JPH10275355A - Optical system for optical head - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical system capable of writting and reading data to/from optical disks whose protective substrates are different in thickness. SOLUTION: The diaphragm aperture to be inserted into the optical path of this optical system is constituted selectably for a circular aperture 20 or a ring-band aperture 21. Then, at the time of performing the write or the read to/from an optical disk 30 having the protective substrate thickness of 1.2 mm, the circular aperture 20 is selected. At this time, the spherical aberration of an objective lens 10 is corrected with respect to the optical disk 30 having the protective substrate thickness of 1.2 mm. Besides, at the time of performing the write or the read to/from an optical disk 31 having the protective substrate thickness of 0.6 mm, the ring-band aperture 21 is selected and only the light transmitting the peripheral part of the lens 10 is used by the aperture 21. Thus, the spherical aberration to be generated by the difference of the protective substrate thicknesses is reduced.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は光ヘッド用光学系に
関し、特に複数の種類の光ディスクに対応可能な光記録
再生用ヘッドに使用して好適な光ヘッド用光学系に関す
る。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an optical system for an optical head, and more particularly to an optical system for an optical head suitable for use in an optical recording / reproducing head compatible with a plurality of types of optical disks.

【０００２】[0002]

【従来の技術】信号の記録再生用として用いられている
光ディスクとしては、信号の読み取りの原理に応じて光
磁気ディスク（ＭＯディスク）、位相変調ディスク（Ｃ
Ｄ）、相変化ディスク（ＰＤ）などに分類される。これ
らの光ディスクはいずれも厚さ１．２ｍｍの保護基板に
より光ディスク内部の信号面が保護される。2. Description of the Related Art Optical disks used for recording and reproducing signals include a magneto-optical disk (MO disk) and a phase modulation disk (C) according to the principle of signal reading.
D) and phase change discs (PD). In each of these optical disks, the signal surface inside the optical disk is protected by a protective substrate having a thickness of 1.2 mm.

【０００３】一方、情報の記録密度を高めるために開発
されたディジタルビデオディスク（ＤＶＤ）は、０．６
ｍｍの保護基板によりデータが保護されている。したが
って、１．２ｍｍの保護基板厚に対応して設計された光
ヘッドで０．６ｍｍの保護基板厚のディスクから記録を
読みだそうとしたときに、保護基板厚の差によって光ヘ
ッドの光学系は極めて大きな球面収差を生じ、集光スポ
ットを十分に小さく絞ることができず、データの読み出
しが不可能となる。On the other hand, a digital video disc (DVD) developed to increase the recording density of information is 0.6
The data is protected by a protective substrate of mm. Therefore, when trying to read a record from a disk having a protective substrate thickness of 0.6 mm with an optical head designed for a protective substrate thickness of 1.2 mm, the optical system of the optical head is caused by a difference in the protective substrate thickness. Causes an extremely large spherical aberration, so that the focused spot cannot be reduced to a sufficiently small size, and data cannot be read.

【０００４】１台の装置で異なる保護基板厚を有する光
ディスクにアクセス、すなわち書き込みや読み出しをし
ようとした場合に生ずる上述した問題点を解決するた
め、以下に示すようないくつかの提案がなされている。[0004] In order to solve the above-mentioned problems that occur when trying to access, ie, write or read, an optical disk having a different protective substrate thickness with a single device, there have been several proposals described below. I have.

【０００５】ここで、既に提案されているいくつかの方
式について説明すると、ヘッド切換方式は、異なる基
板厚を有する光ディスクにそれぞれ対応した専用の光ヘ
ッドを装置に内蔵し、記録あるいは読み出しする光ディ
スクの基板厚に応じてこれら専用のヘッドを切り換えて
用いるものである。光学系切換方式は、ヘッドの投受
光部や駆動部などの主要部を共用し、このヘッドに光デ
ィスクの保護基板厚に対応した２種類のレンズをターレ
ット式の切換装置などによって切換え可能に組み込んだ
ものである。Here, a description will be given of some of the systems which have already been proposed. The head switching system has a special optical head corresponding to an optical disk having a different substrate thickness, which is built in a device, and is used for an optical disk for recording or reading. These dedicated heads are switched and used according to the substrate thickness. In the optical system switching system, the main parts such as the light emitting and receiving part and the driving part of the head are shared, and two kinds of lenses corresponding to the protective substrate thickness of the optical disk are incorporated in this head so that they can be switched by a turret type switching device etc. Things.

【０００６】以上の切換方式に対してヘッドの主要部お
よびレンズを共用ホログラム方式あるいは絞り込み方式
も提案されている。ホログラム方式は、光ヘッドのレ
ンズ表面の一部にホログラムを形成あるいは別設し、レ
ーザダイオード（ＬＤ）などの光源から出射されてレン
ズのホログラム部分を透過して回折、集光される光と、
ホログラム以外の部分を透過して集光される光とに分割
するものである。そして分割された光は、それぞれ異な
る保護基板厚のディスクに対して焦点を結ぶことが可能
となる。絞り込み方式は、光ヘッドのレンズに隣接し
て可変絞りを設け、ディスクの基板厚の違いにより生ず
る球面収差を低減するために可変絞りを絞るものであ
る。In addition to the above-mentioned switching system, a hologram system or a focusing system in which a main part and a lens of a head are used have been proposed. In the hologram method, a hologram is formed or separately provided on a part of the lens surface of an optical head, and light emitted from a light source such as a laser diode (LD) is transmitted through the hologram part of the lens and diffracted and condensed.
The light is divided into light transmitted through a portion other than the hologram and collected. Then, the divided light can be focused on disks having different protective substrate thicknesses. In the stop-down method, a variable stop is provided adjacent to the lens of the optical head, and the variable stop is stopped in order to reduce spherical aberration caused by a difference in the substrate thickness of the disk.

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た〜の各方式には以下のような問題点があった。す
なわち、のヘッド切換方式ではそれぞれの基板厚に対
応した専用のピックアップを複数用意せねばならず、装
置の大型化やコストの上昇を招いていた。の光学切換
方式では、レンズの切換機構を必要とし、これによる光
ヘッドの複雑化にともなう信頼性の低下やコストの上昇
を招いていた。のホログラム方式では、ヘッドのレン
ズにホログラムを形成するために、非常に高度な金型加
工技術、ガラス成形技術を要していた。の絞り込み方
式では、例えば可変絞りを透過型の液晶シャッタを用い
ることにより、可動部がなく、したがって構造が単純で
信頼性に優れる光ヘッドが実現可能となる反面、絞り込
みにともなう開口数の低下による光量の低下や、解像力
の低下が問題となっていた。However, each of the above-mentioned methods has the following problems. That is, in the head switching method, a plurality of dedicated pickups corresponding to the respective substrate thicknesses must be prepared, resulting in an increase in the size of the apparatus and an increase in cost. The optical switching method requires a lens switching mechanism, which leads to a decrease in reliability and an increase in cost due to the complexity of the optical head. According to the hologram method, very advanced mold processing technology and glass forming technology were required to form a hologram on a head lens. In the aperture stop method, for example, by using a transmission type liquid crystal shutter as a variable stop, there is no movable part, and therefore, an optical head having a simple structure and excellent reliability can be realized. There has been a problem of a decrease in light quantity and a decrease in resolution.

【０００８】本発明の目的は、上述した問題点を解決
し、低廉で信頼性に優れた光ヘッド用光学系を提供する
ことにある。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide an inexpensive and highly reliable optical system for an optical head.

【０００９】[0009]

【課題を解決するための手段】一実施の形態を示す図４
（ｂ）に対応付けて本発明を説明する。 （１） 請求項１に記載の発明は、信号面３０ｂ、３１
ｂを保護する保護基板３０ａ、３１ａにより保護された
複数の種類の光ディスク３０、３１に対してデータの書
き込みあるいは読み出しが可能な光ヘッドに用いられる
光ヘッド用光学系に適用される。そして、保護基板の厚
さが異なる少なくとも第１の光ディスク３０または第２
の光ディスク３１に対して書き込みあるいは読み出しを
する際に、保護基板の厚さに対応して、第１の光ディス
ク３０に対して書き込みあるいは読み出しをする際に
は、円形開口２０を介した光束を信号面３０ｂに導く一
方、第２の光ディスク３１に対して書き込みあるいは読
み出しする際には、輪帯開口２１を介した光束を信号面
３１ｂに導くことにより上述の目的を達成する。 （２） 請求項２に記載の発明において、第１の光ディ
スク３０は書き込み可能なディスクであり、第２の光デ
ィスク３１は読み出し専用ディスクとしたものである。 （３） 請求項３に記載の発明は、輪帯開口２１の外径
ＮＡをＮＡ１、輪帯開口２１の内径ＮＡをＮＡ２とした
ときに、以下の関係が成り立つようにしたものである。 ＮＡ２／ＮＡ１＞０．７ （４） 一実施の形態を示す図１に対応づけて説明する
と、請求項４に記載の発明は、信号面３１ｂを保護する
保護基板３１ａによって保護された光ディスク３１（図
１（ｂ））に対して書き込みあるいは読み出しする光ヘ
ッドに用いられ、所定の球面収差を有する光ヘッド用光
学系に適用され、図１（ｂ）に示されるような球面収差
を低減するように外径と内径とを決定した輪帯開口２１
（図１（ｃ））が設けられた絞り開口を有するものであ
る。 （５） 請求項５に記載の発明は、円形開口時における
残存球面収差をΔＷ０（ＲＭＳ値、単位λ）、輪帯開口
の外径ＮＡをＮＡ１、輪帯開口の外側ＮＡをＮＡ２とし
たときに、以下の関係が成り立つようにしたものであ
る。 ３×ΔＷ０×（１−ＮＡ２／ＮＡ１）²＜０．０７ （６） 一実施の形態を示す図３に対応づけて説明する
と、請求項６に記載の発明は、円形開口および輪帯開口
のうち、少なくとも輪帯開口は、液晶デバイスまたはエ
レクトロクロミックデバイス２５で構成されるものであ
る。FIG. 4 shows an embodiment of the present invention.
The present invention will be described in association with (b). (1) The invention according to claim 1 provides the signal surfaces 30b, 31
The present invention is applied to an optical system for an optical head used for an optical head capable of writing or reading data on a plurality of types of optical disks 30, 31 protected by protective substrates 30a, 31a protecting b. Then, at least the first optical disc 30 or the second
When writing to or reading from the first optical disk 31, when writing to or reading from the first optical disk 30, the luminous flux passing through the circular opening 20 is converted into a signal corresponding to the thickness of the protective substrate. When writing or reading data to or from the second optical disk 31 while guiding the light beam to the surface 30b, the above-described object is achieved by guiding the light beam passing through the annular opening 21 to the signal surface 31b. (2) In the invention described in claim 2, the first optical disk 30 is a writable disk, and the second optical disk 31 is a read-only disk. (3) In the invention according to claim 3, when the outer diameter NA of the annular opening 21 is NA1 and the inner diameter NA of the annular opening 21 is NA2, the following relationship is established. NA2 / NA1> 0.7 (4) Referring to FIG. 1 showing an embodiment, the invention according to claim 4 is an optical disk 31 (protected by a protection substrate 31a for protecting a signal surface 31b). 1 (b) is used in an optical head for writing or reading data, and is applied to an optical head optical system having a predetermined spherical aberration to reduce the spherical aberration as shown in FIG. 1 (b). Orifice opening 21 with outer and inner diameters determined
(FIG. 1 (c)) has a stop aperture provided. (5) The invention according to claim 5, wherein the residual spherical aberration at the time of the circular aperture is ΔW0 (RMS value, unit λ), the outer diameter NA of the annular aperture is NA1, and the outer NA of the annular aperture is NA2. Then, the following relationship is established. 3 × ΔW0 × (1-NA2 / NA1) 2 <0.07 (6) will be described in association with FIG. 3 shows an embodiment, according to claim 6 invention, the circular aperture and annular aperture Among them, at least the annular opening is formed of a liquid crystal device or an electrochromic device 25.

【００１０】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本
発明が実施の形態に限定されるものではない。In the section of the means for solving the above-mentioned problems, which explains the configuration of the present invention, the drawings of the embodiments of the present invention are used for easy understanding of the present invention. However, the present invention is not limited to this.

【００１１】[0011]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図１
〜図５を参照して説明する。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIGS.

【００１２】図１は、光ディスクの信号面に対するレー
ザ光の集光状態を説明する図である。図１（ａ）におい
て、基板厚１．２ｍｍの光ディスクに対して収差が良好
に補正された対物レンズ１０により、円形開口２０を透
過したレーザ光が光ディスク３０の信号面３０ｂに集光
している様子を示す。ところが、図１（ｂ）に示すよう
に、基板厚０．６ｍｍの光ディスク３１の信号面３１ｂ
に対しては球面収差が発生する。FIG. 1 is a diagram for explaining a state of focusing a laser beam on a signal surface of an optical disk. In FIG. 1A, a laser beam transmitted through a circular aperture 20 is focused on a signal surface 30b of an optical disk 30 by an objective lens 10 whose aberration has been well corrected for an optical disk having a substrate thickness of 1.2 mm. Show the situation. However, as shown in FIG. 1 (b), the signal surface 31b of the optical disk 31 having a substrate thickness of 0.6 mm is used.
, Spherical aberration occurs.

【００１３】この球面収差を図２に示す。この図２にお
いて、横軸には対物レンズ１０に入射する光線の高さ
（光軸からの距離）を表し、縦軸には各高さで対物レン
ズ１０に入射した光線が集光されて光軸と交わる位置を
表す。この球面収差図で、光線の高さがＮＡ１（円形開
口２０の半径に相当）のとき、球面収差はピーク値Ｗ０
となっている。ここで円形開口２０に変えて、内径ＮＡ
２、外径ＮＡ１の輪帯開口を挿入した場合を考えると、
図２のグラフにおいて球面収差はＷＩ〜Ｗ０にまで減少
する。このように、円形開口に代えて輪帯開口を挿入す
ることによって、図１（ｃ）に示すように球面収差を大
きく減少させ、結像性能を上げることができる。FIG. 2 shows this spherical aberration. In FIG. 2, the horizontal axis represents the height (distance from the optical axis) of the light beam incident on the objective lens 10, and the vertical axis represents the light beam incident on the objective lens 10 at each height being condensed. Indicates the position where the axis intersects. In this spherical aberration diagram, when the height of the light beam is NA1 (corresponding to the radius of the circular aperture 20), the spherical aberration has a peak value W0.
It has become. Here, instead of the circular opening 20, the inner diameter NA
2. Considering the case where the annular opening of outer diameter NA1 is inserted,
In the graph of FIG. 2, the spherical aberration decreases from WI to W0. As described above, by inserting the annular aperture instead of the circular aperture, as shown in FIG. 1C, the spherical aberration can be greatly reduced, and the imaging performance can be improved.

【００１４】ここで１．２ｍｍの保護基板厚を有する光
ディスクとしてＭＯディスクを、０．６ｍｍの保護基板
厚を有する光ディスクとしてＤＶＤを想定し、１．２ｍ
ｍの保護基板厚を有する光ディスクに対して収差補正さ
れた光ヘッド用光学系で、０．６ｍｍの保護基板厚を有
する光ディスクから信号を読み取ろうとしたときに発生
する球面収差と、輪帯開口を用いることによる球面収差
低減効果とについて詳しく説明する。説明で用いる記号
の意味は以下のとおりである。 λ：使用波長 ＮＡ０：円形開口２０の径によって決まる開口数。 ＮＡ１：輪帯開口２１の外径によって決まる開口数。 ＮＡ２：輪帯開口２１の内径によって決まる開口数。 Ｔ１ ：ＭＯディスクの保護基板厚。 Ｔ２ ：ＤＶＤの保護基板厚。 ｎｃ ：保護基板の屈折率。 ρ ：ＮＡで規格化した光線の入射高。Here, assuming an MO disk as an optical disk having a protective substrate thickness of 1.2 mm and a DVD as an optical disk having a protective substrate thickness of 0.6 mm,
In an optical system for an optical head, the aberration of which has been corrected for an optical disk having a protective substrate thickness of m, the spherical aberration generated when trying to read a signal from an optical disk having a protective substrate thickness of 0.6 mm, and the annular aperture are reduced. The effect of reducing spherical aberration by using this will be described in detail. The meanings of the symbols used in the description are as follows. λ: wavelength used NA0: numerical aperture determined by the diameter of the circular aperture 20. NA1: a numerical aperture determined by the outer diameter of the annular opening 21. NA2: The numerical aperture determined by the inner diameter of the annular opening 21. T1: The thickness of the protective substrate of the MO disk. T2: DVD protective substrate thickness. nc: refractive index of the protective substrate. ρ: Incident height of light beam normalized by NA.

【００１５】ＤＶＤの方が高い解像力を要求されるの
で、ＮＡ０（ＭＯディスク用の円形開口の開口数）より
もＮＡ１（ＤＶＤ用の輪帯開口の外径ＮＡ）を大きくす
るようにしてもよいが、ＭＯディスクにアクセスする場
合であってもＮＡの大きい方が集光スポットを絞ること
ができるので、ここではあえてＮＡ０（ＭＯディスク用
の円形開口の開口数）をＮＡ１（ＤＶＤ用の輪帯開口の
外径ＮＡ）より小さくすることはせずにＮＡ１＝ＮＡ０
として以下の説明をする。Since a higher resolution is required for a DVD, NA1 (the outer diameter NA of the orbital opening for the DVD) may be made larger than NA0 (the numerical aperture of the circular opening for the MO disk). However, even when accessing the MO disk, the larger the NA, the narrower the condensing spot can be. Therefore, here, dare to set NA0 (numerical aperture of the circular opening for the MO disk) to NA1 (ring zone for DVD). NA1 = NA0 without being smaller than the outer diameter NA of the opening
The following description will be given.

【００１６】ここでは対物レンズ１０の収差がＭＯディ
スク、つまり保護基板厚が１．２ｍｍの光ディスクに対
して補正されているものとすると、保護基板厚が０．６
ｍｍのＤＶＤに対しては大きな球面収差が発生する。３
次収差論で論じたときには、この球面収差の大きさは保
護基板厚の変化量（Ｔ２−Ｔ１）に比例し、以下の式で
与えられることが知られている（光ディスク技術、尾上
守夫監修、村山，小出，山田，國兼共著、’８９ ラジ
オ技術社刊、ｐｐ．６１）。Here, assuming that the aberration of the objective lens 10 has been corrected for an MO disk, that is, an optical disk having a protective substrate thickness of 1.2 mm, the protective substrate thickness is 0.6 mm.
A large spherical aberration occurs with respect to a DVD of mm. 3
When discussed in the next aberration theory, it is known that the magnitude of this spherical aberration is proportional to the change amount (T2−T1) of the protective substrate thickness and is given by the following equation (optical disc technology, supervised by Morio Onoe, Murayama, Koide, Yamada, Kunikane, co-authored, '89 Radio Technology, pp. 61).

【数１】 Ｗ（ρ）＝Ｗ０×（ρ／ＮＡ１）⁴ … 式（１ ） Ｗ０＝｜Ｔ２−Ｔ１｜×（ｎｃ²−１）×ＮＡ１⁴／（８×ｎｃ³） … 式（２ ） ρ：０〜ＮＡ１ （ＮＡで規格化した光線の入射高）W (ρ) = W0 × (ρ / NA1) ⁴ Equation (1) W0 = | T2-T1 | × (nc ² -1) × NA1 ⁴ / (8 × nc ³ ) Equation (2) ) Ρ: 0 to NA1 (incident height of light beam normalized by NA)

【００１７】式（１）は、あくまでガウス像面上での球
面収差であり、最良像面上での球面収差ではない。光ヘ
ッド用光学系においてはオートフォーカス機構によって
自動的に最良像面の追尾が行われるので、意味があるの
はガウス像面上の球面収差ではなく、最良像面における
球面収差である。そして、オートフォーカスによりＲＭ
Ｓ波面収差を最小にするようにしてデフォーカスの成分
が除去されるので、最良像面での球面収差は、一般的に
はガウス像面上での収差よりも小さくなる。なお、上記
の式（２）において、Ｗ０はガウス像面上での球面収差
のピーク値を意味する。Equation (1) is a spherical aberration on the Gaussian image plane, not a spherical aberration on the best image plane. In the optical system for an optical head, the tracking of the best image plane is automatically performed by the autofocus mechanism. Therefore, the meaning is not the spherical aberration on the Gaussian image plane but the spherical aberration on the best image plane. And RM by auto focus
Since the defocus component is removed so as to minimize the S wavefront aberration, the spherical aberration on the best image plane is generally smaller than the aberration on the Gaussian image plane. In the above expression (2), W0 means the peak value of spherical aberration on the Gaussian image plane.

【００１８】ここで、最良像面がガウス像面から距離Ｚ
の位置にあったとすると、この最良像面での球面収差は
以下の式（３）で表される。Here, the best image plane is a distance Z from the Gaussian image plane.
In this case, the spherical aberration at the best image plane is expressed by the following equation (3).

【数２】 Ｗ（ρ）＝Ｗ０×（ρ／ＮＡ１）⁴−Ｚ×（ρ／ＮＡ１）²／２ … 式（３） 式（３）において、上述したように距離ＺはＲＭＳ波面
収差を最小にするという条件より決定することができ
る。なお、光ヘッド用光学系では上述したようにオート
フォーカス機構によって自動的に最良像面を追尾するの
で、Ｚがいかなる値をとるかは重要ではない。[Number 2] W (ρ) = W0 × ( ρ / NA1) 4 -Z × (ρ / NA1) 2/2 ... Equation (3) formula (3), the distance Z is RMS wavefront aberration as described above It can be determined from the condition of minimizing. In the optical system for an optical head, as described above, the best image plane is automatically tracked by the autofocus mechanism, and therefore, what value Z takes is not important.

【００１９】また、Ｗ０と最良像面におけるＲＭＳ波面
収差ΔＷとの間には以下の関係が成立することが知られ
ている（Principles of Optics, 6-th Ed.、M.Born,E.W
olf共著、’９３ Pergamonn Press刊、アメリカ、ｐ
ｐ．４６４）。It is known that the following relationship is established between W0 and the RMS wavefront aberration ΔW at the best image plane (Principles of Optics, 6-th Ed., M. Born, EW).
olf co-authored, '93 Pergamonn Press, USA, p.
p. 464).

【数３】 ΔＷ＝Ｗ０／（６×５^1/2） … 式（４ ）ΔW = W0 / (6 × 5 ^1/2 ) Equation (4)

【００２０】以上の式に具体的な数値を当てはめること
により、１．２ｍｍの基板厚を有するＭＯディスクに対
して収差を補正した光ヘッド用光学系で０．６ｍｍの基
板厚を有するＤＶＤに対して発生する収差がどの程度の
ものになるのかについて説明する。例として、λ＝６８
０ｎｍｍ、ＮＡ１＝０．６、Ｔ１＝１．２ｍｍ、Ｔ２＝
０．６ｍｍ、ｎｃ＝１．５の場合で計算をしてみると、
保護基板厚が１．２ｍｍから０．６ｍｍになることによ
り生ずる球面収差は、式（２）に各値を代入してＷ０＝
５．３λとなる。したがって、最良像面におけるＲＭＳ
波面収差は、式（４）よりΔＷ＝０．３９λＲＭＳと、
非常に大きな値となる。通常、光ディスクの読み書きに
用いられる光ヘッド用光学系で実用可能な波面収差の基
準はλ／１４ＲＭＳ（≒０．０７λＲＭＳ）以下とされ
ており、上述の例ではこの基準をはるかに越えており、
ＤＶＤからの信号の読み取りは不可能である。By applying specific numerical values to the above equation, an optical system for an optical head in which aberration has been corrected for a MO disk having a substrate thickness of 1.2 mm and a DVD having a substrate thickness of 0.6 mm can be used. The amount of aberration that occurs due to the above will be described. As an example, λ = 68
0 nmm, NA1 = 0.6, T1 = 1.2 mm, T2 =
When calculating with 0.6 mm and nc = 1.5,
The spherical aberration that occurs when the protective substrate thickness is changed from 1.2 mm to 0.6 mm is obtained by substituting each value into Expression (2) and calculating W0 =
5.3λ. Therefore, the RMS at the best image plane
From equation (4), the wavefront aberration is ΔW = 0.39λRMS,
This is a very large value. Normally, the standard of the wavefront aberration that can be practically used in the optical system for the optical head used for reading and writing of the optical disk is λ / 14RMS (≒ 0.07λRMS) or less, and in the above example, the standard far exceeds this standard.
Reading a signal from a DVD is not possible.

【００２１】上述した球面収差は、対物レンズ１０に輪
帯開口２１を挿入（図１（ｃ）参照）することにより、
低減することができる。このとき、最良像面の位置も、
円形開口時の最良像面位置から移動するが、先述のとお
りオートフォーカス機構によって補正されるので問題は
ない。以下、この例について説明する。The above-mentioned spherical aberration is obtained by inserting the annular opening 21 into the objective lens 10 (see FIG. 1C).
Can be reduced. At this time, the position of the best image plane is also
Although it moves from the best image plane position at the time of the circular aperture, there is no problem because it is corrected by the autofocus mechanism as described above. Hereinafter, this example will be described.

【００２２】対物レンズ１０に輪帯開口２１を挿入した
ときの球面収差および最良像面位置は、円形開口２０を
挿入した場合と同様にして求めることができる。すなわ
ち、式（３）によって算出される球面収差に基づいてＲ
ＭＳ波面収差を求め、このＲＭＳ波面収差が最小となる
ようにＺを求めれば、そのＺが輪帯開口挿入時の最良像
面位置となる。一方、ＲＭＳ波面収差ΔＷは、輪帯開口
を透過した光線の球面収差Ｗ（ρ）を積算、平均化する
ことにより求めることができる。すなわち、以下の式
（５）〜式（７）によってＲＭＳ波面収差ΔＷを計算
し、このΔＷが最小となるようなＺを求めればよい。こ
のＺが輪帯開口２１を挿入した場合の最良像面位置とな
り、そして、そのときの球面収差が最良像面位置での球
面収差となる。The spherical aberration and the best image plane position when the annular opening 21 is inserted into the objective lens 10 can be obtained in the same manner as when the circular opening 20 is inserted. That is, based on the spherical aberration calculated by the equation (3), R
If MS wavefront aberration is determined and Z is determined so that this RMS wavefront aberration is minimized, Z becomes the best image plane position when the annular aperture is inserted. On the other hand, the RMS wavefront aberration ΔW can be obtained by integrating and averaging the spherical aberration W (ρ) of the light beam transmitted through the annular aperture. That is, the RMS wavefront aberration ΔW is calculated by the following equations (5) to (7), and Z that minimizes this ΔW may be obtained. This Z is the best image plane position when the annular opening 21 is inserted, and the spherical aberration at that time becomes the spherical aberration at the best image plane position.

【数４】 (Equation 4)

【００２３】ところで、ＭＯディスク用の光ヘッドで
は、ディスクへの信号の消去、書き込みのために、信号
読み取り時の１０倍以上の光エネルギを必要とする。そ
の一方で、信号の消去、記録が不要な読み出し専用のＤ
ＶＤの場合、信号の読みだしに際してはＭＯディスクの
消去、書き込みに要するほどの光エネルギは必要としな
い。従って、上述したように、保護基板厚０．６ｍｍの
ＤＶＤから信号を読み取る際、対物レンズ１０に輪帯絞
り２１を挿入したことによる光利用効率（円形開口２０
を挿入したときの光量に対して輪帯開口２１を挿入した
ときの光量の比）の低下は殆ど問題とならないが、この
光利用効率は、以下の式（８）で求めることができるの
で、適宜見積もることが可能である。In the meantime, an optical head for an MO disk requires 10 times or more light energy for erasing and writing a signal to / from the disk when reading a signal. On the other hand, a read-only D that does not need to erase and record signals
In the case of VD, reading of a signal does not require optical energy that is necessary for erasing and writing of the MO disk. Therefore, as described above, when reading a signal from a DVD having a protective substrate thickness of 0.6 mm, the light utilization efficiency (the circular aperture 20) due to the insertion of the annular stop 21 into the objective lens 10 is obtained.
Although the decrease in the ratio of the light amount when the annular opening 21 is inserted to the light amount when the ring is inserted is hardly a problem, the light use efficiency can be obtained by the following equation (8). It can be estimated appropriately.

【数５】 ここにＫ＝φｏｂｊ／φｂｅａｍ（けられ数）であり、 φｏｂｊ ：対物レンズの開口径（開口寸法） φｂｅａｍ：ガウスビームのビームサイズ（ビーム中心
の強度に対して周辺の強度が１／ｅ²になるときのビー
ム径）(Equation 5) Where K = φobj / φbeam (number of beams), φobj: aperture diameter of the objective lens (aperture size) φbeam: beam size of Gaussian beam (peripheral intensity is 1 / e ² with respect to beam center intensity) Beam diameter when it becomes

【００２４】ここで、ＣＤ、ＰＤ、ＭＯディスク、ある
いはＤＶＤなど、複数の種類の光ディスクへの信号の消
去、書き込み、あるいは読み取りが可能な光ヘッド用光
学系について、これらの複数の種類の光ディスクと絞り
開口形状との組み合わせについて説明する。Here, an optical system for an optical head capable of erasing, writing, or reading signals on a plurality of types of optical disks, such as a CD, PD, MO disk, and DVD, will be described. The combination with the aperture shape will be described.

【００２５】（１） 書き換え型光ディスクと読み出し
専用光ディスクとの組み合わせ 以上の実施の形態の説明では、ＭＯディスクの読み書き
時に光ヘッド用光学系の絞り開口を円形開口とする一
方、ＤＶＤ読みだし時には輪帯開口とする例について説
明したが、これが逆の組み合わせであっても輪帯開口に
よる収差補正の効果を得ることはできる。ただ、上述し
たようにＭＯディスクの消去、書き込みには、より大き
な光エネルギを必要とするので、ＭＯディスクアクセス
時に円形開口とし、ＤＶＤアクセス時に輪帯開口を配す
るのが望ましい。同様にＰＤへのアクセスに際しても円
形開口とすることが望ましい。すなわち、複数の種類の
ディスクの一方が書き換え型、他方が読み出し専用であ
れば、書き換え型のディスクにアクセスするときに円形
開口とし、読み出し専用のディスクにアクセスするとき
に輪帯開口として、光ヘッド用光学系の収差補正は円形
開口の場合を基準として行うのが望ましい。(1) Combination of rewritable optical disk and read-only optical disk In the above description of the embodiment, the aperture opening of the optical system for the optical head is made a circular opening when reading / writing the MO disk, while the ring is opened when reading the DVD. Although an example in which the band aperture is used has been described, the effect of aberration correction by the annular aperture can be obtained even if the combination is reversed. However, as described above, erasing and writing of the MO disk require a larger light energy, so it is desirable to provide a circular opening when accessing the MO disk and an annular opening when accessing the DVD. Similarly, it is desirable to have a circular opening when accessing the PD. That is, if one of a plurality of types of discs is a rewritable disc and the other is a read-only disc, the optical head has a circular opening when accessing the rewritable disc and an annular aperture when accessing the read-only disc. It is preferable that the aberration correction of the optical system is performed on the basis of the circular aperture.

【００２６】（２） 書き換え型光ディスクと書き換え
型光ディスクとの組み合わせ ＤＶＤの種類としては、読み出し専用のもの（ＤＶＤ−
ＲＯＭ）、１回だけ書き込み可能なもの（ＤＶＤ−
Ｒ）、書き換え可能なもの（ＤＶＤ−ＲＡＭ）がある。
したがって光ディスクドライブ装置を、保護基板厚１．
２ｍｍのＭＯディスクやＰＤに対しても、保護基板厚
０．６ｍｍのＤＶＤ−ＲＡＭやＤＶＤ−Ｒに対しても読
み書きが可能な構成とするには、いずれの光ディスクに
対して書き込みをする場合でも光量が必要となる。この
ときの光ディスクの種類と絞りの開口形状との組み合わ
せは任意に選択可能であるが、光量をより多く必要とす
る光ディスクのアクセス時に円形開口を用いるようにし
てもよいし、より高い解像を必要とするＤＶＤに対して
円形開口を用いるようにしてもよい。(2) Combination of rewritable optical disk and rewritable optical disk The type of DVD is a read-only type (DVD-
ROM), which can be written only once (DVD-
R) and rewritable (DVD-RAM).
Therefore, the optical disk drive device is provided with a protection substrate thickness of 1.
In order to make the configuration readable and writable with respect to a 2 mm MO disk or PD and a DVD-RAM or DVD-R having a protective substrate thickness of 0.6 mm, even when writing to any optical disk, Light intensity is required. At this time, the combination of the type of the optical disk and the aperture shape of the stop can be arbitrarily selected, but a circular aperture may be used when accessing an optical disk that requires a larger amount of light, or a higher resolution may be used. A circular opening may be used for a required DVD.

【００２７】（３） 読み出し専用光ディスクと読み出
し専用ディスクとの組み合わせ 光ディスクドライブ装置が読み出し専用で、保護基板厚
が異なる複数種の光ディスクに対してアクセス可能な構
成の場合、どちらの光ディスクに対してアクセスすると
きにも、さほど大きな光エネルギを必要としない。した
がってこの場合も、（２）の場合と同様に光ディスクの
種類と絞りの開口開口形状との組み合わせは任意に選択
可能であるが、より高い解像を必要とするＤＶＤに対し
て円形開口を用いることが望ましい。(3) Combination of a read-only optical disk and a read-only disk If the optical disk drive is of a read-only type and is capable of accessing a plurality of types of optical disks having different protective substrate thicknesses, either optical disk is accessed. Does not require much light energy. Therefore, in this case as well, as in the case of (2), the combination of the type of the optical disk and the shape of the aperture opening of the stop can be arbitrarily selected, but a circular aperture is used for a DVD requiring higher resolution. It is desirable.

【００２８】図３および図４を参照して本発明の実施の
形態に係る光ヘッド用光学系について説明する。Referring to FIGS. 3 and 4, an optical system for an optical head according to an embodiment of the present invention will be described.

【００２９】図３は光ヘッド用光学系の要部の構成を示
す概略図であり、レーザダイオード（ＬＤ）４０から出
射されたｐ偏光のビームはコリメータレンズ５０で平行
光にされた後、可変絞り装置２５、ビームスプリッタ６
０、対物レンズ１０を経て光ディスク（図３の例におい
てはＤＶＤ３１）の保護基板３１ａを透過し、信号面３
１ｂで反射されて再び保護基板３１ａ、対物レンズ１０
を再透過し、ビームスプリッタ６０の反射面６０ａで下
方に反射されて受光素子７０に導かれる。FIG. 3 is a schematic view showing the structure of a main part of an optical system for an optical head. A p-polarized beam emitted from a laser diode (LD) 40 is collimated by a collimator lens 50 and then changed. Aperture device 25, beam splitter 6
0, the light passes through the protective substrate 31a of the optical disk (the DVD 31 in the example of FIG.
1b, reflected again by the protective substrate 31a and the objective lens 10.
Is retransmitted, is reflected downward by the reflection surface 60 a of the beam splitter 60, and is guided to the light receiving element 70.

【００３０】図３に示す光ヘッド用光学系において、可
変絞り装置２５は不図示の光ディスクドライブ装置を制
御する制御回路１００により、ドライバ１１０を介して
駆動され、アクセスする光ディスクの保護基板厚に応じ
てその開口形状を変更することが可能な透過型液晶で構
成されている。これについて説明すると、制御回路１０
０は、装着される光ディスクの種類に応じ、ドライバ１
１０を介して可変絞り装置２５内の透過型液晶の偏光状
態を制御する。これにより、ＬＤ４０から出射されたｐ
偏光のレーザビームは可変絞り装置２５を透過する際に
円形開口形状あるいは輪帯開口形状に光束が絞られる。
これにより、機械的な可動部を設けることなく絞りの開
口形状を変えることができるので、信頼性に優れた可変
絞り装置とすることができる。なお、図３に示す光ヘッ
ド用光学系を用いることにより保護基板厚１．２ｍｍの
書き換え可能な光ディスクとしてＭＯディスクやＰＤに
対してアクセスが可能となる。In the optical system for an optical head shown in FIG. 3, a variable aperture device 25 is driven by a control circuit 100 for controlling an optical disk drive device (not shown) via a driver 110, and according to the protective substrate thickness of the optical disk to be accessed. It is composed of a transmission type liquid crystal whose opening shape can be changed. To explain this, the control circuit 10
0 indicates the driver 1 according to the type of the optical disc to be mounted.
The polarization state of the transmission type liquid crystal in the variable diaphragm device 25 is controlled via the reference numeral 10. Thereby, p emitted from the LD 40
When the polarized laser beam passes through the variable diaphragm device 25, the light beam is converged into a circular aperture shape or an annular aperture shape.
Thus, the aperture shape of the diaphragm can be changed without providing a mechanical movable part, and thus a highly reliable variable diaphragm device can be obtained. The use of the optical system for an optical head shown in FIG. 3 makes it possible to access an MO disk or PD as a rewritable optical disk having a protective substrate thickness of 1.2 mm.

【００３１】上述の可変絞り装置２５では透過型液晶を
用いた例について説明したが、この透過型液晶に代えて
エレクトロクロミック素子（ＥＣＤ）を用いてもよい。
このときには偏光光は必ずしも必要ないので、ＬＤ４０
の偏光方向と可変絞り装置２５の向きとを揃える必要が
ない。In the above-mentioned variable stop device 25, an example using transmission type liquid crystal has been described, but an electrochromic element (ECD) may be used instead of this transmission type liquid crystal.
At this time, since the polarized light is not always necessary, the LD 40
And the direction of the variable aperture device 25 need not be aligned.

【００３２】次に、図４を参照して本発明の実施の形態
に係る光ヘッド用光学系における絞り開口切換方法の別
の例について説明する。図４も、図３と同様に光ヘッド
の要部の構成を示す図であり、保護基板厚の異なる光デ
ィスクに対して、（ａ）がそれぞれ専用の光源と固定式
の絞り開口を有するもの、（ｂ）がそれぞれ専用の対物
レンズと固定式の開口絞りを有するものである。なお、
図３に示す光ヘッドと同様の部分には同じ番号を付して
その説明を省略する。Next, another example of a method of switching the aperture in the optical system for an optical head according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is also a diagram showing a configuration of a main part of the optical head, similarly to FIG. 3, wherein (a) each has a dedicated light source and a fixed diaphragm aperture for optical discs having different protective substrate thicknesses, (B) has a dedicated objective lens and a fixed aperture stop. In addition,
The same parts as those of the optical head shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【００３３】図４（ａ）において、光ヘッドは光源とし
てＬＤ４１とＬＤ４２とを備え、光ディスクの保護基板
の厚さに応じてＬＤ４１またはＬＤ４２が選択的に発光
するようにしたものである。そして、保護基板厚１．２
ｍｍの光ディスク（不図示）が光ディスクドライブ（不
図示）にセットされているときには、ＬＤ４１が発光
し、このＬＤ４１から出射されたｐ偏光の光はコリメー
タレンズ５０ａ、円形開口２０を経て偏光ビームスプリ
ッタ（ＰＢＳ）６１に入射した後、接合面６１ａで反射
されることなく直進して光路ｍに沿って直進し、ビーム
スプリッタ６０に向かう。一方、保護基板厚０．６ｍｍ
の光ディスク３１がセットされているときには、ＬＤ４
２が発光し、このＬＤ４２から出射されたｓ偏光の光は
コリメータレンズ５０ｂ、輪帯開口２１を経てＰＢＳ６
１に入射し、接合面６１ａで反射され、上述のＬＤ４１
から出射されて接合面６１ａを透過した光と同じ方向に
導かれて光路ｍに沿って直進する。このようにｐ偏光の
ＬＤ４１とｓ偏光のＬＤ４２とＰＢＳ６１とを組み合わ
せることにより光を効率よく光ディスクへ導くことがで
きる。In FIG. 4A, the optical head includes LD 41 and LD 42 as light sources, and the LD 41 or LD 42 selectively emits light according to the thickness of the protective substrate of the optical disk. And a protective substrate thickness of 1.2
When an optical disk (not shown) of mm is set in an optical disk drive (not shown), the LD 41 emits light, and the p-polarized light emitted from the LD 41 passes through the collimator lens 50a and the circular aperture 20, and then enters the polarization beam splitter (not shown). After being incident on the (PBS) 61, the light travels straight without being reflected by the joining surface 61 a, travels straight along the optical path m, and travels toward the beam splitter 60. On the other hand, protective substrate thickness 0.6mm
When the optical disc 31 is set, the LD4
2 emits light, and the s-polarized light emitted from the LD 42 passes through the collimator lens 50b and the annular opening 21 so that the PBS 6
1 and reflected by the bonding surface 61a,
Is guided in the same direction as the light emitted from and transmitted through the bonding surface 61a, and travels straight along the optical path m. As described above, by combining the p-polarized LD 41, the s-polarized LD 42, and the PBS 61, light can be efficiently guided to the optical disk.

【００３４】光路ｍに沿って直進する光は、図３を参照
して説明したのと同様にして光ディスクの信号面（図４
（ａ）の例においてはＤＶＤ３１の信号面３１ｂ）で反
射され、受光素子７０に導かれる。The light traveling straight along the optical path m is transmitted to the signal surface of the optical disk (FIG. 4) in the same manner as described with reference to FIG.
In the example of (a), the light is reflected by the signal surface 31b) of the DVD 31 and guided to the light receiving element 70.

【００３５】以上のように、図４（ａ）に示す光ヘッド
によれば、装着される光ディスクの保護基板厚に応じて
ＬＤ４１またはＬＤ４２を選択的に発光させるだけで絞
りの開口形状を円形開口、あるいは輪帯開口に切り換え
るのと同様の効果を得ることができ、可動部もないので
図３のものと同様に信頼性に優れた絞り開口の切り換え
装置が実現できる。また、光ディスクの情報記録密度に
応じてＬＤ４１とＬＤ４２とで異なる波長の光源とする
こともできる。As described above, according to the optical head shown in FIG. 4 (a), the aperture shape of the stop can be changed to a circular shape only by selectively causing the LD 41 or LD 42 to emit light in accordance with the protective substrate thickness of the optical disk to be mounted. Alternatively, an effect similar to that of switching to the annular aperture can be obtained, and since there is no movable part, a highly reliable switching apparatus for the aperture opening can be realized as in FIG. Further, light sources having different wavelengths can be used for the LD 41 and the LD 42 according to the information recording density of the optical disc.

【００３６】続いて図４（ｂ）に示す光ヘッド用光学系
について説明する。図４（ｂ）に示す光ヘッドは、一つ
の光源（ＬＤ４０）から出射された光をハーフミラー６
２および全反射ミラー６３を用いて二つの光束に分割
し、それぞれの光束を別の対物レンズ１０ａおよび１０
ｂを経て保護基板厚０．６ｍｍあるいは１．２ｍｍの光
ディスクに導くようにしたものである。これらの対物レ
ンズ１０ａおよび１０ｂは同一形状のものを用いてお
り、円形開口２０を挿入した状態で１．２ｍｍの保護基
板厚を有する光ディスクに対してアクセスしたときに球
面収差が最小となるように収差補正がなされている。ま
た、対物レンズ１０ａおよび１０ｂの光軸上の近傍に
は、それぞれ輪帯開口２１、円形開口２０が挿入されて
おり、対物レンズ１０ａで０．６ｍｍの保護基板厚の光
ディスクにアクセスする際に発生する球面収差は輪帯開
口２１によって補正される。Next, the optical system for an optical head shown in FIG. The optical head shown in FIG. 4B uses the light emitted from one light source (LD
2 and the total reflection mirror 63 are used to split the light into two light beams, and each light beam is separated into another objective lens 10a and 10b.
This leads to an optical disk with a protective substrate thickness of 0.6 mm or 1.2 mm via b. These objective lenses 10a and 10b have the same shape, and are designed to minimize spherical aberration when accessing an optical disk having a protective substrate thickness of 1.2 mm with the circular opening 20 inserted. Aberration correction has been made. A ring-shaped opening 21 and a circular opening 20 are inserted near the optical axes of the objective lenses 10a and 10b, respectively, which are generated when the objective lens 10a accesses an optical disk having a protective substrate thickness of 0.6 mm. Is corrected by the annular aperture 21.

【００３７】以上のような構成において、ＬＤ４０から
出射され、コリメートレンズ５０で平行光とされた光束
はビームスプリッタ６２により、そのまま直進して円形
開口および対物レンズ１０ｂを経て保護基板厚１．２ｍ
ｍの光ディスクに入射する光と、全反射ミラー６３、輪
帯開口および対物レンズ１０ａを経て保護基板厚０．６
ｍｍの光ディスクに入射する光束とに分割される。In the above-described configuration, the light beam emitted from the LD 40 and converted into parallel light by the collimating lens 50 goes straight as it is by the beam splitter 62, passes through the circular aperture and the objective lens 10b, and has a protective substrate thickness of 1.2 m.
m incident on the optical disk having a thickness of 0.6 mm through the total reflection mirror 63, the annular aperture, and the objective lens 10a.
The light beam is split into a light beam incident on an optical disk of mm.

【００３８】続いて光ディスクの信号面３１ｂあるいは
３０ｂで反射された光束の進路について説明すると、光
路ｎに沿って復路をたどる光束は全反射ミラー６３およ
びビームスプリッタ６２によって受光素子７０へ導かれ
る一方、光路ｍに沿って復路をたどる光束はビームスプ
リッタ６２によって受光素子７０に導かれる。Next, the path of the light beam reflected by the signal surface 31b or 30b of the optical disk will be described. The light beam traveling the return path along the optical path n is guided to the light receiving element 70 by the total reflection mirror 63 and the beam splitter 62, while The light beam that follows the return path along the optical path m is guided to the light receiving element 70 by the beam splitter 62.

【００３９】なお、この図４（ｂ）においては便宜上、
それぞれの対物レンズ１０ａおよび１０ｂに対向して異
なる保護基板厚を有する光ディスクが配置されていて、
あたかも対物レンズ１０ａを経た光束が０．６ｍｍの保
護基板厚を有する光ディスクに照射され、対物１０ｂを
経た光束が１．２ｍｍの保護基板厚を有する光ディスク
に照射されるかのように描かれているが、実際には保護
基板厚０．６ｍｍ、あるいは１．２ｍｍどちらかの光デ
ィスク１枚のみが装着される。つまり、０．６ｍｍある
いは１．２ｍｍいずれかの保護基板厚を有する１枚の光
ディスクに対して対物レンズ１０ａおよび１０ｂを経た
二つの光が照射されることになるが、たとえば０．６ｍ
ｍの保護基板厚を有する光ディスクに対してアクセスす
る場合、対物レンズ１０ｂを経て光ディスクに照射され
る光束の焦点は、この光ディスクの信号面に対して大き
くずれているため、対物レンズ１０ａを経て受光素子７
０に導かれる光信号に対して悪影響を及ぼすことはな
い。また、１．２ｍｍの保護基板厚を有する光ディスク
に対してアクセスするときも同様にして対物レンズ１０
ａを経て光ディスクに照射される光束の焦点は光ディス
クの信号面に対して大きくずれているので、対物レンズ
１０ｂを経て受光素子７０に導かれる光信号に対して悪
影響を及ぼすことはない。In FIG. 4B, for convenience,
Optical discs having different protective substrate thicknesses are arranged opposite to the respective objective lenses 10a and 10b,
It is depicted as if the light beam passing through the objective lens 10a is applied to an optical disk having a protective substrate thickness of 0.6 mm, and the light beam passing through the objective 10b is applied to an optical disk having a protective substrate thickness of 1.2 mm. However, actually, only one optical disk having a protective substrate thickness of 0.6 mm or 1.2 mm is mounted. In other words, one optical disk having a protective substrate thickness of either 0.6 mm or 1.2 mm is irradiated with two lights passing through the objective lenses 10a and 10b.
When an optical disk having a protective substrate thickness of m is accessed, the focal point of the light beam irradiated on the optical disk through the objective lens 10b is greatly shifted with respect to the signal surface of the optical disk, and thus the light received through the objective lens 10a is received. Element 7
There is no adverse effect on the optical signal guided to zero. Similarly, when accessing an optical disk having a protective substrate thickness of 1.2 mm, the objective lens 10
Since the focal point of the light beam irradiated on the optical disk via the point a is greatly shifted with respect to the signal surface of the optical disk, the optical signal guided to the light receiving element 70 via the objective lens 10b is not adversely affected.

【００４０】図４（ｂ）に示す光ヘッド用光学系によれ
ば、保護基板厚の異なる光ディスクに対して同一の形状
のレンズ用いたので、レンズ成形のための金型費用等の
軽減が可能となり、大幅な製造コストの削減ができる。According to the optical system for an optical head shown in FIG. 4B, since the lenses having the same shape are used for optical disks having different protective substrate thicknesses, it is possible to reduce the cost of the mold for forming the lenses. As a result, the manufacturing cost can be significantly reduced.

【００４１】[0041]

【実施例】以下に、本発明による実施例について説明す
る。本実施例において、諸条件を以下のように定める。Embodiments of the present invention will be described below. In the present embodiment, various conditions are determined as follows.

【表１】 波長 ：λ＝６８０ｎｍ 保護基板の屈折率 ：ｎｃ＝１．５ 対物レンズの開口数 ：ＮＡ＝０．５５ けられ数 ：Ｋ＝０．９ ＭＯディスク保護基板厚 ：Ｔ１＝１．２ｍｍ ＤＶＤ保護基板厚 ：Ｔ２＝０．６ｍｍ ＭＯディスクアクセス時の絞り開口形状 ：円形開口 ＤＶＤアクセス時の絞り開口形状 ：輪帯開口 対物レンズの収差補正 ：ＭＯディスクアクセス時を基準に補 正[Table 1] Wavelength: λ = 680 nm Refractive index of protective substrate: nc = 1.5 Numerical aperture of objective lens: NA = 0.55 Scaling number: K = 0.9 MO disk protective substrate thickness: T1 = 1. 2 mm DVD protective substrate thickness: T2 = 0.6 mm Aperture opening shape when accessing MO disk: Circular opening Aperture opening shape when accessing DVD: Ring-shaped aperture Objective aberration correction: Correction based on MO disk access

【００４２】以上の条件において、円形開口のままＤＶ
Ｄの信号を読み取ろうとした場合に発生する球面収差、
およびＲＭＳ波面収差は、式（２）および式（４）よ
り、Ｗ０＝３．７４λ、ΔＷ＝０．２８λＲＭＳとな
る。先述したように、通常の光ヘッド用光学系における
許容収差はΔＷ＜０．０７λＲＭＳとされているから、
これでは全く解像しないといってよい。Under the above conditions, the DV is maintained with the circular opening.
Spherical aberration that occurs when trying to read the signal of D,
From equation (2) and equation (4), the RMS wavefront aberration is W0 = 3.74λ and ΔW = 0.28λRMS. As described above, since the allowable aberration in the ordinary optical head optical system is ΔW <0.07λRMS,
It can be said that this does not result in any resolution.

【００４３】そこで、外径ＮＡ＝０．５５の輪帯開口を
挿入し、内径ＮＡを変化させたときのＲＭＳ波面収差Δ
Ｗを求めてプロットしたのが図５に示すグラフである。
また、この図５には輪帯開口の内径ＮＡを変化させたと
きの光利用効率（円形開口時＝１００％）の変化も併せ
てプロットしてある。Therefore, the RMS wavefront aberration .DELTA. When the annular opening having the outer diameter NA = 0.55 is inserted and the inner diameter NA is changed.
FIG. 5 is a graph in which W is obtained and plotted.
FIG. 5 also plots a change in light use efficiency (at the time of a circular opening = 100%) when the inner diameter NA of the annular opening is changed.

【００４４】上述したように、円形開口のままでＤＶＤ
の信号を読み取ろうとしたときに、０．２８λもあった
ＲＭＳ波面収差が、輪帯開口を挿入することによって、
内径ＮＡ＝０．４９のときには０．０１２λＲＭＳに、
そして内径ＮＡ＝０．５２のときには０．００４λＲＭ
Ｓに、それぞれ劇的に減少している。このときの光利用
効率は内径ＮＡ＝０．４９のときに１０％、内径ＮＡ＝
０．５２のときに５％となるが、読み出し専用のＤＶＤ
に対しては実用上全く支障ない。As described above, a DVD with a circular opening is used.
The RMS wavefront aberration which was 0.28λ when trying to read the signal of
When inner diameter NA = 0.49, 0.012λ RMS,
And when inner diameter NA = 0.52, 0.004λRM
S, respectively, has decreased dramatically. The light use efficiency at this time is 10% when the inner diameter NA is 0.49, and the inner diameter NA is
5% at 0.52, but read-only DVD
For practical use.

【００４５】ところで、ＲＭＳ波面収差が光ヘッド用光
学系の信号読み取り可否のしきい値である０．０７λと
なるときの輪帯開口内側ＮＡを式（２）および式（４）
より求めると、ＮＡ＝０．３９となる。この内径ＮＡを
外径ＮＡで規格化すると、内径ＮＡ／外径ＮＡ＝０．３
９／０．５５≒０．７となる。つまり、内径ＮＡと外径
ＮＡとを用いて、輪帯開口による球面収差の補正が有効
となるときの条件を一般化して表すと、内径ＮＡ／外径
ＮＡ＞０．７となる。By the way, when the RMS wavefront aberration is 0.07λ which is the threshold value of the signal readability of the optical system for an optical head, the inner NA of the annular opening is expressed by the following equations (2) and (4).
From this, NA = 0.39. When this inner diameter NA is normalized by the outer diameter NA, the inner diameter NA / outer diameter NA = 0.3
9 / 0.55 ≒ 0.7. That is, using the inner diameter NA and the outer diameter NA to generalize and express the conditions under which the correction of spherical aberration by the annular aperture is effective, the inner diameter NA / outer diameter NA> 0.7.

【００４６】さらに、図５の収差曲線を規格化して、よ
り一般的な扱いを行う。図５に示すＲＭＳ波面収差曲線
を２次曲線でフィッティングすることにより、ＲＭＳ波
面収差を輪帯開口の内径ＮＡ、外径ＮＡの関数として表
現すると、以下の式（９）が得られる。Further, a more general treatment is performed by normalizing the aberration curve of FIG. When the RMS wavefront aberration curve shown in FIG. 5 is fitted as a quadratic curve to express the RMS wavefront aberration as a function of the inner diameter NA and the outer diameter NA of the annular aperture, the following equation (9) is obtained.

【数６】 ΔＷ＝０．９×（１−ＮＡ２／ＮＡ１）² （λＲＭＳ） … 式（９） 式（９）において、ΔＷは内径ＮＡ＝ＮＡ１、外径ＮＡ
＝ＮＡ２の輪帯開口を透過した光束により発生するＲＭ
Ｓ波面収差である。ΔW = 0.9 × (1−NA2 / NA1) ² (λRMS) Expression (9) In Expression (9), ΔW is the inner diameter NA = NA1, the outer diameter NA
= RM generated by light transmitted through the orifice of NA2
This is the S wavefront aberration.

【００４７】ところで、輪帯開口挿入後のＲＭＳ波面収
差ΔＷは、輪帯開口挿入前に元々対物レンズ１０で生ず
る収差（図１（ｂ）参照）の量に比例する。そしてこの
収差の量は、本実施例で示した条件では０．２８λであ
る。ここで輪帯開口挿入前のＲＭＳ波面収差をΔＷ０、
輪帯開口挿入後のＲＭＳ波面収差をΔＷとして、上述の
式（９）を別の形で表現、すなわちΔＷ０を係数として
含む形で表現すると、以下の式（１０）が得られる。By the way, the RMS wavefront aberration ΔW after the insertion of the annular aperture is proportional to the amount of aberration (see FIG. 1B) originally generated in the objective lens 10 before the insertion of the annular aperture. The amount of this aberration is 0.28λ under the conditions described in this embodiment. Here, the RMS wavefront aberration before insertion of the annular opening is ΔW0,
If the RMS wavefront aberration after the insertion of the annular aperture is expressed as ΔW, the above equation (9) is expressed in another form, that is, when the equation includes ΔW0 as a coefficient, the following equation (10) is obtained.

【数７】 ΔＷ＝０．９×（１−ＮＡ２／ＮＡ１）²×（ΔＷ０／０．２８） ≒３×ΔＷ０×（１−ＮＡ２／ＮＡ１）² … 式（１０）ΔW = 0.9 × (1-NA2 / NA1) ² × (ΔW0 / 0.28) ≒ 3 × ΔW0 × (1-NA2 / NA1) ² Equation (10)

【００４８】以上の説明の中で何度か触れてきたよう
に、殆どの光ヘッド用光学系において、ΔＷ＜０．０７
λが実用上問題のないＲＭＳ波面収差の条件とされてお
り、この条件を式（１０）に適用することにより以下の
条件式が導かれる。As mentioned several times in the above description, in most optical head optical systems, ΔW <0.07
λ is a condition of the RMS wavefront aberration which has no practical problem. By applying this condition to the expression (10), the following conditional expression is derived.

【数８】 ３×ΔＷ０×（１−ＮＡ２／ＮＡ１）²＜０．０７λ … 式（１１）3 × ΔW0 × (1-NA2 / NA1) ² <0.07λ Equation (11)

【００４９】この式（１１）が、輪帯開口を挿入する前
にΔＷ０のＲＭＳ波面収差を有する光ヘッド用光学系に
輪帯開口を挿入し、収差を低減して実用的な光学系にす
るための条件式となる。This equation (11) shows that, before the annular aperture is inserted, the annular aperture is inserted into the optical system for the optical head having the RMS wavefront aberration of ΔW0, and the aberration is reduced to make a practical optical system. Conditional expression.

【００５０】以上の実施の形態の説明では、１．２ｍｍ
保護基板厚を有する光ディスクに対して球面収差補正が
なされた光ヘッド用光学系で、０．６ｍｍの保護基板厚
を有する光ディスク読み出しの際に発生する収差を輪帯
開口によって低減する例について説明したが、これに限
らず、他の光学系にも適用が可能である。例えば、残存
球面収差が大きすぎて所定の解像力が得られない光学系
に、式（１１）を満足するような輪帯開口を挿入するこ
とにより、対物レンズの形状だけでは補正しきれなかっ
た球面収差を補正することができる。In the above description of the embodiment, 1.2 mm
In the optical system for an optical head in which spherical aberration has been corrected for an optical disk having a protective substrate thickness, an example has been described in which the aberration generated when reading an optical disk having a protective substrate thickness of 0.6 mm is reduced by an annular aperture. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to other optical systems. For example, by inserting an annular aperture that satisfies Expression (11) into an optical system in which a predetermined resolving power cannot be obtained because the residual spherical aberration is too large, a spherical surface that cannot be corrected only by the shape of the objective lens Aberration can be corrected.

【００５１】また、上記の説明では３次の収差のみを考
慮したが、より高次の収差を考慮してもまったく同様の
効果を得ることができる。Although only the third-order aberration is considered in the above description, exactly the same effect can be obtained even if a higher-order aberration is considered.

【００５２】以上の実施例の説明においては、保護基板
厚０．６ｍｍのＤＶＤも、保護基板厚１．２ｍｍのＭＯ
ディスクやＣＤ、そしてＰＤも、光ヘッド用光学系で用
いられる光源の波長は同一であると仮定したが、情報の
記録密度等に応じて異なる波長を用いるものであっても
構わない。当然、このときには光源の波長の相違に基づ
いて発生する球面収差も変化するが、輪帯開口で補正す
ることが可能である。In the above description of the embodiment, a DVD with a protective substrate thickness of 0.6 mm is used for an MO with a protective substrate thickness of 1.2 mm.
Although it is assumed that the wavelength of the light source used in the optical system for an optical head is the same for a disc, a CD, and a PD, different wavelengths may be used according to the information recording density and the like. Of course, at this time, the spherical aberration generated based on the difference in the wavelength of the light source also changes, but can be corrected by the annular aperture.

【００５３】[0053]

【発明の効果】【The invention's effect】

（１） 請求項１に記載の発明によれば、一の保護基板
厚を有する光ディスクに対して収差補正された光ヘッド
用光学系で、他の保護基板厚を有する光ディスクに書き
込みあるいは読み出しをしようとした場合に生ずる球面
収差を、輪帯開口を介した光束を信号面に導くだけで低
減することができるので、同一の光ヘッド用光学系で異
なる保護基板厚を有する光ディスクに対して書き込みあ
るいは読み出しを行うことができる。また、絞り開口を
単純に小さくして球面収差の補正をする場合に比べ、輪
帯開口の外径ＮＡをより大きく設定することができるの
で、集光スポットを絞ることができ、したがって解像力
に優れた光ヘッド用光学系とすることができる。 （２） 特に請求項２に記載の発明によれば、より多く
の光量を必要とする書き込み可能なディスクに対しては
円形開口を介した光束を導き、光量をさほど必要としな
い読み出し専用ディスクに対しては輪帯開口を介した光
束を導くようにしたので、光ヘッド用の光源の光量を増
すことなく球面収差の補正をすることができる。 （３） 請求項３に記載の発明によれば、輪帯開口の外
径ＮＡと内径ＮＡとの関係を、所定の条件に従うように
することにより、球面収差を効果的に低減することがで
きる。 （４） 請求項４に記載の発明によれば、所定の球面収
差を有する光ヘッド用光学系に、この球面収差を低減す
るように外径ＮＡおよび内径ＮＡを定めた輪帯開口を備
えることにより、光学系だけで補正しきれなかった球面
収差を、解像力を低下させることなく効果的に低減する
ことができる。 （５） 請求項５に記載の発明によれば、一の保護基板
厚を有する光ディスクに対して収差補正された光ヘッド
用光学系で、他の保護基板厚を有する光ディスクに対し
て書き込みあるいは読み出しをしようとしたときに発生
する球面収差の大きさに応じて、輪帯開口の外径ＮＡと
内径ＮＡとの関係を変えることにより、効果的に球面収
差を低減することができる。 （６） 請求項６に記載の発明によれば、可動部を設け
ることなく、書き込みあるいは読み出しをする光ディス
クの保護基板厚に応じて、円形開口または輪帯開口を介
した光束を光ディスクの信号面に導くことができるの
で、小型化が可能で信頼性に優れた光ヘッド用光学系を
実現することができる。(1) According to the first aspect of the present invention, an optical system for an optical head in which aberration has been corrected for an optical disk having one protective substrate thickness will write or read data on or from an optical disk having another protective substrate thickness. Can be reduced only by guiding the light flux through the annular aperture to the signal surface, so that the same optical head optical system can be used to write or write data on optical discs having different protective substrate thicknesses. Reading can be performed. In addition, since the outer diameter NA of the orbicular zone opening can be set larger than in the case where spherical aberration is corrected by simply reducing the aperture, the condensing spot can be narrowed, and therefore, the resolution is excellent. Optical head optical system. (2) In particular, according to the second aspect of the present invention, a light beam is guided through a circular opening to a writable disk that requires a larger amount of light, and a read-only disk that does not require a large amount of light is provided. On the other hand, since the light beam is guided through the annular opening, the spherical aberration can be corrected without increasing the light amount of the light source for the optical head. (3) According to the third aspect of the invention, the spherical aberration can be effectively reduced by making the relationship between the outer diameter NA and the inner diameter NA of the annular opening comply with a predetermined condition. . (4) According to the invention as set forth in claim 4, the optical system for an optical head having a predetermined spherical aberration is provided with an annular opening having an outer diameter NA and an inner diameter NA so as to reduce the spherical aberration. Accordingly, spherical aberration that cannot be completely corrected only by the optical system can be effectively reduced without lowering the resolving power. (5) According to the fifth aspect of the present invention, an optical system for an optical head in which aberration is corrected for an optical disk having one protective substrate thickness, and writes or reads to or from an optical disk having another protective substrate thickness. By changing the relationship between the outer diameter NA and the inner diameter NA of the orbicular zone opening according to the magnitude of the spherical aberration generated when trying to perform the above, it is possible to effectively reduce the spherical aberration. (6) According to the invention as set forth in claim 6, without providing a movable portion, the luminous flux through the circular opening or the annular zone opening is transmitted to the signal surface of the optical disk according to the thickness of the protective substrate of the optical disk on which writing or reading is performed. Therefore, it is possible to realize an optical system for an optical head that can be reduced in size and has excellent reliability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】 本発明に係る光ヘッド用光学系の対物レン
ズにより、光束が光ディスクの信号面に結像する様子を
示す縦断面図であり、（ａ）は１．２ｍｍの保護基板厚
を有する光ディスクの信号面に結像している様子を、
（ｂ）は０．６ｍｍの保護基板厚を有する光ディスクの
信号面に結像する際に大きな球面収差を発生している様
子を、（ｃ）は輪帯絞りにより（ｂ）に示す球面収差が
補正されている様子を示す。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a state in which a light beam forms an image on a signal surface of an optical disk by an objective lens of an optical system for an optical head according to the present invention, and (a) has a protective substrate thickness of 1.2 mm. The image formed on the signal surface of the optical disk
(B) shows a state in which a large spherical aberration is generated when an image is formed on a signal surface of an optical disk having a protective substrate thickness of 0.6 mm, and (c) shows a state in which the spherical aberration shown in (b) is reduced by an annular stop. This shows how the correction has been made.

【図２】 １．２ｍｍの保護基板厚を有する光ディス
クに書き込みあるいは読み出しすることを前提に収差補
正された光ヘッド用光学系で０．６ｍｍの保護基板厚を
有する光ディスクに書き込みあるいは読み出しをしよう
としたときに発生する球面収差を表すグラフ。FIG. 2 attempts to write or read data on an optical disk having a protective substrate thickness of 0.6 mm with an optical system for an optical head that has been aberration-corrected on the assumption that writing or reading is performed on an optical disk having a protective substrate thickness of 1.2 mm. 7 is a graph showing spherical aberration that occurs when performing the following.

【図３】 本発明の実施の形態に係る光ヘッド用光学
系の要部を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a main part of an optical system for an optical head according to an embodiment of the present invention.

【図４】 本発明の実施の形態に係る光ヘッド用光学
系の要部の別の例を示す図であり、異なる保護基板厚の
光ディスクに対して、（ａ）がそれぞれ専用のレーザダ
イオードを有するものを、（ｂ）がそれぞれ専用の対物
レンズを有するものを示す。FIG. 4 is a diagram showing another example of a main part of the optical system for an optical head according to the embodiment of the present invention. (B) shows a lens having a dedicated objective lens.

【図５】 輪帯開口の内径ＮＡの変化にともなう波面
収差ΔＷおよび光利用効率の変化を示すグラフ。FIG. 5 is a graph showing changes in wavefront aberration ΔW and light use efficiency with changes in the inner diameter NA of the annular opening.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０ 対物レンズ ２０ 円形開口 ２１ 輪帯開口 ２５ 可変絞り装置 ３０、３１ 光ディスク ３０ａ、３１ａ 保護基板 ３０ｂ、３１ｂ 信号面 ４０、４１、４２ レーザダイオード ５０ コリメータレンズ ６０、６１、６２、６３ ビームスプリッタ Reference Signs List 10 Objective lens 20 Circular aperture 21 Ring aperture 25 Variable aperture device 30, 31 Optical disk 30a, 31a Protective substrate 30b, 31b Signal plane 40, 41, 42 Laser diode 50 Collimator lens 60, 61, 62, 63 Beam splitter

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 信号面を保護する保護基板により保護さ
れた複数の種類の光ディスクに対してデータの書き込み
あるいは読み出しが可能な光ヘッドに用いられる光ヘッ
ド用光学系において、 前記保護基板の厚さが異なる少なくとも第１の光ディス
クまたは第２の光ディスクに対して書き込みあるいは読
み出しをする際に、保護基板の厚さに対応して、前記第
１の光ディスクに対して書き込みあるいは読み出しをす
る際には、円形開口を介した光束を前記信号面に導く一
方、前記第２の光ディスクに対して書き込みあるいは読
み出しする際には、輪帯開口を介した光束を前記信号面
に導くことを特徴とする光ヘッド用光学系。1. An optical head optical system used for an optical head capable of writing or reading data on or from a plurality of types of optical discs protected by a protection substrate for protecting a signal surface, wherein the thickness of the protection substrate is When writing to or reading from at least the first optical disk or the second optical disk different from each other, when writing or reading to or from the first optical disk in accordance with the thickness of the protective substrate, An optical head for guiding a light beam passing through a circular opening to the signal surface while guiding a light beam passing through the annular opening to write or read the second optical disc while guiding the light beam to the signal surface; Optical system. 【請求項２】 請求項１に記載の光ヘッド用光学系にお
いて、 前記第１の光ディスクは書き込み可能なディスクであ
り、前記第２の光ディスクは読み出し専用ディスクであ
ることを特徴とする光ヘッド用光学系。2. The optical head optical system according to claim 1, wherein the first optical disk is a writable disk, and the second optical disk is a read-only disk. Optical system. 【請求項３】 請求項１または２に記載の光ヘッド用光
学系において、 前記輪帯開口の外径ＮＡをＮＡ１、前記輪帯開口の内径
ＮＡをＮＡ２としたときに、以下の関係が成り立つこと
を特徴とする光ヘッド用光学系。 ＮＡ２／ＮＡ１＞０．７3. The optical system for an optical head according to claim 1, wherein an outer diameter NA of the annular opening is NA1, and an inner diameter NA of the annular opening is NA2. An optical system for an optical head, comprising: NA2 / NA1> 0.7 【請求項４】 信号面を保護する保護基板によって保護
された光ディスクに対して書き込みあるいは読み出しす
る光ヘッドに用いられ、所定の球面収差を有する光ヘッ
ド用光学系において、 前記球面収差を低減するように外径と内径とを決定した
輪帯開口が設けられた絞り開口を有することを特徴とす
る光ヘッド用光学系。4. An optical head for writing or reading data on or from an optical disk protected by a protection substrate for protecting a signal surface, wherein the optical system has a predetermined spherical aberration. An optical system for an optical head, characterized by having a diaphragm aperture provided with a ring-shaped aperture having an outer diameter and an inner diameter determined. 【請求項５】 請求項４に記載の光ヘッド用光学系にお
いて、 円形開口時における残存球面収差をΔＷ０（ＲＭＳ値、
単位λ）、前記輪帯開口の外径ＮＡをＮＡ１、前記輪帯
開口の外側ＮＡをＮＡ２としたときに、以下の関係が成
り立つことを特徴とする光ヘッド用光学系。 ３×ΔＷ０×（１−ＮＡ２／ＮＡ１）²＜０．０７5. The optical system for an optical head according to claim 4, wherein the residual spherical aberration at the time of the circular aperture is ΔW0 (RMS value,
An optical system for an optical head, wherein the following relationship is satisfied when the outer diameter NA of the annular opening is NA1 and the outer NA of the annular opening is NA2 (unit λ). 3 × ΔW0 × (1-NA2 / NA1) ² <0.07 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載の光ヘッ
ド用光学系において、前記円形開口および輪帯開口のう
ち、少なくとも前記輪帯開口は、液晶デバイスまたはエ
レクトロクロミックデバイスで構成されることを特徴と
する光ヘッド用光学系。6. The optical system for an optical head according to claim 1, wherein at least the annular opening of the circular opening and the annular opening is formed of a liquid crystal device or an electrochromic device. An optical system for an optical head, comprising: