JP2000030278A - 光学レンズとこれを使用した光学ピックアップ及び光ディスク装置 - Google Patents
光学レンズとこれを使用した光学ピックアップ及び光ディスク装置Info
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- G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
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- G11—INFORMATION STORAGE
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- 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
- G11B7/1374—Objective lenses
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光学性能を損なうことなく、光学有効面の外
側の光束を排除できるようにした、絞り機能付き光学レ
ンズとこれを利用した光学ピックアップ及び光ディスク
装置を提供すること。 【解決手段】 透明材料から成る光学レンズ２４であっ
て、光源側の面２４ａが、光軸Ｌからの距離（半径）に
関する関数で定義される回転対称の凸状の非球面であ
り、上記非球面が、定義域にて半径方向に関して段差の
ない曲面とされていると共に、所定半径位置にて、前記
関数の微分係数が不連続な箇所を備える、光学レンズ。
側の光束を排除できるようにした、絞り機能付き光学レ
ンズとこれを利用した光学ピックアップ及び光ディスク
装置を提供すること。 【解決手段】 透明材料から成る光学レンズ２４であっ
て、光源側の面２４ａが、光軸Ｌからの距離（半径）に
関する関数で定義される回転対称の凸状の非球面であ
り、上記非球面が、定義域にて半径方向に関して段差の
ない曲面とされていると共に、所定半径位置にて、前記
関数の微分係数が不連続な箇所を備える、光学レンズ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ミニディスク（Ｍ
Ｄ），光磁気ディスク（ＭＯ），コンパクトディスク
（ＣＤ），ＣＤ−ＲＯＭ等（以下、「光ディスク」とい
う）の信号を記録及び／又は再生するための光学ピック
アップで使用される対物レンズ、及びこの対物レンズを
備えた光学ピックアップ及び光ディスク装置に関するも
のである。
Ｄ），光磁気ディスク（ＭＯ），コンパクトディスク
（ＣＤ），ＣＤ−ＲＯＭ等（以下、「光ディスク」とい
う）の信号を記録及び／又は再生するための光学ピック
アップで使用される対物レンズ、及びこの対物レンズを
備えた光学ピックアップ及び光ディスク装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来、光ディスク用の光学ピックアップ
は、例えば図５に示すように構成されている。図５にお
いて、光学ピックアップ１は、半導体レーザ素子２，グ
レーティング３，ビームスプリッタ４，対物レンズ５及
び光検出器６から構成されている。
は、例えば図５に示すように構成されている。図５にお
いて、光学ピックアップ１は、半導体レーザ素子２，グ
レーティング３，ビームスプリッタ４，対物レンズ５及
び光検出器６から構成されている。
【０００３】グレーティング３は、回折格子であって、
半導体レーザ素子２から入射する光ビームを、０次光で
あるメインビームと、プラスマイナス１次光であるサイ
ドビームに分割するものである。ビームスプリッタ４
は、その反射面が光軸に対して４５度傾斜した状態で配
設されており、半導体レーザ素子２から出射した光ビー
ムと光ディスクＤの信号記録面からの戻り光を分離す
る。即ち、半導体レーザ素子２からの光ビームは、ビー
ムスプリッタ４の反射面４ａで反射され、光ディスクＤ
からの戻り光は、ビームスプリッタ４を透過する。
半導体レーザ素子２から入射する光ビームを、０次光で
あるメインビームと、プラスマイナス１次光であるサイ
ドビームに分割するものである。ビームスプリッタ４
は、その反射面が光軸に対して４５度傾斜した状態で配
設されており、半導体レーザ素子２から出射した光ビー
ムと光ディスクＤの信号記録面からの戻り光を分離す
る。即ち、半導体レーザ素子２からの光ビームは、ビー
ムスプリッタ４の反射面４ａで反射され、光ディスクＤ
からの戻り光は、ビームスプリッタ４を透過する。
【０００４】対物レンズ５は、凸レンズであって、ビー
ムスプリッタ４で反射された光ビームを、回転駆動され
る光ディスクＤの信号記録面の所望のトラック上に結像
させる。さらに、対物レンズ５は、図示しない二軸アク
チュエータによって、二軸方向即ちフォーカシング方向
及びトラッキング方向に移動可能に支持されている。光
検出器６は、ビームスプリッタ４を透過して入射する戻
り光ビームに対して、受光部を有するように構成されて
いる。
ムスプリッタ４で反射された光ビームを、回転駆動され
る光ディスクＤの信号記録面の所望のトラック上に結像
させる。さらに、対物レンズ５は、図示しない二軸アク
チュエータによって、二軸方向即ちフォーカシング方向
及びトラッキング方向に移動可能に支持されている。光
検出器６は、ビームスプリッタ４を透過して入射する戻
り光ビームに対して、受光部を有するように構成されて
いる。
【０００５】このような構成の光学ピックアップ１によ
れば、半導体レーザ素子２から出射した光ビームは、グ
レーティング３によりメインビーム及び二つのサイドビ
ームに分割された後、ビームスプリッタ４の反射面４ａ
で反射され後、対物レンズ５を介して、光ディスクＤの
信号記録面上のある一点に結像される。光ディスクＤの
信号記録面で反射された戻り光ビームは、再び対物レン
ズ５を介して、ビームスプリッタ４に入射する。ここ
で、戻り光ビームは、ビームスプリッタ４を透過して、
光検出器６の受光部に入射する。これにより、光検出器
５の各受光部から出力される検出信号に基づいて、光デ
ィスクＤの信号記録面に記録された情報の再生が行なわ
れると共に、フォーカスエラー信号ＦＥ及びトラッキン
グエラー信号ＴＥが検出される。
れば、半導体レーザ素子２から出射した光ビームは、グ
レーティング３によりメインビーム及び二つのサイドビ
ームに分割された後、ビームスプリッタ４の反射面４ａ
で反射され後、対物レンズ５を介して、光ディスクＤの
信号記録面上のある一点に結像される。光ディスクＤの
信号記録面で反射された戻り光ビームは、再び対物レン
ズ５を介して、ビームスプリッタ４に入射する。ここ
で、戻り光ビームは、ビームスプリッタ４を透過して、
光検出器６の受光部に入射する。これにより、光検出器
５の各受光部から出力される検出信号に基づいて、光デ
ィスクＤの信号記録面に記録された情報の再生が行なわ
れると共に、フォーカスエラー信号ＦＥ及びトラッキン
グエラー信号ＴＥが検出される。
【０００６】そして、正確な再生信号の検出のために、
半導体レーザ素子２からの光ビームが光ディスクの信号
記録面の正しい位置にスポットを形成して、正確な記録
信号の再生が行われるように、上記対物レンズ５が、上
記フォーカスエラー信号ＦＥ及びトラッキングエラー信
号ＴＥに基づいて図示しない二軸アクチュエータにより
微動されるようになっている。
半導体レーザ素子２からの光ビームが光ディスクの信号
記録面の正しい位置にスポットを形成して、正確な記録
信号の再生が行われるように、上記対物レンズ５が、上
記フォーカスエラー信号ＦＥ及びトラッキングエラー信
号ＴＥに基づいて図示しない二軸アクチュエータにより
微動されるようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
構成の光学ピックアップ１においては、上記対物レンズ
５は、一般にプラスチックまたはガラス材料から形成さ
れており、非球面単玉の光学レンズとして構成されてお
り、さらに対物レンズ５により光ディスクＤの信号記録
面に照射される光ビームのＮＡ（開口数）を規制するた
めに、図６に示すように、対物レンズ５に隣接して絞り
７が配設されている。これにより、対物レンズ５の光学
有効面の外側で入射しようとする光束は、図７に示すよ
うに、絞り７により遮断されることにより、不要な光束
が光ディスクの記録または再生に影響を与えないように
なっている。
構成の光学ピックアップ１においては、上記対物レンズ
５は、一般にプラスチックまたはガラス材料から形成さ
れており、非球面単玉の光学レンズとして構成されてお
り、さらに対物レンズ５により光ディスクＤの信号記録
面に照射される光ビームのＮＡ（開口数）を規制するた
めに、図６に示すように、対物レンズ５に隣接して絞り
７が配設されている。これにより、対物レンズ５の光学
有効面の外側で入射しようとする光束は、図７に示すよ
うに、絞り７により遮断されることにより、不要な光束
が光ディスクの記録または再生に影響を与えないように
なっている。
【０００８】しかしながら、上記絞り７は、独立した部
品であることから、部品点数が多くなると共に、組立の
際に、対物レンズ５に対して光軸合わせ、所謂芯出し作
業が必要になることから、部品コスト及び組立コストが
高くなってしまうという問題があった。さらに、絞り７
が対物レンズ５に対して芯ずれを生じた場合には、対物
レンズ５の光学有効面外の面形状の影響によって、非対
称収差が発生してしまうという問題があった。
品であることから、部品点数が多くなると共に、組立の
際に、対物レンズ５に対して光軸合わせ、所謂芯出し作
業が必要になることから、部品コスト及び組立コストが
高くなってしまうという問題があった。さらに、絞り７
が対物レンズ５に対して芯ずれを生じた場合には、対物
レンズ５の光学有効面外の面形状の影響によって、非対
称収差が発生してしまうという問題があった。
【０００９】ところで、光源である半導体レーザ素子２
及び光検出器６は、光ディスクＤの信号記録面に対して
共役な位置にあって、光ディスクＤから光検出器６に向
かって拡大系を構成している。従って、光ディスクＤ上
の光照射位置から光軸と垂直な方向に僅かにずれた位置
からの光は、光検出器には到達しない。この点に着目し
て、上述した絞り７の代わりに、図８に示すように、対
物レンズ５の光源側の面の形状を変更して、光学有効面
の外側に、切欠部５ａを形成することにより、対物レン
ズ５自体に絞り機能を与える方法も知られている。この
方法によれば、光学有効面の外側で入射しようとする光
束は、対物レンズ５の上記切欠部５ａに入射することに
なるので、光ディスクＤの信号記録面上のスポット位置
に到達しない。従って、光ディスクＤの信号記録面上の
スポット位置に関しては、光学有効面の外側の光束が遮
断されることになり、絞り７と同様の作用が得られるこ
とになる。
及び光検出器６は、光ディスクＤの信号記録面に対して
共役な位置にあって、光ディスクＤから光検出器６に向
かって拡大系を構成している。従って、光ディスクＤ上
の光照射位置から光軸と垂直な方向に僅かにずれた位置
からの光は、光検出器には到達しない。この点に着目し
て、上述した絞り７の代わりに、図８に示すように、対
物レンズ５の光源側の面の形状を変更して、光学有効面
の外側に、切欠部５ａを形成することにより、対物レン
ズ５自体に絞り機能を与える方法も知られている。この
方法によれば、光学有効面の外側で入射しようとする光
束は、対物レンズ５の上記切欠部５ａに入射することに
なるので、光ディスクＤの信号記録面上のスポット位置
に到達しない。従って、光ディスクＤの信号記録面上の
スポット位置に関しては、光学有効面の外側の光束が遮
断されることになり、絞り７と同様の作用が得られるこ
とになる。
【００１０】しかしながら、このような切欠部５ａを備
えた対物レンズ５は、プラスチック等による成形の際
に、切欠部５ａの内側に、曲面が連続しないような急激
な形状の変化として、例えば段部５ｂがあると、成形後
の収縮等によって、正確な面形状を保持することが困難
である。例えば、図８にて符号Ａで示す角部において
は、成形時に歪みを生ずることにより、球面収差が発生
してしまい、対物レンズ５の光学特性が損なわれてしま
うという問題があった。
えた対物レンズ５は、プラスチック等による成形の際
に、切欠部５ａの内側に、曲面が連続しないような急激
な形状の変化として、例えば段部５ｂがあると、成形後
の収縮等によって、正確な面形状を保持することが困難
である。例えば、図８にて符号Ａで示す角部において
は、成形時に歪みを生ずることにより、球面収差が発生
してしまい、対物レンズ５の光学特性が損なわれてしま
うという問題があった。
【００１１】本発明は、以上の点に鑑み、光学性能を損
なうことなく、光学有効面の外側の光束を排除できるよ
うにした、絞り機能付き光学レンズとこれを利用した光
学ピックアップ及び光ディスク装置を提供することを目
的としている。
なうことなく、光学有効面の外側の光束を排除できるよ
うにした、絞り機能付き光学レンズとこれを利用した光
学ピックアップ及び光ディスク装置を提供することを目
的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的は、請求項１の
発明によれば、透明材料から成る光学レンズであって、
光源側の面が、光軸からの距離（半径）に関する関数で
定義される回転対称の凸状の非球面であり、 上記非球
面が、定義域にて半径方向に関して段差のない曲面とさ
れていると共に、所定半径位置にて、前記関数の微分係
数が不連続な箇所を備える、光学レンズにより、達成さ
れる。
発明によれば、透明材料から成る光学レンズであって、
光源側の面が、光軸からの距離（半径）に関する関数で
定義される回転対称の凸状の非球面であり、 上記非球
面が、定義域にて半径方向に関して段差のない曲面とさ
れていると共に、所定半径位置にて、前記関数の微分係
数が不連続な箇所を備える、光学レンズにより、達成さ
れる。
【００１３】請求項１の構成によれば、光源からの光ビ
ームが上記レンズの光源側の面に入射する際、光軸から
所定半径位置より内側での入射光は、非球面の形状に基
づいて、光軸方向に一定距離の位置、例えば光ディスク
の信号記録面上にて集束し、スポットを形成することに
なる。これに対して、光軸から所定半径位置より外側で
の入射光は、非球面の形状が内側の形状に対して微分係
数が不連続であることから、光軸方向に一定距離の位
置、例えば光ディスクの信号記録面上には集束せず、こ
の位置から光軸とは垂直な方向に僅かにずれた位置に到
達することになる。これにより、光学レンズへの入射光
のうち、光源側の面の光軸から所定半径位置より外側で
入射する光束は、これより内側で入射する光束の集束位
置には集束しないことから、上記非球面の形状に基づい
て、所定半径位置より外側の面が絞りとして作用するこ
とになる。
ームが上記レンズの光源側の面に入射する際、光軸から
所定半径位置より内側での入射光は、非球面の形状に基
づいて、光軸方向に一定距離の位置、例えば光ディスク
の信号記録面上にて集束し、スポットを形成することに
なる。これに対して、光軸から所定半径位置より外側で
の入射光は、非球面の形状が内側の形状に対して微分係
数が不連続であることから、光軸方向に一定距離の位
置、例えば光ディスクの信号記録面上には集束せず、こ
の位置から光軸とは垂直な方向に僅かにずれた位置に到
達することになる。これにより、光学レンズへの入射光
のうち、光源側の面の光軸から所定半径位置より外側で
入射する光束は、これより内側で入射する光束の集束位
置には集束しないことから、上記非球面の形状に基づい
て、所定半径位置より外側の面が絞りとして作用するこ
とになる。
【００１４】従って、従来は光学レンズと別体に構成さ
れていた絞りが不要となり、部品コスト及び組立コスト
が低減される。また、絞り機能は、上述した非球面の形
状によって得られることから、所定半径位置における形
状の急激な変化がない。これにより、光学レンズの成形
時の歪みが抑制されるので、光学レンズの光学性能が損
なわれるようなことがない。また、絞り機能が光学レン
ズ自体に備えられることから、絞りの光軸ずれにより非
対称収差が発生することもない。
れていた絞りが不要となり、部品コスト及び組立コスト
が低減される。また、絞り機能は、上述した非球面の形
状によって得られることから、所定半径位置における形
状の急激な変化がない。これにより、光学レンズの成形
時の歪みが抑制されるので、光学レンズの光学性能が損
なわれるようなことがない。また、絞り機能が光学レン
ズ自体に備えられることから、絞りの光軸ずれにより非
対称収差が発生することもない。
【００１５】また、請求項２の発明は、請求項１の構成
において、上記所定半径位置における微分係数の差が、
０．３以下であることを特徴とする。
において、上記所定半径位置における微分係数の差が、
０．３以下であることを特徴とする。
【００１６】請求項２の構成によれば、所定半径位置に
おける非球面の変化がより一層少ないことから、成形時
の歪み発生がより効果的に抑制されることになる。尚、
この微分係数の差が０．３を越える場合には、所定半径
位置における非球面の変化がやや大きくなるので、成形
時に僅かな歪みが発生することになる。
おける非球面の変化がより一層少ないことから、成形時
の歪み発生がより効果的に抑制されることになる。尚、
この微分係数の差が０．３を越える場合には、所定半径
位置における非球面の変化がやや大きくなるので、成形
時に僅かな歪みが発生することになる。
【００１７】本発明による光学レンズは、請求項３の発
明では、請求項１の構成において、上記非球面が、ｙを
光軸からの距離，ｚを光軸方向の距離としたとき、
明では、請求項１の構成において、上記非球面が、ｙを
光軸からの距離，ｚを光軸方向の距離としたとき、
【数３】 で与えられることを特徴とする。
【００１８】本発明による光学レンズは、請求項４の発
明では、請求項３の構成において、上記非球面が、ｙ0
を上記所定半径としたとき、ｙ＞ｙ0 にて、
明では、請求項３の構成において、上記非球面が、ｙ0
を上記所定半径としたとき、ｙ＞ｙ0 にて、
【数４】 で与えられることを特徴とする。
【００１９】請求項３および４の構成によれば、上記非
球面が、ｙを光軸からの距離，ｚを光軸方向の距離，ｙ
0 を上記所定半径としたとき、ｙ≦ｙ0 にて、式３で与
えられ、ｙ＞ｙ0 にて、式４で与えられる場合には、所
定半径位置より外側で入射する光束が、この面による屈
折作用によって集束せずに平行光または拡散光となる。
従って、この光束が、所定半径位置より内側で入射する
光束とは別の位置に集光して、別のスポットを形成する
ようなことがない。
球面が、ｙを光軸からの距離，ｚを光軸方向の距離，ｙ
0 を上記所定半径としたとき、ｙ≦ｙ0 にて、式３で与
えられ、ｙ＞ｙ0 にて、式４で与えられる場合には、所
定半径位置より外側で入射する光束が、この面による屈
折作用によって集束せずに平行光または拡散光となる。
従って、この光束が、所定半径位置より内側で入射する
光束とは別の位置に集光して、別のスポットを形成する
ようなことがない。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態
を図１乃至図４を参照しながら、詳細に説明する。尚、
以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例である
から、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、
本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定
する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるもの
ではない。
を図１乃至図４を参照しながら、詳細に説明する。尚、
以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例である
から、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、
本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定
する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるもの
ではない。
【００２１】図１は、本発明による光学ピックアップの
一実施形態を組み込んだ光ディスク装置の全体構成を示
している。図１において、光ディスク装置１０は、光デ
ィスク１１を回転駆動する駆動手段としてのスピンドル
モータ１２と、回転する光ディスク１１の信号記録面に
対して光ビームを照射して信号を記録し、この信号記録
面からの戻り光ビームにより記録信号を再生する光学ピ
ックアップ２０及びこれらを制御する制御部１３を備え
ている。ここで、制御部１３は、光ディスクコントロー
ラ１４，信号復調器１５，誤り訂正回路１６，インター
フェイス１７，ヘッドアクセス制御部１８及びサーボ回
路１９を備えている。
一実施形態を組み込んだ光ディスク装置の全体構成を示
している。図１において、光ディスク装置１０は、光デ
ィスク１１を回転駆動する駆動手段としてのスピンドル
モータ１２と、回転する光ディスク１１の信号記録面に
対して光ビームを照射して信号を記録し、この信号記録
面からの戻り光ビームにより記録信号を再生する光学ピ
ックアップ２０及びこれらを制御する制御部１３を備え
ている。ここで、制御部１３は、光ディスクコントロー
ラ１４，信号復調器１５，誤り訂正回路１６，インター
フェイス１７，ヘッドアクセス制御部１８及びサーボ回
路１９を備えている。
【００２２】光ディスクコントローラ１４は、スピンド
ルモータ１２を所定の回転数で駆動制御する。信号復調
器１５は、光学ピックアップ２０からの記録信号を復調
して誤り訂正し、インターフェイス１７を介して外部コ
ンピュータ等に送出する。これにより、外部コンピュー
タ等は、光ディスク１１に記録された信号を再生信号と
して受け取ることができるようになっている。
ルモータ１２を所定の回転数で駆動制御する。信号復調
器１５は、光学ピックアップ２０からの記録信号を復調
して誤り訂正し、インターフェイス１７を介して外部コ
ンピュータ等に送出する。これにより、外部コンピュー
タ等は、光ディスク１１に記録された信号を再生信号と
して受け取ることができるようになっている。
【００２３】ヘッドアクセス制御部１８は、光学ピック
アップ２０を例えば光ディスク１１上の所定の記録トラ
ックまでトラックジャンプ等により移動させる。サーボ
回路１９は、この移動された所定位置において、光学ピ
ックアップ２０の二軸アクチュエータに保持されている
対物レンズをフォーカシング方向及びトラッキング方向
に移動させる。
アップ２０を例えば光ディスク１１上の所定の記録トラ
ックまでトラックジャンプ等により移動させる。サーボ
回路１９は、この移動された所定位置において、光学ピ
ックアップ２０の二軸アクチュエータに保持されている
対物レンズをフォーカシング方向及びトラッキング方向
に移動させる。
【００２４】図２は、上記光ディスク装置１０に組み込
まれた光学ピックアップ２０の構成を示している。図２
において、光学ピックアップ２０は、光源としての半導
体レーザ素子２１から出射される光ビームの光路中に順
次に配設された、光分割手段としてのグレーティング２
２，光分離手段としてのビームスプリッタ２３，光集束
手段としての対物レンズ２４と、ビームスプリッタ２３
による分離光路中に配設された光検出器２４と、から構
成されている。
まれた光学ピックアップ２０の構成を示している。図２
において、光学ピックアップ２０は、光源としての半導
体レーザ素子２１から出射される光ビームの光路中に順
次に配設された、光分割手段としてのグレーティング２
２，光分離手段としてのビームスプリッタ２３，光集束
手段としての対物レンズ２４と、ビームスプリッタ２３
による分離光路中に配設された光検出器２４と、から構
成されている。
【００２５】ここで、上記対物レンズ２４を除く各光学
素子、即ち半導体レーザ素子２１，グレーティング２
２，ビームスプリッタ２３及び光検出器２５は、光学ピ
ックアップ２０に設けられたガイド（図示せず）に沿っ
て、光ディスク１１の半径方向に移動可能に支持された
光学ベースに、それぞれ固定保持されている。
素子、即ち半導体レーザ素子２１，グレーティング２
２，ビームスプリッタ２３及び光検出器２５は、光学ピ
ックアップ２０に設けられたガイド（図示せず）に沿っ
て、光ディスク１１の半径方向に移動可能に支持された
光学ベースに、それぞれ固定保持されている。
【００２６】上記半導体レーザ素子２１は、半導体の再
結合発光を利用した発光素子であり、所定のレーザ光を
出射する。
結合発光を利用した発光素子であり、所定のレーザ光を
出射する。
【００２７】グレーティング２２は、入射光を回折させ
る回折格子であって、半導体レーザ素子２１からの光ビ
ームを、０次回折光から成る主ビーム及びプラスマイナ
ス１次回折光から成るサイドビームの少なくとも３本の
光ビームに分割する。従って、少なくとも３本の光ビー
ムを分割生成できれば、ホログラム素子等の他の分割素
子を用いてもよい。
る回折格子であって、半導体レーザ素子２１からの光ビ
ームを、０次回折光から成る主ビーム及びプラスマイナ
ス１次回折光から成るサイドビームの少なくとも３本の
光ビームに分割する。従って、少なくとも３本の光ビー
ムを分割生成できれば、ホログラム素子等の他の分割素
子を用いてもよい。
【００２８】ビームスプリッタ２３は、その反射面２３
ａが光軸に対して４５度傾斜した状態で配設されたビー
ムスプリッタであり、グレーティング２２からの光ビー
ムと光ディスク１１の信号記録面からの戻り光を偏光分
離する。即ち、半導体レーザ素子２１からの光ビーム
は、ビームスプリッタ２３の反射面２３ａで反射され、
戻り光ビームは、ビームスプリッタ２３を透過するよう
になっている。
ａが光軸に対して４５度傾斜した状態で配設されたビー
ムスプリッタであり、グレーティング２２からの光ビー
ムと光ディスク１１の信号記録面からの戻り光を偏光分
離する。即ち、半導体レーザ素子２１からの光ビーム
は、ビームスプリッタ２３の反射面２３ａで反射され、
戻り光ビームは、ビームスプリッタ２３を透過するよう
になっている。
【００２９】対物レンズ２４は、プラスチック，ガラス
材料等の透明材料から構成されており、後述するように
光源側の面が非球面である凸レンズであって、ビームス
プリッタ２３からの光ビームを、回転駆動される光ディ
スク１１の信号記録面の所望の記録トラック上に集束さ
せる。ここで、対物レンズ２４は、図示しない二軸アク
チュエータにより、二軸方向即ちフォーカス方向及びト
ラッキング方向に移動可能に支持されている。
材料等の透明材料から構成されており、後述するように
光源側の面が非球面である凸レンズであって、ビームス
プリッタ２３からの光ビームを、回転駆動される光ディ
スク１１の信号記録面の所望の記録トラック上に集束さ
せる。ここで、対物レンズ２４は、図示しない二軸アク
チュエータにより、二軸方向即ちフォーカス方向及びト
ラッキング方向に移動可能に支持されている。
【００３０】光検出器２５は、ビームスプリッタ２３を
透過した戻り光ビームに対して、受光部を有するように
構成されている。
透過した戻り光ビームに対して、受光部を有するように
構成されている。
【００３１】ここで、上述した対物レンズ２４は、図３
に示すように、構成されている。図３において、対物レ
ンズ２４は、光源側の面２４ａが、回転対称の凸状の非
球面であって、光軸からの距離（半径）に関する関数、
例えばｙを光軸からの半径方向の距離，ｚを光軸方向の
距離としたとき、式３で与えられる。この関数は、定義
域にて連続していると共に、所定の半径方向位置ｙ0 に
て、微分係数が不連続になっている。ここで、この対物
レンズ２４の定義域とは、対物レンズ２４を透明ガラス
にて形成した場合に光源側の硝材の存在する範囲であ
る。また、図示した所定半径方向の位置ｙ0 は、上記定
義域内で、ここを通る光線がマージナル光線となるの
で、レンズの開口数が所定の値（必要な開口数）となる
ようにその位置を決める。
に示すように、構成されている。図３において、対物レ
ンズ２４は、光源側の面２４ａが、回転対称の凸状の非
球面であって、光軸からの距離（半径）に関する関数、
例えばｙを光軸からの半径方向の距離，ｚを光軸方向の
距離としたとき、式３で与えられる。この関数は、定義
域にて連続していると共に、所定の半径方向位置ｙ0 に
て、微分係数が不連続になっている。ここで、この対物
レンズ２４の定義域とは、対物レンズ２４を透明ガラス
にて形成した場合に光源側の硝材の存在する範囲であ
る。また、図示した所定半径方向の位置ｙ0 は、上記定
義域内で、ここを通る光線がマージナル光線となるの
で、レンズの開口数が所定の値（必要な開口数）となる
ようにその位置を決める。
【００３２】この微分係数の不連続は、そのｙ0 の前後
における微分係数の差の絶対値ｖ
における微分係数の差の絶対値ｖ
【数５】 が
【数６】 となるように設定されている。これにより、対物レンズ
２４は、図４に示すように、その光源側の面が、上記所
定半径位置ｙ0 の外側では、内側と同じ点で集束する面
２４ｂからずれることになり、光ディスク１１の信号記
録面上には集束しない。
２４は、図４に示すように、その光源側の面が、上記所
定半径位置ｙ0 の外側では、内側と同じ点で集束する面
２４ｂからずれることになり、光ディスク１１の信号記
録面上には集束しない。
【００３３】ここで、対物レンズ２４の光源側の面は、
好ましくは、所定半径位置ｙ0 の外側にて、以下の式
好ましくは、所定半径位置ｙ0 の外側にて、以下の式
【数７】 で示すように形成されている。さらに、具体的には、対
物レンズ２４は、その光源側の面が式８として、
物レンズ２４は、その光源側の面が式８として、
【数８】 で示す関数により定義される。ここで、定数ｐ及びｑが
小さい定数とは、もとの非球面からあまり離れないとい
う意味である。これにより、所定半径位置ｙ0 の外側に
入射する光束は、光軸上で、光ディスク１１の信号記録
面以外の位置で集束せず、平行光または発散光になる。
小さい定数とは、もとの非球面からあまり離れないとい
う意味である。これにより、所定半径位置ｙ0 の外側に
入射する光束は、光軸上で、光ディスク１１の信号記録
面以外の位置で集束せず、平行光または発散光になる。
【００３４】本実施形態による光ディスク装置１０は、
以上のように構成されており、次のように動作する。先
づ、光ディスク装置１０のスピンドルモータ１２が回転
することにより、光ディスク１１が回転駆動される。そ
して、光学ピックアップ２０が、図示しないガイドに沿
って、光ディスク１１の半径方向に移動されることによ
り、対物レンズ２６の光軸が、光ディスク１１の所望の
トラック位置まで移動されることにより、アクセスが行
なわれる。
以上のように構成されており、次のように動作する。先
づ、光ディスク装置１０のスピンドルモータ１２が回転
することにより、光ディスク１１が回転駆動される。そ
して、光学ピックアップ２０が、図示しないガイドに沿
って、光ディスク１１の半径方向に移動されることによ
り、対物レンズ２６の光軸が、光ディスク１１の所望の
トラック位置まで移動されることにより、アクセスが行
なわれる。
【００３５】この状態にて、光学ピックアップ２０に
て、半導体レーザ素子２１からの光ビームは、グレーテ
ィング２２により３本の光ビームに分割された後、ビー
ムスプリッタ２３の反射面２３ａで反射され、対物レン
ズ２４を介して、光ディスク１１の信号記録面に集束さ
れる。光ディスク１１からの戻り光は、再び対物レンズ
２４を介して、ビームスプリッタ２３を透過して、光検
出器２５に結像する。これにより、光検出器２５の検出
信号に基づいて、光ディスク１１の記録信号が再生され
る。
て、半導体レーザ素子２１からの光ビームは、グレーテ
ィング２２により３本の光ビームに分割された後、ビー
ムスプリッタ２３の反射面２３ａで反射され、対物レン
ズ２４を介して、光ディスク１１の信号記録面に集束さ
れる。光ディスク１１からの戻り光は、再び対物レンズ
２４を介して、ビームスプリッタ２３を透過して、光検
出器２５に結像する。これにより、光検出器２５の検出
信号に基づいて、光ディスク１１の記録信号が再生され
る。
【００３６】その際、信号復調器１５は、光検出器２５
からの検出信号により、トラッキングエラー信号及びフ
ォーカスエラー信号を検出する。そして、サーボ回路１
９は、光ディスクドライブコントローラ１４を介して、
サーボ制御を行ない、フォーカシング及びトラッキング
が行なわれる。
からの検出信号により、トラッキングエラー信号及びフ
ォーカスエラー信号を検出する。そして、サーボ回路１
９は、光ディスクドライブコントローラ１４を介して、
サーボ制御を行ない、フォーカシング及びトラッキング
が行なわれる。
【００３７】ここで、半導体レーザ素子２１からの光ビ
ームは、対物レンズ２４の光源側の面２４ａに入射する
際、光軸から所定半径位置ｙ0 より内側（即ち、光学有
効面）での入射光は、非球面の形状に基づいて、図３に
示すように、光軸方向に一定距離の位置、即ち光ディス
ク１１の信号記録面上にて集束し、スポットを形成する
ことになる。これに対して、光軸から所定半径位置ｙ0
より外側での入射光は、非球面の形状が内側の形状に対
して微分係数が不連続であることから、光軸方向に一定
距離の位置、例えば光ディスクの信号記録面上には集束
せず、この位置から光軸とは垂直な方向に僅かにずれた
位置に到達することになる。これにより、対物レンズ２
４への入射光のうち、光源側の面の光軸から所定半径位
置ｙ0 より外側で入射する光束は、これより内側で入射
する光束の集束位置には集束しないことから、上記非球
面の形状に基づいて、所定半径位置より外側の面が絞り
として作用することになる。
ームは、対物レンズ２４の光源側の面２４ａに入射する
際、光軸から所定半径位置ｙ0 より内側（即ち、光学有
効面）での入射光は、非球面の形状に基づいて、図３に
示すように、光軸方向に一定距離の位置、即ち光ディス
ク１１の信号記録面上にて集束し、スポットを形成する
ことになる。これに対して、光軸から所定半径位置ｙ0
より外側での入射光は、非球面の形状が内側の形状に対
して微分係数が不連続であることから、光軸方向に一定
距離の位置、例えば光ディスクの信号記録面上には集束
せず、この位置から光軸とは垂直な方向に僅かにずれた
位置に到達することになる。これにより、対物レンズ２
４への入射光のうち、光源側の面の光軸から所定半径位
置ｙ0 より外側で入射する光束は、これより内側で入射
する光束の集束位置には集束しないことから、上記非球
面の形状に基づいて、所定半径位置より外側の面が絞り
として作用することになる。
【００３８】従って、図５に示した従来の光学ピックア
ップ１においては、対物レンズ５と別体に構成されてい
た絞り７が不要となり、部品コスト及び組立コストが低
減される。さらに、絞り機能は、対物レンズ２４の光源
側の面２４ａの上述した非球面の形状によって得られる
ので、所定半径位置ｙ0 における形状の急激な変化がな
い。このため、対物レンズ２４の成形時の歪みが抑制さ
れることになる。特に、上記所定半径位置における微分
係数の差が、０．３以下である場合には、所定半径位置
における非球面の変化がより一層少ないことから、成形
時の歪み発生がより効果的に抑制されることになる。
尚、この微分係数の差が０．３を越える場合には、所定
半径位置における非球面の変化がやや大きくなるので、
成形時に僅かな歪みが発生することになる。
ップ１においては、対物レンズ５と別体に構成されてい
た絞り７が不要となり、部品コスト及び組立コストが低
減される。さらに、絞り機能は、対物レンズ２４の光源
側の面２４ａの上述した非球面の形状によって得られる
ので、所定半径位置ｙ0 における形状の急激な変化がな
い。このため、対物レンズ２４の成形時の歪みが抑制さ
れることになる。特に、上記所定半径位置における微分
係数の差が、０．３以下である場合には、所定半径位置
における非球面の変化がより一層少ないことから、成形
時の歪み発生がより効果的に抑制されることになる。
尚、この微分係数の差が０．３を越える場合には、所定
半径位置における非球面の変化がやや大きくなるので、
成形時に僅かな歪みが発生することになる。
【００３９】また、絞り機能が対物レンズ２４自体に備
えられることから、絞りの光軸ずれによる非対称収差が
防止されることになる。
えられることから、絞りの光軸ずれによる非対称収差が
防止されることになる。
【００４０】上記非球面が、所定半径位置より外側に
て、式７で与えられる場合には、所定半径位置より外側
で入射する光束が、この面による屈折作用によって集束
せずに平行光または拡散光となる。従って、この光束
が、所定半径位置より内側で入射する光束とは別の位置
に集光して、別のスポットを形成するようなことがな
く、光ディスク装置１０におけるフォーカスサーチ等に
てフェイント等の不具合の発生が防止されることにな
る。
て、式７で与えられる場合には、所定半径位置より外側
で入射する光束が、この面による屈折作用によって集束
せずに平行光または拡散光となる。従って、この光束
が、所定半径位置より内側で入射する光束とは別の位置
に集光して、別のスポットを形成するようなことがな
く、光ディスク装置１０におけるフォーカスサーチ等に
てフェイント等の不具合の発生が防止されることにな
る。
【００４１】上記実施形態においては、光学レンズとし
て光ディスク用の光学ピックアップ２０そして光ディス
ク装置１０に使用される対物レンズ２４の場合について
説明したが、これに限らず、絞りと共に使用される光学
レンズであれば、他の機器等に使用される光学レンズに
対しても本発明を適用できることは明らかである。
て光ディスク用の光学ピックアップ２０そして光ディス
ク装置１０に使用される対物レンズ２４の場合について
説明したが、これに限らず、絞りと共に使用される光学
レンズであれば、他の機器等に使用される光学レンズに
対しても本発明を適用できることは明らかである。
【００４２】また、上記実施形態による光ディスク装置
１０及び光学ピックアップ２０においては、光ディスク
再生用の光ディスク装置及び光学ピックアップの構成が
示されているが、これに限らず、光磁気ディスクやＣＤ
−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ等の記録及び再生用の光ディスク装置
及び光学ピックアップに対しても本発明を適用できるこ
とは明らかである。
１０及び光学ピックアップ２０においては、光ディスク
再生用の光ディスク装置及び光学ピックアップの構成が
示されているが、これに限らず、光磁気ディスクやＣＤ
−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ等の記録及び再生用の光ディスク装置
及び光学ピックアップに対しても本発明を適用できるこ
とは明らかである。
【００４３】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、光
学性能を損なうことなく、光学有効面の外側の光束を排
除できるようにした、絞り機能付き光学レンズとこれを
利用した光学ピックアップ及び光ディスク装置を提供す
ることができる。
学性能を損なうことなく、光学有効面の外側の光束を排
除できるようにした、絞り機能付き光学レンズとこれを
利用した光学ピックアップ及び光ディスク装置を提供す
ることができる。
【図１】本発明による光学ピックアップの一実施形態を
組み込んだ光ディスク装置の全体構成を示すブロック図
である。
組み込んだ光ディスク装置の全体構成を示すブロック図
である。
【図２】図１の光ディスク装置における光学ピックアッ
プの構成を示す平面図である。
プの構成を示す平面図である。
【図３】図２の光学ピックアップにおける対物レンズを
示す断面図である。
示す断面図である。
【図４】図３の対物レンズの光源側の形状の一例を詳細
に示す部分拡大断面図である。
に示す部分拡大断面図である。
【図５】従来の光学ピックアップの一例の構成を示す平
面図である。
面図である。
【図６】図５の光学ピックアップにおける対物レンズ及
び絞りの構成例を示す断面図である。
び絞りの構成例を示す断面図である。
【図７】図６の対物レンズ及び絞りによる光源からの光
の進路を示す断面図である。
の進路を示す断面図である。
【図８】図５の光学ピックアップにおける絞り機能付き
対物レンズの構成例を示す断面図である。
対物レンズの構成例を示す断面図である。
１０・・・光ディスク装置、１１・・・光ディスク、１
２・・・スピンドルモータ、１３・・・制御部、１４・
・・光ディスクトライブコントローラ、１５・・・信号
復調器、１６・・・誤り訂正回路、１７・・・インター
フェイス、１８・・・ヘッドアクセス制御部、２０・・
・光学ピックアップ、２１・・・半導体レーザ素子、２
２・・・グレーティング、２３・・・ビームスプリッ
タ、２４・・・対物レンズ、２４ａ・・・光源側の面
（非球面）、２５・・・光検出器。
２・・・スピンドルモータ、１３・・・制御部、１４・
・・光ディスクトライブコントローラ、１５・・・信号
復調器、１６・・・誤り訂正回路、１７・・・インター
フェイス、１８・・・ヘッドアクセス制御部、２０・・
・光学ピックアップ、２１・・・半導体レーザ素子、２
２・・・グレーティング、２３・・・ビームスプリッ
タ、２４・・・対物レンズ、２４ａ・・・光源側の面
（非球面）、２５・・・光検出器。
Claims (6)
- 【請求項１】 透明材料から成る光学レンズであって、
光源側の面が、光軸からの距離（半径）に関する関数で
定義される回転対称の凸状の非球面であり、 上記非球面が、定義域にて半径方向に関して段差のない
曲面とされていると共に、所定半径位置にて、前記関数
の微分係数が不連続な箇所を備えることを特徴とする、
光学レンズ。 - 【請求項２】 上記所定半径位置における微分係数の差
が、０．３以下であることを特徴とする、請求項１に記
載の光学レンズ。 - 【請求項３】 上記非球面が、ｙを光軸からの距離，ｚ
を光軸方向の距離としたとき、 【数１】 で与えられることを特徴とする、請求項１に記載の光学
レンズ。 - 【請求項４】 上記非球面が、ｙ0 を上記所定半径とし
たとき、ｙ＞ｙ0 にて、 【数２】 で与えられることを特徴とする、請求項３に記載の光学
レンズ。 - 【請求項５】 光ビームを出射する光源と、 上記光源から出射された光ビームを光ディスクの信号記
録面上に集束させる対物レンズと、 上記光源と対物レンズとの間に配設された光分離手段
と、 上記光分離手段で分離された光ディスクの信号記録面か
らの戻り光ビームを受光する受光部を有する光検出器
と、 を含んでおり、 上記対物レンズが、 透明材料から成る光学レンズであって、光源側の面が、
光軸からの距離（半径）に関する関数で定義される回転
対称の凸状の非球面であり、上記非球面が、定義域にて
半径方向に関して段差のない曲面とされていると共に、
所定半径位置にて、前記関数の微分係数が不連続な箇所
を備えることを特徴とする、光学ピックアップ。 - 【請求項６】 光源から出射した光ビームを、光ディス
クの信号記録面上に集束する対物レンズと、 光ディスクの信号記録面からの戻り光ビームを受光する
受光部を有する光検出手段と、 上記対物レンズを二軸方向に移動可能な対物レンズ駆動
手段と、 上記光検出手段の受光部からの信号に基づいて、サーボ
信号を得る演算部と、 上記サーボエラー信号を上記対物レンズ駆動手段に供給
するサーボ手段とを含んでおり、 上記対物レンズが、 透明材料から成る光学レンズであって、光源側の面が、
光軸からの距離（半径）に関する関数で定義される回転
対称の凸状の非球面であり、上記非球面が、定義域にて
半径方向に関して段差のない曲面とされていると共に、
所定半径位置にて、前記関数の微分係数が不連続な箇所
を備えることを特徴とする、光ディスク装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10194287A JP2000030278A (ja) | 1998-07-09 | 1998-07-09 | 光学レンズとこれを使用した光学ピックアップ及び光ディスク装置 |
| US09/343,553 US6188528B1 (en) | 1998-07-09 | 1999-06-30 | Optical lens, and optical pickup and optical disc apparatus using such lens |
| SG1999003312A SG73658A1 (en) | 1998-07-09 | 1999-07-07 | Optical lens and optical pickup and optical disc apparatus using such lens |
| KR1019990027449A KR100656972B1 (ko) | 1998-07-09 | 1999-07-08 | 광학 렌즈와 이것을 사용한 광학 픽업 및 광 디스크 장치 |
| CNB991104439A CN1192372C (zh) | 1998-07-09 | 1999-07-09 | 光透镜、光拾取器以及采用此透镜的光盘装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10194287A JP2000030278A (ja) | 1998-07-09 | 1998-07-09 | 光学レンズとこれを使用した光学ピックアップ及び光ディスク装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000030278A true JP2000030278A (ja) | 2000-01-28 |
Family
ID=16322100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10194287A Pending JP2000030278A (ja) | 1998-07-09 | 1998-07-09 | 光学レンズとこれを使用した光学ピックアップ及び光ディスク装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6188528B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000030278A (ja) |
| KR (1) | KR100656972B1 (ja) |
| CN (1) | CN1192372C (ja) |
| SG (1) | SG73658A1 (ja) |
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| JP2001344798A (ja) * | 2000-03-31 | 2001-12-14 | Asahi Glass Co Ltd | 対物レンズ及び光学装置 |
| JP2011034673A (ja) * | 2000-05-12 | 2011-02-17 | Konica Minolta Holdings Inc | 光ピックアップ装置 |
| JP2011108358A (ja) * | 2011-03-02 | 2011-06-02 | Konica Minolta Holdings Inc | 光ピックアップ装置及び記録装置並びに再生装置 |
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|---|---|---|---|---|
| US6850278B1 (en) * | 1998-11-27 | 2005-02-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image pickup apparatus |
| JP4083955B2 (ja) * | 2000-06-12 | 2008-04-30 | パイオニア株式会社 | 対物レンズ、光ピックアップ装置及び光学式記録再生装置 |
| JP2002062410A (ja) * | 2000-08-22 | 2002-02-28 | Sony Corp | 光学素子、光学素子の製造方法および光ピックアップ |
| JP4095283B2 (ja) * | 2000-12-06 | 2008-06-04 | キヤノン株式会社 | レーザ装置 |
| TW200844986A (en) * | 2007-05-08 | 2008-11-16 | Sony Corp | Objective lens apparatus, optical pickup device, optical disk driving apparatus, and method of driving objective lens |
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|---|---|---|---|---|
| NL8400152A (nl) * | 1984-01-18 | 1984-10-01 | Philips Nv | Werkwijze voor de vervaardiging van een optisch element, inrichting voor toepassing van de werkwijze en optisch element vervaardigd met de werkwijze. |
| US5491765A (en) * | 1992-12-08 | 1996-02-13 | Olympus Optical Co., Ltd. | Light source devices for endoscopes |
| JPH08334686A (ja) | 1995-06-05 | 1996-12-17 | Konica Corp | 光情報記録媒体の記録再生用対物レンズ |
| JPH0954247A (ja) | 1995-08-10 | 1997-02-25 | Fuji Photo Optical Co Ltd | 光記録媒体読取用レンズ |
| JPH1082951A (ja) | 1996-09-06 | 1998-03-31 | Nikon Corp | 対物レンズ系 |
| US5974013A (en) * | 1996-11-20 | 1999-10-26 | Sony Corporation | Disc reproducing apparatus and head position calculating method |
| JPH10268117A (ja) * | 1997-03-27 | 1998-10-09 | Fuji Photo Optical Co Ltd | ピックアップ光学系用対物レンズ |
-
1998
- 1998-07-09 JP JP10194287A patent/JP2000030278A/ja active Pending
-
1999
- 1999-06-30 US US09/343,553 patent/US6188528B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-07-07 SG SG1999003312A patent/SG73658A1/en unknown
- 1999-07-08 KR KR1019990027449A patent/KR100656972B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1999-07-09 CN CNB991104439A patent/CN1192372C/zh not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001344798A (ja) * | 2000-03-31 | 2001-12-14 | Asahi Glass Co Ltd | 対物レンズ及び光学装置 |
| JP4501304B2 (ja) * | 2000-03-31 | 2010-07-14 | 旭硝子株式会社 | 対物レンズ及び光学装置 |
| JP2011034673A (ja) * | 2000-05-12 | 2011-02-17 | Konica Minolta Holdings Inc | 光ピックアップ装置 |
| JP2011108358A (ja) * | 2011-03-02 | 2011-06-02 | Konica Minolta Holdings Inc | 光ピックアップ装置及び記録装置並びに再生装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20000011576A (ko) | 2000-02-25 |
| CN1192372C (zh) | 2005-03-09 |
| KR100656972B1 (ko) | 2006-12-15 |
| CN1244007A (zh) | 2000-02-09 |
| SG73658A1 (en) | 2000-06-20 |
| US6188528B1 (en) | 2001-02-13 |
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