(57)【特許請求の範囲】
【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の光情報記録媒体よりも低密度記録用であり且つ第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、対物レンズ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レンズ系と上記対物レンズが配置され、上記対物レンズを通る第１の光路と第２の光路の光軸は一致しており、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上記対物レンズの横倍率を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上記対物レンズの横倍率をｍ4とするとき、
｜ｍ4｜≦０．０５
ｔ1 ＜ ｔ2
｜ｍ2｜≧｜ｍ4｜
ｍ2 ＞ ０
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３レンズ系、および上記対物レンズは、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１または２に記載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４】
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ないし請求項３のいずれかに記載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５】
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ないし請求項３のいずれかに記載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６】
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の光情報記録媒体よりも低密度記録用であり且つ第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、対物レンズ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上記第１レンズ系と上記対物レンズが配置され、上記第１レンズ系と上記対物レンズを通る第１の光路と上記第１レンズ系と上記対物レンズを通る第２の光路の光軸は一致しており、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上記対物レンズの横倍率を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上記対物レンズの横倍率をｍ4とするとき、
｜ｍ4｜≦０．０５
ｔ1 ＜ ｔ2
｜ｍ2｜≧｜ｍ4｜
ｍ2 ＞ ０
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７】
上記第１レンズ系、および上記対物レンズは、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６に記載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８】
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６または請求項７に記載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９】
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６ないし請求項８のいずれかに記載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１０】
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６ないし請求項８のいずれかに記載の光情報記録媒体の記録および／または再生用光学系。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、レーザ光などの光源か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。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光情報記録媒体の記録再生用光学系（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。
【０００３】
近年、情報記録密度、基板の反射特性、透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ＮＡ０．４５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。
【０００４】
同一記録再生装置によりこれら規格の異な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、ＮＡ０．６）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８−５５３６３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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、これら規格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。
【０００６】
【問題を解決するための手段】
本発明の光情報記録媒体の記録及び／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。
【０００７】
さらには、上記第１、第２のレーザー光源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）
【０００８】
【作用】
第１の光情報記録媒体に対応する第２レンズ系にせよ、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。
【０００９】
この欠点を避けるには、軸外収差の劣化が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。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の光学系の実施例を示す。表中の記号は、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、
【数１】
0003960640.tif 000002
【００１１】
実施例１
この実施例は、第２レンズ系と第４レンズ系は同一レンズであり、第１レンズ系と第３レンズ系は別レンズである。
0003960640.tif 000003
0003960640.tif 000004
【００１２】
実施例２
この実施例は、第２レンズ系と第４レンズ系だけでなく、第１レンズ系と第３レンズ系も同一レンズである。
0003960640.tif 000005
0003960640.tif 000006
【００１３】
【発明の効果】
本発明の光学系の効果を従来例と比較して示す。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
0003960640.tif 000007
【００１４】
比較例２
0003960640.tif 000008
【００１５】
上記比較例と、本発明の実施例とをトラッキング０．５ｍｍ時の性能（波面収差、単位ｒｍｓ）を対比して示す。
光源波長    λ＝６３５ｎｍ    ＮＡ  ０．６０
0003960640.tif 000009
光源波長    λ＝７８０ｎｍ    ＮＡ  ０．４５
0003960640.tif 000010
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の光学系の光路を示す断面図であり、（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。
【図２】本発明の実施例１の光学系の球面収差図である。
【図３】本発明の実施例２の光学系の球面収差図である。
【図４】比較例１の光学系の球面収差図である。
【図５】比較例２の光学系の球面収差図である。
【図１】
0003960640.tif 000011
【図２】
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【図３】
0003960640.tif 000013
【図４】
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【図５】
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