚のレンズを備える対物レンズ装置の断面図である。
【図６】 ＤＶＤディスクに対応するように調整された３枚のレンズを備える対物レンズ装置の断面図である。
【符号の説明】
１０ 対物レンズ装置、１１ 第１のレンズ、１２ 第２のレンズ、１３ 筐筒、１４ 第１の絞り、１５ 第２の絞り、２０ 光ディスク、２０ｂ 信号記録面、１００ 記録再生装置、１２０受光部、１２１ 発光部
【発明の属する技術分野】
本発明は、対物レンズ装置、及びこの対物レンズ装置を有して構成され光ディスクの如き光学記録媒体に対して情報信号の記録再生を行う記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ディスク、光磁気ディスク、光カードの如き光学記録媒体は、動画情報、音声情報、コンピュータ用データなどのデータ保存のために、その量産性と低コストの故に広く用いられている。そして、その記録情報の高密度化、大容量化への要求は、情報化社会の急激な進歩により、近年ますます強くなっている。
【０００３】
このような光学記録媒体における情報信号の記録密度を上げるには、この情報信号を読み出すためのレーザ光束の短波長化と、このレーザ光束を該磁気ディスクに集光させるための対物レンズの高ＮＡ化（高いＮＡ（開口数）の対物レンズを使う）との２つが有効である。なぜなら、レーザ光束を集光して形成するビームスポットの最小サイズは、光の回折によって、λ／ＮＡ（λ：光束の波長）以下とはできないからである。
【０００４】
上記レーザ光束の短波長化については、近年、青色レーザダイオードや青あるいは緑色ＳＨＧレーザが開発されつつある。一方、上記対物レンズの高ＮＡ化については、いわゆる「コンパクトディスク（ＣＤ）」（オーディオ信号用、または、コンピュータ用のデジタル光ディスク）用の対物レンズのＮＡが０．４５であるのに対し、この「コンパクトディスク」よりも記録密度が向上されたいわゆるデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）（ビデオ信号用のデジタル光ディスク）用の対物レンズでは、ＮＡは０．６となっている。
【０００５】
なお、デジタルビデオディスクは、ディスクの傾きによるコマ収差の影響を低減させるために、「コンパクトディスク（ＣＤ）」や光磁気ディスクのディスク基板の厚みが１．２ｍｍであるのに対し、半分の厚み、すなわち、０．６ｍｍ厚のディスク基板を有して構成されている。
【０００６】
そして、上記デジタルビデオディスクよりもさらなる記録情報信号の高密度化を実現するためには、ＮＡが０．６を越える高ＮＡの対物レンズ装置が必要となる。
【０００７】
対物レンズ装置は、上述のような異なった基板厚みとＮＡを有するそれぞれの規格の光学記録媒体へ対応する調整が必要とされる。ここで、ディスクの傾きによって発生するコマ収差は、ＮＡの３乗とディスク基板の厚みに比例して大きくなるので、ＮＡについての調整は特に重要である。
【０００８】
上述のような異なった規格の光学記録媒体のそれぞれの基板厚みに対応するためには、レンズを各々のディスクために複数枚用意する、あるいは回折型のホログラムを光路内に挿入するなどの方法がある。これらの方法では、ＮＡはそれぞれのレンズあるいはホログラムに設計の段階で各々の規格の光学記録媒体に対応して予め設定する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のように、対物レンズ装置は、異なった規格の光学記録媒体に対しては個別に対応している。すなわち、それぞれの規格の光学記録媒体の基板厚みとＮＡに対応するレンズをそれぞれ用意するか、あるいは回折型ホログラムを利用していた。
【００１０】
複数のレンズを用意する場合には、上記光学記録媒体を変更する度にレンズ交換を行う必要がある。また、このような複数のレンズを有する対物レンズ装置は、コンパクトにするのは難しい。一方、上記回折型のホログラムを利用する場合には，価格や技術的な面で種々の問題がある。
【００１１】
そこで、本発明は、上記の実情に鑑みて提案されるものであって、異なった規格の光学記録媒体の基板厚みとＮＡに同時に対応する対物レンズ装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、上述の本発明に係る対物レンズ装置を備え、異なった規格の光学記録媒体に対する情報信号の良好な書き込み及び読み出しが行えるようになされた記録再生装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明に係る対物レンズ装置は、光源側に配置される第１のレンズ手段と、記録媒体側に配置される第２のレンズ手段と、上記第２のレンズ手段を第１のレンズ手段に対して光軸方向に移動可能に支持する支持体とを有してなる対物レンズ装置であって、上記光源から出射され上記第１のレンズ手段に入射される光の光束を第１の所定の径に制限するように遮る第１の絞りと、上記第２のレンズ手段に近在してこの第２のレンズ手段と共に光軸方向に移動する第２の絞りとを有し、上記第２のレンズ手段の上記光軸方向の移動に応じて、上記光源から出射され上記第１の絞りで上記第１の所定の径に制限された光の光束が上記第２の絞りによって遮られていない状態と、上記第１のレンズ手段を介してきた光の光束を上記第２の絞りにより第２の所定の径に制限するように遮る状態とを切り換えることを特徴としている。
【００１３】
このように、光路上に絞りを挿入することにより入射高の高い光線を遮るとＮＡは小さくなり、それに応じて残留収差も小さくなる。したがって、適当な絞りを挿入することによって残留収差の小さい状態で所望のＮＡを得ることができる。すなわち、本発明に係るレンズ装置は、所望の基板厚みとＮＡに同時に対応することができる。
【００１４】
また、上記第１のレンズ手段と第２のレンズ手段の間隔は、光学記録媒体の基板厚みに応じて調整されることが好ましい。上記第１のレンズ手段と第２のレンズ手段の間隔を基板厚みに応じて調整することによって、異なった規格の光学記録媒体のＮＡと同時に基板厚みに対応することができる。
そして、上記絞りは、上記第２のレンズ手段を構成するレンズの面上に設けられていることが好ましい。
【００１５】
このような絞りは、面上に遮光材料を被着すること等によって形成することができるので絞りを支持するための機械的な支持構造を要さない。
【００１６】
また、上記絞りは、上記第２のレンズ手段を構成するレンズの内で光学記録媒体に対向する面に設けられていることが好ましい。
【００１７】
上記第２のレンズ手段を構成するレンズの内で記録再生装置に対向する面は、光学記録媒体に光束を集光して照射する直前に位置し、光束の密度が高く、光束を有効に制御することができる。さらに、この記録再生装置に対向する面は、光学記録媒体に間隙を保持しつつ対向するので、上記絞りの状態を外部から確認することができる。
【００１８】
さらに、上記第２のレンズ手段を構成するレンズの内で光学記録媒体に近接して対向して設置されるレンズは、このレンズに光束が入射される面の曲率半径が所定値である凸球面となされ、上記光学記録媒体の表面部に近接されて対向する面が平面となされた凸レンズであることが好ましい。
【００１９】
このような凸球面上の対物レンズを有する対物レンズ装置は、光学記録媒体の傾きにたいして安定であってコマ収差が小さい。このため、ディスクの厚みが多少変動しても、情報信号の良好な書き込み及び読み出しを行うことができる。
【００２０】
また、上述の課題を解決するために、本発明に係る記録再生装置は、発光部と、この発光部から発せられた光を光学記録媒体に集光する対物レンズ装置とを有する記録再生装置において、上記対物レンズ装置は、上記発光部側に配置される第１のレンズ手段と、記録媒体側に配置される第２のレンズ手段と、第２のレンズ手段を第１のレンズ手段に対して光軸方向に移動可能に支持する支持体と、上記光源から出射され上記第１のレンズ手段に入射される光の光束を第１の所定の径に制限するように遮る第１の絞りと、上記第２のレンズ手段に近在してこの第２のレンズ手段と共に光軸方向に移動する第２の絞りとを有してなり、上記第２のレンズ手段の上記光軸方向の移動に応じて、上記光源から出射され上記第１の絞りで上記第１の所定の径に制限された光の光束が上記第２の絞りによって遮られていない状態と、上記第１のレンズ手段を介してきた光の光束を上記第２の絞りにより第２の所定の径に制限するように遮る状態とを切り換えることを特徴としている。
【００２１】
上記記録再生装置は、上述のように光路に絞りを挿入して入射高の高い光線を遮ることによりＮＡを調節することができるレンズ装置を備えるので、残留収差の小さい状態で所望のＮＡと焦点距離を設定することができる。このため、この記録再生装置は、光学記録媒体に対する情報信号の良好な書き込む及び読み出しを行うことができる。
【００２２】
上述の記録再生装置において、上記第１のレンズ手段と第２のレンズ手段の間隔は、上記光学記録媒体の基板厚みに対応して調整され、また、上記絞りは、上記第２のレンズ手段を構成するレンズの面上に設けられていることが好ましい。
【００２３】
このことによって、上記記録再生装置は上記光学記録媒体に対応してＮＡと同時に基板厚みも調整される。また、上記第２のレンズ手段を構成するレンズの面上の絞りは、金属の蒸着されることによって容易に設けられ、低価格であり、また、環境の変化に対して安定である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００２５】
本発明に係る対物レンズ装置を備える記録再生装置は、図１に示すように、発光部１２１、対物レンズ装置１０、受光部１２０、及び光ディスク２０の如き光学記録媒体から構成される。発光部１２１は、情報信号について変調された円偏光の光束を生成する。対物レンズ装置１０は、上記発光部１２１で生成された光束を光ディスク２０上に集光して照射する。上記対物レンズ装置１０は、光ディスク２０に照射した光の反射光を集めて再び光束とする。受光部１２０は、この光束を受け取って情報信号その他の信号に変換する。
【００２６】
発光部１２１は、光源１０１、コリメータレンズ１０２、回折格子（グレーティング）１０３、偏光ビームスプリッタ１０４、及びλ／４（４分の１波長）板から構成される。上記光源１０１としては、例えば半導体レーザが利用される。この光源１０１で発生した光は、コリメータレンズ１０２によって平行な光束となされる。この光束は回折格子１０３によって直線偏光となされ、その後偏光ビームスプリッタ１０４を通過する。そして、この光束は、λ／４板によって円偏光に変換されて、対物レンズ装置に導かれる。
【００２７】
対物レンズ装置１０は、第１のレンズ１１、第２のレンズ１２、第２のレンズ１２を第１のレンズ１１に対して光軸方向に移動可能に支持する筐筒１３、第１の絞り１４、第２の絞り１５、第２のレンズ駆動機構（アクチュエータ）１６、及び対物レンズ駆動機構（アクチュエータ）１７から構成される。この対物レンズ装置１０は、発光部１２１で生成される光束を受け取り、まず第１の絞り１４で入射高と称される光束の光軸からの距離を制限する。この光束は、第１のレンズ１１で集束され、光束の入射する面が曲率半径が所定値の凸球面状となされ光ディスク２０の光入射面２０ａに近接されて対向する面が平面１２ａとなされている凸レンズである第２のレンズ１２でさらに集束され、第２の絞り１５で所定の径まで絞られた後、光ディスク２０の信号記録面２０ｂに照射される。
【００２８】
上記第２のレンズ１２は、第２のレンズ駆動機構１６により、上記平面１２ａと上記光入射面２０ａとの間隔が、常に一定の微小間隔ととなるように、移動操作される。すなわち、上記平面１２ａと上記光入射面２０ａとの間には、薄い空気層（エアギャップ)が形成されている。
【００２９】
また、上記対物レンズ装置１０は、対物レンズ駆動機構１７により、上記第２のレンズ１２を経た光束が形成するビームスポットが、光ディスク２０の信号記録面上２０ｂの記録トラック上に常に形成されるように、光軸方向（フォーカス方向）、及び、該光軸と該記録トラックに直交する方向（トラッキング方向）に移動操作される。即ち、上記光束は、常に、上記記録トラック上に集光される。上記対物レンズ駆動機構１７の動作は、上記信号記録面よりの反射光に基づいて生成される検出信号（エラー信号）に基づいて行われる。また、上記第２のレンズ駆動機構１６は、光ディスク２０の基板厚の変動に応じて上記エアギャップの厚みを一定にする。
【００３０】
光ディスク２０は、表面部である光入射面２０ａより信号記録面２０ｂの間が、平行平面の透明層となされている。この透明層は、信号記録層の記録密度によって、０．１ｍｍ乃至０．６ｍｍの厚みを有している。そこで、対物レンズ装置１０には、それぞれの種類に対応するＮＡ（開口度）などの特性が要求される。この対物レンズ装置１０から照射された光は、上記光入射面２０ａから入射して上記透明層を通過して信号記録面２０ｂ上に集光される。
【００３１】
この光ディスク２０の上記信号記録面２０ｂで反射した反射光は、再び対物レンズ装置１０に入射し、第２のレンズ１２で集光され、第１のレンズ１１を経て平行な光束に加工されてこの対物レンズ装置１０から出射する。この反射光束は、λ／４板１０５に至り、その通過の際に円偏光から直線偏光に戻される。ただし、この光束の偏光の方向は、この光束が先に対物レンズ装置１０に入射した際の偏光方向に直交している。そして、反射光束は、偏光ビームスプリッタ１０４によって、発光部１２１から対物レンズ１０に入射する光束と分離されて受光部１２０に導かれる。
【００３２】
受光部１２１は、第１のハーフミラー１０６、第１の集束レンズ１０７、第１のマルチレンズ１０８、第１の光検出器１０９、第２のハーフミラー１１０、第２の集束レンズ１１１、第２のマルチレンズ１１２、第２の光検出装置１１３、ミラー１１４、第３の集束レンズ１１５、及び第３のマルチレンズから構成される。上記ビームスプリッタにおいて、上述のように分離された対物レンズ装置１０より出射した光束は、受光部１２０に導かれ、第１のハーフミラー１０６に入射する。
【００３３】
上記第１のハーフミラー１０６に入射した反射光束の一部は、集束レンズ１０７及びマルチレンズ１０８を経て、フォトダイオード等よりなる第１の光検出部１０９の受光面上に集光される。上記マルチレンズ１０８は、シリンドリカルレンズと凹レンズとが一体化されたレンズであり、上記反射光束に非点収差を収差を生じさせるとともに、該反射光束を上記第１の光検出器１０９の受光面上に集光される。
【００３４】
上記第１の光検出器１０９は、複数の部分（例えば６面）に分割された受光面を有しており、これら各受光面よりの光検出出力に基づく演算処理により、上記光学記録媒体よりの読み取り信号であるＲＦ信号、及び、フォーカスエラー、トラッキングエラーの各エラー信号が生成されるようになされている。
【００３５】
上記対物レンズ駆動機構１７は、上記フォーカスエラー信号に基づいて、上記対物レンズ装置１０を上記フォーカス方向に移動操作し、上記信号記録面上２０ｂにおける光束の合焦状態を維持する。また、上記対物レンズ駆動機構１７は、上記トラッキングエラー信号に基づいて、上記対物レンズを上記トラッキング方向に移動操作し、上記光束を上記記録トラック上に照射させる。
【００３６】
上記第１のハーフミラー１０６を通過した反射光束は、第２のハーフミラー１１０に入射される。この第２のハーフミラー１１０は、上記反射光束を２分割して、この第２のハーフミラー１１０を通過した光束を、第２の集束レンズ１１１、第２のマルチレンズ１１２を介して、第２の光検出器１１３に導く。他方の、第２のハーフミラー１１０で反射された光束は、ミラー１１４、第３の集光レンズ１１５、第３のマルチレンズ１１６を介して、第３の光検出器１１７に導かれる。
【００３７】
上記第２の光検出器１１３は、光軸方向の位置を調整されることにより、上記光束の内で、上記光入射面２０ａからの反射光束を検出するようになされている。また、上記第３の光検出器１１７は、光軸方向の位置を調整されることにより、上記光束の内で、上記平面１２ａからの反射光束を検出するようになされている。これら第２の光検出器１１３及び第３の光検出器１１７よりの光検出出力は、減算器１１８により互いに減算処理される。そして、この減算器１１８の出力は、アクチュエータドライバ１１９に供給される。
【００３８】
このアクチュエータドライバ１１９は、供給される上記減算器１８からの出力に応じて、上記第２のレンズ駆動機構１６を駆動することにより、上記平面１２ａと上記光入射面２０ａとの間のエアギャップの厚みを一定に保たせる。
【００３９】
上記第２のレンズ駆動装置１６は、上述のようにエアギャップの厚さを一定に保つほかに、上記第２のレンズ１２とこの第２のレンズ１２に付設された第２の絞り１５を移動させることによって上記対物レンズ装置を１０所望のＮＡに調整する役割を担っている。上記光ディスク２０の基板厚みの変動に追随してエアギャップの厚みを一定に保つための上記第２のレンズ１２の幅と、ＮＡの調整のための上記第２のレンズ１２の移動の幅は、後者が圧倒的に大きいが、単一の第２のレンズ駆動装置１６で兼用することも可能である。
【００４０】
次に、上述の対物レンズ装置１０について、図面を参照しながら詳しく説明する。
本発明の実施の形態に係る対物レンズ装置１０においては、図２に示すように、光ディスク２０の光入射面２０ａに近接されて対向する第２のレンズ１２は、光の入射する面が所定の曲率半径とされた凸球面形状で上記光入射面に対向する面が平面１２ａとなされた凸レンズである。
【００４１】
この第２のレンズ１２は、第１のレンズ１１から射出された光束がこの凸球面に垂直に入射されたときに光ディスク２０の信号記録面２０ｂ上にこのレンズを経た光が集光されることとなる厚みである基準厚み、又はこの基準厚みよりも肉厚を厚くして設置される。この凸レンズは、ＮＡを高くした場合おいても、光ディスク２０の如き光学記録媒体の厚み誤差に対して発生する収差が小さいという特性を有する。また、肉厚を基準厚みよりも厚くした場合には、軸外入射光線、上記第１のレンズ１１の光軸に対する傾き、及び、この第２のレンズ１２の光軸についての偏心に対する許容度が、上記基準厚みであるときに比してそれぞれ大きくなり、収差の発生が抑えられるという特性を有する。
【００４２】
上記第２のレンズ１２の光ディスク２０に近接して対向する面１２ａには、上述の第２の絞り１５が設けられている。この第２の絞りは、例えば、金属膜の蒸着によって設けられる。この第２の絞り１５は、上記第２のレンズ１２の凸球面に入射して集束される光束を所定の径で制限する、すなわち上記第２の絞り１５より径が大きい光束に対しては光ディスク２０への入射角を小さくするので、このような光束に対してはＮＡを低くすることになる。
【００４３】
上記第２のレンズ１２は、上記第１のレンズ１１に対して光軸方向に移動可能に支持されている。そして、上記第２のレンズ１２と第１のレンズ１１との間隔は、上記第２のレンズ駆動機構（アクチュエータ）１６で調節することができる。上記間隔の調節によって、上記光ディスク２０の基板厚みに対応することができる。
【００４４】
上述したように、光学記録媒体における情報信号の記録密度の高密度化の要請があり、高いＮＡが求められている。現在のところ、光学記録媒体についていくつかの規格が存在している。この実施の形態では、これら光学記録媒体の規格の内で、ディスク基板の厚みが０．１ｍｍでありＮＡが０．７７の薄型ディスクと、ディスク基板の厚みが０．６ｍｍでＮＡが０．６のＤＶＤディスクについて例示する。
【００４５】
この実施の形態に係る対物レンズ装置１０においては、上記第１の絞り１４または筐筒の有効径は上記薄型ディスクの基板厚み及びＮＡに、第２の絞り１５は上記ＤＶＤディスクの基板厚み及びＮＡに、それぞれ対応している。また、第１のレンズ１１と第２のレンズ１２との間隔は、上記薄型ディスクとＤＶＤディスクとの基板厚み及びＮＡにそれぞれ対応して調整される。すなわち、第２のレンズ１２は第２のレンズ駆動機構１６によって光軸方向に移動調整される。
【００４６】
図２には、上記薄型ディスク２０に調整した対物レンズ装置１０を示す。上記薄型ディスクに対応して、第１のレンズ１１と第２のレンズ１２の間隔は、第２のレンズ駆動機構１６によって広く確保されている。また、上記第２のレンズ１２における光束は第２の絞り１５によって遮られていないので、ＮＡは低減されていない。上記薄型ディスクに調整された対物レンズ装置１０のレンズデータを以下に示す。
【００４７】
【表１】
【表２】
上記表１においては、面ＮＯ．について物点ＯＢＪは無限遠方の物点、絞りＳＴＯ１は第１の絞り１４、絞りＳＴＯ２は第２の絞り１５、像面ＩＭＧは上記信号記録面２０ｂに対応している。また、面ＮＯ．２及び面ＮＯ．３は第１のレンズ１１に、面ＮＯ．４は第２のレンズ１２の凸球面形状の面に、面ＮＯ．６及び面ＮＯ．７は上記薄型ディスク２０の透明層の光入射面２０ａ及び光出射面にそれぞれ対応している。
【００５０】
上記表２には、上記薄型ディスクについて調整した上記レンズ装置１０の、
ＮＡ、焦点距離、波面収差、フルアパーチャー、及びＷＬ（波長）の数値をそれぞれ示す。
【００５１】
上記接眼レンズ装置１０は、第２のレンズ駆動機構１６によって上記光ディスク２０の基板厚みに対して調整すると同時に、第２の絞り１５によって入射絞りを絞ることによってＮＡを調整することができる。図３には、第２の絞り１５によってＮＡをＤＶＤディスクの規格に調整した上記対物レンズ装置１０を示す。光束の径は、第１の絞り１１における径から、第２の絞り１５によって径Ｄに絞られている。このため、この対物レンズ装置１０のＮＡは低減される。また、上記ＤＶＤディスクの基板厚みに対応して、上記レンズ装置１０の第１のレンズ１１と第２のレンズ１２の間隔は、第２のレンズ駆動機構１６によって狭くなされている。この対物レンズ装置１０のレンズデータを以下に示す。
【００５２】
【表３】
【表４】
上記表３においては、表１に同じく、面ＮＯ．について物点ＯＢＪは無限遠方の物点、絞りＳＴＯ１は第１の絞り１４、絞りＳＴＯ２は第２の絞り１５、像面ＩＭＧは上記信号記録面２０ｂに対応している。また、面ＮＯ．２及び面ＮＯ．３は第１のレンズ１１に、面ＮＯ．４は第２のレンズ１２の凸球面形状の面に、面ＮＯ．６及び面ＮＯ．７は上記ＤＶＤディスク２０の透明層の光入射面２０ａ及び光出射面にそれぞれ対応している。ここで、面ＮＯ．ＳＴＯ２の第２の絞りにおける有効径は表３において１．０６２ｍｍであったのに対して０．３２５となっており、第２の絞り１５の存在が看て取られる。
【００５５】
上記表４には、上記レンズ装置１０の、ＮＡ、焦点距離、波面収差、フルアパーチャー、及びＷＬ（波長）の数値をそれぞれ示す。上記レンズ装置１０のＮＡは０．６０と、上記ＤＶＤディスク２０の規格値を得ている。
【００５６】
このように、上記対物レンズ装置１０は、光ディスク２０の基板厚みに対する調整はレンズ間の距離によって行い、上記第２の絞り１５によってＮＡの調整を行う。すなわち、上記対物レンズ装置１０は、ことなる規格の光学記録媒体に対して基板厚みとＮＡについて同時に対応することができる。
【００５７】
次に、図４には、上記レンズ装置１０において、上記第２の絞り１５を外した状態、すなわち上記ＤＶＤディスク２０の基板厚みに関しては調整を行ったがＮＡについては調整していない状態を示す。上記図２と対比すると、上記第２の絞り１５が外されているために光軸から離れた光線も含んだ光束が光ディスク２０を照射している。上記ＤＶＤディスク２０から見る入射角は大きく、従ってＮＡも大きい。しかし、入射する光束は絞られていないので収差は上記第２の絞り１５を取り付けた場合の比して大きい。ここで、上記図２の場合に同じく、ＤＶＤディスク２０の基板厚みは０．６ｍｍ、ＮＡは０．９４である。上記レンズ装置１０は上記ＤＶＤディスク２０に対応して、第１のレンズ１１と第２のレンズ１２の間隔は、第２のレンズ駆動機構１６によって狭くなされている。ここでは、上述のように、ＮＡは低減されていないのでＤＶＤディスク２０の規格よりも大きい値となっている。この対物レンズ装置１０のレンズデータを以下に示す。
【００５８】
【表５】
【表６】
上記表５においては、表１に同じく、面ＮＯ．について物点ＯＢＪは無限遠方の物点、絞りＳＴＯ１は第１の絞り１４、絞りＳＴＯ２は第２の絞り１５、像面ＩＭＧは上記信号記録面２０ｂに対応している。また、面ＮＯ．２及び面ＮＯ．３は第１のレンズ１１に、面ＮＯ．４は第２のレンズ１２の凸球面形状の面に、面ＮＯ．６及び面ＮＯ．７は上記ＤＶＤディスク２０の透明層の光入射面２０ａ及び光出射面にそれぞれ対応している。ここで、面ＮＯ．ＳＴＯ２の第２の絞りにおける有効径は１．０６２ｍｍである。
【００６１】
上記表６には、上記レンズ装置１０の、ＮＡ、焦点距離、波面収差、フルアパーチャー、及びＷＬ（波長）の数値をそれぞれ示す。上記レンズ装置１０のＮＡは０．９４と、上記ＤＶＤディスク２０の規格である０．６０よりも大きい値である。この状態では収差が大きいので、上記ＤＶＤディスク２０に対する情報信号の読み取り及び書き込みには、誤りが生ずるおそれがある。
【００６２】
なお、本発明に係る対物レンズ装置１０及びこの対物レンズ装置１０を備える記録再生装置１００は、上述のように第２のレンズ１２が１枚のレンズからなる場合に限定されない。変形例として、図４及び図５には、第２のレンズ１２が２枚のレンズからなる対物レンズ装置１０をそれぞれ示す。この対物レンズ装置１０は、第１のレンズ１１、第２のレンズ１２Ａ、第３のレンズ１２Ｂ、この第２のレンズ１２Ａと第３のレンズ１２Ｂを光軸方向に移動可能に支持する筐筒１３、第１の絞り１４、及び第２のレンズ１５の第３のレンズに対向する面上に施された第２の絞り１５、第２のレンズ駆動装置１６、及び図示しない対物レンズ駆動装置１７から構成される。図４と図５とにおける対物レンズ装置１０は、それぞれディスク基板の厚みが０．１ｍｍでありＮＡが０．７７である薄型ディスクと、ディスク基板の厚みが０．６ｍｍでありＮＡが０．６であるＤＶＤディスクに対応するように調整されている。図４においては、第２のレンズ駆動装置１６によって第１のレンズ１１と第２のレンズ１２Ａ及び第３のレンズ１２Ｂとの間隔は広く確保されているが、図５においては上記間隔は狭められ、光束の径はＤに制限され、ＮＡは低減されている。第２の絞り１２は、図４及び図５に見られるように、上記対物レンズ装置１０の光学記録媒体に対向する面に備える必要はなく、レンズの他の表面に設けることもできる。さらに、この第２の絞り１５は、必ずしもレンズの表面に設ける必要はなく、光路上に存在すればよい。
【００６３】
【発明の効果】
上述のように、本発明に係る対物レンズ装置においては、基板厚み及びＮＡに関して規格の異なる光学記録媒体に対して、それぞれ基板厚み及びＮＡに対して同時に調整することができる対物レンズ装置を提供する。すなわち、従来のように異なった規格の光学記録媒体に対してそれぞれのレンズあるいは回折型のホログラムのような特段の手段を要することなく単一の対物レンズ装置で対応することができる。このことによって、上記対物レンズの構造の簡易化が図られるので、製造過程における生産性の向上、また、製品の小型、軽量化、さらに低価格化が図られる。
【００６４】
本発明に係る対物レンズ装置は、第１のレンズと第２のレンズを備え、これらのレンズ間の距離を変えることによって異なった規格の光学記録媒体の基板の厚みに対応する。単一の対物レンズによって、異なった規格の光学記録媒体に対応できるので便利である。
【００６５】
また、本発明に係る対物レンズ装置において、ＮＡに対応する絞りは、上記第２のレンズの面上に設けられる。この絞りは、例えば遮光性を有する蒸着膜によって形成されることができる。このような蒸着膜は、きわめて容易に形成されることができ、また、環境に対して安定である。また、絞り板機械的な支持構造を必要としないので部品数の低下を図ることができる。したがって、上記レンズ装置の低価格化、保守の低減を図ることができる。
【００６６】
そして、本発明に係る対物レンズ装置においては、上記第２のレンズは、光束が入射する面は曲率半径が所定値の球面をなされ光学記録媒体に近接して対向する面は平面となされた凸レンズが用いられる。このような形状の凸レンズは光学記録媒体の基板厚みの変化による基板の傾きによって発生するコマ収差を抑制する。したがって、このレンズ装置は、光学記録媒体の基板の厚さが位置によって多少変化していても安定な動作をすることができる。また、上記凸レンズの片面は、平面となされているので、この面上への絞りの形成を容易に行うことができる。
【００６７】
さらに、本発明に係る対物レンズ装置においては、上記第２のレンズを２枚のレンズから構成することもできる。２枚のレンズを用いると、１枚のレンズのみ用いる場合に比較して、幅の広い設計をすることができる。また、絞りを配置する面の数が増加し、設計の自由度が増す。
【００６８】
本発明に係る記録再生装置においては、基板厚み及びＮＡに関して規格の異なる光学記録媒体に対して、それぞれＮＡを調整することができるレンズ装置を備えている。上述のように、このようなレンズ装置は、小型、軽量化、また、低価格化が図られる。上記記録再生装置は、このレンズ装置を備え、異なった規格の光学記録媒体に対応することができるので、ユーザに便利である。また、上記再生装置の小型、軽量化、低価格化を図ることもできる。
【００６９】
また、本発明に係る記録再生装置の備える対物レンズ装置は、第１のレンズと第２のレンズを有し、これらのレンズ間の距離を変えることによって異なった規格の光学記録媒体の基板の厚みに対応する。すなわち、単一の対物レンズによって、異なった規格の光学記録媒体に対応できるので便利である。
【００７０】
さらに、本発明に係る記録再生装置の備える対物レンズ装置において、ＮＡを制御する絞りは、上記第２のレンズの面上に設けられる。この絞りは、例えば膜の蒸着によってきわめて容易に形成されることができる。このような蒸着膜は、環境の変化対して安定である。したがって、上記レンズ装置の低価格化と、保守の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るレンズ装置及びレンズ装置を備える記録再生装置の全体の構造を模式的に示す側面図である。
【図２】 薄型ディスクに対応するように調整された上記対物レンズ装置の断面図である。
【図３】 ＤＶＤディスクに対応するように調整された上記対物レンズ装置の断面図である。
【図４】 ＤＶＤディスクに対応するように調整された上記ＤＶＤディスクに近接して対向する面の絞りを除いた上記対物レンズ装置の断面図である。
【図５】 薄型ディスクに対応するように調整された３枚のレンズを備える対物レンズ装置の断面図である。
【図６】 ＤＶＤディスクに対応するように調整された３枚のレンズを備える対物レンズ装置の断面図である。
【符号の説明】
１０ 対物レンズ装置、１１ 第１のレンズ、１２ 第２のレンズ、１３ 筐筒、１４ 第１の絞り、１５ 第２の絞り、２０ 光ディスク、２０ｂ 信号記録面、１００ 記録再生装置、１２０受光部、１２１ 発光部
Claims (9)
- 光源側に配置される第１のレンズ手段と、
記録媒体側に配置される第２のレンズ手段と、
上記第２のレンズ手段を第１のレンズ手段に対して光軸方向に移動可能に支持する支持体とを有してなる対物レンズ装置であって、
上記光源から出射され上記第１のレンズ手段に入射される光の光束を第１の所定の径に制限するように遮る第１の絞りと、
上記第２のレンズ手段に近在してこの第２のレンズ手段と共に光軸方向に移動する第２の絞りとを有し、
上記第２のレンズ手段の上記光軸方向の移動に応じて、上記光源から出射され上記第１の絞りで上記第１の所定の径に制限された光の光束が上記第２の絞りによって遮られていない状態と、上記第１のレンズ手段を介してきた光の光束を上記第２の絞りにより第２の所定の径に制限するように遮る状態とを切り換えること
を特徴とする対物レンズ装置。 - 上記第１のレンズ手段と第２のレンズ手段の間隔は、上記光学記録媒体の基板厚みに応じて調整されることを特徴とする請求項１記載の対物レンズ装置。
- 上記絞りは、上記第２のレンズ手段を構成するレンズの面上に設けられていることを特徴とする請求項２記載の対物レンズ装置。
- 上記絞りは、第２のレンズ手段を構成するレンズの内で光学記録媒体に対向する面に設けられていることを特徴とする請求項３記載の対物レンズ装置。
- 上記第２のレンズ手段を構成するレンズの内で光学記録媒体に近接して対向して設置されるレンズは、このレンズに光束が入射される面の曲率半径が所定値である凸球面となされ、上記光学記録媒体の表面部に近接されて対向する面が平面となされた凸レンズである請求項４記載の対物レンズ装置。
- 上記第２のレンズ手段は、２枚のレンズからなることを特徴とする請求項１記載の対物レンズ装置。
- 発光部と、
この発光部から発せられた光を光学記録媒体に集光する対物レンズ装置と
を有する記録再生装置において、
上記対物レンズ装置は、上記発光部側に配置される第１のレンズ手段と、記録媒体側に配置される第２のレンズ手段と、第２のレンズ手段を第１のレンズ手段に対して光軸方向に移動可能に支持する支持体と、上記光源から出射され上記第１のレンズ手段に入射される光の光束を第１の所定の径に制限するように遮る第１の絞りと、上記第２のレンズ手段に近在してこの第２のレンズ手段と共に光軸方向に移動する第２の絞りとを有してなり、
上記第２のレンズ手段の上記光軸方向の移動に応じて、上記光源から出射され上記第１の絞りで上記第１の所定の径に制限された光の光束が上記第２の絞りによって遮られていない状態と、上記第１のレンズ手段を介してきた光の光束を上記第２の絞りにより第２の所定の径に制限するように遮る状態とを切り換えること
を特徴とする記録再生装置。 - 上記第１のレンズ手段と第２のレンズ手段の間隔は、光学記録媒体の基板厚みに応じて調整されることを特徴とする請求項７記載の記録再生装置。
- 上記絞りは、上記第２のレンズ手段を構成するレンズの面上に設けられていることを特徴とする請求項８記載の記録再生装置。
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