JP2972042B2 - 光記録再生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光により記録媒体に
情報を記録し、再生する光記録再生装置に関し、特に、
記録媒体上に複数のスポットを形成して同時に複数のト
ラックに対する記録、再生が可能な光記録再生装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、記録再生の速度をより向上さ
せるために、複数のビームにより形成したスポットをそ
れぞれ異なるトラック上に走査させるマルチビーム方式
を採用した光記録再生装置が用いられている。

【０００３】また、例えばコンパクトディスク、ビデオ
ディスク、あるいは光磁気ディスク等のディスク状の媒
体に情報を記録し、再生する従来の光記録／再生装置で
は、光束を記録媒体上に結像させる対物レンズを光軸方
向に移動させることにより、スポットの焦点合わせ(フ
ォーカシング)を行なうものが一般的である。

【０００４】これに対して、例えば、記録媒体としてテ
ープを用いるシステムのように、対物レンズが回転ヘッ
ド内に設けられる等の理由で、対物レンズ以外のレンズ
でフォーカシングを行ないたい場合がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般に
インナーフォーカスのレンズはフォーカシングによりそ
の焦点距離、結像倍率も変化するため、例えばコリメー
トレンズを駆動してフォーカシングを行う場合には、な
んら対策を講じないと、マルチビーム方式で記録媒体上
に形成されたスポットの間隔が変化するという問題が生
じる。

【０００６】

【発明の目的】この発明は、上述した課題に鑑みてなさ
れたものであり、マルチビーム方式の光記録再生装置に
おいて、対物レンズ以外のレンズでフォーカシングを行
ないつつ、記録媒体上に形成される複数のスポットの間
隔の変化を抑えることができる装置の提供を目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明にかかる光記録
再生装置は、上記の目的を達成させるため、複数の光束
を発する光源と、光源から入射する複数の光束を光記録
媒体上に複数のスポットとして結像させる対物レンズ
と、光源と対物レンズとの間の光路中に設けられ、光軸
方向に移動可能に設けられたフォーカシングレンズと、
フォーカシングレンズと対物レンズとの間に設けられた
リレーレンズとを備え、リレーレンズに、フォーカシン
グレンズへの入射光源位置からフォーカシングレンズの
前側主点までの距離をｄxとして、フォーカシングレン
ズの後側主点から距離ｄx分対物レンズ側の点と、対物
レンズの前側焦点とをほぼ共役にする機能を持たせたこ
とを特徴とする。

【０００８】

【実施例】以下、この発明を図面に基づいて説明する。

【０００９】まず、３つのレンズ要素により構成される
光学系の倍率について説明し、この発明の原理を説明す
る。

【００１０】以下の説明では、フォーカシングレンズの
パワーをＡ、リレーレンズのパワーをＢ、対物レンズの
パワーをＣ、光源からフォーカシングレンズの前側主点
までの距離をｄx、フォーカシングレンズの後側主点か
らリレーレンズの前側主点までの距離をｄ1、リレーレ
ンズの後側主点から対物レンズの前側主点までの距離を
ｄ2とし、定数Ｄをｄx＋ｄ1で定義する。Ｄは、フォー
カシングレンズの移動によっても変化しない。

【００１１】この光学系の合成結像倍率ｍは、Ｘ＝（Ｂ
−ＢＣｄ2＋Ｃ）として以下の式(1)のとおりとなる。

【００１２】

【数１】 ｍ＝（１−ｄx Ａ）（１−Ｃｄ2−（Ｄ−ｄx）Ｘ）−ｄxＸ …(1)

【００１３】そして、フォーカシングによる倍率の変化
は、以下の式(2)のとおりとなる。

【００１４】

【数２】 δｍ／δｄx＝−Ａ（１−Ｃｄ2−（Ｄ−２ｄx）（Ｂ−ＢＣｄ2＋Ｃ）） ＝−ＡＣ((ｄ2−１／Ｃ)−(ｄ1−ｄx)(ｄ2−１／Ｃ)Ｂ＋ (ｄ1−ｄx)) …(2)

【００１５】フォーカシングによる倍率変化をなくすた
めには、(2)式の値を０とすればよい。この式の中で、
Ａ、Ｃは０でない。Ａが０であるとフォーカシングがで
きず、Ｃはスポットを形成するために正のパワーを持た
ねばならないからである。

【００１６】したがって、倍率変化を抑えるためには
(2)式のＡ，Ｃを除いて(3)式が成り立つように設定する
必要がある。

【００１７】

【数３】 ((ｄ2−１／Ｃ)−(ｄ1−ｄx)(ｄ2−１／Ｃ)Ｂ＋(ｄ1−ｄx))＝ ０ …(3)

【００１８】この(3)式からＢの値を解くと、以下の(4)
式が得られる。

【００１９】

【数４】 Ｂ＝１／(ｄ1−ｄx) ＋ １／(ｄ2−１／Ｃ) …(4)

【００２０】(4)式から、リレーレンズはリレーレンズ
から(ｄ1−ｄx)の点と、(ｄ2−１／Ｃ)の点すなわち対
物レンズ前側焦点位置とを共役にする作用を持たせるこ
とにより、倍率変化が０となることが理解できる。

【００２１】次に、この発明の実施例を説明する。図１
は、この発明を光テープシステムの光学系に適用した実
施例の概略を示す。

【００２２】光テープの表面には、磁性体膜が形成され
ており、記録再生装置は、一般に用いられている光磁気
ディスク装置と同様に、光の熱と磁界とにより情報を記
録し、反射時の磁気カー効果を利用して記録された情報
を再生する。

【００２３】光源としての多点発光半導体レーザー１か
ら発した複数のビームは、コリメートレンズ２によりそ
れぞれ平行光束とされ、第１のビームスプリッター３を
透過する。

【００２４】実施例では、コリメートレンズ２がフォー
カシングレンズを兼ねており、フォーカシングのために
光軸方向に移動可能に、かつ、トラッキングのために光
軸に対して垂直な面内でも移動可能に設けられている。

【００２５】ビームスプリッター３を透過した光束は、
リレーレンズ４，５によりリレーされる。半導体レーザ
ー１からリレーレンズ５までの光学素子は、固定部Ａに
設けられている。

【００２６】リレーレンズ５を射出した光束は、回転ヘ
ッドＢ内に設けられた偏向部材としてのプリズム６の第
１反射面６ａにより入射光束の光軸外に反射され、第２
反射面６ｂにより、再び入射光束と平行な方向に反射さ
れる。回転ヘッドＢは、固定部Ａに対してその光軸Ａｘ
回りに回転する。Ｒは回転半径である。

【００２７】プリズム６からの反射光束は、対物レンズ
７に入射し、記録媒体である光テープ８上に複数のスポ
ットを形成する。スポットは、回転ヘッドの回転軸と垂
直な面内で円を描いて移動する。

【００２８】リレーレンズ４，５は、コリメートレンズ
２への入射光源位置からコリメートレンズの前側主点ま
での距離をｄxとして、コリメートレンズの後側主点か
ら距離ｄx分対物レンズ７側の点と、対物レンズ７の前
側焦点とをほぼ共役にする機能を有している。

【００２９】光テープ８からの反射光束は、再び対物レ
ンズ７を介して平行光束となり、リレーレンズ４，５を
介して第１のビームスプリッター３に入射する。第１の
ビームスプリッター３で反射された光束は、１／２波長
板９によりその偏光方向を４５度回転され、偏光ビーム
スプリッター１０によりＰ，Ｓ両偏光成分に分離され
る。

【００３０】偏光ビームスプリッター１０を透過したＰ
偏光成分は、集光レンズ１１により第１の受光素子１２
上に集光される。偏光ビームスプリッター１０で反射さ
れたＳ偏光成分は、集光レンズ１３により第２の受光素
子１４上に集光される。

【００３１】偏光成分の強度の大小は、光テープ上でス
ポットが位置する領域の磁界の方向によって変化するた
め、光テープからの再生信号は、それぞれの受光素子１
２，１４の出力を引算器１５により引算することによっ
て得られる。また、トラックエラー、フォーカスエラー
の各信号は、少なくともいずれか一方の受光素子の出力
を用いて検出され、コリメートレンズ２はこれらのエラ
ーをなくすよう図示せぬアクチュエータにより駆動され
る。エラー信号検出のためには、受光素子の受光領域を
複数に分割する必要があるが、これらは光磁気ディスク
装置の技術として一般に知られているため、ここでは詳
述を省略する。

【００３２】実施例は、コリメートレンズ２によりフォ
ーカシング、トラッキング動作を行なわせる構成であ
る。また、リレーレンズ４，５は、パワーの等しい正レ
ンズをそれぞれの焦点位置が一致するように向かい合わ
せて配置し、パワーを持たず角倍率が−１であるように
構成されており、共役距離ｄが、正レンズの焦点距離を
ｆ、正レンズの主点間隔をＨＨとして、 ｄ＝４ｆ＋２ＨＨ の定数になっているものを利用している。

【００３３】実施例の場合には、コリメートレンズ２と
リレーレンズ４との間隔によらず共役距離が一定となる
ため、コリメートレンズ２の射出端面と対物レンズ７の
入射端面との間隔がリレーレンズ４，５の共役距離ｄと
ほぼ一致していれば、リレーレンズはその間のどの位置
に配置してもよい。

【００３４】

【実施例１】図２は、実施例の光学系をより詳細に示す
説明図であり、その具体的な数値構成は以下の表に示さ
れる。なお、表中の面番号は半導体レーザー１側から付
されており、記号rは曲率半径、dはレンズ厚若しくは空
気間隔、ndはd-line(588nm)での屈折率、νはアッベ
数、n780は波長780nmにおける屈折率である。

【００３５】また、本実施例では偏向手段をプリズムで
構成しているため 共役距離の計算の際プリズムの厚さ
を空気換算の厚さで計算してある。

【００３６】表１は、コリメートレンズ２の構成を示
す。コリメートレンズは、５枚のレンズで構成される。
第２レンズと第３レンズとは貼り合わされている。表中
の記号d0は、半導体レーザー１からコリメートレンズ２
の第１面までの距離である。

【００３７】

【表１】 d0 = 4.861 面番号 r d nd ν n780 1 -7.871 1.900 1.88300 40.8 1.86888 2 -6.230 1.970 3 16.830 1.900 1.61800 63.4 1.61139 4 -7.241 1.200 1.84666 23.8 1.82484 5 -15.563 6.280 6 36.250 1.300 1.84666 23.8 1.82484 7 14.372 0.450 8 116.842 1.600 1.72916 54.7 1.72007 9 -17.350

【００３８】コリメートレンズの前側主点は第１面の後
方5.139mm、後側主点は第９面の前方9.600mmに位置す
る。

【００３９】表２は、ビームスプリッター３の構成を示
す。表中の記号d0は、コリメートレンズ２の最終面から
ビームスプリッター３の第１面までの距離である。ま
た、ビームスプリッターの空気換算厚さは3.972mmであ
る。

【００４０】

【表２】 d0 = 25.000 面番号 r d nd ν n780 1 ∞ 6.000 1.51633 64.1 1.51072 2 ∞

【００４１】表３は、リレーレンズ４，５の構成を示
す。リレーレンズ４，５は、それぞれ正レンズと負レン
ズとが貼り合わされた正のパワーを持つレンズとして構
成され、互いの焦点距離は同一である。記号d0は、コリ
メートレンズ２の最終面からリレーレンズ４の第１面ま
での間隔である。リレーレンズの共役距離は199.984mm
である。

【００４２】

【表３】 d0 = 12.846 面番号 r d nd ν n780 1 34.000 2.000 1.69350 53.2 1.68468 2 -24.500 1.500 1.80518 25.4 1.78565 3 -180.770 94.841 4 180.770 1.500 1.80518 25.4 1.78565 5 24.500 2.000 1.69350 53.2 1.68468 6 -34.000

【００４３】表４は、偏向プリズム６の構成を示す。空
気換算厚さは、３７．０６８mmである。記号d0は、リレ
ーレンズ５の最終面からプリズム６の第１面までの間隔
である。

【００４４】

【表４】 d0 = 10.000 面番号 r d nd ν n780 1 ∞ 56.000 1.51633 64.1 1.51072 2 ∞

【００４５】表５は、対物レンズ７の構成を示す。記号
d0は、プリズム６の最終面から対物レンズ７の第１面ま
での間隔である。

【００４６】

【表５】 d0 = 10.000 面番号 r d nd ν n780 1 7.056 1.170 1.77250 49.6 1.76203 2 -80.922 0.430 3 -6.667 0.800 1.84666 23.8 1.82484 4 4.194 1.420 1.77250 49.6 1.76203 5 -65.760 0.780 6 16.720 1.220 1.77250 49.6 1.76203 7 -8.327 0.050 8 3.300 1.150 1.77250 49.6 1.76203 9 6.818 1.783 10 ∞ 1.200 1.51633 64.1 1.51072 11 ∞

【００４７】本実施例では、フォーカシングレンズへの
入射光源位置からフォーカシングレンズの前側主点まで
の距離ｄxは10.000mmであり、フォーカシングレンズの
後側主点からｄx分対物レンズ側の点は、フォーカシン
グレンズの射出側端面から0.400mm対物レンズ寄りの点
と成る。

【００４８】一方、対物レンズの前側焦点は、対物レン
ズの入射側端面の前方0.344mmにあり、ビームスプリッ
ター３、プリズム６の厚さを空気換算厚さと下場合、２
点間の間隔は199.984mmとなり、リレーレンズの共役距
離と一致する。

【００４９】実施例１では、基準状態の倍率は0.408、
光テープ側をプラスとして＋３０μmにフォーカシング
するためにフォーカシングレンズを−１８０μm移動さ
せた際の倍率は０.４０８、−３０μmにフォーカシング
するためにフォーカシングレンズを＋１８０μm移動さ
せた際の倍率も０.４０８であり、倍率の変化がない。

【００５０】実施例１の構成でリレーレンズ設けられて
いない場合には、基準状態の倍率は−０.４０８、＋３
０μmにフォーカシングするためにフォーカシングレン
ズを−２８０μm移動させた際の倍率は−０．２６１、
−３０μmにフォーカシングするためにフォーカシング
レンズを＋１３０μm移動させた際の倍率は−０．５５
０となり、倍率が大きく変化し、スポットの間隔も変化
してしまう。

【００５１】

【実施例２】図３は、この発明にかかる光情報記録再生
装置の実施例２を示す。実施例２では、偏向部材として
１枚のミラー２０を用いており、スポットは回転ヘッド
Ｂの回転軸を中心とする円筒の内面を走査する。他の構
成は実施例１と同様であるため、同一部材に同一符号を
付して説明を省略する。

【００５２】実施例２では、一方のリレーレンズ４が固
定部に設けられると共に、他方のリレーレンズは回転ヘ
ッド内で対物レンズ７に近接して設けられている。

【００５３】コリメートレンズ２の構成は表１に示した
実施例１と同一であるので、説明を省略する。表６と表
７とは、実施例２のリレーレンズと対物レンズ７との数
値構成を示す。表６中のd0は、コリメートレンズ２の最
終面とリレーレンズ４の第１面との間隔、表７中のd0
は、リレーレンズ５の最終面と対物レンズ７の第１面と
の間隔である。共役距離は199.984mmであり、対物レン
ズの前側焦点は第１面の後方0.165mmに位置する。

【００５４】

【表６】 d0 = 98.178 面番号 r d nd ν n780 1 34.000 2.000 1.69350 53.2 1.68468 2 -24.500 1.500 1.80518 25.4 1.78565 3 -180.770 94.841 1 180.770 1.500 1.80518 25.4 1.78565 2 24.500 2.000 1.69350 53.2 1.68468 3 -34.000

【００５５】

【表７】 d0 = 0.100 面番号 r d nd ν n780 1 9.763 1.700 1.77250 49.6 1.76203 2 -323.222 0.650 3 -11.336 1.100 1.84666 23.8 1.82484 4 7.040 2.100 1.72916 54.7 1.72007 5 -69.476 2.000 6 26.500 1.830 1.77250 49.6 1.76203 7 -12.800 0.080 8 4.161 2.000 1.77250 49.6 1.76203 9 6.530 2.340 10 ∞ 1.200 1.51633 64.1 1.51072 11 ∞

【００５６】実施例２においても、フォーカシングレン
ズへの入射光源位置からフォーカシングレンズの前側主
点までの距離をｄxとして、フォーカシングレンズの後
側主点から距離ｄx分対物レンズ寄りの点の距離は、19
9.984mmとなり、リレーレンズの共役距離と等しくな
る。

【００５７】実施例２では、基準状態の倍率は０．６０
０、光テープ側をプラスとして＋３０μmにフォーカシ
ングするためにフォーカシングレンズを−８３μm移動
させた際の倍率は０.６００、−３０μmにフォーカシン
グするためにフォーカシングレンズを＋８３μm移動さ
せた際の倍率も０.６００であり、倍率の変化がない。

【００５８】なお、上記の実施例では、この発明を光テ
ープシステムに適用する例についてのみ述べたが、従来
の光ディスク装置等にも同様に適用することができる。

【００５９】また、上記の実施例では、共役距離が定数
になる角倍率−１倍のリレーレンズの例を示したが、リ
レーレンズ系の角倍率が-1倍以外のアフォーカルなも
の、焦点距離が有限の大きさのものを用いてもフォーカ
シングによる倍率変化を抑えることができることは(4)
式にリレーレンズ系の倍率等を規定する項が無いことか
ら明かである。角倍率−１倍は、リレーレンズの配置を
自由にするために特に要求される条件である。

【００６０】さらに、上述した実施例では、いずれもコ
リメートレンズをフォーカシング、トラッキングのため
に移動する構成についてのみ述べたが、リレーレンズと
コリメートレンズとの間に、フォーカシング、トラッキ
ングのために移動されるレンズを別個設けてもよい。ま
た、フォーカシング、トラッキングの機能をそれぞれ別
のレンズに独立して持たせてもよい。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、マルチビーム方式の光記録再生装置において、対物
レンズ以外のレンズをフォーカシングのために光軸方向
に移動する場合にも、結像倍率の変化を抑えることがで
き、スポット間隔の変化を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明にかかる光記録再生装置の実施例の
概略を示す説明図である。

【図２】 実施例１の光学系の具体的な構成を示す説明
図である。

【図３】 実施例２の光学系の具体的な構成を示す説明
図である。

【符号の説明】

１…半導体レーザー ２…コリメートレンズ ３…ビームスプリッター ４，５…リレーレンズ ６…プリズム ６ａ…第１反射面 ６ｂ…第２反射面 ７…対物レンズ ８…光テープ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 若宮 俊一郎 東京都板橋区前野町２丁目36番９号旭光 学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−96467（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−215388（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−325188（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−34880（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−177123（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G11B 7/135

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の光束を発する光源と、 前記光源から入射する複数の光束を光記録媒体上に複数
   のスポットとして結像させる対物レンズと、 前記光源と前記対物レンズとの間の光路中に設けられ、
   光軸方向に移動可能に設けられたフォーカシングレンズ
   と、 前記フォーカシングレンズと前記対物レンズとの間に設
   けられたリレーレンズとを有し、 前記リレーレンズは、前記フォーカシングレンズへの入
   射光源位置から前記フォーカシングレンズの前側主点ま
   での距離をｄxとして、前記フォーカシングレンズの後
   側主点から距離ｄx分対物レンズ側の点と、前記対物レ
   ンズの前側焦点とをほぼ共役にする機能を有することを
   特徴とする光記録再生装置。
2. 【請求項２】前記距離ｄxが、フォーカシング可能な範
   囲内で前記フォーカシングレンズの焦点距離と一致する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光記録再生装置。
3. 【請求項３】前記リレーレンズを射出した光束が、フォ
   ーカシング可能な範囲内で平行光束となることを特徴と
   する請求項１に記載の光記録再生装置。
4. 【請求項４】前記リレーレンズは、パワーが０で角倍率
   が−１であることを特徴とする請求項１に記載の光記録
   再生装置。
5. 【請求項５】前記光源から入射する光束をその入射方向
   外へ偏向させて前記対物レンズへ入射させる偏向部材
   と、前記対物レンズとが、前記入射光束の方向を軸とし
   て回転自在に設けられた回転ヘッド内に設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の光記録再生装置。