JP2003059080A - 光ヘッド装置及び光学情報記録再生装置 - Google Patents

光ヘッド装置及び光学情報記録再生装置

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JP2003059080A JP2001242866A JP2001242866A JP2003059080A JP 2003059080 A JP2003059080 A JP 2003059080A JP 2001242866 A JP2001242866 A JP 2001242866A JP 2001242866 A JP2001242866 A JP 2001242866A JP 2003059080 A JP2003059080 A JP 2003059080A
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康弘 田中
Tomohiko Sasano
智彦 笹埜
Michihiro Yamagata
道弘 山形
Daisuke Ogata
緒方　　大輔
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 レンズを光軸方向に移動することによって、
光ディスクの基材厚み変動などによって生じる球面収差
を補正する方法がある。レンズの移動にともない光束を
発散させたり収束させることで球面収差が補正される
が、同時に対物レンズに入射する光源の光量分布が変化
したり、あるいは集光されたスポットの品質が変化する
などの問題があった。 【解決手段】 凹レンズと凸レンズにより組み合わされ
たアフォーカル光学系において、凸レンズの焦点距離
と、凸レンズから対物レンズまでの距離が略等しくなる
ように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、デジタルビデオデ
ィスク、デジタルオーディオディスク、コンピュータ用
の光メモリディスクなどの光ヘッドに関し、特に対物レ
ンズの球面収差の補正機能を有する光ヘッド装置及び光
学情報記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ディスクの高密度記録化のためには、
一般に光源の波長を短くするかあるいは対物レンズのＮ
Ａを上げる必要がある。ＤＶＤの光ディスクでは波長６
５０ｎｍ、ＮＡ０．６が用いられているが、さらなる高
密度化を目指して波長４００ｎｍの青色光源を用い、対
物レンズのＮＡを０．８５まで上げることが考えられ
る。このような光ヘッドにおいては光ディスク基板のわ
ずかな厚み誤差に対して大きな球面収差が発生する。
【０００３】例えば前述したＤＶＤの光学系では基板厚
みが１０μｍ変化した場合に発生するＲＭＳ球面収差は
約０．０１λであったが、後述した光学系の条件では同
じく１０μｍの基板厚み変化に対して約０．１λと１０
倍の球面収差が発生する。
【０００４】このような球面収差を補正するために球面
収差補正光学系が提案されている。例えば特願２０００
−１３１６０３には凸レンズと凹レンズの２枚のレンズ
でアフォーカル光学系を構成し、その間隔を可変にする
ことで球面収差を補正する方法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の光
学系で凸レンズあるいは凹レンズを光軸方向に移動して
球面収差を補正しようとすると光の利用効率が変動する
という問題が生じる。以下にこの件について詳述する。
【０００６】光ヘッドの光源としては半導体レーザなど
が用いられる。半導体レーザのファーフィールドにおけ
る光量分布はガウス分布に近似した形をしている。すな
わち光軸上の強度が最も高く、光軸から離れるにしたが
って強度が減衰する。一般に対物レンズに入射する光量
を増やそうとすると対物レンズの有効径周縁での強度は
低下する。有効径周縁での光強度が著しく低下すると対
物レンズで集光されたスポットの直径が大きくなってし
まう。逆に対物レンズの有効径内で均一な光量分布を得
ようとすると、半導体レーザからの光取り込み効率は低
下する。このように半導体レーザからの光をどの程度対
物レンズに取り込むかは光ヘッドの性能を左右する非常
に重要なパラメータである。
【０００７】しかしながら球面収差を補正するためにア
フォーカル光学系のレンズの１つを移動させると、光源
である半導体レーザから見た場合、対物レンズに入射す
る光線の角度が変化してしまい、光量の取り込み効率や
対物レンズで集光されたスポット径が変化してしまうと
いう問題があった。
【０００８】本発明は、以上のような従来例の問題点を
解決するためになされたものであり、球面収差補正光学
系の焦点距離と対物レンズとの距離を適切に選択するこ
とで、球面収差を補正しても光量の取り込み効率や集光
スポット径の変化がない光ヘッド装置及びそれを用いた
光学情報記録再生装置を提供することを目的としてい
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の光ヘッド装置は、光源と、前記光源から出
射した光線を略平行光に変換するコリメート手段と光デ
ィスク基板を通して情報媒体面上に集光する集光手段
と、前記情報媒体で変調された光束を分離するための光
束分離手段と、前記情報媒体で変調された光を受光する
受光手段を具備し、前記コリメート手段と前記集光手段
との間に、コリメート手段側から順に負のパワーを持っ
たレンズと正のパワーを持ったレンズを配置し、少なく
とも前記いずれかのレンズが光軸方向に移動して情報媒
体面上で生じる球面収差を補正し、前記正のパワーを持
ったレンズの焦点距離と、前記正のパワーを持ったレン
ズから前記集光手段までの距離が略等しいことを特徴と
する。
【００１０】上記構成において、前記正のパワーを持っ
たレンズの焦点距離をｆ、前記正のパワーを持ったレン
ズから前記集光手段までの距離をｄとしたとき ０．５ｆ＜ｄ＜１．２５ｆ （１） の条件を満足することが望ましい。
【００１１】さらに、光源と、前記光源から出射した光
線を略平行光に変換するコリメートレンズと光ディスク
基板を通して情報媒体面上に集光する集光手段と、前記
情報媒体で変調された光束を分離するための光束分離手
段と、前記情報媒体で変調された光を受光する受光手段
を具備し、前記コリメートレンズが光軸方向に移動して
情報媒体面上で生じる球面収差を補正し、前記コリメー
トレンズの焦点距離と、前記コリメートレンズから前記
集光手段までの距離が略等しいことを特徴とする光ヘッ
ド装置。
【００１２】また、前記コリメートレンズの焦点距離を
ｆ、前記コリメートレンズから前記集光手段までの距離
をｄとしたとき ０．５ｆｃ＜ｄｃ＜１．２５ｆｃ （２） の条件を満足することが望ましい。
【００１３】また、本発明の光学情報記録再生装置は上
記光ヘッド装置を用いて、光ディスク基板の情報媒体面
上に情報を記録し、あるいは再生する。
【００１４】
【発明の実施の形態】以上のように、本発明の光ヘッド
装置は、光路中のレンズを光軸方向に移動させて、対物
レンズに入射する光線の発散角を変化させることで光学
系全体の球面収差を補正する場合に、中立位置からより
発散する場合には球面収差補正光学系から出射する周縁
光線の光線高さが低くなり、逆により収束する場合は周
縁光線の光線高さが高くなることで、対物レンズには常
に一定の光量分布が入射するように構成している。
【００１５】（実施の形態１）以下、本発明の光ヘッド
装置について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００１６】図１は本発明の光ヘッド装置の構成を示す
光路図である。ビーム直径φａの平行光１が凹レンズ２
に入射し発散光３となって、凸レンズ４に入射する。凸
レンズで再び平行光５となり対物レンズのアパーチャ６
に光線が到達する。ここで凸レンズ４を光軸７に沿って
凹レンズ２から離れる方向に移動すると（図１
（ｂ））、凹レンズ２から出射した光は発散光であるた
め凸レンズ４から出射する光の周縁での高さ８は平行光
の時の高さ９よりも高くなる。一方凸レンズ４を凹レン
ズ２から離れる方向に移動すると出射した光線は収束光
１０となる。したがって平行光５の時よりも高い周縁光
線が収束光１０となるため条件によっては平行光の時と
同じように対物レンズのアパーチャ６に光線が到達す
る。すなわち、平行光１のビーム直径φａの光量分布
は、球面収差補正のために凸レンズ４を移動させてもそ
のまま対物レンズに入射する。
【００１７】ここで球面収差補正のためにレンズを移動
させても光量分布に変化が起こらない条件について図面
を用いて詳述する。図２は本発明の光ヘッド装置の原理
を示す構成図である。凹レンズ１１と凸レンズ１２がア
フォーカル光学系の配置にあれば、平行光で入射した光
線１３は同じく平行光１４で出てくる。凸レンズ１２の
焦点距離をｆｐとする。凸レンズ１２の移動前の周縁光
線高さをｃとする。ここで凸レンズ１２が光軸方向に沿
って凹レンズ１１から離れる方向にΔｄ移動すると、周
縁光線高さはΔｄ・ｃ／ｆｐだけ増加する。また、凸レ
ンズ１２からの出射光は収束光１５となり、凸レンズか
らｂの距離に焦点を結ぶ。この状態での近軸結像式は １／（ｆｐ＋Δｄ）＋１／ｂ＝１／ｆｐ （３） となる。凸レンズ１２からｓだけ離れた対物レンズのア
パーチャ１６での周縁光線高さを平行光の時と同じｃに
するためには、 （ｃ・Δｄ／ｆｐ）／ｓ＝（ｃ＋ｃ・Δｄ／ｆｐ）／ｂ （４） の条件が成り立てばよい。（２）式と（３）式から ｓ＝ｆｐ （５） が求まる。すなわち、凸レンズ１２から対物レンズのア
パーチャ１６までの距離を凸レンズ１２の焦点距離と同
じにすることによって、常に同一の強度分布と光利用効
率が得られることが分かる。
【００１８】上記の計算は近軸計算であり、実際の光線
ではずれが生じる。凸レンズの焦点距離をｆ、凸レンズ
から対物レンズのアパーチャまでの距離をｄとしたとき ０．５ｆ＜ｄ＜１．２５ｆ （１） の条件を満足することでスポット径や光利用率を実用上
問題のない範囲に収めることができる。
【００１９】なお凸レンズ１２は光軸方向に対して移動
するため、常に凸レンズと対物レンズのアパーチャの距
離を凸レンズの焦点距離と同じ値に保つことは不可能で
ある。しかし、凸レンズの移動量はその焦点距離よりも
比較的短く、凸レンズがアフォーカルの位置にあるとき
に、焦点距離と比較して対物レンズのアパーチャ１６ま
での距離ｓは、凸レンズの移動量Δｄに比べて小さいと
見なすことができる。
【００２０】本発明の実施の形態１の具体的数値例を以
下に示す。まず、以下の各数値例において、共通に使用
した対物レンズの数値例を示す。対物レンズは２群２枚
構成で、球面収差補正光学系側から第１面、第２面、第
３面、第４面とする。また、光ディスクは平行平板とす
る。
【００２１】ｆｂ ：対物レンズの焦点距離（ｍｍ） Ｒｂ１：第１面の曲率半径（ｍｍ） Ｒｂ２：第２面の曲率半径（ｍｍ） Ｒｂ３：第３面の曲率半径（ｍｍ） Ｒｂ４：第４面の曲率半径（ｍｍ） Ｅｂ１：第１レンズと第２レンズの間隔（ｍｍ） ｄｂ１：第１レンズの厚み（ｍｍ） ｄｂ２：第２レンズの厚み（ｍｍ） ｎｂ１：第１レンズの使用波長に対する屈折率 ｎｂ２：第２レンズの使用波長に対する屈折率 ｎｃｄ：光ディスク基板の使用波長に対する屈折率 ｔｃ ：情報記録面上の光ディスク透明基板の厚み（ｍ
ｍ） Ｗ ：使用波長（ｎｍ） ｆｂ＝２．０００ Ｒｂ１＝１．９００ Ｒｂ２＝−７．８００ Ｒｂ３＝０．９９４６６ Ｒｂ４：平面 Ｅｂ１＝１．１５０ ｄｂ１＝１．２ ｄｂ２＝１．０５３５ ｎｂ１＝１．５２３３１ ｎｂ２＝１．５２３３１ ｎｃｄ＝１．６１７３６ ｔｃ＝０．１ ＷＤ＝０．３０ Ｗ＝４０５ また、非球面形状は、以下の（数１）で与えられる。
【００２２】
【数１】
【００２３】ただし各符号の意味は以下の通りである。
【００２４】Ｘ：光軸からの高さがｈの非球面上の点の
非球面頂点の接平面からの距離 ｈ：光軸からの高さ Ｃｊ：第ｊ面の非球面頂点の曲率（Ｃｊ＝１／Ｒｊ） Ｋｊ：第ｊ面の円錐定数 Ａｊ，ｎ：第ｊ面のｎ次の非球面係数 各係数には対物レンズの非球面係数に限りｂの添え字を
付けた。
【００２５】ｋｂ1 ＝-4.593396e-001 Ａｂ1,4 ＝8.386037e-004 Ａｂ1,6 ＝-2.243728e-004 Ａｂ1,8 ＝-1.594195e-004 Ａｂ1,10 ＝2.620701e-005 Ａｂ1,12 ＝-2.738825e-005 ｋｂ2 ＝1.272600e+001 Ａｂ2,4 ＝-3.117861e-003 Ａｂ2,6 ＝-1.073863e-003 Ａｂ2,8 ＝1.258618e-004 Ａｂ2,10 ＝-1.951853e-004 Ａｂ2,12 ＝4.181241e-005 ｋｂ3 ＝-6.080135e-001 Ａｂ3,4 ＝3.894679e-002 Ａｂ3,6 ＝1.463247e-002 Ａｂ3,8 ＝1.262713e-002 Ａｂ3,10 ＝-1.226316e-002 Ａｂ3,12 ＝1.779569e-002 次に光ヘッド光学系の球面収差を補正するレンズの数値
データを示す。以下の各数値例においてレンズは光源側
から順に第１、第２と数え、また各レンズにおいて光源
側の面を第１面、対物レンズ側の面を第２面とする。
【００２６】ｆｐ：凸レンズの焦点距離（ｍｍ） Ｒ１１：第１レンズの第１面の曲率半径（ｍｍ） Ｒ１２：第１レンズの第２面の曲率半径（ｍｍ） Ｒ２１：第２レンズの第１面の曲率半径（ｍｍ） Ｒ２２：第２レンズの第２面の曲率半径（ｍｍ） Ｅ１ ：第１レンズと第２レンズの間隔（ｍｍ） ｄ１ ：第１レンズの厚み（ｍｍ） ｄ２ ：第２レンズの厚み（ｍｍ） ｎ１ ：第１レンズの使用波長に対する屈折率 ｎ２ ：第２レンズの使用波長に対する屈折率 ＥＦＦ：対物レンズ側の出射ビーム直径 （実施例１） ｆｐ＝１０．０ Ｒ１１＝−８．４８ Ｒ１２＝１４．３ Ｒ２１＝３３．２ Ｒ２２＝−９．０２ Ｅ１＝２．０ ｄ１＝１．２ ｄ２＝１．２ ｎ１＝１．７４１８８ ｎ２＝１．７１７９１ ＥＦＦ＝３．０ ここで凸レンズの焦点距離は１０ｍｍであるため、対物
レンズのアパーチャが対物レンズの第１面にあるとし
て、凸レンズから対物レンズの第１面までの距離は
（１）式より５ｍｍから１２．５ｍｍの範囲とする。
【００２７】ここで凸レンズが±０．５ｍｍ移動したと
きに補正される３次球面収差量は約０．１８λ：ＲＭＳ
である。以下凸レンズが光源側に移動した場合をマイナ
ス、対物レンズ側に移動した場合をプラスの移動量とす
る。
【００２８】凸レンズから対物レンズまでの距離が５ｍ
ｍの時に、対物レンズの周縁光線となる、球面収差補正
光学系への入射光線高さを凸レンズの移動量とともに示
す。 同様に凸レンズから対物レンズまでの距離が１０ｍｍの
時に、対物レンズの周縁光線となる、球面収差補正光学
系への入射光線高さを凸レンズの移動量とともに示す。 同様に凸レンズから対物レンズまでの距離が１２．５ｍ
ｍの時に、対物レンズの周縁光線となる、球面収差補正
光学系への入射光線高さを凸レンズの移動量とともに示
す。 以上の３種の条件では凸レンズから対物レンズまでの距
離が１０ｍｍ、すなわち凸レンズの焦点距離と等しいと
きに、凸レンズの移動にともなう入射光線高さの変化が
最も少ないことが分かる。また、凸レンズから対物レン
ズまでの距離が５ｍｍから１２．５ｍｍの範囲では入射
光線高さの範囲は±２．５％以内に入っている。
【００２９】（実施例２） ｆｐ＝２０．０ Ｒ１１＝−２３．１１ Ｒ１２＝２４．９３ Ｒ２１＝８１．０９ Ｒ２２＝−１２．０３６ Ｅ１＝２．５ ｄ１＝１．２ ｄ２＝２．０ ｎ１＝１．７４１８８ ｎ２＝１．５２８０１ ＥＦＦ＝３．０ ここで凸レンズの焦点距離は２０ｍｍであるため、対物
レンズのアパーチャが 対物レンズの第１面にあるとして、凸レンズから対物レ
ンズの第１面までの距離は（１）式より１０ｍｍから２
５ｍｍの範囲とする。
【００３０】ここで凸レンズが±１．５ｍｍ移動したと
きに補正される３次球面収差量は約０．１５λ：ＲＭＳ
である。以下凸レンズが光源側に移動した場合をマイナ
ス、対物レンズ側に移動した場合をプラスの移動量とす
る。
【００３１】凸レンズから対物レンズまでの距離が１０
ｍｍの時に、対物レンズの周縁光線となる、球面収差補
正光学系への入射光線高さを凸レンズの移動量とともに
示す。 同様に凸レンズから対物レンズまでの距離が２０ｍｍの
時に、対物レンズの周縁光線となる、球面収差補正光学
系への入射光線高さを凸レンズの移動量とともに示す。 同様に凸レンズから対物レンズまでの距離が２５ｍｍの
時に、対物レンズの周縁光線となる、球面収差補正光学
系への入射光線高さを凸レンズの移動量とともに示す。 以上の３種の条件では凸レンズから対物レンズまでの距
離が２０ｍｍ、すなわち凸レンズの焦点距離と等しいと
きに、凸レンズの移動にともなう入射光線高さの変化が
最も少ないことが分かる。また、凸レンズから対物レン
ズまでの距離が１０ｍｍから２５ｍｍの範囲では入射光
線高さの範囲は±３．５％以内に入っている。
【００３２】（実施例３） ｆｐ＝８．０ Ｒ１１＝−６．９１４ Ｒ１２＝５．３５ Ｒ２１＝７１．６４５ Ｒ２２＝−４．４１４ Ｅ１＝３．０ ｄ１＝０．８ ｄ２＝１．５ ｎ１＝１．７５７４７ ｎ２＝１．５２３３１ ＥＦＦ＝３．７ また、第２レンズの第２面は非球面であり、その非球面
形状は同じく（数１）で表される。
【００３３】ｋ２＝−０．１７１０２３１ Ａ２，４＝２．８３９６３７×１０-5 ここで凸レンズの焦点距離は８ｍｍであるため、対物レ
ンズのアパーチャが対物レンズの第１面にあるとして、
凸レンズから対物レンズの第１面までの距離は（１）式
より４ｍｍから１０ｍｍの範囲とする。
【００３４】ここで凸レンズが±０．２５ｍｍ移動した
ときに補正される３次球面収差量は約０．２５λ：ＲＭ
Ｓである。以下凸レンズが光源側に移動した場合をマイ
ナス、対物レンズ側に移動した場合をプラスの移動量と
する。
【００３５】凸レンズから対物レンズまでの距離が４ｍ
ｍの時に、対物レンズの周縁光線となる、球面収差補正
光学系への入射光線高さを凸レンズの移動量とともに示
す。 同様に凸レンズから対物レンズまでの距離が８ｍｍの時
に、対物レンズの周縁光線となる、球面収差補正光学系
への入射光線高さを凸レンズの移動量とともに示す。 同様に凸レンズから対物レンズまでの距離が１０ｍｍの
時に、対物レンズの周縁光線となる、球面収差補正光学
系への入射光線高さを凸レンズの移動量とともに示す。 以上の３種の条件では凸レンズから対物レンズまでの距
離が４ｍｍと８ｍｍの中間で、凸レンズの移動にともな
う入射光線高さの変化が最も少ないことが分かる。ま
た、凸レンズから対物レンズまでの距離が４ｍｍから１
０ｍｍの範囲では入射光線高さの範囲は±３．５％以内
に入っている。
【００３６】（実施の形態２）本発明の第２の実施の形
態における光ヘッド装置について、図面を参照しつつ具
体的に説明する。実施の形態１では球面収差補正光学系
として凹レンズと凸レンズによるアフォーカル光学系を
用いたが、実施の形態２においては、半導体レーザを平
行光に変換するコリメートレンズそのものを球面収差補
正光学系として用いる。図６は本発明の原理を示す光路
図である。半導体レーザ１７から出射した光線１８はコ
リメートレンズ１９により平行光２０となって対物レン
ズのアパーチャ２１に入射する。ここでコリメートレン
ズ１９を光軸２２に沿って半導体レーザ１７から離れる
方向に移動すると（図６（ｂ））、半導体レーザ１７か
ら出射した光は発散光であるためコリメートレンズ１９
から出射する光の周縁での高さ２３は平行光の時の高さ
２４よりも高くなる。一方コリメートレンズ１９を半導
体レーザ１７から離れる方向に移動すると出射した光線
は収束光２５となる。
【００３７】したがって平行光２０の時よりも高い周縁
光線が収束光２５となるため条件によっては平行光の時
と同じように対物レンズのアパーチャ２１に光線が到達
する。すなわち、対物レンズに入射する半導体レーザ１
７の光量分布は、球面収差補正のためにコリメートレン
ズ１９を移動させても変化しない。
【００３８】球面収差補正のためにレンズを移動させて
も光量分布に変化が起こらない条件は、図２で説明した
凸レンズをコリメートレンズに置き換えれば全く同様に
説明できる。すなわちコリメートレンズの焦点距離ｆｃ
と、コリメートレンズから対物レンズのアパーチャまで
の距離ｓが等しいとき、 ｓ＝ｆｃ （６） 半導体レーザから常に同一の強度分布と光利用効率が得
られることが分かる。
【００３９】上記の計算は近軸計算であり、実際の光線
ではずれが生じる。コリメートレンズの焦点距離をｆ
ｃ、コリメートレンズから対物レンズのアパーチャまで
の距離をｄｃとしたとき ０．５ｆｃ＜ｄｃ＜１．２５ｆｃ （２） の条件を満足することでスポット径や光利用率を実用上
問題のない範囲に収めることができる。
【００４０】なおコリメートレンズは光軸方向に対して
移動するため、常にコリメートレンズと対物レンズのア
パーチャの距離をコリメートレンズの焦点距離と同じ値
に保つことは不可能である。しかし、コリメートレンズ
の移動量はその焦点距離よりも比較的短く、コリメート
レンズがアフォーカルの位置にあるときに、焦点距離と
比較して対物レンズのアパーチャまでの距離ｓは、コリ
メートレンズの移動量Δｄに比べて小さいと見なすこと
ができる。
【００４１】本発明の実施の形態２の具体的数値例を以
下に示す。対物レンズのパラメータを含むコリメートレ
ンズ以外のパラメータは実施の形態１と同じである。
【００４２】（実施例４）実施例４の具体的数値を以下
に示す。コリメートレンズの面は光源側から順に第１
面、第２面とする。
【００４３】ｆｃ ：コリメートレンズの焦点距離（ｍ
ｍ） Ｒ１ ：コリメートレンズの第１面の曲率半径（ｍｍ） Ｒ２ ：コリメートレンズの第２面の曲率半径（ｍｍ） ｄ１ ：コリメートレンズの厚み（ｍｍ） ｎ１ ：コリメートレンズの使用波長に対する屈折率 ＥＦＦ：対物レンズ側の出射ビーム直径 ｆｐ＝１６．０ Ｒ１：平面 Ｒ２＝−１０．７２７０４ ｄ１＝２ ｎ１＝１．６７０４４ ＥＦＦ＝３．４ ここでコリメートレンズの焦点距離は１６ｍｍであるた
め、対物レンズのアパーチャが対物レンズの第１面にあ
るとして、コリメートレンズから対物レンズの第１面ま
での距離は（２）式より８ｍｍから２０ｍｍの範囲とす
る。
【００４４】ここでコリメートレンズが±０．８ｍｍ移
動したときに補正される３次球面収差量は約０．１５
λ：ＲＭＳである。以下コリメートレンズが光源側に移
動した場合をマイナス、対物レンズ側に移動した場合を
プラスの移動量とする。
【００４５】コリメートレンズから対物レンズまでの距
離が８ｍｍの時に、対物レンズの周縁光線となる、コリ
メートレンズへの入射光線角度をコリメートレンズの移
動量とともに示す。 同様にコリメートレンズから対物レンズまでの距離が１
６ｍｍの時に、対物レンズの周縁光線となる、コリメー
トレンズへの入射光線角度をコリメートレンズの移動量
とともに示す。 同様にコリメートレンズから対物レンズまでの距離が１
２．５ｍｍの時に、対物レンズの周縁光線となる、コリ
メートレンズへの入射光線角度をコリメートレンズの移
動量とともに示す。 以上の３種の条件ではコリメートレンズから対物レンズ
までの距離が１６ｍｍ、すなわちコリメートレンズの焦
点距離と等しいときに、コリメートレンズの移動にとも
なう入射光線角度の変化が最も少ないことが分かる。ま
た、コリメートレンズから対物レンズまでの距離が８ｍ
ｍから２０ｍｍの範囲では入射光線角度の範囲は±２．
５％以内に入っている。
【００４６】（実施の形態３）次に、上記実施の形態１
で示した光学系による本発明の光ヘッド装置及び光学情
報記録再生装置の構成図を図８に示す。図８において、
光源である半導体レーザ２６から出射した光束は、ビー
ムスプリッター２７を透過し、コリメートレンズ２８に
より略平行光となる。さらに凹レンズ２９と凸レンズ３
０を透過して再び略平行光になり、実施例１ないし４に
示した２群２枚の対物レンズ３１により光ディスク３２
の情報媒体面３２ａ上に集光される。集光スポットは情
報媒体面３２ａに形成された凹凸により回折される。情
報媒体面３２ａで回折、反射されたレーザ光は、対物レ
ンズ３１，凸レンズ３０，凹レンズ２９、コリメートレ
ンズ２８を透過しビームスプリッター２７で反射し、検
出レンズ３３で屈折して受光素子３４上に集光される。
受光素子３４の電気信号により、情報媒体面３２ａで変
調された光量変化を検出し、データを読み取る。
【００４７】ここで、凸レンズ３０は光軸方向に可動す
るよう設置されており、光ディスク３２の基板厚みや他
の光ヘッド光学系の球面収差を補正する。凸レンズ３０
の焦点距離と凸レンズから対物レンズ３１までの距離を
略等しくすることで、凸レンズ３０が光軸方向に移動し
ても半導体レーザ２６から出射した光線の範囲は常に一
定で対物レンズ３１に入射する。
【００４８】これにより対物レンズでの半導体レーザの
光量利用率が常に一定に保たれるだけでなく、対物レン
ズの周縁に入射する光の強度も常に一定に保たれるた
め、媒体面上に集光されたスポットの形状も一定に保つ
ことができる。
【００４９】（実施の形態４）次に、上記実施の形態２
で示した光学系による本発明の光ヘッド装置及び光学情
報記録再生装置の構成図を図９に示す。図９において、
光源である半導体レーザ２６から出射した光束は、ビー
ムスプリッター２７を透過し、コリメートレンズ３５に
より略平行光となる。そして実施例１ないし４に示した
２群２枚の対物レンズ３１により光ディスク３２の情報
媒体面３２ａ上に集光される。集光スポットは情報媒体
面３２ａに形成された凹凸により回折される。情報媒体
面３２ａで回折、反射されたレーザ光は、対物レンズ３
１，コリメートレンズ３５を透過しビームスプリッター
２７で反射し、検出レンズ３３で屈折して受光素子３４
上に集光される。受光素子３４の電気信号により、情報
媒体面３２ａで変調された光量変化を検出し、データを
読み取る。
【００５０】ここで、コリメートレンズ３５は光軸方向
に可動するよう設置されており、光ディスク３２の基板
厚みや他の光ヘッド光学系の球面収差を補正する。コリ
メートレンズ３５の焦点距離とコリメートレンズから対
物レンズ３１までの距離を略等しくすることで、コリメ
ートレンズ３５が光軸方向に移動しても半導体レーザ２
６から出射した光線の範囲は常に一定で対物レンズ３１
に入射する。これにより対物レンズでの半導体レーザの
光量利用率が常に一定に保たれるだけでなく、対物レン
ズの周縁に入射する光の強度も常に一定に保たれるた
め、媒体面上に集光されたスポットの形状も一定に保つ
ことができる。
【００５１】なお上記に示した実施の形態１と３におい
て、光軸方向に移動させるレンズを凸レンズとしたが凹
レンズを移動させても同様の効果を持つ。
【００５２】また実施例においては凸レンズ、凹レンズ
はそれぞれ単レンズとしたが、複数枚のレンズで構成さ
れた正のパワーを持ったレンズ群と、負のパワーを持っ
たレンズ群であってもよい。また複数枚で構成する際に
従来から知られているように分散の異なる凸と凹のレン
ズを組み合わせて各レンズ群に色消し効果を持たせても
よい。同様に各レンズに回折素子を一体化することによ
り色消し効果を持たせてもよい。また色消し効果は各レ
ンズ群のみで色収差を補正することも可能であるし、光
ヘッド光学系全体の色収差を球面収差補正光学系で補正
するようにしてもよい。
【００５３】さらに、実施の形態１と３においては、凸
レンズと凹レンズの組合せになっているため、たとえ単
レンズを用いたとしても、凸レンズ側に色分散の低い材
料を、凹レンズ側に色分散の高い材料を配することで色
収差補正効果を持たせることができる。
【００５４】また実施の形態２と４においてもコリメー
トレンズは非球面単レンズとしたが複数枚の組合せレン
ズであってもよい。また上記と同様にコリメートレンズ
を複数枚のレンズにして色消し効果を持たせてもよい
し、回折素子と一体化して色収差補正を行ってもよい。
またその時コリメートレンズ単体の色収差補正をしても
よいし、光ヘッド光学系全体の色収差をコリメートレン
ズで補正するようにしてもよい。
【００５５】さらに、実施の形態１と３において、光学
系を平行光が入射して平行光が出射するアフォーカル光
学系としたが、入射光、出射光がともに、あるいはどち
らかが平行光でない光学系であってもよい。すなわち例
えば出射光が発散光になっている場合は、対物レンズを
その発散光に対して収差補正するようにすればよいし、
収束光の場合も同様である。
【００５６】さらに、実施の形態２と４においても、コ
リメートレンズは略平行光となるように設計されている
が、発散光あるいは収束光となるように設計されていて
もよい。同様に対物レンズも発散光あるいは収束光に対
して収差補正されたものを用いてもよい。
【００５７】
【発明の効果】以上のように、本発明の光ヘッド装置
は、光源と、前記光源から出射した光線を略平行光に変
換するコリメート手段と光ディスク基板を通して情報媒
体面上に集光する集光手段と、前記情報媒体で変調され
た光束を分離するための光束分離手段と、前記情報媒体
で変調された光を受光する受光手段を具備し、前記コリ
メート手段と前記集光手段との間に、コリメート手段側
から順に負のパワーを持ったレンズと正のパワーを持っ
たレンズを配置し、少なくとも前記いずれかのレンズが
光軸方向に移動して情報媒体面上で生じる球面収差を補
正し、前記正のパワーを持ったレンズの焦点距離と、前
記正のパワーを持ったレンズから前記集光手段までの距
離が略等しい様に構成したので、光ディスク基材の厚み
変化などを原因として生じる球面収差の発生に対して、
正のパワーを持ったレンズあるいは負のパワーを持った
レンズを光軸方向に移動することによってその球面収差
を補正したとき、対物レンズに入射する光量分布を常に
一定に保つことができるため、光ディスク上でのスポッ
トの品質を保つと同時に光源の光利用効率も一定にする
ことができる。
【００５８】また、前記正のパワーを持ったレンズの焦
点距離をｆ、前記正のパワーを持ったレンズから前記集
光手段までの距離をｄとしたとき ０．５ｆ＜ｄ＜１．２５ｆ （１） の条件を満足することで、光量分布と光利用効率を実用
上問題のない範囲で一定に保つことができる。
【００５９】また、光源と、前記光源から出射した光線
を略平行光に変換するコリメートレンズと光ディスク基
板を通して情報媒体面上に集光する集光手段と、前記情
報媒体で変調された光束を分離するための光束分離手段
と、前記情報媒体で変調された光を受光する受光手段を
具備し、前記コリメートレンズが光軸方向に移動して情
報媒体面上で生じる球面収差を補正し、前記コリメート
レンズの焦点距離と、前記コリメートレンズから前記集
光手段までの距離が略等しい様に構成したので、同じく
球面収差補正のためにコリメートレンズを光軸方向に移
動しても対物レンズに入射する光量分布を常に一定に保
つことができるため、光ディスク上でのスポットの品質
を保つと同時に光源の光利用効率も一定にすることがで
きる。
【００６０】また、前記コリメートレンズの焦点距離を
ｆｃ、前記コリメートレンズから前記集光手段までの距
離をｄｃとしたとき ０．５ｆｃ＜ｄｃ＜１．２５ｆｃ （２） の条件を満足することで、光量分布と光利用効率を実用
上問題のない範囲で一定に保つことができる。
【００６１】また、上記と同等な効果を持った光学情報
記録再生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ヘッド装置の一構成例を示す光路図
【図２】本発明の光ヘッド装置の原理を示す構成図
【図３】本発明の光ヘッド装置の実施例１における球面
収差図
【図４】本発明の光ヘッド装置の実施例２における球面
収差図
【図５】本発明の光ヘッド装置の実施例３における球面
収差図
【図６】本発明の光ヘッド装置の一構成例を示す光路図
【図７】本発明の光ヘッド装置の実施例４における球面
収差図
【図８】本発明の実施の形態３に示す光ヘッド装置およ
び情報記録再生装置の構成図
【図９】本発明の実施の形態４に示す光ヘッド装置およ
び情報記録再生装置の構成図
【符号の説明】
１ 平行光 ２ 凹レンズ ３ 発散光 ４ 凸レンズ ５ 平行光 ６ 対物レンズのアパーチャ ７ 光軸
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山形 道弘 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 緒方 大輔 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H087 KA13 NA01 PA01 PA02 PA17 PB01 PB02 QA02 QA03 QA07 QA13 QA14 QA19 QA21 QA33 QA34 QA41 QA42 RA05 RA12 RA13 RA42 5D119 AA43 BA01 EC01 JA02 JA09 JB03 LB05

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光源と、前記光源から出射した光線を略
    平行光に変換するコリメート手段と光ディスク基板を通
    して情報媒体面上に集光する集光手段と、前記情報媒体
    で変調された光束を分離するための光束分離手段と、前
    記情報媒体で変調された光を受光する受光手段を具備
    し、前記コリメート手段と前記集光手段との間に、コリ
    メート手段側から順に負のパワーを持ったレンズと正の
    パワーを持ったレンズを配置し、少なくとも前記いずれ
    かのレンズが光軸方向に移動して情報媒体面上で生じる
    球面収差を補正し、前記正のパワーを持ったレンズの焦
    点距離と、前記正のパワーを持ったレンズから前記集光
    手段までの距離が略等しいことを特徴とする光ヘッド装
    置。
  2. 【請求項２】 前記正のパワーを持ったレンズの焦点距
    離をｆ、前記正のパワーを持ったレンズから前記集光手
    段までの距離をｄとしたとき ０．５ｆ＜ｄ＜１．２５ｆ （１） の条件を満足することを特徴とする請求項１記載の光ヘ
    ッド装置。
  3. 【請求項３】 光源と、前記光源から出射した光線を略
    平行光に変換するコリメートレンズと光ディスク基板を
    通して情報媒体面上に集光する集光手段と、前記情報媒
    体で変調された光束を分離するための光束分離手段と、
    前記情報媒体で変調された光を受光する受光手段を具備
    し、前記コリメートレンズが光軸方向に移動して情報媒
    体面上で生じる球面収差を補正し、前記コリメートレン
    ズの焦点距離と、前記コリメートレンズから前記集光手
    段までの距離が略等しいことを特徴とする光ヘッド装
    置。
  4. 【請求項４】 前記コリメートレンズの焦点距離をｆ
    ｃ、前記コリメートレンズから前記集光手段までの距離
    をｄｃとしたとき ０．５ｆｃ＜ｄｃ＜１．２５ｆｃ （２） の条件を満足することを特徴とする請求項３記載の光ヘ
    ッド装置。
  5. 【請求項５】 請求項１乃至４の光ヘッド装置を用い
    て、光ディスク基板の情報媒体面上に情報を記録し、あ
    るいは再生する光学情報記録再生装置。
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