专利名称：光信息记录媒体的记录再生装置的制作方法
本申请为1995年11月10日提交的、申请号为95119229.9、发明名称为“光信息记录媒体的记录再生装置及其所用的物镜”的申请案的分案申请。
本发明涉及将入射的发散光聚光到光信息记录媒体上的物镜沿与光轴正交的方向移动以进行寻道的光信息记录媒体的记录再生装置。
在使用对光盘等信息记录媒体的记录再生装置的光学系统中，近年来最通用的是如
图1所示的将来自光源3的光，用物镜2直接聚光在信息记录面1上的方式。在图1中箭头4表示寻道的方向。通常是由于因光盘本身的偏心、旋转轴的摇摆等，使轨道也摇摆，为不使激光光点脱离轨道，使激光光点沿光盘径向移动，检测出正规的轨道，一般称为寻道。
在使用如图1所示的有限共轭型物镜的光学系统中，寻道是将物镜相对光源沿与光轴正交的方向移动。亦即使用透镜的轴外光。因而要求物镜在轴上、轴外都能很好地校正象差。但是，通常光盘用的物镜受到成本、重量等的制约，大都使用完全消球差单片型非球面透镜，在那种情况下，轴外象差取决于随像高的平方增加的象散。而且那时子午面内光线的会聚点比弧矢面内光线会聚点能在更前方(物镜侧)发生象散。
在使用对光盘等信息记录媒体的记录再生装置的光学系统中，通常用作光源的是波导放大型半导体激光器。这种激光器在其异质结面上垂直方向和水平方向的发光点位置错开，即有象散差。通常为了防止与相邻光道(track)的串扰(cross talk)，在装置中组装时要使衍射环强度小的接结水平方向成为光盘径向。这时，沿光盘的法线和半径方向形成的面内的光线会聚点就会在与其正交的面内的光线会聚点的前方(物镜侧)。作为消除半导体激光器的象散差产生的影响的方法，有在“光学”第14卷第二号(1985年4月)第64-67页所披露的方法，但因成本等原因通常还一直使用有象散差的半导体激光器。
如上所述，因寻道产生的象散使沿光盘法线和半径方向形成的面内的光线会聚点在与其正交的面内的光线会聚点的前方(物镜侧)，进而在使用有象散差的半导体激光器时，因寻道产生的象散和半导体激光器具有的主要因象散差引起的象散都会使沿光盘法线与半径方向形成的面内的光线会聚点在与其正交的面内的光线会聚点的前方，对光学系统整体来说，这些象散当然要加到一起。
图2示出只因寻道产生的象散、以及因寻道产生的象散与半导体激光器的象散共同作用对产生的象散的实例。在图2中，使用无象散差的半导体激光器时，只因寻道产生的象散成为在实际状态产生的象散，使用有象散差的半导体激光器时，与半导体激光器的象散现象共同作用时的象散成为实际使用状态的象散。在高的像高的位置，波面象差变得超过0.07λrms即作为读取正常执行的大致标准的马来西鲁界限。
在光盘等信息记录媒体的记录再生装置内使用的光学系统中，作为用以校正象散试验已在例如特公平6-48543号等中披露，该专利公报所公开的信息是使物镜单体导致的象散与构成光学系统的其它光学部件导致的象散互相抵消，从而使从半导体激光器至信息记录媒体的整个光学系统所产生的在轴上的象散大体最小。在为了寻道使物镜沿与光轴正交方向移动时，因上述原因要产生象散，而因这种寻道产生的象散未得到校正。
本发明的目的是提供一种在光盘等光信息记录媒体的记录再生装置中使用的光学系统中，在整个寻道范围都能很好地校正象散的光信息记录媒体的记录再生装置。
为了解决上述课题，本发明提供的光信息记录媒体的记录再生装置的技术方案如下，它包括配置有由半导体激光器构成的用于发射光束的光源；接受该光源射出的光束并将该发散光束聚光于信息记录媒体上的物镜，通过使上述物镜相对上述光源沿与光轴正交的方向移动来进行寻道；所述物镜为具有非球面表面的正透镜，上述的物镜具有象散，使该物镜因寻道处于轴外的位置上，从该物镜射出的波面的象散量具有最小值，。
由于上述物镜的象散是沿半导体激光器和寻道而产生的象散相抵消的方向装配所产生的象散，所以能防止产生串扰，并且由于半导体激光器产生的象散与因寻道产生的象散能互相抵消，作为系统整体，能提供即使在寻道时物镜从光轴移动也能良好地校正象散的光信息记录媒体的记录再生装置。
附图简要说明如下图1是用于光信息记录媒体的记录再生装置的光学系统图。
图2是已有技术的象散图。
图3是主要由半导体激光器产生的象散和因寻道产生的象散合成所得到的象散的说明图。
图4是表示实施例的光学系统图。
图5是实施例1的象散图。
图6是实施例2的象散图。
图7是实施例3的象散图。
图8是实施例4的象散图。
图9是实施例5的象散图。
在光盘等信息记录媒体的记录再生装置中使用的光学系统中，通常是使能很好地校正球面象差和彗形象差的完全消球差的单片两面非球面的透镜作为物镜。这时，在因寻道产生像高时所产生的象差是以象散为主。已知此象散相对像高Y按平方律增加。因而在因寻道引起的最大像高Y的十分之七处所产生的象散量大体是在最大像高Y处所产生的象散量的一半。而且这时所产生的象散的方向是使在光盘的法线和半径方向所形成的面内的光线会聚点在与其正交的面内的光线会聚点前方，即靠近物镜的方向。
而且，半导体激光器的发光点的偏移，即主要因象散差引起的象散量(RMS值)ASLASER(单位λ、λ是波长)可用下式表示。ASLASER=16×12·N′·θ′2×N′N·m′2·ΔX/λ]]>其中θ＝Sin-1(NA′) NA′物镜的像侧开口数N′像侧媒质的折射率N物体侧媒质的折射率m′物镜的水平放大率ΔX半导体激光器的象散差的一半(μm)λ半导体激光器的波长(μm)半导体激光器在与异质结面平行的方向和垂直的方向有不同的发散角，与结面平行方向的发散角比垂直方向的发散角更小。通常，该椭圆形光束因圆形开口而成为圆形光束，但在与受更大影响的结面垂直的方向，衍射环的强度会变大。在光盘等中，此衍射环一到相邻光道上，就会产生串扰这样的不良情况。
为了避免这种不良情况，通过为了寻道使物镜移动的方向即光盘的半径方向和光学系统的光轴所形成的面与半导体激光器的异质结面所成的角度在±45°以内成为减少串扰的必要条件。进入而最好使光盘的半径方向即光道相邻的方向和与半导体激光器的结面平行的方向一致来决定半导体激光器和光盘的关系。
这样，与半导体激光器的异质结面平行的方向和光盘半径方向变成在±45°以内或者一致，在光盘的法线和半径方向形成的面内的光线会聚点可和与其正交的面内的光线会聚点相同，或者在前方(即靠近物镜)。
因而，将半导体激光器设定成这样的方向时，由于主要由半导体激光器具有的象散差引起的象散如因寻道产行的象散的方向都使在光盘法线和半径方向形成的面内的光线会聚点在与其正交的面内的光线会聚点的前方，即能靠近物镜，作为光学系统整体，就会使它们的象散相加，这在实用上是不希望的。
在本发明中，使物镜预先产生象散，而且由于借助该象散在光盘法线和半径方向形成的面内的光线会聚点能在与其正交的面内的光线会聚点的后方，通过这样地装配，能使主要因上述半导体激光器产生的象散和因寻道产生的象散互相抵消，作为整体系统，即使在寻道时使物镜从光轴移动，也能很好地校正象散。
在此对主要由半导体激光器产生的象散和因寻道产生的象散合成所得到的象散进行说明。
象散是有180°旋转的周期性的象差。所以，将象散量相同，象散方向正交时的象散合成时，象散成为0。
按一周360°的圆图考虑这样种情况时，可按图3所示的矢量和考虑。
在图3中，Δ表示象散的量，θ表示象散的方向。
现在，当主要因半导体激光器产生的象散发生在θ＝45°(在图3中是2θ＝90°)方向，大小为2Δ，因寻道产生的象散发生在θ＝0°(在图3中是2θ＝0°)方向，大小为2Δ时，两者合成的象散发生在θ＝22.5°(在图3中是2θ＝45°)方向，大小是2√2Δ。
因而，在这种情况下为了使主要因半导体激光器产生的象散与因寻道产生的象散互相抵消，最好是将在θ＝135°(在图3中是2θ＝270°)方向大小的为2Δ的象散与在θ＝90°(在图3中是2θ＝180°)方向，大小为2Δ的象散合成后的象散赋与物镜。但是，在此必须注意，主要由半导体激光器产生的象散量不随寻道变化，而因寻道产生的象散是随寻道量而变化的。所以，实际上为了很好地在寻道的全部范围都能很好地校正象散，例如在上述情况下，因寻道产生的象散2Δ如果是因寻道产生的最大象散量时，如将在θ＝135°(在图3中是2θ＝270°)方向大小的为2Δ的象散与在θ＝90°(在图3中是2θ＝180°)方向大小为因寻道产生的最大象散量的一半即Δ的象散合成而得到的象散赋与物镜，则能完全抵消半导体激光器产生的象散，而且因寻道产生的象散变动也能成为只因寻道产生的最大象散量未进行校正时的只能因寻道产生的象散量的1/2以下，从而能得到具有在最大寻道量为7/10时象散量为0这样特性的光信息记录媒体的记录再生装置。
使与半导体激光器的结面平行的方向和光盘半径的方向即光道相邻的方向(跟踪方向)一致这样来设置半导体激光器时，将主要由半导体激光器产生的象散与因寻道产生的象散合成所得到的象散量满足下式。ASSUM=16×12·N′·θ′2×N′N·m′2·ΔX/λ+ΔAS(KY)]]>其中θ′＝Sin-1(NA′)NA′物镜的像侧开口数 N′像侧媒质的折射率N物体侧镜质的折射率m′物镜的水平放大率ΔX半导体激光器的象散差的一半(μm)λ半导体激光器的波长(μm)Y由寻道引起的最大像高ΔAS(KY)因像高KY的寻道产生的象散量(WEF·λrms)KY因寻道引起的最大像高的K/10的像高(mm)ASsum在像高为KY的半导体激光器的象散量与因寻道产生的象散量合成所得的象散量(WEF·λrms)所以，如果使物镜单体所具有的轴上的象散量(ASLENS)与在规定像高KY的合成的象散量ASsum相等，在该规定的象高KY可使象散量为0，如将该规定的像高KY设定在0.30Y-0.95Y的范围内，则在整个寻道范围都能很好地校正象散。
按照图4～图9说明本发明的实施例。
图4示出实施例的光学系统，11是光盘的玻璃盖，12是物镜。
本发明的实施例的物镜的光源侧、像侧的面的非球面形状，在以面的顶点为原点，以光轴方向为X轴的正交座标系统中，K为圆锥系数，Ai为非球面系数，Pi为非球面的幂数时，可用下式表示[数学式5]X=CΦ21+1-(1+k)C2Φ2+ΣiAiΦPi]]>Φ=Y2+Z2,C=1r]]>d轴上物镜的厚度n物镜在780nm的折射率v物镜在d线的阿贝数(Abbe numver)[实施例1]半导体激光器的波长 λ＝0.78(μm)半导体激光器的象散差 2ΔX＝10(μm)物镜的像侧开口数 NA′＝0.45物镜的水平放大率 m＝-1/5.5像侧媒质的折射率 N′＝1物体侧媒质的折射率 N＝1由跟踪引起的最大像高 Y＝0.1(mm)光盘玻璃盖的玻璃厚度 t＝1.2(mm)光盘玻璃盖的折射率 n＝1.55物镜的数据为R1＝2.570，d1＝2.50，n1＝1.48595v＝55.0 R2＝4.362，当圆锥系数、非球面系数、非球面的幂数如下表所示时表1
象散量如下列所示[数学式6]ASLASER=16×12·N′·θ′2×N′N·m′2·ΔX/λ=0.009(λrms)]]>ΔAS(0.4Y)＝0.007(λrms)ΔAS(0.7Y)＝0.019(λrms)ΔAS(0.9Y)＝0.031(λrms)0.016≤ASLENS≤0.040图5示出本实施例的象散。
在图5中，横轴表示象高，纵轴表示波面象数。给出由寻道引起的波面象散量。
在图中的“寻道”表示不考虑半导体激光器的象散，只考虑由寻道引起的波面象散量。
“寻道+半导体激光器的象散”表示包含由半导体激光器的象散时，由于寻道而产生的波面象散量。
“ΔAS(0.4Y)，ΔAS(0.7Y)，ΔAS(0.9Y)抵消的情况”是指上述的“寻道+半导体激光器的象散”中，本发明中的，分别对ΔAS(0.4Y)，ΔAS(0.7Y)，ΔAS(0.9Y)进行抵消的情况下，由于寻道而产生的波面的象散量。
上述说明内容也适应于附图6、7、8、9。半导体激光器的波长λ＝0.78(μm)
半导体激光器的象散差2ΔX＝20(μm)物镜的像侧开口数NA′＝0.45物镜的水平放大率m＝-1/5.5像侧媒质的折射率N′＝1物体侧媒质的折射率 N＝1寻道引起的最大像高 Y＝0.1(mm)光盘玻璃盖的玻璃厚度t＝1.2(mm)光盘玻璃盖的折射率 n＝1.55物镜的数据为R1＝+2.570，d1＝2.50，n1＝1.48595v＝55.0 R2＝-4.362，当圆锥系数、非球面系数、非球面的幂数如下表所示时表2
象散量ASLASER用下式表示。ASLASER=16×12·N′·θ′2×N′N·m′2·ΔX/λ=0.009(λrms)]]>ΔAS(0.4Y)＝0.007(λrms)ΔAS(0.7Y)＝0.019(λrms)ΔAS(0.9Y)＝0.031(λrms)0.026≤ASLENS≤0.050(λrms)
图6示出本实施例的象散。半导体激光器的波长 λ＝0.78(μm)半导体激光器的象散差2ΔX＝10(μm)物镜的像侧开口数NA′＝0.45物镜的水平放大率m＝-1/5.5像侧媒质的折射率N′＝1物体侧媒质的折射率 N＝1寻道引起的最大像高 Y＝0.1(mm)光盘玻璃盖的玻璃厚度t＝1.2(mm)光盘玻璃盖的折射率 n＝1.55物镜的数据为R1＝+2.280，d1＝2.50，n1＝1.48595v＝55.0 R2＝-3.603，当圆锥系数、非球面系数、非球面的幂数如下表所示时表3
象散量ASLASER用下式表示。ASLASER=16×12·N′·θ′2×N′N·m′2·ΔX/λ=0.011(λrms)]]>
ΔAS(0.4Y)＝0.014(λrms)ΔAS(0.7Y)＝0.032(λrms)ΔAS(0.9Y)＝0.048(λrms)0.025(λrms)≤ASLENS≤0.059(λrms)图7示出本实施例的象散。半导体激光器的波长λ＝0.78(μm)半导体激光器的象散差 2ΔX＝20(μm)物镜的像侧开口数 NA′＝0.45物镜的水平放大率 m＝-1/5.0像侧媒质的折射率 N′＝1物体侧媒质的折射率N＝1寻道引起的最大像高Y＝0.1(mm)光盘玻璃盖的玻璃厚度 t＝1.2(mm)光盘玻璃盖的折射率n＝1.55物镜的数据为R1＝+2.280，d1＝2.50，n1＝1.48595v＝55.0，R2＝-3.603，在圆锥系数、非球面系数、非球面的幂数如下表所示时表4
象散量ASLASER用下式表示。ASLASER=16×12·N′·θ′2×N′N·m′2·ΔX/λ=0.023(λrms)]]>ΔAS(0.4Y)＝0.014(λrms)ΔAS(0.7Y)＝0.032(λrms)ΔAS(0.9Y)＝0.048(λrms)0.037(λrms)≤ASLENS≤0.071(λrms)图8示出本实施例的象数。半导体激光器的波长 λ＝0.78(μm)半导体激光器的象散差 2ΔX＝0(μm)物镜的像侧开口数 NA′＝0.45物镜的水平放大率 m＝-1/5.0像侧媒质的折射率 N′＝1物体侧媒质的折射率 N＝1因寻道导致的最大像高 Y＝0.1(mm)光盘玻璃盖的玻璃厚度 t＝1.2(mm)光盘玻璃盖的折射率 n＝1.55物镜的数据为R1＝+2.280，d1＝2.50，n1＝1.48595v＝55.0，R2＝-3.603，当圆锥系数、非球面系数、非球面的幂数如下表所示时表5
象散量ASLASER用下式表示。ASLASER=16×12·N′·θ′2×N′N·m′2·ΔX/λ=0(λrms)]]>ΔAS(0.4Y)＝0.014(λrms)ΔAS(0.7Y)＝0.032(λrms)ΔAS(0.9Y)＝0.048(λrms)0.014(λrms)≤ASLENS≤0.048(λrms)图9示出本实施例的象散。
按照本发明的光信息记录媒体的记录再生装置，在寻道时即使物镜移离光轴，也能很好地校正象散。
权利要求
1.一种光信息记录媒体的记录再生装置，它包括配置有由半导体激光器构成的用于发射光束的光源；接受该光源射出的光束并将该发散光束聚光于信息记录媒体上的物镜，通过使上述物镜相对上述光源沿与光轴正交的方向移动来进行寻道；所述物镜为具有非球面表面的正透镜；其特征在于所述物镜具有象散，并且所述物镜的旋转位置这样设定，即上述物镜具有象散，使该物镜因寻道而处于轴外位置时从该物镜射出的波面的象散量具有最小值。
2.如权利要求1所述的光信息记录媒体的记录再生装置，其特征在于从上述物镜射出的波面的象散量的最小值，在最大寻道量的上述物镜的最大像高为Y时，在0.30Y～0.95Y的寻道范围中产生。
3.如权利要求1所述的光信息记录媒体的记录再生装置，其特征在于从上述物镜射出的波面的象散量的最小值，在最大寻道量的上述物镜的最大像高为Y时，在0.40Y～0.90Y的寻道范围中产生。
4.如权利要求1所述的光信息记录媒体的记录再生装置，其特片在于从上述物镜的射出的波面的象散量的最小值，在最大寻道的上述物镜的最大像高为Y时，在0.60Y～0.80Y的寻道范围中产生。
5.如权利要求1～4中任何一项所述的光信息记录媒体的记录再生装置，其特征在于上述半导体激光器有象散差。
6.如权利要求1～4中任何一项所述的光信息记录媒体的记录再生装置，其特征在于上述半导体激光器有象散差，通过上述物镜因寻道沿与光轴正交方向移动的方向和该物镜的光轴所形成的面，与该半导体激光器的异质结面，呈±45°夹角。
7.如权利要求1～6中任何一项所述的光信息记录媒体的记录再生装置，其特征在于上述物镜是有限共轭型单片双面非球面透镜。
8.如权利要求1～6中任何一项所述的光信息记录媒体的记录再生装置，其特征在于上述物镜是通过模塑成形制造的有限共轭型的单片两面非球面透镜。
9.如权利要求1-8所述的光信息记录媒体的记录再生装置，其特征在于上述物镜的至少一表面的第一截面形状和与该第一截面垂直的表面的第二截面形状不同，以使其产生象散。
10.如权利要求8所述的光信息记录媒体的记录再生装置，其特征在于上述物镜是通过树脂模塑成形制造的，因树脂成形导致取向畸变而具有象散。
11.如权利要求8所述的光信息记录媒体的记录再生装置，其特征在于上述物镜是由因树脂模塑成形导致的取向畸变，以及至少一表面的第一截面形状和与该第一截面垂直的截面形状不同，以使其产生象散。
12.如权利要求1-11所述的光信息记录媒体的记录再生装置，所述半导体激光器具有象散差，该象散差(ASLASER)的值满足下述公式ASLASER=16×12·N·θ2×NN·m2·ΔX/λ]]>θ′＝Sin-1(NA′)NA′物镜的像侧开口数N′像侧媒质的折射率N物体侧媒质的折射率m′物镜的水平方向放大率ΔX半导体激光器的象散差的一半(μm)λ半导体激光器的波长(μm)
13.如权利要求1-12所述的光信息记录媒体的记录再生装置，所述物镜具有的轴上的象散差(ASLENS)满足下列的公式，16×12·N′·θ′2×N′N·m′2·ΔX/λ+ΔAS(0.4Y)≤ASLENS]]>≤16×12·N′·θ′2×N′N·m′2·ΔX/λ+ΔAS(0.9Y)]]>θ′＝Sin-1(NA′)NA′物镜的像侧开口数N′像侧媒质的折射率N物体侧媒质的折射率m′物镜的水平方向放大率ΔX半导体激光器的象散差的一半(μm)λ半导体激光器的波长(μm)ΔAS(0.4Y)，ΔAS(0.9Y)在像高为0.4Y，0.9Y的寻道产生的象散量(WEF·λrms)Y由寻道引起的最大像高Y(mm)。
14.如权利要求1-13所述的光信息记录媒体的记录再生装置，所述光束在所述光信息记录介质的法线和径向线所形成的面上的会聚点，位于该光束在垂直于该法线和径向线所形成的面上的会聚点的背面
全文摘要
一种光信息记录媒体的记录再生装置,它配置有将来自作为光源的半导体激光器的射出光束聚光在信息记录媒体上的有限共轭型的物镜,不使用准直仪也能很好地校正寻道时的象散。因寻道而在轴外的位置上,使从物镜射出的波面的象散量产生最小值,而使物镜具有保持象散。
文档编号G11B7/09GK1330365SQ0012833
公开日2002年1月9日 申请日期2000年11月17日 优先权日1994年11月10日
发明者山崎敬之, 松丸隆 申请人:柯尼卡株式会社