(57)【要約】【課題】ビームスポット形状の長円形化によるジッタ特性，クロストーク等の特性の劣化を防止できる光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】対物レンズ１の開口数ＮＡが０．７以上であり、光記録媒体８に照射されるべきビームスポットの長径に対する短径の比である長円形率が０．９以上になるように設定されている。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光ビームを対物レンズにより集光して、光記録媒体に照射する光ピックアップ装置において、
前記対物レンズの開口数ＮＡは０．７以上であり、
光記録媒体に照射されるべきビームスポットの長径に対する短径の比である長円形率が０．９以上になるように設定されたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光ピックアップ装置において、
前記対物レンズに入射する光ビームは楕円偏光光であり、前記光ビームの偏光の楕円率が、
（１．４×ＮＡ）−０．７
よりも大きくなるよう設定されたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光ピックアップ装置において、
前記光ビームの楕円偏光の長軸方向が光記録媒体のトラック幅方向と略平行であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４】
直線偏光光を出射する光源と、
前記光源からの光ビームを平行光束にするコリメータレンズと、
光記録媒体のトラック幅方向に光ビームの光束を拡大し整形する整形プリズムと、
前記光源から出射した光ビームと前記光記録媒体で反射した光ビームとを分離する偏光ビームスプリッタと、
直線偏光光を楕円偏光光に変換するための１／４波長板と、
開口数ＮＡが０．７以上の対物レンズとを備え、
前記対物レンズを含む光学系を光記録媒体に照射されるべきビームスポットの長径に対する短径の比である長円形率が０．９以上になるように設計配置した光ピックアップ装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光ピックアップ装置において、前記対物レンズが、２枚のレンズからなることを特徴とする光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学的情報記録媒体に情報の記録、再生を行う高いＮＡの対物レンズを有する光ピックアップ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光を利用した技術は、周波数が高い（高速）、空間情報処理ができる、位相処理ができる等の多くの特徴を有しているため、通信，計測，加工などの多岐に渡る分野で研究・開発・実用化が行われている。
【０００３】
その技術の中で、光ビームを絞り込むために高精度の対物レンズが用いられている。
【０００４】
近年、特に光を利用した画像記録装置等への要求は大きく、大容量化へ向けての技術は大変重要になりつつある。光情報記録の大容量化のためには、記録媒体の向上にも増して、ビームスポットの小径化、即ち対物レンズによるビームスポットの十分な絞り込みが必要である。
【０００５】
周知のように、ビームスポット径は、光の波長に比例し対物レンズのＮＡ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ａｐｅｒｔｕｒｅ）に反比例する。波長については近年、青色レーザダイオードや青あるいは緑色ＳＨＧレーザが開発されつつある。一方、対物レンズの高ＮＡ化については、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｄｉｓｋ）のＮＡ０．４５に比べてＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｉｄｅｏＤｉｓｋ）ではＮＡ０．６とし高密度化を達成してきたが、これらに用いられる２面非球面の１枚レンズではこれ以上のＮＡは製造上困難であり、２群２枚のレンズにより高ＮＡ化をはかろうとする光ピックアップ装置が、特開平１０−１２３４１０号公報に開示されている。
【０００６】
図１１に、特開平１０−１２３４１０号公報に開示された２群２枚の対物レンズを示す図である。この対物レンズ１０１は、両面非球面の第１レンズ１０２と、平凸レンズで凸面は球面である第２レンズ１０３で構成され、ＮＡが０．８５である。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−１２３４１０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高いＮＡの対物レンズを持つ光ピックアップ装置にあっては、入射光の偏光状態によりビームスポット形状が長円形になり、ジッタ特性，クロストーク等の特性に悪影響を及ぼすという問題があることが本願発明者の検討により明らかになった。
【０００９】
本願発明は、上記課題を解決するものであって、ビームスポット形状の長円形化によるジッタ特性，クロストーク等の特性の劣化を防止できる光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ピックアップ装置は、光源からの光ビームを対物レンズにより集光して、光記録媒体に照射する光ピックアップ装置において、対物レンズの開口数ＮＡは０．７以上であり、光記録媒体に照射されるべきビームスポットの長径に対する短径の比である長円形率が０．９以上になるように設定されたことを特徴とする。
【００１１】
また、上記対物レンズに入射する光ビームは楕円偏光光であり、前記光ビームの偏光の楕円率が、（１．４×ＮＡ）−０．７よりも大きくなるよう設定されている。
【００１２】
さらに、上記光ビームの楕円偏光の長軸方向は、光記録媒体のトラック幅方向と略平行である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、まず、本発明の原理を説明する。
【００１４】
図１は、本発明の原理を説明するための光学系を示す図である。図１において、１は対物レンズであり第１レンズ２と第２レンズ３により構成されている。対物レンズ１への入射光は、第１レンズ２に第１面４より入射し、第２面５から出射する。そして、第２レンズ３に第３面６より入射し、第４面７から出射することで、高ＮＡの光線として、光記録媒体８を照射する。
【００１５】
本発明者は、このような高ＮＡの光線を出射する光学系（対物レンズ）においては、対物レンズに入射する光の偏光特性によって、光記録媒体に結ぶビームスポット径が長円化し、それによりジッタ特性等が劣化することが問題となることを見いだした。
【００１６】
ビームスポット径が長円化する理由について説明する。なお、ここでは、上述した図１の光学系において、直線偏光の光ビームが対物レンズ１に入射する場合について説明する。
【００１７】
図２は、対物レンズ１の入射瞳１７と、対物レンズに入射する光ビームの偏光方向（電界ベクトルの方法）１８の関係を示す図である。なお、この図では光ビームの進行方向（ｚ軸）に垂直な平面をｘｙ平面とし、光ビームはｙ軸方向に直線偏光しているものとしている。
【００１８】
図３は、図２で示した光ビームの対物レンズ１からの出射位置での偏光方向２０と対物レンズ１の射出瞳１９との関係をｚｙ平面で示した図である。図４は、光ビームの対物レンズ１からの出射位置での偏光方向２０と対物レンズ１の射出瞳１９との関係をｚｘ平面で示した図である。なお、図３，図４において２１は結像面（光ディスク面）を示している。
【００１９】
図３，図４から分かるように、ｚｘ平面（図４参照）においては射出瞳１９より出射した光ビームの偏光方向２０は結像面２１に平行であるが、ｚｙ平面（図３参照）においては偏光方向２０が結像面２１に対して傾きを有することになる。このように、偏光方向２０が結像面２１に対して傾きを持つと、結像面２１に光ビームは当たるとき、電界の結像面２１への射影が干渉しあい回折パターンに影響が生じ、これにより、ビームスポットが絞れなくなる。
【００２０】
したがって、上述のように直線偏光の光ビームが対物レンズ１に入射した場合、ビームスポット径が一方向において拡大することになる。つまり、ビームスポットが長円化する。
【００２１】
このことは、対物レンズ１への入射光が直線偏光である場合のみではなく楕円偏光である場合にも同様である。つまり、対物レンズに入射する光ビームの偏光の楕円長軸方向をｙ軸と平行とすると、ｘ軸方向に比べてｙ軸方向の方が上記電界の結像面への干渉の影響が大きく、ｘ軸方向のビームスポット径に比べてｙ軸方向のビームスポット径が大きくなる。以下、この楕円偏光の場合について具体的に説明する。
【００２２】
図５〜図８は、それぞれ対物レンズのＮＡが０．９５，０．８５，０．７５，０．６５の場合において、光記録媒体面におけるビームスポットの長径に対する短径の比である長円形率（＝短径／長径）と、対物レンズへの入射光ビームの楕円偏光の楕円率との関係を示す図である。なお、楕円率とは図９に示す楕円偏光における（ａ／ｂ）２（＝（楕円短軸／楕円長軸）２）を示しており、楕円率０は直線偏光を、楕円率１．０は円偏光を示している。また、ビームスポット径は光ビームのピーク強度の１／ｅ２以上の強度を有する部分の径である。
【００２３】
これらの図から分かるように、偏光の楕円率が小さい部分では、ビームスポット径の長円化が大きく、楕円率が大きい部分ではビームスポット径の長円化が小さい。また、対物レンズのＮＡが大きくなる程、ビームスポットの長径に対する短径の比が小さく（長円化が大きく）なる。つまり、結像面へ入射する角度が大きいほど、大きな長円化が生じる。これは、図２〜図４で示したように結像面（光記録媒体面）に対して偏光方向が大きな角度を持つようになるためである。
【００２４】
ところで、光記録媒体を照射するビームスポットの長円形率が０．９より小さくなると、ビームスポットの長径方向が光記録媒体のトラック方向と平行の時、ジッタ特性に著しい悪影響を及ぼし、トラック幅方向と平行の時は、ジッタ特性及びクロストークが増大する。よって、ビームスポットの長円形率は０．９以上であることが望ましい。この点からすると、図８に示すＮＡ＝０．６５の場合には、あまり大きな影響を受けないが、図５〜図７のような高いＮＡの場合（本発明者の検討によればＮＡ≧０．７）には、ビームスポットの長円形率が０．９よりも小さくなり、上述の悪影響を受ける可能性があることが分かる。
【００２５】
ビームスポットの長円形率を０．９以上とする条件を、図５〜図８に基づき検討すると、以下のようになる。すなわち、
（偏光の楕円率）＞（１．４×ＮＡ）−０．７・・・（式１）
となる。この条件であれば、ジッタ特性を良好とするとともに、クロストークを小さくすることができる。なお、この式１の条件は、上述のように図５〜図８に基づき求めたものであるが、ビームスポットの長円形率は図２〜図４に記載のように、偏光方向と結像面との角度（ひいてはＮＡ）により決まるものであり、どのような対物レンズを用いたときにも一般性のある条件である。
【００２６】
なお、ビームスポットの長径方向（対物レンズに楕円偏光光が入射する場合、その楕円の長軸方向）は、光記録媒体上ではトラック幅方向であることが望ましい。高密度記録媒体においては、トラック方向のビームスポット径をできるだけ小さくなるように設定することで、ジッタ特性に対する悪影響を抑えることができる。一方、トラック幅方向のビームスポットの拡大についは、クロストーク等に悪影響を及ぼすものの、ランド／グルーブ記録或いはクロストークキャンセル等の方法により回避することも可能である。
【００２７】
以下、本発明の光ピックアップ装置の具体的な構成について示す。
図１０は本光ピックアップ装置の構成を示す図である。なお、対物レンズ１は図１に示したものと同様の構成となっている。
【００２８】
光源であるＬＤ（レーザダイオード）９より発した波長が６３５ｎｍのレーザ光（直線偏光光）は、コリメータレンズ１０で平行光束にされた後、整形プリズム１１によりトラック幅方向に光束を拡大し整形され、偏光ビームスプリッタ１２、１／４λ板１３を通って対物レンズ１の第１レンズ２第１面４に入射する。対物レンズ１を透過した光束は光記録媒体１４の信号記録面上にビームスポットを結ぶ。光記録媒体１４で反射した光は前記往路を逆に辿り、偏光ビームスプリッタ１２にて反射し、受光部１６にてＲＦ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号、ＲＥＳ（Ｒａｄｉａｌ　Ｅｒｒｏｒ　Ｓｉｇｎａｌ）、ＦＥＳ（Ｆｏｃｕｓ　Ｅｒｒｏｒ　Ｓｉｇｎａｌ）を検出する。１５は凸レンズである。
【００２９】
ここで用いた、対物レンズ１の構成を表１に示す。ＮＡは０．８５で、第１レンズ２は両面非球面、第２レンズ３は平凸レンズで凸面は非球面となっている。但し、非球面係数については、
Ｚ＝（１／ｒ）ｙ２／｛１＋（１−（１＋ｋ）（１／ｒ）２ｙ２）１／２｝＋ａｙ４＋ｂｙ６＋ｃｙ８＋ｄｙ１０
（ここで、Ｚは光軸からの高さｙにおける非球面上の点の非球面頂点からの距離、ｙは光軸からの高さ、ｒは非球面頂点の曲率半径、ｋは円錐定数、ａ、ｂ、ｃ、ｄは非球面係数である。）で表される。
【００３０】
【表１】
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対物レンズに入射する光は１／４波長板により楕円偏光となっており、その楕円率は０．８であった。楕円長軸方向は光記録媒体上でトラック巾方向となる楕円偏光となっている。この光学系を通じて光記録媒体上に結ぶビームスポット形状は長円形となっており、短軸／長軸（長円形率）は０．９７となった。
【００３１】
このように、上述の条件式（式１）を満たすように対物レンズを含む光学系の設計配置を行えば、光記録媒体を照射するビームスポットの長円形率を０．９以上とすることができ、ジッタ特性等を良好にすることができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、光記録媒体のビームスポットの形状を良好に行え、良好なジッタ特性を実現でき、より高密度な光記録が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を説明するための光学系を示す図である。
【図２】対物レンズの入射瞳と、対物レンズに入射する光ビームの偏光方向（電界ベクトルの方法）の関係を示す図である。
【図３】光ビームの対物レンズからの出射位置での偏光方向と対物レンズの射出瞳との関係をｚｙ平面で示した図である。
【図４】光ビームの対物レンズからの出射位置での偏光方向と対物レンズの射出瞳との関係をｚｘ平面で示した図である。
【図５】ＮＡが０．９５の場合において、ビームスポット長円形率と、対物レンズへの入射光ビームの楕円偏光の楕円率との関係を示す図である。
【図６】ＮＡが０．８５の場合において、ビームスポット長円形率と、対物レンズへの入射光ビームの楕円偏光の楕円率との関係を示す図である。
【図７】ＮＡが０．７５の場合において、ビームスポット長円形率と、対物レンズへの入射光ビームの楕円偏光の楕円率との関係を示す図である。
【図８】ＮＡが０．６５の場合において、ビームスポット長円形率と、対物レンズへの入射光ビームの楕円偏光の楕円率との関係を示す図である。
【図９】楕円率を説明する図である。
【図１０】本発明の一実施の形態の光ピックアップ装置の構成を示す図である。
【図１１】２群２枚対物レンズの構成を示す図である。
【符号の説明】
１　対物レンズ、２　第１レンズ、３　第２レンズ、８　光記録媒体、９　ＬＤ光源、１０　コリメータレンズ、１１　整形プリズム、１２　偏光ビームスプリッタ、１３　１／４波長板、１４　光記録媒体、１５　凸レンズ、１６　受光部、１７　入射瞳、１８　偏光方向、１９　射出瞳、２０　偏光方向、２１　結像面。
【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】
2004063068.tif 000010
【図８】
2004063068.tif 000011
【図９】
2004063068.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
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