(57)【要約】【課題】情報の記録や再生を確実に行うことができる状態で光ピックアップ装置を小型化する。【解決手段】  光ピックアップ装置１は、ＸＺ平面とＹＺ平面とのそれぞれにおける光線の発光点をＺ軸上の異なる位置に有するレーザー光源１０と、このレーザー光源１０から出射されたレーザー光をＨＤ−ＤＶＤ１４の情報記録面１４０上に集光する対物レンズ１３とを備えている。レーザー光源１０と対物レンズ１３との間には、ＸＺ平面に平行な平面における光路長と、ＹＺ平面に平行な平面における光路長とを変化させる第一光学ユニット１１が設けられている。この第一光学ユニット１１と対物レンズ１３との間には、Ｚ軸からの距離によって光路長を変化させる第二光学ユニット１２が設けられている。【選択図】図１
2004164825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸を交線として直交する２平面のそれぞれにおける光線の発光点を前記光軸上の異なる位置に有するレーザー光源と、
このレーザー光源から出射されたレーザー光を光記録媒体の情報記録面上に集光する対物レンズとを備える光ピックアップ装置であって、
前記レーザー光源と前記対物レンズとの間には、前記２平面の一方に平行な平面における光路長と、他方に平行な平面における光路長とを変化させる第一光学ユニットが設けられ、
この第一光学ユニットと前記対物レンズとの間には、前記光軸からの距離によって光路長を変化させる第二光学ユニットが設けられていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記第一光学ユニットは、前記レーザー光源から出射されるレーザー光の断面形状を略円形に整形するビーム整形レンズと、前記２平面の一方に平行な平面における光路長と他方に平行な平面における光路長とを変化させることができる第一光学素子とを備え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。
【請求項３】
前記第一光学素子は、表面を前記光軸と交差させて配設されるとともに電圧によって屈折率を変化可能である第一液晶層と、この第一液晶層の表面上に非点収差を変化できるように配設されるとともに、互いに独立して前記第一液晶層に電圧を印加可能である透明な複数の第一電極とを備えることを特徴とする請求項２記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記複数の第一電極は、前記２平面に対して面対称となっていることを特徴とする請求項３記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記第一光学ユニットは、前記レーザー光源から出射されるレーザー光の断面形状を略円形に整形するビーム整形レンズと、このビーム整形レンズを前記レーザー光源の光軸に沿って移動させる第一アクチュエータとを備え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。
【請求項６】
前記ビーム整形レンズは、アナモフィックな光学機能面を有することを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記第二光学ユニットは、前記レーザー光源から出射されたレーザー光の発散角を変化させるカップリングレンズと、前記光軸からの距離によって光路長を変化させることにより球面収差を変化させることができる第二光学素子とを備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
前記第二光学素子は、表面を前記光軸と交差させて配設されるとともに電圧によって屈折率を変化可能である第二液晶層と、この第二液晶層の表面上に前記光軸を中心とする同心円状に配設されるとともに、互いに独立して前記第二液晶層に電圧を印加可能である透明な複数の第二電極とを備えることを特徴とする請求項７記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
前記第二光学ユニットは、前記レーザー光源から出射されたレーザー光の発散角を変化させるカップリングレンズと、このカップリングレンズを前記レーザー光源の光軸に沿って移動させる第二アクチュエータとを備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】
レーザー光源から出射された光束を、対物レンズを含む集光光学系を介して光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の再生及び／又は記録を行なう光ピックアップ装置において、
前記レーザー光源から入射した光束に対して、光軸に垂直な第1方向と、前記光軸と前
記第１方向の両方に垂直な第２方向とで異なった光学的作用を与えることにより、出射する際のビーム断面形状を、光軸を中心とした円形状に近づくように整形し、かつ発散光束として出射するビーム整形レンズと、
該ビーム整形レンズから入射した発散光束の発散度合いを小さくして出射するカップリングレンズとを有し、
設計波長と使用波長との差によって、前記対物レンズにて発生する球面収差と、
前記カップリングレンズを光軸方向に移動した場合に、前記カップリングレンズからの出射光束の発散度合いが変化することによって前記対物レンズにて発生する球面収差とが相殺するように、前記カップリングレンズの光軸上の位置決めを行なうことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１１】
前記光ピックアップ装置の組み立て時に、前記カップリングレンズの位置決めを行なうことを特徴とする請求項１０記載の光ピックアップ装置。
【請求項１２】
前記光ピックアップ装置は、設計波長と使用波長との差によって、前記対物レンズにて発生する球面収差を検出する検出手段と、
前記カップリングレンズを光軸方向に進退させる駆動手段を有し、
前記光ピックアップ装置の使用時に、前記カップリングレンズからの出射光束の発散度合いを変化させることによって前記対物レンズにて球面収差が発生するようにせしめ、当該発生した球面収差が、前記検出手段が検出した球面収差と相殺するように、
前記駆動手段を駆動して前記カップリングレンズの位置決めを行なうことを特徴とする請求項１０記載の光ピックアップ装置。
【請求項１３】
前記光ピックアップ装置の光学系を通過した光束が、前記対物レンズにて生じる球面収差と、
前記カップリングレンズを光軸方向に移動した場合に、前記カップリングレンズからの出射光束の発散度合いが変化することによって前記対物レンズにて発生する球面収差とが相殺するように、前記カップリングレンズの光軸上の位置決めを行なうことを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１４】
レーザー光源から出射された光束を、対物レンズを含む集光光学系を介して光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の再生及び／又は記録を行なう光ピックアップ装置において、
前記レーザー光源から入射した光束に対して、光軸に垂直な第1方向と、前記光軸と前
記第１方向の両方に垂直な第２方向とで異なった光学的作用を与えることにより、出射する際のビーム断面形状を、光軸を中心とした円形状に近づくように整形し、かつ発散光束として出射する機能を有するビーム整形レンズと、
該ビーム整形レンズから入射した発散光束の発散度合いを小さくして出射するカップリング機能を有するカップリングレンズとを有し、
前記光ピックアップ装置の使用温度が変化した際に、前記ビーム整形レンズ及び前記カップリングレンズを通過した光束の有する非点収差が変化しないように構成されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１５】
前記光ピックアップ装置の使用温度が変化した際に、前記ビーム整形レンズを通過した光束の有する非点収差が変化しないように構成されていることを特徴とする請求項１４記載の光ピックアップ装置。
【請求項１６】
前記ビーム整形レンズがガラス製であることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１７】
前記ビーム整形レンズがプラスティック製であることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１８】
前記ビーム整形レンズが回折面を有することを特徴とする請求項１７記載の光ピックアップ装置。
【請求項１９】
前記ビーム整形レンズが屈折面から構成されることを特徴とする請求項１７記載の光ピックアップ装置。
【請求項２０】
前記カップリングレンズはプラスティック樹脂から構成されることを特徴とする請求項１４〜１９のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項２１】
前記カップリングレンズはガラスから構成されることを特徴とする請求項１４〜１９のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項２２】
前記ビーム整形レンズと前記カップリングレンズとが別体であることを特徴とする請求項１４〜２１のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項２３】
前記ビーム整形レンズと前記カップリングレンズとが一体化された単玉の光学素子であることを特徴とする請求項１４〜２１のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項２４】
レーザー光源から出射された光束を、対物レンズを含む集光光学系を介して光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の再生及び／又は記録を行なう光ピックアップ装置において、
前記レーザー光源から入射した光束に対して、光軸に垂直な第1方向と、前記光軸と前
記第１方向の両方に垂直な第２方向とで異なった光学的作用を与えることにより、出射する際のビーム断面形状を、光軸を中心とした円形状に近づくように整形し、かつ発散光束として出射する機能を有するビーム整形レンズと、
該ビーム整形レンズから入射した発散光束の発散度合いを小さくして出射するカップリング機能を有し、光軸方向の位置が固定されたカップリングレンズと、
該カップリングレンズから入射した光束が入射するとともに、前記レーザー光源の設計波長と使用波長との差によって、前記対物レンズにて発生する球面収差を補正する機能を有する第１補正素子とを備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２５】
前記第１補正素子は、光路差付与構造を備えることを特徴とする請求項２４記載の光ピックアップ装置。
【請求項２６】
前記第１補正素子は、前記対物レンズへ入射する光束の発散度合いを変化させることを特徴とする請求項２５記載の光ピックアップ装置。
【請求項２７】
前記カップリングレンズと、前記第１補正素子とは一体化された単玉の光学素子であることを特徴とする請求項２６記載の光ピックアップ装置。
【請求項２８】
前記対物レンズと、前記第１補正素子とは一体化された単玉の光学素子であることを特徴とする請求項２６記載の光ピックアップ装置。
【請求項２９】
前記第１補正素子は、液晶素子から構成されることを特徴とする請求項２４記載の光ピックアップ装置。
【請求項３０】
前記第１補正素子は、該第１補正素子を通過する光束の波面収差を変化させることを特徴とする請求項２９記載の光ピックアップ装置。
【請求項３１】
前記第１補正素子は、ビームエキスパンダーであって、当該第１補正素子を光軸方向に進退させて出射される光束の発散度合いを変化させることによって球面収差を補正することを特徴とする請求項２４記載の光ピックアップ装置。
【請求項３２】
前記対物レンズは、使用波長が設計波長から５ｎｍ変化した場合の波面収差の変化量が０．０２λｒｍｓ以上であることを特徴とする請求項１０〜３１のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３３】
前記レーザー光源の出射する光束の波長は、３８０〜４２０nmであることを特徴とする請求項１０〜３２のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３４】
カップリングレンズは、使用波長が設計波長である場合、非平行である入射光束を、非平行光として出射することを特徴とする請求項１０〜３３のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３５】
カップリングレンズは、使用波長が設計波長である場合、非平行である入射光束を、平行光として出射することを特徴とする請求項１０〜３３のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３６】
前記ビーム整形レンズ及び／または前記カップリングレンズは、通過する光束に対して、所定量の非点収差を付与するように構成されていることを特徴とする請求項１０〜３５のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３７】
前記光ピックアップ装置は、波長λ１のレーザー光源を用いて、保護基板厚がｔ１の第１光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行ない、波長λ２（λ１＜λ２）のレーザー光源を用いて、保護基板厚がｔ２（ｔ１≦ｔ２）の第２光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行ない、波長λ３（λ２＜λ３）のレーザー光源を用いて、保護基板厚がｔ３（ｔ２＜ｔ３）の第３光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行なうものであり、
前記λ１のレーザー光源から出射される光束が通過する光路中に、前記ビーム整形レンズ及び前記カップリングレンズが配置されることを特徴とする請求項１０〜３６のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３８】
前記カップリングレンズは、二つ以上の単玉の光学素子を組合わせて構成され、これら光学素子のうち少なくとも一つを駆動手段により光軸方向に進退させることを特徴とする請求項１０〜３７のいずれか一項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、光記録媒体に対し情報を記録し、記録された情報を再生する光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光記録媒体に対し情報を記録し、記録された情報を再生する光ピックアップ装置においては、ほぼ単一波長のレーザー光を半永久的に出射できる半導体レーザーがレーザー光源として用いられている。この半導体レーザーから出射されるレーザー光は、半導体レーザーの構造上、光軸を交線として直交する２平面で発散角が異なり、また非点収差も生じる。
レーザー光がこのような非点収差を生じる場合、情報の記録や再生が妨げられることとなる。そのため、近年このような問題を解決すべく、光ピックアップ装置には非点収差を補正するよう光路長を変化させることができる光学ユニットが設けられている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００３】
この光学ユニットは、印加される電圧によって光路長を変化させる液晶層を有する液晶光学素子と、レーザー光源から出射されるレーザー光の断面形状を略円形に整形するビーム整形レンズとによって、光ピックアップ装置の組み立て時に限らず、温度等の環境変化時においても上記非点収差を補正するものである。
【特許文献１】特開２０００−２２８０２５号公報
【特許文献２】特開２０００−３４８３７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、光ピックアップ装置に対しては更なる小型化・簡素化が望まれている。
しかしながら、光ピックアップ装置を小型化するためにビーム整形レンズを小型化した場合、ビーム整形レンズの光学機能面の曲率が大きくなるため、温度変化などの環境変化に伴って球面収差が大きく生じ、情報の記録や再生を妨げることとなる。
【０００５】
本発明の課題は、情報の記録や再生を確実に行うことができる状態で小型化することができる光ピックアップ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、光軸を交線として直交する２平面のそれぞれにおける光線の発光点を前記光軸上の異なる位置に有するレーザー光源と、
このレーザー光源から出射されたレーザー光を光記録媒体の情報記録面上に集光する対物レンズとを備える光ピックアップ装置であって、
前記レーザー光源と前記対物レンズとの間には、前記２平面の一方に平行な平面における光路長と、他方に平行な平面における光路長とを変化させる第一光学ユニットが設けられ、
この第一光学ユニットと前記対物レンズとの間には、前記光軸からの距離によって光路長を変化させる第二光学ユニットが設けられていることを特徴とする。
【０００７】
請求項１記載の発明によれば、前記２平面の一方に平行な平面における光路長と、他方に平行な平面における光路長とを変化させる第一光学ユニットが設けられているので、これら光路長を変化させることにより非点収差を補正することができる。従って、光ピックアップ装置の組み立て時や動作時などに、非点収差を第一光学ユニットによって補正することができる。なお、ここで言う非点収差とは、光記録媒体の情報記録面上での集光スポットにおける波面収差の非点収差成分である。
また、光軸からの距離によって光路長を変化させる第二光学ユニットが設けられているので、光軸から遠ざかるにつれて光路長を大きくしたり小さくしたりすることによって球面収差を補正することができる。従って、光ピックアップ装置の組み立て時や動作時などに、球面収差を第二光学ユニットによって補正することができる。なお、ここで言う球面収差とは、光記録媒体の情報記録面上での集光スポットにおける波面収差の球面収差成分である。
よって、光ピックアップ装置を小型化した場合に温度変化などの環境変化に伴って球面収差が大きく生じても、従来と異なり、この球面収差を補正し、情報の記録や再生を確実に行うことができる。つまり、情報の記録や再生を確実に行うことができる状態で光ピックアップ装置を小型化することができる。
また、光ピックアップ装置の組み立て後においても非点収差と球面収差とをともに補正することができるため、これらの収差の発生を防ぐべく組み立て時に厳密な調整を行う必要がない分、光ピックアップ装置の組み立てを容易に行うことができる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の光ピックアップ装置において、
前記第一光学ユニットは、前記レーザー光源から出射されるレーザー光の断面形状を略円形に整形するビーム整形レンズと、前記２平面の一方に平行な平面における光路長と他方に平行な平面における光路長とを変化させることができる第一光学素子とを備えることを特徴とする。
【０００９】
ここで、レーザー光の断面形状とは、レーザー光源の光軸に垂直な、レーザー光の断面形状である。
また、ビーム整形レンズには、前記２平面のそれぞれにおける光路長を変化させることによってレーザー光の断面形状を略円形に整形する機能とともに、非点収差を補正する機能を持たせることが好ましい。
請求項２記載の発明によれば、前記２平面の一方に平行な平面における光路長と他方に平行な平面における光路長とを変化させることができる第一光学素子を備えているので、ビーム整形レンズに非点収差を補正する機能を持たせた場合においても、光ピックアップ装置の組み立て時にビーム整形レンズの位置ずれが生じたり、温度などの使用環境が変化してビーム整形レンズの屈折率が変化したりすることで生じる非点収差を第一光学素子によって補正することができる。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の光ピックアップ装置において、
前記第一光学素子は、表面を前記光軸と交差させて配設されるとともに電圧によって屈折率を変化可能である第一液晶層と、この第一液晶層の表面上に非点収差を変化できるように配設されるとともに、互いに独立して前記第一液晶層に電圧を印加可能である透明な複数の第一電極とを備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明によれば、電圧によって屈折率を変化可能な第一液晶層が表面を前記光軸と交差させて配設されており、第一液晶層に独立して電圧を印加可能な透明な複数の第一電極が第一液晶層の表面上に非点収差を変化できるように配設されているので、各第一電極による第一液晶層への印加電圧を制御することにより、第一液晶層の部位によって屈折率を異ならせ、非点収差の劣化を低減する光路長を付与することができる。従って、各第一電極による第一液晶層への印加電圧を制御することにより非点収差を補正することができる。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の光ピックアップ装置において、
前記複数の第一電極は、前記２平面に対して面対称となっていることを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明によれば、複数の第一電極は前記２平面に対して面対称となっているので、各平面を挟んだ一方の側の第１電極と他方の側の第１電極とによって、これら第一電極によって電圧が印加される部位の第一液晶層の屈折率を等しくすることにより、レーザー光の断面形状をより円形に近づけることができるとともに非点収差をより確実に補正することができる。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の光ピックアップ装置において、
前記第一光学ユニットは、前記レーザー光源から出射されるレーザー光の断面形状を略円形に整形するビーム整形レンズと、このビーム整形レンズを前記レーザー光源の光軸に沿って移動させる第一アクチュエータとを備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の発明によれば、第一光学ユニットはビーム整形レンズと、このビーム整形レンズを前記レーザー光源の光軸に沿って移動させる第一アクチュエータとを備えているので、非点収差をビーム整形レンズによって補正することができるとともに、光ピックアップ装置の組み立て時にビーム整形レンズの位置ずれが生じたり、温度などの使用環境が変化してビーム整形レンズの屈折率が変化したりすることで生じる非点収差を、第一アクチュエータによってビーム整形レンズを移動させることにより補正することができる。また、第一アクチュエータを動かすことによって上記の非点収差を補正することができるため、光ピックアップ装置の組み立て時におけるビーム整形レンズの位置調整を容易に行うことができる。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項２〜５の何れか一項に記載の光ピックアップ装置において、
前記ビーム整形レンズは、アナモフィックな光学機能面を有することを特徴とする。
【００１７】
請求項６記載の発明によれば、ビーム整形レンズとしてシリンドリカル面やトーリック面、トロイダル面等のアナモフィック非球面を有するビーム整形レンズによって非点収差を確実かつ容易に補正することができる。
【００１８】
請求項７記載の発明は、請求項１〜６の何れか一項に記載の光ピックアップ装置において、
前記第二光学ユニットは、前記レーザー光源から出射されたレーザー光の発散角を変化させるカップリングレンズと、前記光軸からの距離によって光路長を変化させることにより球面収差を変化させることができる第二光学素子とを備えることを特徴とする。
【００１９】
請求項７記載の発明によれば、第二光学ユニットはカップリングレンズに加え、光軸からの距離によって光路長を変化させることにより球面収差を変化させることができる第二光学素子を備えているので、光ピックアップ装置の組み立て時にカップリングレンズの位置ずれが生じたり、温度などの使用環境が変化してカップリングレンズや対物レンズの屈折率が変化したりすることで生じる球面収差を、第二光学素子によって補正することができる。
【００２０】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の光ピックアップ装置において、
前記第二光学素子は、表面を前記光軸と交差させて配設されるとともに電圧によって屈折率を変化可能である第二液晶層と、この第二液晶層の表面上に前記光軸を中心とする同心円状に配設されるとともに、互いに独立して前記第二液晶層に電圧を印加可能である透明な複数の第二電極とを備えることを特徴とする。
【００２１】
請求項８記載の発明によれば、電圧によって屈折率を変化可能な第二液晶層が表面を前記光軸と交差させて配設されており、第二液晶層に独立して電圧を印加可能な透明な複数の第二電極が第二液晶層の表面上に、前記光軸を中心とする同心円状に配設されているので、各第二電極による第二液晶層への印加電圧を制御することにより、レーザー光源の光軸を中心とする複数の同心円状に屈折率を異ならせ、球面収差の劣化を低減する光路長を付与することができる。従って、各第二電極による第二液晶層への印加電圧を制御することにより、機械的な可動機構などを別途付加する必要なく、簡単な構成で球面収差を補正することができる。
【００２２】
請求項９記載の発明は、請求項１〜６の何れか一項に記載の光ピックアップ装置において、
前記第二光学ユニットは、前記レーザー光源から出射されたレーザー光の発散角を変化させるカップリングレンズと、このカップリングレンズを前記レーザー光源の光軸に沿って移動させる第二アクチュエータとを備えることを特徴とする。
【００２３】
請求項９記載の発明によれば、第二光学ユニットはカップリングレンズに加え、カップリングレンズをレーザー光源の光軸に沿って移動させる第二アクチュエータを備えているので、光ピックアップ装置の組み立て時にカップリングレンズの位置ずれが生じたり、温度などの使用環境が変化してカップリングレンズや対物レンズの屈折率が変化したりすることで生じる球面収差を、第二アクチュエータによってカップリングレンズを移動させることにより補正することができる。また、第二アクチュエータを動かすことによって上記球面収差を補正することができるため、光ピックアップ装置の組み立て時におけるカップリングレンズの位置調整を容易に行うことができる。
【００２４】
請求項１０の発明は、レーザー光源から出射された光束を、対物レンズを含む集光光学系を介して光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の再生及び／又は記録を行なう光ピックアップ装置において、レーザー光源から入射した光束に対して、光軸に垂直な第1方向と、光軸と第１方向の両方に垂直な第２方向とで異なった光学的作用を与えることにより、出射する際のビーム断面形状を、光軸を中心とした円形状に近づくように整形し、かつ発散光束として出射するビーム整形レンズと、ビーム整形レンズから入射した発散光束の発散度合いを小さくして出射するカップリングレンズとを有し、設計波長と使用波長との差によって、対物レンズにて発生する球面収差と、カップリングレンズを光軸方向に移動した場合に、カップリングレンズからの出射光束の発散度合いが変化することによって対物レンズにて発生する球面収差とが相殺するように、カップリングレンズの光軸上の位置決めを行なうことを特徴としている。
光ピックアップ装置において、光源から出射された光束が、収差を惹起してしまうような性質でないことが好ましいのは当然である。レーザー光源が出射する光束の波長は、製造固体ごとに微小な差があり、設計に用いた数値通りの波長が出射されるとは限らない。つまり光ピックアップ装置の各光学素子は、設計値と異なった波長の光束が透過するため、設計通りの光学性能を発揮できなくなり、結果的に収差を生じてしまう。そのため、このような、設計波長と実際の使用波長との差を解消するための工夫が必要である。
【００２５】
さて従来は光源から出射された光束を、コリメーターを用いて平行光としてから、ビーム整形プリズムを用いて、楕円状断面の光束を略円形断面の光束に整形していたが、このような配置の場合、使用温度の変化により、コリメーターの性能が変化して、平行光が出射されなくなると、非点収差が発生してしまうという問題があった。なおビーム整形プリズムは複数の三角プリズムを組み合わせて用いることが多い。
一方で、光ピックアップ装置は小型化された簡素な構成であることも望まれる。そこで、注目されているのがビーム整形レンズである。これは主に単玉の素子から構成され、ビーム整形プリズムと同様の機能を有する素子で、光源に対向して配置される。
【００２６】
そこで、請求項１０の発明では、まず非点収差の発生を防止するために、光源に対向してビーム整形レンズを配置して、次いでカップリングレンズ（コリメーター）を配置する構成をとっている。
ついで設計波長と使用波長との差を解消するために、他の素子によって意図的に収差を発生させるようにさせ、互いにキャンセルして相殺するようにせしめている。具体的には、カップリングレンズ（コリメーター）の光軸上の位置を設計位置あるいは基準位置から移動させると、カップリングレンズから出射される光束の発散度合いが変化することによって、球面収差が発生する。この球面収差が、設計波長と使用波長との差によって生じる球面収差と打ち消しあうように、カップリングレンズの位置決めを行なっている。
このような構成により、非点収差の発生はもとより、球面収差の発生も防止することが出来、安定性が良く、かつコンパクトな構成の光ピックアップ装置を得ることができる。
また、請求項３８の発明のように、カップリングレンズを二つ以上の単玉の光学素子を組合わせた構成とし、カップリングレンズの機能を各光学素子に分担させることにより、カップリングレンズを単玉の光学素子で構成する場合と比較して、駆動手段により進退させられる光学素子の移動量を抑えることができる。
【００２７】
請求項１１の発明では、光ピックアップ装置の組み立て時に、カップリングレンズの位置決めを行なうことを特徴としている。この構成によれば、製造組み立て段階で、カップリングレンズの位置決めを行なうので、ピックアップ自体に調整機構を設ける必要がない。
請求項１２の発明では、光ピックアップ装置は、設計波長と使用波長との差によって、対物レンズにて発生する球面収差を検出する検出手段と、カップリングレンズを光軸方向に進退させる駆動手段を有し、光ピックアップ装置の使用時に、カップリングレンズからの出射光束の発散度合いを変化させることによって対物レンズにて球面収差が発生するようにせしめ、当該発生した球面収差が、検出手段が検出した球面収差と相殺するように、駆動手段を駆動してカップリングレンズの位置決めを行なうことを特徴としている。
この構成によれば、動作毎など、必要に応じて光ピックアップ自身が球面収差解消のための調整を行なうので、レーザー光源の個体差だけでなく、掲示的な変化にも対応することができるという利点がある。
【００２８】
請求項１３の発明では、光ピックアップ装置の光学系を通過した光束が、対物レンズにて生じる球面収差と、カップリングレンズを光軸方向に移動した場合に、カップリングレンズからの出射光束の発散度合いが変化することによって対物レンズにて発生する球面収差とが相殺するように、カップリングレンズの光軸上の位置決めを行なうことを特徴としている。
この構成では、光源の設計波長と使用波長の差に基づいて生じる球面収差にとどまらず、光学系に用いられるその他の素子によって生じる球面収差をも、カップリングレンズによって補正することが可能である。
「光学系に用いられるその他の素子によって生じる球面収差」は、たとえば、各光学素子が設計値通りに製造されていないために生じる球面収差などをさす。
【００２９】
請求項１４の発明では、レーザー光源から出射された光束を、対物レンズを含む集光光学系を介して光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の再生及び／又は記録を行なう光ピックアップ装置において、レーザー光源から入射した光束に対して、光軸に垂直な第1方向と、光軸と前記第１方向の両方に垂直な第２方向とで異なった光学的作用を与えることにより、出射する際のビーム断面形状を、光軸を中心とした円形状に近づくように整形し、かつ発散光束として出射する機能を有するビーム整形レンズと、ビーム整形レンズから入射した発散光束の発散度合いを小さくして出射するカップリング機能を有するカップリング光学素子とを有し、光ピックアップ装置の使用温度が変化した際にビーム整形レンズ及びカップリングレンズを通過した光束の有する非点収差が変化しないように構成されていることを特徴としている。
請求項１０の発明で説明したとおり、光ピックアップ装置において、光源から出射された光束が、収差を惹起してしまうような性質でないことが好ましいのは当然である。
【００３０】
一般に、半導体レーザー光源では、使用温度の上昇に伴い、発振波長が長くなってしまう。それがために、設計波長に基づいて光学素子を設計しても、使用波長が変化してしまうことにより、収差が発生することになる。
そこで本発明では、ビーム整形レンズと、カップリングレンズとを通過した光束が、非点収差を生じないように構成している。
そこで上述したとおり、光源に対向してビーム整形レンズを配置し、次いでカップリングレンズ（コリメーター）を配置していることにより、温度変化に対する対策をしている。
請求項１５の発明では、請求項１４の発明において、光ピックアップ装置の使用温度が変化した際に、ビーム整形レンズを通過した光束の有する非点収差が変化しないように構成されていることを特徴としている。
【００３１】
また請求項１６の発明では、請求項１４ないし１５の発明において、ビーム整形レンズがガラス製であることを特徴としている。
これにより、少なくともビーム整形レンズによって非点収差が変化しないので、その他の光学素子に対する設計上あるいは製造上の負荷が低下する。
請求項１７の発明では、請求項１４ないし１５の発明において、ビーム整形レンズがプラスティック製であることを特徴としている。
また請求項１８の発明では、請求項１７の発明において、ビーム整形レンズが回折面を有することを特徴としている。
これにより、波長選択性のある回折面を設けておけば、波長変動によって収差が発生することを解消できる。
【００３２】
請求項１９の発明では、請求項１７の発明において、ビーム整形レンズが屈折面から構成されることを特徴としている。
これによれば、屈折面のみで収差発生を回避できるので、比較的簡単に光学素子を得ることが出来るという利点がある。
請求項２０の発明では、請求項１４ないし１９記載の発明において、カップリングレンズはプラスティック樹脂から構成されることを特徴としている。プラスティック樹脂によって構成される光学素子は、安価に、かつ大量に製造できる。
請求項２１の発明では、請求項１４ないし１９記載の発明において、カップリングレンズはガラスから構成されることを特徴としている。ガラスレンズは温度変化に対して性能の変化が小さいという利点がある。
請求項２２の発明では、請求項１４ないし２１記載の発明において、ビーム整形レンズと前記カップリングレンズとが別体であることを特徴としている。このような構成であれば、必要に応じて両者の設計や仕様を変更することが可能であり、構成上好ましい。
【００３３】
請求項２３の発明では、請求項１４ないし２１記載の発明において、ビーム整形レンズとカップリングレンズとが一体化された単玉の光学素子であることを特徴としている。このような構成である場合、非常に小型なピックアップ装置を得ることが出来る。
請求項２４の発明は、レーザー光源から出射された光束を、対物レンズを含む集光光学系を介して光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の再生及び／又は記録を行なう光ピックアップ装置において、レーザー光源から入射した光束に対して、光軸に垂直な第1方向と、光軸と前記第１方向の両方に垂直な第２方向とで異なった光学的作用を与えることにより、出射する際のビーム断面形状を、光軸を中心とした円形状に近づくように整形し、かつ発散光束として出射する機能を有するビーム整形レンズと、ビーム整形レンズから入射した発散光束の発散度合いを小さくして出射するカップリング機能を有し、光軸方向の位置が固定されたカップリングレンズと、カップリングレンズから入射した光束が入射するとともに、レーザー光源の設計波長と使用波長との差によって、対物レンズにて発生する球面収差を補正する機能を有する第１補正素子とを備えたことを特徴としている。
【００３４】
上述の、請求項１０の発明では、カップリングレンズ（コリメーター）の光軸方向の位置を調整することにより、意図的に球面収差を発生させて、使用波長と設計波長との差に基づく球面収差を補正するように構成していたが、光ピックアップ装置が小型化している現状下、組み立て調整などにおいて好ましい位置の決定と固定を行なうことは難しくなりつつある。また、駆動手段を備えることも同様に大型化や部品点数の増大を招き、好ましくない。
そこでこの発明では、カップリングレンズの光軸方向位置を固定しておき、光ピックアップ装置に他の機能を持たせるか、あるいは第1補正素子を配置することによって補正を
行なっている。
【００３５】
たとえば、請求項２５の発明のように、回折構造や位相シフト構造等の光路差付与構造を備えた光学素子を光路中に配することにより、波長選択性を与え、波長が設計波長と異なっていた場合、請求項２６の発明のように、対物レンズへ入射する光束の発散度合いを変化させることによって、球面収差の補正を行なうことが可能である。
とくにこの場合、請求項２７の発明のように、カップリングレンズと、第１補正素子とは一体化された単玉の光学素子であることが取扱い上、非常に好ましい。
そして、請求項２８の発明のように、対物レンズと、第１補正素子とを一体化された単玉の光学素子としても、取扱い上、非常に好ましい。
また、請求項２９の発明のように、光路差付与構造だけでなく、動的に光学的作用を変化させることができる液晶素子を用いて、第１補正素子を構成することもできる。この場合、請求項３０の発明のように、液晶素子によって光束の波面収差を変化させることが可能であり、これによって収差を補正することができる。
【００３６】
そしてさらに、請求項３１の発明のように、前記第１補正素子は、ビームエキスパンダーであって、当該第１補正素子を光軸方向に進退させて出射される光束の発散度合いを変化させることによって球面収差を補正する構成であってもよい。
また、対物レンズは、使用波長が設計波長から５ｎｍ変化した場合の波面収差の変化量が０．０２λｒｍｓ以上であることが好ましい。これは、波長特性の比較的悪い対物レンズであるが、光ピックアップ装置の構成上、このような対物レンズを用いざるをえない場合もある。そこで、このような波長特性の悪さをカバーするために、請求項１０の発明、請求項１４の発明や請求項２４の発明を好ましく適用することができる。
また、レーザー光源の出射する光束の波長は、３８０〜４２０nmであることが好ましい。使用波長が短くなるにつれ、波長変動に対する収差の変化が大きくなり、結果的に集光スポットの形成に影響がでるので、短い波長の光源を用いる光学系に、本願発明の構成を好ましく採用することができる。
【００３７】
本願発明で云うカップリングレンズは、発散光である入射光を、発散度合いを小さくした発散光として出射する、ダイバージェントレンズや狭義のカップリングレンズでもよいが、発散光である入射光を平行光として出射するコリメーターレンズであってもよい。
さらに、ビーム整形レンズ及び／またはカップリングレンズは、通過する光束に対して、所定量の非点収差を付与するように構成されていることが好ましい。
現実的な問題、各光学素子は様々な特性を有してしまい、設計通りの形状・性能になることはむずかしい。そこで、意図的に非点収差を持たせることにより、光学系全体として、所定の性能に収めることが可能になる。
また、本発明は、複数の、特に３種類の光ディスクを再生および／または記録が可能な光ピックアップ装置に好ましく適用することができる。
この際、最も波長が短い光源が通過する光路に配置することが好ましい。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、情報の記録や再生を確実に行うことができる状態で小型化することができる光ピックアップ装置を得られる。
【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を、図面を参照して説明する。本発明に係る光ピックアップ装置は、光記録媒体の情報記録面上での集光スポットにおける波面収差の非点収差成分（以下、非点収差とする）と球面収差成分（以下、球面収差とする）とをともに補正することができるものである。なお、本実施の形態における光ピックアップ装置は、光記録媒体として高密度ＤＶＤ（以下、ＨＤ−ＤＶＤとする）に対して情報を記録し、記録された情報を再生するものである。
【００４０】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明に係る光ピックアップ装置１の全体構成を示す概略図である。この図に示すように、光ピックアップ装置１は、レーザー光源１０と、ビーム整形レンズ１１０を有する第一光学ユニット１１と、カップリングレンズ１２１を有する第二光学ユニット１２と、第二光学ユニット１２を通過したレーザー光をＨＤ−ＤＶＤ１４の情報記録面１４０に集光する対物レンズ１３と、ＨＤ−ＤＶＤ１４からの反射光を受光する受光素子１９（検出手段）等とを備えている。なお、これら第一光学ユニット１１、第二光学ユニット１２及び対物レンズ１３は、それぞれの光軸をレーザー光源１０の光軸に一致させた状態で配置されている。
【００４１】
表１に光ピックアップ装置１の光学系のデータを示す。なお、表１においては、例えば「−２．２２４２×Ｅ−１」は「−２．２２４２×１０-1」を意味するものとする。
【００４２】
【表１】
2004164825.tif 000003
【００４３】
レーザー光源１０は半導体レーザーであり、ｐ型及びｎ型のクラッド層（図示せず）によって挟まれた活性層（図示せず）から波長４０５ｎｍ程度の青紫色のレーザー光を出射するものである。以下便宜的に、レーザー光源１０の光軸をＺ軸とし、活性層に垂直な方向をＸ軸方向、Ｚ軸方向とＸ軸方向とに垂直な方向をＹ軸方向とする。なお一般に、レーザー光源１０から出射される波長４０５ｎｍ程度の短波長のレーザー光のパワーは、ＣＤやＤＶＤ用の光ピックアップ装置のレーザー光源から出射される長波長のレーザー光よりも低くなっている。
このレーザー光源１０から出射されるレーザー光のＸＹ平面における断面形状は、Ｘ軸方向に長軸を有する略楕円形状となっている。またレーザー光源１０からＺ軸方向に出射されるレーザー光は、ＸＺ平面における光線とＹＺ平面における光線とで非点収差を生じうる状態となっている。
【００４４】
第一光学ユニット１１は、レーザー光の断面形状を整形するビーム整形レンズ１１０と、液晶光学素子（第一光学素子）１１１とを備えている。なお、本実施の形態においては、ビーム整形レンズ１１０は液晶光学素子１１１よりもレーザー光源１０の側に設けられているが、対物レンズ１３の側に設けられることとしても良い。
【００４５】
ビーム整形レンズ１１０は、プラスチック製であり、アナモフィックな光学機能面を有している。なお、本実施の形態においては、ビーム整形レンズ１１０として、入射面の形状がＹ方向の球面トロイダル面である球面トロイダルレンズが用いられている。
【００４６】
このビーム整形レンズ１１０の入射面は、それぞれ上記のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸と平行なｘ軸、ｙ軸及びｚ軸からなるx-y-z座標系において以下のように規定される面である。即
ち、この入射面は、下記（１）式に表１中の各係数を代入して規定されるｙｚ平面上の曲線を、ｙ軸に平行で点(x,z)=(0,R1x)を通過する直線に対して回転することによって形成される面である。
【００４７】
【数１】
2004164825.tif 000004
【００４８】
また、ビーム整形レンズ１１０の出射面は、x-y-z座標系において下記（２）式に表１中の各係数を代入して表されるアナモフィック非球面からなる。
【００４９】
【数２】
2004164825.tif 000005
ここで、Ｒは近軸曲率半径、κは円錐係数、Ａ，Ｂは非球面係数である。
【００５０】
液晶光学素子１１１は、透明電極（第一電極）１１１０が表面に形成された１対の透明ガラス基板１１１１，１１１１と、これら透明ガラス基板１１１１，１１１１の間に封入された液晶層（第一液晶層）１１１２等とを備え、Ｚ軸と垂直に配設されている。
【００５１】
透明ガラス基板１１１１，１１１１は、表面の透明電極１１１０，…を互いに対向させて配置されている。
透明電極１１１０，…の形状は、非点収差を変化できるように決定されており、図２に示すように、ＸＺ平面及びＹＺ平面に対して面対称に配設されている。これら透明電極１１１０，…は、独立して互いに異なる電圧を液晶層１１１２に印加することができるようになっている。
なお、透明ガラス基板１１１１と液晶層１１１２との間には、液晶分子に所定の分子配向を与えるための配向膜（図示せず）が介在している。またなお、透明電極１１１０，…には第一液晶駆動部（図示せず）が接続され、この第一液晶駆動部によって印加電圧が制御されている。
【００５２】
液晶層１１１２は、ＸＹ平面と垂直な隔壁によって透明電極１１１０，…と同形状に分割されている。この液晶層１１１２は、一定の方向に配向した複数の液晶分子からなるため、複屈折性を有している。なお、複屈折性とは、光学軸方向と、これに垂直な方向とで屈折率が異なる性質である。以下、便宜的に、液晶層１１１２の光学軸方向の屈折率をｎ1、これに垂直な方向の屈折率をｎ2とする。
この液晶層１１１２に対し透明電極１１１０によって印加される電圧が変化した場合、液晶分子の向きが光学軸方向と、これに垂直な方向との間で連続的に変化することとなる。従って、透明電極１１１０により印加される電圧によって液晶分子の向きを変化させ、その結果、液晶層１１１２の屈折率をｎ1からｎ2まで連続的に変化させることができる。このような液晶層１１１２としては、スメクティック液晶やネマティック液晶、コレステリック液晶などがある。
【００５３】
以上のような第一光学ユニット１１によれば、ビーム整形レンズ１１０によってＸＺ平面に平行な平面における光路長と、ＹＺ平面に平行な平面おける光路長とを変化させることによりレーザー光の断面形状を略円形に整形するとともに非点収差を補正することができる。また、各透明電極１１１０による液晶層１１１２への印加電圧を制御することにより、ＸＺ平面に平行な平面における屈折率とＹＺ平面に平行な平面における屈折率とを異ならせ、非点収差の劣化を低減する光路長を付与する、つまり非点収差を補正することができる。
従って、ビーム整形レンズ１１０と液晶光学素子１１１とによって非点収差を確実に補正することができる。
【００５４】
第二光学ユニット１２は、第一光学ユニット１１と対物レンズ１３との間に設けられている。第二光学ユニット１２は、液晶光学素子（第二光学素子）１２０と、レーザー光源１０から出射されたレーザー光の発散角を変化させるカップリングレンズ１２１とを備えている。
【００５５】
液晶光学素子１２０は、透明電極（第二電極）１２００が表面に形成された１対の透明ガラス基板１２０１，１２０１と、これら透明ガラス基板１２０１，１２０１の間に封入された液晶層（第二液晶層）１２０２等とを備えており、Ｚ軸と垂直に配設されている。なお、本実施の形態における液晶光学素子１２０は、カップリングレンズ１２１よりもレーザー光源１０の側に設けられているが、対物レンズ１３の側に設けられることとしても良い。
【００５６】
透明ガラス基板１２０１，１２０１は、表面の透明電極１２００，…を互いに対向させて配置されている。
透明電極１２００，…はリング状に形成されており、図３に示すように、Ｚ軸を中心とする同心円状に配設されている。これら透明電極１２００，…は、独立して互いに異なる電圧を液晶層１２０２に印加することができるようになっている。
なお、透明ガラス基板１２０１と液晶層１２０２との間には、液晶分子に所定の分子配向を与えるための配向膜（図示せず）が介在している。またなお、透明電極１２００，…には第二液晶駆動部（図示せず）が接続され、この第二液晶駆動部によって印加電圧が制御されている。
【００５７】
液晶層１２０２は、ＸＹ平面と垂直な隔壁によって透明電極１２００，…と同形状に分割されている。この液晶層１２０２は、一定の方向に配向した複数の液晶分子からなるため、複屈折性を有している。この液晶層１２０２に対し透明電極１２００によって印加される電圧が変化した場合、液晶分子の向きが光学軸方向と、これに垂直な方向との間で連続的に変化することとなる。従って、透明電極１２００により印加される電圧によって液晶分子の向きを変化させ、液晶層１２０２の屈折率を連続的に変化させることができる。
【００５８】
カップリングレンズ１２１の入射面は、下記（３）式に表１中の各係数を代入して表される非球面からなる。
【００５９】
【数３】
2004164825.tif 000006
【００６０】
また、カップリングレンズ１２１の出射面は、（３）式に表１中の各係数を代入して表される非球面からなる。
【００６１】
以上のような第二光学ユニット１２によれば、カップリングレンズ１２１によって球面収差を補正することができる。また、各透明電極１２００よる液晶層１２０２への印加電圧を制御することにより、Ｚ軸からの距離によって屈折率を異ならせ、球面収差の劣化を低減する光路長を付与する、つまり球面収差を補正することができる。
従って、カップリングレンズ１２１と液晶光学素子１２０とによって球面収差を確実に補正することができる。
【００６２】
これら第一光学ユニット１１と第二光学ユニット１２との間には、ビームスプリッタ１５が設けられている。ビームスプリッタ１５は、ＨＤ−ＤＶＤ１４の情報記録面１４０から受光素子１９までのレーザー光の反射光の光路（以下、復路とする）をレーザー光源１０からＨＤ−ＤＶＤ１４の情報記録面１４０までのレーザー光の光路（以下、往路とする）と分岐させ、反射光を受光素子１９に導くものである。
【００６３】
対物レンズ１３は、プラスチック製のレンズである。
対物レンズ１３の入射面は、（３）式に表１中の各係数を代入して表される非球面からなる。また、対物レンズ１３の出射面は、（３）式に表１中の各係数を代入して表される非球面からなる。なお、ｈはＺ軸からの高さである。
上記のように規定された対物レンズ１３は、ＨＤ−ＤＶＤ１４の情報記録面１４０に対向して配置されており、アクチュエータ１３１，１３１によってフォーカシングサーボ及びトラッキングサーボされるようになっている。
【００６４】
この対物レンズ１３とカップリングレンズ１２１との間には１／４波長板１６が設けられている。この１／４波長板１６は、往路におけるレーザー光の偏光方向と、復路におけるレーザー光の偏光方向とを９０度変化させる結果、ビームスプリッタ１５にレーザー光の往路と復路とを分岐させている。なお、本実施の形態においては１／４波長板１６はカップリングレンズ１２１と対物レンズ１３との間に設けられているが、ビームスプリッタ１５と対物レンズ１３との間に設けられていれば良く、例えば第二光学ユニットの液晶光学素子１２０とカップリングレンズとの間に設けられていても良い。
【００６５】
受光素子１９は、ＨＤ−ＤＶＤ１４からの反射光に含まれる信号を検出するものである。この受光素子１９とビームスプリッタ１５との間には、信号の検出を容易にすべく反射光に非点収差を生じさせるシリンドリカルレンズ１７と、この反射光の焦点深度を深くするためのセンサーレンズ１８とが設けられている。
【００６６】
次に、以上のような光ピックアップ装置１がＨＤ−ＤＶＤ１４の情報記録面１４０にレーザー光を集光する動作について説明する。
まず、レーザー光源１０からレーザー光を出射し、第一光学ユニット１１に入射させる。このとき、液晶光学素子１１１の液晶層１１１２に対し、第一液晶駆動部によって制御した状態で各透明電極１１１０により電圧を印加する。これにより、レーザー光の断面形状が略円形に整形されるとともに非点収差が補正される。
【００６７】
次に、第一光学ユニット１１を通過したレーザー光を、ビームスプリッタ１５を介して第二光学ユニット１２に入射させる。このとき、液晶光学素子１２０の液晶層１２０２に対し、第二液晶駆動部によって制御した状態で各透明電極１２００により電圧を印加する。これにより、球面収差が補正される。
そして、第二光学ユニット１２を通過したレーザー光を、１／４波長板１６を介して対物レンズ１３に入射させ、この対物レンズ１３によってＨＤ−ＤＶＤ１４の情報記録面１４０上に集光する。
【００６８】
なお、本第一の実施の形態における光ピックアップ装置１は、情報記録面１４０からの反射光に含まれる信号を第一光学ユニット１１及び第二光学ユニット１２にフィードバックしている。即ち、まず、情報記録面１４０からの反射光の信号を受光素子１９によって検出する。そして、受光素子１９によって検出された信号に基づき、第一光学ユニット１１及び第二光学ユニット１２の透明電極１１１０，１２００による印加電圧を第一液晶駆動部及び第二液晶駆動部によって制御する。
これにより非点収差と球面収差とをより確実に補正することができる。
【００６９】
以上のような光ピックアップ装置１によれば、光ピックアップ装置１の組み立て時や動作時などに非点収差を第一光学ユニット１１によって補正することができ、かつ球面収差を第二光学ユニット１２によって補正することができる。
よって、光ピックアップ装置を小型化した場合に温度変化などの環境変化に伴って球面収差が大きく生じても、従来と異なり、この球面収差を補正し、情報の記録や再生を確実に行うことができる。つまり、情報の記録や再生を確実に行うことができる状態で光ピックアップ装置１を小型化することができる。
また、光ピックアップ装置１の組み立て後においても非点収差と球面収差とをともに補正することができるため、これらの収差の発生を防ぐべく組み立て時に厳密な調整を行う必要がない分、光ピックアップ装置１の組み立てを容易に行うことができる。
【００７０】
また、第一光学ユニット１１はビーム整形レンズ１１０を備えているので、ビーム整形レンズ１１０によってレーザー光の断面形状を略円形に整形するとともに非点収差を補正することができる。また、絞りによってレーザー光の断面を略円形に整形する場合と異なり、レーザー光の光量の損失が少ないため、低出力のレーザー光を出射するレーザー光源１０を用いた場合であっても、情報の記録や再生を確実に行うことができる。
また、第一光学ユニット１１はビーム整形レンズ１１０に加え、ＸＺ平面に平行な平面における光路長と、ＹＺ平面に平行な平面おける光路長とを変化させることができる液晶光学素子１１１を備えているので、非点収差を液晶光学素子１１１によっても補正することができる。なお、非点収差が液晶光学素子１１１によって補正される場合としては、例えば光ピックアップ装置１の組み立て時にビーム整形レンズ１１０の位置ずれが生じた場合や、温度などの使用環境が変化してビーム整形レンズ１１０の屈折率やレーザー光の波長が変化した場合、ビーム整形レンズ１１０におけるレーザー光の通過部位の構造がレーザー光によって変化する結果、この部位の屈折率が低くなる場合などがある。
【００７１】
また、複数の透明電極１１１０，…が液晶層１１１２の表面上に非点収差を変化できるように配設されているので、各透明電極１１１０による液晶層１１１２への印加電圧を第一液晶駆動部によって制御することにより、液晶層１１１２の部位によって屈折率を異ならせ、非点収差の劣化を低減する光路長を付与することができる。従って、各透明電極１１１０による液晶層１１１２への印加電圧を制御することにより非点収差を補正することができる。
【００７２】
また、複数の透明電極１１１０，…はＸＺ平面及びＹＺ平面に対して面対称となっているので、各平面を挟んだ一方の側の透明電極１１１０と他方の側の透明電極１１１０とによって、これら透明電極１１１０によって電圧が印加される部位の液晶層１１１２の屈折率を等しくすることにより、レーザー光の断面形状をより円形に近づけることができるとともに非点収差をより確実に補正することができる。
【００７３】
また、第二光学ユニット１２はカップリングレンズ１２１に加え、Ｚ軸からの距離により光路長を変化させることにより球面収差を変化させることができる液晶光学素子１２０を備えているので、球面収差を液晶光学素子１２０によっても補正することができる。なお、球面収差が液晶光学素子１２０によって補正される場合としては、例えば、光ピックアップ装置１の組み立て時にカップリングレンズ１２１の位置ずれが生じた場合や、温度などの使用環境が変化してカップリングレンズ１２１や対物レンズ１３の屈折率やレーザー光の波長が変化した場合などがある。
【００７４】
更に、液晶層１２０２に独立して電圧を印加可能な複数の透明電極１２００，…が液晶層１２０２の表面上に、Ｚ軸を中心とする同心円状に配設されているので、各透明電極１２００による液晶層１２０２への印加電圧を第二液晶駆動部によって制御することによって、Ｚ軸を中心とする複数の同心円状に光路長を異ならせ、球面収差の劣化を低減する光路長を付与する、つまり球面収差を補正することができる。従って、機械的な可動機構などを別途付加する必要なく、簡単な構成で球面収差を補正することができる。
【００７５】
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第二の実施の形態を、図４を参照して説明する。
図４は、本発明に係る光ピックアップ装置２の全体構成を示す概略図である。なお、上記第一の実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００７６】
光ピックアップ装置２は、図４に示すように、第一光学ユニット１１の代わりに第一光学ユニット２１を備えるとともに、第二光学ユニット１２の代わりに第二光学ユニット２２を備える点で上記第一の実施の形態における光ピックアップ装置１と異なる。以下、主にこの点について詳しく説明する。
【００７７】
第一光学ユニット２１は、レーザー光源１０と第二光学ユニット２２との間に設けられている。この第一光学ユニット２１は、レーザー光の断面形状を略円形に整形するビーム整形レンズ１１０と、このビーム整形レンズ１１０を支持し、Ｚ軸に沿って移動させるアクチュエータ（第一アクチュエータ）２１０，２１０とを備えている。
【００７８】
このような第一光学ユニット２１によれば、アクチュエータ２１０，２１０によってビーム整形レンズ１１０をＺ軸に沿って移動させてその位置を制御しつつ、このビーム整形レンズ１１０にレーザー光を入射させることにより、ＸＺ平面に平行な平面における光路長と、ＹＺ平面に平行な平面おける光路長とを変化させ、非点収差を補正することができる。
【００７９】
第二光学ユニット２２は、第一光学ユニット２１と対物レンズ１３との間に設けられている。この第二光学ユニット２２は、レーザー光源１０から出射されたレーザー光の発散角を変化させるカップリングレンズ１２１と、このカップリングレンズ１２１を支持し、Ｚ軸に沿って移動させるアクチュエータ（第二アクチュエータ）２２０（駆動手段），２２０とを備えている。
【００８０】
このような第二光学ユニット２２によれば、アクチュエータ２２０，２２０によってカップリングレンズ１２１をＺ軸に沿って移動させてその位置を制御しつつ、このカップリングレンズ１２１にレーザー光を入射させることにより球面収差を補正することができる。
【００８１】
次に、以上のような光ピックアップ装置２がＨＤ−ＤＶＤ１４の情報記録面１４０にレーザー光を集光する動作について説明する。
まず、レーザー光源１０からレーザー光を出射し、第一光学ユニット２１に入射させる。このとき、アクチュエータ２１０，２１０によってビーム整形レンズ１１０をＺ軸に沿って移動させてその位置を制御する。これにより、レーザー光の断面形状が略円形に整形されるとともに、非点収差が補正される。
【００８２】
次に、第一光学ユニット２１を通過したレーザー光を、ビームスプリッタ１５を介して第二光学ユニット２２に入射させる。このとき、アクチュエータ２２０，２２０によってカップリングレンズ１２１をＺ軸に沿って移動させてその位置を制御する。これにより球面収差が補正される。
そして、第二光学ユニット２２を通過したレーザー光を、１／４波長板１６を介して対物レンズ１３に入射させ、この対物レンズ１３によってＨＤ−ＤＶＤ１４の情報記録面１４０上に集光する。
【００８３】
なお、本第二の実施の形態における光ピックアップ装置２は、情報記録面１４０からの反射光に含まれる信号をアクチュエータ２１０，２２０にフィードバックしている。即ち、まず、情報記録面１４０からの反射光の信号を受光素子１９によって検出する。そして、受光素子１９によって検出された信号に基づき、アクチュエータ２１０，２２０とともにビーム整形レンズ１１０やカップリングレンズ１２１を移動し、これらビーム整形レンズ１１０及びカップリングレンズ１２１の位置を制御する。
これにより非点収差と球面収差とをより確実に補正することができる。
【００８４】
以上のような光ピックアップ装置２によれば、第一光学ユニット２１はビーム整形レンズ１１０と、このビーム整形レンズ１１０をＺ軸に沿って移動させるアクチュエータ２１０，２１０とを備えているので、アクチュエータ２１０，２１０によってビーム整形レンズ１１０を移動させることにより非点収差を補正することができる。
また第二光学ユニット２２はカップリングレンズ１２１に加え、カップリングレンズ１２１をＺ軸に沿って移動させるアクチュエータ２２０，２２０を備えているので、アクチュエータ２２０，２２０によってカップリングレンズ１２１を移動させることにより球面収差を補正することができる。
よって、光ピックアップ装置を小型化した場合に温度変化などの環境変化に伴って球面収差が大きく生じても、従来と異なり、この球面収差を補正し、情報の記録や再生を確実に行うことができる。つまり、情報の記録や再生を確実に行うことができる状態で光ピックアップ装置２を小型化することができる。
【００８５】
また、アクチュエータ２１０，２２０を動かすことによって非点収差と球面収差とを補正することができるため、光ピックアップ装置２の組み立て時におけるビーム整形レンズ１１０とカップリングレンズ１２１との位置調整を容易に行うことができる。
【００８６】
＜第三の実施の形態＞
次に、本発明の第三の実施の形態を、図５を参照して説明する。
図５は、光ピックアップ装置３の全体構成を示す概略図である。なお、上記第一及び第二の実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
光ピックアップ装置３は、図５に示すように、第一光学ユニット１１の代わりに第一光学ユニット２１を備える点で上記第一の実施の形態における光ピックアップ装置１と異なる。
【００８７】
この光ピックアップ装置３によれば、第一光学ユニット２１を備えているので、アクチュエータ２１０，２１０によってビーム整形レンズ１１０を移動させることにより、光ピックアップ装置３の組み立て時や動作時などに非点収差を第一光学ユニット２１によって補正することができる。
また、第二光学ユニット１２を備えているので、光ピックアップ装置１の組み立て時や動作時などに球面収差を第二光学ユニット１２によって補正することができる。
よって、光ピックアップ装置を小型化した場合に温度変化などの環境変化に伴って球面収差が大きく生じても、従来と異なり、この球面収差を補正し、情報の記録や再生を確実に行うことができる。つまり、情報の記録や再生を確実に行うことができる状態で光ピックアップ装置３を小型化することができる。
また、光ピックアップ装置３の組み立て後においても非点収差と球面収差とをともに補正することができるため、これらの収差の発生を防ぐべく組み立て時に厳密な調整を行う必要がない分、光ピックアップ装置３の組み立てを容易に行うことができる。
【００８８】
＜第四の実施の形態＞
次に、本発明の第四の実施の形態を、図６を参照して説明する。
図６は、光ピックアップ装置４の全体構成を示す概略図である。なお、上記第一及び第二の実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
また、光ピックアップ装置４は、図６に示すように、第二光学ユニット１２の代わりに第二光学ユニット２２を備える点で上記第一の実施の形態における光ピックアップ装置１と異なる。
【００８９】
この光ピックアップ装置４によれば、第一光学ユニット１１を備えているので、光ピックアップ装置１の組み立て時や動作時などに、非点収差を第一光学ユニット１１によって補正することができる。
また、第二光学ユニット２２を備えているので、アクチュエータ２２０，２２０によってカップリングレンズ１２１を移動させることにより、光ピックアップ装置４の組み立て時や動作時などに球面収差を第二光学ユニット２２によって補正することができる。
よって、光ピックアップ装置を小型化した場合に温度変化などの環境変化に伴って球面収差が大きく生じても、従来と異なり、この球面収差を補正し、情報の記録や再生を確実に行うことができる。つまり、情報の記録や再生を確実に行うことができる状態で光ピックアップ装置４を小型化することができる。
また、光ピックアップ装置４の組み立て後においても非点収差と球面収差とをともに補正することができるため、これらの収差の発生を防ぐべく組み立て時に厳密な調整を行う必要がない分、光ピックアップ装置４の組み立てを容易に行うことができる。
【００９０】
＜第五の実施の形態＞
次に、本発明の第五の実施の形態を、図７を参照して説明する。
図７は、本発明に係る光ピックアップ装置５の全体構成を示す概略図である。なお、上記実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００９１】
光ピックアップ装置５は、波長λ２の光束を出射するレーザ光源３００、波長λ３の光束を出射するレーザ光源３０１、保護基板厚ｔ２の第２光情報記録媒体１４ａの情報記録面１４０ａ及び保護基板厚ｔ３の第３光情報記録媒体１４ｂの情報記録面１４０ｂからの波長λ２及びλ３の光束の反射光を受光する受光素子１９ａ、第２〜第４ビームスプリッタ１５ａ〜１５ｃ等を備えている。
なお、波長が異なる３種類の光束を用いて３種類の光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録を行う光ピックアップ装置の動作については周知であるため説明を省略する。
【００９２】
本実施の形態の光ピックアップ装置５は、まず非点収差の発生を防止するために、光源に対向してビーム整形レンズ１１０を配置して、次いでカップリングレンズ１２１を配置する構成をとっている。そして、カップリングレンズ１２１の光軸上の位置を設計位置あるいは基準位置から移動させ、カップリングレンズ１２１から出射される光束の発散度合いを変化させることによって球面収差を発生させ、この球面収差が、設計波長と使用波長との差によって生じる球面収差と打ち消しあうように、カップリングレンズ１２１の位置決めを行なっている。
このような構成により、非点収差の発生はもとより、球面収差の発生も防止することが出来、安定性が良く、かつコンパクトな構成の光ピックアップ装置を得ることができる。
また、図８に示すように、カップリングレンズ１２１を、二つの単玉の光学素子（第１レンズ１２１ａと第２レンズ１２１ｂ）を組合わせた構成とし、いずれか一方（例えば第１レンズ１２１ａ）をアクチュエータ２２０（駆動手段）により光軸方向に進退させる構成としてもよい。
【００９３】
なお、上記実施の形態においては、光記録媒体をＨＤ−ＤＶＤとして説明したが、これに限らず、ＣＤやＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−Ｒ、ＭＤ等、他の光記録媒体としても良い。
また、液晶層１１１２，１２０２は隔壁によって分割されていることとして説明したが、分割されないこととしても良い。
また、透明ガラス基板１１１１，１１１１の表面上には、非点収差を変化できるように透明電極１１１０が設けられていることとして説明したが、一方の透明ガラス基板１１１１の表面の透明電極を、この透明ガラス基板１１１１の表面の全面を覆った対向電極としても良い。また、同様に、透明ガラス基板１２０１，１２０１の表面上には、Ｚ軸を中心とした複数の同心円状の透明電極１２００，…が設けられることとして説明したが、一方の透明ガラス基板１２０１の表面の透明電極を、この透明ガラス基板１２０１の表面の全面を覆った対向電極としても良い。
【００９４】
また、透明電極１１１０は、非点収差を変化できるように設けられていることとして説明したが、これに限らず、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿ったマトリックス状に設けられていることとしても良い。この場合には、非点収差を変化できるように複数の透明電極１１１０，…によって電極群を複数構成し、これら電極群によって互いに独立した電圧を液晶層１１１２に印加することによって上述の液晶光学素子１１１と同様に非点収差を補正することができる。
また、ビーム整形レンズ１１０を、トロイダル面を有するレンズとして説明したが、アナモフィックな光学機能面を有するレンズであれば、例えばシリンドリカル面やトーリック面を有するレンズでも良い。
【実施例】
【００９５】
次に、実施例１、２について説明する。
実施例１における光ピックアップ装置は図７に示したものと同様の構成となっており、実施例２における光ピックアップ装置は図８に示したものと同様の構成となっている。
実施例１、２における各光ピックアップ装置を構成する光学素子のレンズデータを表２、表３に示す。
【表２−１】
2004164825.tif 000007
【表２−２】
2004164825.tif 000008
【表３−１】
2004164825.tif 000009
【表３−２】
2004164825.tif 000010
【００９６】
ビーム整形レンズの光学面は、Ｘ方向に関する数４式、Ｙ方向に関する数５式に表２、表３に示す係数を代入した数式で規定される非円弧シリンドリカル面で構成されている。
【数４】
2004164825.tif 000011
【数５】
2004164825.tif 000012
ここで、Ｚは光軸Ｌ方向の距離（光の進行方向を正とする）、ｘ、ｙはＸ、Ｙ方向の距離（光軸からの高さ）、ｋは非円弧シリンドリカル係数、Ａiは非球面係数である。
また、対物レンズには光路差付与構造としての光軸を中心とした回折輪帯が形成されており、これにより対物レンズは第１補正素子としての機能も有することになる。回折輪帯のピッチは数６の光路差関数に表２、表３に示す係数を代入した数式で規定される。
【００９７】
【数６】
2004164825.tif 000013
ここで、Ｃ2iは光路差関数の係数である。
なお、表２、表３中、「基準波長」とあるのは、いわゆるブレーズ波長を指し、その波長の光束が入射した場合に回折構造により生じるある次数の回折光の回折効率が最大（例えば１００％）となる波長のことである。
【００９８】
表４は、カップリングレンズの移動量と収差量との関係を表すグラフである。
【表４】
2004164825.tif 000014
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明に係る光ピックアップ装置の第一の実施の形態の構成を示す概略図である。
【図２】第一光学ユニットにおける液晶光学素子の透明電極を示す図である。
【図３】第二光学ユニットにおける液晶光学素子の透明電極を示す図である。
【図４】本発明に係る光ピックアップ装置の第二の実施の形態の構成を示す概略図である。
【図５】本発明に係る光ピックアップ装置の第三の実施の形態の構成を示す概略図である。
【図６】本発明に係る光ピックアップ装置の第四の実施の形態の構成を示す概略図である。
【図７】本発明に係る光ピックアップ装置の第五の実施の形態の構成を示す概略図である。
【図８】本発明に係る光ピックアップ装置の第五の実施の形態の他の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１００】
１，２，３，４  光ピックアップ装置
１０  レーザー光源
１１，２１  第一光学ユニット
１２，２２  第二光学ユニット
１３  対物レンズ
１４  ＨＤ−ＤＶＤ（光記録媒体）
１１０  ビーム整形レンズ
１１１  液晶光学素子（第一光学素子）
１２０  液晶光学素子（第二光学素子）
１２１  カップリングレンズ
１４０  情報記録面
２１０  アクチュエータ（第一アクチュエータ）
２２０  アクチュエータ（第二アクチュエータ)
１１１０  透明電極（第一電極）
１１１２  液晶層（第一液晶層）
１２００  透明電極（第二電極）
１２０２  液晶層（第二液晶層）
【図１】
2004164825.tif 000015
【図２】
2004164825.tif 000016
【図３】
2004164825.tif 000017
【図４】
2004164825.tif 000018
【図５】
2004164825.tif 000019
【図６】
2004164825.tif 000020
【図７】
2004164825.tif 000021
【図８】
2004164825.tif 000022