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JP2001160234A - Optical pickup system - Google Patents

Optical pickup system

Info

Publication number
JP2001160234A
JP2001160234A JP34108199A JP34108199A JP2001160234A JP 2001160234 A JP2001160234 A JP 2001160234A JP 34108199 A JP34108199 A JP 34108199A JP 34108199 A JP34108199 A JP 34108199A JP 2001160234 A JP2001160234 A JP 2001160234A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
light
optical
anamorphic lens
optical pickup
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP34108199A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2001160234A5 (en
Inventor
Junichi Kitabayashi
淳一 北林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP34108199A priority Critical patent/JP2001160234A/en
Publication of JP2001160234A publication Critical patent/JP2001160234A/en
Publication of JP2001160234A5 publication Critical patent/JP2001160234A5/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 例えばDVD用とCD用記録再生光学系を有
するシステムにおいて、CD側の光利用効率を向上させ
て記録速度を増加させ、またCD側のNAを増加させて
記録特性を改善し、全体の光学レイアウトを簡素化して
装置の小型化を可能にする。 【解決手段】 CDの記録再生を行う場合、半導体レー
ザチップが搭載された第2のホログラムユニット29か
らの発散光束は有限系アナモルフィックレンズ3′によ
りカップリングされ、かつ強度分布が楕円状から円形状
に整形される。ここでアナモルフィックレンズ3′を透
過した光束は発散光となる。上記の構成により、発散光
路中において半導体レーザのビーム形状を楕円から円形
に整形できるため光利用効率が向上し、対物レンズ27
の設計値とは異なる基板厚の光ディスクを記録再生する
場合にも、対物レンズ27への入射光束を発散光として
球面収差を補正しているので、大きな開口数(NA)が
可能であり、回折限界の盤面スポットを形成できる。
[PROBLEMS] For example, in a system having a recording / reproducing optical system for DVD and CD, the light use efficiency on the CD side is improved to increase the recording speed, and the NA on the CD side is increased to record. It improves the characteristics, simplifies the overall optical layout and allows for a smaller device. When performing recording and reproduction of a CD, a divergent light beam from a second hologram unit 29 on which a semiconductor laser chip is mounted is coupled by a finite anamorphic lens 3 ', and the intensity distribution is changed from an elliptical shape. It is shaped into a circular shape. Here, the light beam transmitted through the anamorphic lens 3 'becomes divergent light. According to the above configuration, the beam shape of the semiconductor laser can be shaped from an ellipse to a circle in the diverging light path, so that the light use efficiency is improved and the objective lens 27 is improved.
Even when recording / reproducing an optical disk having a substrate thickness different from the designed value of the above, since the spherical aberration is corrected by using the luminous flux incident on the objective lens 27 as divergent light, a large numerical aperture (NA) is possible, and diffraction is possible. A critical board spot can be formed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光ピックアップに
関し、より詳細には、レーザプリンタ光学系に応用可能
な光ピックアップであって、CD、DVD、S−DVD
など基板厚の異なる複数規格の光ディスクを記録再生す
る光ディスクドライブ装置における光ピックアップに関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical pickup, and more particularly, to an optical pickup applicable to a laser printer optical system, such as a CD, a DVD, and an S-DVD.
The present invention relates to an optical pickup in an optical disk drive for recording and reproducing optical disks of a plurality of standards having different substrate thicknesses.

【0002】[0002]

【従来の技術】図10は、最近のCD/DVD兼用光ピ
ックアップの光学系レイアウトを示す概略構成図で、図
中、21は第1のホログラムユニット、22は第1のコ
リメートレンズ、23はビーム整形プリズム、24はミ
ラー、25はダイクロイックプリズム、26は波長選択
性アパーチャ、27は対物レンズ、28はDVDまたは
CDディスク、29は第2のホログラムユニット、30
は第2のコリメートレンズである。
2. Description of the Related Art FIG. 10 is a schematic configuration diagram showing an optical system layout of a recent CD / DVD dual-purpose optical pickup. In FIG. 10, reference numeral 21 denotes a first hologram unit, 22 denotes a first collimating lens, and 23 denotes a beam. Shaping prism, 24 is a mirror, 25 is a dichroic prism, 26 is a wavelength-selective aperture, 27 is an objective lens, 28 is a DVD or CD disk, 29 is a second hologram unit, 30
Is a second collimating lens.

【0003】(DVDの記録再生を行う時)波長650
nmの半導体レーザチップが搭載された第1のホログラ
ムユニット21から出射した発散光束は、第1のコリメ
ートレンズ22により平行光束に変換される。変換され
た光束は強度分布が楕円状であるため、2個1組のビー
ム整形プリズム23により円形ビームに整形される。整
形された光束はミラー24で反射し、さらにダイクロイ
ックプリズム25で反射した後、波長選択性アパーチャ
26でNA0.6に対応するビーム径に絞られた後、対
物レンズ27により基板厚0.6mmのDVDディスク
28上にスポットを形成する。
[0003] (When performing DVD recording and reproduction) wavelength 650
The divergent light beam emitted from the first hologram unit 21 on which the semiconductor laser chip of nm is mounted is converted by the first collimator lens 22 into a parallel light beam. Since the converted light flux has an elliptical intensity distribution, it is shaped into a circular beam by a pair of beam shaping prisms 23. The shaped light beam is reflected by a mirror 24, further reflected by a dichroic prism 25, narrowed by a wavelength-selective aperture 26 to a beam diameter corresponding to NA 0.6, and then formed by an objective lens 27 with a substrate thickness of 0.6 mm. A spot is formed on the DVD disk 28.

【0004】波長選択性アパーチャ26と対物レンズ2
7は一体となって、図示しないアクチュエータによりト
ラック方向やフォーカス方向に駆動される。対物レンズ
27はDVDの基板厚、波長、NAに合わせて設計され
ているので、スポットはほぼ回折限界程度に小さくな
る。DVDディスク28からの反射光は最初の光路を逆
進して、第1のホログラムユニット21のホログラムで
回折し、半導体レーザチップ近傍の受光素子に入射して
各種信号を発生する。
The wavelength-selective aperture 26 and the objective lens 2
7 are integrally driven by an actuator (not shown) in the track direction and the focus direction. Since the objective lens 27 is designed in accordance with the thickness, wavelength, and NA of the DVD substrate, the spot becomes almost as small as the diffraction limit. The reflected light from the DVD disk 28 travels backward in the first optical path, is diffracted by the hologram of the first hologram unit 21, enters the light receiving element near the semiconductor laser chip, and generates various signals.

【0005】(CDの再生をおこなう時)波長780n
mの半導体レーザチップが搭載された第2のホログラム
ユニット29から出射した発散光束は、第2のコリメー
トレンズ30により少し集光されるが、依然として発散
光のままダイクロイックプリズム25を透過する。透過
した光束の強度分布は円形に整形されることなく楕円の
ままである。発散光は波長選択性アパーチャ26で中心
の一部分だけが選択透過される。
(When reproducing a CD) Wavelength 780n
The divergent light beam emitted from the second hologram unit 29 on which the m semiconductor laser chips are mounted is slightly condensed by the second collimating lens 30, but still passes through the dichroic prism 25 as divergent light. The intensity distribution of the transmitted light beam remains elliptical without being shaped into a circle. The divergent light is selectively transmitted through only a part of the center by the wavelength selective aperture 26.

【0006】対物レンズ27は無限系DVD用(平行光
入射、基板厚0.6mm、波長650nm)であるが、
よく知られているように(例えば特開平10−2553
06号公報)、CD系の条件(基板厚1.2mm、波長
780nm)のときには、ある倍率の有限系(発散光入
射)として使うと、回折限界程度の集光スポットを得る
ことができる。CDディスク28からの反射光は最初の
光路を逆進して、第2のホログラムユニット29のホロ
グラムで回折し、半導体レーザチップ近傍の受光素子に
入射して各種信号を発生する。
The objective lens 27 is for an infinite system DVD (parallel light incidence, substrate thickness 0.6 mm, wavelength 650 nm).
As is well known (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-2553)
No. 06), and under the condition of the CD system (substrate thickness 1.2 mm, wavelength 780 nm), when used as a finite system (incident divergent light) with a certain magnification, a condensed spot about the diffraction limit can be obtained. The reflected light from the CD disk 28 travels backward in the first optical path, is diffracted by the hologram of the second hologram unit 29, and is incident on a light receiving element near the semiconductor laser chip to generate various signals.

【0007】ここで問題となるのは、CD側の光束は常
に発散光であるので、DVD側のようなプリズムを用い
たビーム整形ができないことである。もし発散光をプリ
ズムでビーム整形すると、非点収差が発生し、ディスク
面スポットが回折限界に絞られなくなるからである。ビ
ーム整形ができないので、半導体レーザからの光束は楕
円形状のまま対物レンズ27に入射する。ディスク面の
スポットを小さく絞るためにRIM(レンズ入射瞳端部
での光束の強度)を大きくするには、楕円の中心部だけ
を使わざるをえない。従って光量ロスが大きくなり、光
利用効率が劣化する。
The problem here is that since the light beam on the CD side is always divergent light, beam shaping using a prism like the DVD side cannot be performed. If the divergent light is beam-shaped by a prism, astigmatism will occur, and the disk surface spot will not be restricted to the diffraction limit. Since beam shaping cannot be performed, the light beam from the semiconductor laser enters the objective lens 27 in an elliptical shape. In order to increase the RIM (luminous flux intensity at the lens entrance pupil end) in order to narrow the spot on the disk surface, only the center of the ellipse must be used. Therefore, the light amount loss increases, and the light use efficiency deteriorates.

【0008】例えば図11において、半導体レーザチッ
プによる光源1からの光束の、直交する平面上における
発散角をそれぞれ8°と22°、RIMを40%以上と
すると、光源から出射した光束がディスク面に到達する
までの光利用効率は、整形なしの時は27%(斜線
部)、整形ありの時は60%(楕円部)となる。
For example, in FIG. 11, if the divergence angles of the light beam from the light source 1 by the semiconductor laser chip on orthogonal planes are 8 ° and 22 °, respectively, and the RIM is 40% or more, the light beam emitted from the light source will Is 27% (shaded area) without shaping and 60% (elliptical area) with shaping.

【0009】以上より、ビーム整形のないCD側の光路
は光利用効率が悪く盤面パワーを上げることができな
い。もしホログラムユニットに高出力の半導体レーザチ
ップを無理に搭載すると、受光素子への熱的影響や迷光
が問題となる。従ってCD側は再生に用いるだけであっ
た。
As described above, the optical path on the CD side without beam shaping has a low light utilization efficiency and cannot increase the board power. If a high-output semiconductor laser chip is forcibly mounted on the hologram unit, thermal effects on the light-receiving element and stray light pose a problem. Therefore, the CD side was only used for reproduction.

【0010】しかし、CD−RやCD−RWなどの記録
系ディスクへの需要も根強く、CD/DVD共に記録可
能な光ピックアップが望まれていた。従来の技術を用い
て有限光路中でビーム整形を行うには、例えば特開平8
−203114号公報の図1のような構成となる。すな
わち半導体レーザからの発散光を、コリメータレンズで
平行光にしてビーム整形プリズムで整形した後に、発散
レンズで発散光にする。しかしながら、上記の構成をC
D/DVD兼用の光ピックアップに適用すると、部品数
が増えて光路が延びるため小型化できない、また調整が
厳しくなり環境変動にも不安定になる、というような問
題が発生する。
However, there is a strong demand for recording discs such as CD-R and CD-RW, and an optical pickup capable of recording both CD / DVD has been desired. In order to perform beam shaping in a finite optical path using a conventional technique, for example, see
The configuration is as shown in FIG. That is, divergent light from a semiconductor laser is converted into parallel light by a collimator lens, shaped by a beam shaping prism, and then diverged by a divergent lens. However, the above configuration is changed to C
When applied to an optical pickup for both D / DVD, the number of components is increased and the optical path is extended, so that there is a problem that the size cannot be reduced, and the adjustment becomes severe and the environment becomes unstable.

【0011】一方有限系は、トラッキング動作により対
物レンズが光軸垂直方向に移動した場合、無限系よりも
収差を発生しやすい。このためにCD/DVDともに無
限系で使うことができる対物レンズ、あるいはその周辺
部品の開発が行われている。このような部品を用いる
と、CD側もビーム整形が可能となる。例えば特開平9
−54973号公報には、波長選択性HOEにより、基
板厚の違いにより発生するCD側の球面収差だけを補正
するCD/DVD兼用対物レンズ方式が開示されてい
る。しかしながら上記公報の波長選択性ホログラムを用
いる方式では、ホログラムの回折効率が低くCD側の盤
面パワーが劣化する。
On the other hand, in the finite system, when the objective lens moves in the direction perpendicular to the optical axis due to the tracking operation, aberration is more likely to occur than in the infinite system. For this purpose, an objective lens which can be used in an infinite system for both CD / DVD, and peripheral components thereof are being developed. When such a component is used, beam shaping can also be performed on the CD side. For example, JP-A-9
JP-A-54973 discloses a CD / DVD dual-purpose objective lens system that corrects only spherical aberration on the CD side caused by a difference in substrate thickness by using a wavelength-selective HOE. However, in the method using the wavelength-selective hologram disclosed in the above publication, the diffraction efficiency of the hologram is low, and the power of the CD-side disc surface is deteriorated.

【0012】また、特開平10−143905号公報に
は、対物レンズに入射する光束を3輪帯に分割し、CD
では1、2輪帯を、DVDでは1、3輪帯を利用するC
D/DVD兼用対物レンズ方式が開示されている。しか
しながら、上記公報の位相調整素子を用いる方式では、
文中の第2光束の影響でDVD側のスポットピーク強度
が低下する。
Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-143905 discloses that a light beam incident on an objective lens is divided into three zones,
Use one or two zones for DVD, and use one or three zones for DVD C
A D / DVD dual-purpose objective lens system is disclosed. However, in the method using the phase adjusting element described in the above publication,
The spot peak intensity on the DVD side decreases due to the influence of the second light flux in the text.

【0013】また、特開平10−334504号公報に
は、波長選択性位相板により、基板厚の違いにより発生
するCD側の球面収差だけを補正するCD/DVD兼用
対物レンズ方式が開示されている。しかしながら、上記
公報の波長選択位相板を用いる方式では、CD側のNA
を増加させると周辺の輪帯膜の幅が狭くなり、加工が困
難になり、配置精度も厳しくなる。また回折フレア光も
発生しやすくなるなど波面劣化、光量低下が起きる。結
局、従来技術では目的にかなう光ピックアップは実現で
きなかった。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-334504 discloses a CD / DVD objective lens system in which a wavelength-selective phase plate corrects only spherical aberration on the CD side caused by a difference in substrate thickness. . However, in the system using the wavelength selection phase plate disclosed in the above publication, the NA on the CD side is
When the number is increased, the width of the peripheral orbicular zone film becomes narrow, processing becomes difficult, and the arrangement accuracy becomes severe. In addition, wave front deterioration and light amount reduction occur, for example, such that diffraction flare light is easily generated. As a result, a conventional optical pickup could not realize a desired optical pickup.

【0014】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなさ
れたもので、CD側の光利用効率を向上して記録速度を
増加させ、CD側のNAを増加させて記録特性を改善
し、全体光学レイアウトを簡素化して装置を小型化する
ことを可能にした光ピックアップシステムを提供するこ
とを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and improves the light use efficiency on the CD side to increase the recording speed, and increases the NA on the CD side to improve the recording characteristics. It is an object of the present invention to provide an optical pickup system that can simplify an optical layout and reduce the size of the device.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、基板
厚の異なる複数種類の光ディスクが適用可能で、該光デ
ィスクに対して、共通の対物レンズを用いて記録再生を
行う光ピックアップシステムにおいて、射出光束が発散
光となるアナモルフィックレンズを有し、該アナモルフ
ィックレンズにより半導体レーザから出射した光束をカ
ップリングすることを特徴としたものである。
According to the first aspect of the present invention, there is provided an optical pickup system in which a plurality of types of optical disks having different substrate thicknesses can be applied, and recording and reproduction are performed on the optical disks by using a common objective lens. And an anamorphic lens that emits a divergent light beam, and couples a light beam emitted from a semiconductor laser by the anamorphic lens.

【0016】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、前記発散光の波面形状が球面波であることを特徴と
したものである。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the wavefront shape of the divergent light is a spherical wave.

【0017】請求項3の発明は、請求項1の発明におい
て、前記射出光束が発散光となるアナモルフィックレン
ズを第1のアナモルフィックレンズとし、該第1のアナ
モルフィックレンズが作用する光路とは異なる光路中
に、射出光束が平行光となる第2のアナモルフィックレ
ンズが備えられ、該第2のアナモルフィックレンズによ
り第2の半導体レーザから出射した光束をカップリング
することを特徴としたものである。
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the anamorphic lens in which the emitted light beam is divergent light is a first anamorphic lens, and the first anamorphic lens operates. A second anamorphic lens is provided in an optical path different from the optical path so that the emitted light beam becomes parallel light, and the second anamorphic lens couples the light beam emitted from the second semiconductor laser. It is a characteristic.

【0018】請求項4の発明は、請求項3の発明におけ
る前記第1のアナモルフィックレンズを、前記第2のア
ナモルフィックレンズと同形状のアナモルフィックレン
ズ及び凹レンズよりなる光学系に置き換えて構成したこ
とを特徴としたものである。
According to a fourth aspect of the present invention, the first anamorphic lens in the third aspect of the invention is replaced with an optical system having an anamorphic lens and a concave lens having the same shape as the second anamorphic lens. It is characterized by having been constituted by.

【0019】請求項5の発明は、基板厚の異なる複数種
類の光ディスクが適用可能で、該光ディスクに対して共
通の対物レンズを用いて記録再生を行う光ピックアップ
システムにおいて、射出光束が収束光となるアナモルフ
ィックレンズを有し、該アナモルフィックレンズにより
半導体レーザからの光束をカップリングすることを特徴
としたものである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an optical pickup system in which a plurality of types of optical disks having different substrate thicknesses can be applied, and the optical disk performs recording and reproduction using a common objective lens. Wherein the anamorphic lens couples a light beam from a semiconductor laser.

【0020】請求項6の発明は、請求項5の発明におい
て、前記収束光の波面形状が球面波であることを特徴と
したものである。
According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the invention, the wavefront shape of the convergent light is a spherical wave.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下に添付された図面を参照して
本発明の実施の形態について説明する。なお、実施形態
を説明するための全図において、同様の機能を有する部
分には同一の符合を付け、また従来例とも同様とし、そ
の繰り返しの説明は省略する。 [請求項1及び2の発明]図1及び図2は、有限系アナ
モルフィックレンズが原理的に設計可能であることを説
明するための図で、各図において、1は光源、2はホロ
グラムが形成されるホログラムユニットのカバーガラ
ス、3はアナモルフィックレンズ、4はDVD用対物レ
ンズ、5はディスク、H,H′は主点である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In all the drawings for describing the embodiments, portions having the same functions are denoted by the same reference numerals, and are the same as in the conventional example, and the repeated description thereof will be omitted. [Inventions of Claims 1 and 2] FIGS. 1 and 2 are views for explaining that a finite anamorphic lens can be designed in principle. In each figure, 1 is a light source and 2 is a hologram. Is a cover glass of the hologram unit in which is formed, 3 is an anamorphic lens, 4 is a DVD objective lens, 5 is a disk, and H and H 'are principal points.

【0022】図1は、従来の無限系アナモルフィックレ
ンズ系の構成及び光路を示す図で、YZ平面の光路を図
1(A)に、XZ平面を図1(B)に示すものである。
半導体レーザによる光源1からの発散光束は、YZ平面
上とXZ平面上とで発散角度が異なる。YZ面上での発
散角度は小さいため、主点Hの位置は光源1から比較的
離れた位置に設定される。一方XZ面上での発散角度は
大きいため、主点H′の位置は光源1に比較的近い位置
に設定される。この結果、射出ビーム径は2つの面上で
等しくなるので、ビーム形状が楕円から円形に整形され
る。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration and an optical path of a conventional infinite anamorphic lens system. FIG. 1A shows an optical path in the YZ plane, and FIG. 1B shows an XZ plane. .
The divergent light flux from the light source 1 by the semiconductor laser has different divergence angles on the YZ plane and the XZ plane. Since the divergence angle on the YZ plane is small, the position of the principal point H is set at a position relatively far from the light source 1. On the other hand, since the divergence angle on the XZ plane is large, the position of the principal point H ′ is set to a position relatively close to the light source 1. As a result, the exit beam diameter becomes equal on the two surfaces, and the beam shape is shaped from an ellipse to a circle.

【0023】アナモルフィックレンズでは面形状を変え
ることにより、2つの主点H,H′をそれぞれ独立して
移動することができる。例えば図2(A)に示す光学系
のYZ面において、2つの面の基準球面の曲率半径を変
更し、YZ面での焦点距離を変えずにHを左に移動させ
ると射出光は発散光となる。図2(B)に示すXZ面に
ついても同様にH′を移動することができる。ここで2
つの面上で非点収差が発生しないようにH′の位置を設
定すればよい。このような設計では、無限系から有限系
に変更したときに元の整形倍率が若干変化するが、予め
このことを考慮して無限系の整形倍率を設定しておけば
問題はない。
In the anamorphic lens, the two principal points H and H 'can be independently moved by changing the surface shape. For example, in the YZ plane of the optical system shown in FIG. 2A, when the radius of curvature of the reference spherical surface of the two planes is changed and H is moved to the left without changing the focal length on the YZ plane, the emitted light is divergent light. Becomes H ′ can be similarly moved on the XZ plane shown in FIG. Where 2
The position of H 'may be set so that astigmatism does not occur on one surface. In such a design, when the infinite system is changed from the infinite system to the finite system, the original shaping magnification slightly changes. However, there is no problem if the infinite system shaping magnification is set in advance in consideration of this.

【0024】[請求項2の発明]ここで重要なことは、
アナモルフィックレンズからの射出波面を2次形状(球
面)にすることである。DVD用対物レンズは、1.2
mm厚のCD基板により4次の球面収差を発生するが、
これを直接アナモルフィックレンズの非球面係数で補正
する場合、対物レンズのトラッキングレンズシフトがあ
ると、大きな波面収差を発生してしまう。試算による
と、対物レンズが光軸直交方向に0.2mm移動したと
き、2次形状の波面では波面収差は0.023λrm
s、4次形状の波面では0.216λrms増加する。
従って、前述した特開平10−334504号公報のよ
うにCD基板で発生する収差だけを補正する方式は、レ
ンズシフトに弱いためレンズと一体で駆動させる必要が
ある。この組付け調整精度は非常に厳しくなる。有限系
は無限系よりもレンズシフトに弱くなるが、このように
射出波面を2次形状(球面)にすると、波面収差の増加
量を実用上は差し支えのない値に抑えることができる。
[Invention of Claim 2] What is important here is that
The purpose is to make the exit wavefront from the anamorphic lens a secondary shape (spherical surface). DVD objective lens is 1.2
Although a fourth order spherical aberration is generated by a CD substrate having a thickness of mm,
When this is directly corrected by the aspherical surface coefficient of the anamorphic lens, a large wavefront aberration occurs if there is a tracking lens shift of the objective lens. According to a trial calculation, when the objective lens is moved by 0.2 mm in the direction orthogonal to the optical axis, the wavefront aberration of the secondary wavefront is 0.023λrm.
In the s and quaternary wavefronts, it increases by 0.216 λrms.
Therefore, the method of correcting only the aberration generated on the CD substrate as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-334504 is weak against lens shift, and therefore needs to be driven integrally with the lens. This assembly adjustment accuracy becomes very severe. The finite system is more vulnerable to lens shift than the infinite system. However, when the exit wavefront is formed in a secondary shape (spherical surface), the amount of increase in wavefront aberration can be suppressed to a value that is practically acceptable.

【0025】図3は、上記のようにして設計した有限系
アナモルフィックレンズ3′の光学系の構成及び光路を
示す図で、YZ平面を図3(A)に、XZ平面を図3
(B)に示すものである。図3において、特に4は無限
系対物レンズ、5は基板厚1.2mmのCDディスクを
示す。図4及び図5にレンズデータを示す。
FIG. 3 is a diagram showing the configuration and optical path of the optical system of the finite anamorphic lens 3 'designed as described above. FIG. 3A shows the YZ plane, and FIG.
This is shown in FIG. In FIG. 3, 4 is an infinite objective lens, and 5 is a CD disk having a substrate thickness of 1.2 mm. 4 and 5 show lens data.

【0026】図6は、図10に示す従来の光ピックアッ
プのCD側に、コリメートレンズ30の代わりに有限系
アナモルフィックレンズ3′を配した実施例を示す図で
ある。DVD側の光路は、図10の従来例と同じであ
る。 (CDの記録再生をおこなう時)波長780nmの半導
体レーザチップが搭載された第2のホログラムユニット
29からの発散光束は、本発明の有限系アナモルフィッ
クレンズ3′によりカップリングされ、かつ強度分布が
楕円状から円形状に整形される。ここで、アナモルフィ
ックレンズ3′を透過した光束は発散光となる。以下は
従来例と同じである。
FIG. 6 is a diagram showing an embodiment in which a finite anamorphic lens 3 'is arranged instead of the collimator lens 30 on the CD side of the conventional optical pickup shown in FIG. The optical path on the DVD side is the same as the conventional example in FIG. (When performing CD recording / reproduction) The divergent light beam from the second hologram unit 29 on which a semiconductor laser chip having a wavelength of 780 nm is mounted is coupled by the finite anamorphic lens 3 'of the present invention, and has an intensity distribution. Are shaped from elliptical to circular. Here, the light beam transmitted through the anamorphic lens 3 'becomes divergent light. The following is the same as the conventional example.

【0027】[請求項3の発明]図7は、図6に示す光
ピックアップのDVD側を、無限系アナモルフィックレ
ンズ3を使った光学系に置き換えた構成の実施例であ
る。CD側の光路は、図6に示す実施例と同じである。 (DVDの記録再生を行う時)波長650nmの半導体
レーザチップが搭載されたホログラムユニット21から
の発散光束は、公知の、例えば特開平6−274931
号公報に開示された無限系アナモルフィックレンズ3に
より平行光束に変換され、かつ強度分布が楕円状から円
形状に整形される。以下の光路は従来例と同じである。
FIG. 7 shows an embodiment in which the DVD side of the optical pickup shown in FIG. 6 is replaced with an optical system using an infinite anamorphic lens 3. The optical path on the CD side is the same as in the embodiment shown in FIG. (During recording / reproduction of DVD) The divergent light beam from the hologram unit 21 on which a semiconductor laser chip having a wavelength of 650 nm is mounted is known, for example, from Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-274931.
The light is converted into a parallel light beam by the infinite system anamorphic lens 3 disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. HEI 7-284, and the intensity distribution is shaped from elliptical to circular. The following optical paths are the same as in the conventional example.

【0028】[請求項4の発明]図8は、図7に示す構
成の光ピックアップのCD側を、DVD側と同形状の無
限系アナモルフィックレンズ3を使った光学系で置き換
えて、凹レンズ31で発散光にした構成の実施例を示す
図である。DVD側の光路は図7に示す実施例と同じで
ある。 (CDの記録再生を行う時)波長780nmの半導体レ
ーザチップが搭載されたホログラムユニット29からの
発散光束は、DVD側と同形状の無限系アナモルフィッ
クレンズ3により平行光にコリメートされる。凹レンズ
31はこの平行光を発散光に変換する。以下の光路は従
来例と同じである。
FIG. 8 shows a concave lens in which the CD side of the optical pickup having the structure shown in FIG. 7 is replaced by an optical system using an infinite anamorphic lens 3 having the same shape as the DVD side. It is a figure which shows the Example of the structure which made the diverging light in 31. The optical path on the DVD side is the same as the embodiment shown in FIG. (When performing CD recording / reproduction) The divergent light beam from the hologram unit 29 on which a semiconductor laser chip having a wavelength of 780 nm is mounted is collimated into parallel light by the infinite anamorphic lens 3 having the same shape as the DVD side. The concave lens 31 converts this parallel light into divergent light. The following optical paths are the same as in the conventional example.

【0029】[請求項5及び6の発明]図9は、図7に
示す光ピックアップのCD側の発散の有限系アナモルフ
ィックレンズ3′を、収束の有限系アナモルフィックレ
ンズ3″に置き変えた構成の実施例を示す図である。D
VDよりも記録密度の高いS−DVDでは、NAがDV
Dよりも大きくなるために基板厚も0.6mmから0.4
mm程度になる。この時にもDVD用の対物レンズを使
用するには、S−DVDの対物レンズへの入射光束を収
束光にすれば良い。DVDの光路は図7に示す実施例と
同じである。
FIG. 9 shows a divergent finite anamorphic lens 3 'on the CD side of the optical pickup shown in FIG. 7 placed on a convergent finite anamorphic lens 3 ". 11 is a diagram showing an embodiment of a changed configuration.
For S-DVDs with higher recording density than VD, NA is DV
D is larger than D, so the substrate thickness is 0.6mm to 0.4.
mm. At this time, in order to use the DVD objective lens, the incident light beam to the S-DVD objective lens may be converted into convergent light. The optical path of the DVD is the same as the embodiment shown in FIG.

【0030】(S−DVDの記録再生をおこなう時)波
長400nmの半導体レーザチップが搭載されたホログ
ラムユニット29からの発散光束は、射出光が収束光と
なる有限系アナモルフィックレンズ3′によりコリメー
トされる。以下の光路は従来例と同じである。
(When recording / reproducing S-DVD) The divergent light beam from the hologram unit 29 on which a semiconductor laser chip having a wavelength of 400 nm is mounted is collimated by a finite anamorphic lens 3 'in which the emitted light becomes convergent light. Is done. The following optical paths are the same as in the conventional example.

【0031】[請求項6の発明]収束光の時も、発散光
の時と同様に波面形状を球面波にすることにより、対物
レンズのトラックレンズシフトに対して、波面収差の増
加を抑えることができる。
[Invention of Claim 6] In the case of convergent light, the wavefront shape is made into a spherical wave as in the case of divergent light, thereby suppressing an increase in wavefront aberration with respect to the track lens shift of the objective lens. Can be.

【0032】以上、有限系アナモルフィックレンズの実
施例について説明したが、本発明は上述された態様に限
定されることなく、単一光路の光ピックアップにおいて
当該レンズが使われている場合や、3光路以上の光ピッ
クアップにおいて当該レンズが使われている場合におい
ても有効である。
Although the embodiment of the finite anamorphic lens has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and is applicable to a case where the lens is used in an optical pickup having a single optical path, This is also effective when the lens is used in an optical pickup having three or more optical paths.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
1の発明によれば、基板厚の異なる複数の光ディスク
を、共通の対物レンズを用いて記録再生を行う光ピック
アップにおいて、射出光束が発散光となるようなアナモ
ルフィックレンズにより半導体レーザからの光束をカッ
プリングしているので、(1)発散光路中において、半
導体レーザのビーム形状を楕円から円形に整形すること
が可能であり、光利用効率が向上し、(2)対物レンズ
の設計値とは異なる基板厚の光ディスクを記録再生する
場合にも、対物レンズへの入射光束を発散光として球面
収差を補正しているので、大きな開口数(NA)が可能
であり、回折限界の盤面スポットを形成することが可能
となり、(3)有限系アナモルフィックレンズにより、
従来のコリメートレンズ+整形プリズム+発散レンズの
構成が簡素化されて、装置が小型化できる。
As is apparent from the above description, according to the first aspect of the present invention, in an optical pickup for recording and reproducing a plurality of optical disks having different substrate thicknesses using a common objective lens, the emitted light beam is Since the luminous flux from the semiconductor laser is coupled by an anamorphic lens that becomes divergent light, (1) the beam shape of the semiconductor laser can be shaped from an ellipse to a circle in the divergent light path, The light use efficiency is improved, and (2) even when recording / reproducing an optical disc having a substrate thickness different from the design value of the objective lens, the spherical aberration is corrected by using the luminous flux incident on the objective lens as diverging light, so Numerical aperture (NA) is possible, and it becomes possible to form a diffraction-limited board surface spot, and (3) a finite anamorphic lens
The configuration of the conventional collimating lens + shaping prism + diverging lens is simplified, and the device can be downsized.

【0034】請求項2の発明によれば、アナモルフィッ
クレンズから出射する発散光の波面形状を球面波として
いるので、対物レンズのトラッキング動作による光軸垂
直移動に対しても、波面収差の増加を抑えることが可能
となる。
According to the second aspect of the present invention, since the wavefront shape of the divergent light emitted from the anamorphic lens is a spherical wave, the wavefront aberration increases even when the optical axis is vertically moved by the tracking operation of the objective lens. Can be suppressed.

【0035】請求項3の発明によれば、射出光束が発散
光となるアナモルフィックレンズとは異なる光路中に、
射出光束が平行光となるアナモルフィックレンズを有
し、そのアナモルフィックレンズによりもう一方の半導
体レーザからの光束をカップリングしているので、光路
が曲がってしまうような従来のビーム整形素子を用いた
レイアウトと比較すると、両方の光路の光軸を平行にそ
ろえることができるので、レイアウトの小型化やフレキ
結線の簡素化が可能となる。
According to the third aspect of the present invention, in an optical path different from the anamorphic lens in which the emitted light beam is divergent light,
It has an anamorphic lens in which the emitted light beam becomes parallel light, and the anamorphic lens couples the light beam from the other semiconductor laser. Compared to the layout used, the optical axes of both optical paths can be aligned in parallel, so that the layout can be downsized and the flexible connection can be simplified.

【0036】請求項4の発明によれば、射出光束が発散
光となるようなアナモルフィックレンズを、もう一方の
射出光束が平行光となるようなアナモルフィックレンズ
と同形状のレンズと凹レンズとに置き換えた事により、
同一部品を2個使う事で、部品やハウジングのコストダ
ウンが可能となる。
According to the fourth aspect of the present invention, the anamorphic lens that emits a divergent light beam, the lens having the same shape as the anamorphic lens that emits another light beam as a parallel light, and a concave lens are used. By replacing with
By using two identical parts, the cost of parts and housing can be reduced.

【0037】請求項5の発明によれば、基板厚の異なる
複数の光ディスクを、共通の対物レンズを用いて記録再
生を行う光ピックアップにおいて、射出光束が収束光と
なるようなアナモルフィックレンズにより半導体レーザ
からの光束をカップリングしているので、(1)収束光
路中において、半導体レーザのビーム形状を楕円から円
形に整形することが可能であり、光利用効率が向上し、
(2)対物レンズの設計値とは異なる基板厚の光ディス
クを記録再生する場合にも、対物レンズへの入射光束を
収束光として球面収差を補正しているので、大きな開口
数(NA)が可能であり、回折限界の盤面スポットを形
成することが可能となり、(3)有限系アナモルフィッ
クレンズにより、従来のコリメートレンズ+整形プリズ
ム+収束レンズの構成が簡素化されて、装置を小型化す
ることができる。
According to the fifth aspect of the present invention, in an optical pickup for recording and reproducing a plurality of optical disks having different substrate thicknesses by using a common objective lens, an anamorphic lens in which an emitted light beam becomes convergent light is used. Since the light beam from the semiconductor laser is coupled, (1) the beam shape of the semiconductor laser can be shaped from an ellipse to a circle in the convergent light path, and the light use efficiency is improved,
(2) Even when recording / reproducing an optical disk having a substrate thickness different from the design value of the objective lens, a large numerical aperture (NA) is possible because the spherical aberration is corrected by using the luminous flux incident on the objective lens as convergent light. (3) The structure of the conventional collimating lens + shaping prism + converging lens is simplified by the finite anamorphic lens, and the size of the apparatus is reduced. be able to.

【0038】請求項6の発明によれば、収束光の波面形
状を球面波としているので、対物レンズのトラッキング
動作による光軸垂直移動に対しても、波面収差の増加を
抑えることが可能となる。
According to the sixth aspect of the present invention, since the wavefront shape of the convergent light is a spherical wave, it is possible to suppress an increase in wavefront aberration even with respect to vertical movement of the optical axis due to the tracking operation of the objective lens. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明に適用する有限系アナモルフィックレ
ンズの設計を説明するための図で、従来の無限系アナモ
ルフィックレンズを示す図である。
FIG. 1 is a view for explaining the design of a finite anamorphic lens applied to the present invention, and is a view showing a conventional infinite anamorphic lens.

【図2】 有限系アナモルフィックレンズの設計を説明
するための光学系を示す図で、得られた有限系アナモル
フィックレンズをの光学系を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an optical system for explaining the design of a finite anamorphic lens, and is a diagram illustrating the optical system of the obtained finite anamorphic lens.

【図3】 有限系アナモルフィックレンズの光路を直交
する平面毎に示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating an optical path of a finite anamorphic lens for each orthogonal plane.

【図4】 アナモルフィックレンズのレンズデータを示
す図である。
FIG. 4 is a diagram showing lens data of an anamorphic lens.

【図5】 アナモルフィックレンズの他レンズデータを
示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing other lens data of an anamorphic lens.

【図6】 本発明の光ピックアップの一実施例の構成を
示す概略図である。
FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of an embodiment of the optical pickup of the present invention.

【図7】 本発明の光ピックアップの他の実施例の構成
を示す概略図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of another embodiment of the optical pickup of the present invention.

【図8】 本発明の光ピックアップのさらに他の実施例
の構成を示す概略図である。
FIG. 8 is a schematic diagram showing a configuration of still another embodiment of the optical pickup of the present invention.

【図9】 本発明の光ピックアップのさらに他の実施例
の構成を示す概略図である。
FIG. 9 is a schematic diagram showing a configuration of still another embodiment of the optical pickup of the present invention.

【図10】 従来のCD/DVD兼用光ピックアップの
光学系の一例を示す概略構成図である。
FIG. 10 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an optical system of a conventional CD / DVD dual-purpose optical pickup.

【図11】 直行平面において発散角が異なる光束の光
利用効率を説明するための図である。
FIG. 11 is a diagram for explaining light use efficiency of light beams having different divergence angles in a perpendicular plane.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…光源、2…ホログラムユニットのカバーガラス、3
…無限系アナモルフィックレンズ、3′,3″…有限系
アナモルフィックレンズ、4…DVD用対物レンズ、5
…ディスク、21…第1のホログラムユニット、22…
第1のコリメートレンズ、23…ビーム整形プリズム、
24…ミラー、25…ダイクロイックプリズム、26…
波長選択性アパーチャ、27…対物レンズ、28…DV
DまたはCDディスク、29…第2のホログラムユニッ
ト、30…第2のコリメートレンズ、31…凹レンズ、
H,H′…主点。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source, 2 ... Hologram unit cover glass, 3
... Infinite anamorphic lens, 3 ', 3 "... Finite anamorphic lens, 4 ... DVD objective lens, 5
... Disc, 21 ... First hologram unit, 22 ...
A first collimating lens, 23 a beam shaping prism,
24 ... Mirror, 25 ... Dichroic prism, 26 ...
Wavelength selective aperture, 27 ... objective lens, 28 ... DV
D or CD disk, 29 ... second hologram unit, 30 ... second collimating lens, 31 ... concave lens,
H, H ': principal point.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板厚の異なる複数種類の光ディスクが
適用可能で、該光ディスクに対して、共通の対物レンズ
を用いて記録再生を行う光ピックアップシステムにおい
て、射出光束が発散光となるアナモルフィックレンズを
有し、該アナモルフィックレンズにより半導体レーザか
ら出射した光束をカップリングすることを特徴とした光
ピックアップシステム。
1. An anamorphic optical system in which a plurality of types of optical disks having different substrate thicknesses are applicable, and an optical pickup system that performs recording and reproduction on the optical disk by using a common objective lens has an emitted light beam as divergent light. An optical pickup system comprising a lens, and coupling a light beam emitted from a semiconductor laser by the anamorphic lens.
【請求項2】 請求項1に記載の光ピックアップシステ
ムにおいて、前記発散光の波面形状が球面波であること
を特徴とした光ピックアップシステム。
2. The optical pickup system according to claim 1, wherein a wavefront shape of the divergent light is a spherical wave.
【請求項3】 請求項1に記載の光ピックアップシステ
ムにおいて、前記射出光束が発散光となるアナモルフィ
ックレンズを第1のアナモルフィックレンズとし、該第
1のアナモルフィックレンズが作用する光路とは異なる
光路中に、射出光束が平行光となる第2のアナモルフィ
ックレンズが備えられ、該第2のアナモルフィックレン
ズにより第2の半導体レーザから出射した光束をカップ
リングすることを特徴とした光ピックアップシステム。
3. The optical pickup system according to claim 1, wherein the anamorphic lens in which the emitted light beam is divergent light is a first anamorphic lens, and an optical path on which the first anamorphic lens operates. A second anamorphic lens in which an emitted light beam becomes parallel light is provided in an optical path different from that of the second anamorphic lens, and a light beam emitted from the second semiconductor laser is coupled by the second anamorphic lens. Optical pickup system.
【請求項4】 請求項3に記載の光ピックアップシステ
ムにおける前記第1のアナモルフィックレンズを、前記
第2のアナモルフィックレンズと同形状のアナモルフィ
ックレンズ及び凹レンズよりなる光学系に置き換えて構
成したことを特徴とした光ピックアップシステム。
4. The optical pickup system according to claim 3, wherein the first anamorphic lens is replaced by an optical system having the same shape as the second anamorphic lens and a concave lens. An optical pickup system characterized by comprising.
【請求項5】 基板厚の異なる複数種類の光ディスクが
適用可能で、該光ディスクに対して共通の対物レンズを
用いて記録再生を行う光ピックアップシステムにおい
て、射出光束が収束光となるアナモルフィックレンズを
有し、該アナモルフィックレンズにより半導体レーザか
らの光束をカップリングすることを特徴とした光ピック
アップシステム。
5. An anamorphic lens in which a plurality of types of optical discs having different substrate thicknesses can be applied and an optical pickup system that performs recording and reproduction on the optical disc by using a common objective lens has an emitted light beam as convergent light. An optical pickup system comprising: a luminous flux from a semiconductor laser coupled by the anamorphic lens.
【請求項6】 請求項5に記載の光ピックアップシステ
ムにおいて、前記収束光の波面形状が球面波であること
を特徴とした光ピックアップシステム。
6. The optical pickup system according to claim 5, wherein the wavefront shape of the convergent light is a spherical wave.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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