JPH04289530A - 光学装置 - Google Patents
光学装置Info
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- JPH04289530A JPH04289530A JP3054306A JP5430691A JPH04289530A JP H04289530 A JPH04289530 A JP H04289530A JP 3054306 A JP3054306 A JP 3054306A JP 5430691 A JP5430691 A JP 5430691A JP H04289530 A JPH04289530 A JP H04289530A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、互いに波長が異なる複
数本の光ビームを一個の共通な対物レンズにより集光し
、第一の光スポットおよび第二の光スポットを所定の位
置に各々独立に照射するようにした光学装置に係り、特
に、両光スポットの光軸方向の照射位置ずれを補正する
手段に関する。
数本の光ビームを一個の共通な対物レンズにより集光し
、第一の光スポットおよび第二の光スポットを所定の位
置に各々独立に照射するようにした光学装置に係り、特
に、両光スポットの光軸方向の照射位置ずれを補正する
手段に関する。
【0002】
【従来の技術】波長が異なる複数のレーザ光を単一の対
物レンズで集光する光学装置の例は、特開昭58−13
2214号公報に示されるような光学的情報記録再生装
置に搭載される光ヘッド(以下、二レーザ光ヘッドと記
す。)が挙げられる。このような二レーザ光ヘッドは、
波長選択性プリズムなどの光学素子によって二本の略平
行な光ビームを同一の対物レンズに導き、その対物レン
ズによって光学的情報記録媒体(以下、光ディスクと記
す。)の同一記録面上に各光ビームごとに独立の集光ス
ポットを照射する。そして例えば、一方の集光スポット
でデータの記録・消去を行ない、他方の集光スポットで
記録データの再生を行なうのが一般的である。従って、
二個の集光スポットは光軸方向の位置ずれがなく、光デ
ィスクの同一記録面上に正確に集光されなければならな
い。しかし、通常の対物レンズを用いた場合、集光され
る二本の光ビームの波長が異なると入射光の波長の違い
に応じて対物レンズに色収差が発生し、各光ビームに対
する焦点距離に差が生じる。その結果、各集光スポット
の光軸方向の位置が相対的にずれてしまう。
物レンズで集光する光学装置の例は、特開昭58−13
2214号公報に示されるような光学的情報記録再生装
置に搭載される光ヘッド(以下、二レーザ光ヘッドと記
す。)が挙げられる。このような二レーザ光ヘッドは、
波長選択性プリズムなどの光学素子によって二本の略平
行な光ビームを同一の対物レンズに導き、その対物レン
ズによって光学的情報記録媒体(以下、光ディスクと記
す。)の同一記録面上に各光ビームごとに独立の集光ス
ポットを照射する。そして例えば、一方の集光スポット
でデータの記録・消去を行ない、他方の集光スポットで
記録データの再生を行なうのが一般的である。従って、
二個の集光スポットは光軸方向の位置ずれがなく、光デ
ィスクの同一記録面上に正確に集光されなければならな
い。しかし、通常の対物レンズを用いた場合、集光され
る二本の光ビームの波長が異なると入射光の波長の違い
に応じて対物レンズに色収差が発生し、各光ビームに対
する焦点距離に差が生じる。その結果、各集光スポット
の光軸方向の位置が相対的にずれてしまう。
【0003】従来このような集光スポットの相対的な位
置ずれを補正する手段は、波長に対する色収差を補正し
た色消しレンズを対物レンズとして用いる手段が知られ
ている。
置ずれを補正する手段は、波長に対する色収差を補正し
た色消しレンズを対物レンズとして用いる手段が知られ
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来技術は、
色消しレンズとして入射光の波長に対応して屈折率が変
化する特殊な部材を数種類組合せて用いるため高価にな
り、また、対物レンズ自体の重量も増すので光ヘッドの
小型軽量化にきわめて不利である。従って、二レーザ光
ヘッドの小型軽量化、低価格化を実現するためには、色
収差を含んだ通常の対物レンズを搭載した状態で集光ス
ポットの光軸方向の相対的位置ずれを補正できる手段が
不可欠である。しかし、従来このような補正手段に関し
ては考慮されていなかった。
色消しレンズとして入射光の波長に対応して屈折率が変
化する特殊な部材を数種類組合せて用いるため高価にな
り、また、対物レンズ自体の重量も増すので光ヘッドの
小型軽量化にきわめて不利である。従って、二レーザ光
ヘッドの小型軽量化、低価格化を実現するためには、色
収差を含んだ通常の対物レンズを搭載した状態で集光ス
ポットの光軸方向の相対的位置ずれを補正できる手段が
不可欠である。しかし、従来このような補正手段に関し
ては考慮されていなかった。
【0005】本発明の目的は、波長が異なる複数のレー
ザ光を単一の対物レンズで集光する光学装置において、
色収差を含んだ通常の対物レンズを用いた状態でその色
収差に伴う集光スポットの光軸方向の相対的位置ずれを
良好に補正する光学的手段を提供することにある。
ザ光を単一の対物レンズで集光する光学装置において、
色収差を含んだ通常の対物レンズを用いた状態でその色
収差に伴う集光スポットの光軸方向の相対的位置ずれを
良好に補正する光学的手段を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的は、集光される
二本の光ビームのうち対物レンズの焦点距離が相対的に
長くなる第一の波長の光ビームを所定の収束光状態で対
物レンズに入射させる第一の光学的手段と、焦点距離が
相対的に短くなる第二の波長の光ビームを所定の発散光
状態で対物レンズに入射させる第二の光学的手段とを設
けることにより達成される。
二本の光ビームのうち対物レンズの焦点距離が相対的に
長くなる第一の波長の光ビームを所定の収束光状態で対
物レンズに入射させる第一の光学的手段と、焦点距離が
相対的に短くなる第二の波長の光ビームを所定の発散光
状態で対物レンズに入射させる第二の光学的手段とを設
けることにより達成される。
【0007】
【作用】第一の光学的手段によって第一の波長の光ビー
ムが収束光状態で対物レンズに入射すると、その集光ス
ポットの照射位置と対物レンズとの間隔は第一の波長の
光ビームに対する対物レンズの焦点距離よりも短くなる
。一方、第二の光学的手段によって第二の波長の光ビー
ムが発散光状態で対物レンズに入射すると、その集光ス
ポットの照射位置と対物レンズとの間隔は第二の波長の
光ビームに対する対物レンズの焦点距離よりも長くなる
。従って、両集光スポットはそれぞれの焦点位置から互
いにより接近する方向に移動する。そこで、第一および
第二の光学手段によって変換される各々の光ビームの収
束光状態および発散光状態を所定の状態に設定すること
により、各集光スポットの光軸方向の位置を一致させる
事ができる。
ムが収束光状態で対物レンズに入射すると、その集光ス
ポットの照射位置と対物レンズとの間隔は第一の波長の
光ビームに対する対物レンズの焦点距離よりも短くなる
。一方、第二の光学的手段によって第二の波長の光ビー
ムが発散光状態で対物レンズに入射すると、その集光ス
ポットの照射位置と対物レンズとの間隔は第二の波長の
光ビームに対する対物レンズの焦点距離よりも長くなる
。従って、両集光スポットはそれぞれの焦点位置から互
いにより接近する方向に移動する。そこで、第一および
第二の光学手段によって変換される各々の光ビームの収
束光状態および発散光状態を所定の状態に設定すること
により、各集光スポットの光軸方向の位置を一致させる
事ができる。
【0008】
【実施例】図1に本発明を二レーザ光ヘッドに適用した
一実施例の系統図を示す。図1において、1aは波長λ
1のレーザ光を出射する半導体レーザ素子、1bはλ1
とは異なる波長λ2 のレーザ光を出射する半導体レー
ザ素子、2a,2bはコリメートレンズ、3はビーム整
形プリズム、4a,4bはビームスプリッタ、5は半導
体レーザ素子1aおよび1bを発した二本のレーザ光束
を合成、分離するための波長選択性プリズム、6は立ち
上げミラー、7は対物レンズ、8は光デイスクである。 また、9a,9bは光ディスク8を反射した二本のレー
ザ光束から光ディスク8上に照射される各集光スポット
の位置制御信号や光ディスク8に記録されている情報信
号などを各々独立に検出するための光検出装置、10は
光検出装置9bで得られた集光スポットの位置制御信号
をもとに対物レンズ7を駆動するレンズアクチュエータ
、11は光検出装置9aで得られた集光スポットの位置
制御信号をもとに駆動されるガルバノミラーである。
一実施例の系統図を示す。図1において、1aは波長λ
1のレーザ光を出射する半導体レーザ素子、1bはλ1
とは異なる波長λ2 のレーザ光を出射する半導体レー
ザ素子、2a,2bはコリメートレンズ、3はビーム整
形プリズム、4a,4bはビームスプリッタ、5は半導
体レーザ素子1aおよび1bを発した二本のレーザ光束
を合成、分離するための波長選択性プリズム、6は立ち
上げミラー、7は対物レンズ、8は光デイスクである。 また、9a,9bは光ディスク8を反射した二本のレー
ザ光束から光ディスク8上に照射される各集光スポット
の位置制御信号や光ディスク8に記録されている情報信
号などを各々独立に検出するための光検出装置、10は
光検出装置9bで得られた集光スポットの位置制御信号
をもとに対物レンズ7を駆動するレンズアクチュエータ
、11は光検出装置9aで得られた集光スポットの位置
制御信号をもとに駆動されるガルバノミラーである。
【0009】図1において、50は本発明の第一の光学
手段であり、本実施例では凹レンズ50aと凸レンズ5
0bの組合せ系による収束レンズになっている。また、
51は本発明の第二の光学手段であり、本実施例では凹
レンズ51aと凸レンズ51bの組合せ系による発散レ
ンズになっている。
手段であり、本実施例では凹レンズ50aと凸レンズ5
0bの組合せ系による収束レンズになっている。また、
51は本発明の第二の光学手段であり、本実施例では凹
レンズ51aと凸レンズ51bの組合せ系による発散レ
ンズになっている。
【0010】半導体レーザ素子1aを発したレーザ光束
は、コリメートレンズ2aにより平行光束100aに変
換され、ビーム整形プリズム3、ビームスプリッタ4a
を経て収束レンズ50に入射し、光軸上の所定の位置に
集光点を持つ収束光束101aに変換される。一方、半
導体レーザ素子1bを発したレーザ光束は、コリメート
レンズ2bにより平行光束100bに変換され、ビーム
スプリッタ4bを経て発散レンズ51に入射し、光軸上
の所定の位置に仮想的な発光点を持つ発散光束101b
に変換される。さらに収束光束101aと発散光束10
1bは、共に波長選択性プリズム5を経てほぼ同一の光
路をたどり、立ち上げミラー6を反射して対物レンズ7
によって光ディスク8の記録面上に集光され、集光スポ
ット102aおよび102bを形成する。
は、コリメートレンズ2aにより平行光束100aに変
換され、ビーム整形プリズム3、ビームスプリッタ4a
を経て収束レンズ50に入射し、光軸上の所定の位置に
集光点を持つ収束光束101aに変換される。一方、半
導体レーザ素子1bを発したレーザ光束は、コリメート
レンズ2bにより平行光束100bに変換され、ビーム
スプリッタ4bを経て発散レンズ51に入射し、光軸上
の所定の位置に仮想的な発光点を持つ発散光束101b
に変換される。さらに収束光束101aと発散光束10
1bは、共に波長選択性プリズム5を経てほぼ同一の光
路をたどり、立ち上げミラー6を反射して対物レンズ7
によって光ディスク8の記録面上に集光され、集光スポ
ット102aおよび102bを形成する。
【0011】本実施例において、対物レンズ7は波長λ
1 の光束101aに対する焦点距離f1 が波長λ2
の光束101bに対する焦点距離f2 より長くなる
、すなわち、対物レンズ7から見て光束101aに対す
る焦点の位置が光束101bに対する焦点の位置よりも
遠くになる色収差特性を持っている。一方、光束101
aは収束光の状態で対物レンズ7に入射するので、その
集光スポット102aの照射位置は、本来の焦点の位置
よりも対物レンズに近い側になる。逆に、光束101b
は発散光の状態で対物レンズ7に入射するので、その集
光スポット102bの位置は、本来の焦点の位置よりも
遠い側になる。従って、集光スポット102aと102
bの照射位置は各々の本来の焦点位置よりも互いにより
接近した位置になる。そこで、光束101aの収束状態
と光束101bの発散状態をそれぞれ所定の状態にする
ことにより、両光束の本来の焦点位置の略中間の位置で
集光スポット102aと102bの照射位置を一致させ
ることができる。
1 の光束101aに対する焦点距離f1 が波長λ2
の光束101bに対する焦点距離f2 より長くなる
、すなわち、対物レンズ7から見て光束101aに対す
る焦点の位置が光束101bに対する焦点の位置よりも
遠くになる色収差特性を持っている。一方、光束101
aは収束光の状態で対物レンズ7に入射するので、その
集光スポット102aの照射位置は、本来の焦点の位置
よりも対物レンズに近い側になる。逆に、光束101b
は発散光の状態で対物レンズ7に入射するので、その集
光スポット102bの位置は、本来の焦点の位置よりも
遠い側になる。従って、集光スポット102aと102
bの照射位置は各々の本来の焦点位置よりも互いにより
接近した位置になる。そこで、光束101aの収束状態
と光束101bの発散状態をそれぞれ所定の状態にする
ことにより、両光束の本来の焦点位置の略中間の位置で
集光スポット102aと102bの照射位置を一致させ
ることができる。
【0012】尚、本発明では、二個の集光スポットの相
対的位置ずれを補正する際、一方の光束101aを収束
光の状態で対物レンズに入射させ、他方の光束101b
を発散光の状態で対物レンズに入射させることにより、
各々の光束に対する対物レンズの焦点位置のほぼ中間の
位置で両集光スポットの照射位置を一致させている。こ
れは、以下に示す理由による。
対的位置ずれを補正する際、一方の光束101aを収束
光の状態で対物レンズに入射させ、他方の光束101b
を発散光の状態で対物レンズに入射させることにより、
各々の光束に対する対物レンズの焦点位置のほぼ中間の
位置で両集光スポットの照射位置を一致させている。こ
れは、以下に示す理由による。
【0013】図1の実施例のような二レーザ光ヘッドで
は、そのアクセス速度を向上させるため、光ヘッドを立
ち上げミラー6、対物レンズ7およびアクチュエータ1
0からなる可動部60とそれ以外の光学部品からなる固
定部61に分離し、アクセス時には、可動部60だけが
光軸200に沿って前後に移動する場合が多い。このよ
うな構成の二レーザ光ヘッドでは、図1に示すように集
光スポットの相対的位置ずれを補正するための収束レン
ズ50および発散レンズ51を光ヘッドの固定部61に
配置する方が、光ヘッド可動部60が軽量になり、アク
セス速度向上の面で有利である。しかし、図1のように
収束レンズ50および発散レンズ51が光ヘッド固定部
61内に設けられていると、アクセス時の光ヘッド可動
部60の移動により対物レンズ7と収束レンズ50間の
光学的距離L1および発散レンズ51間の光学的距離L
2が共に増減し、それに伴い集光スポット102aと1
02bの照射位置も光軸方向に変位する。このとき収束
レンズ50と発散レンズ51を用い、各々の光束に対す
る対物レンズの焦点位置の中間の位置で、集光スポット
102aと102bの照射位置を一致させている場合は
、光ヘッド可動部60の光軸方向移動量δLとそれに伴
って発生する集光スポット102aの光軸方向への変位
量δS1および集光スポット102bの光軸方向への変
位量δS2との関係は、それぞれ次式のように表される
。
は、そのアクセス速度を向上させるため、光ヘッドを立
ち上げミラー6、対物レンズ7およびアクチュエータ1
0からなる可動部60とそれ以外の光学部品からなる固
定部61に分離し、アクセス時には、可動部60だけが
光軸200に沿って前後に移動する場合が多い。このよ
うな構成の二レーザ光ヘッドでは、図1に示すように集
光スポットの相対的位置ずれを補正するための収束レン
ズ50および発散レンズ51を光ヘッドの固定部61に
配置する方が、光ヘッド可動部60が軽量になり、アク
セス速度向上の面で有利である。しかし、図1のように
収束レンズ50および発散レンズ51が光ヘッド固定部
61内に設けられていると、アクセス時の光ヘッド可動
部60の移動により対物レンズ7と収束レンズ50間の
光学的距離L1および発散レンズ51間の光学的距離L
2が共に増減し、それに伴い集光スポット102aと1
02bの照射位置も光軸方向に変位する。このとき収束
レンズ50と発散レンズ51を用い、各々の光束に対す
る対物レンズの焦点位置の中間の位置で、集光スポット
102aと102bの照射位置を一致させている場合は
、光ヘッド可動部60の光軸方向移動量δLとそれに伴
って発生する集光スポット102aの光軸方向への変位
量δS1および集光スポット102bの光軸方向への変
位量δS2との関係は、それぞれ次式のように表される
。
【0014】
【数1】
【0015】
【数2】
【0016】上式において、F1は波長λ1の光束10
1aに対する対物レンズ7の焦点距離、F2(<F1)
は波長λ2の光束101bに対する対物レンズ7の焦点
距離であり、F1とF2との差は微少量であるため、明
らかにδS1≒δS2である。すなわち、各々の光束に
対する対物レンズの焦点位置の中間の位置で集光スポッ
ト102aと102bの照射位置を一致させると、光ヘ
ッド可動部60の移動に伴う集光スポット102aと1
02bの変位方向および変位量をほぼ等しくし、両集光
スポットの相対的な位置ずれの発生を充分に抑えること
ができる。
1aに対する対物レンズ7の焦点距離、F2(<F1)
は波長λ2の光束101bに対する対物レンズ7の焦点
距離であり、F1とF2との差は微少量であるため、明
らかにδS1≒δS2である。すなわち、各々の光束に
対する対物レンズの焦点位置の中間の位置で集光スポッ
ト102aと102bの照射位置を一致させると、光ヘ
ッド可動部60の移動に伴う集光スポット102aと1
02bの変位方向および変位量をほぼ等しくし、両集光
スポットの相対的な位置ずれの発生を充分に抑えること
ができる。
【0017】図2は、光学的手段によって図1の二レー
ザ光ヘッドの集光スポットの相対的な位置ずれを補正し
た場合の両集光スポットの初期位置(対物レンズ7から
両集光スポットまでの光学的距離S)と、光ヘッド可動
部の光軸方向への移動(移動量±15mm)によって発
生する二個の集光スポットの相対的位置ずれの最大値と
の関係を示した特性図である。図から明らかなように、
初期位置Sが各々の光束に対する対物レンズの焦点位置
の中間の位置Cに近いほど、光ヘッド可動部の移動に伴
う両集光スポットの相対的位置ずれは小さくなる。図2
の例では、初期位置Sを各々の光束に対する対物レンズ
の焦点位置のちょうど中間の位置Cに設定すると、集光
スポット相対的位置ずれの最大発生量を0.01μm以
下にすることができる。以上の理由から、本発明では二
個の集光スポットの相対的位置ずれを補正する際、一方
の光束を発散光の状態で対物レンズに入射させ、他方の
光束を収束光の状態で対物レンズに入射させることによ
り、各々の光束に対する対物レンズの焦点位置のほぼ中
間の位置で両集光スポット照射位置を一致させている。
ザ光ヘッドの集光スポットの相対的な位置ずれを補正し
た場合の両集光スポットの初期位置(対物レンズ7から
両集光スポットまでの光学的距離S)と、光ヘッド可動
部の光軸方向への移動(移動量±15mm)によって発
生する二個の集光スポットの相対的位置ずれの最大値と
の関係を示した特性図である。図から明らかなように、
初期位置Sが各々の光束に対する対物レンズの焦点位置
の中間の位置Cに近いほど、光ヘッド可動部の移動に伴
う両集光スポットの相対的位置ずれは小さくなる。図2
の例では、初期位置Sを各々の光束に対する対物レンズ
の焦点位置のちょうど中間の位置Cに設定すると、集光
スポット相対的位置ずれの最大発生量を0.01μm以
下にすることができる。以上の理由から、本発明では二
個の集光スポットの相対的位置ずれを補正する際、一方
の光束を発散光の状態で対物レンズに入射させ、他方の
光束を収束光の状態で対物レンズに入射させることによ
り、各々の光束に対する対物レンズの焦点位置のほぼ中
間の位置で両集光スポット照射位置を一致させている。
【0018】尚、対物レンズ7によって形成される集光
スポット102aと102bを各々の光束に対する対物
レンズ7の焦点位置の中間の位置に一致させるため、す
なわち、S=(F1+F2)/2 とするためには、収
束レンズ50の焦点距離f1 と発散レンズ51の焦点
距離f2 はそれぞれ次の関係式であらわされる。
スポット102aと102bを各々の光束に対する対物
レンズ7の焦点位置の中間の位置に一致させるため、す
なわち、S=(F1+F2)/2 とするためには、収
束レンズ50の焦点距離f1 と発散レンズ51の焦点
距離f2 はそれぞれ次の関係式であらわされる。
【0019】
【数3】
【0020】
【数4】
【0021】上記した各式を用い、各波長の光束に対す
る対物レンズ7の焦点距離F1,F2および収束レンズ
50、発散レンズ51と対物レンズ7間の距離L1,L
2を設定することにより、集光スポット102aと10
2bの光軸方向の相対的位置ずれを補正するための収束
レンズ50と発散レンズ51を設計することができる。
る対物レンズ7の焦点距離F1,F2および収束レンズ
50、発散レンズ51と対物レンズ7間の距離L1,L
2を設定することにより、集光スポット102aと10
2bの光軸方向の相対的位置ずれを補正するための収束
レンズ50と発散レンズ51を設計することができる。
【0022】尚、図1の実施例で示した収束レンズ50
および発散レンズ51は、少なくとも数1、数2を満足
する焦点距離のレンズであれば、どのような構成の単レ
ンズまたは組合せレンズでも良い。しかし、収束レンズ
50と発散レンズ51の焦点距離は、一般に、極めて長
焦点になる。例えば、図1および図2に示した二レーザ
光ヘッドで、L1=L2=50mmとすると、収束レン
ズ50の焦点距離は、約3200mm、発散レンズ51
の焦点距離は約−3100mmになる。そこで図1の実
施例では、収束レンズ50および発散レンズ51は凹レ
ンズと凸レンズの二枚のレンズの組合せ系によって構成
されている。凹レンズと凸レンズの組合せ系は、通常の
焦点距離を持つレンズを用いて、長焦点のレンズ系を実
現することができる利点を持つ。また、二枚のレンズの
間隔を変えることにより、容易にレンズ系の焦点距離を
変化させることができる。従って、収束レンズ50また
は発散レンズ51のどちらか一方もしくは両方のレンズ
系のレンズ間隔を微調整することにより、二個の集光ス
ポットの初期位置合わせを容易に行なうことができる。
および発散レンズ51は、少なくとも数1、数2を満足
する焦点距離のレンズであれば、どのような構成の単レ
ンズまたは組合せレンズでも良い。しかし、収束レンズ
50と発散レンズ51の焦点距離は、一般に、極めて長
焦点になる。例えば、図1および図2に示した二レーザ
光ヘッドで、L1=L2=50mmとすると、収束レン
ズ50の焦点距離は、約3200mm、発散レンズ51
の焦点距離は約−3100mmになる。そこで図1の実
施例では、収束レンズ50および発散レンズ51は凹レ
ンズと凸レンズの二枚のレンズの組合せ系によって構成
されている。凹レンズと凸レンズの組合せ系は、通常の
焦点距離を持つレンズを用いて、長焦点のレンズ系を実
現することができる利点を持つ。また、二枚のレンズの
間隔を変えることにより、容易にレンズ系の焦点距離を
変化させることができる。従って、収束レンズ50また
は発散レンズ51のどちらか一方もしくは両方のレンズ
系のレンズ間隔を微調整することにより、二個の集光ス
ポットの初期位置合わせを容易に行なうことができる。
【0023】図3は、本発明の第二の実施例の主要部を
示す系統図である。図1の実施例では、二レーザ光ヘッ
ドの半導体レーザ素子1a,1bを発しコリメートレン
ズ2a,2bによって平行光となった二光束100a,
100bのうちの一方を所定の収束光状態に変換し、他
方を所定の発散光状態に変換して対物レンズに入射させ
るために、収束レンズ50および発散レンズ51を各々
の光路中に配置している。これに対して図3の実施例で
は、光束100a,100bが平行光の状態で出射する
コリメートレンズの位置を基準位置とし、コリメートレ
ンズ2a,2bのうちのどちらか一方または両方をその
基準位置から光軸方向に所定距離だけ変位させることに
より、そのコリメートレンズを出射して対物レンズに入
射する光束を所定の収束光状態,または,発散光状態に
変換する。すなわち、図1の実施例で収束レンズ50に
より所定の収束光状態に変換された光束100aに関し
ては、図3(a)に示すように、コリメートレンズ2a
を基準位置Paに対して半導体レーザ素子1aから離れ
る方向(図の+方向)に所定距離δaだけ変位させるこ
とにより、次式で表される焦点距離f’1の収束レンズ
50を出射した光束101aと同様の収束光状態にする
ことができる。
示す系統図である。図1の実施例では、二レーザ光ヘッ
ドの半導体レーザ素子1a,1bを発しコリメートレン
ズ2a,2bによって平行光となった二光束100a,
100bのうちの一方を所定の収束光状態に変換し、他
方を所定の発散光状態に変換して対物レンズに入射させ
るために、収束レンズ50および発散レンズ51を各々
の光路中に配置している。これに対して図3の実施例で
は、光束100a,100bが平行光の状態で出射する
コリメートレンズの位置を基準位置とし、コリメートレ
ンズ2a,2bのうちのどちらか一方または両方をその
基準位置から光軸方向に所定距離だけ変位させることに
より、そのコリメートレンズを出射して対物レンズに入
射する光束を所定の収束光状態,または,発散光状態に
変換する。すなわち、図1の実施例で収束レンズ50に
より所定の収束光状態に変換された光束100aに関し
ては、図3(a)に示すように、コリメートレンズ2a
を基準位置Paに対して半導体レーザ素子1aから離れ
る方向(図の+方向)に所定距離δaだけ変位させるこ
とにより、次式で表される焦点距離f’1の収束レンズ
50を出射した光束101aと同様の収束光状態にする
ことができる。
【0024】
【数5】
【0025】ただし、faはコリメートレンズ2aの焦
点距離である。全く同様に、図1の実施例で発散レンズ
51により、所定の発散光状態に変換された光束100
bに関しては、図3(b)に示すように、コリメートレ
ンズ2bを基準位置Pbに対して、半導体レーザ素子1
bに近づく方向(図の−方向)に所定距離δbだけ変位
させることにより、次式で表される焦点距離f’2の発
散レンズ51を出射した光束101bと同様の発散光状
態にすることができる。
点距離である。全く同様に、図1の実施例で発散レンズ
51により、所定の発散光状態に変換された光束100
bに関しては、図3(b)に示すように、コリメートレ
ンズ2bを基準位置Pbに対して、半導体レーザ素子1
bに近づく方向(図の−方向)に所定距離δbだけ変位
させることにより、次式で表される焦点距離f’2の発
散レンズ51を出射した光束101bと同様の発散光状
態にすることができる。
【0026】
【数6】
【0027】ただし、fbはコリメートレンズ2bの焦
点距離である。このようにコリメートレンズの位置を光
軸方向に変位させる手段を用いると、図1の実施例のよ
うな収束レンズ50および発散レンズ51を設ける必要
がないので、部品点数の削減に有利である。
点距離である。このようにコリメートレンズの位置を光
軸方向に変位させる手段を用いると、図1の実施例のよ
うな収束レンズ50および発散レンズ51を設ける必要
がないので、部品点数の削減に有利である。
【0028】図4は、本発明の第三の実施例を示す系統
図である。本実施例の二レーザ光ヘッドは、集光スポッ
トの相対的位置ずれを補正する光学的手段として、図1
の実施例における収束レンズ50と発散レンズ51の機
能を共に兼ね備えた一組の補正レンズ52を搭載してい
る。図に示すように、補正レンズ52には半導体レーザ
素子1aから発した波長λ1 の光束100aと半導体
レーザ素子1bから発した波長λ2 の光束100bが
共に入射している。補正レンズ52は入射光の波長の違
いによって異なる屈折率を持つ光学部材によって構成さ
れており、 波長λ1の光束100aに対しては数1で
表される焦点距離を持つ収束レンズとして機能し、同時
に波長λ2 の光束に対しては数2で表される焦点距離
を持つ発散レンズとして機能するように設計されている
。ただし、数1、数2中のL1およびL2は補正レンズ
52と対物レンズ7の間隔である。
図である。本実施例の二レーザ光ヘッドは、集光スポッ
トの相対的位置ずれを補正する光学的手段として、図1
の実施例における収束レンズ50と発散レンズ51の機
能を共に兼ね備えた一組の補正レンズ52を搭載してい
る。図に示すように、補正レンズ52には半導体レーザ
素子1aから発した波長λ1 の光束100aと半導体
レーザ素子1bから発した波長λ2 の光束100bが
共に入射している。補正レンズ52は入射光の波長の違
いによって異なる屈折率を持つ光学部材によって構成さ
れており、 波長λ1の光束100aに対しては数1で
表される焦点距離を持つ収束レンズとして機能し、同時
に波長λ2 の光束に対しては数2で表される焦点距離
を持つ発散レンズとして機能するように設計されている
。ただし、数1、数2中のL1およびL2は補正レンズ
52と対物レンズ7の間隔である。
【0029】次に補正レンズ52の設計法の一例を述べ
る。簡単のため、補正レンズ52を構成するレンズは全
て薄肉レンズとする。まず、波長λ1 の入射光束に対
する屈折率n1が n1=n0−Δn(Δn>0)とな
り、波長λ2 の入射光束に対する屈折率n2が n2
=n0+Δnとなる光学部材を用いて、レンズ面の曲率
半径がRa(Ra<0)の両凹レンズ52aとRb(R
b>0)の両凸レンズ52bを作製し、両レンズを次式
で表される間隔Dで配置する。
る。簡単のため、補正レンズ52を構成するレンズは全
て薄肉レンズとする。まず、波長λ1 の入射光束に対
する屈折率n1が n1=n0−Δn(Δn>0)とな
り、波長λ2 の入射光束に対する屈折率n2が n2
=n0+Δnとなる光学部材を用いて、レンズ面の曲率
半径がRa(Ra<0)の両凹レンズ52aとRb(R
b>0)の両凸レンズ52bを作製し、両レンズを次式
で表される間隔Dで配置する。
【0030】
【数7】
【0031】このように構成された組合せレンズ系は、
光学部材の屈折率が n0になる波長の光束に対しては
、焦点距離が無限大、すなわち、平行光の状態で入射し
た光束が平行光のままで出射する特性を持つ。しかし、
このレンズ系は、光学部材の屈折率がn1となる波長λ
1の光束に対しては次式で表される焦点距離fc1の収
束レンズとして機能する。
光学部材の屈折率が n0になる波長の光束に対しては
、焦点距離が無限大、すなわち、平行光の状態で入射し
た光束が平行光のままで出射する特性を持つ。しかし、
このレンズ系は、光学部材の屈折率がn1となる波長λ
1の光束に対しては次式で表される焦点距離fc1の収
束レンズとして機能する。
【0032】
【数8】
【0033】さらに、このレンズ系は光学部材の屈折率
がn2となる波長λ2の光束に対しては次式で表される
焦点距離fc2の発散レンズとして機能する。
がn2となる波長λ2の光束に対しては次式で表される
焦点距離fc2の発散レンズとして機能する。
【0034】
【数9】
【0035】上記の各式を用い、組合せレンズ系を構成
する凹レンズ面および凸レンズ面の曲率半径Ra,Rb
を適当に選ぶことにより、数1の条件を満たす収束レン
ズ50と数2の条件を満足する発散レンズ51の機能を
共に兼ね備えた補正レンズ52を得ることができる。
する凹レンズ面および凸レンズ面の曲率半径Ra,Rb
を適当に選ぶことにより、数1の条件を満たす収束レン
ズ50と数2の条件を満足する発散レンズ51の機能を
共に兼ね備えた補正レンズ52を得ることができる。
【0036】図5は本発明の第四の実施例を示す系統図
である。本実施例では、光源として半導体レーザ素子1
aと1bを同一筐体内に収納した二レーザ一パッケージ
型の半導体レーザ光源1’が搭載されている。また補正
レンズ52’は図4の実施例で説明した補正レンズ52
と同様の機能を持っている。このような半導体レーザ光
源を用いた二レーザ光ヘッドは、二本のレーザビームが
同一の光学部品を経てほぼ同一の光路をたどり光ディス
クに照射されるため、図1、図4の実施例の場合と異な
り、コリメートレンズ2’、ビームスプリッタ4’など
の光学部品は一組だけで良く、二レーザ光ヘッドの部品
点数削減、小型化に有利である。
である。本実施例では、光源として半導体レーザ素子1
aと1bを同一筐体内に収納した二レーザ一パッケージ
型の半導体レーザ光源1’が搭載されている。また補正
レンズ52’は図4の実施例で説明した補正レンズ52
と同様の機能を持っている。このような半導体レーザ光
源を用いた二レーザ光ヘッドは、二本のレーザビームが
同一の光学部品を経てほぼ同一の光路をたどり光ディス
クに照射されるため、図1、図4の実施例の場合と異な
り、コリメートレンズ2’、ビームスプリッタ4’など
の光学部品は一組だけで良く、二レーザ光ヘッドの部品
点数削減、小型化に有利である。
【0037】尚、図5の実施例は補正レンズ52’をコ
リメートレンズ2とは別に設けているが、コリメートレ
ンズ自体を、図3の実施例で述べたような屈折率に波長
依存性がある光学部材で作製することにより、コリメー
トレンズの機能と補正レンズの機能を共に兼ね備えたレ
ンズを得ることができる。このようなレンズを用いると
、補正レンズ52’も省略してさらに部品点数を削減す
ることができる。
リメートレンズ2とは別に設けているが、コリメートレ
ンズ自体を、図3の実施例で述べたような屈折率に波長
依存性がある光学部材で作製することにより、コリメー
トレンズの機能と補正レンズの機能を共に兼ね備えたレ
ンズを得ることができる。このようなレンズを用いると
、補正レンズ52’も省略してさらに部品点数を削減す
ることができる。
【0038】
【発明の効果】本発明によれば、波長が異なる複数のレ
ーザ光を単一の対物レンズで集光する光学装置において
、色収差を含んだ通常の対物レンズを用いた状態で、そ
の色収差に伴う集光スポットの光軸方向の相対的位置ず
れを良好に補正することができる。さらに、対物レンズ
が光軸方向に移動した場合にも、その移動に伴う集光ス
ポットの相対的位置ずれの発生を充分に抑制することが
できる。
ーザ光を単一の対物レンズで集光する光学装置において
、色収差を含んだ通常の対物レンズを用いた状態で、そ
の色収差に伴う集光スポットの光軸方向の相対的位置ず
れを良好に補正することができる。さらに、対物レンズ
が光軸方向に移動した場合にも、その移動に伴う集光ス
ポットの相対的位置ずれの発生を充分に抑制することが
できる。
【図1】本発明の一実施例を示す系統図。
【図2】本発明の効果を説明する特性図。
【図3】本発明の第二の実施例の主要部を示す説明図。
【図4】本発明の第三の実施例を示す系統図。
【図5】本発明の第四の実施例を示す系統図。
1a,1b…半導体レーザ素子
2a,2b…コリメートレンズ
5……波長選択性プリズム
7……対物レンズ
8……光ディスク
50…収束レンズ
51…発散レンズ
52…補正レンズ
Claims (4)
- 【請求項1】互いに波長が異なる第一のレーザ光ビーム
および第二のレーザ光ビームを発する複数の半導体レー
ザ光源と、前記第一のレーザ光ビームに対する第一の焦
点距離が前記第二のレーザ光ビームに対する第二の焦点
距離よりも長い対物レンズとを備え、前記対物レンズに
より前記第一のレーザ光ビームおよび前記第二のレーザ
光ビームを集光し、所定の媒体上にそれぞれ第一の集光
スポットおよび第二の集光スポットを照射する光学装置
において、前記半導体レーザ光源と前記対物レンズの間
の光路中に、前記第一のレーザ光ビームを収束光の状態
で前記対物レンズに入射させる第一の光学手段と、前記
第二のレーザ光ビームを発散光の状態で前記対物レンズ
に入射させる第二の光学手段を設け、前記対物レンズか
らの距離が前記第一の焦点距離と前記第二の焦点距離の
略中間の距離に等しくなる位置で、前記第一の集光スポ
ットの照射位置と前記第二の集光スポットの照射位置と
を略一致させることを特徴とする光学装置。 - 【請求項2】請求項1において、前記第一の光学手段は
、単一のレンズまたは複数個のレンズの組合せによって
構成され、前記第一のレーザ光ビームを所定の収束光の
状態に変換して前記対物レンズに導く機能を持つ収束レ
ンズであり、前記第二の光学手段は、単一のレンズまた
は複数個のレンズの組合せによって構成され、前記第二
のレーザ光ビームを所定の発散光の状態に変換して前記
対物レンズに導く機能を持つ発散レンズである光学装置
。 - 【請求項3】請求項1において、前記第一の光学的手段
および前記第二の光学的手段と同一の機能を共に実現す
る手段として、入射光の波長によって屈折率が変化する
光学部材によって構成され、前記第一のレーザ光ビーム
と同じ波長を持つ光ビームに対して所定の焦点距離を持
つ収束レンズとして機能し、前記第二のレーザ光ビーム
と同じ波長を持つ光ビームに対して所定の焦点距離を持
つ発散レンズとして機能する一組の補正レンズを設けた
光学装置。 - 【請求項4】請求項1、2または3において、前記第一
の光学的手段および前記第二の光学的手段と前記対物レ
ンズとの光学的距離が可変である光学装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3054306A JPH04289530A (ja) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | 光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3054306A JPH04289530A (ja) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | 光学装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04289530A true JPH04289530A (ja) | 1992-10-14 |
Family
ID=12966889
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3054306A Pending JPH04289530A (ja) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | 光学装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04289530A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8184520B2 (en) | 2000-09-21 | 2012-05-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Optical pickup device having chromatic aberration correction lens |
-
1991
- 1991-03-19 JP JP3054306A patent/JPH04289530A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8184520B2 (en) | 2000-09-21 | 2012-05-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Optical pickup device having chromatic aberration correction lens |
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