(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光源から出射された光束を光ディスクの半径方向に移動させる回動可能の偏向手段と、
前記光ディスクの情報記録面に前記光束を集光させる対物レンズと、
前記偏向手段と前記対物レンズとの間に配置される結像光学系と、
前記偏向手段と前記対物レンズとを一体的に保持する光学系支持部材とを備え、
前記結像光学系は前記偏向手段の回動中心と前記対物レンズの主点とが互いに共役関係となるようにして前記光学系支持部材に載置されており、
前記レーザー光源は平行光束を出射し、
前記結像光学系は一対のリレーレンズで構成され、
前記偏向手段により偏向された平行光束が前記リレーレンズを介して前記対物レンズに該対物レンズの平行光束として入射される、光ディスク装置の光学系。
【請求項２】
前記結像光学系が、前記レーザー光源の波長変動に伴う前記対物レンズの色収差を補正するための色収差補正レンズとなっている請求項１に記載の光ディスク装置の光学系。
【請求項３】
前記偏向手段が反射鏡からなる請求項１に記載の光ディスク装置の光学系。
【請求項４】
前記結像光学系の像倍率が略１である請求項１に記載の光ディスク装置の光学系。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザー光源から出射されたレーザービーム（光束）を、コンパクトディスク、光磁気ディスク等の光ディスクの情報記録面に照射して、その光ディスクに記録されている情報を再生し、あるいは、その光ディスクの情報記録面に情報を記録する光ディスク装置の光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、図５に示す光ディスク装置の光学系が知られている。この光学系は、レーザー光源１、偏向手段としてのガルバノミラー２、可動体としての光ピックアップ３、受光部４を備えている。レーザー光源１は、半導体レーザー５とコリメータレンズ６とビーム整形プリズム７とビームスプリッタ８とから概略構成されている。半導体レーザー５から出射されたレーザービームはコリメータレンズ６により楕円形状の平行光束Ｐとされ、ビーム整形プリズム７により円形の平行光束に整形されてガルバノミラー２に導かれる。その平行光束Ｐはガルバノミラー２により偏向されて光ピックアップ３に導かれる。
【０００３】
その光ピックアップ３は図示を略すガイド部材に支持されて、円盤状記録媒体としての光ディスク９の半径方向に往復動される。その光ピックアップ３は、反射ミラー１０と対物レンズ１１とを備え、対物レンズ１１は光ディスク９の情報記録面９ａに臨まされている。反射ミラー１０はガルバノミラー２により反射された平行光束Ｐを対物レンズ１１に向けて反射する。その平行光束Ｐは対物レンズ１１により情報記録面９ａに収束されて、スポット光が情報記録面９ａに形成され、ガルバノミラー２をその回動中心Ｏ１を中心に回動させることにより、そのスポット光が光ディスク９のトラッキング方向Ｔ（半径方向）に移動される。
【０００４】
光ディスク９の情報記録面９ａから反射された反射光は対物レンズ１１により集光され、再び元の光路をたどってガルバノミラー２により反射され、ビームスプリッタ８に導かれ、このビームスプリッタ８の反射面８ａにより受光部４に向けて偏向される。
【０００５】
受光部４は結像レンズ１３、ビームスプリッタ１４、検出センサー１５、１６から概略構成され、光ディスク９からの反射光は結像レンズ１３を経由してビームスプリッタ１４に導かれ、このビームスプリッタ１４の反射面１４ａにより一部は反射されて検出センサー１５に導かれ、一部はこの反射面１４ａを透過して検出センサー１６に導かれ、検出センサー１５、１６に結像される。検出センサー１５の受光出力は情報記録面９ａに記録された情報データの検出信号として用いられ、検出センサー１６の受光出力はトラッキングエラー、フォーカシングエラーの検出信号として用いられ、これにより情報記録面９ａに記録された情報が検出されると共に、対物レンズ１１のトラッキング方向Ｔのずれ、対物レンズ１１の合焦ずれが検出され、例えば、平行光束Ｐがトラッキング方向Ｔに対してずれているときには、ガルバノミラー２の回動角度を調節して、トラッキングずれが生じないようにサーボ制御が行われるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の光学系では、ガルバノミラー２を回動させて、その平行光束Ｐの反射方向が符号Ｐ１からＰ２で示すように変化すると、対物レンズ１１の光軸Ｏ２に対して平行光束Ｐの光量分布Ｑ（図６参照）の中心Ｑ１がずれ、口径蝕によりいわゆるけられが生じて、対物レンズ１１のカップリング効率が低下すると同時に、強度分布が偏るため、トラッキングエラー信号にオフセットが生じてしまうという不都合がある。また、ガルバノミラー２の回動角度の誤差が情報記録面９ａ上でのトラッキング方向Ｔのずれとして現れるため、トラッキング方向Ｔの調整精度も低下する。
【０００７】
対物レンズ１１の光軸Ｏ２に対する光量分布Ｑの中心Ｑ１のずれ△は、対物レンズ１１とガルバノミラー１との距離が大きくなればなるほど大きくなる。一般的に、対物レンズ１１は半径方向に往復動される光ピックアップ３に搭載されているが、ガルバノミラー２をその光ピックアップ３に設けると、光ピックアップ３が大型化しかつ重くなって、迅速に光ピックアップ３を動させることができなくなるため、通常、ガルバノミラー２は装置本体に固定して配置される。
【０００８】
このため、この種のガルバノミラー２を用いた光ディスク装置では、光ピックアップの可動範囲が制限されたり、生じたオフセットを補正する構成を別途設ける必要があった。
【０００９】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、その目的とするところは、対物レンズのカップリング効率の低下が少なく、かつ設計の自由度の大きい回動可能な偏向手段を適用可能な光ディスク装置の光学系を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の光ディスク装置の光学系は、上記課題を解決するため、レーザー光源から出射された光束を光ディスクの半径方向に移動させる回動可能の偏向手段と、前記光ディスクの情報記録面に前記光束を集光させる対物レンズと、前記偏向手段と前記対物レンズとの間に配置される結像光学系と、前記偏向手段と前記対物レンズとを一体的に保持する光学系支持部材とを備え、前記結像光学系は前記偏向手段の回動中心と前記対物レンズの主点とが互いに共役関係となるようにして前記光学系支持部材に載置されており、前記レーザー光源は平行光束を出射し、前記結像光学系は一対のリレーレンズで構成され、前記偏向手段により偏向された平行光束が前記リレーレンズを介して前記対物レンズに該対物レンズの平行光束として入射される。
【００１１】
本発明の請求項２に記載の光ディスク装置の光学系は、前記結像光学系が、前記レーザー光源の波長変動に伴う前記対物レンズの色収差を補正するための色収差補正レンズとなっている。
【００１２】
本発明の請求項３に記載の光ディスク装置の光学系は、前記偏向手段が反射鏡からなっている。
【００１３】
本発明の請求項４に記載の光ディスク装置の光学系は、前記結像光学系の像倍率が略１である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
【００１５】
【発明の実施の形態１】
図１（ａ）において、２０は光学系支持部材、２１は回転する光ディスク、２１ａはその情報記録面で、光ディスク２１はここでは光磁気ディスクである。光学系支持部材２０は、レーザー光源２２、回動可能な偏向手段としてのガルバノミラー２３、受光部２４、反射ミラー２５、対物レンズ２６を担持している。レーザー光源２２は、半導体レーザー２７とコリメータレンズ２８とビーム整形プリズム２９とビームスプリッタ３０とから概略構成されている。半導体レーザー２７から出射されたレーザービームはコリメータレンズ２８により楕円形状の平行光束Ｐとされ、ビーム整形プリズム２９により円形の平行光束に整形されてガルバノミラー２３に導かれる。その平行光束Ｐはガルバノミラー２３により反射ミラー２５の側に向けて反射される。そのガルバノミラー２３はレーザー光源２２から出射された平行光束Ｐを光ディスク２１のトラッキング方向Ｔに移動させる役割を果たす。
【００１６】
光学系支持部材２０には対物レンズ２６を担持する先端部近傍に図示を略す翼部材が設けられ、光ディスク２１の回転に基づく空気の流動を利用して、光学系支持部材２０の先端部２０ａを所定距離浮上させ、対物レンズ２６と情報記録面２１ａとの距離が所定距離Ｌ’（図１（ｂ）参照）に維持されることにより、対物レンズ２６は情報記録面２１ａに近接して臨まされ、かつ、情報記録面２１ａに対して所定距離Ｌ’を維持しつつ半径方向Ｒ（トラッキング方向Ｔ）に往復動されるようになっている。
【００１７】
この対物レンズ２６は前側主点Ｓ１と後側主点Ｓ２とを有し、ガルバノミラー２３により反射された平行光束Ｐを情報記録面２１ａに収束させて、この情報記録面２１ａにスポット光を形成する役割を果たす。その対物レンズ２６からガルバノミラー２３までの距離Ｌは一定、すなわち、ガルバノミラー２３の回動中心Ｏ１から対物レンズ２６の前側主点Ｓ１までの距離Ｌは一定とされている。
【００１８】
光学系支持部材２０には、ガルバノミラー２３の回動中心Ｏ１と対物レンズ２６との間に、結像光学系としてのイメージレンズ３１が設けられている。このイメージレンズ３１により回動中心Ｏ１と前側主点Ｓ１とが共役関係になるようにされている。このイメージレンズ３１はガルバノミラー２３の回動中心Ｏ１部分の像を前側主点Ｓ１を含む前側主平面Ｓ１’に形成する。ガルバノミラー２３に入射した平行光束Ｐはそのイメージレンズ３１によりいったん収束された後、発散して反射ミラー２５を経由して対物レンズ２６に導かれ、対物レンズ２６の後側主平面Ｓ２’にあたかも入射されたかのごとくして対物レンズ２６から情報記録面２１ａに向けて収束されつつ出射される。そのイメージレンズ３１の像倍率は略１である。
【００１９】
図１において、実線Ｐ１はガルバノミラー２３が基準位置（中立状態）にあるときの光線路を示したもので、平行光束Ｐはそのイメージレンズ３１の光軸Ｏ３（対物レンズ２６の反射光軸Ｏ２と一致）と平行にイメージレンズ３１に入射する。破線Ｐ２はガルバノミラー２３の基準位置からの回動により平行光束Ｐがそのイメージレンズ３１の光軸Ｏ３に対して斜めに反射された場合の光線路を示している。上述したように、ガルバノミラー２３の回動中心Ｏ１と対物レンズ２６の前側主点Ｓ１とが略共役関係になっているので、ガルバノミラー２３により反射された平行光束Ｐの光量分布Ｑの中心Ｑ１の対物レンズ２６の光軸Ｏ２に対するずれ△が発生しない。
【００２０】
情報記録面２１ａにより反射された反射光は、対物レンズ２６により集光され、反射ミラー２５によりガルバノミラー２３の側に向けて反射され、再び元の光路をたどってビームスプリッタ３０に導かれ、このビームスプリッタ３０の反射面３０ａにより受光部２４の側に向けられる。
【００２１】
受光部２４は結像レンズ３２、ビームスプリッタ３３、検出センサー３４、３５から概略構成され、光ディスク２１からの反射光は結像レンズ３２を経由してビームスプリッタ３３に導かれ、このビームスプリッタ３３の反射面３３ａにより一部は反射されて検出センサー３４に導かれ、一部はこの反射面３３ａａを透過して検出センサー３５に導かれ、検出センサー３４、３５に結像される。検出センサー３４の受光出力は情報記録面２１ａに記録された情報データの検出信号として用いられ、検出センサー３５の受光出力はトラッキングエラーの検出信号として用いられ、これにより情報記録面２１ａに記録された情報が検出されると共に、対物レンズ２６のトラッキング方向Ｔのずれが検出され、平行光束Ｐがトラッキング方向Ｔに対してずれているときには、ガルバノミラー２３の回動角度を調節して、トラッキングずれが生じないようにサーボ制御が行われる。
【００２２】
【発明の実施の形態２】
図２は、結像光学系を一対のリレーレンズ３６、３７から構成したもので、このリレーレンズ３６、３７には焦点距離ｆ１、ｆ２のレンズが用いられている。このリレーレンズ３６は、その一方の焦点Ｆ１がガルバノミラー２３の回動中心Ｏ１と一致する位置に配置されている。リレーレンズ３７はその焦点Ｆ２がリレーレンズ３６の他方側の焦点Ｆ１と対物レンズ２６の前側主点Ｓ１とにそれぞれ一致されおり、リレーレンズ３６、３７の主点は説明の便宜のため１つとし、各リレーレンズ３６、３７の主点に符号Ｓ３、Ｓ４を付する。このリレーレンズ３６、３７には同一のもの（ｆ１＝ｆ２）を用いても良いし、焦点距離ｆ１、ｆ２が異なるものを用いても良い。
【００２３】
ガルバノミラー２３には発明の実施の形態１で説明した同様に、平行光束Ｐが入射し、この平行光束Ｐはガルバノミラー２３により反射されて、リレーレンズ３６に導かれる。その図２において、実線はガルバノミラー２３が基準位置にある場合の光線路を示しており、破線はガルバノミラー２３が基準位置から角度θ回動したときの光線路を示している。ガルバノミラー２３が基準位置にあるとき、リレーレンズ３６の主点Ｓ３と平行光束Ｐの光強度分布が最大となる中心とが一致しかつリレーレンズ３６の光軸Ｏ３と平行な状態で平行光束Ｐがリレーレンズ３６に入射し、リレーレンズ３６により結像位置Ｅ１に収束された後、発散してリレーレンズ３７に入射する。その結像位置Ｅ１はリレーレンズ３７の焦点Ｆ２に一致しているので、リレーレンズ３７に入射した光束はこのリレーレンズ３７により再び平行光束として射出されて、反射ミラー２５に導かれる。
【００２４】
ガルバノミラー２３が基準位置から所定角度θ回動されたとき、リレーレンズ３６の主平面上では、リレーレンズ３６の主点Ｓ３と平行光束Ｐの光強度分布の中心とは一致せず、リレーレンズ３６の光軸Ｏ３に対して傾いて平行光束Ｐ（破線参照）が入射する。この平行光束Ｐはリレーレンズ３６により一旦位置Ｅ２に収束された後発散してリレーレンズ３７に入射する。リレーレンズ３７とリレーレンズ３７とはその焦点が一致するように配置されているので、このリレーレンズ３７から出射された光束は再び平行光束となり、この平行光束の光強度分布が最大となる中心位置が対物レンズ２６の前側主点Ｓ１するようにしてこの対物レンズ２６に入射される。
【００２５】
すなわち、ガルバノミラー２３の回転角度に拘わらず、平行光束Ｐの強度分布が最大となる中心が対物レンズ２６の主点を常に通るので、対物レンズ２６のカップリング効率を低下させることなく、かつ、光強度分布の偏りを生じさせることなく、情報記録面２１ａにスポット光を形成できる。
【００２６】
【発明の実施の形態３】
ところで、図１に示すイメージレンズを用いた光学系の場合、イメージレンズ３１に焦点距離ｆ＝１５ｍｍでガラス材としてＬａＦ８１を用い、対物レンズ２６に焦点距離ｆ＝１．２３ｍｍでガラス材としてＮｂＦＤ８２を用いた場合、半導体レーザー２７から出射されたレーザービームＰの波長が１ナノメーター（ｎｍ）変化すると、対物レンズ２６の焦点距離が０．１２μｍ変化する。すなわち、色収差が０．１２μｍ／ｎｍ発生する。
【００２７】
光磁気記録再生装置にこの光学系を用いた場合、半導体レーザー２７から出射されるレーザービームＰの波長は、リードとライトとで２〜３ｎｍ変化するため、対物レンズ２６の焦点距離が０．２４μｍ〜０．３６μｍ変化し、情報記録面２１ａと対物レンズ２６との距離Ｌ’が１μｍ以下の光学系にあっては、対物レンズ２６の色収差により情報記録面２１ａ上での合焦状態がずれ、このディフォーカス量は無視できない値である。
【００２８】
そこで、イメージレンズ３１として、図３に示す二枚のレンズ３１Ａ、３１Ｂ貼り合わせてなる色収差補正レンズを用いる。
【００２９】
その図３において、Ｒ１はガルバノミラー２３により反射された平行光束Ｐが入射する側の曲率半径、Ｒ２はレンズ３１Ａ、３１Ｂの貼り合わせ面の曲率半径、Ｒ３は平行光束出射側の曲率半径を示し、ｄ１はレンズ３１Ａの光軸中心の厚さ、ｄ２はレンズ３１Ｂの光軸中心の厚さを示し、レンズ３１Ａのガラス材にＰＳＫＯ２を用い、レンズ３１Ｂのガラス材にＳＦ７を用い、Ｒ１＝−１６．２ｍｍ、Ｒ２＝−０．８９ｍｍ、Ｒ３＝−５．６ｍｍとし、ｄ１＝２．０ｍｍ、ｄ２＝１．０ｍｍとすれば、焦点距離ｆ＝１５ｍｍでかつ対物レンズ２６の色収差を、０．０６μｍ／ｎｍに補正できる。
【００３０】
【発明の実施の形態４】
図２に示すリレーレンズを用いた光学系の場合、リレーレンズ３６、３７の両方共、焦点距離ｆ＝１５ｍｍでガラス材としてＬａＦ８１を用い、対物レンズ２６に焦点距離ｆ＝１．２３ｍｍでガラス材としてＮｂＦＤ８２を用いた場合、半導体レーザー２７から出射されたレーザービームＰの波長が１ナノメーター（ｎｍ）変化すると、対物レンズ２６の焦点距離が０．１０μｍ変化する。すなわち、色収差が０．１０μｍ／ｎｍ発生する。
【００３１】
光磁気記録再生装置にこの光学系を用いた場合、発明の実施の形態３で述べたような理由により、この色収差を補正する必要がある。
【００３２】
そこで、リレーレンズ３６、３７として、図４に示す二枚のレンズ３６Ａ、３６Ｂを貼り合わせてなる色収差補正レンズを用いる。
【００３３】
その図４において、Ｒ１はガルバノミラー２３により反射された平行光束Ｐが入射する側の曲率半径、Ｒ２はレンズ３６Ａ、３６Ｂの貼り合わせ面の曲率半径、Ｒ３は平行光束出射側の曲率半径を示し、ｄ１はレンズ３６Ａの光軸中心の厚さ、ｄ２はレンズ３６Ｂの光軸中心の厚さを示し、レンズ３６Ａのガラス材にＰＳＫＯ２を用い、レンズ３６Ｂのガラス材にＳＦ７を用い、Ｒ１＝−１６．５ｍｍ、Ｒ２＝−０．９５ｍｍ、Ｒ３＝−５．５ｍｍとし、ｄ１＝２．０ｍｍ、ｄ２＝１．０ｍｍとすれば、焦点距離ｆ＝１５ｍｍでかつ対物レンズ２６の色収差を、０．０２μｍ／ｎｍに補正できる。なお、リレーレンズ３７にはリレーレンズ３６と同じものを用いる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成したので、偏向手段から対物レンズまでの距離を大きく設定したとしても、偏向手段により反射されたレーザービームの光量分布の中心の対物レンズの光軸に対するずれをなくし、カップリング効率の低下の少ない光ディスク装置の光学系を提供できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係わる光ディスク装置の光学系の発明の実施の形態１の説明図であって、（ａ）はその全体を示す概要図、（ｂ）はその要部模式図である。
【図２】  本発明に係わる光ディスク装置の光学系の発明の実施の形態２の説明図であって（ａ）はその全体を示す概要図、（ｂ）はその模式図である。
【図３】  本発明に係わる光ディスク装置の光学系の発明の実施の形態３の説明図である。
【図４】  本発明に係わる光ディスク装置の光学系の発明の実施の形態４の説明図である。
【図５】  従来の光ディスク装置の光学系の概要図である。
【図６】  レーザービームの光量分布図である。
【符号の説明】
２０…光学系支持部材
２１…光ディスク
２３…ガルバノミラー（偏向手段）
２６…対物レンズ
３１…イメージレンズ（結像光学系）
Ｏ１…回動中心
Ｓ１…前側主点
【図１】
0003656936.tif 000002
【図２】
0003656936.tif 000003
【図３】
0003656936.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003656936.tif 000006
【図６】
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