(57)【要約】  【課題】  ビームスポットにおけるサイドローブを低減した光ヘッドを提供する。  【解決手段】  発光素子１１０から出射され、凸面鏡１０３で反射されたレーザ光を集光素子１０１に向けて反射する平面鏡１０７を、集光素子１０１の光軸を中心とする、同心かつ環状の２つの平面鏡にて構成する。平面鏡が無い領域に入射したレーザ光は集光素子１０１に向けて反射されない。かかる成分を含まないレーザ光が光ディスクの記録面に形成するビームスポットはサイドローブが低減される。  【選択図】  図１
2006155843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光記録媒体に光束を照射し、その反射光束により記録情報を読み出す光ヘッドであって、
光束を出射する発光素子と、
発光素子が出射した光束を前記発光素子側へ反射する第１の反射鏡と、
第１の反射鏡で反射された光束を光記録媒体に向けて反射する第２の反射鏡と、を備え、
第１の反射鏡は、第２の反射鏡から光記録媒体に至る光束の主光線を遮光し、
前記第２の反射鏡は、前記光束の主光線を中心とする同心円環状の複数の部分鏡からなり、
複数の部分鏡は互いに所定の間隔だけ離隔されている
ことを特徴とする光ヘッド。
【請求項２】
光記録媒体に光束を照射し、その反射光束により記録情報を読み出す光ヘッドであって、
光束を出射する発光素子と、
発光素子が出射した光束を前記発光素子側へ反射する第１の反射鏡と、
第１の反射鏡で反射された光束を光記録媒体に向けて反射する第２の反射鏡と、
前記光記録媒体に所定角度で入射する光束の位相を調整する位相調整手段と、を備え、
第１の反射鏡は、第２の反射鏡から光記録媒体に至る光束の主光線を遮光し、
位相調整手段は第１の反射鏡から光記録媒体に至る光路中に配される
ことを特徴とする光ヘッド。
【請求項３】
発光素子から光記録媒体に至る光路中に配され、前記光束を反射する反射鏡を備え、
前記位相調整手段は、前記反射鏡に設けられた凹部又は凸部である
ことを特徴とする請求項２に記載の光ヘッド。
【請求項４】
前記凹部又は凸部の高さＤは、前記発光素子が出射する光の波長λと、前記光束が前記反射鏡に入射する際に通過する物質の屈折率ｎとを用いて、
【数１】
2006155843.tif 000013
と表わされることを特徴とする請求項３に記載の光ヘッド。
【請求項５】
前記光束が前記反射鏡に入射する際に通過する物質は屈折率ｎが１に略等しく、
前記凹部又は凸部の高さＤが、
【数２】
2006155843.tif 000014
である
ことを特徴とする請求項３に記載の光ヘッド。
【請求項６】
発光素子から光記録媒体に至る光路中に配され、前記光束を屈折するレンズ面を備え、
前記位相調整手段は、レンズ面に刻設された凹部又は凸部である
ことを特徴とする請求項２に記載の光ヘッド。
【請求項７】
前記凹部又は凸部の高さＤは、前記発光素子が出射する光の波長λと、前記光束が前記レンズ面に入射する前に通過する物質の屈折率ｎ0と、前記光束が前記レンズ面に入射した後に通過する物質の屈折率ｎ1とを用いて、
【数３】
2006155843.tif 000015
と表わされることを特徴とする請求項６に記載の光ヘッド。
【請求項８】
光記録媒体に光束を照射し、その反射光束により記録情報を読み出す光ヘッドであって、
光束を出射する発光素子と、
発光素子が出射する光束の主光線に光軸が略一致するように配された凸レンズの、前記発光素子に対向する面の中央部を透過型回折格子とし、光記録媒体に対向すべき面の中央部を前記発光素子へ向けて前記光束を反射する第１の反射鏡とした集光素子と、
前記発光素子から出射され、前記透過型回折格子を経由して、前記第１の反射鏡で反射された光束を前記集光素子に向けて反射する反射鏡であって、前記凸レンズの光軸を囲繞する環状の複数の第２の反射鏡と、
光記録媒体からの反射光束のうち、前記透過型回折格子による１次回折光を受光する受光素子とを備え、
前記複数の第２の反射鏡は、同心の平面鏡からなり、
当該平面鏡は互いに離隔されており、
当該平面鏡間は反射率が低い
ことを特徴とする光ヘッド。
【請求項９】
光記録媒体に光束を照射し、その反射光束により記録情報を読み出す光ヘッドであって、
光束を出射する発光素子と、
発光素子が出射する光束の主光線に光軸が略一致するように配された凸レンズの、前記発光素子に対向する面の中央部を透過型回折格子とし、光記録媒体に対向すべき面の中央部を前記発光素子へ向けて前記光束を反射する第１の反射鏡とした集光素子と、
前記発光素子から出射され、前記透過型回折格子を経由して、前記第１の反射鏡で反射された光束を前記集光素子に向けて反射する反射鏡であって、前記凸レンズの光軸を囲繞する環状の第２の反射鏡と、
光記録媒体からの反射光束のうち、前記透過型回折格子による１次回折光を受光する受光素子とを備え、
前記第２の反射鏡のうち前記光軸を中心とする環状部分が前記第２の反射鏡の他の部分と比較して前記光軸方向に隆起又は沈下している
ことを特徴とする光ヘッド。
【請求項１０】
光記録媒体に光束を照射し、その反射光束により記録情報を読み出す光ヘッドであって、
光束を出射する発光素子と、
発光素子が出射する光束の主光線に光軸が略一致するように配された凸レンズの、前記発光素子に対向する面の中央部を透過型回折格子とし、光記録媒体に対向すべき面の中央部を前記発光素子へ向けて前記光束を反射する第１の反射鏡とした集光素子と、
前記発光素子から出射され、前記透過型回折格子を経由して、前記第１の反射鏡で反射された光束を前記集光素子に向けて反射する反射鏡であって、前記凸レンズの光軸を囲繞する環状の第２の反射鏡と、
光記録媒体からの反射光束のうち、前記透過型回折格子による１次回折光を受光する受光素子とを備え、
前記集光素子のレンズ面のうち前記光軸の中心とする環状部分が前記レンズ面の他の部分とは異なるレンズ関数にて記述される
ことを特徴とする光ヘッド。
【請求項１１】
光記録媒体に光束を照射し、その反射光束により記録情報を読み出す光ヘッドであって、
光束を出射する発光素子と、
発光素子が出射する光束の主光線に光軸が略一致するように配された凸レンズの、前記発光素子に対向する面の中央部を透過型回折格子とし、前記発光素子に対向する面の前記透過型回折格子を除く部分を凹面鏡とし、光記録媒体に対向すべき面の中央部を前記発光素子へ向けて前記光束を反射する第１の反射鏡とした集光素子と、
光記録媒体からの反射光束のうち、前記透過型回折格子による１次回折光を受光する受光素子とを備え、
前記凹面鏡のうち前記光軸を中心とする環状部分が前記凹面鏡の他の部分と比較して隆起又は沈下している
ことを特徴とする光ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｃｏｍｐａｃｔ ＤｉｓｃやＤＶＤ、Ｂｌｕｅ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ等の光記録媒体に情報を記録したり再生したりする光ヘッドに関し、特に、読み出し時の信号特性を改善する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスク装置は、光ヘッドを用いて、光ディスクにレーザ光を照射し、その反射光により情報を読み出す。図１３は従来技術に係る光ヘッドの典型的な構成を示す断面図である。図１３に示されるように、光ヘッド１３は、受光素子１３０１、発光素子１３０２、グレーティングレンズ１３０６及び反射面１３０５、１３０８を備えている。
発光素子１３０２が出射したレーザ光は反射面１３０５、反射面１３０８を経由した後、グレーティングレンズ１３０６により光ディスク１３１０の記録面上に集光される。当該記録面による反射光はグレーティングレンズ１３０６、反射面１３０８を経由した後、反射面１３０５上に形成されたグレーティングにより回折され、受光素子１３０１に導かれる。図１３中、破線１３０７は当該回折光を示す。
【０００３】
受光素子１３０１は前記回折光１３０７の強度に応じた電気信号を出力する。光ディスク装置は当該電気信号を用いて光ディスク１３１０に記録されている情報を取得したり、光ヘッド１３を姿勢制御したりする。このような構成により、光ヘッド１３の小型化軽量化を図ることができる。従来技術に係る光ヘッド１３の構成は、例えば、特許文献１や特許文献２に記載されている。
【特許文献１】特許第２７３８２０４号公報
【特許文献２】特許第２７９０２６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、近年、記録密度の一層の向上が求められている。これに対して、上記従来技術に係る光ヘッドでは、レーザ光が光ディスク１３１０に入射する際に、その中心部分が反射面１３０５にて遮られる。これにより、光ディスク１３１０の記録面上に形成されるビームスポットの光強度分布が影響を受ける。
図１４は当該ビームスポットにおける光強度分布を示すグラフである。図１４に示されるように、ビームスポットにおける光強度分布１４はメインローブ１４ａの他にサイドローブ１４ｂを有している。従来技術のように、レーザ光の中心部分が遮られると、超解像現象により、メインローブ１４ａのピーク値に対するサイドローブ１４ｂのピーク値の割合が高くなってしまい、記録密度の向上が困難となる。
【０００５】
本発明は、上述のような問題に鑑みて為されたものであって、ビームスポットにおけるサイドローブを低減した光ヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る光ヘッドは、光記録媒体に光束を照射し、その反射光束により記録情報を読み出す光ヘッドであって、光束を出射する発光素子と、発光素子が出射した光束を前記発光素子側へ反射する第１の反射鏡と、第１の反射鏡で反射された光束を光記録媒体に向けて反射する第２の反射鏡と、を備え、第１の反射鏡は、第２の反射鏡から光記録媒体に至る光束の主光線を遮光し、前記第２の反射鏡は、前記光束の主光線を中心とする同心円環状の複数の部分鏡からなり、複数の部分鏡は互いに所定の間隔だけ離隔されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
このようにすれば、発光素子が出射したレーザ光のうち一部の成分を遮光してビームスポットのサイドローブを低減させることができる。従って、高記録密度を実現することができる。
また、本発明に係る光ヘッドは、光記録媒体に光束を照射し、その反射光束により記録情報を読み出す光ヘッドであって、光束を出射する発光素子と、発光素子が出射した光束を前記発光素子側へ反射する第１の反射鏡と、第１の反射鏡で反射された光束を光記録媒体に向けて反射する第２の反射鏡と、前記光記録媒体に所定角度で入射する光束の位相を調整する位相調整手段と、を備え、第１の反射鏡は、第２の反射鏡から光記録媒体に至る光束の主光線を遮光し、位相調整手段は第１の反射鏡から光記録媒体に至る光路中に配されることを特徴とする。このようにすれば、発光素子が出射したレーザ光のうち一部の成分の位相を調整してビームスポットのサイドローブを低減することができる。
【０００８】
また、本発明に係る光ヘッドは、発光素子から光記録媒体に至る光路中に配され、前記光束を反射する反射鏡を備え、前記位相調整手段は、前記反射鏡に設けられた凹部又は凸部であることを特徴とする。このようにすれば、発光素子が出射したレーザ光のうち一部の成分の光路長を調整することによって光ディスクの記録面に達した際の位相を調整してビームスポットのサイドローブを低減することができる。
【０００９】
この場合において、前記凹部又は凸部の高さＤは、前記発光素子が出射する光の波長λと、前記光束が前記反射鏡に入射する際に通過する物質の屈折率ｎとを用いて、
【００１０】
【数１】
2006155843.tif 000003
と表わされ、或いは、前記光束が前記反射鏡に入射する際に通過する物質は屈折率ｎが１に略等しく、前記凹部又は凸部の高さＤを、
【００１１】
【数２】
2006155843.tif 000004
とすれば、発光素子が出射したレーザ光のうち一部の成分の位相を反転し、他の成分と電界強度を相殺することによってビームスポットのサイドローブを低減することができる。
また、本発明に係る光ヘッドは、発光素子から光記録媒体に至る光路中に配され、前記光束を屈折するレンズ面を備え、前記位相調整手段は、レンズ面に刻設された凹部又は凸部であることを特徴とする。このようにすれば、発光素子が出射したレーザ光のうち一部の成分の位相を調整してビームスポットのサイドローブを低減することができる。
【００１２】
この場合において、前記凹部又は凸部の高さＤは、前記発光素子が出射する光の波長λと、前記光束が前記レンズ面に入射する前に通過する物質の屈折率ｎ0と、前記光束が前記レンズ面に入射した後に通過する物質の屈折率ｎ1とを用いて、
【００１３】
【数３】
2006155843.tif 000005
と表わされるとすれば、発光素子が出射したレーザ光のうち一部の成分の位相を反転し、他の成分と電界強度を相殺することによってビームスポットのサイドローブを低減することができる。
【００１４】
また、本発明に係る光ヘッドは、光記録媒体に光束を照射し、その反射光束により記録情報を読み出す光ヘッドであって、光束を出射する発光素子と、発光素子が出射する光束の主光線に光軸が略一致するように配された凸レンズの、前記発光素子に対向する面の中央部を透過型回折格子とし、光記録媒体に対向すべき面の中央部を前記発光素子へ向けて前記光束を反射する第１の反射鏡とした集光素子と、前記発光素子から出射され、前記透過型回折格子を経由して、前記第１の反射鏡で反射された光束を前記集光素子に向けて反射する反射鏡であって、前記凸レンズの光軸を囲繞する環状の複数の第２の反射鏡と、光記録媒体からの反射光束のうち、前記透過型回折格子による１次回折光を受光する受光素子とを備え、前記複数の第２の反射鏡は、同心の平面鏡からなり、当該平面鏡は互いに離隔されており、当該平面鏡間は反射率が低いことを特徴とする。このようにすれば、発光素子が出射したレーザ光のうち一部の成分を遮光してビームスポットのサイドローブを低減させることができる。
【００１５】
また、本発明に係る光ヘッドは、光記録媒体に光束を照射し、その反射光束により記録情報を読み出す光ヘッドであって、光束を出射する発光素子と、発光素子が出射する光束の主光線に光軸が略一致するように配された凸レンズの、前記発光素子に対向する面の中央部を透過型回折格子とし、光記録媒体に対向すべき面の中央部を前記発光素子へ向けて前記光束を反射する第１の反射鏡とした集光素子と、前記発光素子から出射され、前記透過型回折格子を経由して、前記第１の反射鏡で反射された光束を前記集光素子に向けて反射する反射鏡であって、前記凸レンズの光軸を囲繞する環状の第２の反射鏡と、光記録媒体からの反射光束のうち、前記透過型回折格子による１次回折光を受光する受光素子とを備え、前記第２の反射鏡のうち前記光軸を中心とする環状部分が前記第２の反射鏡の他の部分と比較して前記光軸方向に隆起又は沈下していることを特徴とする。
【００１６】
或いは、本発明に係る光ヘッドは、光記録媒体に光束を照射し、その反射光束により記録情報を読み出す光ヘッドであって、光束を出射する発光素子と、発光素子が出射する光束の主光線に光軸が略一致するように配された凸レンズの、前記発光素子に対向する面の中央部を透過型回折格子とし、光記録媒体に対向すべき面の中央部を前記発光素子へ向けて前記光束を反射する第１の反射鏡とした集光素子と、前記発光素子から出射され、前記透過型回折格子を経由して、前記第１の反射鏡で反射された光束を前記集光素子に向けて反射する反射鏡であって、前記凸レンズの光軸を囲繞する環状の第２の反射鏡と、光記録媒体からの反射光束のうち、前記透過型回折格子による１次回折光を受光する受光素子とを備え、前記集光素子のレンズ面のうち前記光軸の中心とする環状部分が前記レンズ面の他の部分とは異なるレンズ関数にて記述されることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る光ヘッドは、光記録媒体に光束を照射し、その反射光束により記録情報を読み出す光ヘッドであって、光束を出射する発光素子と、発光素子が出射する光束の主光線に光軸が略一致するように配された凸レンズの、前記発光素子に対向する面の中央部を透過型回折格子とし、前記発光素子に対向する面の前記透過型回折格子を除く部分を凹面鏡とし、光記録媒体に対向すべき面の中央部を前記発光素子へ向けて前記光束を反射する第１の反射鏡とした集光素子と、光記録媒体からの反射光束のうち、前記透過型回折格子による１次回折光を受光する受光素子と、を備え、前記凹面鏡のうち前記光軸を中心とする環状部分が前記凹面鏡の他の部分と比較して隆起又は沈下していることを特徴とする。このようにすれば、このようにすれば、発光素子が出射したレーザ光のうち一部の成分の位相を調整してビームスポットのサイドローブを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る光ヘッドの実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
［１］  第１の実施の形態
先ず、本発明の第１の実施の形態に係る光ヘッドは、レーザ光を光ディスクへと導く反射面の構成に特徴を有している。
［１−１］  光ヘッドの構成
先ず、本実施の形態に係る光ヘッドの構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る光ヘッドの構成を示す断面図である。図１に示されるように、光ヘッド１は筐体１１２、磁石１２０、キャップ１１５、支持板１０６、発光素子１１０、集光素子１０１及び受光素子１１１等を備えている。
【００１９】
筐体１１２の中央部には断面が円形上の貫通孔１１３が設けられており、その一方の開口部分には集光素子１０１が被着されている。また、他方の開口部分には支持板１０６が被着されている。支持板１０６が被着されている開口部分は、キャップ１１５にて覆われている。更に、筐体１１２の外周部には磁石１２０が埋設されている。
集光素子１０１は概ね凸レンズ形状の部材であって、その周縁が筐体１１２に接合されている。集光素子１０１の支持板１０６側はその中心部分が透過型回折格子（以下、単に「回折格子」という。）１０２となっている。回折格子１０２の周囲はレンズ面１０４となっている。集光素子１０１の光ディスクに対向すべき面の中央部分は凸面鏡１０３となっており、支持板１０６側から入射した光を反射する。凸面鏡１０３の周囲はレンズ面１０５となっている。
【００２０】
支持板１０６は円環状の部材であって、集光素子１０１側の主面上には平面鏡１０７が形成されている。支持板１０６の集光素子１０１と反対側の主面上には発光素子１１０と受光素子１１１とが樹脂を用いて固定されており、キャップ１１５にて覆われている。キャップ１１５は遮光性の材料からなっており、受光素子１１１に不要な光が入射するのを防ぐ。発光素子１１０は半導体レーザ素子であり、受光素子１１１は多分割光検出器である。受光素子１１１の発光素子側の端面は平面鏡となっている。
【００２１】
図２は、支持板１０６を集光素子１０１側から見た平面図及び断面図である。図２に示される支持板１０６の断面図は、同平面図に示すＡ−Ａ線における断面を示す。図２に示されるように、支持板１０６は円環状の平板な部材であって、その中心に貫通孔１０８を備えている。支持板１０６の一方の主面上には平面鏡１０７が形成されている。平面鏡１０７は円環状の部分鏡１０７ａ、１０７ｂからなり、これら部分鏡１０７ａ、１０７ｂは支持板１０６と同心となるように配置されている。なお、支持板１０６は非反射性の部材からなっており、支持板１０６の平面鏡１０７に覆われていない部分１０６ａ、１０６ｂはレーザ光を反射しない。
【００２２】
部分鏡１０７ａの内径は、部分鏡１０７ａを反射した光が、レンズ面１０４及び１０５で屈折され、光ディスク１８０に入射する際の入射角度θ11に対応する大きさとなっており、部分鏡１０７ａの外径は当該光ディスクへの入射角度θ12に対応する大きさとなっている。また、部分鏡１０７ｂの内径と外径とはそれぞれ部分鏡１０７ｂの反射鏡が光ディスク１８０へ入射する入射角度θ13、θ14に対応する大きさとなっている。
【００２３】
［１−２］  光ヘッド１の光学特性
次に、光ヘッド１の光学特性について説明する。図３は、発光素子１１０が出射したレーザ光が受光素子１１１に入射するまでの光路を示す断面図である。図３に示されるように、発光素子１１０が出射したレーザ光は、受光素子１１１の発光素子１１０側の端面に形成された平面鏡にて反射された後、貫通孔１０８を通過し、回折格子１０２を透過して、凸面鏡１０３にて反射され、レンズ面１０４を透過した後、平面鏡１０７へ向かう。
【００２４】
当該レーザ光は集光素子１０１に入射すると、そのうち光ディスク１８０への入射角度がθ11からθ12となるレーザ光及び入射角度がθ13からθ14となるレーザ光のみが反射され、再び集光素子１０１へ向かう。そして、レーザ光はレンズ面１０４、１０５にて順次屈折されて、光ディスク１８０の記録面上に集光される。光ディスク１８０の記録面上に形成されるビームスポットの電界強度分布は次式で表わされる。
【００２５】
【数４】
2006155843.tif 000006
ここで、θ11〜θ14は前述したレーザ光の光ディスクへの入射角度、ｒは記録面１８１上における集光素子１０１の光軸からの距離、Ｋ1は光強度に対応する定数である。また、Ｊ1（ｘ）は第１次第１種のベッセル関数である。右辺第１項は部分鏡１０７ｂで反射されたレーザ光による電界強度分布であり、第２項は部分鏡１０７ａで反射されたレーザ光による電界強度分布である。更に、当該ビームスポットの光強度分布は次式で表わされる。
【００２６】
【数５】
2006155843.tif 000007
図４は光ディスク１８０の記録面１８１上に形成されるビームスポットの光強度分布と電界強度分布とを示すグラフである。図４（ａ）においてグラフ４０１はレーザ光の全成分によるビームスポットの光強度分布を表わす。また、図４（ｂ）において、グラフ４０２は部分鏡１０７ａで反射されたレーザ光の成分毎の記録面１８１上における電界強度分布を表わし、グラフ４０３は部分鏡１０７ｂで反射されたレーザ光の成分毎の記録面１８１上における電界強度分布を表わす。
【００２７】
図４（ｂ）に示されるように、グラフ４０２とグラフ４０３とではサイドローブの位置が異なっており、これらが重畳されるとサイドローブが互いに打ち消しあう。また、メインローブは互いに強めあうので、グラフ４０１に示されるような望ましい光強度分布を得ることができる。すなわち、部分鏡１０７ａ、１０７ｂの形状を調整することによって、ビームスポットのサイドローブを低減し、高い記録密度を実現することができる。
【００２８】
例えば、発光素子が出射するレーザ光の波長が６６０ｎｍ、光ディスク１８０への入射角θ11からθ14がそれぞれ、１３．３°、２４．１°、３０．７°、３５．３°ならば、サイドローブの光強度のピーク値をメインローブの光強度のピーク値の４．２％にまで低減することができる。
一方、前記従来技術に係る光ヘッドでは、ビームスポットの電界強度が次式で表わされる。
【００２９】
【数６】
2006155843.tif 000008
ここで、θ1、θ2はレーザ光の光ディスクへの入射角度、ｒは記録面におけるグレーティングレンズ１３０６の光軸からの距離、Ｋ2は光強度に対応する定数である。グレーティングレンズ１３０６の光軸から入射角θ1までのビームは反射面１３０５で遮光され、ビームスポットの光強度分布には寄与しない。レーザ光の波長λが６６０ｎｍ、光ディスクへの入射角θ1、θ2がそれぞれ１３．３°、３５．３°である場合には、サイドローブのピーク値はメインローブのピーク値の７．０％にもなる。
【００３０】
さて、光ディスク１８０の記録面１８１で反射されたレーザ光は、記録面の記録状態に応じた光強度を有するところ、読み出されるべき記録情報はメインローブの光強度にのみ反映される。一方、サイドローブの光強度には読み出されるべき記録情報が反映されないので、最終的に受光素子に入射するレーザ光の強度に悪影響を与える。この悪影響はサイドローブの光強度が高いほど大きくなる。このようなサイドローブの影響は受光素子による光電変換で得られる電気信号を処理することによっては解消され得ない。
【００３１】
これに対して、本発明によれば、上述のようにサイドローブが低減されるので、当該反射光の光強度は記録面の記録状態を精度良く表わすものとなる。当該反射光はレンズ面１０５で屈折され、レンズ面１０４で屈折され、平面鏡１０７で反射され、レンズ面１０４で屈折され、凸面鏡１０３で反射された後、回折格子１０２で回折される。
反射光のうち回折格子１０２による１次回折光が受光素子１１１に入射する。受光素子１１１は入射光を光電変換してその光強度に応じた電気信号を出力する。このようにして、光ヘッド１は光ディスク１８０に記録された情報記録を読み出す。
【００３２】
なお、変形例として、レンズ面１０４、１０５のうち一方のみをレンズ面としても良いし、回折効果を有するフレネルレンズを用いても良い。また平面鏡１０７は３つ以上の部分鏡からなるとしても良い。
［２］  第２の実施の形態
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る光ヘッドは前記第１の実施の形態に係る光ヘッドと概ね同様の構成を備える一方、支持板及び反射鏡の形状において相違している。以下、専ら相違点に着目して説明する。
【００３３】
［２−１］  支持板と反射鏡の形状
本実施の形態に係る光ヘッドも前記第１の実施の形態に係る光ヘッドと同様に支持板と反射鏡を有している。図５は、本実施の形態に係る支持板と反射鏡の形状を示す図であって、図５（ａ）は平面図であり、図５（ｂ）は断面図である。図５に示されるように、本実施の形態に係る支持板５０１は集光素子（不図示）に対向する面に環状の溝部５０１ａが設けられている。溝部５０１ａの深さＤは発光素子が出射するレーザ光の波長の１／４に等しい深さとなっている。なお、本実施の形態において、反射鏡５０２に入射するレーザ光は空気中を通過する。また、支持板５０１の平面視中央部分には、前記第１の実施の形態の支持板１０６と同様に、貫通孔５０３が設けられている。
【００３４】
反射鏡５０２は、前記第１の実施の形態の平面鏡１０７と同様に、支持板５０１の集光素子側に配設されている。また、平面鏡１０７が複数の部分鏡からなっているのに対して、反射鏡５０２は全体として一体である。また、反射鏡５０２は貫通孔５０３を囲み、支持板５０１と同心の環状体となっており、溝部５０１ａを覆っている。反射鏡５０２の厚みは、溝部５０１ａの内部を含めて、ほぼ均等である。
【００３５】
支持板５０１の材質は、例えば、シリコンとすれば良く、溝部５０１ａはウエットエッチングによって形成すれば良い。反射鏡５０２は、支持板５０１上に誘電体多層膜を形成することによって得られる。貫通孔５０３はドリル等を用いて形成することができる。
さて、図５（ａ）に示されるように、反射鏡５０２は連続する３つの部分鏡５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃに分けられる。部分鏡５０２ａ、５０２ｃは前記第１の形態の部分鏡１０７ａ、１０７ｂに相当する。また、部分鏡５０２ｂは溝部５０１ａの内壁面上に配設されている。部分鏡５０２ａには光ディスク１８０への入射角がθ21からθ22となるレーザ光が入射する。また、部分鏡５０２ｂには光ディスク１８０への入射角がθ22からθ23となるレーザ光が入射し、部分鏡５０２ｃには光ディスク１８０への入射角がθ23からθ24となるレーザ光が入射する。
【００３６】
部分鏡５０２ａ、５０２ｃと部分鏡５０２ｂの集光素子に対向する部分とでは、溝部５０１ａの深さＤ分だけ集光素子の光軸方向の位置が異なっている。このため、部分鏡５０２ｂで反射されるレーザ光の光路長は部分鏡５０２ａ、５０２ｃで反射されるレーザ光の光路長よりも２Ｄ、すなわち１／２波長だけ長くなる。
［２−２］  光学特性
次に、本実施の形態に係る光ヘッドの光学特性について説明する。レーザ光は反射鏡５０２で反射されると、反射鏡５０２へ入射するレーザ光のうち、部分鏡５０２ａ、５０２ｃで反射されるレーザ光と部分鏡５０２ｂで反射されるレーザ光とで光路長が１／２波長だけずれ、逆位相となる。このようなレーザ光が光ディスクの記録面上に形成するビームスポットの電界強度分布は次式で表わされる。
【００３７】
【数７】
2006155843.tif 000009
ここで、θ21〜θ24は前記光ディスクへの入射角である。また、Ｋ２は光強度に対応する定数である。右辺第１項は部分鏡５０２ｃで反射されたレーザ光による電界強度分布であり、第２項は部分鏡５０２ｂで反射されたレーザ光による電界強度分布、第３項は部分鏡５０２ａで反射されたレーザ光による電界強度分布である。
【００３８】
図６は、本実施の形態に係る光ヘッドが光ディスクの記録面上に形成するビームスポットの光強度分布と電界強度分布とを示すグラフである。図６（ａ）においてグラフ６０１はレーザ光の全成分によるビームスポットの光強度分布を表わす。また、図６（ｂ）において、グラフ６０２〜６０４はそれぞれ部分鏡５０２ａ〜５０２ｃで反射されたレーザ光の成分毎の電界強度分布を表わす。
【００３９】
図６（ｂ）に示されるように、電界強度６０２の一次極小値６０２ｂと、電界強度６０３の一次極大値６０３ｂと、電界強度６０４の一次極大値６０４ｂとは互いに打ち消し合う。これよって、図６（ａ）に示されるように、ビームスポットにおけるサイドローブが低減される。また、電界強度６０２の一次極大値６０２ｂと、電界強度６０４の一次極大値６０４ｂとは互いに強め合うのでメインローブは殆ど影響を受けない。
【００４０】
例えば、発光素子が出射するレーザ光の波長が６６０ｎｍ、光ディスクへの入射角θ21からθ24がそれぞれ、１３．３°、２６．０°、３０．５°、３５．３°ならば、サイドローブの光強度のピーク値をメインローブの光強度のピーク値の３．４％にまで低減することができる。
［２−３］  本実施の形態の変形例
上記においては、支持板５０１に溝部を設けて部分鏡５０２ｂを配設する場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて次のようにしても良い。すなわち、前記溝部に対応する位置に上面が平坦な凸部を設けて部分鏡を配設しても良い。そして当該凸部の高さを前記溝部の深さと同じとすれば、当該部分鏡にて反射される光は光路が１／２波長短くなるので、それだけ位相のずれが生じて、上記と同様の効果が得られる。
【００４１】
また、上記においては、溝部の高さＤを波長の１／４としたが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、例えば、溝部が屈折率ｎの材料で満たされている場合には溝部の高さＤを１／（４ｎ）とすれば反射される光の光路差を１／２波長とすることができる。
［３］  第３の実施の形態
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る光ヘッドは前記第１の実施の形態に係る光ヘッドと概ね同様の構成を備える一方、平面鏡を複数備えるのに代えて集光素子の表面に溝部を有する点において相違している。以下、専ら相違点に着目して説明する。
【００４２】
［３−１］  光ヘッドの構成
図７は、本実施の形態に係る光ヘッドの構成を示す断面図である。図７に示されるように、光ヘッド７は筐体７１２、磁石７２０、キャップ７１５、支持板７０６、発光素子７１０、集光素子７０１及び受光素子７１１等を備えている。支持板７０６の集光素子７０１側には平面鏡７０７が配設されている。平面鏡７０７は環状の平板な平面鏡であって、全体として一体である。
【００４３】
図８は、本実施の形態に係る集光素子７０１の断面図である。図８に示されるように、集光素子７０１は概ね凸レンズ形状の部材であって、その周縁が筐体７１２に接合される。集光素子７０１の支持板７０６に対向すべき面にはその中心部分が回折格子７０２となっている。回折格子７０２の周囲はレンズ面７０４となっている。集光素子７０１の光ディスクに対向すべき面の中央部分は凸面鏡７０３となっており、支持板７０６側から入射した光を反射する。凸面鏡７０３の周囲はレンズ面７０５となっている。
【００４４】
レンズ面７０４は部分レンズ面７０４ａ、７０４ｂ、７０４ｃに分かれている。部分レンズ面７０４ａ、７０４ｃはひとつの非球面関数で記述される非球面である。部分レンズ面７０４ｂは集光素子７０１の光軸を中心とする環状の溝部となっており、部分レンズ面７０４ａと部分レンズ面７０４ｃとを区画する。部分レンズ面７０４ｂの底面は部分レンズ面７０４ａ、７０４ｃを記述する非球面関数とは異なる非球面関数にて記述される非球面となっている。
【００４５】
部分レンズ面間の境界線はレーザ光の適当な入射角に合わせられている。部分レンズ面７０４ｂの深さＤは、発光素子７１０が出射するレーザ光の波長λ、集光素子７０１を構成する材料の屈折率ｎ1、及び空気の屈折率ｎ0を用いて次式のように表わされる。
【００４６】
【数８】
2006155843.tif 000010
このため、部分レンズ７０４ｂを透過した光と部分レンズ７０４ａ、７０４ｃを透過した光とでは位相が１／２波長分ずれるので、上記第２の実施の形態にて説明したように、サイドローブを低減することができる。
【００４７】
［３−２］  光学特性
次に、光ヘッド７の光学特性について説明する。図９は、発光素子７０１が出射したレーザ光が受光素子７１１に入射するまでの光路を示す断面図である。図９に示されるように、発光素子７１０が出射したレーザ光は受光素子７１１に端部に設けられた鏡面で反射され、回折格子７０２を透過し、凸面鏡７０３で反射され、レンズ面７０４を透過し、平面鏡７０２で反射され、レンズ面７０４で屈折され、更にレンズ面７０５で屈折された後、光ディスク９の記録面９０１上に集光される。
【００４８】
この場合において、上述のように、レンズ面７０４ａ、７０４ｃを透過したレーザ光とレンズ面７０４ｂを透過したレーザ光とでは位相が１８０度ずれることによって、記録面９０１上に形成されるビームスポットのサイドローブが低減される。これにより記録面９０１の記録状態を精度良く反映した光強度を有する反射光を得ることができる。当該反射光はレンズ面７０５、７０４を経て、平面鏡７０２で反射され、レンズ７０４を経由して、凸面鏡７０３で反射された後、回折格子７０２で回折される。そして、回折格子７０２による１次回折光が受光素子７１１に入射することによって、光ディスク９の記録情報が読み出される。
【００４９】
［３−３］  本実施の形態の変形例
本実施の形態の変形例について説明する。
（１）  上記においては、レンズ面７０４に環状の溝部を設け部分レンズ面７０４ｂとすることによって、サイドローブを低減する場合について述べたが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて、次のようにしても良い。
【００５０】
図１０は本変形例に係る集光素子の形状を示す断面図である。図１０に示されるように、集光素子１０は前記集光素子７０１と概ね同様の形状を備える一方、前記集光素子７０１は支持板７０６に対向するレンズ面７０４上に溝部を有しているのに対して、集光素子１０は光ディスクに対向すべきレンズ面に溝部を有している。
すなわち、レンズ面１００５は部分レンズ面１００５ａ、１００５ｂ、１００５ｃからなり、部分レンズ面１００５ａ、１００５ｃはひとつの非球面関数で記述される非球面となっている。部分レンズ面１００５ｂは集光素子１０の光軸を中心する環状の溝部であって、その底面が非球面となっている。当該溝部の深さＤは、やはり、
【００５１】
【数９】
2006155843.tif 000011
で表わされる。なお、上記と同じく、λは発光素子７１０が出射するレーザ光の波長、ｎ1は集光素子７０１を構成する材料の屈折率、ｎ0は空気の屈折率である。このようにしても、部分レンズ面間の境界線をレーザ光の適当な入射角に合わせることによって、サイドローブを低減することができる。
【００５２】
（２）  上記においては、レンズ面７０４に環状の溝部を設けて部分レンズ面７０４ｂとする場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて次のようにしても良い。すなわち、レンズ面７０４に上面が滑らかな環状の凸部を設けて部分レンズ面としても良い。このようにしても、上記と同様の効果を得ることができる。
【００５３】
［４］  第４の実施の形態
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る光ヘッドは前記第１の実施の形態に係る光ヘッドと概ね同様の構成を備える一方、集光素子の発光素子に対向する面が反射面となっている点において相違している。以下、専ら相違点に着目して説明する。
【００５４】
［４−１］
図１１は、本実施の形態に係る光ヘッドの構成を示す断面図である。図１１に示されるように、光ヘッド１１は筐体１１１２、磁石１１２０、キャップ１１１５、支持板１１０６、発光素子１１１０、集光素子１１０１及び受光素子１１１１等を備えている。
筐体１１１２の中央部には断面が円形上の貫通孔が設けられており、その一方の開口部分には集光素子１１０１が被着されている。しかしながら、前記第１の実施の形態とは異なり、他方の開口部分には支持板は被着されておらず、キャップ１１１５にて覆われている。
【００５５】
キャップ１１１５の集光素子１１０１側には筐体１１１２の前記貫通孔と同径有底の凹部が形成されている。当該凹部には発光素子１１１０と受光素子１１１１とが配設されている。
集光素子１１０１の光ディスクに対向すべき面には、前記第１の実施の形態と同様に、レンズ面１１０５と凸面鏡１１０３が形成されている。一方、集光素子１１０１の発光素子１１１０側には、回折格子１１０２と反射鏡１１０４が形成されている。反射鏡１１０４は集光素子１１０１の内部から入射するレーザ光を反射する。
【００５６】
反射鏡１１０４は概ね凹面鏡となっており、凸面鏡１１０３で反射されたレーザ光を光ディスクの記録面上に集光する。また、反射鏡１１０４には、集光素子１１０１の光軸を中心とする環状の溝部が設けられている。この溝部によって反射鏡１１０４は部分鏡１１０４ａ、１１０４ｂ、１１０４ｃに分けられる。部分鏡１１０４ａは回折格子１１０２と溝部とに挟まれた部分であって、非球面形状の凹面鏡となっている。部分鏡１１０４ｂは反射鏡１１０４の溝部となっている部分であって、溝部の底面は非球面形状の凹面鏡となっている。部分鏡１１０４ｃは部分鏡１１０４ｂを囲繞する環状かつ非球面形状の部分鏡である。
【００５７】
部分鏡１１０４ａ、１１０４ｃは同一の非球面関数で記述される非球面を鏡面とする凹面鏡である。また、部分鏡間の境界上は反射鏡１１０４に入射するレーザ光の入射角が一定となるように定められている。部分鏡１１０４ｂとなっている溝部の深さＤは次式で表わされる。
【００５８】
【数１０】
2006155843.tif 000012
ここで、λは発光素子１１１０が出射するレーザ光の波長であり、ｎ１は集光素子１１０１の材料物質の屈折率である。溝部をこのような深さとすることによって、部分鏡１１０４ａ、１１０４ｃで反射されたレーザ光と部分鏡１１０４ｂで反射されたレーザ光との間の位相差を１８０度とすることができる。
【００５９】
このようにすれば、部分鏡間の境界位置を適当に選択することによって、光ディスクの記録面上に形成されるビームスポットのサイドローブを低減させることができる。
［４−２］  光学特性
図１２は、光ヘッド１１の光学特性を示す断面図である。図１２に示されるように、発光素子１１１０が出射したレーザ光は受光素子の端面に形成された平面鏡で反射され、回折格子１１０２を透過し、凸面鏡１１０３で反射され、反射鏡１１０４で反射され、レンズ面１１０５で屈折された後、光ディスク１２の記録面１２０１上に集光され、ビームスポットを形成する。
【００６０】
上述のように、当該ビームスポットにおいてはサイドローブが低減されているので、反射光の光強度は記録面１２０１の記録状態を精度良く反映している。当該反射光は、レンズ面１１０５で屈折され、反射鏡１１０４で反射され、凸面鏡１１０３で反射された後、回折格子１１０２で回折される。そして、その１次回折光は受光素子１１１１に入射すると、光電変換されて電気信号となる。
【００６１】
［４−３］  本実施の形態の変形例
上記においては、レンズ面７０４に環状の溝部を設けて部分レンズ面７０４ｂとする場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて次のようにしても良い。すなわち、反射鏡１１０４に上面が平坦で環状の凸部を設けて部分鏡としても良い。この凸部の高さを上記溝部の深さと同じとすれば、上記と同様の効果を得ることができる。
【００６２】
［５］  変形例
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することができる。
（１）前記図１３に示した従来技術の構成においても、反射鏡１３０８を前記第１の実施の形態に係る平面鏡１０７や前記第２の実施の形態に係る反射鏡５０２と同様の形状とすれば、本発明の効果を得ることができる。
【００６３】
（２）上記実施の形態においては特に言及しなかったが、上記実施の形態を組み合わせても本発明の効果を得ることができる。
（３）上記実施の形態においては筐体とキャップとを別体としたが、本発明がこれに限定されないのは言うまもなく、筐体とキャップとを一体としても良い。このようにすれば、部品点数を低減して光ヘッドのコストを削減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明に係る光ヘッドは、高い記録密度で情報を記録した光ディスクから正確に情報を読み出す装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光ヘッドの構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る光ヘッド１を構成する支持板１０６を集光素子１０１側から見た平面図及び断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る光ヘッド１を構成する発光素子１１０が出射したレーザ光が受光素子１１１に入射するまでの光路を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る光ヘッド１が光ディスクの記録面上に形成するビームスポットにおける光強度分布と電界強度分布とを示すグラフである。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る支持板と反射鏡の形状を示す図であって、図５（ａ）は平面図であり、図５（ｂ）は断面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る光ヘッドが光ディスクの記録面上に形成するビームスポットにおける光強度分布と電界強度分布とを示すグラフである。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る光ヘッドの構成を示す断面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る光ヘッドを構成する集光素子７０１の断面図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る光ヘッド１を構成する発光素子７１０が出射したレーザ光が受光素子７１１に入射するまでの光路を示す断面図である。
【図１０】本発明の第３の実施の変形例（１）に係る集光素子の形状を示す断面図である。
【図１１】本発明の第４の実施の形態に係る光ヘッドの構成を示す断面図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態に係る光ヘッドの光学特性を示す断面図である。
【図１３】従来技術に係る光ヘッドの典型的な構成を示す断面図である。
【図１４】従来技術に係る光ヘッドが光ディスクの記録面上に形成するビームスポットにおける光強度分布を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６６】
１、７、１１、１３…光ヘッド
１０、１０１、７０１、１１０１…集光素子
１２、１３１０…光ディスク
１４…ビームスポットにおける光強度分布
１４ａ…メインローブ
１４ｂ…サイドローブ
１０２、７０２、１１０２…透過型回折格子
１０３、７０３、１１０３…凸面鏡
１０４、１０５、７０４、７０５、１００５、１１０５…レンズ面
１０６、５０１、７０６、１１０６…支持板
１０６ａ、１０６ｂ…支持板１０６の平面鏡１０７に覆われていない部分
１０７、７０７…平面鏡
１０７ａ、１０７ｂ、１１０４ａ、１１０４ｂ、１１０４ｃ…部分鏡
１０８、１１３、５０３…貫通孔
１１０、７１０、１１１０、１３０２…発光素子
１１１、７１１、１１１１、１３０１…受光素子
１１２、７１２、１１１２…筐体
１１５、７１５、１１１５…キャップ
１２０、７２０、１１２０…磁石
４０１、６０１…ビームスポットの光強度分布を示すグラフ
４０２、４０３、６０２〜６０４…ビームスポットの電界強度分布を示すグラフ
５０１ａ…溝部
５０２、１１０４…反射鏡
５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃ…部分鏡
６０２ｂ…電界強度６０２の一次極小値
６０３ｂ…電界強度６０３の一次極大値
６０４ｂ…電界強度６０４の一次極大値
７０４ａ、７０４ｂ、７０４ｃ、１００５ａ、１００５ｂ、１００５ｃ…部分レンズ面
１２０１…記録面
１３０５、１３０８…反射面
１３０６…グレーティングレンズ
１３０７…破線
【図１】
2006155843.tif 000016
【図２】
2006155843.tif 000017
【図３】
2006155843.tif 000018
【図４】
2006155843.tif 000019
【図５】
2006155843.tif 000020
【図６】
2006155843.tif 000021
【図７】
2006155843.tif 000022
【図８】
2006155843.tif 000023
【図９】
2006155843.tif 000024
【図１０】
2006155843.tif 000025
【図１１】
2006155843.tif 000026
【図１２】
2006155843.tif 000027
【図１３】
2006155843.tif 000028
【図１４】
2006155843.tif 000029