JPH09198699A - 光ディスク用集光レンズ - Google Patents

光ディスク用集光レンズ

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JPH09198699A JP8007083A JP708396A JPH09198699A JP H09198699 A JPH09198699 A JP H09198699A JP 8007083 A JP8007083 A JP 8007083A JP 708396 A JP708396 A JP 708396A JP H09198699 A JPH09198699 A JP H09198699A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＣＤ等の光ディスク装置において、異なる基
板厚さを有する光ディスク媒体を記録再生することが可
能な光ヘッドに使用する集光レンズを実現する。 【解決手段】 光ディスク用集光レンズは、レーザ光源
１からの出射ビームを微小スポットに集光する集光レン
ズ３において、レンズ面内をレンズ開口に比べて十分に
小さい複数の領域に分割し、第１のレンズ面４では第１
の光ディスク６に微小スポットを形成し、第２のレンズ
面５では第２の光ディスク７に微小スポットを形成す
る。それぞれのレンズは、独立に最適化できるため、容
易に設計することが可能になる。このようにすること
で、１つのレンズより２種類のビームスポットを形成す
ることができ、異なる基板厚さの光ディスクに対応でき
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、ＣＤ等の光ディス
ク装置において、異なる基板厚さを有する光ディスク媒
体を記録再生することが可能な光ヘッドに使用する集光
レンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般的に使用されている光ディスク装置
においては、ミクロンオーダーの記録媒体面を保護する
ため、透明基板を透過して記録媒体面に微小スポットを
形成する光ヘッドが用いられている。
【０００３】このような構成においては、平行平板であ
る透明基板内を収束ビームが透過するため、透過するビ
ームには平行平板の厚さに依存した波面収差が発生する
ことになる。ここでいう波面収差とは、収束ビームの等
位相面の球面からのずれを示すものである。このずれが
大きいと、収束スポットが回折限界より拡大してしま
い、良好な記録再生特性が得られない。従って、回折限
界に近い微小スポットを記録媒体面に形成するために、
光ヘッド光学系においてはこの波面収差を補正するよう
なレンズ設計がなされている。
【０００４】ところで、光ディスクの基板厚さは、利用
目的によって異なっている。基板厚さが異なると、上記
波面収差補正量が異なるため、従来の光ヘッドにおいて
は特定の基板厚さの光ディスク媒体の記録再生のみしか
できない欠点があった。
【０００５】これに対し、オプチカルレビュー、１巻、
１号の２７頁に記載されているように、ホログラム素子
の０次透過光と１次回折光を用いて異なる２つの基板厚
さに対応する光ヘッドが提案されている。
【０００６】この提案では、図６に示すように、集光レ
ンズ３は、薄い基板の第１の光ディスク６に対応できる
よう設計されており、位相変化のないホログラム素子９
の０次透過光によってこの厚さの光ディスク媒体を再生
する。一方、基板の厚い第２の光ディスク７に対応する
ため、ホログラム素子９は、基板厚さの違いによって集
光レンズ透過光に残存する収差を補正する１次回折光が
発生するように格子が形成されている。ホログラム素子
の格子形状は、入射する光の波面と出射する光の波面と
のホログラム面位置での干渉によって決まる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ここで使用
されるホログラム素子は−１次回折光が不要となるた
め、格子断面形状を鋸波状のブレーズ格子に近づけて−
１次回折光の発生を抑制することで、１次回折光の効率
が向上するように形成される。
【０００８】このような格子は、多数回のエッチングプ
ロセスにより階段状のレリーフを形成したり、金属表面
を精密バイトにより切削したりして形成することになる
が、格子周期には加工上の制作限界がある。一般には、
十〜数十ミクロン程度の周期が再現性良く制作できる限
界である。上記の試作例では、１３．５ミクロンが最小
周期となっている。
【０００９】このようなことから、ホログラム素子で補
正できる収差は、製作上の制約から実質的には限界があ
ることが判明する。
【００１０】本発明の目的は、上記のような制限を受け
ることがない集光レンズを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の光ディスク用集
光レンズは、レーザ光源からの出射ビームを微小スポッ
トに集光する集光レンズにおいて、レンズ面内をレンズ
開口に比べて十分に小さい複数の領域に分割し、分割し
た領域が２種類のレンズのいずれか一方の一部分を形成
していることを特徴とする。
【００１２】また、上記領域分割が、レンズ中心から同
心円状に形成されていたり、ストライプ状に形成されて
いたりすることを特徴とする。
【００１３】さらに、領域分割の周期が一定でないこと
を特徴とする。さらに、上記領域分割が、放射状に形成
されていることを特徴とする。
【００１４】
【作用】本発明の作用を図を用いて説明する。
【００１５】図１に本発明の一実施形態を示す。
【００１６】レーザ光源１からの出射光を、光ディスク
上の微小スポットに集光する集光レンズ３として入射面
が複数の領域に分割されたレンズが用いられている。分
割された領域は、もともとの２種類の集光レンズに対
し、いずれか一方のレンズ内の一部分の曲面を形成して
いる。
【００１７】この図では、第１の光ディスク６に対して
は第１のレンズ面４に属する領域によって微小スポット
を形成し、第２の光ディスク７に対しては第２のレンズ
面５に属する領域によって微小スポットを形成してい
る。
【００１８】それぞれのレンズ面は元々のレンズ表面の
一部を形成すればいいだけなので、ホログラム素子の格
子ピッチのような製造上の制限を受けることはない。ま
た、従来の研磨レンズではなく、金型によるモールドレ
ンズを利用すれば、このような領域に分けたレンズ面も
容易に形成できる。
【００１９】このような分割型のレンズでは、分割する
領域の数が多くなる程、つまり、個々の分割領域の大き
さがレンズ開口に比べて小さくなる程、集光スポットが
元々のレンズによって形成される集光スポット形状に近
い形になる。
【００２０】図２は、同心円状に領域分割を行った場合
の集光スポット断面強度分布を示したものである。図中
の斜線部が同一のレンズ面を表す。
【００２１】領域が２つのみ（分割数は４）の場合は、
元々のレンズでは問題とならないサイドローブが実線の
様に大きく発生する。領域が３つに増えると（分割数は
６）、一点鎖線で示すようにかなりサイドローブが抑制
されることが判明する。
【００２２】光ヘッド装置への応用では、サイドローブ
高さとしては中心ビームの１０％以下程度が実用化の１
つの目安と考えられるので、領域の分割数としては６以
上が必要となることが判明する。
【００２３】同心円状の分割を行うと、回転対称のレン
ズの同じ曲面部分を分割されたそれぞれの円環状の領域
に形成するため、設計が行いやすい利点がある。
【００２４】領域分割の形態として、図３に示すように
ストライプ状に分割すれば、分割領域の境界が単純な直
線となるため、金型に精密バイトで切削加工を行うよう
な場合に、加工が行いやすい利点がある。
【００２５】ただし、ストライプ状に分割する場合は、
分割の周期を一定にすると、その周期に対応する回折ス
ポットが同じ焦点距離に発生してしまう問題点が生じ
る。
【００２６】このような場合は、分割を一定周期とせ
ず、チャープ状に変化させて回折光の波面の曲率を一定
でなく変化させることで、回折スポットの焦点位置を回
折のないスポット位置に比べて、光軸方向の前後に移動
させることが出来る。焦点位置が異なると、ビームは拡
大してぼけるため、記録再生特性に対する影響はなくな
る。
【００２７】また、チャープ化せずにランダムな周期と
すれば、回折光の発生方向がレンズ面内で異なるため、
回折光全体で微小スポットを形成することは出来ず、光
ヘッド上で実質的な問題は無くなる。
【００２８】領域分割としては、図４の様に放射状にす
る方法も考えられる。
【００２９】集光レンズとしては、図１に示すようにコ
リメート光を入射する無限系のものでなく、レーザ光源
側も収束光を用いる有限系のものでも良い。
【００３０】また、一方のレンズ、または両方のレンズ
が回折格子によって形成されたホログラムレンズでもよ
い。
【００３１】図５は、部分的にホログラムが形成された
部分ホログラム素子８を用いた例であり、ホログラムが
存在する領域は、ホログラムと集光レンズ３の組み合わ
せによるレンズ系を構成し、ホログラムが無い部分は集
光レンズ３の特性そのものが現れる構成である。
【００３２】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図１に示
す。
【００３３】レーザ光源１からの出射光は、コリメート
レンズ２で平行光となり、集光レンズ３で微小スポット
に集光される。集光レンズ３は微小領域に分割されてお
り、第１のレンズ面４では第１の光ディスク６に微小ス
ポットを形成し、第２のレンズ面５では第２の光ディス
ク７に微小スポットを形成する。
【００３４】第１のレンズと第２のレンズとで異なる基
板厚の光ディスクに対応することで、１つの光ヘッドで
２種類の光ディスクに対応できるようになる。
【００３５】
【発明の効果】本発明により、回折格子ピッチの制限を
受けることなく２種類の光ディスクに対応可能な光ヘッ
ド用の集光レンズを実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の断面図である。
【図２】本発明における同心円状に領域分割を行った場
合の集光スポット断面強度分布を示す。
【図３】本発明におけるストライプ状の領域分割の形態
を示す。
【図４】本発明における放射状の領域分割の形態を示
す。
【図５】本発明の他の一実施形態の断面図である。
【図６】従来の光ディスク用集光レンズの断面図であ
る。
【符号の説明】
１ レーザ光源 ２ コリメートレンズ ３ 集光レンズ ４ 第１のレンズ面 ５ 第２のレンズ面 ６ 第１の光ディスク ７ 第２の光ディスク ８ 部分ホログラム素子 ９ ホログラム素子

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 レーザ光源からの出射ビームを微小スポ
    ットに集光する集光レンズにおいて、レンズ面内をレン
    ズ開口に比べて十分に小さい複数の領域に分割し、分割
    した領域が２つの異なるレンズのいずれか一方のレンズ
    の一部分を形成していることを特徴とする光ディスク用
    集光レンズ。
  2. 【請求項２】 領域の分割が、レンズ中心から同心円状
    に形成されていることを特徴とする請求項１記載の光デ
    ィスク用集光レンズ。
  3. 【請求項３】 領域の分割が、ストライプ状に形成され
    ていることを特徴とする請求項１記載の光ディスク用集
    光レンズ。
  4. 【請求項４】 領域の分割の周期が一定ではないことを
    特徴とする請求項３記載の光ディスク用集光レンズ。
  5. 【請求項５】 領域の分割が、放射状に形成されている
    ことを特徴とする請求項１記載の光ディスク用集光レン
    ズ。
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