(57)【要約】  色収差を補正する光学素子の位置が調整された光学ヘッド等を提供する。  光学ヘッドは、光を放射する光源と、光を光ディスクに集光する対物レンズを備えた集光光学系と、光源から対物レンズまでの光路上に配置され、光の波長の変動に起因して発生する対物レンズの色収差を補正する補正素子と、光ディスクで反射された光を複数の方向に偏向させる回折格子とを備えている。回折格子および補正素子は、各々の光軸が一致するように一体化された複合素子を構成している。複合素子の位置は、複合素子の光軸と集光光学系の光軸とが一致するよう調整されている。
2007108446.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を放射する光源と、
前記光を光ディスクに集光する対物レンズを備えた集光光学系と、
前記光源から前記対物レンズまでの光路上に配置され、前記光の波長の変動に起因して発生する前記対物レンズの色収差を補正する補正素子と、
前記光ディスクで反射された前記光を複数の方向に偏向させる回折格子と
を備えた光学ヘッドであって、
前記回折格子および前記補正素子は、各々の光軸が一致するように一体化された複合素子を構成しており、かつ、前記複合素子の光軸と前記集光光学系の光軸とが一致するよう調整されている、光学ヘッド。
【請求項２】
前記複合素子の光軸は、前記集光光学系の光軸に直交する平面上の位置のうち、前記集光光学系の光軸と一致する位置に固定されている、請求項１に記載の光学ヘッド。
【請求項３】
少なくとも１つの端面が、前記集光光学系の光軸に直交する平面を規定する基台をさらに備え、
前記複合素子は、前記少なくとも１つの端面上に固定されている、請求項２に記載の光学ヘッド。
【請求項４】
固定された前記複合素子の周辺には、固定される前の前記複合素子が移動可能な空間が存在する、請求項３に記載の光学ヘッド。
【請求項５】
前記光ディスクで反射された光を検出する受光部をさらに備え、
前記回折格子は、前記反射された光に基づく前記光ディスク半径方向のプシュプル信号を検出するための複数の回折領域を有する、請求項２に記載の光学ヘッド。
【請求項６】
前記光ディスクは１以上のトラックを有しており、
前記回折格子は、前記トラックに沿う方向に対応した分割線によって分割された２つの回折領域を有しており、
前記複合素子は、前記平面上の、前記分割線に直交する方向に関して移動可能な範囲のうち、前記複合素子の光軸が前記集光光学系の光軸と一致する位置に調整されて固定されている、請求項５に記載の光学ヘッド。
【請求項７】
前記光ディスクは１以上のトラックを有しており、
前記回折格子は、前記トラックに沿った方向に対応した第１分割線と、前記第１分割線に直交する第２分割線とによって分割された４つの回折領域を有しており、
前記複合素子は、前記平面上の、前記第１分割線に直交する第１方向および前記第２分割線に直交する方向に関して移動可能な範囲のうち、前記複合素子の光軸が前記集光光学系の光軸と一致する位置に調整されて固定されている、請求項５に記載の光学ヘッド。
【請求項８】
前記複合素子は、前記補正素子、前記回折格子、および前記補正素子と前記回折格子とを物理的に固定する部材から構成されている、請求項１に記載の光学ヘッド。
【請求項９】
前記複合素子は、前記補正素子および前記回折格子を接着することによって構成される、請求項１に記載の光学ヘッド。
【請求項１０】
請求項１に記載の光学ヘッドと、
光ディスクを回転させるモータと、
前記光学ヘッドおよび前記モータを制御する制御部と
を備え、前記制御部は、前記光学ヘッドから出力される信号に基づいて、光が継続して前記光ディスクの記録層に集光されるように光学ヘッドを制御し、情報の記録および／または再生を実行する、光ディスク装置。
【請求項１１】
光を放射する光源と、
前記光を光ディスクに集光する対物レンズを備えた集光光学系と、
前記光源から前記対物レンズまでの光路上に配置され、前記光の波長の変動に起因して発生する前記対物レンズの色収差を補正する補正素子と、
前記光ディスクで反射された前記光を複数の方向に偏向させる回折格子と
を備える光学ヘッドの製造方法であって、
前記集光光学系を用意するステップと、
前記回折格子の光軸と前記補正素子の光軸とが一致するように一体化された複合素子を用意するステップと、
前記集光光学系の光軸に直交する平面上において、前記複合素子の光軸が前記集光光学系の光軸と一致するよう調整するステップと
を包含する、光学ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
前記調整するステップは、前記平面を有する基台に前記複合素子を接触させながら、前記複合素子の光軸が前記集光光学系の光軸と一致するよう調整する、請求項１１に記載の光学ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスク等の情報記録媒体に対して光学的に情報の記録および／または再生を行う光学ヘッドの製造方法およびその光学ヘッドに関する。より具体的には、本発明は、光学ヘッド内の光学素子の配置調整方法、および、光学素子の配置が調整された光学ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
記録すべきデータ量の増大に伴って、より高記録密度で大容量の光ディスクが要望されている。【０００３】
光ディスクの記録密度を高めるためには、記録および再生に用いる光の波長を短くし、光スポットのサイズを小さくする必要がある。そこで、近年、ＣＤやＤＶＤに対して用いられてきた波長（約７８０ｎｍ、約６５０ｎｍ）よりも短い波長約４０５ｎｍの光源と、開口数が０．６５〜０．８５の比較的大きい対物レンズが用いられるようになってきている。【０００４】
約４０５ｎｍもの短い波長に対しては、対物レンズを形成するガラス等の光学材料の分散は大きくなるため、対物レンズの屈折率は大きくなる。また、開口数が大きくなると焦点深度が浅くなる。その結果、光源の波長が変動した場合には軸上色収差の影響が大きく現れ、光学ヘッドの性能を劣化させる原因となる。レーザー光は一般に単一波長であり、軸上色収差は生じないはずであるが、実際には温度変化や出力変化等により波長が数ｎｍの幅で変動する。その結果、軸上色収差が現れる。ＣＤやＤＶＤの波長でも軸上色収差は発生していたが、これらの波長帯域では対物レンズを形成する光学材料の分散は小さいため、軸上色収差の量が無視できるほどに小さかった。しかしながら、波長が短くなると、焦点深度が浅くなるとともに、前記分散が大きくなって軸上色収差の量が増加する。よって、短波長の光源、および、開口数が比較的大きい対物レンズを有する光学ヘッドにおいては、軸上色収差の補正が必要とされる。【０００５】
例えば特許文献１は、対物レンズの軸上色収差が補正された従来の光学ヘッドを開示している。図１１は、従来の光学ヘッドの構成を示す。従来の光学ヘッドは、レーザー光源１０１と、ビームスプリッタ１０２と、回折一体型コリメータ１０３と、対物レンズ１０４と、検出光学系１０６と、光検出部１０７とを有している。回折一体型コリメータ１０３は、例えば屈折面と回折レンズ面とで構成されたレンズであり、回折レンズ面は正のパワーを持っている。ここで、正のパワーとは、凸レンズのパワーと同じ屈折力を意味する。図１１には、回折一体型コリメータ１０３の光軸１０８が示されている。【０００６】
レーザー光源１０１から放射された光はビームスプリッタ１０３で反射され、回折一体型コリメータ１０３で概ね平行光に変換され、対物レンズ１０４によって光ディスク１０５の情報記録面に集光される。光ディスク１０５で反射された光は、再び対物レンズ１０４を通過し、回折一体型コリメータ１０３で収束光に変換され、ビームスプリッタ１０２を透過して、検出光学系１０６により光検出部１０７に導かれる。【０００７】
上述の光学系によって軸上色収差が補正される原理は以下の通りである。【０００８】
波長が短くなると対物レンズのパワー（屈折力）が増加し、その焦点の位置は対物レンズに近づく。その結果、対物レンズの軸上色収差の影響が大きく現れる。【０００９】
一方、波長が短くなると、回折角は減少するため回折レンズ面のパワーは減少する。回折レンズ面は正のパワーを有しているため、そのパワーが減少すれば、回折一体型コリメータ１０３全体のパワーも減少し、通過した光は発散光となって対物レンズ１０４に入射する。発散光は対物レンズの焦点位置を対物レンズから離れる方向に移動させるため、光源の波長が変動した場合の軸上色収差を打ち消す効果を持つ。よって、回折一体型コリメータ１０３の屈折面と回折レンズ面のパワーを適切に配分することにより、対物レンズ１０４の軸上色収差を補正することができる。【００１０】
なお、この原理は上記構成に限定されるものではない。たとえば対物レンズの１つの面を回折レンズ面としても、同じ原理によって軸上色収差を補正することが可能である。ただし、上述の従来の技術は、加工が容易な形状であるコリメータに回折レンズ面を形成することによって、光学ヘッドの製造コストを抑えている。
【特許文献１】日本国特開２００１−１０８８９４号公報（４−１１頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来の技術は、以下に述べる課題を有している。【００１２】
一般に、色収差を発生するレンズと色収差を補正するレンズとが相対的に偏心していると（すなわち両者の光軸が一致していないと）、それらの光軸に垂直な方向に偏心量に応じた色収差（以下「横色収差」と呼ぶ。）が発生する。この横色収差は、光学ヘッドにおいては、光ディスクの面内で光スポットの位置が移動する現象として現れる。【００１３】
レーザー光の波長は出力光量によって変動する。よって、出力光量が比較的少ない情報再生中と出力光量が多い情報記録中とでは波長が異なっている。留意すべきは、記録動作と再生動作との切り替わり時において瞬時に波長変動が生じることである。この波長変動に起因する横色収差により、光スポット位置は瞬時に移動する。この瞬時の移動が光ディスクの情報トラックと垂直な方向（すなわちディスク半径方向）に発生すると、トラッキングサーボが追随できず、トラッキング制御が不安定になる。【００１４】
上述の問題は、特に中心波長４０５ｎｍのレーザー光に対応する光ディスクが多層化され、より高回転によるアクセスが行われるとさらに顕在化する。いずれの場合も、記録動作時はレーザー光の出力光量をより多くしなければならないため再生動作時の出力光量との差が大きくなり、横色収差による光スポット位置の移動量が大きくなるからである。【００１５】
光学ヘッドの組み立ては、各光学系の光軸が合致するように組み立てるのが望ましい。しかし、特に対物レンズとコリメータの間は光が平行に伝播するため、それらの光軸合わせは難しく、相対的な偏心が残存する。更に、対物レンズは情報トラックへのアクセスのために情報トラックと垂直な方向（光ディスクの半径方向）に移動するため、相対的な偏心量は増加する。従来の光学ヘッドでは、対物レンズの色収差をコリメータで補正していたため、それらの相対的な偏心に起因する横色収差が発生し、トラッキング制御が不安定になっていた。【００１６】
本発明の目的は、色収差を補正する光学素子の位置を調整するための構造を提供すること、および、当該構造によって当該光学素子の光軸を対物レンズの光軸に合致させた光学ヘッド、およびその光学ヘッドを備えた光ディスク装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明による光学ヘッドは、光を放射する光源と、前記光を光ディスクに集光する対物レンズを備えた集光光学系と、前記光源から前記対物レンズまでの光路上に配置され、前記光の波長の変動に起因して発生する前記対物レンズの色収差を補正する補正素子と、前記光ディスクで反射された前記光を複数の方向に偏向させる回折格子とを備えている。前記光学ヘッドにおいては、前記回折格子および前記補正素子は、各々の光軸が一致するように一体化された複合素子を構成しており、かつ、前記複合素子の光軸と前記集光光学系の光軸とが一致するよう調整されている。【００１８】
前記複合素子の光軸は、前記集光光学系の光軸に直交する平面上の位置のうち、前記集光光学系の光軸と一致する位置に固定されていてもよい。【００１９】
前記光学ヘッドは、少なくとも１つの端面が、前記集光光学系の光軸に直交する平面を規定する基台をさらに備え、前記複合素子は、前記少なくとも１つの端面上に固定されていてもよい。【００２０】
固定された前記複合素子の周辺には、固定される前の前記複合素子が移動可能な空間が存在してもよい。【００２１】
前記光学ヘッドは、前記光ディスクで反射された光を検出する受光部をさらに備え、前記回折格子は、前記反射された光に基づく前記光ディスク半径方向のプシュプル信号を検出するための複数の回折領域を有していてもよい。【００２２】
前記光ディスクは１以上のトラックを有しており、前記回折格子は、前記トラックに沿う方向に対応した分割線によって分割された２つの回折領域を有しており、前記複合素子は、前記平面上の、前記分割線に直交する方向に関して移動可能な範囲のうち、前記複合素子の光軸が前記集光光学系の光軸と一致する位置に調整されて固定されていてもよい。【００２３】
前記光ディスクは１以上のトラックを有しており、前記回折格子は、前記トラックに沿った方向に対応した第１分割線と、前記第１分割線に直交する第２分割線とによって分割された４つの回折領域を有しており、前記複合素子は、前記平面上の、前記第１分割線に直交する第１方向および前記第２分割線に直交する方向に関して移動可能な範囲のうち、前記複合素子の光軸が前記集光光学系の光軸と一致する位置に調整されて固定されていてもよい。【００２４】
前記複合素子は、前記補正素子、前記回折格子、および前記補正素子と前記回折格子とを物理的に固定する部材から構成されていてもよい。【００２５】
前記複合素子は、前記補正素子および前記回折格子を接着することによって構成されていてもよい。【００２６】
本発明による光ディスク装置は、上述のいずれかの特徴を備える光学ヘッドと、光ディスクを回転させるモータと、前記光学ヘッドおよび前記モータを制御する制御部とを備えている。前記制御部は、前記光学ヘッドから出力される信号に基づいて、光が継続して前記光ディスクの記録層に集光されるように光学ヘッドを制御し、情報の記録および／または再生を実行する。【００２７】
本発明による光学ヘッドの製造方法は、光を放射する光源と、前記光を光ディスクに集光する対物レンズを備えた集光光学系と、前記光源から前記対物レンズまでの光路上に配置され、前記光の波長の変動に起因して発生する前記対物レンズの色収差を補正する補正素子と、前記光ディスクで反射された前記光を複数の方向に偏向させる回折格子とを備える光学ヘッドを製造するために実施される。前記光学ヘッドの製造方法は、前記集光光学系を用意するステップと、前記回折格子の光軸と前記補正素子の光軸とが一致するように一体化された複合素子を用意するステップと、前記集光光学系の光軸に直交する平面上において、前記複合素子の光軸が前記集光光学系の光軸と一致するよう調整するステップとを包含する。【００２８】
前記調整するステップは、前記平面を有する基台に前記複合素子を接触させながら、前記複合素子の光軸が前記集光光学系の光軸と一致するよう調整してもよい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、光学ヘッド内の色収差を発生するレンズと色収差を補正するレンズとの光軸を一致させるため、光学系の偏心によって生じていた横色収差を低減することができる。これにより、急激な波長変化が生じても安定なトラッキング制御が可能な光学ヘッドを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態による組み立て中の光学ヘッド５０を示す図である。
【図２】色収差補正素子４の構成の例を示す図である。
【図３】回折素子３の構成の例を示す図である。
【図４】基台５５、および、対物レンズ７の光軸に直交する平面を規定する基台５５の端面（押し当て面）５４を示す図である。
【図５】（ａ）は回折素子３を通過する光１４の位置を示ず図であり、（ｂ）は信号Ｓ１２およびＳ１３の各波形を示す図である。
【図６】（ａ）は分割線１５によって均等に２分割されている光１４を示す図であり、（ｂ）は複合素子の位置を調整したときの信号Ｓ１２およびＳ１３のレベル変化を示す図である。
【図７】組み立て後の光学ヘッド５６を示す図である。
【図８】２本の分割線２０および２１を有する回折素子３０の構成の例を示す図である。
【図９】本発明の実施形態による光ディスク装置９０の概略的な構成を示している図である。
【図１０】突起６０を備えた基台の例を示す図である。
【図１１】従来の光学ヘッドの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１    光源
２    ビームスプリッタ
３，３０    回折素子
４    色収差補正素子
５    コリメータ
６    開口絞り
７    対物レンズ
８    光ディスク
９    集光光学系の主光線
１０  コリメータの光軸
１１  光検出部
５０  光学ヘッド
５１  制御回路
５２  アクチュエータ
５４  端面（押し当て面）
５５  基台
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。【００３３】
図１は、本実施形態による組み立て中の光学ヘッド５０を示す。図１では、光学ヘッド５０の構成要素が組み込まれ、その配置を調整している工程が示されている。【００３４】
光学ヘッド５０は、光源１と、ビームスプリッタ２と、光を分割する回折素子３と、色収差補正素子４と、コリメータ５と、開口絞り６と、対物レンズ７と、光検出器１１とを備えている。図１には、参考のために光ディスク８も併せて記載されている。【００３５】
なお、一般の光学ヘッドの光学系としては、さらにフォーカス検出手段、トラッキング検出手段、情報信号検出手段等が必要とされるが、図１ではそれらの記載は省略している。それらの構成については、後に図９を参照しながら説明する。【００３６】
図１において、実線９は、光源１から対物レンズ７に至る集光光学系の主光線（光軸）を示す。また、一点鎖線１０は、コリメータ５の光軸を示す。【００３７】
光源１の光軸はコリメータ５の光軸に一致するように組み立てられているが、この光軸は集光光学系の光軸と一致しない。図１は、集光光学系７の光軸とコリメータの光軸１０とが偏心している状態を表している。偏心は、対物レンズとコリメータの間は光が平行に伝播するため、それらの光軸合わせが難しいことに起因して発生する。主光線９は、開口絞り６の中心を通っている。一般に、開口絞り６は対物レンズ７に近接して偏心なく配置されるため、主光線９は対物レンズ７の光軸と概ね一致している。以下の説明では、主光線９を対物レンズ７の光軸であるとして説明する。【００３８】
回折素子３および色収差補正素子４は、ホルダ５３によって一体的に保持されている。ホルダ５３によって固定される際、回折素子３および色収差補正素子４の各光軸が相互に一致するように調整されており、固定後はその状態が維持される。なお、回折素子３の光軸とは、回折素子３の分割線１５（後述する図３）上の点（たとえば分割線１５の中点）を通る、紙面に垂直な軸である。【００３９】
以下では、一体化された回折素子３および色収差補正素子４を「複合素子」とも記述する。また、回折素子３および色収差補正素子４の２本の光軸が重なって１本の光軸として認識されるため、以下ではその１本の光軸を「複合素子の光軸」と記述する。【００４０】
ここで、図２および図３を参照しながら、回折素子３および色収差補正素子４のそれぞれの構成を説明する。【００４１】
図２は、色収差補正素子４の構成の例を示す。色収差補正素子４は、凹面形状の屈折面と、回折レンズ面とを有する。たとえば、凹面は光源１側に配置される。凹面に対向する回折レンズ面は正のパワーを有する。正のパワーは凹面の負のパワーと相殺するため、色収差補正素子４全体のパワーは小さい。【００４２】
波長が短くなると回折レンズ面の正のパワーが減少し、凹面の負のパワーが勝るため、通過する光をより発散させる。従って、波長が短くなると、光源１からの光は色収差補正素子４により発散状態を強められる。その結果、色収差補正素子４から出力され、コリメータ５を通過した光は、発散光となる。これにより、対物レンズ７の軸上色収差が補正される。【００４３】
図３は、回折素子３の構成の例を示す。回折素子３は、周期または方位が異なる回折格子が形成された２つの回折領域１２および１３を有する。回折領域１２および１３は分割線１５を境界として配置されている。分割線１５は、情報トラックと平行な方向（情報トラックに沿った方向）に対応する。参考のため、図３には通過する光１４が示されている。なお、複合素子の配置を調整する際には、回折素子３は色収差補正素子４とともに図３の両矢印によって示すＸ方向に移動される。【００４４】
次に、再び図１を参照しながら、光学ヘッド５０内を進む光の経路を説明する。光源１から放射されたレーザー光は、ビームスプリッタ２、回折素子３、色収差補正素子４を透過し、コリメータ５で平行光に変換され、開口絞り６を通過し、対物レンズ７により光ディスク８の情報記録面に集光される。【００４５】
光ディスク８で反射された光は、再び、対物レンズ７、開口絞り６、コリメータ５、色収差補正素子４を経て、回折素子３に入射する。回折素子３は光を分割し、回折させる。回折した光はビームスプリッタ２で反射され、光検出器１１に導かれ、分割されたそれぞれの光の量が検出される。【００４６】
色収差を発生させる対物レンズ７の光軸と、上述の色収差を補正する機能を有する複合素子の光軸とがずれている（すなわち偏心が発生している）と、偏心量に応じた横色収差がそれらの光軸に垂直な方向に発生する。【００４７】
そこで、本実施形態においては、ホルダ５３を移動させて複合素子の光軸を対物レンズ７の光軸に一致させることを可能とする構成を導入した。具体的には、対物レンズ７の光軸に直交する平面上で、複合素子を移動できるよう、当該平面を有する基台を設けたことにある。【００４８】
図４は、基台５５、および、対物レンズ７の光軸に直交する平面を規定する基台５５の端面（押し当て面）５４を示す。回折素子３および色収差補正素子４からなる複合素子は端面５４に接触されて配置されている。ホルダ５３がその平面に沿った方向に移動することによって、複合素子の位置が調整される。移動時において複合素子は端面５４に押し当てられており、その光軸と対物レンズ７の光軸とは常に平行である。なお、色収差補正素子４が端面５４と接触しているが、これは例である。端面５４を回折素子３側に設け、回折素子３が端面５４と接触するように構成してもよい。【００４９】
ホルダ５３の移動方向は、図３に示す回折素子３が利用される場合には、図４に示すＸ方向である。図３のＸ方向と図４のＸ方向とが同じ方向に対応している。一方、後述の図８に示す回折素子３０が利用される場合には、ホルダ５３の移動方向は、図８に示すＸ方向およびＹ方向である。図８のＸ方向およびＹ方向は、それぞれ図４のＸ方向およびＹ方向と同じ方向に対応している。【００５０】
なお、回折素子３および色収差補正素子４が移動不可能な構成の例を図１０に示す。図１０は、突起６０を備えた基台の例を示す。突起６０は、回折素子３および色収差補正素子４の位置を調整するためのものではなく、回折素子３および色収差補正素子４の位置を決定するためのものである。このような突起６０を有する光学ヘッドでは、本発明による位置調整方法は採用され得ない。【００５１】
ホルダ５３の移動は、図１に示す制御回路５１およびアクチュエータ５２によって行われる。具体的には以下のとおりである。【００５２】
制御回路５１は、光検出器１１から出力された少なくとも２つの信号を受ける。各信号のレベルは、光検出器１１の異なる受光領域に入射した光の量に対応している。制御回路５１は、それらの信号に基づいて制御信号を生成し、アクチュエータ５２に出力する。アクチュエータ５２は、ホルダ５３と物理的に接続されており、制御信号に基づいてホルダ５３を移動させる。なお、図１の矢印によって示す方向は、図４のＸ方向に対応する。【００５３】
次に、複合素子の位置の調整方法を説明する。【００５４】
まず、光源１を発光させて、レーザー光を光ディスク８に集光させる。そして、光ディスク８で反射され、回折素子３で分割された光を光検出器１１において検出する。なお、レーザー光を光ディスク８に集光させるためには、いわゆるフォーカス制御を行うことが好ましい。よって、組み立て中の光学ヘッド５０を、後述する図９と同等の機能を有する装置に組み込んでフォーカス制御を行えばよい。【００５５】
複合素子の位置の調整前は、複合素子の光軸と対物レンズ７の光軸とは一致していないため、レーザー光は回折素子３の光軸を外れた位置に入射する。【００５６】
たとえば図５（ａ）は、回折素子３を通過する光１４の位置を示す。回折素子３の回折領域１２および１３を透過した光は、光検出器１１においてそれぞれ別々に検出される。いま、回折領域１２によって回折された光が光検出器１１によって検出され、信号Ｓ１２が出力されるとする。また回折領域１３によって回折された光が光検出器１１によって検出され、信号Ｓ１３が出力されるとする。【００５７】
図５（ｂ）は、信号Ｓ１２およびＳ１３の各波形を示す。信号Ｓ１２のレベルはａであり、信号Ｓ１３のレベルはｂ（＜ａ）である。図５（ａ）に示すように、回折領域１２を通過する光の量の方が回折領域１２を通過する光の量よりも多いため、信号Ｓ１３よりも信号Ｓ１２のレベルの方が高い。【００５８】
制御回路５１は、信号Ｓ１２とＳ１３が同じレベルになるように、アクチュエータ５２を制御して複合素子（すなわち回折素子３）の位置を調整する。これは、光が分割線１５によって均等に２分割されるように、複合素子の位置を調整することを意味する。【００５９】
なお、本実施形態においては、光ディスク８として、ピット／マークが存在しない反射層を備えたディスクを利用している。これは信号Ｓ１２とＳ１３のレベルの調整がきわめて容易だからである。光ディスク８のピット／マークの波形成分が反射光に重畳されていないため、図５（ｂ）の波形は直線である。ピット／マークが存在するディスクを利用する場合には、信号Ｓ１２およびＳ１３の両方にピット／マークに起因する波形成分が重畳される。【００６０】
図６（ａ）は、分割線１５によって均等に２分割されている光１４を示す。図６（ｂ）は、複合素子の位置を調整したときの、信号Ｓ１２およびＳ１３のレベル変化を示す。複合素子は、図５（ａ）に示す位置から、図６（ａ）に示す位置まで移動される。このとき光１４自体は変動していない。【００６１】
信号Ｓ１２およびＳ１３のレベルが共にｃになったとき、アクチュエータ５２の駆動が停止され、複合素子の移動が完了する。この位置において、複合素子は基台５５に接着剤等によって固定される。制御回路５１およびアクチュエータ５２は、調整が完了すると光学ヘッド５０から取り外される。【００６２】
図４と図１０との対比から明らかなように、図４に示す複合素子が固定されたときはその周辺には空間が存在している。この空間は、固定される前の複合素子が調整時において移動可能であった方向（上述の例ではＸ方向、後述の例ではＸ方向およびＹ方向）に広がっている。なお、図１０に示す構成には、複合素子を光路上に導入するための移動空間は存在しているが、複合素子の位置を調整するために移動可能な空間は存在していない。【００６３】
図７は、組み立て後の光学ヘッド５６を示す。上述の調整方法によれば色収差補正素子４は回折素子３と一緒に移動されるため、対物レンズ７の光軸（主光線９の光軸）は色収差補正素子４の光軸とも一致する。これにより、光ディスク８の面内において情報トラックと垂直な方向の偏心成分は除去され、横色収差の発生を抑えることができる。【００６４】
上述の調整方法によれば、色収差補正素子４の光軸と、主光線９（すなわち対物レンズ７の光軸）とを位置調整することによって、急激な波長変化が生じてもトラッキング制御を不安定にする光スポット移動を発生させない光学ヘッドが実現できる。【００６５】
本実施形態においては、ホルダ５３は回折素子３および色収差補正素子４を各光軸が一致した状態で保持するための一つの例である。回折素子３および色収差補正素子４を、各光軸が一致した状態で同時に移動させることが可能であれば、他の構成を採用することもできる。たとえば、アームによって回折素子３および色収差補正素子４を固定してもよいし、回折素子３および色収差補正素子４を互いに接着してもよい。【００６６】
また、上述の説明では、光学ヘッドの構造物である基台５５の一端面を、対物レンズ７の光軸に直交する平面として形成することにより、複合素子の一致光軸と対物レンズ７の光軸とが平行に保たれるとした。しかし、この構造は例である。対物レンズ７の光軸に直交する平面が規定できる限り、基台５５を利用しない例を採用してもよい。また、そのような平面に沿って複合素子を移動する限り、制御回路５１およびアクチュエータ５２等を利用した調整に代えて、人間が調整してもよい。【００６７】
上述の説明では、回折素子３の回折領域が１本の分割線によって２つに分割されているとした。しかし、分割線の数は複数であってもよい。【００６８】
たとえば、図８は、２本の分割線２０および２１を有する回折素子３０の構成の例を示す。回折素子３０は、上述の回折素子３に代えて用いられる。【００６９】
２本の分割線２０および２１によって、回折素子３０は４つの領域１６、１７、１８および１９に分けられている。各々の領域には、周期または方位が異なる回折格子が形成されている。参考のため、図８には通過する光２２が示されている。分割線２０は情報トラックと垂直な方向に対応し、分割線２１は情報トラックと平行な方向に対応する。【００７０】
回折素子３０を採用することにより、回折素子３０と色収差補正素子４とからなる複合素子の位置は、図４に示すＸ方向およびＹ方向のいずれにも調整できる。なお、この回折素子３０の光軸と色収差補正素子４の光軸とは一致している。回折素子３０の光軸とは、回折素子３の分割線２０および２１の交点を通る、紙面に垂直な軸である。【００７１】
調整方法は、図５および６に示す調整方法と同様である。すなわち、光ディスク８に光を集光し、反射光が回折素子３で分割されて検出される信号を測定しながら、領域１６〜１９を通過した光の量を検出して、得られた４つの信号のレベルが等しくなるように、複合素子の位置を調整すればよい。主光線９が分割線２０と２１の交点を通るように調整されるため、色収差補正素子４の光軸と主光線９、即ち対物レンズ７の光軸を合致させることができる。【００７２】
上述の回折素子３０を用いることにより、光ディスク８の面内における、情報トラックに垂直な方向と平行な方向のいずれについても横色収差の発生を防止し、急激な波長変化が生じた際に、トラッキング制御及び情報の記録状態を不安定にする光スポット移動を発生させない光学ヘッドを生産できる。【００７３】
上述の説明では、複合素子を光源１とコリメータ５との間に配置した。しかし、複合素子をコリメータ５と対物レンズ７との間に配置しても同様の効果が得られる。【００７４】
上述の実施形態において説明した光学ヘッドは、光ディスク装置に組み込まれるとして説明した。そこで、図９を参照しながら、そのような光学ヘッドを備えた光ディスク装置の構成を説明する。【００７５】
図９は、本実施形態による光ディスク装置９０の概略的な構成を示している。光ディスク装置９０は、光学ヘッド７０と、光ディスク８を回転させるディスクモータ７２、および各種の信号処理を行う部分を備えている。【００７６】
光学ヘッド７０は、図７に示す光学ヘッド５１、または、光学ヘッド５１の回折素子３を、図８の回折素子３０に交換した光学ヘッドである。【００７７】
図９に示す構成例では、光学ヘッド７０の出力がフロントエンド信号処理部７６を介してエンコーダ／デコーダ７８に送られる。エンコーダ／デコーダ７８は、データ読み出し時には、光学ヘッド７０によって得られる信号に基づいて光ディスク２に記録されているデータを復号する。復号化されたデータは、上位装置（図示せず）に出力される。データ書き込み時には、エンコーダ／デコーダ７８はユーザデータを符号化し、光ディスク２に書き込むべき信号を生成し、光学ヘッド７０に送出する。【００７８】
フロントエンド信号処理部７６は、光学ヘッド７０の出力に基づいて再生信号を生成する一方、フォーカスエラー信号ＦＥやトラッキングエラー信号ＴＥを生成する。フォーカスエラー信号ＦＥやトラッキングエラー信号ＴＥは、サーボ制御部８０に送出される。サーボ制御部８０は、ドライバアンプ７４を介してディスクモータ７２を制御する一方、光学ヘッド７０内のアクチュエータ（図示せず）を介して対物レンズの位置を制御する。【００７９】
具体的には、サーボ制御部８０は、フォーカスエラー信号ＦＥに基づいて対物レンズの位置を光ディスク８の情報記録層に垂直な方向に制御する。その結果、光の焦点が継続して再生対象または記録対象の情報記録層上に位置する。またサーボ制御部８０は、トラッキングエラー信号ＴＥに基づいて対物レンズの位置を光ディスク８の半径方向に制御する。その結果、光の焦点が継続して再生対象または記録対象の情報記録層のトラックに追従する。エンコーダ／デコーダ７８およびサーボ制御部８０などの構成要素は、ＣＰＵ７９によって制御される。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明の光学ヘッド及びそれを用いた光ディスク装置は、対物レンズの開口数が大きく、軸上色収差の補正が必要なＢＤ（ブルーレイディスク）用またはＨＤ−ＤＶＤ用の光ディスク装置等に有用である。
【図１】
2007108446.tif 000003
【図２】
2007108446.tif 000004
【図３】
2007108446.tif 000005
【図４】
2007108446.tif 000006
【図５】
2007108446.tif 000007
【図６】
2007108446.tif 000008
【図７】
2007108446.tif 000009
【図８】
2007108446.tif 000010
【図９】
2007108446.tif 000011
【図１０】
2007108446.tif 000012
【図１１】
2007108446.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成20年1月23日(2008.1.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を放射する光源と、
前記光を光ディスクに集光する対物レンズを備えた集光光学系と、
前記光源から前記対物レンズまでの光路上に配置され、前記光の波長の変動に起因して発生する前記対物レンズの色収差を補正する補正素子と、
前記光ディスクで反射された前記光を複数の方向に偏向させる回折格子と、
前記補正素子と対物レンズの間に配置されたコリメートレンズと
を備えた光学ヘッドであって、
前記補正素子は、凸レンズの屈折力を有する回折レンズ面と、前記回折レンズ面に対向して凹レンズの屈折力を有する屈折面を有し、
前記回折格子および前記補正素子は、各々の光軸が一致するように一体化された複合素子を構成しており、かつ前記複合素子の光軸と前記集光光学系の光軸とが一致するよう調整されている、光学ヘッド。
【請求項２】
前記複合素子の光軸は、前記集光光学系の光軸に直交する平面上の位置のうち、前記集光光学系の光軸と一致する位置に固定されている、請求項１に記載の光学ヘッド。
【請求項３】
少なくとも１つの端面が、前記集光光学系の光軸に直交する平面を規定する基台をさらに備え、
前記複合素子は、前記少なくとも１つの端面上に固定されている、請求項２に記載の光学ヘッド。
【請求項４】
固定された前記複合素子の周辺には、固定される前の前記複合素子が移動可能な空間が存在する、請求項３に記載の光学ヘッド。
【請求項５】
前記光ディスクで反射された光を検出する受光部をさらに備え、
前記回折格子は、前記反射された光に基づく前記光ディスク半径方向のプシュプル信号を検出するための複数の回折領域を有する、請求項２に記載の光学ヘッド。
【請求項６】
前記光ディスクは１以上のトラックを有しており、
前記回折格子は、前記トラックに沿う方向に対応した分割線によって分割された２つの回折領域を有しており、
前記複合素子は、前記平面上の、前記分割線に直交する方向に関して移動可能な範囲のうち、前記複合素子の光軸が前記集光光学系の光軸と一致する位置に調整されて固定されている、請求項５に記載の光学ヘッド。
【請求項７】
前記光ディスクは１以上のトラックを有しており、
前記回折格子は、前記トラックに沿った方向に対応した第１分割線と、前記第１分割線に直交する第２分割線とによって分割された４つの回折領域を有しており、
前記複合素子は、前記平面上の、前記第１分割線に直交する第１方向および前記第２分割線に直交する方向に関して移動可能な範囲のうち、前記複合素子の光軸が前記集光光学系の光軸と一致する位置に調整されて固定されている、請求項５に記載の光学ヘッド。
【請求項８】
前記複合素子は、前記補正素子、前記回折格子、および前記補正素子と前記回折格子とを物理的に固定する部材から構成されている、請求項１に記載の光学ヘッド。
【請求項９】
前記複合素子は、前記補正素子および前記回折格子を接着することによって構成される、請求項１に記載の光学ヘッド。
【請求項１０】
請求項１に記載の光学ヘッドと、
光ディスクを回転させるモータと、
前記光学ヘッドおよび前記モータを制御する制御部と
を備え、前記制御部は、前記光学ヘッドから出力される信号に基づいて、光が継続して前記光ディスクの記録層に集光されるように光学ヘッドを制御し、情報の記録および／または再生を実行する、光ディスク装置。
【請求項１１】
光を放射する光源と、
前記光を光ディスクに集光する対物レンズを備えた集光光学系と、
前記光源から前記対物レンズまでの光路上に配置され、前記光の波長の変動に起因して発生する前記対物レンズの色収差を補正する補正素子と、
前記光ディスクで反射された前記光を複数の方向に偏向させる回折格子と、
前記補正素子と対物レンズの間に配置されたコリメートレンズと
を備える光学ヘッドの製造方法であって、
前記集光光学系を用意するステップと、
凸レンズの屈折力を有する回折レンズ面と、前記回折レンズ面に対向して凹レンズの屈折力を有する屈折面を有する補正素子を用意するステップと、
前記回折格子の光軸と前記補正素子の光軸が一致するように一体化された複合素子を用意するステップと、
前記集光光学系の光軸に直行する平面上において、前記複合素子の光軸が前記集光光学系の光軸と一致するよう調整するステップと
を包含する、光学ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
前記調整するステップは、前記平面を有する基台に前記複合素子を接触させながら、前記複合素子の光軸が前記集光光学系の光軸と一致するよう調整する、請求項１１に記載の光学ヘッドの製造方法。
【請求項１３】
前記光ディスクは１以上のトラックを有しており、
前記回折格子は、前記トラックに沿う方向に対応した分割線によって分割された２つの回折領域を有しており、
前記光学ヘッドは、前記２つの回折領域によって回折された光を検出する受光部を更に備え、
前記２つの回折領域によって回折された光を前記受光部で検出し、各光の光量を比較することにより、前記複合素子の光軸が前記集光光学系の光軸と一致するよう調整するステップと
を包含する、請求項１１に記載の光学ヘッドの製造方法。
【請求項１４】
前記複合素子の光軸が前記集光光学系の光軸と一致するよう調整するステップは、前記２つの回折領域によって回折された光の光量が等しくなる方向に前記複合素子を移動させる、請求項１３に記載の光学ヘッドの製造方法。
【手続補正書】
【提出日】平成20年8月27日(2008.8.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を放射する光源と、
前記光を光ディスクに集光する対物レンズを備えた集光光学系と、
前記光源から前記対物レンズまでの光路上に配置され、前記光の波長の変動に起因して発生する前記対物レンズの色収差を補正する補正素子と、
前記光ディスクで反射された前記光を複数の方向に偏向させる回折格子と、
前記補正素子と対物レンズの間に配置されたコリメートレンズと
を備えた光学ヘッドであって、
前記補正素子は、凸レンズの屈折力を有する回折レンズ面と、前記回折レンズ面に対向して凹レンズの屈折力を有する屈折面を有し、
前記回折格子および前記補正素子は、各々の光軸が一致するように一体化された複合素子を構成しており、かつ前記複合素子の光軸と前記集光光学系の光軸とが一致するよう調整されている、光学ヘッド。
【請求項２】
前記複合素子の光軸は、前記集光光学系の光軸に直交する平面上の位置のうち、前記集光光学系の光軸と一致する位置に固定されている、請求項１に記載の光学ヘッド。
【請求項３】
少なくとも１つの端面が、前記集光光学系の光軸に直交する平面を規定する基台をさらに備え、
前記複合素子は、前記少なくとも１つの端面上に固定されている、請求項２に記載の光学ヘッド。
【請求項４】
固定された前記複合素子の周辺には、固定される前の前記複合素子が移動可能な空間が存在する、請求項３に記載の光学ヘッド。
【請求項５】
前記光ディスクで反射された光を検出する受光部をさらに備え、
前記回折格子は、前記反射された光に基づく前記光ディスク半径方向のプシュプル信号を検出するための複数の回折領域を有する、請求項２に記載の光学ヘッド。
【請求項６】
前記光ディスクは１以上のトラックを有しており、
前記回折格子は、前記トラックに沿う方向に対応した分割線によって分割された２つの回折領域を有しており、
前記複合素子は、前記平面上の、前記分割線に直交する方向に関して移動可能な範囲のうち、前記複合素子の光軸が前記集光光学系の光軸と一致する位置に調整されて固定されている、請求項５に記載の光学ヘッド。
【請求項７】
前記光ディスクは１以上のトラックを有しており、
前記回折格子は、前記トラックに沿った方向に対応した第１分割線と、前記第１分割線に直交する第２分割線とによって分割された４つの回折領域を有しており、
前記複合素子は、前記平面上の、前記第１分割線に直交する第１方向および前記第２分割線に直交する方向に関して移動可能な範囲のうち、前記複合素子の光軸が前記集光光学系の光軸と一致する位置に調整されて固定されている、請求項５に記載の光学ヘッド。
【請求項８】
前記複合素子は、前記補正素子、前記回折格子、および前記補正素子と前記回折格子とを物理的に固定する部材から構成されている、請求項１に記載の光学ヘッド。
【請求項９】
前記複合素子は、前記補正素子および前記回折格子を接着することによって構成される、請求項１に記載の光学ヘッド。
【請求項１０】
請求項１に記載の光学ヘッドと、
光ディスクを回転させるモータと、
前記光学ヘッドおよび前記モータを制御する制御部と
を備え、前記制御部は、前記光学ヘッドから出力される信号に基づいて、光が継続して前記光ディスクの記録層に集光されるように光学ヘッドを制御し、情報の記録および／または再生を実行する、光ディスク装置。
【請求項１１】
光を放射する光源と、
前記光を光ディスクに集光する対物レンズを備えた集光光学系と、
前記光源から前記対物レンズまでの光路上に配置され、前記光の波長の変動に起因して発生する前記対物レンズの色収差を補正する補正素子と、
前記光ディスクで反射された前記光を複数の方向に偏向させる回折格子と、
前記補正素子と対物レンズの間に配置されたコリメートレンズと
を備える光学ヘッドの製造方法であって、
前記集光光学系を用意するステップと、
凸レンズの屈折力を有する回折レンズ面と、前記回折レンズ面に対向して凹レンズの屈折力を有する屈折面を有する補正素子を用意するステップと、
前記回折格子の光軸と前記補正素子の光軸が一致するように一体化された複合素子を用意するステップと、
前記集光光学系の光軸に直行する平面上において、前記複合素子の光軸が前記集光光学系の光軸と一致するよう調整するステップと
を包含する、光学ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
前記調整するステップは、前記平面を有する基台に前記複合素子を接触させながら、前記複合素子の光軸が前記集光光学系の光軸と一致するよう調整する、請求項１１に記載の光学ヘッドの製造方法。
【請求項１３】
前記光ディスクは１以上のトラックを有しており、
前記回折格子は、前記トラックに沿う方向に対応した分割線によって分割された２つの回折領域を有しており、
前記光学ヘッドは、前記２つの回折領域によって回折された光を検出する受光部を更に備え、
前記２つの回折領域によって回折された光を前記受光部で検出し、各光の光量を比較することにより、前記複合素子の光軸が前記集光光学系の光軸と一致するよう調整するステップと
を包含する、請求項１１に記載の光学ヘッドの製造方法。
【請求項１４】
前記複合素子の光軸が前記集光光学系の光軸と一致するよう調整するステップは、前記２つの回折領域によって回折された光の光量が等しくなる方向に前記複合素子を移動させる、請求項１３に記載の光学ヘッドの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスク等の情報記録媒体に対して光学的に情報の記録および／または再生を行う光学ヘッドの製造方法およびその光学ヘッドに関する。より具体的には、本発明は、光学ヘッド内の光学素子の配置調整方法、および、光学素子の配置が調整された光学ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
記録すべきデータ量の増大に伴って、より高記録密度で大容量の光ディスクが要望されている。
【０００３】
光ディスクの記録密度を高めるためには、記録および再生に用いる光の波長を短くし、光スポットのサイズを小さくする必要がある。そこで、近年、ＣＤやＤＶＤに対して用いられてきた波長（約７８０ｎｍ、約６５０ｎｍ）よりも短い波長約４０５ｎｍの光源と、開口数が０．６５〜０．８５の比較的大きい対物レンズが用いられるようになってきている。
【０００４】
約４０５ｎｍもの短い波長に対しては、対物レンズを形成するガラス等の光学材料の分散は大きくなるため、対物レンズの屈折率は大きくなる。また、開口数が大きくなると焦点深度が浅くなる。その結果、光源の波長が変動した場合には軸上色収差の影響が大きく現れ、光学ヘッドの性能を劣化させる原因となる。レーザー光は一般に単一波長であり、軸上色収差は生じないはずであるが、実際には温度変化や出力変化等により波長が数ｎｍの幅で変動する。その結果、軸上色収差が現れる。ＣＤやＤＶＤの波長でも軸上色収差は発生していたが、これらの波長帯域では対物レンズを形成する光学材料の分散は小さいため、軸上色収差の量が無視できるほどに小さかった。しかしながら、波長が短くなると、焦点深度が浅くなるとともに、前記分散が大きくなって軸上色収差の量が増加する。よって、短波長の光源、および、開口数が比較的大きい対物レンズを有する光学ヘッドにおいては、軸上色収差の補正が必要とされる。
【０００５】
例えば特許文献１は、対物レンズの軸上色収差が補正された従来の光学ヘッドを開示している。図１１は、従来の光学ヘッドの構成を示す。従来の光学ヘッドは、レーザー光源１０１と、ビームスプリッタ１０２と、回折一体型コリメータ１０３と、対物レンズ１０４と、検出光学系１０６と、光検出部１０７とを有している。回折一体型コリメータ１０３は、例えば屈折面と回折レンズ面とで構成されたレンズであり、回折レンズ面は正のパワーを持っている。ここで、正のパワーとは、凸レンズのパワーと同じ屈折力を意味する。図１１には、回折一体型コリメータ１０３の光軸１０８が示されている。
【０００６】
レーザー光源１０１から放射された光はビームスプリッタ１０３で反射され、回折一体型コリメータ１０３で概ね平行光に変換され、対物レンズ１０４によって光ディスク１０５の情報記録面に集光される。光ディスク１０５で反射された光は、再び対物レンズ１０４を通過し、回折一体型コリメータ１０３で収束光に変換され、ビームスプリッタ１０２を透過して、検出光学系１０６により光検出部１０７に導かれる。
【０００７】
上述の光学系によって軸上色収差が補正される原理は以下の通りである。
【０００８】
波長が短くなると対物レンズのパワー（屈折力）が増加し、その焦点の位置は対物レンズに近づく。その結果、対物レンズの軸上色収差の影響が大きく現れる。
【０００９】
一方、波長が短くなると、回折角は減少するため回折レンズ面のパワーは減少する。回折レンズ面は正のパワーを有しているため、そのパワーが減少すれば、回折一体型コリメータ１０３全体のパワーも減少し、通過した光は発散光となって対物レンズ１０４に入射する。発散光は対物レンズの焦点位置を対物レンズから離れる方向に移動させるため、光源の波長が変動した場合の軸上色収差を打ち消す効果を持つ。よって、回折一体型コリメータ１０３の屈折面と回折レンズ面のパワーを適切に配分することにより、対物レンズ１０４の軸上色収差を補正することができる。
【００１０】
なお、この原理は上記構成に限定されるものではない。たとえば対物レンズの１つの面を回折レンズ面としても、同じ原理によって軸上色収差を補正することが可能である。ただし、上述の従来の技術は、加工が容易な形状であるコリメータに回折レンズ面を形成することによって、光学ヘッドの製造コストを抑えている。
【特許文献１】特開２００１−１０８８９４号公報（４−１１頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来の技術は、以下に述べる課題を有している。
【００１２】
一般に、色収差を発生するレンズと色収差を補正するレンズとが相対的に偏心していると（すなわち両者の光軸が一致していないと）、それらの光軸に垂直な方向に偏心量に応じた色収差（以下「横色収差」と呼ぶ。）が発生する。この横色収差は、光学ヘッドにおいては、光ディスクの面内で光スポットの位置が移動する現象として現れる。
【００１３】
レーザー光の波長は出力光量によって変動する。よって、出力光量が比較的少ない情報再生中と出力光量が多い情報記録中とでは波長が異なっている。留意すべきは、記録動作と再生動作との切り替わり時において瞬時に波長変動が生じることである。この波長変動に起因する横色収差により、光スポット位置は瞬時に移動する。この瞬時の移動が光ディスクの情報トラックと垂直な方向（すなわちディスク半径方向）に発生すると、トラッキングサーボが追随できず、トラッキング制御が不安定になる。
【００１４】
上述の問題は、特に中心波長４０５ｎｍのレーザー光に対応する光ディスクが多層化され、より高回転によるアクセスが行われるとさらに顕在化する。いずれの場合も、記録動作時はレーザー光の出力光量をより多くしなければならないため再生動作時の出力光量との差が大きくなり、横色収差による光スポット位置の移動量が大きくなるからである。
【００１５】
光学ヘッドの組み立ては、各光学系の光軸が合致するように組み立てるのが望ましい。しかし、特に対物レンズとコリメータの間は光が平行に伝播するため、それらの光軸合わせは難しく、相対的な偏心が残存する。更に、対物レンズは情報トラックへのアクセスのために情報トラックと垂直な方向（光ディスクの半径方向）に移動するため、相対的な偏心量は増加する。従来の光学ヘッドでは、対物レンズの色収差をコリメータで補正していたため、それらの相対的な偏心に起因する横色収差が発生し、トラッキング制御が不安定になっていた。
【００１６】
本発明の目的は、色収差を補正する光学素子の位置を調整するための構造を提供すること、および、当該構造によって当該光学素子の光軸を対物レンズの光軸に合致させた光学ヘッド、およびその光学ヘッドを備えた光ディスク装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明による光学ヘッドは、光を放射する光源と、前記光を光ディスクに集光する対物レンズを備えた集光光学系と、前記光源から前記対物レンズまでの光路上に配置され、前記光の波長の変動に起因して発生する前記対物レンズの色収差を補正する補正素子と、前記光ディスクで反射された前記光を複数の方向に偏向させる回折格子とを備えている。前記光学ヘッドにおいては、前記回折格子および前記補正素子は、各々の光軸が一致するように一体化された複合素子を構成しており、かつ、前記複合素子の光軸と前記集光光学系の光軸とが一致するよう調整されている。
【００１８】
前記複合素子の光軸は、前記集光光学系の光軸に直交する平面上の位置のうち、前記集光光学系の光軸と一致する位置に固定されていてもよい。
【００１９】
前記光学ヘッドは、少なくとも１つの端面が、前記集光光学系の光軸に直交する平面を規定する基台をさらに備え、前記複合素子は、前記少なくとも１つの端面上に固定されていてもよい。
【００２０】
固定された前記複合素子の周辺には、固定される前の前記複合素子が移動可能な空間が存在してもよい。
【００２１】
前記光学ヘッドは、前記光ディスクで反射された光を検出する受光部をさらに備え、前記回折格子は、前記反射された光に基づく前記光ディスク半径方向のプシュプル信号を検出するための複数の回折領域を有していてもよい。
【００２２】
前記光ディスクは１以上のトラックを有しており、前記回折格子は、前記トラックに沿う方向に対応した分割線によって分割された２つの回折領域を有しており、前記複合素子は、前記平面上の、前記分割線に直交する方向に関して移動可能な範囲のうち、前記複合素子の光軸が前記集光光学系の光軸と一致する位置に調整されて固定されていてもよい。
【００２３】
前記光ディスクは１以上のトラックを有しており、前記回折格子は、前記トラックに沿った方向に対応した第１分割線と、前記第１分割線に直交する第２分割線とによって分割された４つの回折領域を有しており、前記複合素子は、前記平面上の、前記第１分割線に直交する第１方向および前記第２分割線に直交する方向に関して移動可能な範囲のうち、前記複合素子の光軸が前記集光光学系の光軸と一致する位置に調整されて固定されていてもよい。
【００２４】
前記複合素子は、前記補正素子、前記回折格子、および前記補正素子と前記回折格子とを物理的に固定する部材から構成されていてもよい。
【００２５】
前記複合素子は、前記補正素子および前記回折格子を接着することによって構成されていてもよい。
【００２６】
本発明による光ディスク装置は、上述のいずれかの特徴を備える光学ヘッドと、光ディスクを回転させるモータと、前記光学ヘッドおよび前記モータを制御する制御部とを備えている。前記制御部は、前記光学ヘッドから出力される信号に基づいて、光が継続して前記光ディスクの記録層に集光されるように光学ヘッドを制御し、情報の記録および／または再生を実行する。
【００２７】
本発明による光学ヘッドの製造方法は、光を放射する光源と、前記光を光ディスクに集光する対物レンズを備えた集光光学系と、前記光源から前記対物レンズまでの光路上に配置され、前記光の波長の変動に起因して発生する前記対物レンズの色収差を補正する補正素子と、前記光ディスクで反射された前記光を複数の方向に偏向させる回折格子とを備える光学ヘッドを製造するために実施される。前記光学ヘッドの製造方法は、前記集光光学系を用意するステップと、前記回折格子の光軸と前記補正素子の光軸とが一致するように一体化された複合素子を用意するステップと、前記集光光学系の光軸に直交する平面上において、前記複合素子の光軸が前記集光光学系の光軸と一致するよう調整するステップとを包含する。
【００２８】
前記調整するステップは、前記平面を有する基台に前記複合素子を接触させながら、前記複合素子の光軸が前記集光光学系の光軸と一致するよう調整してもよい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、光学ヘッド内の色収差を発生するレンズと色収差を補正するレンズとの光軸を一致させるため、光学系の偏心によって生じていた横色収差を低減することができる。これにより、急激な波長変化が生じても安定なトラッキング制御が可能な光学ヘッドを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００３１】
図１は、本実施形態による組み立て中の光学ヘッド５０を示す。図１では、光学ヘッド５０の構成要素が組み込まれ、その配置を調整している工程が示されている。
【００３２】
光学ヘッド５０は、光源１と、ビームスプリッタ２と、光を分割する回折素子３と、色収差補正素子４と、コリメータ５と、開口絞り６と、対物レンズ７と、光検出器１１とを備えている。図１には、参考のために光ディスク８も併せて記載されている。
【００３３】
なお、一般の光学ヘッドの光学系としては、さらにフォーカス検出手段、トラッキング検出手段、情報信号検出手段等が必要とされるが、図１ではそれらの記載は省略している。それらの構成については、後に図９を参照しながら説明する。
【００３４】
図１において、実線９は、光源１から対物レンズ７に至る集光光学系の主光線（光軸）を示す。また、一点鎖線１０は、コリメータ５の光軸を示す。
【００３５】
光源１の光軸はコリメータ５の光軸に一致するように組み立てられているが、この光軸は集光光学系の光軸と一致しない。図１は、集光光学系７の光軸とコリメータの光軸１０とが偏心している状態を表している。偏心は、対物レンズとコリメータの間は光が平行に伝播するため、それらの光軸合わせが難しいことに起因して発生する。主光線９は、開口絞り６の中心を通っている。一般に、開口絞り６は対物レンズ７に近接して偏心なく配置されるため、主光線９は対物レンズ７の光軸と概ね一致している。以下の説明では、主光線９を対物レンズ７の光軸であるとして説明する。
【００３６】
回折素子３および色収差補正素子４は、ホルダ５３によって一体的に保持されている。ホルダ５３によって固定される際、回折素子３および色収差補正素子４の各光軸が相互に一致するように調整されており、固定後はその状態が維持される。なお、回折素子３の光軸とは、回折素子３の分割線１５（後述する図３）上の点（たとえば分割線１５の中点）を通る、紙面に垂直な軸である。
【００３７】
以下では、一体化された回折素子３および色収差補正素子４を「複合素子」とも記述する。また、回折素子３および色収差補正素子４の２本の光軸が重なって１本の光軸として認識されるため、以下ではその１本の光軸を「複合素子の光軸」と記述する。
【００３８】
ここで、図２および図３を参照しながら、回折素子３および色収差補正素子４のそれぞれの構成を説明する。
【００３９】
図２は、色収差補正素子４の構成の例を示す。色収差補正素子４は、凹面形状の屈折面と、回折レンズ面とを有する。たとえば、凹面は光源１側に配置される。凹面に対向する回折レンズ面は正のパワーを有する。正のパワーは凹面の負のパワーと相殺するため、色収差補正素子４全体のパワーは小さい。
【００４０】
波長が短くなると回折レンズ面の正のパワーが減少し、凹面の負のパワーが勝るため、通過する光をより発散させる。従って、波長が短くなると、光源１からの光は色収差補正素子４により発散状態を強められる。その結果、色収差補正素子４から出力され、コリメータ５を通過した光は、発散光となる。これにより、対物レンズ７の軸上色収差が補正される。
【００４１】
図３は、回折素子３の構成の例を示す。回折素子３は、周期または方位が異なる回折格子が形成された２つの回折領域１２および１３を有する。回折領域１２および１３は分割線１５を境界として配置されている。分割線１５は、情報トラックと平行な方向（情報トラックに沿った方向）に対応する。参考のため、図３には通過する光１４が示されている。なお、複合素子の配置を調整する際には、回折素子３は色収差補正素子４とともに図３の両矢印によって示すＸ方向に移動される。
【００４２】
次に、再び図１を参照しながら、光学ヘッド５０内を進む光の経路を説明する。光源１から放射されたレーザー光は、ビームスプリッタ２、回折素子３、色収差補正素子４を透過し、コリメータ５で平行光に変換され、開口絞り６を通過し、対物レンズ７により光ディスク８の情報記録面に集光される。
【００４３】
光ディスク８で反射された光は、再び、対物レンズ７、開口絞り６、コリメータ５、色収差補正素子４を経て、回折素子３に入射する。回折素子３は光を分割し、回折させる。回折した光はビームスプリッタ２で反射され、光検出器１１に導かれ、分割されたそれぞれの光の量が検出される。
【００４４】
色収差を発生させる対物レンズ７の光軸と、上述の色収差を補正する機能を有する複合素子の光軸とがずれている（すなわち偏心が発生している）と、偏心量に応じた横色収差がそれらの光軸に垂直な方向に発生する。
【００４５】
そこで、本実施形態においては、ホルダ５３を移動させて複合素子の光軸を対物レンズ７の光軸に一致させることを可能とする構成を導入した。具体的には、対物レンズ７の光軸に直交する平面上で、複合素子を移動できるよう、当該平面を有する基台を設けたことにある。
【００４６】
図４は、基台５５、および、対物レンズ７の光軸に直交する平面を規定する基台５５の端面（押し当て面）５４を示す。回折素子３および色収差補正素子４からなる複合素子は端面５４に接触されて配置されている。ホルダ５３がその平面に沿った方向に移動することによって、複合素子の位置が調整される。移動時において複合素子は端面５４に押し当てられており、その光軸と対物レンズ７の光軸とは常に平行である。なお、色収差補正素子４が端面５４と接触しているが、これは例である。端面５４を回折素子３側に設け、回折素子３が端面５４と接触するように構成してもよい。
【００４７】
ホルダ５３の移動方向は、図３に示す回折素子３が利用される場合には、図４に示すＸ方向である。図３のＸ方向と図４のＸ方向とが同じ方向に対応している。一方、後述の図８に示す回折素子３０が利用される場合には、ホルダ５３の移動方向は、図８に示すＸ方向およびＹ方向である。図８のＸ方向およびＹ方向は、それぞれ図４のＸ方向およびＹ方向と同じ方向に対応している。
【００４８】
なお、回折素子３および色収差補正素子４が移動不可能な構成の例を図１０に示す。図１０は、突起６０を備えた基台の例を示す。突起６０は、回折素子３および色収差補正素子４の位置を調整するためのものではなく、回折素子３および色収差補正素子４の位置を決定するためのものである。このような突起６０を有する光学ヘッドでは、本発明による位置調整方法は採用され得ない。
【００４９】
ホルダ５３の移動は、図１に示す制御回路５１およびアクチュエータ５２によって行われる。具体的には以下のとおりである。
【００５０】
制御回路５１は、光検出器１１から出力された少なくとも２つの信号を受ける。各信号のレベルは、光検出器１１の異なる受光領域に入射した光の量に対応している。制御回路５１は、それらの信号に基づいて制御信号を生成し、アクチュエータ５２に出力する。アクチュエータ５２は、ホルダ５３と物理的に接続されており、制御信号に基づいてホルダ５３を移動させる。なお、図１の矢印によって示す方向は、図４のＸ方向に対応する。
【００５１】
次に、複合素子の位置の調整方法を説明する。
【００５２】
まず、光源１を発光させて、レーザー光を光ディスク８に集光させる。そして、光ディスク８で反射され、回折素子３で分割された光を光検出器１１において検出する。なお、レーザー光を光ディスク８に集光させるためには、いわゆるフォーカス制御を行うことが好ましい。よって、組み立て中の光学ヘッド５０を、後述する図９と同等の機能を有する装置に組み込んでフォーカス制御を行えばよい。
【００５３】
複合素子の位置の調整前は、複合素子の光軸と対物レンズ７の光軸とは一致していないため、レーザー光は回折素子３の光軸を外れた位置に入射する。
【００５４】
たとえば図５（ａ）は、回折素子３を通過する光１４の位置を示す。回折素子３の回折領域１２および１３を透過した光は、光検出器１１においてそれぞれ別々に検出される。いま、回折領域１２によって回折された光が光検出器１１によって検出され、信号Ｓ１２が出力されるとする。また回折領域１３によって回折された光が光検出器１１によって検出され、信号Ｓ１３が出力されるとする。
【００５５】
図５（ｂ）は、信号Ｓ１２およびＳ１３の各波形を示す。信号Ｓ１２のレベルはａであり、信号Ｓ１３のレベルはｂ（＜ａ）である。図５（ａ）に示すように、回折領域１２を通過する光の量の方が回折領域１２を通過する光の量よりも多いため、信号Ｓ１３よりも信号Ｓ１２のレベルの方が高い。
【００５６】
制御回路５１は、信号Ｓ１２とＳ１３が同じレベルになるように、アクチュエータ５２を制御して複合素子（すなわち回折素子３）の位置を調整する。これは、光が分割線１５によって均等に２分割されるように、複合素子の位置を調整することを意味する。
【００５７】
なお、本実施形態においては、光ディスク８として、ピット／マークが存在しない反射層を備えたディスクを利用している。これは信号Ｓ１２とＳ１３のレベルの調整がきわめて容易だからである。光ディスク８のピット／マークの波形成分が反射光に重畳されていないため、図５（ｂ）の波形は直線である。ピット／マークが存在するディスクを利用する場合には、信号Ｓ１２およびＳ１３の両方にピット／マークに起因する波形成分が重畳される。
【００５８】
図６（ａ）は、分割線１５によって均等に２分割されている光１４を示す。図６（ｂ）は、複合素子の位置を調整したときの、信号Ｓ１２およびＳ１３のレベル変化を示す。複合素子は、図５（ａ）に示す位置から、図６（ａ）に示す位置まで移動される。このとき光１４自体は変動していない。
【００５９】
信号Ｓ１２およびＳ１３のレベルが共にｃになったとき、アクチュエータ５２の駆動が停止され、複合素子の移動が完了する。この位置において、複合素子は基台５５に接着剤等によって固定される。制御回路５１およびアクチュエータ５２は、調整が完了すると光学ヘッド５０から取り外される。
【００６０】
図４と図１０との対比から明らかなように、図４に示す複合素子が固定されたときはその周辺には空間が存在している。この空間は、固定される前の複合素子が調整時において移動可能であった方向（上述の例ではＸ方向、後述の例ではＸ方向およびＹ方向）に広がっている。なお、図１０に示す構成には、複合素子を光路上に導入するための移動空間は存在しているが、複合素子の位置を調整するために移動可能な空間は存在していない。
【００６１】
図７は、組み立て後の光学ヘッド５６を示す。上述の調整方法によれば色収差補正素子４は回折素子３と一緒に移動されるため、対物レンズ７の光軸（主光線９の光軸）は色収差補正素子４の光軸とも一致する。これにより、光ディスク８の面内において情報トラックと垂直な方向の偏心成分は除去され、横色収差の発生を抑えることができる。
【００６２】
上述の調整方法によれば、色収差補正素子４の光軸と、主光線９（すなわち対物レンズ７の光軸）とを位置調整することによって、急激な波長変化が生じてもトラッキング制御を不安定にする光スポット移動を発生させない光学ヘッドが実現できる。
【００６３】
本実施形態においては、ホルダ５３は回折素子３および色収差補正素子４を各光軸が一致した状態で保持するための一つの例である。回折素子３および色収差補正素子４を、各光軸が一致した状態で同時に移動させることが可能であれば、他の構成を採用することもできる。たとえば、アームによって回折素子３および色収差補正素子４を固定してもよいし、回折素子３および色収差補正素子４を互いに接着してもよい。
【００６４】
また、上述の説明では、光学ヘッドの構造物である基台５５の一端面を、対物レンズ７の光軸に直交する平面として形成することにより、複合素子の一致光軸と対物レンズ７の光軸とが平行に保たれるとした。しかし、この構造は例である。対物レンズ７の光軸に直交する平面が規定できる限り、基台５５を利用しない例を採用してもよい。また、そのような平面に沿って複合素子を移動する限り、制御回路５１およびアクチュエータ５２等を利用した調整に代えて、人間が調整してもよい。
【００６５】
上述の説明では、回折素子３の回折領域が１本の分割線によって２つに分割されているとした。しかし、分割線の数は複数であってもよい。
【００６６】
たとえば、図８は、２本の分割線２０および２１を有する回折素子３０の構成の例を示す。回折素子３０は、上述の回折素子３に代えて用いられる。
【００６７】
２本の分割線２０および２１によって、回折素子３０は４つの領域１６、１７、１８および１９に分けられている。各々の領域には、周期または方位が異なる回折格子が形成されている。参考のため、図８には通過する光２２が示されている。分割線２０は情報トラックと垂直な方向に対応し、分割線２１は情報トラックと平行な方向に対応する。
【００６８】
回折素子３０を採用することにより、回折素子３０と色収差補正素子４とからなる複合素子の位置は、図４に示すＸ方向およびＹ方向のいずれにも調整できる。なお、この回折素子３０の光軸と色収差補正素子４の光軸とは一致している。回折素子３０の光軸とは、回折素子３の分割線２０および２１の交点を通る、紙面に垂直な軸である。
【００６９】
調整方法は、図５および６に示す調整方法と同様である。すなわち、光ディスク８に光を集光し、反射光が回折素子３で分割されて検出される信号を測定しながら、領域１６〜１９を通過した光の量を検出して、得られた４つの信号のレベルが等しくなるように、複合素子の位置を調整すればよい。主光線９が分割線２０と２１の交点を通るように調整されるため、色収差補正素子４の光軸と主光線９、即ち対物レンズ７の光軸を合致させることができる。
【００７０】
上述の回折素子３０を用いることにより、光ディスク８の面内における、情報トラックに垂直な方向と平行な方向のいずれについても横色収差の発生を防止し、急激な波長変化が生じた際に、トラッキング制御及び情報の記録状態を不安定にする光スポット移動を発生させない光学ヘッドを生産できる。
【００７１】
上述の説明では、複合素子を光源１とコリメータ５との間に配置した。しかし、複合素子をコリメータ５と対物レンズ７との間に配置しても同様の効果が得られる。
【００７２】
上述の実施形態において説明した光学ヘッドは、光ディスク装置に組み込まれるとして説明した。そこで、図９を参照しながら、そのような光学ヘッドを備えた光ディスク装置の構成を説明する。
【００７３】
図９は、本実施形態による光ディスク装置９０の概略的な構成を示している。光ディスク装置９０は、光学ヘッド７０と、光ディスク８を回転させるディスクモータ７２、および各種の信号処理を行う部分を備えている。
【００７４】
光学ヘッド７０は、図７に示す光学ヘッド５１、または、光学ヘッド５１の回折素子３を、図８の回折素子３０に交換した光学ヘッドである。
【００７５】
図９に示す構成例では、光学ヘッド７０の出力がフロントエンド信号処理部７６を介してエンコーダ／デコーダ７８に送られる。エンコーダ／デコーダ７８は、データ読み出し時には、光学ヘッド７０によって得られる信号に基づいて光ディスク２に記録されているデータを復号する。復号化されたデータは、上位装置（図示せず）に出力される。データ書き込み時には、エンコーダ／デコーダ７８はユーザデータを符号化し、光ディスク２に書き込むべき信号を生成し、光学ヘッド７０に送出する。
【００７６】
フロントエンド信号処理部７６は、光学ヘッド７０の出力に基づいて再生信号を生成する一方、フォーカスエラー信号ＦＥやトラッキングエラー信号ＴＥを生成する。フォーカスエラー信号ＦＥやトラッキングエラー信号ＴＥは、サーボ制御部８０に送出される。サーボ制御部８０は、ドライバアンプ７４を介してディスクモータ７２を制御する一方、光学ヘッド７０内のアクチュエータ（図示せず）を介して対物レンズの位置を制御する。
【００７７】
具体的には、サーボ制御部８０は、フォーカスエラー信号ＦＥに基づいて対物レンズの位置を光ディスク８の情報記録層に垂直な方向に制御する。その結果、光の焦点が継続して再生対象または記録対象の情報記録層上に位置する。またサーボ制御部８０は、トラッキングエラー信号ＴＥに基づいて対物レンズの位置を光ディスク８の半径方向に制御する。その結果、光の焦点が継続して再生対象または記録対象の情報記録層のトラックに追従する。エンコーダ／デコーダ７８およびサーボ制御部８０などの構成要素は、ＣＰＵ７９によって制御される。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明の光学ヘッド及びそれを用いた光ディスク装置は、対物レンズの開口数が大きく、軸上色収差の補正が必要なＢＤ（ブルーレイディスク）用またはＨＤ−ＤＶＤ用の光ディスク装置等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の実施形態による組み立て中の光学ヘッド５０を示す図である。
【図２】色収差補正素子４の構成の例を示す図である。
【図３】回折素子３の構成の例を示す図である。
【図４】基台５５、および、対物レンズ７の光軸に直交する平面を規定する基台５５の端面（押し当て面）５４を示す図である。
【図５】（ａ）は回折素子３を通過する光１４の位置を示ず図であり、（ｂ）は信号Ｓ１２およびＳ１３の各波形を示す図である。
【図６】（ａ）は分割線１５によって均等に２分割されている光１４を示す図であり、（ｂ）は複合素子の位置を調整したときの信号Ｓ１２およびＳ１３のレベル変化を示す図である。
【図７】組み立て後の光学ヘッド５６を示す図である。
【図８】２本の分割線２０および２１を有する回折素子３０の構成の例を示す図である。
【図９】本発明の実施形態による光ディスク装置９０の概略的な構成を示している図である。
【図１０】突起６０を備えた基台の例を示す図である。
【図１１】従来の光学ヘッドの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
１    光源
２    ビームスプリッタ
３，３０    回折素子
４    色収差補正素子
５    コリメータ
６    開口絞り
７    対物レンズ
８    光ディスク
９    集光光学系の主光線
１０  コリメータの光軸
１１  光検出部
５０  光学ヘッド
５１  制御回路
５２  アクチュエータ
５４  端面（押し当て面）
５５  基台
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2007108446.tif 000014
【図２】
2007108446.tif 000015
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2007108446.tif 000019
【図７】
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【図８】
2007108446.tif 000021
【図９】
2007108446.tif 000022
【図１０】
2007108446.tif 000023
【図１１】
2007108446.tif 000024
【国際調査報告】
2007108446.tif 000025
2007108446.tif 000026
2007108446.tif 000027
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