CN1253869C - 光学拾波装置 - Google Patents

光学拾波装置 Download PDF

Info

Publication number
CN1253869C
CN1253869C CNB031051766A CN03105176A CN1253869C CN 1253869 C CN1253869 C CN 1253869C CN B031051766 A CNB031051766 A CN B031051766A CN 03105176 A CN03105176 A CN 03105176A CN 1253869 C CN1253869 C CN 1253869C
Authority
CN
China
Prior art keywords
aforementioned
chromatic aberation
object lens
wavelength
lens
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB031051766A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1445761A (zh
Inventor
糸长诚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JVCKenwood Corp
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Victor Company of Japan Ltd filed Critical Victor Company of Japan Ltd
Publication of CN1445761A publication Critical patent/CN1445761A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1253869C publication Critical patent/CN1253869C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1392—Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration
    • G11B7/13925—Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration active, e.g. controlled by electrical or mechanical means
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1353—Diffractive elements, e.g. holograms or gratings
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1372—Lenses
    • G11B7/1378—Separate aberration correction lenses; Cylindrical lenses to generate astigmatism; Beam expanders
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1392—Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration
    • G11B7/13922—Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration passive

Abstract

本发明是通过沿着旋转的光盘的轨道照射光来进行信息信号的记录或重放的光学拾波装置，设有：物镜(25)、三合透镜(240)以及扩展器，其中：物镜(25)被控制在前述光盘的径向移动，以使会聚的光沿着光盘的轨道被照射；三合透镜(240)被固定，进行物镜(25)的色像差补偿；扩展器被固定，进行物镜(25)的球面像差补偿，三合透镜(240)对因色像差导致的焦点方向的误差成分进行补偿。

Description

光学拾波装置
技术领域
本发明涉及通过将光照射到光盘上来进行信息信号的记录或重放的光学拾波装置。
背景技术
现有的光学记录媒体即光盘，用于动画、声音、计算机数据等信息信号(数据)的保存。由于此种光盘具有良好的批量性和低成本性，所以广泛普及。对于此种光盘强烈要求被记录的信息信号实现高密度化、大容量化，近年来对此要求越来越强烈。
要在光盘上提高被记录信息信号的记录密度，用于读取该信息信号的光束实现短波长化和采用高数值孔径(NA)的透镜作为使该光束会聚于光盘上的物镜这两种方法是有效的。
因此，从CD(Compact Disk)向DVD(Digital Versatile Disc，DigitalVideo Disc)发展的过程中，波长从780nm缩短到650nm，物镜的NA从0.45提高到0.60，从而使记录密度从650MB提高了约7倍达到4.7GB(单面)。
并且，该记录型光盘系统包括光磁方式、相变方式在内有各种方式，但是所使用的波长和NA都大致接近前述值。
现在，在这些系统中采用玻璃或树脂成形的单片型物镜。由于这是将透镜的两面作成非球面形状进行像差补偿的透镜，并且通过成形加工作成，所以在成本和批量性上有优势，因此最普及。
这里，要进一步提高光盘的记录密度、实现更大容量的存储系统，更加期待波长较短即所谓蓝色激光与NA更高的物镜的组合系统。
例如在光源的波长小于450nm并且采用数值孔径超过0.7的物镜的光学拾波装置中，必须同时补偿轴向色像差和球面像差的色像差。这里，轴向色像差是由于波长变化引起的焦点位置变化，球面像差的色像差是由于波长变化导致的球面像差。而且，在本说明书中，关于球面像差的色像差，称之为由于波长误差引起的球面像差。
这样，在光源的波长小于450nm并且数值孔径超过0.7的物镜的情况下，必须对轴向色像差与球面像差的色像差进行补偿的理由如下。
第一、波长小于450nm时，构成物镜的玻璃等光学材料的色散加大。因此，在产生较大的轴像差的同时，球面像差加大。
第二、当物镜的数值孔径变大时，透镜周围的折射角变大，所以即使对于很小的波长变化，也产生较大的折射角的改变。因此球面像差加大。
由于轴向色像差与波长误差导致的球面像差，在色像差这点上是共同的，但是由于如下所示的不同原因引起的，所以各具特征。
轴向色像差在光学拾波装置中是由于波长误差引起的，所述波长误差是激光二极管中高频重叠而导致波长宽度变大以及向光盘进行记录时随着激光二极管功率的急剧变化而产生剧烈的波长变化，加之激光二极管的个体差异导致的。
因放大率变化导致的轴向色像差，与放大率的变化同时发生，其变化急剧，所以无法通过向焦点方向驱动物镜的聚焦伺服装置进行跟踪。应当对应的波长范围乃至变化幅度较窄，在±1～±2nm的程度。而且，激光二极管在高频重叠时，由于具有一定波长宽度的光束同时射到透镜上，所以，对于特定波长以外的成分，就时常产生焦点误差。
在光学拾波装置中，当波长宽度变大的时候或者波长急剧变化的时候，产生因轴向色像差导致的聚焦误差，特性恶化。由此散焦(焦点误差)导致的像差恶化相当大，因此必须进行补偿。
另一方面，因波长误差产生的色像差，是由于个别激光二极管的特性偏差引起波长偏差，以及由于激光二极管的温度变化引起波长变化而产生的。
由此波长误差导致的色像差，其具有的特征是：色像差是一定的，或者即使变化也比较平稳。所对应的波长范围为±5～±10nm左右，比前述的轴向色像差的情况窄。
对于这样因轴向色像差以及波长误差引起的色像差，在特开平6-250081号公报中提出了贴合型色像差补偿元件。它是通过将色像差补偿元件的贴合面作成非球面，能够同时补偿由于轴向色像差和波长误差导致的球面像差。
再有，特开平6-82725号公报中提出了将衍射面和折射面进行组合的色像差补偿元件。在该色像差补偿元件的发明者所著文献“衍射光学元件(光电子公司，平成9年)”中的“光盘用色像差补偿透镜”一章中，发表了通过前述色像差补偿元件的结构，可以同时对因轴向色像差和波长误差引起的球面像差进行补偿的结构。
然而，在光学拾波装置中，要使照射到光盘上的激光跟踪到轨道，就要进行控制将激光会聚到光盘上的物镜在光盘径向上的位置的跟踪动作。以下将由于跟踪动作引起的物镜的移动称之为透镜位移。
在光源波长小于450nm，并且采用数值孔径超过0.7的物镜的光学拾波装置中，如前所述需要色像差补偿元件，但是，为了确保跟踪动作的频带，要限制执行装置可动部的重量，所以要将色像差补偿元件固定在光学拾波装置上。
因此，随着跟踪动作引起的透镜位移，物镜与色像差补偿元件的光轴偏离，产生像差。也就是说，在物镜中，产生以彗形像差为主要成分的像差，对光盘的记录重放产生显著的恶劣影响。
作为物镜与色像差补偿元件的光轴偏离时像差增大的对策，根椐前述特开平6-82725号公报的结构，可以不进行球面像差补偿，而只进行轴向色像差补偿，但是此种情况的问题是无法对因波长误差导致的球面像差进行补偿。另外，在前述特开平6-82725号公报中同时对球面像差与焦点误差进行补偿的结构中，用执行装置将物镜与色像差补偿元件一起驱动时，存在增加了可动部的重量，无法保证所需的频带的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而提出的，目的是提供即使在物镜与色像差补偿元件的光轴偏离时，也能够对因轴向色像差与波长误差引起的球面像差进行补偿，从而抑制像差的光学拾波装置。
为了解决前述课题，本发明的光学拾波装置，沿着旋转的光盘轨道照射光来进行信息信号的记录或重放，具有：物镜、色像差补偿装置和球面像差补偿装置，其中：物镜在前述光盘的径向上被进行移动控制，以使会聚的光沿着光盘的轨道照射；色像差补偿装置是对前述物镜的轴向色像差进行补偿的三合透镜或色像差元件；球面像差补偿装置，与前述色像差补偿装置分离设置，通过改变射入到前述物镜中的光的平行度对前述物镜的球面像差进行补偿，配置前述球面像差补偿装置和前述色像差补偿装置及前述物镜，以使前述光依次射入到前述球面像差补偿装置、前述色像差补偿装置、前述物镜。
进一步，本发明的特征在于，为了使前述色像差补偿装置以及前述球面像差补偿装置不随前述物镜在前述光盘的径向上的移动控制而移动，将其直接或间接地固定在前述光学拾波装置的壳体上，或者不在与光轴垂直的面内设置移动控制装置。
优选前述球面像差补偿装置在通过前述色像差补偿装置进行补偿后，对剩余的球面像差进行补偿。
优选前述色像差补偿装置，在射入的光的波长从基准波长开始变化时，射出大致球面形状的波阵面的光。
优选将前述色像差补偿装置的凸透镜的两侧用比该凸透镜的色散大的凹透镜分别夹住并贴合。
优选前述凸透镜以及前述凹透镜的折射率，在基准波长时大致一致，但是不必严格地完全一致。优选当向前述色像差补偿装置射入的光从基准波长开始变化时，射出具有大致球面波状的波阵面的光。
优选前述色像差补偿装置是三合透镜，采用折射率大致相等的二个玻璃材料，用由阿贝数(色散系数)较小的玻璃材料制成的凹透镜夹住由阿贝数(色散系数)较大的玻璃材料制成的凸透镜。
优选中心的凸透镜是其两侧的半径的绝对值相等的双凸透镜。
优选前述色像差补偿装置是三合透镜，夹住由TAF构成的、球面半径6.5mm及-6.5mm、厚度1.0mm的凸透镜，从两侧将由TIH14构成的厚度1.0mm的平凹透镜进行贴合。
前述三合透镜的设计值，以凸透镜的折射率1.81695803、凹透镜的折射率1.8168461、凸透镜的球面半径±6.5mm、凸透镜以及凹透镜的厚度1.0mm为基准，优选5％以内的范围，最好在3％以内的范围。
构成前述三合透镜的凹透镜的阿贝数(色散系数)要小于40，优选小于35，最好小于30。构成前述三合透镜的凸透镜的阿贝数(色散系数)要大于35，优选大于40，最好大于45。
优选伴随前述凸透镜与前述凹透镜的阿贝数(色散系数)的差变大，前述凸透镜的半径变大。
优选前述球面像差补偿装置使射入到前述物镜的光的波阵面产生变化。
优选前述球面像差补偿装置是光束扩展器。
优选采用波长小于450nm的光，前述物镜的数值孔径超过0.7。
具有如前所述的结构的本发明的光学拾波装置，分别根椐各自的原理对因轴向色像差与波长误差引起的球面像差进行补偿。
也就是说，因轴向色像差即波长变化导致的焦点位置变化由色像差补偿装置进行补偿，该色像差补偿装置利用波长来改变所通过光的波阵面的曲率半径。通过色像差补偿装置的光其向近轴焦点位置收敛的球面变成大致球面的收敛波，形成球面像差成份较小的波阵面形状。
这里，该轴向色像差的补偿量，与在近轴光线的成像面波长变化时不变动的补偿量相比，优选过剩地进行补偿。这是因为，本案的色像差补偿元件不对球面像差的色像差进行补偿，所以仅将近轴光线的成像面变成一致，还无法将波阵面像差控制在最小。于是，通过适当量的过剩补偿，能够减小波长变化时纵向像差从中心波长的成像面的偏离，可以保证将波阵面像差减小。
色像差补偿装置，在其波长比基准波长长时，将收敛波的曲率半径变小。从而，通过加长波长，抵消物镜的焦点距离变长的部分，使焦点落到与基准波长大致相同的焦平面上。从而，可以适应激光二极管的波长的急剧变化或波长宽度的扩展等。
另一方面，象激光二极管的特性离散或温度变化那样，由于平稳的波长误差导致的球面像差，通过采用使射到物镜上的光束的平行度发生变化导致的球面像差补偿装置，使物镜上产生倍率误差的球面像差，使之与因产生于光学系统上的前述波长误差导致的球面像差抵消。此时，平行度被改变的光的波阵面变为大致球面波。
这里，假定在考虑到特定量的波长变化时，进行轴向色像差补偿所需的球面波的极性(收敛或扩散)与补偿球面像差的色像差的球面波的极性是相反的极性。如前所述，激光二极管的波长的急剧的变化或波长扩展的幅度较窄。并且，在此狭窄的范围内上，轴向色像差的变化是巨大的，但是球面像差的色像差的增加是小的。
在有更大波长变化或误差的情况下，由于球面像差的色像差增加加大，必须进行补偿。因此，通过使光束的平行度改变来补偿球面像差。此动作当然是非常平稳的动作或在初始设定中进行的。并且，对于进行该补偿之后的急剧的波长变化或波长宽度变大，色像差补偿元件进行与基准状态相同的对应。
本发明中，通过色像差补偿装置对轴向色像差进行补偿，并且，通过球面像差补偿装置对因波长误差导致的球面像差进行补偿。对因轴向色像差及波长误差导致的球面像差进行的补偿，在物镜上完成，与其他部分无关。因此，本发明中，即使物镜的光轴与其他的光学系统的光轴产生偏离，也能控制像差。
使通过前述色像差补偿装置的光的波阵面成为与球面波相近的形状。其理由是在产生透镜位移时，通过球面波控制像差的增大。当球面波射入时，透镜位移与光斜射到物镜上时等价(相当于像高特性)。这里，由于用以补偿色像差的球面波的半径非常大，所以由于透镜位移导致的像高非常小，从而控制像差的增大。
另外，前述球面像差补偿装置也产生使平行度改变的大致球面波。因此，基于与前述理由相同的理由，因透镜位移导致的像差得到控制。
而且，当从色像差补偿元件射出的光的波面与球面波显著偏离时，特别是在波阵面上加入对前述球面像差进行补偿的波阵面形状时，在没有透镜位移时，能获得更优良的特性，而产生透镜位移时，由于产生彗形像差等，导致性能的恶化。
然而，通过色像差补偿装置，在基准波长之外，由于射到物镜中的光束不是平行光，所以产生因倍率误差导致的球面像差。由于因倍率误差导致的球面像差与因物镜单体的波长误差导致的球面像差具有相同的极性，所以在基准波长以外的球面像差与以物镜单体将该基准波长之外的光束进行会聚的情况相比变大。
本发明中，将色像差补偿装置与球面像差补偿装置如下所示进行设定。首先，设定光的平行度以使球面像差补偿装置以中心波长将像差变为最小。球面像差补偿装置将色像差补偿装置以及物镜这两方面的球面像差变为最小。前述中心波长，在激光二极管的波长有离散的况下是例如离散的波长的平均值。
接着，对于从中心波长稍有偏离的波长，色像差补偿装置使光的波阵面的曲率半径改变，通过将因轴向色像差导致的波像差控制在最小来抑制像差的产生。
这里，当波长不是基准波长时，用以补偿轴向球面像差的球面波与用以补偿因波阵面误差及倍率误差导致的球面像差的球面波是反向的。例如：在基准波长的长波段上，为了补偿轴向色像差，需要收敛光，为了补偿球面像差，需要扩散光。
在该偏离的波长上，产生将轴向球面像差控制在最小这样的曲率的波阵面，所以如前所述，与因波阵面误差及倍率误差导致的球面像差进行补偿的方向相反地改变收敛度，从而该球面像差加大。但是，该球面像差与不对轴向色像差进行补偿的情况下产生的散焦(焦点误差)导致的像差相比相当小，在实际应用上没有问题。
当然，采用这里所述的球面像差补偿光学系统，可以补偿因物镜离散导致的球面像差、因光盘的厚度误差导致的球面像差。
附图说明
图1是表示光学拾波装置的概略结构的图。
图2是表示光学拾波装置的光学系统的光路的图。
图3是表示光束扩展器的光的平行度的变化的图。
图4是表示光学拾波装置的光学系统的像差的波长依存度的图。
图5是表示平行光射入光学系统时的纵向像差的图。
图6是表示焦点距离为1450mm的漫射光射入光学系统时的纵向像差的图。
图7是表示相对物镜单体的纵向像差的图。
图8是表示相对物镜及三合透镜的纵向像差的图。
图9是表示波长为409nm时的纵向像差的图。
图10是表示第一实施例的光路的图。
图11是表示第二的其他实施方式的光路的图。
图12是表示用以与本实施例相比较的参考例的图。
图13是表示参考例的光学系统的纵向像差的图。
具体实施方式
下面参照附图来详细地说明本发明的光学拾波装置的实施方式。
图1是表示光学拾波装置的概略结构的图。
光学拾波装置10是沿着旋转的光盘轨道照射光，来进行信息信号的记录或重放的，具有：物镜19、三合透镜(triplet)18和光束扩展器17，其中：物镜19被控制在前述光盘的径向上移动，以使会聚的光沿着光盘的轨道照射；三合透镜18成为对物镜19的色像差进行补偿的被固定的色像差补偿装置；光束扩展器17成为对物镜19的球面像差进行补偿的被固定的球面像差补偿装置，成为色像差补偿装置的三合透镜18对因色像差导致的焦点方向的误差成分(即轴向色像差)进行补偿，色像差补偿装置仅补偿轴向色像差。
也就是说，光学拾波装置10具有：作为光源的基准波长为403nm的激光二极管11、光栅(grating)12、准直透镜13、光束成型及消色像差棱镜14、偏转光束分离器15、反射镜16、光束扩展器17、三合透镜18、数值孔径0.7以上的物镜19、执行装置20。
物镜19由执行装置20支撑，与该执行装置20一起被控制在光盘的径向(跟踪方向)移动以跟踪未图示的光盘的轨道。
与此相对，光束扩展器17以及三合透镜18不随前述移动部一起移动，而被固定在光学拾波装置10上。具体地讲，光束扩展器17以及三合透镜18被直接或间接地固定在光学拾波装置10的壳体100上。但是，光束扩展器17由一组凹透镜及凸透镜构成，可自由地调节这些透镜之间的间隔。在被称为分离头的光学拾波装置中，色像差补偿装置及球面像差补偿装置没有必要在与光轴垂直的面内设置移动控制装置。
光束扩展器17如上所述，由一组凹透镜及凸透镜构成，使光的平行度改变。将三合透镜18其凸透镜的两侧用比该凸透镜色散还大的凹透镜分别夹住贴合。三合透镜18在基准波长403nm时射出大致平行的光。
因此，物镜19在跟踪方向上移动(透镜位移)，从而物镜19的光轴与光束扩展器17以及三合透镜18的光轴偏离。
而且光学拾波装置10设有：聚光透镜21、前监控光电二极管22、检测透镜管23和光电二极管24。
本实施例的光学拾波装置10中，借助使光的平行度改变的光束扩展器17和进行色像差补偿的三合透镜18除去物镜上的像差。
由于使光的平行度改变的装置不限于光束扩展器17，所以在以下的说明中除了必须的情况，仅对三合透镜18和物镜19进行说明。另外，为了方便，有时将三合透镜18及物镜19称为光学系统。
图2是表示光学拾波装置10的光学系统的光路的图。
图中的三合透镜240和物镜25分别对应图1中的三合透镜18和物镜19。从光源的激光二极管11射出的光L射入三合透镜240。
三合透镜240是将由第一光学材料构成的第一部件210、第二光学材料构成的第二部件220，以及第三光学材料构成的第三部件230进行贴合而成的。
三合透镜240在光的行进方向上设有：第一部件210的第一表面1；第一部件210与第二部件220的贴合面即第二表面2；第二部件220与第三部件230的贴合面即第三表面3；第三部件的第四表面4。物镜25设有第五表面及第六表面。
表1是表示物镜25的规格的表。
[表1]
物镜规格
    透镜规格     403nm
    NA     0.85
    焦点距离     2.20mm
    入射光瞳直径     3.74mm
    倍率     0倍
表2是表示光学系统的设计值的表。
表2
光学系统的设计值
  表面编号   表面形状     半径    厚度     玻璃   球面(conic)常数
    1   平面     1.0     TIH14
    2   球面     6.5     1.0     TAF4
    3   球面     -6.5     1.0     TIH14
    4     5.0
    5   非球面     1.81217     3.104     NBF1   -0.337179
    6   非球面     -6.507580     0.449   -845.651557
    7     无限大     0.1     聚碳酸酯
    成像面
表3是表示第五表面的非球面系数的表。
表3
非球面系数第五表面
    r的4次方系数     -0.00092006967
    r的6次方系数     -0.00025706693
    r的8次方系数     -0.00057872391
    r的10次方系数     0.0002222827
    r的12次方系数     -5.6787923e-5
表4是表示第六表面的非球面系数的表。
表4
非球面系数第六表面
    r的4次方系数     0.061448774
    r的6次方系数     -0.13995629
    r的8次方系数     0.12867014
    r的10次方系数     -0.043733069
表5是表示光学材料的折射率与阿贝数(色散系数)的表。
表5
折射率与阿贝数
    折射率     阿贝数
    TIH14     1.81686461     26.52
    TAF4     1.81695803     47.49
    NBF1     1.76949134     49.22
    聚碳酸酯     1.62313588     29.91
如表5所示，三合透镜240通过由TIH14构成的第一及第三部件210、230的凹透镜将其由TAF4构成的第二部件220的凸透镜的两侧夹住，构成凹透镜的第一及第三部件210、230的色散比构成凸透镜的第二部件220的色散大。也就是说，阿贝数的倒数成为色散的大致标准，构成第一及第三部件210、230的TIH14的阿贝数是26.52，构成第二部件220的TAF4的阿贝数是47.49。
图3是表示因光束扩展器17引起的光的平行度的改变的图。
图中A表示在采用基准波长为403nm的光的状态下光的平行度。此时，光束扩展器17将射入的平行光变为平行光射出。从光束扩展器17射出的平行光通过光学系统的三合透镜240及物镜25射入光盘26上。
图中B是表示通过光束扩展器17使光的平行度变成扩散光用以补偿球面像差的图。
这是当射入波长比基准波长还长的光时，为了补偿过大的球面像差，射入漫射光，向减小方向补偿球面像差。
此时，光束扩展器17使射入的光的平行度改变，变为漫射光射出。从光束扩展器17射出的漫射光通过三合透镜240及物镜25射到光盘26上。
图4是表示光学拾波装置10的光学系统的像差与波长依存性的图。
连结符号Δ的曲线a表示采用三合透镜和物镜，在基准波长为403nm的最佳成像面上的各波长的像差。射向三合透镜18的光的平行度成为平行光。从而从基准波长±2～3nm的波长范围内，能够将像差控制得足够小。
关于透镜位移，由于从三合透镜18射出的光束大致为平行光，所以向物镜射入光的状态，不因透镜位移而改变，因此不加大像差。
以下研究当光学拾波装置10的周围温度发生较大改变，激光二极管11射出的激光波长超过前述范围变化的情况，以及由于激光二极管11的个体差异导致波长从基准波长403nm发生较大改变的情况。此时像差加大。例如：激光二极管11的波长是408nm时，像差变为0.057λ。
此种情况下，通过扩展器17使光的平行度改变。在波长为408nm的情况下，如果将从光学系统前约1450mm的点射出的漫射光束射入光学系统，则可获得良好的结果。图3的B是表示将漫射光射入光学系统时的图。
将图4的符号×进行连结的曲线b表示此种情况下的像差。在波长为408nm时，像差为0.009λ，很清楚，在其前后±2～3nm的波长范围内能够将像差控制得足够小。
例如：在波长408nm的前后±2nm的范围内，波长为406nm时像差为0.023λ，波长410nm时像差为0.026λ，可以说像差十分小。
在波长为408nm，将1450mm的漫射光射入的状态下，将物镜19从光轴仅位移0.3mm时像差的增加是0.01λ，与没有透镜位移的情况相比其像差增大非常小，性能完全没有问题。
为了与本实施例进行比较，将没有三合透镜18等色像差补偿元件的物镜19单体的情况下的像差表示成连结符号□的曲线c及连结符号◆的曲线d。
曲线c是将物镜19在各波长的最佳成像面上进行使用时的像差。与此相对，曲线d是基准波长为403nm的波长的最佳成像面上各波长的像差量。将曲线d与曲线c进行比较时，可以看出在403nm的最佳成像面上像差相当大。
图5是表示平行光射入光学系统时的纵向像差。
图中曲线a表示波长403nm时的像差，图中曲线b表示波长409nm时的像差。波长为409nm时，对轴向色像差进行补偿，但是产生较大的球面像差。
图6是表示将焦点距离为1450mm的漫射光射入光学系统时的纵向像差的图。图中曲线a表示波长为403nm时的像差，图中曲线b表示波长为409nm时的像差。与图5进行比较，可见球面像差改善较大。
图7是表示相对物镜单体的纵向像差的图。图中曲线a，b，c分别表示波长为402、403、404nm时的像差。可以看出由于波长不同，焦点位置差异很大。
图8是表示相对物镜以及三合透镜的纵向像差的图。与图7相比较，由于焦点位置一致，补偿的效果大。这里，在本实施例的情况下，关于近轴的焦点位置，被稍稍进行过补偿。这是为了抵消存在像高的光线的球面像差导致的变化。
图9中，表示设有三合透镜且不包括扩展器的情况下，波长为409nm时的纵向像差图。光学系统在波长为409nm时的焦点距离是1641mm。相当于物镜19的有效直径的最外圆周(对应图9的最大光线高度)的光线高度为1.87mm时的纵向像差量是焦点距离的约4％。纵向像差为较小的值。这表示即使存在波长误差，由于焦点方向的变化是起主导作用的，所以产生的球面像差较少。也就是可以说，由于三合透镜射出大致为球面波的光束，所以作为色像差补偿的效果，只大致对轴向色像差进行补偿。
该三合透镜，为了对凸透镜即物镜的色像差进行补偿，形成如下所示的结构。首先，在设计的标准中，为了射出大致平行的光，选择在基准波长下折射率的差较小的玻璃。这里，凹透镜采用色散较大的玻璃，凸透镜采用色散较小的玻璃。这样，当波长变短时，凹透镜的折射率变大，得到将物镜产生的焦点误差抵消掉的效果。
凸透镜与凹透镜的玻璃的折射率在基准波长下不必严格地完全一致。这是因为射入物镜上的光束偏离平行光时，产生球面像差，但是该球面像差可以通过扩展器进行补偿。因此，可以使用折射率多少有差异，产生非平行光的光束的补偿元件。由于该透镜其两端是平面，所以容易制造。另外，在实施例中，考虑到制造的容易性，设定中心透镜的曲面半径在两侧相同。保持凹透镜的放大率(焦点距离)，即使使两侧的曲面半径多少改变，色像差补偿的效果也不改变。但是，当波长改变时，要产生良好的球面波，两面半径的差异必须要小。
当折射率的差异较大时，通过将两端作成球面，即使存在折射率的差异，也可射出平行光。此时如果也是3枚透镜贴合结构，则由于波长误差产生球面波。
图10是表示第一实施方式的变形例的光路的图。
第一实施方式的变形例，是在图1所示的光学拾波装置10中，在色像差元件中使用元件64。该元件64是将衍射面与折射面组合之物，生成与三合透镜18相同的波阵面。
图中A所示的第一实施方式变形例的光学系统设有由凹透镜61与凸透镜62构成的光束扩展器63、元件64、可变光阑65及物镜66。
光束扩展器63及物镜66与图1所示的光束扩展器17及物镜19对应。元件64具有与图1所示的三合透镜18同等的功能。可变光阑65对从格子64射向物镜66中的光的高度进行限制。
光源即激光二极管发出的光L通过光束扩展器63改变平行度，借助元件64变为球面状的波阵面，通过物镜66被会聚照射到光盘67上。
图中B是将元件64放大模拟表示的图。元件64的表面放大时，如图所示，变成阶梯状。阶梯的段差是1μm或其以下。为了说明方便将图中所示的元件64减少阶梯进行描述，但是实际上需要几十个以上的阶梯数。
采用元件64的色像差补偿元件，在特开平6-82725号专利公报的实施方式中，为了产生补偿轴向色像差的波阵面，最好作成波带结构。当然，在另外的面上形成折射面与衍射面的元件亦同。
采用衍射元件的色像差补偿元件，由于在前述公报中有详细的论述，这里将详细说明省略。
图11是表示第二实施方式变形例的光学拾波装置的光路的图。
第二实施方式变形例，是在图1所示的光学拾波装置10中，将光束扩展器17的凸透镜与三合透镜兼用的实施例。
凹透镜71与元件72对应图1的光束扩展器17的凹透镜与光束扩展器17的凸透镜与三合透镜18。
元件72在后段的物镜73一侧设有具有衍射面的凸透镜。由此成为与凹透镜71对应的凸透镜，从而使光的平行度改变。
当然，该凸透镜也可是将衍射透镜与凸透镜进行组合的透镜。作为在元件的两面形成衍射元件的元件，通过将单面的衍射元件的焦点距离加长，将衍射透镜的波带间距加宽，可以使加工变得容易。
图12是表示用以与本实施例进行比较的参考例的图。
该参考例是用双合透镜81置换图1所示的光学拾波装置10上的三合透镜的例子。图中双合透镜81及物镜82分别相当于图1的三合透镜18与物镜19。
表6是表示二合透镜81的设计值。
表6
双合透镜的设计值
表面编号 表面形状   半径   厚度   玻璃
    1   平面   1.0   TIH14
    2   球面    2.9   1.0   TAF4
在参考例中，当没有透镜位移时，通过双合透镜81也能进行充分的色像差补偿。然而，当波长从基准波长偏离时，当存在透镜位移时，像差变大。
图13是表示参考例的光学系统的纵向像差的图。
这是在设有双合透镜81且不包括光束扩展器的光学系统中，波长为409时的纵向像差图。双合透镜81为409nm时的焦点距离是1464mm。相当于物镜82的有效直径的最外圆周(对应图9的最大光线高度)的光线高度为1.87mm时的纵向像差量为焦点距离的大约24％的较大值。这表示当存在波长误差时，产生非常大的球面像差。这导致透镜位移时的像差变大。
而且，该球面像差的形状，可以通过将双合透镜81的贴合面的形状作成非球面形状等来进行设定。并且能够改善球面像差的色像差。
此种情况下，也可以将图4的曲线a进行改善，使之超过表示物镜19单体性能的曲线c。然而，由于减弱了透镜位移，所以必须与物镜82一体地装载于执行装置上，从而无法保证频率特性。由于其安装精度也要求达到10微米的高精度，所以制造上变得很难。
以上，着眼于因色像差导致的球面像差补偿，进行了论述，这里所述的在光学系统上进行补偿的球面像差不止仅限定于因波长误差导致的球面像差，当然也可以同时对因物镜自身的残余球面像差、光盘的厚度误差导致的球面像差进行补偿。
如前所述，根椐本发明，不必将色像差补偿元件与执行装置作成一体，所以可以降低执行装置的重量，提高频率特性。

Claims (5)

1.一种光学拾波装置，沿着旋转的光盘的轨道照射光来进行信息信号的记录或重放，其特征在于，具有：物镜、色像差补偿装置和球面像差补偿装置，其中：
在前述光盘的径向上对物镜进行移动控制，以使会聚的光沿着光盘的轨道照射；
色像差补偿装置是对前述物镜的轴向色像差进行补偿的三合透镜或色像差元件；
球面像差补偿装置，与前述色像差补偿装置分离设置，通过改变射入到前述物镜中的光的平行度对前述物镜的球面像差进行补偿，
配置前述球面像差补偿装置和前述色像差补偿装置及前述物镜，以使前述光依次射入到前述球面像差补偿装置、前述色像差补偿装置、前述物镜。
2.如权利要求1记载的光学拾波装置，其特征在于，为了使前述色像差补偿装置以及前述球面像差补偿装置不随前述物镜在前述光盘的径向上的移动控制而移动，将其直接或间接地固定在前述光学拾波装置的壳体上，或者不在与光轴垂直的面内设置移动控制装置。
3.如权利要求1或2记载的光学拾波装置，其特征在于，将前述色像差补偿装置的凸透镜的两侧用比该凸透镜的色散大的凹透镜分别夹住并贴合。
4.如权利要求1或2记载的光学拾波装置，其特征在于，前述球面像差补偿装置是光束扩展器。
5.如权利要求1或2记载的光学拾波装置，其特征在于，采用波长小于450nm的光，前述物镜的数值孔径超过0.7。
CNB031051766A 2002-03-14 2003-03-07 光学拾波装置 Expired - Fee Related CN1253869C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002069987A JP3826819B2 (ja) 2002-03-14 2002-03-14 光ピックアップ装置
JP069987/2002 2002-03-14

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1445761A CN1445761A (zh) 2003-10-01
CN1253869C true CN1253869C (zh) 2006-04-26

Family

ID=27764532

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB031051766A Expired - Fee Related CN1253869C (zh) 2002-03-14 2003-03-07 光学拾波装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20030174619A1 (zh)
EP (1) EP1345216A2 (zh)
JP (1) JP3826819B2 (zh)
CN (1) CN1253869C (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005141800A (ja) * 2003-11-04 2005-06-02 Konica Minolta Opto Inc 発散角変換素子及び光ピックアップ装置
JP4179148B2 (ja) 2003-11-28 2008-11-12 日本ビクター株式会社 光ピックアップ装置
JP4196818B2 (ja) 2003-12-12 2008-12-17 日本ビクター株式会社 光ピックアップ装置
JP4254549B2 (ja) 2004-01-16 2009-04-15 日本ビクター株式会社 光ピックアップ装置及び回折光学素子
WO2006075271A2 (en) * 2005-01-11 2006-07-20 Koninklijke Philips Electronics N.V. Optical scanning device
JP2008059658A (ja) * 2006-08-30 2008-03-13 Sanyo Electric Co Ltd 光検出器
EP2097897A4 (en) * 2006-11-10 2009-11-18 Hewlett Packard Development Co OPTICAL DATA RECORDING AND IMAGING ON MEDIA BY APOCHROMATES AND LENS SEPARATION DEVICE
KR20130083820A (ko) * 2010-06-03 2013-07-23 파나소닉 주식회사 형상 측정 방법 및 장치
JP2014032720A (ja) * 2012-08-02 2014-02-20 Hitachi Media Electoronics Co Ltd 光ディスク装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW479253B (en) * 1998-12-17 2002-03-11 Konishiroku Photo Ind Objective lens for correcting chromatic aberration for use in recording toor reproducing from optical information recording medium and optical pickup apparatus therewith
US6483648B1 (en) * 1999-09-10 2002-11-19 Olympus Optical Co., Ltd. Zoom lens
US6898168B2 (en) * 2000-05-12 2005-05-24 Konica Corporation Optical pick-up apparatus
US20020097508A1 (en) * 2001-01-24 2002-07-25 Konica Corporation Objective lens for use in optical pickup apparatus and optical pickup apparatus
DE60239034D1 (de) * 2001-07-11 2011-03-10 Konica Minolta Opto Inc Optisches Korrekturelement für Aberration, optisches System, optisches Abtastgerät und Vorrichtung zur Aufzeichnung und Wiedergabe

Also Published As

Publication number Publication date
EP1345216A2 (en) 2003-09-17
US20030174619A1 (en) 2003-09-18
JP3826819B2 (ja) 2006-09-27
CN1445761A (zh) 2003-10-01
JP2003272213A (ja) 2003-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1290103C (zh) 光学头器件和使用该光学头器件的光学信息装置
CN1305050C (zh) 光学头
CN1192375C (zh) 聚束元件、光头、光信息存储再生装置及光信息存储再生方法
CN100339898C (zh) 光学拾取装置
CN1112706A (zh) 光拾取装置，光盘记录和/或重放装置及补偿彗形象差的方法
CN1244922C (zh) 光读写头装置和使用该光读写头装置的光信息装置
CN1157620C (zh) 物镜和光学头装置
CN1347555A (zh) 光学拾取装置的光学系统
CN1354875A (zh) 光学拾取装置
CN1146886C (zh) 将信息记录在记录介质上或从其上重放该信息的装置和方法
CN1278141C (zh) 物镜组件、装备该物镜组件的拾光装置、信息记录再生装置
CN1253869C (zh) 光学拾波装置
CN1641766A (zh) 用于光盘的物镜
CN1392430A (zh) 物镜、光拾取器装置和记录以及/或者再生装置
CN1697046A (zh) 波长选择元件、物镜光学系统、光拾取和光盘驱动装置
CN1241726A (zh) 光学头装置
CN1206642C (zh) 光学扫描装置
CN1211791C (zh) 光学拾波装置
CN1148734C (zh) 光信息记录媒体的记录再生装置和该装置所用的物镜
CN1777938A (zh) 光学拾取装置和用于光学拾取装置的光学系统
CN1501113A (zh) 用于光拾取装置的光学系统
CN1420377A (zh) 物镜及拾光装置
CN1607402A (zh) 用于dvd/cd兼容的光学拾取器的物镜
CN1811933A (zh) 光学拾取装置
CN1448750A (zh) 光学读取设备的物镜

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: JVC KENWOOD CORPORATION

Free format text: FORMER OWNER: VICTORY CO. LTD.

Effective date: 20140227

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20140227

Address after: Kanagawa

Patentee after: JVC KENWOOD Corp.

Address before: Kanagawa

Patentee before: VICTOR COMPANY OF JAPAN, Ltd.

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20060426