JP2801176B2 - 対物レンズ及びそれを具備した光ピックアップ装置 - Google Patents
対物レンズ及びそれを具備した光ピックアップ装置Info
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- Lenses (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、対物レンズ及びそ
れを具備した光ピックアップ装置に係るもので、詳しく
は、対物レンズの結像力を向上させるため対物レンズの
環（ring) 状のマスク領域を数式で定義し、収差により
現われる主ビームと周辺ビームとの関係を明確に設定し
て収差を補正し、記録密度及び厚さの異なる光ディスク
を記録及び読取し得るようにした対物レンズ及びそれを
具備した光ピックアップ装置に関するものである。
れを具備した光ピックアップ装置に係るもので、詳しく
は、対物レンズの結像力を向上させるため対物レンズの
環（ring) 状のマスク領域を数式で定義し、収差により
現われる主ビームと周辺ビームとの関係を明確に設定し
て収差を補正し、記録密度及び厚さの異なる光ディスク
を記録及び読取し得るようにした対物レンズ及びそれを
具備した光ピックアップ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、光ピックアップ装置は、図９に示
すように、レーザービームを走査するレーザーダイオー
ド１と、該レーザーダイオード１の一側に形成されたレ
ーザービームを走査されたレーザービームをトラッキン
グするためメインビーム及び二つのサブビームに分離す
る回折格子（grating)２と、後述のビームプリズム５の
一側に形成され前記回折格子２を通過したビームを平行
光とする視準レンズ３と、該視準レンズ３の一側に形成
され入射した平行光を光ディスクＤ上に集光させる対物
レンズ４と、から構成されていた。
すように、レーザービームを走査するレーザーダイオー
ド１と、該レーザーダイオード１の一側に形成されたレ
ーザービームを走査されたレーザービームをトラッキン
グするためメインビーム及び二つのサブビームに分離す
る回折格子（grating)２と、後述のビームプリズム５の
一側に形成され前記回折格子２を通過したビームを平行
光とする視準レンズ３と、該視準レンズ３の一側に形成
され入射した平行光を光ディスクＤ上に集光させる対物
レンズ４と、から構成されていた。
【０００３】さらに、前記光ディスクＤ上に記録された
情報の有無に従い反射されたビームと前記回折格子２を
通過した入射ビームとを所定比率に透過及び反射させる
ビームプリズム５が前記回折格子２と視準レンズ３間に
設置され、該ビームプリズム５の下方側にビームプリズ
ム５を通って反射されたビームを集光させるセンサレン
ズ６と、該センサレンズ６を通過したビームのデータ信
号を感知する光検出器７と、が夫々形成され構成されて
いた。
情報の有無に従い反射されたビームと前記回折格子２を
通過した入射ビームとを所定比率に透過及び反射させる
ビームプリズム５が前記回折格子２と視準レンズ３間に
設置され、該ビームプリズム５の下方側にビームプリズ
ム５を通って反射されたビームを集光させるセンサレン
ズ６と、該センサレンズ６を通過したビームのデータ信
号を感知する光検出器７と、が夫々形成され構成されて
いた。
【０００４】このように構成された従来光ピックアップ
装置の動作を説明する。先ず、レーザーダイオード１か
らのビームが回折格子２及び分離プリズム５を通過し視
準レンズ３を通過して平行光に変換され、対物レンズ４
で集光された後光ディスクＤの表面に記録された情報に
従い反射及び回折される。次いで、前記光ディスクＤの
表面から反射されたビームは前述と反対の経路に沿って
対物レンズ４及び視準レンズ３を通過した後、前記ビー
ム分離プリズム５、センサレンズ６を通過して光検出器
７に伝達される。
装置の動作を説明する。先ず、レーザーダイオード１か
らのビームが回折格子２及び分離プリズム５を通過し視
準レンズ３を通過して平行光に変換され、対物レンズ４
で集光された後光ディスクＤの表面に記録された情報に
従い反射及び回折される。次いで、前記光ディスクＤの
表面から反射されたビームは前述と反対の経路に沿って
対物レンズ４及び視準レンズ３を通過した後、前記ビー
ム分離プリズム５、センサレンズ６を通過して光検出器
７に伝達される。
【０００５】この場合、前記回折格子２及びセンサレン
ズ６は通常のトラッキング及びフォカシングサーボ用と
して使用される。しかし、このような従来の光ピックア
ップ装置で、ＤＶＤ（digital video disk) のような高
密度光ディスクの記録再生をする場合、既存のＣＤ系列
の光ディスクよりも記録密度が４倍以上増加するため、
対物レンズ４の開口率（numerical aperture) は０．６
程度の高い値でなければならない。
ズ６は通常のトラッキング及びフォカシングサーボ用と
して使用される。しかし、このような従来の光ピックア
ップ装置で、ＤＶＤ（digital video disk) のような高
密度光ディスクの記録再生をする場合、既存のＣＤ系列
の光ディスクよりも記録密度が４倍以上増加するため、
対物レンズ４の開口率（numerical aperture) は０．６
程度の高い値でなければならない。
【０００６】且つ、光ディスクの基板の厚さが厚くなる
ほど傾斜による収差が大きくなり、これを防止するため
ＤＶＤは基板の厚さをＣＤ系列よりも薄い０．６mmを採
択しているが、従来の光ピックアップ装置で、厚さが
０．６mmのＤＶＤのような高密度光ディスク及び厚さ
１．２mmのＣＤ系列の光ディスクを再生するとき、次の
ような問題点が発生する。
ほど傾斜による収差が大きくなり、これを防止するため
ＤＶＤは基板の厚さをＣＤ系列よりも薄い０．６mmを採
択しているが、従来の光ピックアップ装置で、厚さが
０．６mmのＤＶＤのような高密度光ディスク及び厚さ
１．２mmのＣＤ系列の光ディスクを再生するとき、次の
ような問題点が発生する。
【０００７】即ち、厚さ０．６mmの光ディスクＤ6 面に
焦点を最適に合わせるため設計された開口数ＮＡ＝０．
６の対物レンズ４を用いて、厚さ０．６mmの光ディスク
Ｄ面に焦点を合わせた状態におけるビーム強度の分布
は、図１０に示した実線のようにピックアップが可能な
状態として示される。しかし、１．２mm厚さの光ディス
クＤ12に対物レンズ４を用いてビームを集光した場合の
ビーム強度の分布は、対物レンズ４の球面収差により図
１０に示した点線のようにピックアップが困難な状態と
して表示される。即ち、この場合は、メインローブ（ma
inlobe) のビーム強度の比率が前記０．６mm厚さのＤＶ
Ｄよりも顕著に減少し、サイドローブ（side lobe)のビ
ーム強度は相対的に増加して隣接トラックに記録された
信号からの混信（cross talk）が大きくなる。又、前記
サイドローブはメインローブの約５％に該当し、例え
ば、ＮＡ＝０．６の対物レンズ４を用いてＣＤ系列（厚
さ１．２mm、トラックピッチ１．６μｍ）の光ディスク
を読み取る場合の混信率は−２０dBよりも劣悪な値とし
て計算される。
焦点を最適に合わせるため設計された開口数ＮＡ＝０．
６の対物レンズ４を用いて、厚さ０．６mmの光ディスク
Ｄ面に焦点を合わせた状態におけるビーム強度の分布
は、図１０に示した実線のようにピックアップが可能な
状態として示される。しかし、１．２mm厚さの光ディス
クＤ12に対物レンズ４を用いてビームを集光した場合の
ビーム強度の分布は、対物レンズ４の球面収差により図
１０に示した点線のようにピックアップが困難な状態と
して表示される。即ち、この場合は、メインローブ（ma
inlobe) のビーム強度の比率が前記０．６mm厚さのＤＶ
Ｄよりも顕著に減少し、サイドローブ（side lobe)のビ
ーム強度は相対的に増加して隣接トラックに記録された
信号からの混信（cross talk）が大きくなる。又、前記
サイドローブはメインローブの約５％に該当し、例え
ば、ＮＡ＝０．６の対物レンズ４を用いてＣＤ系列（厚
さ１．２mm、トラックピッチ１．６μｍ）の光ディスク
を読み取る場合の混信率は−２０dBよりも劣悪な値とし
て計算される。
【０００８】以下、従来前記ＣＤ及びＤＶＤの高密度光
ディスクの構造を一層詳しく説明する。従来コンパクト
ディスク（ＣＤ）Ｃ１においては、図１１（Ａ）に示す
ように、１．２mm厚さの基板上にトラックピッチ１．６
μｍの間隔にピット情報が記録され、高密度光ディスク
Ｃ２は、図１１（Ｂ）に示すように、０．６mm厚さの基
板上にトラックピッチが０．７２５μｍ（又は０．８−
０．９μｍ）に密度高くピット情報が記録されており、
容量の増大及び平偏度の向上のため２面を接着した構成
となっている。
ディスクの構造を一層詳しく説明する。従来コンパクト
ディスク（ＣＤ）Ｃ１においては、図１１（Ａ）に示す
ように、１．２mm厚さの基板上にトラックピッチ１．６
μｍの間隔にピット情報が記録され、高密度光ディスク
Ｃ２は、図１１（Ｂ）に示すように、０．６mm厚さの基
板上にトラックピッチが０．７２５μｍ（又は０．８−
０．９μｍ）に密度高くピット情報が記録されており、
容量の増大及び平偏度の向上のため２面を接着した構成
となっている。
【０００９】よって、ＮＡ＝０．６に最適設計された対
物レンズ４を用いて１．２mm厚さのディスクを再生する
場合は、光ディスクに対する球面収差が大きくなってＣ
Ｄ用１．２mmの光ディスクを再生することはできないと
いう問題が発生する。一方、ＭＴＦ（Modulation Trans
fer Function) 値を極大化して結像力を向上させたもの
が、１９８７年及び１９９０年に発表された文献「New
physics(Korean Physical Society) Volume 27. Number
1. February, 1987」及び「Volume 30, Number 6, Feb
ruary, 1990 」に夫々提示され、開口変調による収差系
ＭＦＴの増進及び位相変調が光学系ＭＦＴに与える効果
が記載されている。即ち、収差のある光学系に開口変調
を施してＭＴＦの増進効果を図り得るということと、開
口上における位相をπほど遅延させた場合にＭＦＴの増
進効果を図り得るということが発表されている。
物レンズ４を用いて１．２mm厚さのディスクを再生する
場合は、光ディスクに対する球面収差が大きくなってＣ
Ｄ用１．２mmの光ディスクを再生することはできないと
いう問題が発生する。一方、ＭＴＦ（Modulation Trans
fer Function) 値を極大化して結像力を向上させたもの
が、１９８７年及び１９９０年に発表された文献「New
physics(Korean Physical Society) Volume 27. Number
1. February, 1987」及び「Volume 30, Number 6, Feb
ruary, 1990 」に夫々提示され、開口変調による収差系
ＭＦＴの増進及び位相変調が光学系ＭＦＴに与える効果
が記載されている。即ち、収差のある光学系に開口変調
を施してＭＴＦの増進効果を図り得るということと、開
口上における位相をπほど遅延させた場合にＭＦＴの増
進効果を図り得るということが発表されている。
【００１０】以下、前記論文の理論的な背景であるＯＴ
Ｆ（Optical transfer function)理論を説明する。通
常、二次元空間周波数ｓ，ｔに対するＯＴＦは、
Ｆ（Optical transfer function)理論を説明する。通
常、二次元空間周波数ｓ，ｔに対するＯＴＦは、
【００１１】
【数２】
【００１２】に表現され、ここで積分面積は円形開口上
の面積を示し、Ａは規格化のためのものであって、次の
式（２）で示される。
の面積を示し、Ａは規格化のためのものであって、次の
式（２）で示される。
【００１３】
【数３】
【００１４】ここで、積分面積は瞳（pupil)の全体面積
を意味する。そして、瞳関数ｆ（ｕ，ｖ）は、出射瞳面
の換算座標（ｕ，Ｖ）であって、次式で示される。
を意味する。そして、瞳関数ｆ（ｕ，ｖ）は、出射瞳面
の換算座標（ｕ，Ｖ）であって、次式で示される。
【００１５】
【数４】
【００１６】ここで、ｒ（ｕ，ｖ）は光波の振幅透過率
（amplitude transmittance)で、Ｗ（ｕ，ｖ）は波面収
差関数である。光学系のＯＴＦ値はｒ（ｕ，ｖ）及びＷ
（ｕ，ｖ）の影響を受けず、振幅透過率ｒ（ｕ，ｖ）は
有効径（clear aperture) を有する通常の光学系におい
ては、
（amplitude transmittance)で、Ｗ（ｕ，ｖ）は波面収
差関数である。光学系のＯＴＦ値はｒ（ｕ，ｖ）及びＷ
（ｕ，ｖ）の影響を受けず、振幅透過率ｒ（ｕ，ｖ）は
有効径（clear aperture) を有する通常の光学系におい
ては、
【００１７】
【数５】
【００１８】で表現され、図１２に示すように、位相変
調をさせた場合は次のように変化される。図中、Ｌは対
物レンズ、Ｍは対物レンズＬの開口面のマスクの形状を
示したものである。
調をさせた場合は次のように変化される。図中、Ｌは対
物レンズ、Ｍは対物レンズＬの開口面のマスクの形状を
示したものである。
【００１９】
【数６】
【００２０】即ち、図１２に示した従来対物レンズは、
対物レンズＬの所定部位をマスキングして位相変調し、
又は、対物レンズＬの内方側の所定領域に薄膜を被せて
レーザーから放出された光をシフトさせて、対物レンズ
の結像能力を向上している。且つ、前記文献に提示され
たように、開口変調により光を遮断させると、図１３に
示した無収差系の場合、空間周波数特性が若干減少する
現象が現われる。
対物レンズＬの所定部位をマスキングして位相変調し、
又は、対物レンズＬの内方側の所定領域に薄膜を被せて
レーザーから放出された光をシフトさせて、対物レンズ
の結像能力を向上している。且つ、前記文献に提示され
たように、開口変調により光を遮断させると、図１３に
示した無収差系の場合、空間周波数特性が若干減少する
現象が現われる。
【００２１】又、図１４に示した収差の場合、例えば、
球面収差がＷ＝６λで、コマ（coma) 収差が３λｎｏ場
合、空間周波数の減少現象よりｈａ収差補正効果が現わ
れて、光学系の性能を向上させる効果が奏される。更
に、図１５及び図１６は、各ディスクの厚さが０．６mm
及び１．２mmの光ディスクの球面収差量を示した球面収
差量−レンズ半径線図で、図１７は厚さの変化による主
ビームと周辺ビームとの関係を示した光量−ビームの変
形線図である。
球面収差がＷ＝６λで、コマ（coma) 収差が３λｎｏ場
合、空間周波数の減少現象よりｈａ収差補正効果が現わ
れて、光学系の性能を向上させる効果が奏される。更
に、図１５及び図１６は、各ディスクの厚さが０．６mm
及び１．２mmの光ディスクの球面収差量を示した球面収
差量−レンズ半径線図で、図１７は厚さの変化による主
ビームと周辺ビームとの関係を示した光量−ビームの変
形線図である。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】然るに、このような従
来の光ピックアップ装置においては、対物レンズの結像
力を向上させるため、レンズにマスクを被せてレンズの
結像効率の向上を図っているが、実質的にレンズの結像
効率を向上することはできないという不都合な点があっ
た。
来の光ピックアップ装置においては、対物レンズの結像
力を向上させるため、レンズにマスクを被せてレンズの
結像効率の向上を図っているが、実質的にレンズの結像
効率を向上することはできないという不都合な点があっ
た。
【００２３】且つ、幾何光学的に既存の技術は説明でき
るが、ＬＤを用いる光学系では回折理論によりマスクの
領域を正確に明示することができないという不都合な点
があった。特に、ＤＶＤのような高密度光ディスクの厚
さ（０．６mm）及び既存ＣＤ系列の光ディスクの厚さ
（１．２mm) による球面収差とコマ収差の発生を抑制す
るため対物レンズに形成されるマスクとの位置及び領域
を数式的に提示し得ないという不都合な点があった。
るが、ＬＤを用いる光学系では回折理論によりマスクの
領域を正確に明示することができないという不都合な点
があった。特に、ＤＶＤのような高密度光ディスクの厚
さ（０．６mm）及び既存ＣＤ系列の光ディスクの厚さ
（１．２mm) による球面収差とコマ収差の発生を抑制す
るため対物レンズに形成されるマスクとの位置及び領域
を数式的に提示し得ないという不都合な点があった。
【００２４】本発明の目的は、光ディスクの厚さの変化
による収差の発生を抑制するため、対物レンズに形成さ
れるリング状のマスクの領域を数式に定義して、ビーム
回折に基づいて収差発生により現われる主ビームと周辺
ビームとの関係を明確に設定し、最上の結像力を得るよ
うにした対物レンズ及びそれを具備した光ピックアップ
装置を提供しようとするものである。
による収差の発生を抑制するため、対物レンズに形成さ
れるリング状のマスクの領域を数式に定義して、ビーム
回折に基づいて収差発生により現われる主ビームと周辺
ビームとの関係を明確に設定し、最上の結像力を得るよ
うにした対物レンズ及びそれを具備した光ピックアップ
装置を提供しようとするものである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】このような本発明に係る
対物レンズ及びそれを具備した光ピックアップ装置にお
いては、ディスクの厚さの差異による収差発生を除去す
るため、対物レンズの所定部位に一つ以上の環状マスク
を形成し、該マスクの中心半径ｒn+1 と、該マスクのマ
スク幅△ｒn+1 とが次の式を満足するように構成され
る。
対物レンズ及びそれを具備した光ピックアップ装置にお
いては、ディスクの厚さの差異による収差発生を除去す
るため、対物レンズの所定部位に一つ以上の環状マスク
を形成し、該マスクの中心半径ｒn+1 と、該マスクのマ
スク幅△ｒn+1 とが次の式を満足するように構成され
る。
【００２６】
【数７】
【００２７】且つ、本発明に係る光ピックアップ装置
は、厚さの異なるディスクに信号を記録／再生する記録
再生手段と、該記録再生手段に内蔵されたレンズの所定
部位に形成されたビームの回折による収差を除去する少
なくとも一つ以上の環状膜と、を備えている。
は、厚さの異なるディスクに信号を記録／再生する記録
再生手段と、該記録再生手段に内蔵されたレンズの所定
部位に形成されたビームの回折による収差を除去する少
なくとも一つ以上の環状膜と、を備えている。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に対し
説明する。通常、光ピックアップ装置のディジタルビデ
オドライバ（Digital Vldeo Driver) は、厚さ０．６mm
の光ディスクに最適なレンズを用いるが、厚さ１．２mm
の既存のＣＤ光ディスクを読み取る場合は、光ディスク
の厚さの差異により収差が発生する。
説明する。通常、光ピックアップ装置のディジタルビデ
オドライバ（Digital Vldeo Driver) は、厚さ０．６mm
の光ディスクに最適なレンズを用いるが、厚さ１．２mm
の既存のＣＤ光ディスクを読み取る場合は、光ディスク
の厚さの差異により収差が発生する。
【００２９】このような収差発生の主原因は球面収差で
あり、前記光ピックアップ装置による球面収差（Ｗr )
量を算出すると、次式（６）のようである。
あり、前記光ピックアップ装置による球面収差（Ｗr )
量を算出すると、次式（６）のようである。
【００３０】
【数８】
【００３１】ここで、Δｄは光ディスク厚さの変化量、
ｎは光ディスクの屈折率、ＮＡはレンズの開口数、ａは
対物レンズの半径を夫々示す。そして、前記式（６）に
より図１５及び図１６には、厚さ０．６mm及び１．２mm
のディスクに最適に設計されたレンズの幾何学的球面収
差量が夫々表示されている。ここで、幾何学的球面収差
とは、光の直進性質により現われる球面収差を意味す
る。
ｎは光ディスクの屈折率、ＮＡはレンズの開口数、ａは
対物レンズの半径を夫々示す。そして、前記式（６）に
より図１５及び図１６には、厚さ０．６mm及び１．２mm
のディスクに最適に設計されたレンズの幾何学的球面収
差量が夫々表示されている。ここで、幾何学的球面収差
とは、光の直進性質により現われる球面収差を意味す
る。
【００３２】且つ、図１７には、厚さ０．６mmのＤＶＤ
及び厚さ１．２mmのＣＤの主ビームと周辺ビームとの半
径線図が表示され、厚さ１．２mmの光ディスクの球面収
差量が厚さ０．６mmの光ディスクと比べ、周辺ビームが
増加することがわかる。前記周辺ビームの量は全体に対
し約５％に達する。又、前記式（６）及びレンズの瞳関
数により、前記式（３）の光の回折を考慮した収差量Ｗ
040 を包含する瞳関数を表示すると次のようである。
及び厚さ１．２mmのＣＤの主ビームと周辺ビームとの半
径線図が表示され、厚さ１．２mmの光ディスクの球面収
差量が厚さ０．６mmの光ディスクと比べ、周辺ビームが
増加することがわかる。前記周辺ビームの量は全体に対
し約５％に達する。又、前記式（６）及びレンズの瞳関
数により、前記式（３）の光の回折を考慮した収差量Ｗ
040 を包含する瞳関数を表示すると次のようである。
【００３３】
【数９】
【００３４】前記式（７）で瞳関数ｆ（ｒ）は、図１に
示すように、レンズの半径の変化に従い球面収差は所定
の周期に変化する。即ち、π／２と３π／２の間で球面
数差が増加するため、この部分をマスキングすべきであ
って、＋及び−相殺作用により球面収差が減少するが、
この場合、マスクの中心位置は（２ｎ＋１）π（ｎ：定
数）の位置になるため、マスクの幅はマスクの中心位置
に対し、±（π／２）となる。
示すように、レンズの半径の変化に従い球面収差は所定
の周期に変化する。即ち、π／２と３π／２の間で球面
数差が増加するため、この部分をマスキングすべきであ
って、＋及び−相殺作用により球面収差が減少するが、
この場合、マスクの中心位置は（２ｎ＋１）π（ｎ：定
数）の位置になるため、マスクの幅はマスクの中心位置
に対し、±（π／２）となる。
【００３５】又は、前記レンズのマスクの中心の半径ｒ
n+1 及び幅Δｒn+1 は、次の式（８），（９）のように
表示される。
n+1 及び幅Δｒn+1 は、次の式（８），（９）のように
表示される。
【００３６】
【数１０】
【００３７】このように、π／２から３π／２領域でマ
スキングをした後、主ビームと周辺ビーム（side beam)
との関係を見ると、図４に示したビーム強度の分布図の
ように、周辺ビームが顕著に減少することがわかる。な
お光を電磁波として把握するとλ／２はπ（１８０°）
に相当する。以下、本発明に係る光ピックアップ装置の
対物レンズの実施例を、ディスク厚さの差異Δｄが０．
６mm、屈折率Ｎが１．５５、開口数ＮＡ＝０．６である
レンズに適用して説明する。
スキングをした後、主ビームと周辺ビーム（side beam)
との関係を見ると、図４に示したビーム強度の分布図の
ように、周辺ビームが顕著に減少することがわかる。な
お光を電磁波として把握するとλ／２はπ（１８０°）
に相当する。以下、本発明に係る光ピックアップ装置の
対物レンズの実施例を、ディスク厚さの差異Δｄが０．
６mm、屈折率Ｎが１．５５、開口数ＮＡ＝０．６である
レンズに適用して説明する。
【００３８】先ず、本発明に係る対物レンズの第１実施
形態に対し説明する。図２に示すように、対物レンズの
所定部位に一つのリングにマスキングしてπ／２から３
π／２領域に入射する光を遮断する場合、即ち、図１に
示すように、半径ｒ2 を有する一番目マスクの位置が３
λ／２を基準に３π＋π／２である時、マスクはｒ2 ＝
０．７１４ａ±０．０５mmを中心とし、図２に示すよう
にマスクの幅は３／２λ±１／４λであるΔｒ2 ＝０．
０６２ａ±０．００５mmとなる。（但し、ｎ＝１） 且つ、本発明に係る対物レンズの第２実施例において
は、図３に示すように、対物レンズの所定部位に二つの
リングにより２個のマスクを形成する場合、即ち、図１
において一番目マスクの位置ｒ1 がλ／２を基準とする
π±π／２であるとき、図３に示すように、ｒ1 ＝０．
５４５ａ±０．０５mmを中心とし、マスクの幅が１／２
λ±１／８λであるΔｒ1 ＝０．０６２ａ±０．００５
mmとなる。二番目マスクの位置ｒ2 は３λ／２を基準と
する３π±π／２であるとき、ｒ2＝０．７１４ａ±
０．０５mmを中心としマスクの幅が３／２λ±１／４λ
であるΔｒ2 ＝０．０６２ａ±０．００５mmとなる。
（但し、ｎ＝１）。
形態に対し説明する。図２に示すように、対物レンズの
所定部位に一つのリングにマスキングしてπ／２から３
π／２領域に入射する光を遮断する場合、即ち、図１に
示すように、半径ｒ2 を有する一番目マスクの位置が３
λ／２を基準に３π＋π／２である時、マスクはｒ2 ＝
０．７１４ａ±０．０５mmを中心とし、図２に示すよう
にマスクの幅は３／２λ±１／４λであるΔｒ2 ＝０．
０６２ａ±０．００５mmとなる。（但し、ｎ＝１） 且つ、本発明に係る対物レンズの第２実施例において
は、図３に示すように、対物レンズの所定部位に二つの
リングにより２個のマスクを形成する場合、即ち、図１
において一番目マスクの位置ｒ1 がλ／２を基準とする
π±π／２であるとき、図３に示すように、ｒ1 ＝０．
５４５ａ±０．０５mmを中心とし、マスクの幅が１／２
λ±１／８λであるΔｒ1 ＝０．０６２ａ±０．００５
mmとなる。二番目マスクの位置ｒ2 は３λ／２を基準と
する３π±π／２であるとき、ｒ2＝０．７１４ａ±
０．０５mmを中心としマスクの幅が３／２λ±１／４λ
であるΔｒ2 ＝０．０６２ａ±０．００５mmとなる。
（但し、ｎ＝１）。
【００３９】その結果、図２及び図３に示したように、
ビームの回折による収差発生を考慮すると、最適の位置
に該当する対物レンズの所定部位に二つ、又は一つのマ
スクを形成する場合、図４に示したように、主ビームと
周辺ビームとの比率が１．５８％及び２．４％に夫々減
少することが分かる。且つ、他の実施例として、前記マ
スクの代わりに１８０°の位相差が発生する薄膜を形成
することにより、前述と同様な結果を得ることもでき
る。
ビームの回折による収差発生を考慮すると、最適の位置
に該当する対物レンズの所定部位に二つ、又は一つのマ
スクを形成する場合、図４に示したように、主ビームと
周辺ビームとの比率が１．５８％及び２．４％に夫々減
少することが分かる。且つ、他の実施例として、前記マ
スクの代わりに１８０°の位相差が発生する薄膜を形成
することにより、前述と同様な結果を得ることもでき
る。
【００４０】そして、図５は、対物レンズに一つのマス
クを形成した場合、ＤＶＤと比べて厚さが０．６mm程厚
いＣＤのビームの大きさを示したもので、この時、Ａは
ＤＶＤと比べ０．６mm程厚い１．２mmのＣＤ、Ｃは傾斜
度が０．６°傾いた場合、ＴはＤＶＤと比べ厚さが０．
７mm程の差を有する、いわゆる製作上の誤差によりＣＤ
ディスクの厚さが１．３である場合、Ｓはマスクが本発
明で提示した位置よりも６０μｍ程シフトされた状態に
おける主ビームと周辺ビームとの大きさをシミュレーシ
ョンした場合を夫々示したものである。
クを形成した場合、ＤＶＤと比べて厚さが０．６mm程厚
いＣＤのビームの大きさを示したもので、この時、Ａは
ＤＶＤと比べ０．６mm程厚い１．２mmのＣＤ、Ｃは傾斜
度が０．６°傾いた場合、ＴはＤＶＤと比べ厚さが０．
７mm程の差を有する、いわゆる製作上の誤差によりＣＤ
ディスクの厚さが１．３である場合、Ｓはマスクが本発
明で提示した位置よりも６０μｍ程シフトされた状態に
おける主ビームと周辺ビームとの大きさをシミュレーシ
ョンした場合を夫々示したものである。
【００４１】即ち、図５に示すように、１．２mmＣＤで
あるＡの場合はサイドローブビームが１．５８％程発生
し、ＣＤが０．６°傾いたＣの場合はサイドローブビー
ムが３．４５％程発生し、厚さが１．３mmであるＣＤの
Ｔの場合はサイドローブビームが３．３５％程発生し、
マスクの位置がシフトされたＳの場合はサイドローブビ
ームが４．１７％程発生することが分かる。
あるＡの場合はサイドローブビームが１．５８％程発生
し、ＣＤが０．６°傾いたＣの場合はサイドローブビー
ムが３．４５％程発生し、厚さが１．３mmであるＣＤの
Ｔの場合はサイドローブビームが３．３５％程発生し、
マスクの位置がシフトされたＳの場合はサイドローブビ
ームが４．１７％程発生することが分かる。
【００４２】即ち、マスクの位置がシフトされる場合、
周辺ビームが最も大きく影響を受け、従来に比べ１．２
mmであるＣＤの場合サイドローブが顕著に減少されてい
る。そして、図６は、対物レンズに二つのマスクが形成
された場合、前述のようにＣＤの主ビームと周辺ビーム
との大きさをシミュレーションして示したものである。
図示されたように、１．２mmＣＤのＡの場合はサイドロ
ーブビームが２．４％発生し、ＣＤが０．６°傾いたＣ
の場合はサイドビームが３．１％発生し、厚さが１．３
mmＣＤのＴの場合はサイドローブビームが２．７％発生
し、マスクの位置が６０μｍ程シフトされたＳの場合は
サイドローブビームが４．０％発生して、図５と同様な
結果が奏される。
周辺ビームが最も大きく影響を受け、従来に比べ１．２
mmであるＣＤの場合サイドローブが顕著に減少されてい
る。そして、図６は、対物レンズに二つのマスクが形成
された場合、前述のようにＣＤの主ビームと周辺ビーム
との大きさをシミュレーションして示したものである。
図示されたように、１．２mmＣＤのＡの場合はサイドロ
ーブビームが２．４％発生し、ＣＤが０．６°傾いたＣ
の場合はサイドビームが３．１％発生し、厚さが１．３
mmＣＤのＴの場合はサイドローブビームが２．７％発生
し、マスクの位置が６０μｍ程シフトされたＳの場合は
サイドローブビームが４．０％発生して、図５と同様な
結果が奏される。
【００４３】以下、前述の本発明に使用される光ピック
アップ装置の対物レンズを製造する二つの方法を説明す
る。先ず、その一つの方法は、図７に示すように、レン
ズ５１の前方に透明遮断膜５２を設置し、該透明遮断膜
５２によりビームを遮断させて１８０°位相偏重させ
る。
アップ装置の対物レンズを製造する二つの方法を説明す
る。先ず、その一つの方法は、図７に示すように、レン
ズ５１の前方に透明遮断膜５２を設置し、該透明遮断膜
５２によりビームを遮断させて１８０°位相偏重させ
る。
【００４４】他の一つの方法は、図８に示すように、レ
ンズ５１を成形するため金型５３のマスク位置に凸部５
４（又は凹部）を形成し、その部位に光が透過されない
ようにするか、又は１８０°の位相差が発生するように
薄膜を被せる。そして、前述のような対物レンズを具備
した光ピックアップ装置は、その構成が対物レンズを除
いては通常の構成と同様であるため、その詳細な説明を
省略する。
ンズ５１を成形するため金型５３のマスク位置に凸部５
４（又は凹部）を形成し、その部位に光が透過されない
ようにするか、又は１８０°の位相差が発生するように
薄膜を被せる。そして、前述のような対物レンズを具備
した光ピックアップ装置は、その構成が対物レンズを除
いては通常の構成と同様であるため、その詳細な説明を
省略する。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る対物レ
ンズ及びそれを具備した光ピックアップ装置において
は、光ディスクの厚さ変化により周期的に発生する球面
収差量を計算して対物レンズのマスクの位置を決定し、
マスクの位置及び幅の変化により主ビームと周辺ビーム
との関係を設定して、従来の周辺ビームの干渉により発
生する隣接ピット間の信号の減少を防止し得るという効
果がある。
ンズ及びそれを具備した光ピックアップ装置において
は、光ディスクの厚さ変化により周期的に発生する球面
収差量を計算して対物レンズのマスクの位置を決定し、
マスクの位置及び幅の変化により主ビームと周辺ビーム
との関係を設定して、従来の周辺ビームの干渉により発
生する隣接ピット間の信号の減少を防止し得るという効
果がある。
【００４６】且つ、隣接トラック間の干渉が少ない主ビ
ームと隣接トラック間の干渉が大きい周辺ビーム間の大
きさを３％以下とし、同様の対物レンズによりＤＶＤと
該ＤＶＤよりも厚さの厚いＣＤとを読み取ることができ
るという効果がある。
ームと隣接トラック間の干渉が大きい周辺ビーム間の大
きさを３％以下とし、同様の対物レンズによりＤＶＤと
該ＤＶＤよりも厚さの厚いＣＤとを読み取ることができ
るという効果がある。
【図１】本発明に係る光ピックアップ装置の対物レンズ
のマスク形状を示した正面図である。
のマスク形状を示した正面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る光ピックアップ装
置の一つのマスクを有した対物レンズを示した正面図で
ある。
置の一つのマスクを有した対物レンズを示した正面図で
ある。
【図３】本発明の第２実施形態に係る光ピックアップ装
置の二つのマスクを有した対物レンズを示した正面図で
ある。
置の二つのマスクを有した対物レンズを示した正面図で
ある。
【図４】本発明に係る対物レンズのマスクによる主ビー
ムと周辺ビームとの関係を示した光量−ビームの半径線
図である。
ムと周辺ビームとの関係を示した光量−ビームの半径線
図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る一つのマスクを有
した対物レンズの主ビームと周辺ビームとの関係を示し
た半径線図である。
した対物レンズの主ビームと周辺ビームとの関係を示し
た半径線図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る二つのマスクを有
した対物レンズの主ビームと周辺ビームとの関係を示し
た半径線図である。
した対物レンズの主ビームと周辺ビームとの関係を示し
た半径線図である。
【図７】本発明に係る対物レンズの透明遮断膜を適用し
た場合の構成図である。
た場合の構成図である。
【図８】本発明に係る対物レンズを製造するときの金型
を示した断面図である。
を示した断面図である。
【図９】従来光ピックアップ装置の構成図である。
【図１０】従来光ピックアップ装置用対物レンズによる
厚さの異なる光ディスク上におけるビーム強度分布図で
ある。
厚さの異なる光ディスク上におけるビーム強度分布図で
ある。
【図１１】（Ａ）は従来ＣＤの構造図で、（Ｂ）はＤＶ
Ｄの構造図である。
Ｄの構造図である。
【図１２】従来結像力を向上させた対物レンズの正面図
である。
である。
【図１３】従来対物レンズの収差有無に従う特性を説明
したもので、収差のない場合のＯＴＦ−空間周波数線図
である。
したもので、収差のない場合のＯＴＦ−空間周波数線図
である。
【図１４】従来対物レンズの収差有無に従う特性を説明
したもので、収差のある場合のＯＴＦ−空間周波数線図
である。
したもので、収差のある場合のＯＴＦ−空間周波数線図
である。
【図１５】従来厚さ０．６mmの光ディスクの球面収差量
を示した球面収差量−レンズ半径線図である。
を示した球面収差量−レンズ半径線図である。
【図１６】従来厚さ１．２mmの光ディスクの球面収差量
を示した球面収差量−レンズ半径線図である。
を示した球面収差量−レンズ半径線図である。
【図１７】従来厚さの変化による主ビームと周辺ビーム
との関係を示した光量−ビームの半径線図である。
との関係を示した光量−ビームの半径線図である。
５１…レンズ ５２…透明遮断膜 ５３…金型 ５４…凹凸部
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G11B 7/135
Claims (10)
- 【請求項１】 ディスクの厚さの差異により発生する収
差を除去するため、対物レンズの所定部位に一つ以上の
環状マスクを形成した光ピックアップ装置の対物レンズ
であって、該マスクの中心半径（ｒn+1)と、該マスク幅
（△ｒn+1)とが次の式を満足するように構成されること
を特長とする光ピックアップ装置の対物レンズ。 【数１】 - 【請求項２】 前記所定の半径（ｒ2)を有するマスクの
個数は一つであって、マスクの位置が３／２λを基準に
３π＋π／２であるとき、ｒ2 ＝０．７１４ａ±０．０
５mmを中心に、マスクの幅が３／２λ±１／４λである
Δｒ2 ＝０．０６２ａ±０．００５mmである請求項１に
記載の光ピックアップ装置の対物レンズ。（但し、Ｎ＝
１．５５、λ＝６３５±２０nm、Δｄ＝０．６±０．１
mm、ＮＡ＝０．６） - 【請求項３】 前記マスクは、所定の半径（ｒ1 ，ｒ2)
を有する二つで、一番目マスクの位置がλ／２を基準に
π±π／２である時、ｒ1 ＝０．５４５ａ±０．０５mm
を中心に、マスクの幅が１／２λ±１／８λであるΔｒ
1 ＝０．０６２ａ±０．０５mmであり、二番目のマスク
の位置が３／２λを基準に３π±π／２である時、ｒ2
＝０．７１４ａ±０．０５mmを中心に、マスクの幅が３
／２λ±１／４λであるΔｒ2 ＝０．０６２ａ±０．０
０５mmである請求項１に記載の光ピックアップ装置の対
物レンズ。（但し、Ｎ＝１．５５、λ＝６３５±２０n
m、Δｄ＝０．６±０．１mm、ＮＡ＝０．６） - 【請求項４】 前記マスクは、レンズの前方側に形成さ
れる透明遮断膜、又は位相変調（１８０°）膜により形
成される請求項１に記載の光ピックアップ装置の対物レ
ンズ。 - 【請求項５】 前記マスクは、レンズの薄膜による１８
０°の位相差により形成されるか、又は光を遮断するた
め金型に形成された凸部（又は凹部）により形成される
請求項１に記載の光ピックアップ装置の対物レンズ。 - 【請求項６】 半径ｒ1 及びｒ3 を有する二つのマスク
が形成されて構成される光ピックアップ装置の対物レン
ズ。 - 【請求項７】 半径ｒ1 及びｒ4 を有する二つのマスク
が形成されて構成される光ピックアップ装置の対物レン
ズ。 - 【請求項８】 厚さの異なるディスクの信号を記録／再
生する記録再生手段を具備し、該記録再生手段が所定部
位に設置されてビームの回折による収差を除去する少な
くても一つ以上の環状マスクを有する対物レンズを内蔵
する、相互異なる種類のディスクに信号を記録再生する
光ピックアップ装置。 - 【請求項９】 前記環状マスクは、ビームを遮断する
か、又はビームを１８０°位相変換するものである請求
項８に記載の光ピックアップ装置。 - 【請求項１０】 前記除去される収差は、π／２から３
π／２領域に周期的に現われる請求項８に記載の光ピッ
クアップ装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR42156/1995 | 1995-11-15 | ||
| KR19950042156 | 1995-11-15 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09274135A JPH09274135A (ja) | 1997-10-21 |
| JP2801176B2 true JP2801176B2 (ja) | 1998-09-21 |
Family
ID=19434619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8305035A Expired - Lifetime JP2801176B2 (ja) | 1995-11-15 | 1996-11-15 | 対物レンズ及びそれを具備した光ピックアップ装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5838502A (ja) |
| JP (1) | JP2801176B2 (ja) |
| KR (1) | KR100292478B1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19544966A1 (de) * | 1995-12-04 | 1997-06-05 | Thomson Brandt Gmbh | Gerät zum Beschreiben und/oder Lesen optischer Aufzeichnungsträger unterschiedlichen Aufbaus |
| US6259668B1 (en) | 1996-02-14 | 2001-07-10 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Recording/reproducing apparatus having an optical pickup device to read from and record information to disks of different thicknesses |
| ATE283533T1 (de) * | 1996-03-08 | 2004-12-15 | Koninkl Philips Electronics Nv | Optische abtastanordnung eines aufzeichnungsträgers |
| KR100291557B1 (ko) * | 1997-08-30 | 2001-06-01 | 윤종용 | 환형차폐면을사용한cd－r및dvd호환광픽업 |
| JP2002163830A (ja) * | 2000-11-24 | 2002-06-07 | Toshiba Corp | 光学的収差を利用した光情報処理システムおよび厚みムラのある透明層で保護された記録層を持つ情報媒体 |
| KR100464072B1 (ko) * | 2000-12-29 | 2004-12-30 | 엘지전자 주식회사 | 광픽업의 대물렌즈 출사광 스큐 조정방법 |
| KR100421010B1 (ko) * | 2001-07-20 | 2004-03-04 | 삼성전자주식회사 | 구면수차 보상소자 및 이를 적용한 광픽업장치 |
| US6977781B2 (en) * | 2002-09-03 | 2005-12-20 | Pentax Corporation | Scanning optical system |
| US7042608B2 (en) * | 2002-09-18 | 2006-05-09 | Pentax Corporation | Scanning optical system |
| ATE423376T1 (de) * | 2002-09-24 | 2009-03-15 | Koninkl Philips Electronics Nv | Optische scan-einrichtung |
| US7019768B2 (en) * | 2002-11-28 | 2006-03-28 | Pentax Corporation | Scanning optical system |
| US8325420B2 (en) * | 2009-11-24 | 2012-12-04 | Massachusetts Institute Of Technology | Annular solid immersion lenses and methods of making them |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| FR2140250B1 (ja) * | 1971-06-07 | 1974-05-31 | Labo Electronique Physique | |
| FR2642530A1 (fr) * | 1989-01-30 | 1990-08-03 | Seiko Epson Corp | Mecanisme de focalisation et tete optique |
| DE4323971C2 (de) * | 1992-07-16 | 2002-11-07 | Asahi Optical Co Ltd | Schreib-/Lesegerät für eine optische Speicherplatte |
| EP1120779B1 (en) * | 1992-08-07 | 2003-02-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical storage apparatus |
| JPH07153110A (ja) * | 1993-11-30 | 1995-06-16 | Sony Corp | 光学ピックアップ装置 |
| JPH07176072A (ja) * | 1993-12-20 | 1995-07-14 | Hitachi Ltd | 光ヘッド装置 |
| US5646928A (en) * | 1995-06-22 | 1997-07-08 | The Regents Of The University Of California | Free-space integrated micro-pickup head for optical data storage and a micro-optical bench |
| KR100234257B1 (ko) * | 1995-08-30 | 1999-12-15 | 윤종용 | 대물렌즈 장치 및 안정된 포커스 서보 신호를 얻는방법 및 이를 적용한 광픽업 장치 및 두께가 다른 디스크를 판별하는 방법 및 두께가 다른 디스크로부터 정보를 재생하고 기록하는 방법 |
-
1996
- 1996-11-15 US US08/749,548 patent/US5838502A/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-11-15 JP JP8305035A patent/JP2801176B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1996-11-15 KR KR1019960054372A patent/KR100292478B1/ko not_active IP Right Cessation
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|---|---|
| KR970029430A (ko) | 1997-06-26 |
| KR100292478B1 (ko) | 2001-06-01 |
| US5838502A (en) | 1998-11-17 |
| JPH09274135A (ja) | 1997-10-21 |
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