(57)【要約】      （修正有）【課題】ＢＤの記録型光ピックアップ装置において、色消し機能を有し、かつ所望の光束径を確保する高性能な超薄型の光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】第１の光源１ａ，１ｂからの光ビームを反射し、第２の光源２からの光ビームを透過する第１のミラー９と、第１のミラー９で反射した第１の光ビームを記録媒体情報記録面に集光する第１の対物レンズ１０と、第１のミラー９を透過した第２の光ビームを反射する第２のミラー１２と、第２のミラー１２で反射した第２の光ビームを記録媒体情報記録面に集光する第２の対物レンズ１３と、第２の光ビームの波長変化によって生じる第２の対物レンズ１３の軸上色収差を補正する色消しレンズ２０とを備え、色消しレンズ２０は、第１のミラー９と第２のミラー１２の間の光路中に配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光源からの光ビームを反射し、第２の光源からの光ビームを透過する第１のミラーと、
前記第１のミラーで反射した第１の光ビームを記録媒体情報記録面に集光する第１の対物レンズと、
前記第１のミラーを透過した第２の光ビームを反射する第２のミラーと、
前記第２のミラーで反射した第２の光ビームを前記記録媒体情報記録面に集光する第２の対物レンズと、
前記第２の光ビームの波長変化によって生じる前記第２の対物レンズの軸上色収差を補正する色消しレンズとを備え、
前記色消しレンズは、前記第１のミラーと前記第２のミラーの間の光路中に配置されている光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記色消しレンズのｘ方向の外径Ｌｘとｚ方向の外径ＬｚはＬｘ＞Ｌｚの関係にあり、前記ｚ方向は光ピックアップ装置の厚み方向に一致している請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記色消しレンズは回折面と凹面により構成され、前記凹面が前記第１のミラー側に配置されている請求項１または請求項２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記第２の対物レンズは開口数ＮＡ≧０．８５、焦点距離１．０〜１．３ｍｍである請求項１から請求項３までのいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記色消しレンズの中心厚が１ｍｍ以下である請求項１から請求項４までのいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記第１の対物レンズ中心と前記第２の対物レンズ中心との距離が５．４ｍｍ以下である請求項１から請求項５までのいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記第２の光源における、情報を再生する際の波長と情報を記録する際の波長との差により生じる、前記第２の対物レンズの軸上色収差量Ｓｏと前記色消しレンズによって補正される軸上色収差量Ｓａとの関係が、０．３×Ｓｏ≦Ｓａ≦０．７×Ｓｏである請求項１から請求項６までのいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
情報記録媒体の記録再生を行う光ピックアップ装置に装着されるもので、記録媒体情報記録面への第１の対物レンズに向けて第１の光源からの光ビームを反射する第１のミラーと前記記録媒体情報記録面への第２の対物レンズに向けて第２の光源からの光ビームで前記第１のミラーを透過した光ビームを反射する第２のミラーとの間の光路中に配置されて、前記第２の光ビームの波長変化によって生じる前記第２の対物レンズの軸上色収差を補正する色消し機能を有する光ピックアップ用レンズ。
【請求項９】
ｘ方向の外径Ｌｘとｚ方向の外径ＬｚはＬｘ＞Ｌｚの関係にあり、前記ｚ方向は光ピックアップ装置の厚み方向に一致している請求項８に記載の光ピックアップ用レンズ。
【請求項１０】
回折面と凹面により構成され、前記凹面が光ピックアップの光源側に配置される請求項８または請求項９に記載の光ピックアップ用レンズ。
【請求項１１】
レンズの中心厚が１ｍｍ以下である請求項８から請求項１０までのいずれかに記載の光ピックアップ用レンズ。
【請求項１２】
光ピックアップ装置における、第２の光源の、情報を再生する際の波長と情報を記録する際の波長との差により生じる、第２の対物レンズの軸上色収差量がＳｏであるとき、前記軸上色収差を補正する作用を有し、その補正量Ｓａは、０．３×Ｓｏ≦Ｓａ≦０．７×Ｓｏである請求項８から請求項１２までのいずれかに記載の光ピックアップ用レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学的に情報の記録再生を行う光ピックアップ装置および光ピックアップ用レンズにかかわり、特には、記録波長を異にする複数種類の記録媒体の記録再生に共用されるもので、再生動作と記録動作の切り替わりの際に瞬時に起きる光源光出力変化に伴う波長変化に起因して対物レンズに生じる軸上色収差（これはディスク情報記録面上の集光ビームのデフォーカスとして特に短波長で強く現れる）を抑制するための色消しレンズを備えた光ピックアップ装置において、その薄型化を図るための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光学的に情報の記録再生を行う光ディスク装置、例えばＣＤ（コンパクトディスク）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＢＤ（Blu-ray Disc）などの光ディスクを記録媒体として、映像や画像、音声などの各種情報を記録再生する光ディスク装置が広く普及している。これらの光ディスク装置は現在、多様な形態のものが提供されている。その中で、ポータブル型の装置やノート型パソコン内蔵用の装置あるいは車載用の装置などでは、小型、薄型のものが必要とされ、それらの光ディスク装置で使用される光ピックアップ装置も同様に小さく、薄いものが求められる。
【０００３】
また、これらの光ディスク装置においては近年、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤという３種類の異なる規格の記録媒体に対して同一の装置によって記録再生できるものが求められている。この場合、３種類の記録媒体の記録再生に、異なる３つの波長の光源が必要である。また、３種類の光学条件の異なる記録媒体に光ビームを集光させるためには、それぞれの光学条件に合ったレンズやプリズムといった光学部品が必要となる。結果として、このような光ディスク装置に使用される光ピックアップ装置の小型化、薄型化には困難が伴う。
【０００４】
ところで、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤという光ディスクはいずれも、直径１２ｃｍのサイズを基本としている。ポータブル型やノート型パソコン内蔵用の光ディスク装置あるいは車載用の光ディスク装置では、１２ｃｍサイズのディスクを中心に記録再生を行う。ディスク径方向の装置のサイズ（装置面積）に関しては、ディスクを格納するためのサイズが自ずと必要となる。そのため、携帯型ゲーム機のような専用の小径ディスクを用いる装置などを除けば、装置面積を小さくすることによる付加価値の向上はあまり望めない。そのような光ディスク装置に必要とされる光ピックアップ装置のディスク径方向のサイズや形状は、光ディスク装置や光ピックアップ装置ごとに多少の違いはあるものの、概略一般的なサイズや形状というものが業界内に存在する。そして、それに準拠した光ピックアップ装置が各メーカから提供されているのが実情である。そのような状況における装置サイズに関する付加価値としては、薄型化という点が一つの大きな訴求ポイントとなる。
【０００５】
特に近年、従来は一般的なノートパソコンは１２．７ｍｍ厚の光ディスク装置が内蔵された形態で提供されていたのに対し、それよりもさらに薄型のノートパソコンとして９．５ｍｍ厚やそれ以下の超薄型の光ディスク装置が内蔵されたものが提供され、市場で価値を認められてきている。最近では、これら超薄型の光ディスク装置においても、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの３種類のディスクに記録再生できるものが求められてきている。
【０００６】
記録用の光ピックアップ装置では、再生時と記録時の出力の違いによって生じる光源の波長変化により軸上色収差が生じる。再生から記録あるいは記録から再生への動作の切り替わりの際には、瞬時に光源の光出力を変化させるため、その際の波長変化も瞬間的に発生する。この瞬間的な波長変化によって生じる軸上色収差は、ディスク情報記録面上の集光ビームの焦点ずれ（デフォーカス）となって現れる。
【０００７】
光ディスク装置では常に情報記録面上に集光ビームが焦点を結ぶように、対物レンズ位置のフォーカス制御が行われている。これは主にディスク回転時の面振れに追従することを想定しているため、数ｋＨｚの制御帯域しか持たない。即ち、数百マイクロ秒から数ミリ秒オーダーの応答速度しか持たない。しかし、記録と再生の切り替わりの際の光源の光出力はナノ秒オーダーで遷移するため、フォーカス制御で追従することはできない。そのため、記録と再生の切り替わりの度に軸上色収差によるデフォーカスが生じ、そのデフォーカス量がシステムの許容値を超える場合には、光ディスクへの記録品質の低下や制御安定性の低下につながってしまう。
【０００８】
これに対しては、レンズの材料として波長分散の低いものを用いることで軸上色収差を抑制する方法が考えられる。しかし、一般に波長分散の低い材料は屈折率が小さく、屈折率の高い材料を用いる場合に比べてレンズの曲率が大きくなるため、対物レンズのように開口数ＮＡの大きなレンズをつくることが難しい。
【０００９】
軸上色収差は、レンズとしてのパワーの大きいもの即ち光ピックアップ装置では対物レンズに主に発生する。そして、レンズのパワーが大きいほどつまり対物レンズの開口数ＮＡが高くなるほど、軸上色収差は顕著になる。ＣＤやＤＶＤの記録用の光ピックアップ装置でもこの軸上色収差は発生するが、対物レンズの開口数ＮＡがそれほど高くないため、実用上問題ないレベルに収まっている。そのため、ＣＤやＤＶＤでは一般に色消しレンズは使われていない。一方、ＢＤ用の対物レンズは、開口数ＮＡが０．８５以上という高開口数のものが使用されるのに加え、短波長域ではレンズ材料の分散も増加するため、軸上色収差による焦点ずれの影響を無視することができない。そのため、記録型のＢＤ用の光ピックアップ装置では色消しレンズを使用するのが一般的である。
【００１０】
この色消しレンズは、ＢＤの対物レンズに近接して配置されるのが一般的である（例えば特許文献１参照）。これは、２つのレンズを近接して配置する方が離して配置する場合よりも、双方のレンズ中心を合わせた状態で組み立てやすいというのが理由の一つである。対物レンズと色消しレンズの配置に偏心があると、記録と再生の切り替わりの際に、今度は倍率色収差によって、ディスク情報記録面上の集光ビームが瞬間的に横方向にシフトし、トラックの中心からずれてしまう現象（オフトラック）が発生する。このオフトラックの発生は、記録再生品位やトラッキング制御の安定性を損なうことにつながる。
【００１１】
また、トラッキング制御としては、対物レンズを納めた可動子をトラック方向に動かして制御する方法が一般的である。このとき、色消しレンズが固定で、対物レンズだけを動かした場合、トラッキング制御による対物レンズシフトが起こっている最中に、記録、再生の切り替わりが発生すると、同様に倍率色収差によるオフトラックが発生する。この倍率色収差によるオフトラックも、トラッキング制御の帯域をはるかに超える速度で動作するため、トラッキング制御で追従することは不可能である。
【００１２】
色消しレンズの構成は各種の方式が既に公知であるが、正のパワーを持った屈折レンズと負のパワーを持った屈折レンズの２枚を貼り合わせた構成のものが良く知られている。対物レンズの色収差を補正するために、この貼り合わせレンズ自体の色収差を過補正（色出し）にして、対物レンズの色収差と相殺させるという方法である。
【００１３】
しかし、このような貼り合わせレンズは高価であり、また厚くて重いものになるため、高速で微動する可動子内に配置するのにも適さない。そこで近年、光ピックアップ装置用の色消しレンズとして、回折レンズと屈折レンズを一体で構成したものが多く利用されている（例えば特許文献２および特許文献３参照）。このような屈折回折一体型の色消しレンズは、貼り合わせレンズに比べて安価であり、比較的軽量で薄厚のものが容易に実現できる。
【００１４】
次に、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤに記録再生が可能な光ピックアップ装置の構成と動作の一例を説明する。
【００１５】
図２５は従来技術の光ピックアップ装置の構成を示す図である。この従来技術においては、色消しレンズ２０が第２の対物レンズ１３の直下で第２のミラー１２との間に設けられている。
【００１６】
第２の光源としてのＢＤ用の光源である青紫色半導体レーザ２から出射した光ビームは、ビームスプリッタ６で反射し、コリメートレンズ７により略平行光束に変換され、波長板８、第１のミラー９を透過、第２のミラー１２で反射し、色消しレンズ２０を経て第２の対物レンズ１３により第２の記録媒体（ＢＤ）１４に集光される。第２の記録媒体１４で反射した光ビームは、逆の経路を辿ってビームスプリッタ６へ到達する。波長板８の作用により往路とは偏光状態が変換されているため、ビームスプリッタ６へ到達した光ビームの多くは透過し、さらにビームスプリッタ５を透過し、検出レンズ１５へと入射する。検出レンズ１５に入射した光ビームは非点収差を印加されて光検出器１６へと入射する。光検出器１６に入射した光ビームによりフォーカス、トラッキング、ＲＦ等各種信号の検出が行われる。
【００１７】
一方、第１の光源としてのＤＶＤ用の光源である赤色半導体レーザ１ａから出射した光ビームは、回折格子３、波長板４を透過、ビームスプリッタ５で反射、ビームスプリッタ６を透過し、コリメートレンズ７により略平行光束に変換され、波長板８を透過、第１のミラー９で反射し、第１の対物レンズ１０により第１の記録媒体（ＤＶＤ）１１に集光される。第１の記録媒体１１で反射した光ビームは、逆の経路を辿ってビームスプリッタ５へ到達する。波長板８の作用により往路とは偏光状態が変換されているため、ビームスプリッタ５へ到達した光ビームの一部は透過し、検出レンズ１５へと入射する。検出レンズ１５に入射した光ビームは非点収差を印加されて光検出器１６へと入射する。光検出器１６に入射した光ビームによりフォーカス、トラッキング、ＲＦ等各種信号の検出が行われる。
【００１８】
さらに、もう１つの第１の光源としてのＣＤ用の光源である赤外色半導体レーザ１ｂから出射した光ビームは、先述のＤＶＤ光学系と同様の動作により、ＣＤ記録媒体からの反射光を光検出器１６によって受光し、フォーカス、トラッキング、ＲＦ等各種信号の検出が行われる。なお、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの装着部（ターンテーブル）は共通であり、これらの光ディスクは取り替えて使用される。
【００１９】
本例では、赤色半導体レーザ１ａと赤外色半導体レーザ１ｂが同一筐体内で近接並列配置された２波長レーザを用いた構成例を示している。光路の分岐や選択に作用する波長板８や第１のミラー９、ビームスプリッタ５，６の構成や各種信号を検出するための検出レンズ１５や光検出器１６の構成は、本発明の本質的な構成要素ではなく、また様々な構成が既に公知であるためその説明は省略する。なお、図２５では便宜上、光源、ビームスプリッタ、光検出器などはｘｙ面上の配置を示し、破線で囲んだ部分はｙｚ面上の配置を示している。
【００２０】
光ディスク装置においては、ディスクの反りや偏重心により回転時に面振れがある場合にも、常にディスクの情報記録面上にビーム焦点を結ぶ必要がある。そこで、対物レンズのフォーカス位置制御を行うが、そのためには、光ピックアップ装置では対物レンズのｚ軸方向の可動範囲を確保することが必要となる。
【００２１】
本例における光ピックアップ装置の厚み方向はｚ軸方向であり、その厚みを支配するＢＤ光学系の高さをＨとする。高さＨは主に、第２の対物レンズ１３の作動距離（ワーキングディスタンス）ＷＤ、レンズ厚ｔ１、色消しレンズ２０の厚さｔ２、第２の対物レンズ１３の下方へのフォーカス可動必要範囲ｄ１、第２のミラー１２で反射する前の光束径φによって構成される。現実には、これらに加えて、第２の対物レンズ１３と色消しレンズ２０とのクリアランスや可動部と固定部とのクリアランスなどを確保する必要があるが、ここでは便宜上、
Ｈ＝ＷＤ＋ｔ１＋ｔ２＋ｄ１＋φ  ・・・（１）
として説明する。
【００２２】
光ピックアップ装置の薄型化を図る際には、高さＨをいかに小さく抑えるかが大きなポイントとなる。ＢＤの光学系は、ＤＶＤ／ＣＤの光学系と比べて色消しレンズ２０が多い分、薄型化に対して不利な構成であることがわかる。そのため、色消しレンズ２０が必要な記録用のＢＤ用の光ピックアップ装置では、光束径φの小径化という設計アプローチが一つの有効な手段となる。しかし、その際にはＢＤ用の対物レンズの小径化を伴うため、結果的に作動距離ＷＤの減少につながってしまう。作動距離ＷＤの減少はディスクと対物レンズとの衝突リスクを増大させるというデメリットを招く。
【００２３】
また、光ディスク装置では、ディスクの偏心に追従するために、対物レンズをトラック方向（光ディスク径方向）にシフトさせるトラッキング制御を行うのが一般的だが、光束径や対物レンズを小径化すると、光束径に対する対物レンズのシフト量が相対的に増大するため、レンズシフト時の光学性能の劣化やトラッキング制御性能の低下などの問題にもつながる。
【特許文献１】特開２００２−０９２９２６号公報
【特許文献２】特開２００５−３２２２８１号公報
【特許文献３】特許第３２９７５０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
よって、高性能な薄型光ピックアップ装置の実現には、光束径φはできるだけ大きく確保した上で、光学系の高さＨを抑えることがポイントとなる。例えば９．５ｍｍ厚の超薄型光ディスク装置用の光ピックアップ装置（以降、超薄型光ピックアップ装置と呼ぶ）では、高さＨは５ｍｍ程度以下が要求される。１２ｃｍ光ディスクの偏心量としては、好ましくは０．２ｍｍ程度を見込む必要がある。光束径φは最低でも２ｍｍ程度以上は確保しないと、先に述べたレンズシフト時の光学性能の劣化やトラッキング制御性能の低下などが顕在化してくる。
【００２５】
ここで仮に、φ＝２ｍｍ、第２の対物レンズ１３の開口数ＮＡを０．８５とすると、第２の対物レンズ１３の焦点距離はφ／（２／ＮＡ）＝２／（２／０．８５）＝１．１８ｍｍとなる。焦点距離１．１８ｍｍ、開口数ＮＡ＝０．８５の対物レンズは、一般的なガラス硝材で設計すると、レンズ厚ｔ１は１．６ｍｍ程度、作動距離ＷＤは０．３ｍｍ程度になる。Ｈ＝５ｍｍを目標として、これらの値を差し引くと、（ｄ１＋ｔ２）＝Ｈ−φ−ｔ１−ＷＤ＝５−２−１．６−０．３＝１．１ｍｍとなり、ｄ１とｔ２に割り振れる値は１．１ｍｍ以下しか残らない。また、第２の対物レンズ１３の下方へのフォーカス可動範囲ｄ１は好ましくは１ｍｍ程度を確保する必要がある。ｄ１＝１．０ｍｍとすると、最終的にｔ２に残る値は０．１ｍｍとなる。０．１ｍｍという厚さは色消しレンズ２０の厚さとしてはあまりに薄く、実現性に乏しい。また、実際には部品間のクリアランスや組み立ての公差を見込む必要があるため、色消しレンズ２０の厚さｔ２に割り振れるのは０．１ｍｍも残らない。
【００２６】
つまり、超薄型光ピックアップ装置では、所望の光束径を確保した上で、第２の対物レンズ１３の直下に色消しレンズ２０を配置する構成は事実上不可能である。
【００２７】
本発明は、このような課題に対し、色消し機能を有し、かつ所望の光束径を確保する高性能な超薄型の光ピックアップ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明による光ピックアップ装置は、複数種類の記録媒体に共通使用され情報の記録再生を行うものであって、
第１の光源からの光ビームを反射し、第２の光源からの光ビームを透過する第１のミラーと、
前記第１のミラーで反射した第１の光ビームを記録媒体情報記録面に集光する第１の対物レンズと、
前記第１のミラーを透過した第２の光ビームを反射する第２のミラーと、
前記第２のミラーで反射した第２の光ビームを前記記録媒体情報記録面に集光する第２の対物レンズと、
前記第２の光ビームの波長変化によって生じる前記第２の対物レンズの軸上色収差を補正する色消しレンズとを備え、
前記色消しレンズは、前記第１のミラーと前記第２のミラーの間の光路中に配置されていることを主要な特徴とするものである。
【００２９】
また本発明による光ピックアップ用レンズは、情報記録媒体の記録再生を行う光ピックアップ装置に装着されるもので、記録媒体情報記録面への第１の対物レンズに向けて第１の光源からの光ビームを反射する第１のミラーと前記記録媒体情報記録面への第２の対物レンズに向けて第２の光源からの光ビームで前記第１のミラーを透過した光ビームを反射する第２のミラーとの間の光路中に配置されて、前記第２の光ビームの波長変化によって生じる前記第２の対物レンズの軸上色収差を補正する色消し機能を有するものである。
【００３０】
この構成による作用は次のとおりである。即ち、色消しレンズの配置位置が従来技術とは相違している。従来技術の場合には色消しレンズを第２の対物レンズの直近で第２のミラーとの間に配置していたのに対して、本発明では色消しレンズを第１のミラーと第２のミラーとの間に配置している。従来技術の場合には色消しレンズが第２の対物レンズの光軸に沿った光路中に存在するのに対して、本発明では色消しレンズは第２の対物レンズの光軸に沿った光路中には存在しない。光ピックアップ装置の高さは、第２の対物レンズの光軸に沿っての専有範囲である。この光ピックアップ装置の高さにかかわる第２の対物レンズの光軸方向の専有範囲から色消しレンズを外してある本発明によれば、色消しレンズの肉厚分だけ光ピックアップ装置の高さを減少させることが可能となる。即ち、光ピックアップ装置の薄型化が可能となる。併せて、色消しレンズの存在は確保されているので、再生動作と記録動作の切り替わりの際に瞬時に起きる光源光出力変化に伴う波長変化に起因して対物レンズに生じる軸上色収差（これはディスク情報記録面上の集光ビームのデフォーカスとして特に短波長で強く現れる）を抑制する機能は発揮される。
【００３１】
ところで、色消しレンズの配置場所について、上記とは別に、第２の光源の直後の空間に配置することも考えられるが、その場合、色消しレンズは往路の光にしか作用しないため、軸上色収差が発生すると、第２の記録媒体のビームの集光状態と光検出器のビームの集光状態の関係が変わってしまい、フォーカス制御の誤差が生じて記録品位や制御の安定性を損なう可能性がある。第１のミラーと第２のミラーの間の光路中であれば、そのような不都合は生じないですむ。
【００３２】
上記構成の光ピックアップ装置および光ピックアップ用レンズにおいて、前記色消しレンズのｘ方向の外径Ｌｘとｚ方向の外径ＬｚはＬｘ＞Ｌｚの関係にあり、前記ｚ方向は光ピックアップ装置の厚み方向に一致しているという態様がある。ｘ方向はディスク径方向である。第２の対物レンズは、光ディスク（記録媒体）の回転時の偏心に追従するトラッキング制御のためにディスク径方向に可動する構成とされる。そのため、色消しレンズは第２の対物レンズのディスク径方向のシフト分もカバーする有効径が必要となり、色消しレンズを真円状に形成するとなると、高さ方向での専有範囲が大きなものとなる。しかし、第２の対物レンズはトラック接線方向には可動しないため、色消しレンズの高さ方向での有効径については、第２の対物レンズのシフト分をカバーするといった必要性はない。したがって、色消しレンズの高さ方向での有効径は、ディスク径方向の有効径（真円の直径）に対して、第２の対物レンズのトラッキング可動範囲の寸法分だけ小さくしても構わないことになる。その結果として、色消しレンズの高さを抑えることが可能となり、超薄型の光ピックアップ装置を構成する上で有利に展開する。
【００３３】
また上記構成の光ピックアップ装置および光ピックアップ用レンズにおいて、前記色消しレンズは回折面と凹面により構成され、前記凹面が前記第１のミラー側に配置されているという態様がある。凹面は屈折面とも呼ばれる。これとは逆に、回折面が第１のミラー側に配置されるという態様もある。凹面（屈折面）は負のパワーを持ち、回折面は正のパワーを持つ。色消しレンズの配置において、負のパワーをもつ凹面（屈折面）を第１のミラー側とし、正のパワーをもつ回折面を第２のミラー側とすると、対物レンズへ入射する光束径よりも小さい径で色消しレンズまでの光路を構成することが可能となる。その結果、光ピックアップ装置の基台部の光学系の高さを抑制した構成が可能となるため、超薄型光ピックアップ装置を実現する上で有効に作用する。
【００３４】
また上記構成の光ピックアップ装置および光ピックアップ用レンズにおいて、前記第２の対物レンズは開口数ＮＡ≧０．８５、焦点距離１．０〜１．３ｍｍであるという態様がある。開口数ＮＡが０．８５以上という高開口数の対物レンズは、使用波長がごく短いＢＤ用の対物レンズとして好適である。第２の対物レンズの焦点距離を１．０ｍｍからさらに小さくすると、その対物レンズの作動距離ＷＤも減少し、記録媒体との衝突リスクが増大する。したがって、第２の対物レンズの焦点距離を１．０ｍｍより小さくするのは実用上好ましくない。焦点距離が大きくなるほど第２の対物レンズの厚みは大きくなる。第２の対物レンズの厚みとそのフォーカス可動範囲との合計は、できるだけ小さい方が好ましい。しかし、フォーカス可動範囲を制限するにも一定の限界があり、第２の対物レンズの厚みつまりその焦点距離の上限にも自ずと限界がある。その上限を１．３ｍｍとするのが好ましい。
【００３５】
また上記構成の光ピックアップ装置において、前記色消しレンズの中心厚が１ｍｍ以下であるという態様がある。
【００３６】
また上記構成の光ピックアップ装置において、前記第１の対物レンズ中心と前記第２の対物レンズ中心との距離が５．４ｍｍ以下であるという態様がある。この対物レンズ間隔５．４ｍｍ以下は、光ディスクの情報記録面の最内周半径（約２２ｍｍ）、最外周半径（約５７ｍｍ）との関係で決められる。光ピックアップ装置のトラッキング方向（シャフト移動方位）は光ディスクの半径方向に平行とするのがよい。ＤＶＤやＣＤ用の相対的に長波長側の第１の対物レンズは光ピックアップ装置のシャフト移動方位と一致するディスク法線上に配置され、ＢＤ用の相対的に短波長側の第２の対物レンズは法線上から離れた位置に配置されることが多い。これは、ＤＶＤやＣＤでは３ビームを用いたトラッキング制御方式が一般的で、３ビームの並ぶ方位とトラック接線方位がなす角度に対してエラー信号品質の依存性が高いためである。そして、ＢＤのトラッキング方式としては１ビームによる方式が想定される。第１の対物レンズの中心が、この中心とディスク中心を結ぶ法線方向が光ピックアップ装置のトラッキング方向（シャフト移動方位）と平行となるように設定する。すると、第１の対物レンズについては、盤面上のビーム方位とトラック接線方位がなす角度は、最外周位置から最内周位置にかけて不変である。これに対して、第２の対物レンズは、法線上にある第１の対物レンズに対してトラック接線方向に変位しているために、盤面上のビーム方位とトラック接線方位がなす角度は、最外周位置から最内周位置にかけて変化することになる。第２の対物レンズにかかわる１ビームのトラッキング方式であれば、ビーム方位とトラック接線方位がなす角度に対するエラー信号品質の依存性はそれほど高くないため、ディスク法線上から対物レンズ位置がオフセットしていても実用性が得られる。
【００３７】
また上記構成の光ピックアップ装置および光ピックアップ用レンズにおいて、前記第２の光源における、情報を再生する際の波長と情報を記録する際の波長との差により生じる、前記第２の対物レンズの軸上色収差量Ｓｏと前記色消しレンズによって補正される軸上色収差量Ｓａとの関係が、０．３×Ｓｏ≦Ｓａ≦０．７×Ｓｏであるという態様がある。色消しレンズの軸上色収差補正量を抑制すると、倍率色収差によるオフトラックが低減する。使用する光源の出力や特性、想定するディスクの偏心量、デフォーカスとオフトラックのシステム余裕度などを総合的に考慮して、軸上色収差補正量と倍率色収差によるオフトラック量との実用的なバランスを図ることが重要となる。そこで、色消しレンズの軸上色収差補正量を、対物レンズで発生する軸上色収差量Ｓｏの３０％〜７０％の範囲に抑えることとする。これにより、高い実用性を有する超薄型光ピックアップ装置が実現される。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、記録波長を異にする複数種類の記録媒体の記録再生に共用されるもので、再生動作と記録動作の切り替わりの際に瞬時に起きる光源光出力変化に伴う波長変化に起因して対物レンズに生じる軸上色収差を抑制するための色消しレンズを備えた光ピックアップ装置において、所望の光束径を確保しながらその薄型化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面において同じ参照記号は同一または同等のものを示す。
【００４０】
図１は本発明の実施の形態の光ピックアップ装置の構成図である。本実施の形態の特徴は、色消しレンズ２０が第１のミラー９と第２のミラー１２の間に配置されていることである。
【００４１】
図１において、１ａは第１の光源としてのＤＶＤ用の光源である赤色半導体レーザ、１ｂはもう１つの第１の光源としてのＣＤ用の光源である赤外色半導体レーザ、２は第２の光源としてのＢＤ用の光源である青紫色半導体レーザ、３は回折格子、４は波長板、５はビームスプリッタ、６もビームスプリッタ、７はコリメートレンズ、８は波長板、９は第１のミラー、１０は第１の対物レンズ、１１は第１の記録媒体（ＤＶＤまたはＣＤ）、１２は第２のミラー、１３は第２の対物レンズ、１４は第２の記録媒体（ＢＤ）、１５は検出レンズ、１６は光検出器、２０は色消しレンズである。
【００４２】
本実施の形態の光ピックアップ装置におけるキーの構成要素は、第１の光源１ａ，１ｂからの光ビームを反射し、第２の光源２からの光ビームを透過する第１のミラー９と、第１のミラー９で反射した第１の光ビームを第１の記録媒体１１に集光する第１の対物レンズ１０と、第１のミラー９を透過した第２の光ビームを反射する第２のミラー１２と、第２のミラー１２で反射した第２の光ビームを第２の記録媒体１４に集光する第２の対物レンズ１３と、第２の光ビームの波長変化によって生じる第２の対物レンズ１３の軸上色収差を補正する色消しレンズ２０とであり、さらに、色消しレンズ２０が第１のミラー９と第２のミラー１２の間の光路中に配置されていることに特徴がある。
【００４３】
第２の光源としてのＢＤ用の光源である青紫色半導体レーザ２から出射した光ビームは、ビームスプリッタ６で反射し、コリメートレンズ７により略平行光束に変換され、波長板８、第１のミラー９を透過した後、色消しレンズ２０を透過、第２のミラー１２で反射し、第２の対物レンズ１３により第２の記録媒体１４に集光される。第２の記録媒体１４で反射した光ビームは、逆の経路を辿ってビームスプリッタ６へ到達する。波長板８の作用により往路とは偏光状態が変換されているため、ビームスプリッタ６へ到達した光ビームの多くは透過し、さらにビームスプリッタ５を透過し、検出レンズ１５へと入射する。検出レンズ１５に入射した光ビームは非点収差を印加されて光検出器１６へと入射する。光検出器１６に入射した光ビームによりフォーカス、トラッキング、ＲＦ等各種信号の検出が行われる。ＤＶＤとＣＤの光学系の動作は従来例と同じであるため説明は省略する。
【００４４】
このように、色消しレンズ２０を第１のミラー９と第２のミラー１２の間に配置することにより、ＢＤ光学系の高さＨは、
Ｈ＝ＷＤ＋ｔ１＋ｄ１＋φ  ・・・（２）
で構成することができる。従来例で用いた各パラメータを適用すると、Ｈ＝０．３＋１．６＋１＋２＝４．９となり、５ｍｍ以下の光学系高さが実現可能であることが分かる。なお、従来技術の場合は、Ｈ＝ＷＤ＋ｔ１＋ｔ２＋ｄ１＋φであり、これに対して本実施の形態では色消しレンズ２０の厚みｔ２が含まれていない。
【００４５】
図１の構成例では、色消しレンズ２０は従来例同様に、第２の光源２から第２の記録媒体１４までの往路と、第２の記録媒体１４から光検出器１６までの復路の光の両方に作用するため、第２の記録媒体１４のビームの集光状態と、光検出器１６のビームの集光状態の関係が常に同じに維持される。例えば、ＢＤ専用の光路で色消しレンズが配置できそうな場所として、第２の光源２とビームスプリッタ６との間の空間も挙げられるが、ここに色消しレンズを配置した場合には、色消しレンズは往路の光にしか作用しないため、軸上色収差が発生すると、第２の記録媒体１４のビームの集光状態と光検出器１６のビームの集光状態の関係が変わってしまう。その結果、フォーカス制御の誤差が生じ、記録品位や制御の安定性を損なう危険がある。
【００４６】
図２に光ピックアップ装置と光ディスクとの配置を示す。光ピックアップ装置１７は、主軸１８と副軸１９に支持され、光ディスク３０の内周から外周まで移動できるように配置されている。光ディスク３０は、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤという３種類の異なる規格の記録媒体を総称したものである。光ディスク３０はターンテーブル２１にクランプされて、ディスクモータによって回転されるが、光ディスク３０の回転時の偏心に追従するために、第２の対物レンズ１３は図中ｘ方向（ディスク径方向）に可動する構成となっている。そのため、色消しレンズ２０は第２の対物レンズ１３のｘ方向のシフト分もカバーする有効径が必要となる。しかし、第２の対物レンズ１３は図中ｙ方向（トラック接線方向）には可動しないため、色消しレンズ２０のｚ方向の有効径はｘ方向の有効径に対して、第２の対物レンズ１３のトラッキング可動範囲の分だけ小さくすることができる。
【００４７】
このことを利用した色消しレンズ２０の構成例を図３に示す。図３（ａ）は色消しレンズ２０をｙ方向（トラック接線方向）で見た正面図、図３（ｂ）はｘ方向（ディスク径方向）で見た側面図、図３（ｃ）は色消しレンズ２０、第２のミラー１２および第２の対物レンズ１３の位置関係を表した斜視図である。
【００４８】
色消しレンズ２０のｘ方向（ディスク径方向）の必要有効径をＬｘとすると、色消しレンズ２０は、直径Ｌｘの円形レンズの上下をカットし、高さをＬｚ（Ｌｘ＞Ｌｚ）とした形状である。ＬｘとＬｚとの差分が、第２の対物レンズ１３のトラッキング可動範囲に相当する。色消しレンズ２０は、直径Ｌｘの円形レンズの作製後に上下をカットしてもよいし、最初から図３のような形状の金型を作製して成形しても構わない。これにより、必要な有効径を損なうことなく、光ピックアップ装置１７の厚み方向の色消しレンズ２０の高さを抑えることができる。これは、超薄型の光ピックアップ装置１７を構成する上で非常に有利な色消しレンズ形状といえる。
【００４９】
次に、色消しレンズ２０における光の動作について考えてみる。屈折型の対物レンズでは、光源波長が長くなると、焦点が長くなる方向の軸上色収差が発生する。これは、波長が長くなるとレンズ材料の屈折率が低くなるためで、この特性はガラス材料でも樹脂材料でも共通である。屈折率が低くなるということは、即ちレンズのパワーが下がるということなので、焦点が長くなるわけである。一方、回折格子では、波長が長くなると、回折のパワーが上がる。回折型の色消しレンズでは、このように屈折と回折とで、パワーの波長依存性が逆の特性を有することを利用して色消しを行っている。対物レンズで発生する軸上色収差を補正するためには、対物レンズに入射する光束を基準波長のときの状態に対して、波長が長くなったときには収束気味に、波長が短くなったときは発散気味に変化させてやればよい。このような特性が得られる屈折回折一体型の色消しレンズの構成としては、図４に示すように、Ｓ１を凹レンズの屈折面として負のパワーを持たせ、Ｓ２を回折面として正のパワーを持たせる構成、もしくは、図５に示すような、Ｓ１を回折面として、Ｓ２を凹レンズ屈折面とする構成が考えられる。いずれの構成も波長が長くなったときには収束気味に、波長が短くなったときは発散気味に光束を変化させることができる。このような色消しレンズは、入射光束径と出射光束径に差が生じる効果を併せ持つ。なお、図４、図５では光路の屈折は無視しているとともに第２のミラー１２は省略している。
【００５０】
ここで、図４の構成の色消しレンズ２０を採用すれば、第２の対物レンズ１３へ入射する光束径よりも小さい径で色消しレンズ２０までの光路を構成することが可能となり、光ピックアップ装置１７の基台部の光学系の高さを抑制した構成が可能となるため、超薄型光ピックアップ装置を実現する上で非常に有効である。
【００５１】
表１、表２に、図４で示したような構成の色消しレンズ２０の具体的数値実施例を示す。
【００５２】
【表１】
2010134974.tif 000003
【００５３】
【表２】
2010134974.tif 000004
【００５４】
本例において波長が４０５ｎｍから１ｎｍ変化したときの対物レンズ単体の軸上色収差量Ｓｏは０．１９μｍであった。図６に縦収差図を、図７に波面状態を示した図を示す。図中、横軸は光軸方向の長さを表し、基準波長４０５ｎｍの場合の軸上像点を原点に取っている。また、図中、縦軸は、色消しレンズ２０に入射する平行光束の半径を表し、有効径で規格化している。図６において、軸上色収差量Ｓｏは、各波長の曲線における横軸上の間隔に相当する。
【００５５】
図７において、波長が変化した際には軸上色収差により干渉縞が曲がっているのがわかる。波面収差をゼルニケ多項式分解した際、デフォーカスは第４項（２ρ2 −１）に対応することが知られている。この波面の第４項のデフォーカス成分は６６ｍλ相当であった。一方の色消しレンズ２０は、この収差係数の変化が第２の対物レンズ１３とは反対の方向に同量、即ち６６ｍλ発生するように設計した（図８）。この２つのレンズを図４の配置で組み合わせると、図９に示すように、波長変化に対する波面の変化がほとんどなくなる。そして、図１０に示すように、波長変化時にも縦収差の平均はほぼゼロとなり、即ち軸上色収差（デフォーカス）が発生しないことがわかる。このとき、φ−ｄｉａ．ａ＝１．７１４−１．６１４＝０．１００ｍｍとなり、色消しレンズ２０へ入射する光束径は、第２の対物レンズ１３への入射光束径より０．１ｍｍ小さい径で構成することができる。なお、ここで示した回折面Ｓ２の位相関数は下記数式にて定義される。
【００５６】
Φ＝Ａ２×ｐ2 ＋Ａ４×ｐ4   ・・・（３）
Ａ２，Ａ４：正規化ラジアルアパーチャ座標であるｐ2 ，ｐ4 の係数（ラジアン単位）
このときの、ＢＤ光学系の高さＨは、Ｈ＝ＷＤ＋ｔ１＋ｄ１＋φ＝０．２３１＋１．３８２＋１＋１．７１４＝４．３２７ｍｍであり、光学系高さの目安５ｍｍを下回るため、超薄型光ピックアップ装置が実現可能な構成例といえる。本例における第２の対物レンズ１３は焦点距離１．０ｍｍのものを用いたが、ここからさらに第２の対物レンズ１３の焦点距離を小さくすると、ＷＤ，ｔ１，φの値が小さくなるため、高さ的にはさらに余裕のある設計が可能である。しかし、背景技術でも説明したように、作動距離ＷＤの減少は、ディスクと対物レンズとの衝突リスクを増大させるデメリットがある点と、光束径φの小径化は、レンズシフト時の光学性能の劣化やトラッキング制御性能の低下などの問題につながるという点から、これ以上、第２の対物レンズ１３の焦点距離を小さくするのは実用上好ましくない。このことから、第２の対物レンズ１３の焦点距離として１．０ｍｍを下限と考える。
【００５７】
では、第２の対物レンズ１３の焦点距離として１．０ｍｍを下限と考えたときに上限はどれくらいになるかについて、次に考えてみる。
【００５８】
以下の表３に示す例は、ほぼ上限と考えられる具体的数値実施例である。
【００５９】
【表３】
2010134974.tif 000005
【００６０】
本例において波長が４０５ｎｍから１ｎｍ変化したときの対物レンズ単体の軸上色収差量Ｓｏは０．２５μｍであった。図１１に縦収差図を、図１２に波面状態を示した図を示す。図１２の波面におけるデフォーカス成分は８６ｍλ相当であった。一方の色消しレンズ２０は、この収差係数の変化が第２の対物レンズ１３とは反対の方向に同量、即ち８６ｍλ発生するように設計した（図１３）。この２つのレンズを図４の配置で組み合わせると、図１４に示すように、波長変化に対する波面の変化がほとんどなくなる。そして、図１５に示すように、波長変化時にも縦収差の平均はほぼゼロとなり、即ち軸上色収差（デフォーカス）が発生しないことがわかる。また、このときは、φ−ｄｉａ．ａ＝２．２２９−２．１３１＝０．０９８ｍｍとなり、色消しレンズ２０へ入射する光束径ｄｉａ．ａは第２の対物レンズ１３への入射光束径φより約０．１ｍｍ小さい径で構成することができる。このときの、ＢＤ光学系の高さＨは、Ｈ＝ＷＤ＋ｔ１＋ｄ１＋φ＝０．３０１＋１．７９６＋１＋２．２２９＝５．３２５ｍｍであり、光学系高さの目安５ｍｍを０．３ｍｍほど上回る。これまで、第２の対物レンズ１３の下方へのフォーカス可動範囲であるｄ１は１ｍｍと仮定してきたが、用途や想定するディスクの品質によっては、ＷＤや光束径を大きく確保することを優先して、ｄ１を削るという考え方があってもよい。そのような考えの基に、ｄ１＝０．６７５ｍｍとすると、本例でもＨ＝５．０ｍｍという高さでの設計が可能である。しかし、ｄ１をこれ以上削るのは実用上好ましくないため、本発明では、対物レンズ焦点距離としては本例で示した１．３ｍｍがほぼ上限であると考える。
【００６１】
ここまで、色消しレンズ２０を２つのミラー９，１２の間の空間に配置することにより、色消し機能を有する光学系の高さを超薄型光ピックアップ装置が実現可能なレベル内に抑えることができることを示してきた。しかし、本構成では、２つのミラー９，１２間に色消しレンズ２０を配置するための空間が必要になるため、２つのミラー９，１２の間隔は従来構成よりも大きくする必要がある。ミラーの間隔が拡がることは、即ち２つの対物レンズ１０，１３の間隔が拡がることであるため、本例のようにディスクの走査方向に２つの対物レンズ１０，１３が並ぶ構成ではあまり好ましいことではない。図２で説明したように、光ピックアップ装置１７は主軸１８、副軸１９という２本のシャフト上を移動し、本来はその移動方位と一致するディスク法線上に対物レンズが配置されるのが一般には好ましい。これは、この法線上から対物レンズ位置がずれると、集光スポットに対するトラック接線方位がディスクの内周と外周とで変化してしまうため、トラッキングエラー信号を検出する際に不具合を生じる場合があるためである。また、対物レンズアクチュエータの構成の観点からも、本例で示すような方位に対物レンズが並ぶ構成の場合には、２つの対物レンズ１０，１３の間隔はできるだけ小さい方が好ましい。表１や表２で示した具体例では、そのことを考慮し、比較的薄い１ｍｍという厚みの色消しレンズ２０の構成例を示した。表１で、ｔａは色消しレンズ２０の厚み、ｄｉａ．ａは色消しレンズ２０へ入射する光束径、ｔ１は第２の対物レンズ１３の厚み、φは第２の対物レンズ１３への入射光束径、ＷＤは第２の対物レンズ１３の作動距離（ワーキングディスタンス）である。
【００６２】
次に、これらの例における２つの対物レンズ１０，１３の間隔について考えてみる。図１６におけるｄ２，ｄ３，ｔｂ，ｄ４の値を下記の表４に示す。
【００６３】
【表４】
2010134974.tif 000006
【００６４】
ここでは、第１のミラー９の厚みは１ｍｍ、屈折率は１．５３８、色消しレンズ２０の高さは２．４ｍｍとした。Ｌ＝ｄ２＋ｄ３＋ｔｂ＋ｄ４とすると、第２の対物レンズ１３の焦点距離が１．０ｍｍのときはＬ＝３．９２ｍｍ、第２の対物レンズ１３の焦点距離が１．３ｍｍのときはＬ＝４．４０ｍｍとなった。実際の対物レンズ１０，１３の間隔ｄ（図１７参照）は、Ｌに加えて、第１のミラー９と色消しレンズ２０とのクリアランスと、第２のミラー１２と色消しレンズ２０とのクリアランスを加えたものになるので、それぞれのクリアランスを仮に０．５ｍｍとした場合、２つの対物レンズ１０，１３の間隔はそれぞれ４．９２ｍｍ、５．４０ｍｍで構成することができる。
【００６５】
２つの対物レンズ１０，１３の配置と間隔（対物レンズ間隔ｄ）について、図１７を用いて説明する。図１７は光ディスク３０の最内周位置と最外周位置における光ピックアップ装置１７を示している。ここでは、ＤＶＤおよびＣＤ用の第１の対物レンズ１０は光ピックアップ装置１７のシャフト移動方位と一致するディスク法線上に配置し、ＢＤ用の第２の対物レンズ１３を法線上から離れた位置に配置している。これは、ＤＶＤやＣＤでは３ビームを用いたトラッキング制御方式（以下、３ビーム法と呼ぶ）が一般的である点を考慮したためである。３ビーム法については各種方式が既に公知なため、ここでの説明は省略するが、３ビームの並ぶ方位とトラック接線方位がなす角度に対してエラー信号品質の依存性が高い方式であるため、ＤＶＤ、ＣＤ用第１の対物レンズ１０については、ディスク法線上に配置した。そして、ＢＤのトラッキング方式としては１ビームによる方式を想定する。１ビームのトラッキング方式としては、一般的なプッシュプル方式を採用してもよいし、ホログラム素子を用いて光束の一部を分割受光後に演算処理する方式を採用してもよい。そして、１ビームのトラッキング方式であれば、盤面上のビーム方位とトラック接線方位がなす角度に対するエラー信号品質の依存性はそれほど高くないため、このようにディスク法線上から対物レンズ位置がオフセットしていても実用性が得られる。例えば、最内周位置でのビーム方位とトラック方位のなす角をθ１、最外周位置でのビーム方位とトラック方位のなす角をθ２としたとき、光検出器１６内のＢＤ受光部のプッシュプル分割線を図１８に示すように、θ１とθ２の中間の角度（（θ１＋θ２）／２）だけ回転させておけば、分割線とトラック方位の傾きを内外周でバランスよく抑えることができる。２２ａ，２２ｂ，２２ｃはＤＶＤ（ＣＤ）受光部、２３ａ，２３ｂ，２３ｃはＣＤ（ＤＶＤ）受光部、２４はＢＤ受光部である。
【００６６】
図１７および図１８の構成において、ｒ１＝２２ｍｍ、ｒ２＝５７ｍｍとしたときの対物レンズ間隔ｄに対する分割線とトラック方位の傾きを下記の表５に示す。
【００６７】
【表５】
2010134974.tif 000007
【００６８】
この構成例であれば、ｄ＝５．４ｍｍの場合であっても、分割線とトラック方位との傾きは４．４°程度であるので、１ビームトラッキング法であれば十分実用可能な範囲といえる。ここでは、光検出器１６内のＢＤ受光部２４を回転させる例を説明したが、例えば、ホログラム素子を用いた１ビームトラッキング法を用いて、ホログラム素子の分割線をθ１とθ２の中間の角度（（θ１＋θ２）／２）だけ回転させた構成としてもよい。このときは、光検出器１６内のＢＤ受光部２４を回転させる必要がないので、ＢＤ受光部２４をＤＶＤ受光部あるいはＣＤ受光部と共用することも可能である。このように、トラッキング方式の観点からは、２つの対物レンズ間隔ｄは比較的大きくても実用性が得られることがわかった。一方で、２つの対物レンズ１０，１３はアクチュエータ可動子の中に配置されなくてはならないので、レンズ間隔が大きくなると、対物レンズアクチュエータのサイズが大きくなったり、可動子の剛性や、重量バランスが取りにくくなってアクチュエータとしての性能確保が難しくなるという問題が発生してくる。よって、本発明では、対物レンズ間隔ｄは５．４ｍｍ以下が好ましい構成であると考える。
【００６９】
次に、２つの対物レンズ間隔ｄをより抑える構成例について説明する。以下の表６に色消しレンズ中心厚を０．５ｍｍで設計した構成例を示す。
【００７０】
【表６】
2010134974.tif 000008
【００７１】
本例において波長が４０５ｎｍから１ｎｍ変化したときの対物レンズ単体の軸上色収差量Ｓｏは０．１９μｍであり（図６）、波面におけるデフォーカス成分は６６ｍλ相当である（図７）。一方の色消しレンズ２０は、この収差係数の変化が第２の対物レンズ１３とは反対の方向に同量、即ち６６ｍλ発生するように設計した（図１９）。この２つのレンズを図４の配置で組み合わせると、図２０に示すように、波長変化に対する波面の変化がほとんどなくなる。そして、図２１に示すように、波長変化時にも縦収差の平均はほぼゼロとなり、即ち軸上色収差（デフォーカス）が発生していないことがわかる。このとき、φ−ｄｉａ．ａ＝１．７１４−１．６５８＝０．０５６ｍｍとなり、色消しレンズ中心厚が１ｍｍのときより効果は減るものの、色消しレンズ入射光束径ｄｉａ．ａを出射光束径φより小さく構成することができる。また、このときの色消しレンズ２０の厚みｔｂは０．８６ｍｍであり、Ｌは３．４２ｍｍとなる。先程の例と同様、ミラーと色消しレンズとのクリアランスをトータル１ｍｍ確保した場合、２つの対物レンズ間隔ｄは４．４２ｍｍで構成することが可能である。さらに対物レンズ間隔ｄを抑える手段としては、第１のミラー９の厚みを薄くしてもよい。
【００７２】
ここまで、色消しレンズ２０を２つのミラー９，１２の間の空間に配置する構成により、色消し機能を有する光学系の高さを超薄型光ピックアップ装置が実現可能なレベル内に抑え、かつ２つの対物レンズ間隔ｄも実用上問題のない範囲に抑える構成について説明してきた。しかし、従来技術の説明でも述べたが、第２の対物レンズ１３と色消しレンズ２０との配置に偏心があると、記録と再生の切り替わりの際、倍率色収差によって、ディスク情報記録面上の集光ビームが瞬間的にオフトラックしてしまうという問題が発生する。
【００７３】
本実施の形態は、色消しレンズ２０は光ピックアップ装置１７の基台側に固定されており、一方の第２の対物レンズ１３は可動子内に配置され、トラッキング制御時にディスク偏心に追従してレンズシフトする構成である。よって、初期組み立ての際に色消しレンズ中心と対物レンズ中心とが一致していたとしても、トラッキング制御時には対物レンズシフトが発生し、そのときに波長変化が起こるとオフトラックが発生してしまう。
【００７４】
次に、この倍率色収差によるオフトラックと、軸上色収差によるデフォーカスとのバランス設計を図った構成例について説明する。先に説明した表１の構成は、第２の対物レンズ１３で発生する軸上色収差を１００％補正するものであった。この構成で、第２の対物レンズ１３が０．２ｍｍレンズシフトした状態で、波長が１ｎｍ（４０５ｎｍ→４０６ｎｍ）シフトしたときのオフトラック量を計算すると、０．０５μｍであった。ＢＤのトラックピッチは０．３２μｍなので、図２２に示すようにトラッキングエラー信号をサイン近似で考えた場合、０．０５μｍのオフトラックはトラッキングエラー信号の中心からピークまでを１００％とすると、８３％のレベルに相当する。これは、仮に０．２ｍｍの対物レンズシフトが起こっている最中に再生状態から記録状態に突入し、再生時に４０５ｎｍであった光源波長が瞬間的に１ｎｍ伸びたケースを想定した場合、それまでトラッキングエラー信号の中心（０％のレベルの位置）にトラッキング制御されていたとしても、記録に突入した瞬間に、エラー信号のほとんど端のレベルに信号が飛ばされることを意味する。このときには、記録される信号品質もさることながら、トラッキング制御が破綻する恐れもある。
【００７５】
そこで、下記の表７に対物レンズの軸上色収差を７０％補正する色消しレンズの構成例を示す。
【００７６】
【表７】
2010134974.tif 000009
【００７７】
この色消しレンズを用いると、先程の条件におけるオフトラックは０．０３５μｍに減少し、記録突入時のトラッキングエラー信号レベルは６３％に抑えることができる。軸上色収差は図２３に示すように０．０６μｍほど残存するが、実用の範囲である。
【００７８】
次に、下表８に対物レンズの軸上色収差を３０％補正する色消しレンズの構成例を示す。
【００７９】
【表８】
2010134974.tif 000010
【００８０】
この色消しレンズを用いると、先程の条件におけるオフトラックは０．０１５μｍに減少し、記録突入時のトラッキングエラー信号レベルは２９％に抑えることができる。軸上色収差は図２４に示すように０．１３μｍほど残存するが、実用の範囲である。
【００８１】
このように、色消しレンズの軸上色収差補正量を抑制していくことにより、倍率色収差によるオフトラックが低減できることがわかった。よって、使用する光源の出力や特性、想定するディスクの偏心量、デフォーカスとオフトラックのシステム余裕度などを総合的に考慮して、軸上色収差補正量と倍率色収差によるオフトラック量との実用的なバランスを図ることが重要となる。本発明では、本構成における色消しレンズ２０の軸上色収差補正量は、第２の対物レンズ１３で発生する軸上色収差の３０％〜７０％の範囲に抑えることにより、高い実用性を有する超薄型光ピックアップ装置が実現できると考えるものである。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、記録波長を異にする複数種類の記録媒体の記録再生に共用されるもので、再生動作と記録動作の切り替わりの際に瞬時に起きる光源光出力変化に伴う波長変化に起因して対物レンズに生じる軸上色収差を抑制するための色消しレンズを備えた光ピックアップ装置において、所望の光束径を確保しながらその薄型化を図るための技術として優れており、特には、ＣＤとＤＶＤのいずれか一方またはその両方とＢＤ（Blu-ray Disc）とを兼用する光ディスクドライブにおける光ピックアップ装置、さらにはポータブル型の装置やノート型パソコン内蔵用の装置あるいは車載用の装置などに搭載される光ピックアップ装置として有用である。
【００８３】
また、第１と第２の対物レンズ位置は好ましい間隔の範囲に抑え、倍率色収差によるオフトラックを実用上問題のないレベルに抑えることを両立した、高機能、高性能な超薄型光ピックアップ装置を実現する上で有用な技術である。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の実施の形態の光ピックアップ装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態における光ピックアップ装置と光ディスクとの配置説明図
【図３】本発明の実施の形態における色消しレンズをｙ方向（トラック接線方向）で見た正面図、はｘ方向（ディスク径方向）で見た側面図、ならびに色消しレンズ、第２のミラーおよび第２の対物レンズの位置関係を表した斜視図
【図４】本発明の実施の形態における屈折回折一体型色消しレンズの構成例を示す図
【図５】屈折回折一体型色消しレンズの別の構成例を示す図
【図６】本発明の実施の形態における対物レンズ（表１および表５）の縦収差図
【図７】本発明の実施の形態における対物レンズ（表１および表５）の透過波面を示す図
【図８】本発明の実施の形態における色消しレンズ（表１）の色出しを説明する図
【図９】本発明の実施の形態における表１の構成の色消し効果（波面）を説明する図
【図１０】本発明の実施の形態における表１の構成の色消し効果（縦収差）を説明する図
【図１１】本発明の実施の形態における対物レンズ（表３）の縦収差図
【図１２】本発明の実施の形態における対物レンズ（表３）の透過波面を示す図
【図１３】本発明の実施の形態における色消しレンズ（表３）の色出しを説明する図
【図１４】本発明の実施の形態における表３の構成の色消し効果（波面）を説明する図
【図１５】本発明の実施の形態における表３の構成の色消し効果（縦収差）を説明する図
【図１６】本発明の実施の形態における光ピックアップ装置の要素構成図
【図１７】本発明の実施の形態における対物レンズとディスクとの位置関係を説明する図
【図１８】本発明の実施の形態における光検出器の構成例を説明する図
【図１９】本発明の実施の形態における色消しレンズ（表５）の色出しを説明する図
【図２０】本発明の実施の形態における表５の構成の色消し効果（波面）を説明する図
【図２１】本発明の実施の形態における表５の構成の色消し効果（縦収差）を説明する図
【図２２】ＢＤのトラッキングエラー信号とオフトラック量の関係を説明する図
【図２３】本発明の実施の形態における表６の構成の色消し効果（縦収差）を説明する図
【図２４】本発明の実施の形態における表７の構成の色消し効果（縦収差）を説明する図
【図２５】従来の光ピックアップ装置の構成図
【符号の説明】
【００８５】
１ａ  赤色半導体レーザ（ＤＶＤ用の光源；第１の光源）
１ｂ  赤外色半導体レーザ（ＣＤ用の光源；第１の光源）
２  青紫色半導体レーザ（ＢＤ用の光源；第２の光源）
３  回折格子
４，８  波長板
５，６  ビームスプリッタ
７  コリメートレンズ
９  第１のミラー
１０  第１の対物レンズ
１１  第１の記録媒体（ＤＶＤ／ＣＤ）
１２  第２のミラー
１３  第２の対物レンズ（ＢＤ）
１４  第２の記録媒体
１５  検出レンズ
１６  光検出器
１７  光ピックアップ装置
１８  主軸
１９  副軸
２０  色消しレンズ
２１  ターンテーブル
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ  ＤＶＤ（ＣＤ）受光部
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ  ＣＤ（ＤＶＤ）受光部
２４  ＢＤ受光部
３０  光ディスク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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