JP3644179B2 - 対物レンズ、再生装置及び再生方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、共通の光源から出射された光ビームを光透過層の厚さが異なる少なくとも２との光ディスクの信号記録面を１つのレンズで合焦させ、光ディスクを選択的に再生するようにした対物レンズ、この対物レンズを使用した再生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ビームを利用して記録情報を再生する記録媒体である光ディスクとして、コンパクト・ディスク（以下、ＣＤという）が広く普及しているが、最近では長時間の映像記録等をデジタル的に再生するデジタル・バーサタイル・ディスク（以下、ＤＶＤという）等の新たな記録媒体が開発されている。
【０００３】
このようにな光ビームを利用した記録媒体からデジタル情報を読み出す場合、レーザー光を記録媒体のトラック上のピットに照射し、その反射光を検出し、反射光のレベルを再生処理回路等で演算され２値データに変換することによって記録情報を再生することができる。
【０００４】
図１４はＣＤ用の光ヘッド部の一構成例を示したもので、光源となるレーザーダイオード２１は波長が７８０ｎｍであるレーザ光を発生する。グレーティング２２はレーザーダイオード２１から出射される１本のレーザー光を複数本（実質的には３本）に分けるようになされており、３本のレーザー光のうち１本はデータの読み取り及びフォーカスサーボに使用され、残りの２本はトラッキングサーボに使用される。
【０００５】
透明な平行平板よりなる分光手段であるビームスプリッタ２３は、レーザーダイオード２１から出射されグレーティング２２を介して入射されるレーザー光を対物レンズ２４に向けて反射し、さらに、対物レンズ２４を介して戻ってきたＣＤ１００による反射光（収束光）を、非点収差を与えてホトダイオード２５に透過させるようになっている。
【０００６】
対物レンズ２４はレーザー光を収束し、微細なピットが並んでいるＣＤ１００の情報記録層１０２に照射させるようになっている。さらに、対物レンズ２４はＣＤ１００の情報記録層１０２からの反射光を収束し、ビームスプリッタ２３を介してホトダイオード２５に入射される。
【０００７】
尚、対物レンズ２４はその開口数（Numerical Apertuer（ＮＡ））が大きいほど光の収束する角度が大きくなり、より小さい範囲に光を収束することができる。この構成例においてはＮＡが０．４５の対物レンズが使用されている。
【０００８】
ホトダイオード２５はレーザーダイオード２１がＣＤ１００に照射したレーザー光の戻り光を検出するようにされている。グレーティング２２によってレーザー光は３本に分けられているので、これに対応してホトダイオード２５の受光部も３つある。このうちの１つはデータを読み取るレーザー光の受光部であり、残りの２つはトラッキング用の２本のレーザー光を受光し、その光量に基づいてデータ読み取り用のレーザー光が所定のトラックに照射されるように対物レンズ２４をトラッキング制御するのに用いられる。
【０００９】
情報記録層１０２で反射してホトダイオード２５に入射するレーザー光は、収束光としてビームスプリッタ２３を通過するため非点収差が発生する。この非点収差を利用してフォーカスサーボが行われる。
【００１０】
記録媒体であるＣＤ１００は、厚さｔが１．２ｍｍの光透過層である基板１０１上に情報記録層１０２が形成され、情報記録層１０２の上に保護膜１０３が形成されている。レーザーダイオード２１から出射したレーザー光は、透明な基板１０１を透過し情報記録層１０２に照射される。情報記録層１０２は記録情報に対応したピットを有しており、レーザー光がピットに照射されると回折を起こし、戻り光（記録媒体で反射されホトダイオード２５に入射する光）の強度が弱くなる。ピットが無い部分にレーザー光が照射されると、そのまま反射されるので戻り光の強度が強くなる。このような戻り光をホトダイオード２５で検出し、その戻り光の強弱を２進数の「１」、「０」に変換することで、ＣＤ上にピットとして記録されているデータが読み取られる。
【００１１】
以上のようにしてトラッキングサーボ及びフォーカスサーボを行いながらレーザー光をＣＤ上のピットに照射し、その戻り光を検出することで記録情報を読み取るものである。
【００１２】
一方、最近では図１５に示すような構成のＤＶＤ２００が提案されている。ＣＤ１００が片面だけに情報が記録されているのに対して、ＤＶＤ２００は両面に情報が記録されている。すなわち、基板２０１の上に情報記録層２０２が形成され、その上に保護膜２０３が形成されたものと、基板３０１の上に情報記録層３０２が形成され、その上に保護膜３０３が形成されたものとが、両保護膜２０３，３０３を接合して固着した構成となっている。
【００１３】
ＤＶＤ２００においては、高密度で情報が記録されているので、スキューや基板厚さの誤差等による影響を軽減するために基板２０１，３０１はＣＤ１００の場合より薄くなっている。つまり、ＣＤ１００の基板１０１が１．２ｍｍの厚さとされているのに対して、ＤＶＤ２００の基板２０１，３０１は０．６ｍｍの厚さとなっている。また、ＤＶＤ２００におけるピット長及びピット間隔はＣＤ１００のものより短くなっている。
【００１４】
このようにＤＶＤ２００の記録密度はＣＤ１００の記録密度より多いので、ＤＶＤ用の光ヘッド部のレーザーダイオード４１としては、ＣＤ用のレーザーダイオード２１より短い波長（６３５〜６５０ｎｍ）のレーザー光を発生するものが用いられる。尚、その他のグレーティング４２、ビームスプリッタ４３、対物レンズ４４及びホトダイオード４５はＣＤ用の光ヘッド部と同様の構成である。
【００１５】
ただし、ＤＶＤ２００はＣＤ１００より細かいピットを有しているので、対物レンズ４４にはＣＤ１００用の対物レンズ２４（ＮＡ＝０．４５）より開口数ＮＡが大きいもの（ＮＡ＝０．６）が使用される。このように開口数の大きい対物レンズ４４を使用することで、より小さい範囲にレーザー光を収束させ細かいピットを読み取ることが可能となる。
【００１６】
以上のようにＣＤ１００とＤＶＤ２００では対物レンズの構成が異なるため、通常では記録媒体から情報を読み出すためには異なる光ヘッド部を用いる必要がある。例えば、ＤＶＤ用の光ヘッド部をＣＤ用に適用しようとすると、ＣＤ１００の基板１０１とＤＶＤ２００の基板２０１，３０１の厚さの違いや開口数の違いにより球面収差による影響が現れる。
【００１７】
例えば、基板の厚さが０．６ｍｍのＤＶＤ２００で最適化された開口数０．６の対物レンズで、基板の厚さが１．２ｍｍのＣＤを再生すると、発生する球面収差は４次のサイデル球面収差係数Ｗ40で、３．６μｍにも達する。これは２乗平均（ｒｍｓ）で表すと、０．２６８ｒｍｓ・μｍ（波長λ（＝６５０ｎｍ）で規格化すると、０．４１２ｒｍｓ・λ）となる。このようなことから、光ディスクでは一般にすべての光学系の収差の２乗平均総和がマレシャルの許容値０．０７ｒｍｓ・λ以下であることが求められる。従って、ＤＶＤ用の光ヘッド部でＣＤ１００のデータを読み取ることは困難である。
【００１８】
そこで、本発明の出願人は対物レンズのＮＡを記録媒体の種類に応じて調整することで、ＤＶＤ用の光ヘッド部をＣＤに適用できることを例えば特願平６−２７７４００号において提案した。
【００１９】
図１６と図１７は上述したものの原理図を示している。これらの図に示すようにこの構成では、図１６に示したＤＶＤ用の光ヘッド部の構成に新たに絞り５１と、この絞り５１を駆動する駆動部５３及び記録媒体の種類を判別する判別装置５２からなる。
【００２０】
判別装置５２は記録媒体の種類を判別し、この判別結果に対応して駆動部５３がＤＶＤ２００のデータを読み取る場合、図１７に示すように対物レンズ４４のＮＡが０．６になるように絞り５１を大きく開口する。これに対してＣＤ１００のデータを読み取る場合は、駆動部５３は図１７に示すように対物レンズ４４のＮＡが０．４になるように絞り５１を小さく開口する。すなわち、ＣＤ１００のデータを読み取る場合、対物レンズ４４の顔工数を下げて球面収差の影響（Ｗ４０は開口数の４乗に比例する）を軽減させて読み取り動作を行うことができる。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような絞り５１を新たに設けると、光ヘッド部の部品点数が増加してコストアップになると共に、装置全体の規模が大きくなる。さらに、絞り５１は機械的に動作するため、振動に対して微妙に影響されやすく、しかも、迅速な動作を行うことが困難となる上、故障の原因になりやすいといった問題がある。
【００２２】
また別の手段として図示しないが、対物レンズに対してホログラムレンズを組み合わせることによって、ＣＤの読み取りをも保証するようにした光学系も提案されているが、この場合はホログラムレンズを追加することでコストアップとなる上、特に、光学系の収差管理が非常に難しくなるといった問題がある。
【００２３】
本発明は上述したような課題を解消するためになされたもので、周辺部材を追加することなくＤＶＤ及びＣＤの読み取りの保証を１つのレンズのみで行うことのできる対物レンズ、この対物レンズを使用した再生装置を得ることを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明による請求項１に記載の対物レンズは、共通の光源から出射された光ビームを光透過層の厚さが異なる少なくとも２つの記録媒体のそれぞれの信号記録面に共通のレンズで合焦させるようにした対物レンズにおいて、対物レンズが１つのレンズ部材から構成され、光透過層の厚さの異なる記録媒体を読み取るときに発生する収差を補正する補正レンズ面を対物レンズの少なくとも一方のレンズ面に有し、対物レンズは、開口数ＮＡが０．６のレンズであるとき、補正レンズ面の開口数ＮＡが０から０．３５の範囲であることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明による請求項２に記載の対物レンズは、共通の光源から出射された光ビームを光透過層の厚さが異なる少なくとも２つの記録媒体のそれぞれの信号記録面に共通のレンズで合焦させるようにした対物レンズにおいて、対物レンズが１つのレンズ部材から構成され、光透過層の厚さの異なる記録媒体を読み取るときに発生する収差を補正する補正レンズ面を対物レンズの少なくとも一方のレンズ面に有し、対物レンズは、開口数ＮＡが０．６のレンズであるとき、補正レンズ面の開口数ＮＡが０から０．３５の範囲であり、かつ、補正レンズ面は、レンズの屈折率ｎを１．５とした場合、対物レンズのレンズ面の波面に対してλ／２分だけ波面を深く加工したことを特徴とする。
【００２６】
また、本発明による請求項３に記載の再生装置は、光入射面から信号記録面までの光透過層の厚さが異なる少なくとも２つの記録媒体のそれぞれ信号記録面に光ビームを照射し、その反射光を電気信号に変換する光ヘッド部を備えると共に、電気信号に応じて信号記録面に記録された情報信号を再生する再生処理部を備えてなる再生装置において、ヘッド部は、共通の光ビームを出射する光源と、光ビームを反射及び透過して分光する分光手段と、分光手段によって反射された共通の光ビームを光透過層の厚さの異なる少なくとも２つの記録媒体のそれぞれの信号記録面に共通のレンズで合焦させるレンズであって、光透過層の厚さの異なる記録媒体を読み取るときに発生する収差を補正する補正レンズ面をレンズの少なくとも一方のレンズ面に有し、レンズは、開口数ＮＡが０．６のレンズであるとき、補正レンズ面の開口数ＮＡが０から０．３５の範囲である対物レンズと、分光手段で透過された少なくとも２つの記録媒体のそれぞれの信号記録面からの反射光を受光して電気信号に変換する光検出手段とを備え、再生処理部は、光検出手段で検出された記録媒体のそれぞれの信号記録面からの反射光に応じた電気信号を再生処理することを特徴とする。
また、本発明による請求項４に記載の再生装置は、光入射面から信号記録面までの光透過層の厚さが異なる少なくとも２つの記録媒体のそれぞれ信号記録面に光ビームを照射し、その反射光を電気信号に変換する光ヘッド部を備えると共に、電気信号に応じて信号記録面に記録された情報信号を再生する再生処理部を備えてなる再生装置において、ヘッド部は、共通の光ビームを出射する光源と、光ビームを反射及び透過して分光する分光手段と、分光手段によって反射された共通の光ビームを光透過層の厚さの異なる少なくとも２つの記録媒体のそれぞれの信号記録面に共通のレンズで合焦させるレンズであって、光透過層の厚さの異なる記録媒体を読み取るときに発生する収差を補正する補正レンズ面をレンズの少なくとも一方のレンズ面に有し、レンズは、開口数ＮＡが０．６のレンズであるとき、補正レンズ面の開口数ＮＡが０から０．３５の範囲であり、かつ、補正レンズ面は、対物レンズのレンズ面の波面に対してλ／２分だけ波面を深く加工した対物レンズと、分光手段で透過された少なくとも２つの記録媒体のそれぞれの信号記録面からの反射光を受光して電気信号に変換する光検出手段とを備え、再生処理部は、光検出手段で検出された記録媒体のそれぞれの信号記録面からの反射光に応じた電気信号を再生処理することを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による対物レンズ、再生装置及び再生方法の実施例をＤＶＤ用の光ヘッド部を使用してＣＤが読み取り可能にした例をとって図面を参照して説明する。
【００２８】
図１は光ディスク再生装置の一構成例を示し、光ディスクは光透過層の厚さが異なる２つの光ディスク、つまり、ＣＤ１及びＤＶＤ２と、その信号記録面１ａ及び２ａからなる光ディスク再生装置である。
【００２９】
ＣＤ１の光入射面１ｂから信号記録面１ａまでの光透過層１ｃの厚さはｔ1 であり、ＤＶＤ２の光入射面２ｂから信号記録面２ａまでの光透過層２ｃの厚さはｔ2 よりも厚い。尚、厚さｔ1 は例えば１．２ｍｍであり、厚さｔ2 は０．６ｍｍである。
【００３０】
すなわち、光ディスク再生装置は異なる厚さｔ1 又はｔ2 の光透過層１ｃ又は２ｃを介して、２つの信号記録面１ａ又は２ａに例えば波長６５０ｎｍの光ビームを照射し、ＣＤ１又はＤＶＤ２から得られる反射光を電気信号に変換する光ヘッド部３と、この光ヘッド部３で得られた電気信号に応じて信号記録面１ａ又は２ａに記録された情報信号を再生する再生処理部４を備えている。
【００３１】
再生処理部４は、光ヘッド部３で検出された電気信号に演算処理を施してＲＦ信号、トラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号等の再生信号を生成する。ＲＦ信号については、ＥＦＭ復調、ＣＩＲＣデコード等を行って再生デジタルデータを得る。尚、直径が６４ｍｍのような光ディスクの場合は、さらに、音声圧縮デコード等を行って再生デジタルデータを得ることになる。再生処理部４から出力される再生デジタルデータは、デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器５によってＬ，Ｒチャンネルのアナログオーディオデータとされ出力端子６から出力される。
【００３２】
トラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号はサーボ回路７に供給される。そして、サーボ回路７はこれらの信号に応じてトラッキングエラー制御、フォーカスエラー制御、スレッド制御を行う。すなわち、光ヘッド部３において対物レンズ８を保持している二軸機構９に対してフォーカスドライブ信号を印加して対物レンズ８を光ディスク１又は２と接離する方向に駆動し、フォーカス制御を行う。さらに、トラッキングエラー信号の低域成分を抽出してスレッドドライブ信号を生成し、スレッド機構を駆動して、光ヘッド部３全体を光ディスク１又は２の半径方向に移動させる。
【００３３】
また、再生処理部４では再生データをＰＬＬ回路に注入してえたクロックからスピンドルエラー信号を生成する。これは、サーボ回路７に供給され、サーボ回路７はスピンドルモータ１０の回転を一定速度（ＣＬＶ）に制御する。
【００３４】
ここで、光ヘッド部３は図２に示すようにＣＤ１又はＤＶＤ２の信号記録面１ａ又は２ａに共通の光ビーム（波長＝６５０ｎｍ）を出射するレーザーダイオードのような光源１１と、この光源１１から出射された光ビームをグレーティング１２を介して入射させて光ビームを透過及び反射させて分光するビームスプリッタ１３と、ビームスプリッタ１３で反射された光ビームをＣＤ１又はＤＶＤ２のそれぞれの信号記録面１ａ又は２ａに合焦させる対物レンズ８と、当該信号記録面１ａ又は２ａからの反射光をビームスプリッタ１３を介して受光し電気信号に変換するフォトダイオードのような光検出部１６からなる。
【００３５】
さて、ＣＤ１又はＤＶＤ２のそれぞれの信号記録面１ａ又は２ａに光ビームを合焦させることができる対物レンズ８の詳細を以下に説明する。
【００３６】
まず、ＣＤ１又はＤＶＤ２のそれぞれの信号記録面１ａ又は２ａに光ビームを合焦させるための最適な対物レンズを得るためのプロセスについて説明する。
【００３７】
図３は光入射面２ｂから信号記録面２ａまでの光透過層２ｃの厚さが０．６ｍｍのＤＶＤ２に波長６５０ｎｍの光ビームを開口数ＮＡが０．６の対物レンズを通して出射させた状態の光線追跡（開口数ＮＡを０．１ずつ線分化した）と、同様の条件でＤＶＤ２の存在しない状態の光線追跡とを光軸Ｌに対して半面ずつ示した図である。
【００３８】
これによれば、ＤＶＤ２を透過した光ビームは信号記録面２ａ上の光軸Ｌに合焦し、ＤＶＤ２の信号記録面２ａを読み取ることが可能であるが、ＤＶＤ２が存在しない集光状態では球面収差（開口数ＮＡの２乗に比例）が５０μｍの範囲に亘って短焦点となる。このときの球面収差の様子を図４に示す。
【００３９】
一方、図５は光入射面２ｂから信号記録面２ａまでの光透過層２ｃの厚さが０．６ｍｍのＤＶＤ２に波長６５０ｎｍの光ビームを開口数ＮＡが０．６の対物レンズを通して出射させた状態の光線追跡（開口数ＮＡを０．１ずつ線分化した）と同様の条件で、光入射面１ｂから信号記録面１ａまでの光透過層１ｃの厚さが１．２ｍｍのＣＤ１に波長６５０ｎｍの光ビームを開口数ＮＡが０．６の対物レンズを通して出射させた状態の光線追跡とを光軸Ｌに対して半面ずつ示した図である。
【００４０】
この場合は、光ビームはＣＤ１の信号記録面１ａ上に集光せず、図４とは逆向きの球面収差が信号記録面１ａの奥側に生じることとなり、従って、ＣＤ１の信号記録面２ａを読み取ることはできない。
【００４１】
そこで、本発明では図６に示した光線追跡図においてＤＶＤ２の信号記録面２ａの集光部と、ＣＤ１の信号記録面１ａの集光部とに図７に示すような球面収差がそれぞれ生じるような対物レンズを設計することによって、ＤＶＤ２とＣＤ１との信号記録面を１つの対物レンズで合焦し、読み取ることができることに着目した。
【００４２】
すなわち、ＤＶＤ２の場合は対物レンズのレンズ全面によって集光される光ビームを利用して信号記録面２ａを読み取りを行い、このとき、ＮＡが０．３５から中心側では合焦点から奥側にほぼ１７μｍの範囲で球面収差が生じるようにする。また、ＣＤ１の場合は対物レンズの中心部であるＮＡが０〜０．３５の範囲のレンズ面によって集光される光ビームを利用して信号記録面１ａの読み取りを行い、このとき、ＮＡが０．３５〜０．６側では合焦点から奥側にほぼ３３μｍの範囲で球面収差が生じるようにする。
【００４３】
かくして、ＤＶＤ２の信号記録面２ａに光ビームが合焦したときに生じる波面収差を図８に示す。すなわち、ＤＶＤ２の読み取り時は、ＮＡが０．３５〜０．６の範囲の光ビームが確実に合焦されていることが理解できる。また、ＤＶＤ２の読み取りに関係しない中心からほぼ０．３５の範囲に生じる波面収差は約１／６λと小さい値であるためＤＶＤ２の読み取り時には影響することはない。
【００４４】
一方、ＣＤ１の信号記録面１ａに光ビームが合焦したとき、つまり、光透過層の厚みが０．６ｍｍずれたときの波面収差Ｗを図９に示す。ここで、ａ1 はＮＡの４乗に比例した球面収差（ＮＡ4 ）であり、ａ2 はデフォーカスされた球面収差（ＮＡ2 ）である。この波面ａ1 からデフォーカス分の収差ａ2 を減算したときの波面が上述した波面収差Ｗである。しかし、この位置では大きな波面収差Ｗが生じることからＣＤ１の信号記録面は読むことはできない。
【００４５】
そこで、波面収差Ｗが生じる位置から手前側（ほぼ１７μｍの位置）にＣＤ１を読み取る最適な合焦位置が存在する。つまり、図９において球面収差（ＮＡ4 ）のａ1 から１／３λのデフォーカス分を減算することで図１０に示すようにガウス像面から見た波面が存在する。
【００４６】
この波面はＮＡが０〜０．３５ぐらいの範囲で極く小さな波面が存在するだけであり、ＣＤ１の信号記録面を読み取ることが可能であるが、さらに最適化するために図１１に示すように波面を平坦面にすることによって理想的な読み取りを可能とするものである。
【００４７】
すなわち、ＮＡが０〜０．３５ぐらいの範囲を図１０に示すように平坦面にする方法として、対物レンズのレンズ面を図１０に示した波面が補正されるように加工してやることによって可能となる。
【００４８】
ここで、レンズの屈折率ｎを１．５とすると、ｎ−１／ｎだけ位相がずれることになる。つまり、０．５／１．５＝１／３・Δｔだけ波面がずれることになるので、対物レンズのレンズ面を図１０に示した波面に対して３倍のλ／２分だけ波面を深くした補正レンズ面８ａに加工すればよい。このように加工した対物レンズ８のレンズ面形状を図１２に示す。
【００４９】
かくして、本発明は上述したように補正レンズ面８ａを有する対物レンズを用いることによって、図１３に示すようにＤＶＤ用の対物レンズを使用してＤＶＤ２の信号記録面２ａの読み取りと、ＣＤ１の信号記録面１ａの読み取りをも行うことかできるものである。
【００５０】
また、ＤＶＤ用の対物レンズを使用してＣＤ１の信号記録面１ａの読み取りとを行う場合には、ＤＶＤ２の光透過層の厚さより０．６ｍｍ厚くなっているため、レンズの屈折率の影響からＣＤ１に対して対物レンズを近づけることが必要である。すなわち、レンズの屈折率をｎが１．５とすると、０．６／１．５＝０．４ｍｍだけ接近させてＣＤ１は読み取られる。従って、対物レンズを有する光ヘッド部には光軸方向に０．４ｍｍ移動する図示しない駆動機構が備えられている。
【００５１】
本発明は、上述しかつ図面に示した実施例に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。
【００５２】
実施例では対物レンズ８の補正レンズ面８ａを記録媒体側と対応するレンズ面に形成した場合について示したが、記録媒体とは反対側のレンズ面に形成したり、あるいは両レンズ面に同時に形成することであっても上述したと同様の作用も得ることができる。
【００５３】
また、実施例の対物レンズはＤＶＤとＣＤとの双方の信号記録面が読み取られる場合について説明したが、その他、光透過層の厚さが異なる複数の記録媒体を読み取る対物レンズにも広く適用可能である。
【００５４】
さらに、ディスク以外の記録媒体を再生する場合の対物レンズとして応用することもできる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明による請求項１に記載の対物レンズは、１つの対物レンズで光透過層の異なる記録媒体の信号記録面に選択的に合焦点させ、異なる記録媒体の読み取りを確実に行うことができる。例えば、ＤＶＤの読み取り時は開口数ＮＡが０・３５〜０・６の範囲は確実に合焦されていることから、ＤＶＤの読み取りに関係しない範囲のＮＡ０〜０．３５を補正レンズ面とすることで、ＤＶＤの読み取り性能を落とすこともない。ＣＤの読み取り時はＮＡが０〜０．３５の補正レンズ面を利用して読み取りを行うことができる。また、対物レンズの周辺に新たな部品を追加することもないため、光学系の収差管理も容易であるといった効果がある。
【００５６】
また、本発明による請求項２に記載の対物レンズは、開口数ＮＡが０．６のレンズであるとき、補正レンズ面の開口数ＮＡが０から０．３５の範囲であり、かつ、補正レンズ面は、レンズの屈折率ｎを１．５とした場合、対物レンズのレンズ面の波面に対してλ／２分だけ波面を深く加工したことで、例えば、ＤＶＤの読み取り時、その読み取り性能を落とすこともなく、ＣＤの読み取りとを確実に可能にすることができる。
【００５７】
また、本発明による請求項３に記載の再生装置は、１つの対物レンズで光透過層の異なる記録媒体の信号記録面に合焦点させ、確実に読み取ることができる。例えば、ＤＶＤの読み取り時はＮＡ０・３５〜０・６の範囲は確実に合焦され、ＤＶＤの読み取りに関係しない範囲のＮＡ０〜０．３５を補正レンズ面とすることで、この補正レンズ面を利用してＣＤの読み取りを可能にすることができ、信頼性の高い再生装置となる。また、小型化及び低コスト化を実現することができる。
また、本発明による請求項４に記載の再生装置は、例えば、ＤＶＤの読み取り時、その読み取り性能を落とすこともなく、ＣＤの読み取りを確実に可能にすることができ、信頼性の高い再生装置となる。また、小型化及び低コスト化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による対物レンズを用いた光ディスク再生装置のブロック構成図である。
【図２】光ヘッド部の構成図である。
【図３】開口数ＮＡが０．６の対物レンズでＤＶＤと、ディスクの無い状態に光ビームを集光した光線追跡の集光図である。
【図４】図３のディスクの無い状態に生じる光ビームの球面収差図である。
【図５】開口数ＮＡが０．６の対物レンズでＤＶＤとＣＤとに光ビームを集光した光線追跡の集光図である。
【図６】本発明による対物レンズを得るためのＤＶＤとＣＤとにおける光線追跡の集光図である。
【図７】図６の条件を得るための球面収差図である。
【図８】ＤＶＤ用の対物レンズでＤＶＤを読んだときに光軸中心側に生じる波面収差図である。
【図９】ＤＶＤ用の対物レンズで光透過層が０．６ｍｍずれたときの収差図である。
【図１０】図９の条件においてほぼ最適化された位置の収差図である。
【図１１】ＤＶＤ用の対物レンズでＣＤを読み取る理想的な収差０の状態の図である。
【図１２】本発明により得られた対物レンズの外観斜視図である。
【図１３】本発明による対物レンズを使用してＤＶＤとＣＤとの読み取り状態の図である。
【図１４】従来のＣＤ用の光ヘッド部によるＣＤの読み取りの構成図である。
【図１５】従来のＤＶＤ用の光ヘッド部によるＤＶＤの読み取り構成図である。
【図１６】従来のＤＶＤとＣＤ兼用の光ヘッド部によるＤＶＤ読み取り時の構成図である。
【図１７】同じくＣＤ読み取り時の構成図である。
【符号の説明】
１ ＣＤ、２ ＤＶＤ、１ａ，２ａ 信号記録面、１ｂ，２ｂ 光入射面、１ｃ，２ｃ 光透過層、３ 光ヘッド部、４ 再生処理部、５ Ｄ／Ａ変換器、７サーボ回路、８ 対物レンズ、８ａ 補正レンズ面、１０ スピンドルモータ、１１ 光源、１２ グレーティング、１３ ビームスプリッタ、１６ 光検出器
【発明の属する技術分野】
本発明は、共通の光源から出射された光ビームを光透過層の厚さが異なる少なくとも２との光ディスクの信号記録面を１つのレンズで合焦させ、光ディスクを選択的に再生するようにした対物レンズ、この対物レンズを使用した再生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ビームを利用して記録情報を再生する記録媒体である光ディスクとして、コンパクト・ディスク（以下、ＣＤという）が広く普及しているが、最近では長時間の映像記録等をデジタル的に再生するデジタル・バーサタイル・ディスク（以下、ＤＶＤという）等の新たな記録媒体が開発されている。
【０００３】
このようにな光ビームを利用した記録媒体からデジタル情報を読み出す場合、レーザー光を記録媒体のトラック上のピットに照射し、その反射光を検出し、反射光のレベルを再生処理回路等で演算され２値データに変換することによって記録情報を再生することができる。
【０００４】
図１４はＣＤ用の光ヘッド部の一構成例を示したもので、光源となるレーザーダイオード２１は波長が７８０ｎｍであるレーザ光を発生する。グレーティング２２はレーザーダイオード２１から出射される１本のレーザー光を複数本（実質的には３本）に分けるようになされており、３本のレーザー光のうち１本はデータの読み取り及びフォーカスサーボに使用され、残りの２本はトラッキングサーボに使用される。
【０００５】
透明な平行平板よりなる分光手段であるビームスプリッタ２３は、レーザーダイオード２１から出射されグレーティング２２を介して入射されるレーザー光を対物レンズ２４に向けて反射し、さらに、対物レンズ２４を介して戻ってきたＣＤ１００による反射光（収束光）を、非点収差を与えてホトダイオード２５に透過させるようになっている。
【０００６】
対物レンズ２４はレーザー光を収束し、微細なピットが並んでいるＣＤ１００の情報記録層１０２に照射させるようになっている。さらに、対物レンズ２４はＣＤ１００の情報記録層１０２からの反射光を収束し、ビームスプリッタ２３を介してホトダイオード２５に入射される。
【０００７】
尚、対物レンズ２４はその開口数（Numerical Apertuer（ＮＡ））が大きいほど光の収束する角度が大きくなり、より小さい範囲に光を収束することができる。この構成例においてはＮＡが０．４５の対物レンズが使用されている。
【０００８】
ホトダイオード２５はレーザーダイオード２１がＣＤ１００に照射したレーザー光の戻り光を検出するようにされている。グレーティング２２によってレーザー光は３本に分けられているので、これに対応してホトダイオード２５の受光部も３つある。このうちの１つはデータを読み取るレーザー光の受光部であり、残りの２つはトラッキング用の２本のレーザー光を受光し、その光量に基づいてデータ読み取り用のレーザー光が所定のトラックに照射されるように対物レンズ２４をトラッキング制御するのに用いられる。
【０００９】
情報記録層１０２で反射してホトダイオード２５に入射するレーザー光は、収束光としてビームスプリッタ２３を通過するため非点収差が発生する。この非点収差を利用してフォーカスサーボが行われる。
【００１０】
記録媒体であるＣＤ１００は、厚さｔが１．２ｍｍの光透過層である基板１０１上に情報記録層１０２が形成され、情報記録層１０２の上に保護膜１０３が形成されている。レーザーダイオード２１から出射したレーザー光は、透明な基板１０１を透過し情報記録層１０２に照射される。情報記録層１０２は記録情報に対応したピットを有しており、レーザー光がピットに照射されると回折を起こし、戻り光（記録媒体で反射されホトダイオード２５に入射する光）の強度が弱くなる。ピットが無い部分にレーザー光が照射されると、そのまま反射されるので戻り光の強度が強くなる。このような戻り光をホトダイオード２５で検出し、その戻り光の強弱を２進数の「１」、「０」に変換することで、ＣＤ上にピットとして記録されているデータが読み取られる。
【００１１】
以上のようにしてトラッキングサーボ及びフォーカスサーボを行いながらレーザー光をＣＤ上のピットに照射し、その戻り光を検出することで記録情報を読み取るものである。
【００１２】
一方、最近では図１５に示すような構成のＤＶＤ２００が提案されている。ＣＤ１００が片面だけに情報が記録されているのに対して、ＤＶＤ２００は両面に情報が記録されている。すなわち、基板２０１の上に情報記録層２０２が形成され、その上に保護膜２０３が形成されたものと、基板３０１の上に情報記録層３０２が形成され、その上に保護膜３０３が形成されたものとが、両保護膜２０３，３０３を接合して固着した構成となっている。
【００１３】
ＤＶＤ２００においては、高密度で情報が記録されているので、スキューや基板厚さの誤差等による影響を軽減するために基板２０１，３０１はＣＤ１００の場合より薄くなっている。つまり、ＣＤ１００の基板１０１が１．２ｍｍの厚さとされているのに対して、ＤＶＤ２００の基板２０１，３０１は０．６ｍｍの厚さとなっている。また、ＤＶＤ２００におけるピット長及びピット間隔はＣＤ１００のものより短くなっている。
【００１４】
このようにＤＶＤ２００の記録密度はＣＤ１００の記録密度より多いので、ＤＶＤ用の光ヘッド部のレーザーダイオード４１としては、ＣＤ用のレーザーダイオード２１より短い波長（６３５〜６５０ｎｍ）のレーザー光を発生するものが用いられる。尚、その他のグレーティング４２、ビームスプリッタ４３、対物レンズ４４及びホトダイオード４５はＣＤ用の光ヘッド部と同様の構成である。
【００１５】
ただし、ＤＶＤ２００はＣＤ１００より細かいピットを有しているので、対物レンズ４４にはＣＤ１００用の対物レンズ２４（ＮＡ＝０．４５）より開口数ＮＡが大きいもの（ＮＡ＝０．６）が使用される。このように開口数の大きい対物レンズ４４を使用することで、より小さい範囲にレーザー光を収束させ細かいピットを読み取ることが可能となる。
【００１６】
以上のようにＣＤ１００とＤＶＤ２００では対物レンズの構成が異なるため、通常では記録媒体から情報を読み出すためには異なる光ヘッド部を用いる必要がある。例えば、ＤＶＤ用の光ヘッド部をＣＤ用に適用しようとすると、ＣＤ１００の基板１０１とＤＶＤ２００の基板２０１，３０１の厚さの違いや開口数の違いにより球面収差による影響が現れる。
【００１７】
例えば、基板の厚さが０．６ｍｍのＤＶＤ２００で最適化された開口数０．６の対物レンズで、基板の厚さが１．２ｍｍのＣＤを再生すると、発生する球面収差は４次のサイデル球面収差係数Ｗ40で、３．６μｍにも達する。これは２乗平均（ｒｍｓ）で表すと、０．２６８ｒｍｓ・μｍ（波長λ（＝６５０ｎｍ）で規格化すると、０．４１２ｒｍｓ・λ）となる。このようなことから、光ディスクでは一般にすべての光学系の収差の２乗平均総和がマレシャルの許容値０．０７ｒｍｓ・λ以下であることが求められる。従って、ＤＶＤ用の光ヘッド部でＣＤ１００のデータを読み取ることは困難である。
【００１８】
そこで、本発明の出願人は対物レンズのＮＡを記録媒体の種類に応じて調整することで、ＤＶＤ用の光ヘッド部をＣＤに適用できることを例えば特願平６−２７７４００号において提案した。
【００１９】
図１６と図１７は上述したものの原理図を示している。これらの図に示すようにこの構成では、図１６に示したＤＶＤ用の光ヘッド部の構成に新たに絞り５１と、この絞り５１を駆動する駆動部５３及び記録媒体の種類を判別する判別装置５２からなる。
【００２０】
判別装置５２は記録媒体の種類を判別し、この判別結果に対応して駆動部５３がＤＶＤ２００のデータを読み取る場合、図１７に示すように対物レンズ４４のＮＡが０．６になるように絞り５１を大きく開口する。これに対してＣＤ１００のデータを読み取る場合は、駆動部５３は図１７に示すように対物レンズ４４のＮＡが０．４になるように絞り５１を小さく開口する。すなわち、ＣＤ１００のデータを読み取る場合、対物レンズ４４の顔工数を下げて球面収差の影響（Ｗ４０は開口数の４乗に比例する）を軽減させて読み取り動作を行うことができる。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような絞り５１を新たに設けると、光ヘッド部の部品点数が増加してコストアップになると共に、装置全体の規模が大きくなる。さらに、絞り５１は機械的に動作するため、振動に対して微妙に影響されやすく、しかも、迅速な動作を行うことが困難となる上、故障の原因になりやすいといった問題がある。
【００２２】
また別の手段として図示しないが、対物レンズに対してホログラムレンズを組み合わせることによって、ＣＤの読み取りをも保証するようにした光学系も提案されているが、この場合はホログラムレンズを追加することでコストアップとなる上、特に、光学系の収差管理が非常に難しくなるといった問題がある。
【００２３】
本発明は上述したような課題を解消するためになされたもので、周辺部材を追加することなくＤＶＤ及びＣＤの読み取りの保証を１つのレンズのみで行うことのできる対物レンズ、この対物レンズを使用した再生装置を得ることを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明による請求項１に記載の対物レンズは、共通の光源から出射された光ビームを光透過層の厚さが異なる少なくとも２つの記録媒体のそれぞれの信号記録面に共通のレンズで合焦させるようにした対物レンズにおいて、対物レンズが１つのレンズ部材から構成され、光透過層の厚さの異なる記録媒体を読み取るときに発生する収差を補正する補正レンズ面を対物レンズの少なくとも一方のレンズ面に有し、対物レンズは、開口数ＮＡが０．６のレンズであるとき、補正レンズ面の開口数ＮＡが０から０．３５の範囲であることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明による請求項２に記載の対物レンズは、共通の光源から出射された光ビームを光透過層の厚さが異なる少なくとも２つの記録媒体のそれぞれの信号記録面に共通のレンズで合焦させるようにした対物レンズにおいて、対物レンズが１つのレンズ部材から構成され、光透過層の厚さの異なる記録媒体を読み取るときに発生する収差を補正する補正レンズ面を対物レンズの少なくとも一方のレンズ面に有し、対物レンズは、開口数ＮＡが０．６のレンズであるとき、補正レンズ面の開口数ＮＡが０から０．３５の範囲であり、かつ、補正レンズ面は、レンズの屈折率ｎを１．５とした場合、対物レンズのレンズ面の波面に対してλ／２分だけ波面を深く加工したことを特徴とする。
【００２６】
また、本発明による請求項３に記載の再生装置は、光入射面から信号記録面までの光透過層の厚さが異なる少なくとも２つの記録媒体のそれぞれ信号記録面に光ビームを照射し、その反射光を電気信号に変換する光ヘッド部を備えると共に、電気信号に応じて信号記録面に記録された情報信号を再生する再生処理部を備えてなる再生装置において、ヘッド部は、共通の光ビームを出射する光源と、光ビームを反射及び透過して分光する分光手段と、分光手段によって反射された共通の光ビームを光透過層の厚さの異なる少なくとも２つの記録媒体のそれぞれの信号記録面に共通のレンズで合焦させるレンズであって、光透過層の厚さの異なる記録媒体を読み取るときに発生する収差を補正する補正レンズ面をレンズの少なくとも一方のレンズ面に有し、レンズは、開口数ＮＡが０．６のレンズであるとき、補正レンズ面の開口数ＮＡが０から０．３５の範囲である対物レンズと、分光手段で透過された少なくとも２つの記録媒体のそれぞれの信号記録面からの反射光を受光して電気信号に変換する光検出手段とを備え、再生処理部は、光検出手段で検出された記録媒体のそれぞれの信号記録面からの反射光に応じた電気信号を再生処理することを特徴とする。
また、本発明による請求項４に記載の再生装置は、光入射面から信号記録面までの光透過層の厚さが異なる少なくとも２つの記録媒体のそれぞれ信号記録面に光ビームを照射し、その反射光を電気信号に変換する光ヘッド部を備えると共に、電気信号に応じて信号記録面に記録された情報信号を再生する再生処理部を備えてなる再生装置において、ヘッド部は、共通の光ビームを出射する光源と、光ビームを反射及び透過して分光する分光手段と、分光手段によって反射された共通の光ビームを光透過層の厚さの異なる少なくとも２つの記録媒体のそれぞれの信号記録面に共通のレンズで合焦させるレンズであって、光透過層の厚さの異なる記録媒体を読み取るときに発生する収差を補正する補正レンズ面をレンズの少なくとも一方のレンズ面に有し、レンズは、開口数ＮＡが０．６のレンズであるとき、補正レンズ面の開口数ＮＡが０から０．３５の範囲であり、かつ、補正レンズ面は、対物レンズのレンズ面の波面に対してλ／２分だけ波面を深く加工した対物レンズと、分光手段で透過された少なくとも２つの記録媒体のそれぞれの信号記録面からの反射光を受光して電気信号に変換する光検出手段とを備え、再生処理部は、光検出手段で検出された記録媒体のそれぞれの信号記録面からの反射光に応じた電気信号を再生処理することを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による対物レンズ、再生装置及び再生方法の実施例をＤＶＤ用の光ヘッド部を使用してＣＤが読み取り可能にした例をとって図面を参照して説明する。
【００２８】
図１は光ディスク再生装置の一構成例を示し、光ディスクは光透過層の厚さが異なる２つの光ディスク、つまり、ＣＤ１及びＤＶＤ２と、その信号記録面１ａ及び２ａからなる光ディスク再生装置である。
【００２９】
ＣＤ１の光入射面１ｂから信号記録面１ａまでの光透過層１ｃの厚さはｔ1 であり、ＤＶＤ２の光入射面２ｂから信号記録面２ａまでの光透過層２ｃの厚さはｔ2 よりも厚い。尚、厚さｔ1 は例えば１．２ｍｍであり、厚さｔ2 は０．６ｍｍである。
【００３０】
すなわち、光ディスク再生装置は異なる厚さｔ1 又はｔ2 の光透過層１ｃ又は２ｃを介して、２つの信号記録面１ａ又は２ａに例えば波長６５０ｎｍの光ビームを照射し、ＣＤ１又はＤＶＤ２から得られる反射光を電気信号に変換する光ヘッド部３と、この光ヘッド部３で得られた電気信号に応じて信号記録面１ａ又は２ａに記録された情報信号を再生する再生処理部４を備えている。
【００３１】
再生処理部４は、光ヘッド部３で検出された電気信号に演算処理を施してＲＦ信号、トラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号等の再生信号を生成する。ＲＦ信号については、ＥＦＭ復調、ＣＩＲＣデコード等を行って再生デジタルデータを得る。尚、直径が６４ｍｍのような光ディスクの場合は、さらに、音声圧縮デコード等を行って再生デジタルデータを得ることになる。再生処理部４から出力される再生デジタルデータは、デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器５によってＬ，Ｒチャンネルのアナログオーディオデータとされ出力端子６から出力される。
【００３２】
トラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号はサーボ回路７に供給される。そして、サーボ回路７はこれらの信号に応じてトラッキングエラー制御、フォーカスエラー制御、スレッド制御を行う。すなわち、光ヘッド部３において対物レンズ８を保持している二軸機構９に対してフォーカスドライブ信号を印加して対物レンズ８を光ディスク１又は２と接離する方向に駆動し、フォーカス制御を行う。さらに、トラッキングエラー信号の低域成分を抽出してスレッドドライブ信号を生成し、スレッド機構を駆動して、光ヘッド部３全体を光ディスク１又は２の半径方向に移動させる。
【００３３】
また、再生処理部４では再生データをＰＬＬ回路に注入してえたクロックからスピンドルエラー信号を生成する。これは、サーボ回路７に供給され、サーボ回路７はスピンドルモータ１０の回転を一定速度（ＣＬＶ）に制御する。
【００３４】
ここで、光ヘッド部３は図２に示すようにＣＤ１又はＤＶＤ２の信号記録面１ａ又は２ａに共通の光ビーム（波長＝６５０ｎｍ）を出射するレーザーダイオードのような光源１１と、この光源１１から出射された光ビームをグレーティング１２を介して入射させて光ビームを透過及び反射させて分光するビームスプリッタ１３と、ビームスプリッタ１３で反射された光ビームをＣＤ１又はＤＶＤ２のそれぞれの信号記録面１ａ又は２ａに合焦させる対物レンズ８と、当該信号記録面１ａ又は２ａからの反射光をビームスプリッタ１３を介して受光し電気信号に変換するフォトダイオードのような光検出部１６からなる。
【００３５】
さて、ＣＤ１又はＤＶＤ２のそれぞれの信号記録面１ａ又は２ａに光ビームを合焦させることができる対物レンズ８の詳細を以下に説明する。
【００３６】
まず、ＣＤ１又はＤＶＤ２のそれぞれの信号記録面１ａ又は２ａに光ビームを合焦させるための最適な対物レンズを得るためのプロセスについて説明する。
【００３７】
図３は光入射面２ｂから信号記録面２ａまでの光透過層２ｃの厚さが０．６ｍｍのＤＶＤ２に波長６５０ｎｍの光ビームを開口数ＮＡが０．６の対物レンズを通して出射させた状態の光線追跡（開口数ＮＡを０．１ずつ線分化した）と、同様の条件でＤＶＤ２の存在しない状態の光線追跡とを光軸Ｌに対して半面ずつ示した図である。
【００３８】
これによれば、ＤＶＤ２を透過した光ビームは信号記録面２ａ上の光軸Ｌに合焦し、ＤＶＤ２の信号記録面２ａを読み取ることが可能であるが、ＤＶＤ２が存在しない集光状態では球面収差（開口数ＮＡの２乗に比例）が５０μｍの範囲に亘って短焦点となる。このときの球面収差の様子を図４に示す。
【００３９】
一方、図５は光入射面２ｂから信号記録面２ａまでの光透過層２ｃの厚さが０．６ｍｍのＤＶＤ２に波長６５０ｎｍの光ビームを開口数ＮＡが０．６の対物レンズを通して出射させた状態の光線追跡（開口数ＮＡを０．１ずつ線分化した）と同様の条件で、光入射面１ｂから信号記録面１ａまでの光透過層１ｃの厚さが１．２ｍｍのＣＤ１に波長６５０ｎｍの光ビームを開口数ＮＡが０．６の対物レンズを通して出射させた状態の光線追跡とを光軸Ｌに対して半面ずつ示した図である。
【００４０】
この場合は、光ビームはＣＤ１の信号記録面１ａ上に集光せず、図４とは逆向きの球面収差が信号記録面１ａの奥側に生じることとなり、従って、ＣＤ１の信号記録面２ａを読み取ることはできない。
【００４１】
そこで、本発明では図６に示した光線追跡図においてＤＶＤ２の信号記録面２ａの集光部と、ＣＤ１の信号記録面１ａの集光部とに図７に示すような球面収差がそれぞれ生じるような対物レンズを設計することによって、ＤＶＤ２とＣＤ１との信号記録面を１つの対物レンズで合焦し、読み取ることができることに着目した。
【００４２】
すなわち、ＤＶＤ２の場合は対物レンズのレンズ全面によって集光される光ビームを利用して信号記録面２ａを読み取りを行い、このとき、ＮＡが０．３５から中心側では合焦点から奥側にほぼ１７μｍの範囲で球面収差が生じるようにする。また、ＣＤ１の場合は対物レンズの中心部であるＮＡが０〜０．３５の範囲のレンズ面によって集光される光ビームを利用して信号記録面１ａの読み取りを行い、このとき、ＮＡが０．３５〜０．６側では合焦点から奥側にほぼ３３μｍの範囲で球面収差が生じるようにする。
【００４３】
かくして、ＤＶＤ２の信号記録面２ａに光ビームが合焦したときに生じる波面収差を図８に示す。すなわち、ＤＶＤ２の読み取り時は、ＮＡが０．３５〜０．６の範囲の光ビームが確実に合焦されていることが理解できる。また、ＤＶＤ２の読み取りに関係しない中心からほぼ０．３５の範囲に生じる波面収差は約１／６λと小さい値であるためＤＶＤ２の読み取り時には影響することはない。
【００４４】
一方、ＣＤ１の信号記録面１ａに光ビームが合焦したとき、つまり、光透過層の厚みが０．６ｍｍずれたときの波面収差Ｗを図９に示す。ここで、ａ1 はＮＡの４乗に比例した球面収差（ＮＡ4 ）であり、ａ2 はデフォーカスされた球面収差（ＮＡ2 ）である。この波面ａ1 からデフォーカス分の収差ａ2 を減算したときの波面が上述した波面収差Ｗである。しかし、この位置では大きな波面収差Ｗが生じることからＣＤ１の信号記録面は読むことはできない。
【００４５】
そこで、波面収差Ｗが生じる位置から手前側（ほぼ１７μｍの位置）にＣＤ１を読み取る最適な合焦位置が存在する。つまり、図９において球面収差（ＮＡ4 ）のａ1 から１／３λのデフォーカス分を減算することで図１０に示すようにガウス像面から見た波面が存在する。
【００４６】
この波面はＮＡが０〜０．３５ぐらいの範囲で極く小さな波面が存在するだけであり、ＣＤ１の信号記録面を読み取ることが可能であるが、さらに最適化するために図１１に示すように波面を平坦面にすることによって理想的な読み取りを可能とするものである。
【００４７】
すなわち、ＮＡが０〜０．３５ぐらいの範囲を図１０に示すように平坦面にする方法として、対物レンズのレンズ面を図１０に示した波面が補正されるように加工してやることによって可能となる。
【００４８】
ここで、レンズの屈折率ｎを１．５とすると、ｎ−１／ｎだけ位相がずれることになる。つまり、０．５／１．５＝１／３・Δｔだけ波面がずれることになるので、対物レンズのレンズ面を図１０に示した波面に対して３倍のλ／２分だけ波面を深くした補正レンズ面８ａに加工すればよい。このように加工した対物レンズ８のレンズ面形状を図１２に示す。
【００４９】
かくして、本発明は上述したように補正レンズ面８ａを有する対物レンズを用いることによって、図１３に示すようにＤＶＤ用の対物レンズを使用してＤＶＤ２の信号記録面２ａの読み取りと、ＣＤ１の信号記録面１ａの読み取りをも行うことかできるものである。
【００５０】
また、ＤＶＤ用の対物レンズを使用してＣＤ１の信号記録面１ａの読み取りとを行う場合には、ＤＶＤ２の光透過層の厚さより０．６ｍｍ厚くなっているため、レンズの屈折率の影響からＣＤ１に対して対物レンズを近づけることが必要である。すなわち、レンズの屈折率をｎが１．５とすると、０．６／１．５＝０．４ｍｍだけ接近させてＣＤ１は読み取られる。従って、対物レンズを有する光ヘッド部には光軸方向に０．４ｍｍ移動する図示しない駆動機構が備えられている。
【００５１】
本発明は、上述しかつ図面に示した実施例に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。
【００５２】
実施例では対物レンズ８の補正レンズ面８ａを記録媒体側と対応するレンズ面に形成した場合について示したが、記録媒体とは反対側のレンズ面に形成したり、あるいは両レンズ面に同時に形成することであっても上述したと同様の作用も得ることができる。
【００５３】
また、実施例の対物レンズはＤＶＤとＣＤとの双方の信号記録面が読み取られる場合について説明したが、その他、光透過層の厚さが異なる複数の記録媒体を読み取る対物レンズにも広く適用可能である。
【００５４】
さらに、ディスク以外の記録媒体を再生する場合の対物レンズとして応用することもできる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明による請求項１に記載の対物レンズは、１つの対物レンズで光透過層の異なる記録媒体の信号記録面に選択的に合焦点させ、異なる記録媒体の読み取りを確実に行うことができる。例えば、ＤＶＤの読み取り時は開口数ＮＡが０・３５〜０・６の範囲は確実に合焦されていることから、ＤＶＤの読み取りに関係しない範囲のＮＡ０〜０．３５を補正レンズ面とすることで、ＤＶＤの読み取り性能を落とすこともない。ＣＤの読み取り時はＮＡが０〜０．３５の補正レンズ面を利用して読み取りを行うことができる。また、対物レンズの周辺に新たな部品を追加することもないため、光学系の収差管理も容易であるといった効果がある。
【００５６】
また、本発明による請求項２に記載の対物レンズは、開口数ＮＡが０．６のレンズであるとき、補正レンズ面の開口数ＮＡが０から０．３５の範囲であり、かつ、補正レンズ面は、レンズの屈折率ｎを１．５とした場合、対物レンズのレンズ面の波面に対してλ／２分だけ波面を深く加工したことで、例えば、ＤＶＤの読み取り時、その読み取り性能を落とすこともなく、ＣＤの読み取りとを確実に可能にすることができる。
【００５７】
また、本発明による請求項３に記載の再生装置は、１つの対物レンズで光透過層の異なる記録媒体の信号記録面に合焦点させ、確実に読み取ることができる。例えば、ＤＶＤの読み取り時はＮＡ０・３５〜０・６の範囲は確実に合焦され、ＤＶＤの読み取りに関係しない範囲のＮＡ０〜０．３５を補正レンズ面とすることで、この補正レンズ面を利用してＣＤの読み取りを可能にすることができ、信頼性の高い再生装置となる。また、小型化及び低コスト化を実現することができる。
また、本発明による請求項４に記載の再生装置は、例えば、ＤＶＤの読み取り時、その読み取り性能を落とすこともなく、ＣＤの読み取りを確実に可能にすることができ、信頼性の高い再生装置となる。また、小型化及び低コスト化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による対物レンズを用いた光ディスク再生装置のブロック構成図である。
【図２】光ヘッド部の構成図である。
【図３】開口数ＮＡが０．６の対物レンズでＤＶＤと、ディスクの無い状態に光ビームを集光した光線追跡の集光図である。
【図４】図３のディスクの無い状態に生じる光ビームの球面収差図である。
【図５】開口数ＮＡが０．６の対物レンズでＤＶＤとＣＤとに光ビームを集光した光線追跡の集光図である。
【図６】本発明による対物レンズを得るためのＤＶＤとＣＤとにおける光線追跡の集光図である。
【図７】図６の条件を得るための球面収差図である。
【図８】ＤＶＤ用の対物レンズでＤＶＤを読んだときに光軸中心側に生じる波面収差図である。
【図９】ＤＶＤ用の対物レンズで光透過層が０．６ｍｍずれたときの収差図である。
【図１０】図９の条件においてほぼ最適化された位置の収差図である。
【図１１】ＤＶＤ用の対物レンズでＣＤを読み取る理想的な収差０の状態の図である。
【図１２】本発明により得られた対物レンズの外観斜視図である。
【図１３】本発明による対物レンズを使用してＤＶＤとＣＤとの読み取り状態の図である。
【図１４】従来のＣＤ用の光ヘッド部によるＣＤの読み取りの構成図である。
【図１５】従来のＤＶＤ用の光ヘッド部によるＤＶＤの読み取り構成図である。
【図１６】従来のＤＶＤとＣＤ兼用の光ヘッド部によるＤＶＤ読み取り時の構成図である。
【図１７】同じくＣＤ読み取り時の構成図である。
【符号の説明】
１ ＣＤ、２ ＤＶＤ、１ａ，２ａ 信号記録面、１ｂ，２ｂ 光入射面、１ｃ，２ｃ 光透過層、３ 光ヘッド部、４ 再生処理部、５ Ｄ／Ａ変換器、７サーボ回路、８ 対物レンズ、８ａ 補正レンズ面、１０ スピンドルモータ、１１ 光源、１２ グレーティング、１３ ビームスプリッタ、１６ 光検出器
Claims (4)
- 共通の光源から出射された光ビームを光透過層の厚さが異なる少なくとも２つの記録媒体のそれぞれの信号記録面に共通のレンズで合焦させるようにした対物レンズにおいて、
上記対物レンズが１つのレンズ部材から構成され、光透過層の厚さの異なる記録媒体を読み取るときに発生する収差を補正する補正レンズ面を上記対物レンズの少なくとも一方のレンズ面に有し、
上記対物レンズは、開口数ＮＡが０．６のレンズであるとき、上記補正レンズ面の開口数ＮＡが０から０．３５の範囲であることを特徴とする対物レンズ。 - 共通の光源から出射された光ビームを光透過層の厚さが異なる少なくとも２つの記録媒体のそれぞれの信号記録面に共通のレンズで合焦させるようにした対物レンズにおいて、
上記対物レンズが１つのレンズ部材から構成され、光透過層の厚さの異なる記録媒体を読み取るときに発生する収差を補正する補正レンズ面を上記対物レンズの少なくとも一方のレンズ面に有し、
上記対物レンズは、開口数ＮＡが０．６のレンズであるとき、上記補正レンズ面の開口数ＮＡが０から０．３５の範囲であり、かつ、上記補正レンズ面は、レンズの屈折率ｎを１．５とした場合、上記対物レンズのレンズ面の波面に対してλ／２分だけ波面を深く加工したことを特徴とする対物レンズ。 - 光入射面から信号記録面までの光透過層の厚さが異なる少なくとも２つの記録媒体のそれぞれ上記信号記録面に光ビームを照射し、その反射光を電気信号に変換する光ヘッド部を備えると共に、上記電気信号に応じて上記信号記録面に記録された情報信号を再生する再生処理部を備えてなる再生装置において、
上記ヘッド部は、共通の光ビームを出射する光源と、
上記光ビームを反射及び透過して分光する分光手段と、
上記分光手段によって反射された共通の上記光ビームを光透過層の厚さの異なる少なくとも２つの記録媒体のそれぞれの信号記録面に共通のレンズで合焦させるレンズであって、光透過層の厚さの異なる記録媒体を読み取るときに発生する収差を補正する補正レンズ面を上記レンズの少なくとも一方のレンズ面に有し、上記レンズは、開口数ＮＡが０．６のレンズであるとき、上記補正レンズ面の開口数ＮＡが０から０．３５の範囲である対物レンズと、
上記分光手段で透過された上記少なくとも２つの記録媒体のそれぞれの信号記録面からの反射光を受光して電気信号に変換する光検出手段とを備え、
上記再生処理部は、上記光検出手段で検出された上記記録媒体のそれぞれの信号記録面からの反射光に応じた上記電気信号を再生処理することを特徴とする再生装置。 - 光入射面から信号記録面までの光透過層の厚さが異なる少なくとも２つの記録媒体のそれぞれ上記信号記録面に光ビームを照射し、その反射光を電気信号に変換する光ヘッド部を備えると共に、上記電気信号に応じて上記信号記録面に記録された情報信号を再生する再生処理部を備えてなる再生装置において、
上記ヘッド部は、共通の光ビームを出射する光源と、
上記光ビームを反射及び透過して分光する分光手段と、
上記分光手段によって反射された共通の上記光ビームを光透過層の厚さの異なる少なくとも２つの記録媒体のそれぞれの信号記録面に共通のレンズで合焦させるレンズであって、光透過層の厚さの異なる記録媒体を読み取るときに発生する収差を補正する補正レンズ面を上記レンズの少なくとも一方のレンズ面に有し、上記レンズは、開口数ＮＡが０．６のレンズであるとき、上記補正レンズ面の開口数ＮＡが０から０．３５の範囲であり、かつ、上記補正レンズ面は、レンズの屈折率ｎを１．５とした場合、上記対物レンズのレンズ面の波面に対してλ／２分だけ波面を深く加工した対物レンズと、
上記分光手段で透過された上記少なくとも２つの記録媒体のそれぞれの信号記録面からの反射光を受光して電気信号に変換する光検出手段とを備え、
上記再生処理部は、上記光検出手段で検出された上記記録媒体のそれぞれの信号記録面からの反射光に応じた上記電気信号を再生処理することを特徴とすることを特徴とする再生装置。
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