(57)【要約】【課題】球面収差量を０．０２λ・ｒｍｓ以内に収める。【解決手段】レーザー光Ｌを出射するレーザー光源１１と、レーザ−光Ｌの入射面１ａから信号面１ｃまでの厚さが薄い超高密度光ディスク１の信号面１ｃにレーザー光を集光し、レーザー光源側及び／又は超高密度光ディスク側の面がアプラナートの非球面で且つ開口数が０．７５以上である対物レンズ１６と、レーザー光源と超高密度光ディスクの信号面との間の光軸上に配置された集光光学系によって発生する球面収差を補正する球面収差補正手段１４とを備え、レーザー光源１１から出射したレーザー光Ｌの基準波長λに対するバラツキと、対物レンズ１６の基準厚さＴに対するバラツキとを考慮しながらレーザー光源１１と対物レンズ１６とを組み合わせて、球面収差補正手段１４を作動させた時の球面収差量を０．０２λ・ｒｍｓ以内に収める。【選択図】      図１
2004326968.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光を出射するレーザー光源と、
前記レーザー光の入射面から信号面までの厚さが薄い超高密度光記録媒体の前記信号面に前記レーザー光を集光し、前記レーザー光源側及び／又は前記超高密度光記録媒体側の面がアプラナートな非球面で且つ開口数が０．７５以上である対物レンズと、
前記レーザー光源と前記超高密度光記録媒体の前記信号面との間の光軸上に配置された集光光学系によって発生する球面収差を補正する球面収差補正手段とを備え、
前記レーザー光源から出射した前記レーザー光の基準波長λに対するバラツキと、前記対物レンズの基準厚さに対するバラツキとを考慮しながら前記レーザー光源と前記対物レンズとを組み合わせて、前記球面収差補正手段を作動させた時の前記球面収差量を０．０２λ・ｒｍｓ以内に収めた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、レーザー光源と超高密度光記録媒体の信号面との間の光軸上に配置された集光光学系によって発生する球面収差を補正する球面収差補正手段を備えた光ピックアップ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、円盤状の光ディスクやカード状の光カードなどの光記録媒体は、映像情報とか音声情報やコンピュータデータなどの情報信号を透明基板上で螺旋状又は同心円状に形成したトラックに高密度に記録し、且つ、記録済みのトラックを再生する際に所望のトラックを高速にアクセスできることから多用されている。
【０００３】
この種の光記録媒体となる光ディスクとして例えばＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）やＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）などは既に市販されているが、最近になって光ディスクに対してより一層高密度化を図るために、ＣＤ，ＤＶＤよりも情報信号を超高密度に記録及び／又は再生できる超高密度光ディスクの開発が盛んに行われている。
【０００４】
これに伴って、超高密度光ディスクを記録及び／又は再生するための光ピックアップ装置の開発も行われており、この光ピックアップ装置では波長が４５０ｎｍ以下のレーザー光を開口数（ＮＡ）が０．７５以上の対物レンズで絞ってレーザービームを得て、このレーザービームをディスク厚さが略０．１ｍｍ程度に薄く形成した超高密度光ディスクの信号面に照射して記録及び／又は再生するものである。
【０００５】
ところで、超高密度光ディスクを記録及び／又は再生するための光ピックアップ装置は各種の構造形態があるものの、一例として、基準波長λが４００ｎｍ程度のレーザー光源と、レーザー光源と超高密度光ディスクの信号面との間の光軸上に配置された集光光学系によって発生する球面収差を補正する球面収差補正手段と、開口数が０．８５より大とされ且つ軽量な非球面単玉対物レンズとを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００３−５０３２号公報（第９頁、第２図）
【０００７】
図１３は従来の光ピックアップ装置の一例を示した構成図である。
図１３に示した従来の光ピックアップ装置１００は、上記した特許文献１（特開２００３−５０３２号公報）に開示されているものであり、ここでは特許文献１を参照して簡略に説明する。
【０００８】
図１３に示した如く、従来の光ピックアップ装置１００において、レーザー光源１０１から出射された基準波長λが４００ｎｍ程度のレーザー光Ｌは、カップリングレンズ１０２，ビーム整形プリズムペア１０３，偏向ビームスプリッタ１０４，ビームエキスパンダ１０５，１／４波長板１０６，及び絞り１０７を順に通過し、開口数が０．８５より大とされ且つ軽量な非球面単玉対物レンズ１０８によって絞られたレーザービームＬａが情報記録媒体の保護層１０９を介して信号面１０９ａに照射される。この後、信号面１０９ａで反射された戻り光Ｌｂは、上記とは逆に非球面単玉対物レンズ１０８，絞り１０７，１／４波長板１０６，ビームエキスパンダ１０５を順に通過し、偏向ビームスプリッタ１０４によって反射されてシリンドリカルレンズ１１１，フォーカシングレンズ１１２を通過して光検出器１１３上に達して信号面情報が検出される。
【０００９】
ここで、球面収差補正手段としてのビームエキスパンダ１０５は、負レンズ１０５Ａと、１軸アクチュエータ１０５Ｂと、正レンズ１０５Ｃとを備え、且つ、負レンズ１０５Ａが１軸アクチュエータ１０５Ｂにより正レンズ１０５Ｃに対して光軸方向に沿って変位可能になっている。また、非球面単玉対物レンズ１０８は２軸アクチュエータ１１０によりフォーカシング方向及びトラッキング方向に駆動される。
【００１０】
上記のように構成した従来の光ピックアップ装置１００では、レーザー光源１０１から出射したレーザー光Ｌの基準波長λに対するバラツキ，環境変化，情報記録媒体の保護層１０９の厚さ誤差，非球面単玉対物レンズ１０８の製造誤差などに起因して、ビームエキスパンダ１０５を作動させることで、レーザー光源１０１と情報記録媒体の信号面１０９ａとの間の光軸上に配置された集光光学系中で発生する球面収差を補正することができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の光ピックアップ装置１００によれば、ビームエキスパンダ１０５によって上記した集光光学系中で発生する球面収差を補正することができ、同号公報中の段落番号００９３に実施例７の両面非球面単玉レンズを用いた場合では、レーザー光源１０１で＋１ｎｍのモードホッピングが起こった場合の波面収差のデフォーカス成分を０．００６λ・ｒｍｓ（計算値）と小さく抑えることができる旨が記載されているものの、波面収差を０．００６λ・ｒｍｓ程度に抑えたとしても前述したような超高密度光ディスクでは信号面に集光したビームスポットが回折限界の大きさよりも大きくなり、記録特性，再生特性の劣化を引き起こすことになる。とくに、非球面単玉対物レンズ１０８では、レーザー光源１０１から出射したレーザー光Ｌの基準波長λが基準値から僅かにずれただけでも色収差による球面収差が発生し、更に、非球面単玉対物レンズ１０８中で互いに対向する非球面間の光軸方向のレンズ厚さ（軸上厚さ）のバラツキでも球面収差が発生して、ビームエキスパンダ１０５による球面収差の補正範囲を越えてしまうなどの問題が発生する。
【００１２】
そこで、円盤状又はカード状の超高密度光記録媒体に対して球面収差補正手段を作動させた時に球面収差量を０．０２λ・ｒｍｓ以内に収めることができる光ピックアップ装置が望まれている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、レーザー光を出射するレーザー光源と、
前記レーザー光の入射面から信号面までの厚さが薄い超高密度光記録媒体の前記信号面に前記レーザー光を集光し、前記レーザー光源側及び／又は前記超高密度光記録媒体側の面がアプラナートな非球面で且つ開口数が０．７５以上である対物レンズと、
前記レーザー光源と前記超高密度光記録媒体の前記信号面との間の光軸上に配置された集光光学系によって発生する球面収差を補正する球面収差補正手段とを備え、
前記レーザー光源から出射した前記レーザー光の基準波長λに対するバラツキと、前記対物レンズの基準厚さに対するバラツキとを考慮しながら前記レーザー光源と前記対物レンズとを組み合わせて、前記球面収差補正手段を作動させた時の前記球面収差量を０．０２λ・ｒｍｓ以内に収めたことを特徴とする光ピックアップ装置を提供するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係る光ピックアップ装置の一実施例を図１乃至図１２を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明に係る光ピックアップ装置の全体構成を示した構成図、
図２は図１に示した球面収差補正手段を拡大して示した図、
図３は図１に示した対物レンズと、単層の信号面を形成した超高密度光ディスクとを拡大して示した図である。
【００１６】
図１に示した本発明に係る光ピックアップ装置１０は、単層の信号面１ｃを形成した超高密度光記録媒体（以下、超高密度光ディスクと記す）１、又は、後述の図７に示した２層の信号面２ｃ，２ｅを形成した超高密度光記録媒体（以下、超高密度光ディスクと記す）２を記録及び／又は再生するために開発したものである。尚、実施例では、本発明に係る光ピックアップ装置１０を、超高密度光記録媒体として円盤状の超高密度光ディスク１又は超高密度光ディスク２に適用した場合について以下に説明するが、これに限ることなく、矩形状の光カードなどにも適用することも可能である。
【００１７】
まず、図１に示した如く、超高密度光ディスク１は、レーザービーム入射面１ａから光透過層１ｂを介して信号面１ｃまでのディスク厚さが０．１ｍｍ程度に薄く形成されたものであるが、この実施例では、単層の信号面１ｃを形成した超高密度光ディスク１のディスク基準厚さをＤ（ｍｍ）として以下説明する。
【００１８】
上記した光ピックアップ装置１０では、波長が４５０ｎｍ以下のレーザー光Ｌを出射するレーザー光源（以下、半導体レーザーと記す）１１と、半導体レーザー１１から出射したレーザー光Ｌと超高密度光ディスク１からの戻り光Ｌｂとを分離するビームスプリッタ１２と、コリメータレンズ１３と、半導体レーザー１１と超高密度光ディスク１の信号面１ｃとの間の光軸上に配置された集光光学系によって発生する球面収差を補正する球面収差補正手段１４と、立ち上げミラー１５と、半導体レーザー１１側の第１面１６ａと超高密度光ディスク１側の第２面１６ｂとの間の光軸上に所定のレンズ厚さを有し、且つ、第１，第２面１６ａ，１６ｂのうち少なくとも１面をアプラナートな非球面に形成して、開口数（ＮＡ）が０．７５以上である単玉の対物レンズ１６と、ビームスプリッタ１２を通過した超高密度光ディスク１からの戻り光Ｌｂを集光するシリンドリカルレンズ１７と、光検出器１８とで構成されている。尚、以下の説明では、半導体レーザー１１から出射したレーザー光Ｌの基準波長をλ（ｎｍ）とし、且つ、対物レンズ１６のレンズ基準厚さをＴ（ｍｍ）として説明する。
【００１９】
上記構成による光ピックアップ装置１０の動作を説明すると、半導体レーザ１１から射出されたレーザー光Ｌは、ビームスプリッタ１２の半透過反射面１２ａで反射されてほぼ９０°方向を転じられ、コリメータレンズ１３で収束され、球面収差補正手段１４で平行度を調整され、立ち上げミラー１５によって略９０°方向を転じられた後、対物レンズ１６によって絞られたレーザービームＬａが超高密度光ディスク１の信号面１ｃにスポット状に集光される。
【００２０】
この後、超高密度光ディスク１の信号面１ｃで反射された戻り光Ｌｂは、上記とは逆に、対物レンズ１６，立ち上げミラー１５，球面収差補正手段１４，コリメータレンズ１３を通った後に、ビームスプリッタ１２の半透過反射面１２ａを透過し、シリンドリカルレンズ１７を通って光検出器１８に達して信号面情報が検出される。
【００２１】
ここで、本発明の要部の一部となる球面収差補正手段１４は、図２にも拡大して示した如く、半導体レーザー１１側に設けた凹レンズ（負レンズ）１４Ａと、凹レンズ１４Ａを光軸方向に沿って変位させるアクチュエータ１４Ｂと、対物レンズ１６側に設けた凸レンズ（正レンズ）１４Ｃとから構成されている。そして、凹レンズ１４Ａをアクチュエータ１４Ｂによって凸レンズ１４Ｃに対して光軸方向に変位させ、凹レンズ１４Ａと凸レンズ１４Ｃとの間隔を制御して、対物レンズ１６に入射するレーザー光Ｌの平行度を調整して、対物レンズ１６の倍率誤差による球面収差を発生させて他の球面収差と相殺することで球面収差を補正している。
【００２２】
具体的には、凹レンズ１４Ａと凸レンズ１４Ｃとの間隔を近づけると、近づける前に比べて発散光が出射され、超高密度光ディスク１の光透過層１ｂの厚さが予め設定したディスク基準厚さＤより厚い場合に対して球面収差を小さくする。逆に、凹レンズ１４Ａと凸レンズ１４Ｃとの間隔を遠ざけると、遠ざかる前に比べて収束光が出射され、超高密度光ディスク１の光透過層１ｂの厚さが予め設定したディスク基準厚さＤより薄い場合に対して球面収差を小さくする。このような極性は、凹レンズ１４Ａと凸レンズ１４Ｃの順序を入れ替えても変わらないので、正負のレンズ１４Ａ，１４Ｂの順序はどちらが先でも良い。
【００２３】
更に、この実施例では、球面収差補正手段１４を例えばコリメータレンズ１３と立ち上げミラー１５間の光路、又は、立上ミラー１５と対物レンズ１６間の光路に設置している。
【００２４】
そして、後述するように、半導体レーザー１１から出射したレーザー光Ｌの基準波長λに対するバラツキと、対物レンズ１６のレンズ基準厚さＴに対するバラツキ（＝レンズ厚さ誤差）とを考慮しながら半導体レーザー１１と対物レンズ１６とを組み合わせて、球面収差補正手段１４を作動させた時の球面収差量を０．０２λ・ｒｍｓ以内に収めたことを特徴とするものである。
【００２５】
次に、本発明の要部の一部となる対物レンズ１６は、図３にも拡大して示した如く、アプラナートな非球面の第１面１６ａと第２面１６ｂとを有し、半導体レーザ１１から出射したレーザー光Ｌを第１，第２面１６ａ，１６ｂにより絞ってレーザービームＬａを得て、このレーザービームＬａを超高密度光ディスク１のレーザービーム入射面１ａから入射して光透過層１ｂを介して像面となる信号面１ｃに集光している。
【００２６】
この際、対物レンズ１６の第１面１６ａの頂点における曲率半径はＲ１であり、第２面１６ｂの頂点における曲率半径はＲ２である。また、対物レンズ１６のレンズ基準厚さはＴであり、超高密度光ディスク１の光透過層１ｂによるディスク基準厚さはＤである。更に、対物レンズ１６の作動距離はＤＷである。
【００２７】
ここで、対物レンズ１６が満たす各条件式の説明に先立ち、レンズの設計に関して基本的な軸上収差特性、軸外収差特性、偏芯公差のバランスについて説明する。尚、偏芯公差とは、偏芯がある場合の波面収差の増加で定義される。
【００２８】
実施例では、軸上収差、軸外収差及び偏芯公差を確保するために、次の３つの条件のバランスを取ることが要請される。
【００２９】
（１）軸上収差を確保するため、対物レンズ１６の球面収差が補正されていること。
【００３０】
（２）軸外収差を確保するため、対物レンズ１６が正弦条件を満たしていること。
【００３１】
（３）偏芯公差を確保するため、対物レンズ１６の第２面１６ｂが単独で正弦条件を満たしていること。
【００３２】
この際、両面非球面レンズ１６ａ，１６ｂは、軸上収差及び軸外収差を確保するための条件（１）と（２）の２つを同時に満たすことが出来る。条件（１）と（２）を同時に満たすレンズをアプラナートと呼ぶ。
【００３３】
ところで、条件（２）が満足されていて、条件（３）がほぼ満たされると、レンズ全体が正弦条件を満たし、且つ、対物レンズ１６の第２面１６ｂも正弦条件をほぼ満足することから、対物レンズ１６の第１面１６ａにおいても光線高さと屈折角の関係において正弦条件がほぼ満足される。
【００３４】
更に、実施例においては、軸上収差及び軸外収差を確保するための条件（１）と条件（２）、偏芯公差を確保するための条件（３）のバランスを取り、ほぼ満足されている条件（３）の満足度を案分することで、軸上収差及び軸外収差を確保しつつ、対物レンズ１６の製造が可能な偏芯公差を確保することが可能である。
【００３５】
ここで、対物レンズ１６及び超高密度光ディスク１の仕様の一例を下記の表１に示す。
【００３６】
【表１】
2004326968.tif 000003
この表１から、実施例では、半導体レーザー１１から出射したレーザー光Ｌの基準波長λを例えば４０５ｎｍに設定し、且つ、対物レンズ１６は開口数（ＮＡ）が０．８５のものを使用する。
【００３７】
次に、対物レンズ１６及び超高密度光ディスク１の設計値の一例を下記の表２に示す。
【００３８】
【表２】
2004326968.tif 000004
この表２から、実施例では、対物レンズ１６の第１面１６ａの頂点における曲率半径Ｒ１が例えば１．８１２１７ｍｍであり、第２面１６ｂの頂点における曲率半径Ｒ２が例えば−６．５０７５８ｍｍであり、対物レンズ１６のレンズ基準厚さＴが例えば３．１０４ｍｍであり、対物レンズ１６の作動距離ＤＷは０．５ｍｍである。また、超高密度光ディスク１の光透過層１ｂのディスク基準厚さＤは例えば０．１００ｍｍである。
【００３９】
次に、対物レンズ１６の第１面１６ａ及び第２面１６ｂを非球面に形成する際、以下の多項式を用いて非球面を表すものとする。
2004326968.tif 000005
但し、Ｚは各面１６ａ，１６ｂの頂点からの距離、Ｃは各面１６ａ，１６ｂの曲率（曲率半径分の１）、Ｙは光軸からの高さ、Ｋはコーニック定数、ａ〜ｆは４次から１４次の非球面係数である。例えば、ａはＹの４乗の係数に相当する。
【００４０】
上記の多項式を用いた時に、対物レンズ１６の第１面１６ａを非球面に形成するための非球面係数の一例を下記の表３に示す。
【００４１】
【表３】
2004326968.tif 000006
また、上記の多項式を用いた時に、対物レンズ１６の第２面１６ｂを非球面に形成するための非球面係数の一例を下記の表４に示す。
【００４２】
【表４】
2004326968.tif 000007
次に、半導体レーザ１１から出射したレーザー光Ｌの基準波長λが４０５ｎｍの時に、対物レンズ１６及び超高密度光ディスク１の光学材料の屈折率の一例を下記の表５に示す。
【００４３】
【表５】
2004326968.tif 000008
更に、半導体レーザ１１から出射したレーザー光Ｌの基準波長λが４０５ｎｍの時に、対物レンズ１６の軸上収差、軸外収差と、対物レンズ１６の第１面１６ａと第２面１６ｂのずれが５μｍの時の収差を下記の表６に示す。
【００４４】
【表６】
2004326968.tif 000009
上記から対物レンズ１６は、球面収差補正手段１４による補正がなく入射光が平行光（倍率が０倍）の時、超高密度光ディスク１のディスク基準厚さＤ＝０．１００ｍｍにおいて収差が完全に補正される。軸外特性もよく補正されていて対物レンズ１６はアプラナート（偏芯公差を良くした対物レンズ）である。
【００４５】
ところで、一般的に光ディスクにおいては、レーザー光を対物レンズで集光して照射する信号面の位置はディスク基準厚さとは限らず、ディスク基準厚さに対してディスク厚さ誤差が存在するものである。この実施例では、超高密度光ディスク１の光透過層１ｂによるディスク基準厚さＤを例えば０．１００ｍｍに設定した時に、ディスク基準厚さＤ＝０．１００ｍｍ＝１００μｍに対して±５μｍのディスク厚さ誤差が許容されるものとする。このような場合、球面収差補正手段１４により対物レンズ１６に入射するレーザー光Ｌの平行度を調整して球面収差の補正を行う際に、球面収差補正手段１４は、超高密度光ディスク１のディスク厚さ誤差により発生する球面収差を、対物レンズ１６への入射光の平行度の変化により対物レンズ１６で生じる倍率誤差により相殺する。
【００４６】
この実施例では、半導体レーザー１１の基準波長をλとした場合に、球面収差補正手段１４を作動させた時の球面収差量を０．０２λ・ｒｍｓ以内に収めることで、超高密度光ディスク１に対して十分な記録又は再生の特性を確保することができる。
【００４７】
ここで、球面収差補正手段１４を作動させた時の球面収差量を０．０２λ・ｒｍｓ以内に収める理由を述べると、特開平１２−３２２７５８号公報に開示された光記録再生装置に記載されているように、光記録再生装置において波面収差の大きさ（許容値）はマレシャルクライテリオン（０．０７λ・ｒｍｓ）より小さくする必要があり、これに伴ってこの実施例において球面収差補正手段１４を作動させた時の球面収差量は、マレシャルクライテリオンの許容値０．０７λ・ｒｍｓの２乗から対物レンズ１６のチルトや超高密度光ディスク１のチルトによるコマ収差０．０５λ・ｒｍｓの２乗と、球面収差補正手段１４の取り付け誤差などによる収差０．０３λ・ｒｍｓの２乗と、対物レンズ１６の高次フイットエラー収差０．０２λ・ｒｍｓの２乗と、対物レンズ１６を除いたその他平行光収差０．０２５λ・ｒｍｓの２乗とによる加算値を引き算して得た値に対して平方根を取ることで、下記の式のように求めたものである。
【００４８】
即ち、球面収差補正手段１４を作動させた時の球面収差量
2004326968.tif 000010
但し、ｓｑｒｔはルートを示す。
【００４９】
そして、球面収差補正手段１４を作動させた時に、半導体レーザー１１から基準波長λ＝４０５ｎｍのレーザー光Ｌを、レンズ基準厚さＴ＝３．１０４ｍｍを有する対物レンズ１６に入射した入射光線と、超高密度光ディスク１のディスク厚さと平行度の関係を下記の表７に示す。
【００５０】
【表７】
2004326968.tif 000011
この表７から、超高密度光ディスク１のディスク厚さが０．０９５ｍｍの場合にはレーザー光Ｌが２０００ｍｍの収束光となり、また、超高密度光ディスク１のディスク基準厚さＤ＝０．１００ｍｍの場合にレーザー光Ｌが２１５００ｍｍの発散光となり、更に、超高密度光ディスク１のディスク厚さが０．１０５ｍｍの場合にはレーザー光Ｌが１９００ｍｍの発散光となる。このように、球面収差補正手段１４は、対物レンズ１６に入射させるレーザー光Ｌを、収束光から平行光を経て拡散光に連続的に変化させるものである。
【００５１】
尚、２０００ｍｍの収束光は、光源が仮に２０００ｍｍ離れた位置からの収束光を示し、２１５００ｍｍ又は１９００ｍｍの発散光は、光源が仮に２１５００ｍｍ又は１９００ｍｍ離れた位置からの発散光を示す。
【００５２】
ここで、球面収差補正手段１４を作動させて半導体レーザー１１から出射したレーザー光Ｌを対物レンズ１６により絞って得たレーザービームＬａで超高密度光ディスク１の信号面１ｃを再生した時に、レーザー光Ｌの基準波長λのバラツキに対して、対物レンズ１６のレンズ基準厚さＴ＝３．１０４ｍｍを中心にしてレンズ厚さ誤差±１６μｍの範囲で振った時の球面収差（λ・ｒｍｓ）の依存性について、図４〜図６を用いて説明する。
【００５３】
図４は球面収差補正手段を作動させて、基準波長４０５ｎｍのレーザー光で単層の信号面を形成した超高密度光ディスクを再生した場合に、超高密度光ディスクのディスク厚さ０．０９５ｍｍ，０．１００ｍｍ，０．１０５ｍｍに対して、対物レンズのレンズ基準厚さを中心にしてレンズ厚さ誤差±１６μｍの範囲で振った時に球面収差（λ・ｒｍｓ）の依存性を示した図、
図５は球面収差補正手段を作動させて、基準波長よりも５ｎｍ短い波長４００ｎｍのレーザー光で単層の信号面を形成した超高密度光ディスクを再生した場合に、超高密度光ディスクのディスク厚さ０．０９５ｍｍ，０．１００ｍｍ，０．１０５ｍｍに対して、対物レンズのレンズ基準厚さを中心にしてレンズ厚さ誤差±１６μｍの範囲で振った時に球面収差（λ・ｒｍｓ）の依存性を示した図、
図６は球面収差補正手段を作動させて、基準波長よりも７ｎｍ長い波長４１２ｎｍのレーザー光で単層の信号面を形成した超高密度光ディスクを再生した場合に、超高密度光ディスクのディスク厚さ０．０９５ｍｍ，０．１００ｍｍ，０．１０５ｍｍに対して、対物レンズのレンズ基準厚さを中心にしてレンズ厚さ誤差±１６μｍの範囲で振った時に球面収差（λ・ｒｍｓ）の依存性を示した図である。
【００５４】
図４〜図６において、球面収差補正手段１４によりレーザー光Ｌの平行度を変化させて、球面収差が最小となるようにしている。図中の符号●は、超高密度光ディスク１のディスク厚さが基準値よりも０．００５ｍｍ薄く形成されて０．０９５ｍｍである場合を示し、また、図中の符号◆は超高密度光ディスク１のディスク基準厚さＤが０．１００ｍｍである場合を示し、更に、図中の符号▲は、超高密度光ディスク１のディスク厚さが基準値よりも０．００５ｍｍ厚く形成されて０．１０５ｍｍである場合を示している。
【００５５】
より具体的に説明すると、図４に示したように、球面収差補正手段１４を作動させて、半導体レーザー１１から出射したレーザー光Ｌが基準波長λ＝４０５ｎｍの場合に、超高密度光ディスク１のディスク厚さがディスク基準厚さＤ＝０．１００ｍｍに対し±５μｍの許容範囲（０．０９５ｍｍ〜０．１０５）内で変化しても球面収差量を０．０２λ・ｒｍｓ以内に収めるために、対物レンズ１６のレンズ基準厚さＴに対するバラツキは−１０μｍから＋１２μｍの範囲が許される。
【００５６】
また、図５に示したように、球面収差補正手段１４を作動させてレーザー光Ｌが基準波長λ＝４０５ｎｍよりも５ｎｍ短い波長４００ｎｍの場合に、超高密度光ディスク１のディスク厚さが許容範囲（０．０９５ｍｍ〜０．１０５）内で変化しても球面収差量を０．０２λ・ｒｍｓ以内に収めるために、対物レンズ１６のレンズ基準厚さＴに対するバラツキは−８μｍから＋１４μｍの範囲が許される。
【００５７】
更に、図６に示したように、球面収差補正手段１４を作動させてレーザー光Ｌが基準波長λ＝４０５ｎｍよりも７ｎｍ長い波長４１２ｎｍの場合に、超高密度光ディスク１のディスク厚さが許容範囲（０．０９５ｍｍ〜０．１０５）内で変化しても球面収差量を０．０２λ・ｒｍｓ以内に収めるために、対物レンズ１６のレンズ基準厚さＴに対するバラツキは−１４μｍから＋１２μｍの範囲が許される。
【００５８】
上記したように、半導体レーザー１１から出射したレーザー光Ｌの基準波長λのバラツキ範囲に対して、球面収差補正手段１４を作動させた時の球面収差量が０．０２λ・ｒｍｓ以内に収まる対物レンズ１６のレンズ厚さ誤差範囲を求め、両者の関係を不図示のメモリに記憶させ、この後、半導体レーザー１１と対物レンズ１６とを組み合わせれば良い。
【００５９】
次に、本発明に係る光ピックアップ装置１０を２層の信号面を形成した超高密度光ディスクに適用した場合について図７を用いて簡略に説明する。
【００６０】
図７は本発明に係る光ピックアップ装置を２層の信号面を形成した超高密度光ディスクに適用した場合を説明するための図であり、（ａ）はレーザー光を対物レンズで絞って得たレーザービームを超高密度光ディスクの第１，第２信号面に集光させた状態を示し、（ｂ）は超高密度光ディスクを拡大した状態を示した図である。
【００６１】
図７（ａ），（ｂ）に示した如く、超高密度光ディスク２は、レーザービーム入射面２ａから第１光透過層２ｂを介して第１信号面２ｃが形成され、第１光透過層２ｂによる第１ディスク厚さは０．０８０ｍｍに設定されている。また、超高密度光ディスク２は、レーザービーム入射面２ａから第１光透過層２ｂ，第１信号面２ｃ，第２光透過層２ｄを介して第２信号面２ｅが形成され、第１光透過層２ｂと第２光透過層２ｄとを合わせた第２ディスク厚さは０．１０５ｍｍに設定されている。
【００６２】
そして、球面収差補正手段１４（図１，図２）を作動させた時に、半導体レーザー１１から基準波長λ＝４０５ｎｍのレーザー光Ｌを、レンズ基準厚さＴ＝３．１０４ｍｍを有する対物レンズ１６に入射した入射光線と、超高密度光ディスク２の第１，第２ディスク厚さと平行度の関係を下記の表８に示す。
【００６３】
【表８】
2004326968.tif 000012
この表８から、超高密度光ディスク２の第１信号面２ｃの第１ディスク厚さが０．０８０ｍｍの場合にレーザー光Ｌは４６０ｍｍの収束光となり、また、超高密度光ディスク２の第２信号面２ｅの第２ディスク厚さが０．１０５ｍｍの場合にレーザー光Ｌは１９００ｍｍの発散光となる。
【００６４】
ここで、球面収差補正手段１４（図１，図２）を作動させて半導体レーザー１１から出射したレーザー光Ｌを対物レンズ１６により絞って得たレーザービームＬａで超高密度光ディスク２の第１，第２信号面２ｃ，２ｅを再生した時に、レーザー光Ｌの基準波長λのバラツキに対して、対物レンズ１６のレンズ基準厚さＴ＝３．１０４ｍｍを中心にしてレンズ厚さ誤差±１６μｍの範囲で振った時の球面収差（λ・ｒｍｓ）の依存性について、図８〜図１０を用いて説明する。
【００６５】
図８は球面収差補正手段を作動させて、基準波長４０５ｎｍのレーザー光で２層の第１，第２信号面を形成した超高密度光ディスクを再生した場合に、超高密度光ディスクの第１ディスク厚さ０．０８ｍｍ，第２ディスク厚さ０．１０５ｍｍに対して、対物レンズのレンズ基準厚さを中心にしてレンズ厚さ誤差±１６μｍの範囲で振った時に球面収差（λ・ｒｍｓ）の依存性を示した図、
図９は球面収差補正手段を作動させて、基準波長よりも５ｎｍ短い波長４００ｎｍのレーザー光で２層の第１，第２信号面を形成した超高密度光ディスクを再生した場合に、超高密度光ディスクの第１ディスク厚さ０．０８ｍｍ，第２ディスク厚さ０．１０５ｍｍに対して、対物レンズのレンズ基準厚さを中心にしてレンズ厚さ誤差±１６μｍの範囲で振った時に球面収差（λ・ｒｍｓ）の依存性を示した図、
図１０は球面収差補正手段を作動させて、基準波長よりも７ｎｍ長い波長４１２ｎｍのレーザー光で２層の第１，第２信号面を形成した超高密度光ディスクを再生した場合に、超高密度光ディスクの第１ディスク厚さ０．０８ｍｍ，第２ディスク厚さ０．１０５ｍｍに対して、対物レンズのレンズ基準厚さを中心にしてレンズ厚さ誤差±１６μｍの範囲で振った時に球面収差（λ・ｒｍｓ）の依存性を示した図である。
【００６６】
図８〜図１０において、球面収差補正手段１４（図１，図２）によりレーザー光Ｌの平行度を変化させて、球面収差が最小となるようにしている。図中の符号●は、超高密度光ディスク２の第１信号面２ｃの第１ディスク厚さが０．０８０ｍｍである場合を示し、また、図中の符号◆は超高密度光ディスク２の第２信号面２ｅの第２ディスク厚さが０．１０５ｍｍである場合を示している。
【００６７】
より具体的に説明すると、図８に示したように、球面収差補正手段１４を作動させて、半導体レーザー１１から出射したレーザー光Ｌが基準波長λ＝４０５ｎｍの場合に、超高密度光ディスク２の第１ディスク厚さ０．０８０ｍｍ，第２ディスク厚さ０．１０５ｍに対して球面収差量を０．０２λ・ｒｍｓ以内に収めるために、対物レンズ１６のレンズ基準厚さＴに対するバラツキは−４μｍから＋１４μｍの範囲が許される。
【００６８】
また、図９に示したように、球面収差補正手段１４を作動させてレーザー光Ｌが基準波長λ＝４０５ｎｍよりも５ｎｍ短い波長４００ｎｍの場合に、超高密度光ディスク２の第１ディスク厚さ０．０８０ｍｍ，第２ディスク厚さ０．１０５ｍに対して球面収差量を０．０２λ・ｒｍｓ以内に収めるために、対物レンズ１６のレンズ基準厚さＴに対するバラツキは０μｍから＋１４μｍの範囲が許される。
【００６９】
更に、図１０に示したように、球面収差補正手段１４を作動させてレーザー光Ｌが基準波長λ＝４０５ｎｍよりも７ｎｍ長い波長４１２ｎｍの場合に、超高密度光ディスク２の第１ディスク厚さ０．０８０ｍｍ，第２ディスク厚さ０．１０５ｍに対して球面収差量を０．０２λ・ｒｍｓ以内に収めるために、対物レンズ１６のレンズ基準厚さＴに対するバラツキは−６μｍから＋１２μｍの範囲が許される。
【００７０】
ここでも、半導体レーザー１１から出射したレーザー光Ｌの波長のバラツキ範囲に対して、球面収差補正手段１４を作動させた時の球面収差量が０．０２λ・ｒｍｓ以内に収まる対物レンズ１６のレンズ厚さ誤差範囲を求め、両者の関係を不図示のメモリに記憶させ、この後、半導体レーザー１１と対物レンズ１６とを組み合わせれば良い。
【００７１】
次に、本発明に係る光ピックアップ装置１０の第１組立方法について、図１１を用いて説明する。
【００７２】
図１１は本発明に係る光ピックアップ装置の第１組立方法を説明するためのフロー図である。
図１１に示した本発明に係る光ピックアップ装置１０の第１組立方法において、ステップＳ１では、球面収差補正手段１４を作動させた時に、半導体レーザー１１と超高密度光ディスク１（又は２）の信号面との間の光軸上に配置された集光光学系中によって発生する球面収差量が所定値＝０．０２λ・ｒｍｓ以内となるように球面収差補正範囲を決定する。
【００７３】
次に、ステップＳ２では、半導体レーザー１１から出射するレーザー光Ｌの波長のバラツキ範囲を決定する。この際、半導体レーザー１１から出射するレーザー光Ｌの基準波長λのバラツキ範囲は、半導体レーザー１１の基準波長λに対して製造誤差、歩留まり等に応じた誤差範囲値とする。
【００７４】
次に、ステップＳ３では、半導体レーザー１１から出射したレーザー光Ｌの波長を測定する。
【００７５】
次に、ステップＳ４では、半導体レーザー１１から出射したレーザー光Ｌの波長がバラツキ範囲内であるか否かを問い、半導体レーザー１１のレーザー光Ｌの波長がバラツキ範囲外の場合（ＮＯの場合）にはステップＳ３に戻って他の半導体レーザー１１のレーザー光Ｌの波長を測定する。一方、半導体レーザー１１レーザー光Ｌの波長がバラツキ範囲内である場合（ＹＥＳの場合）にはステップＳ５に移行する。
【００７６】
次に、ステップＳ５では、対物レンズ１６のレンズ厚さを測定する。
【００７７】
次に、ステップＳ６では、球面収差補正手段１４を作動させた時に、対物レンズ１６のレンズ厚さが球面収差量０．０２λ・ｒｍｓ以内となる値であるか否かを問い、球面収差量０．０２λ・ｒｍｓ以上の値の場合（ＮＯの場合）にステップＳ５に戻って他の対物レンズ１６のレンズ厚さを測定する。一方、対物レンズ１６のレンズ厚さが球面収差量０．０２λ・ｒｍｓ以内となる値である場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ７に移行する。
【００７８】
次に、ステップＳ７では、レーザー光Ｌの波長がバラツキ範囲内の半導体レーザー１１と、レンズ厚さが球面収差量０．０２λ・ｒｍｓ以内となる値を有する対物レンズ１６とを組み合わせることで、光ピックアップ装置１０を組み立ててこのステップを終了する。
【００７９】
次に、本発明に係る光ピックアップ装置１０の第２組立方法について、図１２を用いて説明する。
【００８０】
図１２は本発明に係る光ピックアップ装置の第２組立方法を説明するためのフロー図である。
図１２に示した本発明に係る光ピックアップ装置１０の第２組立方法において、ステップＳ１１では、球面収差補正手段１４を作動させた時に、半導体レーザー１１と超高密度光ディスク１（又は２）の信号面との間の光軸上に配置された集光光学系によって発生する球面収差量が所定値＝０．０２λ・ｒｍｓ以内となるような球面収差補正範囲を決定する。
【００８１】
次に、ステップＳ１２では、対物レンズ１６のレンズ厚さ誤差範囲を決定する。この際、対物レンズ１６のレンズ厚さ誤差範囲は、対物レンズ１６のレンズ基準厚さＴに対して製造誤差、歩留まり等に応じた誤差範囲値とする。
【００８２】
次に、ステップＳ１３では、対物レンズ１６のレンズ厚さを測定する。
【００８３】
次に、ステップＳ１４では、対物レンズ１６のレンズ厚さがレンズ厚さ誤差範囲内であるか否かを問い、対物レンズ１６のレンズ厚さがレンズ厚さ誤差範囲外の場合（ＮＯの場合）にはステップＳ１３に戻って他の対物レンズ１６のレンズ厚さを測定する。一方、対物レンズ１６のレンズ厚さがレンズ厚さ誤差範囲内である場合（ＹＥＳの場合）にはステップＳ１５に移行する。
【００８４】
次に、ステップＳ１５では、半導体レーザー１１から出射したレーザー光Ｌの波長を測定する。
【００８５】
次に、ステップＳ１６では、球面収差補正手段１４を作動させた時に、半導体レーザー１１から出射したレーザー光Ｌの波長が球面収差量０．０２λ・ｒｍｓ以内となる値であるか否かを問い、球面収差量０．０２λ・ｒｍｓ以上の値の場合（ＮＯの場合）にステップＳ１５に戻って他の半導体レーザー１１のレーザー光Ｌの波長を測定する。一方、半導体レーザー１１から出射したレーザー光Ｌの波長が球面収差量０．０２λ・ｒｍｓ以内となる値である場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ１７に移行する。
【００８６】
次に、ステップＳ１７では、レンズ厚さがレンズ厚さ誤差範囲内の対物レンズ１６と、レーザー光Ｌの波長が球面収差量０．０２λ・ｒｍｓ以内となる値を有する半導体レーザー１１とを組み合わせることで、光ピックアップ装置１０を組み立ててこのステップを終了する。
【００８７】
以上詳述した本発明に光ピックアップ装置１０によると、とくに、半導体レーザー（レーザー光源）１１から出射するレーザー光Ｌの基準波長λに対するバラツキと、対物レンズ１６のレンズ基準厚さＴに対するバラツキ（＝レンズ厚さ誤差）とを考慮しながら半導体レーザー（レーザー光源）１１と対物レンズ１６とを組み合わせて、球面収差補正手段１４を作動させた時の球面収差量を０．０２λ・ｒｍｓ以内に収めているので、１層又は２層以上の信号面を形成した超高密度光ディスク１（又は２）に対して記録特性，再生特性を良好に維持することができる。
【００８８】
尚、上記した実施例では、対物レンズ１６の第１，第２面１６ａ，１６ｂをアプラナートな非球面に形成しているが、完全にアプラナートとまではいかない、アプラナートに近づけた略アプラナートの対物レンズでも十分可能である。アプラナートの程度、信号記録面の層の数により、半導体レーザ１１の波長のバラツキ範囲、対物レンズ１６のレンズ厚さ誤差が支配される。
【００８９】
更に、前述の実施例においては、単層の信号面１ｃを形成した超高密度光ディスク１又は２層の第１，第２信号面２ｃ，２ｅを形成した超高密度光ディスク２の場合について説明したが、これに限ることなく、例えば３層，４層以上の信号面を形成した超高密度光ディスクに対して適用することができる。
【００９０】
【発明の効果】
以上詳述した本発明に係る光ピックアップ装置によると、レーザー光を出射するレーザー光源と、前記レーザー光の入射面から信号面までの厚さが薄い超高密度光記録媒体の前記信号面に前記レーザー光を集光し、前記レーザー光源側及び／又は前記超高密度光記録媒体側の面がアプラナートな非球面で且つ開口数が０．７５以上である対物レンズと、前記レーザー光源と前記超高密度光記録媒体の前記信号面との間の光軸上に配置された集光光学系によって発生する球面収差を補正する球面収差補正手段とを備え、前記レーザー光源から出射した前記レーザー光の基準波長λに対するバラツキと、前記対物レンズの基準厚さに対するバラツキとを考慮しながら前記レーザー光源と前記対物レンズとを組み合わせて、前記球面収差補正手段を作動させた時の前記球面収差量を０．０２λ・ｒｍｓ以内に収めているので、１層又は２層以上の信号面を形成した超高密度光記録媒体に対して記録特性，再生特性を良好に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光ピックアップ装置の全体構成を示した構成図である。
【図２】図１に示した球面収差補正手段を拡大して示した図である。
【図３】図１に示した対物レンズと、単層の信号面を形成した超高密度光ディスクとを拡大して示した図である。
【図４】球面収差補正手段を作動させて、基準波長４０５ｎｍのレーザー光で単層の信号面を形成した超高密度光ディスクを再生した場合に、超高密度光ディスクのディスク厚さ０．０９５ｍｍ，０．１００ｍｍ，０．１０５ｍｍに対して、対物レンズのレンズ基準厚さを中心にしてレンズ厚さ誤差±１６μｍの範囲で振った時に球面収差（λ・ｒｍｓ）の依存性を示した図である。
【図５】球面収差補正手段を作動させて、基準波長よりも５ｎｍ短い波長４００ｎｍのレーザー光で単層の信号面を形成した超高密度光ディスクを再生した場合に、超高密度光ディスクのディスク厚さ０．０９５ｍｍ，０．１００ｍｍ，０．１０５ｍｍに対して、対物レンズのレンズ基準厚さを中心にしてレンズ厚さ誤差±１６μｍの範囲で振った時に球面収差（λ・ｒｍｓ）の依存性を示した図である。
【図６】球面収差補正手段を作動させて、基準波長よりも７ｎｍ長い波長４１２ｎｍのレーザー光で単層の信号面を形成した超高密度光ディスクを再生した場合に、超高密度光ディスクのディスク厚さ０．０９５ｍｍ，０．１００ｍｍ，０．１０５ｍｍに対して、対物レンズのレンズ基準厚さを中心にしてレンズ厚さ誤差±１６μｍの範囲で振った時に球面収差（λ・ｒｍｓ）の依存性を示した図である。
【図７】本発明に係る光ピックアップ装置を２層の信号面を形成した超高密度光ディスクに適用した場合を説明するための図であり、（ａ）はレーザー光を対物レンズで絞って得たレーザービームを超高密度光ディスクの第１，第２信号面に集光させた状態を示し、（ｂ）は超高密度光ディスクを拡大した状態を示した図である。
【図８】球面収差補正手段を作動させて、基準波長４０５ｎｍのレーザー光で２層の第１，第２信号面を形成した超高密度光ディスクを再生した場合に、超高密度光ディスクの第１ディスク厚さ０．０８ｍｍ，第２ディスク厚さ０．１０５ｍｍに対して、対物レンズのレンズ基準厚さを中心にしてレンズ厚さ誤差±１６μｍの範囲で振った時に球面収差（λ・ｒｍｓ）の依存性を示した図である。
【図９】球面収差補正手段を作動させて、基準波長よりも５ｎｍ短い波長４００ｎｍのレーザー光で２層の第１，第２信号面を形成した超高密度光ディスクを再生した場合に、超高密度光ディスクの第１ディスク厚さ０．０８ｍｍ，第２ディスク厚さ０．１０５ｍｍに対して、対物レンズのレンズ基準厚さを中心にしてレンズ厚さ誤差±１６μｍの範囲で振った時に球面収差（λ・ｒｍｓ）の依存性を示した図である。
【図１０】球面収差補正手段を作動させて、基準波長よりも７ｎｍ長い波長４１２ｎｍのレーザー光で２層の第１，第２信号面を形成した超高密度光ディスクを再生した場合に、超高密度光ディスクの第１ディスク厚さ０．０８ｍｍ，第２ディスク厚さ０．１０５ｍｍに対して、対物レンズのレンズ基準厚さを中心にしてレンズ厚さ誤差±１６μｍの範囲で振った時に球面収差（λ・ｒｍｓ）の依存性を示した図である。
【図１１】本発明に係る光ピックアップ装置の第１組立方法を説明するためのフロー図である。
【図１２】本発明に係る光ピックアップ装置の第２組立方法を説明するためのフロー図である。
【図１３】従来の光ピックアップ装置の一例を示した構成図である。
【符号の説明】
１…単層の信号面を形成した超高密度光記録媒体（超高密度光ディスク）、
１ａ…レーザービーム入射面、１ｂ…光透過層、１ｃ…信号面、
２…２層の信号面を形成した超高密度光記録媒体（超高密度光ディスク）、
２ａ…レーザービーム入射面、２ｂ…第１光透過層、２ｃ…第１信号面、
２ｄ…第２光透過層、２ｅ…第２信号面、
１０…光ピックアップ装置、
１１…レーザー光源（半導体レーザー）、１２…ビームスプリッタ、
１３…コリメータレンズ、
１４…球面収差補正手段、
１４Ａ…凹レンズ、１４Ｂ…アクチュエータ、１４Ｃ…凸レンズ、
１５…立ち上げミラー、
１６…対物レンズ、１６ａ…第１面、１６ｂ…第２面、
１７…シリンドリカルレンズ、１８…光検出器、
Ｄ…超高密度光ディスクのディスク基準厚さ、
Ｔ…対物レンズのレンズ基準厚さ、
λ…半導体レーザーから出射したレーザー光の基準波長。
【図１】
2004326968.tif 000013
【図２】
2004326968.tif 000014
【図３】
2004326968.tif 000015
【図４】
2004326968.tif 000016
【図５】
2004326968.tif 000017
【図６】
2004326968.tif 000018
【図７】
2004326968.tif 000019
【図８】
2004326968.tif 000020
【図９】
2004326968.tif 000021
【図１０】
2004326968.tif 000022
【図１１】
2004326968.tif 000023
【図１２】
2004326968.tif 000024
【図１３】
2004326968.tif 000025
【手続補正書】
【提出日】平成15年5月2日(2003.5.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2004326968.tif 000026