(57)【要約】  【課題】  簡単な構成で温度変化により発生する非点収差の量を抑え、記録再生品質を安定させることができかつ光利用効率の高めることができる光ピックアップを提供する。  【解決手段】  温度変化による変形により第１の非点収差を生じさせるように、支持部材１３に固定されたミラー６があり、この温度変化による変形は、第１の非点収差を生じさせるミラー６と支持部材１３との線膨張係数の差により生じるものであり、第１の非点収差は、温度変化による光源１とコリメートレンズ２とを含む構造体の熱膨張又は熱収縮による光源１の発光点Ａ１とコリメートレンズ２の主点Ｂ１との間の光路長の変化量と、コリメートレンズ２の焦点距離変化量との差で生ずる位相分布を持った平行光が、ビーム整形素子３を通過することで生ずる第２の非点収差と大きさが等しくかつ極性が逆である。【選択図】  図１
2004281033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光が光学素子を経て情報記録媒体に集光される光ピックアップであって、
前記光学素子は、前記光源からの発散光を集光して平行光にするコリメートレンズと、前記平行光にされた光の断面強度分布を変えるビーム整形素子と、前記ビーム整形素子を通過した光を情報記録媒体に集光する対物レンズとを含んでおり、
前記光学素子には、温度変化による変形により第１の非点収差を生じさせるように、支持部材に固定された光学素子があり、前記温度変化による変形は、前記第１の非点収差を生じさせる光学素子と前記支持部材との線膨張係数の差により生じるものであり、
前記第１の非点収差は、前記温度変化による前記光源と前記コリメートレンズとを含む構造体の熱膨張又は熱収縮による前記光源の発光点と前記コリメートレンズの主点との間の光路長の変化量と、前記コリメートレンズの焦点距離変化量との差で生ずる位相分布を持った平行光が、前記ビーム整形素子を通過することで生ずる第２の非点収差と大きさが等しくかつ極性が逆であることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２】
前記第１の非点収差は、前記第１の非点収差を生じさせる光学素子の温度変化による変形量が異なる方向において差があることで生じさせている請求項１に記載の光ピックアップ。
【請求項３】
前記異なる方向における変形量の差は、前記第１の非点収差を生じさせる光学素子を前記支持部材に接合する接合面の大きさを前記異なる方向において差があるようにして生じさせている請求項２に記載の光ピックアップ。
【請求項４】
前記異なる方向における変形量の差は、前記第１の非点収差を生じさせる光学素子を前記支持部材に接合する接合面を分離して形成し、前記分離した接合面間の距離と、これと直交する方向における前記接合面の大きが異なるようにして生じさせている請求項２に記載の光ピックアップ。
【請求項５】
前記異なる方向における変形量の差は、前記第１の非点収差を生じさせる光学素子を前記支持部材に接合する接合面を分離して形成し、前記分離した接合面の温度変化による高さ方向における変形量を異なるようにして生じさせている請求項２に記載の光ピックアップ。
【請求項６】
前記異なる方向は、前記ビーム整形素子のビーム整形方向とこれと直交する方向とに対応した方向である請求項２に記載の光ピックアップ。
【請求項７】
前記第１の非点収差を生じる光学素子は、前記平行光が前記ビーム整形素子を通過する前又は後に設けられたミラーである請求項１に記載の光ピックアップ。
【請求項８】
前記第１の非点収差を生じる光学素子は、前記ビーム整形素子である請求項１に記載の光ピックアップ。
【請求項９】
前記第１の非点収差を生じる光学素子は、平行光を透過させる平行平板又は非平行板である請求項１に記載の光ピックアップ。
【請求項１０】
前記第１の非点収差を生じる光学素子が複数であり、前記複数の光学素子で前記第１の非点収差を分担して生じさせている請求項１に記載の光ピックアップ。
【請求項１１】
光源と、
前記光源からの発散光を集光して平行光にするコリメートレンズと、
前記平行光にされた光の強度分布を変えるビーム整形素子と、
前記ビーム整形素子を通過した光を情報記録媒体に集光する対物レンズと、
前記光源と前記コリメートレンズとの間に配置された平行平板とを備え、
温度変化量に応じて、前記平行平板の光軸に対する傾斜角度が変化することを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１２】
前記平行平板は、前記平行平板を支持する部材の熱変形により、前記傾斜角度が変化する請求項１１に記載の光ピックアップ。
【請求項１３】
光源と前記光源からの発散光を集光して平行光にするコリメートレンズとを備え、前記光源からの光が情報記録媒体に集光される光ピックアップであって、
前記光源及び前記コリメートレンズは、ベースに取り付けられており、
温度変化による前記光源の発光点と前記コリメートレンズの主点との間の光路長変化と、前記コリメートレンズの焦点距離変化とで生じる光学的な結像関係の変化を、前記光源及び前記コリメートレンズのうち少なくともいずれかと前記ベースとの間の相対的な位置移動により補償することを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１４】
前記コリメートレンズは、温度変化による前記コリメートレンズの主点と前記ベースとの間の相対的な位置移動がないように、前記ベースに固定されており、
前記光源は、支持部材を介して前記ベースに取り付けられており、
前記光学的な結像関係の変化は、温度変化による前記支持部材の変形又は移動による前記光源の発光点と前記ベースとの間の相対的な位置移動により補償する請求項１３に記載の光ピックアップ。
【請求項１５】
前記光源は、温度変化による前記光源の発光点と前記ベースとの間の相対的な位置移動がないように、前記ベースに固定されており、
前記コリメートレンズは、支持部材を介して前記ベースに取り付けられており、
前記光学的な結像関係の変化は、温度変化による前記支持部材の変形又は移動による前記コリメートレンズの主点と前記ベースとの間の相対的な位置移動により補償する請求項１３に記載の光ピックアップ。
【請求項１６】
前記光源及び前記コリメートレンズは、それぞれ支持部材を介して前記ベースに取り付けられており、
前記光学的な結像関係の変化は、温度変化による前記光源の支持部材の変形又は移動による前記光源の発光点と前記ベースとの間の相対的な位置移動と、温度変化による前記コリメートレンズの支持部材の変形又は移動による前記コリメートレンズの主点と前記ベースとの間の相対的な位置移動とにより補償する請求項１３に記載の光ピックアップ。
【請求項１７】
光源と、
前記光源からの発散光を集光して平行光にするコリメートレンズと、
前記平行光にされた光の強度分布を変えるビーム整形素子と、
前記ビーム整形素子を通過した光を情報記録媒体に集光する対物レンズと、
前記コリメートレンズの前又は後に配置した同心円状の位相段差板とを備え、
前記位相段差板は、前記光源と前記コリメートレンズとを含む構造体の温度変化によって生ずる光の位相分布を前記ビーム整形素子に入射する前に補正して平面波に戻すようにしたことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１８】
前記位相段差板は、前記光源の温度による波長変化に応じて光軸中心に内周から外周にかけて光の位相を異ならせる階段状の段差板であり、各段差の深さが、ある温度に対して光の位相を波長の整数倍だけずらす請求項１７に記載の光ピックアップ。
【請求項１９】
前記位相段差板は、前記光源の温度による波長変化に応じて光軸中心に内周から外周にかけて光の位相を異ならせる階段状の段差板であって、中心からｉ番目の段差までの距離Ｒｉは、ｆを初期状態でのコリメートレンズの焦点距離、δを光源波長が１ｎｍ変化する温度変化ΔＴにおける前記光源の発光点と前記コリメートレンズの主点との間の光路長の変化量と、前記コリメートレンズの焦点距離変化量との差、Ｎ及びｉを１以上の整数とすると、
Ｒｉ＝ｆ×（１−（１−２×Ｎ×ｉ／１０００／δ）2）1/2
であることを請求項１７に記載の光ピックアップ。
【請求項２０】
前記位相段差板は、前記光源の温度による波長変化に応じて光軸中心に内周から外周にかけて光の位相を異ならせる階段状の段差板であって、λを初期状態での光源の波長、ｎを前記位相段差板の屈折率、Ｎを１以上の整数とすると、各段差の深さＤｐは、
Ｄｐ＝Ｎ・λ／（ｎ−１）
であり、中心からｉ番目の段差までの距離Ｒｉは、ｆを初期状態でのコリメートレンズの焦点距離、δを光源波長が１ｎｍ変化する温度変化ΔＴにおける前記光源の発光点と前記コリメートレンズの主点との間の光路長の変化量と、前記コリメートレンズの焦点距離変化量との差、Ｎ及びｉを１以上の整数とすると、
Ｒｉ＝ｆ×（１−（１−２×Ｎ×ｉ／１０００／δ）2）1/2
である請求項１７に記載の光ピックアップ。
【請求項２１】
前記コリメートレンズと前記位相段差板とを一体化した請求項１７に記載の光ピックアップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクに光学的に情報の記録再生を行う光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術について、図１１を用いて説明する。図１１は従来の光ピックアップの一例の構成図である。半導体レーザである光源１１１より出射された光は、楕円度が１：２．５の楕円状の強度分布（Ｙ方向が楕円短軸方向、紙面法線方向であるＸ方向が楕円長軸方向）を持つ発散光である。この発散光すなわち球面の位相波面を持つ光は、焦点位置が発光点と一致するよう配置されたコリメートレンズ１１２により集光されて平行光すなわち平面の位相波面を持つ光に変換される。
【０００３】
その後、ビーム整形プリズム１１３を通過することにより、Ｙ方向のみビーム径が拡大される。光線に対するプリズム入出射面の角度を適当に設定することにより、短軸方向の径ｄが約２．５倍拡大された径Ｄとなり、ビーム断面がほぼ回転対称な光強度分布を持つ円ビームとなる。
【０００４】
ビーム整形された光は、偏光ビームスプリッタ１１４で反射されて光路が折り曲げられ、１／４波長板１１５を経て直線偏光から円偏光の光に変換された後、立ち上げミラー１１６により光路が折り曲げられ、対物レンズ１１７により光ディスク１１８上に集光される。
【０００５】
光ディスク１１８を反射した光は、往路とは逆に、対物レンズ１１７、立ち上げミラー１１６を経て、１／４波長板１１５に至る。１／４波長板１１５により、光は往路と直交する直線偏光の光となるので、偏光ビームスプリッタ１１４を今度は透過することになる。この透過光は、ホログラム素子１１９によりいくつかの光に分岐された後、検出レンズ１２０により光検出器１２１に集光入射し、フォーカシング、トラッキングなどの制御信号やＲＦ信号を得る。
【０００６】
ここで、これらの光学部品は図示を簡単にするため、そのごく一部分だけを表しているが、金属性又は樹脂製の光学ベース１２２に配列されて取り付けられている。具体的には、対物レンズ１１７は、フォーカシング、トラッキング動作を行うためのアクチュエータに搭載され、アクチュエータが光学ベース１２２に取り付けられている。光軸方向をＺ軸とすると、光源１１１は発光点ＡとＺ座標で一致する点Ｃ１、Ｃ２で光学ベース１２２に接着固定されている。また、コリメートレンズ１１２は、その主点ＢとＺ座標で一致する点Ｅで光学ベース１２２に接着固定されている。
【０００７】
また、ビーム整形プリズム１１３や１／４波長板１１５は、その側面（紙面と一致する面で光学ベース１２２と接触する面）の全面で光学べース１２２に接着固定されており、立ち上げミラー１１６は反射面と反対側の面の全面で光学ベース１２２に接着固定されている。
【０００８】
一般に、光ディスクに情報を記録するために用いる光ピックアップでは光ディスク上の情報を再生するだけに用いられる光ピックアップと違って記録面にマークを形成するために高い光強度の集光スポットを形成する必要がある。このため光源として用いる半導体レーザも高出力のものを用いるのであるが、レーザの出力が大きいとその駆動電力も大きくなるので発熱の問題や消費電力の問題などが生じてくる。また、一般に高出力になるほどレーザのコストも高くなる。このため、駆動電力を小さくし、所望のレンズ出射パワーをできるだけ低いレーザ出力で得られるよう、ピックアップの光学系の光利用効率もできるだけ高めておくことが望ましい。
【０００９】
一方、高密度なディスクへの記録再生を行う場合、対物レンズで光スポットをできるだけ小さく絞る必要があり、このためには対物レンズの開口（一般にＮＡとよぶ）を大きくするとともに、開口端での光強度（一般にリム強度と呼ぶ）をできるだけ高くしておく必要がある。一般に半導体レーザから出射される光の強度分布は楕円状になっており、これをそのまま対物レンズに入射させると、光スポットを小さくしてしまう。すなわち、リム強度を確保するためには、楕円状強度分布の中心近傍の光しか使えず、多くの光が対物レンズの開口で蹴られることになる。このことは、光学系の光利用効率の低下を招いてしまうことになる。
【００１０】
このために、記録型の光ディスクに用いるピックアップの光学系では、ビーム整形という方法が採られることが多い。すなわち半導体レーザから出射される光の断面強度分布は、一般に短軸と長軸の比が約２．５程度の楕円状になっているので、図１１に示したような非平行な一対の面を持つくさび状のプリズム１１３によりビーム断面の短軸方向のみを約２．５倍に拡大すれば断面がほぼ回転対称な円状の強度分布の光ビームとなる。ビーム整形しない場合は、楕円状の分布の長軸方向の光がかなり蹴られることになる。しかし、ビーム整形により円状の分布にすれば、コリメートレンズの焦点距離と対物レンズのＮＡを適当な値に設計することにより、必要なリム強度を確保しつつ、対物レンズ開口での光のけられ量を低減できる。このため、光利用効率の高い光学系が得られることになる。
【００１１】
前記のようなビーム整形に関する技術として、特許文献１に記載されたものがある。また、非点収差を抑制する別の方法として、光ピックアップの温度変化によるレンズの熱膨張による焦点位置の変化をレンズの支持部材の熱膨張により補償することで光学的な結像関係を変えないようにするなどの方法があった。
【００１２】
さらに、光ピックアップの温度変化に対して光源波長が変化しないように、光源に冷却装置を取り付けるとともにレンズの熱膨張による焦点位置の変化をレンズの支持部材の熱膨張により補償することで光学的な結像関係を変えないようにするなどの方法があった（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１１−５３７５４号公報
【特許文献２】特開平０６−７９９１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、このようなビーム整形を行う光学系においては以下の問題があった。すなわち、光ピックアップの環境温度が変化すると、光源１１１とコリメートレンズ１１２が取り付けられた光学ベース１２２の熱膨張により、発光点Ａとコリメートレンズ主点Ｂとの間の距離Ｌが変化することになる。コリメートレンズ１１２の焦点距離が温度で変化しないとすると、コリメート光はこの距離のずれ分だけ平面波から球面波となる。
【００１４】
平面波がビーム整形プリズム１１３を通過する場合は、光がプリズム内を屈折して平面波を保ったまま透過する。一方、球面波が非平行板からなるビーム整形プリズムを透過する場合は、ビーム整形方向（Ｙ方向）とそれと直交する方向（Ｘ方向（紙面法線方向））とで光の位相の進み具合に差が生じる。このため、球面波の曲率がＹ方向とＸ方向とで差が生じる。このことは、非点収差の発生を意味する。
【００１５】
一般に光ピックアップの光学系に非点収差が有ると、ディスク上の集光スポットに歪みが生じ、録再品質やアドレス信号などの再生品質が著しく劣化する。特に集光点のディフォーカス（集光点位置と光ディスクとの光軸方向の乖離）が生じると、トラック方向やそれに直交する方向に集光スポット形状が伸びる非点収差が発生する。この非点収差は、隣接トラックに影響を与えたり、トラッキング方向の分解能を低下させるため、性能に与える影響が大きい。通常、ＤＶＤ等の高密度な信号の記録再生に用いる光ピックアップでは、特にその許容収差は数ｍλから十数ｍλときわめて厳しくなっている。
【００１６】
光ピックアップの組立工程での初期状態（すなわち通常室温）においては、この非点収差は光学系全体が組み込まれた状態で発光点とコリメートレンズとの距離を微調整することで最良の状態にされている。しかしながら、前記のようにピックアップの環境温度に変化があった場合には、この状態からずれることになる。
【００１７】
通常、温度変化による発光点とコリメートレンズの位置変化への対応として以下の方法がある。すなわち、温度変化により発光点とコリメートレンズ主点との相対距離は光学ベースの熱膨張で変化するが、同時に温度変化により光源の波長も変化するため、レンズの分散すなわち波長の違いによる屈折率変化が生ずる。また、レンズの材料自体も熱により同じ波長に対してもその屈折率が変化する。このため、コリメートレンズの屈折作用が変化してレンズの焦点位置も変化する。すなわち、温度変化が生じている状態では、光源からの球面波の光を平面波に変換するための発光点とレンズ主点との距離が変化するとともに、コリメートレンズの焦点位置も変化する。
【００１８】
これを利用して、レンズの材料（分散特性や屈折率の熱変化の度合い）を適当に選ぶことで、焦点距離の温度変化により、熱変形時の発光点とコリメートレンズとの距離変化を相殺する。このようにすれば、周囲の温度変化があっても光学的な結像関係が変化せず、コリメート光は平面波に保たれることになる。
【００１９】
しかしながら、ある程度生産量の大きい光ピックアップの場合には、ベースの材料やコリメートレンズの材料などに関して、量産性やコストの観点から、特に自由度が大きいわけではない。さらに光学系のディメンジョン（レンズの焦点距離、光路長、対物レンズの開口）は、限られたスペースの中で光学部品をレイアウトし、所望の集光性能を付与することを最優先に最適な配置を採るため、これに見合うコリメートレンズの温度補償設計が必ず完全に成立するわけではない。すなわち従来、ベースの線膨張量とコリメートレンズの焦点変化量とが恒に等しい関係を満たすようにするのは困難であった。
【００２０】
特に、コリメートレンズの焦点距離が大きく光源とコリメートレンズとの距離が大きかったり、ベース材料として加工性、コスト的に優れた亜鉛材料を用いたりした場合は熱膨張による発光点とレンズ主点との温度による相対変位量が大きいので、これに見合う分散の大きいレンズ材料が無いなどの問題があった。
【００２１】
図１２はビーム整形倍率と、発光点とコリメートレンズとの距離変化で生ずる非点収差量との関係を表す図である。図のように、ビーム整形倍率が大きいほど非点収差の変動感度が高くなることを示している。すなわち、光利用効率をできるだけ高めるべく円状の強度分布を持つビームにするためには２．５倍程度の整形倍率が必要であるが、そうすることで温度変化に対する非点収差量が増大し易くなってしまう。
【００２２】
このため、光利用効率を上げるために、高い倍率のビーム整形をしようとする場合、前記のようなベースの熱膨張による光源とコリメートレンズとの相対位置変化量と、コリメートレンズの焦点距離変化量とのわずかなずれが近年のより高密度な信号の記録再生を行う光ディスクシステムにおいてはその記録再生品質上問題となってきた。
【００２３】
しかし、特許文献２に記載のものの場合も冷却装置などは装置のコストが上がるとともに、装置全体が大きくなるなどの問題があった。
【００２４】
本発明は、ベースの熱変形量とコリメートレンズの焦点変化量とが等しくない構成であっても、環境温度変化で発生する非点収差の量を抑え、記録再生品質が安定に保たれかつ光利用効率の高い光ピックアップを簡単な構成で実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
前記目的を達成するために、本発明の第１の光ピックアップは、光源からの光が光学素子を経て情報記録媒体に集光される光ピックアップであって、前記光学素子は、前記光源からの発散光を集光して平行光にするコリメートレンズと、前記平行光にされた光の断面強度分布を変えるビーム整形素子と、前記ビーム整形素子を通過した光を情報記録媒体に集光する対物レンズとを含んでおり、前記光学素子には、温度変化による変形により第１の非点収差を生じさせるように、支持部材に固定された光学素子があり、前記温度変化による変形は、前記第１の非点収差を生じさせる光学素子と前記支持部材との線膨張係数の差により生じるものであり、前記第１の非点収差は、前記温度変化による前記光源と前記コリメートレンズとを含む構造体の熱膨張又は熱収縮による前記光源の発光点と前記コリメートレンズの主点との間の光路長の変化量と、前記コリメートレンズの焦点距離変化量との差で生ずる位相分布を持った平行光が、前記ビーム整形素子を通過することで生ずる第２の非点収差と大きさが等しくかつ極性が逆であることを特徴とする。
【００２６】
本発明の第２の光ピックアップは、光源と、前記光源からの発散光を集光して平行光にするコリメートレンズと、前記平行光にされた光の強度分布を変えるビーム整形素子と、前記ビーム整形素子を通過した光を情報記録媒体に集光する対物レンズと、前記光源と前記コリメートレンズとの間に配置された平行平板とを備え、温度変化量に応じて、前記平行平板の光軸に対する傾斜角度が変化することを特徴とする。
【００２７】
本発明の第３の光ピックアップは、光源と前記光源からの発散光を集光して平行光にするコリメートレンズとを備え、前記光源からの光が情報記録媒体に集光される光ピックアップであって、前記光源及び前記コリメートレンズは、ベースに取り付けられており、温度変化による前記光源の発光点と前記コリメートレンズの主点との間の光路長変化と、前記コリメートレンズの焦点距離変化とで生じる光学的な結像関係の変化を、前記光源及び前記コリメートレンズのうち少なくともいずれかと前記ベースとの間の相対的な位置移動により補償することを特徴とする。
【００２８】
本発明の第４の光ピックアップは、光源と、前記光源からの発散光を集光して平行光にするコリメートレンズと、前記平行光にされた光の強度分布を変えるビーム整形素子と、前記ビーム整形素子を通過した光を情報記録媒体に集光する対物レンズと、前記コリメートレンズの前又は後に配置した同心円状の位相段差板とを備え、前記位相段差板は、前記光源と前記コリメートレンズとを含む構造体の温度変化によって生ずる光の位相分布を前記ビーム整形素子に入射する前に補正して平面波に戻すようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、簡単な構成で光源とコリメートレンズとの間の光路長変化と、コリメートレンズの焦点距離変化の差を補償でき、環境温度に変化があっても安定した記録再生品質を維持することができる光ピックアップを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明の第１の光ピックアップによれば、温度変化を利用した光学素子の変形により、温度変化による非点収差を除去することができ、簡単な構成で安定した記録再生品質を維持できる。
【００３１】
本発明の第２の光ピックアップによれば、平行平板の傾斜角度の変化により、温度変化による非点収差を除去することができ、簡単な構成で安定した記録再生品質を維持できる。
【００３２】
本発明の第３の光ピックアップによれば、温度変化による光学的結像関係の変化を、温度変化を利用した光学素子の位置移動により抑えることができるので、簡単な構成で安定した記録再生品質を維持できる。
【００３３】
本発明の第４の光ピックアップによれば、位相段差板を追加するだけで、温度変化による非点収差を除去することができ、簡単な構成で安定した記録再生品質を維持できる。
【００３４】
前記本発明の第１の光ピックアップにおいては、前記第１の非点収差は、前記第１の非点収差を生じさせる光学素子の温度変化による変形量が異なる方向において差があることで生じさせていることが好ましい。この構成によれば、異なる方向における位相の進み具合に差を生じさせることができ、第２の非点収差を打ち消すための新たな非点収差の発生に適している。
【００３５】
また、前記異なる方向における変形量の差は、前記第１の非点収差を生じさせる光学素子を前記支持部材に接合する接合面の大きさを前記異なる方向において差があるようにして生じさせていることが好ましい。この構成によれば、簡単な構成で、温度変化に応じた非点収差を発生させることができる。
【００３６】
また、前記異なる方向における変形量の差は、前記第１の非点収差を生じさせる光学素子を前記支持部材に接合する接合面を分離して形成し、前記分離した接合面間の距離と、これと直交する方向における前記接合面の大きが異なるようにして生じさせていることが好ましい。この構成によれば、簡単な構成で、温度変化に応じた非点収差を発生させることができる。
【００３７】
また、前記異なる方向における変形量の差は、前記第１の非点収差を生じさせる光学素子を前記支持部材に接合する接合面を分離して形成し、前記分離した接合面の温度変化による高さ方向における変形量を異なるようにして生じさせていることが好ましい。この構成によれば、接合面の高さ方向の変化も利用して非点収差を発生させることができるので、より大きな非点収差の発生に有効である。
【００３８】
また、前記異なる方向は、前記ビーム整形素子のビーム整形方向とこれと直交する方向とに対応した方向であることが好ましい。この構成によれば、温度変化により発生したビーム整形素子を通過して発生する球面波の非点収差を除去することができる。
【００３９】
また、前記第１の非点収差を生じる光学素子は、前記平行光が前記ビーム整形素子を通過する前又は後に設けられたミラーであることが好ましい。この構成によれば、光ピックアップの構成部品を用いて、第２の非点収差を除去用の新たな非点収差を発生させることができるので、構造が簡単になる。
【００４０】
また、前記第１の非点収差を生じる光学素子は、前記ビーム整形素子であることが好ましい。この構成によれば、光ピックアップの構成部品を用いて、第２の非点収差を除去用の新たな非点収差を発生させることができるので、構造が簡単になる。
【００４１】
また、前記第１の非点収差を生じる光学素子は、平行光を透過させる平行平板又は非平行板であることが好ましい。この構成は、光源を２個用いた場合に、光ピックアップの構成部品を用いて、非点収差を除去用の新たな非点収差を発生させることができるので、構造が簡単になる。
【００４２】
また、前記第１の非点収差を生じる光学素子が複数であり、前記複数の光学素子で前記第１の非点収差を分担して生じさせていることが好ましい。この構成によれば、各光学素子の収差発生量を分散できるので、各光学素子の変形量も小さくでき各光学素子の信頼性低下を防止できる。
【００４３】
前記本発明の第２の光ピックアップにおいては、前記平行平板は、前記平行平板を支持する部材の熱変形により、前記傾斜角度が変化することが好ましい。この構成によれば、傾斜角度の変化に温度変化による熱変形を利用するので、構成が簡単になる。
【００４４】
前記本発明の第３の光ピックアップにおいては、前記コリメートレンズは、温度変化による前記コリメートレンズの主点と前記ベースとの間の相対的な位置移動がないように、前記ベースに固定されており、前記光源は、支持部材を介して前記ベースに取り付けられており、前記光学的な結像関係の変化は、温度変化による前記支持部材の変形又は移動による前記光源の発光点と前記ベースとの間の相対的な位置移動により補償することが好ましい。この構成によれば、光源の発光点とベースとの間の相対的な位置移動を温度変化による支持部材の変形又は移動を利用するので、構成が簡単になる。
【００４５】
また、前記光源は、温度変化による前記光源の発光点と前記ベースとの間の相対的な位置移動がないように、前記ベースに固定されており、前記コリメートレンズは、支持部材を介して前記ベースに取り付けられており、前記光学的な結像関係の変化は、温度変化による前記支持部材の変形又は移動による前記コリメートレンズの主点と前記ベースとの間の相対的な位置移動により補償することが好ましい。この構成によれば、コリメートレンズの主点とベースとの間の相対的な位置移動を温度変化による支持部材の変形又は移動を利用するので、構成が簡単になる。
【００４６】
また、前記光源及び前記コリメートレンズは、それぞれ支持部材を介して前記ベースに取り付けられており、前記光学的な結像関係の変化は、温度変化による前記光源の支持部材の変形又は移動による前記光源の発光点と前記ベースとの間の相対的な位置移動と、温度変化による前記コリメートレンズの支持部材の変形又は移動による前記コリメートレンズの主点と前記ベースとの間の相対的な位置移動とにより補償することが好ましい。この構成によれば、補償量を増加させることができる。
【００４７】
前記本発明の第４の光ピックアップにおいては、前記位相段差板は、前記光源の温度による波長変化に応じて光軸中心に内周から外周にかけて光の位相を異ならせる階段状の段差板であり、各段差の深さが、ある温度に対して光の位相を波長の整数倍だけずらすことが好ましい。この構成によれば、球面波が入射した場合に、透過波面を平面波に戻すようにすることができる。
【００４８】
また、前記位相段差板は、前記光源の温度による波長変化に応じて光軸中心に内周から外周にかけて光の位相を異ならせる階段状の段差板であって、中心からｉ番目の段差までの距離Ｒｉは、ｆを初期状態でのコリメートレンズの焦点距離、δを光源波長が１ｎｍ変化する温度変化ΔＴにおける前記光源の発光点と前記コリメートレンズの主点との間の光路長の変化量と、前記コリメートレンズの焦点距離変化量との差、Ｎ及びｉを１以上の整数とすると、
Ｒｉ＝ｆ×（１−（１−２×Ｎ×ｉ／１０００／δ）2）1/2
であることが好ましい。
【００４９】
また、前記位相段差板は、前記光源の温度による波長変化に応じて光軸中心に内周から外周にかけて光の位相を異ならせる階段状の段差板であって、λを初期状態での光源の波長、ｎを前記位相段差板の屈折率、Ｎを１以上の整数とすると、各段差の深さＤｐは、
Ｄｐ＝Ｎ・λ／（ｎ−１）
であり、中心からｉ番目の段差までの距離Ｒｉは、ｆを初期状態でのコリメートレンズの焦点距離、δを光源波長が１ｎｍ変化する温度変化ΔＴにおける前記光源の発光点と前記コリメートレンズの主点との間の光路長の変化量と、前記コリメートレンズの焦点距離変化量との差、Ｎ及びｉを１以上の整数とすると、
Ｒｉ＝ｆ×（１−（１−２×Ｎ×ｉ／１０００／δ）2）1/2
であることが好ましい。
【００５０】
また、前記コリメートレンズと前記位相段差板とを一体化したことが好ましい。この構成によれば、部品点数を減らすことができる。
【００５１】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００５２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る光ピックアップの構成図を示している。図１１の従来例と同様の構成については、説明は省略する。また、光学ベース１２は光学要素部品一式を搭載するものであるが、図示を簡単にするため、説明に必要なごく一部分のみ表している。このことは、以下の実施の形態２以降においても同様である。
【００５３】
図１において、光学素子である立ち上げミラー（以下「ミラー」という）６は、光学ベース１２に接着固定されている。ミラー６は、ＢＫ７等の一般的なガラス材料で形成されている。図１のＰ１部は、ミラー６を矢印Ｆ方向から見た図を示している。ミラー６は、突起台座部１３に接着剤１４を介して接着固定されている。突起台座部１３は光学ベース１２と一体になっており、突起台座部１３は、光学ベース１２を加工して形成してもよく、別個の部材を光学ベース１２に取り付けたものでもよい。このことは、以下の実施の形態における光学ベースと一体の支持部や壁部についても同様である。ミラー６の接着面を矢印Ｆ方向から見るとＰ１部に示したように、横方向がβ、縦方向がγの長方形である。
【００５４】
ここで、ビーム整形方向をＹ方向（図１の矢印Ｙ方向）とし、これと直交する紙面法線方向をＸ方向とする。このことは、以下の実施の形態においても同様である。この場合、ビーム整形前の光ビーム断面の楕円短軸方向がＹ方向、楕円長軸方向がＸ方向となる。図１のＰ１部では、寸法βの横方向がＹ方向、寸法γの縦方向がＸ方向に相当する。
【００５５】
温度が変化、例えば上昇したとき、光学ベース１２が熱膨張により伸びるので、半導体レーザ等の光源１の発光点Ａ１とコリメートレンズ２の主点Ｂ１との距離は変化する。一方、コリメートレンズ２は、光源１の波長が温度で変化するとともに、レンズ自体も材料が熱変質することで屈折率が変わり、その焦点位置が変化する。これにより、熱膨張による光源１とコリメートレンズ２との間の光路長変化をある程度補償することができる。しかしながら、その補償不足又は過補償分による位相分布により球面波が残り、これがビーム整形プリズム３を透過すると、非点収差が生ずる。ただし、この非点収差の温度に対する変化量は、単純に光学ベース１２の熱膨張とコリメートレンズ２の焦点距離変化との差異で生じるものであるから、その変化の感度はほぼ安定している。この感度は、あらかじめ実験及び計算によりその構成に応じて求めることができる。非点収差をもった光は、偏光ビームスプリッタ４、１／４波長板５を経てミラー６で反射される。
【００５６】
ここで、温度変化をΔＴ（℃）とすると、長辺β、短辺γの接合面である長方形部分の熱変化量は下記のようになる。下記式において、Ｌ１は短辺方向の熱変化量、Ｌ２は長辺方向の熱変化量、α（１／℃）は光学ベース１２（突起台座部１３）の線膨張係数である。
【００５７】
Ｌ１＝α×ΔＴ×γ
Ｌ２＝α×ΔＴ×β
これらの式から分かるように、変形量Ｌ１、Ｌ２には異方性がある。このため、突起台座部１３にミラー６が硬い接着剤（例えばエポキシ系接着材等の熱硬化型の接着材）で接着固定されていると、温度変化によるミラー６の材質（ガラス）と光学ベース１２の金属材料との線膨張係数の違いにより、ミラー６にもこの方位に沿う歪みが生ずる。これによりミラー６を反射する光のビーム整形方向（紙面内Ｙ方向）とそれと直交する方向（Ｘ方向（紙面法線方向））とで光の位相の進み具合に差が生じる。このことにより、球面波の曲率がＹ方向とＸ方向とで異なる非点収差が発生する。
【００５８】
この非点収差により、ミラー６に入射する光の非点収差、すなわち光源１の発光点とコリメートレンズ２の主点との間の光路長の変化とコリメートレンズ２の焦点距離変化との不整合により発生する非点収差を打ち消すことができる。より具体的には、ミラー６で発生する非点収差と、ミラー６に入射する光の非点収差の収差の極性が逆でかつ大きさが同じ非点収差であれば、ミラー６で反射される光は平面波となる。
【００５９】
ミラー６で収差を発生させる歪みの異方性は、接着面形状を適当に選ぶことで可変可能であり、その極性も例えば接着面である突起台座部１３の形状を図に示した例と直交する方向に長い長方形とすることで変えることができる。また、この発生量は、ミラー６単独の熱歪みによる収差を実験的に確認することで最適化できる。さらに、変形量はミラー６と光学台（突起台座部１３）との熱膨張差で決まるのでほぼ安定している。
【００６０】
本実施の形態によれば、対物レンズ７に入射する手前で非点収差が除去されるので、光ディスク８面上に形成されるスポットは、光ピックアップの環境温度に変化があっても安定しており、記録再生品質の劣化を防止できる。また、ビーム整形率が高く、光源１とコリメートレンズ２との関係で生ずる変化の感度が高くてもこれを補正することができるので光利用効率も高い。さらに、非点収差の除去は、光学ベース１２にミラー６を取り付ける接着面形状を変えるだけで実現できるので、構成も簡単にできる。
【００６１】
なお、本実施の形態では接着面形状を長方形としたが、ミラー６にビーム整形方向とこれと直交する方向に歪みを生ずる形状であれば他の形状でもよい。
【００６２】
（実施の形態２）
図２Ａは、実施の形態２に係るビーム整形素子２３の支持構造の拡大図を示している。図２ＡのＰ２部は、ビーム整形素子２３を矢印Ｇ方向から見た図を示している。ビーム整形素子２３は、光学素子であり例えばプリズムである。ビーム整形素子２３は、図１の整形プリズム３に相当し、ピックアップの全体構成としては、ほぼ図１の構成と同様である。実施の形態２は、ビーム整形素子２３の支持構造に特徴がある。
【００６３】
ビーム整形素子２３は、光学ベース２２の支持部材２７の接触面２４、接触面２５に接着剤を介して、支持部材２７に接着固定されている。光学ベース２２はピックアップのベース（図１の光学ベース１２に相当）の一部分である。光学ベース２２は、図１における紙面と一致する面に対して垂直に立設した壁構造である。支持部材２７には、整形されたビームが通り抜ける開孔２６が形成されている。
【００６４】
ここで、ビーム整形方向における接触面２４と接触面２５との間の距離をβ１、ビーム整形方向と直交する方向の接着面の長さをγ１、光学ベース２２の線膨張係数をα（１／℃）とする。この場合、実施の形態１の場合と同様にして、光学ベース２２のビーム整形方向と直交する方向（紙面法線方向）の熱変形量Ｌ３、ビーム整形方向（Ｙ方向）の熱変形量Ｌ４は下記のようになる。
【００６５】
Ｌ３＝α×ΔＴ×γ１
Ｌ４＝α×ΔＴ×β１
変形量Ｌ３、Ｌ４に異方性があるため、ビーム整形素子２３が支持部材２７に硬い接着剤で接着固定されていると、温度変化によるビーム整形素子２３の材質（ガラス）と光学ベース２２の金属材料との線膨張係数の違いにより、ビーム整形素子２３にもビーム整形方向及びこれと直交する方向に沿う歪みが生ずる。これによりビーム整形素子２３単独で、これを透過する光のビーム整形方向とそれと直交する方向とに光の位相の進み具合に差が生じることになる。
【００６６】
この場合収差が生じ、これにより光源の発光点とコリメートレンズの主点との間の光路長の変化とコリメートレンズの焦点距離変化との不整合で発生する非点収差を打ち消すことができる。より具体的には、収差の極性が逆で大きさが同じ収差になるように接着面形状を設定すれば、ビーム整形素子２３を透過する光は温度変化があっても平面波とすることができる。
【００６７】
図２Ｂは、別の例に係るビーム整形素子２３の支持構造の拡大図を示している。図２ＢのＰ３部は、ビーム整形素子２３を矢印Ｈ方向から見た図を示している。本図に示した支持部材２７ａは、接触面２４ａと接触面２５ａを、図２Ａの接触面２４、接触面２５に比べ、ビーム整形方向と直交する方向に長くしている。
【００６８】
ビーム整形素子２３で収差を発生させる歪みの異方性は、接着面形状を適当に選ぶことで可変可能である。またその極性も例えば接着面の形状を図２Ｂのようにビーム整形方向と直交する方向に長くすることで変えることができる。
【００６９】
なお、本実施の形態についても、収差の発生量はビーム整形素子２３単独の熱歪みによる収差を実験的に確認することで最適化でき、変形量はビーム整形素子２３と光学ベースとの熱膨張差で決まるのでほぼ安定している。
【００７０】
また、接触面の形状は、ビーム整形素子２３の整形方向とこれと直交する方向に歪みを生ずる形態であれば他の形状でもよい。
【００７１】
（実施の形態３）
図３は、実施の形態３に係る光ピックアップの構成図である。図３に示した光ピックアップは、半導体レーザ等の２つの光源３１と光源４１とを備えている。光源３１、光源４１はそれぞれ異なる波長を発振する。
【００７２】
光源４１を出射した光は、コリメートレンズ４２により平行光に近い発散光となり、平行平板で形成された光学素子であるミラー４３によって反射されミラー３６により光路が折り曲げられて対物レンズ３７に入射する。対物レンズ３７に入射する発散光が対物レンズ３７で集光され、光源２１に対応したディスクとは基材厚の異なる別のディスク４７に集光スポットを形成する。
【００７３】
図３のＰ４部は、ミラー４３を矢印Ｉ方向から見た図を示している。ミラー４３は、支持部材である光学ベース（図示せず）と接着剤（図示せず）により固定されている。４４、４５はミラー４３と接着剤とが接触する接触面である。
【００７４】
なお、光源４１からの光についてはビーム整形を行わない構成となっている。
また、ミラー４３は光源４１からの光は反射し、光源３１からの光は透過する波長選択性の多層膜（図示せず）を表面に有している。
【００７５】
ここで、ビーム整形方向（Ｙ方向）における接触面４４と接触面４５との間の距離をβ３、ビーム整形方向と直交する方向の接着面の長さをγ３、光学ベース２２の線膨張係数をα（１／℃）とする。この場合、実施の形態１の場合と同様にして、光学ベース２２のビーム整形方向と直交する方向（紙面法線方向）の熱変形量Ｌ５、ビーム整形方向（図中Ｙ方向）の熱変形量Ｌ６は下記のようになる。
【００７６】
Ｌ５＝α×ΔＴ×γ３
Ｌ６＝α×ΔＴ×β３
変形量Ｌ５、Ｌ６に異方性があるため、これにミラー４３が硬い接着剤で接着固定されていると、温度変化によるミラー４３の材質（ガラス）と光学ベース２２の金属材料との線膨張係数の違いにより、ミラー４３にもビーム整形方向及びこれと直交する方向に沿う歪みが生ずる。これにより立ち上げミラー４３単独でこれを反射する光のビーム整形方向（紙面内Ｙ方向）とそれと直交する方向（紙面法線方向）とに光の位相の進み具合の差が生じることとなる。
【００７７】
これにより発生する収差量により、光源とコリメートレンズとの光路長の変化とコリメートレンズの焦点距離変化との不一致で発生する非点収差を打ち消すことができる。すなわち収差の極性が逆で大きさが同じ収差になるように接着面形状を設定すれば、立ち上げミラー４３を透過する光は温度変化があっても平面波とすることができる。
【００７８】
このようにして、２種類の光源を用いて基材厚の異なる２種類のディスクに対応する光学系においても図３のＰ４部に示すように、ミラー４３に接着される接触面４４及び４５（又は接着剤の形状）の配列及び形状を適当に選ぶことで、実施の形態１及び２と同様に熱膨張による変形量の異方性から半導体レーザ等の光源３１からの光に対して、ビーム整形方向及びこれと直交する方向の歪みによる非点収差を与えることができる。
【００７９】
なお、この場合ミラー４３が歪むことで光源４１からの光に対しても非点収差が生ずるが、光源４１からの光についてはビーム整形していないのでその発生量は十分小さい。
【００８０】
（実施の形態４）
図４は、実施の形態４に係るミラー５１の支持構造の拡大図を示している。光学系全体の図は、図１と同様である。図４のＰ５部は、ミラー５１を矢印Ｊ方向から見た図を示している。図４において、ミラー５１は、支持部材５２及び支持部材５３とで光学ベース５４に接着固定されている。
【００８１】
図４の例では、光学ベース５４の突起構造である支持部材５２及び支持部材５３の段差高さｈ１及びｈ２とを異なる高さとしている。この構成によれば、ピックアップの環境温度が変化、例えば上昇したとき、支持部材５２と支持部材５３との延び量に差が生ずることになる。このため、ミラー５１はビーム整形方向（Ｙ方向）に湾曲し、Ｙ方向とそれに直交するＸ方向とで位相が異なる非点収差を生ずることになる。
【００８２】
ここで、ビーム整形方向（Ｙ方向）における支持部材５２と支持部材５３との間の距離をβ４、ビーム整形方向と直交する方向の接着面の長さをγ４、光学ベース５４の線膨張係数をα（１／℃）とする。この場合、実施の形態１の場合と同様にして、光学ベース５２のビーム整形方向の熱変形量Ｌ７、これと直交する方向の熱変形量Ｌ８は下記のようになる。
【００８３】
Ｌ７＝α×ΔＴ×β４
Ｌ８＝α×ΔＴ×γ４
Ｌ７、Ｌ８に異方性があるため、これにミラー５１が硬い接着剤で接着固定されていると、温度変化によるミラー５１の材質（ガラス）と光学ベース５４の材料との線膨張係数の違いにより、ミラー５１にもビーム整形方向及びこれと直交する方向に沿う歪みが生ずる。
【００８４】
これによりミラー５１単独でこれを反射する光のビーム整形方向（紙面内Ｙ方向）とそれと直交する方向（紙面法線方向）とに光の位相の進み具合の差が生じることとなる。これにより発生する収差量により、本来、光源とコリメートレンズとの光路長の変化とコリメートレンズの焦点距離変化との不一致で発生する非点収差を打ち消すことができる。すなわち収差の極性が逆で大きさが同じ収差になるように接着面形状を設定すれば、立ち上げミラー５１を透過する光は温度変化があっても平面波とすることができる。
【００８５】
より具体的には、前記の構成において、ミラー５１の支持部材５２、５３の材質、寸法、立ち上げミラーの厚み等を最適に選ぶことで光源とコリメートレンズとで生ずる非点収差を打ち消すことができる。
【００８６】
本実施の形態は、分離した支持部材の高さ方向における変形量を異なるようようにしたことにより、接合した光学素子に変形量を加算できるので、前記実施の形態１−３のような構成では、収差量の発生量が不足する場合に有効である。このことは、以下の実施の形態５、６においても同様である。
【００８７】
なお、支持部材５２と５３の線膨張係数を変えても同様の効果が得られる。また支持する点は２点でなくてもよい。このことも、以下の実施の形態５、６において同様である。
【００８８】
（実施の形態５）
図５は、実施の形態５に係るビーム整形プリズム５９の支持構造の拡大図を示している。光学系全体の図は、図１と同様である。光学素子であるビーム整形プリズム５９は、光学ベース６０の突起構造の長さの異なる支持部材５７（高さｈ３）、支持部材５８（高さｈ４）で支持されている。
【００８９】
温度変化した場合、長さの異なる支持部材５７、支持部材５８の延びが違うことでビーム整形方向に平行又は直交方向にビーム整形プリズム５９が湾曲し、これに沿った方向とそれに直交する方向とで位相が異なる非点収差を生ずる。
【００９０】
図５のＰ６部は、ビーム整形プリズム５９を矢印Ｋ方向から見た図を示している。本実施の形態においても、図４に示した実施の形態４と同様に、距離β５と、距離γ５とが異なるので、このことによっても、光学ベース６０の変形量に異方性を生じさせることができる。
【００９１】
前記の構成において、ビーム整形プリズム５９の支持部材５７、５８の材質、寸法等を最適に選ぶことで光源とコリメートレンズとで生ずる非点収差を打ち消すことができる。
【００９２】
（実施の形態６）
図６は、実施の形態６に係る平行平板６４の支持構造を示している。本図の構成は、例えば前記図３のような光源が２個の構成に用いることができる。図６の矢印Ｎが第２の光源４１の光に相当する。平行平板６４は、光学ベース６５の突起構造である長さの異なる支持部６２（高さｈ５）、支持部６３（高さｈ６）で支持されている。温度変化すると、ビーム整形方向に平行又は直交方向に平行平板６４が湾曲し、これに沿った方向とそれに直交する方向とで位相が異なる所定の非点収差を生ずる。
【００９３】
図６のＰ７部は、平行平板６４を矢印Ｌ方向から見た図を示している。本実施の形態においても、図４に示した実施の形態４と同様に、距離β６と、距離γ６とが異なるので、このことによっても、光学ベース６５の変形量に異方性を生じさせることができる。
【００９４】
前記の構成において、平行平板６４の支持部材６２、６３の材質、寸法等を最適に選ぶことで光源とコリメートレンズとで生ずる非点収差を打ち消すことができる。
【００９５】
以上の実施の形態１−６では、発光点とコリメートレンズの主点の熱膨張による変化とコリメートレンズの温度による焦点距離変化の差によって生じた批点収差成分を各々光学系の一つの部品により補償する場合について説明したが、この補償量が大きい場合には、その部品の変形量が大きくなり接着などの信頼性に影響を及ぼすことも考えられる。
【００９６】
このような場合、これらを単独ではなく組み合わせることで、各部品に収差の発生量を分散させて各々の補償量を小さくすればよい。
【００９７】
（実施の形態７）
図７は、実施の形態７に係る光ピックアップの主要部の構成図を示している。図７に示したように、半導体レーザ光源７１とコリメートレンズ７２との間に平行平板７３が配置されている。この平行平板７３は、光源７１が有する非点隔差（レーザ共振層内方向とそれと直交する方向とで有する発光点位置の差）による非点収差分を補正するように光軸に対してその法線方向が予め傾けられている。
【００９８】
図７のＰ８部は、平行平板７３を矢印Ｍ方向から見た図を示している。平行平板７３は、光学ベース７７に取り付けられた支持部材７４及び支持部材７５に接着剤７８、７９を介して支持されている。接着剤７８、７９は、比較的柔らかくかつ弾性をもつ接着剤である。このため、平行平板７３は、支持部材７４及び７５の熱変形による矢印Ｊ１及びＫ１方向の熱膨張又は熱収縮により、紙面内で回動することになる。
【００９９】
一般に、発散光の光路において平行平板を傾けると、傾きに応じた非点収差量が発生する。図７の構成では、温度変化に応じて平行平板７３の傾きが変化するので、温度変化に応じた非点収差量を発生させることができる。すなわち、図７のような平行平板７３の支持構造を備えたことにより、平行平板７３が無い場合におけるビーム整形後の光の温度変化による非点収差を打ち消すことができる。
【０１００】
より具体的には、平行平板７３が無い場合におけるビーム整形後の光の温度変化による非点収差と逆極性の非点収差を平行平板７３で発生させることができ、ビーム整形後の光の温度変化による非点収差の発生を防止したピックアップを実現できる。
【０１０１】
なお、この平行平板の傾斜手段として積極的にアクチュエータなどの駆動手段（図示せず）を用いてもよく、温度変化で平行平板の傾きが変化する構成であれば、その支持形状は特に限定されない。
【０１０２】
（実施の形態８）
図８Ａは、実施の形態８に係る光ピックアップの主要部の構成図を示している。図８Ａにおいて、コリメートレンズ８２は、光学ベース８３に接着固定されている。この接着固定により、温度変化しても、主点Ｂ２とこれと光軸方向において対応する光学ベース８３の位置Ｄの光軸方向における位置関係は変化しないことになる。光源８１は、支持構造８５によって光学ベース８３に取り付けられている。このことにより、温度変化により、発光点Ａ２の位置が光学ベース８３に対して相対的に移動するようにしている。
【０１０３】
ここで、温度が変化、例えば上昇すると、光学ベース８３が熱膨張し光源８１の発光点Ａ２とコリメートレンズ８２の主点Ｂ２との間の距離が大きくなり、Ｌ２０がＬ２１となる。
【０１０４】
一方、コリメートレンズ８２は、光源８１の波長が温度で変化するとともにレンズ自体も材料が熱変質することで屈折率が変わり、その焦点位置Ｆ１がＦ２に変化する。これにより熱膨張による光源８１とコリメートレンズ８２との距離変化はある程度補償されることになるが、依然として補償不足分が残り、温度変化前に比べ光学的な位置関係が変化することになる。本実施の形態は、光源８１の支持構造によりこの光学的な位置関係の変化を、補償不足分に相当する距離ΔＬだけ光学ベース８３に対して発光点Ａ２を温度変化に合わせて移動させることで補償するというものである。
【０１０５】
光源８１の支持構造の具体的な構成は、図８Ｂから図８Ｄに示している。図８Ｂは、光源８１の支持構造の第１の例を示している。光源８１は光軸方向において発光点Ａ２に対応する位置Ｃ２で支持部材８６に接着固定されている。支持部材８６は点Ｍ１にて光学ベース８３に接着固定されている。
【０１０６】
ここで、光学ベース８３の線膨張係数をα１、支持部材８６の材料の線膨張係数をα２（α２＞α１）、発光点Ａ２と支持部材８６の支持点Ｍ１までの距離をＬ３０とする。このとき、ΔＴ温度上昇した場合における発光点Ａ２位置の変位量は下記のΔＬとなる。
【０１０７】
ΔＬ＝（α２−α１）×ΔＴ×Ｌ３０
この構成によれば、α２＞α１により発光点Ａ２は、矢印で示した光軸方向にΔＬ変位することになる。すなわち、熱膨張による光学ベース８３の変形量が大きく、コリメートレンズ８２の屈折率変化による焦点距離変化がそれを補正するのに不十分な場合に、ΔＬ分の変位がこれを補償することができる。
【０１０８】
低温側に温度変化した場合は、α２＞α１により光学ベース８３より支持部材８６の熱収縮量が大きくなるので、光源８１は矢印と反対側の光軸方向に移動する。また、コリメートレンズの焦点位置変化が光学ベースの熱変形に比べて小さい場合で説明したが、逆の場合であっても、支持部材８６の線膨張係数を光学ベース８３のそれよりも小さくして、温度変化による光源８１の変位の方向を逆にすれば、同じ効果を発揮できる。
【０１０９】
図８Ｃは、光源の支持構造の第２の例を示している。光源８１は、板８９を介して光学ベース８３に取り付けられている。板８９は、線膨張係数の異なる２枚の金属板８７、８８を貼り合わせたものであり、その材料は例えばアルミと亜鉛である。高温側に温度変化すると、２枚の金属板８７、８８の線膨張係数が異なるので、板８９がバイメタル効果により反るように変形する。図８ＣのＰ９部はこの変形後の状態を示している。板８９の変形により、板８９に支持された光源８１の発光点Ａ２が光学ベース上で矢印で示した光軸方向に移動する。
【０１１０】
低温側に温度変化した場合は、線膨張係数が異なる２枚の金属板８７、８８の熱収縮により、板８９は熱膨張した場合とは反対側に変形し、光源８１は矢印と反対側の光軸方向に移動する。また、コリメートレンズの焦点位置変化が光学ベースの熱変形に比べて小さい場合で説明したが、逆の場合であっても、２枚の金属板８７、８８の線膨張係数の大小関係を逆にして、温度変化による光源８１の変位の方向を逆にすれば、同じ効果を発揮できる。
【０１１１】
板８９の反り量は、各板の材料の選定、長さの調整により最適値にすることができる。図８Ｃの構成によれば、補正量の不足分を板８９の反りによる変形により補償することができる。
【０１１２】
図８Ｄは、光源の支持構造の第３の例を示している。光源８１は、曲率を持つ板バネ９０を介して光学ベース８３の壁９１にネジ止めされている。高温側の温度変化による熱膨張により、壁９１が図中の矢印方向Ｔ１及びＴ２に延びると、Ｍ２間の間隔が狭まり、板バネ９０が光軸と直交する方向に縮まり、光源８１が矢印で示した光軸方向に動くことになる。図８ＤのＰ１０部はこの変形後の状態を示している。
【０１１３】
低温側に温度変化した場合は、熱収縮により壁９１が図中の矢印方向Ｔ１及びＴ２と反対方向に縮み、Ｍ２間の間隔が広がり、板バネ９０が光軸と直交する方向に延びることになり、光源８１が矢印と反対側の光軸方向に動くことになる。また、コリメートレンズの焦点位置変化が光学ベースの熱変形に比べて小さい場合で説明したが、逆の場合であっても、板バネ９０の凸方向を逆にして、温度変化による光源８１の変位の方向を逆にすれば、同じ効果を発揮できる。
【０１１４】
板バネ９０は、壁９１にネジ止めされているので、発光点Ａ２の移動は光軸方向のみであり、光軸と直交する平面内方向には移動しない。このため、Ｔ１方向及びＴ２方向の壁９１の熱変形量に異方性がないようにしておけば、光軸と直交する面内の位置で決まるピックアップの光学系の光軸精度のずれを防止できる。
【０１１５】
以上のように、本実施の形態によれば、コリメートレンズの焦点距離変動が、光学ベースの熱膨張による光源とコリメートとの間の相対位置変化と設計的に整合していない場合であっても、簡単な構成でこの不整合分を補正することができる。また、光源の波長を一定にするために冷却装置をつけたりする必要もないので、この点においても構成が簡単になる。
【０１１６】
さらに、本実施の形態は、高温側及び低温側の両方の温度変化に対して、光学的な位置関係の変化を可逆的に補償でき、光学的な位置関係の変化に対する補償量が不足する場合にも、過剰である場合にも適用できる。
【０１１７】
なお、支持部材の形状は前記の例に限るものでなく、温度変化により光学ベースに対して可逆的に光源の発光点を移動させる構造であれば他の構造であってもよい。
【０１１８】
（実施の形態９）
図９Ａは、実施の形態９に係る光ピックアップの主要部の構成図である。図９Ａにおいて、光源９１は、光学ベース９３に接着固定されている。この接着固定により、温度変化しても、発光点Ａ３位置とこれと光軸方向において対応する光学ベース９３の位置Ｃ３の光軸方向における位置関係は変化しないようにしている。一方、コリメートレンズ９２は、支持構造９５を介して光学ベース９３に取り付けられている。このことにより、温度変化により、主点Ｂ３の位置が光学ベース９３に対して相対的に移動するようにしている。
【０１１９】
ここで、温度が変化、例えば上昇すると、光学ベース９３が熱膨張し光源９１の発光点Ａ３とコリメートレンズ９２の主点Ｂ３との間の距離Ｌ４０はＬ４１となる。
【０１２０】
一方、コリメートレンズ９２は、光源９１の波長が温度で変化するとともに、レンズ自体も材料が熱変質することで屈折率が変わり、その焦点距離Ｆ４０（Ｌ４０）がＦ４１に変化する。このＦ４０とＦ４１との焦点位置の差ΔＦ４０、すなわちレンズによる補償不足ΔＦ４０分をコリメートレンズ９２の支持部材９５が光学ベース９３に対して光源９１側にレンズの主点Ｂ３を移動させることで補償する。
【０１２１】
コリメートレンズ９２の具体的な支持構造９５の具体的な構成は、図９Ｂから図９Ｅに示している。図９Ｂは、コリメートレンズ９２の支持構造の第１の例を示す図である。図９Ｂにおいて、コリメートレンズ９２は、支持部材９５Ｂを介して光学ベース９３に接着固定されている。支持部材９５Ｂは、点Ｄ４にて光学ベース９３に接着固定されている。コリメートレンズ９２は、その主点Ｂ３に対応する位置で支持部材９５Ｂに接着固定されている。支持部材９５Ｂは光学ベース９３よりも線膨張係数が大きい材料でできている。
【０１２２】
ここで、支持部材９５Ｂのベース９３への固定点Ｄ４からコリメートレンズ９２の主点Ｂ３までの距離をＬ９、支持部材９５Ｂの線膨張係数をα９、光学ベース９３の線膨張係数をα１０（α９＞α１０）とする。このとき、ΔＴ温度上昇した場合における主点Ｂ３位置の変位量は下記のΔＬとなる。
【０１２３】
ΔＬ＝（α９−α１０）×ΔＴ×Ｌ９
この構成によれば、α９＞α１０により主点Ｂ３は、矢印で示した光軸方向（光源９１方向）にΔＬ変位することになる。すなわち、光学ベース９３の熱膨張が大きく、コリメートレンズ９２の屈折率変化による焦点位置変化だけでは補正量が不足する場合に、この不足分をΔＬ分の変位が補償することができる。
【０１２４】
低温側に温度変化した場合は、α９＞α１０により光学ベース９３より支持部材９５Ｂの熱収縮量が大きくなるので、コリメートレンズ９２は矢印と反対側の光軸方向に移動する。また、コリメートレンズ９２の焦点位置変化が光学ベース９３の熱変形に比べて小さい場合で説明したが、逆の場合であっても、支持部材９５Ｂの線膨張係数を光学ベース９３Ｂのそれよりも小さくして、温度変化によるコリメートレンズ９２の変位の方向を逆にすれば、同じ効果を発揮できる。
【０１２５】
図９Ｃは、コリメートレンズの支持構造の第２の例を示す図である。コリメートレンズ９２は、板９８を介して光学ベース９３に取り付けられている。板９８は、線膨張係数の異なる２枚の金属板９６、９７を貼り合わせたものである。高温側に温度変化すると２枚の金属板９６、９７の線膨張係数が異なるので、板９８がバイメタル効果により反るように変形する。
【０１２６】
板９８の変形により、板９８に支持されたコリメートレンズ９２の主点Ｂ３が矢印で示した光軸方向に移動する。板９８の反り量は、各板の材料の選定、長さの調整により最適値にすることができる。図９Ｃの構成によれば、補正量の不足分を板９８の反りによる変形により補償することができる。
【０１２７】
低温側に温度変化した場合は、線膨張係数が異なる２枚の金属板９６、９７の熱収縮により、板９８は熱膨張した場合とは反対側に変形し、コリメートレンズ９２は矢印と反対側の光軸方向に移動する。また、コリメートレンズ９２の焦点位置変化が光学ベース９３の熱変形に比べて小さい場合で説明したが、逆の場合であっても、２枚の金属板９６、９７の線膨張係数の大小関係を逆にして、温度変化によるコリメートレンズ９２の変位の方向を逆にすれば、同じ効果を発揮できる。
【０１２８】
図９Ｄは、コリメートレンズの支持構造の第３の例を示す図である。コリメートレンズ９２は、主点Ｂ３において曲率を持つ板バネ９９を介して光学ベース９３の壁９３Ａにネジ止めされている。熱膨張により、壁９３Ａが図中の矢印方向Ｔ３及びＴ４に延びると、Ｍ３間の間隔が狭まり、板バネ９９が光軸と直交する方向に縮まり、コリメートレンズ９２が矢印で示した光軸方向に動くことになる。
【０１２９】
低温側に温度変化した場合は、熱収縮により壁９３Ａが図中の矢印方向Ｔ３及びＴ４と反対方向に縮み、Ｍ３間の間隔が広がり、板バネ９９が光軸と直交する方向に延びることになり、コリメートレンズ９２が矢印と反対側の光軸方向に動くことになる。また、コリメートレンズ９２の焦点位置変化が光学ベース９３の熱変形に比べて小さい場合で説明したが、逆の場合であっても、板バネ９９の凸方向を逆にして、温度変化によるコリメートレンズ９２の変位の方向を逆にすれば、同じ効果を発揮できる。
【０１３０】
板バネ９９は、壁９３Ａにネジ止めされているので、主点Ｂ３の移動は光軸方向のみであり、光軸と直交する平面内方向へは移動しない。このため、Ｔ３方向及びＴ４方向の壁９３Ａの熱変形量に異方性がないようにしておけば、光軸と直交する面内の位置で決まるピックアップの光学系の光軸精度のずれを防止できる。したがって、光源からの光の強度分布が温度によって変化することがないので、光ディスクに形成されるスポットの強度分布も安定している。
【０１３１】
図９Ｅは、コリメートレンズの支持構造の第４の例を示す図である。図９Ｅの例は、コリメートレンズ９２の支持部材が２重構造になっている例である。本実施の形態は、例えば光学ベース９３の熱膨張による光源９１とコリメートレンズ９２との間の位置変化量が大きく、コリメートレンズ９２の焦点距離変化により補償した場合の補償不足量が大きい場合に有効である。
【０１３２】
支持部材１００は、コリメートレンズ９２の主点Ｂ３に対応する位置において、接着剤によって光学ベース９３に取り付けられている。支持部材１００は光学ベース９３と同じ材質でできており、接着剤の線膨張係数も光学ベース９３と同じである。コリメートレンズ９２は、コバ面Ｓにて支持部材１０１に接着固定されている。支持部材１０１は、支持部材１００及び光学ベース９３の線膨張係数より高い線膨張係数を有している。また、支持部材１０１は支持部材１００にネジで固定されている。
【０１３３】
ここで、例えばピックアップの温度が上昇した場合、コリメートレンズ９２の主点Ｂ３の支持構造による移動量は、支持部材１０１と支持部材１００とのネジ止め点Ｕを支点とした支持部材１０１の光軸方向への伸び量と、支持部材１０１との接着位置（すなわちコバ面）を支点としたコリメートレンズ９２の熱膨張量とが加算された値になる。このことにより、コリメートレンズ９２の主点Ｂ３を光源９１に近づける量を大きくできる。より具体的には、主点Ｂ３の移動量は下記のΔＬで表される。
【０１３４】
ΔＬ＝α１５×Ｌ１３×ΔＴ＋α１６×Ｌ１２×ΔＴ
ただし、α１５はコリメートレンズ９２の線膨張係数、α１６は支持部材１０１の線膨張係数、Ｌ１２は支持部材１００と支持部材１０１とのネジ止め部Ｕから支持部材１０１とコリメートレンズ９２との接着面Ｓまでの距離、Ｌ１３は接着面Ｓと主点Ｂ３との距離を示している。
【０１３５】
低温側に温度変化した場合は、熱収縮により移動方向が逆になり、主点Ｂ３の支持構造による移動量は、ネジ止め点Ｕを支点とした支持部材１０１の収縮量と、コバ面Ｓを支点としたコリメートレンズ９２の熱収縮量とが加算された値になる。また、コリメートレンズ９２の焦点位置変化が光学ベース９３の熱変形に比べて小さい場合で説明したが、逆の場合であっても、支持部材１００、１０１の線膨張係数を光学ベース９３のそれよりも小さくして、温度変化によるコリメートレンズ９２の変位の方向を逆にすることもできる。
【０１３６】
この構成によれば、光学ベース９３、支持部材１００及びこれらを接着する接着剤が全て同じ線膨張係数であるので、ピックアップの環境温度の繰り返し変化があっても、接着部に負担がかからず、経時的な信頼性が確保できるとともに、小さいスペースで大きい補正量を得ることができる。
【０１３７】
また、初期の非点収差除去のためのコリメートレンズ９２の位置調整は、支持部材１００を光学ベース９３に沿って移動させて調整できるので調整も容易である。
【０１３８】
以上のように、本実施の形態によれば、コリメートレンズ９２の焦点距離変動が、光学ベースの熱膨張による光源とコリメートレンズとの間の相対位置変化と設計的に整合していない場合であっても、簡単な構成でこの不整合分を補正することができる。また、光源の波長を一定にするために冷却装置をつけたりする必要もないので、この点においても構成が簡単になる。
【０１３９】
さらに、本実施の形態は、高温側及び低温側の両方の温度変化に対して、光学的な位置関係の変化を可逆的に補償でき、光学的な位置関係の変化に対する補償量が不足する場合にも、過剰である場合にも適用できる。
【０１４０】
なお、支持部材の形状は前記の例に限らず、温度変化により光学ベースに対して可逆的にコリメートレンズの主点を移動させる構造であれば他の構造であってもよい。
【０１４１】
また、実施の形態８及び９では、光源又はコリメートレンズの位置が光学ベースに対して固定されており、どちらか一方で光学ベースの熱膨張とコリメートレンズの焦点位置変化との不整合分を補正する方法を説明したが、これらを複合させてその補正量を増やしてもよい。
【０１４２】
また、光源部又はコリメートレンズ部のどちらかがピックアップの構造上、温度変動でさらに収差的に不利な方向に移動する場合に、それを他方の変化で補うものであってもよい。
【０１４３】
（実施の形態１０）
図１０Ａは、実施の形態１０に係る光ピックアップの主要部の構成を示している。図１０Ｂは位相段差板１０５の拡大図を示している。図１０Ａにおいて、半導体レーザ等の光源１０２を出射した光はコリメートレンズ１０３で平行光となった後、断面が複数の階段状の段差構造を持つ同心円状の位相段差板１０５を透過する。位相段差板１０５を通過した光は、ビーム整形プリズム１０４でビーム整形される。
【０１４４】
位相段差板１０５は、各ステップでの段差Ｄｐは下記の式（１）で表される。
【０１４５】
式（１）Ｄｐ＝Ｎ・λ／（ｎ−１）（Ｎ＝１，２，３・・・）
ただし、λは初期状態（室温）での光源１０２の波長であり、ｎは位相段差板の屈折率である。
【０１４６】
初期状態すなわち室温下では、コリメートレンズ１０３によるコリメート光は平面波であり、この光が式（１）で示したように段差が波長の整数倍（Ｎ倍）の位相段差板を透過しても平面波の状態が保持される。
【０１４７】
一方、ピックアップの周囲温度変化により、光学ベース１０６の熱膨張による発光点Ａ４とレンズ主点Ｂ４との光学距離の変化とレンズの屈折率変化による焦点距離変化との差異によりコリメートレンズ１０３を透過した光は球面波となる。
【０１４８】
このとき、同時に光源１０２の波長も温度変化にともなって変化する。すなわち、波長変化をΔλとすると隣り合う段差間でΔλ／（ｎ−１）の位相差が生ずる。したがってこの段差が連続的なステップで同心円状に変化していることから、変化した波長の光が平面波で入射すると球面波となって位相段差板１０５を透過する。
【０１４９】
逆に球面波が入射した場合はこの球面波を打ち消す位相分布が与えられる条件を満たすことで透過波面を平面波に戻すことができる。この場合は、ビーム整形プリズムを通過する光は、温度変化があっても平面波の状態が保持されるため非点収差が発生することがない。
【０１５０】
ここで、光源波長が１ｎｍ変化する温度変化をΔＴとする。一方、ΔＴの温度変化に対して、光学ベース１０６の熱膨張による発光点Ａ４とレンズ主点Ｂ４との間の光路長の変化量と、コリメートレンズ１０３の焦点距離変化量との差をδとする。この場合、前記のような球面波の補正条件として式（１）とともに、中心からｉ番目の段差までの距離Ｒｉが下記の式（２）を満足していればよい。
【０１５１】
式（２）Ｒｉ＝ｆ×（１−（１−２×Ｎ×ｉ／１０００／δ）2）1/2
（Ｎ＝１，２，３・・・（数式１のＮと一致）、ｉ＝１、２、３・・・）
ただし、ｆは初期状態（室温）でのコリメートレンズ１０３の焦点距離を表す。
【０１５２】
この構成によれば、一つの素子を付加するだけで温度変化による非点収差の発生を防ぐことができる。
【０１５３】
なお位相段差の段数については所望の補正精度に従って段数を減らすことで位相段差板の作成も容易になる。また、この位相段差構造はレンズ自体に形成しても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１５４】
以上のように本発明の光ピックアップは、簡単な構成で環境温度に変化があっても安定した記録再生品質を維持することができるので、例えば光ディスクレコーダー、光ディスクプレーヤーに有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１５５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光ピックアップの構成図
【図２Ａ】本発明の実施の形態２に係る光ピックアップの第１の例の主要部の構成図
【図２Ｂ】本発明の実施の形態２に係る光ピックアップの第２の例の主要部の構成図
【図３】本発明の実施の形態３に係る光ピックアップの構成図
【図４】本発明の実施の形態４に係る光ピックアップの主要部の構成図
【図５】本発明の実施の形態５に係る光ピックアップの主要部の構成図
【図６】本発明の実施の形態６に係る光ピックアップの主要部の構成図
【図７】本発明の実施の形態７に係る光ピックアップの主要部の構成図
【図８Ａ】本発明の実施の形態８に係る光ピックアップの主要部の構成図
【図８Ｂ】本発明の実施の形態８に係る光ピックアップの第１の例の主要部の構成図
【図８Ｃ】本発明の実施の形態８に係る光ピックアップの第２の例の主要部の構成図
【図８Ｄ】本発明の実施の形態８に係る光ピックアップの第３の例の主要部の構成図
【図９Ａ】本発明の実施の形態９に係る光ピックアップの主要部の構成図
【図９Ｂ】本発明の実施の形態９に係る光ピックアップの第１の例の主要部の構成図
【図９Ｃ】本発明の実施の形態９に係る光ピックアップの第２の例の主要部の構成図
【図９Ｄ】本発明の実施の形態９に係る光ピックアップの第３の例の主要部の構成図
【図９Ｅ】本発明の実施の形態９に係る光ピックアップの第４の例の主要部の構成図
【図１０Ａ】本発明の実施の形態１０に係る光ピックアップの主要部の構成図
【図１０Ｂ】本発明の実施の形態１０に係る位相段差板の拡大図
【図１１】従来の光ピックアップの一例の構成図
【図１２】光源とコリメートレンズの距離変化により発生する非点収差量のビーム整形倍率依存性を示す図
【符号の説明】
【０１５６】
１，３１，４１，７１，８１，９１，１０２  光源
２，３２，４２，７２，８２，９２，１０３  コリメートレンズ
３，２３，３３，５９，７６，８４，９４，１０４  ビーム整形プリズム
４，３４  偏光ビームスプリッタ
５，３５  １／４波長板
６，３６，４３，５１  立ち上げミラー
７，３７  対物レンズ
８，３８  光ディスク
９，３９  ホログラム素子
１０，４０  検出レンズ
１１，４６  光検出器
１２，２２，２５，５４，６０，６５，７７，８３，９３  光学ベース
１３  突起台座部
６４  平行平板
７３  平行平板
１０５  位相段差板
【図１】
2004281033.tif 000003
【図２Ａ】
2004281033.tif 000004
【図２Ｂ】
2004281033.tif 000005
【図３】
2004281033.tif 000006
【図４】
2004281033.tif 000007
【図５】
2004281033.tif 000008
【図６】
2004281033.tif 000009
【図７】
2004281033.tif 000010
【図８Ａ】
2004281033.tif 000011
【図８Ｂ】
2004281033.tif 000012
【図８Ｃ】
2004281033.tif 000013
【図８Ｄ】
2004281033.tif 000014
【図９Ａ】
2004281033.tif 000015
【図９Ｂ】
2004281033.tif 000016
【図９Ｃ】
2004281033.tif 000017
【図９Ｄ】
2004281033.tif 000018
【図９Ｅ】
2004281033.tif 000019
【図１０Ａ】
2004281033.tif 000020
【図１０Ｂ】
2004281033.tif 000021
【図１１】
2004281033.tif 000022
【図１２】
2004281033.tif 000023