WO2005003820A2

WO2005003820A2 - ビーム整形光学装置、光ヘッド及び光情報媒体駆動装置

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Publication number: WO2005003820A2
Application number: PCT/JP2004/009896
Authority: WO
Inventors: Eishin Mori; Keiichi Matsuzaki; Hidenori Wada; Hideki Hayashi
Original assignee: Matsushita Electric Ind Co Ltd; Eishin Mori; Keiichi Matsuzaki; Hidenori Wada; Hideki Hayashi
Priority date: 2003-07-08
Filing date: 2004-07-06
Publication date: 2005-01-13
Also published as: US7529043B2; JPWO2005003820A1; EP1662292A2; WO2005003820A3; US20060114580A1

Description

明細書ビーム整形光学装置、光ヘッド及び光情報媒体駆動装置技術分野

本発明は、ビーム整形光学装置、並びに当該装置を用いた光へッド及び光情報謝本駆動装置に関する。背景技術

CD、 D VD, B l u— r a yディスク等の光ディスク媒体に情報を記録再生する光へッドの光学系において、光源としては、通常、半導体レ一ザが用いられるが、この半導体レーザ出射光の強度分布は一般的に楕円状の分布を有している。この楕円状の強度分布の光を光へッドにおける対物レンズで集光する場合、集光された光のスポット径は対物レンズの入射ピーム径に反比例することが一般的に知られており、楕円状の強度分布の長軸方向に対し、短軸方向では集光した光のスポット径が大きくなり、信号の記録再生の分解能が低下してしまうという課題がある。

強度分布の違いを補正するために、光ヘッドの光路中に円形開口を入れ、対物レンズに入射する光を円形に補正することも可能であるが、この場合、一部の光がけられてしまうため、レーザ光の利用効率が低下してしまうという欠点がある。

そこで、出射光の利用効率を損なうことなく集光性を改善するために、半導体レーザから出射される楕円強度分布の光束を、円形に近い強度分布のビームに変換するビーム整形光学装置が用いられている。

ビーム整形光学装置は、たとえば、レーザ光を平行光に変換するコリメ一トレンズと、屈折作用により楕円形状の平行光を円形に変換するビーム整形プリズムで構成される。しかしながら、従来のビーム整形光学装置は、ビーム整形光学装置の温度変化に伴い、レンズを保持する部材の熱膨張、および、光学素子を配置する光学基台の熱膨張などが発生することがある。この場合には、コリメ一トレンズの焦点位置と光源の位置ずれが生じるため、コリメ一ト光の平行度が低下し、その結果として、ビーム整形プリズムを通過したコリメ一ト光に非点収差が発生してしまうという課題があった。また、コリメートレンズの構成材料の屈折率温度変化や光源の波長変動等が発生し、コリメートレンズの焦点位置と光源の位置ずれが生じるおそれがあるため、コリメ一ト光の平行度が低下し、その結果として、ビーム整形プリズムを通過したコリメート光に非点収差が発生してしまうという課題があった。

従来の光へッドとして、例えば、特開平 1 0— 3 3 4 4 7 2号公報に開示されるレンズ保持構造を有するものが知られている。図 1 3に示すように、同公報に開示されるレンズ保持構造では、コリメ一トレンズ 1 1 3を保持するレンズ枠 1 2 4は、ほぼ円柱形状であり、光路を形成するためにその中心軸を光軸〇とする中空部を有している。

このレンズ枠 1 2 4の中空部の一方開口端は、半導体レーザを取り付けるために、テーパを設けることにより 1¾圣に形成されている。また、他方開口端側も ¾ί圣にして短筒状の内周面 1 2 4 aが形成されており、この内周面 1 2 4 aの内側にコリメ一トレンズ 1 1 3 が収納保持される。内周面 1 2 4 aはコリメ一トレンズの短筒状の外周面 1 1 3 aとの間に全周にわたって空隙 1 2 5が形成されるように内周面 1 2 4 aの半径は外周面 1 1 3 a の半径より僅かに大きくしている。

また、この保持構造は、コリメートレンズ 1 1 3の光軸方向の位置決めを行うために、光軸 Oに関して回転対称となるリング状に形成された突き当て面 1 2 4 bに接着剤 1 1 6 を塗布し、この突き当て面 1 2 4 bにコリメ一トレンズ 1 1 3の一方レンズ面 1 1 3 bを突き当てて接着剤 1 1 6により接着固定することにより、レンズ枠 1 2 4にコリメ一トレンズ 1 1 3を保持している。リング状に形成された突き当て面 1 2 4 bは、外側半径をレンズ枠 1 2 の内周面 1 2 4 aまで広げても良いが、図 1 3に示すようにコリメ一トレンズ 1 1 3の外側 1 1 3 aまでの半径よりも小さくすることにより、接着剤 1 1 6がレンズ枠 1 2 4の内周面 1 2 4 aとコリメ一トレンズ 1 1 3の外周面 1 1 3 aとの間にはみ出すことを防止することができ、また、仮にコリメートレンズ 1 1 3が偏心した状態で固定されたとしても、レンズ面 1 1 3 bと突き当て面 1 2 4 bとの間の接着剤 1 1 6による保持状態への影響を低減できるという利点が得られる。

また、レンズ枠 1 2 4の内周面 1 2 4 aとコリメ一トレンズ 1 1 3の外周面 1 1 3 aとの間に全周にわたって設けられた空隙 1 2 5により、周囲温度の変化によるレンズ枠 1 2 4の熱変形がコリメ一トレンズ 1 1 3の外周面 1 1 3 aに直接作用することを防止するという効果が得られる。空隙 1 2 5を確保すると、コリメートレンズ 1 1 3とレンズ枠 1 2 4の中心ずれを抑える効果は弱まるが、これには接着方法の変更により対応がなされている。

また、レンズ枠 1 2 4の中に設けられたコリメ一トレンズ 1 1 3の光軸方向の位置決めのためのリング状の突き当て面 1 2 4 bに接着剤 1 1 6を塗布し、コリメートレンズ 1 1 3を接着しているので、周囲温度の変化によるレンズ枠 1 2 4の熱変形が接着剤 1 1 6を介してコリメ一トレンズ 1 1 3を半径方向に動かそうとする力が、放射状に分散することにより打ち消される。即ち、周囲温度が変化することによりレンズ枠 1 2 4が熱膨張しても、このレンズ枠 1 2 4に固定されているコリメートレンズ 1 1 3は、レンズ枠の中心から等しい距離にあるリング状部分で接着剤 1 1 6を介して固定されているので、レンズ枠 1 2 4の熱膨張によってコリメートレンズ 1 1 3に作用する半径方向外向きの力は、光軸 Oに関して対称となる接着部分に働く逆方向で殆ど等しい力により相殺される。

また、コリメ一トレンズの構成材料の屈折率温度変化や光源の波長変動により、コリメート光の平行度が低下しない構成が特開 2 0 0 2 - 2 8 7 0 1 8号公報に提案されている。図 1 4に、同公報における従来のビ一ム整形光学装置を有する光ヘッドの構成の一例を示す。同図における従来のビーム整形光学装置は光源 2 0 1、鏡筒 2 1 0に固定されたコリメ一トレンズ 2 0 2、ビーム整形光学素子 2 0 3力 ^らなり、光源 2 0 1から出射した楕円形状の強度分布をもつ発散光は、コリメ一トレンズ 2 0 2により平行光に変換され、ビーム整形光学素子 2 0 3により円形の強度分布を持つ光束に変換される。ビーム整形光学素子から出射した光束は、立ち上げミラ一 2 0 4により偏向され、対物レンズ 2 0 5によりディスク 2 0 6の記録面に集光される。ディスク記録面のピット列により変調され反射された光は、再び対物レンズ 2 0 5を通過し、立ち上げミラー 2 0 4により偏向され、ビーム整形光学素子 2 0 3の分離面 2 0 3 aで分離された後、検出レンズ 2 0 7により集光され、受光素子 2 0 8により変調された信号光が受光される。

同公報に開示されているように、ビーム整形光学装置においては、コリメートレンズ 2 0 2を構成する材料の温度変化に伴う屈折率変化と、光源の温度変化による波長変動に伴ぅコリメ一トレンズ 2 0 2の屈折率変化とにより、コリメ一トレンズ 2 0 2の焦点距離の変化をキヤンセルし、これにより、温度変化によるコリメ一ト光品質低下を抑制している。光へッド装置では、低温から高温までの幅広い温度環境下での動作が保証されなければならない。しかしながら、図 1 3に示した光ヘッドでは、コリメートレンズ 1 1 3、コリメートレンズ 1 1 3を保持するレンズ枠 1 2 4、レンズ枠 1 2 4を保持するレンズ保持構造に熱膨張が生じ、それによりレーザ発光点とコリメ一トレンズ 1 1 3との間の相対位置にずれが発生する。それに加えて、雰囲気温度の変化に伴って、レーザ光源の波長が変動し、かつコリメートレンズ 1 1 3の曲率及び屈折率が変化することにより、コリメ一トレンズ 1 1 3の焦点距離にずれが発生する。その結果、ビーム整形光学素子への入射光のコリメート品質、即ち入射光の平行度が劣化するという問題点があった。入射光のコリメ一ト品質が劣化することにより、ビーム整形後の光束に非点収差が発生し、対物レンズで集光したときのディスク面上のスポット品質が劣ィ匕し、その結果、記録再生特性が劣化するという不具合が生じていた。

また、図 1 3に示した従来の光ヘッド装置では、コリメートレンズ 1 1 3はそのレンズ面にて接着剤 1 1 6により固定されているため、接着剤 1 1 6の盛り量の装置毎のばらつき、及び接着位置によるばらつきにより、熱による接着剤 1 1 6の膨張'収縮に伴うコリメ一トレンズ 1 1 3の光軸方向及び光軸直交方向の変位がばらつくという問題点があった。接着剤 1 1 6には熱膨張率の高い樹脂が用いられるので、温度変化に伴う接着剤 1 1 6の膨張収縮の大きさは無視できない。例えば、接着剤 1 1 6の厚さがばらつくことにより、温度変化に伴うコリメートレンズ 1 1 3の光源からの距離の変化量がばらつき、接着剤 1 1 6の幅が突き当て面 1 2 4 bの周に沿つて不均一であることにより、温度変化に伴つて半径方向の力がコリメ一トレンズ 1 1 3に非対称に作用し、それによりコリメートレンズ 1 1 3が光軸に直交する方向に変位していた。コリメートレンズ 1 1 3の光軸に直交する方向の変位は、光軸 0のずれをもたらし、検出光スポットずれの原因となっていた。接着剤 1 1 6を塗布する際のばらつきに起因するコリメ一トレンズ 1 1 3の変位のばらつきは、 P及収することができなかった。

また、レンズ面が接着されるため、接着剤 1 1 6によるコリメ一トレンズ 1 1 3の汚れの発生、レンズ枠 1 2 4とコリメートレンズ 1 1 3との間に空隙を設けることによる大型化、及びレンズ枠 1 2 4の形状が複雑であることによるコストの増大という問題点に加えて、高い調整精度が必要になるという問題点があった。また、それに伴い、図 1 3に示した鏡筒一体型のレンズ支持構造を有する光へッド装置、更には当該光へッド装置を有する光情報装置においても、温度特性の劣化、及びコスト増加という問題点が生じていた。また、記録およぴ¾生時の光源の出力変化に伴う波長変動のように、温度以外の要因による光源の波長変動によりコリメ一トレンズの焦点距離の変ィ匕が生じ、ビーム整形光学装置出射光のコリメート品質が劣化してしまうという課題がある。

一般的な光学材料では短波長領域での波長に対する屈折率変動が大きいため、特に、 B 1 u— r a yディスクのように、短波長の光源を使用する場合、ビ一ム整形光学装置出射光のコリメート品質劣化は顕著に現れる。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、温度変化に伴うコリメ一ト品質の劣化を抑えたビーム整形光学装置、並びに当該装置を用いた光へッド及び光情報媒体駆動装置を提供することを目的とする。

発明の開示

上記の目的を達成するために、本発明の第 1の態様に係るものは、基台と、前記基台に保持された鏡筒ホルダと、前記鏡筒ホルダに保持された光源と、前記鏡筒ホルダに保持された鏡筒と、前記鏡筒に保持され、前記光源からの出射光を平行光に変換するためのコリメートレンズと、前記基台に保持され、前記平行光の光量分布を円形に変換するビーム整形光学素子とを備え、前記鏡筒ホルダにおける所定の基準位置から前記コリメ一トレンズの保持位置までの距離の単位温度あたりの変化量と、前記基準位置に対する前記光源の単位温度あたりの移動変化量に前記コリメートレンズのバックフォーカスの単位温度あたりの移動変化量を足した変化量との差が所定値以下となるように設定されているビ一ム整形光学装置である。

本発明の第 2の態様に係るものは、基台と、前記基台に保持された鏡筒ホルダと、前記鏡筒ホルダに保持された光源と、前記鏡筒ホルダに保持された鏡筒と、前記鏡筒に保持され、前記光源からの出射光を平行光に変換するためのコリメ一トレンズと、前記基台に保持され、前記平行光の光量分布を円形に変換するビーム整形光学素子とを備え、前記鏡筒は、前記コリメートレンズの前記光源に近い面である前面に当接する当接部を有するビ一ム整形光学装置である。

このビーム整形光学装置において、前記鏡筒ホルダにおける所定の基準位置から前記前面までの距離の単位温度あたりの変化量と、前記基準位置に対する前記光源の単位温度あたりの移動変化量に前記コリメートレンズのバックフォ一カスの単位温度あたりの移動変化量を足した変化量との差が所定値以下ヒなるように設定されていてもよい。前記当接部は、前記コリメートレンズの前記前面に、接着剤を介することなく直接に当接してもよい。

前記当接部が平坦面であり、この当接部は前記コリメートレンズの前記前面に設けられた平坦面部に面接触していてもよい。

前記当接部が光軸に近いほど前記光源に近づく斜面であり、この当接部は前記コリメ一トレンズの前記前面に設けられた斜面部に面接触していてもよい。

前記コリメ一トレンズの外周面のうち光軸に対して対称な部位に接着剤が塗布され、前記コリメートレンズは、前記接着剤によって前記鏡筒に接着されていてもよい。

前記鏡筒の一端部は、その外周部が内周部よりも軸方向に突出した段差状に形成されており、前記内周部は、前記コリメ一トレンズの前記前面に当接する前記当接部を構成し、前記外周部には、光軸に対して対称となる複数の部位に互いに周方向に同一幅で内周側から外周側へ横断する溝が形成されており、前記溝に前記接着剤が塗布されている構成としてもよい。

前記溝は、前記内周部までには至らないように形成されていてもよい。

前記コリメ一トレンズが、凸レンズおよび凹レンズからなる少なくとも 2枚以上のレンズで構成され、前記凸レンズを構成する材料の屈折率温度変ィ匕が略零または負であるものとしてもよい。

また、前記コリメ一トレンズが、凸レンズおよび凹レンズからなる少なくとも 2枚以上のレンズで構成され、前記凹レンズを構成する材料の屈折率温度変化が正であるものとしてもよい。

また、前記コリメ一トレンズが、凸レンズおよび凹レンズからなる少なくとも 2枚以上のレンズで構成され、前記凸レンズを構成する材料の屈折率温度変化を d n Tとし、前記凹レンズを構成する材料の屈折率温度変ィ匕を d n ₂Zd Tとしたときに、これら d n d T¾t d n ₂/d T«, 以下の関係式

d n ₂/d T> 4. 9 X d nノ d T - 5. 0

を満たしている構成としてもよい。

この場合において、前記光源の波長における前記凸レンズを構成する材料のアッベ数が、前記波長における前記凹レンズを構成する材料のアッベ数よりも大きく、前記光源の波長を λ Cnm] とし、よる前記コリメ一トレンズの波面収差を W [λ ] とし、前記波長の変動による前記波面収差の変動を厶 W/Δ λとしたときに、この ΔλΥΖΔ λは前記コリメートレンズの有効径に対して以下の関係式

| AW/AA | <0. 03 [λ/nm]

を満たしているのが好ましい。

前記コリメートレンズは、単一のレンズで構成され、前記コリメートレンズを構成する材料の屈折率温度変化が負であり、前記コリメ一トレンズを構成する材料のァッベ数が 5 5以上であるものとしてもよい。

前記光源と前記コリメートレンズの前記前面までの距離の変化量を厶し [mm] とし、この変化量厶に対する波面収差の発生量を W (AL) [λ] とし、前記コリメ一トレンズのバックフォーカスの単位温度あたりの変化量を A ibZATとし、前記鏡筒、前記鏡筒ホルダ及び前記基台の熱膨張による前記光源と前記コリメートレンズとの間隔の単位温度あたりの変化量を ΔΙ^ΖΔΤ [mm/°C] とし、常温を T。とし、前記ビーム整形光学装置の使用温度を Tしたときに、以下の関係式

W ( I (Δ f b/AT-AL/AT) - (T-T₀) I)く 0. 03 ] が満足されるようにすることができる。

前記コリメートレンズは、このコリメートレンズの焦点距離の 0. 5倍から 1倍の厚みに構成されているものとしてもよい。

前記コリメートレンズは、単一のレンズで構成されるとともに、前記コリメ一トレンズの焦点距離の 0. 5倍から 1倍の範囲の厚みに構成され、前記コリメートレンズは、屈折率温度変ィ匕が負で且つアッベ数が 55以上である材料によって構成されていてもよい。前記鏡筒と前記鏡筒ホルダとは、同じ材料によって構成されていてもよい。

前記鏡筒と前記鏡筒ホルダとは、互いに異なる材料からなり、それぞれの線膨張係数の差が 10— ⁶ [Z°C] 以下であるものとしてもよい。

前記基台に保持され前記平行光の光量分布を円形に変換するビーム整形光学素子が設けられる場合には、前記コリメートレンズの焦点位置は、前記ビーム整形光学素子から出射された光の収差が緩和される方向に前記光源の位置からずれていてもよ。

前記光源の波長は 300 nm以上で且つ 500 nm以下にしてもよい。

また、本発明は、前記ビーム整形光学装置と、前記ビーム整形光学素子を通過した光を収束させる対物レンズとを備える光へッドとすることもできる。また、本発明は、前記光ヘッドと、光情報維を駆動するための駆動機構と、前記光へッドから得られるフォーカスエラ一信号及びトラッキングエラー信号のそれぞれを用いて前記光へッドを制御するフォ一カスサーボ機構及びトラッキングサーボ機構とを備える光情報駆動装置とすることできる。

本発明の第 1の態様に係るビーム整形光学装置によれば、鏡筒ホルダの膨張収縮に伴うコリメートレンズの単位温度あたりの変ィ匕量と、光源の発光点の移動変化量にコリメ一トレンズのバックフォーカスの単位温度あたりの変化量を足し合わせたものとの差が所定値以下となるようにコリメ一トレンズが配置されているので、温度変化に伴うビーム整形光学素子への入射光の平行度の劣化、即ち温度変化に伴うコリメ一ト品質の劣化が抑制される。また、コリメートレンズが鏡筒を介して鏡筒ホルダに保持されるので、寸法の製造誤差を吸収してコリメ一トレンズを所定の位置に容易に位置合わせすることができる。従つて、コリメートレンズの位置合わせを容易化し得るという利点を生かしつつ、上記変化量の合わせ込みを精度良く行うことができる。

本発明の第 2の態様に係るビ一ム整形光学装置によれば、鏡筒が、コリメ一トレンズの前面に当接する当接部を有するので、鏡筒、鏡筒ホルダとは通常において同一材料ではなぃコリメートレンズの熱膨張が光源の発光点からコリメートレンズまでの距離の温度変化へ及ぼす影響が抑えられる。このため、温度変ィ匕によるコリメ一ト品質の劣化を抑えるための最適設計を容易に行うことができる。

また、当接部がコリメートレンズの前面に接着剤を介することなく直接に当接する場合には、鏡筒、鏡筒ホルダと同一材料ではなく、かつ熱膨張率の高い接着剤が光源の発光点からコリメ一トレンズまでの距離の温度変化へ及ぼす影響が抑えられる。また、接着剤の不均一な塗布によりコリメ一トレンズの光軸方向及び光軸に直交する方向への変位にばらつきを生じるという不都合が解消される。従って、温度変化によるコリメート品質の劣ィ匕を抑えるための最適設計を容易に行うことができる。

また、鏡筒の当接部が平坦面であって、コリメ一トレンズの前面に設けられた平坦面に面接触する場合には、コリメートレンズの鏡筒との当接面を平坦面として形成すればよいので成型が容易である。

また、鏡筒の当接部が光軸に近いほど光源に近づく斜面であって、コリメートレンズの前面に設けられた斜面に面接触する場合には、光軸に直交する方向に沿ったコリメ一トレンズの位置が一点に定まる。それにより、コリメ一トレンズの光軸に直交する方向に沿つた位置ずれが抑制される。

また、鏡筒が、コリメートレンズの外周面のうち光軸に対して対称な部位に塗布された接着剤を介してコリメ一トレンズを保持する場合には、温度変化に伴ってコリメートレンズに作用する半径方向の力が互いに相殺される。その結果、温度変化に伴うコリメ一トレンズの半径方向への位置ずれ、即ち光軸に直交する方向への位置ずれが抑制される。また、鏡筒の一端面が段差を有し、その段差の内側に位置する内周部め端面がコリメ一トレンズの前面に当接する一方、段差の外側に位置する外周部の端面に、光軸に対して対称となる複数の部位に互いに同一幅で内周側から外周側へ横断する溝が形成され、この溝に接着剤が塗布されている場合には、塗布される接着剤の周方向の幅が溝によって均一に規制されるので、温度変化に伴ってコリメートレンズに作用する半径方向の力が良好な精度で互いに相殺される。

そして、前記溝が前記内周部までには至らないように形成されている場合には、溝に塗布された接着剤がコリメ一トレンズの前面と後退面との間に回り込むことを防止することができる。

また、前記コリメートレンズが凸レンズおよび凹レンズからなる少なくとも 2枚以上のレンズで構成され、凸レンズを構成する材料の屈折率温度変化が略零または負である場合には、ビーム整形光学装置の温度変ィ匕に対し、影響の少ないコリメ一ト品質の高いビーム整形光学装置を構成できる。

また、前記コリメートレンズが凸レンズおよび凹レンズからなる少なくとも 2枚以上のレンズで構成され、凹レンズを構成する材料の屈折率温度変ィ匕が正である場合には、ビ一ム整形光学装置の温度変化に対し、影響の少ないコリメ一ト品質の高いビーム整形光学装置を構成できる。

また、前記コリメートレンズが凸レンズおよび凹レンズからなる少なくとも 2枚以上のレンズで構成され、凸レンズを構成する材料の屈折率温度変化 d r^Zd Tと、凹レンズを構成する材料の屈折率温度変ィ匕 d n ₂Z d Tが、、

d n ₂/d T>4. Θ Χ ά η ^ά Τ- δ . 0

である場合には、ビーム整形光学装置の温度変ィ匕に対し、影響の少ないコリメ一ト品質の高いビーム整形光学装置を構成できる。この場合において、光源の波長における凸レンズを構成する材料のアッベ数が、凹レンズを構成する材料のアッベ数より大きく、さらに、光源波長 λの変動によるコリメ一トレンズの波面収差 W [λ] の変動 Δ^νΖΔ λが、コリメートレンズの有効径に対し、

] AW/Δ λ | < 0. 0 3 [λ /nm]

の関係がある場合には、ビーム整形光学装置を構成する光源の波長に影響されない、コリメート品質の高いビーム整形光学装置を構成できる。

また、前記コリメートレンズが単一のレンズで構成され、コリメ一トレンズを構成する材料の屈折率温度変化が負であり、コリメートレンズを構成する材料のアッベ数が 5 5以上である場合には、ビーム整形光学装置の温度変化に対し、影響の少ないコリメート品質の高いビーム整形光学装置を構成できる。

また、ビーム整形光学装置における光源とコリメートレンズの間隔の変化 [mm] に対する波面収差の発生量を W (A L) [λ ] とし、コリメートレンズのバックフォーカスの単位温度あたりの変化量を b/Δ Τとし、鏡筒、鏡筒ホルダ及び基台の熱膨張による光源とコリメ一トレンズの間隔の変化量を A LZA T [mmZ°C] とし、常温 T ₀に対してビーム整形光学装置の使用温度 Τにおける波面収差発生量 Wが以下の関係式

W ( I (△ f b/Δ Τ - A L/A T) · (Τ - T O ) I ) < 0. 0 3 [λ ]

を満足するようにすれば、ビーム整形光学装置の温度変ィ匕に対し、影響の少ないコリメ一卜品質の高いビーム整形光学装置を構成できる。

また、前記コリメ一トレンズのレンズ厚みがコリメートレンズの焦点距離 0 . 5倍から 1倍の間にあれば、コリメ一トレンズを鏡筒を介することなく直接基台に保持することが可能となり、鏡筒の熱変形に影響されない、コリメート品質の高いビーム整形光学装置を構成できる。

また、前記コリメ一トレンズが単一のレンズで構成され、そのレンズ厚みがコリメートレンズの焦点距離 0. 5倍から 1倍の間にあり、さらにコリメ一トレンズを構成する材料の屈折率温度変化が負で、且つコリメ一トレンズを構成する材料のアッベ数が 5 5以上である場合には、光源の波長変動や光学系を配置する基台や鏡筒の熱膨張等の影響の少ないコリメート品質の高いビーム整形光学装置を構成できる。

また、前記鏡筒と鏡筒ホルダの材料が同じ場合には、鏡筒と鏡筒ホルダの線膨張係数の違いによる変形や歪みを抑えることができる。また、鏡筒と鏡筒ホルダの材料が互いに異なり、それぞれの線膨張係数の差が、 1 0一⁶ [Z°C] 以下である場合には、鏡筒と鏡筒ホルダの線膨張係数の違いによる変形や歪みを抑えることができる。

また、コリメートレンズと鏡筒と鏡筒ホルダとの材料が互いに異なり、それぞれの線膨張係数の差が 1 0 _⁶ [z°c] 以下である場合には、コリメ一トレンズと鏡筒と鏡筒ホルダの線膨張係数の違いによる変形や歪みを抑えることができる。

また、ビーム整形光学装置において、ビーム整形光学素子から出射された光の収差が緩和される方向に前記光源の位置からずれている場合には、ビーム整形光学装置を構成素子が持つ収差を相殺するように光源の位置をずらして配置することにより、ビーム整形光学装置からの出射光の波面収差を改善できる。

また、光源の波長が 3 0 0 nmから 5 0 0 nmの範囲内にある場合には、短波長の光源に対し温度特性の良好なビーム整形光学装置を構成できる。

また、ビーム整形光学装置と、前記ビーム整形光学素子を通過した光を収束させる対物レンズと備える光へッドによれば、対物レンズで集光された光がディスク面上へ形成するスポットの品質の温度変化に伴う劣化が抑制される。

また、前記光ヘッドと、光情報媒体を駆動するための駆動機構と、前記光ヘッドから得られるフォーカスエラ一信号及びトラッキングエラ一信号のそれぞれを用レ ^て前記光へッドを制御するフォーカスサーボ機構及びトラッキングサーボ機構とを備える光情報媒体駆動装置とすれば、対物レンズで集光された光がディスク面上へ形成するスポッ卜の品質の温度変化に伴う劣化が抑制され、それにより温度変化に伴う記録再生特性の劣化が抑制される。図面の簡単な説明

図 1 ( a) は、本発明の実施の形態 1によるビーム整形光学装置の全体構成を概略的に示す断面図であり、図 1 (b) は、光源付近の部分を示す断面図であり、図 1 ( c ) は、コリメ一トレンズ付近の部分を示す断面図であり、図 1 (d) は、鏡筒を光軸方向に見た側面図である。

図 2は、図 1の鏡筒の外観斜視図である。

図 3 ( a) は、本発明の実施の形態 2によるビーム整形光学装置の全体構成を概略的に示す断面図であり、図 3 (b) は、コリメ一トレンズ付近の部分を示す断面図であり、図 3 ( c ) は、鏡筒を光軸方向に見た断面図である。

図 4は、本発明の実施の形態 3によるビーム整形光学装置の断面図である。

図 5は、本発明の実施の形態 3によるビーム整形光学装置が 2 5 °Cから 6 0 °Cへ温度変化した際、発生する収差量と、コリメータレンズを構成する凹レンズおよび凸レンズ構成材料の屈折率温度変化の関係を示す特性図である。

図 6は、本発明の実施の形態 3によるビーム整形光学装置について、 2 5 °C (常温）から 6 0 °Cへ温度変化した際に発生する収差量が 0. 0 3 λになる場合の凹レンズおよび凸レンズ構成材料の屈折率温度変化の関係を示した特性図である。

図 7は、本発明の実施の形態 4によるビ一ム整形光学装置の構成を概略的に示す断面図である。

図 8は、本発明の実施の形態 5によるビーム整形光学装置の構成を概略的に示す断面図である。

図 9は、本発明の実施の形態 6によるビーム整形光学装置の構成を概略的に断面図である。

図 1 0は、本発明の実施の形態 7による光情報媒体駆動装置の概略側面図である。図 1 1は、図 1 0の光情報駆動装置のプロック図である。

図 1 2は、本発明の実施の形態 8によるビーム整形光学装置の構成を概略的に断面図である。

図 1 3 ( a) ，（b) ， ( c ) は、従来の光ヘッド装置のレンズ保持構造を示す図である。

図 1 4は、従来のビーム整形光学装置を有する光へッド装置の構成を示す図である。発明を実施するための最良の形態

本発明を実施するための最良の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。

(実施の形態 1 )

図 1は、本発明の実施の形態 1によるピ一ム整形光学装置の構成例を示す断面図である。特に図 1 ( a) は、本実施の形態によるピ一ム整形光学装置 1 0 1の全体の概略を示す側面断面図、図 1 (b) は、光源付近の部分を詳細に示す側面断面図、図 1 ( c ) はコリメ —トレンズ付近の部雜細に示す側面断面図、図 1 ( d) は鏡筒部を含む部分を詳細に示す正面断面図である。図 1において、 2 0は光源、 2はコリメ一トレンズ、 6はビ一ム整形光学素子であり、光源 2 0は、鏡筒ホルダ底部であるプレート 5に固定され、コリメ —トレンズ 2は、鏡筒 3に保持されている。鏡筒 3は、コリメ一トレンズ 2と光源 2 0との間で光軸〇がー致するように、鏡筒ホルダ本体部 4に保持固定されている。鏡筒ホルダ本体部 4は、基台 7の所定の位置に固定されている。図示を略するが、基台 7はビーム整形光学素子 6をも保持しており、それにより鏡筒ホルダ 3 0 (鏡筒ホルダ本体部 4及び鏡筒ホルダ底部 5 ) とビーム整形光学素子 6との間の位置関係を保っている。

光源 2 0には半導体レーザ素子が用いられており、光源 2 0の発光点 1から出射した楕円形状の強度分布をもつ発散光 8は、コリメ一トレンズ 2により平行光 9に変換され、ビーム整形光学素子 6によりビーム径が変換されることにより円形の強度分布をもつ光束 1 0となる。光源 2 0に用いられる半導体レ一ザ素子は、例えばキャンタイプであって、フランジ部分のコリメートレンズ 2に近い面である前面が鏡筒ホルダ底部 5に当接し、背面がスプリング 2 1で押圧されることにより鏡筒ホルダ底部 5に保持されている。光源 2 0 と鏡筒ホルダ底部 5とは、接着剤を介することなく互いに直接に当接する。スプリング 2 1は、例えば鏡筒ホルダ底部 5に連結する部材（不図示）によって付勢されている。なお、このスプリング 2 1の代わりに鏡筒ホルダ底部 5に光源 2 0の下方に凸部が形成された板状のパネを取り付けると共に、板状のパネと光源 2 0の下方とをこの凸部で接触支持するような構成としてもよい。

鏡筒ホルダ 3 0と鏡筒 3とは、熱膨張率を一致させるために同一の材料で構成されており、好ましくは、その材料として熱膨張率が低く（約 2. 4 X 1 0—⁶)、ある程度の強度を有し、熱変形し難く、かつ容易に成型可能な金属材料、例えばアルミニウム、亜鉛、マグネシゥム等が用いられる。鏡筒ホルダ 3 0及び鏡筒 3の材料として、成型性は劣るがセラミクスも使用可能である。コリメ一トレンズ 2は、好ましくはガラスを材料とする。コリメ一トレンズ 2は、円筒型の鏡筒 3の一端面に固定されている。図 2は、鏡筒 3の外観図である。図 1及び図 2に示すように、鏡筒 3の一端面には段差が形成されている。段差はその外周側に位置する外周部が軸方向に突出し、かつ段差の内周側に位置する内周部が外周部よりも軸方向に後退するように形成されている。コリメートレンズ 2は外周部の内側に収納された状態で保持されている。前記内周部の端面としての後退面 3 aは、光軸〇に直交する平坦面となっており、コリメ一トレンズ 2の前面（光源 2 0に近い側のレンズ面）に形成された平坦面 2 aに面接触している。すなわち、鏡筒 3の後退面 3 aはコリメ一トレンズ 2の前面と当接する当接部を構成する。平坦面 2 aは、コリメートレンズ 2の前面の外周に沿って環状に形成されている。平坦面 2 aは、光軸〇に直交する簡単な形状であるので、コリメートレンズ 2を成型する際に容易に形成することができる。鏡筒 3の前記外周部は、コリメートレンズ 2の外周面 2 bとの間に微小な間隙を残してこのコリメ一トレンズ 2の外周面 2 bを覆っている。それにより、コリメ一トレンズ 2及び鏡筒 3の寸法の製造誤差を吸収することができる。

鏡筒 3の外周部における端面である突出面 1 6には、光軸〇に対して対称となる複数の部位（図 1 (d) 及び図 2では 4箇所）に矩形状の溝 1 1が形成されている。溝 1 1は、周方向に沿つ.た幅が互いに同一であり、内周側から外周側へ横断するように形成されている。また、溝 1 1は後退面 3 aよりも浅く形成されている。つまり、この溝 1 1は後退面 3 aまでには至らないような深さで突出面 1 6に形成されている。この溝 1 1に接着剤 1 5を盛り付けることにより、コリメ一トレンズ 2の外周面 2 bの定まつた部位に接着剤 1 5が塗布され、コリメ一トレンズ 2が鏡筒 3に固定される。望ましくは、コリメートレンズ 2の平坦部 2 aを鏡筒 3の後退面 3 aに押しつけるように、コリメ一トレンズ 2に押圧力を付加しつつ、接着剤 1 5を塗布することにより外周面 2 bが鏡筒 3に固着される。それにより、接着剤 1 5が固化した後も、残留応力により平坦面 2 aと平坦面 3 aとの間に押圧状態が維持される。接着剤 1 5は、例えばデイスペンザ等の精密計量器具を用いて、例えば 0. l mg等の決まった量を塗布するのが望ましい。接着剤 1 5の材料は、例えばアクリル系樹脂であり、好ましくは硬化させるのに加熱を要しない UV (紫外線）硬化性のものが、用いられる。

このように、鏡筒 3とコリメ一トレンズ 2とを固定する接着剤 1 5が、溝 1 1によって外周面 2 bのうち光軸〇に対して対称となる部位に局在化されるので、温度変化に伴ってコリメ一トレンズ 2に作用する半径方向の力が互いに相殺される。特に、塗布される接着剤 1 5の周方向の幅が、溝 1 1によって均一に規制されるので、温度変化に伴ってコリメ —トレンズ 2に作用する半径方向の力が良好な精度で互いに相殺される。その結果、温度変化に伴うコリメートレンズ 2の半径方向への位置ずれ、即ち光軸 Oに直交する方向への位置ずれが抑制され、それにより、光軸ずれ、検出スポットずれが抑制される。なお、図

1 (d) に示すように、半径方向の力をより精度良く相殺する上で、接着剤 1 5は、 4箇所の溝に擎布するよりも 2篚所の溝 1 1にのみ塗布するのがより望ましい。

また、接着剤 1 5はコリメ一トレンズ 2の外周面 2 bに塗布され、鏡筒 3との当接面である平坦面 2 aには塗布されない。しかも、溝 1 1は後退面 3 aよりも浅く形成されるので、溝 1 1に盛り付けられた接着剤 1 5が、互いに当接する平坦面 2 aと平坦面 3 aとの間に回り込むことを防止することができる。従って、平坦面 2 aと平坦面 3 aとは、接着剤 1 5を介することなく直接に当接する。それにより、光源 2 0の発光点 1からコリメ一トレンズ 2までの距離の温度変化に伴う変ィ匕量の、接着剤 1 5の熱膨張 ·熱収縮の影響によるばらつきが解消される。

鏡筒ホルダ本体部 4は概略円筒型であるが、その内側面の周方向に沿つた一部に断面 V 字型の壁面（以下、 V字壁）が形成されており、内側面のうち V字壁に対向する部位に板バネ 1 3が取り付けられている。板パネ 1 3が円筒型の鏡筒 3を V字壁へ押圧することにより、鏡筒 3が鏡筒ホルダ本体部 4内の所定の位置に保持される。特に、光軸 Oに直交する方向の位置が一点に定まる。鏡筒 3を鏡筒ホルダ本体部 4に固定するのに接着剤が用いられないので、鏡筒 3と鏡筒ホルダ本体部 4との間の相対位置に、温度変化による接着剤の膨張'収縮の影響がない。その結果、光軸ずれ、検出スポットずれが抑制される。また、コリメ一トレンズ 2は、鏡筒 3を介して鏡筒ホルダ本体部 4に保持されるので、コリメ一トレンズ 2の光軸 0方向の位置合わせを容易に行うことができる。特に、鏡筒 3 その他の部材の寸法における製造誤差を吸収して、コリメートレンズ 2を所定の位置に設置することが可能となる。また、鏡筒 3を鏡筒ホルダ本体部 4に固定するのに、板パネ 1 3が用いられるので、鏡筒 3の固定を容易に行うことができる。

鏡筒ホルダ底部 5のうち光源 2 0が当接する面を基準面（基準位置）として、当該基準面からコリメートレンズ 2の位置までの距離 Lの単位温度当たりの変化量を△ Lとする。ここで、鏡筒 3の軸方向端面にコリメ一トレンズ 2の前面が当接しているので、コリメ一トレンズ 2の位置とは、コリメ一トレンズ 2の保持位置即ち平坦面 2 aの軸方向位置を差す。上記の通り、上記基準面とコリメ一トレンズ 2の平坦面 2 aとの間には、同一の材料で構成され同一の熱膨張率を有する鏡筒ホルダ 3 0のみが介在し、接着剤等の異種材料は介在しない。また、鏡筒 3にはコリメートレンズ 2の前面が当接するので、異種材料であるコリメートレンズ 2の熱膨張 '熱収縮の変化量への影響が抑えられる。従って、変化量は、鏡筒ホルダ 3 0の熱膨張率のみによって定量的に把握することができる。光源 2 0に用いられる半導体レーザ素子では、ステムと称される銅などの導電性部材の上に半導体チップが搭載されている。従って、基準面と半導体チップの発光点 1との間には鏡筒ホルダ 3 0とは異質材料が介在することになる。このため、基準面から発光点 1までの距離 tの単位温度当たりの変化量△ tを別個に考慮する必要がある。ここでいう発光点 1とは半導体チップにおける軸方向端面をさしている。既に述べたように、光源 2 0と鏡筒ホルダ 3 0との間には接着剤は介在しないので、変化量 Δ tは、光源 2 0の熱膨張率によって定量的に ffiMすることが可能である。なお、距離 tは、例えば 1 . 3 mm程度でめる。

コリメートレンズ 2のバックフォーカス f、即ち発散光 8から平行光線 9を生成するための焦点距離の単位温度当たりの変化量△ fは、 1つには温度変化に伴うコリメ一トレンズ 2の球面形状の変化、即ち曲率の変化によって規定される。変化量を規定する別の要因として、コリメートレンズ 2を構成するガラス材料が持つ物性としての屈折率の温度依存性がある。温度が上昇すると曲率半径は大きくなり、バックフォーカス fを拡大させる要因となる。屈折率については、コリメ一トレンズ 2の材料として適切なガラス材料の中においても、温度上昇に伴って上昇する（バックフォーカス fを縮小させる要因となる）材料と下降するひックフォーカス fを拡大させる要因となる）材料との双方が知られている。

鏡筒ホルダ 3 0の材料、コリメートレンズ 2の形状、コリメートレンズ 2の材料の組み合わせを選択することにより、変ィ匕量 A L、 A t及び A fを、 A L = A ί +△ tとなるように合わせ込むことが可能である。しかも、基準面からコリメ一トレンズ 2の保持位置まで同一部材が使用されており、接着剤の介在もないので、合わせ込みを精度よく行うことができる。それにより、コリメートレンズ 2が出射する平行光 9の温度変ィ匕に伴うコリメ ―ト品質の劣化が抑制される。

ここで、基準面からコリメートレンズ 2の保持位置までの単位温度あたりの変化量 Δ L を、バックフォーカスの単位温度あたりの変ィ匕量△ f と、基準面から発光点 1までの距離 tの単位温度あたりの変化量 Δ tとの和（A f + A t ) に合わせるとは、周囲の温度変ィ匕等によって生ずる A Lと、（Δ f + Δ t )との差によって生ずる単位温度あたりの波面収差の変化量を AW [mX/iim] としたときに、以下の関係式

AW { A L - (Δ f + Δ t ) } < 0. 0 3 [λ ]、

を満足する範囲内に鏡筒ホルダ 3 0及び鏡筒 3の材料、コリメートレンズ 2の形状、コリメ一トレンズ 2の材料を選定することをいう。つまり、変化量 A Lと和（A f + A t ) との差を所定値以下に抑えることにより、波面収差の変化量を 0. 0 3 [λ ] 未満に抑えることができれば、通常の使用時における周囲温度の変化によっても光へッドに要求される記録再生性能を確保することができる。

上記の関係、即ち A L = A i + A tは、 — Δ ΐ = Δ ί、と書き換えることができる。 Δ L—厶 tは、光源 2 0の発光点 1からコリメートレンズ 2までの距離の単位温度あたりの変化量に相当する。従って、上記した 3つの変化量の合わせ込みは、発光点 1からコリメ一トレンズ 2までの距離の単位温度あたりの変化量を、コリメートレンズ 2のバックフオーカスの単位温度当たりの変化量に合わせ込むことと同等である。

コリメ一トレンズ 2は、好ましくは、図 1に例示するように複数のレンズを組み合わせてなる組み合わせレンズである。組み合わせレンズを構成する各レンズは接着剤によって互いに固着されている。組み合わせレンズは、光源 2 0に用いられる半導体レーザ素子の発光波長が温度変化に伴って変化することよって生じる色収差を吸収することができるので、コリメト品質を高める上で望ましい。また、コリメートレンズ 2について様々な特性のものを幅広く選択することができるので、発光点 1からコリメートレンズ 2までの距離の単位温度あたりの変化量と、コリメ一トレンズ 2のバックフォーカスの単位温度あたりの変化量との合わせ込みが容易となるという利点が得られる。但し、高精度が要求されない場合には単一レンズの使用も可能である。

(実施の形態 2 )

図 3は、本発明の実施の形態 2によるビーム整形光学装置の構成例を示す断面図である。このビーム整形光学装置 1 0 2は、鏡筒 3の後退面 3 cが、光軸 Oに近いほど光源 2 0に近づくように傾斜したすり鉢状の斜面であって、コリメートレンズの前面に設けられた同様形状の斜面 2 cに面接触する点において、実施の形態 1によるビ一ム整形光学装置 1 0 1とは異なっている。従って、ビーム整形光学装置 1 0 2では、半径方向即ち光軸 0に直交する.方向のコリメ一トレンズ 2の位置が一点に定まるので、コリメ一トレンズ 2の光軸〇に直交する方向への位置ずれがより効果的に抑制される。それにより、光軸ずれ、検出スポットずれがより効果的に抑制される。

なお、その他の構成、作用及び効果は実施形態 1と同じであるので、その説明を省略する。

(実施の形態 3 )

図 4は、本発明の実施の形態 3によるビーム整形光学装置の構成例を示す断面図である。このビーム整形光学装置 1 0 3は、従来例で示した図 1 3のビーム整形光学装置とは異なり、コリメートレンズ 2は凸および凹レンズからなる接合レンズで構成されている。また、凸および凹レンズはそれぞれ異なるアッベ数をもつ硝材が用いられ、光源 2 0の波長が温度や制御電流により変動する範囲、たとえば発振波長 ± 1 O nmの範囲において、波長変動による硝材屈折率の変化に伴うバックフォーカスの変動が少ない色消し構成を有す色消しレンズとなっている。従来例のようにコリメートレンズ 2が色消し構成でない場合、光源の波長変動に伴いコリメートレンズ 2にバックフォーカスの変動が生じ、その結果、コリメ一トレンズ 2を透過した光の平行度が低下し、ビーム整形光学素子 6においてコリメ ―トレンズ 2を透過した光に非点収差が生じてしまう。

さて、光学系の収差には、マルシャルの評価基準という指標が一般的に用いられているが、指標によれば平行光をレンズにより回折限界まで良好に集光する場合、平行光の波面収差が 0. 0 7 λ以下であることがましいとされている。この場合、他の収差成分や光学素子の公差等を考慮すると、非点収差の発生量としては 0. 0 3 λ以下に抑える必要がある。

色消しを行うためには、コリメ一トレンズにおける凸レンズのアッベ数を凹レンズのァッべ数より大きくすれば良いことが知られており、発振波長土 1 O nmの範囲において、非点収差の発生量が 0. 0 3 λ以下になるように、凸レンズおよび凹レンズの材料を選択すれば、波長変動によるコリメートレンズ 2から出射する平行光 9を集光レンズにより良好に集光させることができる。

たとえば、上記条件を満足する凸レンズ材料としては、たとえば、（株）ォ八ラの S— F S L 5 (アッベ数 v _d= 7 0 )、凹レンズ材料として、たとえば、（株）オハラの S— LAH 6 0 (アッベ v _d= 3 5 ) が使用できる。

図 4に示す光学系全体の温度変化に伴い、コリメートレンズ 2と光源 2 0との間隔は鏡筒ホルダ 3 0や鏡筒 3の熱膨張により変化する。このとき、コリメートレンズ 2の焦点距離やバックフォーカスも、光源 2 0の発振波長の温度変化と、コリメ一トレンズ 2の熱膨張、およびコリメ一トレンズ 2の材料における屈折率の温度変化により変動する。この場合、使用温度範囲内において、光学系全体の温度変化に伴う、コリメートレンズ 2と光源 2 0との間隔の変化量と、コリメートレンズ 2のバックフォ一カスの変化量が一致しなければ、温度変化によってコリメートレンズ 2の焦点位置と光源の発光点位置が一致しなくなり、コリメ一トレンズ 2から出射される平行光 9の平行度が低下する。

光学系全体の温度上昇に伴う光学系の熱膨張によりコリメートレンズ 2と光源 2 0との間隔は長くなるため、温度上昇につれてコリメートレンズ 2のバックフォ一カスがコリメ一トレンズ 2と光源 2 0の間隔が同じ大きさで長くなれば、コリメートレンズ 2から出射される平行光 9の平行度低下を抑えることができる。

コリメ一トレンズ 2を構成する凸レンズでは、光学系の温度上昇により光源 2 0の発振波長が長くなるため、凸レンズの硝材の屈折率が低下することにより凸レンズの屈折力が小さくなり、コリメ一トレンズ 2のバックフォーカスが長くなる。ただし、色消しの条件を満足させた場合には、凸レンズのアッベ数を大きくしたほうが有利なためバックフォーカスの伸びを十分に大きくすることはできない。この場合でも凸レンズ材料の屈折率の温度変化 Δ ηΖΔ Τが負であれば、温度上昇により、凸レンズの屈折率が低下するため、バックフォーカスを長くさせることができ、この屈折率低下によるバックフォーカスの伸びを増大させることができる。

また、コリメートレンズ 2を構成する凹レンズでは、光学系の温度上昇により光源 2 0 の発振波長が長くなるため、凹レンズの硝材の屈折率が低下することによりコリメ一トレンズ 2のバックフォーカスが減少する。ただし、色消しの条件を満足させた場合には、凸レンズのアッベ数を小さくしたほうが有利であり、したがって、光源 2 0の発振波長が長くなることによって生ずる屈折率の低下を小さくすることができず、バックフォーカスの減少量を十分に抑えることはできない。ただし、凸レンズ材料の屈折率の温度変化 Δ ηΖ Δ Τが正であれば、温度上昇による凸レンズの屈折率低下を抑えることができるため、ノ、ックフォーカスの減少分を補うことができる。

温度上昇に対し、凸レンズまたは凹レンズ、または凸レンズおよび凹レンズでバックフォ一カスを増大させることにより、温度上昇によるコリメ一トレンズ 2と光源 2 0との間隔の変化量と、コリメ一トレンズ 2のバックフォーカスの変ィ匕量との差を抑制でき、温度変化によるコリメートレンズ 2より出射する平行光 9のコリメ一ト品質の低下を抑えることができる。

具体的には、ビーム整形光学装置 103における、光源 20とコリメートレンズ 2の間隔の変化に対する波面収差の発生量を W [λ] とし、ビーム整形光学装置 103に温度変化 ΔΤが生じる際のコリメ一トレンズ 2のバックフォーカスの温度変化量を Δ :f_b/AT [mm/°C] とし、鏡筒 3、鏡筒ホルダ 30の熱膨張による光源 20とコリメートレンズ 2の間隔の変化を ALZAT [mmZ°C] とするとき、常温 Toに対し、ビーム整形光学装置 103の使用温度 Tにおいて次式 1)、

W ( I (Δ f _b/AT-AL/AT) - (T-To) I)く 0. 03 [λ] 1) を満たすように各レンズ構成材料を選択する。右辺を 0. 03としたのは、他の収差成分や光学素子の公差等を考慮すれば、マルシャルの評価基準で示される 0. 07 λよりも小さくした 0. 03 λ以下とする必要があるからである。

具体的な例として、波長 408 nmの Β 1 u— r a yディスク用光学へッドに用いる図 4のビーム整形光学装置 103について、 25°C (常温）から 60°Cへ温度変化した際に発生する収差量と、コリメートレンズ 2を構成する凹レンズおよび凸レンズ構成材料の屈折率温度変化の関係を数値計算した。屈折率温度変化は一般の光学ガラス材料が有する範囲（― 6X 10— ⁶〜12X 10_⁶ [Z°C]) で計算を行った。なお、図 4のビーム整形光学装置 103において、コリメ一トレンズ 2の焦点距離は 7 mmであり色消しレンズとなつている。

計算結果を図 5及び図 6に示す。図 5は横軸に凹レンズの屈折率温度変化をとり、縦軸に波面収差をとつたものである。同図に示すように、凸レンズ構成材料の屈折率温度変ィ匕は小さい方が良く、式 1) を満足するには凸レンズ構成材料の屈折率温度変化が負または略零、たとえば 2 XI 0—⁶以下がましい。また凹レンズ構成材料の屈折率温度変化はなるべく大きなものを使用すれば収差量を低減できる。

図 6は、図 4のビーム整形光学装置 103について、 25°C (常温）から 60°Cへ温度変化した際に発生する収差量が 0. 03 λになる場合の凹レンズおよび凸レンズ構成材料の屈折率温度変化の関係を示したグラフである。このグラフに示すように、凸レンズを構成する材料の屈折率温度変化 dr^/dTと、凹レンズを構成する材料の屈折率温度変化 d n₂ZdTが、次式 2) dn₂/dT>4. 9xdn dT—5. 0 2) の関係を満たす場合、式 1) の条件が成立し、ビーム整形光学装置 103の出射光のコリメート品質低下を低減することができる。

図 5および図 6では B 1 u—r ayディスク用光学へッドについて例を示したが、コリメータが色消しレンズである場合、焦点距離やレンズ構成材料の屈折率によらず同様な結果となる。上記条件を満足する凸レンズ材料として、例えば S— FSL5 (屈折率温度変化

(波長 400nm))等を使用でき、また凹レンズ材料として、例えば S -LAH60 (屈折率温度変化

10. 3 (波長 400 nm))などが使用できる。

さらに、コリメ一トレンズ 2の有効径に対し、光源波長 λの変動によるコリメートレンズ 2の波面収差 W [λ] の変動 AWZAAが、マルシャルの評価基準の半分以下、たとえば| 人 | <0. 03 [λ/nm] となるように各構成レンズの球面形状を最適化すれば、光源 20の波長変動に対し収差の少ない平行光 9を得ることができる。

さて、 CD、 DVD、 B 1 u—r ayディスク等の光ディスク媒体に情報を記録再生す' る光ヘッドの光学系において、コリメ一卜レンズ 2の焦点距離を f [mm] とすると、光源 20とコリメ一トレンズ 2との間隔は、焦点距離 ίの 0. 5倍〜 1倍程度となる。コリメートレンズ 2や光源 20を保持している光学基台が金属、たとえばアルミのような線膨張の大きな材料で構成されている場合には、この場合の線膨張係数は 2 X 10_⁵ [/°C1 程度であるため、光学系全体の熱膨張によりコリメートレンズ 2と光源 20との間隔はビーム整形光学装置 103に温度変ィ匕△ Tが生じる場合、 f X 10一 ⁵ΧΔΤ〜2Χ ί Χ 10 — ⁵ΧΔΤ [mm - °C] 程度となる。ここで、 fの単位を [ m] とすれば、コリメ一トレンズ 2と光源 20との間隔の温度変化は 0. 01 X f〜 0. 02 X f [fim/^aCl 程度となる。

従って、光源 20とコリメートレンズ 2の間隱こ対し、ビーム整形光学装置 103に温度変化 ΔΤが生じる際の、コリメ一トレンズ 2'のバックフォーカスの温度変化量 Δ f_bZ厶 Tが大きく、 | A f_bZAT |〉0. 0 I X f [ mZ°C] である場合、鏡筒 3と、鏡筒ホルダ 30をそれぞれ構成する材料として、線膨張係数の大きな材料、たとえば銅やアルミなどの金属材料（線膨張係数： 1 X 10— ⁵〜2 X 10— ⁶ [Z°C]) を用いれば非点収差の発生を抑えることができる。一方、バックフォーカスの温度変化量 Δ f_bZATが小さく、 1 Δ f _h/A T I≤0 . 0 1 X f [ mZ°C] である場合、鏡筒 3と、鏡筒ホルダ 3 0をそれぞれ構成する材料として、線膨張係数の小さな材料、たとえばセラミックや硝子（線膨張係数： 1 X 1 0— ⁵ [/°C]以下）の材料を用いれば非点収差の発生を抑えることができる。また、図 4において、鏡筒 3および鏡筒ホルダ 3 0を同一の材料で形成すれば、周囲温度の変化に対し、鏡筒 3および鏡筒ホフレダ 3 0はそれぞれ同様に膨張または収縮する。従つて、熱による鏡筒 3およびコリメ一トレンズ 2の変形を抑制させることができ、平行光 9の波面収差や光軸傾きを抑制できる。この場合、鏡筒 3および鏡筒ホルダ 3 0の材料としては、アルミ、鉄、銅などの金属、またはポリカーポネ一トなどの樹脂が適用できる。本実施形態によるビーム整形光学装置 1 0 3を光ディスク駆動装置に用いられる光へッドのビーム整形光学装置として用いれば、光源 2 0の波長変動や、温度変化に対して安定な光ヘッドおよび光ディスク装置を構成することができる。特に、光源 2 0の波長が 3 0 0 nmから 5 0 0 nmの範囲にある場合、一般的な光学材料では波長に対する屈折率の変動が大きいため効果的である。また、ビーム整形光学装置 1 0 3においては、コリメートレンズ 2の焦点位置と光源 2 0の発光点位置をずらすことにより非点収差を発生させることができるが、光へッドの持つ非点収差を打ち消すようにコリメートレンズ 2をずらして配置すれば、光へッドの集光特性をさらに改善することができる。

本実施形態において、温度変化により、コリメートレンズ 2と光源 2 0の位置関係が変化し、出射光に傾きが生じる場合がある。この場合、凹レンズおよび凸レンズの何れか一方、または両方を非球面レンズとし、正弦条件を満足する設計にすれば軸外特性を改善することができ、レンズ傾きによる影響を軽減することができる。

(実施の形態 4)

図 7は、本発明の実施の形態 4によるビーム整形光学装置 1 0 4の構成例を概略的に示す断面図である。コリメートレンズ 2の作製公差や色分散に配慮し硝材を選定した場合、第 3の実施の形態における温度変化に伴うコリメートレンズ 2の焦点距離の変化量が十分大きくとれない場合がある。このような場合、同図に示すように、線膨張係数の小さい材料、たとえば子やセラミックのような線膨張係数が 1 0 _⁵以下の材料からなる鏡筒 3にコリメートレンズ 2を固定し、さらに鏡筒 3における光源 2 0に近い側の端部を固着部 1 4によって鏡筒ホルダ本体部 4に固定することにより、ビーム整形光学装置 1 0 4の温度変化によるコリメ一トレンズ 2と光源 2 0との間隔の変化量を少なくすることができ、ビーム整形光学装置 1 0 4における非点収差の発生量を少なく、たとえば 0. 0 3 λ以下に抑えることができる。

さらにコリメートレンズ 2と鏡筒 3の線膨張係数の差が少ない、たとえば 1 0 _⁶以下であれば、それぞれがとともに同様に膨張するため、温度変化による鏡筒 3の歪みによるコリメ一トレンズ 2の位置ずれや歪みを抑えることができ、コリメートレンズ 2の温度特性の安定性が向上する。

また、実施の形態 3において、コリメ一トレンズ 2のコノ面のうち、最も光源 2 0に近い面でコリメートレンズ 2を固定し、その固定した部分と光源 2 0との距離を短く調ることにより、温度変化に伴う鏡筒ホルダ本体部 4の膨張収縮による、コリメートレンズ 2と光源 2 0との間隔の変化を抑えても同様な効果が得られる。

(実施の形態 5 )

図 8は、本発明の実施の形態 5によるビーム整形光学装置 1 0 5の構成例を概略的に示す断面図である。同図に示すようにコリメートレンズ 2は単レンズが用いられており、このコリメートレンズ 2は、光源 2 0の波長近傍たとえば発振波長土 1 0 nmの範囲においてバックフォーカスの変動が小さく（たとえば 0. 0 0 2 mm 下）なるように、レンズ材料として光源 2 0の波長におけるアッベ数が大きい（たとえば 5 5以上）材料を用いて構成されている。

コリメートレンズ 2は、アッベ数が大きいために、光学系の温度上昇に伴う光源 2 0の発振波長の変動による屈折率減少が少なく、従って凸レンズのバックフォ一カスの減少も少ない。このため、凸レンズを構成するレンズ材料の屈折率の温度変化 Δ η/Δ Τが負であれば、パックフォーカスを増大させることができ、温度による平行光 9の品質低下を抑制することができる。さらに、コリメ一トレンズ 2と鏡筒 3と鏡筒ホルダ本体部 4とをそれぞれ線膨張係数の差がほぼ等しい（たとえば 1 0— ⁶以下）材料で構成することにより、レンズ材料、鏡筒 3、鏡筒ホルダ本体部 4の各線膨張係数の違いによる温度変化に伴う光学系の歪を抑制させることができ、平行光 9の品質低下を抑えることができる。たとえば、コリメートレンズ 2のレンズ材料として例えばホ夕口ン (住田光学) が、また鏡筒 3及び鏡筒ホルダ本体部 4としてはセラミック材料などが適用できる。

(実施の形態 6 )

図 9は、本発明の実施の形態 6によるビ一ム整形光学装置 1 0 6の構成例を概略的に示す断面図である。同図に示すように、コリメートレンズ 2の厚み、即ちコリメートレンズ 2の光軸方向の面間隔を例えばコリメ一トレンズ 2の焦点距離の 0 · 5〜 1倍程度まで厚くすれば、鏡筒がなくてもコリメ一トレンズ 2を安定に調整し固定できる。これにより、光学系の温度変化によるレンズ鏡筒の歪による平行光 9の品質低下の影響を抑えることができる。

さらに、図 9において、コリメートレンズ 2の材料と鏡筒ホルダ本体部 4を構成する材料との線膨張係数の差をほぼ等しぐ（たとえば 1 0 _⁶以下）することにより、各材料の線 S彭張係数の違いによる温度変化に伴う光学系の歪を抑制させることができ、平行光 9の品質低下を抑えることができる。

なお、本実施例、図 8では単レンズを用いて説明しているが、組レンズでも同様な効果を得ることができる。また、その他の構成、作用及び効果は実施形態 1と同じであるので、その説明を省略する。

(実施の形態 7 )

図 1 0は、本発明の実施の形態による光情報媒体駆動装置の概略構成を示す側面図であり、図 1 1は同プロック図である。この光情報媒体駆動装置 1 1 0は、光へッド 4 0と、回転駆動機構 4 2と、回路基板 4 3と、電源 4 4と、受光装置 5 3と、再生装置 4 7と、トラッキングサーボ機構 4 8と、フォーカスサーボ機構 4 9とを備えている。

光へッド 4 0は、例えば実施形態 1によるビーム整形光学装置 1 0 1と、光の方向を転換するための立ち上げミラ一 4 6と、光ディスク（光情報媒体） 4 1の記録面に光を収束する対物レンズ 4 5と、光ディスク 4 1の記録面からの反射光の経路を入射光の経路から分岐させ、反射光を再生装置 4 7へ入射するためのハ一フミラー（不図示）とを備えている。なお、ビーム整形光学装置としては、実施形態 2から 6の何れかのものを使用してもよい。ハーフミラ一は、コリメートレンズ 2からの出射光が対物レンズ 4 5へ至るまでの経路に介挿される。光へッド 4 0の対物レンズ 4 5から出射し光ディスク 4 1の記録面に収束する光によって、情報の記録、消去、及び読み取りが行われる。なお、光源 2 0として使用される半導体レーザ素子は、望ましくは図 1 0に示すように、電極として、接地電極とレーザダイオード電極の他に、モニタ電極（フォトダイオード等で検出した後発光による信号を取り出すための電極）を備えており、回路基板 4 3からレーザダイオードへ通電される電流を制御することができるようになつている。

回転駆動機構 4 2は、モー夕（不図示）を備えており、軸に装着された光ディスク 4 1 を回転駆動する。回路基板 4 3は、様々な回路素子（不図示）を備えており、再生装置 4 7 , トラッキングサーボ機構 4 8及びフォーカスサーボ機構 9の構成要素の一つとなつている。また上記の通り、回路基板 4 3は、制御された電流を光ヘッド 4 0へ供給する。電源 4 4は、回路基板 4 3、回転駆動装置 4 2等に電力を供給する。受光装置 5 3は、光へッド 4 0によって分岐させられた反射光に基づいて、再生信号 5 0、トラッキングエラ一信号 5 1及びフォーカスエラ一信号 5 2を生成する。

再生装置 4 7は、再生信号 5 0に基づいて光ディスク 4 1に記録された情報を再生するもので、当該情報が例えば映像情報及び音声情報であれば、映像信号及び音声信号へ変換する。映像信号はモニタ（不図示）へ入力されることにより映像として表示され、音声信号はスピーカ（不図示）へ入力されることにより音声として出力される。トラッキングサ —ポ機構 4 8は、トラッキングエラ一信号 5 1に基づいて、トラッキング誤差を補償するように光ヘッド 4 0を制御する。同様に、フォーカスサーボ機構 4 9は、フォーカスエラ —信号 5 2に基づいて、フォ一力ス誤差を補償するように光へッド 4 0を制御する。光へッド 4 0及び光情報媒体駆動装置 1 1 0は、ビーム整形光学装置 1 0 1を備えるので、光ディスク 4 1に光学的に情報を記録し、或いは光ディスク 4 1の情報を光学的に再生する場合に、情報を記録或いは再生するためのスポット位置が雰囲気温度の変化に伴つてずれることを防止することができる。即ち、光ヘッド 4 0及び光情報媒体駆動装置 1 1 0は、雰囲気温度が変化しても記録'再生、及びトラッキング制御を精度よく行うことが可能であり、温度変化に対して安定で信頼性の高い装置として機能する。

(実施の形態 8 )

図 1 2は、本発明の実施形態 8によるビーム整形光学装置の構成例を概略的に示す断面図である。同図に示すように、実施形態 8では、コリメートレンズ 2を保持する鏡筒 3を光源 2 0がコリメートレンズ 2の焦点位置から光軸方向にずれるように配置している。このため、ビーム整形光学素子 6から出射された平行光に非点収差が発生する。一般に光へッドには、このビーム整形光学素子 6から出射された平行光が通る光路に非点収差を発生させるような素子が存在する。このためこの素子によつて生ずる非点収差を打ち消すようにビーム整形光学素子 6において非点収差を発生させることにより、光へッド全体としての収差を低減し、光ヘッドの集光特性を向上させることができる。この場合の初期非点収差発生量は、光ヘッドとしての特性（例えば記録再生特性、 fi 落下衝撃性等）を確保できる 1 Ο πιλ以下とするのが好ましい。

なお、その他の構成、作用及び効果は実施形態 1と同じであるので、その説明を省略する。産業上の利用可能性

本発明は、周囲の温度変化に対して記録再生が要求されるビーム整形光学装置、この装置を用いた光へッド及び光情報媒体駆動装置に禾幌することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 基台と、

前記基台に保持された鏡筒ホルダと、

前記鏡筒ホルダに保持された光源と、

前記鏡筒ホルダに保持された鏡筒と、

前記鏡筒に保持され、前記光源からの出射光を平行光に変換するためのコリメ一トレンズとを備え、

前記鏡筒ホルダにおける所定の基準位置から前記コリメ—トレンズの保持位置までの距離の単位温度あたりの変化量と、前記基準位置に対する前記光源の単位温度あたりの移動変化量に前記コリメ一トレンズのバックフォーカスの単位温度あたりの変ィ匕量を足した変化量との差が所定値以下になるように設定されているビーム整形光学装置。

2. 基台と、

.前記基台に保持された鏡筒ホルダと、

前記鏡筒ホルダに保持された光源と、 ' 前記鏡筒ホルダに保持された鏡筒と、

前記鏡筒は、前記コリメ一トレンズの前記光源に近い面である前面に当接する当接部を有するビーム整形光学装置。

3. 前記鏡筒ホルダにおける所定の基準位置から前記前面までの距離の単位温度あたりの変化量と、前記基準位置に対する前記光源の単位温度あたりの移動変化量に前記コリメ一トレンズのバックフォーカスの単位温度あたりの変化量を足した変化量との差が所定値以下になるように設定されている請求項 2に記載のビーム整形光学装置。

4. 前記当接部は、前記コリメートレンズの前記前面に接着剤を介することなく直接当接している請求項 2に記載のビーム整形光学装置。

5 · 前記当接部は平坦面であり、この当接部は前記コリメートレンズの前記前面に設けられた平坦面部に面接触している請求項 2に記載のビーム整形光学装置。

6. 前記当接部は光軸に近いほど前記光源に近づく斜面であり、この当接部は前記コリメートレンズの前記前面に設けられた斜面部に面接触している請求項 2に記載のビーム整

7. 前記コリメ一トレンズの外周面のうち光軸に対して対称な部位に接着剤が塗布され、前記コリメ一トレンズは、前記接着剤によって前記鏡筒に接着されている請求項 2に記載のビーム整形光学装置。

8. 前記鏡筒の一端部は、その外周部が内周部よりも軸方向に突出した段差状に形成されており、

前記内周部は、前記コリメ一トレンズの前記前面に当接する前記当接部を構成し、前記外周部には、光軸に対して対称となる複数の部位に互いに周方向に同一幅で内周側から外周側へ横断する溝が形成されており、

前記溝に前記接着剤が塗布されている請求項 7に記載のビーム整形光学装置。

9. 前記溝は、前記内周部までには至らないように形成されている請求項 8記載のビー

1 0. 前記コリメートレンズは、凸レンズおよび凹レンズからなる少なくとも 2枚以上のレンズで構成され、前記凸レンズを構成する材料の屈折率温度変ィ匕が略零または負である請求項 2に記載のピ一ム整形光学装置。

1 1 . 前記コリメ一トレンズは、凸レンズおよび凹レンズからなる少なくとも 2枚以上のレンズで構成され、前記凹レンズを構成する材料の屈折率温度変ィ匕が正である請求項 2 に記載のビーム整形光学装置。

12. 前記コリメートレンズは、凸レンズおよび凹レンズからなる少なくとも 2枚以上のレンズで構成され、

嫌己凸レンズを構成する材料の屈折率温度変化を d n Tとし、前記凹レンズを構成する材料の屈折率温度変化を d n ₂Zd Tとしたときに、これら d n T及び d n ₂ ZdTは、以下の関係式

dn₂/dT>4. ΘΧάη^άΤ-δ. 0

を満たしている請求項 2に記載のビーム整形光学装置。

13. 前記光源の波長における前記凸レンズを構成する材料のアッベ数が、前記波長における前記凹レンズを構成する材料のアッベ数よりも大きく、

前記光源の波長を λ [nm] とし、よる前記コリメートレンズの波面収差を W [λ] とし、前記波長の変動による前記波面収差の変動を AWZAえとしたときに、この Δ^ΖΔ λは前記コリメートレンズの有効径に対して以下の関係式

I ΑΨ/Αλ | <0. 03 [λ/nm]

を満たしている請求項 10から 12の何れか 1項に記載のビーム整形光学装置。

14. 前記コリメ一トレンズは、単一のレンズで構成され、前記コリメ一トレンズを構成する材料の屈折率温度変化が負であり、前記コリメートレンズを構成する材料のアッベ数が 55以上である請求項 2に記載のビーム整形光学装置。

15. 前記光源と前記コリメートレンズの前記前面までの距離の変化量を△ L [mm] とし、この変化量 ALに対する波面収差の発生量を W (AU [λ] とし、前記コリメ一トレンズのバックフォーカスの単位温度あたりの変化量を△ f b/ΔΤとし、前記鏡筒、前記鏡筒ホルダ及び前記基台の熱膨張による前記光源と前記コリメ一トレンズとの間隔の単位温度あたりの変ィ匕量を ΔΙ^ΖΔΤ [mm/°C] とし、常温を T。とし、前記ビ一ム整形光学装置の使用温度を Tしたときに、'以下の関係式

W ( I (△ f b/ΔΤ— ALZAT) · (T— T₀) I)く 0. 03 [久] が満足される請求項 2に記載のビーム整形光学装置。

1 6 . 前記コリメ一トレンズは、このコリメ一トレンズの焦点距離の 0 . 5倍から 1倍の厚みに構成されている請求項 2に記載のビーム整形光学装置。

1 7 . 前記コリメ一トレンズは、単一のレンズで構成されるとともに、前記コリメートレンズの焦点距離の 0 . 5倍から 1倍の範囲の厚みに構成され、

前記コリメ一トレンズは、屈折率温度変化が負で且つアッベ数が 5 5以上である材料によって構成されている請求項 2に記載のビーム整形光学装置。

1 8 . 前言己鏡筒と前記鏡筒ホルダとは、同じ材料によって構成されている請求項 2に記載のビーム整形光学装置。

1 9 . 前記鏡筒と前記鏡筒ホルダとは、互いに異なる材料からなり、それぞれの線膨張係数の差が 1 0— ⁶ [/°C] 以下である請求項 2に記載のビーム整形光学装置。

2 0. 前記コリメ一トレンズと前記鏡筒と前記鏡筒ホルダとは、互いに異なる材料からなり、それぞれの線膨張係数の差が 1 0— ⁶ i/°C] 以下である請求項 2に記載のビーム整

2 1 . 前記基台に保持され前記平行光の光量分布を円形に変換するビ一ム整形光学素子が設けられ、

前記コリメートレンズの焦点位置は、前記ビーム整形光学素子から出射された光の収差が緩和される方向に前記光源の位置からずれている請求項 2に記載のビーム整形光学装置。

2 2 . 前記光源の波長は 3 0 0 nm以上で且つ 5 0 0 nm以下にある請求項 2に記載のビーム整形光学装置。

2 3 . 基台と、

前記基台に保持された鏡筒ホルダと、

前記鏡筒ホルダに保持された光源と、前記鏡筒ホルダに保持された鏡筒と、

前記鏡筒に保持され、前記光源からの出射光を平行光に変換するためのコリメ一トレンズと、

前記基舍に保持され、前記 ¥亍光の光量分布を円形に変換するビーム整形光学素子と、前記ビーム整形光学素子を通過した光を収束させる対物レンズとを備え、

前記鏡筒は、前記コリメートレンズの前記光源に近い面である前面に当接する当接部を有する光へッド。

2 4. 基台と、前記基台に保持された鏡筒ホルダと、前記鏡筒ホルダに保持された光源と、

前記鏡筒ホルダに保持された鏡筒と、前記鏡筒に保持され、前記光源からの出射光を平行光に変換するためのコリメ一トレンズと、前記基台に保持され、前記平行光の光量分布を円形に変換するビーム整形光学素子と、前記ビーム整形光学素子を通過した光を収束させる対物レンズと、光情報媒体を駆動するための駆動機構とを有する光へッドと、前記光へッドから得られるフォーカスエラー信号に基づいて前記光へッドを制御するフォ一カスサーボ機構と、

前記光へッドから得られるトラッキングエラ一信号に基づいて前記光へッドを制御する

-ーポ機構とを備える光情報某体駆動装置。