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技術 対物レンズ及び光ヘッド装置及び光情報装置と光ディスクシステム

出願人 パナソニックIPマネジメント株式会社
発明者 金馬慶明小林靖史南和博
出願日 2019年10月23日 (1年8ヶ月経過) 出願番号 2020-503829
公開日 2021年2月15日 (5ヶ月経過) 公開番号 WO2020-110525
状態 未登録
技術分野 レンズ系 光学的記録再生1 光学要素・レンズ デジタル記録再生の信号処理 光ヘッド
主要キーワード 正負逆転 斜め光線 光ビーム光軸 外縁付近 最大傾斜角度 焦点あわせ 設計範囲 ズレ分
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2021年2月15日)のものです。
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図面 (17)

課題・解決手段

大容量の光ディスクに対してより多くの情報を蓄積することができようにするために使用される、開口数NAをより高くした対物レンズを提供する。対物レンズは、開口数NA及び屈折率nを有する単レンズであって、NA≧0.91かつ1.61≦n<1.72であるように構成される。

概要

背景

密度・大容量の記憶媒体として、ピット状パターンを有する光ディスクを用いる光メモリ技術は、ディジタルオーディオディスクビデオディスク文書ファイルディスク、さらにはデータファイルと用途を拡張しつつ、実用化されてきている。微小に絞られた光ビームを介して、光ディスクへの情報記録再生が高い信頼性のもとに首尾よく遂行される機能は、回折限界微小スポットを形成する集光機能光学系の焦点制御フォーカスサーボ)とトラッキング制御、及びピット信号(情報信号)検出に大別される。

近年、光学系設計技術の進歩と光源である半導体レーザ短波長化により、従来以上の高密度の記憶容量を持つ光ディスクの開発が進んでいる。高密度化アプローチとしては、光ディスク上へ光ビームを微小に絞る集光光学系の光ディスク側開口数(以降、NA)を大きくすることが検討されている。

光ディスクの第1世代といえるコンパクトディスクCD)は赤外光波長λ3は780nm〜820nm)、とNA0.45の対物レンズを使用し、ディスクの基材厚は1.2mmである。第2世代のDVDは赤色光(波長λ2は630nm〜680nm)、とNA0.6の対物レンズを使用し、ディスクの基材厚は0.6mmである。そしてさらに、第3世代の光ディスクは青色光(波長λ1は390nm〜415nm)、とNA0.85の対物レンズを使用し、ディスクの基材厚は0.1mmである。なお、本明細書中では、基板厚み(あるいは基材厚)とは光ディスク(または情報媒体)に光ビームの入射する面から情報記録面までの厚みを指す。

インターネットの拡大により、世界で生み出され蓄積すべきデータは増大し続けている。それらのデータを長期間安全に、かつ、低消費電力で保存する媒体として光ディスクの重要性はますます高まっている。従って、光ディスクを大容量化しより多くの情報を光ディスクに蓄積可能とすることが必要である。そのため、対物レンズのNAをさらに高くすることが望まれる。高NAの対物レンズを単レンズ構成で実現した例が提案されている(例えば、特許文献1及び2参照)。

概要

大容量の光ディスクに対してより多くの情報を蓄積することができようにするために使用される、開口数NAをより高くした対物レンズを提供する。対物レンズは、開口数NA及び屈折率nを有する単レンズであって、NA≧0.91かつ1.61≦n<1.72であるように構成される。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

開口数NA及び屈折率nを有する単レンズであって、NA≧0.91かつ1.61≦n<1.72である対物レンズ

請求項2

請求項1記載の対物レンズであって、前記対物レンズは両面凸レンズであり、いずれの面のサグも、光軸からレンズ外縁部に向かってサグ量が常に同じ方向に変化することを特徴とする対物レンズ。

請求項3

請求項1または2に記載の対物レンズであって、焦点距離fが1mm〜1.3mmであることを特徴とする対物レンズ。

請求項4

請求項1〜3のいずれか1項に記載の対物レンズであって、作動距離Wdが0.2mm〜0.3mmであることを特徴とする対物レンズ。

請求項5

請求項1〜4のいずれか1項に記載の対物レンズであって、NA≦0.94であることを特徴とする対物レンズ。

請求項6

光ビーム出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射される光ビームを受けて光ディスクの記録面上へ微小スポット集光する請求項1〜5のいずれか1項に記載の対物レンズと、前記光ディスクの記録面上で反射した光ビームを受けてその光量に応じて電気信号を出力する光検出部を形成した光検出器とを具備することを特徴とする光ヘッド装置

請求項7

請求項6記載の光ヘッド装置と、光ディスクを回転するモータと、前記光ヘッド装置から得られる信号を受け、前記モータや前記対物レンズや前記レーザ光源を制御および駆動する電気回路を具備する光情報装置

請求項8

光ヘッド装置と、光ディスクを回転するモータと、前記光ヘッド装置から得られる信号を受け、前記モータや前記光ヘッド装置の対物レンズやレーザ光源を制御および駆動する電気回路を具備する光情報装置であって、前記光ヘッド装置は、波長λ1の青色光を出射する第1の光源と、前記第1の光源から出射される光ビームを受けて基材厚t1の基材を通して光ディスクの記録面上へ微小スポットに集光する請求項1〜5のいずれか1項に記載の対物レンズと、前記光ディスクの記録面上で反射した光ビームを受けてその光量に応じて電気信号を出力する光検出部を形成した光検出器と、前記対物レンズを光軸方向に駆動して前記微小スポットを前記光ディスクの記録面上へ焦点あわせするアクチュエータを具備し、前記光検出器から、焦点誤差信号を検出するための電気信号を検出し、前記アクチュエータによって前記対物レンズを光軸方向に駆動することによって、前記微小スポットを前記光ディスクの記録面上へ焦点あわせすることを特徴とする光情報装置。

請求項9

請求項7または8に記載の光情報装置と、情報を入力するための入力装置あるいは入力端子と、前記入力装置から入力された情報や前記光情報装置から再生された情報に基づいて演算を行う演算装置と、前記入力装置から入力された情報や前記光情報装置から再生された情報や、前記演算装置によって演算された結果を表示あるいは出力するための出力装置あるいは出力端子を備えた光ディスクシステム

請求項10

請求項7または8に記載の光情報装置と、前記光情報装置から得られる情報信号を画像に変換する情報から画像へのデコーダーを有する光ディスクシステム。

請求項11

請求項7または8に記載の光情報装置と、画像情報を前記光情報装置によって記録する情報に変換する画像から情報へのエンコーダーを有する光ディスクシステム。

請求項12

請求項7または8に記載の光情報装置と、外部との情報のやりとりを行う入出力端子を備えた光ディスクシステム。

技術分野

0001

本発明は、例えば光ディスクなどの光情報媒体上に記憶される情報の記録・再生あるいは消去を行う光ヘッド装置及び光情報装置および、光情報装置における記録再生方法、そして、これらを応用した光ディスクシステムに関するもの、そしてまた、前記光ヘッド装置に用いる対物レンズに関するものである。

背景技術

0002

密度・大容量の記憶媒体として、ピット状パターンを有する光ディスクを用いる光メモリ技術は、ディジタルオーディオディスクビデオディスク文書ファイルディスク、さらにはデータファイルと用途を拡張しつつ、実用化されてきている。微小に絞られた光ビームを介して、光ディスクへの情報記録再生が高い信頼性のもとに首尾よく遂行される機能は、回折限界微小スポットを形成する集光機能光学系の焦点制御フォーカスサーボ)とトラッキング制御、及びピット信号(情報信号)検出に大別される。

0003

近年、光学系設計技術の進歩と光源である半導体レーザ短波長化により、従来以上の高密度の記憶容量を持つ光ディスクの開発が進んでいる。高密度化アプローチとしては、光ディスク上へ光ビームを微小に絞る集光光学系の光ディスク側開口数(以降、NA)を大きくすることが検討されている。

0004

光ディスクの第1世代といえるコンパクトディスクCD)は赤外光波長λ3は780nm〜820nm)、とNA0.45の対物レンズを使用し、ディスクの基材厚は1.2mmである。第2世代のDVDは赤色光(波長λ2は630nm〜680nm)、とNA0.6の対物レンズを使用し、ディスクの基材厚は0.6mmである。そしてさらに、第3世代の光ディスクは青色光(波長λ1は390nm〜415nm)、とNA0.85の対物レンズを使用し、ディスクの基材厚は0.1mmである。なお、本明細書中では、基板厚み(あるいは基材厚)とは光ディスク(または情報媒体)に光ビームの入射する面から情報記録面までの厚みを指す。

0005

インターネットの拡大により、世界で生み出され蓄積すべきデータは増大し続けている。それらのデータを長期間安全に、かつ、低消費電力で保存する媒体として光ディスクの重要性はますます高まっている。従って、光ディスクを大容量化しより多くの情報を光ディスクに蓄積可能とすることが必要である。そのため、対物レンズのNAをさらに高くすることが望まれる。高NAの対物レンズを単レンズ構成で実現した例が提案されている(例えば、特許文献1及び2参照)。

先行技術

0006

日本国特開2003−279851号公報
日本国特開2008−293633号公報
日本国特開2013−206496号公報

発明が解決しようとする課題

0007

しかしながら、特許文献1、2のいずれにおいても実施例として具体的に開示されている設計例のNAは0.85のみであり、より高いNAの対物レンズにおける課題が示されていない。実施例としてNAが0.85を超える高い開口数の対物レンズの具体的設計例が開示されていないため課題も示されておらず適切な屈折率すら明確でない。

0008

また、特許文献3にはNAが0.85をこえる設計例が示されているが、NAが0.9を超える設計例については屈折率が1.59959の一例に限定されている。NAが0.9以下の設計例では他の屈折率の例も開示されてはいるがこのように大きなNAの対物レンズであればNAの違いは設計上も収差性能上も製作難易度の面でも違いは大きく、NAが0.9以下のレンズの設計例からNAが0.9を超えるレンズの設計の指針を得ることは困難である。すなわち特許文献3にはNAが0.9を超える(NA≧0.91)場合に適切な屈折率範囲がいくらであるかという課題意識がなく、当然ながら適切な屈折率範囲を推し量ることはできない。

課題を解決するための手段

0009

本発明では上述の課題を解決するため、以下のような対物レンズ、光ヘッド装置、光情報装置、光ディスクシステムを構成する。
(1)
開口数NA及び屈折率nを有する単レンズであって、NA≧0.91かつ1.61≦n<1.72である対物レンズ。
(2)
(1)に記載の対物レンズであって、前記対物レンズは両面凸レンズであり、いずれの面のサグも、光軸から外周側に向かってサグ量が常に同じ方向に変化することを特徴とする対物レンズ。
(3)
(1)または(2)に記載の対物レンズであって、焦点距離fが1mm〜1.3mmであることを特徴とする対物レンズ。
(4)
(1)〜(3)のいずれかに記載の対物レンズであって、作動距離Wdが0.2mm〜0.3mmであることを特徴とする対物レンズ。
(5)
(1)〜(4)のいずれかに記載の対物レンズであって、NA≦0.94であることを特徴とする対物レンズ。
(6)
光ビームを出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射される光ビームを受けて光ディスクの記録面上へ微小スポットに集光する(1)〜(5)のいずれかに記載の対物レンズと、前記光ディスクの記録面上で反射した光ビームを受けてその光量に応じて電気信号を出力する光検出部を形成した光検出器とを具備することを特徴とする光ヘッド装置。
(7)
(6)に記載の光ヘッド装置と、光ディスクを回転するモータと、前記光ヘッド装置から得られる信号を受け、前記モータや前記対物レンズや前記レーザ光源を制御および駆動する電気回路を具備する光情報装置。
(8)
光ヘッド装置と、光ディスクを回転するモータと、前記光ヘッド装置から得られる信号を受け、前記モータや前記光ヘッド装置の対物レンズやレーザ光源を制御および駆動する電気回路を具備する光情報装置であって、前記光ヘッド装置は、波長λ1の青色光を出射する第1の光源と、前記第1の光源から出射される光ビームを受けて基材厚t1の基材を通して光ディスクの記録面上へ微小スポットに集光する構成(1)〜(5)のいずれかに記載の対物レンズと、前記光ディスクの記録面上で反射した光ビームを受けてその光量に応じて電気信号を出力する光検出部を形成した光検出器と、前記対物レンズを光軸方向に駆動して前記微小スポットを前記光ディスクの記録面上へ焦点あわせするアクチュエータを具備し、前記光検出器から、焦点誤差信号を検出するための電気信号を検出し、前記アクチュエータによって前記対物レンズを光軸方向に駆動することによって、前記微小スポットを前記光ディスクの記録面上へ焦点あわせすることを特徴とする光情報装置。
(9)
(7)または(8)に記載の光情報装置と、情報を入力するための入力装置あるいは入力端子と、前記入力装置から入力された情報や前記光情報装置から再生された情報に基づいて演算を行う演算装置と、前記入力装置から入力された情報や前記光情報装置から再生された情報や、前記演算装置によって演算された結果を表示あるいは出力するための出力装置あるいは出力端子を備えた光ディスクシステム。
(10)
(7)または(8)に記載の光情報装置と、前記光情報装置から得られる情報信号を画像に変換する情報から画像へのデコーダーを有する光ディスクシステム。
(11)
(7)または(8)に記載の光情報装置と、画像情報を前記光情報装置によって記録する情報に変換する画像から情報へのエンコーダーを有する光ディスクシステム。
(12)
(7)または(8)に記載の光情報装置と、外部との情報のやりとりを行う入出力端子を備えた光ディスクシステム。

発明の効果

0010

本発明の実施形態にかかる対物レンズは、高密度の光ディスクに記録再生することを実現する。

図面の簡単な説明

0011

本発明の実施の形態1に係る対物レンズの構成図
実施例1の波面収差を示す図
実施例1の軸外性能を示す図
実施例1の対物レンズのあおり特性を示す図
実施例2の対物レンズの第2面のサグ形状を示す図
参考例1の対物レンズの第2面のサグ形状を示す図
実施例3の対物レンズの第一面のサグ形状を示す図
実施例4の波面収差を示す図
実施例4の軸外性能を示す図
実施例4の対物レンズのあおり特性を示図
実施例5の対物レンズの第2面のサグ形状を示す図
参考例4の対物レンズの第2面のサグ形状を示す図
本発明の実施の形態2に係る光ヘッド装置を示す構成図
本発明の実施の形態3に係る光情報装置を示す構成図
本発明の実施の形態4に係る光ディスクシステムを示す構成図
本発明の実施の形態5に係る光ディスクシステムを示す構成図

0012

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になることを避け、当業者の理解を容易にするためである。

0013

なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

0014

(実施の形態1)
対物レンズのNAを高くするためには、光軸から離れた外周部分の光の屈折角度を大きくする必要がある。そのために、ガラス樹脂など対物レンズを構成する硝材の屈折率nをより大きくすることが望ましい。しかしながら、我々が、実際にNAが0.9を超える単玉の対物レンズを設計したところ、屈折率nはいくらでも大きければ良いというものでは無く適正範囲があることがわかった。

0015

図1は、本発明の実施の形態1に係る対物レンズ100の構成図である。図1において、対物レンズ100は、入射光線(光ビーム)107を受ける第一面102と、その第一面102に対向し、光ディスク101に近い側に配置する第二面103を有する。光ディスク101は、基板104、基材105、基板104と基材105に挟まれた情報記録面106を有する。光ビーム107は、対物レンズ100の第一面102に入射し、第二面103を通り、光ディスク101の情報記録面106に収束される。ここで、光ビーム107が情報記録面106に収束されている状態での第二面103と光ディスク101の基材105との距離をワーキングディスタンス(以降、Wd)と呼ぶ。また、光ディスク101の第一面102と第二面103の光軸における間隔をdとする。

0016

本発明の具体的な実施の形態について、実施例を用いてさらに詳細に説明する。各実施例において、以下に示す符号を共通とする。また、実験に利用した光ディスクは平行平板とし、設計波長λを405nm、光ディスクの厚みは約0.08mm、屈折率はいずれも1.623918を中心にとした。
f:対物レンズの焦点距離
NA:対物レンズのNA
R1:対物レンズの第1面の曲率半径
R2:対物レンズの第2面の曲率半径
d:対物レンズのレンズ厚み
n:対物レンズの屈折率
Wd:対物レンズの第2面から光ディスクまでの距離
なお、NAと屈折率は無単位であり、他の単位はmmである。
また、非球面形状は、以下の(数1)で与えられる。



ただし各符号の意味は以下の通りである。
X:光軸からの高さがhの非球面上の点の非球面頂点接平面からの距離
h:光軸からの高さ
Cj:対物レンズの第j面の非球面頂点の曲率(Cj=1/Rj)
Kj:対物レンズの第j面の円錐定数
Aj,n:対物レンズの第j面のn次の非球面係数
ただしj=1,2

0017

(実施例1)
実施例1の対物レンズの具体的数値を以下に示す。実施例1は、硝材の屈折率n=1.6239179286において、焦点距離f=1.309、開口数NA=0.92、作動距離Wd=0.2603の単レンズを設計した例である。
f=1.309
NA=0.92
R1=0.9478402
R2=−1.396387
d=1.88232
n=1.6239179286
Wd=0.2603
K1=−0.6129
A1,4=0.032330925
A1,6=−0.055965387
A1,8=0.2934815
A1,10=−0.57827049
A1,12=0.3927477
A1,14=0.47990334
A1,16=−0.94535234
A1,18=0.39255542
A1,20=−0.034679428
A1,22=0.35663912
A1,24=−0.31441135
A1,26=−0.14052526
A1,28=0.24739738
A1,30=−0.083565112
A1,32=0.0049397773
A1,34=−0.00015933301
A1,36=−0.0002234926
A1,38=−5.0255976e−05
ここで、e−05は×10の−5乗を表す。
A1,40=0.00016990175
K2=−32.65169
A2,4=1.5718168
A2,6=−9.1516081
A2,8=32.322227
A2,10=−71.479196
A2,12=77.554531
A2,14=26.928859
A2,16=−196.41859
A2,18=233.56162
A2,20=−94.329769
A2,22=−4.5393102
A2,24=−15.335899
A2,26=16.596486
A2,28=3.3163821
A2,30=6.263965
A2,32=−2.0316557
A2,34=0.034825839
A2,36=−4.9330315
A2,38=−9.5297525
A2,40=9.7816725

0018

図2は、本実施例の波面収差を示す図である。収差は、PV値でも9mλ(λは波長)以下、全収差のrms値では2.1mλ以下に収まっており、収差特性は非常に良好である。

0019

図3は、本実施例の軸外性能を示す図である。画角0.6°において全収差は30mλrms以内であり、実用上問題ない。

0020

図4は、対物レンズのみを傾けたときの波面収差の変化、すなわち対物レンズのあおり特性を示す図である。光ディスクが傾いた時に発生するコマ収差が60mλ程度までであれば、対物レンズのあおりによってこれをキャンセルした場合に非点収差の発生は10mλ以内に収まる。

0021

なお、収差計算において、光ディスク表面から記録面までの基材厚みは0.078mm、基材の屈折率は1.6173566451であり、傾きの無い状態での3次の球面収差を最小にするため対物レンズへの入射光はわずかに収束光になっている。

0022

実施例1では、軸上収差はもちろんのこと、斜め光線に対する収差も十分に補正されている。また、光ディスクの傾きによって生じるコマ収差を、光ヘッド全体でなく対物レンズのみを傾けることによって補正する場合にも適している。第一面の最も最も急峻な部分の傾斜角度は64.7°であり、工業的に金型を加工してガラス成形を行うことの出来る範囲内であるといえる。

0023

また、光ディスク用の対物レンズは開口数NAを設計通りの値で用いるために開口制限を使用することが多い。例えば図1において対物レンズ100の略平行光入射側(図1の下方)に絞り(図示は省略)を配置して対物レンズ100への入射光線107の光束径を所望の値にして、正確な開口数NAを実現する。この際に絞りと対物レンズ100位置関係は設計との誤差が発生し公差が必要である。この公差は20μmあれば十分である。図1の左右前後方向の交差20μmを焦点距離1mm程度の対物レンズにおいて許容するためには0.02mm÷NA≒0.02なので、開口数が0.02程度大きな範囲まで、少なくとも軸上において収差が小さくなるように設計することが望ましい。本実施例の場合であれば、NAは0.92+0.02=0.94まで、軸上収差を抑えられるよう設計して、光ピックアップ実装する際には絞り(アパーチャ)によって、NAを0.9〜0.92に制限して使用することが想定される。

0024

(実施例2)
実施例2の対物レンズの具体的数値を以下に示す。実施例2は、硝材の屈折率を実施例1よりもさらに高くした場合の設計例である。屈折率n=1.710000において設計した。実施例1と同じく開口数NA=0.92、作動距離Wd=0.2603の単レンズである。焦点距離f=1.299もほぼ同じである。
f=1.299
NA=0.92
R1=1.018122
R2=−2.342684
d=1.866571
n=1.710000
Wd=0.2603
K1=−0.5907896
A1,4=0.029373894
A1,6=−0.05957560
A1,8=0.29429474
A1,10=−0.58184186
A1,12=0.39011067
A1,14=0.48115837
A1,16=−0.94380807
A1,18=0.39156078
A1,20=−0.035160214
A1,22=0.35700693
A1,24=−0.31507323
A1,26=−0.14056908
A1,28=0.24748702
A1,30=−0.083460424
A1,32=0.0055100959
A1,34=−0.00039080295
A1,36=−0.00037894571
A1,38=−0.00019212844
A1,40=0.00030159435
K2=−81.35706
A2,4=1.4407636
A2,6=−9.0852959
A2,8=32.349655
A2,10=−71.42993
A2,12=77.671948
A2,14=26.954773
A2,16=−196.4673
A2,18=233.06062
A2,20=−96.538054
A2,22=−2.4015789
A2,24=−12.305189
A2,26=17.460283
A2,28=3.0227737
A2,30=2.9785866
A2,32=−6.1157086
A2,34=−4.0736054
A2,36=−2.5063237
A2,38=1.1701339
A2,40=7.1032384

0025

実施例2においても、波面収差はPV値で11mλ(λは波長)以下、全収差のrms値では2.4mλ以下に収まっており、収差特性は非常に良好である。また、実施例2の軸外性能、画角性能、あおり特性は図示しないが、実施例1の場合と同等である。

0026

図5は、対物レンズの第2面のサグ形状を示す図である。図5において、下方がガラス等のレンズ構成材料であり、上方は空気である。実施例2で使用した対物レンズの第二面は、光軸から外周側に向かってサグ量が常に減る方向に変化している。言い換えると、サグ量の半径位置(光軸からの高さhと同じ意味)による微分係数が常に負であり第一面との距離が減る方向であるとも言える。実施例1では、この点言及しなかったが同じ特性を有する。実施例1や実施例2の対物レンズは、両面凸レンズで構成される。また、図5におけるサグは式1におけるXと同じ意味を持ち、Xの原点をレンズ有効径最外周側にあたる非球面上の点にシフトしたものである。

0027

上より、実施例2の対物レンズは、軸上収差はもちろんのこと、斜め光線に対する収差も十分に補正されている。また、光ディスクの傾きによって生じるコマ収差を、光ヘッド全体でなく対物レンズのみを傾けることによって補正する場合にも適している。

0028

また、単レンズは金型によって硝材を変形させて作製する、すなわち成形することにより、高い生産性、高い精度を得ることができる。金型は光軸を中心に回転させながらダイヤモンドバイトで削ることによって形状を作り出す。ダイヤモンドバイトは光軸中心から外周側へ、あるいは外周側から光軸中心へと半径位置を移動させながら、同時に光軸に平行な方向へも移動することによって非球面形状を削り出すことになる。半径方向とともに光軸方向も途中で反転すること無く一定方向に移動することが望ましい。なぜなら移動方向を反転するといわゆるバックラッシュ送りねじ歯車等の互いにはまり合って運動する機械要素において、運動方向の隙間の事。この隙間が無ければ歯同士干渉し、回す事ができなくなるが、ある方向に回転していたものを反対方向に回転させた時、寸法のずれや衝撃が生じる事がある)により送り誤差が生じてしまう。従って、実施例1や実施例2のように、光軸からレンズの外周側(レンズ外縁部)に向かってサグ量が常に同じ方向に変化することは、誤差無く高精度の形状を実現できるという顕著な効果を奏する。

0029

(参考例1)
参考例1の対物レンズの具体的数値を以下に示す。硝材の屈折率を実施例2よりもさらに高くした場合の設計例である。屈折率n=1.720000において設計した。実施例と同じく開口数NA=0.92、作動距離Wd=0.2603の単レンズである。焦点距離f=1.300もほぼ同じである。
f=1.300
NA=0.92
R1=1.024459
R2=−2.579919
d=1.863167
n=1.720000
Wd=0.2603
K1=−0.585802
A1,4=0.028877709
A1,6=−0.05899921
A1,8=0.29117644
A1,10=−0.5766808
A1,12=0.38681897
A1,14=0.48122367
A1,16=−0.94440282
A1,18=0.3926264
A1,20=−0.034697825
A1,22=0.3565036
A1,24=−0.31484578
A1,26=−0.1407322
A1,28=0.24733906
A1,30=−0.083343932
A1,32=0.0054445552
A1,34=−0.00035259087
A1,36=−0.00037446607
A1,38=−0.00015222256
A1,40=0.00027476454
K2=−95.00379
A2,4=1.4442607
A2,6=−9.0856317
A2,8=32.335139
A2,10=−71.472763
A2,12=77.810621
A2,14=26.855803
A2,16=−196.36443
A2,18=232.95167
A2,20=−96.985826
A2,22=−1.5722635
A2,24=−12.445859
A2,26=17.498444
A2,28=2.3337752
A2,30=2.9579413
A2,32=−6.6579158
A2,34=−1.8786513
A2,36=−1.6977991
A2,38=−2.6994291
A2,40=9.0711995

0030

参考例1においても、波面収差はPV値で11mλ(λは波長)以下、全収差のrms値では2.4mλ以下に収まっており、収差特性は非常に良好である。また、参考例1の軸外性能、画角性能、あおり特性に係る図示は省略するが、実施例1の場合と同等である。

0031

参考例1は、軸上収差はもちろんのこと、斜め光線に対する収差も十分に補正されている。また、光ディスクの傾きによって生じるコマ収差を、光ヘッド全体でなく対物レンズのみを傾けることによって補正する場合にも適している。

0032

図6は、対物レンズの第2面のサグ形状を示す。図6において、下方がガラス等のレンズ構成材料であり、上方は空気である。参考例1の対物レンズの第二面は、光軸からレンズの外周側に向かってサグ量が減る方向に変化しているが、中心からの距離0.4mm近辺においてサグ量が逆に増えている。言い換えると、サグ量の半径位置による微分係数が一部正負逆転している。このような形状を作製する際には、金型の加工途中に移動方向を反転しなければならないので、バックラッシュにより送り誤差が生じ、高精度の加工が難しくなるという課題が生じる。また、NAが0.85程度であれば、本参考例のように一部がへこんだ形状、曲率変化の大きな形状、であっても金型形状に沿ってガラスを成形することが可能であったが、NAが0.91以上にまで高い対物レンズでは、表面の傾斜が大きくなるなど、より成形の難易度が高いため、成形も困難である。つまり、硝材の屈折率を1.72以上に選ぶことは、高精度に非球面形状を実現し収差の小さな高NA対物レンズを実現するためには不利であり、n<1.72が望ましい。

0033

(実施例3)
実施例3の対物レンズの具体的数値を以下に示す。実施例3は、硝材の屈折率を実施例1よりもさらに低くした場合の設計例である。屈折率n=1.610000において設計した。実施例1や2と同じく、開口数NA=0.92、作動距離Wd=0.2603の単レンズである。焦点距離f=1.305もほぼ同じである。
f=1.305
NA=0.92
R1=0.9370816
R2=−1.25738
d=1.885516
n=1.610000
Wd=0.2603
K1=−0.6115083
A1,4 =0.03238076
A1,6 =−0.05645141
A1,8 =0.29574459
A1,10 =−0.57944289
A1,12 =0.39044441
A1,14 =0.48349108
A1,16 =−0.94483544
A1,18 =0.39086313
A1,20 =−0.035512351
A1,22 =0.35738559
A1,24 =−0.3143863
A1,26 =−0.14031996
A1,28 =0.24745013
A1,30 =−0.083717561
A1,32 =0.0049186126
A1,34 =−0.00017253649
A1,36 =−0.00019351854
A1,38 =−6.8308307e−05
A1,40 = 0.00017672193
K2=−30.57304
A2,4=1.573592
A2,6=−9.176123
A2,8=32.357336
A2,10=−71.415156
A2,12=77.538725
A2,14=26.809091
A2,16=−196.65894
A2,18=233.61675
A2,20=−93.949162
A2,22=−3.9052453
A2,24=−15.495289
A2,26=16.060141
A2,28=2.6291159
A2,30=5.6093585
A2,32=−1.8042748
A2,34=0.65037455
A2,36=−3.2017711
A2,38=−8.7330391
A2,40=7.5649305

0034

実施例3においても、波面収差はPV値で9mλ(λは波長)以下、全収差のrms値では2.2mλ以下に収まっており、収差特性は非常に良好である。また本実施例の軸外性能、画角性能、あおり特性も図示は省略するが、実施例1と同等である。

0035

図7は、実施例3の対物レンズの第一面のサグ形状を示す。図7において、上方がガラス等のレンズ構成材料で有り、下方は空気である。第一面は光軸からレンズの外周側に向かってサグ量が常に減る方向に変化している。言い換えるとサグ量の半径位置による微分係数が常に正であり第二面との距離が減る方向であるともいえる。先の実施例ではこの点言及しなかったがいずれも同じ特性である。そして水平方向との成す傾斜角度は外縁付近において最も急峻になる。この角度は硝材の屈折率に依存する。本実施例では最も急峻な部分の傾斜角度は65°である。

0036

実施例3では、軸上収差はもちろんのこと、斜め光線に対する収差も十分に補正されている。また、光ディスクの傾きによって生じるコマ収差を、光ヘッド全体でなく対物レンズのみを傾けることによって補正する場合にも適している。屈折率を低く設定したため、第一面の最も最も急峻な部分の傾斜角度は65°である。65°までであれば、工業的に金型を加工してガラス成形を行うことの出来る範囲内である。

0037

(参考例2)
参考例2の対物レンズの具体的数値を以下に示す。参考例2は硝材の屈折率を実施例3よりもさらに低くした場合の設計例である。屈折率n=1.550000において設計した。実施例1〜3と同じく開口数NA=0.92、作動距離Wd=0.2603の単レンズである。焦点距離f=1.279もほぼ同じである。
f=1.279
NA=0.92
R1=0.8871618
R2=−0.8238803
d=1.894517
n=1.55000
Wd=0.2603
K1=−0.5997363
A1,4=0.034157734
A1,6=−0.051896354
A1,8=0.2906967
A1,10=−0.57513123
A1,12=0.39356189
A1,14=0.48504407
A1,16=−0.94741151
A1,18=0.39007096
A1,20=−0.035683909
A1,22=0.35805103
A1,24=−0.31388298
A1,26=−0.14003114
A1,28=0.24768306
A1,30=−0.084160737
A1,32=0.0045407282
A1,34=−3.253798e−05
A1,36=−6.6231839e−05
A1,38=−1.2134881e−05
A1,40=0.0001139315
K2=−26.23391
A2,4=1.5285423
A2,6=−9.0146929
A2,8=32.379133
A2,10=−71.535564
A2,12=77.430565
A2,14=26.80827
A2,16=−196.58835
A2,18=233.73766
A2,20=−94.008362
A2,22=−3.74137
A2,24=−15.454934
A2,26=15.918963
A2,28=2.398242
A2,30=5.4239064
A2,32=−1.9325894
A2,34=0.97340243
A2,36=−2.7019492
A2,38=−8.5654022
A2,40=7.0259232

0038

参考例2においても、波面収差はPV値で10mλ(λは波長)以下、全収差のrms値では2.6mλ以下に収まっており、収差特性は非常に良好である。また本実施例の軸外性能、画角性能、あおり特性も図示は省略するが、先の第1の実施例と同等である。

0039

第一面のサグ形状は概略先の実施例などと同等であるが、屈折率が低く1.55のため水平方向との成す傾斜角度は実施例3よりも急峻である。外縁付近の最も急峻な部分の傾斜角度は69.5°である。

0040

参考例2では、軸上収差はもちろんのこと、斜め光線に対する収差も十分に補正されている。また、光ディスクの傾きによって生じるコマ収差を、光ヘッド全体でなく対物レンズのみを傾けることによって補正する場合にも適している。屈折率をさらに低く設定したため、第一面の最も最も急峻な部分の傾斜角度は69.5°である。金型を加工してガラス成形を行う可能性はあるが、金型の加工、成形、そして検査のための測定も難易度が高くなる。工業化の出来る限度の範囲内と考えられるものの、実施例3の最大傾斜角度65°との製作難易度差は非常に大きくて、好ましくない選択であると言わざるを得ない。従って、実施例3から屈折率n≧1.61が望ましいといえる。

0041

(参考例3)
参考例3の対物レンズの具体的数値を以下に示す。参考例3は硝材の屈折率を参考例2よりもさらに低くした場合の設計例である。屈折率n=1.530000において設計した。実施例1〜3や参考例2と同じく開口数NA=0.92、作動距離Wd=0.2603の単レンズである。焦点距離f=1.267もほぼ同じである。
f=1.267
NA=0.92
R1=0.8701568
R2=−0.7201186
d=1.897722
n=1.53000
Wd=0.2603
K1=−0.6025831
A1,4=0.037880108
A1,6=−0.053375389
A1,8=0.29304522
A1,10=−0.57380243
A1,12=0.39372847
A1,14=0.48480237
A1,16=−0.94747382
A1,18=0.39007241
A1,20=−0.035536206
A1,22=0.35821444
A1,24=−0.31377187
A1,26=−0.13999922
A1,28=0.24767419
A1,30=−0.084189393
A1,32=0.0044520017
A1,34=−3.9907993e−05
A1,36=−5.0456806e−05
A1,38=−1.6054911e−06
A1,40=0.00012099685
K2=−23.93713
A2,4=1.5254234
A2,6=−8.9955371
A2,8=32.397843
A2,10=−71.521522
A2,12=77.426845
A2,14=26.793815
A2,16=−196.61374
A2,18=233.72653
A2,20=−94.008202
A2,22=−3.7437718
A2,24=−15.438
A2,26=15.943162
A2,28=2.4384296
A2,30=5.4282742
A2,32=−1.93986
A2,34=0.95015203
A2,36=−2.7734284
A2,38=−8.6145005
A2,40=7.1179099

0042

参考例3においても、波面収差はPV値で10mλ(λは波長)以下、全収差のrms値では2.8mλ以下に収まっており、収差特性は非常に良好である。また本参考例の軸外性能、画角性能、あおり特性も図示は省略するが、実施例1と同等である。

0043

参考例3の対物レンズの第一面のサグ形状は、屈折率が低く1.53のため、水平方向との成す傾斜角度は参考例2よりもさらに急峻である。外縁付近の最も急峻な部分の傾斜角度は71.6°である。

0044

参考例3では、軸上収差はもちろんのこと、斜め光線に対する収差も十分に補正されている。また、光ディスクの傾きによって生じるコマ収差を、光ヘッド全体でなく対物レンズのみを傾けることによって補正する場合にも適している。しかし、屈折率をさらに低く設定したため、第一面の最も最も急峻な部分の傾斜角度は71.6°であり、70°を超えている。金型の加工、ガラス成形、そして検査のための測定も困難になる。実施例3と参考例2、3から、硝材の屈折率nは1.61≧nが望ましい。

0045

(実施例4)
実施例4の対物レンズの具体的数値を以下に示す。実施例4は、硝材の屈折率n=1.6239179286において、焦点距離f=1.095、開口数NA=0.92、作動距離Wd=0.227の単レンズを設計した例である。
f=1.095
NA=0.92
R1=0.7976014
R2=−1.159809
d=1.571839
n=1.6239179286
Wd=0.227
K1=−0.5995013
A1,4=0.048732638
A1,6=−0.083099251
A1,8=0.60556523
A1,10=−1.5012196
A1,12=1.3269474
A1,14=2.008697
A1,16=−5.1298791
A1,18=2.7142693
A1,20=−0.22337017
A1,22=3.8248011
A1,24=−4.2754736
A1,26=−2.4272268
A1,28=5.1478273
A1,30=−2.1882933
A1,32=0.21845392
A1,34=0.056599416
A1,36=0.0094328176
A1,38=−0.011086886
A1,40=−0.053664515
K2=−36.76408
A2,4=2.2045114
A2,6=−16.260526
A2,8=71.238827
A2,10=−197.2256
A2,12=269.57208
A2,14=116.16759
A2,16=−1071.1173
A2,18=1590.1162
A2,20=−804.11863
A2,22=−39.868862
A2,24=−185.88804
A2,26=280.31798
A2,28=13.182275
A2,30=37.295733
A2,32=60.707292
A2,34=259.19454
A2,36=−230.43116
A2,38=−1245.5184
A2,40=1179.7888

0046

図8は、実施例4の波面収差示す図である。収差はPV値でも9mλ(λは波長)以下、全収差のrms値では2.1mλ以下に収まっており非常に良好である。

0047

図9は、本実施例4の軸外性能を示す図である。画角0.6°において全収差は30mλrms以内であり実用上問題ない。

0048

図10は、対物レンズのみを傾けたときの波面収差の変化、すなわち対物レンズのあおり特性を示す図である。光ディスクが傾いた時に発生するコマ収差が60mλ程度までであれば、対物レンズのあおりによってこれをキャンセルした場合に非点収差の発生は10mλ以内に収まる。

0049

なお、収差計算において、光ディスク表面から記録面までの基材厚みは0.0805mm、基材の屈折率は1.6173566451であり、傾きの無い状態での3次の球面収差を最小にするため対物レンズへの入射光はわずかに収束光になっている。

0050

軸上収差はもちろんのこと、斜め光線に対する収差も十分に補正されている。また、光ディスクの傾きによって生じるコマ収差を、光ヘッド全体でなく対物レンズのみを傾けることによって補正する場合にも適している。

0051

(実施例5)
実施例5の対物レンズの具体的数値を以下に示す。実施例5は、硝材の屈折率を実施例4よりも高くした場合の設計例である。屈折率n=1.710000において設計した。実施例4と同じく開口数NA=0.92、作動距離Wd=0.227の単レンズである。焦点距離f=1.087も実施例4とほぼ同じである。
f=1.087
NA=0.92
R1=0.8513452
R2=−2.119132
d=1.524259
n=1.710000
Wd=0.227
K1=−0.5701376
A1,4=0.042260149
A1,6=−0.07932301
A1,8=0.57083044
A1,10=−1.4704232
A1,12=1.3326274
A1,14=1.9444891
A1,16=−5.1332246
A1,18=2.7557259
A1,20=−0.19163368
A1,22=3.8093947
A1,24=−4.3164684
A1,26=−2.4641984
A1,28=5.1464247
A1,30=−2.1407528
A1,32=0.32417317
A1,34=0.0095500902
A1,36=−0.07359415
A1,38=−0.046286902
A1,40=0.018501072
K2=−100.6944
A2,4=1.9970787
A2,6=−15.951707
A2,8=71.306374
A2,10=−197.64632
A2,12=269.06685
A2,14=117.2912
A2,16=−1068.257
A2,18=1589.7713
A2,20=−810.36217
A2,22=77.377546
A2,24=−155.59292
A2,26=322.96653
A2,28=213.94157
A2,30=3.5083828
A2,32=−580.64201
A2,34=−128.08005
A2,36=306.25724
A2,38=724.43336
A2,40=−495.05964

0052

実施例5も、波面収差はPV値で7mλ(λは波長)以下、全収差のrms値では2mλ以下に収まっており非常に良好である。また実施例5の軸外性能、画角性能、あおり特性も図示は省略するが、実施例1と同等である。

0053

図11は、対物レンズの第2面のサグ形状を示す図である。図11では、下方がガラス等のレンズ構成材料で有り、上方は空気である。実施例5の対物レンズの第2面は光軸からレンズの外周側に向かってサグ量が常に減る方向に変化している。言い換えるとサグ量の半径位置による微分係数が常に負であり第一面との距離が減る方向であるともいえる。先の第4の実施例ではこの点言及しなかったが同じ特性である。

0054

実施例5では、軸上収差はもちろんのこと、斜め光線に対する収差も十分に補正されている。また、光ディスクの傾きによって生じるコマ収差を、光ヘッド全体でなく対物レンズのみを傾けることによって補正する場合にも適している。

0055

実施例5の対物レンズの第二面は、光軸からレンズの外周側に向かってサグ量が常に減る方向に変化している。言い換えるとサグ量の半径位置による微分係数が常に負であり第一面との距離が減る方向であるともいえる。実施例4ではこの点言及しなかったが同じ特性である。実施例2について説明したとおり、実施例4や5のように、光軸からレンズの外周側に向かってサグ量が常に同じ方向に変化することは、誤差無く高精度の形状を実現できるという顕著な効果を奏する。

0056

(参考例4)
参考例4の対物レンズの具体的数値を以下に示す。参考例4は、硝材の屈折率を実施例5よりもさらに高くした場合の設計例である。屈折率n=1.720000において設計した。実施例4や5と同じく開口数NA=0.92、作動距離Wd=0.236の単レンズである。焦点距離f=1.084も実施例4や5とほぼ同じである。
f=1.084
NA=0.92
R1=0.8533957
R2=−2.431396
d=1.497296
n=1.720000
Wd=0.236
K1=−0.5623167
A1,4=0.041873955
A1,6=−0.078487103
A1,8=0.57035292
A1,10=−1.469524
A1,12=1.3311124
A1,14=1.9451143
A1,16=−5.1357862
A1,18=2.7591604
A1,20=−0.1913136
A1,22=3.8033139
A1,24=−4.3107475
A1,26=−2.4651919
A1,28=5.1461636
A1,30=−2.1422117
A1,32=0.327606
A1,34=0.0083325205
A1,36=−0.074993046
A1,38=−0.04497432
A1,40=0.01756398
K2=−124.7254
A2,4=2.006511
A2,6=−15.920383
A2,8=71.268236
A2,10=−197.74098
A2,12=268.96006
A2,14=117.30896
A2,16=−1067.7616
A2,18=1590.8539
A2,20=−806.40392
A2,22=−88.892721
A2,24=−156.0547
A2,26=320.82989
A2,28=212.15027
A2,30=8.8926951
A2,32=−535.69858
A2,34=−57.395299
A2,36=273.49988
A2,38=491.48637
A2,40=−412.33933

0057

参考例4も、波面収差はPV値で7mλ(λは波長)以下、全収差のrms値では1.5mλ以下に収まっており非常に良好である。また本実施例の軸外性能、画角性能、あおり特性も図示は省略するが、実施例1と同等である。

0058

図12は、参考例4の対物レンズの第2面のサグ形状を示す図である。図12において、下方がガラス等のレンズ構成材料であり、上方は空気である。本実施例の第2面は光軸からレンズの外周側に向かってサグ量が減る方向に変化しているが、中心からの距離0.4mm近辺においてサグ量が逆に増えるところがある。言い換えるとサグ量の半径位置による微分係数が一部正負逆転している。

0059

参考例4では、軸上収差はもちろんのこと、斜め光線に対する収差も十分に補正されている。また、光ディスクの傾きによって生じるコマ収差を、光ヘッド全体でなく対物レンズのみを傾けることによって補正する場合にも適している。

0060

しかしながら、参考例4の対物レンズの第二面は、光軸からレンズの外周側に向かってサグ量が減る方向に変化しているが、中心からの距離0.34mm近辺においてサグ量が逆に増えるところがある。言い換えるとサグ量の半径位置による微分係数が一部正負逆転している。このような形状を作製する際には、金型の加工途中に移動方向を反転しなければならないので、バックラッシュにより送り誤差が生じ、高精度の加工が難しくなるという課題が生じる。つまり、硝材の屈折率を1.72以上に選ぶことは、高精度に非球面形状を実現し収差の小さな高NA対物レンズを実現するためには不利であり、n<1.72が望ましい。

0061

本発明の対物レンズは、単レンズでありながらNA0.91以上の高い開口数を持ち、光ディスクの対物レンズとして使える回折限界の性能を確保できる。軸上収差はもちろんのこと、斜め光線に対する収差も十分に補正されている。

0062

さらに、光ディスクの傾きによって生じるコマ収差を、光ヘッド全体でなく対物レンズのみを傾けることによって補正する場合にも適している。すなわち、軸外にコマ収差を最適な量だけ付加することによって、光ディスクが傾くことによって生じるコマ収差を補正するためのレンズの傾き量を減らすことができ、光ディスク用光ピックアップ光学系においてコマ収差補正時のトータルの収差を低減することができる。

0063

本実施の形態で述べた屈折率の適切な範囲は単レンズのNAを0.91以上に拡大することにより顕在化した特徴である。

0064

なお、対物レンズを光ピックアップに搭載する際には、対物レンズに入射する光ビームの直径を限定する開口制限(アパーチャ:aperture)を第1面の近傍に配置することも可能である。開口制限により、対物レンズの設計範囲より外周側に入射した光が大きな収差を発生させて収束性能が劣化することを回避できる。ただし、開口制限と対物レンズの中心軸ズレ分余裕を確保するために、開口制限の直径を対物レンズの全有効半径より小さめに設定することが望ましい。焦点距離1mm程度の対物レンズにおいて、10ミクロン程度の軸ズレ余裕を確保するためにはNAが0.91になるよう、開口制限の半径を設定すると良い。このように考えると、実施例の対物レンズのNAは0.91以上と表現することが適当である。

0065

(実施の形態2)
図13は、実施の形態2にかかる光ヘッド装置1300を示す構成図である。図13において、光ヘッド装置1300は、レーザ光源1301、リレーレンズ1302、ビームスプリッタ1303、コリメートレンズ(第1の凸レンズ)1304、立ち上げミラー1305、1/4波長板1306、対物レンズ100、駆動手段1307、回折素子1308、検出レンズ1309、第1の光検出器1310、集光レンズ1311、第2の光検出器1312を備える。光ディスク101は、基材厚みt1が約0.1mm(製造誤差を含め0.11mm以下の基材厚を約0.1mmと呼ぶ)あるいはより薄い基材厚みを有し、波長λ1の光ビームによって記録・再生をされる。レーザ光源1301(第1の光源)は、波長λ1(390nm〜415nm:標準的には405nmぐらい)の青色光の光ビーム107を出射する。光ディスク101は、図1に示したように、光の入射面から記録面までの基材105に加え、厚み1.1mm程度の基板104と張り合わせて機械的強度補強外形を1.2mm程度にする。以降、本発明の図面では、簡単のため、保護材は省略する。

0066

レーザ光源1301は、好ましくは半導体レーザ光源とすることにより光ヘッド装置、及びこれを用いた光情報装置を小型、軽量、低消費電力にすることができる。

0067

光ディスク101の記録再生を行う際には、レーザ光源1301から出射した波長λ1の光ビーム107は、リレーレンズ1302を介してビームスプリッタ1303によって反射され、コリメートレンズ1304によって略平行光にされ、さらに立ち上げミラー1305によって光軸を折り曲げられ、1/4波長板1306によって円偏光になる。対物レンズ100によって光ディスク101の厚さ約0.1mmの基材を通して光ビーム107が情報記録面106に収束される。リレーレンズ1302により、レーザ光源1301からの光利用効率遠視野像(far field pattern)を好ましいものに設定できるが、特に必要ない場合は省略も可能である。ここで、図面の都合上、立ち上げミラー1305は光ビームを図面の上方に曲げるように記述したが実際には図面から手前(あるいは奥)へ図面に対して垂直な方向へ光ビーム光軸を折り曲げる構成とする。ここまでの光路往路と呼ぶ。

0068

情報記録面で反射した光ビーム107は、もとの光路を逆にたどって(復路)、1/4波長板1306によって初期とは直角方向の直線偏光になり、ビームスプリッタ1303をほぼ全透過し、検出レンズ1309によって焦点距離を伸ばされて、光検出部を形成する第1の光検出器1310に入射する。第1の光検出器1310の出力の電気信号を演算することによって、焦点制御やトラッキング制御に用いるサーボ信号及び、情報信号を得る。なお、復路中に回折素子1308を設けることにより高精度で安定なサーボ信号検出を実現することも出来る。上記のようにビームスプリッタ1303は、波長λ1の光ビーム107に関しては、1方向の直線偏光を全反射し、それと直角方向の直線偏光を全透過する偏光分離膜を具備する。なお再生専用機など光ヘッド装置1300の用途によっては、ビームスプリッタ1303は偏光依存性をなくし、1/4波長板1306を省略することも可能である。

0069

ここで、対物レンズ100は、実施の形態1の対物レンズであり、NAが0.9を超えるにもかかわらず表面形状を高精度に作成可能なため、光ヘッド装置1300は高い解像度で高密度の情報記録再生を行うことができるという効果を持つ。対物レンズ100は、光ビーム107を集光して光ディスク101の記録面上に微小スポットを形成する。アクチュエータの一例としての駆動手段1307によって、対物レンズ100を光軸方向に駆動することにより、光ビーム107の微小スポットを焦点あわせする。

0070

また、コリメートレンズ1304を光軸方向(図13の左右方向)へ動かすことにより光ビームの平行度を変化させることも有効である。基材の厚さ誤差や、光ディスク101が2層ディスクの場合に層間厚さに起因する基材厚さがあると球面収差が発生するが、このようにコリメートレンズ1304を光軸方向に動かすことによってその球面収差を補正することができる。このように、コリメートレンズ1304を動かすことによる球面収差の補正は、±30μm以上の基材厚さを補正することもできる。

0071

さらに、ビームスプリッタ1303を、レーザ光源1301から出射する直線偏光の光を一部(例えば10%程度)透過するようにして、透過した光ビーム107をさらに集光レンズ1311によって第2の光検出器1312へ導くと、第2の光検出器1312から得られる信号を用いて光ビーム107の発光光量変化モニターしたり、さらに、その光量変化フィードバックして、光ビーム107の発光光量を一定に保つ制御を行うこともできる。

0072

(実施の形態3)
図14は、実施の形態3に係る光情報装置1400の構成図である。図14において、光情報装置1400は、光ヘッド装置1300、駆動装置1401、電気回路1402、モータ1403、ターンテーブル1404、クランパ1405を備える。光ヘッド装置1300は、実施の形態2で説明したものである。

0073

光ディスク101は、ターンテーブル1404に乗せられ、クランパ1405で固定された状態でモータ1403によって回転される。光ヘッド装置1300は、光ディスク101の所望の情報の存在するトラックのところまで、駆動装置1401によって粗動される。

0074

光ヘッド装置1300は、光ディスク101との位置関係に対応して、フォーカスエラー信号(焦点誤差信号)やトラッキングエラー信号を電気回路1402へ送る。電気回路1402はこの信号に対応して、光ヘッド装置1300へ、対物レンズ100を微動させるための信号を送る。この信号によって、光ヘッド装置1300は、光ディスク101に対してフォーカス制御や、トラッキング制御を行い、光ヘッド装置1300によって、情報の読み出し、または書き込み(記録)や消去を行う。

0075

本実施の形態の光情報装置1400は、光ヘッド装置として実施の形態2で説明した光ヘッド装置1300を用いるので、記録密度の高い光ディスクに対応することができるという効果を有する。

0076

(実施の形態4)
実施の形態3に記した光情報装置1400を具備した、あるいは、上述の記録・再生方法を採用したコンピュータや、光ディスクプレーヤ光ディスクレコーダサーバ、車両等は、異なる種類の光ディスクを安定に記録あるいは再生できるので、広い用途に使用できるという効果を有するものとなる。また、これらは、光ヘッド装置を用いて光ディスクから情報を再生するという意味では共通のものなので、すべてを総称して光ディスクシステムということもできる。

0077

図15は、実施の形態4に係る光ディスクシステム1500を示す構成図である。光ディスクシステム1500は、実施の形態3の光情報装置1400、演算装置1501を備える。光ディスクシステム1500は、入力装置1502を接続する入力端子、出力装置1503を接続する出力端子を備える。入力装置1502は、情報の入力を行う。例えば、キーボードあるいはマウスタッチパネルは、入力装置1502の一例である。演算装置1501は、入力装置1502から入力された情報や、光情報装置1400から読み出した情報などに基づいて演算を行う。例えば、中央演算装置(CPU)は、演算装置1501の一例である。出力装置1503は、演算装置1501によって演算された結果などの情報を表示する。例えば、ブラウン管液晶表示装置プリンターは、出力装置1503の一例である。

0078

本実施の形態の光ディスクシステムは、光ヘッド装置として、実施の形態3の光ヘッド装置を用いるので、記録密度の高い光ディスクに対応することができるという効果を有する。

0079

なお、演算装置1501は、光情報装置1400から得られる情報信号を静止画動画を含む画像に変換する情報から画像へのデコーダーの一例としての変換装置であっても良い。また、演算装置1501は、静止画や動画を含む画像の画像情報を光情報装置1400によって記録する情報に変換する画像から情報へのエンコーダーの一例としての変換装置であっても良い。また、光情報装置1400から得られる情報信号を静止画や動画を含む画像に変換するとともに、静止画や動画を含む画像を光情報装置1400によって記録する情報に変換することができる変換装置であっても良い。また、入力装置1502や出力装置1503は、光ディスクシステム1500に一体に構成されていても良い。

0080

(実施の形態5)
図16は、実施の形態5に係る光ディスクシステム1600の構成図である。光ディスクシステム1600は、実施の形態3の光ディスクシステム1500に対して、さらに入出力端子1601を備える。入出力端子1601は、光ディスクシステム1600に記録する情報を取り込んだり、光情報装置1400によって読み出した情報を外部ネットワーク1602に出力する有線または無線通信端子である。これによって、ネットワーク、すなわち、複数の機器、例えば、コンピュータ、電話テレビチューナ等と情報をやりとりし、これら複数の機器から共有情報サーバとして利用することが可能となる。実施の形態5における光情報装置は、異なる種類の光ディスクを安定に記録あるいは再生できるので、広い用途に使用できる効果を有するものとなる。さらに、情報を表示するブラウン管や液晶表示装置、プリンターなどの出力装置1503を備えてもよい。

0081

さらに、複数の光ディスクを光情報装置1400に出し入れすることができるチェンジャーを具備することにより、多くの情報を記録・蓄積できる効果を得ることができ、データセンターにおける情報蓄積装置として好適である。

0082

本実施の形態の光情報装置は、光ヘッド装置として、本発明で上述した光ヘッド装置を用いるので、記録密度の高い光ディスクに対応することができるという効果を有する。

0083

なお、実施の形態4及び5において図15及び図16には出力装置1503を示したが、出力端子を備えて出力装置1503は持たず、別売りとする商品形態があり得ることはいうまでもない。逆に、実施の形態4及び5において、入力装置は別売りとして入力端子のみを持った形態も可能である。

実施例

0084

なお、本出願は、2018年11月30日出願の日本特許出願(特願2018−224311)に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。

0085

本発明にかかる光ヘッド装置は基材厚や対応波長、記録密度などの異なる複数種類の光ディスクに対して記録再生が可能であり、さらに、この光ヘッド装置を用いた互換型光情報装置は、CD、DVD、BDなど多くの規格の光ディスクを扱うことができる。従って、コンピュータ、光ディスクプレーヤ、光ディスクレコーダ、カーナビゲーションシステム編集システムデータサーバー、AVコンポーネント、車両など、情報を蓄えるあらゆるシステムに応用展開可能である。

0086

100対物レンズ
101光ディスク
102 第一面
103 第二面
104基板
105基材
106情報記録面
107光ビーム
1300光ヘッド装置
1301レーザ光源
1302リレーレンズ
1303ビームスプリッタ
1304コリメートレンズ
1305立ち上げミラー
1306 1/4波長板
1307 駆動手段
1308回折素子
1309検出レンズ
1310 第1の光検出器
1311集光レンズ
1312 第2の光検出器
1400光情報装置
1401駆動装置
1402電気回路
1403モータ
1404ターンテーブル
1405クランパ
1500、1600光ディスクシステム
1501演算装置
1502入力装置
1503出力装置
1601入出力端子
1602 外部ネットワーク

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