JPH117653A - Optical head - Google Patents
Optical headInfo
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- JPH117653A JPH117653A JP9162309A JP16230997A JPH117653A JP H117653 A JPH117653 A JP H117653A JP 9162309 A JP9162309 A JP 9162309A JP 16230997 A JP16230997 A JP 16230997A JP H117653 A JPH117653 A JP H117653A
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- light
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- optical
- light beam
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光記録媒体ヘ情報
を記録、あるいは光記録媒体から光学的に情報を再生す
る光ディスク装置に係り、特に、基板厚さ、あるいは最
適な再生信号の得られる波長の異なる光記録媒体に対し
て、記録あるいは再生を行なう光ヘッドに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical disk apparatus for recording information on an optical recording medium or optically reproducing information from the optical recording medium, and in particular, for obtaining a substrate thickness or an optimum reproduction signal. The present invention relates to an optical head that performs recording or reproduction on optical recording media having different wavelengths.
【０００２】[0002]
【従来の技術】光ディスクは大容量であり、かつ媒体可
換な情報記録メディアとして進歩してきたが、記録方式
やディスクサイズなどが多岐にわたり、それらの互換性
確保が重要な課題になっている。これまで、ＣＤ(Compa
ct Disc)の記録方式を基本にした、ＣＤ−ＲＯＭ(Compa
ct Disc - Read Only Memory)、ＣＤ−Ｒ(Compact Disc
- Rewritable)などが広く普及しており、新たな光ディ
スクの開発にあたっては上記の媒体との互換性確保に関
する要求が高まっている。しかし、これらの媒体に対し
ては、互いに異なる波長の光源を使用せざるをえない。2. Description of the Related Art Optical discs have been developed as large-capacity and medium-replaceable information recording media, but their recording methods and disc sizes are diversified, and their compatibility has become an important issue. Until now, CD (Compa
ct Disc) based on the CD-ROM (Compa
ct Disc-Read Only Memory), CD-R (Compact Disc)
-Rewritable) has become widespread, and there is an increasing demand for ensuring compatibility with the above media when developing new optical discs. However, light sources having different wavelengths have to be used for these media.
【０００３】光源の波長が異なると、ディスクの互換性
確保が困難になるという問題も発生する。例えば、ＣＤ
−Ｒは、光源の波長として約７８０ｎｍを想定して設計
されており、光源波長が６５０ｎｍとなると記録媒体の
反射率や吸収率の違いから再生信号が劣化してしまう。
この問題を解決するための従来技術としては、例えば、
第４３回応用物理学関係連合講演会 講演番号２８ａＦ
−７(同講演予稿集No.3 1084頁)、あるいは特開平８−
５５３６３公報記載の方法が提案されている。前者は、
６５０ｎｍと７８０ｎｍの波長を有する２光源を使用
し、対物レンズに入射する前の光束中に波長７８０ｎｍ
の光束のみに対して作用するホログラム素子を配置する
ことによって基板厚の違いによる球面収差を補正してい
る。後者は、前者同様に６５０ｎｍと７８０ｎｍの波長
を有する２光源を使用し、波長７８０ｎｍの光のみ発散
光とすることによって基板厚の違いによる球面収差を補
正しようとするものである。(図３参照）[0003] If the wavelength of the light source is different, there arises a problem that it is difficult to ensure disk compatibility. For example, CD
-R is designed on the assumption that the wavelength of the light source is about 780 nm. When the wavelength of the light source becomes 650 nm, the reproduced signal deteriorates due to the difference in the reflectance and the absorptivity of the recording medium.
Conventional techniques for solving this problem include, for example,
The 43rd Alliance Lecture on Applied Physics Lecture No. 28aF
-7 (Preprint of the Lecture No.3, p. 1084), or
A method described in 55363 has been proposed. The former is
Two light sources having wavelengths of 650 nm and 780 nm were used, and a wavelength of 780 nm was included in the light beam before entering the objective lens.
By disposing a hologram element acting only on the light beam of the above, spherical aberration due to a difference in substrate thickness is corrected. The latter uses two light sources having wavelengths of 650 nm and 780 nm similarly to the former, and attempts to correct spherical aberration due to a difference in substrate thickness by using only light having a wavelength of 780 nm as diverging light. (See Fig. 3)
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術には依
然として若干の問題点があり、ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、Ｃ
Ｄ−Ｒ等とＤＶＤの互換性を確保するには必ずしも十分
とはいえない。すなわち、ホログラム素子を使用する場
合は、その形状の制御性や加工性、あるいは波長ずれな
どの観点から必ずしも十分な特性が得られるとは限らな
い。また、２個の対物レンズを使用する場合は、対物レ
ンズアクチュエータ可動部の大型化および重量増加のた
め、ディスク高速回転への対応が難しくなり、転送速度
向上あるいはアクセス時間短縮の観点から不利となる。
さらに、２つの異なる波長を使用し、１つの対物レンズ
に入射する光束として、一方の波長の光束を略平行光と
し他方の波長の光束を発散光にする場合は、対物レンズ
の設計が至難となる。すなわち、例えばマックス・ベレ
ーク著「レンズ設計の原理」（三宅和夫訳 講談社刊１
９７０年）１２２−１２４頁に記載されているように、
光ディスクのように軽量性が要求される場合に用いられ
る単レンズの時は、一方の波長の平行光束が入射する場
合で考えると、コマ収差を最小にするレンズ形状がほぼ
一意に決定されてしまう。非球面形状などの補正手段を
講じたとしても、平行光束でコマ収差および球面収差が
補正された条件で、他方の波長の発散光が入射した場
合、両方の収差を同時に補正することができないため、
発散光で入射する光束による絞り込みスポットの集光特
性劣化が避けられない。The above-mentioned prior art still has some problems, such as CDs, CD-ROMs, and CDs.
It is not always sufficient to ensure compatibility between the DVD and the DR. That is, when a hologram element is used, sufficient characteristics are not necessarily obtained from the viewpoint of controllability of the shape, workability, or wavelength shift. When two objective lenses are used, it is difficult to cope with high-speed rotation of the disk due to an increase in the size and weight of the movable portion of the objective lens actuator, which is disadvantageous from the viewpoint of improving the transfer speed or shortening the access time. .
Further, when two different wavelengths are used and the light flux incident on one objective lens is substantially parallel light of one wavelength and divergent light of the other wavelength, it is extremely difficult to design the objective lens. Become. That is, for example, the principle of lens design by Max Belek (translated by Kazuo Miyake, Kodansha 1
970), pages 122-124,
In the case of a single lens used when lightness is required like an optical disk, the lens shape that minimizes coma aberration is almost uniquely determined when considering the case where a parallel light beam of one wavelength is incident. . Even if correction means such as an aspherical shape is taken, if the divergent light of the other wavelength enters under the condition that the coma aberration and the spherical aberration are corrected by the parallel light flux, both aberrations cannot be corrected simultaneously. ,
It is inevitable that the light-collecting characteristic of the narrowed-down spot is degraded by the luminous flux incident as the divergent light.
【０００５】上記の課題を解決するため、本発明者らは
すでに特願平８―１８１８５９号（平成８年７月１１日
出願）にて、図２の如き構成を提案している。In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have already proposed a configuration as shown in FIG. 2 in Japanese Patent Application No. 8-181859 (filed on Jul. 11, 1996).
【０００６】この構成では、第１の波長(650nm)を有す
る第１の光源と、第１の光源と異なる第２の波長(780n
m)を有する第２の光源と、前記２つの光源からの光束を
合成させる光ビーム合成手段と、前記光ビーム合成手段
から出射する光束を透明基板越しに光記録媒体上に絞り
込む１つの対物レンズ１０と、前記光記録媒体からの反
射光を、それぞれ前記第１の波長あるいは第２の波長の
みを有する光束に分離する光ビーム分離手段と、前記光
ビーム分離手段によって分離された光束のそれぞれを受
光し、光電変換する光検出手段を少なくとも有し、前記
光合成手段と前記対物レンズとの間の光軸上に、屈折率
の波長依存性が相異なる２種類の材料を張り合わせた、
光波面の補償手段９を配置している。In this configuration, a first light source having a first wavelength (650 nm) and a second wavelength (780 nm) different from the first light source are used.
m), a light beam combining means for combining light beams from the two light sources, and one objective lens for narrowing a light beam emitted from the light beam combining means onto an optical recording medium through a transparent substrate 10, light beam separating means for separating reflected light from the optical recording medium into light beams having only the first wavelength or the second wavelength, and light beams separated by the light beam separating means. At least light receiving means for receiving and photoelectrically converting, and two kinds of materials having different wavelength dependences of refractive index are laminated on an optical axis between the light combining means and the objective lens,
An optical wavefront compensating means 9 is provided.
【０００７】この光波面の補償手段における２種類の材
料の張り合わせ面は略４次曲面となっており、２種類の
材料の屈折率は、前記２種類の波長のうち一方の波長に
おいてはほぼ等しくなっている。The bonding surface of the two materials in the optical wavefront compensating means is a substantially fourth-order curved surface, and the refractive indices of the two materials are substantially equal at one of the two wavelengths. Has become.
【０００８】また、この光波面の補償手段と前記２光源
の間には、第１の波長を有する光束によって記録あるい
は再生を行なう場合と、第２の波長を有する光束によっ
て記録あるいは再生を行なう場合とで、前記対物レンズ
の実効的な開口数を変化させるための波長選択性を有す
るフィルタを配置する。Further, between the light wavefront compensating means and the two light sources, recording or reproduction is performed using a light beam having a first wavelength, and recording or reproduction is performed using a light beam having a second wavelength. Thus, a filter having wavelength selectivity for changing the effective numerical aperture of the objective lens is disposed.
【０００９】さらに、前記光波面補償手段における張り
合わせ面が、前記第１の波長を有する光束に対応する開
口数と前記第２の波長を有する光束に対応する開口数の
うち、小さい開口数に相当する光束の領域のみ略４次曲
面となるように形成する。Further, the bonding surface of the light wavefront compensating means corresponds to a smaller numerical aperture among a numerical aperture corresponding to the light flux having the first wavelength and a numerical aperture corresponding to the light flux having the second wavelength. Only the region of the luminous flux to be formed is formed to have a substantially fourth-order curved surface.
【００１０】このような構成をとることによって、ディ
スク基板厚さおよび波長の違いによって絞り込みスポッ
トに発生する球面収差を補償することができる。By adopting such a configuration, it is possible to compensate for the spherical aberration that occurs in the aperture spot due to the difference in the thickness and wavelength of the disk substrate.
【００１１】すなわち、前記光波面補償手段における２
種類の材料として、第１の基板厚を有する光ディスクを
記録再生する第１の波長において、屈折率がほぼ等しく
なるように選定しておけば、前記第１の波長の光波面に
対しては前記光波面補償手段は影響をおよぼさない。し
たがって、対物レンズを、前記第１の波長と前記第１の
基板厚を想定して設計すれば、前記第１の波長を有する
光束に対しては良好な集光特性が得られる。一方、前記
の対物レンズによって、第２の波長を用いて第２の基板
厚を有する光ディスクを記録再生する場合、本発明のよ
うな光波面補償手段を用いなければ、基板厚ずれによる
球面収差が発生し、第２の波長を有する光束の集光特性
は劣化する。一般に、球面収差による光波面の歪みは略
４次曲面となることが知られている。したがって、前記
光波面補償手段における２種類の材質の屈折率が前記第
２の波長において所定の値となるように、波長依存性に
差異のある材質を選定するとともに、前記２種類の材質
の張り合わせ面形状を略４次曲面としておけば、球面収
差によって発生した、略４次曲面をもつ光波面の歪みを
補償することができる。これによって、１つの対物レン
ズ用いて波長の異なる光束を集光するとともに、ディス
ク基板厚および再生に最適な波長の異なる光ディスクに
対して、記録再生特性が可能な光ヘッド実現することが
できる。That is, 2 in the optical wavefront compensating means.
If the kind of material is selected so that the refractive index is substantially equal at the first wavelength for recording and reproducing the optical disc having the first substrate thickness, the light wavefront of the first wavelength is The light wavefront compensator has no effect. Therefore, if the objective lens is designed on the assumption of the first wavelength and the first substrate thickness, good focusing characteristics can be obtained for a light beam having the first wavelength. On the other hand, when recording / reproducing an optical disk having a second substrate thickness using the second wavelength using the objective lens, spherical aberration due to the substrate thickness deviation may occur unless the optical wavefront compensating means as in the present invention is used. The light-collecting characteristics of the generated light beam having the second wavelength are deteriorated. In general, it is known that distortion of an optical wavefront due to spherical aberration is a substantially fourth-order curved surface. Therefore, materials having different wavelength dependencies are selected so that the refractive indexes of the two materials in the optical wavefront compensating means have a predetermined value at the second wavelength, and the two materials are bonded together. If the surface shape is a substantially fourth-order curved surface, it is possible to compensate for distortion of an optical wavefront having a substantially fourth-order curved surface caused by spherical aberration. Thus, it is possible to realize an optical head capable of condensing light beams having different wavelengths using one objective lens and recording and reproducing characteristics with respect to an optical disk having a disk substrate thickness and a wavelength optimal for reproduction.
【００１２】ところが、今までの説明は、波面補正手段
９につかわれる硝材（プラスチックを含む。）９―１、
９―２が使用波長において完全に等しい事を前提として
いた。また、650nm光源の光束を平行光束としていた。However, the description so far has been made of the glass material (including plastic) 9-1 used for the wavefront correcting means 9;
9-2 was assumed to be completely equal at the used wavelength. Further, the luminous flux of the 650 nm light source was a parallel luminous flux.
【００１３】しかし、実際はそのような任意の材料をえ
ることは困難である程度の屈折率の差は覚悟せざるをえ
ない。However, it is actually difficult to obtain such an arbitrary material, and some difference in refractive index must be prepared.
【００１４】例えば、現状ではＤＶＤの推奨波長である
６５０ｎｍの波長で最もお互いの屈折率が近いとおもわ
れる、Ｓｃｈｏｔｔ社製ガラスLak10を９―１として用
い、SF18を９―２として用いたときでも0.0011程度異な
る。この差は張り合わせ板を図の如く構成した場合に各
々のガラスの肉厚の差が仮に０.2ｍｍだとするとそこで
発生する収差は0.001x0.2mm=0.2ミクロンとなり使用波
長６５０ｎｍの３分の１となり無視できない値となる。For example, even when the glass Lak10 manufactured by Schott is used as 9-1 and the SF18 is used as 9-2, it is considered that the refractive indices are closest to each other at the wavelength of 650 nm which is the recommended wavelength of DVD at present. Differs by about 0.0011. If the difference between the thicknesses of the respective glasses is 0.2 mm when the laminated plate is configured as shown in the figure, the aberration generated there is 0.001 × 0.2 mm = 0.2 μm, which is one third of the used wavelength of 650 nm and is ignored. The value cannot be obtained.
【００１５】一方、使用する対物レンズとしては、その
ような波面補正手段を使わない系（例えば６５０ｎｍ専
用のＤＶＤ装置）につかうものと互換性があったほうが
都合が良い。しかし、対物レンズは補正手段がない状況
で球面収差、正弦条件が補正されているので補正板手段
を挿入すると波面に４次の歪み（球面収差）が若干発生
し集光特性が低下する（正弦条件は波面が４次で変化し
２次のオーダで変化しないので殆ど変化しない。）。On the other hand, it is more convenient if the objective lens used is compatible with a lens used in a system that does not use such a wavefront correcting means (for example, a DVD device dedicated to 650 nm). However, the spherical aberration and the sine condition of the objective lens are corrected without the correction means. Therefore, when the correction plate means is inserted, a fourth-order distortion (spherical aberration) is slightly generated on the wavefront, and the light condensing characteristic is deteriorated (sinusoidal). The condition hardly changes because the wavefront changes in the fourth order and does not change in the second order.)
【００１６】本発明の目的は、上記の残存する収差によ
る集光特性低下の問題点を解決し、１つの対物レンズ用
いて波長の異なる光束を集光するとともに、ディスク基
板厚および再生に最適な波長の異なる光ディスクに対し
て、記録再生特性が可能な光ヘッド実現することにあ
る。An object of the present invention is to solve the problem of the deterioration of the light-collecting characteristics due to the above-mentioned residual aberration, to collect light beams having different wavelengths by using one objective lens, and to optimize the disk substrate thickness and reproduction. An object of the present invention is to realize an optical head capable of recording and reproducing characteristics for optical disks having different wavelengths.
【００１７】[0017]
【課題を解決するための手段】そこで、この球面収差を
補正するために650nm光源の位置を球面収差補正のため
に若干距離動かし、その光束を弱い発散光束とした（図
１）。Therefore, in order to correct the spherical aberration, the position of the 650 nm light source was moved a little distance to correct the spherical aberration, and the light beam was made a weak divergent light beam (FIG. 1).
【００１８】これにより、球面収差は補正できることと
なった。Thus, the spherical aberration can be corrected.
【００１９】なお、弱い発散光束とすることによりコマ
収差に影響する正弦条件がくずれるが、この程度は実質
上問題とならないほど小さい。Although the sinusoidal condition affecting the coma aberration is disturbed by making the divergent light beam weak, this degree is so small that it does not substantially matter.
【００２０】この像点移動（あるいは入射光束の平行
度）は式一つで容易にあらわす事はかなりの困難なの
で、その導出方法に関して松居吉哉著（レンズ設計法：
共立出版：１９８９年１７版）を用いて流れを説明す
る。It is quite difficult to easily express this image point movement (or the parallelism of the incident light beam) with one equation, and the derivation method is described by Yoshiya Matsui (lens design method:
The flow will be described using Kyoritsu Shuppan: 17th Edition of 1989).
【００２１】第４章にかかれている球面収差係数Ｉ
（４.２式内）に注目する（図９に記号の説明をおこな
う）。The spherical aberration coefficient I described in Chapter 4
Attention is paid to (in 4.2 formula) (the symbols are explained in FIG. 9).
【００２２】ここで位相板を使わないときに、は光デイ
スク板を含めたレンズ系の球面収差係数Ｉがゼロに近ず
くように設計する。その際かりに光源の位置は無限大で
設計することにしておく。更にこの際コマ収差係数ＩＩ
も除去できるようにしておく。このような状況でＣＤー
Ｒ、ＤＶＤ互換用の位相板を挿入した場合、もし第１波
長でのガラスの屈折率に差がなければなんらの問題も発
生しないが、若干の屈折率差があるときにはその位相板
によってわずかであるが球面収差が発生する。これをＩ
とするとこの分を補正する必要がある。Here, when the phase plate is not used, a design is made such that the spherical aberration coefficient I of the lens system including the optical disk plate approaches zero. At that time, the position of the light source is designed to be infinite. In this case, the coma aberration coefficient II
Should be able to be removed. In this situation, if a phase plate compatible with CD-R or DVD is inserted, no problem occurs if there is no difference in the refractive index of the glass at the first wavelength, but there is a slight difference in the refractive index. Occasionally, a small amount of spherical aberration is generated by the phase plate. This is I
Then, it is necessary to correct this.
【００２３】先にＩ，ＩＩをゼロにするように求めた
ｒ、ｄ、Ｎなどのレンズ構成諸元を用いて（必要とあれ
ば、非球面係数を用いてあらたにIを計算する。） ただし、I=I I=h 4Q2 (1/Ns)+ hQ=hN (1/r-1/s) h1=s1/g1, h =h1(s2s3 s /s1s2s -1) h (1/Ns)=h (1/Ns-1/Ns) ここで、I +I =0となるようにｓ1を決定すればよい。Using lens configuration parameters such as r, d, and N, which were previously determined to make I and II zero (if necessary, I is newly calculated using aspherical coefficients). Where I = II = h 4 Q 2 (1 / Ns) + hQ = hN (1 / r-1 / s) h 1 = s 1 / g 1 , h = h 1 (s 2 s 3 s / s 1 s 2 s −1 ) h (1 / Ns) = h (1 / Ns−1 / Ns) Here, s 1 may be determined so that I + I = 0.
【００２４】この結果単一波長用専用につくられたレン
ズを２波長（６５０／７８０ｎｍ）でもって互換性よく
使う事ができる。As a result, a lens specially made for a single wavelength can be used with two wavelengths (650/780 nm) with good compatibility.
【００２５】先述の特願平８ー１８１８５９では例え
ば、図２で示すように２波長共に無限遠からきた光束を
用いて光デイスクに集光していた。しかしながら、実際
に存在する光学ガラスを用いて系を構成することを考え
た場合に例えば６５０ｎｍの波長で殆ど屈折率がひとし
く７８０ｎｍでは分散のために屈折率の大きく異なるガ
ラスのくみあわせとしての１例として前述の如くＳchot
t社製光学ガラスのLaK10,Sf18を選択する。この波長の
６５０／７８０ｎｍにおける屈折率の値と屈折率差を表
１に示す。In the above-mentioned Japanese Patent Application No. 8-181859, for example, as shown in FIG. 2, light is condensed on an optical disk using a light beam having two wavelengths coming from infinity. However, when an optical glass that actually exists is considered to constitute a system, for example, the refractive index is almost the same at a wavelength of 650 nm, and at 780 nm, an example of a combination of glasses having significantly different refractive indexes due to dispersion. As described above,
Select LaK10 and Sf18 optical glass manufactured by t. Table 1 shows the values of the refractive index and the difference in the refractive index at 650/780 nm of this wavelength.
【００２６】[0026]
【表１】 [Table 1]
【００２７】このガラスを用いた波面補償板を用い、表
２のようなレンズ構成の対物レンズを用いた。左側の数
字は像面の位置をしめす番号であり、図１や図２の面番
号に対応する。ｒは曲率半径（０は慣習的に無限大を示
す）、ｄは厚さ又は面間隔、ｎは屈折率である。An objective lens having a lens configuration as shown in Table 2 was used by using a wavefront compensator using this glass. The numbers on the left are numbers indicating the positions of the image planes, and correspond to the plane numbers in FIGS. r is the radius of curvature (0 indicates customarily infinity), d is the thickness or spacing, and n is the refractive index.
【００２８】[0028]
【表２】 [Table 2]
【００２９】このときの集光特性を示す尺度としてのＳ
Ｄ（Strehl Definition)は、ＤＶＤの６５０ｎｍで画角
０で０.９、ＣＤの７８０ｎｍで０.９６である。(図４
の１００１ＣＤ及び１００１ＤＶＤ参照）ＤＶＤでの性
能が悪いのは、LaK10/SＦ18間の屈折率差０.００１１が
効いている。これは軸上の収差のために球面収差であ
る。一方、レンズ単体での画角０でのＳＤはほぼ１にち
かい（１００２参照）。これを補正するためにレンズ、
波面補償板の位置関係、構成は変えずに６５０ｎｍのレ
ーザ光源の位置を表３の位置から表４の如く変える。す
なわち、図２の如く平行光束であったものを図１のよう
にＤＶＤレンズに入る光束をわずかに発散させる。At this time, S as a scale indicating the light collecting characteristics
D (Strehl Definition) is 0.9 at an angle of view of 0 at 650 nm for DVD and 0.96 at 780 nm for CD. (FIG. 4
The poor performance of DVD is due to the refractive index difference of 0.0011 between LaK10 / SF18. This is spherical aberration due to axial aberrations. On the other hand, the SD at the angle of view 0 of the lens alone is almost 1 (see 1002). Lens to correct this,
The position of the 650 nm laser light source is changed from the position in Table 3 as shown in Table 4 without changing the positional relationship and the configuration of the wavefront compensator. That is, the light beam which is a parallel light beam as shown in FIG. 2 is slightly diverged from the light beam entering the DVD lens as shown in FIG.
【００３０】[0030]
【表３】 [Table 3]
【００３１】[0031]
【表４】 [Table 4]
【００３２】一方、７８０ｎｍのＣＤ再生なあたっては
平行光束を維持させる。対物レンズは平行光束に対し
て、球面収差およびコマ収差が除去できるように設計さ
れている。ＤＶＤ再生の時の光学配置を表４に示す。こ
のようにすると先程のＳＤはＤＶＤのみ向上し、一方Ｃ
Ｄは変化しないので各々ほぼ0.96と殆ど無収差となって
いる。また軸外特性もレンズ単体の特性に非常に近ずい
ている。一方ＣＤは軸外１４０ミクロンでもＳＤが０．
８以上を保っている。従来技術として紹介した特開平８
―５５３６３の配置（図３）でのＣＤの特性は中心でＳ
Ｄが１であるのに対し９０ミクロンの軸外でＳＤは０．
８以下になってしまう（図４中の１００３参照）。On the other hand, during reproduction of a CD of 780 nm, a parallel light beam is maintained. The objective lens is designed to remove spherical aberration and coma from the parallel light beam. Table 4 shows the optical arrangement for DVD reproduction. By doing so, the above SD is improved only for the DVD, while C
Since D does not change, each is almost 0.96, which is almost no aberration. Also, the off-axis characteristics are very close to the characteristics of the single lens. On the other hand, CD has an SD of 0.1 even at 140 microns off-axis.
It keeps 8 or more. Unexamined Japanese Patent Publication No. Hei 8 introduced as a prior art
The characteristics of the CD in the arrangement of FIG.
D is 1 while SD is 0.9 at 90 microns off-axis.
8 or less (see 1003 in FIG. 4).
【００３３】これは入射光束が平行で球面、コマ収差が
とれるように設計されているレンズに対して、発散拘束
をいれたがために生じるコマ収差の影響があるがためで
ある。This is because the lens which is designed so that the incident light beam is parallel, spherical, and capable of taking coma aberration is affected by coma aberration caused by restricting divergence.
【００３４】図５乃至８に、本発明を適用した種々の光
ヘッド構成を示す。FIGS. 5 to 8 show various optical head configurations to which the present invention is applied.
【００３５】図５（ａ）は、波長６５０ｎｍの半導体レ
ーザ１ａから出射する光束に対してはビーム整形光学系
３ａを挿入し、さらに、１／４波長板１４を使用するこ
とによって、円偏光の光束をディスク１２に集光させる
例である。ディスクからの反射光は再度１／４波長板１
４を通過することにより半導体レーザ１ａから出射する
光束に対して偏光方向が９０度回転するので、ビームス
プリッタ４ａを偏光ビームスプリッタとしておけば、半
導体レーザ１ａからディスクにいたる光学系の光利用率
を高められるとともに、信号検出系１３ａに導かれる光
量を大きくすることができるという特徴がある。一方、
波長７８０ｎｍの半導体レーザ１ｂから出射する光束に
対してはビーム整形は行わず、ビームスプリッタ４ｂを
半導体レーザ１ｂとコリメートレンズ２ｂの間に挿入す
ることにより、光学系の小型化を図ることができる。上
記の光学系は、例えば波長６５０ｎｍで情報の書き替え
が可能なＤＶＤ−ＲＡＭの記録再生を行ない、波長７８
０ｎｍでＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ等を再生する場
合に適している。FIG. 5A shows that a beam shaping optical system 3a is inserted for a light beam emitted from a semiconductor laser 1a having a wavelength of 650 nm, and a quarter-wave plate 14 is used to produce a circularly polarized light. This is an example in which a light beam is focused on the disk 12. The reflected light from the disk is again １ ／ wavelength plate 1
4, the polarization direction is rotated by 90 degrees with respect to the light beam emitted from the semiconductor laser 1a. If the beam splitter 4a is used as a polarization beam splitter, the light utilization of the optical system from the semiconductor laser 1a to the disk can be reduced. In addition to being enhanced, the amount of light guided to the signal detection system 13a can be increased. on the other hand,
The beam shaping is not performed on the light beam emitted from the semiconductor laser 1b having a wavelength of 780 nm, and the beam splitter 4b is inserted between the semiconductor laser 1b and the collimating lens 2b, so that the size of the optical system can be reduced. The optical system described above performs recording / reproduction of a DVD-RAM in which information can be rewritten at a wavelength of 650 nm, and a wavelength of 78 nm.
It is suitable for reproducing a CD, CD-ROM, CD-R or the like at 0 nm.
【００３６】図５（ｂ）は、図５（ａ）から１／４波長
板１４を取り除いた構成である。この場合、ビームスプ
リッタ４ａとしては、例えば無偏光のハーフビームスプ
リッタを用いる。半導体レーザ１ａからディスクにいた
る光学系の光利用率は図５（ａ）の場合ほど高くはない
ものの、無偏光のハーフビームスプリッタといった安価
な部品を使用することができる。この光学系は、例えば
波長６５０ｎｍで再生専用のＤＶＤ−ＲＯＭの再生を行
ない、波長７８０ｎｍでＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ
等を再生する場合に適している。FIG. 5B shows a configuration in which the quarter-wave plate 14 is removed from FIG. 5A. In this case, for example, a non-polarized half beam splitter is used as the beam splitter 4a. Although the light utilization rate of the optical system from the semiconductor laser 1a to the disk is not as high as in FIG. 5A, inexpensive components such as a non-polarized half beam splitter can be used. This optical system reproduces, for example, a read-only DVD-ROM at a wavelength of 650 nm and a CD, CD-ROM, CD-R at a wavelength of 780 nm.
It is suitable for playing back etc.
【００３７】図６（ａ）は、いずれの波長の系に対して
もビーム整形を行なわない場合であり、光ヘッドの小型
化および低価格化に適している。FIG. 6A shows a case where beam shaping is not performed for a system of any wavelength, which is suitable for reducing the size and cost of an optical head.
【００３８】図６（ｂ）は、いずれの波長の系に対して
も、コリメートレンズと半導体レーザ間にビームスプリ
ッタを配置した構成であり、図６（ａ）の構成より小型
化に適している。また、従来公知のホログラム素子等を
用いて半導体レーザ１ａ、１ｂと信号検出光学系１３
ａ、１３ｂを一体化したモジュール構造とすればさらに
小型化が可能である。FIG. 6B shows a configuration in which a beam splitter is arranged between the collimator lens and the semiconductor laser for any wavelength system, and is more suitable for miniaturization than the configuration of FIG. 6A. . Further, the semiconductor lasers 1a and 1b and the signal detection optical system 13 are formed using a conventionally known hologram element or the like.
If the module structures a and 13b are integrated, the size can be further reduced.
【００３９】図７（ａ）（ｂ）は、それぞれ、図５
（ａ）（ｂ）において、波長選択性開口フィルタ８と光
波面補償板９を対物レンズ１０から離して配置した構成
である。アクセス時間の短縮や転送速度向上のためのデ
ィスク回転高速化に対応する上で、対物レンズ１０を含
むアクチュエータ１１の可動部軽量化は重要である。図
１に示した本発明における第１の実施例においては、波
長選択性開口フィルタ８、光波面補償板９および対物レ
ンズ１０を一体駆動することが好ましいと述べたが、上
記のアクセス時間短縮や転送速度向上の観点からは不利
である。波長選択性開口フィルタ８と光波面補償板９を
対物レンズ１０から離して配置した場合でも、対物レン
ズ１０がディスクの偏心に追従して移動しても光束のけ
られや開口制限される領域とのずれを抑えるためには、
ディスクの偏心に追従して光ヘッド全体あるいは対物レ
ンズアクチュエータ部分のみを移動させる、いわゆる２
段サーボ方式を採用すればよい。FIGS. 7A and 7B respectively show FIGS.
3A and 3B, the wavelength-selective aperture filter 8 and the optical wavefront compensator 9 are arranged apart from the objective lens 10. It is important to reduce the weight of the movable part of the actuator 11 including the objective lens 10 in order to reduce the access time and increase the disk rotation speed for improving the transfer speed. In the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1, it has been described that it is preferable to drive the wavelength-selective aperture filter 8, the light wavefront compensator 9 and the objective lens 10 integrally. This is disadvantageous from the viewpoint of improving the transfer speed. Even when the wavelength-selective aperture filter 8 and the optical wavefront compensator 9 are arranged at a distance from the objective lens 10, even if the objective lens 10 moves following the eccentricity of the disk, the area where light flux is blocked or the aperture is limited. In order to suppress the deviation,
A so-called 2 is to move the entire optical head or only the objective lens actuator portion following the eccentricity of the disk.
What is necessary is just to employ a step servo system.
【００４０】図８は、図６（ａ）の構成においてコリメ
ートレンズを共通化したものであり、光ヘッドの小型化
に対する一方策である。これらの実施例では光束を補正
版の屈折率差に応じて若干発散あるいは収束にしている
ことは言うまでもない。FIG. 8 shows a configuration in which a collimator lens is shared in the configuration of FIG. 6A, which is one measure for reducing the size of the optical head. Needless to say, in these embodiments, the light beam is slightly diverged or converged according to the difference in the refractive index of the correction plate.
【００４１】以上述べてきた本発明の実施例において
は、ＤＶＤ、ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒなどを中心
に説明してきたが、本発明の内容は光磁気ディスクにも
適用可能であり、例えば再生信号検出光学系１３として
光磁気信号検出光学系を配置すればよい。In the above-described embodiments of the present invention, DVDs, CDs, CD-ROMs, CD-Rs and the like have been mainly described. However, the present invention is applicable to a magneto-optical disk. For example, a magneto-optical signal detection optical system may be provided as the reproduction signal detection optical system 13.
【００４２】[0042]
【発明の効果】本発明により、ディスク基板厚さおよび
波長の違いによって絞り込みスポットに発生する球面収
差をほぼ補償することができるので、１つの対物レンズ
を用いて波長の異なる光束を集光するとともに、ディス
ク基板厚および再生に最適な波長の異なる光ディスクに
対して、記録再生特性が可能な光ヘッド実現することが
できる。According to the present invention, it is possible to substantially compensate for the spherical aberration occurring in the narrowed spot due to the difference in the thickness and wavelength of the disk substrate, so that a single objective lens can be used to collect light beams having different wavelengths. Thus, it is possible to realize an optical head capable of recording and reproducing characteristics for optical disks having different disk substrate thicknesses and optimal wavelengths for reproduction.
【図１】本発明の基本構成を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of the present invention.
【図２】先に検討した光波面補償板の実施例を説明する
図。FIG. 2 is a view for explaining an embodiment of the optical wavefront compensator studied earlier.
【図３】従来の光波面補償効果を説明する図。FIG. 3 is a diagram illustrating a conventional light wavefront compensation effect.
【図４】本発明における光学性能を従来の方法と異なる
ことを定量的に示す図。FIG. 4 is a view quantitatively showing that the optical performance in the present invention is different from the conventional method.
【図５】本発明の他の実施例を示す図。FIG. 5 is a diagram showing another embodiment of the present invention.
【図６】本発明の他の実施例を示す図。FIG. 6 is a diagram showing another embodiment of the present invention.
【図７】本発明の他の実施例を示す図。FIG. 7 is a diagram showing another embodiment of the present invention.
【図８】本発明の他の実施例を示す図。FIG. 8 is a diagram showing another embodiment of the present invention.
【図９】像点移動量を計算するために用いたレンズ諸元
の記号を説明する図。FIG. 9 is a diagram illustrating symbols of lens specifications used for calculating an image point movement amount.
１ａ、１ｂ…半導体レーザ、 ２ａ、２ｂ…コリメートレンズ、 ３ａ、３ｂ…ビーム整形光学系、 ４ａ、４ｂ…ビームスプリッタ、 ５…波長フィルタ、 ６、７…ミラー ８…波長選択性開口フィルタ ９…光波面補償板 １０…対物レンズ、 １１…アクチュエータ、 １２ａ、１２ｂ…光ディスク １３ａ、１３ｂ…再生信号検出光学系、 １４…１／４波長板 １００１ＣＤ、１００１ＤＶＤ、１００２、１００３…
図４中のＳＤの軸外特性を示す図。1a, 1b: semiconductor laser, 2a, 2b: collimating lens, 3a, 3b: beam shaping optical system, 4a, 4b: beam splitter, 5: wavelength filter, 6, 7: mirror 8, wavelength selective aperture filter 9, light wave Surface compensator 10: Objective lens, 11: Actuator, 12a, 12b: Optical disk 13a, 13b: Reproduction signal detection optical system, 14: Quarter wave plate 1001CD, 1001DVD, 1002, 1003 ...
FIG. 5 is a diagram showing off-axis characteristics of SD in FIG. 4.
Claims (8)
光源と異なる第２の波長を有する第２の光源と、前記２
つの光源からの光束を合成させる光ビーム合成手段と、
前記光ビーム合成手段から出射する光束を光記録媒体上
に絞り込む１つの対物レンズと、前記光合成手段と前記
対物レンズとの間の光軸上に、屈折率の波長依存性が相
異なる２種類の材料を張り合わせた光波面補償手段とを
具備し、 上記第１の波長の光を発散光としたことを特徴する光ヘ
ッド。A first light source having a first wavelength; a second light source having a second wavelength different from the first light source;
Light beam combining means for combining light beams from the two light sources;
One objective lens for narrowing a light beam emitted from the light beam combining means onto an optical recording medium, and two types of lenses having different wavelength dependences of refractive index on an optical axis between the light combining means and the objective lens. An optical head, comprising: an optical wavefront compensating means to which a material is attached, wherein the light of the first wavelength is divergent light.
前記第１の波長あるいは第２の波長のみを有する光束に
分離する光ビーム分離手段と、前記光ビーム分離手段に
よって分離された光束のそれぞれを受光し、光電変換す
る光検出手段とをさらに具備することを特徴する請求項
１に記載の光ヘッド。2. A light beam separating means for separating reflected light from the optical recording medium into light beams having only the first wavelength or the second wavelength, respectively, and a light beam separated by the light beam separating means. 2. The optical head according to claim 1, further comprising: a light detection unit that receives each light and performs photoelectric conversion.
において、前記光波面補償手段における張り合わせ面
が、前記第１の波長を有する光束に対応する開口数と前
記第２の波長を有する光束に対応する開口数のうち、小
さい開口数に相当する光束の領域のみ略４次曲面である
ことを特徴とする光ヘッド。3. The optical head according to claim 1, wherein the bonding surface of the optical wavefront compensating means has a numerical aperture corresponding to a light beam having the first wavelength and the second wavelength. An optical head characterized in that only a region of a light beam corresponding to a small numerical aperture among numerical apertures corresponding to a light beam has a substantially fourth-order curved surface.
において、前記第１の波長を有する光束に対応する開口
数と前記第２の波長を有する光束に対応する開口数のう
ち、大きい方の開口数が０．６以上であることを特徴と
する光ヘッド。4. An optical head according to claim 1, wherein the numerical aperture corresponding to the light flux having the first wavelength and the numerical aperture corresponding to the light flux having the second wavelength are selected from the group consisting of: An optical head having a larger numerical aperture of 0.6 or more.
第１の波長を有する光束に対応する開口数と前記第２の
波長を有する光束に対応する開口数のうち、小さい方の
開口数が０．４５以下であることを特徴とする光ヘッ
ド。5. The optical head according to claim 6, wherein a numerical aperture smaller than a numerical aperture corresponding to the light flux having the first wavelength and a numerical aperture corresponding to the light flux having the second wavelength. Is 0.45 or less.
において、前記第１の波長を有する光束によって記録又
は再生を行う場合と前記第２の波長を有する光束によっ
て記録又は再生を行う場合とで前記対物レンズの実効的
な開口数を変化させる手段をさらに具備することを特徴
とする光ヘッド。6. The optical head according to claim 1, wherein recording or reproduction is performed by a light beam having the first wavelength and recording or reproduction is performed by a light beam having the second wavelength. An optical head further comprising means for changing an effective numerical aperture of the objective lens depending on the case.
び前記開口数を変化させる手段が、一体化されて前記光
記録媒体の上下振れおよび回転偏心に追従させるための
駆動手段に搭載されていることを特徴とする請求項７に
記載の光ヘッド。7. The drive means for integrating the objective lens, the optical wavefront compensating means, and the means for changing the numerical aperture, so as to follow up / down and rotational eccentricity of the optical recording medium. The optical head according to claim 7, wherein:
ドにおいて、前記開口数を変化させる手段が、前記光波
面補償手段上に形成されていることを特徴とする光ヘッ
ド。8. An optical head according to claim 6, wherein said means for changing the numerical aperture is formed on said optical wavefront compensating means.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9162309A JPH117653A (en) | 1997-06-19 | 1997-06-19 | Optical head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9162309A JPH117653A (en) | 1997-06-19 | 1997-06-19 | Optical head |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH117653A true JPH117653A (en) | 1999-01-12 |
Family
ID=15752073
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9162309A Pending JPH117653A (en) | 1997-06-19 | 1997-06-19 | Optical head |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH117653A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000036597A1 (en) * | 1998-12-16 | 2000-06-22 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Optical pickup compatible with a plurality of types of optical disks having different thicknesses |
| WO2002065169A1 (en) * | 2001-02-14 | 2002-08-22 | Asahi Glass Company, Limited | Wavelength selective diffraction element and optical head device |
| US7656769B2 (en) | 2005-02-25 | 2010-02-02 | Panasonic Corporation | Optical pickup and objective optical system for use in the same |
-
1997
- 1997-06-19 JP JP9162309A patent/JPH117653A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6574182B1 (en) | 1998-12-16 | 2003-06-03 | Sanyo Electric Co., Ltd | Optical pickup compatible with a plurality of types of optical disks having different thicknesses |
| WO2002065169A1 (en) * | 2001-02-14 | 2002-08-22 | Asahi Glass Company, Limited | Wavelength selective diffraction element and optical head device |
| US6891147B2 (en) | 2001-02-14 | 2005-05-10 | Asahi Glass Company, Limited | Wavelength-selective diffraction element and an optical head device |
| US7656769B2 (en) | 2005-02-25 | 2010-02-02 | Panasonic Corporation | Optical pickup and objective optical system for use in the same |
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