(57)【要約】      （修正有）【課題】温度変化に関わらず、適切に情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】温度変化が生じた場合、対物レンズＯＢＪにおける屈折率変化に起因して球面収差が増大するので、１軸アクチュエータＡＣ１により、コリメートレンズＣＬを光軸方向へ移動させることによって、有限光束を対物レンズＯＢＪに入射させ、それにより球面収差を抑制している。又、ＢＤが多層光ディスクの場合、複数の情報記録面の１層から他層へ層間ジャンプを行う際にも球面収差が増大するので、それに応じて、コリメートレンズＣＬを光軸方向へ移動させている。コリメートレンズＣＬを光軸方向へ移動させることによって生じた３次コマ収差は、液晶素子ＬＣＤにより補正している。【選択図】図２
2010097664.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
５００nm以下の波長λ１の光束を出射する光源と、前記光源からの光束を厚さｔ１の保護基板を介して光ディスクの情報記録面上に集光する対物レンズと、前記情報記録面で反射され前記対物レンズを通過した光束を受光する受光素子と、前記光源と前記対物レンズとの間に配置されたコマ収差補正素子と、前記光源と前記対物レンズとの間に配置された球面収差補正素子とを有し、前記光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置であって、
前記対物レンズはプラスチック製であり、前記光ディスクに記録および／または再生を行うのに必要な所定の像側開口数が０．８以上であり、
使用時における前記対物レンズの光軸は、前記収差補正素子の光軸を含む前記光源から前記光ディスク上に延伸する光ピックアップ装置の基準軸に対して傾いており、
前記コマ収差補正素子は、温度変化時に前記対物レンズで発生する３次コマ収差を、電圧印加により当該コマ収差補正素子の屈折率を変化させることで透過光束の位相を制御することで補正し、
前記球面収差補正素子は、温度変化時に前記対物レンズで発生する３次球面収差を、前記対物レンズに入射する光束の発散度または収束度を変化させて補正することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記対物レンズの焦点距離をｆ（ｍｍ）としたとき、以下の式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
１．０≦ｆ≦２．４      （１）
【請求項３】
温度Ｔ（℃）において前記対物レンズが１°傾いた場合に発生する３次コマ収差をＭ、温度Ｔ＋ΔＴ（℃）において前記対物レンズが１°傾いた場合に発生する３次コマ収差をＮ、温度Ｔ−ΔＴ（℃）において前記対物レンズが１°傾いた場合に発生する３次コマ収差をＰとしたとき、以下の式を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置。
０．００７＜｜Ｎ−Ｐ｜／（Ｍ×２×ΔＴ）＜０．０２８（２）
但し、Ｍ、Ｎ、Ｐ、はそれぞれ、前記光ディスク上の３次球面収差がゼロとなるように、前記球面収差補正素子により前記対物レンズに入射する光束の発散度または収束度を変化させた状態における値とする。
【請求項４】
前記コマ収差補正素子は、液晶素子であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記球面収差補正素子は、前記光源から出射された光束の発散度を変化させて前記対物レンズに入射させることを特徴とするカップリングレンズであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記対物レンズは、屈折レンズであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記コマ収差補正素子は、前記光ディスクが傾いたことに起因して発生するコマ収差を補正することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、短波長の光源を用いて情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年における光ディスクの大容量化、高密度化の進展により、ブルーレイディスク（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ；以下ＢＤとする）などの高密度光ディスクの開発・実用化が進められている。記録容量が向上した高密度光ディスクに対して最適な記録又は再生を行うためには、光ディスク装置（以下、光情報記録再生装置と称することもある）に用いる光ピックアップ装置の光学系を通して集光される光スポットの径を小さくする必要がある。スポット系はλ／ＮＡ（ここで、λは光源の波長、ＮＡは対物レンズの開口数）に比例するため、光源の短波長化及び高開口数化によりスポット径を小さくすることができる。短波長化については、波長約４００ｎｍの青紫色半導体レーザの研究が進み、既に実用化されており、従って開口数ＮＡ０．８５、光源波長４０５ｎｍの仕様で、ＢＤに情報の記録及び／又は再生（以下、情報の記録／再生という）を行う光ピックアップ装置が既に市販されている。
【０００３】
ところで、光ピックアップ装置用の対物レンズをプラスチック素材から形成すると、低コストで大量生産が可能になるというメリットがある。しかるに、プラスチック製の対物レンズは、ガラス製の対物レンズに比べ、温度変化による屈折率変化が大きいため、温度変化に応じて球面収差が発生しやすいという問題がある。
【０００４】
特に、ＢＤ等の光ディスクに対して情報の記録／再生を行う光ピックアップ装置においては、一般的に像側開口数ＮＡが０．８以上であり、温度変化等に起因して発生する球面収差が比較的大きくなることから、何らかの補正手段が必要とされている。そこで、特許文献１においては、光源と対物レンズとの間に配置したビームエキスパンダを光軸方向に移動させ、発生する球面収差に応じて前記対物レンズに入射する光束の発散度または収束度を変えることで、その補正を行っている。
【特許文献１】特開２００２−８２２８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、プラスチック製の対物レンズは、射出成形時の樹脂の流れなどの問題から、光軸に完全に点対称な特性を持たせることが難しく、そのためある程度の残留コマ収差が生じることは避けられないという実情がある。従って、対物レンズを光ピックアップ装置に取り付ける際には、対物レンズの光軸を光ピックアップ装置の基準軸に対して傾けることでコマ収差を排除している。これをスキュー調整という。
【０００６】
しかるに、対物レンズの光軸を光ピックアップ装置の基準軸に対して適切に傾けて取り付けた場合であっても、条件によっては、使用時のコマ収差（特に３次コマ収差）が許容値を超える場合があることが判明した。より具体的に、かかる問題について説明する。図１（ａ）は、ガラス製の対物レンズの収差特性を示し、図１（ｂ）は、プラスチック製の対物レンズの収差特性を示し、縦軸は３次コマ収差であり、横軸は光ピックアップ装置の基準軸に対する対物レンズの光軸の傾きを表す（以下、光ピックアップ装置の基準軸に対する対物レンズの光軸の傾きと、３次コマ収差の関係を「レンズチルト特性」と呼ぶ）。いずれのレンズも、設計波長は４０５ｎｍ、開口数は０．８５、焦点距離は２．３５３ｍｍ、絞り径はφ４．０００ｍｍ、光軸上の厚みは２．９２ｍｍ、設計基準温度は３５℃、設計倍率はゼロであり、厚み０．０８７５ｍｍのポリカーボネートを含めて球面収差が最適化されたＢＤ用の対物レンズである。ガラス製の対物レンズのレンズデータを表１に示し、プラスチック製の対物レンズのレンズデータを表２に示す。
【０００７】
【表１】
2010097664.tif 000003
【０００８】
【表２】
2010097664.tif 000004
【０００９】
なお、表１，２において、１０のべき乗数（例えば、２．５×１０−３）を、Ｅ（例えば、２．５Ｅ−３）を用いて表すものとする。
【００１０】
対物レンズの光学面は、それぞれ式（３）に、表に示す係数を代入した数式で規定される、光軸の周りに軸対称な非球面に形成されている。 
【００１１】
ｚ＝（ｙ2／Ｒ）／［１＋√｛１−（κ＋１）（ｙ／Ｒ）2｝］＋Ａ0＋Ａ4ｙ4＋Ａ6ｙ6＋Ａ8ｙ8＋Ａ10ｙ10＋Ａ12ｙ12＋Ａ14ｙ14＋Ａ16ｙ16＋Ａ18ｙ18＋Ａ20ｙ20 
・・・（３） 
但し、 
ｚ：非球面形状（非球面の面頂点に接する平面から光軸に沿った方向の距離） 
ｙ：光軸からの距離 
Ｒ：曲率半径 
κ：コーニック係数 
Ａ0，Ａ4，Ａ6，Ａ8，Ａ10，Ａ12，Ａ14，Ａ16，Ａ18，Ａ20：非球面係数
【００１２】
図１中、実線で表したグラフは、設計温度である３５℃の環境下で設計波長である４０５ｎｍの平行光束を入射させた状態で計算したレンズチルト特性であり、一点鎖線で表したグラフは、設計温度よりも３５℃高い７０℃の環境下で４０６．７５ｎｍの発散光束を入射させた状態で計算したレンズチルト特性であり、点線で表したグラフは、設計温度よりも３５℃低い０℃の環境下で４０３．２５ｎｍの収束光束を入射させた状態で計算したレンズチルト特性である。
【００１３】
尚、一般的に光ピックアップ装置で光源として使用される半導体レーザの発振波長は、環境温度が変化すると変化する。本計算では、かかる半導体レーザの温度変化に伴う発振波長の変化を０．０７ｎｍ／℃としている。
【００１４】
ここで、７０℃、及び、０℃におけるレンズチルト特性を計算するに当たり、温度変化に伴う材料の屈折率変化に起因して発生する３次球面収差、及び、半導体レーザの温度変化に伴う発振波長の変化に起因して発生する３次球面収差がゼロとなるように対物レンズに入射する光束の発散度または収束度を変化させている。さらに、一般的にプラスチック製のレンズは、温度変化に伴い膨張・収縮するので、本計算を行う際には、プラスチックの線膨張係数αとして、α＝７×１０-5／℃を使用した。
【００１５】
図１から明らかなように、対物レンズをプラスチック製とした場合には、温度変化に伴いレンズチルト特性が大きく変化する。これは、温度変化に伴い発生する３次球面収差量がおおきいため、対物レンズに入射する光束の発散度または収束度を大きく変化させる必要があり、その結果、対物レンズの正弦条件違反量が大きく変化するためである。
【００１６】
ここで、対物レンズの残留３次コマ収差を、例えば０．０３λｒｍｓに抑えたものを選別するものとする。まず、ガラス製の対物レンズの場合には、図１（ａ）を参照して、対物レンズの光軸をピックアップ装置の基準軸に対して、０．３５度傾けてやれば、平行光束を入射して３５℃の温度条件下での３次コマ収差はゼロとなる。しかるに、かかる対物レンズの素材であるガラスは、温度変化に伴い発生する３次球面収差が小さいという特徴を有する。よって、０℃又は７０℃の温度条件下でも、特許文献１に示すように、温度変化時に倍率を大きく変化させる必要性はないため、温度が変化してもレンズチルト特性の変化は十分小さく、対物レンズの光軸がピックアップ装置の基準軸に対して、０．３５度傾いた状態であっても、温度変化時に発生する３次コマ収差は非常に小さい。従って、常に光ピックアップ装置において適切な情報の記録／再生を行うことが可能となる。
【００１７】
これに対し、プラスチック製の対物レンズの場合でも、同様に対物レンズの光軸をピックアップ装置の基準軸に対して、０．３５度傾けてやれば、平行光束を入射して３５℃の温度条件下での３次コマ収差はゼロとなる。ところが、このように対物レンズを取り付けた場合、例えば、０℃の温度条件下では、温度低下に応じた球面収差を補正すべく倍率を大きく変化させなくてはならないため、それにより３次コマ収差が劣化し、結果として、図１（ｂ）のグラフより０．０３λｒｍｓ−０．００５λｒｍｓ≒０．０２５λｒｍｓの３次コマ収差が発生することとなる。同様に、７０℃の温度条件下でも約０．０２５λｒｍｓの３次コマ収差が発生することとなり、プラスチック製の対物レンズの場合を使用した場合、スキュー調整後に温度変化した場合に光ピックアップ装置において適切な情報の記録／再生を行えない恐れがある。
【００１８】
ここで、残留３次コマ収差の値を小さくすれば、上述の課題を解決することになるが、対物レンズの製造歩留まりが低下するので、製造コストが上昇し、量産として成立しない虞がある。
【００１９】
また、光源として使用される半導体レーザの発振波長は、基準波長に対して±５ｎｍ程度の個体差がある。ＢＤ用の対物レンズのように開口数が大きいレンズの場合、入射光束の波長が±５ｎｍ変化した場合でも、無視できない量の３次球面収差が発生する。従って、ＢＤ用の光ピックアップ装置においては、対物レンズに入射する光束の発散度または収束度を変化させることで、かかる半導体レーザの発振波長の個体差に起因して発生する３次球面収差を補正する必要がある。
【００２０】
さらに、ＢＤにおいては、２つの情報記録面を有する２層ディスクが普及しており、光ピックアップ装置は、ＢＤのそれぞれの情報記録面までの保護基板の厚さに起因して発生する３次球面収差を補正するための球面収差補正素子を有するのが一般的である。かかる球面収差補正素子は、対物レンズに入射する光束の発散度または収束度を変化させることで、かかる３次球面収差を補正している。
【００２１】
すなわち、ＢＤ用の光ピックアップ装置においては、対物レンズに入射する光束の発散度または収束度を変化させるケースとして、［１］半導体レーザの発振波長が設計波長からずれた場合、及び、［２］２層ディスクのそれぞれの情報記録面までの保護基板の厚さに起因して発生する３次球面収差を補正する場合、の２つがある。プラスチック製の対物レンズを搭載する場合には、上述したように、［３］温度変化時、にも対物レンズに入射する光束の発散度または収束度を変化させる必要があるため、［１］〜［３］のケースが同時に発生した場合には、本発明の課題がより顕在化することになる。
【００２２】
尚、複数の情報記録面を厚さ方向に重ねてなる、いわゆる多層光ディスクでも同様な問題が生じうる。
【００２３】
一方、従来のＣＤやＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う光ピックアップ装置においては、像側開口数ＮＡが０．７以下であるため、温度変化に伴い発生する球面収差は小さく、組み立て時に適切なスキュー調整を行えば、その後の温度変化時に発生するコマ収差は殆ど問題とはならなかった。
【００２４】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、温度変化に関わらず、適切に情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
請求項１に記載の光ピックアップ装置は、５００nm以下の波長λ１の光束を出射する光源と、前記光源からの光束を厚さｔ１の保護基板を介して光ディスクの情報記録面上に集光する対物レンズと、前記情報記録面で反射され前記対物レンズを通過した光束を受光する受光素子と、前記光源と前記対物レンズとの間に配置されたコマ収差補正素子と、前記光源と前記対物レンズとの間に配置された球面収差補正素子とを有し、前記光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置であって、
前記対物レンズはプラスチック製であり、前記光ディスクに記録および／または再生を行うのに必要な所定の像側開口数が０．８以上であり、
使用時における前記対物レンズの光軸は、前記収差補正素子の光軸を含む前記光源から前記光ディスク上に延伸する光ピックアップ装置の基準軸に対して傾いており、
前記コマ収差補正素子は、温度変化時に前記対物レンズで発生する３次コマ収差を、電圧印加により当該コマ収差補正素子の屈折率を変化させることで透過光束の位相を制御することで補正し、
前記球面収差補正素子は、温度変化時に前記対物レンズで発生する３次球面収差を、前記対物レンズに入射する光束の発散度または収束度を変化させて補正することを特徴とする。
【００２６】
本発明によれば、スキュー調整により、前記プラスチック製の対物レンズの光軸を光ピックアップ装置の基準軸に対して傾けた場合に、温度変化に起因して発生する３次コマ収差を、前記コマ収差補正素子により補正することができ、かつ、温度変化に伴いプラスチック製の対物レンズで発生する３次球面収差を、前記球面収差補正素子により補正することができるので、温度変化した場合でも常に、光ディスクの情報記録面上のスポットの波面収差を常に良好な値に保持することができるので、温度変化しても良好な記録／再生特性を有する光ピックアップ装置を提供することが可能となる。
【００２７】
請求項２に記載の光ピックアップ装置は、請求項１に記載の発明において、前記対物レンズの焦点距離をｆ（ｍｍ）としたとき、以下の式を満たすことを特徴とする。
１．０≦ｆ≦２．４      （１）
【００２８】
図３から図６に、さまざまな焦点距離のプラスチック製の対物レンズのレンズチルト特性を示す。図３の対物レンズは、焦点距離０．５８８ｍｍ、絞り径φ１．０００ｍｍ、光軸上の厚みは０．７３ｍｍであり、図４の対物レンズは、焦点距離１．１７６ｍｍ、絞り径φ２．００ｍｍ、光軸上の厚みは１．４６ｍｍであり、図５の対物レンズは、焦点距離１．４１２ｍｍ、絞り径φ２．４０ｍｍ、光軸上の厚みは１．７５ｍｍであり、図６の対物レンズは、焦点距離１．７６５ｍｍ、絞り径φ３．００ｍｍ、光軸上の厚みは２．２０ｍｍである。また、何れの対物レンズも、設計波長は４０５ｎｍ、開口数は０．８５、設計基準温度は３５℃、設計倍率はゼロであり、厚み０．０８７５ｍｍのポリカーボネートを含めて球面収差が最適化されており、屈折率は、表２に示した対物レンズの屈折率と同じである。
【００２９】
図３から図６、及び、図１（ｂ）から判るように、プラスチック製の対物レンズにおいては、焦点距離が大きくなるほど、温度変化に伴うレンズチルト特性の変化量が大きくなる。
【００３０】
さらに、図７に、対物レンズの焦点距離と、０．０３λｒｍｓの残留３次コマ収差をスキュー調整後に、温度変化した場合に発生する３次コマ収差との関係を、プラスチック製の対物レンズと、ガラス製の対物レンズのそれぞれについて示す。図７から明らかなように、ガラス製の対物レンズは、焦点距離が長くなっても３次コマ収差の発生量は十分小さいが、プラスチック製の対物レンズは、焦点距離に比例して３次コマ収差の発生量が大きくなる。
【００３１】
ここで、プラスチック製の対物レンズの焦点距離を短くすれば、本発明の課題は潜在化するが、作動距離が短くなることで、光ディスクの記録／再生時に、光ディスクが対物レンズと衝突する確率が高くなるため、実使用上問題がある。また、プラスチック製の対物レンズの焦点距離が長くなりすぎると、スキュー調整後の温度変化時に発生する３次コマ収差量が大きくなるため、コマ収差補正素子により十分な補正が出来ない虞がある。
【００３２】
そこで、本発明においては、実使用上問題のない長さの作動距離が確保できるための条件、及び、スキュー調整後の温度変化時に発生する３次コマ収差をコマ収差補正素子により良好に補正できるための条件として、（１）式を設定した。プラスチック製の対物レンズの焦点距離を、（１）式の下限以上に設定することにより、光ディスクの記録／再生時に、光ディスクが対物レンズと衝突する確率が低くすることが可能になる。また、プラスチック製の対物レンズの焦点距離を、（１）式の上限以下に設定することにより、スキュー調整後の温度変化時に発生する３次コマ収差をコマ収差補正素子により良好に補正することが可能になる。
本発明の効果をより有効に発揮するためには、以下の式を満たすことが好ましい。
１．２≦ｆ≦２．２      （１’）
【００３３】
請求項３に記載の光ピックアップ装置は、請求項１又は２に記載の発明において、温度Ｔ（℃）において前記対物レンズが１°傾いた場合に発生する３次コマ収差をＭ、温度Ｔ＋ΔＴ（℃）において前記対物レンズが１°傾いた場合に発生する３次コマ収差をＮ、温度Ｔ−ΔＴ（℃）において前記対物レンズが１°傾いた場合に発生する３次コマ収差をＰとしたとき、以下の式を満たすことを特徴とする。
０．００７＜｜Ｎ−Ｐ｜／（Ｍ×２×ΔＴ）＜０．０２８（２）
但し、Ｍ、Ｎ、Ｐ、はそれぞれ、前記光ディスク上の３次球面収差がゼロとなるように、前記球面収差補正素子により前記対物レンズに入射する光束の発散度または収束度を変化させた状態における値とする。
【００３４】
（２）式は、温度変化に伴うレンズチルト特性の変化量を表し、（１）式を別の表現で言い換えた条件式である。図８に、対物レンズの焦点距離と、（２）式の値との関係を、プラスチック製の対物レンズと、ガラス製の対物レンズのそれぞれについて示す。図８から明らかなように、ガラス製の対物レンズは、焦点距離が長くなっても温度変化に伴うレンズチルト特性の変化量は十分小さいが、プラスチック製の対物レンズは、焦点距離に比例して温度変化に伴うレンズチルト特性の変化量が大きくなる。本発明の作用効果は、請求項２に記載の発明の作用効果と同様である。
【００３５】
請求項４に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記コマ収差補正素子は、液晶素子であることを特徴とする。
【００３６】
コマ収差補正素子としては、安価で、良好な収差補正素子機能を有する液晶素子を使用するのが好ましい。
【００３７】
請求項５に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記球面収差補正素子は、前記光源から出射された光束の発散度を変化させて前記対物レンズに入射させることを特徴とするカップリングレンズであることを特徴とする。これにより、球面収差補正素子の構成を簡易にすることが可能になる。
【００３８】
請求項６に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、
前記対物レンズは、屈折レンズであることを特徴とする。光学面上に輪帯段差からなる位相構造を有さない屈折レンズは、温度変化に起因して発生する球面収差が大きくなり、その補正のために比較的大きな倍率変化を行わなくてはならないため、本発明による効果が大きい。
【００３９】
また、屈折レンズは、位相構造を有するレンズに比して金型加工が容易であるため、対物レンズの製造コストを低減することができ、その結果、光ピックアップ装置の製造コストを低く抑えることが可能となる。
【００４０】
請求項７に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記コマ収差補正素子は、前記光ディスクが傾いたことに起因して、前記対物レンズを通過する光束に発生するコマ収差を補正することを特徴とする。
【００４１】
現在市販されている光ピックアップ装置では、対物レンズを駆動するためのアクチュエータに、レンズチルト機構を有するものがある。これは、光ディスクが傾くことで発生する３次コマ収差、及び、光ディスクの面内のそりにより発生する３次コマ収差を、対物レンズの光軸の傾きにより発生する３次コマ収差で相殺するための機構である。
【００４２】
しかるに、図１（ｂ）、及び、図３から図６から判るように、ＢＤ用の対物レンズをプラスチック製とした場合は、温度が高くなると対物レンズの光軸の傾きによる発生する３次コマ収差量が小さくなるため、光ディスクの傾きやそりに起因して発生する３次コマ収差を補正するために、対物レンズを大きく傾ける必要がある。そのため、アクチュエータに通電する電流量が大きくなり消費電力の増大を招くという課題が顕在化する。さらに、対物レンズを大きく傾けると、非点収差が大きく発生するため、記録／再生特性が劣化するという課題も顕在化する。
【００４３】
本発明では、光ディスクの傾きやそりに起因して発生する３次コマ収差をコマ収差補正素子で補正するので、上記の課題が顕在化することは無い。
【００４４】
（光ピックアップ装置）
本発明に係る光ピックアップ装置は、光源と、光源からの光束を光ディスクの保護基板を介して情報記録面上に集光する対物レンズと、情報記録面で反射され対物レンズを透過した光束を受光する受光素子とを有し、光ディスクの情報の記録／再生を行うものであり、好ましくは光源と対物レンズとの間に、光軸方向に変位可能なカップリングレンズを有する。尚、以下、第１光源というときは請求項の光源を意味し、第１光ディスクというときは請求項の光ディスクを意味する。
【００４５】
一種類の光ディスクに対してのみ記録／再生を行う光ピックアップ装置の場合は、光源は一つのみでもよい（このような光ピックアップ装置においても、光ディスクを第１光ディスク、光源を第１光源と称することもある）。一方、複数の種類の光ディスクに対して記録／再生を行う光ピックアップ装置の場合は、光源を複数有していてもよい。例えば、第１光ディスク、第２光ディスク及び第３光ディスクの３種類の光ディスクに対して記録／再生を行う光ピックアップ装置の場合は、第１光源、第２光源及び第３光源の少なくとも３つの光源を有することが好ましい。また、第１光ディスク、第２光ディスク及び第３光ディスクの３種類の光ディスクに対して記録／再生を行う光ピックアップ装置の場合は、第１光源からの第１光束を第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、第２光源からの第２光束を第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、第３光源からの第３光束を第３光ディスクの情報記録面上に集光することが好ましい。さらに、第１光ディスク、第２光ディスク又は第３光ディスクの情報記録面からの反射光束を受光する受光素子を有することが好ましい。
【００４６】
（光ディスク）
第１光ディスクは、厚さがｔ１の保護基板と情報記録面とを有する。また、光ピックアップ装置が、複数種類の光ディスクの記録／再生を行うものである場合、第２光ディスクは厚さがｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護基板と情報記録面とを有する。第３光ディスクは、厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護基板と情報記録面とを有する。第１光ディスクがＢＤであり、第２光ディスクがＤＶＤであり、第３光ディスクがＣＤであることが好ましいが、これに限られるものではない。なお、第１光ディスク、第２光ディスク又は第３光ディスクは、厚さ方向に複数の情報記録面を有する光ディスクでもよい。
【００４７】
第１光ディスクの例としては、ＮＡ０．８５の対物レンズにより情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．１ｍｍ程度である規格の光ディスク（例えば、ＢＤ：ブルーレイディスク（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ））が挙げられる。更に、第２光ディスクの例としては、ＮＡ０．６０〜０．６７程度の対物レンズにより情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．６ｍｍ程度である規格の光ディスク（例えば、ＤＶＤ系列光ディスク）が挙げられる。ＤＶＤ系列光ディスクの例としては、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等がある。また、第３光ディスクの例としては、ＮＡ０．４５〜０．５１程度の対物レンズにより情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが１．２ｍｍ程度である規格の光ディスク（例えば、ＣＤ系列光ディスク）が挙げられる。ＣＤ系列光ディスクの例としては、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ａｕｄｉｏ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等がある。なお、記録密度については、第１光ディスクの記録密度が最も高く、次いで第２光ディスク、第３光ディスクの順に低くなることが好ましい。
【００４８】
（保護基板の厚さ）
なお、保護基板の厚さｔ１、ｔ２、ｔ３に関しては、以下の条件式（３）、（４）、（５）を満たすことが好ましいが、これに限られない。
０．０６００ｍｍ≦ｔ１≦０．１２５ｍｍ      （３）
０．５ｍｍ≦ｔ２≦０．７ｍｍ       （４）
１．０ｍｍ≦ｔ３≦１．３ｍｍ       （５）
【００４９】
（光源）
光源としては、半導体レーザ、シリコンレーザ等を用いることが好ましい。第1光源から出射される第１光束の第１波長λ１、第２光源から出射される第２光束の第２波長λ２（λ２＞λ１）、第３光源から出射される第３光束の第３波長λ３（λ３＞λ２）は以下の条件式（６）、（７）を満たすことが好ましい。
【００５０】
（レーザ波長）
１．５×λ１＜λ２＜１．７×λ１       （６）
１．９×λ１＜λ３＜２．１×λ１       （７）
【００５１】
また、第１光ディスク、第２光ディスク、第３光ディスクとして、それぞれ、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤが用いられる場合、第１光源の第１波長λ１は好ましくは、３５０ｎｍ以上、４４０ｎｍ以下、より好ましくは、３８０ｎｍ以上、４２０ｎｍ以下であって、第２光源の第２波長λ２は好ましくは５７０ｎｍ以上、６８０ｎｍ以下、より好ましくは６３０ｎｍ以上、６７０ｎｍ以下であって、第３光源の第３波長λ３は好ましくは、７５０ｎｍ以上、８８０ｎｍ以下、より好ましくは、７６０ｎｍ以上、８２０ｎｍ以下である。
【００５２】
（ユニット化）
また、第１光源、第２光源、第３光源のうち少なくとも２つの光源をユニット化してもよい。ユニット化とは、例えば第１光源と第２光源とが１パッケージに固定収納されているようなものをいうが、これに限られず、２つの光源が収差補正不能なように固定されている状態を広く含むものである。また、光源に加えて、後述する受光素子を１パッケージ化してもよい。
【００５３】
（受光素子）
受光素子としては、フォトダイオードなどの光検出器が好ましく用いられる。光ディスクの情報記録面上で反射した光が受光素子へ入射し、その出力信号を用いて、各光ディスクに記録された情報の読み取り信号が得られる。さらに、受光素子上のスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行い、この検出に基づいて、合焦、トラッキングのために対物レンズを移動させることが出来る。受光素子は、複数の光検出器からなっていてもよい。受光素子は、メインの光検出器とサブの光検出器を有していてもよい。例えば、情報の記録再生に用いられるメイン光を受光する光検出器の両脇に２つのサブの光検出器を設け、当該２つのサブの光検出器によってトラッキング調整用のサブ光を受光するような受光素子としてもよい。また、受光素子は各光源に対応した複数の受光素子を有していてもよい。
【００５４】
（集光光学系）
本発明に係る光ピックアップ装置は、対物レンズを有する。また、対物レンズの他にビームスプリッタを有していてもよい。ビームスプリッタとは光束を二つ以上に分割する光学素子のことをいう。また、対物レンズの他にコリメートレンズ等のカップリングレンズを有していてもよい。カップリングレンズとは、対物レンズと光源の間に配置され、光源から出射された光束の発散度を変化させて対物レンズに入射させる単レンズ又はレンズ群のことをいう。コリメートレンズは、カップリングレンズの一種で、コリメートレンズに入射した光を平行光にして出射するレンズである。更に光ピックアップ装置は、光源から射出された光束を、情報の記録再生に用いられるメイン光束と、トラッキング等に用いられる二つのサブ光束とに分割する回折光学素子などの光学素子を有していてもよい。また、光ピックアップ装置は、光源から出射された光束の光路内に１／４波長板や絞りを有していてもよい。１／４波長板はコリメートレンズを透過した光を直線偏光から円偏光に変える光学素子であり、絞りは光束を所定の開口数に制限する光学素子である。
【００５５】
（対物レンズ）
本明細書において、対物レンズとは、光源からの光束を光ディスクの保護基板を介して情報記録面上に集光する正の屈折力を有する光学素子である。また、対物レンズは、光ディスクに対向する位置に配置されていることが好ましい。更に、対物レンズはアクチュエータにより少なくとも光軸方向に一体的に変位可能であることが好ましい。対物レンズは、二つ以上の複数のレンズ及び光学素子から構成されていてもよいし、単玉の対物レンズのみでもよいが、好ましくは単玉の対物レンズである。
【００５６】
また、対物レンズは、その外周に光軸に対し垂直方向に延びた面を持つフランジ部を有することが好ましい。このフランジ部により、対物レンズを光ピックアップ装置に精度よく取り付けることができる。
【００５７】
（対物レンズのＮＡ）
第１光ディスクに対して記録／再生を行う光ピックアップ装置に必要な対物レンズの開口数をＮＡ１とし、第２光ディスクに対して記録／再生を行う光ピックアップ装置に必要な対物レンズの開口数をＮＡ２（ＮＡ１＞ＮＡ２）とし、第３光ディスクに対して記録／再生を行う光ピックアップ装置に必要な対物レンズの開口数をＮＡ３（ＮＡ２＞ＮＡ３）とする。ＮＡ１は、０．８以上、０．９以下であることが好ましい。特にＮＡ１は０．８５であることが好ましい。ＮＡ２は、０．５５以上、０．７以下であることが好ましい。特にＮＡ２は０．６０であることが好ましい。また、ＮＡ３は、０．４以上、０．５５以下であることが好ましい。特にＮＡ３は０．４５又は０．５３であることが好ましい。
【００５８】
光ディスクの情報記録面上に形成されたスポットの球面収差は、対物レンズの開口数ＮＡと光源の波長λにより決まり、ＮＡ4／λに比例して増大する。そのため、光ディスクの高密度化のために対物レンズの開口数を大きくしたり、光源の波長を短くした場合には、温度変化に起因して発生する球面収差がより大きくなり、安定した記録／再生特性が得られない虞がある。よって、ＮＡが０．８以上の場合には、本発明の効果がより顕著となる。
【００５９】
（対物レンズの材料）
本発明に係る光ピックアップ装置の対物レンズは、プラスチックの素材から形成されている。
【００６０】
（レンズの製造方法）
対物レンズの製造方法は、特に限定されないが、例えば、射出成形法、圧縮成形法、マイクロモールド法、フローティングモールド法、ローリンクス法等の公知の方法が可能である。生産性の容易さから射出成形法が好ましい。
【００６１】
（球面収差補正手段）
本発明に係る光ピックアップ装置は、光源から出射された光束の光路中に、温度変化によって対物レンズで発生する３次球面収差を補正する球面収差補正素子を有する。
【００６２】
球面収差補正素子は、温度変化によって発生する３次球面収差だけでなく、異なる種類の光ディスクにおいて、情報記録面までの保護基板の厚さに起因して発生する３次球面収差や、厚さ方向に複数の情報記録面を有する光ディスクにおいて、それぞれの情報記録面までの保護基板の厚さに起因して発生する３次球面収差を補正することが好ましい。特に好ましくは、温度変化によって発生する３次球面収差を補正する球面収差補正素子が、厚さ方向に複数の情報記録面を有する光ディスクにおいて、それぞれの情報記録面までの保護基板の厚さに起因して発生する３次球面収差を補正することを兼ねていることである。ＢＤにおいては、２つの情報記録面を有するものが普及しており、光ピックアップ装置は、ＢＤのそれぞれの情報記録面までの保護基板の厚さに起因して発生する球面収差を補正するための３次球面収差補正素子を有していることが多い。この様なＢＤ用の光ピックアップ装置が有している、それぞれの情報記録面までの保護基板の厚さに起因して発生する３次球面収差を補正する球面収差補正素子に、温度変化によって発生する３次球面収差を補正する機能も持たせることにより、従来の光ピックアップ装置の構成を殆ど変更することなく、プラスチック製の対物レンズを用いることが可能となり、それによって、温度変化した場合も記録／再生特性に優れた光ピックアップ装置を得る事が可能となるため、非常に好ましい態様である。
【００６３】
更には、球面収差補正素子によって、光源の発振波長変化、光ディスクの保護基板の厚さの誤差等の少なくとも一つに起因して発生する球面収差等も補正することが好ましい。
【００６４】
上述のように、光源から出射された光束の光路中に、上述の３次球面収差を補正する球面収差補正素子を有することで、安定した光ディスクに対する記録／再生特性を得ることが出来る。
【００６５】
（レンズを光軸方向に移動）
球面収差補正素子の例としては、光源と対物レンズとの間の光路中に配置したレンズまたはレンズ群を光軸方向に移動して、対物レンズに入射する光束の発散度を変更することにより、温度変化によって発生する３次球面収差を補正する構成が挙げられる。
【００６６】
光源と対物レンズとの間の光路中に配置したレンズまたはレンズ群を光軸方向に移動して、対物レンズに入射する光束の発散角を変更する例としては、光源と対物レンズとの間の光路中に、光源から出射された発散光が入射される正の屈折力を有する正レンズを有し、かかる正レンズを光軸方向に移動して、対物レンズに入射する光束の発散角を変更するものが挙げられる。
【００６７】
かかる正レンズとしては、光源から射出された発散光束を平行光束に変換して対物レンズに導くコリメートレンズや、光源から射出された発散光束の発散度を変換して対物レンズに導くカップリングレンズが好ましく用いられる。
【００６８】
また、光源と対物レンズとの間の光路中に配置したレンズまたはレンズ群を光軸方向に移動して、対物レンズに入射する光束の発散角を変更する別の例としては、光源と対物レンズとの間の光路中に、光源から出射された発散光が入射される正の屈折力を有する正レンズと、この正レンズと対物レンズとの間に配置された、負の屈折力を有する負レンズとを有し、かかる負レンズを光軸方向に移動して、対物レンズに入射する光束の発散角を変更するものが挙げられる。
【００６９】
正の屈折力を有する正レンズと負の屈折力を有する負レンズとしては、ビームエキスパンダが好ましく用いられる。
【００７０】
なお、レンズまたはレンズ群を光軸方向に移動する球面収差補正手段は、上述の例に限られるものではなく、球面収差補正手段が正レンズと負レンズを有しているが、正レンズを移動する態様や、２枚の正レンズからなるリレーレンズを有し、平行光をリレーレンズの一方の正レンズに入射させ、当該正レンズを移動する態様等も含まれる。
【００７１】
後述する本発明の実施の形態では、球面収差補正素子としてコリメートレンズを使用しており、コリメートレンズをアクチュエータにより光軸方向へ移動させる構成としている。
【００７２】
尚、上述のレンズを光軸方向に移動させるアクチュエータとしては、ステッピングモーターやボイスコイルアクチュエータや圧電素子を利用したアクチュエータ等を使用することが出来る。
【００７３】
球面収差補正素子として、光軸方向に移動可能なレンズを使用すれば、光軸方向への移動量に比例して球面収差を補正することが出来るので、球面収差の補正範囲が広いという利点がある。
【００７４】
（液晶素子）
コマ収差補正素子として、光源と光ディスクとの間の光路中に配置した液晶素子を用いることができる。
【００７５】
液晶素子としては、絶縁基板（例えば、ガラス基板）、電極、液晶分子層、電極、絶縁基板（例えば、ガラス基板）の順に積層された構造を有するものがあり、かかる液晶素子においては、電極のうち、少なくとも一方は光軸を中心とした輪帯パターンに分割されている。このように輪帯パターンに分割された電極に対し、電極で所定の電圧を印加すると、液晶分子層の配列パターンが輪帯状に変化し、結果として、光軸を中心とした輪帯状の屈折率分布を液晶素子に持たせることができる。かかる輪帯状の屈折率分布を有する液晶素子を透過した光束の波面には３次コマ収差が付加される。このように、液晶素子に対する印加電圧を調節することにより、液晶素子の屈折率分布を変化させ、光ディスクの情報記録面上の集光スポットの３次コマ収差を補正することができる。液晶素子は機械的な可動部が不要であるので、液晶素子を使用することにより、光ピックアップ装置の小型化が可能となる。尚、液晶素子を用いて３次球面収差を補正するようにしても良い。
【００７６】
（光情報記録再生装置）
本発明に係る光情報記録再生装置は、上述の光ピックアップ装置を有する光ディスクドライブ装置を有する。
【００７７】
ここで、光情報記録再生装置に装備される光ディスクドライブ装置に関して説明すると、光ディスクドライブ装置には、光ピックアップ装置等を収納している光情報記録再生装置本体から光ディスクを搭載した状態で保持可能なトレイのみが外部に取り出される方式と、光ピックアップ装置等が収納されている光ディスクドライブ装置本体ごと、外部に取り出される方式とがある。
【００７８】
上述した各方式を用いる光情報記録再生装置には、概ね、次の構成部材が装備されているがこれに限られるものではない。ハウジング等に収納された光ピックアップ装置、光ピックアップ装置をハウジングごと光ディスクの内周あるいは外周に向けて移動させるシークモータ等の光ピックアップ装置の駆動源、光ピックアップ装置のハウジングを光ディスクの内周あるいは外周に向けてガイドするガイドレールなどを有した光ピックアップ装置の移送手段及び、光ディスクの回転駆動を行うスピンドルモータ等である。
【００７９】
前者の方式には、これら各構成部材の他に、光ディスクを搭載した状態で保持可能なトレイおよびトレイを摺動させるためのローディング機構等が設けられ、後者の方式にはトレイおよびローディング機構がなく、各構成部材が外部に引き出し可能なシャーシに相当するドロワーに設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００８０】
以上説明したように、本発明によれば、温度変化や光ディスクのバラツキに関わらず、適切に情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図２は、ＢＤに対して適切に情報の記録／再生を行うことができる光ピックアップ装置の構成を概略的に示す図である。かかる光ピックアップ装置ＰＵ１は、光情報記録再生装置に搭載できる。なお、本発明は本実施の形態に限られるものではない。
【００８２】
光ピックアップ装置ＰＵ１は、対物レンズＯＢＪ、絞りＳＴ、1／４波長板ＡＰ、コリメートレンズＣＬ、ビームスプリッタＢＳ、シリンドリカルレンズＳＥＮ、波長４０５ｎｍのレーザ光束を射出する半導体レーザＬＤ１（光源）と、ＢＤの情報記録面ＲＬ１からの反射光束を受光する受光素子ＰＤ１と、コリメートレンズを光軸方向へ移動させる１軸アクチュエータＡＣ１と、を有する。なお、対物レンズは、ＰＣ等の樹脂で構成されており、輪帯段差からなる位相構造を有さない屈折レンズである。
【００８３】
また、対物レンズＯＢＪは、その外周に光軸に対し垂直方向に延びた面を持つフランジ部ＦＬを有する。組み付け時には、残留コマ収差の排除のため、このフランジ部ＦＬにより、対物レンズＯＢＪを光ピックアップ装置に対して傾けて精度よく取り付けることができる。
【００８４】
青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された光束（λ１＝４０５ｎｍ）の発散光束は、ビームスプリッタＢＳを透過し、コリメートレンズＣＬにより平行光束とされた後、液晶素子ＬＣＤを通過し、１／４波長板ＡＰにより直線偏光から円偏光に変換され、絞りＳＴによりその光束径が規制され、対物レンズＯＢＪによって厚さ０．１ｍｍの保護基板ＰＬ１を介して、ＢＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。
【００８５】
情報記録面ＲＬ１上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪ、絞りＳＴを透過した後、１／４波長板ＡＰにより円偏光から直線偏光に変換され、液晶素子ＬＣＤを通過し、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、ビームスプリッタＢＳで反射され、シリンドリカルレンズＳＥＮによって、受光素子ＰＤ１の受光面上に収束される。そして、受光素子ＰＤ１の出力信号を用いて、２軸アクチュエータＡＣ２により対物レンズＯＢＪをフォーカシングやトラッキングさせることで、ＢＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００８６】
尚、温度変化が生じた場合、対物レンズＯＢＪにおける屈折率変化に起因して３次球面収差が増大するので、１軸アクチュエータＡＣ１により、コリメートレンズＣＬを光軸方向へ移動させることによって、有限光束を対物レンズＯＢＪに入射させ、それにより３次球面収差を抑制している。又、ＢＤが多層光ディスクの場合、複数の情報記録面の１層から他層へ層間ジャンプを行う際にも球面収差が増大するので、それに応じて、コリメートレンズＣＬを光軸方向へ移動させている。本実施の形態によれば、コリメートレンズＣＬを光軸方向へ移動させることによって生じた３次コマ収差を、液晶素子ＬＣＤにより補正している。尚、入射光束に対する光ディスクの情報記録面の傾きにより発生する３次コマ収差も、液晶素子ＬＣＤで補正すると好ましい。
【００８７】
尚、光ピックアップ装置ＰＵ１は、図示しないが、対物レンズＯＢＪ近傍の温度を検出し、その検出結果に基づいて、１軸アクチュエータＡＣ１によりコリメートレンズＣＬを光軸方向へ移動させるための機構を有している。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明を説明するための図である。
【図２】本実施の形態の光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図３】焦点距離ｆ＝０．５８８ｍｍのプラスチック製の対物レンズのレンズチルト特性を示す図である。
【図４】焦点距離ｆ＝１．１７６ｍｍのプラスチック製の対物レンズのレンズチルト特性を示す図である。
【図５】焦点距離ｆ＝１．４１２ｍｍのプラスチック製の対物レンズのレンズチルト特性を示す図である。
【図６】焦点距離ｆ＝１．７６５ｍｍのプラスチック製の対物レンズのレンズチルト特性を示す図である。
【図７】対物レンズの焦点距離と、０．０３λｒｍｓの残留３次コマ収差をスキュー調整後に、温度変化した場合に発生する３次コマ収差との関係を、プラスチック製の対物レンズと、ガラス製の対物レンズのそれぞれについて示す図である。
【図８】対物レンズの焦点距離と、（２）式の値との関係を、プラスチック製の対物レンズと、ガラス製の対物レンズのそれぞれについて示す図である。
【符号の説明】
【００８９】
ＡＣ１ １軸アクチュエータ
ＡＣ２ ２軸アクチュエータ
ＡＰ １／４波長板
ＢＳ ビームスプリッタ
ＣＬ コリメートレンズ
ＤＰ ダイクロイックプリズム
ＦＬ フランジ部
ＬＣＤ  液晶素子
ＬＤ１ 青紫色半導体レーザ
ＯＢＪ 対物レンズ
ＰＤ１ 受光素子
ＰＬ１ 保護基板
ＰＵ１ 光ピックアップ装置
ＲＬ１ 情報記録面
ＳＥＮ シリンドリカルレンズ
ＳＴ 絞り
【図１】
2010097664.tif 000005
【図２】
2010097664.tif 000006
【図３】
2010097664.tif 000007
【図４】
2010097664.tif 000008
【図５】
2010097664.tif 000009
【図６】
2010097664.tif 000010
【図７】
2010097664.tif 000011
【図８】
2010097664.tif 000012