JPS6224450A

JPS6224450A - 光学ヘツド

Info

Publication number: JPS6224450A
Application number: JP60161764A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Ishikawa; 勉石川; Tomiji Shiga; 志賀　富治
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1985-07-24
Filing date: 1985-07-24
Publication date: 1987-02-02

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は光スポットにより記録媒体上の記録情報を検出
する光学ヘッドに関するものである。

（従来技術）この種の光学ヘッドにおいては、記録媒体上の情報を正
しく再生するためだ半導体レーザ等の光源から放出され
る光を十分に絞って１乃至２マイクロメートル径（φ１
〜２μｍ）の微小スポットを形成する必要がある。

従来、このような微小スポットを形成するための対物レ
ンズでは０．４から０．６程度の大きな開口数（ＮＡ　
）を要するとともて２球面収差及びコマ収差等の収差を
極力低減させる必要がちる。それゆえに、所謂光源追従
法で設計した３枚程の組合せレンズで上記の対物レンズ
を構成するのが一般的である。ここで、従来の光学ヘッ
ドに用いられる対物レンズについて第３図を参照して説
明する。

第３図を参照して、約６ミリメードル径（φ６閲）の単
レンズ１．２及び３を図示のように２群で３枚として、
レンズ組立枠４に組込んだ構成となっている。レンズ組
立枠４の内周にはピッチの小さなネノが形成され、この
ネノと嵌合するスペーサ５と固定具６とによって、単レ
ンズ１．２及び３をレンズ組立枠４に挿入するとともに
、光軸、焦点距離等の調整をしながらス（−サ５及び固
定具６とで単レンズ１．２及び３を固定している。

（発明が解決しようとする問題点）ところで、上述した対物レンズを用いた光学ヘッドにお
いては、対象レンズが、複数個のレンズで構成されてい
るから、各レンズの研磨加工及び各レンズに反射防止膜
を施す蒸着等の加工が必要となり、加工工数が増加する
という問題点がある。

また、複数個のレンズを高精度に位置決めするとともに
、各レンズを離散的に配置する必要があることから第３
図に示すように、レンズ組立枠４及びス（−サ５等の付
加物を必要とし、従って構成が複雑なりかつ部品点数が
多くなるという問題点がある。さら１で、上述のように
多数の部品を光軸。

焦点距離等を調整しながら組立てることから組立工数が
増加するという問題点がある。

このように従来の光学ヘッドに用いられる対象レンズは
その構成が複雑になることから、たとえ量産化を進めた
としても価格低減が期待できず。

従って、従来の光学ヘッドは価格が高くなるという問題
点がある。

本発明の目的は、微小な光スーットを形成せしめるとと
も、生産性に優れ、かつ低価格な対物レンズを有する光
学ヘッドを提供することにある。

（問題点を解決するための手段）本発明によれば、光源と、この光源からの光を集光して
光スポットを形成する対物レンズとを備えた光学系と、
記録媒体上のトラックへ光スポットを照射する照射手段
と、このトラックからの反射光から記録媒体上の記録情
報を読出す検出手段とを有する光学ヘッドにおいて、上
記の対物Ｖンズ＃′ｉ直径が３ミリメートル以上の大口
径とし、しかも光源からこの対象レンズへ入射する光の
入射端面の曲率半径を上記の直径ＣＩ　０．６倍乃至０
．９倍の先球とする低収差大開口数の屈折率分布型ロッ
ドレンズからなることを特徴とする光学ヘッドが得られ
る。

（実施例）第１図は１本発明による光学ヘッドの一実施例を示す構
成図である。

第１図を参照して、半導体Ｖ−デ等の光源７からの直線
偏光８はコリメートレンズ９ＶＣより平行光１０となる
。平行光１０は偏光プリズム１１をする。７波長板１２からの平行光１０は全反射プリズム１
３で反射された後、直径（Ｄ）が３ミリメートル（φ３
鵡）以上の大口径で、かつ前記光源７からの光入射端面
１４の曲率半径Ｒを上記の直径りの０．６倍乃至０．９
倍の先球とする低収差大開口：ｊ、（ＮＡ）の屈折率分
布型ロッドレンズ１５で集光され、記録媒体１７上に光
スポット１６を形成する。

この集光された光スポット１６は回転する記録媒体１７
上のトラック１８で反射され、トランクｌ　　　Ｒｆｌ
ｌ’ｌｌ−’、ｉＦ、Ｇ’）　　が！　　１．ｋ　　＋
　　　７　　　Ｐ　　σ）　ＷＰ　　ζ）　Ｋ　ｔ’；
４　１−　　Ｌ　　Ｉ）Ｆｉ　　ｆ）、＋　　”Ｎ−１
９となる。この記録情報をもつ反射光１９は。

再び屈折率分布型ロッドレンズ１５．全ズム１３，及び
７波長板１２を通過して偏光プリズム１１に戻る。反射
光１９Ｆｉ，平行光１０と直交する偏光面を有する直線
偏光であるから，偏光プリズムｌｌ内で反射され，ハー
フミラ−２０方向′／Ｃ進行する。反射光１９はハーフ
ミラ−２０で分割され，この分割された反射光１９ば，
トラック検出器２１とフォーカス検出器２２からなる検
出手段４０に照射される。

トラック検出器２１からは光スポット１６のトラック１
８からの位置ずれ量がトラック誤差信号２３として出力
される。一方，フォーカス検出器２２からは，屈折率分
布型ロッドレンズ１５で集光した光スポット１６の焦平
面と，情報を記録したトラック１８との位置ずれ量とが
フォーカス誤差信号２４として出力される。また、トラ
ック検出器２１あるいはフォーカス検出器２２からは。

反射光１９０強弱が記録情報として出力される。

トラック誤差信号２３とフォーカス誤差信号２４は照射
手段４１に入力される。照射手段４１はトラック駆動制
御部２５とフォーカス駆動制御部２６とで構成されてお
り、トラック駆動制御部２５及びフォーカス駆動制御部
２６はそれぞれトラック誤差信号２３及びフォーカス誤
差信号２４ヲ受ケて光ス４ｙト１６の正確な位置決めを
行う。

ここで、第２図を参照して上述の屈折率分布型ロッドレ
ンズ１５について説明する。なお、第２図は第１図だ示
す屈折率分布型ロッドレンズ１５の拡大図である。第１
図及び第２図を参照して。

上肢長板１２からの平行光１０は全反射プリズム１３を
経て、屈折率分布型ロッドレンズ１５において、記録媒
体１７上に１から２マイクロメートル（φｌ〜２μｍ）
以下の光スポット１６に集光される。

屈折率分布型ロッドレンズ１５は、光源７からの入射端
面１４側（全反射プリズム１３側）が先球とされ２反射
側（記録媒体１７側）の端面が平面とされており２両端
面には蒸着等により反射防止膜３０が施されている。そ
して、この屈折率分布型ロット９レンズ１５は、レンズ
保持枠３１内に固定されている。なお、屈折率分布型ロ
ッドレンズ１５は、光スポット１６を形成する上で回折
限界まで絞らなければならないことから、後述するよう
に大口径にしである。

光スーツ）１６位置での絞り込みビーム径Ｓは次の第（
１）式で与えられる。

λ ８＝、τ　　　　　　　　　、、、、、、、、、（１）
ここで、ｆはロッドレンズ１５の焦点距離（光ヘッドと
しては３から４ミリメートル（３〜４　ｍ　）必要）、
ｄけ入射光のビーム径、λは入射光の波長（一般的には
７８０ナノメートル（７８０ｎｍ　））である。計算上
、ビーム径は約１マイクロメートル（φ１μｍ）に絞ら
れることになるが、実際にはビーム径Ｓが小さいと焦平
面での強度分布が乱れ。

その結果、サイドローブが生じ、実効的な光スポット１
６のビーム径を低下させてしまう。従って。

ロッドレンズ１５の口径（Ｄ）は３ミリメートル（３四
）以上とする。また、入射光のビーム径を１から２マイ
クロメートル（φ１〜２μｍ）　Ｉｃ　絞ルためには開
口数（ＮＡ　）を０．４から０．６の範囲に納めなけれ
ばならないことから、入射端面１４側に先球加工を要す
る。

ところで９両端面を平面とする屈折率分布型ロッドレン
ズで目標とする開口数ＮＡを実現することは、後述する
ように屈折率分布型ロッドレンズを製作する上での製法
上の問題があり、また、たとえ製作することができても
球面収差、コマ収差が大きくなってしまう。従って上述
のように、光源７方向の入射端面１４を先球として収差
補正を行っている。

この先球の曲率半径（Ｒ）５０は、屈折率分布型ロッド
レンズ１５の直径（Ｄ）　５１．　２乗分布定数、及び
収差係数で決定され、直径（Ｄ）５１の吻合つキ吟餐０
．６倍乃至０．９倍が適値である。

試作実験では、直径（Ｄ）５１を４ミリメートル（φ４
問）２曲率半径（Ｒ）５０を２．８ミ１７メートル（Ｒ
２，８０）として０．７倍のものを作製し。

開口数（ＮＡ　）が０．４５の球面収差及びコマ収差を
十分補正できる良好な結果が得られた。

ところで屈折率分布型ロッドレンズ１５は、がラス棒を
溶融塩に長時間浸漬して、予めガラスに含まれた電子分
極率が犬きく、シかも高温でがラス中を移動しゃすいｍ
個イオンを溶融塩中のアルカリイオンと交換し、その結
果生じるイオン拡散分布の放物線近似性を利用してレン
ズ状媒質に必要な屈折率分布を形成したものである。こ
のイオン拡散によって得られる屈折率分布がレンズ状媒
質として最適な放物線状分布を形成する過程でイオン濃
度と屈折率の間ｆ加成性が成立する。従って、屈折率分
布をイオン拡散方程式の解から知ることができ、このイ
オン拡散方程式の解として次の第（２）式が知られてい
る。

但し、に：イオン変換度ノソラメータ、ｒニガラス棒の
半径、　　ＤＫ：イオンの拡散係数、ｔ：拡散時間でち
る。

イオン交換度・にラメータＫが０．０４以上になると、
屈折率分布が放物線状になる。ところが２本実施例のよ
うに、屈折率分布型ロッドレンズが大口径になると、イ
オン拡散に長時間を要するため。

Ｋの値を極力大きくしてイオン拡散を短時間としている
。

ところで、屈折率分布型ロッドレンズ１５の特性を示す
要素である屈折率分布ｎは次の第（３）式で示される。

ｎ”（ｒ）　＝　ｎ０’　［１（ｇｒ　２＋ｈ　４（ｇ
ｒ”　）’＋ｈ６　（ｇｒ　）６＋−”）　−（３）但
し、ｎｏはロッドレンズの中心軸上の屈折率、ｒは中心
軸からの距離２ｇは２乗分布定数ｅ　　ｈ４及びｈ　は
それぞれ４次及び６次の収差係数である。

上記の収差係数ｈ４及びｈ６を理想値、即ちｈ４＝３．
ｈ６＝−１７に極力近づけることによって。

低収差で直径３ミリメートル（３ｍ）以上の口径の大き
な屈折率分布型ロッドレンズが得られる。

このように、従来の光学ヘッドのように複数レンズを組
合せた対物レンズを用いず、対物レンズを光源からの光
が入射する端面を先球とした低収差な大口径の屈折率分
布型ロッドレンズとしたことにより、レンズの構成数は
１個となる。従って。

レンズの研磨加工及び反射防止膜の蒸着加工の工数が大
幅に低減できる。また、屈折率分布型ロッドレンズは円
柱状であるから、レンズ保持枠をたとえば、屈折率分布
型ロッドレンズの外径よりわずかに大きな内径の中空部
を有する構造とし、このレンズ保持枠に屈折率分布型ロ
ッドレンズを圧入あるいは接着等で組み込めばよい。従
って、従来の光学ヘッドの対物レンズに用い←れていた
スペーサ及び微小ピッチのネノ部が形成されたレンズ組
立枠を用いる必要がなり、シかも組立時の光軸合せ等の
調整が不要となる。

（発明の効果）以上説明したように１本発明の光学ヘッドによれば対物
レンズの構成が単純化されて、レンズの構成点数の削減
及び構成部品の加工工数の低減が実現でき、さらに組立
工数の低減によって、生産性が向上し、従って＃量産効
果による価格低減が期待できる。

笈下余臼

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光学ヘッドの一実施例の構成を示
す図、第２図は第１図を部分的に拡大して示す図、第３
図は従来の光学ヘッドに用いられる対物レンズを示す断
面図である。１．２．３・・・単レンズ、４・・・レンズ組立枠、５
・・・ス（−サ、６・・・固定具、７・・・光源、８・
・・直線偏光、９・・・コリメートレンズ、１０・・・
平行光、１１・・・偏光グリズム９，１２・・・−波長
板、１３・・・全反射グリズム、１４・・・入射端面、
１５・・・屈折率分布型ロッドレンズ、１６・・・光ス
ポット、１７・・・記録媒体、１８・・・トラック、１
９・・・反射光、２０・・・）−一フミラー、２１・・
・トラック検出器、２２・・・フォーカス検出器、２３
・・・トラック誤差信号、２４・・・フォーカス誤差信
号、２５・・・トラック駆動制御部。２６・・・フォーカス駆動制御部、３０・・・反射防止
膜。３１・・・レンズ保持枠、４０・・・検出手段、４１・
・・照射手段、５０・・・曲率半径、５１・・・直径。第１図第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

１、光源と、該光源からの光を集光して光スポットを形
成する対物レンズとを備えた光学系と、記録媒体上のト
ラックへ前記光スポットを照射する照射手段と、該トラ
ックからの反射光から前記記録媒体上の記録情報を読出
す検出手段とを有する光学ヘッドにおいて、前記対物レ
ンズはその直径が３ミリメートル以上の大口径とし、し
かも前記光源から該対物レンズへ入射する光の入射端面
の曲率半径を前記直径の０．６倍乃至０．９倍の先球と
する低収差大開口数の屈折率分布型ロッドレンズからな
ることを特徴とする光学ヘッド。