(57)【要約】【課題】  光ディスクのアドレス情報を安定して再生することができ、記録および再生特性に優れ、信頼性が高く組立性、調整性にも優れていることを特徴とした光ピックアップを提供する。【解決手段】  光ピックアップは、レーザ光を出射する光源１と、光源１から出射されたレーザ光を平行光に変換するコリメートレンズ５と、コリメートレンズ５によって平行光に変換されたレーザ光を前記光ディスク４１に集光して光スポットを形成する対物レンズ１１と、光ディスク４１によって反射されたレーザ光を回折分岐する光学素子２３と、光学素子２３によって回折分岐されたレーザ光を受光する光検出器１４とを具備しており、コリメートレンズ５と対物レンズ１１と光学素子２３との少なくとも１つは、光ディスク４１に集光されたレーザ光における光スポットの球面収差方向を所定の方向に設定するための球面収差を有している。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材厚が互いに同等であって記録密度が互いに異なる複数種類の光情報記録媒体に対して情報を記録または再生するための光ピックアップであって、
レーザ光を出射する光源と、
前記光源から出射された前記レーザ光を平行光に変換するコリメートレンズと、
前記コリメートレンズによって平行光に変換された前記レーザ光を前記光情報記録媒体に集光して光スポットを形成する対物レンズと、
前記光情報記録媒体によって反射された前記レーザ光を回折分岐する光学素子と、
前記光学素子によって回折分岐された前記レーザ光を受光する光検出器とを具備しており、
前記コリメートレンズと前記対物レンズと前記光学素子との少なくとも１つは、前記光情報記録媒体に集光された前記レーザ光における前記光スポットの球面収差方向を所定の方向に設定するための球面収差を有していることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２】
前記コリメートレンズによって平行光に変換された前記レーザ光におけるファーフィールドパターンの縦横比を変化させるために設けられたビーム整形素子をさらに具備する、請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項３】
前記光情報記録媒体には、アドレス情報が記録されるアドレス領域と前記情報が記録されるデータ領域とが配置されており、
前記コリメートレンズと前記対物レンズと前記光学素子との少なくとも１つが有している前記球面収差は、前記アドレス領域から前記アドレス情報を再生するときにおいてジッタが最適になるジッタ最適点と、前記データ領域から前記情報を再生するときにおいてジッタが最適になるジッタ最適点とが合致するように前記光スポットの球面収差方向を設定する、請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項４】
前記光スポットの球面収差は、実質的に−０．０１λである、請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項５】
基材厚が互いに同等であって記録密度が互いに異なる複数種類の光情報記録媒体に対して情報を記録または再生するための光ピックアップであって、
レーザ光を出射する光源と、
前記光源から出射された前記レーザ光を平行光に変換するコリメートレンズと、
前記コリメートレンズによって平行光に変換された前記レーザ光を前記光情報記録媒体に集光して光スポットを形成する対物レンズと、
前記光情報記録媒体によって反射された前記レーザ光を回折分岐する光学素子と、
前記光学素子によって回折分岐された前記レーザ光を受光する光検出器と、
前記光スポットの球面収差方向を所定の方向に設定するために、前記光源と前記コリメートレンズとの相対位置を前記レーザ光の光軸に沿って調整するために設けられた相対位置調整手段とを具備することを特徴とする光ピックアップ。
【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に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光ピックアップ装置としては、ランドとグルーブとの両方のトラックに情報が記録された光ディスクを再生するため、非点収差法によるフォーカスサーボを用いた調整方法において、光学系の非点収差方向および球面収差の方向を所定の方向に調整する手段を具備しているものがあった（例えば、特開２０００−２１５４６４号公報（特許文献１）参照）。図９は、前記特許文献１に記載された従来の光ピックアップを示すものである。
【０００３】
図９において、レーザー素子１０１から出射されるレーザー光はコリメートレンズ１０２、プリズム１０４、ビームスプリッタ１０５および立ち上げミラー１０９を通り、対物レンズ１１１により集光して光ディスク１２１の盤面上に光スポットを形成する。光ディスク１２１によって反射されたレーザー光は立ち上げミラー１０９およびビームスプリッタ１０５を通って検出器１０８によって検出される。
【０００４】
フォーカスエラーを検出するためには非点収差法を用いており、光ディスク１２１のランド１２２の再生時におけるフォーカスサーボゲインとグルーブ１２３の再生時におけるフォーカスサーボゲインとの間の差を小さくし、かつ合焦点時に生じるフォーカスエラーのオフセットを小さくするために、光学系の非点収差および球面収差を所定の方向に調整する機能を有していた。
【０００５】
そしてその調整方法はコリメートレンズ１０２などの光学部品の収差方向を予め測定して、該収差方向を示す印を光学部品に記し、光学部品を装着する図示しない装置部材に光学部品を装着する方向を示す印を記し、光学部品を装置部材に装着する際に、各々に記された印を合致させて装着することによって非点収差および球面収差を所定の方向に調整するという機能を有していた。
【特許文献１】特開２０００−２１５４６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の構成では、予め光学部品の収差方向を測定して光学部品に印を記す必要があるので工数がかかる上に、光学部品の印と装置部材の印を合致させる際にバラツキが生じ、ランドとグルーブのフォーカスサーボゲイン差を所望の値に小さくすることができなかったり、フォーカスエラーのオフセットを小さくすることができないという課題を有していた。
【０００７】
またフォーカスエラーを検出するためには非点収差法を用いなければならず、その他の検出方法、例えばスポットサイズ検出法はこの調整方法に適用できないという課題を有していた。
【０００８】
ＤＶＤ等、高密度な信号ピットを記録、再生する光ピックアップにおいては、光ディスク盤面上に非常に小さくかつ高品質な光スポットを形成することが求められる。一般に光スポットの大きさは対物レンズの開口数ＮＡ、光の波長λ、および対物レンズの開口端における光強度、すなわちＲＩＭ強度によって決まる。光の波長λおよび対物レンズの開口数ＮＡについては例えばＤＶＤでは規格書などで定められており、波長λは６５０ｎｍ程度、開口数ＮＡは０．６である。これによる光スポットの大きさは、光ディスクのトラック方向およびトラックに対して略９０°方向ともに０．６μｍ程度である。
【０００９】
これに対し光ディスクは、例えばＤＶＤ−ＲＡＭディスクでは基材厚が０．６ｍｍで、ランドおよびグルーブの溝ピッチが記録密度４．７ＧＢの場合０．６１５μｍ、記録密度２．６ＧＢの場合０．７４μｍと、基材厚が同等でも記録密度が異なると溝ピッチが異なる。前記従来の構成では、フォーカスエラーを検出する際の調整のため、トラッキングエラー検出には適用できず、溝ピッチが異なる光ディスクのアドレス情報を再生するための安定した信号検出ができないという課題を有していた。
【００１０】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、光スポットに所定の球面収差方向を持たせることにより光ディスクのアドレス情報を安定して再生することができ、記録および再生特性に優れ、信頼性が高く組立性、調整性にも優れていることを特徴とした光ピックアップを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る光ピックアップは、基材厚が互いに同等であって記録密度が互いに異なる複数種類の光情報記録媒体に対して情報を記録または再生するための光ピックアップであって、レーザ光を出射する光源と、前記光源から出射された前記レーザ光を平行光に変換するコリメートレンズと、前記コリメートレンズによって平行光に変換された前記レーザ光を前記光情報記録媒体に集光して光スポットを形成する対物レンズと、前記光情報記録媒体によって反射された前記レーザ光を回折分岐する光学素子と、前記光学素子によって回折分岐された前記レーザ光を受光する光検出器とを具備しており、前記コリメートレンズと前記対物レンズと前記光学素子との少なくとも１つは、前記光情報記録媒体に集光された前記レーザ光における前記光スポットの球面収差方向を所定の方向に設定するための球面収差を有していることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る他の光ピックアップは、基材厚が互いに同等であって記録密度が互いに異なる複数種類の光情報記録媒体に対して情報を記録または再生するための光ピックアップであって、レーザ光を出射する光源と、前記光源から出射された前記レーザ光を平行光に変換するコリメートレンズと、前記コリメートレンズによって平行光に変換された前記レーザ光を前記光情報記録媒体に集光して光スポットを形成する対物レンズと、前記光情報記録媒体によって反射された前記レーザ光を回折分岐する光学素子と、前記光学素子によって回折分岐された前記レーザ光を受光する光検出器と、前記光スポットの球面収差方向を所定の方向に設定するために、前記光源と前記コリメートレンズとの相対位置を前記レーザ光の光軸に沿って調整するために設けられた相対位置調整手段とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、光スポットに所定の球面収差方向を持たせることにより光ディスクのアドレス情報を安定して再生することができ、記録および再生特性に優れ、信頼性が高く組立性、調整性にも優れていることを特徴とした光ピックアップを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本実施の形態に係る光ピックアップにおいては、コリメートレンズと対物レンズと光学素子との少なくとも１つは、光情報記録媒体に集光されたレーザ光における光スポットの球面収差方向を所定の方向に設定するための球面収差を有している。このため、光スポットの球面収差方向を所定の方向に設定することができる。その結果、基材厚が同等で記録密度の異なる光ディスクにおいてもアドレス情報の再生特性を向上させ、安定した記録再生特性を得ることができる。
【００１５】
この実施の形態では、前記コリメートレンズによって平行光に変換された前記レーザ光におけるファーフィールドパターンの縦横比を変化させるために設けられたビーム整形素子をさらに具備することが好ましい。
【００１６】
前記光情報記録媒体には、アドレス情報が記録されるアドレス領域と前記情報が記録されるデータ領域とが配置されており、前記コリメートレンズと前記対物レンズと前記光学素子との少なくとも１つが有している前記球面収差は、前記アドレス領域から前記アドレス情報を再生するときにおいてジッタが最適になるジッタ最適点と、前記データ領域から前記情報を再生するときにおいてジッタが最適になるジッタ最適点とが合致するように前記光スポットの球面収差方向を設定することが好ましい。
【００１７】
前記光スポットの球面収差は、実質的に−０．０１λであることが好ましい。
【００１８】
本実施の形態に係る他の光ピックアップにおいては、光スポットの球面収差方向を所定の方向に設定するために、光源とコリメートレンズとの相対位置をレーザ光の光軸に沿って調整するために相対位置調整手段が設けられている。このため、光スポットの球面収差方向を所定の方向に設定することができる。その結果、基材厚が同等で記録密度の異なる光ディスクにおいてもアドレス情報の再生特性を向上させ、安定した記録再生特性を得ることができる。
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における光ピックアップの構成を示す斜視図であり、図２は実施の形態１における光ピックアップの構成を示す分解図であり、図３は実施の形態１における光ピックアップから照射される光スポットの球面収差方向を示す模式図であり、図４は実施の形態１における光ピックアップの構成を示す概略模式図であり、図５および図６はＤＶＤ−ＲＡＭディスクの記録密度４．７ＧＢおよび２．６ＧＢにおいて、光スポットがフォーカス制御されて、信号を読みとる性能におけるアドレス部とデータ部のフォーカス最適点差と、非点収差および球面収差との関係を示すグラフである。
【００２１】
図１、図２において、半導体レーザーなどの光源１は光源保持部材２によって保持され、光源調整部材３とともに基台１３に調整されて保持されている。光源１から出射されたレーザー光１ａの発散光を集光して平行光にするコリメートレンズ５はレンズ保持部材７によって保持されて、光軸に沿って摺動可能に基台１３に搭載され、光軸に沿って位置を変化させて非点収差が最適となるように調整されている。
【００２２】
光源１からのレーザー光１ａのファーフィールドパターンの縦横比を変化させるビーム整形素子８およびプリズム９は基台１３の所定の位置に配置されている。コリメートレンズ５により平行光となったレーザー光１ａを図示しないディスクに対して鉛直に偏向する立ち上げミラー１０は基台１３の所定の位置に配置されている。
【００２３】
レーザー光１ａを集光して光ディスクの盤面上に光スポットを形成する対物レンズ１１と、光ディスクによって反射された光の光路を光源１への光路と分離する光学素子２３はそれぞれ対物レンズ駆動装置１２に搭載されている。対物レンズ駆動装置１２は基台１３に調整されて搭載されている。光検出器１４は光ディスクによって反射された光を最適に検出するよう調整されて基台１３に保持されている。
【００２４】
光源１および光検出器１４は図示しないフレキシブルプリント基板などの接続手段によって回路基盤１５に接続されている。回路基盤１５には図示しないレーザー駆動ＩＣなどの電気部品が実装され、フレキシブルプリント基板などの信号接続手段１６によって図示しない光ピックアップ駆動回路に接続されている。
【００２５】
ここで図３に示すように、対物レンズ１１によって集光された光スポット３１の波面状態は、球面収差がない場合（球面収差３３）には、対物レンズ外周部３２ａからの焦点位置（フォーカス点）と対物レンズ内周部３２ｂからの焦点位置とが同一である。球面収差がある場合（球面収差３３ａおよび球面収差３３ｂ）には、対物レンズ外周部３２ａからの焦点位置と対物レンズ内周部３２ｂからの焦点位置にはずれを生じる。
【００２６】
実施の形態１に係る構成では、球面収差方向が球面収差３３ａとなるように、コリメートレンズ５と対物レンズ１１と光学素子２３とのうちの少なくとも１つに予め球面収差を持たせており、これらの部品によって、光ピックアップ３０が構成されている。
【００２７】
次に実施の形態１に係る光ピックアップの動作を説明する。図１から図５において、高出力の光源１から放射された発散光であるレーザー光１ａは、コリメートレンズ５によって集光される。そして、透明な非平行板からなるビーム整形素子８に屈折入射し、裏面で反射されてプリズム９および立ち上げミラー１０を通り、対物レンズ駆動装置１２に搭載されたλ／４板が貼り合わされた偏光性ホログラム特性を持つ光学素子２３によって円偏光となる。次に、対物レンズ駆動装置１２に形成された対物レンズ取り付け穴で開口制限され、対物レンズ１１により光ディスク４１の盤面上に集光される（集光３２）。
【００２８】
集光された光スポット３１の大きさは光ディスク４１のトラック方向およびトラックに対して略９０°方向ともに０．６μｍ程度である。光ディスク４１によって反射された光は対物レンズ１１および光学素子２３を経て往路と直交する直線偏光となり回折分岐される。回折分岐された光は立ち上げミラー１０、プリズム９、ビーム整形素子８、コリメートレンズ７およびビームスプリッタ４を経て光検出器１４に導かれる。そして、光検出器１４によって検出された光量の変化によりフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号といったサーボ信号、ＲＦ信号を得ることができる。
【００２９】
ここでコリメートレンズ５と対物レンズ１１と光学素子２３とのうちの少なくとも１つには球面収差を持たせてあり、光ディスク盤面上の光スポットが球面収差３３ａの状態（本球面収差方向を負方向とする）となっている。
【００３０】
この光スポットがＤＶＤ−ＲＡＭディスクのトラック上を再生または記録動作をしながら移動するのであるが、ＤＶＤ−ＲＡＭディスクは図４に示すようにトラックはランド４２、グルーブ４３を含んでおり、各ランド４２およびグルーブ４３は、データ部４４およびアドレス部４５を含んでいる。
【００３１】
記録密度が４．７ＧＢの場合、ランド４２とグルーブ４３との間の距離（溝ピッチ）は０．６１５μｍであるのに対し、同じ０．６ｍｍの基材厚で記録密度の異なる２．６ＧＢの場合は溝ピッチは０．７４μｍと広いため、球面収差を持たせていなければアドレス部４５の読みとりが不安定で再生特性劣化が生じる。しかしながら、実施の形態１に係る構成のように球面収差３３ａを持たせていることにより、溝ピッチが広くなってもこの球面収差成分によりトラックの端にあるアドレス部４５の反射光が増すので、アドレス部４５の読みとりが安定化する。
【００３２】
アドレス部４５とデータ部４４との間のフォーカス最適点差（ジッタ最適点の差）が少ないほど、制御は安定し良好な記録再生特性が得られる。図５および図６に示すように記録密度４．７ＧＢと２．６ＧＢを安定した特性で両立させるには、つまりフォーカス最適点差が−０．３μｍから＋０．３μｍ程度の範囲内になるには、コリメートレンズ５、対物レンズ１１および光学素子２３の少なくとも１つに球面収差を持たせること、つまり光スポットの球面収差を負方向に０．０１０λ程度を持たせるとよい。すなわちアドレス部４５のジッタ最適点とデータ部４４のジッター最適点とが合致する光スポットの波面収差特性は、例えば、球面収差で−０．０２０λ以上０λ以下、非点収差で−０．０２λ以上＋０．０２λ以下であれば、データ部４４とアドレス部４５と間のフォーカス最適点差が少なくなるので、ＤＶＤ−ＲＡＭディスクの記録密度４．７ＧＢおよび２．６ＧＢを安定した特性で両立させることができる。
【００３３】
かかる構成によれば、従来の構成のように予め光学部品の収差方向を測定して印を記し、部品配置にも印を記して合致させる必要はなく、コリメートレンズ５、対物レンズ１１および光学素子２３の少なくとも１つに球面収差を持たせることにより、光スポットの球面収差方向を所定の方向に設定することができ、例えばＤＶＤ−ＲＡＭディスクの記録密度２．６ＧＢのように溝ピッチの広い光ディスクであっても簡単な構成で光ディスク４１のアドレス部４５の読みとりが安定化し、安定した記録再生動作を行うことができる。
【００３４】
（実施の形態２）
図７は、実施の形態２における光ピックアップの構成を示す概略図である。構成は実施の形態１とほぼ同じであるので詳細な説明は省略する。実施の形態１と異なる点はビーム整形素子８によるビーム整形によって光スポットを形成するのではない光学系としたことである（実施の形態２の構成）。
【００３５】
本構成においてもコリメートレンズ５、対物レンズ１１および光学素子２３の少なくとも１つに球面収差を持たせることにより、光スポットの球面収差方向を所定の方向（負方向）に設定することができ、前述した実施の形態１と同じく光ディスク４１のアドレス部４５の読みとりが安定化し、安定した記録再生動作を行うことができる。
【００３６】
（実施の形態３）
図８は、実施の形態３における光ピックアップの構成を示す概略模式図である。構成は前述した実施の形態１および実施の形態２とほぼ同じであるので詳細な説明は省略する。本構成では、実施の形態２の光学系に対し、光源１を光源保持部材２ａに取り付け光軸に沿って摺動可能とし、コリメートレンズ５と光源１との相対位置を光軸に沿って変化させる相対位置調整器２１を設けたことで光スポットの球面収差を調整補正し、光スポットの球面収差方向を所定の方向（負方向）に設定することができる（実施の形態３の構成）。
【００３７】
本構成においても光スポットの球面収差を所定の方向に調整補正することにより、光スポットの球面収差方向を所定の方向に設定することができ、前述した実施の形態１と同じく光ディスク４１のアドレス部４５の読みとりが安定化し、安定した記録再生動作を行うことができる。
【００３８】
なお、実施の形態１〜実施の形態３において、コリメートレンズ、対物レンズおよび光学素子の少なくとも１つに球面収差を持たせるとしたが、コリメートレンズ、対物レンズおよび光学素子は、それぞれ独立させることもでき、例えばコリメートレンズのみに球面収差を持たせて光スポットの球面収差を負方向に設定する構成としても良い。
【００３９】
また実施の形態１〜３において、例として光情報記録媒体をＤＶＤ−ＲＡＭディスクとしたが、すべての光情報記録媒体に対して本発明を適用することができ、例えば図示しないがＤＶＤ−Ｒディスクでは溝ピッチが０．７４μｍでアドレス情報がトラックの端にあるランドプリピットであるが、球面収差を負方向に設定することによりランドプリピット部の反射光が増し、ＤＶＤ−ＲＡＭディスクと同様に読みとりの安定化が可能である。
【００４０】
さらに上記実施の形態は基本的な構成であり、本発明の権利の範囲において細部の変更を加え、また従来公知の技術に加えて実施することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上のように、本発明にかかる光ピックアップは、ＤＶＤ等の、複数種類の高記録密度の光情報記録媒体を記録または再生する装置として有用であり、特に基材厚が同等で記録密度の異なる光情報記録媒体を記録または再生するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施の形態１における光ピックアップの構成を示す斜視図
【図２】実施の形態１における光ピックアップの構成を示す分解図
【図３】実施の形態１における光ピックアップから照射される光スポットの球面収差方向を示す模式図
【図４】実施の形態１における光ピックアップの構成を示す概略模式図
【図５】実施の形態１における、ＤＶＤ−ＲＡＭディスクの記録密度４．７ＧＢにおいて、光スポットがフォーカス制御されて、信号を読みとる性能におけるアドレス部とデータ部のフォーカス最適点差と、非点収差および球面収差との関係を示すグラフ
【図６】実施の形態１における、ＤＶＤ−ＲＡＭディスクの記録密度２．６ＧＢにおいて、光スポットがフォーカス制御されて、信号を読みとる性能におけるアドレス部とデータ部のフォーカス最適点差と、非点収差および球面収差との関係を示すグラフ
【図７】実施の形態２における光ピックアップの構成を示す概略模式図
【図８】実施の形態３における光ピックアップの構成を示す概略模式図
【図９】従来の光ピックアップの構成を示す模式図
【符号の説明】
【００４３】
１  光源
５  コリメートレンズ
１１  対物レンズ
１４  光検出器
２３  光学素子
４１  光ディスク
【図１】
2005085388.tif 000003
【図２】
2005085388.tif 000004
【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】
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【図８】
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【図９】
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