(57)【要約】【課題】ビームエクスパンダを構成する各レンズの偏芯や傾きなどの位置精度に対する許容度を大きくする。【解決手段】光学ヘッド１において、レーザ光学系４のコリメータレンズ５と対物レンズ８との間に入射した平行光束のレーザ光を拡大又は縮小するビームエクスパンダ７を配置し、ビームエクスパンダを、レーザ光源２側から順に配置された負の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１と正の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２とによって構成すると共に、負の屈折力を有する第１レンズ群で発生する球面収差を正の屈折力を有する第２レンズ群で発生する球面収差によって打ち消すように構成し、ＳＡを第１レンズ群及び第２レンズ群それぞれで発生する球面収差として、ビームエクスパンダを構成する各レンズ群が、−０．０２λｒｍｓ≦ＳＡ≦０．０２λｒｍｓの条件を満足するようにした。【選択図】　　　　　図１
2004055074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射するレーザ光源及びレーザ光を受光する受光素子を備えると共に、上記レーザ光源から出射したレーザ光を平行光束にするコリメータレンズと、レーザ光を光記録媒体に照射する対物レンズと、上記レーザ光源から出射されたレーザ光を対物レンズに入射させると共に光記録媒体の記録層で反射され上記対物レンズを透過したレーザ光を受光素子に入射させる光学素子を有するレーザ光学系を備え、光記録媒体に対しレーザ光を照射することによって情報の記録及び／又は読み取りを行う光学ヘッドであって、
上記レーザ光学系のコリメータレンズと対物レンズとの間に入射した平行光束を拡大又は縮小するビームエクスパンダが配置され、
上記ビームエクスパンダは、レーザ光源側から順に配置された負の屈折力を有する第１レンズ群と正の屈折力を有する第２レンズ群とによって構成されると共に、上記負の屈折力を有する第１レンズ群で発生する球面収差を正の屈折力を有する第２レンズ群で発生する球面収差によって打ち消すように構成され、
ＳＡを第１レンズ群及び第２レンズ群それぞれで発生する球面収差として、ビームエクスパンダを構成する各レンズ群が、
−０．０２λｒｍｓ≦ＳＡ≦０．０２λｒｍｓ
の条件を満足するようにした
ことを特徴とする光学ヘッド。
【請求項２】
ΔＳＡを第１レンズ群で発生する球面収差と第２レンズ群で発生する球面収差との差として、ビームエクスパンダを構成する各レンズ群が、
−０．０１λｒｍｓ≦ΔＳＡ≦０．０１λｒｍｓ
を満足するようにした
ことを特徴とする請求項１に記載の光学ヘッド。
【請求項３】
ビームエクスパンダを構成する各レンズ群は、少なくとも一方のレンズ群に非球面レンズを含み、
ΔＳＡｂａｓｅをコマ収差及び球面収差が最良となる面形状で発生する球面収差と非球面のベース球面で発生する球面収差との差として、
−０．０１λｒｍｓ≦ΔＳＡｂａｓｅ≦０．０１λｒｍｓ
の条件を満足するようにした
ことを特徴とする請求項１に記載の光学ヘッド。
【請求項４】
各レンズ群がそれぞれ単レンズによって構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の光学ヘッド。
【請求項５】
少なくとも一方のレンズ群に接合レンズが含まれている
ことを特徴とする請求項１に記載の光学ヘッド。
【請求項６】
一方のレンズ群がレンズ駆動機構によって駆動されることによって上記第１レンズ群と第２レンズ群との間の間隔を調整するようにした
ことを特徴とする請求項１に記載の光学ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、光記録媒体に対しレーザ光を照射して情報の記録及び／又は読み取りを行う光学ヘッドに関する。詳しくは、光記録媒体の保護層の厚みのばらつきによる影響を補正するようにされた光学ヘッドであって、各光学部品の傾きや偏芯によって受ける影響を少なくするための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光記録媒体に対してレーザ光を照射することによって情報の記録及び／又は再生を行う装置、例えば、ディスクドライブ装置においては、回転するディスク状光記録媒体（以下、単に「光ディスク」という。）に対し、該光ディスクの半径方向に移動自在とされた光学ヘッドによって情報の記録及び／又は読み取りが行われる。上記光学ヘッドは、近年、レーザ光の短波長化と対物レンズの高ＮＡ（開口数）化などによってビームスポットをより小さく集光し、光ディスクへの情報の記録密度を高めるようにされている。
【０００３】
ところで、光ディスクにおいては、レーザ光源から出射したレーザ光はコリメータレンズや対物レンズなどを有するレーザ光学系によって表面まで導かれ、その後、保護層を透過して記録層に照射される。ここで、上記のような記録密度が高められた光ディスクに対応した光学ヘッド、特に、高ＮＡの対物レンズを使用した光学ヘッドでは、上記保護層の厚みのばらつきによって生じる影響が問題になってくる。すなわち、レーザ光が光ディスクの保護層を透過するときに球面収差が発生するが、保護層の厚みが規格通りの時に発生する所定量の球面収差についてはレーザ光学系によって補正される。しかし、製造誤差などによって光ディスクの保護層の厚みにはばらつきが発生しやすく、この厚みのばらつきによってレーザ光が保護層を透過することによって発生する球面収差が変動してしまい、レーザ光学系によって補正できなくなってしまう。したがって、光ディスクの保護層に厚みのばらつきがある場合には、光ディスクの記録層で反射された戻りレーザ光から信号を読み取る性能が劣化してしまうという問題が発生する。
【０００４】
そこで、光ディスクの保護層の厚みのばらつきによる球面収差の量的な変動を補正する手段として２群構成のレンズ系、すなわち、例えば、それぞれ単レンズによって構成される負の屈折力を有するレンズ群と正の屈折力を有するレンズ群とから成るビームエクスパンダが用いられる。上記ビームエクスパンダは、通常、レーザ光学系のコリメータレンズと対物レンズとの間に配置される。
【０００５】
ビームエクスパンダは、一方のレンズを光軸に沿って移動させることによって、光ディスクの保護層の厚みのばらつきによって生じる球面収差の量的な変動を補正するように機能する。なお、レンズ群の移動は、例えば、ステッピングモータなどを使用した機械的な駆動によって行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ビームエクスパンダを収差補正の観点から考察すると、各レンズ群を構成する個々のレンズ単体で発生する球面収差については何ら考慮されてなく、個々のレンズで発生する球面収差が非常に大きなものが使用されていた。そして、負の屈折力を有するレンズ群で発生する大きな負の球面収差を、正の屈折力を有するレンズ群で発生する大きな正の球面収差で相殺するという構成であった。
【０００７】
上記ビームエクスパンダにおいては、各レンズ群を構成する個々のレンズが正常な位置にある場合、即ち、光軸に対して傾いていなくて、しかも、偏芯もしていない場合には、負の屈折力を有するレンズ群で発生する大きな負の球面収差は正の屈折力を有するレンズ群で発生する大きな正の球面収差で相殺されるためビームエクスパンダから球面収差が発生することはなく、光学的な悪影響が生じることはない。
【０００８】
しかし、上記ビームエクスパンダでは各レンズ群で発生する球面収差の絶対値が大きいため、各レンズ群を構成する個々のレンズに光軸に対する傾きや偏芯があると各レンズ群で発生する球面収差の差の絶対値が大きくなって各レンズ群の間で球面収差が相殺できなくなり、ビームエクスパンダで大きな球面収差が発生することになる。
【０００９】
そして、上記ビームエクスパンダは、一方のレンズ群を光軸に沿って移動させるという構造であるため、これに関連する部品も多く、全ての部品を精度良く製作し、且つ、精度良く組み付けることは事実上不可能なので、各部品の精度誤差や組み付け誤差が相乗されてレンズの偏芯や傾きが発生しやすい。
【００１０】
例えば、従来のビームエクスパンダにおいて、２つのレンズ群でそれぞれ発生する球面収差の絶対値の差が小さい場合には、光ディスクの保護層の厚みのばらつきによって発生する球面収差の変動を補正する場合と同様に、２つのレンズ群の間の間隔を調整することと、その後の結像光学系（対物レンズ）での補正とによって帳尻を合わすことも可能である。
【００１１】
しかし、前述したように、従来のビームエクスパンダでは各レンズ群を構成する個々のレンズで発生する球面収差が非常に大きいので、レンズが光軸に対して傾いていたり、偏芯していたりすると、２つのレンズ群でそれぞれ発生する球面収差の差の絶対値が非常に大きくなってしまう。この場合、２つのレンズ群の間で球面収差を相殺できないだけでなく、２つのレンズ群の間の間隔を調整することや対物レンズによっても球面収差を補正しきれなくなって、光ディスクの記録層に集光するビームスポットの各種特性を悪化させる新たな要因となっていた。そのため、従来のビームエクスパンダでは、各レンズの位置精度が厳しく規制され、これが光学ヘッドの組立て性の悪化やコストの上昇に繋がっていた。
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑み、ビームエクスパンダを構成する各レンズの偏芯や傾きなどの位置精度に対する許容度を大きくすることを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明光学ヘッドは、上記課題を解決するために、レーザ光学系のコリメータレンズと対物レンズとの間に入射した平行光束を拡大又は縮小するビームエクスパンダを配置し、ビームエクスパンダを、レーザ光源側から順に配置された負の屈折力を有する第１レンズ群と正の屈折力を有する第２レンズ群とによって構成すると共に、負の屈折力を有する第１レンズ群で発生する球面収差を正の屈折力を有する第２レンズ群で発生する球面収差によって打ち消すように構成し、ＳＡを第１レンズ群及び第２レンズ群それぞれで発生する球面収差として、ビームエクスパンダを構成する各レンズ群が、−０．０２λｒｍｓ≦ＳＡ≦０．０２λｒｍｓの条件を満足するようにしたものである。
【００１４】
したがって、本発明光学ヘッドにあっては、ビームエクスパンダを構成する各レンズが傾いたり偏芯した場合でも、ビームエクスパンダで発生する球面収差が大きくならない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明光学ヘッドの実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施の形態は、本発明を、波長４００ｎｍ以下の短波長のレーザ光及び０．８５以上の高ＮＡ（開口数）の対物レンズを使用してディスク状光記録媒体に対して高密度で情報の書き込み及び読み取りを行うことができる光学ヘッドに適用したものである。
【００１６】
なお、本発明が適用される、光記録媒体に対して情報の記録及び／又は読み取りを行う光学ヘッドとは、光記録媒体に対して情報の記録及び読み取りの両方を行う光学ヘッド、光記録媒体に対して情報の記録のみを行う記録専用の光学ヘッド並びに光記録媒体から情報の読み取りのみを行う読み取り専用の光学ヘッドを含むものである。
【００１７】
光学ヘッド１は、図１に示すように、レーザ光をディスク状光記録媒体（以下、「光ディスク」という。）１００の記録層１００ａ上に導くと共にビームスポットを形成する手段として、レーザ光源（レーザ発光素子）２、受光素子（フォトディテクタ）３及びレーザ光学系４を有する。なお、光ディスク１００は、例えば、高開口数の対物レンズと短波長のレーザ光を使用して高密度に情報を記録することができるようにされたものであり、情報を記録する記録層１００ａを保護するために約０．１ｍｍの透明の保護層１００ｂを有する（図１参照）。
【００１８】
レーザ光源２は、例えば、波長４００ｎｍ以下の短波長のレーザ光を出射する。受光素子３は、上記レーザ光源２から出射されたレーザ光Ｌａ１が光ディスク１００の記録層１００ａで反射されて戻ってきた戻りレーザ光Ｌａ２を受光して電気信号に変換する。
【００１９】
上記レーザ光学系４は、図１に示すように、コリメータレンズ５、ビームスプリッタ６、ビームエクスパンダ７、対物レンズ８、集光レンズ９から成る。
【００２０】
コリメータレンズ５は、例えば、正の屈折力を有する両凸レンズから成り、レーザ光源２から出射されたレーザ光Ｌａ１を光軸と平行な光束にする作用を為す。
【００２１】
ビームスプリッタ６は２つの直角プリズムを斜面同士で接着して成り、接着面が反射透過面６ａとされ、該反射透過面６ａでは、レーザ光源２から出射されたレーザ光Ｌａ１を対物レンズ８に向かう方向に透過させ、光ディスク１００の記録層１００ａで反射された戻りレーザ光Ｌａ２を受光素子３に向かう方向に反射させる。
【００２２】
ビームエクスパンダ７は、詳しくは後述するが、図１乃至図４に示すように、２群構成のレンズによって構成される。
【００２３】
対物レンズ８は、例えば、０．８５以上のＮＡを有する。そして、対物レンズ８は、レーザ光源２から出射されレーザ光学系４の他の構成要素によって導かれて入射したレーザ光Ｌａ１を光ディスク１００の記録層１００ａに集光してビームスポットを形成する。また、対物レンズ８は、２軸アクチュエータ８ａによって駆動されて細かな位置調整が行われ、この２軸アクチュエータ８ａによる対物レンズ８の位置調整によって、光ディスク１００の記録層１００ａに形成されるビームスポットのフォーカシング調整及びトラッキング調整が為される。
【００２４】
集光レンズ９は戻りレーザ光Ｌａ２を受光素子３の受光部３ａに集光させる。
【００２５】
レーザ光源２から出射されたレーザ光Ｌａ１は、図１に示すように、コリメータレンズ５によってレーザ光学系４の光軸ｘと平行な光束にされた後、ビームスプリッタ６の反射透過面６ａを透過し、ビームエクスパンダ７でビーム径が拡大されて対物レンズ８に入射される。対物レンズ８に入射されたレーザ光Ｌａ１は、光ディスク１００の保護層１００ｂを透過して記録層１００ａ上に集光されてビームスポットを形成する。
【００２６】
また、光ディスク１００の記録層１００ａ上で反射されたレーザ光Ｌａ１は戻りレーザ光Ｌａ２となって、図１に示すように、保護層１００ｂを再度透過し、対物レンズ８、ビームエクスパンダ７を経てビームスプリッタ６に入射する。なお、ビームスエクスパンダ７では、戻りレーザ光Ｌａ２のビーム径が縮小される。
【００２７】
ビームスプリッタ６に入射した戻りレーザ光Ｌａ２はビームスプリッタ６の反射透過面６ａで反射されて光路が約９０°折り曲げられ、集光レンズ９を経て受光素子３の受光部３ａに集光される。なお、受光素子３によって受光された戻りレーザ光Ｌａ２は電気信号に変換され、これに含まれる一部の信号がトラッキングサーボ調整、フォーカシングサーボ調整及び制御部１１によるビームエクスパンダ７のレンズ駆動機構１０の動作の制御に利用されると共に情報の読み取り時には光ディスク１００に記録された情報が再生される。
【００２８】
次にビームエクスパンダ７の詳細について説明する。
【００２９】
ビームエクスパンダ７は、図１乃至図４に示すように、レーザ光源側から順に配置された、負の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１と正の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２とによって構成される。上記第１レンズ群ＧＲ１及び第２レンズ群ＧＲ２はそれぞれ、単レンズ又は複数のレンズによって構成される。なお、第１レンズ群ＧＲ１及び第２レンズ群ＧＲ２を複数のレンズによって構成する場合、図３に示すように、各レンズ間の偏芯や傾きを防止する目的で接合レンズとすることが望ましい。また、各種収差を適正に保つためには、図４に示すように、第１レンズ群ＧＲ１又は第２レンズ群ＧＲ２の少なくともどちらか一方に非球面レンズを使用することが望ましい。
【００３０】
また、ビームエクスパンダ７は、図１に示すように、光ディスク１００の製造誤差などによって生じる保護層の厚みのばらつきによる影響を補正するために、第１レンズ群ＧＲ１及び第２レンズ群のうちの一方がレンズ駆動機構１０によって駆動されて光軸方向に移動可能にされ、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２との間の間隔が調整可能にされている。上記レンズ駆動機構１０の動作は受光素子３などを利用して検出された戻りレーザ光Ｌａ２の状態に応じて、図示しないディスクドライブ装置側に設けられた制御部１１によって制御される。なお、第１レンズ群ＧＲ１によって発生する負の球面収差は第２レンズ群ＧＲ２で発生する正の球面収差で相殺されるようになっている。
【００３１】
ビームエクスパンダ７においては、上記したように、一方のレンズ群ＧＲ１又はＧＲ２をレンズ駆動機構１０によって移動させてレンズ群ＧＲ１とＧＲ２との間の間隔を調節することによって、光ディスク１００の保護層の厚みのばらつきによって生じる球面収差を０に近づけるようにする。
【００３２】
ビームエクスパンダ７は、第１レンズ群ＧＲ１及び第２レンズ群ＧＲ２で発生する球面収差ＳＡ（Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ　Ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ）がそれぞれ、
−０．０２λｒｍｓ≦ＳＡ≦０．０２λｒｍｓ（条件式１）
を満足するようにされる。
【００３３】
ここで、球面収差ＳＡは、数式１によって定義される。なお、レンズ面をｊ面、「ｎｊ」はｊ面とｊ＋１面との間の屈折率、「ｕｊ」はｊ面を射出する光線の角度、「ｙｊ」はｊ面における光線の高さ、「Ｃｊ」はｊ面の曲率とする。
【００３４】
【数１】
2004055074.tif 000003
【００３５】
ここで、上記数式１において、Ａｊは数式２で表すことができる。
【００３６】
【数２】
2004055074.tif 000004
【００３７】
また、上記数式１において、Δ（ｕ／ｎ）ｊは数式３で表すことができる。
【００３８】
【数３】
2004055074.tif 000005
【００３９】
したがって、ビームエクスパンダ７は、条件式１を満足させるｎ（屈折率）及びＣ（曲率）を有するレンズによって第１レンズ群ＧＲ１及び第２レンズ群ＧＲ２を構成すれば良いことになる。
【００４０】
また、ビームエクスパンダ７を構成する各レンズＬ１及びＬ２、若しくは、Ｌ１乃至Ｌ３は、所望の屈折力を有すると共に球面収差及びコマ収差が最小となる形状（収差最良形状）とされている。
【００４１】
なお、上記した球面収差及びコマ収差が最良となる収差最良形状Ｃ１／Ｃ２は、Ｃ１をレンズ第１面の曲率、Ｃ２をレンズ第２面の曲率、ｎを屈折率とすると、数式４によって定義される。
【００４２】
【数４】
2004055074.tif 000006
【００４３】
更に、ビームエクスパンダ７は、第１レンズ群ＧＲ１で発生する球面収差と第２レンズ群ＧＲ２で発生する球面収差との差をΔＳＡとすると、
−０．０１λｒｍｓ≦ΔＳＡ≦０．０１λｒｍｓ（条件式２）
の条件を満足するようにされる。
【００４４】
条件式２は、ビームエクスパンダ７で発生する球面収差を、レンズ駆動機構１０によって一方のレンズ群を駆動して第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２との間隔を調整することと、対物レンズ８での調整とによって補正し易くするためのものである。
【００４５】
更にまた、ビームエクスパンダ７に非球面レンズが含まれる場合には、非球面によって構成された面は、ΔＳＡｂａｓｅをコマ収差及び球面収差が最良となる面形状で発生する球面収差と非球面のベース球面で発生する球面収差との差とすると、
−０．０１≦ΔＳＡｂａｓｅ≦０．０１（条件式３）
を満足するようにされる。
【００４６】
レンズが球面のみによって構成される場合には上記条件式１及び２、レンズにに非球面が含まれる場合には条件式１乃至３を満足することによって、ビームエクスパンダ７は、以下に示すような効果を奏する。
【００４７】
すなわち、ビームエクスパンダ７は、条件式１を満足するように構成ことによって、第１レンズ群ＧＲ１及び第２レンズ群ＧＲ２で発生する球面収差の絶対値が小さくなる。したがって、第１レンズ群ＧＲ１及び第２レンズ群ＧＲ２を構成する個々のレンズに光軸に対する傾きや偏芯があっても、それによって第１レンズ群ＧＲ１で発生する球面収差と第２レンズ群で発生する球面収差との間で相殺することができない球面収差の絶対値が小さくなるので、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２との間の間隔を調整することと対物レンズ８での調整とによって第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２との間で発生する球面収差を補正することができるようになって、光ディスク１００の記録層１００ａに集光するビームスポットの各種特性に与える影響を少なくすることができる。
【００４８】
またビームエクスパンダ７は、条件式１で規定された条件を満足することに加えて条件式２を満足するように構成することによって、第１レンズ群ＧＲ１で発生する球面収差と第２レンズ群ＧＲ２で発生する球面収差との差の絶対値が小さくなるので、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２との間で相殺しきれない球面収差の絶対値が更に小さくなるので、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２との間の間隔をレンズ駆動機構１０によって調整することと対物レンズ８での調整とによって第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２との間で発生する球面収差を補正することが更に容易になる。
【００４９】
レンズに非球面レンズが含まれる場合には、条件式３を満足するように構成することによって、ビームエクスパンダ７を条件式１及び条件式２を満足するように構成することが容易になる。
【００５０】
ビームエクスパンダ７に非球面レンズが含まれる場合及び接合レンズが含まれる場合には、上記条件式１及び２を満足するようにビームエクスパンダ７を構成するためのレンズ構成の選択肢を増やすことが可能になる。
【００５１】
以上のようにビームエクスパンダ７を構成する第１のレンズ群ＧＲ１及び第２のレンズ群ＧＲ２それぞれで発生する球面収差及びその差を小さくすることによって、光学ヘッド１を各種特性の優れたものとすることができる。
【００５２】
以下に、ビームエクスパンダの具体化の一例である数値例１乃至３を示す。
【００５３】
なお、以下の説明において、「Ｌｉ」は物体側から数えてｉ番目のレンズ（第ｉレンズ）、「Ｓｉ」は物体側から数えてｉ番目の面、「ｒｉ」は上記面Ｓｉの曲率半径、「ｄｉ」は物体側から数えてｉ番目の面とｉ＋１番目の面との間の面間隔、「ｎｉ」は上記第ｉレンズＬｉのｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）での屈折率、「νｉ」は第ｉレンズＬｉのｄ線におけるアッベ数を示すものとする。
【００５４】
また、非球面は、面頂点からの高さをＺ、光軸からの高さをＸ、円錐（コーニック）定数をＫ、曲率半径をＲ、４次、６次、８次及び１０次の非球面係数をそれぞれＡ、Ｂ、Ｃ及びＤとすると、以下の数式５で表されるものとする。
【００５５】
【数５】
2004055074.tif 000007
【００５６】
数値例１に係るビームエクスパンダ７は、図２に示すように、レーザ光源２の側から順に配置された負の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１と正の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２とによって構成される。第１レンズ群ＧＲ１は両凹レンズの第１レンズＬ１から成り、第２レンズ群ＧＲ２は平凸レンズの第２レンズＬ２から成る。表１に上記数値例１の各数値を示す。
【００５７】
【表１】
2004055074.tif 000008
【００５８】
数値例２に係るビームエクスパンダ７Ａは、図３に示すように、レーザ光源２の側から順に配置された負の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１と正の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２とによって構成される。第１レンズ群ＧＲ１は平凹レンズの第１レンズＬ１から成り、第２レンズ群ＧＲ２は凹メニスカスレンズの第２レンズＬ２と両凸レンズの第３レンズＬ３とから成る。また、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３とは接合レンズを構成する。表２に上記ビームエクスパンダ７Ａの各数値を示す。
【００５９】
【表２】
2004055074.tif 000009
【００６０】
数値例３に係るビームエクスパンダ７Ｂは、図４に示すように、レーザ光源２の側から順に配置された負の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１と正の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２とによって構成される。第１レンズ群ＧＲ１は両凹レンズの第１レンズＬ１から成り、第２レンズ群ＧＲ２は平凸レンズの第２レンズＬ２からなる。また、第１レンズＬ１のレーザ光源２の側の第１面Ｓ１と、第２レンズＬ２のレーザ光源２の側の第３面Ｓ３は非球面によって構成されている。表３に上記ビームエクスパンダ７Ｂの各数値を示す。
【００６１】
【表３】
2004055074.tif 000010
【００６２】
表４に上記ビームエクスパンダ７Ｂにおける第１面Ｓ１及び第３面Ｓ３の円錐定数Ｋ、４次の非球面係数Ａ、６次の非球面係数Ｂ、８次の非球面係数Ｃ及び１０次の非球面係数Ｄを示す。
【００６３】
【表４】
2004055074.tif 000011
【００６４】
図５及び図６に、ビームエクスパンダ７の第１レンズ群ＧＲ１及び第２レンズ群ＧＲ２の偏芯特性（偏芯量と波面収差発生量との関係）を示す。なお、実線はビームエクスパンダ７における値を示し、一点鎖線は従来のビームエクスパンダにおける値を示す。
【００６５】
図７及び図８にそれぞれ、ビームエクスパンダ７の第１レンズ群ＧＲ１及び第２レンズ群ＧＲ２の光軸に対する傾き特性（傾き角度と波面収差発生量との関係）を示す。なお、実線はビームエクスパンダ７における値を示し、一点鎖線は従来のビームエクスパンダにおける値を示す。
【００６６】
図５乃至図８に示すように、ビームエクスパンダ７は、従来と比べて偏芯及び光軸に対する傾きが増えても収差特性が極端に悪化しないことが明らかである。
【００６７】
なお、前記数値例において示した各部の具体的な形状及び構造は、何れも本発明を実施するに際して行う具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
【００６８】
【発明の効果】
以上に記載したところから明らかなように、本発明光学ヘッドは、レーザ光を出射するレーザ光源及びレーザ光を受光する受光素子を備えると共に、レーザ光源から出射したレーザ光を平行光束にするコリメータレンズと、レーザ光を光記録媒体に照射する対物レンズと、レーザ光源から出射されたレーザ光を対物レンズに入射させると共に光記録媒体の記録層で反射され対物レンズを透過したレーザ光を受光素子に入射させる光学素子を有するレーザ光学系を備え、光記録媒体に対しレーザ光を照射することによって情報の記録及び／又は読み取りを行う光学ヘッドであって、レーザ光学系のコリメータレンズと対物レンズとの間に入射した平行光束を拡大又は縮小するビームエクスパンダを配置し、ビームエクスパンダをレーザ光源側から順に配置された負の屈折力を有する第１レンズ群と正の屈折力を有する第２レンズ群とによって構成すると共に負の屈折力を有する第１レンズ群で発生する球面収差を正の屈折力を有する第２レンズ群で発生する球面収差によって打ち消すように構成し、ＳＡを第１レンズ群及び第２レンズ群それぞれで発生する球面収差として、ビームエクスパンダを構成する各レンズ群が、−０．０２λｒｍｓ≦ＳＡ≦０．０２λｒｍｓの条件を満足するようにしたことを特徴とする。
【００６９】
したがって、本発明光学ヘッドにあっては、第１及レンズ群及び第２レンズ群で発生する球面収差の絶対値が小さいので、例え、各レンズ群を構成する個々のレンズが光軸に対して傾いたり偏心したりしてもビームエクスパンダ全体で発生する球面収差が小さく、第１レンズ群と第２レンズ群との間の間隔を調整することと対物レンズでの調整とによって第１レンズ群と第２レンズ群との間で発生する球面収差を補正することができ、光記録媒体の記録層に集光するビームスポットの各種特性に与える影響を少なくすることができる。また、第１レンズ群及び第２レンズ群で発生する球面収差の絶対値が小さいので、各レンズ群を構成する個々のレンズの光軸に対する傾きや偏芯に対する許容度が大きくなり、各レンズ群を構成する個々のレンズ及びその保持部品などの寸法精度を緩くすることができ、部品コストの削減及び組立て性を良好にすることができる。
【００７０】
請求項２に記載した発明にあっては、ΔＳＡを第１レンズ群で発生する球面収差と第２レンズ群で発生する球面収差との差として、ビームエクスパンダを構成する各レンズ群が、−０．０１λｒｍｓ≦ΔＳＡ≦０．０１λｒｍｓを満足するようにしたので、第１レンズ群と第２レンズ群との間で相殺しきれない球面収差があっても、その絶対値は小さいものとなるので、第１レンズ群と第２レンズ群との間の間隔を調整することと対物レンズでの調整とによって第１レンズ群と第２レンズ群との間で発生する球面収差を補正することが容易になる。
【００７１】
請求項３に記載した発明にあっては、ビームエクスパンダを構成する各レンズ群が少なくとも一方のレンズ群に非球面レンズを含み、ΔＳＡｂａｓｅをコマ収差及び球面収差が最良となる面形状で発生する球面収差と非球面のベース球面で発生する球面収差との差として、−０．０１λｒｍｓ≦ΔＳＡｂａｓｅ≦０．０１λｒｍｓの条件を満足するようにしたので、元々球面収差の発生が少ない面をベース球面に用いることによって特性の優れた非球面を得ることが可能になって、ビームエクスパンダで発生する球面収差が光記録媒体の記録層に集光するビームスポットに与える影響を、より少なくすることができる。
【００７２】
請求項４に記載した発明にあっては、各レンズ群をそれぞれ単レンズによって構成したので、ビームエクスパンダを安価に構成することができる。
【００７３】
請求項５に記載した発明にあっては、少なくとも一方のレンズ群が接合レンズを含むので、接合レンズを構成するレンズ間で光軸に対する傾きや偏芯を無くすことができる。
【００７４】
請求項６に記載した発明にあっては、一方のレンズ群をレンズ駆動機構によって駆動することによって上記第１レンズ群と第２レンズ群との間の間隔を調整するようにしたので、光記録媒体の保護層によって生じ、その厚みのバラツキによって変動する球面収差を、光記録媒体の保護層の厚みのバラツキに対応して各レンズ群間の間隔を調整することによって補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明光学ヘッドの構成を示す概略図である。
【図２】本発明光学ヘッドにおけるビームエクスパンダの数値例１のレンズ構成を示す概略図である。
【図３】本発明光学ヘッドにおけるビームエクスパンダの数値例２のレンズ構成を示す概略図である。
【図４】本発明光学ヘッドにおけるビームエクスパンダの数値例３のレンズ構成を示す概略図である。
【図５】本発明光学ヘッドにおいて、ビームエクスパンダの数値例１における第１レンズ群の偏芯量と波面収差発生量との関係を従来と比較して示す図である。
【図６】本発明光学ヘッドにおいて、ビームエクスパンダの数値例１における第２レンズ群の偏芯量と波面収差発生量との関係を従来と比較して示す図である。
【図７】本発明光学ヘッドにおいて、ビームエクスパンダの数値例１における第１レンズ群の光軸に対する傾き量と波面収差発生量との関係を従来と比較して示す図である。
【図８】本発明光学ヘッドにおいて、ビームエクスパンダの数値例１における第２レンズ群の光軸に対する傾き量と波面収差発生量との関係を従来と比較して示す図である。
【符号の説明】
１・・・光学ヘッド、２・・・レーザ光源、３・・・受光素子、４・・・レーザ光学系、５・・・コリメータレンズ、７・・・ビームエクスパンダ、７Ａ・・・ビームエクスパンダ、７Ｂ・・・ビームエクスパンダ、８・・・対物レンズ、１０・・・レンズ駆動機構、１００・・・光記録媒体、１００ａ・・・記録層、ＧＲ１・・・第１レンズ群、ＧＲ２・・・第２レンズ群
【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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