专利名称：光学头及信息记录再生装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光学头及具备该光学头的信息记录再生装置。
背景技术：
高密度、大容量的光信息记录媒体，有在市场销售的通称DVD或BD的光盘。此类光盘，作为记录图像、音乐、计算机数据的记录媒体，正在迅速普及。
伴随着光盘容量的日趋增大，光学头用光源的短波长化及物镜的高NA(numerical aperture)(数值孔径)化也在日益发展。然而，NA越高，由光盘的光透过层的厚度的变化所引起的球面像差(spherical aberration)的变化也越显著。例如，DVD所使用的波长为650nm、物镜的NA为0.6时，相对10μm的光透过层厚度的变化，会产生10mλ的球面像差。对此，作为下一代光盘用所考虑的波长为400nm、NA为0.85时，相对10μm的光透过层厚度的变化，会产生约100mλ、而对DVD则产生约10倍的球面像差。
日本专利公报特开平11-259906号公开了一种方式，作为补正球面像差的手段，可将准直透镜搭载在准直透镜用致动器上，使所配置的准直透镜在光源与物镜之间移动。在此方式中，可通过使准直透镜移动来消除起因于光透过层的厚度误差的球面像差，以下参照图9对其方式进行具体说明。
图9表示上述专利公报所公开的光学头101的结构。此光学头101包括光源110、衍射光栅(diffraction grating)111、偏振光束分离器(polarization beamsplitter)112、准直透镜113、准直透镜用致动器114、1/4波长板115、物镜116、物镜用2轴致动器117、多透镜(multi-lens)118、光检测器119。
由光源110射出的光束，首先射入衍射光栅111中，再由此衍射光栅111衍射。衍射光栅111，为了使所谓的3点法的追踪伺服(tracking servo)成为可能，至少将光束分成3束。
由衍射光栅111衍射而成的0次光及±1次光(以下将其统称为“入射光束”，透过偏振光束分离器112，射入准直透镜113。在此，准直透镜113是由例如2枚球面透镜113a、113b贴合而成。
射入准直透镜113的入射光束，当光盘102的光透过层104的厚度t为规定值时，则通过准直透镜而被转换为平行光。
另外，此准直透镜113，被搭载在准直透镜用致动器114上，通过此准直透镜用致动器114，可沿着入射光束的光轴前后移动。所以，当光盘102的光透过层的厚度t偏离规定值时，为了补正由该光透过层104的厚度误差所引起的球面像差，此准直透镜113，将通过准直透镜用致动器114而被移动。即，当光盘102的光透过层104的厚度t偏离规定值时，入射光束通过准直透镜113被变成发散光或会聚光，以补正由该光透过层104的厚度误差所引起的球面像差。
然后，从准直透镜113射出的入射光束，经1/4波长板115、射入物镜116中。在此，入射光束在透过1/4波长板115时，成为圆偏振光状态，而此圆偏振光光束将射入物镜116中。
物镜116将入射光束聚光在光盘102的记录层上。即，经1/4波长板115而成为圆偏振光(circularly-polarized light)状态的入射光束，经物镜116而被聚光，通过光盘102的光透过层104而射入光盘102的记录层上。
经物镜116聚光并射入了光盘102的记录层的入射光束，在记录层被反射而成为返回光。此返回光，经过入射(往程)的光路而透过116后，射入1/4波长板115中。然后，返回光通过透过1/4波长板115，成为相对入射(往程)的偏振光方向被旋转了90度的直线偏振光，此后，此返回光，在通过准直透镜113而成为会聚光之后，射入偏振光束分离器112，又由此偏振光束分离器112反射。由偏振光束分离器112反射的返回光，经多透镜118射入光检测器119，由该光检测器119检侧。
利用上述光学头101，将光聚光到光盘102的记录层上进行记录再生时，因光盘102的光透过层104的厚度误差所产生的主要的像差，是散焦像差(defocus aberration)和球面像差(spherical aberration)。
散焦由聚焦伺服(focus servo)补正。即，根据在光检测器119的检侧光量，进行聚焦伺服，通过物镜用2轴致动器117，使物镜116沿着光轴的方向前后移动。由此，散焦得以补正，而焦点则对准记录层上。
另一方面，对于球面像差，可以通过使射入物镜116的入射光束成为发散光或会聚光，产生与对应于光透过层104的厚度而产生的球面像差有逆极性(inverse polarity)的球面像差来进行补正。具体来说，就是通过由准直透镜用致动器114而使准直透镜113沿着光轴方向前后移动，使射入物镜116的入射光束成为发散光或会聚光，从而在物镜116产生逆极性的球面像差。由此可消除由光透过层104的厚度误差引起的球面像差。也就是说，在此光学头101中，准直透镜用致动器114成为一种移动机构，可对应光盘102的光透过层104的厚度t，使准直透镜113移动以消除球面像差。因此，在此光学头中，当从光源射出的光束透过物镜116而聚成焦点时，球面像差处于已经被消除的状态，作为光学系统的整体，则成为球面像差可以得到良好补正的系统。
但是，为了追求今后的更大容量，可考虑使信息记录层变成更多层的结构。即，将信息记录层多层化，通过在各信息记录层进行信息的记录，从而谋求达到大容量的目的。然而，由于每层信息记录层与物镜的距离都不相同，所以，产生的球面像差也将随着信息记录层的不同而有异。例如，对某层信息记录层进行设定，以使到达的光的残存球面像差为最小。此时的光透过层的厚度称作最佳基材厚度。此时，对于不同于上述信息记录层的信息记录层，会产生对应于从最佳基材厚度起的光透过层的厚度的变化量的球面像差。在此，当光透过层的厚度的变化量为Δd、光透过层的折射率为n、物镜的数值孔径为NA(numerical aperture)时，3次球面像差W，可用以下的算式(2)来表示。(广播技术社光盘技术第2版参照p60～)。
W=n2-18n3(NA)4Δd----(2)]]>由此算式(2)可显而易见，3次球面像差W与从最佳基材厚度的光透过层的厚度的变化量Δd成比例地放大。即，由于信息记录层的多层化使光透过层的厚度也将变大，从而需要补正的球面像差量也将随着增加。因此，在以往的光学头中，为了补正产生的球面像差所需要的准直透镜的移动量也将增大。其结果，为了确保准直透镜的移动量，需要增大准直透镜用致动器，所以，会有导致光学头大型化的课题。
发明内容
本发明鉴于上述问题，其目的在于抑制应用于设有多层信息记录层的光信息记录媒体的光学头的大型化。
为了达到上述目的，本发明提供了一种光学头，让从光源射出的光束通过准直透镜及物镜，聚光到设有多层信息记录层的光信息记录媒体，它包括准直透镜用致动器，其中，上述准直透镜包括配置在上述光源侧的凹透镜及配置在上述物镜侧的凸透镜，上述准直透镜用致动器，使上述凸透镜移动，以便消除对应于到上述光信息记录媒体的信息记录层为止的光透过层的厚度而产生的球面像差。
根据本发明的此结构，通过让准直透镜用致动器移动凸透镜，可以将射入物镜的光束，由平行光变成发散光或会聚光。由此，可减少对应于到光信息纪录媒体中的信息记录层为止的光透过层的厚度而产生的球面像差。而且，由于准直透镜是由凹透镜与凸透镜构成的，所以，凸透镜的焦点距离要比准直透镜时的焦点距离短。因此，既确保了准直透镜的机能，而与准直透镜由一枚透镜构成时的情况相比，又可以减少补正上述球面像差时的凸透镜的移动量。其结果，由于减少了凸透镜的移动范围，因而可以抑制应用于设有多层信息记录层的光信息记录媒体的光学头大型化。
如以上说明，根据本发明，可抑制应用于设有多层信息记录层的光信息记录媒体的光学头大型化。
图1是本发明实施例1的光学头结构的概略示意图。
图2是设置在上述光学头中的准直透镜致动器的结构的概略示意图。
图3是表示光透过层的厚度与凸透镜的移动量关系的特性图。
图4是用来说明物体距离与透镜移动量的关系的说明图。
图5是表示凸透镜的移动量与准直透镜入射侧NA的关系的特性图。
图6是本发明实施例2的光学头的一部分和光信息记录媒体的概略示意图。
图7是表示光透过层厚度与5次球面像差产生量的关系的特性图。
图8是本发明实施例3的信息记录再生装置的方框图。
图9是以往的光学头的示意图。
具体实施例方式
以下，参照附图对本发明的具体实施方式
进行详细说明。
(实施例1)图1是本发明的光学头的一个实施例的示意图。此光学头1，将光束照射到光盘等光信息记录媒体90上。
上述光学头1包括，光源10、偏振光束分离器20、准直透镜30、准直透镜用致动器(actuator)31、1/4波长板40、物镜50、物镜用致动器(actuator)51、物镜孔径光栏(aperture diaphragm)52、衍射光栅60、圆柱型透镜(cylindricallens)70、光检测器80。
上述光信息记录媒体90设有多层(图例中为4层)信息记录层90a、..、90d。物镜50侧的入射表面和与此入射侧表面最接近的最入射侧的信息记录层90a之间为光透过层，将此光透过层的厚度用d1表示。最入射侧的信息记录层90a和与此信息记录层90a邻接的信息记录层(第2信息记录层)90b之间为光透过层，其厚度用d2表示。第2信息记录层90b和第3信息记录层90c之间为光透过层，其厚度用d3表示。第3信息记录层90c和第4信息记录层(最内层的信息记录层)90d之间为光透过层，其厚度用d4表示。
上述光源10，在记录再生时，向光信息记录媒体90射出光束，此时射出的是直线偏振光的发散光束。从光源10射出的发散光束，透过偏振光束分离器30，射入准直透镜30中。在此，准直透镜30与以往的光学头不同，是由2枚各自独立的具有正功率的透镜与具有负功率的透镜构成的，即，准直透镜30包括配置在光源10侧的具有负功率的凹透镜30a和配置在物镜50侧的具有正功率的凸透镜30b。凹透镜30a是光束入射面为凹面形状，光束射出面为凸面形状的凸凹透镜。凸透镜30b在图例中是两面都为凸面形状的透镜，但是也可由一面为平面形状的凸透镜来取代。只是，从性能上来考虑，还是以两面都是凸面形状的凸透镜为佳。
凸透镜30b装在准直透镜用致动器31上。准直透镜用致动器31，如图2所示，包括固定透镜架37、固定在此固定透镜架37上的驱动部36、可通过此驱动部36而移动的可动透镜架35。凹透镜30a被固定在固定透镜架37上。凸透镜30b被固定在可动透镜架35上。可动透镜架35，可通过驱动部36而沿着光束的光轴在两个方向(前后方向)上移动。驱动部36，例如，可通过由步进马达(stepping motor)使螺旋轴旋转，来移送可动透镜架35，或者，也可由压电元件使轴自身在轴的方向移动，从而移送可动透镜架35。
凸透镜30b通常被设定在基准位置上。当凸透镜30b在此基准位置时，从准直透镜30射向物镜50的光束为平行光。然后，通过使可动透镜架35移动，改变凸透镜30b与凹透镜30a之间的间隔dcl，则从准直透镜30射出的光束，可由平行光变成发散光或会聚光。调整此凸透镜30b与凹透镜30a之间的间隔dcl，是为了补正对应于到进行记录再生的信息记录层90a、..、90d为止的光透过层的厚度而产生的球面像差。即，通过使射向物镜50的入射光束成为发散光或会聚光，而在物镜50产生逆极性的球面像差，从而使对应光透过层的厚度而产生的球面像差减小。换言之，在本实施例中，由包括凹透镜30a和凸透镜30b的准直透镜30及准直透镜用致动器31，构成了用来补正对应光透过层的厚度而产生的球面像差的像差补正单元。
透过了准直透镜30的入射光束，通过1/4波长板40，射入物镜50中。在此，入射光束在透过1/4波长板40时成为圆偏振光状态，此圆偏振光光束再射入物镜50中。由于在物镜50的入射侧(准直透镜侧)配置着上述物镜孔径光栏52，这样，通过此物镜孔径光栏52，射向物镜50的入射光束的直径可受到限制。物镜孔径光栏52被配置在凸透镜30b的焦点位置的附近。通过如此配置，即使在为了补正球面像差而沿着光轴的方向移动凸透镜30b，使入射光束成为发散光或会聚光时，也可控制能够通过物镜孔径光栏52的入射光束的光量的变动。在此，凸透镜30b的焦点位置的附近是指，包含相对凸透镜30b的焦点距离的±20％的范围在内的概念，但以在相对凸透镜30b的焦点距离的±10％的范围内为佳。若在此范围内，便可以不会太影响记录再生性能的程度来控制入射光束的光量的变动。
物镜50是为了将入射光束聚光在光信息记录媒体90的信息记录层上。即，经1/4波长板40而成为圆偏振光状态的入射光束，通过物镜50而被聚光，再透过光信息记录媒体90的光透过层，射入目的信息记录层90a、..、90d。
在信息记录层90a、..、90d上聚光的入射光束，又在信息记录层90a、..、90d反射而成为返回光。此返回光，经过入射(往程)的光路，透过物镜50后射入1/4波长板40中。接着，此返回光，通过透过1/4波长板40，成为相对入射(往程)的偏振光方向被旋转了90度的直线偏振光，之后，此返回光，经准直透镜30而变成会聚光之后，再由偏振光束分离器20反射。
由偏振光束分离器20反射的返回光，在作为光束分割单元的衍射光栅60被分割为0次光和1次光，再经圆柱型透镜70射入光检测器80，由该光检测器80来检测。此圆柱型透镜70，对返回光赋予像散(astigmatism)，以使所谓的像散法的聚焦伺服成为可能。光检测器80，既输出与射入各光电二极管的返回光的光强度对应的电信号，又对这些电信号实施指定的演算处理，从而生成并输出聚焦伺服信号(focus servo signal)或追踪伺服信号(tracking servo signal)等的信号。
在此，列出本实施例的具体的数值例。
从光源1射出的光的波长λ＝405nm准直透镜30的合成焦点距离fcl＝18.8mm凹透镜30a的焦点距离fcl凹＝-21mm凸透镜30b的焦点距离fcl凸＝12mm凹透镜30a与凸透镜30b的透镜间隔dcl＝3.0mm物镜50的焦点距离fol＝1.3mm物镜孔径光栏52φ＝2.21mm信息记录层的各光透过层的厚度d1＝d2＝d3＝d4＝25μm信息记录媒体90的各光透过层的折射率n1＝n2＝n3＝n4＝1.61图3表示在上述数值例时的凸透镜30b的移动量与光透过层的厚度的关系。此图以凸透镜30b的移动量(mm)为纵轴，以光透过层厚度(mm)为横轴，表示为了补正使光束聚光在信息记录媒体90的信息记录层90a、..、90d上时所产生的球面像差所需要的凸透镜30b的移动量。横轴的0.025mm相当于最入射侧的信息记录层90a的位置，0.1mm则相当于最内层的信息记录层90d的位置。
凸透镜30b的移动量的零点，是在透过了准直透镜30的光束成为平行光时，在本例中则是在凹透镜30a与凸透镜30b之间的透镜间隔为dcl＝3.0mm时。此时，作为被选定的物镜50可以是，当光束在物镜50聚光，其焦点对准了距光信息记录媒体90的表面62.5μm(0.0625mm)的位置上时，残存球面像差为最小。即，以使用光透过层的厚度为62.5μm时，球面像差为最小的物镜50为条件。并且，在本图中，以透镜间隔dcl增大的方向的移动量为“+”，对如本实施例的由凸透镜30b和凹透镜30a构成的准直透镜30的情况，和如以往的以1枚凸透镜构成的准直透镜的情况进行比较。这些准直透镜的焦点距离f，都为18.8mm。
由图3可知，为了在光信息记录媒体90的各光透过层的厚度d1～d4的范围内，补正球面像差，相对1枚透镜的准直透镜需要约10.5mm的移动量，本实施例的准直透镜30，则只需要4.0mm的移动量就足够了。因此，本实施例可缩短使凸透镜30b在光轴的方向上移动的距离。
对于可得到这样结果的理由，可参照图4所示的物体距离与透镜移动的关系，以牛顿的成像公式进行说明。
x x’＝f f’＝-f2＝-f’2…(3)从光源位置O射出的光，经透镜而被聚光，在光源虚像的位置O’成像。在透镜只移动了距离x时，求透镜的后侧焦点F’和光源虚像O’之间的距离x’与透镜移动量x的关系。透镜只移动了距离x时，根据公式(3)，光源虚像的位置O’与焦点距离f的平方成比例地变化。因此，由2枚独立的透镜构成的准直透镜的结构，以缩短移动的凸透镜30b的焦点距离f，便可用较小的透镜移动量而较大地移动光源虚像位置O’。即，凸透镜30b的焦点位置fcl凸，由于比使用1枚的准直透镜时的焦点距离短，因此，用比1枚的准直透镜时要少的移动量，就可以使射向物镜50的入射光束变成与1枚准直透镜时相同的发散状态或会聚状态。另外，凸透镜30b的焦点位置，可根据光学头的光学系统的倍率、准直透镜30的焦点位置与构成准直透镜的具有负功率的凹透镜30a的关系，或者光学头的外形形状等因素，来进行适当的决定。
图5表示本光学头1中的准直透镜入射侧NA相对凸透镜30b的移动量的变动量。在该图中，以准直透镜入射侧NA为纵轴，凸透镜30b的移动量为横轴。在此，准直透镜入射侧NA是指，以入射光束在物镜孔径光栏52受到限制为前提的在光源侧的射向准直透镜30的入射光束的扩展的程度。
凸透镜30b的移动量为零点的原点位置，是在由准直透镜30射出的光束成为平行光时，在本实施例中，凹透镜30a与凸透镜30b之间的透镜间隔为dcl＝3.0mm。而且，凸透镜30b在原点位置时，设定凸透镜30b的物镜侧焦点位置与物镜孔径光栏52的位置一致。凸透镜30b的移动量以透镜间隔扩展的方向为“+”。
准直透镜入射侧的NA，伴随着凸透镜30b的移动，以一种在凸透镜30b居原点位置时有一个高峰值且向上凸起的曲线状而变化。因此，若凸透镜30b以原点位置为中心向两侧移动，则准直透镜入射侧NA的变动将会变得最小。即，凸透镜30b的移动量为4mm时(参照例如图3中的2枚准直透镜)，与在-3mm到+1mm的范围移动凸透镜30b相比，在-2mm到+2mm的范围移动凸透镜30b会减少准直透镜入射侧NA的变动。这样，若在凸透镜30b的焦点位置附近配置物镜孔径光栏52，则即使为了补正球面像差而移动凸透镜30b，也可抑制准直透镜入射侧NA的变动。因此，可以将射向物镜孔径光栏52的入射光束的光量的变动控制在最小限度，从而可以使射入光信息记录媒体90的光量稳定。其结果，无论焦点处在哪个信息记录层90a、..90d，都可以实现向光信息记录层90射入的光量及基于来自光信息记录媒体90的返回光的记录再生信号的光量的稳定性。
如上所述，根据本实施例，可以用较少的透镜移动量得到较大的球面像差补正量，而且，也可控制由透镜移动而引起的射向物镜50的入射光束的光入射效率的变动。因此，由于可控制光学系统的移动机构的移动距离，从而可实现更小型的光学头1。另外，还由于可抑制由伴随着凸透镜30b的移动所引起的光轴偏离而产生的像差，因此，从这一点也有助于记录再生性能的提高。
另外，本实施例中，光信息记录媒体的信息记录层为4层，但也并不局限于此，例如，即使是3层或8层等多层，也可以得到同样的效果。
另外，作为本实施例1的具体的数值例，虽例举了信息记录层之间的各光透过层的厚度为d1＝d2＝d3＝d4＝25μm，但也并不局限于此。例如，信息记录层之间的各光透过层的厚度也可以分别是d1＝55μm、d2＝10μm、d3＝20μm、d4＝15μm，也可以是d1＝60μm、d2＝10μm、d3＝20μm、d4＝15μm。
在此，对本实施例的特征加以说明。
(1)在上述物镜的准直透镜侧设有孔径光栏(光圈)，上述孔径光栏被设置在上述凸透镜的物镜侧的焦点位置的附近。因此，即使为了补正球面像差而使凸透镜移动，也可以将射向孔径光栏的入射光束的光量的变动抑制在最小限度，从而可以使射入光信息记录媒体的光量稳定。
(2)上述物镜被设定成，使得当平行光被射入时的上述物镜的焦点对准上述光信息记录媒体的最接近入射侧表面的信息记录层上时所产生的球面像差的绝对值，与上述物镜的焦点对准最内层的信息记录层上时所产生的球面像差的绝对值相同。因此，由于焦点对准最接近入射侧表面的信息记录层上时的球面像差的绝对值，与焦点对准最内层的信息记录层上时的球面像差的绝对值相同，所以，在对这些球面像差进行补正时，可使向物镜射入的光束由平行光变成发散光的变化比例与由平行光变成会聚光的变化比例相同。因此，由于可以使在让发散光射入物镜时的光量变化与让会聚光射入物镜时的光量变化相同，因而，在任何信息记录层都可易于确保信息记录再生性能。
(3)设从上述光束入射侧到第j层(j为1≤j≤m的整数，m为信息记录层的层数)的上述信息记录层的上述光透过层的厚度为dj，第j层的上述光透过层的折射率为nj，设计上述物镜时的上述光透过层的折射率为N，在上述物镜的焦点对准上述最接近入射侧表面的信息记录层与上述最内层的信息记录层之间的状态下，由被射入了平行光的上述物镜而引起的球面像差被抵消的上述光透过层的厚度为A时，上述物镜满足下式(1)。
因此，可容易地使物镜的焦点对准最接近入射侧表面的信息记录层上时的球面像差，与物镜的焦点对准最内层的信息记录层上时的球面像差相等。
(实施例2)图6是本发明的实施例2的光学头1的一部分和光信息记录媒体901的示意图。另外，在本实施例2中，除了物镜501以外，其他的结构均与上述实施例1相同，故，这里只对其不同的部分进行说明。
光信息记录媒体901，由物镜501侧的表面起依次形成信息记录层901a、901b、901c、901d。从光信息记录媒体901的物镜501侧的表面到最接近入射侧表面的信息记录层901a的光透过层的厚度为d1，从信息记录层901a到第2信息记录层901b的光透过层的厚度为d2，从信息记录层901b到第3信息记录层901c的光透过层的厚度为d3，从信息记录层901c到第4信息记录层901d(最内层的信息记录层)的光透过层的厚度为d4。
关于光信息记录媒体901的具体数值如下所示。
信息记录层之间的各光透过层的厚度d1＝d2＝d3＝d4＝25μm信息记录媒体901的各光透过层的折射率n1＝n2＝n3＝n4＝1.61另外，除上述以外的数值，由于与实施例1的数值相同，所以省略示出。
如在实施例1中所示，随着光透过层的厚度而变化的球面像差，可通过使从准直透镜30射出的光束成为发散光束或会聚光束而予以补正。由此可除去所产生的球面像差中主要成分的3次成分，从而可大幅地减少球面像差。然而，此时却无法除去较高次的成分(主要为5次成分)。即，在作为记录再生对象的信息记录层有了变动时，即使可以通过凸透镜30b的移动而除去3次成分，但也无法除去更高次的成分。
图7表示光透过层厚度与5次球面像差量的关系。此图所示的是，以物镜501的最佳基材厚度为A＝62.5μm(设计折射率N＝1.61)时的关系。本实施例的物镜501成为这样一种设计，在空气中，可以产生由光信息记录媒体910的光透过层所产生的球面像差和有相反极性的球面像差。因此，被给予物镜501的球面误差，可通过指定厚度的光透过层而相互抵消。
在此，最佳基材厚度A是指，在平行光射入物镜501而在光信息记录媒体内结成焦点时，残存球面像差的绝对值达到最小时的光透过层的厚度。即，物镜在被射入平行光时，当焦点对准最入射侧的信息记录层上时，球面像差补正过剩，同时，当焦点对准最内层的信息记录层上时，球面像差补正不足。因此，在通过使焦点对准其中间深度，而使球面像差补正处于相互抵消的状态时，将到此中间深度为止的光透过层的厚度作为最佳基材厚度A。
球面像差的产生量，与光束通过的光透过层的厚度成比例，越接近信息记录层901a(光透过层厚度d1＝25μm)、或信息记录层901d(光透过层厚度d1～d4＝100μm)越增大(即，绝对值增大)。并且，通过采用从光信息记录媒体901的入射侧表面到各信息记录层901a、..、901d的光透过层的厚度的大致平均值，作为物镜501的最佳基材厚度A，既可均等地分配焦点对准各信息记录层901a、..，901d上时发生的5次球面像差的产生量，又可抑制焦点对准最入射侧的信息记录层901a上时产生的球面像差和焦点对准最内层的侧信息记录层901d上时产生的球面像差。
另一方面，如图3所示，根据2枚准直透镜时的光透过层厚度与凸透镜30b移动量之间的关系，3次球面像差的产生量与光束通过的光透过层的厚度成比例。即，3次球面像差的产生量和5次球面像差的产生量，都与光束通过的光透过层的厚度成比例，且在物镜501的最佳基材厚度A附近为最小。
因此，均等分配5次球面像差产生量时的物镜501的最佳基材厚度A，使用上述3次球面像差公式(2)，可表示如下。即，当设光信息记录媒体的表面与第1(最入射侧)信息记录层901a之间的光透过层厚度为d1，其折射率为n1，各光透过层厚度为dj，折射率为nj(j为1≤j≤m的整数，m为信息记录层的层数)时，物镜501的最佳基材厚度A可用下式(1)表示。
另外，N为任意的，例如为设计透镜时使用的折射率(设计折射率)。
实际上，使用上述的数值例和N＝1.61来计算A时，A＝62.5μm。
而且，最佳基材厚度A以取从光信息记录媒体901的入射侧表面到各信息记录层901a、..、901b的光透过层厚度的平均值为佳，若在±20％的范围内，则几乎可均等地分配5次球面像差产生量，故在实用上不存在问题。
又，在本实施例中，是将光信息记录媒体的信息记录层分成了4层，但并不局限于此，例如为3层或8层等多层也可得到同样的效果。
此外，作为本实施例2的具体的数值例，是对信息记录层之间的各光透过层的厚度为d1＝d2＝d3＝d4＝25μm时进行了说明，但并不局限于此。例如，信息记录层之间的各光透过层的厚度也可以分别是d1＝55μm、d2＝10μm、d3＝20μm、d4＝15μm，也可以是d1＝60μm、d2＝10μm、d3＝20μm、d4＝15μm。
又，本实施例2，也与实施例1同样，可由准直透镜30及准直透镜用致动器31构成像差补正单元，或设置准直透镜以外的其它的凹透镜及凸透镜，也可通过改变其间隔，而使射向物镜501的入射光束成为发散光或会聚光，从而补正球面像差。
在此，对本实施例的特征加以说明。
(1)本实施例的光学头，是以让从光源射出的光束经准直透镜及物镜聚光于具有多层信息记录层的光信息记录媒体为前提，在上述光源与上述物镜之间，设有用来补正对应于到上述光信息记录层为止的光透过层的厚度而产生的球面像差的像差补正单元，其中，上述物镜被设定成，使得当平行光被射入时的上述物镜的焦点对准上述光记录媒体的最接近入射侧表面的光信息记录层上时所产生的球面像差的绝对值，与焦点对准上述最内层的信息记录层上时所产生的球面像差的绝对值相同。因此，由于物镜的焦点对准最接近入射侧表面的信息记录层上时的球面像差的绝对值，与物镜的焦点对准最内层的信息记录层上时的球面像差绝对值相同，所以在对这些球面像差进行补正时，可使射向物镜的入射光束由平行光变成发散光的变化比例与由平行光变成会聚光的变化比例相同。因此，由于可以使在让发散光射入物镜时的光量变化与让会聚光射入物镜时的光量变化相同，因而在任何信息记录层都可易于确保信息记录再生性能。
(2)设从上述光束入射侧到第j层(j为1≤j≤m的整数，m为信息记录层的层数)的上述信息记录层的上述光透过层的厚度为dj，第j层的上述光透过层的折射率为nj，设计上述物镜时的上述光透过层的折射率为N，在上述物镜的焦点对准上述最接近入射侧表面的信息记录层与上述最内层的信息记录层之间的状态下，由被射入了平行光的上述物镜而引起的球面像差被抵消的上述光透过层的厚度为A时，上述物镜满足下式(1)。
因此，可容易地使物镜的焦点对准最接近入射侧表面的信息记录层上时的球面像差，与物镜的焦点对准最内层的信息记录层上时的球面像差相同。
(实施例3)图8表示了本发明的信息记录再生装置的一实施例。此光学记录再生装置210包括光学头1、旋转驱动机构212、电源214、控制单元215。控制单元215包括受光装置217、再生装置218、追踪伺服机构219、聚焦伺服机构220。
光学头1，例如，可以是实施例1说明的光学头，取而代之，也可以是由实施例2说明的光学头。
信息记录再生装置，利用从光学头1的物镜50射出、会聚在光盘90的记录面上的光，进行信息的记录、删除、及读取。旋转驱动机构212包括马达(未图示)，用来旋转驱动安装在轴上的光盘90。电源214向电路基板(未图示)、旋转驱动机构212等供电。受光装置217，根据由光学头1分歧的反射光，生成再生信号222、追踪误差(tracking-error)信号224及聚焦误差(focus-error)信号226。
再生装置218，根据再生信号222再生记录在光盘90中的信息，若该信息为例如影像信息及音声信息，则向影像信号及音声信号变换。影像信号通过输入到监视器(未图示)而作为影像显示，音声信号通过输入到音响(未图示)而作为音声输出。追踪伺服机构219根据追踪误差信号224，来控制光学头1以补偿追踪误差。同样，聚焦伺服机构220根据聚焦误差信号226，来控制光学头1以补偿聚焦误差。
在此，对本实施例的特征加以说明。
本实施例的信息记录再生装置，包括上述光学头及根据来自上述光学头的信号，至少执行向上述光信息记录媒体记录信息及再生记录在上述光信息记录媒体中的信息的其中之一的控制单元。由于可以抑制光学头的大型化，因此，可以抑制应用了此光学头的信息纪录再生装置大型化。
权利要求
1.一种光学头，让从光源射出的光束经准直透镜及物镜聚光于具有多层信息记录层的光信息记录媒体，其特征在于上述准直透镜包括，配置在上述光源侧的凹透镜和配置在上述物镜侧的凸透镜，还设有使上述凸透镜在消除对应于到上述光信息记录媒体的信息记录层为止的光透过层的厚度而产生的球面像差的方向上移动的准直透镜用致动器。
2.根据权利要求1所述的光学头，其特征在于在上述物镜的准直透镜侧设有孔径光栏，其中，上述孔径光栏被配置在上述凸透镜的物镜侧的焦点位置附近。
3.根据权利要求1所述的光学头，其特征在于上述物镜被设定成，使得当平行光被射入时的上述物镜的焦点对准上述光信息记录媒体的最接近入射侧表面的信息记录层上时所产生的球面像差的绝对值，与上述焦点对准上述最内层的信息记录层上时所产生的球面像差的绝对值相同。
4.根据权利要求3所述的光学头，其特征在于设从上述光束入射侧到第j层(j为1≤j≤m的整数，m为信息记录层的层数)的上述信息记录层为止的上述光透过层的厚度为dj，第j层的上述光透过层的折射率为nj，设计上述物镜时的上述光透过层的折射率为N，在上述物镜的焦点对准了上述最接近入射侧表面的信息记录层与上述最内层的信息记录层之间的状态下，由被射入了平行光的上述物镜而引起的球面像差被抵消的上述光透过层的厚度为A时，上述物镜满足下式(1)。
5.一种光学头，让从光源射出的光束经准直透镜及物镜聚光于具有多层信息记录层的光信息记录媒体，其特征在于包括设在上述光源与上述物镜之间，用来补正对应于到上述信息记录层为止的光透过层的厚度而产生的球面像差的像差补正单元，其中，上述物镜被设定成，使得当平行光被射入时的上述物镜的焦点对准上述光信息记录媒体的最接近入射侧表面的信息记录层上时所产生的球面像差的绝对值，与上述焦点对准上述最内层的信息记录层上时所产生的球面像差的绝对值相同。
6.根据权利要求5所述的光学头，其特征在于设从上述光束入射侧到第j层(j为1≤j≤m的整数，m为信息记录层的层数)的上述信息记录层为止的上述光透过层的厚度为dj，第j层的上述光透过层的折射率为nj，设计上述物镜时的上述光透过层的折射率为N，在上述物镜的焦点对准了上述最接近入射侧表面的信息记录层与上述最内层的信息记录层之间的状态下，由被射入了平行光的上述物镜而引起的球面像差被抵消的上述光透过层的厚度为A时，上述物镜满足下式(1)。
7.一种信息记录再生装置，其特征在于包括权利要求1至4中任一项所述的光学头；根据来自上述光学头的信号，至少执行向上述光信息记录媒体记录信息及再生记录在上述光信息记录媒体中的信息的其中之一的控制单元。
8.一种信息记录再生装置，其特征在于包括权利要求5或6所述的光学头；根据来自上述光学头的信号，至少执行向上述光信息记录媒体记录信息及再生记录在上述光信息记录媒体中的信息的其中之一的控制单元。
全文摘要
本发明提供一种光学头及信息记录再生装置，可抑制应用于设有多层信息记录层的光信息记录媒体的光学头大型化。准直透镜(30)包括，配置在光源侧的凹透镜(30a)和配置在物镜侧的凸透镜(30b)。准直透镜用致动器(31)，让凸透镜(30b)在消除对应于到光信息记录媒体的信息记录层为止的光透过层的厚度而产生的球面像差的方向上移动。物镜(50)的准直透镜侧设有孔径光栏(25)，孔径光栏(52)配置在凸透镜(30b)的物镜侧焦点位置的附近。
文档编号G11B7/135GK1801354SQ20051012019
公开日2006年7月12日 申请日期2005年11月15日 优先权日2004年11月15日
发明者森荣信, 荒井昭浩, 山崎文朝, 安西穰儿 申请人:松下电器产业株式会社