(57)【要約】【課題】  短波長帯域の相異なる二波長のレーザー光を利用する互換型光ピックアップ装置並びに、光学材料の急激な屈折率変化による収差の発生を効果的に補正できる互換型光ピックアップ装置並びに、６５０ｎｍのレーザー光が適用されるＤＶＤとこれより短い４００ｎｍ前後のレーザー光を適用できる互換型光ピックアップ装置を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明に係る光ピックアップ装置は、ネガティブパワーを有する発散レンズ１０３ｂとポジティブパワーを有する収束レンズ１０３ａとを備えるコリメーティングレンズ１０３が光源１０４と対物レンズ１０１との間に配置される構造を有する。コリメーティングレンズ１０３の全体焦点距離をｆ、発散レンズ１０３ｂの焦点距離をｆｎとした場合に−１．５＞ｆ／ｆｎで表現される式を満足する。【選択図】  図５
2005122899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相異なる波長のレーザー光を生じる第１、第２光源と、
前記光源からのレーザー光をメディアに集束する対物レンズと、
前記メディアから反射された第１光源と第２光源からのレーザー光を各々受光する第１光検出器及び第２光検出器と、
前記レーザー光中、少なくとも相対的に短い波長のレーザー光が進む光進行経路上に位置するコリメーティングレンズであって、ネガティブパワーを有する発散レンズとポジティブパワーを有する収束レンズとを備えるコリメーティングレンズを備え、
前記コリメーティングレンズの全体焦点距離をｆ、発散レンズの焦点距離をｆｎとした場合に−１．５＞ｆ／ｆｎで表現される式を満足することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記対物レンズに隣接した光軸上に波長選択性フィルタがさらに備わっていることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記第１光源と第１光検出器及び第２光源と第２光検出器各々が同光軸上に隣接してあることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記第１光源は４００ｎｍ前後の波長を有するレーザー光を生じ、前記第２光源は６５０ｎｍ前後の波長を有するレーザー光を生じることを特徴とする請求項１ないし３中のいずれか１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記第１光源側からレンズの焦点距離を各々ｆ１、ｆ２、．．．ｆｎといって、各部品の光学材料のｄ線におけるアッベ数を各々ｖ１、ｖ２、．．．ｖｎとした場合に、−０．００５＜１／(ｆ１・ｖ１)＋１／(ｆ２・ｖ２)＋．．．＋１／(ｆｎ・ｖｎ)＜０．０００５で表現される不等式を満足することを特徴とする請求項１ないし３中のいずれか１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記第１光源側からレンズの焦点距離を各々ｆ１、ｆ２、．．．ｆｎといって、各部品の光学材料のｄ線におけるアッベ数を各々ｖ１、ｖ２、．．．ｖｎとした場合に、−０．００５＜１／(ｆ１・ｖ１)＋１／(ｆ２・ｖ２)＋．．．＋１／(ｆｎ・ｖｎ)＜０．０００５で表現される不等式を満足することを特徴とする請求項４に記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
メディアに対面する対物レンズと、
前記対物レンズの光軸上に位置する第１光源と、
前記対物レンズと第１光源との間に用意される光分割器と、
前記光分割器から分岐される反射光の進行経路上に位置する第２光源と、
前記メディアから反射された第１光源からの光を受光する第１光検出器と、
前記メディアから反射された第２光源からの光を受光する第２光検出器と、
前記光分割器と対物レンズとの間に位置するコリメーティングレンズであって、ネガティブパワーを有する発散レンズとポジティブパワーを有する収束レンズとを備えるコリメーティングレンズを備え、
前記コリメーティングレンズの全体焦点距離をｆ、発散レンズの焦点距離をｆｎとした場合に−１．５＞ｆ／ｆｎで表現される式を満足することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項８】
前記対物レンズとコリメーティングレンズとの間に開口数調節のための波長選択性フィルタがさらに備わっていることを特徴とする請求項７に記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
前記第１光源は、４００ｎｍ前後の波長を有するレーザー光を生じ、前記第２光源は６５０ｎｍ前後の波長を有するレーザー光を生じることを特徴とする請求項１または２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】
前記第１光源側からレンズの焦点距離を各々ｆ１、ｆ２、．．．ｆｎといって、各部品の光学材料のｄ線におけるアッベ数を各々ｖ１、ｖ２、．．．ｖｎとした場合に、−０．００５＜１／(ｆ１・ｖ１)＋１／(ｆ２・ｖ２)＋．．．＋１／(ｆｎ・ｖｎ)＜０．０００５で表現される不等式を満足することを特徴とする請求項７または８に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１１】
前記第１光源側からレンズの焦点距離を各々ｆ１、ｆ２、．．．ｆｎといって、各部品の光学材料のｄ線におけるアッベ数を各々ｖ１、ｖ２、．．．ｖｎとした場合に、−０．００５＜１／(ｆ１・ｖ１)＋１／(ｆ２・ｖ２)＋．．．＋１／(ｆｎ・ｖｎ)＜０．０００５で表現される不等式を満足することを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１２】
メディアに対面する対物レンズと、
前記対物レンズの光軸上に位置する第１光源と、
前記対物レンズと第１光源間の光軸上に第１光源側から所定間隔を置いて用意される前記第１、２、３光分割器と、
前記第１光分割器から分岐される反射光の進行経路上に位置して前記第１光分割器を通して前記メディアにレーザー光を提供する第２光源と、
前記第３光分割器から分岐される反射光の進行経路上に位置して前記メディアから反射された第１光源からのレーザー光を受光する第１光検出器と、
前記第２光分割器から分岐される反射光の進行経路上に位置して前記メディアから反射された第２光源からのレーザー光を受光する第２光検出器と、
前記第２光分割器と第３光分割器との間に位置するコリメーティングレンズであって、ネガティブパワーを有する発散レンズとポジティブパワーを有する収束レンズとを備えるコリメーティングレンズを備え、
前記コリメーティングレンズの全体焦点距離をｆ、発散レンズの焦点距離をｆｎとした場合に−１．５＞ｆ／ｆｎで表現される式を満足することを特徴とする光ピックアップ装置が提供される。
【請求項１３】
前記対物レンズとコリメーティングレンズとの間に開口数調節のための波長選択性フィルタがさらに備わっていることを特徴とする請求項１２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１４】
前記第１光源は、４００ｎｍ前後の波長を有するレーザー光を生じ、前記第２光源は６５０ｎｍ前後の波長を有するレーザー光を生じることを特徴とする請求項１２または１３に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１５】
前記第１光源側からレンズの焦点距離を各々ｆ１、ｆ２、．．．ｆｎといって、各部品の光学材料のｄ線におけるアッベ数を各々ｖ１、ｖ２、．．．ｖｎとした場合に、−０．００５＜１／(ｆ１・ｖ１)＋１／(ｆ２・ｖ２)＋．．．＋１／(ｆｎ・ｖｎ)＜０．０００５で表現される不等式を満足することを特徴とする請求項１２または１３に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１６】
前記第１光源側からレンズの焦点距離を各々ｆ１、ｆ２、．．．ｆｎといって、各部品の光学材料のｄ線におけるアッベ数を各々ｖ１、ｖ２、．．．ｖｎとした場合に、−０．００５＜１／(ｆ１・ｖ１)＋１／(ｆ２・ｖ２)＋．．．＋１／(ｆｎ・ｖｎ)＜０．０００５で表現される不等式を満足することを特徴とする請求項１４に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１７】
メディアに対面する対物レンズと、
前記対物レンズの光軸上に位置する第１光源と、
前記対物レンズと第１光源間の光軸上に第１光源側から所定間隔を置いて用意される前記第１、２、３光分割器と、
前記第１光分割器から分岐される反射光の進行経路上に位置して前記第１光分割器を通して前記メディアにレーザー光を提供する第２光源と、
前記第３光分割器から分岐される反射光の進行経路上に位置して前記メディアから反射された第１光源からのレーザー光を受光する第１光検出器と、
前記第２光分割器から分岐される反射光の進行経路上に位置して前記メディアから反射された第２光源からのレーザー光を受光する第２光検出器と、
前記対物レンズと第３光分割器との間に位置するコリメーティングレンズであって、ネガティブパワーを有する発散レンズとポジティブパワーを有する収束レンズとを備えるコリメーティングレンズを備え、
前記コリメーティングレンズの全体焦点距離をｆ、発散レンズの焦点距離をｆｎとした場合に−１．５＞ｆ／ｆｎで表現される式を満足することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１８】
前記対物レンズとコリメーティングレンズとの間に開口数調節のための波長選択性フィルタがさらに備わっていることを特徴とする請求項１７に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１９】
前記第１光源は、４００ｎｍ前後の波長を有するレーザー光を生じ、前記第２光源は６５０ｎｍ前後の波長を有するレーザー光を生じることを特徴とする請求項１７または１８に記載の光ピックアップ装置。
【請求項２０】
前記第１光源側からレンズの焦点距離を各々ｆ１、ｆ２、．．．ｆｎとして、各部品の光学材料のｄ線におけるアッベ数を各々ｖ１、ｖ２、．．．ｖｎとした場合に、−０．００５＜１／(ｆ１・ｖ１)＋１／(ｆ２・ｖ２)＋．．．＋１／(ｆｎ・ｖｎ)＜０．０００５で表現される不等式を満足することを特徴とする請求項１７または１８に記載の光ピックアップ装置。
【請求項２１】
前記第１光源側からレンズの焦点距離を各々ｆ１、ｆ２、．．．ｆｎといって、各部品の光学材料のｄ線におけるアッベ数を各々ｖ１、ｖ２、．．．ｖｎとした場合に、−０．００５＜１／(ｆ１・ｖ１)＋１／(ｆ２・ｖ２)＋．．．＋１／(ｆｎ・ｖｎ)＜０．０００５で表現される不等式を満足することを特徴とする請求項１９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】
本発明は高密度情報記録／再生装置に適用される光ピックアップ装置に係り、詳細には青色系列の光源を利用する時生じる色収差を低減できる高解像度光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ピックアップといった、レーザー光と対物レンズとによる集光スポットを利用して光ディスクに任意の情報を記録したりこれに記録された情報を再生する装置では、記録容量は集光されるスポットの大きさにより決定される。一般に集光スポットの大きさ(Ｓ)は下記の数学式（１）のように波長(λ)に比例して、開口数(ＮＡ、ＮｕｍｅｒｉｃａｌＡｐｅｒｔｕｒｅ)に反比例する。
【０００３】
〔数１〕
Ｓ∝λ／ＮＡ                                      （１）
【０００４】
したがって、現在のＣＤ(Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ)やＤＶＤ(Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ)から得られる情報の記録密度に比べてより高い情報記録密度を得るためには、光ディスクに結ばれるスポットの大きさをさらに縮めるべきである。スポットの大きさを縮めるためには、前記数学式（１）から見るようにレーザー光の光の波長(λ)を短くすると同時に対物レンズの開口数(ＮＡ）は大きく拡大されるべきである。このように高密度の情報記録のためには青色レーザーのような短波長のレーザー光源が用いられるべきで、そして対物レンズの開口数は０．６以上が維持されるべきである。
【０００５】
図１は、レーザーダイオードを受容するケースの温度帯別出力変化による放出波長の変化を示した線図である。図２は、光学材料別波長変動による屈折率の変動を示した線図である。
【０００６】
図１を参照すると、レーザーダイオードの特性上同一温度で出力が増加するとそれに比例して放出光の波長も長くなることがわかる。しかし、短波長領域で光学材料の屈折率変動は第２図に示されたようにＣＤに適用される７８０ｎｍとＤＶＤに適用される６５０ｎｍの波長に比べて４００ｎｍ波長帯域の近辺で非常に激しい特性を見せることがわかる。
【０００７】
光ディスクに情報を記録する時には、まず再生出力として所望する位置を探してアドレスを確認した後、記録出力としてパワーを高めて光ディスクに記録マークを形成する。しかし、この瞬間的な出力変動による光学系の色収差により光スポットはデフォーカス(Ｄｅｆｏｃｕｓ)され、これをサーボ回路で制御してデフォーカスを補償することに相当な時間が遅延される。また光ディスクから光源に戻ってくる光によるレーザーダイオードのノイズを減少させるためにＨＦ(Ｈｉｇh  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ)モジュールを用いるようになると、光源の波長線幅が増加するようになるが、これによると光学的部品、特に対物レンズにおける色収差が増加されて再生信号が劣化する。そして、図１に示されたように光ピックアップ装置の内部の温度の上昇によっても波長が長くなり、レーザー単品の波長偏差に対する色収差の変化が考慮されるべきである。
【０００８】
赤色光源とＮＡが０．６である対物レンズとを用いる０．６ｍｍ厚さのＤＶＤ用光ピックアップの場合、ＣＤ系列の１．２ｍｍ厚さのディスクに対する互換性を有するために６５０ｎｍの光源と一枚の対物レンズとを利用した種々の方法が提示された。一例として、遠軸と近軸領域間の中間領域の光をディスクに到達できないようにするいわゆる環形遮蔽方式、液晶シャッターを利用して実質的な光ピックアップの開口率を調節する方法、ホログラムを利用して厚さが異なる二つのディスクに各々に焦点を持たせる光を分離するＨＯＥ方式などがある。しかし、ＣＤ−Ｒ(Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ  Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）の場合、赤色光に対する反射率が急激に低下されるために、この場合７８０ｎｍ光源の採用が避けられなくなり、これにより一つの対物レンズで７８０ｎｍと６５０ｎｍ光に対する互換性を有するＤＶＤ無限／ＣＤ有限光学系による方式と、環形レンズ方式などが提案された。特にＣＤ有限光学系方式の場合、対物レンズとディスク厚さとによる収差を補正するために開口数の制限と対物レンズに発散光を入射させる方式が適用される。
【０００９】
ＤＶＤよりも高密度化された情報の記録及び再生のためにはより短い波長の光源を利用する光ピックアップ装置が要求される。この一例としていわゆるＨＤ(Ｈｉｇh  Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ)ＤＶＤ用光ピックアップを挙げられるが、この場合ＤＶＤに適用される６５０ｎｍのレーザー光よりさらに短い波長のレーザー光が適用されるべきである。しかし、図２に示されたように、６５０ｎｍより短い波長帯域で光学材料の非常に激しい屈折率変化を示すために収差が多量に生じる。したがって、このためには色収差を効果的に低減できる光学系が要求される。また、この光学系はＨＤ−ＤＶＤのみならず既存のＤＶＤに対する互換性を維持することが必要である。
【００１０】
一回記録用のＤＶＤ−Ｒディスクも赤色光以外の光に対する反射率が落ちるので、やはり互換のためには６５０ｎｍ光源の採用が避けられない。しかし、４００ｎｍ用対物レンズは６５０ｎｍに対して対物レンズに入射する光の発散程度調節により収差が十分に除去されない。
【００１１】
最近ではＤＶＤに比べてさらに短い波長、例えば４００ｎｍ前後の光源を利用するＨＤ−ＤＶＤに対する研究が進行しているが、この研究で重要な課題は効果的な色収差の補正方法研究である。すなわち、図２に示されたように４００ｎｍ前後であらゆる物質が非常に激しい屈折率変化を示す。このような激しい屈折率の変化は光学系における収差、特に色収差を多量発生させることによって、光学的品質を著しく低下させる。
【００１２】
図３は、特開平１０−１２３４１０号に開示された色収差の補正機能を有する対物レンズの構造を示す。
【００１３】
図３を参照すると、従来の対物レンズは第１レンズ３と第２レンズ４との２群２枚の構成を有する。すなわち、メディアであるディスク６と光を集束する第２レンズ４との間に色収差を補正する第１レンズ１が用意されている。このような構造によると、開口数を０．７以上に高めることができて、高密度の情報記録が可能なメディアに対する光学系部品として使用できる。
【００１４】
しかし、このような構造の対物レンズは二枚のレンズにより光学的距離が長くなるだけでなく、両レンズ間の相対位置の変化に敏感に光の品質が大幅に変化される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の第１の目的は、光学材料の急激な屈折率変化による収差の発生を効果的に補正できる互換型光ピックアップ装置を提供することにある。
【００１６】
本発明の第２の目的は短波長帯域の相異なる二波長のレーザー光を利用する互換型光ピックアップ装置を提供することにある。
【００１７】
本発明の第３の目的は６５０ｎｍのレーザー光が適用されるＤＶＤとこれより短い４００ｎｍ前後のレーザー光を適用できる互換型光ピックアップ装置とを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記の目的を達成するために、本発明の第１類型によると、５００ｎｍ以下のレーザー光を生じる光源と、前記レーザー光をメディアに集束する対物レンズと、前記メディアから反射された光を電気的信号に変換する光検出器と、前記光源と対物レンズとの間に位置するコリメーティングレンズであってネガティブパワーを有する発散レンズとポジティブパワーを有する収束レンズとを備えるコリメーティングレンズを備え、前記コリメーティングレンズの全体焦点距離をｆ、発散レンズの焦点距離をｆｎとした場合に−１．５＞ｆ／ｆｎで表現される式を満足することを特徴とする光ピックアップ装置が提供される。
【００１９】
前記の目的を達成するために、本発明の第２類型によると、相異なる波長のレーザー光を生じる第１、第２光源と、前記光源からのレーザー光をメディアに集束する対物レンズと、前記メディアから反射された第１光源と第２光源からのレーザー光を各々受光する第１光検出器及び第２光検出器と、前記レーザー光中、少なくとも相対的に短い波長のレーザー光が進む光進行経路上に位置するコリメーティングレンズであって、ネガティブパワーを有する発散レンズとポジティブパワーを有する収束レンズとを備えるコリメーティングレンズを備え、前記コリメーティングレンズの全体焦点距離をｆ、発散レンズの焦点距離をｆｎとした場合に−１．５＞ｆ／ｆｎで表現される式を満足することを特徴とする光ピックアップ装置が提供される。
【００２０】
前記の目的を達成するために、本発明の第３類型によると、メディアに対面する対物レンズと、前記対物レンズの光軸上に位置する第１光源と、前記対物レンズと第１光源との間に用意される光分割器と、前記光分割器から分岐される反射光の進行経路上に位置する第２光源と、前記メディアから反射された第１光源からの光を受光する第１光検出器と、前記メディアから反射された第２光源からの光を受光する第２光検出器と、前記光分割器と対物レンズとの間に位置するコリメーティングレンズであって、ネガティブパワーを有する発散レンズとポジティブパワーを有する収束レンズとを備えるコリメーティングレンズを備え、前記コリメーティングレンズの全体焦点距離をｆ、発散レンズの焦点距離をｆｎとした場合に−１．５＞ｆ／ｆｎで表現される式を満足することを特徴とする光ピックアップ装置が提供される。
【００２１】
前記の目的を達成するために、本発明の第４類型によると、メディアに対面する対物レンズと、前記対物レンズの光軸上に位置する第１光源と、前記対物レンズと第１光源間の光軸上に第１光源側から所定間隔を置いて用意される第１、２、３光分割器と、前記第１光分割器から分岐される反射光の進行経路上に位置して前記第１光分割器を通して前記メディアにレーザー光を提供する第２光源と、前記第３光分割器から分岐される反射光の進行経路上に位置して前記メディアから反射された第１光源からのレーザー光を受光する第１光検出器と、前記第２光分割器から分岐される反射光の進行経路上に位置して前記メディアから反射された第２光源からのレーザー光を受光する第２光検出器と、前記第２光分割器と第３光分割器との間に位置するコリメーティングレンズであって、ネガティブパワーを有する発散レンズとポジティブパワーを有する収束レンズとを備えるコリメーティングレンズを備え、前記コリメーティングレンズの全体焦点距離をｆ、発散レンズの焦点距離をｆｎとした場合に−１．５＞ｆ／ｆｎで表現される式を満足することを特徴とする光ピックアップ装置が提供される。
【００２２】
前記の目的を達成するために、本発明の第５類型によると、メディアに対面する対物レンズと、前記対物レンズの光軸上に位置する第１光源と、前記対物レンズと第１光源間の光軸上に第１光源側から所定間隔を置いて用意される第１、２、３光分割器と、前記第１光分割器から分岐される反射光の進行経路上に位置して前記第１光分割器を通して前記メディアにレーザー光を提供する第２光源と、前記第３光分割器から分岐される反射光の進行経路上に位置して前記メディアから反射された第１光源からのレーザー光を受光する第１光検出器と、前記第２光分割器から分岐される反射光の進行経路上に位置して前記メディアから反射された第２光源からのレーザー光を受光する第２光検出器と、前記対物レンズと第３光分割器との間に位置するコリメーティングレンズであって、ネガティブパワーを有する発散レンズとポジティブパワーを有する収束レンズとを備えるコリメーティングレンズを備え、前記コリメーティングレンズの全体焦点距離をｆ、発散レンズの焦点距離をｆｎとした場合に−１．５＞ｆ／ｆｎで表現される式を満足することを特徴とする光ピックアップ装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、添付した図面を参照しながら本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図４を参照すると、メディア１００に対面する対物レンズ１０１の光軸上に光源１０４が位置する。前記対物レンズ１０１と光源１０４との間には１／４波長板１０７、光分割器１０２、コリメーティングレンズ１０３が位置する。前記コリメーティングレンズ１０３はポジティブパワーを有する収束レンズ１０３ａとネガティブパワーを有する発散レンズ１０３ｂとを備える。
【００２４】
一方、前記光分割器１０２からの反射光経路の終端に光検出器１０６が用意されて、これらの間に反射光を光検出器１０６に集束する集束レンズ１０５が位置する。
【００２５】
前記光源は５００ｎｍ以下の波長を有するレーザー光を発生すると、これに対応して前記コリメーティングレンズ１０３は本発明を特徴づける光学的特性を有する。この時に前記コリメーティングレンズ１０３の全体焦点距離をｆ、発散レンズの焦点距離をｆｎとした場合に−１．５＞ｆ／ｆｎで表現される式を満足する。
【００２６】
＜第２実施形態＞
図５を参照すると、メディア１００に対面する対物レンズ１０１の光軸上に光源１０４が位置する。前記対物レンズ１０１と光源１０４との間には、コリメーティングレンズ１０３、１／４波長板１０７、光分割器１０２が順序とおり位置する。前記コリメーティングレンズ１０３はポジティブパワーを有する収束レンズ１０３ａとネガティブパワーを有する発散レンズ１０３ｂとを備える。
【００２７】
一方、前記光分割器１０２からの反射光経路の終端に光検出器１０６が用意されて、これらの間に反射光を光検出器１０６に集束する集束レンズ１０５が位置する。
【００２８】
前記光源は５００ｎｍ以下の波長を有するレーザー光を発生すると、これに対応して前記コリメーティングレンズ１０３は本発明を特徴づける光学的特性を有する。この時に前記コリメーティングレンズ１０３の全体焦点距離をｆ、発散レンズの焦点距離をｆｎとした場合に−１．５＞ｆ／ｆｎで表現される式を満足する。
【００２９】
上の第１実施形態と第２実施形態とはコリメーティングレンズの位置に差がある。後述する第３実施形態、第４実施形態、第５実施形態は光学的なデータにより与えられ、ここで提示されるコリメーティングレンズに対する特性は前記第１実施形態と第２実施形態とに適用できる。
【００３０】
＜第３実施形態＞
下記の表１に与えられる光学データは図６に概念的に示された本発明の第３実施形態に対するものである。
【００３１】
【表１】
2005122899.tif 000003
【００３２】
本第３実施形態は、波長が４００ｎｍである光源が適用されて、全体焦点距離が１０ｍｍであるコリメーティングレンズと開口数が０．７５である対物レンズとに対して設計されたものである。このような本実施形態による収差図が図７に示されている。
【００３３】
＜第４実施形態＞
本実施形態で下記の表２に与えられる光学データは図８に概念的に示された本発明の第４実施形態に対するものである。
【００３４】
【表２】
2005122899.tif 000004
【００３５】
本第４実施形態は、波長が４００ｎｍである光源が適用されて、全体焦点距離が１５ｍｍであるコリメーティングレンズと開口数が０．７５である対物レンズとに対して設計されたものである。このような本実施形態による収差図が図９に示されている。
【００３６】
＜第５実施形態＞
本実施形態で下記の表３に与えられる光学データは図１０に概念的に示された本発明の第５実施形態に対するものである。
【００３７】
【表３】
2005122899.tif 000005
【００３８】
本第５実施形態は、波長が４００ｎｍである光源が適用されて、全体焦点距離が２０ｍｍであるコリメーティングレンズと開口数が０．７５である対物レンズとに対して設計されたものである。このような本実施形態による収差図が図１１に示されている。
【００３９】
【数２】
2005122899.tif 000006
【００４０】
上の数学式（２）でｚは面の頂点からの深さ、hは光軸からの高さ、ｃは曲率、Ｋは円錐係数(ｃｏｎｉｃ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ)、そしてＡ〜Ｄは非球面係数を示す。
【００４１】
上の第３実施形態、第４実施形態、第５実施形態の場合、波長変動±１０ｎｍに対してメディアにおけるデフォーカス量が焦点深度±０．３６μｍ以内を示す。
【００４２】
図１２は、従来の一般的なコリメーティングレンズを用いた光ピックアップ装置の光路図を示し、図１３は、それによる収差図である。
【００４３】
そして図１４は、本発明によるコリメーティングレンズを用いた光ピックアップ装置の光路図であり、図１５は、それによる収差図である。
【００４４】
図１２及び図１３に示されたように、５００ｎm以上の長波長の光源に対して用いた従来のコリメーティングレンズは発散レンズのパワーがさほど大きくない構造なので、５００ｎｍ以下の短波長光源における色収差を効果的に補正できない。図１２における各レンズの焦点距離は−１５．６４６／８．９９９／２．６６７でありアッベ数が４３．０／５３．９／６１．３であり、したがって、Σ１／(ｆｉ・ｖｉ)＝０．００６７である。図１３に示されたように、４００ｎｍの光に対する収差はそんなに大きくないが、４０５ｎｍの光に対しては収差が非常に急激に変化する。したがって、従来のコリメーティングレンズはこのような短波長帯域の光に対して使用できない。
【００４５】
しかし、図１４及び図１５に示されたように、本発明によると、４００ｎｍと４０５ｎｍにおける収差変化が大きくない。これは本発明のコリメーティングレンズにおいて、発散レンズのパワーを大きくすることによって収差を効果的に補正できて、したがって、光の波長変化に対してメディアにおけるスポットを焦点深度以内に結ばれることができるようにする。
【００４６】
ここで前記のように短波長の光に対する効果的な色収差を補正するために、前記コリメーティングレンズの全体焦点距離をｆ、発散レンズの焦点距離をｆｎとした場合に−１．５＞ｆ／ｆｎで表現される式を満足することが必要である。
【００４７】
ひいては、前記本発明の光ピックアップ装置において、前記光源側からレンズの焦点距離を各々f１、f２、．．．fnといって、各部品の光学材料のｄ線におけるアッベ数を各々v１、v２、．．．vnとした場合に、−０．００５＜１／(ｆ１・ｖ１)＋１／(ｆ２・ｖ２)＋．．．＋１／(ｆｎ・ｖｎ)＜０．０００５で表現される不等式を満足することが望ましい。
【００４８】
以下の実施形態では二つの光源を適用する光ピックアップ装置に関して説明する。
＜第６実施形態＞
図１６を参照すると、メディア１００に対面する対物レンズ１０１の光軸上の終端部に第１光源１０４ａが位置する。前記対物レンズ１０１と第１光源１０４ａとの間には開口数の調節のための波長選択性フィルタ３００、本発明を特徴づけるコリメーティングレンズ１０３及び光分割器１０２が位置する。
【００４９】
前記光分割器１０２は、前記第１光源１０４ａからのレーザー光は通過させて、後述する第２光源１０４ｂからのレーザー光は反射させる。前記第２光源１０４ｂは前記光分割器１０２の反射光進行経路上に位置する。
【００５０】
前記波長選択性フィルタ３００は、選択的なものであり、前記第１光源１０４ａと第２光源１０４ｂとに対する開口数調節が必要な場合、設けられるものであり、例えば前記第１光源１０４ａが４００ｎｍ波長の青色系列のレーザー光を生じて、これに要求される開口数が０．７であり、第２光源１０４ｂが６５０ｎｍ波長の赤色系列のレーザー光を生じて、これに要求される開口数が０．６の場合、前記波長選択性フィルタ３００は前記６５０ｎｍ波長のレーザー光に対しては開口数が０．６になるように開口を狭めて、４００ｎｍ波長のレーザー光に対してはすべて通過されるように許す。
【００５１】
前記第１光源１０４ａと第２光源１０４ｂとは光検出器を有する既存の送受光装置が適用される。すなわち、レーザー光の放出及び反射されたレーザー光の受光が一緒に行なわれる。
【００５２】
一方本発明を特徴づける前記コリメーティングレンズ４００はポジティブパワーを有する収束レンズ１０３ａとネガティブパワーを有する発散レンズ１０３ｂとを備える。この時に前記コリメーティングレンズ１０３の全体焦点距離をｆ、発散レンズの焦点距離をｆｎとした場合に−１．５＞ｆ／ｆｎで表現される式を満足する。
【００５３】
前記コリメーティングレンズ１０３は第１、第２光源１０４ａ、１０４ｂからのレーザー光を平行光に作ると同時に色収差を補正する。
【００５４】
＜第７実施形態＞
図１７を参照すると、メディア１００に対面する対物レンズ１０１の光軸上の終端部に第１光源１０４ａが位置する。前記対物レンズ１０１と第１光源１０４ａとの間には開口数の調節のための波長選択性フィルタ３００、本発明を特徴づけるコリメーティングレンズ１０３及び第１、第２、第３光分割器１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃが所定間隔を置いて位置する。
【００５５】
前記第３光分割器１０２ｃは、前記第１光源１０４ａからのレーザー光は通過させて、後述する第２光源１０４ｂからのレーザー光は反射させる。前記第２光源１０４ｂは前記第３光分割器１０２ｃの反射光進行経路上に位置する。
【００５６】
前記第２光分割器１０２ｂは第１、第２光源１０４ａ、１０４ｂからの光はすべて通過させて、メディア１００から反射された光中第２光源１０４ｂからのレーザー光は反射させる。第２光分割器１０２ｂで反射されたメディアからの反射光は第２集束レンズ８０２を通して第２光検出器７０２に集束される。
【００５７】
前記第１光分割器１０２ａは第１、第２光源１０４ａ、１０４ｂからの光はすべてメディア１００側に通過及び反射させて、メディア１００から反射された光中第１光源１０４ａからのレーザー光は反射させる。第１光分割器１０２ａで反射されたメディアからの反射光は第１集束レンズ８０１を通して第１光検出器６０２に集束される。
【００５８】
前記波長選択性フィルタ３００はやはり選択的なものであって、前記第１光源１０４ａと第２光源１０４ｂとに対する開口数調節が必要な場合設けられるものであり、例えば前記第１光源１０４ａが４００ｎｍ波長の青色系列のレーザー光を生じて、ここに要求される開口数が０．７であり、第２光源１０４ｂが６５０ｎｍ波長の赤色系列のレーザー光を生じて、これに要求される開口数が０．６の場合、前記波長選択性フィルタ３００は前記６５０ｎｍ波長のレーザー光に対しては開口数が０．６になるように開口を狭めて、４００ｎｍ波長のレーザー光に対してはすべて通過されるように許す。
【００５９】
本発明を特徴づける前記コリメーティングレンズ１０３はポジティブパワーを有する収束レンズ１０３ａとネガティブパワーを有する発散レンズ１０３ｂとを備える。この時に前記コリメーティングレンズ１０３の全体焦点距離をｆ、発散レンズの焦点距離をｆｎとした場合に−１．５＞ｆ／ｆｎで表現される式を満足する。
【００６０】
前記コリメーティングレンズ１０３は第１、第２光源１０４ａ、１０４ｂからのレーザー光を平行光に作ると同時に色収差を補正する。
【００６１】
＜第８実施形態＞
図１８を参照すると、メディア１００に対面する対物レンズ１０１の光軸上の終端部に第１光源１０４ａが位置する。前記対物レンズ１０１と第１光源１０４ａとの間には開口数の調節のための波長選択性フィルタ３００及び第１、第２、第３光分割器１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃが所定間隔を置いて位置する。前記第１光分割器１０２ａと第２光分割器１０２ｂとの間には、本発明を特徴づけるコリメーティングレンズ１０３が位置する。
【００６２】
前記第３光分割器１０２ｃは前記第１光源１０４ａからのレーザー光は通過させて、後述する第２光源１０４ｂからのレーザー光は反射させる。前記第２光源１０４ｂは前記第３光分割器１０２ｃの反射光進行経路上に位置する。
【００６３】
前記第２光分割器１０２ｂは第１、第２光源１０４ａ、１０４ｂからの光はすべて通過させて、メディア１００から反射された光中第２光源１０４ｂからのレーザー光は反射させる。第２光分割器１０２ｂで反射されたメディアからの反射光は第２集束レンズ８０２を通して第２光検出器７０２に集束される。
【００６４】
前記第１光分割器１０２ａは第１、第２光源１０４ａ、１０４ｂからの光はすべてメディア１００側に通過及び反射させて、メディア１００から反射された光中第１光源１０４ａからのレーザー光は反射させる。第１光分割器１０２ａで反射されたメディア１００からの反射光は第１集束レンズ８０１を通して第１光検出器６０２に集束される。
【００６５】
前記波長選択性フィルタ３００はやはり選択的なものであって、前記第１光源１０４ａと第２光源１０４ｂとに対する開口数調節が必要な場合設けられるものであり、例えば前記第１光源１０４ａが４００ｎｍ波長の青色系列のレーザー光を生じて、ここに要求される開口数が０．７であり、第２光源１０４ｂが６５０ｎｍ波長の赤色系列のレーザー光を生じて、これに要求される開口数が０．６の場合、前記波長選択性フィルタ３００は前記６５０ｎｍ波長のレーザー光に対しては開口数が０．６になるように開口を狭めて、４００ｎｍ波長のレーザー光に対してはすべて通過されるように許す。
【００６６】
本発明を特徴づける前記コリメーティングレンズ１０３はポジティブパワーを有する収束レンズ１０３ａとネガティブパワーを有する発散レンズ１０３ｂとを備える。この時に前記コリメーティングレンズ１０３の全体焦点距離をｆ、発散レンズの焦点距離をｆｎとした場合に−１．５＞ｆ／ｆｎで表現される式を満足する。
【００６７】
前記コリメーティングレンズ１０３は第１、第２光源１０４ａ、１０４ｂからのレーザー光を平行光に作ると同時に色収差を補正する。
【００６８】
＜第９実施形態＞
図１９を参照すると、メディア１００に対面する対物レンズ１０１の光軸上の終端部に第１光源１０４ａが位置する。前記対物レンズ１０１と第１光源１０４ａとの間には開口数の調節のための波長選択性フィルタ３００及び第１、第２、第３光分割器１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃが所定間隔を置いて位置する。前記第２光分割器１０２ｂと第２光分割器１０２ｃとの間には、本発明を特徴づけるコリメーティングレンズ１０３が位置する。
【００６９】
前記第３光分割器１０２ｃは前記第１光源１０４ａからのレーザー光は通過させて、後述する第２光源１０４ｂからのレーザー光は反射させる。前記第２光源１０４ｂは前記第３光分割器１０２ｃの反射光進行経路上に位置する。
【００７０】
前記第２光分割器１０２ｂは第１、第２光源１０４ａ、１０４ｂからの光はすべて通過させて、メディア１００から反射された光中第２光源１０４ｂからのレーザー光は反射させる。第２光分割器１０２ｂで反射されたメディアからの反射光は第２集束レンズ８０２を通して第２光検出器７０２に集束される。
【００７１】
前記第１光分割器１０２ａは第１、第２光源１０４ａ、１０４ｂからの光はすべてメディア１００側に通過及び反射させて、メディア１００から反射された光中第１光源１０４ａからのレーザー光は反射させる。第１光分割器１０２ａで反射されたメディアからの反射光は第１集束レンズ８０１を通して第１光検出器６０２に集束される。
【００７２】
前記波長選択性フィルタ３００はやはり選択的なものであって、前記第１光源１０４ａと第２光源１０４ｂとに対する開口数調節が必要な場合、設けられるものであり、例えば前記第１光源１０４ａが４００ｎｍ波長の青色系列のレーザー光を生じて、これに要求される開口数が０．７であり、第２光源１０４ｂが６５０ｎｍ波長の赤色系列のレーザー光を生じて、これに要求される開口数が０．６の場合、前記波長選択性フィルタ３００は前記６５０ｎｍ波長のレーザー光に対しては開口数が０．６になるように開口を狭めて、４００ｎｍ波長のレーザー光に対してはすべて通過されるように許す。
【００７３】
本発明を特徴づける前記コリメーティングレンズ１０３はポジティブパワーを有する収束レンズ１０３ａとネガティブパワーを有する発散レンズ１０３ｂとを備える。この時に前記コリメーティングレンズ１０３の全体焦点距離をｆ、発散レンズの焦点距離をｆｎとした場合に−１．５＞ｆ／ｆｎで表現される式を満足する。
【００７４】
前記コリメーティングレンズ１０３は第１、第２光源１０４ａ、１０４ｂからのレーザー光を平行光に作ると同時に色収差を補正する。
【００７５】
【表４】
2005122899.tif 000007
2005122899.tif 000008
【００７６】
上の表４は、レーザー光の波長が４００ｎｍの時、焦点距離約２０ｍｍであるコリメーティングレンズと開口数が０．７５である対物レンズとに対して設計したものである。このような実施形態によると、波長変動±５ｎｍに対してメディアにおけるデフォーカス量が焦点深度±０．３６μｍ以内であり、６５０ｎｍにおける軸上光学的距離(ＯＰＤ）は０．０１２λ６５０を見せる。
【００７７】
図２０は、４００ｎｍの光源に対する光路図であり、図２１はこの収差図である。
【００７８】
図２２は、６５０ｎｍの光源に対する光路図であり、図２３はこの収差図である。
【００７９】
図２４は、図２０に示された光路図において、４００ｎｍと４０１ｎｍとの光源に対する収差図である。
【００８０】
図２５は、従来一般的なコリメーティングレンズを用いた光ピックアップの光路図を示し、図２６はそれによる収差図である。
【００８１】
そして図２７は、本発明によるコリメーティングレンズを用いた光ピックアップの光路図であり、図２８はそれによる収差図である。
【００８２】
図２５及び図２６に示されたように、５００ｎm以上の長波長の光源に対して用いた従来コリメーティングレンズは発散レンズのパワーがそんなに大きくない構造なので、５００ｎｍ以下の短波長光源における色収差を効果的に補正できない。図２５における各レンズの焦点距離は−１５．６４６／８．９９９／２．６６７としてアッベ数が４３．０／５３．９／６１．３であり、したがって、Σ１／(ｆｉ・ｖｉ)＝０．００６７である。図２６に示されたように、４００ｎｍの光に対する収差はそんなに大きくないが、４０５ｎｍの光に対しては収差が非常に急激に変化する。したがって、従来のコリメーティングレンズはこのような短波長帯域の光に対して使用できない。
【００８３】
しかし、図２７及び図２８に示されたように、本発明によると、４００ｎｍと４０５ｎｍにおける収差変化が大きくない。これは本発明のコリメーティングレンズにおいて、発散レンズのパワーを大きくすることにより収差を効果的に補正できて、したがって、光の波長変化に対してメディアにおけるスポットを焦点深度以内に結ぶことができるようにする。
【００８４】
ここで前記のように短波長の光に対する効果的な色収差を補正するために、前記コリメーティングレンズの全体焦点距離をｆ、発散レンズの焦点距離をｆｎとした場合に−１．５＞ｆ／ｆｎで表現する式を満足することが必要である。
【００８５】
ひいては、前記本発明の光ピックアップ装置において、前記光源側からレンズの焦点距離を各々f１、f２、．．．fnといって、各部品の光学材料のｄ線におけるアッベ数を各々v１、v２、．．．vnとした場合に、−０．００５＜１／(ｆ１・ｖ１)＋１／(ｆ２・ｖ２)＋．．．＋１／(ｆｎ・ｖｎ)＜０．０００５で表現される不等式を満足することが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明はまだ標準化が進められていない４００ｎｍ近辺の青色光源を有する対物レンズを用いるいわゆるＨＤ(Ｈｉｇh Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ)ＤＶＤ用光ピックアップに既存のＤＶＤ系列のディスクに対する互換性を与える。
【００８７】
このような本発明は５００ｎｍ以下の短波長の光源に対して高い開口数の対物レンズを用いて高密度でメディアに情報を記録したり再生できるようにする。これは前述したような構造、特に本発明を特徴づけるコリメーティングレンズによる効果的な色収差の補正により可能になる。
【００８８】
これは本発明を特徴づけるコリメーティングレンズにより青色系列の短波長レーザー光の色収差を効果的に補正することによって可能になる。
【００８９】
本発明は図面に示された実施形態を参考にして説明したが、これは例示的なものに過ぎず、該分野で通常的知識を有する者であればこれから多様な変形及び均等な他実施形態が可能であるという点を理解するべきである。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は特許請求範囲に限って定まるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】レーザーダイオードを受容するケースの温度帯別出力変化による放出波長の変化を示した線図である。
【図２】光学材料別波長変動による屈折率の変動を示した線図である。
【図３】色収差補正のための従来対物レンズの概略的構成図である。
【図４】本発明の光ピックアップ装置による第１実施形態の概略的構成図である。
【図５】本発明の光ピックアップ装置による第２実施形態の概略的構成図である。
【図６】本発明の光ピックアップ装置による第３実施形態の光路図である。
【図７】本発明の光ピックアップ装置による第３実施形態の収差図である。
【図８】本発明の光ピックアップ装置による第４実施形態の光路図である。
【図９】本発明の光ピックアップ装置による第４実施形態の収差図である。
【図１０】本発明の光ピックアップ装置による第５実施形態の光路図である。
【図１１】本発明の光ピックアップ装置による第５実施形態の収差図である。
【図１２】従来コリメーティングレンズが適用された光ピックアップ装置の光路図である。
【図１３】図１２に示された従来光ピックアップ装置の収差図である。
【図１４】本発明のコリメーティングレンズが適用された光ピックアップ装置の光路図である。
【図１５】図１４に示された本発明の光ピックアップ装置の収差図である。
【図１６】本発明の光ピックアップによる第６実施形態の概略的構成図である。
【図１７】本発明の光ピックアップによる第７実施形態の概略的構成図である。
【図１８】本発明の光ピックアップによる第８実施形態の概略的構成図である。
【図１９】本発明の光ピックアップによる第９実施形態の概略的構成図である。
【図２０】本発明による光ピックアップ装置で４００ｎｍの光源に対する光路図である。
【図２１】図２０に示された光路図に対する収差図である。
【図２２】本発明による光ピックアップ装置で６５０ｎｍの光源に対する光路図である。
【図２３】本発明による光ピックアップ装置で６５０ｎｍの光源に対する収差図である。
【図２４】図２０に示された光路図において、４００ｎｍと４０１ｎｍとの光源に対する収差図である。
【図２５】従来一般的なコリメーティングレンズを用いた光ピックアップの光路図である。
【図２６】図２５に示された光路図による収差図である。
【図２７】本発明によるコリメーティングレンズを用いた光ピックアップ装置の光路図である。
【図２８】図２７に示された光路図による収差図である。
【符号の説明】
【００９１】
１００    メディア
１０１    対物レンズ
１０２    光分割器
１０３    コリメーティングレンズ
１０３ａ    収束レンズ
１０３ｂ    発散レンズ
１０４    光源
１０５    集束レンズ
１０６    光検出器
１０７    １／４波長板
【図１】
2005122899.tif 000009
【図２】
2005122899.tif 000010
【図３】
2005122899.tif 000011
【図４】
2005122899.tif 000012
【図５】
2005122899.tif 000013
【図６】
2005122899.tif 000014
【図７】
2005122899.tif 000015
【図８】
2005122899.tif 000016
【図９】
2005122899.tif 000017
【図１０】
2005122899.tif 000018
【図１１】
2005122899.tif 000019
【図１２】
2005122899.tif 000020
【図１３】
2005122899.tif 000021
【図１４】
2005122899.tif 000022
【図１５】
2005122899.tif 000023
【図１６】
2005122899.tif 000024
【図１７】
2005122899.tif 000025
【図１８】
2005122899.tif 000026
【図１９】
2005122899.tif 000027
【図２０】
2005122899.tif 000028
【図２１】
2005122899.tif 000029
【図２２】
2005122899.tif 000030
【図２３】
2005122899.tif 000031
【図２４】
2005122899.tif 000032
【図２５】
2005122899.tif 000033
【図２６】
2005122899.tif 000034
【図２７】
2005122899.tif 000035
【図２８】
2005122899.tif 000036