(57)【要約】【課題】従来の光ヘッドにおいては、球面収差補正などのような光学的機能を追加するに伴い、光ヘッドを構成する光学素子の総数を増加させる場合が多く、従って、前記光学素子それぞれがもつ収差が重なり合い、光学系全体の収差が増加する。【解決手段】球面収差補正系を構成する第１のレンズ５および第２のレンズ６を非点収差の方向が直行するように配置することにより、前記球面収差補正系の非点収差量が最小となるため、光ヘッド光学系全体の収差を少なくすることができる。【選択図】図１
2005116045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報記録媒体に対して信号の記録または再生を行う光ヘッドであって、
光源と、
前記情報記録媒体の記録面保護層の厚みが標準値からずれたことで発生する球面収差を補正する球面収差補正手段と、
前記光源の出射光を前記情報記録媒体に集光する対物レンズと、
前記情報記録媒体からの反射光を受光し、前記情報記憶媒体に記録された情報を再生する信号を出力する光検出素子とを備えた光ヘッドにおいて、
前記球面収差補正手段は負レンズおよび正レンズで構成されており、
前記正レンズおよび負レンズにおいて、それぞれのレンズが有する非点収差の方向が略直交する光ヘッド。
【請求項２】
情報記録媒体に対して信号の記録または再生を行う光ヘッドであって、
光源と、
前記情報記録媒体の記録面保護層の厚みが標準値からずれたことで発生する球面収差を補正する球面収差補正手段と、
前記光源の出射光を前記情報記録媒体に集光する対物レンズと、
前記情報記録媒体からの反射光を受光し、前記情報記憶媒体に記録された情報を再生する信号を出力する光検出素子とを備えた光ヘッドにおいて、
前記球面収差補正手段は負レンズおよび正レンズで構成されており、
前記正レンズおよび負レンズにおいて、それぞれのレンズが有する非点収差の方向が略直交し、
さらに前記正レンズまたは前記負レンズの非点収差の方向と、前記ビーム整形光学素子のビーム整形の方向とが略等しい光ヘッド。
【請求項３】
前記球面収差補正手段がさらに色収差補正機能を有している請求項１または請求項２記載の光ヘッド。
【請求項４】
前記正レンズは２枚以上のレンズからなるレンズ群である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光ヘッド。
【請求項５】
前記負レンズは２枚以上のレンズからなるレンズ群である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光ヘッド。
【請求項６】
前記正レンズおよび前記負レンズはアッベ数の異なる硝材で作製される２つ以上のレンズを接合した接合レンズである請求項４または５記載の光ヘッド。
【請求項７】
前記正レンズ、または前記負レンズを構成するレンズのレンズ面において、少なくとも１つ以上の面が非球面である請求項１から７のいずれか１項に記載の光ヘッド。
【請求項８】
情報記録媒体に対して信号の記録または再生を行う光ヘッドであって、
光源と、
前記光源からの出射光束を平行光束に変換するためのコリメータレンズと、
前記平行光束を前記情報記録媒体に集光する対物レンズと、
前記情報記録媒体からの反射光を受光し、前記情報記憶媒体に記録された情報を再生する信号を出力する光検出素子とを備えた光ヘッドにおいて、
前記コリメータレンズが有する非点収差の方向と、前記対物レンズが有する非点収差の方向とが略直交する光ヘッド。
【請求項９】
情報記録媒体に対して信号の記録または再生を行う光ヘッドであって、
光源と、
前記光源からの出射光束を平行光束に変換するためのコリメータレンズと、
前記平行光束の光量分布を円形に変換するためのビーム整形光学素子と、
前記平行光束を前記情報記録媒体に集光する対物レンズと、
前記情報記録媒体からの反射光を受光し、前記情報記憶媒体に記録された情報を再生する信号を出力する光検出素子とを備えた光ヘッドにおいて、
前記コリメータレンズが有する非点収差の方向と、前記対物レンズが有する非点収差の方向とが略直交し、
さらに前記コリメータレンズが有する非点収差の方向、または、前記対物レンズが有する非点収差の方向と、
前記ビーム整形光学素子のビーム整形の方向とが略等しい光ヘッド。
【請求項１０】
前記正コリメータレンズがさらに色収差補正機能を有し、アッベ数の異なる硝材で作製される２つ以上のレンズを接合した接合レンズである請求項８または９記載の光ヘッド。
【請求項１１】
前記対物レンズ、または前記コリメータレンズのレンズ面において、少なくとも１つ以上の面が非球面である請求項８から１０のいずれか１項に記載の光ヘッド。
【請求項１２】
情報記録媒体に対して信号の記録または再生を行う光ヘッドであって、
光源と、
前記光源からの光を前記情報記録媒体に集光する対物レンズと、
前記情報記憶媒体で反射された復路の光を収束光に変換する検出レンズと、
前記収束光を受光し、前記情報記憶媒体に記録された情報を再生する信号を出力する光検出素子とを備えた光ヘッドにおいて、
前記対物レンズが有する非点収差の方向と、前記検出レンズが有する非点収差の方向とが略直交する光ヘッド。
【請求項１３】
前記ビーム整形光学素子はプリズムである請求項２から請求項７、または請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載の光ヘッド。
【請求項１４】
前記ビーム整形光学素子はレンズである請求項２から請求項７、または請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載の光ヘッド。
【請求項１５】
前記球面収差補正手段を構成する前記正レンズおよび負レンズにおいて、
それぞれのレンズ中心軸を通り、それぞれのレンズの持つ非点収差の方向に向かう直線と、それぞれのレンズ外周部との交点に、非点収差の方向を示すマークを塗布する請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光ヘッド。
【請求項１６】
前記正レンズおよび負レンズは鏡筒に保持されており、
それぞれのレンズ中心軸を通り、それぞれのレンズの持つ非点収差の方向に向かう直線と、それぞれのレンズが保持されている前記鏡筒との交点に、非点収差の方向を示すマークを塗布する請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光ヘッド。
【請求項１７】
前記対物レンズ中心軸を通り、前記対物レンズの持つ非点収差の方向に向かう直線と、前記対物レンズ外周部との交点に、非点収差の方向を示すマークを塗布する請求項８から請求項１４のいずれか１項に記載の光ヘッド。
【請求項１８】
前記対物レンズは鏡筒に保持されており、前記対物レンズ中心軸を通り、前記対物レンズの持つ非点収差の方向に向かう直線と、前記対物レンズが保持されている前記鏡筒との交点に、非点収差の方向を示すマークを塗布する請求項８から請求項１４のいずれか１項に記載の光ヘッド。
【請求項１９】
前記コリメータレンズ中心軸を通り、前記コリメータレンズの持つ非点収差の方向に向かう直線と、前記コリメータレンズ外周部との交点に、非点収差の方向を示すマークを塗布する請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載の光ヘッド。
【請求項２０】
前記コリメータレンズは鏡筒に保持されており、前記コリメータレンズ中心軸を通り、前記コリメータレンズの持つ非点収差の方向に向かう直線と、前記コリメータレンズが保持されている前記鏡筒との交点に、非点収差の方向を示すマークを塗布する請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載の光ヘッド。
【請求項２１】
前記検出レンズ中心軸を通り、前記検出レンズの持つ非点収差の方向に向かう直線と、前記検出レンズ外周部との交点に、非点収差の方向を示すマークを塗布する請求項１２記載の光ヘッド。
【請求項２２】
前記検出レンズは鏡筒に保持されており、前記検出レンズ中心軸を通り、前記検出レンズの持つ非点収差の方向に向かう直線と、前記検出レンズが保持されている前記鏡筒との交点に、非点収差の方向を示すマークを塗布する請求項１２記載の光ヘッド。
【請求項２３】
前記対物レンズのＮＡが０．７以上である請求項１から２２のいずれか１項に記載の光ヘッド。
【請求項２４】
前記光源の波長が３８０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下である請求項１から２３のいずれか１項に記載の光ヘッド。
【請求項２５】
情報記録媒体に対して信号の記録または再生を行う光情報記録再生装置であって、
前記情報記録媒体に信号の記録または再生を行う光ヘッドを備え、
前記光ヘッドは、請求項１から２４のいずれか１項に記載の光ヘッドである光情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光情報処理に用いられる光ピックアップ装置、および前記光ピックアップ装置を有する光ディスクドライブ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＤＶＤ、Ｂｌｕ−ｒａｙディスク等の光ディスク媒体に情報を記録再生する光ピックアップの光学系において、情報記憶媒体に記録される情報の密度を上げるため、集光光学系の開口数ＮＡを大きくし、波長を短くするシステムや、情報記憶層を多層構造とする情報記憶媒体が提案され、実用化されている。
【０００３】
ところが、開口数ＮＡが大きくなるにつれて、情報記憶媒体の保護層である基材の厚み誤差により発生する球面収差が大きくなる。これを補正する手段として、レンズの組により球面波を発生させ、対物レンズで球面収差を発生させる方法が考案され、すでに実用化されている。
【０００４】
図９は、特許文献１に記載されている、従来の情報記録再生装置における光ヘッドの構成図である。光源１０１から出た発散光は、コリメータレンズ１０２により平行光になり、ビームスプリッタ１０３を透過する。ビームスプリッタ１０３を透過したビームは、球面収差補正手段１０６を通過し、第１のアクチュエータ１０９で駆動された対物レンズ１０７により光ディスクなどの情報記憶媒体１０８上に集光される。
【０００５】
ここで、前記球面収差補正手段１０６は、前記情報記録媒体１０８の保護層の厚み誤差により発生する球面収差や、多層構造の情報記憶媒体へ記録再生する際の、保護層の厚みの違いにより発生する球面収差を、第１のレンズ１０４と第２のレンズ１０５の間隔を第２のアクチュエータ１１０を用いて変えることにより減少させる機能を有する。
【０００６】
前記対物レンズ１０７により集光されたビームは、前記情報記憶媒体１０８上のトラックにより反射・回折される。反射・回折されたビームは再び対物レンズ１０７を通り、ビームスプリッタ１０３で反射され、検出レンズ１１１で集光される。集光されたビームは、光検出素子１１２に入り、前記情報記憶媒体１０８に記録された信号が検出される。
【特許文献１】特開２００３−１０９２１９号公報
【非特許文献１】Principles of Optics : Max Born and Emil Wolf, PERGAMON PRESS(1975)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の光ヘッドにおいては、前記球面収差補正などのような光学的機能を追加するに伴い、前記光ヘッドを構成する光学素子の総数を増加させる場合が多く、従って、前記光ヘッドを構成する光学素子それぞれがもつ収差が重なり合い、光学系全体の収差が増加するという課題があった。従って、それぞれの光学素子がもつ収差を抑えるため、前記光学素子の品質を向上させる必要があった。
【０００８】
さて、光ヘッドにおいては前記収差のうち、コマ収差と球面収差は光ヘッドの調整により減少させる方法がよく用いられている。
【０００９】
具体的には、コマ収差は対物レンズのあおり調整によって調整し減少させることが可能であり、球面収差は光源とコリメータレンズの間隔を調整し、故意に前記コリメータレンズの平行度を低下させることなどにより減少させることができる。
【００１０】
しかしながら、光ヘッド全体の非点収差については補正により減少させることができない。ただし、コリメータレンズから出射される平行光の光強度分布をプリズムを用いてビーム整形する方式の光ヘッドについては、ビーム整形方向に直交する非点収差成分に限り、前記コリメータレンズと前記光源との間隔を調整し非点収差を補正できるが、他の非点収差成分の補正はできない。
【００１１】
本発明は、前記課題を解決するもので、光ヘッドの光学系全体の非点収差が少なく、従って、光学系全体の収差が少ない光ヘッドを提供し、さらに、前記光ヘッドを用いることにより、信号記録再生時の安定性、信頼性の高い光情報記録再生装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目標を達成するため、本発明の請求項１に記載の発明は情報記録媒体に対して信号の記録または再生を行う光ヘッドであって、光源と、前記情報記録媒体の記録面保護層の厚みが標準値からずれたことで発生する球面収差を補正する球面収差補正手段と、前記光源の出射光を前記情報記録媒体に集光する対物レンズと、前記情報記録媒体からの反射光を受光し、前記情報記憶媒体に記録された情報を再生する信号を出力する光検出素子とを備えた光ヘッドにおいて、前記球面収差補正手段は負レンズおよび正レンズで構成されており、前記正レンズおよび負レンズにおいて、それぞれのレンズが有する非点収差の方向が略直交する光ヘッドである。
【００１３】
これにより、例えば、前記球面収差補正手段全体がもつ非点収差の量を最小とすることができ、従って、光ヘッド光学系全体の収差を少なくすることができるため、前記対物レンズの集光特性を向上できる。
【００１４】
前記目標を達成するため、本発明の請求項２に記載の発明は情報記録媒体に対して信号の記録または再生を行う光ヘッドであって、光源と、前記情報記録媒体の記録面保護層の厚みが標準値からずれたことで発生する球面収差を補正する球面収差補正手段と、前記光源の出射光を前記情報記録媒体に集光する対物レンズと、前記情報記録媒体からの反射光を受光し、前記情報記憶媒体に記録された情報を再生する信号を出力する光検出素子とを備えた光ヘッドにおいて、前記球面収差補正手段は負レンズおよび正レンズで構成されており、前記正レンズおよび負レンズにおいて、それぞれのレンズが有する非点収差の方向が略直交し、さらに前記正レンズまたは前記負レンズの非点収差の方向と、前記ビーム整形光学素子のビーム整形の方向とが略等しい光ヘッドである。
【００１５】
これにより、例えば、前記球面収差補正手段全体がもつ非点収差の量を最小とすることができ、従って、光ヘッド光学系全体の収差を少なくすることができるため、前記対物レンズの集光特性を向上できる。また、前記ビーム整形光学素子と前記コリメータレンズの間隔を調整することにより、前記ビーム整形の方向の非点収差量を調整できるため、前記球面収差補正手段全体がもつ非点収差の量を調整により、さらに低減させることができる。
【００１６】
前記目標を達成するため、本発明の請求項３に記載の発明は前記球面収差補正手段がさらに色収差補正機能を有している請求項１または請求項２記載の光ヘッドである。
【００１７】
これにより、例えば、前記光源の波長変動に対し、収差変動の少ない光ヘッドを構成できる。
【００１８】
前記目標を達成するため、本発明の請求項４に記載の発明は前記正レンズは２枚以上のレンズからなるレンズ群である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光ヘッドである。
【００１９】
これにより、例えば、前記正レンズにおいて、レンズ傾きに対する収差変動が少ない光学系を構成できる。
【００２０】
前記目標を達成するため、本発明の請求項５に記載の発明は前記負レンズは２枚以上のレンズからなるレンズ群である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光ヘッドである。
【００２１】
これにより、例えば、前記負レンズにおいて、レンズ傾きに対する収差変動が少ない光学系を構成できる。
【００２２】
前記目標を達成するため、本発明の請求項６に記載の発明は前記正レンズおよび前記負レンズはアッベ数の異なる硝材で作製される２つ以上のレンズを接合した接合レンズである請求項４または５記載の光ヘッドである。
【００２３】
これにより、例えば、前記光源の波長変動に対し、収差変動の少ない光ヘッドを構成できる。
【００２４】
前記目標を達成するため、本発明の請求項７に記載の発明は前記正レンズ、または前記負レンズを構成するレンズのレンズ面において、少なくとも１つ以上の面が非球面である請求項１から７のいずれか１項に記載の光ヘッドである。
【００２５】
これにより、例えば、前記正レンズ、または前記負レンズのうち、前記非球面を有するレンズにおいて、レンズ傾きに対する収差変動が少ない光学系を構成できる。
【００２６】
前記目標を達成するため、本発明の請求項８に記載の発明は情報記録媒体に対して信号の記録または再生を行う光ヘッドであって、光源と、前記光源からの出射光束を平行光束に変換するためのコリメータレンズと、前記平行光束を前記情報記録媒体に集光する対物レンズと、前記情報記録媒体からの反射光を受光し、前記情報記憶媒体に記録された情報を再生する信号を出力する光検出素子とを備えた光ヘッドにおいて、前記コリメータレンズが有する非点収差の方向と、前記対物レンズが有する非点収差の方向とが略直交する光ヘッドである。
【００２７】
これにより、例えば、前記対物レンズが持つ非点収差と前記コリメータレンズが持つ非点収差の組み合わせにより発生する非点収差の量を最小とすることができ、従って、光ヘッド光学系全体の収差を少なくすることができるため、前記対物レンズの集光特性を向上できる。
【００２８】
前記目標を達成するため、本発明の請求項９に記載の発明は情報記録媒体に対して信号の記録または再生を行う光ヘッドであって、光源と、前記光源からの出射光束を平行光束に変換するためのコリメータレンズと、前記平行光束の光量分布を円形に変換するためのビーム整形光学素子と、前記平行光束を前記情報記録媒体に集光する対物レンズと、前記情報記録媒体からの反射光を受光し、前記情報記憶媒体に記録された情報を再生する信号を出力する光検出素子とを備えた光ヘッドにおいて、前記コリメータレンズが有する非点収差の方向と、前記対物レンズが有する非点収差の方向とが略直交し、さらに前記コリメータレンズが有する非点収差の方向、または、前記対物レンズが有する非点収差の方向と、前記ビーム整形光学素子のビーム整形の方向とが略等しい光ヘッドである。
【００２９】
これにより、例えば、前記対物レンズが持つ非点収差と前記コリメータレンズが持つ非点収差の組み合わせにより発生する非点収差の量を最小とすることができ、従って、光ヘッド光学系全体の収差を少なくすることができるため、前記対物レンズの集光特性を向上できる。また、前記ビーム整形光学素子と前記コリメータレンズの間隔を調整することにより、前記ビーム整形の方向の非点収差量を調整できるため、光ヘッド光学系全体がもつ非点収差の量を調整により、さらに低減させることができる。
【００３０】
前記目標を達成するため、本発明の請求項１０に記載の発明は前記正コリメータレンズがさらに色収差補正機能を有し、アッベ数の異なる硝材で作製される２つ以上のレンズを接合した接合レンズである請求項８または９記載の光ヘッドである。
【００３１】
これにより、例えば、前記光源の波長変動に対し、収差変動の少ない光ヘッドを構成できる。
【００３２】
前記目標を達成するため、本発明の請求項１１に記載の発明は前記対物レンズ、または前記コリメータレンズのレンズ面において、少なくとも１つ以上の面が非球面である請求項８から１０のいずれか１項に記載の光ヘッドである。
【００３３】
これにより、例えば、前記非球面を有する構成レンズにおいて、レンズ傾きに対する収差変動が少ない光学系を構成できる。
【００３４】
前記目標を達成するため、本発明の請求項１２に記載の発明は情報記録媒体に対して信号の記録または再生を行う光ヘッドであって、光源と、前記光源からの光を前記情報記録媒体に集光する対物レンズと、前記情報記憶媒体で反射された復路の光を収束光に変換する検出レンズと、前記収束光を受光し、前記情報記憶媒体に記録された情報を再生する信号を出力する光検出素子とを備えた光ヘッドにおいて、前記対物レンズが有する非点収差の方向と、前記検出レンズが有する非点収差の方向とが略直交する光ヘッドである。
【００３５】
これにより、例えば、前記検出レンズで集光される収束光の非点収差の大きさを低減させることができ、前記光検出素子で検出される、前記情報記憶媒体に記録された情報を再生する信号の品質を向上させることができる。
【００３６】
前記目標を達成するため、本発明の請求項１３に記載の発明は前記ビーム整形光学素子はプリズムである請求項２から請求項７、または請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載の光ヘッドである。
【００３７】
これにより、例えば、前記光源の出射光における楕円形状の光強度分布を円形状に変換でき、対物レンズによる集光スポット形状を小さくすることができる。
【００３８】
前記目標を達成するため、本発明の請求項１４に記載の発明は前記ビーム整形光学素子はレンズである請求項２から請求項７、または請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載の光ヘッドである。
【００３９】
これにより、例えば、前記光源の出射光における楕円形状の光強度分布を円形状に変換でき、対物レンズによる集光スポット形状を小さくすることができる。
【００４０】
前記目標を達成するため、本発明の請求項１５に記載の発明は前記球面収差補正手段を構成する前記正レンズおよび負レンズにおいて、それぞれのレンズ中心軸を通り、それぞれのレンズの持つ非点収差の方向に向かう直線と、それぞれのレンズ外周部との交点に、非点収差の方向を示すマークを塗布する請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光ヘッドである。
【００４１】
これにより、例えば、前記正レンズおよび負レンズの非点収差の方位を容易に識別でき、前記正レンズおよび負レンズの配置が容易となる。
【００４２】
前記目標を達成するため、本発明の請求項１６に記載の発明は前記正レンズおよび負レンズは鏡筒に保持されており、それぞれのレンズ中心軸を通り、それぞれのレンズの持つ非点収差の方向に向かう直線と、それぞれのレンズが保持されている前記鏡筒との交点に、非点収差の方向を示すマークを塗布する請求項１から請求項７記載の光ヘッドである。
【００４３】
これにより、例えば、前記正レンズおよび負レンズの非点収差の方位を容易に識別でき、前記正レンズおよび負レンズの配置が容易となる。
【００４４】
前記目標を達成するため、本発明の請求項１７に記載の発明は前記対物レンズ中心軸を通り、前記対物レンズの持つ非点収差の方向に向かう直線と、前記対物レンズ外周部との交点に、非点収差の方向を示すマークを塗布する請求項８から請求項１４のいずれか１項に記載の光ヘッドである。
【００４５】
これにより、例えば、前記対物レンズの非点収差の方位を容易に識別でき、前記対物レンズの配置が容易となる。
【００４６】
前記目標を達成するため、本発明の請求項１８に記載の発明は前記対物レンズは鏡筒に保持されており、前記対物レンズ中心軸を通り、前記対物レンズの持つ非点収差の方向に向かう直線と、前記対物レンズが保持されている前記鏡筒との交点に、非点収差の方向を示すマークを塗布する請求項８から請求項１４のいずれか１項に記載の光ヘッドである。
【００４７】
これにより、例えば、前記対物レンズの非点収差の方位を容易に識別でき、前記対物レンズの配置が容易となる。
【００４８】
前記目標を達成するため、本発明の請求項１９に記載の発明は前記コリメータレンズ中心軸を通り、前記コリメータレンズの持つ非点収差の方向に向かう直線と、前記コリメータレンズ外周部との交点に、非点収差の方向を示すマークを塗布する請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載の光ヘッドである。
【００４９】
これにより、例えば、前記コリメータレンズの非点収差の方位を容易に識別でき、前記コリメータレンズの配置が容易となる。
【００５０】
前記目標を達成するため、本発明の請求項２０に記載の発明は前記コリメータレンズは鏡筒に保持されており、前記コリメータレンズ中心軸を通り、前記コリメータレンズの持つ非点収差の方向に向かう直線と、前記コリメータレンズが保持されている前記鏡筒との交点に、非点収差の方向を示すマークを塗布する請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載の光ヘッドである。
【００５１】
これにより、例えば、前記コリメータレンズの非点収差の方位を容易に識別でき、前記コリメータレンズの配置が容易となる。
【００５２】
前記目標を達成するため、本発明の請求項２１に記載の発明は前記検出レンズ中心軸を通り、前記検出レンズの持つ非点収差の方向に向かう直線と、前記検出レンズ外周部との交点に、非点収差の方向を示すマークを塗布する請求項１２記載の光ヘッドである。
【００５３】
これにより、例えば、前記検出レンズの非点収差の方位を容易に識別でき、前記検出レンズの配置が容易となる。
【００５４】
前記目標を達成するため、本発明の請求項２２に記載の発明は前記検出レンズは鏡筒に保持されており、前記検出レンズ中心軸を通り、前記検出レンズの持つ非点収差の方向に向かう直線と、前記検出レンズが保持されている前記鏡筒との交点に、非点収差の方向を示すマークを塗布する請求項１２記載の光ヘッドである。
【００５５】
これにより、例えば、前記検出レンズの非点収差の方位を容易に識別でき、前記検出レンズの配置が容易となる。
【００５６】
前記目標を達成するため、本発明の請求項２３に記載の発明は前記対物レンズのＮＡが０．７以上である請求項１から２２のいずれか１項に記載の光ヘッドである。
【００５７】
これにより、例えば、高密度な情報記録媒体を記録再生できる光ヘッドが構成できる。
【００５８】
前記目標を達成するため、本発明の請求項２４に記載の発明は前記光源の波長が３８０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下である請求項１から２３のいずれか１項に記載の光ヘッドである。
【００５９】
これにより、例えば、高密度な情報記録媒体を記録再生できる光ヘッドが構成できる。
【００６０】
前記目標を達成するため、本発明の請求項２５に記載の発明は報記録媒体に対して信号の記録または再生を行う光情報記録再生装置であって、前記情報記録媒体に信号の記録または再生を行う光ヘッドを備え、前記光ヘッドは、請求項１から２４のいずれか１項に記載の光ヘッドである光情報記録再生装置である。
【００６１】
これにより、例えば、集光特性のよい光ヘッドで情報記録媒体に情報を記録再生することができるため、信号記録再生時の安定性、信頼性の高い光情報記録再生装置が構成できる。
【発明の効果】
【００６２】
以上のように本発明によれば、光ヘッドを構成する球面収差補正手段を構成する正レンズと負レンズ、または、対物レンズとコリメータレンズ、または、対物レンズと検出レンズ、のいずれか少なくとも１組のレンズにおいて、各レンズそれぞれが有する非点収差の方向を略直交させることにより、前記少なくとも１組のレンズの組み合わせによる非点収差の量を最小とすることができ、従って、光ヘッド光学系全体の収差を少なくすることができる。
【００６３】
また、光ヘッドとして本実施の形態の光ヘッドを用いているため、集光特性のよい光ヘッドで情報記録媒体に情報を記録再生することができ、信号記録再生時の安定性、信頼性の高い光情報記録再生装置が構成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６４】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００６５】
（実施の形態１）
実施の形態１では、本発明の光ヘッドの一例について説明する。
【００６６】
図１は、実施の形態１の光ヘッドの構成図である。
【００６７】
図１において、２は光源、３はコリメータレンズ、４はビームスプリッタ、５は第１のレンズ、６は第２のレンズで、前記第１のレンズ５および第２のレンズ６により、情報記録媒体８の保護層の基材厚が標準値からずれたことに起因する球面収差を補正する球面収差補正系を構成している。さらに、７は対物レンズ、９は検出レンズ、１０は光検出素子である。
【００６８】
ここで、光源２は、例えば半導体レーザー素子で構成され、情報記録媒体８の記録層に対し、記録再生用のコヒーレント光を出力する光源である。コリメータレンズ３は光源２から出射された発散光を平行光に変換するレンズである。ビームスプリッタ４は前記コリメータレンズ３を通過した光を前記対物レンズ７側に透過し、また、前記情報記録媒体８からの反射光を光検出素子１０側に反射する。
【００６９】
対物レンズ７は情報記録媒体８の記録層に光を集光するレンズである。検出レンズ９は情報記録媒体８で反射された光を光検出素子１０に集光するレンズである。光検出素子１０は光を受光して光を電気信号に変換するものである。
【００７０】
このように構成された光ヘッドの動作について、図１を用いて説明する。前記光源２から出射された光は前記コリメータレンズ３により平行光にされる。前記コリメータレンズ３を透過した光は前記ビームスプリッタ４を透過し、前記球面収差補正系を構成する前記第１のレンズ５および前記第２のレンズ６を通過した後、前記対物レンズ７により前記情報記録媒体８上に集光される。
【００７１】
次に、前記情報記録媒体８から反射された光は、前記対物レンズ７を透過し、前記球面収差補正系を透過し、前記ビームスプリッタ４で反射され、前記検出レンズ９により前記光検出素子１０に集光される。前記光検出素子１０は、集光された光に応じて前記情報記録媒体８上における光の合焦状態を示すフォーカス誤差信号を出力し、また光の照射位置を示すトラッキング誤差信号を出力する。ここで、フォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号は周知の技術により、たとえば非点収差法とプッシュプル法等により検出される。
【００７２】
図示していないフォーカス制御手段はフォーカス誤差信号に基づき常に光が合焦状態で前記情報記録媒体８上に集光されるように前記対物レンズ７の位置をその光軸方向に制御する。また図示していないトラッキング制御手段は、トラッキング誤差信号に基づき、光を前記情報記録媒体８上の所望のトラックに集光されるように前記対物レンズ７の位置を制御する。また、前記光検出素子１０からは前記情報記録媒体８に記録された情報をも得ている。
【００７３】
次に、本発明について詳細に述べる。まず、図２を用いて非点収差の方向について定義する。図２のレンズ１において、レンズ面に２次元直行座標系ｘ−ｙを図のように定義する。ここでｘ軸、ｙ軸の原点（ｘ，ｙ）＝（０，０）は前記レンズ面の回転中心とする。さて、前記レンズ１は中心軸に対し回転対称である場合が多く、また、収差は有効径内の円内で通常議論するため、図２に示すように極座標（ｒ，θ）も定義する。従って、（ｘ，ｙ）＝（ｒｃｏｓθ，ｒｓｉｎθ）となる。
【００７４】
さて、前記極座標系で表現される任意の関数を数学的に取り扱う手法として、Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式により直交成分で展開する方法がよく用いられる。また、波動光学において、波面収差とは前記極座標における光の位相分布であり、前記Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式により展開された前記光の位相分布の各直交成分が波面収差の様々な成分を表すことが知られている。詳細は文献１に記載されており省略するが、ここでは、前記レンズ面を通過した光の位相分布を前記極座標系で前記Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式で展開した成分のうち、非点収差の０，９０度成分と呼ばれる位相分布（ＡＳ0,90）が式１で、非点収差の±４５度成分と呼ばれる位相分布（ＡＳ±45）が式２で表されるということに着目する。ここで、Ａ、Ｂは各成分の大きさである。
【００７５】
【数１】
2005116045.tif 000003
【００７６】
【数２】
2005116045.tif 000004
【００７７】
ここで、非点収差の０，９０度成分とは、
θ＝０度の方向、すなわち図２のｘ軸方向と、
θ＝９０度の方向、すなわち図２のｙ軸方向
との焦点距離の差が最大となる非点収差の成分であり、ｘ軸またはｙ軸を非点収差の０，９０度成分の方向と定義する。また、非点収差の±４５度成分についても同様で、ｘ軸またはｙ軸を４５度回転させた方位を非点収差の±４５度成分の方向と定義する。
【００７８】
（数１）と（数２）の加算が、前記極座標系における非点収差の位相分布となり、これらの和をｓｉｎのみを用いて表現すると（数３）となる。
【００７９】
【数３】
2005116045.tif 000005
【００８０】
従って、数１〜数３より、図２の前記座標系において、非点収差は前記非点収差の０，９０度成分の大きさＡをＸ成分、前記非点収差の±４５度成分の大きさＢをＹ成分とするベクトルで表現でき、本明細書においては、以下、前記ベクトルを非点収差ベクトルと呼ぶことにする。さらに、前記非点収差ベクトルの方向φを前記非点収差の方向、前記ベクトルの大きさＣを非点収差の大きさと定義する。
【００８１】
さて、図１において、前記第１のレンズ５および前記第２のレンズ６により構成された前記球面収差補正系の非点収差について考える。前記第１のレンズ５を基準とし、前記第１のレンズ５と前記第２のレンズ６の各非点収差ベクトルがなす角をψとすると、前記第１のレンズ５の非点収差の位相分布は式４で、前記第２のレンズ６の非点収差の位相分布は（数５）を用いて表される。ここで、Ｃ１、Ｃ２（≧０）は各非点収差の大きさである。
【００８２】
【数４】
2005116045.tif 000006
【００８３】
【数５】
2005116045.tif 000007
【００８４】
前記球面収差補正系の非点収差の位相分布は、（数４）（数５）の合成で表されるが、（数）においてｓｉｎ２θ＝−ｓｉｎ（２θ＋ψ）となるように、すなわちψ＝９０度、またはψ＝２７０度となるように、すなわち、前記第１のレンズ５と前記第２のレンズ６の非点収差の方向が直行するように配置すれば、前記球面収差補正系の全体の非点収差を最小とすることができ、この場合、前記球面収差補正系の非点収差の大きさの絶対値は（数６）となる。
【００８５】
【数６】
2005116045.tif 000008
【００８６】
上記、前記第１のレンズ５と前記第２のレンズ６の非点収差の方向が直行するような各レンズの配置により、前記球面収差補正系の非点収差が最小となり、さらに、前記球面収差補正系全体の非点収差は、前記第１のレンズ５、および前記第２のレンズ６単体の非点収差より少なくなる。もし、前記配置を行わなかった場合、ψ＝０度、またはψ＝１８０度において最大Ｃ１＋Ｃ２の大きさの非点収差が発生し、光学系の波面収差が増大する。
【００８７】
数４および数５において、Ｃ１＝０．０３λ、Ｃ２＝０．０３λとした場合の、前記球面収差補正系の非点収差と、前記第１のレンズ５と前記第２のレンズ６の各非点収差ベクトルがなす角ψとの関係を具体的に計算した例を図３に示す。
【００８８】
前記第１のレンズ５と前記第２のレンズ６の各非点収差ベクトルが平行となる場合、前記球面収差補正系の非点収差が最大となり、前記各非点収差ベクトルが直交する場合、前記球面収差補正系の非点収差が零となる。
【００８９】
光学系の収差には、マルシャルの評価基準という指標が一般的に用いられ、前記指標によれば平行光をレンズにより回折限界まで良好に集光する場合、前記平行光の波面収差が０．０７λ以下であることが望ましいとされている。
【００９０】
図３において、従来の方法の場合、前記球面収差補正系の非点収差は、最大０．０６λ発生する場合もあり、光ヘッドの波面収差を著しく悪化させてしまうが、図３より前記第１のレンズ５と前記第２のレンズ６の各非点収差ベクトルのなす角が略直交、例えば９０±２０度の範囲内であっても、前記球面収差補正系の非点収差を０．０２λ以下に抑えることができ、前記波面収差を大きく改善できる。
【００９１】
さて、図１において、前記球面収差補正系を構成する前記第１のレンズ５および第２のレンズ６は非点収差の方向が直行するように配置されている。従って、前記球面収差補正系の非点収差量は最小となっている。この場合、それぞれのレンズの非点収差の方向にあらかじめ非点収差の方向を示すマークをつけておけばレンズの組立時に非点収差の方向が容易にわかり、組み立てやすくなる。例えば、図１において、前記第１のレンズ５の非点収差の方向は、前記第１のレンズ５の中心から第２のマーク１２に向かう方向、前記第２のレンズ６の非点収差の方向は、前記第２のレンズ中心から第３のマーク１３に向かう方向とする。
【００９２】
また、高密度記録のために前記対物レンズの開口数を大きく、たとえば０．７以上とし、光ヘッドの光源として短波長の光源、たとえば波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍ程度の光源を使用する場合があるが、前記第１のレンズ５、または前記第２のレンズ６、または前記第１のレンズ５および前記第２のレンズ６をアッベ数の異なる硝材を用いた複数枚の球面または非球面レンズを組み合わせた組レンズを用い、色補正レンズとして構成すれば前記対物レンズの開口数が大きな場合においても、前記光源の波長変動による前記光ヘッドの収差の発生を抑えることができるが、この場合、前記組レンズの構成枚数が増えるにつれて、各レンズの非点収差が重なり合い、収差が増大していく。特に、構成レンズとして非球面のレンズを使用する場合、一般に研磨で作成する球面レンズに比べ、プレス工法で作成する非球面レンズは非点収差が大きい場合が多い。この場合も第１のレンズ５に相当するレンズ群と、前記第２のレンズ６に相当するレンズ群それぞれの非点収差の方向を直交させて配置すれば、非点収差を低減することが可能となる。
【００９３】
以上のように、図１において、球面収差補正系を構成する前記第１のレンズ５および第２のレンズ６の非点収差の方向が直行するよう、それぞれのレンズを配置することにより、図１における前記光ヘッドの有する収差を少なく抑制でき、前記光ヘッドの前記対物レンズ７における集光特性を良好にすることが可能となる。
【００９４】
（実施の形態２）
実施の形態２では、本発明の光ヘッドの一例について説明する。
【００９５】
図４は、実施の形態２の光ヘッドの構成図である。図４の光ヘッドについて、実施の形態１で説明したものと同様であるため、重複する説明は省略する。図４のヘッドは、実施の形態１で示したヘッドとは異なり、前記ビームスプリッタ４として、ビーム整形光学素子４’を用いている。図４の光源１として、半導体レーザー光源を用いる場合、前記半導体レーザー光源の出射光は楕円形状の強度分布をしている場合が多い。この出射した楕円形状の強度分布をもつ前記出射光を、前記コリメータレンズ３により平行光に変換し、前記ビーム整形光学素子４’により前記楕円形状の強度分布の短軸方向を拡大、または長軸方向を縮小することにより前記平行光を円形の強度分布を持つ平行光に変換する。
【００９６】
前記ビーム整形光学素子４’としてたとえばプリズムや、ある直交方向に対し曲率半径の異なる面を含むレンズなどを用いることができる。
【００９７】
この場合、前記平行光の平行度がわずかにずれると、図４の前記ビーム整形光学素子４’の同図に示すｘ４方向と、ｙ４方向のビームの拡大率の差により、前記ビーム整形光学素子４’の出射光にはビームの整形方向に非点収差が発生してしまう。逆に言えば、前記コリメータレンズ３をわずかに移動し、前記ビーム整形方向の出射光の平行度を崩すことにより非点収差の量を調整することができる。
【００９８】
さて、第１の実施の形態においては、図４において、球面収差補正系を構成する前記第１のレンズ５および第２のレンズ６の非点収差の方向が直行するよう、それぞれのレンズを配置すれば前記球面収差補正系の非点収差の量を少なくすることはできるが完全に零にすることはできず、｜Ｃ１−Ｃ２｜の残差が生じてしまう。しかし、前記第１のレンズ５および第２のレンズ６の非点収差の方向と、前記ビーム整形方向を一致させれば、前記コリメータレンズの微調整により非点収差をキャンセルさせることができる。従って、図４における前記光ヘッドの有する収差を少なく抑えることが可能となり、前記光ヘッドの前記対物レンズにおける集光特性をさらに改善することが可能となる。
【００９９】
（実施の形態３）
実施の形態３では、本発明の光ヘッドの一例について説明する。
【０１００】
図５は、実施の形態３の光ヘッドの構成図である。図５の光ヘッドについて、実施の形態１で説明したものと同様であり、重複する説明は省略する。図５のヘッドにおいて、たとえば、対物レンズ７は単一または複数枚のレンズで構成される非球面レンズ、球面収差補正手段を構成する第１のレンズ５および第２のレンズ６は単一の球面研磨レンズ、コリメータレンズ３は単一または複数枚のレンズで構成される非球面レンズで構成されているとする。
【０１０１】
非球面レンズはガラスや樹脂のプレス工法、樹脂の成型工法などにより作製を行い、球面レンズは研磨工法により作製を行う場合が多く、研磨工法に比べプレス工法は非点収差を抑えるための成型条件が厳しく、また複数枚のレンズでレンズを構成する場合もレンズの組立調整誤差により非点収差が発生する場合がある。従って、図５において、球面収差補正手段は球面研磨レンズで構成されているため非点収差は少なく、前記光ヘッドにおいて、前記対物レンズ７および前記コリメータレンズ３のもつ非点数差が支配的となる。そこで、前記対物レンズ７と前記コリメータレンズ３の非点収差の方向が直行するよう、それぞれのレンズを配置すれば前記光ヘッドの有する収差を少なく抑えることが可能となり、前記光ヘッドの前記対物レンズにおける集光特性を良好にすることが可能となる。
【０１０２】
この場合も、前記対物レンズ７と前記コリメータレンズ３のそれぞれのレンズの非点収差の方向にあらかじめ非点収差の方向を示すマークをつけておけばレンズの組立時に非点収差の方向が容易にわかり、組み立てやすくなる。例えば、図５において、前記対物レンズ７の非点収差の方向は、前記対物レンズ７の中心から第４のマーク１４に向かう方向、前記コリメータレンズ３の非点収差の方向は、前記コリメータレンズ３の中心から第１のマーク１１に向かう方向とする。
【０１０３】
（実施の形態４）
実施の形態４では、本発明の光ヘッドの一例について説明する。
【０１０４】
図６は、実施の形態４の光ヘッドの構成図である。図６の光ヘッドについて、実施の形態１、実施の形態２および実施の形態３で説明したものと同様であり、重複する説明は省略する。図６のヘッドでは、第２の実施の形態と同様にビームスプリッタ４として、ビーム整形光学素子４’を用いている。さらに、実施の形態４では実施の形態３と同じく、たとえば、前記対物レンズ７は単一または複数枚のレンズで構成される非球面レンズ、前記球面収差補正手段を構成する第１のレンズ５および第２のレンズ６は単一の球面研磨レンズ、前記コリメータレンズ３は単一または複数枚のレンズで構成される非球面レンズで構成されている。前記球面収差補正手段は球面研磨レンズで構成されているため非点収差は少なく、前記光ヘッドにおいて、前記対物レンズ７および前記コリメータレンズ３のもつ非点数差が支配的となる。そこで、前記対物レンズ７と前記コリメータレンズ３の非点収差の方向が直行するよう、それぞれのレンズを配置し、前記光ヘッドの有する収差を少なく抑えている。
【０１０５】
この場合も、第２の実施の形態と同様、光ヘッドにおける非点収差の量を少なくすることはできるが完全に零にすることはできない。そこで、さらに前記対物レンズ７または前記コリメータレンズ３の非点収差の方向と、前記ビーム整形方向を一致させ、前記コリメータレンズの微調整により非点収差をキャンセルさせる。従って、図６における前記光ヘッドの有する収差を少なく抑えることが可能となり、前記光ヘッドの前記対物レンズにおける集光特性を良好にすることが可能となる。
【０１０６】
なお、図６の光ヘッドにおいて、例えば、単層のみの情報記録媒体を再生する場合や、信号処理によりある程度の球面収差が許容できる場合、前記球面収差補正手段を省略する場合もあるが、この場合も実施の形態４の方法により集光特性が良好な光ヘッドを構成できる。
【０１０７】
（実施の形態５）
実施の形態５では、本発明の光ヘッドの一例について説明する。
【０１０８】
図７は、実施の形態５の光ヘッドの構成図である。図７の光ヘッドについて、実施の形態１で説明したものと同様であり、重複する説明は省略する。図７の光ヘッドは、前記対物レンズ７および前記検出レンズ１５に着目しており、情報記録媒体８から反射され、前記光検出素子１０へ入射する信号光の非点収差を低減するため、前記対物レンズ７と前記検出レンズ１５の非点収差の方向が直行するよう、それぞれのレンズを配置し、前記光ヘッドの信号光の集光特性を改善している。
【０１０９】
（実施の形態６）
図８では、本発明の光ヘッドを、情報記録媒体に対して信号の記録及び再生を行う光情報記録再生装置へ適用した例について説明する。
【０１１０】
図８に実施の形態６の光情報記録再生装置の構成を模式的に示す。光情報記録再生装置は、本発明の光ヘッド２１と、モータ２０と、制御回路１９、処理回路１８とを備える。
【０１１１】
前記光ヘッド２１から出射された光は情報記録媒体８上に集光される。情報記録媒体８から反射された光は、対物レンズ７を透過し、ビームスプリッタ４で反射され、検出レンズ９により光検出素子１０に集光される。光検出素子１０からの出力は演算処理装置により、集光された光に応じて情報記録媒体８上における光の合焦状態を示すフォーカス誤差信号を出力し、また光の照射位置を示すトラッキング誤差信号を出力する。ここで、フォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号は周知の技術により、たとえば非点収差法とプッシュプル法等により検出される。
【０１１２】
図示していないフォーカス制御手段はフォーカス誤差信号に基づき常に光が合焦状態で情報記録媒体８上に集光されるように対物レンズ７の位置をその光軸方向に制御する。また図示していないトラッキング制御手段は、トラッキング誤差信号に基づき、光を情報記録媒体８上の所望のトラックに集光されるように対物レンズ７の位置を制御する。また、光検出素子１０からは情報記録媒体８に記録された情報をも得ている。
【０１１３】
次に、図８の光情報記録再生装置の動作について説明する。まず、光情報記録再生装置に情報記録媒体８がセットされると、制御回路１９はモータ２０を回転させる信号を出力し、モータ２０を回転させる。次に、前記制御回路１９は、光源２を駆動し光を出射させる。前記光源２から出射された光は、前記情報記録媒体８で反射され、前記光検出素子１０に入射する。前記光検出素子１０は、前記情報記録媒体８上における光の合焦状態を示すフォーカス誤差信号と、光の照射位置を示すトラッキング誤差信号を前記処理回路１８に出力する。これらの信号に基づき、前記制御回路１９は前記対物レンズ７を制御する信号を出力し、これによって前記光源２から出射された光を前記情報記録媒体８上の所望のトラック上に集光させる。また、前記処理回路１８は、光検出素子１０から出力される信号に基づいて、情報記録媒体８に記録されている情報を再生する。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明の光ヘッド、および光情報記録再生装置は、光磁気記録装置やＤＶＤ、Ｂｌｕ−ｒａｙディスク装置などの光ディスクを用いた光情報記録再生装置に対し有用である。また、ホログラム記録装置や将来の超高密度記録再生装置の光学系や装置用としても適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる光ヘッドの構成図
【図２】本発明の第１の実施の形態において、レンズなどの光学素子の非点収差の方向を定義するための説明図
【図３】本発明の第１の実施の形態において、球面収差補正系の非点収差と、前記球面収差補正系構成レンズの各非点収差ベクトルがなす角との関係を具体的に計算した例を示す図
【図４】本発明の第２の実施の形態にかかる光ヘッドの構成図
【図５】本発明の第３の実施の形態にかかる光ヘッドの構成図
【図６】本発明の第４の実施の形態にかかるビーム整形光学系の構成図
【図７】本発明の第５の実施の形態にかかる光ヘッドの構成図
【図８】本発明の第６の実施の形態にかかる光情報記録再生装置の構成図
【図９】従来のビーム整形光学系を有する光ヘッドの構成図
【符号の説明】
【０１１６】
１    レンズ
２    光源
３    コリメータレンズ
４    ビームスプリッタ
４’    ビーム整形光学素子
５    第１のレンズ
６    第２のレンズ
７    対物レンズ
８    情報記録媒体
９    検出レンズ
１０    光検出素子
１１    第１のマーク
１２    第２のマーク
１３    第３のマーク
１４    第４のマーク
１５    第５のマーク
１６    第１のアクチュエータ
１７    第２のアクチュエータ
１８    処理回路
１９    制御回路
２０    モータ
１０１    光源
１０２    コリメータレンズ
１０３    ビームスプリッタ
１０４    第１のレンズ
１０５    第２のレンズ
１０６    球面収差補正手段
１０７    対物レンズ
１０８    情報記録媒体
１０９    第１のアクチュエータ
１１０    第２のアクチュエータ
１１１    検出レンズ
１１２    光検出素子
【図１】
2005116045.tif 000009
【図２】
2005116045.tif 000010
【図３】
2005116045.tif 000011
【図４】
2005116045.tif 000012
【図５】
2005116045.tif 000013
【図６】
2005116045.tif 000014
【図７】
2005116045.tif 000015
【図８】
2005116045.tif 000016
【図９】
2005116045.tif 000017