(57)【要約】【課題】  最も簡便で安価に高性能の光ヘッドを製造できるようにする。【解決手段】  開示される光ヘッド１の製造方法は、所定波長の光ビームを出射する半導体レーザ４と、光記録媒体に光ビームを集光させる対物レンズと、半導体レーザ４と対物レンズとの間の光路中に配置され、光ビームの発散度を変換するレンズとを有する光ヘッド１の製造方法である。この光ヘッド１の製造方法では、所定波長、対物レンズの球面収差値又は光学系全体の球面収差値の少なくとも１つに基づいて、半導体レーザ４からレンズまでの距離を調整している。【選択図】  図３
2008282486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定波長の光ビームを出射する半導体レーザと、光記録媒体に前記光ビームを集光させる対物レンズと、前記半導体レーザと前記対物レンズとの間の光路中に配置され、前記光ビームの発散度を変換するレンズとを有する光ヘッドの製造方法であって、
前記所定波長、前記対物レンズの球面収差値又は光学系全体の球面収差値の少なくとも１つに基づいて、前記半導体レーザから前記レンズまでの距離を調整する
ことを特徴とする光ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記半導体レーザの光軸方向の位置を調整することを特徴とする請求項１に記載の光ヘッドの製造方法。
【請求項３】
所定波長の光ビームを出射する半導体レーザと、光記録媒体に前記光ビームを集光させる対物レンズと、前記半導体レーザと前記対物レンズとの間の光路中に配置され、前記光ビームの発散度を変換するレンズとを有する光ヘッドの製造方法であって、
製造工程の途中において、前記光記録媒体に集光する前記光ビームの波面収差又は集光ビームスポットのプロファイルを測定することにより得られる球面収差値に基づいて、前記半導体レーザから前記レンズまでの距離を調整する
ことを特徴とする光ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記レンズの光軸方向の位置を調整することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光ヘッドの製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の光ヘッドの製造方法により製造されたことを特徴とする光ヘッド。
【請求項６】
所定波長の光ビームを出射する半導体レーザと、光記録媒体に前記光ビームを集光させる対物レンズと、前記半導体レーザと前記対物レンズとの間の光路中に配置され、前記光ビームの発散度を変換するレンズとを有する光ヘッドであって、
前記所定波長、前記対物レンズの球面収差値又は光学系全体の球面収差値の少なくとも１つに基づいて、前記半導体レーザから前記レンズまでの距離が調整されて当該半導体レーザ及び前記レンズが固定されている
ことを特徴とする光ヘッド。
【請求項７】
前記対物レンズと前記半導体レーザとの間の前記光軸上に、収差を補正するための液晶素子が配置されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の光ヘッド。
【請求項８】
請求項５乃至７のいずれかに記載の光ヘッドを備えることを特徴とする光記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスク等の光記録媒体にデジタル情報の記録又は再生を行う光ヘッドの製造方法、光ヘッド及び光記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ＨＤ  ＤＶＤ（High Definition Digital Versatile Disc）やブルーレイディスク（Blu-ray Disc：登録商標）といった高記録密度の光ディスク（以下「次世代ＤＶＤ」という。）が市場に広まりつつある。この次世代ＤＶＤにデジタル情報の記録又は再生を行う光ヘッドでは、一般に、短波長の光ビームを出射するＧａ−Ｎ系半導体レーザが光源として用いられている。この光ビームの波長は、４０５ｎｍ近傍という、一般的な光学材料において屈折率の波長分散の大きい波長領域に属している。このため、光ヘッドでは、光源から出射される光ビームの波長ばらつきに対し、球面収差が発生しやすい傾向にある。
【０００３】
また、最近では、光ディスク１枚あたりの記録容量を増大するために、２層以上の情報記録層を設けた、いわゆる多層ディスクも一般的になりつつある。この多層ディスクでは、光入射面から各情報記録層までの距離がそれぞれ異なるため、選択される情報記録層に合わせて光ヘッドの上記球面収差を補正する必要がある。
【０００４】
そこで、従来の光ヘッドには、上記球面収差を補正するために、コリメートレンズの前後の光路中に球面収差補正用のレンズ群を設け、上記レンズ群の一部を光軸方向に移動させる、ビームエキスパンダ機構を設けているものがある（例えば、特許文献１参照。）。以下、この技術を第１の従来例と呼ぶ。
【０００５】
また、従来の光ヘッドには、光ヘッドの光路中に液晶素子(LCE：Liquid Crystal Element）を配置し、上記液晶素子に電圧を印加することにより上記液晶素子の屈折率を変化させ、通過光束に適切な位相差を与えて上記球面収差を補正しているものもある（例えば、特許文献２参照。）。以下、この技術を第２の従来例と呼ぶ。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−２６６５１１号公報
【特許文献２】特開平９−１２８７８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
第１の従来例では、ビームエキスパンダ機構を設けることにより、光ヘッドが大型化するとともに、各種機構部品の増加によるコストアップ、組み込み精度に対する製造上の困難等のマイナス要因が大きい。この点、第２の従来例では、ＬＣＥを光路中に設けるだけで球面収差を補正することができるため、このような不都合が発生しないとともに、対環境信頼性にも優れている。
【０００８】
しかしながら、ＬＣＥは、光束断面を領域分割し、各領域における光束の位相を変化させるため、補正された波面は領域の境界で不連続となってしまう。また、各領域内においても補正は一定量の位相シフトのため、連続的な位相分布に対して補正不足や補正過剰の部分が原理的に残存してしまう。
【０００９】
この残存する位相ずれは、球面収差発生量に比例するので、球面収差が大きい場合には、補正しきれずに残留する位相ずれ領域が局所的に発生し、トータルとして残留する波面収差が大きくなり、光ヘッドの性能を損なってしまう。
【００１０】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、上述のような課題を解決することができるヘッドの製造方法、光ヘッド及び光記録再生装置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】
【００１１】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明に係る光ヘッドの製造方法は、所定波長の光ビームを出射する半導体レーザと、光記録媒体に前記光ビームを集光させる対物レンズと、前記半導体レーザと前記対物レンズとの間の光路中に配置され、前記光ビームの発散度を変換するレンズとを有する光ヘッドの製造方法に係り、前記所定波長、前記対物レンズの球面収差値又は光学系全体の球面収差値の少なくとも１つに基づいて、前記半導体レーザから前記レンズまでの距離を調整することを特徴としている。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光ヘッドの製造方法に係り、前記半導体レーザの光軸方向の位置を調整することを特徴としている。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明に係る光ヘッドの製造方法は、所定波長の光ビームを出射する半導体レーザと、光記録媒体に前記光ビームを集光させる対物レンズと、前記半導体レーザと前記対物レンズとの間の光路中に配置され、前記光ビームの発散度を変換するレンズとを有する光ヘッドの製造方法に係り、製造工程の途中において、前記光記録媒体に集光する前記光ビームの波面収差又は集光ビームスポットのプロファイルを測定することにより得られる球面収差値に基づいて、前記半導体レーザから前記レンズまでの距離を調整することを特徴としている。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の光ヘッドの製造方法に係り、前記レンズの光軸方向の位置を調整することを特徴としている。
【００１５】
また、請求項５に記載の発明に係る光ヘッドは、請求項１乃至４のいずれかに記載の光ヘッドの製造方法により製造されたことを特徴としている。
【００１６】
また、請求項６に記載の発明に係る光ヘッドは、所定波長の光ビームを出射する半導体レーザと、光記録媒体に前記光ビームを集光させる対物レンズと、前記半導体レーザと前記対物レンズとの間の光路中に配置され、前記光ビームの発散度を変換するレンズとを有する光ヘッドに係り、前記所定波長、前記対物レンズの球面収差値又は光学系全体の球面収差値の少なくとも１つに基づいて、前記半導体レーザから前記レンズまでの距離が調整されて当該半導体レーザ及び前記レンズが固定されていることを特徴としている。
【００１７】
また、請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載の光ヘッドに係り、前記対物レンズと前記半導体レーザとの間の前記光軸上に、収差を補正するための液晶素子が配置されていることを特徴としている。
【００１８】
また、請求項８に記載の発明に係る光記録再生装置は、請求項５乃至７のいずれかに記載の光ヘッドを備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、請求項１に記載の発明に係る光ヘッドの製造方法は、所定波長の光ビームを出射する半導体レーザと、光記録媒体に前記光ビームを集光させる対物レンズと、前記半導体レーザと前記対物レンズとの間の光路中に配置され、前記光ビームの発散度を変換するレンズとを有する光ヘッドの製造方法に係り、前記所定波長、前記対物レンズの球面収差値又は光学系全体の球面収差値の少なくとも１つに基づいて、前記半導体レーザから前記レンズまでの距離を調整している。
【００２０】
従って、半導体レーザから出射される光ビームの波長がばらついた場合であっても、この波長のばらつきに起因する球面収差を補正して使用することができる。従って、光ヘッドの歩留まりが向上し、光ヘッド及びこれを搭載した光記録再生装置の価格を低減することができる。つまり、最も簡便で安価に高性能の光ヘッドを製造することができる。
【００２１】
また、本発明によれば、請求項３に記載の発明に係る光ヘッドの製造方法は、所定波長の光ビームを出射する半導体レーザと、光記録媒体に前記光ビームを集光させる対物レンズと、前記半導体レーザと前記対物レンズとの間の光路中に配置され、前記光ビームの発散度を変換するレンズとを有する光ヘッドの製造方法に係り、製造工程の途中において、前記光記録媒体に集光する前記光ビームの波面収差又は集光ビームスポットのプロファイルを測定することにより得られる球面収差値に基づいて、前記半導体レーザから前記レンズまでの距離を調整している。
【００２２】
従って、半導体レーザから出射される光ビームの波長がばらついた場合であっても、この波長のばらつきに起因する球面収差を補正して使用することができる。従って、光ヘッドの歩留まりが向上し、光ヘッド及びこれを搭載した光記録再生装置の価格を低減することができる。つまり、最も簡便で安価に高性能の光ヘッドを製造することができる。
【００２３】
また、本発明によれば、請求項５に記載の発明に係る光ヘッドは、請求項１乃至４のいずれかに記載の光ヘッドの製造方法により製造されている。従って、半導体レーザから出射される光ビームの波長がばらついた場合であっても、この波長のばらつきに起因する球面収差を補正して使用することができる。従って、光ヘッドの歩留まりが向上し、光ヘッド及びこれを搭載した光記録再生装置の価格を低減することができる。つまり、最も簡便で安価に高性能の光ヘッドを製造することができる。
【００２４】
また、本発明によれば、請求項６に記載の発明に係る光ヘッドは、所定波長の光ビームを出射する半導体レーザと、光記録媒体に前記光ビームを集光させる対物レンズと、前記半導体レーザと前記対物レンズとの間の光路中に配置され、前記光ビームの発散度を変換するレンズとを有する光ヘッドに係り、前記所定波長、前記対物レンズの球面収差値又は光学系全体の球面収差値の少なくとも１つに基づいて、前記半導体レーザから前記レンズまでの距離が調整されて当該半導体レーザ及び前記レンズが固定されている。
【００２５】
従って、半導体レーザから出射される光ビームの波長がばらついた場合であっても、この波長のばらつきに起因する球面収差を補正して使用することができる。従って、光ヘッドの歩留まりが向上し、光ヘッド及びこれを搭載した光記録再生装置の価格を低減することができる。つまり、最も簡便で安価に高性能の光ヘッドを製造することができる。
【００２６】
また、本発明によれば、請求項８に記載の発明に係る光記録再生装置は、請求項５乃至７のいずれかに記載の光ヘッドを備えている。従って、光記録再生装置は、正確にデジタル情報の記録又は再生を行うことができる。また、本発明によれば、半導体レーザから出射される光ビームの波長がある程度ばらついても、この波長のばらつきに起因する球面収差を補正して使用することができる。従って、光ヘッドの歩留まりが向上し、光ヘッド及びこれを搭載した光記録再生装置の価格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】
【００２７】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る光ヘッド１の光学系の構成を示す概略図である。この光ヘッド１は、物理的トラックピッチが異なる３種類の光記録媒体２（２ａ〜２ｃ）のそれぞれにデジタル情報の記録又は再生を行うことができるように構成されている。
【００２８】
第１の光記録媒体２ａは、現行のＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ±Ｒ／ＲＷ及びこれらと同等の構造及び記憶容量を備えた光記録媒体である。また、第２の光記録媒体２ｂは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ及びこれらと同等の構造及び記憶容量を備えた光記録媒体である。さらに、第３の光記録媒体２ｃは、次世代のＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ及びこれらと同等の構造及び記憶容量を備えた光記録媒体である。
【００２９】
光ヘッド１は、図１に示すように、光ビームを出射する光源として半導体レーザ３及び４を有している。半導体レーザ３は、現行のＤＶＤを記録再生するための波長６５０ｎｍの光ビーム（第１の光ビーム）を発光する第１の発光領域と、ＣＤを記録再生するための波長７８０ｎｍの光ビーム（第２の光ビーム）を発光する第２の発光領域とが所定距離隔てて形成され、１つのパッケージに収容されている。一方、半導体レーザ４は、次世代のＤＶＤを記録再生するための波長４０５ｎｍの光ビーム（第３の光ビーム）を発光する。
【００３０】
半導体レーザ３と半導体レーザ４とは、半導体レーザ３から出射された第１又は第２の光ビームの光軸と、半導体レーザ４から出射された第３の光ビームの光軸とが互いに直交するように設けられている。
【００３１】
半導体レーザ３の光出射側の所定位置には、回折格子５が配置されている。この回折格子５の片面には、半導体レーザ３から出射された、第１及び第２の光ビームをそれぞれ３本の光ビーム（０次の主ビームと±１次の副ビーム）（図示略）に分割するために最適化された回折格子パターンが形成されている。即ち、回折格子５は、光記録媒体２の表面（情報記録面）において、主ビームの集光位置を中心にトラック方向に所定距離隔てて対称な位置に±１次の副ビームが集光されるように、半導体レーザ３から出射された第１及び第２の光ビームをそれぞれ分割する。
【００３２】
また、半導体レーザ４の光出射側の所定位置にも、回折格子６が配置されている。この回折格子６の片面には、半導体レーザ４から出射された、第３の光ビームを３本の光ビーム（０次の主ビームと±１次の副ビーム）（図示略）に分割するために最適化された回折格子パターンが形成されている。即ち、回折格子６は、光記録媒体２の表面（情報記録面）において、主ビームの集光位置を中心にトラック方向に所定距離隔てて対称な位置に±１次の副ビームが集光されるように、半導体レーザ４から出射された第３の光ビームを分割する。
【００３３】
半導体レーザ３から見て回折格子５の光透過側であって、半導体レーザ４から見て回折格子６の光透過側であり、かつ、上記半導体レーザ３から出射された第１又は第２の光ビームの光軸と、半導体レーザ４から出射された第３の光ビームの光軸とが互いに直交する位置には、ダイクロイックプリズム７が配置されている。ダイクロイックプリズム７は、略立方体形状を呈しており、第１及び第２の光ビームをほぼ全透過し、第３の光ビームをほぼ全反射する。
【００３４】
ダイクロイックプリズム７の回折格子５と対向する面７ａと反対側の面７ｂ側には、偏光ビームスプリッタ８が配置されている。偏光ビームスプリッタ８は、ダイクロイックプリズム７と対向する面８ａによりダイクロイックプリズム７からの光ビームを９０％程度を透過して後述するコリメートレンズ（ＣＬ）９に入射させるとともに、残りの１０％程度を反射させて後述するフロントモニタ用光検出器１４に入射させる。また、偏光ビームスプリッタ８は、コリメートレンズ９からの戻り光を内部の接合面８ｂにより反射して後述するアナモフィックレンズ１５に入射させる。
【００３５】
偏光ビームスプリッタ８と対向してコリメートレンズ９が配置されている。コリメートレンズ９は、偏光ビームスプリッタ８からの発散光線束を平行光線束に変換するとともに、液晶素子１０からの平行光線束を集束光線束に変換する。
【００３６】
コリメートレンズ９と対向して液晶素子１０及び立ち上げミラー（全反射ミラー）１１がこの順に並んで配置されているとともに、立ち上げミラー１１の上方に４分の１波長板１２及び対物レンズ１３がこの順に並んで配置されている。
【００３７】
液晶素子１０は、透明電極が所定の形状に分割され、分割領域ごとに対応する屈折率が印加電圧に応じて変更可能に構成されている。透明電極は、例えば、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）や酸化錫等からなる。液晶素子１０は、電圧が印加されることにより、屈折率が変化し、通過光束に適切な位相差を与えることにより、光記録媒体２の厚さの影響による光記録媒体２の焦点で生じる波面収差（主として球面収差）、光記録媒体２の偏芯に伴う対物レンズ１３と液晶素子１０の相対的な位置ずれの影響による光記録媒体２の焦点で生じる波面収差を補正するように構成されている。
【００３８】
立ち上げミラー１１は、液晶素子１０からの光ビームを反射して光路を折り曲げて光記録媒体２の方向に立ち上げ、４分の１波長板１２に入射させる。また、立ち上げミラー１１は、４分の１波長板１２からの光ビームを反射して光路を折り曲げてコリメートレンズ９に入射させる。
【００３９】
４分の１波長板１２は、立ち上げミラー１１からの主ビーム並びに±１次の副ビーム（以下、「往路光ビーム」という。）を直線偏光から円偏光に変換するとともに、対物レンズ１３からの光ビームを円偏光から上記往路光ビームの偏光方位と直交する方向の直線偏光に変換する。対物レンズ１３は、４分の１波長板１２からの平行光線束を光記録媒体２の情報記録面に集光するとともに、光記録媒体２からの反射光を平行光線束に変換する。
【００４０】
また、ダイクロイックプリズム７から見て偏光ビームスプリッタ８の光反射側には、フロントモニタ用光検出器１４が配置されている。フロントモニタ用光検出器１４は、半導体レーザ３又は４から出射された第１〜第３の光ビームの光強度を計測する。このフロントモニタ用光検出器１４の出力に基づいて半導体レーザ３及び４の出力が調整される。
【００４１】
一方、コリメートレンズ９から見て偏光ビームスプリッタ８の光反射側には、アナモフィックレンズ１５及び受光素子１６がこの順に配置されている。アナモフィックレンズ１５は、偏光ビームスプリッタ８からの光ビームに焦点ズレ誤差検出のための非点収差を与え、受光素子１６上に結像させる。受光素子１６は、受光した各光ビームをそれぞれ分割された各受光領域（図示略）においてそれぞれ独立に光電変換して電気信号を出力する。
本発明における所定波長の光ビームを出射する半導体レーザと、光記録媒体に前記光ビームを集光させる対物レンズと、前記半導体レーザと前記対物レンズとの間の光路中に配置され、前記光ビームの発散度を変換するレンズの一例として、コリメートレンズで説明する。
【００４２】
本発明者らが鋭意検討した結果、以上説明した光ヘッド１の光学系において、球面収差は、主に、コリメートレンズ９及び対物レンズ１３のそれぞれの製造誤差に起因する球面収差の組み合わせにより発生することが分かった。また、上記した光ヘッド１のうち、次世代ＤＶＤの光学系では、半導体レーザ４から出射される第３の光ビームの波長は、４０５ｎｍ近傍という、一般的な光学材料において屈折率の波長分散の大きい波長領域に属している。このため、この光学系では、半導体レーザ４から出射される第３の光ビームの波長ばらつきに対する球面収差発生量が大きい。図２は、半導体レーザ４から出射される第３の光ビームの波長のばらつきに対する球面収差発生量の一例を示す図である。図２の場合、設計の中心として想定した第３の光ビームの波長は、４０５ｎｍである。図２に示すように、半導体レーザ４の個体ごとの波長ばらつきの許容量を±１０ｎｍとした場合、球面収差は、±０．０４λｒｍｓ程度発生することが分かった。
【００４３】
従って、コリメートレンズ９、対物レンズ１３及び半導体レーザ４の波長ずれによる球面収差値が、それらの出荷検査データにより明らかであれば、これに応じて半導体レーザ４又はコリメートレンズ９の組み込み位置をずらせば良い。まず、半導体レーザ４の組み込み位置を調整する場合、通常、半導体レーザ４は、内部に光ヘッド１の光学系が収容されるハウジング１９（図３参照）の外周面に取り付けられるため、半導体レーザ４が収容されるレーザホルダ１７（図３参照）と上記ハウジング１９との間にスペーサを設けたり、半導体レーザ４又は、半導体レーザ４及び上記レーザホルダ１７からなる光源ユニット１８（図３参照）を空中で調整した後、上記半導体レーザ４又は上記光源ユニット１８と上記ハウジング１９とをブリッジするように紫外線硬化型接着剤を塗布し硬化させたりすれば良い。一方、コリメートレンズ９の場合には、上記ハウジング１９内の光軸に垂直な取付基準面とコリメートレンズ９との間にスペーサ（図示略）を設け、このスペーサの厚みを変更することにより、容易に組み込み位置を調整することができる。
【００４４】
さらに、以上説明した光ヘッド１の光学系において、ダイクロイックプリズム７の位置を図中ｘ方向に移動させるとともに、これに応じて半導体レーザ４の位置も図中ｘ、ｙ方向に移動させることにより、半導体レーザ４からコリメートレンズ９までの距離を調整することもできる。
【００４５】
また、光ヘッド１の製造工程において、干渉計を用いて波面収差を測定したり、集光ビームスポットのプロファイルを測定したりすることが可能である場合には、得られた球面収差値に応じて半導体レーザ４又はコリメートレンズ９の組み込み位置を調整することにより、個々の光ヘッド１のそれぞれに対して球面収差を最小化することが可能である。この場合、球面収差値を測定しつつ、半導体レーザ４又はコリメートレンズ９の組み込み位置を調整しても良い。このような方法が可能であれば、コリメートレンズ９及び対物レンズ１３のそれぞれの球面収差値や半導体レーザ４の波長が既知でなくても、光ヘッド１の個々に対する厳密な最適化が可能となる。
【００４６】
以下、図３に示すように、半導体レーザ４及びレーザホルダ１７からなる光源ユニット１８を空中で調整した後、上記光源ユニット１８と、内部に光ヘッド１の光学系が収容されるハウジング１９とをブリッジするように紫外線硬化型接着剤２０を塗布し硬化させる場合について説明する。まず、前提として、半導体レーザ４から出射される第３の光ビームの波長が４００ｎｍ（設計値に対して−５ｎｍ）であって、光学系の球面収差が＋０．０３λｒｍｓであったとする。この場合、図２に点Ａで示すように、＋０．０５λｒｍｓ程度の球面収差が予想される。
【００４７】
一方、図１に示す光学系において、半導体レーザ４からコリメートレンズ９までの光路長を変化させた場合の球面収差変化量が図４に示す特性曲線を示すものとする。さらに、図３において、その調整許容範囲が設計値に対して±０．４ｍｍであるとする。何故なら、紫外線硬化型接着剤で接合される厚みが１ｍｍ程度を超えると、樹脂である接着剤の熱膨張や吸湿変化により、対環境信頼性が悪化してしまうからである。また、半導体レーザ４からコリメートレンズ９までの光路長が設計値から大きくずれると、光利用効率やＮＡの仕様値からのずれといった光学的な問題も発生するからである。
【００４８】
上記したように、予想される球面収差量は＋０．０５λｒｍｓであるため、光源ユニット１８を管理上の限界値である０．４ｍｍだけ基準位置から遠ざけて（図３中ｙ−方向）接着する。その結果、光ヘッド１が有する波面収差は、＋０．０２λｒｍｓ弱程度となる。さらに、この波面収差＋０．０２λｒｍｓ弱程度を液晶素子１０を用いて補正（最適化）することにより、光ヘッド１に残留する球面収差を非常に小さくすることができる。
また、上記実施の形態１では、半導体レーザ４の位置をずらしたが、これによって半導体レーザ４の発光点と回折格子６との距離が変わってしまうため、±１次の副ビームが受光素子１６内の各受光領域へ入射する位置が相対的にずれてしまい、光ヘッドの性能を損なってしまう場合がある。これを防ぐために、回折格子６を光源ユニット１８に組み込んで一体化させ、ブロックとして移動させた方が良い場合もある。
【００４９】
以上説明したように、次世代ＤＶＤにデジタル情報の記録又は再生を行う光ヘッド１において、半導体レーザ４から出射される第３の光ビームの波長並びにコリメートレンズ９又は対物レンズ１３の製造誤差に起因する球面収差を補正する場合、本発明の実施の形態１のように、半導体レーザ４からコリメートレンズ９までの光路長を変化させることによる補正と、液晶素子１０を用いた補正とを組み合わせることが、最も簡便で安価な方法である。
また、上記実施の形態１では、所定波長の光ビームを出射する半導体レーザと、光記録媒体に前記光ビームを集光させる対物レンズと、前記半導体レーザと前記対物レンズとの間の光路中に配置され、前記光ビームの発散度を変換するレンズの一例として、コリメートレンズ９としたが、半導体レーザ３や半導体レーザ４から対物レンズ１３までの光路において、光束の発散角を変換するレンズであれば効果は本質的に同等であり、コリメートレンズ（発散する光束を平行光に変換する）に限ったものではない。
【００５０】
ところで、次世代ＤＶＤでは、上記したように、２層以上の情報記録層を設けた多層ディスクが一般的になりつつある。既に規格化されている２層ディスクの場合、１層目と２層目の間隔、いわゆる層間隔が最大で３０μｍ程度である。ここで、図５に、２層ディスクの両層の中間を光ヘッド１の設計値とし、この設計値から光透過層の厚さを±１５μｍの範囲で変化させた場合の球面収差値の変化の一例を示す。
【００５１】
図５から分かるように、多層ディスクでは、半導体レーザ４から出射される第３の光ビームの波長のばらつきに起因する球面収差並びにコリメートレンズ９又は対物レンズ１３の製造誤差に起因する球面収差と同程度の球面収差がさらに発生することになる。しかしながら、本発明の実施の形態１のように、半導体レーザ４からコリメートレンズ９までの光路長を変化させることによる補正と、液晶素子１０を用いた補正とを組み合わせることにより、多層ディスクにデジタル情報の記録又は再生を行う場合でも、良好な特性を有する光ヘッドを安価に製造することができる。
【００５２】
実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２に係る光記録再生装置の構成を示す概略図である。この光記録再生装置は、上記した実施の形態１に係る光ヘッド１と、スピンドルモータ２１と、スピンドルモータ駆動回路２２と、コントローラ２３と、送りモータ２４と、送りモータ駆動回路２５と、レーザ駆動回路２６と、レンズ駆動回路２７と、液晶素子駆動回路２８とから概略構成されている。
【００５３】
光ヘッド１は、図１に示す光学系の他、図示しないが、対物レンズ１３を駆動する対物レンズ駆動装置と、ハウジング１９（図３参照）とを有している。ハウジング１９は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）あるいはマグネシウム（Ｍｇ）等の金属や液晶ポリマ（ＬＣＰ）等の合成樹脂などからなる。ハウジング１９には、例えば、上記対物レンズ駆動装置の外周形状と略相似形状であって、上記対物レンズ駆動装置が遊嵌される貫通部が形成されている。対物レンズ駆動装置は、ハウジング１９の貫通部に遊嵌された状態で、ハウジング１９とは、貫通部の上周縁部の数箇所、貫通部の下周縁部の数箇所において接着剤等により固着されている。これにより、ハウジング１９は、上記対物レンズ駆動装置を支持する。
【００５４】
スピンドルモータ駆動回路２２は、コントローラ２３の制御の下、スピンドルモータ２１を駆動して光記録媒体２を回転させる。コントローラ２３は、光ヘッド１から供給される受光素子１６での検出信号に基づいて、スピンドルモータ駆動回路２２、送りモータ駆動回路２５、レーザ駆動回路２６、レンズ駆動回路２７及び液晶素子駆動回路２８をそれぞれ制御する。
【００５５】
送りモータ駆動回路２５は、コントローラ２３の制御の下、送りモータ２４を駆動して光ヘッド１を光記録媒体２の半径方向に移動させる。レーザ駆動回路２６は、コントローラ２３の制御の下、光ヘッド１を構成する半導体レーザ３及び４（図１参照）を駆動するためのレーザ駆動信号を生成し、光ヘッド１に供給する。レンズ駆動回路２７は、コントローラ２３の制御の下、光ヘッド１を構成する対物レンズ１３のフォーカシング、トラッキング及びチルトを制御するためのレンズ駆動信号を生成し、光ヘッド１に供給する。液晶素子駆動回路２８は、コントローラ２３の制御の下、液晶素子１０の分割領域ごとに対応する屈折率を変更するための液晶素子駆動信号を生成し、光ヘッド１に供給する。
【００５６】
コントローラ２３は、フォーカスサーボ追従回路３１と、トラッキングサーボ追従回路３２と、スキュー調整回路３３と、レーザコントロール回路３４とを有している。フォーカスサーボ追従回路３１は、光ヘッド１から供給される受光素子１６での検出信号から演算により生成された焦点ズレ誤差信号ＦＥＳに基づいて、回転している光記録媒体２の情報記録面に光ヘッド１から出射された光ビームのフォーカスをかけるためのフォーカスサーボ信号を生成し、レンズ駆動回路２７に供給する。
【００５７】
トラッキングサーボ追従回路３２は、光ヘッド１から供給される受光素子１６での検出信号から演算により生成されたトラッキング誤差信号ＴＥＳに基づいて、光記録媒体２の偏芯している信号トラックに対して、光ヘッド１から出射された光ビームのビームスポットを追従させるためのトラッキングサーボ信号を生成し、レンズ駆動回路２７に供給する。スキュー調整回路３３は、光ヘッド１から供給される受光素子１６での検出信号から演算により生成されたトラッキング誤差信号ＴＥＳあるいはその他の信号に基づいて、光ヘッド１を構成する対物レンズ１３（図１参照）をラジアル方向に傾斜させるためのスキュー調整信号を生成し、レンズ駆動回路２７に供給する。レーザコントロール回路３４は、光ヘッド１から供給される受光素子１６での検出信号から抽出された光記録媒体２に記録されている記録条件設定情報に基づいて、適切なレーザ駆動信号の生成を行う。
【００５８】
コントローラ２３は、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、シーケンサ等のハードウェアで構成しても良いし、ＣＰＵ（中央処理装置）が上記フォーカスサーボ追従回路３１、上記トラッキングサーボ追従回路３２、上記スキュー調整回路３３及び上記レーザコントロール回路３４が行う処理をプログラムに基づいて実行するように構成しても良い。
【００５９】
このように、本発明の実施の形態２によれば、上記した実施の形態１に係る光ヘッド１を用いて光記録再生装置を構成している。従って、光記録再生装置は、物理的トラックピッチが異なる３種類の光記録媒体２（２ａ〜２ｃ）のいずれについても、正確にデジタル情報の記録又は再生を行うことができる。また、本発明の実施の形態２によれば、半導体レーザ４から出射される第３の光ビームの波長がある程度ばらついても、この波長のばらつきに起因する球面収差を補正して使用することができる。従って、光ヘッド１の歩留まりが向上し、光ヘッド１及びこれを搭載した光記録再生装置の価格を低減することができる。
【００６０】
実施の形態３．
図７は、本発明の実施の形態３に係る光ヘッド４１の光学系の構成を示す概略図である。この光ヘッド４１は、物理的トラックピッチが異なる２種類の光記録媒体４２（４２ａ及び４２ｂ）のそれぞれにデジタル情報の記録又は再生を行うことができるように構成されている。
【００６１】
第１の光記録媒体４２ａは、現行のＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ±Ｒ／ＲＷ及びこれらと同等の構造及び記憶容量を備えた光記録媒体である。また、第２の光記録媒体４２ｂは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ及びこれらと同等の構造及び記憶容量を備えた光記録媒体である。
【００６２】
光ヘッド４１は、図７に示すように、光ビームを出射する光源として半導体レーザ４３及び４４を有している。半導体レーザ４３は、現行のＤＶＤを記録再生するための波長６５０ｎｍの光ビーム（第１の光ビーム）を発光する。一方、半導体レーザ４４は、ＣＤを記録再生するための波長７８０ｎｍの光ビーム（第２の光ビーム）を発光する。
【００６３】
半導体レーザ４３と半導体レーザ４４とは、半導体レーザ４３から出射された第１の光ビームの光軸と、半導体レーザ４４から出射された第２の光ビームの光軸とが互いに直交するように設けられている。
【００６４】
半導体レーザ４３の光出射側の所定位置には、回折格子４５が配置されている。この回折格子４５の片面には、半導体レーザ４３から出射された、第１の光ビームを３本の光ビーム（０次の主ビームと±１次の副ビーム）（図示略）に分割するために最適化された回折格子パターンが形成されている。即ち、回折格子４５は、光記録媒体２の表面（情報記録面）において、主ビームの集光位置を中心にトラック方向に所定距離隔てて対称な位置に±１次の副ビームが集光されるように、半導体レーザ４３から出射された第１の光ビームを分割する。
【００６５】
また、半導体レーザ４４の光出射側の所定位置にも、回折格子４６が配置されている。この回折格子４６の片面には、半導体レーザ４４から出射された、第２の光ビームを３本の光ビーム（０次の主ビームと±１次の副ビーム）（図示略）に分割するために最適化された回折格子パターンが形成されている。即ち、回折格子４６は、光記録媒体２の表面（情報記録面）において、主ビームの集光位置を中心にトラック方向に所定距離隔てて対称な位置に±１次の副ビームが集光されるように、半導体レーザ４４から出射された第２の光ビームを分割する。
【００６６】
半導体レーザ４３から見て回折格子４５の光透過側であって、半導体レーザ４４から見て回折格子４６の光透過側であり、かつ、上記半導体レーザ４３から出射された第１の光ビームの光軸と、半導体レーザ４４から出射された第２の光ビームの光軸とが互いに直交する位置には、ダイクロイックプリズム４７が配置されている。ダイクロイックプリズム４７は、略立方体形状を呈しており、第１の光ビームをほぼ全透過し、第２の光ビームをほぼ全反射する。
【００６７】
ダイクロイックプリズム４７の回折格子４５と対向する面４７ａと反対側の面４７ｂ側には、偏光ビームスプリッタ４８が配置されている。偏光ビームスプリッタ４８は、ダイクロイックプリズム４７と対向する面４８ａによりダイクロイックプリズム４７からの光ビームを９０％程度を透過して後述するコリメートレンズ４９に入射させるとともに、残りの１０％程度を反射させて後述するフロントモニタ用光検出器５３に入射させる。また、偏光ビームスプリッタ４８は、コリメートレンズ４９からの戻り光を内部の接合面４８ｂにより反射して後述するアナモフィックレンズ５４に入射させる。
【００６８】
偏光ビームスプリッタ４８と対向してコリメートレンズ４９が配置されている。コリメートレンズ４９は、偏光ビームスプリッタ４８からの発散光線束を平行光線束に変換するとともに、立ち上げミラー５０からの平行光線束を集束光線束に変換する。
【００６９】
コリメートレンズ４９と対向して立ち上げミラー（全反射ミラー）５０が配置されているとともに、立ち上げミラー５０の上方に４分の１波長板５１及び対物レンズ５２がこの順に並んで配置されている。
【００７０】
立ち上げミラー５０は、コリメートレンズ４９からの光ビームを反射して光路を折り曲げて光記録媒体４２の方向に立ち上げ、４分の１波長板５１に入射させる。また、立ち上げミラー５０は、４分の１波長板５１からの光ビームを反射して光路を折り曲げてコリメートレンズ４９に入射させる。
【００７１】
４分の１波長板５１は、立ち上げミラー５０からの主ビーム並びに±１次の副ビーム（以下、「往路光ビーム」という。）を直線偏光から円偏光に変換するとともに、対物レンズ５２からの光ビームを円偏光から上記往路光ビームの偏光方位と直交する方向の直線偏光に変換する。対物レンズ５２は、４分の１波長板５１からの平行光線束を光記録媒体４２の情報記録面に集光するとともに、光記録媒体４２からの反射光を平行光線束に変換する。
【００７２】
また、ダイクロイックプリズム４７から見て偏光ビームスプリッタ４８の光反射側には、フロントモニタ用光検出器５３が配置されている。フロントモニタ用光検出器５３は、半導体レーザ４３又は４４から出射された第１又は第２の光ビームの光強度を計測する。このフロントモニタ用光検出器５３の出力に基づいて半導体レーザ４３及び４４の出力が調整される。
【００７３】
一方、コリメートレンズ４９から見て偏光ビームスプリッタ４８の光反射側には、アナモフィックレンズ５４及び受光素子５５がこの順に配置されている。アナモフィックレンズ５４は、偏光ビームスプリッタ４８からの光ビームに焦点ズレ誤差検出のための非点収差を与え、受光素子５５上に結像させる。受光素子５５は、受光した各光ビームをそれぞれ分割された各受光領域（図示略）においてそれぞれ独立に光電変換して電気信号を出力する。
本発明における所定波長の光ビームを出射する半導体レーザと、光記録媒体に前記光ビームを集光させる対物レンズと、前記半導体レーザと前記対物レンズとの間の光路中に配置され、前記光ビームの発散度を変換するレンズの一例として、コリメートレンズで説明する。
【００７４】
図８は、半導体レーザ４３から出射される第１の光ビームの波長のばらつきに対する球面収差発生量の一例を示す図である。図８の場合、設計の中心として想定した第１の光ビームの波長は、６５５ｎｍである。図８から分かるように、現行のＤＶＤの光学系では、半導体レーザ４３から出射される第１の光ビームの波長は、６５０ｎｍ近傍であり、次世代のＤＶＤの光学系と比較して長い波長である。この波長領域は、一般的な光学材料において屈折率の波長分散が小さい領域に属している。このため、この光学系では、半導体レーザ４３から出射される第１の光ビームの波長ばらつきに対する球面収差発生量が十分小さく、考慮しなくて良いレベルである。
【００７５】
従って、光ヘッド４１の球面収差は、主に、コリメートレンズ４９及び対物レンズ５２のそれぞれの製造誤差による球面収差の組み合わせのみを考慮すれば良い。コリメートレンズ４９及び対物レンズ５３のそれぞれの球面収差値が、それらの出荷検査データにより明らかであれば、これに応じて半導体レーザ４３又はコリメートレンズ４９の組み込み位置をずらせば良い。
【００７６】
まず、半導体レーザ４３の組み込み位置を調整する場合、通常、半導体レーザ４３は、内部に光ヘッド４１の光学系が収容されるハウジング（図示略）の外周面に取り付けられるため、半導体レーザ４３が収容されるレーザホルダ（図示略）と上記ハウジングとの間にスペーサを設けたり、半導体レーザ４３又は、半導体レーザ４３及び上記レーザホルダからなる光源ユニット（図示略）を空中で調整した後、上記半導体レーザ４３又は上記光源ユニットと上記ハウジングとをブリッジするように紫外線硬化型接着剤を塗布し硬化させたりすれば良い。一方、コリメートレンズ４９の場合には、上記ハウジング５６（図９参照）内のコリメートレンズ４９を取り付けるべき箇所に光軸方向にＶ字状を呈する溝５６ａを形成し、コリメートレンズ４９が収容されたレンズホルダ５７を光軸方向に移動させることにより、容易に組み込み位置を調整することができる。
【００７７】
また、光ヘッド４１の製造工程において、干渉計を用いて波面収差を測定したり、集光ビームスポットのプロファイルを測定したりすることが可能である場合には、得られた球面収差値に応じてコリメートレンズ４９の組み込み位置を調整することにより、個々の光ヘッド４１のそれぞれに対して球面収差を最小化することが可能である。この場合、球面収差値を測定しつつ、コリメートレンズ４９の組み込み位置を調整しても良い。
【００７８】
図９は、干渉計を用いて波面収差を測定しつつ、コリメートレンズ４９が収容されたレンズホルダ５７をハウジング５６に形成された溝５６ａに沿って移動させることにより位置調整する位置調整機構の一例を示している。レンズホルダ５７は、保持部材５８と一体に形成された押さえバネ５８ａにより溝５６ａに押圧されている。
【００７９】
図１０は、図７に示す光学系において、半導体レーザ４３からコリメートレンズ４９までの光路長を変化させた場合の球面収差変化量の一例を示している。例えば、球面収差量をおよそ±０．０２λｒｍｓ内で管理する場合には、半導体レーザ４３とコリメートレンズ４９との組み合わせにより予想される球面収差値、あるいは製造工程において測定された球面収差値が０．０１８λｒｍｓを超えたところで０．２ｍｍずつ半導体レーザ４３からコリメートレンズ４９までの光路長を変更すれば良い。
【００８０】
以上説明したように、現行のＤＶＤにデジタル情報の記録又は再生を行う光ヘッド４１のように、扱う光ビームの波長が比較的長い光学系であれば、製造工程において球面収差を一定値以下で制御することにより、液晶補正素子自体を用いることなく、十分性能の高い光ヘッド４１を製造することができ、光学部品点数の削減によるコストダウンを図ることができる。
【００８１】
実施の形態４．
図１１は、本発明の実施の形態４に係る光記録再生装置の構成を示す概略図である。図１１において、図６の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。図１１に示す光記録再生装置が図６に示す光記録再生装置と異なる点は、光ヘッド１に換えて上記した実施の形態３に係る光ヘッド４１が新たに設けられている点と、液晶素子駆動回路５１が取り除かれている点とである。
【００８２】
このように、本発明の実施の形態４によれば、上記した実施の形態３に係る光ヘッド４１を用いて光記録再生装置を構成している。従って、光記録再生装置は、物理的トラックピッチが異なる２種類の光記録媒体４２（４２ａ及び４２ｂ）のいずれについても、正確にデジタル情報の記録又は再生を行うことができる。また、本発明の実施の形態４によれば、半導体レーザ４３から出射される第１の光ビームの波長がある程度ばらついても、この波長のばらつきに起因する球面収差を補正して使用することができる。従って、光ヘッド４１の歩留まりが向上し、光ヘッド４１及びこれを搭載した光記録再生装置の価格を低減することができる。
【００８３】
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
また、上述した各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光ヘッドの光学系の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１における第３の光ビームの波長に対する球面収差発生量の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る光ヘッドの製造方法を説明するための概略図である。
【図４】図１に示す光学系において、半導体レーザ４からコリメートレンズ９までの光路長を変化させた場合の球面収差変化量の特性の一例を示す図である。
【図５】２層ディスクの両層の中間を設計値とし、この設計値から光透過層の厚さを±１５μｍの範囲で変化させた場合の球面収差値の変化の一例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る光記録再生装置の構成を示す概略図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る光ヘッドの光学系の構成を示す概略図である。
【図８】本発明の実施の形態３における第１の光ビームの波長に対する球面収差発生量の一例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る光ヘッドを構成するコリメートレンズの位置調整機構の構成を示す概略図である。
【図１０】図７に示す光学系において、半導体レーザ４３からコリメートレンズ４９までの光路長を変化させた場合の球面収差変化量の特性の一例を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態４に係る光記録再生装置の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００８５】
１  光ヘッド
２  光記録媒体
２ａ  第１の光記録媒体
２ｂ  第２の光記録媒体
２ｃ  第３の光記録媒体
３  半導体レーザ（第１及び第２の半導体レーザ）
４  半導体レーザ（第３の半導体レーザ）
５，６  回折格子
７  ダイクロイックプリズム
８  偏光ビームスプリッタ
９  コリメートレンズ
１０  液晶素子
１１  立ち上げミラー
１２  ４分の１波長板
１３  対物レンズ
１４  フロントモニタ用光検出器
１５  アナモフィックレンズ
１６  受光素子
１７  レーザホルダ
１８  光源ユニット
１９  ハウジング
２０  紫外線硬化型接着剤
２１  スピンドルモータ
２２  スピンドルモータ駆動回路
２３  コントローラ
２４  送りモータ
２５  送りモータ駆動回路
２６  レーザ駆動回路
２７  レンズ駆動回路
２８  液晶素子駆動回路
３１  フォーカスサーボ追従回路
３２  トラッキングサーボ追従回路
３３  スキュー調整回路
３４  レーザコントロール回路
４１  光ヘッド
４２  光記録媒体
４２ａ  第１の光記録媒体
４２ｂ  第２の光記録媒体
４３  半導体レーザ（第１の半導体レーザ）
４４  半導体レーザ（第２の半導体レーザ）
４５，４６  回折格子
４７  ダイクロイックプリズム
４８  偏光ビームスプリッタ
４９  コリメートレンズ
５０  立ち上げミラー
５１  ４分の１波長板
５２  対物レンズ
５３  フロントモニタ用光検出器
５４  アナモフィックレンズ
５５  受光素子
５６  ハウジング
５６ａ  溝
５７  レンズホルダ
５８  保持部材
５８ａ  押さえバネ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2008282486.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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