JP3521629B2 - 光ヘッド用光学系と光ヘッド装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、デジタルオーディ
オディスク、ビデオディスク、コンピュータ用の光メモ
リディスクなどの光ヘッドに用いられる光学系に関し、
特にコリメートレンズと対物レンズの両方に樹脂レンズ
を用いることにより、温度変化に伴って生じる対物レン
ズの球面収差を、同じく温度変化によって生じるコリメ
ートレンズの焦点距離変化により引き起こされるコリメ
ート光の発散光化により補正する光ヘッド用光学系とそ
れを用いた光ヘッド装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスク用の光ヘッド装置において
は、情報媒体面上に回折限界の点像を集光することによ
り、その情報を読み取り又は書き込む。以下、図面を参
照しつつ従来の光ヘッド用光学系について説明する。図
３に、従来の光ディスク用光ヘッド装置の構成を示す。
半導体レーザ１７から出射された光は、コリメートレン
ズ１８により平行光１９となり、ビームスプリッター２
０を透過し、対物レンズ２１によりディスク２２の媒体
面２３上に集光される。媒体面２３で変調された光は媒
体面２３により反射され、再び対物レンズ２１を透過
し、ビームスプリッター２０で反射し、検出レンズ２４
と凹シリンドリカルレンズ２５によりフォトディテクタ
ー２６上に集光される。ここでコリメートレンズと対物
レンズのだけを取り出してその作用を説明する。図４は
コリメートレンズと対物レンズを示す光路図である。図
４（ａ）はコリメートレンズと対物レンズがともにガラ
ス材料により作成された場合を示している。光源２７を
コリメートレンズ２８の焦点と一致させることで、コリ
メートレンズを透過した光は平行光２９となる。さらに
対物レンズ３０によりその焦点位置３１に集光する。対
物レンズの集光点は、光ディスクの情報面でもあるがこ
こでは光ディスクを省略した。次に温度が例えば４０度
上昇した場合を考えると、ガラスレンズの温度変化によ
る焦点位置はの移動は無視できる程度に少ないため、光
路は常温の場合と変わらない。

【０００３】図４（ｂ）はコリメートレンズをガラス材
料、対物レンズを樹脂材料により構成した場合である。
常温の場合の光路図は図４（ａ）と全く同じである。次
に温度が例えば４０度上昇した場合は樹脂である対物レ
ンズの屈折率が低下する。屈折率が低下すると対物レン
ズの焦点位置はＯｆからＯｆ’に変化する。コリメート
レンズはガラスであるためその焦点位置は温度が変化し
てもほとんど変化せずしたがってコリメートレンズ２８
を出た光は平行光２９のままで樹脂製の対物レンズ３２
に入射する。そして集光点３３は対物レンズの温度変化
後の焦点位置と一致する。

【０００４】ここで温度が変化したときの収差の変化に
ついて説明する。常温で球面収差が完全に補正された場
合、波面収差は０ｍλである。単位温度当たりの屈折率
変化が−１．６３×１０^-4（／℃）の樹脂材料で有効光
束径φ４の平行光が入射する非球面単レンズを設計した
場合の各ＮＡにおける温度に対する波面収差の変化を計
算した。結果を図５に示す。Ａの実線はＮＡが０．６の
場合、ＢはＮＡが０．５の場合、ＣはＮＡが０．３の場
合、ＤはＮＡが０．１５の場合を示している。ＮＡが高
くなるにつれて急激に温度変化に対して収差の変化が大
きくなる。実使用上問題のない範囲を４０ｍλ以下とす
ると、ＮＡ０．５ではかろうじて使えるが、より光ディ
スクの高密度化を狙ってＮＡを０．６にすると、５０度
以上では実使用上問題になるレベルの波面収差が発生す
る。したがって図４（ｂ）の場合のようにコリメートレ
ンズにガラス材料を用い、対物レンズに樹脂材料を用い
ると対物レンズのＮＡを高くした場合に温度による収差
変化が大きく記録媒体面上の情報を正しく読むことがで
きなくなる。

【０００５】図４（ｃ）はコリメートレンズに樹脂材
料、対物レンズにガラス材料を用いた場合である。常温
の場合の光路図は図４（ａ）と全く同じである。次に温
度が例えば４０度上昇した場合は樹脂であるコリメート
レンズ３４の屈折率が低下する。屈折率が低下するとコ
リメートレンズの焦点位置はＣｆからＣｆ’に変化す
る。しかし、光源２７とコリメートレンズ２の距離は変
化しないため、光源１は焦点位置よりもよりレンズに近
づくことになり、コリメートレンズ３４から出射した光
は発散光３５となる。この発散光３５が対物レンズ３０
に入射し、集光点３６に集光する。この集光点３６はガ
ラス製の対物レンズ３０の焦点位置Ｏｆの位置よりも遠
いところになる。このような場合を光ヘッドの全体の光
学系である図３で説明すると、コリメートレンズ１８か
らの光は温度変化により平行光１９から発散光３７に変
化し、対物レンズの集光点は３８になる。ディスクで反
射した光は、ビームスプリッター２０で反射して検出光
学系に入るが、このとき、記録媒体面上にフォーカスし
ているにもかかわらずビームスプリッターに入る光は集
束光になり正しいフォトディテクターの位置は２６から
３９に移動する。すなわち温度変化によって、正しいフ
ォーカスエラー信号が得られなくなる（参考文献特開昭
５９−１４１４５号公報）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】樹脂は温度変化に伴う
屈折率変化がガラス材料よりも１桁以上大きい。従って
コリメートレンズや対物レンズを樹脂により作成する
と、温度による性能劣化が生じ、環境特性に弱い光ヘッ
ドとなってしまう。特に対物レンズのＮＡが高くなる
と、その傾向はさらに大きくなる。

【０００７】本発明は以上の様な問題点を解決するため
になされたものであり、温度特性に優れた光ヘッド用光
学系と光ヘッド装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の光ヘッド用光学系は発散光源からの光を略
平行光に変換するコリメートレンズと、前記略平行光を
集光する対物レンズとからなる光学系において、前記コ
リメートレンズの単位温度当たりの屈折率の変化をｎ
ｃ、前記対物レンズの単位温度当たりの屈折率の変化を
ｎｂ、前記コリメートレンズの開口数をＮＡｃ、前記対
物レンズの開口数をＮＡｂとしたとき、 ｎｂ≦ｎｃ≦５ｎｂ ０．０８≦ＮＡｃ≦０．４ ０．４５≦ＮＡｂ≦０．７５ ０．２５＜（ＮＡｃ・ｎｃ）／（ＮＡｂ・ｎｂ）＜１．
５ の条件を満足するように構成されている。上記構成にお
いて、前記コリメートレンズと前記対物レンズはいずれ
も樹脂材料からなる非球面単レンズであるあることが好
ましい。また、前記コリメートレンズと前記対物レンズ
は材質が異なることが好ましい。

【０００９】一方、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するためのコリ
メートレンズと、前記略平行光を情報媒体上に集光する
対物レンズと、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と
対物レンズは上記各構成のいずれかを有する。上記各構
成において光束分離手段は、光源とコリメートレンズの
間に位置することが好ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以上のように構成された本発明の
対物レンズによれば、発散光源からの光を略平行光に変
換するコリメートレンズと、前記略平行光を集光する対
物レンズとからなる光学系において、前記コリメートレ
ンズの単位温度当たりの屈折率の変化をｎｃ、前記対物
レンズの単位温度当たりの屈折率の変化をｎｂ、前記コ
リメートレンズの開口数をＮＡｃ、前記対物レンズの開
口数をＮＡｂとしたとき、 ｎｂ≦ｎｃ≦５ｎｂ ０．０８≦ＮＡｃ≦０．４ ０．４５≦ＮＡｂ≦０．７５ ０．２５＜（ＮＡｃ・ｎｃ）／（ＮＡｂ・ｎｂ）＜１．
５ の条件を満足するように構成されているので、温度変化
によって生じる光学系の球面収差を、コリメートレンズ
の焦点距離変化による平行光からのずれによって補正す
ることができ、温度変化による収差変化の少ない光ヘッ
ド用光学系が実現できる。また、レンズを樹脂製の非球
面単レンズとすることにより、レンズの重量の軽減及び
小型化を図ることができ、装置全体の小型化や必要な駆
動力を低減することができ、光ヘッド装置の対物レンズ
としての応用範囲が広がる。また、対物レンズを樹脂成
形工法により成形することにより、大量にかつ安価に作
成することができる。またコリメートレンズと対物レン
ズの材質を異なるものにすることによって、半導体レー
ザの光量を最適に取り込むことのできるコリメートレン
ズの焦点距離を選択しても温度特性に対する補正の効果
を上げることができる。

【００１１】また、本発明の光ヘッド装置によれば、コ
リメートレンズと対物レンズをともに樹脂製の非球面単
レンズとすることで、小型、軽量、安価である上に、温
度変化によって発生する球面収差を補正することがで
き、温度変化に対する光学性能を安定させ、信頼性の高
い光ヘッド装置とすることができる。また光束分離手段
は、光源とコリメートレンズの間に位置することによっ
て、温度変化が生じても、常に最適なフォーカス誤差信
号を得ることができる。

【００１２】次に、本発明の対物レンズの好適な一実施
例を図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施例に係
る光ヘッド用光学系の構成を示す光路図である。図１に
示すように、半導体レーザの光源１を、常温状態でのコ
リメートの焦点位置Ｃｆと一致さることにより、光源１
から出射した光は、コリメートレンズ２で平行光３とな
り、対物レンズ４により対物レンズの焦点位置５に集光
される。コリメートレンズと対物レンズはいずれも樹脂
製の非球面単レンズである。対物レンズの集光点は、光
ディスクの情報面でもあるがここでは光ディスクを省略
した。次に温度が例えば４０度上昇すると、コリメート
レンズ、対物レンズ共にその屈折率が低下する。屈折率
が低下するとコリメートレンズの焦点位置はＣｆからＣ
ｆ’に変化する。しかし、光源１とコリメートレンズ２
の距離は変化しないため、光源１は焦点位置よりもより
レンズに近づくことになり、コリメートレンズから出射
した光は発散光６となる。この発散光６が対物レンズ４
に入射し、集光点７に集光する。この集光点７は対物レ
ンズの温度上昇により変化した焦点位置Ｏｆ’の近傍に
なる。ここで対物レンズ４に発散光が入射することで、
温度上昇に伴う対物レンズの樹脂の屈折率低下による球
面収差を補正することができる。

【００１３】ここでコリメートレンズの単位温度当たり
の屈折率の変化をｎｃ、対物レンズの単位温度当たりの
屈折率の変化をｎｂ、コリメートレンズの開口数をＮＡ
ｃ、前記対物レンズの開口数をＮＡｂとしたとき、 ｎｂ≦ｎｃ≦５ｎｂ （１） ０．０８≦ＮＡｃ≦０．４ （２） ０．４５≦ＮＡｂ≦０．７５ （３） ０．２５＜（ＮＡｃ・ｎｃ）／（ＮＡｂ・ｎｂ）＜１．５ （４） の条件を満たすことが望ましい。ここで条件式（１）は
コリメートレンズと対物レンズの材質の選択に関する条
件で、コリメートレンズの単位温度あたりの屈折率の変
化は、対物レンズのそれと同等かあるいは５倍以下であ
ることを示している。下限を越えると、対物レンズの温
度変化による波面収差の補正不足となり、上限を越える
と適切な材料の選択が困難となる。条件式（２）はコリ
メートレンズのＮＡの範囲であり、下限を越えると半導
体レーザの光量の取り込み率が少なく、光量不足とな
り、上限を越えると周辺光線での光量が不足して、対物
レンズのＮＡを有効に使うことができなくなる。条件式
（３）は対物レンズのＮＡの範囲であり、下限を越える
と集光スポットの大きさが大きくなりすぎ光ディスクの
情報を読めなくなる。また上限を越えるとディスクの傾
きによる収差が大きくなりすぎ、また作成が非常に困難
となってしまう。条件式（４）は条件式（１）から
（３）を満足した上で成り立つ式で、温度変化による収
差の補正を満足するための条件である。下限を越える
と、補正不足となり上限を越えると補正過剰となって、
いずれも温度変化による収差の悪化が大きく光ディスク
としての性能を満足しない。なおより材料の選択の範囲
を拡げ実用上問題のない程度に温度変化による収差変化
を抑えるためには以下の条件式を満足することが望まし
い。

【００１４】 ０．２５＜（ＮＡｃ・ｎｃ）／（ＮＡｂ・ｎｂ）＜１．１ （４） 次に、本発明の対物レンズの具体的な数値例を示す。

【００１５】共通の仕様として 設計の中心波長：６６０ｎｍ ディスクの厚さ：０．６ｍｍ ディスクの屈折率：１．５７８１５ コリメートレンズと対物レンズの間隔：１０ｍｍ とした。また光源側から面の番号を数えるものとし、第
１面がコリメートレンズの光源側の面、第２面がコリメ
ートレンズのディスク側の面、第３面が対物レンズの光
源側の面、第４面が対物レンズのディスク側の面とす
る。

【００１６】なお以下の実施例の具体的な数値を示す記
号を以下の通りとする。 ＮＡｃ：コリメートレンズの開口数（ＮＡ） ｆｃ：コリメートレンズの焦点距離 ｄｃ：コリメートレンズのレンズ厚み Ｎｃ：コリメートレンズの屈折率 ｎｃ：コリメートレンズの単位温度あたりの屈折率低下
（／℃） ＮＡｂ：対物レンズの開口数（ＮＡ） ｆｂ：対物レンズの焦点距離 ｄｂ：対物レンズのレンズ厚み Ｎｂ：対物レンズの屈折率 ｎｂ：対物レンズの単位温度あたりの屈折率低下（／
℃） Ｒｎ：第ｎ面の曲率半径 Ｗｃ：光源からコリメートレンズまでの距離 Ｗｂ：対物レンズの作動距離 また以下の具体例において、非球面形状は以下の（数
１）で与えられる。

【００１７】

【数１】

【００１８】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 Ｃｎ：第ｎ面の非球面頂点の曲率（Ｃｎ＝１／Ｒｎ） ｋｎ：第ｎ面のの円錐定数 Ａｎ，ｐ：第ｎ面のｐ次の非球面係数 （実施例１）実施例１の具体的数値を以下に示す。

【００１９】ＮＡｃ＝０．２４７５ ｆｃ＝８．０ ｄｃ＝１ Ｎｃ＝１．４８９０９ ｎｃ＝−１．６５×１０^-4 ＮＡｂ＝０．６ ｆｂ＝３．３ ｄｂ＝１．９６ Ｎｂ＝１．５２０８５ ｎｂ＝−１．１４×１０^-4 （ＮＡｃ・ｎｃ）／（ＮＡｂ・ｎｂ）＝０．５９７ Ｒ１＝２４．８６２９７ ｋ１＝−４．３６０９１×１０⁺² Ａ１，４＝０．５９００５２９×１０^-3 Ａ１，６＝０．１１１０３３４×１０^-3 Ａ１，８＝０．３７５８３８８×１０^-4 Ａ１，１０＝０．４５６６１２６×１０^-6 Ｒ２＝−４．５８２１３ ｋ２＝−０．７２６７５１５ Ａ２，４＝０．２８９２１４８×１０^-3 Ａ２，６＝０．１１１２９３２×１０^-3 Ａ２，８＝０．１８０７７８４×１０^-4 Ａ２，１０＝０．４６７０４９１×１０^-5 Ｒ３＝２．０１５８８ ｋ３＝−０．６５８０８５８ Ａ３，４＝０．２３３３４０６×１０^-2 Ａ３，６＝０．１５１２３×１０^-3 Ａ３，８＝０．２２２７２５８×１０^-4 Ａ３，１０＝０．２７１７４３８×１０^-5 Ｒ４＝−７．７７９６８ ｋ４＝−０．３７２３５１８×１０⁺² Ａ４，４＝０．５４１４８４１×１０^-2 Ａ４，６＝−０．１０１６３４４×１０^-2 Ａ４，８＝０．１９０６０２３×１０^-3 Ａ４，１０＝−０．１９５４８８６×１０^-4 Ｗｃ＝７．４２６５８ Ｗｂ＝１．８２０９７ 本実施例では、コリメートレンズにガラス材料を用いた
場合、４０度の温度上昇によってディスク上で発生する
波面収差が５６．１ｍλであるのに対し、コリメートレ
ンズを屈折率の単位温度あたりの変化が−１．６５×１
０^-4の樹脂とすることで、２３．９ｍλにまで抑えるこ
とができる。またコリメートレンズの焦点距離が対物レ
ンズの焦点距離に対して比較的短く、半導体レーザの光
量を多く取り入れることができるため、書き換え可能型
の光ディスクにおいても好適である。

【００２０】（実施例２）実施例２の具体的数値を以下
に示す。

【００２１】ＮＡｃ＝０．１１ ｆｃ＝１８．０ ｄｃ＝１ Ｎｃ＝１．４８９０９ ｎｃ＝−１．６５×１０^-4 ＮＡｂ＝０．６ ｆｂ＝３．３ ｄｂ＝１．９６ Ｎｂ＝１．５２０８５ ｎｂ＝−１．１４×１０^-4 （ＮＡｃ・ｎｃ）／（ＮＡｂ・ｎｂ）＝０．２６５ Ｒ１＝２４．８６２９７ ｋ１＝−４．３６０９１×１０⁺² Ａ１，４＝０．５９００５２９×１０^-3 Ａ１，６＝０．１１１０３３４×１０^-3 Ａ１，８＝０．３７５８３８８×１０^-4 Ａ１，１０＝０．４５６６１２６×１０^-6 Ｒ２＝−４．５８２１３ ｋ２＝−０．７２６７５１５ Ａ２，４＝０．２８９２１４８×１０^-3 Ａ２，６＝０．１１１２９３２×１０^-3 Ａ２，８＝０．１８０７７８４×１０^-4 Ａ２，１０＝０．４６７０４９１×１０^-5 Ｒ３＝２．０１５８８ ｋ３＝−０．６５８０８５８ Ａ３，４＝０．２３３３４０６×１０^-2 Ａ３，６＝０．１５１２３×１０^-3 Ａ３，８＝０．２２２７２５８×１０^-4 Ａ３，１０＝０．２７１７４３８×１０^-5 Ｒ４＝−７．７７９６８ ｋ４＝−０．３７２３５１８×１０⁺² Ａ４，４＝０．５４１４８４１×１０^-2 Ａ４，６＝−０．１０１６３４４×１０^-2 Ａ４，８＝０．１９０６０２３×１０^-3 Ａ４，１０＝−０．１９５４８８６×１０^-4 Ｗｃ＝７．４２６５８ Ｗｂ＝１．８２０９７ 本実施例の対物レンズは実施例１のものと同様である。
したがってコリメートレンズにガラス材料を用いた場
合、４０度の温度上昇によってディスク上で発生する波
面収差が５６．１ｍλである。コリメートレンズの焦点
距離は１８ｍｍであり、これに対しコリメートレンズを
屈折率の単位温度あたりの変化が−１．６５×１０^-4の
樹脂とすることで、対物レンズのディスク上での波面収
差を３８．３ｍλにまで抑えることができる。またコリ
メートレンズの焦点距離が対物レンズの焦点距離に対し
て比較的長く、半導体レーザの光量の中心付近の比較的
均一な光量分布だけを取り込むことができ、再生専用型
の光ディスクにおいても好適である。

【００２２】（実施例３）実施例３はレンズのパラメー
タは、コリメートレンズの屈折率の温度係数ｎｃを除い
てすべて実施例１と同等である。

【００２３】ＮＡｃ＝０．２４７５ ｆｃ＝８．０ Ｎｃ＝１．４８９０９ ｎｃ＝−２．８２×１０^-4 ＮＡｂ＝０．６ ｆｂ＝３．３ Ｎｂ＝１．５２０８５ ｎｂ＝−１．１４×１０^-4 （ＮＡｃ・ｎｃ）／（ＮＡｂ・ｎｂ）＝１．０２０ コリメートレンズを屈折率の単位温度あたりの変化を−
２．８２×１０^-4の樹脂とすることで、対物レンズのデ
ィスク上での波面収差をほぼ０ｍλにまで抑えることが
できる。

【００２４】（実施例４）実施例４はレンズのパラメー
タは、コリメートレンズの屈折率の温度係数ｎｃを除い
てすべて実施例１と同等である。

【００２５】ＮＡｃ＝０．１１ ｆｃ＝１８．０ ｄｃ＝１ Ｎｃ＝１．４８９０９ ｎｃ＝−４．９５×１０^-4 ＮＡｂ＝０．６ ｆｂ＝３．３ ｄｂ＝１．９６ Ｎｂ＝１．５２０８５ ｎｂ＝−１．１４×１０^-4 （ＮＡｃ・ｎｃ）／（ＮＡｂ・ｎｂ）＝０．７９６ コリメートレンズを屈折率の単位温度あたりの変化を−
４．９５×１０^-4の樹脂とすることで、対物レンズのデ
ィスク上での波面収差をほぼ０ｍλにまで抑えることが
できる。

【００２６】なお温度が上昇した場合についてのみ説明
したが、当然温度が下がったときにも、対物レンズの球
面収差は補正される方向に動く。すなわち温度低下によ
り屈折率が上がると、コリメートレンズからは収束光が
出てくる。しかし対物レンズで発生する球面収差は、温
度上昇したときと逆の符号となるため、収束光により対
物レンズの球面収差が補正されることになる。

【００２７】また常温状態でコリメートレンズから出た
光は平行光であるように説明したが、必ずしも平行光に
する必要はなく、もともと発散光であっても収束光であ
っても良い。その場合、温度上昇によって発散光になら
なくとも、常温状態での発散光よりもさらに発散光にな
れば同様の効果が得られる。収束光の場合についても同
様である。ただし、コリメートレンズからの光を常温状
態から収束光あるいは発散光にする場合には、対物レン
ズをその状態に合わせて球面収差が小さくなるよう設計
した方が望ましい。

【００２８】またコリメートレンズおよび対物レンズは
いずれも樹脂による非球面の単レンズであるとしたが、
所定の条件を満たせば、ガラスレンズであってもよく、
また樹脂、ガラスのいずれかあるいは混合による組レン
ズであっても良い。

【００２９】また環境特性については主に温度変化につ
いて記載したが、単位温度あたりの屈折率変化を例えば
単位湿度あたりの屈折率変化に置き換えて、同様の条件
を満足することにより、耐湿度環境に対しても強いもの
になる。

【００３０】次に、上記本発明の対物レンズを用いた光
ヘッド装置の構成を図２に示す。図２において、半導体
レーザ８から出射した光は、ハーフミラー９により反射
され、コリメートレンズ１０により平行光となる。平行
光は折り曲げミラー１１により光路の向きを変えられ、
対物レンズ１２によりディスク１３上の情報媒体面１４
に集光される。情報媒体面１４に形成された凹凸により
集光スポットは回折を受ける。情報媒体面１４で反射、
回折されたレーザ光は、対物レンズ１２、コリメートレ
ンズ１０を透過した後、ハーフミラー９を透過し、検出
レンズ１５によりてフォトディテクター１６上に集光さ
れる。検出レンズ１５は１面がシリンドリカル面になっ
ており、非点収差を発生させる。フォトディテクター１
６はその非点隔差の中間点すなわち最小錯乱円上に置か
れる。フォトディテクター１６の出力により、情報媒体
面１４で変調された光量変化を検出しデータを読み取る
とともに、非点隔差の光量変化を検出し、いわゆる非点
収差法によるフォーカス検出を行い常に対物レンズの集
光点を情報媒体面に一致させるようサーボがかけられ
る。ここで、コリメートレンズ１０と対物レンズ１２は
両方ともプラスチックによる非球面単レンズである。温
度上昇に伴いコリメートレンズ１０の屈折率が低下して
焦点距離が長くなると、発散光が対物レンズ１２に入射
し、対物レンズの温度変化による収差の悪化を補正す
る。また温度が変化して、対物レンズの焦点距離が変化
しても、最適像点のずれは光ヘッドの検出レンズ１５の
非点収差法により常に補正される。すなわちコリメート
レンズ１０はハーフミラー９よりも光源から遠い位置に
あり、検出レンズ１５は情報媒体面１４を反射した光が
反射して戻ってきた時コリメートレンズ１０を透過した
あと、検出レンズ１５に入射するため、半導体レーザ８
の光源とフォトディテクター１６の位置が共役点とな
る。したがってコリメートレンズの焦点距離が温度によ
り変化しても非点収差法によるフォーカスのオフセット
が生じない。

【００３１】なお温度変化によるコリメートレンズの焦
点距離変化が、コリメートレンズから出た光の発散特性
を変えることにより対物レンズの球面収差を補正する構
成について述べたが、温度変化にともなって発散特性を
対物レンズの球面収差が補正するように変化させるよ
う、コリメートレンズの位置を例えば材質の膨脹係数を
変えることにより機構的に移動させても同様の効果が得
られる。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、本発明の対物レンズによ
れば、発散光源からの光を略平行光に変換するコリメー
トレンズと、前記略平行光を集光する対物レンズとから
なる光学系において、前記コリメートレンズの単位温度
当たりの屈折率の変化をｎｃ、前記対物レンズの単位温
度当たりの屈折率の変化をｎｂ、前記コリメートレンズ
の開口数をＮＡｃ、前記対物レンズの開口数をＮＡｂと
したとき、 ｎｂ≦ｎｃ≦５ｎｂ ０．０８≦ＮＡｃ≦０．４ ０．４５≦ＮＡｂ≦０．７５ ０．２５＜（ＮＡｃ・ｎｃ）／（ＮＡｂ・ｎｂ）＜１．
５ の条件を満足するように構成されているので、温度変化
によって生じる光学系の球面収差を、コリメートレンズ
の焦点距離変化による平行光からのずれによって補正す
ることができ、温度変化による収差変化の少ない光ヘッ
ド用光学系が実現できる。また、レンズを樹脂製の非球
面単レンズとすることにより、レンズの重量の軽減及び
小型化を図ることができ、装置全体の小型化や必要な駆
動力を低減することができ、光ヘッド装置の対物レンズ
としての応用範囲が広がる。また、対物レンズを樹脂成
形工法により成形することにより、大量にかつ安価に作
成することができる。またコリメートレンズと対物レン
ズの材質を異なるものにすることによって、半導体レー
ザの光量を最適に取り込むことのできるコリメートレン
ズの焦点距離を選択しても温度特性に対する補正の効果
を上げることができる。

【００３３】また、本発明の光ヘッド装置によれば、コ
リメートレンズと対物レンズをともに樹脂製の非球面単
レンズとすることで、小型、軽量、安価である上に、温
度変化によって発生する球面収差を補正することがで
き、温度変化に対する光学性能を安定させ、信頼性の高
い光ヘッド装置とすることができる。また光束分離手段
は、光源とコリメートレンズの間に位置することによっ
て、温度変化が生じても、常に最適なフォーカス誤差信
号を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコリメートレンズと対物レンズの好適
な一実施例の構成を示す光路図

【図２】本発明の光ヘッド装置の一実施例の構成を示す
斜視図

【図３】従来の光ヘッド装置の構成を示す構成図

【図４】従来の光ヘッド用光学系を示す光路図

【図５】樹脂製対物レンズの温度特性を示す特性図

【符号の説明】

１ 光源 ２ コリメートレンズ ４ 対物レンズ ５ 対物レンズの焦点位置

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−185836（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−5909（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−258573（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−61715（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−240512（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−8701（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−67740（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 7/09 - 7/22 G02B 13/00 - 13/18

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発散光源からの光を略平行光に変換する
   コリメートレンズと、前記略平行光を集光する対物レン
   ズとからなる光学系において、前記コリメートレンズの
   単位温度当たりの屈折率の変化をｎｃ、前記対物レンズ
   の単位温度当たりの屈折率の変化をｎｂ、前記コリメー
   トレンズの開口数をＮＡｃ、前記対物レンズの開口数を
   ＮＡｂとしたとき、 ｎｂ≦ｎｃ≦５ｎｂ ０．０８≦ＮＡｃ≦０．４ ０．４５≦ＮＡｂ≦０．７５ ０．２５＜（ＮＡｃ・ｎｃ）／（ＮＡｂ・ｎｂ）＜１．
   ５ の条件を満足させることによって、温度変化で生じる前
   記光学系の球面収差を前記コリメートレンズの焦点距離
   の変化による前記略平行光からのずれによって補正する
   ことを特徴とする光ヘッド用光学系。
2. 【請求項２】 前記コリメートレンズと前記対物レンズ
   はいずれも樹脂材料からなる非球面単レンズである請求
   項１記載の光ヘッド光学系。
3. 【請求項３】 前記コリメートレンズと前記対物レンズ
   は材質が異なることを特徴とするる請求項１記載の光ヘ
   ッド光学系。
4. 【請求項４】 光源と、前記光源から出射した光線を略
   平行光にするためのコリメートレンズと、前記略平行光
   を情報媒体上に集光する対物レンズと、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と対物レンズは請求項１から３の
   いずれか１項に記載されたものである光ヘッド装置。
5. 【請求項５】 光束分離手段は、光源とコリメートレン
   ズの間に位置することを特徴とする請求項４記載の光ヘ
   ッド装置。