CN101405800A - 光学头及光盘装置 - Google Patents

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CN101405800A CNA2007800096943A CN200780009694A CN101405800A CN 101405800 A CN101405800 A CN 101405800A CN A2007800096943 A CNA2007800096943 A CN A2007800096943A CN 200780009694 A CN200780009694 A CN 200780009694A CN 101405800 A CN101405800 A CN 101405800A
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Abstract

本发明提供一种光学头及光盘装置，在透光层的厚度变化大的光盘(30)所使用的光学头(10)中，具备被固定在准直透镜(4)和物镜(6)之间的发散收敛度放大构件(20)。根据该构成，能够缩小准直透镜的移动范围，能够实现光学头的小型化。

Description

光学头及光盘装置
技术领域
本发明涉及对光盘等光信息记录介质进行记录及/或再生时所使用的光学头及具备这种光学头的光盘装置。
背景技术
随着光盘的大容量化，用于其记录及/或再生的光学头的光源的短波长化和物镜的高NA(开口数：Numerical Aperture)化正在进展中。但是，随着高NA化，由光盘的透光层的厚度变化而造成的球面像差的影响越来越显著。
例如，在DVD中所使用的波长650nm、物镜的NA为0.60的情况下，相对于透光层的厚度变化10μm，产生约10mλ的球面像差。但是，在下一代的光盘所使用的波长约400nm、物镜的NA为约0.85的情况下，相对于透光层的厚度变化10μm，产生约100mλ的球面像差。因此，对于这样的光盘用的光学头，需要修正球面像差的装置。
专利文献1中公示有将准直透镜搭载在准直透镜用致动器上，以消除起因于透光层的厚度误差的球面像差的方式，使配置在光源和物镜之间的准直透镜进行移动的光盘装置的方式。利用图18对该光盘装置进行说明。
图18表示现有的光学头的构成。图18中，101为光源，102为偏振光束分离器，103为1/4波长板，104为准直透镜，106为物镜，107为多透镜，108为受光元件，109为驱动物镜106的双轴致动器，110为驱动准直透镜104的准直透镜用致动器，这些组件构成光学头120。
自光源101射出的激光透过偏振光束分离器102而入射到准直透镜104。入射到准直透镜104的激光，在光盘130的透光层131的厚度如规定值的情况下，通过准直透镜104成为平行光。准直透镜104被搭载在准直透镜用致动器110上，通过该准直透镜用致动器110，沿激光的光轴可向前后移动。
透过准直透镜104的激光透过1/4波长板103时成为圆偏振光状态并入射到物镜106。由物镜106聚光并入射到光盘130的信息记录面的激光被信息记录面反射而成为返回光。该返回光追寻原来的光路而透过物镜106后，入射到1/4波长板103。返回光通过透过1/4波长板，成为相对于去路的偏振光而旋转了90度的直线偏振光，其后，通过准直透镜104而成收敛光后，通过偏振光束分离器102进行反射。由偏振光束分离器102反射的返回光经由多透镜107入射到受光元件108并进行检测。
利用光学头102将光聚光在光盘130的信息记录面上而进行记录再生时，因光盘130的透光层131的厚度误差而产生的主要的像差为由散焦产生的像差和由球面像差产生的像差。对于散焦可由聚焦伺服进行修正。即，基于来自受光元件108的聚集伺服，利用双轴致动器109使物镜106沿光轴方向移动，由此修正散焦，使焦点对准在信息记录面上。
另一方面，就球面像差而言，通过将入射到物镜106的激光作成发散光或收敛光，使与随着透光层131的厚度产生的球面像差相反极性的球面像差产生，由此进行修正。具体而言，利用准直透镜用致动器110，使准直透镜104沿光轴方向向前后移动，由此将入射到物镜106的激光作成发散光或收敛光，利用物镜106使相反极性的球面像差产生，且使起因于透光层131的厚度误差的球面像差取消。这样，在该光学头120中，透过物镜106将焦点集结于信息记录面时，变成球面像差被取消的状态。
这样，使准直透镜沿光轴方向移动且将入射到物镜的激光作成发散光或收敛光的方法正在被BD(Blu-ray Disc)等高密度光盘用的光学头所使用。还有，在具有双层透光层131的BD中，透光层间的距离在也含各透光层的厚度不均度时为最大30μm。
专利文献1：(日本)特开平11-259906号公报
在光盘中，为了实现更大的容量化，考虑将信息记录面作成超过二层的多层结构。在该情况下，将新的信息记录面形成在现有的双层信息记录面之间的情况，产生伴随各信息记录面间的距离过小的各种各样的课题，因此不现实。因此，在具有两层以上的信息记录面的多层结构的光盘中，最厚的透光层的信息记录面和最薄的透光层的信息记录面之间的距离超过所述30μm。在将信息记录面多层化的情况下，将会对多个信息记录面进行信息的记录及/或再生。但是，因每个信息记录面中透光层的厚度不同，因而在从物镜的最佳基体材料厚度(残存像差最小的透光层厚度)偏离的信息记录面中，对应从最佳基体材料厚度到规定的信息记录面的透光层的厚度产生球面像差。
球面像差与从物镜的最佳基体材料厚度到规定的信息记录面的透光层的厚度成比例地增大。在将信息记录面多层化且使其透光层的间隔变大时，要修正的三次球面像差也增大。因此，在现有的光学头中，要使准直透镜沿光轴方向移动而修正所述球面像差时，准直透镜的移动范围变得非常大。
例如，作为光源的波长λ＝408nm、物镜的NA＝0.85、物镜的焦距1.3mm准直透镜的焦距19.0mm、物镜的最佳基体材料厚度(残存像差最小的透光层厚度)85.5μm的情况下，图19表示将透光层的厚度从50μm到125μm变化的光盘进行记录或再生时的准直透镜的移动范围(以接近物镜的方向为正(+))。
由图19可知，在透光层的厚度从50μm到125μm变化的情况下，用于修正球面像差的准直透镜的移动范围为8mm以上。这样，在被多层化且透光层的厚度变化大的光盘所使用的光学头中，为了确保准直透镜的移动范围，需要增大光学头的尺寸。
发明内容
本发明是鉴于这样的课题而开发的，其目的在于提供一种即使透光层的厚度变化大即最厚的透光层的信息记录面和最薄的透光层的厚度的信息记录面之间的距离超过30μm那样的例如多层结构的光盘、也可将准直透镜的移动范围进一步减小的光学头及具备该光学头的光盘装置。
本发明第一方面提供一种光学头，其特征在于，具备：光源、使从所述光源射出的光束的发散度及/或收敛度可变的耦合透镜、将所述光束聚光于具有透光层的厚度不同的三个以上的信息记录面的光信息记录介质的物镜、和固定在所述耦合透镜和所述物镜之间的发散收敛度放大构件，入射到所述发散收敛度放大构件的光束的直径D1及自所述发散收敛度放大构件射出的光束的直径D2满足式(1)：
D1＞D2…(1)。
在上述第一方面的光学头中，也可以构成为：在所述多个信息记录面内，最厚的透光层的信息记录面和最薄的透光层的信息记录面的面间距离超过30μm。
另外，本发明第一方面的光学头，所述发散收敛度放大构件也可以被固定在驱动所述物镜的致动器的可动部且按照与所述物镜一体的方式被驱动。
另外，本发明第一方面的光学头中，所述发散收敛度放大构件也可以是在入射光束为大致平行光的情况下其射出光为大致平行光的无焦透镜。
另外，本发明第一方面的光学头中，所述发散收敛度放大构件也可以是与所述耦合透镜相对的面具有正的光焦度、与所述物镜相对的面具有负的光焦度的折射型透镜。
另外，本发明第一方面的光学头中，所述发散收敛度放大构件也可以使其与所述耦合透镜相对的面和与所述物镜相对的面中至少一个面具有非球面形状。
另外，本发明第一方面的光学头中，所述发散收敛度放大构件也可以具备修正随着所述光源的波长的变动而产生的所述物镜的色像差的色像差修正功能。
另外，本发明第一方面的光学头中，所述发散收敛度放大构件也可以使其与所述耦合透镜相对的面为具有正的光焦度的衍射面、与所述物镜相对的面为具有负的光焦度的折射面。
所述第一方面的光学头中，所述发散收敛度放大构件也可以是与所述耦合透镜相对的面为凸面、与所述物镜相对的面为凹面的折射型透镜，且所述凸而或所述凹面具备修正随着所述光源的波长的变动而产生的所述物镜的色像差的色像差修正功能。
另外，本发明第一方面的光学头中，所述发散收敛度放大构件也可以为使两枚透镜粘合而成的透镜，构成方式如下：在与所述耦合透镜相对的侧具有正的光焦度的第一透镜、与所述物镜相对的侧具有负的光焦度的第二透镜中，所述第一透镜的玻璃材料的阿贝数v1、所述第二透镜的玻璃材料的阿贝数v2满足式(2)：
v1＞v2…(2)。
另外，本发明第一方面的光学头中，也可以构成为：所述第一透镜的玻璃材料的阿贝数v1、及所述第二透镜的玻璃材料的阿贝数v2满足式(3)及式(4)：
v1≥50…(3)
v2≤35…(4)。
另外，本发明第一方面的光学头中，所述发散收敛度放大构件也可以使在与所述耦合透镜相对的面、与所述物镜相对的面、两枚透镜粘合的面中至少一个面具有非球面形状。
另外，本发明第一方面的光学头中，也可以构成为：入射到所述发散收敛度放大构件的光束的直径D1及从所述发散收敛度放大构件射出的光束的直径D2满足式(5)：
D1×0.99≥D2≥D1×0.8…(5)。
另外，本发明第一方面的光学头中，也可以还具备使所述耦合透镜沿光轴方向移动的驱动装置，通过使所述耦合透镜的光轴方向的位置变化，而使从所述光源射出的光束的发散度及/或收敛度变化。
所述第一方面的光学头中，也可以还具备与所述光源分别设置的第二光源、与所述物镜邻接配置且将从所述第二光源射出的光束聚光在与所述光信息记录介质不同的第二光信息记录介质上的第二物镜。
也可以构成为：所述第二物镜被固定在驱动所述物镜的致动器的可动部且按照与所述物镜一体的方式被驱动。
另外，本发明第二方面提供一种光盘装置，其为具备光学头、用于旋转驱动光盘的光盘驱动部、控制所述光学头及所述光盘驱动部的控制部的光盘装置，其特征在于，所述光学头为所述第一方面中任一项规定的光学头。
根据本发明第一方面的光学头及第二方面的光盘装置，即使在使用例如利用信息记录面的多层化而透光层的厚度变化大的光盘的光学头中，也能够获得可以实现更小型的尺寸这种优异的效果。
另外，能够获得可以还具备修正随着光源的波长的变动而产生的物镜的色像差的色像差修正功能这种效果。
附图说明
图1是本发明第一实施方式之光学头的概略构成图；
图2是表示利用图1所示的光学头进行信息的记录再生的光盘的结构的示意图；
图3A是将装设于图1所示的光学头的准直透镜沿光轴方向驱动的机构的概略构成图；
图3B是将装设于图1所示的光学头的准直透镜沿光轴方向驱动的机构的概略构成图；
图4A是表示在将装设于图1所示的光学头的准直透镜沿光轴方向驱动时的光线的状态的图；
图4B是表示在将装设于图1所示的光学头的准直透镜沿光轴方向驱动时的光线的状态的图；
图4C是表示在将装设于图1所示的光学头的准直透镜沿光轴方向驱动时的光线的状态的图；
图5是表示装设于图1所示的光学头的入射角变换透镜的结构的示意图；
图6A是表示自装设于图1所示的光学头的入射角变换透镜射出的光线的状态的图；
图6B是表示自装设于图1所示的光学头的入射角变换透镜射出的光线的状态的图；
图6C是表示自装设于图1所示的光学头的入射角变换透镜射出的光线的状态的图；
图7是表示图1所示的光学头的透光层的厚度和准直透镜移动量的关系的图；
图8是本发明第二实施方式之光学头的概略构成图；
图9是示意性地表示图8所示的光学头的入射角变换全息图的结构的图；
图10是本发明第三实施方式之光学头的概略构成图；
图11是示意性地表示图10所示的光学头的入射角变换组合透镜的结构的图；
图12是表示装设于本发明第二实施方式之光学头的发散收敛度放大构件的变形例的图；
图13是表示将本发明第一～第三实施方式的光学头和CD/DVD用光学头一体地构成的本发明第四实施方式之双透镜光学头的图；
图14是将双透镜光学头的各透镜沿光盘的查找中心线配置的图；
图15是将双透镜光学头的各透镜配置在与光盘的查找中心线正交的切线方向上的图；
图16是本发明第五实施方式之光盘装置的概略构成图；
图17是表示图13所示的CD/DVD用光学头的构成的图；
图18是现有光学头的概略构成图；
图19是表示现有光学头的透光层的厚度和准直透镜移动量的关系的图。
符号说明
1   半导体激光器
2   偏振光束分离器
3   1/4波长板
4   准直透镜
5   反射镜
6   物镜
7   检测透镜
8   受光元件
9   双轴致动器
10、11、12  光学头
16  步进电动机
17  螺杆轴
18  透镜支架
19  导轨
20  入射角变换透镜
21  入射角变换全息图
22   入射角变换组合透镜
30   光盘
31、32、33、34  信息记录面
35   光盘驱动部
36   控制部
40   光学头
50   光盘装置
101  光源
102  偏振光束分离器
103  1/4波长板
104  准直透镜
106  物镜
107  多透镜
108  受光元件
109  双轴致动器
110  准直透镜用致动器
120  光学头
130  光盘
131  透光层
具体实施方式
下面，参照附图对本发明实施方式即光学头及光盘装置进行说明。
(实施方式1)
使用图1～图7对本发明第一实施方式进行说明。
图1为本发明第一实施方式之光学头的概略构成图。图1中，1为相当于光源之一例的半导体激光器，2为偏振光束分离器，3为1/4波长板，4为相当于耦合透镜之一例的准直透镜，5为反射镜，6为物镜，7为检测透镜，8为受光元件，9为驱动物镜6的双轴致动器，20为相当于发散收敛度放大构件之一例的入射角变换透镜，16为驱动准直透镜4的步进电动机，17为螺杆轴，18为保持准直透镜的透镜支架，这些组件构成光学头10。
30为具有多个透明基板(透光层)且相当于光信息记录介质的光盘，如图2所示，光盘30自光入射面侧(物镜6侧)形成有信息记录面31、32、33、34，从上述光入射面到各个信息记录面的透光层的厚度为d1、d2、d3、d4。另外，光盘30由于相当于上述的多层构造的光盘，因此，最厚的透光层的信息记录面34和最薄的透光层的信息记录面31的面间距离在也包含偏差时超过30μm。另外，在本实施方式中，光盘30具有四个信息记录面，但不局限于此，为具有三个以上的信息记录面的光盘。
下面，关于对光盘30进行信息的记录或再生时的光学头10的动作进行详细的说明。自半导体激光器1射出的直线偏振光的激光透过偏振光束分离器2，由1/4波长板3变换为圆偏振光后，由准直透镜4变换为大致平行光，然后由反射镜5进行反射，透过入射角变换透镜20，且通过物镜6，越过透光层在光盘30的信息记录面31～34中任一面上作为光点进行聚光。
由信息记录面31～34任一面反射的激光再透过物镜6、入射角变换透镜20，由反射镜5进行反射，透过准直透镜4，由1/4波长板3变换为与去路不同的直线偏振光后，由偏振光束分离器2进行反射，通过检测透镜7导向受光元件8。由受光元件8检测到的激光被光电变换后进行运算，生成用于跟踪光盘30的面抖动的聚焦误差信号和用于跟踪偏心的跟踪误差信号。双轴致动器9根据该聚焦误差信号和跟踪误差信号以在旋转的光盘30的信息轨道上跟踪光点的方式沿双轴方向驱动物镜6。
准直透镜4保持在透镜支架上且沿激光的光轴可移动。在根据信息记录面31～34的透光层的厚度而这些透光层的厚度为规定值以外的情况下，按照对随着透光层的厚度变化的球面像差进行补正的方式，通过准直透镜4入射到物镜6的激光成为发散光或收敛光，且在物镜6上产生相反极性的球面像差从而进行球面像差的修正。
图3A及图3B为沿光轴方向驱动准直透镜4的机构的概略构成图。在图3A及图3B中，16为步进电动机，17为螺杆轴，18为透镜支架，19为导轨。如图3B所示，通过驱动步进电动机16且使螺杆轴17旋转，准直透镜4和保持准直透镜4的透镜支架18沿导轨19且沿着准直透镜4的光轴方向可移动。
图4A～图4C为表示沿光轴方向驱动准直透镜4时的光束的状态的图。由光盘30的透光层的厚度的不同而产生的球面像差，可通过改变入射到物镜6的激光的发散收敛度且产生与由透光层的厚度的不同产生的球面像差相反极性的球面像差，得到修正。
因此，例如，以准直透镜4的射出光成大致平行光的图4A为基准，如图4B所示，通过将准直透镜4移动到光源侧，准直透镜4的射出光成为发散光，就可修正在光盘30的透光层变厚的情况下产生的球面像差。另一方面，如图4C所示，通过将准直透镜4移动到物镜侧，准直透镜4的射出光成为收敛光，就可修正在光盘30的透光层变薄的情况下产生的球面像差。
在此，作为将准直透镜4沿光轴方向移动的装置，不限于使用上述的步进电动机16的方法，例如由磁回路及压电元件的驱动的致动器等任何装置都可以进行，而不限于上述的方法。
另外，在使用步进电动机的情况下，由于不需要监测准直透镜的光轴方向的位置，因此，具有可简化系统的优点，另一方面，磁回路及压电元件的驱动的致动器由于驱动部分小，因此，具有适用于光学头的小型化的优点。
下面，对入射角变换透镜20的功能进行详细的说明。如图5所示，入射角变换透镜20的准直透镜4侧的面(第一面)具有凸的光焦度，物镜6侧的面(第二面)具有凹的光焦度，在平行光入射的情况下，作为将光束直径不同的平行光射出的所谓无焦透镜而发挥功能。另外，将入射角变换透镜20作为上述无焦透镜而发挥功能的情况用其它方法表现时，设入射到入射角变换透镜20的光束的直径为D1，设从入射角变换透镜20射出的光束的直径为D2时，可以说具有D1＞D2的关系。
本实施方式的入射角变换透镜20的规格参数如表1。
(表1)
Figure A20078000969400141
Figure A20078000969400151
另外，入射角变换透镜20将入射角变换透镜自身产生的球面像差降低，因此，如上述规格，优选将入射面(第一面)和射出面(第二面)中至少一个面作成非球面形状。
用图6A～图6C对该入射角变换透镜20的功能进行说明。
图6A～图6C为表示平行光、发散光、收敛光分别入射到入射角变换透镜20时的射出光的状态的图。如图6A所示，在平行光入射的情况下，入射角变换透镜20射出光束直径不同的平行光。
但是，如图6B所示，在发散光入射到入射角变换透镜20的情况下，射出的发散光的边缘光线相对于光轴的倾斜角θ1比入射的发散光的边缘光线相对于光轴的倾斜角θ2大。另一方面，如图6C所示，在收敛光入射到入射角变换透镜20的情况下，射出的收敛光的边缘光线相对于光轴的倾斜角θ3比入射的收敛光的边缘光线相对于光轴的倾斜角θ4大。
即，入射角变换透镜20在平行光入射时，以与入射光束直径不同的射出光束直径将平行光射出；在发散光入射时，使发散光更发散且作为发散光射出；在收敛光入射时，使收敛光更收敛且作为收敛光射出。这样，入射角变换透镜20具备将入射光的发散收敛度进一步放大并射出的功能。
另一方面，如上所述，通过使准直透镜4沿光轴方向移动，可以使发散光、平行光、收敛光入射到入射角变换透镜20。另外，物镜6具有如下特性：以平行光入射的情况为基准，在发散光入射时，在更远的位置结成焦点，相反，在收敛光入射时，在更近的位置结成焦点。
因此，如上所述，通过将具有进一步放大入射光的发散、收敛度的功能的入射角变换透镜20配置在物镜6的入射侧，由准直透镜4的移动而形成的发散光及收敛光就进一步发散或收敛并入射到物镜6。因此，即使准直透镜4的移动量与现有相同，也可以使物镜6的焦距大幅度变化。即，只要光盘的信息记录面间的距离与现有相同，即可利用本实施方式使准直透镜4的移动量比现有小。
图7为将本实施方式的要修正的透光层的厚度和准直透镜的移动量的关系通过计算求出的结果。横轴表示进行修正的透光层的厚度，纵轴表示准直透镜4的移动量。另外，用于计算的各参数的具体的数值如下：
半导体激光器1的波长λ＝408nm
物镜6的NA NA＝0.85
物镜6的焦距fol＝1.3mm
准直透镜4的焦距fcl＝19.0mm
信息记录面的各透光层的厚度d1＝50μm
                          d2＝75μm
                          d3＝100μm
                          d4＝125μm
准直透镜4的移动量以物镜6的最佳基体材料厚度(残存像差最小的光盘透光层的厚度)为85.5μm的情况为基准，以接近物镜的方向为正(+)。
由图7得知，为了修正光盘30的d1的透光层的厚度，在本实施方式的准直透镜4中，需要+3.65mm的移动量；为了修正d4的透光层的厚度，在本实施方式的准直透镜4中，需要-3.47mm的移动量。即，准直透镜4的移动范围约7.1mm，比用虚线表示的现有例小约1mm。此表示由于利用入射角变换透镜20，入射到物镜6的光线的发散收敛度变得更大，因此，准直透镜4的每单位移动量产生的球面像差量将会增大。
在此，为了使光学头10的尺寸更小，如图1所示，优选入射角变换透镜20搭载在驱动物镜6的双轴致动器9上。另外，由于入射角变换透镜20为无焦透镜，因此，光轴对物镜6的偏差造成的彗形像差几乎不产生，在搭载于双轴致动器9的情况下，位置调整容易且合适。
如上所述，本实施方式的光学头10由于具备入射角变换透镜20，因此，故可缩小准直透镜4的可动范围，可以实现小型的尺寸的光学头。
(实施方式2)
下面，利用图8和图9对本发明另一实施方式进行说明。另外，对与实施方式1相同的构成要素标记相同的符号，以下，对其说明进行省略。
图8为本发明其它实施方式的光学头的概略构成图。图8中，1为相当于光源之一例的半导体激光器，2为偏振光束分离器，3为1/4波长板，4为相当于耦合透镜之一例的准直透镜，5为反射镜，6为物镜，7为检测透镜，8为受光元件，9为驱动物镜6的双轴致动器，21为相当于发散收敛度放大构件之一例的入射角变换全息图，16为驱动准直透镜4的步进电动机，17为螺杆轴，18为保持准直透镜的透镜支架，这些组件构成光学头10。另外，30为具有多个透明基板(透光层)且相当于光信息记录介质的光盘，且为最厚的透光层的信息记录面34和最薄的透光层的信息记录面31的面间距离超过上述30μm的光盘。
另外，关于进行光盘30的信息的记录或再生时的光学头11的动作，由于与实施方式1所示的光学头10的动作相同，因此，省略详细的说明。
实施方式1的光学头10和本实施方式的光学头的不同为：入射角变换透镜和入射角变换全息图21的不同。如图9所示，入射角变换全息图21其准直透镜4侧的面(第一面)为具有凸的光焦度的衍射面21a，物镜6侧的面(第二面)为具有凹的光焦度的衍射面21b。衍射面21a的构成方式为：具有由多个同心圆状的环带构成的衍射结构21c，在半导体激光器1的波长中，可以获得最大的衍射效率。
该入射角变换全息图21也和实施方式1所示的入射角变换透镜20同样，在发散光入射到入射角变换全息图21的情况下，射出的发散光的边缘光线对光轴的倾斜角比入射的发散光的边缘光线对光轴的倾斜角大；在收敛光入射到入射角变换全息图21的情况下，射出的收敛光的边缘光线对光轴的倾斜角比入射的收敛光的边缘光线对光轴的倾斜角大。
即，入射角变换全息图21具备将入射光的发散收敛度进一步放大并射出的功能，且具有将准直透镜4的每单位移动量产生的球面像差量增大的效果。因此，设入射到入射角变换全息图21的光束的直径为D1，设从入射角变换全息图21射出的光束的直径为D2时，入射角变换全息图21也具有D1＞D2的关系。
因此，入射角变换全息图21具有与入射角变换透镜20具有的上述的效果相同的效果，即与现有相比，能够缩小准直透镜4的移动量，能够有助于光学头的小型化。
但是，激光光源的波长因记录功率和再生功率的切换时及周围温度的变化等而进行变动。在此，激光的波长越短，随着波长变动的物镜的材料的折射率变动而造成的最佳像点位置的变动的影响就越大。因此，尤其在记录型的光学头中，通常具备用于修正由波长的变动而产生的最佳像点位置的变动的色像差修正功能。
本实施方式的入射角变换全息图21在半导体激光器1的基准波长408nm的平行光入射了的情况下，凸的衍射功率(power)和凹的折射功率相等，且作为无焦透镜发挥功能，但是，在激光的波长变长的情况下，衍射面21a的衍射角变大且凸的光焦度加大，在平行光入射的情况下，作为射出收敛光的透镜发挥功能。另一方面，在激光的波长变短的情况下，衍射面21a的衍射角变小且凹的光焦度加大，在平行光入射的情况下，作为射出发散光的透镜发挥功能。其按照抵销由物镜6产生的最佳像点位置的变动的方式发挥功能且具有所谓的色像差修正的效果。即，形成于衍射面21a的上述衍射结构21c发挥色像差修正功能。
另外，上述衍射结构21c具有用于发挥色像差修正功能的条件即凸的光焦度，其凸的光焦度量为用于消除由物镜6产生的色像差所需要的量。另外，如图9所示，入射角变换全息图21的准直透镜4侧的面为平面，物镜6侧的面以凹面形成。还有，假设即使将具有凸的光焦度的衍射结构21c形成在物镜6侧的上述凹面，也能够获得基于衍射结构21c的色像差修正功能。但是，由于入射到入射角变换全息图21的光束的直径D1和射出的光束的直径D2相等，因此，不能获得放大入射光的发散收敛度的效果。因此，在图9所示的单面为平面的入射角变换全息图21的形状中，需要在准直透镜4侧的平面形成衍射结构21c。但是，如下述，具有色像差修正功能的发散收敛度放大构件的形状不限于入射角变换全息图21的形状。
如上所述，由于本实施方式的光学头11具备入射角变换全息图21，因此，可缩小准直透镜4的可动范围，能够实现小型的尺寸的光学头。另外，由于入射角变换全息图21具备色像差修正的功能，因此，能够实现记录或再生性能优异的光学头。
另外，本实施方式的入射角变换全息图21与实施方式1的入射角变换透镜相比，可以薄型且轻质地构成，因此，具备通过双轴致动器9的小型化及高速驱动而适用的特征。
如上所述，在入射角变换全息图21中，准直透镜4侧的面以平面形成，物镜6侧的面以凹面形成，发挥色像差修正功能的衍射结构21c形成于准直透镜4侧的平面。但是，发散收敛度放大构件也可以采用以下说明的那种形状，通过采用那种形状，而具有像差修正功能，且可以获得作为无焦透镜的更大的无焦倍率。
如上所述，用于发挥色像差修正功能的衍射结构21c的凸的光焦度量，由所使用的物镜产生的色像差量决定。例如，由物镜产生的色像差量为0.5μm/nm，为了将此作成大致零，由形成于发散收敛度放大构件的衍射结构21c的凸的光焦度大致唯一地决定。另一方面，如上所述，为了减小准直透镜4的移动量且实现光学头的小型化，为了使该发散收敛度放大构件作为无焦透镜发挥功能，该发散收敛度放大构件的凸的光焦度和凹的光焦度必须相等。在此，如上所述，在发挥色像差修正功能的衍射结构21c形成于入射角变换全息图21的准直透镜4侧的平面的情况下，当将入射角变换全息图21的厚度作成约1mm时，设入射到入射角变换全息图21的光束的直径为D1，自入射角变换全息图21射出的光束的直径为D2时，用于消除上述的值的色像差的D2/D1的值成为约0.95。
根据上述的观点，认为发散收敛度放大构件的D2/D1的值由要修正的色像差量决定，但是，如下述，通过形成发散收敛度放大构件而适当地设定D2/D1的值，能够进一步减小准直透镜4的移动量且能够实现光学头的进一步小型化。
即，为了进一步减小准直透镜4的移动量且实现光学头的更小型化，必须进一步缩小所述的D2/D1的值。例如，在形成D2/D1的值比上述的值小的例如D2/D1＝0.8的发散收敛度放大构件的情况下，由于入射角变换全息图21的厚度不得不采用现实性的值，因此，如上述例那样，只要须修正的色像差量为0.5μm/nm，由衍射结构21c的凸的光焦度量即可大致唯一地决定。由此，如图12所示，将准直透镜4侧的面以具有规定的凸的光焦度的方式形成为凸面23a。而且，由于用于使其作为无焦透镜发挥功能的该发散收敛度放大构件的凸的光焦度和凹的光焦度必须相等，因此，在物镜6侧的面方面，形成为具有以光焦度量的绝对值计与由衍射结构21c的凸的光焦度和由凸面23a的凸的光焦度之和大致相等的凹的光焦度量的凹面23b。这样，形成图12所示的发散收敛度放大构件23。
另外，在该发散收敛度放大构件23中，在准直透镜4侧的凸面23a形成有衍射结构21c，但衍射结构21c形成在准直透镜4侧、物镜6侧任一侧都可以。例如，在上述例中，将衍射结构21c设置在物镜6侧时，由于物镜6侧的面具有由衍射结构21c的凸的光焦度，因此，就准直透镜4侧的面而言，形成为具有以光焦度量的绝对值计与由衍射结构21c的凸的光焦度和由凹面23b的凹的光焦度之和大致相等的凸的光焦度量的凸面23a。即，利用发散收敛度放大构件的凹面的凹的光焦度、凸面的凸的光焦度、及由衍射结构21c的凸的光焦度，结果是该发散收敛度放大构件作为无焦透镜发挥功能。即，只要以凹的光焦度和凸的光焦度相等的方式决定发散收敛度放大构件的形状即可。
另外，将凸面和凹面比较时，由于凸面一方有效区域的面积大，因此从衍射结构21c的制作上的观点看，在凸面形成衍射结构21c容易，因而优选。
(实施方式3)
下面，利用图10和图11对本发明另一实施方式进行说明。另外，对与实施方式1和实施方式2相同的构成要素附带相同的符号，以下对其说明进行省略。
图10为本发明其它实施方式的光学头的概略构成图。图10中，1为相当于光源之一例的半导体激光器，2为偏振光束分离器，3为1/4波长板，4为相当于耦合透镜之一例的准直透镜，5为反射镜，6为物镜，7为检测透镜，8为受光元件，9为驱动物镜6的双轴致动器，22为相当于发散收敛度放大构件之一例的入射角变换组合透镜，16为驱动准直透镜4的步进电动机，17为螺杆轴，18为保持准直透镜的透镜支架，这些组件构成光学头12。另外，30为具有多个透明基板(透光层)且相当于光信息记录介质的光盘，且为最厚的透光层的信息记录面34和最薄的透光层的信息记录面31的面间距离超过所述30μm的光盘。
本实施方式的光学头12与实施方式1的光学头10、实施方式2的光学头11的区别为入射角变换组合透镜22。如图11所示，入射角变换组合透镜22将准直透镜4侧(入射侧)的凸透镜22a(玻璃材料：VC78，阿贝数55)和物镜6侧(射出侧)的凹透镜22b(玻璃材料：FD15，阿贝数30)粘合而成。
该入射角变换组合透镜22也在发散光进行入射的情况下，射出的发散光的边缘光线相对于光轴的倾斜角比入射的发散光的边缘光线相对于光轴的倾斜角大；在收敛光进行入射的情况下，射出的收敛光的边缘光线相对于光轴的倾斜角比入射的收敛光的边缘光线相对于光轴的倾斜角大。
即，入射角变换组合透镜22具备将入射光的发散收敛度进一步放大并射出的功能，且具有将准直透镜4的每单位移动量产生的球面像差量增大的效果。因此，设入射到入射角变换组合透镜22的光束的直径为D1，设从入射角变换组合透镜22射出的光束的直径为D2时，入射角变换组合透镜22也具有D1＞D2的关系。
因此，入射角变换组合透镜22具有与入射角变换透镜20具有的上述的效果相同的效果，即，与现有相比，能够缩小准直透镜4的移动量，能够有助于光学头的小型化。
另外，本实施方式的入射角变换组合透镜22在半导体激光器1的基准波长408nm的平行光进行入射的情况下，凸透镜22a的光焦度和凹透镜22b光焦度相等，且作为无焦透镜发挥功能，但是，在激光的波长变长的情况下，色散大的(阿贝数小的)凹透镜的光焦度将会更小；在平行光入射的情况下，作为射出收敛光的透镜发挥功能。另一方面，在激光的波长变短的情况下，色散大的(阿贝数小的)凹透镜的光焦度将会更大，在平行光入射的情况下，作为射出发散光的透镜发挥功能。这按照抵销由物镜6产生的最佳像点位置的变动的方式发挥功能且具有所谓的色像差修正的效果。
另外，由于入射角变换组合透镜22具备色像差修正的功能，因此，以用于凹透镜22b的玻璃材料的色散比用于凸透镜22a的玻璃材料的色散大为前提条件。具体而言，凸透镜22a优选使用阿贝数50以上的低色散材料，凹透镜22b优选使用阿贝数35以下的高色散材料。
如上所述，由于本实施方式的光学头12具备入射角变换组合透镜22，因此，可缩小准直透镜4的可动范围，能够实现小型的尺寸的光学头。另外，由于入射角变换组合透镜22具备色像差修正的功能，因此，能够实现记录或再生性能优异的光学头。
另外，在从实施方式1到实施方式3中，使用搭载于双轴致动器9的可动部的入射角变换透镜20、入射角变换全息图21、入射角变换组合透镜22中任一种，对减小准直透镜4的可动范围的光学头的方式进行了说明，但本发明不局限于这些。
即，只要作为发散收敛度放大构件固定在准直透镜和物镜之间，且具有将从准直透镜射出并入射到物镜的光束的边缘光线对光轴的倾斜角放大的功能，本发明即可适用。例如，也可以在入射面和射出面的双方具备衍射结构。另外，这些发散收敛度放大构件也可以不固定在双轴致动器上而是固定在光学头上。
另外，设入射到发散收敛度放大构件的光束的直径为D1，设从发散收敛度放大构件射出的光束的直径为D2时，发散收敛度放大构件具有将从准直透镜射出并入射到物镜的光束的边缘光线对光轴的倾斜角放大的功能的条件为：
D1＞D2。
但是，在入射光束直径D1和射出光束直径D2之差小的情况下，由于倾斜角的放大效果小，因此，优选
D 1×0.99≥D2
程度。另一方面，相对于入射光束直径D1的射出光束直径D2越小，倾斜角的放大效果越大。但是，为了确保物镜和光盘之间的间隔(工作距离)，需要以某程度确保物镜的焦距，且不能大幅度地缩小物镜的有效直径。即，当入射光束直径D1比发散收敛度放大构件的射出光束直径D2大时，由于准直透镜4的有效直径及外径变大，因此，反而光学系整体变大。因此，实际上优选
D2≥D1×0.8
程度。如上所述，入射到发散收敛度放大构件的光束的直径D1及射出的光束的直径D2优选在
D1×0.99≥D2≥D1×0.8
的范围。
另外，为了修正球面像差而进行驱动的耦合透镜不局限于利用步进电动机16沿光轴方向驱动实施方式1到实施方式3所示的准直透镜4的方式，例如，即使对通过改变两组透镜组的光轴方向的间隔使入射到物镜的光束的发散度及/或收敛度变化的所谓光束扩展器那样的光学元件也可适用，这些得到了明确。
(第四实施方式)
如实施方式1～3所述，通过将例如入射变换透镜20那样的发散收敛度放大构件配置在准直透镜4和物镜6之间，能够减小准直透镜4的移动量，且能够实现光学头的小型化。另一方面，作为不使用发散收敛度放大构件就使准直透镜4的移动量减小的方法，具有加大物镜6的焦距的方法。
但是，由于焦距大的物镜6直径大，因此，违背光学头的小型化，并且物镜的重量增加且不利于驱动物镜等的致动器的工作性能。因此，如上所述，设置例如入射角变换透镜20那样的发散收敛度放大构件从驱动物镜等的致动器的工作性能方面的观点看也有效。尤其如入射角变换全息图21及入射角变换组合透镜22那样，在发散收敛度放大构件上具有色像差修正功能，由此不需要另外设置色像差修正用的光学元件，更有效。
再另外，作为本发明第四实施方式，如图13所示，也可以构成将CD(小型盘)及DVD(数字压缩盘)用的光学头13A和上述的第一～第三实施方式的BD用的光学头13B一体地构成的双透镜光学头13。
在图13所示的双透镜光学头13中，可以将CD/DVD用光学头13A和BD用光学头13B分别独立地配置且一体地构成，也可以将具备CD/DVD用光学头13A的物镜以及具备BD用光学头13B的物镜6及驱动发散收敛度放大构件的致动器共用一个可动部且以一体进行驱动。
另外，图13所示的CD/DVD用光学头13A可以具有例如图17所示的光学头220的构成。在该情况下，光源201相当于第二光源，物镜206相当于第二物镜，另外，202为偏振光束分离器，203为1/4波长板，204为准直透镜，207为多透镜，208为受光元件，209为驱动物镜206的双轴致动器。另外，230为光盘，231为透光层。
另外，图13中，在双透镜光学头13中，将光学头13A图示于右侧，将光学头13B图示于左侧，但方便起见如此图示，和实际的配置无关，另外，图示的形状尺寸等也和实际不同。
如上所述，也可以构成双透镜光学头，在例如代替设置入射角变换透镜那样的发散收敛度放大构件而设置用于减小准直透镜的移动量的且具有大的直径的物镜的图14及图15所示的双透镜光学头14中，产生下面进行说明的问题。即，如上所述，由于大的物镜的重量增加，因此，物镜驱动用致动器的工作性能降低。另外，CD/DVD用光学头14A的物镜14A-1和BD用光学头14B的物镜14B-1的中心间距离L1比图13所示的双透镜光学头13的中心间距离L大，如下所述，产生例如跟踪控制等、与对光盘的信息的读写有关的问题。
在双透镜光学头14中，CD/DVD用光学头14A的物镜14A-1及BD用光学头14B的物镜14B-1的配置方法如下：如图14所示，将它们沿光盘30的查找中心线30a并列设置的方法；如图15所示，将物镜14A-1配置在光盘30的查找中心线30a上，将物镜14B-1沿与查找中心线30a正交的切线方向30b配置的方法。在图14所示的配置方法中，由于大的所述中心间距离L1，因而双透镜光学头14的尺寸势必大型化。因此，例如，当BD用光学头14B要在光盘30的内周侧轨道上选取信息时，CD/DVD用光学头14A可能干扰光盘旋转用电动机。另外，在图15所示的配置方法中，由于所述中心间距离L1大，因此，物镜14B-1距查找中心线30a的位置偏移变大。另一方面，光盘30的轨道的曲率在外周侧轨道上比较缓和，在内周侧轨道上较急。由此，在具有物镜14B-1的BD用光学头14B在外周侧轨道上选取信息时和在内周侧轨道上选取信息时，在轨道角度30c上产生差别。由于起因于该轨道角度30c的不同而由BD用光学头14B所具备的光检测器检测的光束图案就进行变化，因此，存在跟踪性能差这种问题。
如上所述，通过设置例如入射角变换透镜20那样的发散收敛度放大构件，可以减小准直透镜的移动量并实现光学头的小型化，且不需要增大物镜6的直径。由此，在具备第一～第三实施方式的BD用的光学头13B的双透镜光学头13中，可以使所述中心间距离L与现有同等或小于现有。因此，参照图14及图15进行说明的问题在本实施方式的光学头中不会产生。这样，设置例如入射角变换透镜20那样的发散收敛度放大构件的情况即使在例如跟踪控制等、对光盘读写信息的有关方面也有效。
(实施方式5)
图16为本发明之一实施方式的光盘装置的概略构成图。
图16中，50表示光盘装置整体，在光盘装置50的内部具备光盘驱动部35、控制部36、光学头40，另外，30为具有透明基板的光盘。
光盘驱动部35具有旋转驱动光盘30的功能，光学头40为实施方式1～实施方式4中任一方式的光学头。控制部36具有进行光盘驱动部35和光学头40的驱动及控制的功能，并且具有由光学头40进行受光的控制信号、信息信号处理的功能、和使信息信号与光盘装置50的外部和内部连接的功能。
光盘装置50将实施方式1～实施方式4所述的任一光学头搭载，可以缩小准直透镜的移动范围，因此，本实施方式的光盘装置50在使用因信息记录面的多层化而透光层的厚度变化大的光盘的情况下，也能获得可以实现更小型的尺寸这种优异的效果。尤其在将实施方式2和实施方式3所述的任一光学头搭载的情况下，具有可以缩小准直透镜的移动范围的效果，而且还具备色像差修正功能，因此，本实施方式的光盘装置50在小型的尺寸的基础上，能够获得记录或再生性能优异的显著的效果。
另外，通过将上述的各种实施方式中的任意实施方式适当组合，能够实现各自具有的效果。
本发明参照附图对优选的实施方式进行了充分地记载，但对于该技术熟练的人们来说，各种变形及修正是明了的。只要那样的变形及修正不脱离附带的权利要求的范围的本发明范围，则应该理解为含在其中。
另外，2006年3月20日申请的日本国专利申请No.特願2006-076315号说明书、附图、权利要求的范围、及说明书摘要公开的内容的全部被编入本说明书中，以供参考。
工业上的可利用性
本发明光学头即使在使用因信息记录面的多层化而透光层的厚度变化大的光盘的情况下，也可将光学头构成为小型，另外，由于还具备色像差修正功能，因此，能够实现光盘装置的小型化、轻量化及高精度化，可以廉价地提供高性能的光盘装置。

Claims (17)

1、一种光学头，其特征在于，具备：
光源；
耦合透镜，其使从所述光源射出的光束的发散度及/或收敛度可变化；
物镜，其将所述光束聚光于具有透光层的厚度不同的三个以上的信息记录面的光信息记录介质；和
发散收敛度放大构件，其固定在所述耦合透镜和所述物镜之间，
入射到所述发散收敛度放大构件的光束的直径D1及自所述发散收敛度放大构件射出的光束的直径D2满足式(1)：
D1＞D2…(1)。
2、根据权利要求1所述的光学头，其特征在于，在所述多个信息记录面内的最厚的透光层的信息记录面与最薄的透光层的信息记录面的面间距离超过30μm。
3、根据权利要求1所述的光学头，其特征在于，所述发散收敛度放大构件被固定于驱动所述物镜的致动器的可动部，且按照与所述物镜一体的方式被驱动。
4、根据权利要求1所述的光学头，其特征在于，所述发散收敛度放大构件是在入射光束为大致平行光的情况下其射出光为大致平行光的无焦透镜。
5、根据权利要求4所述的光学头，其特征在于，所述发散收敛度放大构件是与所述耦合透镜相对向的面具有正的光焦度、且与所述物镜相对向的面具有负的光焦度的折射型透镜。
6、根据权利要求5所述的光学头，其特征在于，所述发散收敛度放大构件的与所述耦合透镜相对向的面和与所述物镜相对向的面中至少一个面，具有非球面形状。
7、根据权利要求1所述的光学头，其特征在于，所述发散收敛度放大构件具备对随着所述光源的波长的变动而产生的所述物镜的色像差进行修正的色像差修正功能。
8、根据权利要求4所述的光学头，其特征在于，所述发散收敛度放大构件的与所述耦合透镜相对向的面为具有正的光焦度的衍射面、与所述物镜相对向的面为具有负的光焦度的折射面。
9、根据权利要求4所述的光学头，其特征在于，所述发散收敛度放大构件是与所述耦合透镜相对向的面为凸面、与所述物镜相对向的面为凹面的折射型透镜，且所述凸面或所述凹面具备对随着所述光源的波长的变动而产生的所述物镜的色像差进行修正的色像差修正功能。
10、根据权利要求4所述的光学头，其特征在于，所述发散收敛度放大构件是使两枚透镜粘合而成的透镜，在与所述耦合透镜相对向的侧具有正的光焦度的第一透镜、与所述物镜相对向的侧具有负的光焦度的第二透镜中，所述第一透镜的玻璃材料的阿贝数v1、及所述第二透镜的玻璃材料的阿贝数v2满足式(2)：
v1＞v2…(2)。
11、根据权利要求10所述的光学头，其特征在于，所述第一透镜的玻璃材料的阿贝数v1、及所述第二透镜的玻璃材料的阿贝数v2满足式(3)及式(4)：
v1≥50…(3)
v2≤35…(4)。
12、根据权利要求10所述的光学头，其特征在于，所述发散收敛度放大构件的在与所述耦合透镜相对向的面、与所述物镜相对向的面、及两枚透镜粘合的面中的至少一个面，具有非球面形状。
13、根据权利要求1所述的光学头，其特征在于，入射到所述发散收敛度放大构件的光束的直径D1、及从所述发散收敛度放大构件射出的光束的直径D2满足式(5)：
D1×0.99≥D2≥D1×0.8…(5)。
14、根据权利要求1所述的光学头，其特征在于，还具备使所述耦合透镜沿光轴方向移动的驱动装置，通过使所述耦合透镜的光轴方向的位置变化，而使从所述光源射出的光束的发散度及/或收敛度变化。
15、根据权利要求1所述的光学头，其特征在于，还具备：
第二光源，其与所述光源另体设置；
第二物镜，其与所述物镜邻接配置且将从所述第二光源射出的光束聚光在与所述光信息记录介质不同的第二光信息记录介质上。
16、根据权利要求15所述的光学头，其特征在于，所述第二物镜被固定在驱动所述物镜的致动器的可动部，且按照与所述物镜一体的方式被驱动。
17、一种光盘装置，具备光学头、用于旋转驱动光盘的光盘驱动部、控制所述光学头及所述光盘驱动部的控制部，其特征在于，
所述光学头为权利要求2所规定的光学头。
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