JPH09306023A - 光情報記録媒体の記録および/または再生用光学系 - Google Patents
光情報記録媒体の記録および/または再生用光学系Info
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- JPH09306023A JPH09306023A JP8147851A JP14785196A JPH09306023A JP H09306023 A JPH09306023 A JP H09306023A JP 8147851 A JP8147851 A JP 8147851A JP 14785196 A JP14785196 A JP 14785196A JP H09306023 A JPH09306023 A JP H09306023A
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Abstract
に対応する記録再生用光学系の少なくとも対物レンズ系
を共用し、高密度情報記録再生時に最適化された対物レ
ンズを用いながら、低密度情報記録再生時にもトラッキ
ング時の性能低下を生じることのない記録再生用光学系
を得ようとする。 【解決手段】 波長の短い方を第1のレーザー光源とし
たとき、第1、第2の光情報記録媒体の透明基板の厚み
をそれぞれt1、t2、第1のレーザー光源と第1の光情
報記録媒体との組合せに対応するときの対物レンズ系の
横倍率をm2、第2のレーザー光源と第2の光情報記録
媒体との組合せに対応するときの対物レンズ系の横倍率
をm4とするとき |m4|≦ 0.05 t1 < t2 |m2|≧ |m4| かつ m2 > 0 の条件を満足することを特徴とする。
Description
らの光ビームを透明基板を介して情報記録面に集光する
ことにより情報を記録再生する光学系、特に波長の異な
る複数の光源を有する記録再生用光学系に関する。
系(本発明で云う記録再生用光学系とは、記録および/
または再生用光学系、すなわち記録用光学系、再生用光
学系、記録と再生との両用の光学系を含む。)は、よく
知られているように、半導体レーザ等の光源から出射し
た光束を対物レンズによって所定の厚みの透明基板を通
してほぼ無収差の光スポットを情報記録面上に結像す
る。この情報記録面で情報ピットによって変調されて反
射した光束は、対物レンズを介してビームスプリッタに
戻り、ここでレーザ光源からの光路から分離されて受光
手段へ入射し、出力した入射光束の強度に比例した信号
電流を、検出回路系で情報信号、フォーカスエラー信
号、トラックエラー信号を検出し、磁気回路とコイル等
で構成される2次元アクチュエータで対物レンズを制御
し、常に情報トラック上に光スポット位置を合わせる。
明基板の厚みなどの異なる光情報記録媒体の規格が増
し、それに応じて、記録再生用光学系の使用波長、対物
レンズのNAなどを変えることが必要となっている。た
とえば、書き込み可能なCDであるCD−Rの規格によ
れば反射率は波長770〜830nmで65%以上、透
明基板厚みは1.2mmであり、これに対応する情報ピ
ックアップでは、光源波長780nm、対物レンズNA
0.45が使用される。一方、DVDにおいては、透明
基板厚みは0.6mmであり、これに対応する情報ピッ
クアップでは、光源波長635〜650nm、対物レン
ズNA0.6が使用される。
る光情報記録媒体の記録再生を可能とすることが望まし
いが、記録再生装置の小型化とコスト低減のため、異な
る光情報記録媒体の記録再生用光学系の共通化を図るこ
とが必要となる。しかし、DVD用に最適化された対物
レンズ(波長635nm、ディスク厚0.6mm、NA
0.6)を、波長780nm、ディスク厚1.2mmで
使用とすると、たとえNA0.45に絞っても大きな球
面収差が発生してしまう。低密度情報記録再生時用に、
別の補正レンズ系を用意することによって上記の球面収
差を除去することは可能である。しかし、トラッキング
のために対物レンズを光軸と垂直な方向に移動させる
と、性能は著しく劣化してしまう。また、集光レンズと
対物レンズを共通化し、異なる波長の光源を集光レンズ
から異なる距離に配置し、高密度情報記録再生時に対物
レンズへの入射光を平行光とし、異なる波長による低密
度情報記録再生時には対物レンズへの入射光を発散光束
とすることにより、光スポットの球面収差を除去するピ
ックアップが提案されている(たとえば特開平8−55
363号)。しかし、使用波長の異同に関わらず、高密
度情報記録再生時に最適化された対物レンズが上記提案
のように無限共役型であると、低密度情報記録再生時に
は有限共役配置となる。このため、この提案のような方
法で光軸上での球面収差を除去することは可能である
が、トラッキングのために対物レンズを光軸と垂直な方
向に移動させると、性能は著しく劣化してしまう。
の異なる光情報記録媒体の記録再生を可能とする光学系
において、その構成を複雑にすることなく、上記のよう
に光学系の一部を共通化し、しかも高密度情報記録再生
時に最適化された対物レンズを用いながら、低密度情報
記録再生時にもトラッキング時の性能低下を生じること
のない光学系を得ようとする。
の記録及び/または再生用光学系は、第1のレーザー光
源からの光束を、第1の光情報記録媒体の透明基板を介
して情報記録面上に集光するための第1の光路と、第2
のレーザー光源からの光束を、第1の光情報記録媒体と
は厚の異なる透明基板を有する第2の光情報記録媒体の
透明基板を介して情報記録面上に集光するための第2の
光路とを有する光学系において、該光学系の第1の光路
には、第1のレーザー光源側から順にそれぞれ正の屈折
力を有する第1レンズ系、第2レンズ系が配置されると
共に、第2の光路には第2のレーザー光源側から順にそ
れぞれ正の屈折力を有する第3レンズ系と第4レンズ系
が配置され、少なくとも上記第2レンズ系と上記第4レ
ンズ系は同一レンズ系(以下の請求項において、単に第
2レンズ系という。)であり、上記第2レンズ系を通る
第1の光路と第2の光路の光軸は一致しており、第2の
レーザー光源と第2の光情報記録媒体との組合せに対応
するときの第2レンズ系の横倍率をm4とするとき、 |m4|≦0.05 ・・・(1) であることを特徴とする。上記光学系において、第1の
光情報記録媒体に対応する第1レンズ系と第2の光情報
記録媒体に対応する第3レンズ系も、同一レンズ系であ
ることがさらに望ましい。
はその波長を異にし、波長の短い方を第1のレーザー光
源としたとき、上記第1、第2の光情報記録媒体の透明
基板の厚みをそれぞれt1、t2、第1のレーザー光源と
第1の光情報記録媒体との組合せに対応するときの第2
レンズ系の横倍率をm2、第2のレーザー光源と第2の
光情報記録媒体との組合せに対応するときの第2レンズ
系の横倍率をm4とするとき、以下の条件式を満足する
ことを特徴とする。 t1 < t2 ・・・(2) |m2|≧|m4| ・・・(3) さらに、上記第1、第2、第3レンズ系は、それぞれ正
の単レンズからなり、以下の条件式を満足することが望
ましい。 m2 > 0 ・・・(4) さらに、上記光学系において、第1のレーザー光源と第
1の光情報記録媒体との組合せに対応するときの光情報
記録媒体側の開口数をNA1、第2のレーザー光源と第
2の光情報記録媒体との組合せに対応するときの光情報
記録媒体側の開口数をNA2としたとき、以下の関係を
有する。 NA1 > NA2 ・・・(5)
にせよ、第2の光情報記録媒体に対応する第2レンズ系
にせよ、その光情報記録媒体について最適化された対物
レンズは、トラッキングのためにその光軸と垂直方向に
移動させても、性能の劣化はそれほど大きいものではな
い。これに対して、最適化されたのとは別の光情報記録
媒体に対応させるには、透明基板厚の差により発生する
球面収差を、対物レンズへの入射光の発散角を変えるこ
とにより発生する球面収差で相殺するものであるが、こ
れは軸上収差である球面収差についてだけ成立する関係
であり、軸外収差については成立しない。このため、対
物レンズをその光軸と垂直方向に移動させてトラッキン
グすることにより、著しい性能の劣化を生じてしまう。
生じやすい配置の場合、レンズ移動による対物レンズへ
の入射光の状態変化が生じにくい配置であれば、軸外収
差の悪化の影響を受けにくいこととなる。高密度記録の
第1の光情報記録媒体、たとえば、DVD対応として最
適化された対物レンズが無限共役型(m2=0)である
と、低密度記録の第2の光情報記録媒体、例えばCD−
R対応時にはm4<0の有限共役配置となり、トラッキ
ングのために対物レンズを移動させると性能の劣化を生
じやすい配置となる。これに対して、低密度記録の第2
の光情報記録媒体対応時にm4〜0の無限共役配置に近
ければ近いほど、レンズ移動による対物レンズへの入射
光の変化は生じないことになる。このような配置とする
ための条件が条件式(1)である。そして、最適化され
た高密度記録光情報記録媒体対応時には、トラッキング
による性能劣化は少ないので、有限共役配置とすること
ができる。条件式(2)(3)はこのための条件であ
る。さらに、高密度記録光情報記録媒体に対応する対物
レンズの横倍率が条件式(4)を満足させ、収束光入射
対物レンズとすることにより、無限光入射に換算した開
口数を小さくし、温度変化の影響を押さえることができ
るので、対物レンズを樹脂製としても光学系の温度特性
を改善することができる。高密度記録対応時には、開口
数が大きいことが望ましく、条件式(5)はこれを表
す。
の記号は、ri は光源側から第i番目の面の曲率半径、
di は光源側から第i番目の面と第i+1番目の面との
光軸上の厚みあるいは間隔、ni は光源側から第i番目
の面と第i+1番目の面との間の媒質の使用波長での屈
折率を示す。レンズ面の非球面形状は、面の頂点を原点
とし、光軸方向をX軸とした直交座標系において、κを
円錐形数、Ai を非球面係数、Pi (4≦Pi )を非球
面のべき数とするとき、
ズであり、第1レンズ系と第3レンズ系は別レンズであ
る。 第1の光情報記録媒体 第2の光情報記録媒体 波長 635nm 780nm 透明基板の厚み 0.6mm 1.2mm 絞り径 φ4.14 φ3.24 光学系全系の横倍率 −1/7.20 −1/4.50 対物レンズの横倍率 +1/20.00 −1/207.45 記録面側NA 0.60 0.45 面番号 ri ri' di di' ni ni' 0 光源 光源 26.103 15.514 1 29.073 73.432 1.250 1.250 1.49005 1.48616 2 -14.154 -9.033 5.000 5.000 3 ∞(絞り) 4 2.090 2.090 2.600 2.600 1.49005 1.48616 5 -6.657 -6.657 1.566 1.402 6 ∞ 0.600 1.200 1.58000 1.57000 7 ∞(記録面) 非球面データ 第2面(第1レンズ系) κ = 5.48850×10-1 A1 = 1.01820×10-4 P1= 4.0000 A2 = 3.30921×10-7 P2= 6.0000 A3 = 1.12390×10-9 P3= 8.0000 A4 = 8.50230×10-12 P4=10.0000 第2'面(第3レンズ系) κ = 7.16212×10-2 A1 = 1.34453×10-4 P1= 4.0000 A2 = 1.27108×10-6 P2= 6.0000 A3 = 1.03635×10-8 P3= 8.0000 A4 = 1.11576×10-10 P4=10.0000 第4面 κ =−8.38998×10-1 A1 = 5.13380×10-3 P1= 4.0000 A2 = 4.03626×10-4 P2= 6.0000 A3 = 1.60428×10-5 P3= 8.0000 A4 = 1.73286×10-6 P4=10.0000 第5面 κ =−1.83135×10 A1 = 1.40488×10-2 P1= 4.0000 A2 =−4.57106×10-3 P2= 6.0000 A3 = 9.28372×10-4 P3= 8.0000 A4 =−8.76511×10-5 P4=10.0000
く、第1レンズ系と第3レンズ系も同一レンズである。 第1の光情報記録媒体 第2の光情報記録媒体 波長 635nm 780nm 透明基板の厚み 0.6mm 1.2mm 絞り径 φ4.14 φ3.24 光学系全系の横倍率 −1/7.20 −1/5.34 対物レンズの横倍率 +1/20.00 −1/232.60 記録面側NA 0.60 0.45 面番号 ri di di' ni ni' 0 光源 26.103 18.743 1 29.073 1.250 1.250 1.49005 1.48616 2 -14.154 5.000 5.000 3 ∞(絞り) 4 2.090 2.600 2.600 1.49005 1.48616 5 -6.657 1.566 1.401 6 ∞ 0.600 1.200 1.58000 1.57000 非球面データ 第2面 κ = 5.48850×10-1 A1 = 1.01820×10-4 P1= 4.0000 A2 = 3.30921×10-7 P2= 6.0000 A3 = 1.12390×10-9 P3= 8.0000 A4 = 8.50230×10-12 P4=10.0000 第4面 κ =−8.38998×10-1 A1 = 5.13380×10-3 P1= 4.0000 A2 = 4.03626×10-4 P2= 6.0000 A3 = 1.60428×10-5 P3= 8.0000 A4 = 1.73286×10-6 P4=10.0000 第5面 κ =−1.83135×10 A1 = 1.40488×10-2 P1= 4.0000 A2 =−4.57106×10-3 P2= 6.0000 A3 = 9.28372×10-4 P3= 8.0000 A4 =−8.76511×10-5 P4=10.0000
て示す。比較例1は、635nm、m2=0に対して最
適化された対物レンズを780nmに対してもm4=0
で使用した例、比較例2は、635nm、m2=0に対
して最適化された対物レンズを780nmに対してm4
<0とすることにより、球面収差を相殺した従来例であ
り、データは対物レンズのみを示す。 比較例1 第1の光情報記録媒体 第2の光情報記録媒体 波長 635nm 780nm 透明基板の厚み 0.6mm 1.2mm 絞り径 φ4.08 φ3.08 対物レンズの横倍率 0.00 0.00 記録面側NA 0.60 0.45 面番号 ri di di' ni ni' 1 ∞(絞り) 0.000 0.000 2 2.050 2.600 2.600 1.49005 1.48616 3 -5.187 1.602 1.240 4 ∞ 0.600 1.200 1.58000 1.57000 5 ∞(記録面) 非球面データ 第2面 κ =−4.62110×10-1 A1 =−8.10090×10-4 P1= 4.0000 A2 =−1.80770×10-4 P2= 6.0000 A3 =−2.33780×10-5 P3= 8.0000 A4 =−8.71000×10-6 P4=10.0000 第3面 κ =−2.04470×10 A1 = 9.10690×10-3 P1= 4.0000 A2 =−3.55070×10-3 P2= 6.0000 A3 = 7.89520×10-4 P3= 8.0000 A4 =−6.88430×10-5 P4=10.0000
キング0.5mm時の性能(波面収差、単位rms)を
対比して示す。 上記から明らかなように、比較例においては、第2の光
情報記録媒体において発生する波面収差は対物レンズの
横倍率を変えることによって軸上性能は補正できるもの
の、トラッキングによる性能の劣化を避けることは出来
ない。本発明の光学系においては、第2の光情報記録媒
体対応時の横倍率を小さく取ることによって、トラッキ
ング時の性能劣化を極めて小さく抑えることが出来た。
上記実施例は、第1のレーザ光源と第2のレーザ光源の
波長が異なる例を示したが、同一波長であってもその作
用・効果は同じであり、この場合、光源も同一とし、そ
れぞれの光情報記録媒体の透明基盤の厚みに応じてその
位置を調整するようにしてもよい。
であり、(a)は第1の光情報記録媒体対応時、(b)
は第2の光情報記録媒体対応時である。
る。
る。
Claims (14)
- 【請求項1】 第1のレーザー光源からの光束を、第1
の光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面上に集
光するための第1の光路と、第2のレーザー光源からの
光束を、第1の光情報記録媒体とは厚の異なる透明基板
を有する第2の光情報記録媒体の透明基板を介して情報
記録面上に集光するための第2の光路とを有する光学系
において、該光学系の第1の光路には、第1のレーザー
光源側から順にそれぞれ正の屈折力を有する第1レンズ
系、第2レンズ系が配置されると共に、第2の光路には
第2のレーザー光源側から順にそれぞれ正の屈折力を有
する第3レンズ系と第4レンズ系が配置され、少なくと
も上記第2レンズ系と上記第4レンズ系は同一レンズ系
(以下の請求項において、単に第2レンズ系という。)
であり、第2レンズ系を通る第1の光路と第2の光路の
光軸は一致しており、第2のレーザー光源と第2の光情
報記録媒体との組合せに対応するときの第2レンズ系の
横倍率をm4とするとき、 |m4|≦0.05 であることを特徴とする光情報記録媒体の記録及び/ま
たは再生用光学系 - 【請求項2】 上記第1、第2、第3レンズ系は、それ
ぞれ正の単レンズからなることを特徴とする請求項1の
光情報記録媒体の記録及び/または再生用光学系 - 【請求項3】 上記第1、第2の光情報記録媒体の透明
基板の厚みをそれぞれt1、t2、上記第1のレーザー光
源と第1の光情報記録媒体との組合せに対応するときの
第2レンズ系の横倍率をm2、第2のレーザー光源と第
2の光情報記録媒体との組合せに対応するときの第2レ
ンズ系の横倍率をm4とするとき、以下の条件式を満足
することを特徴とする請求項1または請求項2の光情報
記録媒体の記録および/または再生用光学系 t1 < t2 |m2|≧|m4| - 【請求項4】 以下の条件式を満足することを特徴とす
る請求項3の光情報記録媒体の記録および/または再生
用光学系 m2 > 0 - 【請求項5】 上記光学系において、第1のレーザー光
源と第1の光情報記録媒体との組合せに対応するときの
光情報記録媒体側の開口数をNA1、第2のレーザー光
源と第2の光情報記録媒体との組合せに対応するときの
光情報記録媒体側の開口数をNA2としたとき、以下の
条件式を満足することを特徴とする請求項3または請求
項4の光情報記録媒体の記録および/または再生用光学
系 NA1 > NA2 - 【請求項6】 上記第1のレーザー光源と第2のレーザ
ー光源の波長が異なることを特徴とする請求項1ないし
または請求項5のいずれかの光情報記録媒体の記録およ
び/または再生用光学系 - 【請求項7】 上記第1のレーザー光源の波長をλ1、
第2のレーザー光源の波長をλ2としたとき、 λ1 < λ2 であることを特徴とする請求項1ないしまたは請求項5
のいずれかの光情報記録媒体の記録および/または再生
用光学系 - 【請求項8】 第1のレーザー光源からの光束を、第1
の光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面上に集
光するための第1の光路と、第2のレーザー光源からの
光束を、第1の光情報記録媒体とは厚の異なる透明基板
を有する第2の光情報記録媒体の透明基板を介して情報
記録面上に集光するための第2の光路とを有する光学系
において、該光学系の第1の光路には、第1のレーザー
光源側から順にそれぞれ正の屈折力を有する第1レンズ
系、第2レンズ系が配置されると共に、第2の光路には
第2のレーザー光源側から順にそれぞれ正の屈折力を有
する第3レンズ系と第4レンズ系が配置され、少なくと
も上記第1レンズ系と第3レンズ系、および、上記第2
レンズ系と上記第4レンズ系は同一レンズ系(以下の請
求項において、単に第2レンズ系という。)であり、上
記第1レンズ系と第2レンズ系を通る第1の光路と第3
レンズ系と第2レンズ系を通る第2の光路の光軸は一致
しており、第2のレーザー光源と第2の光情報記録媒体
との組合せに対応するときの第2レンズ系の横倍率をm
4とするとき、 |m4|≦0.05 であることを特徴とする光情報記録媒体の記録及び/ま
たは再生用光学系 - 【請求項9】 上記第1、第2、第3レンズ系は、それ
ぞれ正の単レンズからなることを特徴とする請求項8の
光情報記録媒体の記録及び/または再生用光学系 - 【請求項10】 上記第1、第2の光情報記録媒体の透
明基板の厚みをそれぞれt1、t2、上記第1のレーザー
光源と第1の光情報記録媒体との組合せに対応するとき
の第2レンズ系の横倍率をm2、第2のレーザー光源と
第2の光情報記録媒体との組合せに対応するときの第2
レンズ系の横倍率をm4とするとき、以下の条件式を満
足することを特徴とする請求項8または請求項9の光情
報記録媒体の記録および/または再生用光学系 t1 < t2 |m2|≧|m4| - 【請求項11】 以下の条件式を満足することを特徴と
する請求項10の光情報記録媒体の記録および/または
再生用光学系 m2 > 0 - 【請求項12】 上記光学系において、第1のレーザー
光源と第1の光情報記録媒体との組合せに対応するとき
の光情報記録媒体側の開口数をNA1、第2のレーザー
光源と第2の光情報記録媒体との組合せに対応するとき
の光情報記録媒体側の開口数をNA2としたとき、以下
の条件式を満足することを特徴とする請求項10または
請求項11の光情報記録媒体の記録および/または再生
用光学系 NA1 > NA2 - 【請求項13】 上記第1のレーザー光源と第2のレー
ザー光源の波長が異なることを特徴とする請求項8ない
しまたは請求項12のいずれかの光情報記録媒体の記録
および/または再生用光学系 - 【請求項14】 上記第1のレーザー光源の波長を
λ1、第2のレーザー光源の波長をλ2としたとき、 λ1 < λ2 であることを特徴とする請求項8ないし請求項12のい
ずれかの光情報記録媒体の記録および/または再生用光
学系
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