CN1189877C - 折反射透镜、光学头及光记录重放装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种几乎完全校正彗差的透镜，作为利用瞬逝光时的理想的折反射透镜。本发明的折反射透镜由第1面S1为凹面折射面、第2面S2为平面反射镜、第3面S3为与第1面S1的凹面折射面同轴设置的凹面非球面反射镜构成，使平行入射光通过第2面S2的平面反射镜上所设置的小孔，在第4面S4的全反射面上成像。在所述折反射透镜中，设定第1面S1的曲率半径及第1面S1到第3面S3顶点的光学长度d，以满足正弦条件。

Description

折反射透镜、光学头及光记录重放装置
技术领域
本发明涉及利用瞬逝(evanescent)光时的理想的折反射透镜。另外，本发明涉及使用这种折反射透镜的光学头及光记录重放装置。
现有技术
作为实现光记录媒体的高密度记录的方法，研究了利用瞬逝光能够记录重放衍射极限以下的微小记录凹坑的方法。在利用瞬逝光进行光盘记录重放时，使得透镜的入射光束的透镜端面成像，其大部分在该透镜端面被全反射。这时，若透镜端面与光记录媒体的间隔保持非常小，则瞬逝光的一部分与光记录媒体耦合，被取出到透镜外面，就能够利用该瞬逝光进行记录重放。
在空中瞬逝光能够耦合的距离，在例如透镜的数值孔径NA为1.5的情况下，为100nm数量级。因而，在利用瞬逝光进行光记录媒体的记录重放时，必须将透镜端面与光记录媒体的间隔保持在100nm数量级以下。这采用例如磁盘中使用的浮动磁头技术是能够实现的。
也就是说，若采用例如磁盘中使用的浮动磁头技术，将透镜端面与光记录媒体的间隔保持在100nm数量级以下，则瞬逝光的一部分与光记录媒体耦合，就能够记录重放衍射极限以下的微小记录凹坑。
1998年5月在美国的光数据存储会议(Optical Data Storage Meeting)上，Samson Electronics公司的C.W.Lee提出了在利用这种瞬逝光进行记录重放时采用折反射透镜的方法。
但是，若对C.W.Lee提出的折反射透镜的透镜数据加以分析可知，彗差的校正是不完全的，使用该折反射透镜存在以下一些问题。
在利用瞬逝光时，必须将入射光束以很小的光点直径在透镜端面上成像。但是，由于用上述折反射透镜，其彗差的校正不完全，因此当安装该折反射透镜时的安装角度误差导致光束入射角超过±1°的情况下，发生的彗差显著，不能将入射光束以很小的光点直径在透镜端面上成像。
而且，利用瞬逝光的近视场光学系统，估计与在远视场光学系统中以很小的光点直径成像的情况相比，其彗差的影响更显著。因而，若考虑在近视场光学系统中采用上述折反射透镜，则在安装该折反射透镜时，估计该安装角度误差必须远小于±1°。
这样，上述折反射透镜，由于彗差的校正不完全，因此在其安装时要求有非常高的安装精度。特别是很难以使用近视场光学系统能够允许的精度进行安装，即使能够实现，也必然导致制造成本大幅度上升。
发明概述
本发明是鉴于上述以往的情况而提出的，目的在于提供一种几乎完全校正过彗差的透镜，作为利用瞬逝光时的理想的折反射透镜。另外，本发明的目的还在于提供一种采用这种折反射透镜的光学头及光记录重放装置。
本发明涉及的折反射透镜由第1面为凹面折射面、第2面为平面反射镜、以及第3面为与第1面的凹面折射面同轴配置的凹面非球面反射镜构成，所述折反射透镜使平行入射光通过第2面的平面反射镜上所设置的小孔，在第4面的全反射平面上成像。
这里，设r1为第1面的曲率半径，r3为第3面的中心曲率半径，d为第1面到第3面顶点的光学长度，fa(N)、fb(N)为用透镜介质折射率N的函数表示的系数，则用下述式(1)表示满足正弦条件的条件式
d/r3＝fa(n)r1/r3+fb(N)                      ……(1)
而且，设满足上述式(1)时的第1面曲率半径r1的值为R，第1面到第3面顶点的光学长度d的值为D。
本发明涉及的折反射透镜，其特征在于，第1面的曲率半径r1在R±1％的范围内，第1面到第3面顶点的光学长度d在D±0.5％的范围内。
另外，本发明涉及的折反射透镜也可以在上述第1面的前面配置透镜。通过在第1面的前面配置透镜，例如能够将漫射光作为平行光入射至第1面。另外，最好是采用弯月形凸透镜作为在折反射透镜的第1面前面配置的透镜。
另外，本发明涉及的折反射透镜也可以具有构成第1面至第3面的第1透镜介质及构成第4面的第2透镜介质，其构成也可以是在包含由第1透镜介质构成的第2面的平面与第2透镜介质接合，这时也可以在第2透镜介质中埋设产生磁场用线圈。
另外；在本发明涉及的折反射透镜中，当设距离面顶点的深度为X，距离光轴的高度为Y，中心曲率半径为r3，圆锥系数为K，Y4项的非球面系数为A，Y6项的非球面系数为B，Y8项的非球面系数为C，Y10项的非球面系数为E，则第3面为例如用下述式(2)表示的一般非球面。
X＝(Y2/r3)/[1+{1-(1+K)(Y/r3)2}1/2]+AY4+BY6+CY8+EY10  ……(2)
另外，在本发明涉及的折反射透镜中，透镜介质的折射率最好在使用波长范围内为1.4以上。通过采用折射率大的介质，能够使第4面上成像的光点直径更小。
如上所述本发明涉及的折反射透镜，对非对称像差的彗差进行几乎完全校正，轴外像差成为仅仅是对称像差的像散。因而，本发明涉及的折反射透镜，在像散影响的允许范围(大概是光束入射角为±3°的范围)内，能够在透镜端面上形成理想的光点。
另外，本发明涉及的光学头是具有如上所述本发明涉及的折反射透镜作为物镜的光学头。该光学头，由于采用彗差几乎完全校正的本发明涉及的折反射透镜作为物镜，因此与以往相比，能够大幅度放宽对折反射透镜安装精度的要求。
另外，本发明涉及的光记录重放装置是采用具有如上所述本发明涉及的折反射透镜作为物镜的光学头进行光记录媒体的记录和/或重放。该光记录重放装置，由于采用彗差几乎完全校正的本发明涉及的折反射透镜作为光学头的物镜，因此与以往相比，能够大幅度放宽对折反射透镜安装精度的要求。
附图简要说明
图1所示为采用本发明的折反射透镜之一例。
图2A及图2B为图1所示的折反射透镜的横向像差图。图2A所示为半视角1°的轴外的横向像差图，图2B所示为轴上的横向像差图。
图3所示为图1所示的折反射透镜及以往的折反射率透镜的入射光视角与波像差的RMS值之间的关系。
图4所示为对正弦条件加以评价以进行彗差校正、对折反射透镜进行优化时的处理流程图。
图5所示为当保持折反射透镜第1面到第3面顶点的光学长度d为一定时的第1面曲率半径r1与正弦条件不满足量OSC之间的关系。
图6所示为当保持折反射透镜第1面曲率半径r1为一定时的第1面到第3面顶点的光学长度d与正弦条件不满足量OSC之间的关系。
图7所示为当透镜介质折射率N为1.813时、满足正弦条件不满足量＝0的条件下用第3面曲率半径归一化的第1面曲率半径之值r1/r3与用第3面曲率半径归一化的第1面到第3面顶点的光学长度之值d/r3之间的关系。
图8所示为采用本发明的折反射透镜之另一例。
图9A及图9B为图8所示光学系统的横向像差图，图9A所示为半视角1°的轴外的横向像差图，图9B所示为轴上的横向像差图。
图10所示为采用本发明的光学头之一例。
实施本发明的最佳形态
下面参照附图详细说明本发明的实施形态。
图1所示为采用本发明的折反射率透镜之一例。该折反射透镜1具有由凹面折射面形成的第1面S1、由平面反射镜形成的第2面S2、由凹面非球面反射镜形成的第3面S3、以及由全反射平面形成的第4面S4。
入射至该折反射透镜1的入射光束，首先用凹面折射面形成的第1面S1加以扩束，入射至由平面反射镜形成的第2面S2。接着用第2面S2反射，入射面由凹面非球面反射镜形成的第3面S3。再用第3面S3反射，通过第2面S2中央设置的小孔，在第4面S4的全反射平面上成像。
采用上述本发明的折反射透镜1的透镜数据表1所示。
表1
  曲率半径[mm]     圆锥系数及非球面系数   轴上间隔[mm]      折射率(波长λ＝650nm)
物体面     ∞    -     ∞     空气
第1面S1     -0.67    -     1.2     1.813
第2面S2     ∞    -     -1.5     反射
第3面S3     -2.5308    K：-1.567612A：0.113258×10-1B：0.328582×10-3C：0.292915×10-4D：0.113498×10-4     1.812138     反射
第4面S4     ∞    -     -     -
        数值孔径NA＝1.5                              焦点距离f＝0.6456mm
上述折反射透镜1的横向像差性能如图2所示。图2A所示为半视角1°的轴外的横向像差，图2B所示为轴上的横向像差。这里的光源波长λ为650nm。
如图2所示，该折反射透镜1的横向像差，在遍及通过入瞳的全光束，都比满量程的1μm小得多，横向像差的发生量非常小。如果用波像差的RMS值(波像差在出瞳面上的标准偏差(Root Mean Square of Wave Front Error))表示横向像差的发生量，则在轴上为0.002λ，在半视角1°的轴外为0.006λ。另外，图中未画出，在半视角3°的轴外，波像差的RMS值为0.04λ。
一般，当用衍射极限表示像差性能时，常用马莱谢尔(Mareshal)标准。而且，马莱谢尔标准用波像差的RMS值为0.07λ。与此相比，对于上述折反射透镜1，如上所述，其波像差的RMS值，在轴上为0.002λ，在半视角1°的轴外为0.006λ，在半视角3°的轴外为0.04λ。因而，对于该折反射透镜1可以说，至少从轴上到半视角3°的轴外具有足够的衍射极限性能。
下面用图3表示上述折反射透镜1的轴外性能。在图3中，横轴表示入射光的视角(半视角的值)，纵轴表示波像差的RMS值。另外，在图3中还给出上述C.W.Lee提出的折反射透镜(以下称为以往的折反射透镜)的轴外性能作为参考，用○表示的是采用本发明的折反射透镜1的情况，用□表示的是以往的折反射透镜的情况。
如图3所示，对于以往的折反射透镜，在半视角1°以下的区域，波像差的RMS值相对于视角几乎按直线增加。波像差的RMS值相对于视角按直线增加意味着在轴外像差中彗差起支配作用。
而对于采用本发明的折反射透镜1，在图3所示范围中，波像差的RMS值相对于视角按2次函数增加，波像差的RMS值相对于视角按2次函数增加意味着在轴外像差中像散起支配作用。
一般，对于光记录媒体的记录重放使用的光学头用透镜，希望对球差及彗差有很好的校正。对于采用本发明的折反射透镜1，虽然球差略多一些，但非常微小，而彗差得到很好的校正。因此，该折反射透镜1作为光学头用透镜是非常合适的。而且，如图3所示，对于采用本发明的折反射透镜1，除了球差起支配作用的轴上附近以外，至少在一直到半视角3°的范围内，波像差的RMS值总是比以往的折反射透镜要小。
另外，马莱谢尔标准是在远视场光学系统中以很小的光点直径成像时的条件，在利用瞬逝光的近视场光学系统中，估计彗差影响的显著程度超过根据马莱谢尔标准预计的程度。因而可以说，抑制彗差发生的本发明涉及的折反射透镜1在用于利用瞬逝光的近视场光学系统时是特别有用的。
下面说明在本发明中是如何进行彗差校正的。
评价彗差有若干种方法，比较容易能够执行的是计算3次塞德尔(Seidel)彗差系数的方法，关于该方法，在松井吉哉著的“透镜设计法”(共立出版、1970年)中有记载。但是，对于采用本发明的折反射透镜那样高数值孔径透镜的情况，由于还同时产生高次彗差，因此采用3次彗差系数作为评价量的方法可以说不一定合适。
所以，在本发明中，通过评价正弦条件来进行彗差的校正。也就是说，由于用正弦条件还能够评价高次彗差校正的方法，因此，这里采用通过评价正弦条件来进行彗差校正的方法。另外，关于还包括非球面的透镜系统的正弦条件计算法，例如在R.金斯莱克(Kingslake)著的“透镜设计基础(Lens DesignFundamentals)”(Academic Press出版社，1978年)中有记载。
如图4所示，在通过评价正弦条件来进行彗差校正时，首先设定第1面的曲率半径r1及第1面到第3面顶点的光学长度d。另外，此时还调整光束直径，使数值孔径NA达到规定值。然后，用近轴光线跟踪值及三角光线跟踪值计算正弦条件，对正弦条件进行判断。然后，重新设定适当的第1面的曲率半径r1及第1面到第3面顶点的光学长度d，进行正弦条件的反复计算，一直到正弦条件不满足量几乎为零为止。
若通过上述反复计算，正弦条件不满足量几乎为零，则接下来使用通用的透镜设计程序等，力图优化圆锥系数K及非球面系数A、B、C、D，使剩余球差为最小。然后，再计算正弦条件，进行正弦条件判断，在正弦条件不满足量较大时，重新设定第1面的曲率半径r1及第1面到第3面顶点的光学长度d，重复进行计算。
通过进行上述的计算，能够对包含高次彗差在内的彗差进行校正。
这里表2所示的是实际进行上述计算时的部分计算结果。另外，表中是一面保持第1面到第3面顶点的光学长度d不变，一面改变第1面的曲率半径r1，来计算纵向球差LA及正弦条件不满足量OSC。这时的数值孔径NA是通过调整入射光束系统使其取一定值。另外，在计算时，入瞳位于第3面的非球面反射面。
表2
    r1     d   LA   OSC     NA
    0.65     -2.7   -0.0646826   -0.0081699     1.4999
    0.67     -2.7   -0.0662784   0.0001478     1.5000
    0.70     -2.7   -0.0685404   0.0112814     1.5000
    0.72     -2.7   -0.0699606   0.0179294     1.4999
在表2中，r1为第1面的曲率半径，d为第1面到第3面顶点的光学长度，NA为数值孔径，LA为纵向球差，OSC为正弦条件不满足量。另外，符号的规定按照金斯莱克的定义，采用与常用相反的符号。在表2中，r1＝0.70为以往的折反射透镜的情况。
如表2所示，对于r1＝0.70的以往的折反射透镜，其正弦条件不满足量OSC约为0.0113。根据康拉弟(Conrady)的论述，在望远镜或显微镜等中，正弦条件不满足量OSC应该在±0.0025以内，而以往的折反射透镜的正弦条件不满足量OSC超出了康拉弟的标准。另外，若将第1面的曲率半径r1约减少5％，使r1＝0.67，则正弦条件不满足量几乎为零。而这时的球差绝对值略有增加。
这里，将表2所示的计算结果绘成图形用图5表示。在图5中，横轴为第1面的曲率半径r1，纵轴为正弦条件不满足量OSC。在图5中，虚线表示康拉弟的校准范围(±0.0025)。
如图5所示，满足康拉弟标准的第1面曲率半径r1的范围约为0.66335到0.67591的范围，0.67约位于其中间位置。因而，满足康拉弟标准的第1面曲率半径r1的范围约为0.67±1％。
另外，若一面保持第1面的曲率半径r1不变，一面改变第1面到第3面顶点的光学长度d，正弦条件满足量OSC也发生变化。为此，一面保持第1面的曲率半径r1不变，一面改变第1面到第3面顶点的光学长度d，来计算正弦条件不满足量OSC，将其计算结果与图5一样画成图形曲线，用图6表示。在图6中，横轴为第1面至第3面顶点的光学长度d，纵轴为正弦条件不满足量OSC。另外，在图6中，虚线表示康拉弟的标准范围(±0.0025)。
如图6所示，满足康拉弟标准的第1面到第3面顶点的光学长度d的范围约为-2.7122到-2.68312的范围，-2.7约位于其中间位置。因而，满足康拉弟标准的第1面到第3面顶点的光学长度d的范围，若用绝对值表示，约为2.7±0.5％。
根据图5及图6的结果可以预计，存在满足正弦条件不满足量＝0的条件的(r1，d)集合。事实上，满足该条件的点(r1，d)的轨迹近似直线，这里的直线系数为透镜介质折射率N的函数。
因此，当满足正弦条件不满足量＝0时，用第3面中心曲率半径r3归一化的第1面曲率半径r1与用第3面中心曲率半径r3归一化的第1面到第3面顶点的光学长度d的关系用下述式(1-1)所示的一次函数式表示。在下述式(1-1)中，系数fa(N)、fb(N)为透镜介质折射率N的函数。
d/r3＝fa(N)r1/r3+fb(N)                    ……(1-1)
取透镜介质折射率N＝1.813作为具体例子，计算满足正弦条件不满足量＝0的条件时d/r3与r1/r3的关系，将计算结果示于图7中。如图7所示，当透镜介质折射率N为1.813时，满足正弦条件不满足量＝0的条件的点，其轨迹近似用直线表示。该直线L1用下述式(1-2)所示的一次函数式表示。
d/r3＝2.3234r1/r3-1.6931                    ……(1-2)
也就是说，当透镜介质折射率N为1.813时，若设定第1面的曲率半径r1及第1面到第3面顶点的光学长度d，使得满足上述式(1-2)所示的一次函数式，则正弦条件不满足量几乎为零，能够抑制包含高次彗差在内的彗差的发生。
另外，在图7中还画出以往的折反射透镜处于什么位置作为参考，可以清楚看到，以往的折反射透镜不符合上述式(1-2)所示的一次函数式。由图7可知，当满足正弦条件不满足量＝0的条件时，用第3面中心曲率半径r3归一化的第1面到第3面顶点的光学长度d接近于1。
如上所述，为了满足康拉弟标准，最好将第1面的曲率半径r1限制在最佳值的±1％范围内，将第1面到第3面顶点的光学长度d限制在最佳值的±0.5％范围内。因此，在本发明中，若设满足上述式(1-1)时的第1面曲率半径r1的值为R，第1面到第3面顶点的光学长度d的值为D，则将第1面的曲率半径r1规定在R±1％的范围内，将第1面到第3面顶点的光学长度d规定在D±0.5％的范围内。
也就是说，通过将第1面的曲率半径r1设定在R±1％的范围内，将第1面到第3面顶点的光学长度d设定在D±0.5％的范围内，就能够抑制包含高次彗差在内的彗差的发生，满足康拉弟标准。
另外，本发明不限于上述的例子，也就是说，例如透镜介质折射率、第3面的中心曲率半径等，也可以与上述例子不同，在这些量不同的情况下，通过如上所述将正弦条件作为评价量来校正彗差，也能够得到抑制了包含高次彗差在内的彗差发生的折反射透镜。
下面在图8中所示的例子是在图1所示的折反射透镜第1面的前面配置了凸透镜。
图8所示的光学系统是使从单模光纤等光源出射的漫射光成像用的光学系统，按照棱镜5、凸透镜6、折反射透镜7的顺序配置。该光学系统的透镜数据如表3所示。面的号码如图8所示。
图9所示为该光学系统的横向像差性能，图9A所示为半视角1°的轴外的横向像差，图9B所示为轴上的横向像差。这里将入瞳位置置于棱镜5的前面，在像高5μm中假定瞳半径15％的渐晕(Vignetting)。另外，对647.5nm、650nm、652.5nm等3个波长进行评价。
表3
  曲率半径[mm]       圆锥系统及非球面系数    轴上间隔[mm]      折射率(波长λ＝650nm)   玻璃材料
物体面   ∞    -     2.448820     空气  -
第1面S1   ∞    -     4     1.51452  BK7
第2面S2   ∞    -     0.2     空气  -
第3面S3   152.93265    -     0.2     1.77666  SF11
第4面S4   -4.30933    -     0.35     空气  -
第5面S5   -0.67    -     1.1842     1.8007  SLAH53
第6面S6   ∞    -     -1.5158     反射  -
第7面S7   -2.5308    K：-0.119192A：0.163133×10-3B：0.275907×10-4C：0.147×10-5D：0.127×10-5     1.5158     反射  -
如图9所示，该光学系统中的横向像差，在遍及通过入瞳的全光束，比满量程的1μm小得多，横向像差的发生量非常小。
在该光学系统中，如表3所示，配置在折反射透镜7第1面前面的透镜6的玻璃材料采用高色散的SF11，折反射透镜7的玻璃材料采用低色散的SLAH53。这样，将高色散玻璃材料构成的透镜与低色散玻璃材料构成的透镜加以组合，还能够进行色差的校正(上述“SF11、SLAH53、BACD11”是代表玻璃材料的制造公司的商品名，其中，“SF11”是ショット株式会社(SCHOTT)的商品名，“SLAH53”是株式会社ハラ(OHARA)的商品名，“BACD11”是HOYA株式会社的商品名)。
图10所示为采用本发明的光学头之一例。该光学头10是用来对磁光盘15进行记录重放的光学头，通过利用瞬逝光，能够用衍射极限以下的微小记录凹坑进行记录重放。
图中，作为记录重放对象的磁光盘15，在盘片基板上形成磁光记录层，使该磁光记录层一侧与光学头10相对。也就是说，上述光学头10不是配置在磁光盘15的盘片基板一侧，而是配置在磁光记录层一侧。这是因为，上述光学头10为了利用瞬逝光进行记录重放，光学头10与磁光盘15的磁光记录层之间的间隔必须非常小。
该光学头10具有玻璃基片20、配置在玻璃基片20上的滑块25、支持滑块25的弹性构件30、将激光光源发射的激光加以传输的单模光纤35、将从光纤35出射的激光加以反射的可动反射镜40、在由可动反射镜40反射的激光光轴上配置的1/4波片45、在透过1/4波片45的激光光轴上配置的棱镜50、将从棱镜50出射的激光形成平行光用的准直透镜55、利用准直透镜55形成平行光的激光射入的折反射透镜60、以及在折射透镜60成像点周围配置的产生磁场用的线圈65。
该光学头10的光学系统，利用棱镜50构成了折返形光路，但与图8所示的光学系统是等效的。图10中的虚线表示光路没有折返情况下的光学系统(即图8所示的光学系统)。
在该光学头10中，折反射透镜60具有构成第1面60a、第2面60b及第3面60c的第1透镜介质61，还具有构成第4面60d的第2透镜介质62，第2透镜介质62与包含由第1透镜介质61构成的第2面60b的平面接合。该第2透镜介质62由玻璃基片20的一部分构成。即玻璃基片20兼作折反射透镜60的一部分，通过将第1透镜介质61与玻璃基片20接合而构成折反射透镜60。
然后，在兼作折反射透镜60的一部分的玻璃基片20中埋设产生磁场用线圈65。换句话说，在构成折反射透镜60的第2透镜介质62中埋设产生磁场用线圈65。该产生磁场用线圈65，在对磁光盘15进行记录时，用来对磁光盘15施加记录磁场，形成包围在折反射透镜60成像点周围。即入射至折射透镜60的激光在产生磁场用线圈65的中央、在玻璃基片20的端面上成像。这样的产生磁场用线圈65是利用例如薄膜工艺将薄膜线圈图形埋设在玻璃基片20中而形成的。
当利用该光学头10对磁光盘15进行记录重放时，驱动磁光盘15使其旋转，将光学头10悬浮在该磁光盘15上。这时，利用弹性构件30，在具有弹性状态下支持滑块25，通过这样使玻璃基片20与磁光盘15之间的间隔保持在100nm数量级以下。
然后，在使光学头10悬浮于磁光盘15上的状态下，从激光光源出射激光，并利用光纤35传输该激光。利用光纤35传输、再从该光纤35出射的激光，通过可动反射镜40加以反射。
然后，利用可动反射镜40反射的激光通过1/4波片45入射至棱镜50。这里插入1/4波片45是基于在使用波长中给予单向90°延迟的理由，用来双向补偿光纤35所产生的延迟。
在本例中，是以棱镜50被覆一层反射膜为前提，用1/4波片45给予延迟。但是，由于射向棱镜斜面的入射角接近45°，因而利用棱镜50的全反射也可以产生延迟。该延迟由棱镜50的折射率决定，若用BACD11那样的玻璃，则全反射1次，延迟约46°。因此，若用棱镜50全反射2次，则能够给予约90°的延迟，棱镜50能够兼有1/4波片的功能。
通过1/4波片45入射至棱镜50的激光在棱镜50内部进行反射，加以折返，引向准直透镜55。入射至准直透镜55的激光，利用该准直透镜55形成平行光，然后入射至折反射透镜60。
入射至折反射透镜60的激光，首先用凹面折射面形成的第1面60a加以扩束，入射至由平面反射镜形成的第2面60b。接着用第2面60b反射，入射至由凹面非球面反射镜形成的第3面60c。再用第3面60c反射，通过第2面60b中央设置的小孔，在第4面60d的全反射平面上成像。
这时，激光的大部分在第4面60d中全反射，而此时由于使第4面60d与磁光盘15之间的间隔保持在100nm数量级以下，因此瞬逝光的一部分与磁光盘15耦合，被取出到透镜外。然后，该光学头10利用该瞬逝光对磁光盘15进行记录重放。
记录时，如上所述使瞬逝光与磁光盘15耦合，同时使电流流过产生磁场用线圈65，产生磁场，将该磁场加在瞬逝光与磁光盘耦合的部分上。通过这样，对磁光盘15进行磁光记录。这里的磁光记录方式可以是对应于记录的信息信号对磁光盘15所加磁场强度进行调制的磁场强度调制方式，也可以是对应于记录的信息信号对照射磁光盘15的光强度进行调制的光强度调制方式。
在该光学头10中，在可动反射镜40上装有未图示的执行机构，通过驱动该执行机构，就能够使可动反射镜40所决定的激光反射角改变。若可动反射镜40所决定的激光反射角改变，则入射至折反射透镜60的入射光倾斜角发生变化。结果在折反射透镜60的第4面60d中的成像点沿可动反射镜60的动作方向移动。
即用该光学头10，可以通过改变可动反射镜40所决定的激光反射角，使在折反射透镜60的第4面60d中的成像点沿可动反射镜40的动作方向扫描。利用这一结果，该光学头10就能够例如进行所谓视场内存取或视场内跟踪。
另外，以往的折反射透镜，由于入射光束倾斜角一变化，就产生彗差，因此不能够采用使入射光束倾斜角改变的方法。而上述光学头10上所装的折反射透镜60，其彗差几乎完全校正。因而用上述光学头10，就能够通过改变入射至折反射透镜60的入射光束倾斜角来进行视场内存取或视场内跟踪。
采用本发明的光学头10的要点在于折反射透镜60，因此在以上的说明中，以包含对照射磁光盘15的激光进行聚焦的折反射透镜60的光学系统部分为中心进行说明，关于其他的光学系统详细情况的说明就省略了。但是，实际上不用说，光学头10还设有对由磁光盘15反射而返回的返回光进行检测的光学系统。
另外，本发明还可适用于对磁光盘进行记录重放用的光学头以外的情况，作为对象的光记录媒体也可以是例如相变型光盘、利用压制凹坑将信息信号预先写入的只读式光盘等。但是，在作为对象的光记录媒体是相变型光盘或利用压制凹坑将信息信号预先写入的只读式光盘等那样的在记录重放时不用磁场的记录媒体的情况下，不需要产生磁场用线圈。
产业利用的可能性
本发明涉及的折反射透镜，几乎完全校正了轴外像差中的彗差，因而，作为入射光束入射角的范围至少可足以允许到±3°左右。
这样，本发明涉及的折反射透镜，由于对彗差进行几乎完全校正，使入射光束入射角允许范围宽，因此与以往相比，能够大幅度放宽对该折反射透镜安装精度的要求。因而，在安装折反射透镜时的装配工序简单，能够短时间正确完全装配。
另外，本发明涉及的折反射透镜，由于彗差几乎完全校正，因此还能够用可动反射镜等使入射光束倾斜角高速变化，使成像点沿可动反射镜的动作方向扫描。利用这一结果，能够例如在光学头中进行所谓视场内存取或视场内跟踪。
再有，本发明涉及的光学头及光记录重放装置，由于采用轴外像差中的彗差几乎完全校正的折反射透镜，因此与以往相比，能够大幅度放宽对该折反射透镜安装精度的要求。因而，在安装折反射透镜时的装配工序简单，能够短时间正确完成装配。
再有，本发明涉及的光学头及光记录重放装置，由于采用轴外像差中的彗差几乎完全校正的折反射透镜，因此还能够用可动反射镜等使入射至折反射透镜的入射光束倾斜角高速变化，使成像点沿可动反射镜的动作方向扫描。利用这一结果，还能够例如进行所谓视场内存取或视场内跟踪。

Claims (8)

1.一种折反射透镜，由第1面为凹面折射面、第2面为平面反射镜、第3面为与第1面的凹面折射面同轴配置的凹面非球面反射镜构成，使平行入射光通过第2面的平面反射镜上所设置的小孔，在第4面的全反射平面上成像，其特征在于，
设r1为第1面的曲率半径，r3为第3面的中心曲率半径，d为第1面到第3面顶点的光学长度，fa(N)、fb(N)为用透镜介质折射率N的函数表示的系数，则用下述式(1)表示满足正弦条件的条件式
d/r3＝fa(N)r1/r3+fb(N)                   ……(1)
若设满足上述式(1)时的第1面曲率半径r1的值为R，第1面到第3面顶点的光学长度d的值为D，则
第1面的曲率半径r1在R±1％的范围内，
第1面到第3面顶点的光学长度d在D±0.5％的范围内。
2.如权利要求1所述的折反射透镜，其特征在于，
在所述第1面的前段配置透镜。
3.如权利要求1所述的折反射透镜，其特征在于，
具有构成第1面至第3面的第1透镜介质及构成第4面的第2透镜介质，
在包含由上述第1透镜介质构成的第2面的平面与上述第2透镜介质接合。
4.如权利要求3所述的折反射透镜，其特征在于，
在上述第二透镜介质中埋设产生磁场用线圈。
5.如权利要求1所述的折反射透镜，其特征在于，
当设距离面顶点的深度为X，距离光轴的高度为Y，中心曲率半径为r3，圆锥系数为K，Y4项的非球面系数为A，Y6项的非球面系数为B，Y8项的非球面系数为C，Y10项的非球面系数为E，则第3面为用下述式(2)表示的一般非球面。
X＝(Y2/r3)/[1+{1-(1+K)(Y/r3)2}1，2]+AY4+BY6+CY8+EY10  ……(2)
6.如权利要求1所述的折反射透镜，其特征在于，
透镜介质折射率在使用波长范围为1.4以上。
7.一种光学头，其特征在于，
所述光学头具有一种折反射透镜作为物镜，所述折反射透镜由第1面为凹面折射面、第2面为平面反射镜、第3面为与第1面的凹面折射面同轴设置的凹面非球面反射镜构成，使平行入射光通过第2面的平面反射镜上所设置的小孔，在第4面的全反射平面上成像，
上述折反射透镜，
设r1为第1面的曲率半径，r3为第3面的中心曲率半径，d为第1面到第3面顶点的光学长度，fa(N)、fb(N)为用透镜介质折射率N的函数表示的系数，则用下述式(3)表示满足正弦条件的条件式
d/r3＝fa(N)r1/r3+fb(N)           ……(3)
若设满足上述式(3)时的第1面曲率半径r1的值为R，第1面到第3面顶点的光学长度d的值为D，则
第1面的曲率半径r1在R±1％的范围内，
第1面到第3面顶点的光学长度d在D±0.5％的范围内。
8.一种光记录重放装置，是采用光学头对光记录媒体进行记录及/或重放的光记录重放装置，其特征在于，
上述光学头具有一种折反射透镜作为物镜，所述折反射透镜由第1面为凹面折射面、第2面为平面反射镜、第3面为与第1面的凹面折射面同轴设置的凹面非球面反射镜构成，使平行入射光通过第2面的平面反射镜上设置的小孔，在第4面的全反射平面上成像，
上述折反射透镜，
设r1为第1面的曲率半径，r3为第3面的中心曲率半径，d为第1面到第3面顶点的光学长度，fa(N)、fb(N)为用透镜介质折射率N的函数表示的系数，则用下述式(4)表示满足正弦条件的条件式
d/r3＝fd(N)r1/r3+fb(N)             ……(4)
若设满足上述式(4)时的第1面曲率半径r1的值为R，第1面到第3面顶点的光学长度d的值为D，则
第1面的曲率半径r1在R±1％的范围内，
第1面到第3面顶点的光学长度d在D±0.5％的范围内。
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