(57)【要約】【課題】  透明基板の厚み誤差により発生する球面収差を補正する機能を持ちながら、装置を小型化する光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】  光源１から出射された光を対物レンズ１４に導き、対物レンズ１４によって光記録媒体１５の記録面に集光して情報の記録あるいは再生を行なうための光ピックアップ装置であって、少なくとも一つのレンズを有する第１のレンズ群１１と、少なくとも一つのレンズを有する第２のレンズ群１２とからなるレンズユニット１３を有し、第１のレンズ群１１及び第２のレンズ群１２は、各々の支持部材によって支持されており、互いの支持部材が嵌合し、かつ、光軸方向に摺動することで、各レンズ群の相対的位置関係を変化させ、光記録媒体１５の記録面に発生する球面収差を補正する。【選択図】  図１
2006120287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射された光を対物レンズに導き、当該対物レンズによって光記録媒体の記録面に集光して情報の記録あるいは再生を行なうための光ピックアップ装置であって、
少なくとも一つのレンズを有する第１のレンズ群と、少なくとも一つのレンズを有する第２のレンズ群とからなるレンズユニットを有し、
前記第１のレンズ群及び前記第２のレンズ群は、各々の支持部材によって支持されており、
該互いの支持部材が嵌合し、かつ、光軸方向に摺動することで、当該各レンズ群の相対的位置関係を変化させ、前記光記録媒体の記録面に発生する球面収差を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】
前記レンズユニットは、コリメートレンズであることを特徴とする請求項１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、光ピックアップ装置の光学系に係り、特に、球面収差補正の光学系に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ディスク装置においては、高密度化を図るために、光源の短波長化、対物レンズの高ＮＡ化に対応した技術が盛んに研究されてきた。
【０００３】
そして、一部で、４０５ｎｍ帯半導体レーザとＮＡ＝０．８５の対物レンズを用いた装置が製品化され始めている。
【０００４】
短波長光源、高ＮＡの対物レンズを採用する場合、以下の基本的な課題がある。
【０００５】
（１）ディスクのチルトに弱くなる。
【０００６】
（２）透明基板の厚み誤差に弱くなる。
【０００７】
（３）光源の波長跳びに弱くなる。
【０００８】
このうち、（１）の課題に関しては、透明基板の厚みを薄くすることで解決している。例えば、透明基板厚≒１００μｍとしている。
【０００９】
（２）、（３）に関しては、光学系の工夫により解決が試みられている。
【００１０】
例えば、（３）の光源の波長跳びに対しては、対物レンズで発生する色収差を相殺する色収差を生じさせる色収差補正レンズを追加して解決する、という試みがなされている。
【００１１】
（２）に関しては、透明基板の厚み誤差が生じた場合発生する球面収差を、例えば、
（ａ）ビームエクスパンダを追加採用して、そのレンズ間隔を変えることにより球面収差を発生させて、透明基板の厚み誤差による球面収差を相殺する。
【００１２】
（ｂ）コリメートレンズの位置を光軸方向に変えることにより球面収差を発生させて、透明基板の厚み誤差による球面収差を相殺する。
【００１３】
等の方法が検討されている。
【００１４】
そのような技術が、例えば、特許文献１に開示されている。
【００１５】
簡単に説明すると、ビームエクスパンダを用いる場合、図６（ａ）に示すように、対物レンズ３５の入射側の平行光束中に、負のパワーを持つレンズ３１と正のパワーを持つレンズ３２からなるエクスパンダ３３を設け、透明基板の厚み誤差に応じ、レンズ３１とレンズ３２間の間隔を変え、球面収差を発生させている。
【００１６】
また、コリメートレンズ３４の位置を変える場合は、図６（ｂ）に示すような系を用い、透明基板の厚み誤差に応じ、コリメートレンズ３４を光軸に沿って移動させて、球面収差を発生させている。
【００１７】
そして、このような光学系を実現する機構が、例えば、特許文献２に開示されている。
【００１８】
特許文献２の図１（本明細書では図７に示す）及び図３（本明細書では図８に示す）を用いて説明すると、エクスパンダレンズ１６は、凹レンズ１６ａと凸レンズ１６ｂから構成されており、各々がレンズ保持部材２５ａと、レンズ保持部材２５ｂによって支持されている。
【００１９】
そして、レンズ保持部材２５ａと一体で締結された駆動用ラック２４に、ガイド軸２７を挿入することで、凹レンズ１６ａは光軸に沿って摺動できるように構成されている。
【００２０】
なお、特許文献２においては、凹レンズ１６ａを『第１のレンズ群』、凸レンズ１６ｂを『第２のレンズ群』、凹レンズ１６ａと凸レンズ１６ｂから構成されたエクスパンダレンズ１６を、本明細書における『レンズユニット』とみなしている。
【００２１】
また、特許文献２中には明示されていないが、上記のようにガイド軸２７を用いて摺動する場合、ガイド軸２７を中心にレンズ保持部材２５ａが回転してしまうことを防ぎ、光軸と凹レンズ１６ａとの同軸度を得るため、ガイド軸２７と平行にさらにガイド軸（副軸）を配設することが一般的である。
【００２２】
特に、現在製品化されているＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃレコーダなどで上記の構成は用いられている。
【特許文献１】特開２００２−２３６２５２号公報
【特許文献２】特開２００３−９１８４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
ところが、上記の従来技術では、以下のような課題がある。
【００２４】
一般的に、レンズユニットを含めた光学素子の同軸度及び倒れといった精度は、有効光束径に比例して許容されうるバラツキの量が決定される。
【００２５】
このため、装置の薄型化が進行し、有効光束径が小径化するほど許容されるバラツキの量が減少することになる。
【００２６】
具体的に書くと、一般的な光ピックアップにおいて、ディスク面に垂直に照射するために設けられた跳ね上げミラーまでは、光源から出射されたレーザの光軸はディスク面と平行である。
【００２７】
このため、有効光束径は光ピックアップの厚さ（ディスク面と垂直な面）を制限するパラメータとなる。
【００２８】
つまり、光ピックアップ装置の薄型化を実現するためには有効光束径の小径化が必要不可欠であり、そのためには、高精度なレンズユニットの構成が要求されるのである。
【００２９】
そして、上記したレンズユニットであるエクスパンダレンズの機構においては、外径寸法のみならず、光軸に対して可動側の凹レンズ１６ａと、凸レンズ１６ｂの同軸度及び倒れの精度が要求されることとなる。
【００３０】
しかしながら、上記のエクスパンダ機構においては、まず同軸度に着目すると、
（ａ−１）凹レンズ１６ａとレンズ保持部材２５ａの凹レンズ嵌合部の同軸度、
（ａ−２）レンズ保持部材２５ａの凹レンズ嵌合部からガイド軸２７挿入穴中心までの寸法公差、
（ａ−３）レンズ保持部材２５ａのガイド軸２７挿入穴とガイド軸２７の嵌合ガタ、
（ａ−４）ガイド軸２７の同軸度、
（ａ−５）レンズ保持部材２５ａの凹レンズ嵌合部から副軸挿入部までの寸法公差、
（ａ−６）レンズ保持部材２５ａの副軸挿入部と副軸の嵌合ガタ、
（ａ−７）副軸の同軸度、
（ａ−８）凸レンズ１６ｂとレンズ保持部材２５ｂの凸レンズ嵌合部の同軸度、（ａ−９）レンズ保持部材２５ｂの寸法公差（例えば、凸レンズ嵌合部から光学ベース取り付け部までの寸法）、といった少なくとも９点の公差バラツキが生じる。
【００３１】
また、倒れに関しても、
（ｂ−１）凹レンズ１６ａとレンズ保持部材２５ａの倒れ、
（ｂ−２）レンズ保持部材２５ａのガイド軸２７挿入穴とガイド軸２７の嵌合による倒れ、
（ｂ−３）光学ベース（図示せず）に対するガイド軸２７の倒れ、
（ｂ−４）凸レンズ１６ｂとレンズ保持部材２５ｂの倒れ、
（ｂ−５）光学ベースに対する保持部材２５ｂの倒れ、といった５点のバラツキが生じる。
【００３２】
このため、これらのエクスパンダ機構を内包する光ピックアップ装置の光学ベースは上記バラツキを含めたクリアランスを確保する必要があり、装置が大型化するという問題点がある。
【００３３】
また、上記したバラツキのみならず、従来技術のエクスパンダ機構では、凹レンズ１６ａが摺動するため、ガイド軸２７と副軸の平行度も必要となる。
【００３４】
このため、従来では一般的に摺動用シャフト（ガイド軸２７）の倒れ調整や、レンズの偏芯補正を行うための調整機構が配設されている。
【００３５】
これは上記したバラツキによって、光軸に対するエクスパンダレンズの同軸度、倒れ精度を無調整では確保できないためである。
【００３６】
上記した調整機構について図９を用いて詳細に説明する。
【００３７】
図９は調整機構を説明するための概略斜視図であり、図７及び８において説明した従来技術の調整機構に該当する部分を抜粋、加筆及び形状を簡略化して表示している。
【００３８】
なお、図９中で図７及び８と同一の符号が配されている部品は、同一の機能を有した部品を示している。
【００３９】
一般的には三つのビス４０を用いてガイド軸２７の両端及び副軸４１の一端の高さを調整することで、光軸に対する平行度を調整し、摺動時の可動側レンズ１６ａの光軸に対する同軸度を確保するように構成されている。
【００４０】
この際、調整する方向と直行する矢印Ａ方向の位置は、例えば光学ベース４２（本説明に要する一部のみ図示）にガイド軸２７の受け面４２ｂを高精度に構成し、該光学ベース４２の受け面４２ｂにガイド軸２７を押圧することで決定している。
【００４１】
なお、上記した調整する方向と直行する矢印Ａ方向にも更なる高い精度が要求される場合は、受け面４２ｂに押圧するのではなく、さらに調整箇所が必要となり、部品点数が増加するという問題点がある。
【００４２】
また、固定側のレンズ１６ｂは光軸に直行する方向２軸（矢印Ａ及びＢ）に調整可能に構成することで光軸及び可動側のレンズ１６ａとの同軸度調整を行なっている。
【００４３】
例えば、光学ベース４２の固定レンズ側端面４２ａにレンズ保持部材２５ｂを付勢部材４３で付勢しながら、光軸と直行する２軸方向に冶工具で移動させることで調整を行う。
【００４４】
これは、従来技術のように可動側のレンズと固定側のレンズが独立で構成されているため、各々を、発光源からの光軸に一致させるよう調整させる必要があるためである。
【００４５】
特に、このようなレンズユニットから構成される光学素子は、一般的に理想光軸に対する倒れ及び同軸度のみならず、２群間の倒れ及び同軸度の精度が非常に厳しくなるという問題点がある。
【００４６】
本発明は、上記問題点に鑑み、装置を大型化することなく、部品点数、調整点数を削減しながら、高精度な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】
【００４７】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、光源から出射された光を対物レンズに導き、当該対物レンズによって光記録媒体の記録面に集光して情報の記録あるいは再生を行なうための光ピックアップ装置であって、少なくとも一つのレンズを有する第１のレンズ群と、少なくとも一つのレンズを有する第２のレンズ群とからなるレンズユニットを有し、前記第１のレンズ群及び前記第２のレンズ群は、各々の支持部材によって支持されており、該互いの支持部材が嵌合し、かつ、光軸方向に摺動することで、当該各レンズ群の相対的位置関係を変化させ、前記光記録媒体の記録面に発生する球面収差を補正することを特徴とする。
【００４８】
また、本発明は、前記レンズユニットは、コリメートレンズであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４９】
本発明によれば、支持部材で支持される第１及び第２のレンズ群の相対位置を変化させることにより球面収差を補正させることで、透明基板の厚み誤差による球面収差を補正する、球面収差補正機構を提供することが可能となった。
【００５０】
また、本発明によれば、レンズユニットがコリメートレンズであることで、従来技術のようにエクスパンダをコリメートレンズと別に配設することなく、球面収差を補正でき、また、コリメートレンズ位置を変える場合のみによる補正と比較して、可動距離は半分程度とでき、光ピックアップ装置をコンパクトに保つことが可能となった。
【００５１】
また、本発明によれば、装置を大型化することなく、部品点数及び調整点数を削減しながら、高精度な２つのレンズ群を有した光ピックアップ装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
以下、発明を実施するための最良の形態について図面を詳細に説明する。
【００５３】
（第１の実施の形態）
図１は本発明による光ピックアップ装置の第１の実施の形態を示す構成図である。
【００５４】
図１において、１は半導体レーザ、２は回折格子、３はＰＢＳ、４は集光レンズ、５はモニタ用ＰＤ、６はλ／４板、７はレンズ、８はレンズ、９はレンズ、１０はレンズ、１１は第１のレンズ群、１２は第２のレンズ群、１３はレンズユニットとしてのコリメートレンズ、１４は対物レンズ、１５は光ディスク、１６はセンサーレンズ、１７はＲＦ及びサーボＰＤを示す。
【００５５】
半導体レーザ１から出射されるビームは、回折格子２でメインビームと二つのサブビームに分離させられる。
【００５６】
このサブビームは、ＤＰＰ（ディファレンシャルプッシュプル）用のサーボ用信号生成に利用される。
【００５７】
回折格子からの光ビームは、一部ＰＢＳ３で反射させられ集光レンズ４によりモニタ用ＰＤ５に集光する。
【００５８】
このモニタＰＤ５の出力は、半導体レーザ１からの出射パワーのコントロールに使用される。
【００５９】
ＰＢＳ３を透過したビームは、λ／４板６を介して、レンズユニットであるコリメートレンズ１３で平行光束とされ、対物レンズ１４により透明基板を通して情報記録面に結像させられる。
【００６０】
ここで、光ディスク１５は、透明基板と情報記録面から形成されている。
【００６１】
光ディスクで反射したビームは、対物レンズ１４で集光され、コリメートレンズ１３、λ／４板６を介してＰＢＳ３で反射させられ、センサーレンズ１６によりＲＦ及びサーボＰＤ１７上に集光させられる。
【００６２】
コリメートレンズ１３は、球面レンズ７、８（第１のレンズ群１１）と球面レンズ９、１０（第２のレンズ群１２）の二つのレンズ群から構成されている。
【００６３】
このＲＦ及びサーボＰＤ１７からの出力により、情報信号及びサーボ用信号が得られる。
【００６４】
ここで、光ディスク１５の透明基板に厚み誤差が生じた場合について記載する。
【００６５】
透明基板に厚み誤差が生じた場合、周知のように、球面収差が発生する。そして、短波長、高ＮＡ対物レンズ使用の場合、その影響は大きい。
【００６６】
そこで、本実施の形態では、レンズユニットであるコリメートレンズ１３の、レンズ７とレンズ８から構成された、第１のレンズ群１１と、レンズ９とレンズ１０から構成された、第２のレンズ群１２との間隔を変えることにより、発生した球面収差を補正する。
【００６７】
次に、透明基板の厚み誤差とそれを補正するためのレンズ群間距離の関係について説明する。
【００６８】
なおここでは、半導体レーザ１の波長は、情報再生時は、約４０７ｎｍであり、対物レンズ１４のＮＡは０．８５、焦点距離は１．１７６５ｍｍである。
【００６９】
本実施例の投光系の設計値を表１に示す。Ｎ（４０７）は波長４０７ｎｍでの屈折率、ΔＮは、波長が１ｎｍ増加したときの屈折率変化を表しており、波長４０７ｎｍ付近での分散に対応する。非球面形状は、光軸方向をＸ、光軸に垂直な方向の高さをｈ、円錐係数ｋとして、
【００７０】
【数１】
2006120287.tif 000003
で表し、表２に示す。
【００７１】
また、図２及び図３は、表１及び表２のパラメータで構成した場合のレンズ群距離の関係を示す。
【００７２】
【表１】
2006120287.tif 000004
【００７３】
【表２】
2006120287.tif 000005
【００７４】
図２は、第１のレンズ群１１を移動した場合（第２のレンズ群１２は固定）であり、透明基板厚み誤差１μｍあたりの移動量は約２８μｍである。
【００７５】
また、図３は、第２のレンズ群１２を移動した場合についてであり、この場合、透明基板厚誤差１μｍあたりの移動量は約２０μｍである。
【００７６】
なお、例えば、コリメートレンズ１３全体を移動させる場合は、透明基板厚み誤差１μｍあたりの移動量は約５０μｍ程度であり、第１のレンズ群１１を移動させる場合は、光学系の全長に変化はなく、第２のレンズ群１２を移動する場合でも、移動のために確保すべき領域は、コリメートレンズ１３全体を移動させた場合の半分程度と十分に短く、光学系をコンパクトに形成できる。
【００７７】
図４は、本実施の形態の球面収差補正機構の概観の斜視図を、図５は図４のＣ−Ｃ線における断面図を示す。
【００７８】
図４及び図５において、１８は第１のレンズ群１１を支持する第１の支持部材、１９は第２のレンズ群１２を支持する第２の支持部材を示す。
【００７９】
各々のレンズ群は各支持部材に対し、圧入などにより良好な同軸度を得ながら固着されている。
【００８０】
なお、本実施の形態では第１のレンズ群１１を固定側、第２のレンズ群１２を可動側のレンズ群としている。
【００８１】
また、本実施の形態においては、各々の支持部材は各々のレンズ群と同心円の略円筒形状で構成されている。
【００８２】
そして、第２の支持部材１９の外径摺動部１９ａ（図５中破線で表示）は、第１の支持部材１８の内側摺動部１８ａ（図５中一点鎖線で表示）と摺動するように嵌合されている。
【００８３】
また、第２の支持部材１９の一部には一体で凸部１９ｂが配設されている。以下、図示しないが、例えばこの凸部１９ｂに、特許文献２に記載されたエクスパンダー機構と同様に、ラック部材、ステッピングモータやリードスクリューを構成することで、光軸方向に駆動可能に構成される。
【００８４】
上記のような構成とすることで、従来技術よりガイド軸及び副軸を除くことが可能となるため、部品点数を２点削減することが可能となる。
【００８５】
さらに、公差バラツキの要因について以下に詳記する。
【００８６】
同軸度に関しては、
（ｃ−１）第１のレンズ群１１と第１の支持部材１８のレンズ嵌合部の同軸度、
（ｃ−２）第１の支持部材１８のレンズ嵌合部と内径摺動部１８ａの同軸度、
（ｃ−３）第２のレンズ群１２と第２の支持部材１９のレンズ嵌合部の同軸度、
（ｃ−４）第２の支持部材１９のレンズ嵌合部と外径摺動部１９ａの同軸度、
（ｃ−５）第１の支持部材１８の内径摺動部１８ａと、第２の支持部材１９の外形摺動部１９ａによる嵌合ガタと、というように、従来技術と同じ機能を有しながら、同軸度のバラツキの要因を５点まで減ずることが可能となる。
【００８７】
特に、上記した５点の同軸度のバラツキの要因は、（ｃ−１）＝（ａ−１）、（ｃ−３）＝（ａ−８）、（ｃ−５）＝（ａ−３）、とみなすことができる。
【００８８】
また、（ｃ−２）、（ｃ−４）に関しても、各々同一部材（（ｃ−２）は第１の支持部材１８の精度、（ｃ−４）は第２の支持部材１９の精度である）であり、同心円形状の寸法精度であるため、加工上、加工装置の送りや、チャックの変更が必要なく、旋削により同時加工が可能なため、高い部品精度が実現可能である。
【００８９】
これに対し、従来技術の（ａ−２）、（ａ−５）は、同一部品ではあっても同心円形状ではないため、レンズ嵌合部を加工した後に、加工場所を移動させる必要があり、加工装置の送り精度がバラツキとして残ってしまう。
【００９０】
このように、本発明の構成は、従来技術と比較し同軸度に影響を与えるバラツキを減ずることが可能である。
【００９１】
また、倒れに関しては、
（ｄ−１）第１のレンズ群１１と、第１の支持部材１８の内径摺動部１８ａの倒れ、
（ｄ−２）第２のレンズ群１２と、第２の支持部材１９の外径摺動部１９ａの倒れ、
（ｄ−３）第１の支持部材１８の内径摺動部１８ａと、第２の支持部材１９の外径摺動部１９ａの嵌合による倒れ、
（ｄ−４）固定側となる第１の支持部材１８の、光学ベースに対する倒れと、というように、従来技術と比較し、倒れのバラツキの要因を低減することが可能となる。
【００９２】
特に、上記４点の倒れのバラツキの要因は、（ｄ−１）＝(ｂ−１)、（ｄ−２）＝（ｂ−４）、（ｄ−３）＝（ｂ−２）、（ｄ−４）＝（ｂ−３）、とみなすことができる。
【００９３】
また、本発明の構成は固定側である第１の支持部材１８と、第２の支持部材１９とが直接摺動することができるように嵌合されているため、第１のレンズ群１１と、第２のレンズ群１２の倒れ、同軸度を調整する必要はない。
【００９４】
なお、本発明は上記した実施形態のみに限定されるものではなく、例えば従来技術において示したエクスパンダ機構などに適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明による光ピックアップ装置の第１の実施の形態を示す構成図である。
【図２】第１のレンズ群１１を移動した場合のレンズ群距離の関係を示す。
【図３】第２のレンズ群１２を移動した場合のレンズ群距離の関係を示す。
【図４】本実施の形態の球面収差補正機構の概観の斜視図を示す。
【図５】図４のＣ−Ｃ線における断面図を示す。
【図６】従来の調整機構を示す斜視図である。
【図７】従来の調整機構を示す斜視図である。
【図８】従来の調整機構を示す図である。
【図９】従来の調整機構を示す概観斜視図である。
【符号の説明】
【００９６】
１  半導体レーザ
２  回折格子
３  ＰＢＳ
４  集光レンズ
５  モニタ用ＰＤ
６  λ／４板
７、８、９、１０  レンズ
１１  第１のレンズ群
１２  第２のレンズ群
１３  コリメートレンズ
１４  対物レンズ
１５  光ディスク
１６  センサーレンズ
１７  ＲＦサーボＰＤ
１８  第１の支持部材
１８ａ  第１の支持部材の内径摺動部
１９  第２の支持部材
１９ａ  第２の支持部材の外径摺動部
１９ｂ  凸部
【図９】
2006120287.tif 000006
【図１】
2006120287.tif 000007
【図２】
2006120287.tif 000008
【図３】
2006120287.tif 000009
【図４】
2006120287.tif 000010
【図５】
2006120287.tif 000011
【図６】
2006120287.tif 000012
【図７】
2006120287.tif 000013
【図８】
2006120287.tif 000014