JPH09219034A

JPH09219034A - 光ディスク装置およびそれに用いる光ヘッド

Info

Publication number: JPH09219034A
Application number: JP8240122A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Sugi; 靖幸杉; Toshio Sugiyama; 俊夫杉山; Ritsuo Imada; 律夫今田; Hidenori Shinohara; 秀則篠原; Yukio Fukui; 幸夫福井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-09-12
Filing date: 1996-09-11
Publication date: 1997-08-19

Abstract

(57)【要約】【課題】厚みの異なるディスク基板を記録または再生す
る装置において、対物レンズ１ケのみにて実現する。【解決手段】対物レンズは１ケのみで、負の焦点距離を
有する光学素子をディスク基板の厚みに応じて出し入れ
することにより良好な収差を保つようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高密度記録または
再生用ディスクとＣＤ(ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃ)な
ど、光ヘッドと対向する側の表面から情報の記録面まで
の厚さ（以下、単に厚さと記す）の違うディスク基板を
単一の装置で再生および／または記録が可能な光ディス
ク装置、およびそれに用いる光ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】厚さの異なるディスク基板を単一の装置
で再生または記録再生が可能な光ディスク装置の例は、
特開平４−９５２２４号公報に開示されている。厚みの
異なるディスク基板それぞれについて対物レンズを変え
ることにより収差なくレーザ光を光ディスク記録層に集
束させるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来例では対物レ
ンズを２ケ以上備える必要があるため、フォーカシング
やトラッキングのサーボで動く必要があるアクチュエー
ターの可動部が大きく複雑になってしまうという問題が
ある。本発明はこの問題を解決するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明は、光源と対物レンズとの間の光路内に負また
は正の所定の焦点距離を有する光学素子を出し入れ可能
な構成とし、ある厚さのディスク基板を再生または記録
するときには光源と対物レンズとの間の光路内に前記光
学素子を挿入し、前記厚さとは異なる厚さのディスク基
板を再生または記録するときには前記光学素子を光源と
対物レンズとの間の光路内から除去するようにして、１
ケの対物レンズにて厚みの異なるディスク基板に対応す
るものである。

【０００５】さらに前記目的を達成するために本発明
は、光源と対物レンズとの間の光路内に下式を満足する
負または正の所定の焦点距離を有する光学素子を出し入
れ可能な構成とし、ある厚さのディスク基板を再生また
は記録するときには光源と対物レンズとの間の光路内に
前記光学素子を挿入し、前記厚さとは異なる厚さのディ
スク基板を再生または記録するときには前記光学素子を
光源と対物レンズとの間の光路内から除去するようにし
て、１ケの対物レンズにて厚みの異なるディスク基板に
対応するものである。

【０００６】３＜｜ｆ2＊（ｔ1−ｔ2）／ｆ1｜＜２５ただし、ｆ2：前記光学素子の焦点距離（ｔ１−ｔ２）：異なる厚さのディスク基板の厚みの差ｆ1：対物レンズの焦点距離である。

【０００７】またさらに前記目的を達成するために本発
明は、光源と対物レンズとの間の光路内に負の焦点距離
を有する光学素子を下式を満足する位置において出し入
れ可能な構成とし、ある厚さのディスク基板を再生また
は記録するときには光源と対物レンズとの間の光路内に
前記光学素子を挿入し、前記厚さとは異なる厚さのディ
スク基板を再生または記録するときには前記光学素子を
光源と対物レンズとの間の光路内から除去するようにし
て、１ケの対物レンズにて厚みの異なるディスク基板に
対応するものである。

【０００８】０．２ｍｍ≦ｘ≦２０ｍｍただしｘは負の焦点距離を有する光学素子の光源から遠
い方の面の光軸上の面頂点から対物レンズの光源に近い
面の光軸上の面頂点までの距離である。

【０００９】または前記目的を達成するために本発明
は、光源とコリメートレンズとの光路方向の互いの距離
を変化可能に保持し、ディスク基板の厚みに応じて光源
とコリメートレンズとの光路方向の互いの距離を変化さ
せるようにして、１ケの対物レンズにて厚みの異なるデ
ィスク基板に対応するものである。

【００１０】または前記目的を達成するために本発明
は、前記光源と対物レンズとの間の光路内に光の通過可
能領域を制限する第１および第２の制限開口が配置され
るとともに、前記第２の制限開口は前記第１の制限開口
よりも小さい開口部を有し、かつＷを前記対物レンズの
前記光源に近い方の面の光軸上の面頂点から前記第２の
制限開口までの距離とするとき、０≦Ｗ≦２０ｍｍを満足するように前記第２の制限開口を配置し、ディス
ク基板の厚みに応じて前記第１の制限開口または第２の
制限開口を選択的に作用させるようにして１ケの対物レ
ンズにて厚みの異なるディスク基板に対応するものであ
る。

【００１１】本発明では前記した構成により、ある厚み
のディスク基板に対しては対物レンズと負または正の所
定の焦点距離を有する光学素子とで許容範囲内の収差に
てディスク基板上にレーザ光を集束させ、別な厚みのデ
ィスク基板のときには対物レンズのみで許容範囲内の収
差でディスク基板上にレーザ光を集束させることができ
る。

【００１２】さらに前記した３＜｜ｆ2＊（ｔ1−ｔ2）／ｆ1｜＜２５を満足する構成により、許容範囲内の収差でディスク基
板上にレーザ光を集束させることができ、かつ対物レン
ズ偏心時の収差特性を良くすることができる。

【００１３】またさらに前記した０．２ｍｍ≦ｘ≦２０ｍｍを満足する構成により、許容範囲内の収差でディスク基
板上にレーザ光を集束させることができ、かつ光の利用
効率も良くすることができる。

【００１４】または前記した構成で、ディスク基板の厚
みに応じて光源とコリメートレンズとの光路方向の互い
の距離を変化させることにより、対物レンズへ入射する
レーザ光の発散角または収束角を変化させ、許容範囲内
の収差でディスク基板上にレーザ光を集束させることが
できる。

【００１５】または前記した構成でディスク基板の厚み
に応じて開口部の大きさの異なる制限開口を選択的に作
用させることにより許容範囲内の収差でディスク基板上
にレーザ光を集束させることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本実施の形態では、ディスク基板
の厚さは２種類として以下説明する。

【００１７】図１は本発明の第１，２，３，４，５，６
実施の形態における光ディスク装置およびこれに用いる
光ヘッドの構成を示した図である。６ａが厚み０．６ｍ
ｍのディスク基板を２枚張り合わせたものであり（高密
度記録または再生用）、６ｂが厚み１．２ｍｍのディス
ク基板（ＣＤ）である。

【００１８】図１（ａ）においてレーザー１から出た光
がコリメートレンズ２により平行光となり絞り７により
像側ＮＡ＝０．６になるように光束径が決められ、対物
レンズ５により集光されてディスク基板６ａの記録面８
ａに集束する。対物レンズ５はディスク厚０．６ｍｍ、
像側ＮＡ＝０．６のときに良好な収差になるように設計
されている。

【００１９】図１（ｂ）ではレーザー１から出た光がコ
リメートレンズ２により平行光となり凹レンズ３を通っ
て発散光となり、絞り４により像側ＮＡ＝０．４になる
ように光束径が決められ、対物レンズ５により集光され
てディスク基板６ｂの記録面８ｂに集束する。凹レンズ
３は前記対物レンズ５を使用してディスク厚１．２ｍ
ｍ、像側ＮＡ＝０．４のときに良好な収差になるように
設計されている。

【００２０】前記の良好な収差を保つ、すなわち収差補
正について以下詳細を説明する。図２は図１（ａ）の対
物レンズ付近の光線図と像面の光軸上（像高０ｍｍ）の
横収差図である。横収差図は縦軸に横収差量ＤＹ（ｍ
ｍ）、横軸が光線の通る瞳高さを示す。図２では像側Ｎ
Ａ０．６，ディスク厚０．６ｍｍのときにディスク記録
面８ａ（＝像面）上に光線が良好に集束され、また横収
差量も０．００１ｍｍ未満で良好に収差補正がなされて
いる様子を示している。

【００２１】図３は図２の状態からＮＡは０．６のまま
でディスク基板厚が１．２ｍｍになったときの光線図と
像面の光軸上（像高０ｍｍ）の横収差図である。ディス
ク記録面８ｂにおいて光線が１点に集光出来ず、横収差
も０．０２ｍｍ以上あって収差補正ができていない様子
を示している。すなわち対物レンズ５はＮＡ０．６のと
きにはディスク厚が０．６ｍｍから１．２ｍｍに変わっ
た場合には良好な収差を保つことが出来ない。なおこの
図３の状態は球面収差が補正過剰（オーバー）の方向に
悪くなっていることを示している。

【００２２】図４は図３の状態からディスク基板厚は
１．２ｍｍのままでＮＡが０．４になったときの光線図
と像面の光軸上（像高０ｍｍ）の横収差図である。ＮＡ
が０．６から０．４になったので図３よりも横収差量は
減少しているが依然として約０．０１ｍｍはあり収差は
悪い状態である。なおこの図４の状態でも球面収差は補
正過剰（オーバー）の方向に悪くなっている。

【００２３】このオーバーの方向に悪い球面収差を良く
するには更に補正しなければならない球面収差を予め付
加しておくことが考えられる。そのための方法として
は、（Ａ）対物レンズに入射する光線を発散光線の状態で入
射させるために対物レンズよりも光源側に負の焦点距離
を有する光学素子（凹レンズなど）を挿入する。

【００２４】（Ｂ）対物レンズに入射する光線を発散光
線の状態で入射させるように光源またはコリメートレン
ズを光軸方向に移動させる。

【００２５】（Ｃ）収差補正用の非球面レンズを挿入す
る。

【００２６】などがある。

【００２７】以下、上記（Ａ）につき詳述する。凹レン
ズを挿入する場合、図４の状態で補正過剰となっている
球面収差をキャンセルするような発散光線とする必要が
ある。そのためには下記（式１）を満足する必要があ
る。

【００２８】（式１）３＜｜ｆ2＊（ｔ1−ｔ2）／ｆ1｜＜２５ただし、ｆ2：凹レンズの焦点距離（ｔ１−ｔ２）：異なる厚さのディスク基板の厚みの差ｆ1：対物レンズの焦点距離。

【００２９】上記（式１）の下限よりも小さいときは、
凹レンズの焦点距離ｆ2とディスク基板の厚みの差（ｔ1
−ｔ2）とを乗じたものが対物レンズの焦点距離ｆ1に比
べて小さくなりすぎる。収差補正したいディスク基板の
厚みの差と対物レンズの焦点距離は予め決まっているの
で、結局凹レンズの焦点距離ｆ2が小さくなりすぎる、
すなわち凹レンズのパワー（焦点距離の逆数）が大きく
なりすぎてしまう。凹レンズのパワーが大きすぎると対
物レンズ５に入射する光線が発散しすぎの光線状態にな
ってしまい、収差補正が困難になる。上記（式１）の上
限よりも大きいときは、結局凹レンズの焦点距離ｆ2が
大きくなりすぎ、凹レンズのパワーが小さくなりすぎ
て、後述する対物レンズ偏心時の収差特性が悪くなる。

【００３０】以上に基づいた第１実施の形態の凹レンズ
の光学設計データを以下に示す。

【００３１】波長６５０ｎｍｒ１＝無限、ｄ１＝１、ｎ１＝１．５２２４６ｒ２＝１５．５、ｄ２＝０．６５ｒ３＝無限（絞り）、ｄ３＝１９．３５、ｂ３＝１．５
９ｒ４＝無限（絞り）、ｄ４＝０．６５、ｂ４＝３．７６
３ｒ１，ｒ２，ｄ1〜ｄ4，ｂ3，ｂ4については図６に示す
通りでｒ１は各面の曲率半径（曲率半径の中心が、面と
光軸とが交わる点よりも右側にある場合が正）、ｄ１は
次の面との光軸上での距離、ｂ3，ｂ4は絞り直径、ｎ1
は凹レンズの屈折率を表す。対物レンズ５は両面非球面
で焦点距離ｆ1＝３．１３６ｍｍである。

【００３２】凹レンズの焦点距離は上記数値よりｆ2＝
−２９．６６７ｍｍ、高密度用ディスク厚ｔ1＝０．６
ｍｍ、ＣＤ用ディスク厚ｔ2＝１．２ｍｍなので、（式１）＝｜−２９．６６７＊（０．６−１．２）／３．１３６｜＝５．６７６１となる。

【００３３】図１（ａ）の状態では像側ＮＡ＝０．６，
ディスク厚＝０．６ｍｍ、でこの状態での波面収差は
０．００３λｒｍｓで対物レンズ５によって良好に収差
補正がなされている。図１（ｂ）の状態では像側ＮＡ＝
０．４，ディスク厚＝１．２ｍｍで、このときの波面収
差は０．００６λｒｍｓでやはり良好に収差補正がなさ
れている。本第１実施の形態の図１（ｂ）の状態の光線
図と横収差図を図５に示す。

【００３４】また図１において光ディスクのトラッキン
グサーボ動作のために対物レンズ５と絞り７は一体に約
０．２〜０．３ｍｍ、最大では０．４ｍｍ図の矢印の方
向に移動する。（この移動量を以下偏心とする）図１
（ａ）では対物レンズへの入射光線が収差のない状態で
平行光なので対物レンズが偏心しても収差劣化がない
が、図１（ｂ）では対物レンズへの入射光線が収差のな
い平行光ではないので対物レンズ偏心により収差が劣化
する。

【００３５】よって本発明では、図１（ｂ）の状態で対
物レンズが偏心した場合の収差劣化をできるだけ少なく
することがポイントであり、そのために都合が良いのが
（式１）の値を上限の２５以下にすることである。すな
わち（式１）の値が２５を越えてしまうと、負の焦点距
離を有する光学素子（凹レンズなど）の焦点距離が大き
すぎて、パワーが弱くなりすぎて、大部分を非球面の作
用により収差補正する必要が生じる。非球面の作用が大
きいと対物レンズ偏心時の収差特性が悪くなる。たとえ
ば図１（ｂ）の状態で凹レンズ３のかわりに焦点距離が
無限大の非球面補正板を入れることが考えられるが、そ
うすると上記偏心量が０のときは良く収差補正できる
が、偏心がある場合だと収差劣化がはげしい。

【００３６】焦点距離無限大の非球面補正板でのある例
と前記第１実施の形態との図１（ｂ）の状態での対物レ
ンズ５と絞り７が偏心したときの波面収差の値を以下に
記す。

【００３７】非球面補正板：（式１）の値＝無限大偏心量０ｍｍのとき波面収差＝０．００１λｒｍｓ偏心量０．１ｍｍのとき波面収差＝０．０５４λｒｍｓ偏心量０．２ｍｍのとき波面収差＝０．１１３λｒｍｓ偏心量０．３ｍｍのとき波面収差＝０．１７９λｒｍｓ偏心量０．４ｍｍのとき波面収差＝０．２５７λｒｍｓ第１実施の形態：（式１）の値＝５．６７６１偏心量０ｍｍのとき波面収差＝０．００６λｒｍｓ偏心量０．１ｍｍのとき波面収差＝０．０１２λｒｍｓ偏心量０．２ｍｍのとき波面収差＝０．０２７λｒｍｓ偏心量０．３ｍｍのとき波面収差＝０．０４８λｒｍｓ偏心量０．４ｍｍのとき波面収差＝０．０６２λｒｍｓ（式１）の値が無限大（ｆ２＝無限大のため）となって
いる非球面補正板に比べて、第１実施の形態の方が対物
レンズに偏心有りの場合に波面収差特性が良いことがわ
かる。また波面収差の許容値をＭａｒｅｃｈａｌ限界値
の０．０７λｒｍｓとすると、上記非球面補正板では許
容偏心量は０．１ｍｍ位しかないが、第１実施の形態で
は０．４ｍｍはあり、第１実施の形態の方がすぐれてい
る。

【００３８】次に第２実施の形態につき説明する。基本
構成としては第１実施の形態と同じで図１に示すもので
あり、凹レンズ３と絞り４が異なるだけである。凹レン
ズ３については第１実施の形態ではｒ1＝無限大の平凹
レンズであったが、前述した対物レンズ５と絞り７との
偏心についてまで考えると、ｒ１、ｒ２共同一符号とな
る凹メニスカスレンズの方が更に良好に収差補正でき
る。その数値例を以下に記す。

【００３９】波長＝６５０ｎｍｒ１＝５０、ｄ１＝１、ｎ１＝１．５２２４６ｒ２＝１４、ｄ２＝８．５ｒ３＝無限（絞り）、ｄ３＝６．５、ｂ３＝２．２８２
２ｒ４＝無限（絞り）、ｄ４＝０．６５、ｂ４＝３．７６
３各符号の意味は第１実施の形態と同じである。対物レン
ズ５は両面非球面で、焦点距離ｆ1＝３．１３６ｍｍで
ある。

【００４０】凹レンズの焦点距離は上記数値よりｆ2＝
−３７．５７５ｍｍ、高密度用ディスク厚ｔ1＝０．６
ｍｍ、ＣＤ用ディスク厚ｔ2＝１．２ｍｍなので、（式１）＝｜−３７．５７５＊（０．６−１．２）／３．１３６｜＝７．１８９１となる。

【００４１】また、図１（ｂ）の状態での対物レンズ５
と絞り７が偏心したときの波面収差の値を以下に記す。

【００４２】第２実施の形態：波長＝６５０ｎｍ、（式１）の値＝７．１８９１偏心量０ｍｍのとき波面収差＝０．００５λｒｍｓ偏心量０．１ｍｍのとき波面収差＝０．００５λｒｍｓ偏心量０．２ｍｍのとき波面収差＝０．００６λｒｍｓ偏心量０．３ｍｍのとき波面収差＝０．０１１λｒｍｓ偏心量０．４ｍｍのとき波面収差＝０．０１７λｒｍｓ本第２実施の形態では第１実施の形態よりも更に良好な
波面収差とすることができた。

【００４３】次に第３実施の形態につき説明する。本第
３実施の形態でも第２実施の形態と同様に基本構成とし
ては第１実施の形態と同じで図１に示すものであり、凹
レンズ３と絞り４が異なるだけである。また第２実施の
形態と同様に凹レンズ３について凹メニスカスレンズに
て構成した。その数値例を以下に記す。

【００４４】波長＝６５０ｎｍｒ１＝−１４、ｄ１＝１、ｎ１＝１．５２２４６ｒ２＝−５０、ｄ２＝８．５ｒ３＝無限（絞り）、ｄ３＝６．５、ｂ３＝２．２８９
８ｒ４＝無限（絞り）、ｄ４＝０．６５、ｂ４＝３．７６
３各符号の意味は第１実施の形態と同じである。対物レン
ズ５は両面非球面で、焦点距離ｆ1＝３．１３６ｍｍで
ある。

【００４５】凹レンズの焦点距離は上記数値よりｆ2＝
−３７．５７５ｍｍ、高密度用ディスク厚ｔ1＝０．６
ｍｍ、ＣＤ用ディスク厚ｔ2＝１．２ｍｍなので、（式１）＝｜−３７．５７５＊（０．６−１．２）／３．１３６｜＝７．１８９１となる。

【００４６】図１（ｂ）の状態での対物レンズ５と絞り
７が偏心したときの波面収差の値を以下に記す。

【００４７】第３実施の形態：波長＝６５０ｎｍ、（式１）の値＝７．１８９１偏心量０ｍｍのとき波面収差＝０．００５λｒｍｓ偏心量０．１ｍｍのとき波面収差＝０．００５λｒｍｓ偏心量０．２ｍｍのとき波面収差＝０．００５λｒｍｓ偏心量０．３ｍｍのとき波面収差＝０．００６λｒｍｓ偏心量０．４ｍｍのとき波面収差＝０．０１０λｒｍｓ本第３実施の形態では第２実施の形態同様に、第１実施
の形態よりも更に良好な波面収差とすることができてい
る。

【００４８】次に第４実施の形態につき説明する。基本
構成としては第１実施の形態と同じで図１に示すもので
あり、凹レンズ３と絞り４が異なるだけである。本第４
実施の形態でも第２，３実施の形態と同様に凹レンズ３
について凹メニスカスレンズにて構成した。その数値例
を以下に記す。

【００４９】波長＝６５０ｎｍｒ１＝４０、ｄ１＝１、ｎ１＝１．５２２４６ｒ２＝１５、ｄ２＝０．５ｒ３＝無限（絞り）、ｄ３＝３、ｂ３＝２．４５０６ｒ４＝無限（絞り）、ｄ４＝０．６５、ｂ４＝３．７６
３各符号の意味は第１実施の形態と同じである。対物レン
ズ５は両面非球面で、焦点距離ｆ1＝３．１３６ｍｍで
ある。

【００５０】凹レンズの焦点距離は上記数値よりｆ2＝
−４６．５７６ｍｍ、高密度用ディスク厚ｔ1＝０．６
ｍｍ、ＣＤ用ディスク厚ｔ2＝１．２ｍｍなので、（式１）＝｜−４６．５７６＊（０．６−１．２）／３．１３６｜＝８．９１１２となる。

【００５１】なお、本第４実施の形態は、凹レンズ３を
前の第１，２，３実施の形態よりも更に対物レンズ５に
接近させたものである。これにより、像側ＮＡが同一の
場合に、コリメートレンズ２から出る光の利用効率を前
の第１，２実施の形態よりも高くする効果を狙ったもの
である。

【００５２】図１（ｂ）の状態での対物レンズ５と絞り
７が偏心したときの波面収差の値を以下に記す。

【００５３】第４実施の形態：波長＝６５０ｎｍ、（式１）の値＝８．９１１２偏心量０ｍｍのとき波面収差＝０．００３λｒｍｓ偏心量０．１ｍｍのとき波面収差＝０．００６λｒｍｓ偏心量０．２ｍｍのとき波面収差＝０．０１３λｒｍｓ偏心量０．３ｍｍのとき波面収差＝０．０２３λｒｍｓ偏心量０．４ｍｍのとき波面収差＝０．０３６λｒｍｓ本第４実施の形態では第２，３実施の形態ほどではない
が、第１実施の形態よりも更に良好な波面収差とするこ
とができている。

【００５４】次に第５実施の形態につき述べる。前述し
た光の利用効率については、対物レンズ５の像側ＮＡが
決まっている場合、図１（ｂ）において凹レンズ３の発
散作用が出来るだけ弱い、すなわち凹レンズ３のパワー
が小さい、すなわち凹レンズ３の焦点距離が出来るだけ
長い方が、コリメートレンズ２から出る光束径がより大
きく光が取り込めるので、光の利用効率が向上する。そ
のことに着目して凹レンズ３のパワーをいかに小さく出
来るかについては、前述した非球面の効果によりある程
度収差補正を行い、残りの収差補正については凹レンズ
３に少しだけパワーを持たせておこなうことが考えられ
る。上記による第５実施の形態の数値例を以下に記す。

【００５５】波長＝６５０ｎｍｒ１＝８０、ｄ１＝１、ｎ１＝１．５２２４６＊ｒ２＝３０、ｄ２＝８．５ｒ３＝無限（絞り）、ｄ３＝６．５、ｂ３＝２．３６６
８ｒ４＝無限（絞り）、ｄ４＝０．６５、ｂ４＝３．７６
３。

【００５６】なお上記で＊を記したｒ2は非球面であ
り、光軸からの高さＨにおけるレンズ面上の点とレンズ
面頂点（光軸上）との光軸方向の距離をＺとしたとき
に、ＺとＨとは次の数１で表わされる。

【００５７】

【数２】

【００５８】上式における各係数を下記に示す。

【００５９】Ｃ＝０．０３３３３３（＝１／ｒ２）Ｋ＝−１４０．８８４９Ａ4＝０．０００１０１６５４２Ａ6＝０．０００１４２４７０４Ａ8＝−０．０００４７６１８８６Ａ10＝０．０００２２５８３７２他の各符号の意味は第１実施の形態と同じである。対物
レンズ５は両面非球面で、焦点距離ｆ1＝３．１３６ｍ
ｍである。

【００６０】凹レンズの焦点距離は上記数値よりｆ2＝
−９２．５０８ｍｍ、高密度用ディスク厚ｔ1＝０．６
ｍｍ、ＣＤ用ディスク厚ｔ2＝１．２ｍｍなので、（式１）＝｜−９２．５０８＊（０．６−１．２）／３．１３６｜＝１７．６９９となる。

【００６１】図１（ｂ）の状態での対物レンズ５と絞り
７が偏心したときの波面収差の値を以下に記す。

【００６２】第５実施の形態：波長＝６５０ｎｍ、（式１）の値＝１７．６９９偏心量０ｍｍのとき波面収差＝０．００３λｒｍｓ偏心量０．１ｍｍのとき波面収差＝０．０３４λｒｍｓ偏心量０．２ｍｍのとき波面収差＝０．０７０λｒｍｓ偏心量０．３ｍｍのとき波面収差＝０．１１２λｒｍｓ偏心量０．４ｍｍのとき波面収差＝０．１６１λｒｍｓ。

【００６３】本第５実施の形態では、非球面を使用して
いるので、非球面を使用していない前記第１，２，３，
４実施の形態よりも対物レンズ５と絞り７が偏心したと
きの波面収差はよくないが、前述の焦点距離無限大の非
球面補正板よりは良好な波面収差の値であり、Ｍａｒ
ｅｃｈａｌ限界値の０．０７λｒｍｓを波面収差の許
容値とすれば、偏心量０．２ｍｍまでは許容の値であ
る。

【００６４】次に第６実施の形態につき述べる。前述し
た第５実施の形態と同じ効果を狙ったもので数値例を以
下に示す。

【００６５】＊ｒ１＝８０、ｄ１＝１、ｎ１＝１．５２２４６＊ｒ２＝３０、ｄ２＝８．５ｒ３＝無限（絞り）、ｄ３＝６．５、ｂ３＝２．４０２
６ｒ４＝無限（絞り）、ｄ４＝０．６５、ｂ４＝３．７６
３なお、上記で＊を記したｒ1，ｒ2は非球面であり、光軸
からの高さＨにおけるレンズ面上の点とレンズ面頂点
（光軸上）との光軸方向の距離をＺとしたときに、Ｚと
Ｈとは前記の数１で表わされる。数１における各係数を
以下に示す。

【００６６】ｒ1面：Ｃ＝０．０１２５（＝１／ｒ１）Ｋ＝−１４６６７．８９Ａ4＝−０．００２８４９６０８Ａ6＝−０．００１２５１３６３Ａ8＝−０．０００３５３９８４Ａ10＝−０．０００２４０５８２８ｒ2面：Ｃ＝０．０３３３３３（＝１／ｒ２）Ｋ＝−９８１．１２３４Ａ4＝−０．００２２７８９２４Ａ6＝−０．００１１０５４５３Ａ8＝−０．０００５５５６３３６Ａ10＝−０．０００１１８０２８９他の各符号の意味は第１実施の形態と同じである。対物
レンズ５は両面非球面で、焦点距離ｆ1＝３．１３６ｍ
ｍである。

【００６７】凹レンズの焦点距離は上記数値よりｆ2＝
−９２．５０８ｍｍ、高密度用ディスク厚ｔ1＝０．６
ｍｍ、ＣＤ用ディスク厚ｔ2＝１．２ｍｍなので、（式１）＝｜−９２．５０８＊（０．６−１．２）／３．１３６｜＝１７．６９９となる。

【００６８】図１（ｂ）の状態での対物レンズ５と絞り
７が偏心したときの波面収差の値を以下に記す。

【００６９】第６実施の形態：波長＝６５０ｎｍ、（式１）の値＝１７．６９９偏心量０ｍｍのとき波面収差＝０．００３λｒｍｓ偏心量０．１ｍｍのとき波面収差＝０．０３３λｒｍｓ偏心量０．２ｍｍのとき波面収差＝０．０６８λｒｍｓ偏心量０．３ｍｍのとき波面収差＝０．１０９λｒｍｓ偏心量０．４ｍｍのとき波面収差＝０．１５８λｒｍｓ本第６実施の形態では前記第５実施の形態よりもわずか
に良い波面収差の値となっている。

【００７０】以上の第１〜第６実施の形態、及び前記の
非球面補正板、及び図１（ｂ）において凹レンズ３なし
で絞り４のみを出し入れしたときの波面収差特性を図７
に示す。

【００７１】第１〜第６実施の形態では図１（ｂ）で収
差補正するものとして凹レンズ３としたが負の焦点距離
を有する光学素子であれば良いわけで、他に分布屈折率
型レンズやフレネルレンズなどを使用しても良い。

【００７２】また第１〜第６実施の形態ではコリメート
レンズありの無限光学系にて記載したが、ＣＤなどによ
くみられる、コリメートレンズなしの有限光学系でも同
様にして収差補正は可能である。

【００７３】また第１〜第６実施の形態では図１に示す
ように、凹レンズ３が光路内にあるときに作用する絞り
４がある場合について示したが、図１（ｂ）に示す状態
のときに像側ＮＡを小さくする必要がないような場合に
は絞り４を削除することができて、図８に示す構成にす
ればよい。図８では、凹レンズ３が光路内にあるときに
も絞り７によって像側ＮＡが定まっている。

【００７４】次に前述した、オーバーの方向に悪い球面
収差を良くするために更に補正しなければならない球面
収差を予め付加しておく方法としての、（Ｂ）対物レン
ズに入射する光線を発散光線の状態で入射させるように
光源またはコリメートレンズを光軸方向に移動させる。

【００７５】という方法も収差補正方法としては有効
で、図９、図１０に示すような構成とすればよい。図９
（ｂ）は、図９（ａ）の状態からコリメートレンズ２が
左側へ距離Ｓだけ移動していて、コリメートレンズ２か
ら出た光は発散光で絞り７を通って対物レンズ５に入射
し、良好な収差にてディスク記録面８ｂに集光する。図
１０は前述した図９に絞り４を追加した構成となってお
り、絞り４は図１０（ａ）では光路外へ除去され、図１
０（ｂ）のときに光路内に挿入されて像側ＮＡを定める
ための絞りとして機能する。他の動作については図９の
ときと同様である。

【００７６】前述した光の利用効率に難点がある場合が
あるが、前記実施の形態と比較すると、負の焦点距離を
有する光学素子が不要になるというメリットがある。本
方法による数値例を第７実施の形態として記すと、コリメートレンズ２の焦点距離＝２５ｍｍコリメートレンズ光軸方向移動量Ｓ＝９．５９ｍｍとすれば図１０（ｂ）の状態で波面収差０．００９λｒ
ｍｓとすることができる。

【００７７】前述した光の利用効率について以下詳細を
記述する。

【００７８】図１１は本発明の第１〜第６実施の形態に
おいて厚みの大きいＣＤのディスクを再生または記録再
生するときの構成及び光線高さ、平行光束径を示した図
で、図１１（ａ）が凹レンズ３ａと対物レンズ５との距
離が大きい場合、図１１（ｂ）が凹レンズ３ｂと対物レ
ンズ５との距離が小さい場合を示す。

【００７９】図１１（ｂ）と図１１（ａ）に示す様に対
物レンズ５の像側ＮＡ（＝ＳＩＮθ2）をある値とした
場合、ディスク６ｂの厚みに対して収差補正をすること
を前提とすると対物レンズ５への入射光線高さｈと入射
光線角度θ1はある所定の値にする必要がある。入射光
線高さｈと入射光線角度θ1が図１１(ａ）と図１１
(ｂ）とで同じなので、凹レンズ３ｂと対物レンズ５と
の距離が小さいとき（図１１(ｂ））のコリメートレン
ズ２と凹レンズ３ｂとの間の平行光束径φｂの方が、凹
レンズ３ａと対物レンズ５との距離が大きいとき（図１
１(ａ））のコリメートレンズ２と凹レンズ３ａとの間
の平行光束径φａよりも大きい。従ってレーザー１から
の光のパワー、効率を考慮すると平行光束径φａ、φｂ
はある大きさを確保する必要があり、対物レンズ５と凹
レンズ３ａ、凹レンズ３ｂとの距離はある値以下とする
ことが望ましい。対物レンズ５と凹レンズ３ａとの距離
が大きいときは凹レンズ３ａへの入射平行光線高さが低
くなるため凹レンズ３ａのパワー（＝焦点距離の逆数）
の絶対値を大きくする必要があり、対物レンズ５と凹レ
ンズ３ｂとの距離が小さいときは凹レンズ３ｂへの入射
平行光線高さが高くなるため凹レンズ３ｂのパワーの絶
対値はさほど大きい必要はない。

【００８０】以上のことから光の利用効率の点から凹レ
ンズの焦点距離ｆ2については下記の（式３）を満足す
ることが望ましい。

【００８１】（式３）：６＜｜ｆ2＊（ｔ1−ｔ2）／ｆ1｜＜２５ただし、ｆ2：凹レンズの焦点距離（ｔ１−ｔ２）：異なる厚さのディスク基板の厚みの差ｆ1：対物レンズの焦点距離。

【００８２】前記した本発明の第１〜第６実施の形態で
は、第２、３、４、５、６実施の形態が上記（式３）を
満足している。なお光の利用効率について余裕のある場
合には上記（式３）の下限の範囲から逸脱してもよい。

【００８３】本発明の第１〜第６実施の形態における光
の利用効率について、平行光束径（図１１のφａ、φｂ
に相当）、凹レンズから対物レンズまでの距離、（式
１）の値についてまとめてみると、以下のようになる。

【００８４】平行光束直径凹レンズ〜対物レンズ距離（式１）の値凹レンズなし 2.51 − − 第１実施の形態 1.56 20.65
５．６７６１第２実施の形態 1.87 15.65 7.1891 第３実施の形態 1.83 15.65 7.1891 第４実施の形態 2.44 4.15 8.9112 第５実施の形態 2.20 15.65 17.699 第６実施の形態 2.21 15.65 17.699 ここで、凹レンズ〜対物レンズ距離とは凹レンズの光源
から遠い方の面の光軸上の面頂点から対物レンズの光源
に近い面の光軸上の面頂点までの距離であり、いづれの
場合も対物レンズの焦点距離は３．１３６ｍｍで像側Ｎ
Ａは０．４である。

【００８５】光の利用効率は平行光束直径の２乗にレー
ザーの放射角度に対する光強度を乗じたものに比例す
る。今、平行光束直径の２乗として凹レンズなしのとき
の４０％以上の値が必要であるものとすれば平行光束直
径としては１．５９ｍｍ必要であり、凹レンズを球面レ
ンズとする場合、前記した表の第１〜第４実施の形態か
ら凹レンズ〜対物レンズ距離は２０ｍｍ以内とすること
必要であることがわかる。

【００８６】また凹レンズを非球面レンズとすれば凹レ
ンズ〜対物レンズ距離は２０ｍｍ以上あっても前記平行
光束直径の２乗は凹レンズなしのときの４０％以上確保
することが可能であるが、前記第５、６実施の形態で述
べたように対物レンズ偏心時の収差特性は凹レンズが球
面レンズであるときには及ばない。

【００８７】また凹レンズ〜対物レンズ距離の最小値と
しては凹レンズの出し入れの機構の精度なども考慮する
と構造上取りうる値は０．２ｍｍであるから、凹レンズ
〜対物レンズ距離としては下記(式５）を満足すること
が望ましい。

【００８８】（式５）：０．２ｍｍ≦ｘ≦２０ｍｍただし、ｘは凹レンズの光源から遠い方の面の光軸上の
面頂点から対物レンズの光源に近い面の光軸上の面頂点
までの距離。

【００８９】またフォーカシング動作により対物レンズ
が光軸に平行な方向に動くことも考慮すると下記（式
６）を満足することがさらに望ましい。

【００９０】（式６）：１．５ｍｍ≦ｘ≦２０ｍｍただしｘは凹レンズの光源から遠い方の面の光軸上の面
頂点から対物レンズの光源に近い面の光軸上の面頂点ま
での距離。

【００９１】平行光束直径の２乗として凹レンズなしの
ときの６０％以上の値が必要な場合や装置の小型化が必
要な場合などを考慮すると下記（式７）を満足すること
が上記（式５）よりもさらに望ましい。

【００９２】（式７）：０．２ｍｍ≦ｘ≦１４ｍｍただしｘは凹レンズの光源から遠い方の面の光軸上の面
頂点から対物レンズの光源に近い面の光軸上の面頂点ま
での距離。

【００９３】以上より、下記（式８）を満足することが
最も望ましい。

【００９４】（式８）：１．５ｍｍ≦ｘ≦１４ｍｍただしｘは凹レンズの光源から遠い方の面の光軸上の面
頂点から対物レンズの光源に近い面の光軸上の面頂点ま
での距離。

【００９５】次に、収差補正の方法として前記した、（Ａ）対物レンズに入射する光線を発散光線の状態で入
射させるために対物レンズよりも光源側に負の焦点距離
を有する光学素子（凹レンズなど）を挿入する。

【００９６】（Ｂ）対物レンズに入射する光線を発散光
線の状態で入射させるように光源またはコリメートレン
ズを光軸方向に移動させる。

【００９７】から、本件の収差補正については対物レン
ズに光を発散光の状態で入射させれば良いこと、及び前
記した光の利用効率の点から、図１２に示す構成が考え
られる。

【００９８】図１２は凸レンズ１３により対物レンズ５
に発散光を入射させて収差補正を行うようにしたもの
で、コリメートレンズ２から出た平行光束が凸レンズ１
３により集光され第１集光点１５を通りすぎた後は発散
光となって対物レンズ５に入射する。そして前述した凹
レンズのときと同様にしてディスク６ｂの記録面８ｂに
良好な収差の状態で集光する。

【００９９】図１２において凸レンズ１３と第１集光点
１５との距離をある値以上としないと図１２に示すφｃ
の値が小さくなってしまい前述した光の利用効率が悪く
なることは明らかである。従って凸レンズ１３のパワ
ー、焦点距離について下記（式４）を満足することが望
ましい。

【０１００】（式４）：６＜｜ｆ3＊（ｔ1−ｔ2）／ｆ1｜＜２５ただし、ｆ3：凸レンズの焦点距離（ｔ１−ｔ２）：異なる厚さのディスク基板の厚みの差ｆ1：対物レンズの焦点距離。

【０１０１】上記（式４）の下限よりも小さいときは、
結局凸レンズの焦点距離ｆ3が小さすぎてパワーが大き
くなりすぎてしまい、収差補正が困難になるかまたは光
の利用効率が悪くなる。

【０１０２】上記（式４）の上限よりも大きいときは凸
レンズの焦点距離ｆ3が大きくなりすぎてパワーが小さ
くなりすぎてしまい、凸レンズと対物レンズとの距離が
離れすぎてしまって光ディスク装置が巨大化してしまう
か、凸レンズと対物レンズとの距離を余り離さずに凸レ
ンズに非球面などを用いて収差補正を行った場合には対
物レンズ偏心時の収差特性が悪くなる。

【０１０３】以上に基づいた図１２に示す構成の第８実
施の形態の凸レンズの数値例を以下に示す。

【０１０４】波長＝６５０ｎｍｒ１＝１９．６、ｄ１＝１、ｎ１＝１．５１４０５ｒ２＝無限、ｄ２＝０．６５ｒ３＝無限（絞り）、ｄ３＝９８．８、ｂ３＝１．６６
１８ｒ４＝無限（絞り）、ｄ４＝０．６５、ｂ４＝４．０４
４各符号は、第１実施の形態のときと同様で、以下であ
る。

【０１０５】ｒ１：凸レンズ１３のレーザーに近い面の曲率半径ｒ２：凸レンズ１３の対物レンズに近い面の曲率半径ｒ３：絞り１４の曲率半径ｒ４：絞り７の曲率半径ｄ１：凸レンズ１３の中心厚ｄ２：凸レンズ１３の対物レンズに近い面の光軸上の頂
点と絞り１４との光軸上の距離ｄ３：絞り１４と絞り７との光軸上の距離ｄ４：絞り７と対物レンズ５のレーザーに近い面の光軸
上の頂点との光軸上の距離ｂ３：絞り１４の絞り直径ｂ４：絞り７の絞り直径ｎ１：凸レンズの屈折率対物レンズ５は両面非球面で焦点距離ｆ1＝３．３７ｍ
ｍである。凸レンズの焦点距離は上記数値よりｆ3＝３
８．１２８ｍｍ、高密度用ディスク厚ｔ1＝０．６ｍ
ｍ、ＣＤ用ディスク厚ｔ2＝１．２ｍｍなので、（式４）＝｜３８．１２８＊（０．６−１．２）／３．３７｜＝６．７８８４となる。

【０１０６】図１２の状態での対物レンズ５と絞り７が
偏心したときの波面収差の値を以下に記す。

【０１０７】第８実施の形態：波長＝６５０ｎｍ、（式４）の値＝６．７８８４偏心量０ｍｍのとき波面収差＝０．００５λｒｍｓ偏心量０．１ｍｍのとき波面収差＝０．００７λｒｍｓ偏心量０．２ｍｍのとき波面収差＝０．０１３λｒｍｓ偏心量０．３ｍｍのとき波面収差＝０．０２０λｒｍｓ偏心量０．４ｍｍのとき波面収差＝０．０３１λｒｍｓ次に図１２に示す構成の第９実施の形態の数値例を以下
に示す。

【０１０８】波長＝６５０ｎｍｒ１＝２８．９、ｄ１＝１、ｎ１＝１．５１４０５ｒ２＝無限、ｄ２＝０．６５ｒ３＝無限（絞り）、ｄ３＝１１７、ｂ３＝２．４７４ｒ４＝無限（絞り）、ｄ４＝０．６５、ｂ４＝４．０４
４各符号の意味は第８実施の形態と同じである。

【０１０９】対物レンズ５は両面非球面で焦点距離ｆ1
＝３．３７ｍｍである。凸レンズの焦点距離は上記数値
よりｆ3＝５６．２２ｍｍ、高密度用ディスク厚ｔ1＝
０．６ｍｍ、ＣＤ用ディスク厚ｔ2＝１．２ｍｍなの
で、（式４）＝｜５６．２２＊（０．６−１．２）／３．３７｜＝１０．００９５となる。

【０１１０】図１２の状態での対物レンズ５と絞り７が
偏心したときの波面収差の値を以下に記す。

【０１１１】第９実施の形態：波長＝６５０ｎｍ、（式４）の値＝１０．００９５偏心量０ｍｍのとき波面収差＝０．００５λｒｍｓ偏心量０．１ｍｍのとき波面収差＝０．００７λｒｍｓ偏心量０．２ｍｍのとき波面収差＝０．０１３λｒｍｓ偏心量０．３ｍｍのとき波面収差＝０．０２０λｒｍｓ偏心量０．４ｍｍのとき波面収差＝０．０３２λｒｍｓ。

【０１１２】なお前記第８、第９実施の形態でも示すよ
うに凸レンズ〜対物レンズの距離は凹レンズのときに比
べて非常に大きくなるので実際の装置に適用する場合に
はミラーなどを適宜配置して装置の小型化を図るのも有
効である。

【０１１３】また第８〜第９実施の形態では図１２に示
すように、凸レンズ１３が光路内にあるときに作用する
絞り１４がある場合について示したが、図１２に示す状
態のときに像側ＮＡを小さくする必要がないような場合
には絞り１４を削除することができて、図１３に示す構
成にすればよい。図１３では、凸レンズ３が光路内にあ
るときにも絞り７によって像側ＮＡが定まっている。

【０１１４】次に、図１４を用いて本発明の光ディスク
装置のシステム全体について説明する。

【０１１５】図１４は、本発明の光ディスク装置のシス
テム全体の構成を示す構成図である。凹レンズ３と絞り
４とは図１４の矢印に示すように光学系の光路内から必
要に応じて出し入れされる。

【０１１６】凹レンズ３と絞り４とが光路内にあるとき
には、レーザー１から出た光がコリメートレンズ２によ
り平行光となりハーフミラー９により反射し凹レンズ３
を通って発散光となり絞り４によって像側ＮＡが決まる
ように光束径が決められ、対物レンズ５により集光され
てディスク基板６ｂの記録面８ｂに集束する。そしてデ
ィスク記録面８ｂで反射した光が再び対物レンズ５を通
り凹レンズ３を通過して再度平行光となってハーフミラ
ー９を通り、検出光学系１０を通ってフォトダイオード
１１に集光される。

【０１１７】凹レンズ３と絞り４とが光路内にないとき
には、レーザー１から出た光がコリメートレンズ２によ
り平行光となりハーフミラー９により反射し絞り７によ
って像側ＮＡが決まるように光束径が決められ、対物レ
ンズ５により集光されて図１４に図示されているものと
は違う厚みのディスク基板の記録面に集束する。そして
ディスク記録面で反射した光が再び対物レンズ５を通り
再度平行光となってハーフミラー９を通り、検出光学系
１０を通ってフォトダイオード１１に集光される。

【０１１８】レーザー１はレーザー駆動回路によって発
光のオンオフ、発光出力の制御などが行われる。フォト
ダイオード１１の出力は信号処理回路に供給され、フォ
ーカス誤差信号、トラッキング誤差信号、主信号などの
信号が生成される。これらの信号はシステム制御回路に
供給され、アクチュエーターを駆動する必要があるとき
にはアクチュエーター駆動回路を経由してアクチュエー
ターが駆動され、対物レンズ５と絞り７とが一体となっ
て移動する。

【０１１９】図１４において、ディスク判別手段は光デ
ィスク装置に装着されたディスクの厚さや種類を判別
し、その結果をシステム制御回路に対して出力する。デ
ィスク判別手段としては、ディスクの基板厚さを光学的
もしくは機械的な方法で検出する方法、ディスクまたは
ディスクのカートリッジにあらかじめ記録された識別マ
ークを検出する方法などが考えられる。もしくは、ディ
スクの厚さ、種類を仮定してディスクの信号を再生し、
正常な信号が得られなければ別の厚さ、種類のディスク
であると判断する方法でもよい。

【０１２０】システム制御回路は、ディスク判別手段か
ら受け取った判別結果に基づいて凹レンズ３と絞り４と
を挿入するかしないかを判断し、凹レンズ３と絞り４と
の挿入または非挿入について現在の状態と異なる状態に
しなければならないのかどうかを判断し、現在の状態と
異なる状態にしなければならないときにはモーターを駆
動するようにモーター駆動回路に伝達する。モーター駆
動回路が動作することによりモーターが回転して凹レン
ズ３と絞り４とが出し入れされる。

【０１２１】図１４においては凹レンズ３を図示してい
るが凸レンズを用いた場合も同様であり、また前記した
（Ｂ）の方法でレーザーまたはコリメートレンズを光軸
方向に移動させる場合には、モーターによりレーザー１
またはコリメートレンズ２が光軸方向に移動するように
してやればよい。

【０１２２】また今まで述べてきた実施の形態ではディ
スク基板の厚みを２種類としたが、３種類以上の厚みの
異なるディスク基板を記録または再生する場合にも同様
に収差補正するように新たに負の焦点距離を有する光学
素子を準備するか、正の焦点距離を有する光学素子を準
備するか、コリメートレンズを移動させるようにすれば
良い。

【０１２３】以上のように本発明の本実施の形態によれ
ばディスク厚が変化しても１ケの対物レンズにて良好に
収差補正できるという効果がある。しかも対物レンズが
トラッキングサーボのために偏心した場合でも良好に収
差補正ができる。

【０１２４】

【発明の効果】本発明によれば、１ケの対物レンズにて
厚みの異なるディスク基板を記録または再生することが
できるのでアクチュエーター可動部が複雑にならず、簡
単に構成できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１〜第６実施の形態の構成を示す側
断面図である。

【図２】図１（ａ）における光線を示す側断面図と横収
差図である。

【図３】図２の状態からディスク基板厚が厚くなったと
きの光線を示す側断面図と横収差図である。

【図４】図３の状態からＮＡが小さくなったときの光線
を示す側断面図と横収差図である。

【図５】本発明の第１実施の形態における、図１（ｂ）
の状態のときの光線を示す側断面図と横収差図である。

【図６】本発明の第１〜第６実施の形態における符号の
説明図である。

【図７】対物レンズ偏心時の波面収差のグラフである。

【図８】図１に示す構成から絞り４を削除した本発明の
実施の形態を示す側断面図である。

【図９】本発明のコリメートレンズの移動による実施の
形態の構成を示す側断面図である。

【図１０】本発明の第７実施の形態の構成を示す側断面
図である。

【図１１】本発明の第１〜第６実施の形態の構成及び光
線高さ、および平行光束径を示す側断面図である。

【図１２】本発明の第８、第９実施の形態の構成を示す
側断面図である。

【図１３】図１に示す構成から絞り４を削除した本発明
の実施の形態を示す側断面図である。

【図１４】本発明の光ディスク装置のシステム全体の構
成を示す構成図である。

【符号の説明】

１…レーザ、２…コリメートレンズ、３…凹レンズ、３ａ…凹レンズ、３ｂ…凹レンズ、４…絞り、４ａ…絞り、４ｂ…絞り、５…対物レンズ、６ａ…ディスク基板、６ｂ…ディスク基板、７…絞り、８ａ…ディスク記録面、８ｂ…ディスク記録面、９…ハーフミラー、１０…検出光学系、１１…フォトダイオード、１３…凸レンズ、１４…絞り、１５…第１集光点。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者篠原秀則茨城県ひたちなか市稲田1410番地株式会社日立製作所映像情報メディア事業部内 (72)発明者福井幸夫神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所映像情報メディア事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と対物レンズとを有してなる光ヘッド
を備え、前記光ヘッドと対向する側の表面から記録面までの厚さ
の異なる複数種類のディスクを再生および／または記録
可能の光ディスク装置において、装着されたディスクの種類を判別するディスク判別手段
と、前記光ヘッドの光源と対物レンズとの間の光路内に出し
入れ可能に配置されるとともに、所定の焦点距離を有し
てなる光学素子と、前記光学素子を前記光路内に挿入し、また前記光路内か
ら除去するように切替自在に移動させる光学素子駆動手
段と、前記ディスク判別手段における判別結果に基づき、前記
光学素子駆動手段における前記切替移動を選択的に駆動
させる制御手段とを備えてなることを特徴とする光ディ
スク装置。
【請求項２】請求項１に記載の光ディスク装置におい
て、前記光学素子の所定の焦点距離は、負の値を有してなる
ことを特徴とする光ディスク装置。
【請求項３】請求項２に記載の光ディスク装置におい
て、前記光源と前記対物レンズとの間の光路内に出し入れ可
能に配置され、対物レンズの像側開口数（像側ＮＡ）を
小さくする絞り手段と、前記絞り手段を前記光路内に挿入し、また前記光路内か
ら除去するように切替自在に移動させる絞り駆動手段と
を備え、前記制御手段は、前記ディスク判別手段における判別結
果に基づき、前記絞り駆動手段における前記切替移動を
選択的に駆動させることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項４】請求項２または請求項３に記載のいずれか
の光ディスク装置において、ｆ2：前記光学素子の焦点距離、（ｔ１−ｔ２）：種類の異なるディスクの前記厚さの
差、ｆ1：前記対物レンズの焦点距離、とするとき、３＜｜ｆ2＊（ｔ1−ｔ2）／ｆ1｜＜２５を満足してなることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項５】請求項２または請求項３に記載のいずれか
の光ディスク装置において、ｆ2：前記光学素子の焦点距離、（ｔ１−ｔ２）：種類の異なるディスクの前記厚さの
差、ｆ1：前記対物レンズの焦点距離、とするとき、６＜｜ｆ2＊（ｔ1−ｔ2）／ｆ1｜＜２５を満足してなることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項６】請求項２ないし請求項５に記載のいずれか
の光ディスク装置において、ｘを負の焦点距離を有する光学素子の光源から遠い方の
面の光軸上の面頂点から対物レンズの光源に近い面の光
軸上の面頂点までの距離とするとき、０．２ｍｍ≦ｘ≦２０ｍｍを満足してなることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項７】請求項２ないし請求項５に記載のいずれか
の光ディスク装置において、ｘを負の焦点距離を有する光学素子の光源から遠い方の
面の光軸上の面頂点から対物レンズの光源に近い面の光
軸上の面頂点までの距離とするとき、１．５ｍｍ≦ｘ≦２０ｍｍを満足してなることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項８】請求項２ないし請求項５に記載のいずれか
の光ディスク装置において、ｘを負の焦点距離を有する光学素子の光源から遠い方の
面の光軸上の面頂点から対物レンズの光源に近い面の光
軸上の面頂点までの距離とするとき、０．２ｍｍ≦ｘ≦１４ｍｍを満足してなることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項９】請求項２ないし請求項５に記載のいずれか
の光ディスク装置において、ｘを負の焦点距離を有する光学素子の光源から遠い方の
面の光軸上の面頂点から対物レンズの光源に近い面の光
軸上の面頂点までの距離とするとき、１．５ｍｍ≦ｘ≦１４ｍｍを満足してなることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１０】請求項２ないし請求項９に記載のいずれ
かの光ディスク装置において、前記負の焦点距離を有する光学素子は凹メニスカスレン
ズであることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１１】請求項２ないし請求項３に記載のいずれ
かの光ディスク装置において、前記負の焦点距離を有する光学素子は非球面凹レンズで
あることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１２】請求項１に記載の光ディスク装置におい
て、前記光学素子の所定の焦点距離は、正の値を有してなる
ことを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１３】請求項１２に記載の光ディスク装置にお
いて、前記光源と前記対物レンズとの間の光路内に出し入れ可
能に配置され、対物レンズの像側開口数（像側ＮＡ）を
小さくする絞り手段と、前記絞り手段を前記光路内に挿入し、また前記光路内か
ら除去するように切替自在に移動させる絞り駆動手段と
を備え、前記制御手段は、前記ディスク判別手段における判別結
果に基づき、前記絞り駆動手段における前記切替移動を
選択的に駆動させることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１４】請求項１２または請求項１３に記載のい
ずれかの光ディスク装置において、ｆ3：前記光学素子の焦点距離、（ｔ１−ｔ２）：種類の異なるディスクの前記厚さの
差、ｆ1：前記対物レンズの焦点距離、とするとき、３＜｜ｆ3＊（ｔ1−ｔ2）／ｆ1｜＜２５を満足してなることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１５】請求項１２または請求項１３に記載のい
ずれかの光ディスク装置において、ｆ3：前記光学素子の焦点距離、（ｔ１−ｔ２）：種類の異なるディスクの前記厚さの
差、ｆ1：前記対物レンズの焦点距離、とするとき、６＜｜ｆ3＊（ｔ1−ｔ2）／ｆ1｜＜２５を満足してなることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１６】光源と、光源からの光を平行光とするた
めのコリメートレンズと、対物レンズとを有してなる光
ヘッドを備え、前記光ヘッドと対向する側の表面から記録面までの厚さ
の異なる複数種類のディスクを再生および／または記録
可能の光ディスク装置において、装着されたディスクの種類を判別するディスク判別手段
と、前記光ヘッドの光源とコリメートレンズとの光路方向の
距離を変化させる可変手段と、前記ディスク判別手段における判別結果に基ずき、前記
可変手段を駆動させて前記光源とコリメートレンズとを
所定の距離に配置させる制御手段とを備えてなることを
特徴とする光ディスク装置。
【請求項１７】請求項１６に記載の光ディスク装置にお
いて、前記光源と前記対物レンズとの間の光路内に出し入れ可
能に配置され、対物レンズの像側開口数（像側ＮＡ）を
小さくする絞り手段と、前記絞り手段を前記光路内に挿入し、また前記光路内か
ら除去するように切替自在に移動させる絞り駆動手段と
を備え、前記制御手段は、前記ディスク判別手段における判別結
果に基づき、前記絞り駆動手段における前記切替移動を
選択的に駆動させることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１８】光源と対物レンズとを有してなる光ヘッ
ドを備え、前記光ヘッドと対向する側の表面から記録面までの厚さ
の異なる複数種類のディスクを再生および／または記録
可能の光ディスク装置において、装着されたディスクの種類を判別するディスク判別手段
と、前記光ヘッドの光源とディスクとの間の光路内に配置さ
れ、光の通過可能領域を制限する第１および第２の制限
開口と、前記第１および第２の制限開口の少なくとも一方を切替
自在に作用状態としまた非作用状態とする制限開口駆動
手段と、前記ディスク判別手段における判別結果に基づき、前記
制限開口駆動手段における前記状態を選択的に切替させ
る制御手段とを備えるとともに、前記第２の制限開口は前記第１の制限開口よりも小さい
開口部を有し、かつＷを前記対物レンズの前記光源に近い方の面の光軸
上の面頂点から前記第２の制限開口までの距離とすると
き、０≦Ｗ≦２０ｍｍを満足してなることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１９】請求項１８に記載の光ディスク装置にお
いて、前記制限開口駆動手段は、前記第２の制限開口を前記光
路内に出し入れ可能に構成されてなることを特徴とする
光ディスク装置。
【請求項２０】請求項１ないし請求項１９に記載のいず
れかの光ディスク装置において、前記複数種類のディスクは、ＣＤ（ＣｏｍｐａｃｔＤ
ｉｓｃ）規格に準拠したコンパクトディスクと、このコ
ンパクトディスクとは異なる種類であってコンパクトデ
ィスクと比べて等しい径および等しい全厚ならびにほぼ
半分の前記記録面までの厚さを有するディスクとを含ん
でなることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項２１】光源と対物レンズとを有し、光ヘッドと
対向する側の表面から記録面までの厚さの異なる複数種
類のディスクを再生および／または記録可能の光ディス
ク装置に用いられるための光ヘッドであって、前記光源と対物レンズとの間の光路内に所定の焦点距離
を有してなる光学素子が出し入れ可能に配置されてなる
ことを特徴とする光ヘッド。
【請求項２２】請求項２１に記載の光ヘッドにおいて、前記光学素子の所定の焦点距離は、負の値を有してなる
ことを特徴とする光ヘッド。
【請求項２３】請求項２２に記載の光ヘッドにおいて、前記光源と前記対物レンズとの間の光路内に対物レンズ
の像側開口数（像側ＮＡ）を小さくする絞り手段が出し
入れ可能に配置されてなることを特徴とする光ヘッド。
【請求項２４】請求項２２または請求項２３に記載のい
ずれかの光ヘッドにおいて、ｆ2：前記光学素子の焦点距離、（ｔ１−ｔ２）：種類の異なるディスクの前記厚さの
差、ｆ1：前記対物レンズの焦点距離、とするとき、３＜｜ｆ2＊（ｔ1−ｔ2）／ｆ1｜＜２５を満足してなることを特徴とする光ヘッド。
【請求項２５】請求項２２または請求項２３に記載のい
ずれかの光ヘッドにおいて、ｆ2：前記光学素子の焦点距離、（ｔ１−ｔ２）：種類の異なるディスクの前記厚さの
差、ｆ1：前記対物レンズの焦点距離、とするとき、６＜｜ｆ2＊（ｔ1−ｔ2）／ｆ1｜＜２５を満足してなることを特徴とする光ヘッド。
【請求項２６】請求項２２ないし請求項２５に記載のい
ずれかの光ヘッドにおいて、ｘを負の焦点距離を有する光学素子の光源から遠い方の
面の光軸上の面頂点から対物レンズの光源に近い面の光
軸上の面頂点までの距離とするとき、０．２ｍｍ≦ｘ≦２０ｍｍを満足してなることを特徴とする光ヘッド。
【請求項２７】請求項２２ないし請求項２５に記載のい
ずれかの光ヘッドにおいて、ｘを負の焦点距離を有する光学素子の光源から遠い方の
面の光軸上の面頂点から対物レンズの光源に近い面の光
軸上の面頂点までの距離とするとき、１．５ｍｍ≦ｘ≦２０ｍｍを満足してなることを特徴とする光ヘッド。
【請求項２８】請求項２２ないし請求項２５に記載のい
ずれかの光ヘッドにおいて、ｘを負の焦点距離を有する光学素子の光源から遠い方の
面の光軸上の面頂点から対物レンズの光源に近い面の光
軸上の面頂点までの距離とするとき、０．２ｍｍ≦ｘ≦１４ｍｍを満足してなることを特徴とする光ヘッド。
【請求項２９】請求項２２ないし請求項２５に記載のい
ずれかの光ヘッドにおいて、ｘを負の焦点距離を有する光学素子の光源から遠い方の
面の光軸上の面頂点から対物レンズの光源に近い面の光
軸上の面頂点までの距離とするとき、１．５ｍｍ≦ｘ≦１４ｍｍを満足してなることを特徴とする光ヘッド。
【請求項３０】請求項２２ないし請求項２９に記載のい
ずれかの光ヘッドにおいて、前記負の焦点距離を有する光学素子は凹メニスカスレン
ズであることを特徴とする光ヘッド。
【請求項３１】請求項２２ないし請求項２９に記載のい
ずれかの光ヘッドにおいて、前記負の焦点距離を有する光学素子は非球面凹レンズで
あることを特徴とする光ヘッド。
【請求項３２】請求項２０に記載の光ヘッドにおいて、前記光学素子の所定の焦点距離は、正の値を有してなる
ことを特徴とする光ヘッド。
【請求項３３】請求項３２に記載の光ヘッドにおいて、前記光源と前記対物レンズとの間の光路内に対物レンズ
の像側開口数（像側ＮＡ）を小さくする絞り手段が出し
入れ可能に配置されてなることを特徴とする光ヘッド。
【請求項３４】請求項３２または請求項３３に記載のい
ずれかの光ヘッドにおいて、ｆ3：前記光学素子の焦点距離、（ｔ１−ｔ２）：種類の異なるディスクの前記厚さの
差、ｆ1：前記対物レンズの焦点距離、とするとき、３＜｜ｆ3＊（ｔ1−ｔ2）／ｆ1｜＜２５を満足してなることを特徴とする光ヘッド。
【請求項３５】請求項３２または請求項３３に記載のい
ずれかの光ヘッドにおいて、ｆ3：前記光学素子の焦点距離、（ｔ１−ｔ２）：種類の異なるディスクの前記厚さの
差、ｆ1：前記対物レンズの焦点距離、とするとき、６＜｜ｆ3＊（ｔ1−ｔ2）／ｆ1｜＜２５を満足してなることを特徴とする光ヘッド。
【請求項３６】光源および光源からの光を平行光とする
ためのコリメートレンズならびに対物レンズとを有し、
光ヘッドと対向する側の表面から記録面までの厚さの異
なる複数種類のディスクを再生および／または記録可能
の光ディスク装置に用いるための光ヘッドであって、前記光源と前記コリメートレンズとは、光路方向の互い
の距離を変化可能に保持されてなることを特徴とする光
ヘッド。
【請求項３７】請求項３６に記載の光ヘッドにおいて、前記光源と前記対物レンズとの間の光路内に対物レンズ
の像側開口数（像側ＮＡ）を小さくする絞り手段が出し
入れ可能に配置されてなることを特徴とする光ヘッド。
【請求項３８】光源と対物レンズとを有し、光ヘッドと
対向する側の表面から記録面までの厚さの異なる複数種
類のディスクを再生および／または記録可能の光ディス
ク装置に用いられる光ヘッドであって、光の通過可能領域を制限する第１および第２の制限開口
が、少なくとも一方がその作用および非作用を切替自在
とされ、前記光源とディスクとの間の光路内に配置され
るとともに、前記第２の制限開口は前記第１の制限開口よりも小さい
開口部を有し、かつＷを前記対物レンズの前記光源に近い方の面の光軸
上の面頂点から前記第２の制限開口までの距離とすると
き、０≦Ｗ≦２０ｍｍを満足してなることを特徴とする光ヘッド。
【請求項３９】請求項３８に記載の光ヘッドにおいて、前記第２の制限開口は前記光路内に出し入れ可能に構成
されてなることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項４０】請求項２０ないし請求項３９に記載のい
ずれかの光ヘッドにおいて、前記複数種類のディスクは、ＣＤ（ＣｏｍｐａｃｔＤ
ｉｓｃ）規格に準拠したコンパクトディスクと、このコ
ンパクトディスクとは異なる種類であってコンパクトデ
ィスクと比べて等しい径および等しい全厚ならびにほぼ
半分の前記記録面までの厚さを有するディスクとを含ん
でなることを特徴とする光ヘッド。