(57)【要約】【課題】  装置を大型化することなく、かつ、非点収差とコマ収差がともに小さな装置を安価に製造することのできる光ピックアップ装置における光学系の構成を提供する。【解決手段】  ＣＤ用半導体レーザ素子を、発光光軸１１Ｊの方向を、その光源１１ｍを中心に角度θだけ回転させて主光軸１０Ｊの方向であるＺ軸に対して非平行になるように配設し、ダイクロイックミラー１３を上記Ｘ軸と平行なＸ１軸周りに角度αだけ回転傾斜させて配置するとともに、上記光源１１ｍと上記ダイクロイックミラー１３との間に、上記光源側の面１２ａが上記主光軸１０ＪからＹ方向にΔＹずれた点を中心とし、Ｘ軸に直交する平面内において、ほぼ円弧を描いた凸型の断面を有する収差補正用のレンズ１２を配設して、上記ダイクロイックミラー１３により生じる非点収差とコマ収差とを、上記レンズ１２により生じる非点収差とコマ収差により相殺するようにした。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＸＹＺ三次元座標系におけるＺ軸方向に平行な主光軸を有する拡散光線がＸ軸と平行な軸周りに回転傾斜した平行平板に入射する構成の光学系を備えた光ピックアップ装置において、上記拡散光線の光源の発光光軸が上記Ｘ軸と平行な軸周りに回転されて上記Ｚ軸に非平行となるように上記光源を配設するとともに、上記平行平板と上記光源との間に、少なくとも一方の面が、上記主光軸からＹ方向にずれた点を中心とし、Ｘ軸と直交する平面内において、Ｘ軸と平行な軸周りにほぼ円弧を描いた凸型の断面を有するレンズを配設して、上記光源の発光光軸を屈折させ、上記レンズを透過した上記拡散光線の光軸を上記主光軸に一致させるようにしたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
上記レンズの他方の面に回折格子を形成した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】
上記レンズの他方の面をＺ軸と直交する面としたことを特徴とする請求項２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、光ピックアップ装置に関するもので、特に、光ピックアップ装置の光学系を構成する光学部品の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＤプレーヤ装置、ＤＶＤプレーヤ装置、あるいはＤＶＤ−ＲＯＭ装置などの光記録再生装置には、光ディスクへの信号書込みや読出しを行う光ピックアップ装置が用いられている。
図５は、ＤＶＤ再生装置に用いられている従来の光ピックアップ装置５０の主要部品の配置を示す図である。同図において、５１はレーザ光を発光し、ＣＤの光ディスク信号を記録または再生するためのＣＤ用半導体レーザ素子、５２はＤＶＤの光ディスク信号を記録または再生するためのＤＶＤ用半導体レーザ素子、５３は上記ＣＤ用半導体レーザ素子５１の出射側に配設された回折格子、５４はダイクロイックプリズム、５５はコリメータレンズ、５６は立ち上げミラーで、上記ＣＤ用半導体レーザ素子５１とＤＶＤ用半導体レーザ素子５２とは、記録・再生する光ディスクに応じて切換えられ、他の光学部品は共通して用いられる。なお、周知のように、上記光ディスクの信号記録面には、同心円状に連なるようにトラック信号が形成されている。
【０００３】
次に、上記光ピックアップ装置５０の動作について説明する。
ＣＤ用半導体レーザ素子５１から出射された発散状態のレーザ光は、回折格子５３を透過して０次回折光及び±１次回折光に分割された後、ダイクロイックプリズム５４を通過してコリメータ５５に入射し、このコリメータ５５にて平行もしくは平行に近い光とされて立ち上げミラー５６の反射面に導かれた後、紙面に垂直な方向に反射され、図示しないＣＤ用光ディスクの信号記録面に集光される。上記０次回折光はレーザ光をＣＤ用光ディスクの信号記録面に合焦させるためのフォーカシング動作と、信号読取りや書込みのためのメインビームとして使用され、上記±１次回折光は同心円状に連なる信号より成るトラックからレーザ光が外れないようにするトラッキング動作を行うためのサブビームとして使用される。このとき、それぞれの回折光は、光ディスク上において、＋１次回折光、０次回折光、−１次回折光の順で一直線にほぼ等間隔に並んで集光する。
一方、ＤＶＤ用半導体レーザ素子５２からのレーザ光はダイクロイックプリズム５４に向けて照射され、ダイクロイックプリズム５４の反射面５４ａにおいて反射されて上記コリメータ５５に入射し、平行もしくは平行に近い光となり立ち上げミラー５６の反射面に導かれた後、紙面に垂直な方向に反射され、図示しないＤＶＤ用光ディスクの信号記録面に集光される。
【０００４】
ところで、上記光ピックアップ装置５０で使用されるダイクロイックプリズム５４は、断面を直角二等辺三角形状に切断及び研磨加工した一対の柱状のガラスの底面同士を貼り合わせて四角柱状とした後、この四角柱を立方体形状に再度切断するなどの複雑な工程を経て作製されるため、極めて高価である。
そこで、上記ダイクロイックプリズム５４に代えて、安価で加工できる平行平板状のダイクロイックミラーを使用することが考えられるが、上記ダイクロイックミラーでは、ミラーに斜めに入射したレーザ光はミラーを通過した後に非点収差を生じてしまう。このため、光ディスク上の信号記録面にレーザ光スポットを集光させようとしても絞り切れず、楕円形等の歪んだスポット形状となってしまい、正確な情報の記録または再生の障害となってしまう。
【０００５】
そこで、上記ＣＤ用半導体レーザ素子と上記ダイクロイックミラーとの間に、非点収差補正板を配設して集光スポットの非点収差補正を行う方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、図６に示すように、ダイクロイックプリズム５４に代えてダイクロイックミラー６４を使用するとともに、上記回折格子５３に代えて、ＣＤ用半導体レーザ素子５１と上記ダイクロイックミラー６４との間に、レーザ光の光軸Ｌに対して上記ダイクロイックミラー６４と同じ角度で傾き、かつ、上記光軸Ｌ周りに捩じれた方向に向けられた平行平板状のハーフミラー６３を配設し、上記ダイクロイックミラー６４を通過した後に生じる非点収差を、上記平行平板状のハーフミラー６３を通過したことにより生じる非点収差によって打ち消す方法も提案されている。なお、６６は、この光ピックアップ装置６０の他方のレーザ光源で上記ＤＶＤ用半導体レーザ素子５２に相当する（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１１−１３４６９３号公報
【特許文献２】特開２００１−６２０５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、高価なダイクロイックプリズム５４に代えてダイクロイックミラー６４を使用した場合には、上記のようなハーフミラー６３を追加することで非点収差については補正することはできるが、上記非点収差と同時に発生するにコマ収差を補正することは困難であった。また、上記ハーフミラー６３を配置する際には、上記ハーフミラー６３をダイクロイックミラー６４と同じ角度で傾けて配置する必要があるため広い設置スペースが必要となり、近年の光ピックアップ装置の小型化の要求に逆行して、光ピックアップ装置が大型化してしまうといった問題点があった。
【０００７】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、装置を大型化することなく、かつ、非点収差とコマ収差がともに小さな装置を安価に製造することのできる光ピックアップ装置における光学系の構成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】
【０００８】
本発明の請求項１に記載の発明は、ＸＹＺ三次元座標系におけるＺ軸方向に平行な主光軸を有する拡散光線がＸ軸と平行な軸周りに回転傾斜した平行平板に入射する構成の光学系を備えた光ピックアップ装置であって、上記拡散光線の光源の発光光軸が上記Ｘ軸と平行な軸周りに回転されて上記Ｚ軸に非平行となるように上記光源を配設するとともに、上記平行平板と上記光源との間に、少なくとも一方の面が、上記主光軸からＹ方向にずれた点を中心とし、Ｘ軸と直交する平面内において、Ｘ軸と平行な軸周りにほぼ円弧を描いた凸型の断面を有するレンズを配設して、上記光源の発光光軸を屈折させ、上記レンズを透過した上記拡散光線の光軸を上記主光軸に一致させるように上記光学系を構成したものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光ピックアップ装置において、上記レンズの他方の面に回折格子を形成したものである。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の光ピックアップ装置において、上記レンズの他方の面をＺ軸と直交する面としたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、拡散光線の光源の発光光軸が主光軸の方向であるＺ軸に非平行となるように配設された光源と、上記主光軸に平行な拡散光線が入射される、Ｘ軸と平行な軸周りに回転傾斜した平行平板との間に、少なくとも一方の面が、上記主光軸からＹ方向にずれた点を中心とし、Ｘ軸と直交する平面内において、Ｘ軸と平行な軸周りにほぼ円弧を描いた凸型の断面を有するレンズを配設して、上記平行平板により生じる非点収差とコマ収差とを、上記レンズにより生じる非点収差とコマ収差とにより相殺するようにしたので、簡単な構成で非点収差とコマ収差とをともに小さくすることができるとともに、光ピックアップ装置の光学系を小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
図１は、本発明の最良の形態に係る光ピックアップ装置１０の主要部品の配置を示す側面図で、各図において、１１はＣＤ用半導体レーザ素子、１２は上記ＣＤ用半導体レーザ素子１１の出射側に配置された収差補正用のレンズ、１３はダイクロイックミラー、１４はコリメータ、１５は立ち上げミラーである。
本例では、図２にも示すように、従来Ｚ軸方向に向けられているＣＤ用半導体レーザ素子１１の発光光軸１１Ｊの方向を、その光源１１ｍを中心に、Ｘ軸（紙面に垂直な軸）と平行なＸ２軸周りに角度θだけ回転させて、上記Ｚ軸に対して非平行になるように上記ＣＤ用半導体レーザ素子１１を配設するとともに、上記ダイクロイックミラー１３を上記Ｘ軸と平行なＸ１軸周りに角度αだけ回転傾斜させて、収差補正用のレンズ１２を通過した拡散光線の主光軸１０Ｊが上記ダイクロイックミラー１３に斜入射するようにしている。
上記収差補正用のレンズ１２は、図３に示すように、その光源１１ｍ側の面１２ａが、上記主光軸１０ＪからＹ軸方向にΔＹだけずれた点を中心とし、Ｘ軸に直交する平面内において、Ｘ軸と平行なＸ３軸周りに半径Ｒのほぼ円弧を描くような凸型の断面を有するレンズで、本例では、上記レンズ１２を、上記ＣＤ用半導体レーザ素子１１とダイクロイックミラー１３との間の所定の位置に配設することにより、上記光源１１ｍの発光光軸１１Ｊを屈折させて、透過した光線の光軸が上記主光軸１０Ｊと一致するようにしている。
【００１１】
このような構成を採ることにより、光源１１ｍから発光光軸１１Ｊを角度θだけ傾けて発光され、上記レンズ１２を透過してその光軸を主光軸１０Ｊとする拡散光線となってダイクロイックミラー１３に入射する拡散光線には、第１の非点収差及び第１のコマ収差が生じる。すなわち、光源１１ｍからの拡散光線を、Ｘ軸に直交する平面内で凸型の断面を有する収差補正用のレンズ１２を透過させることにより、透過した拡散光線に第１の非点収差を生じさせることができる。そして、光源１１ｍから発光光軸１１Ｊを角度θだけ傾けるとともに、上記レンズ１２のＸ３軸上にある円弧中心を、上記主光軸１０ＪからＹ軸方向にΔＹだけずらすことにより、上記レンズ１２を透過した拡散光線に第１のコマ収差を生じさせることができる。
一方、ダイクロイックミラー１３は、透過した拡散光線に第２の非点収差及び第２のコマ収差を発生させる。
上記レンズ１２で発生させた第１の非点収差と第１のコマ収差とは、上記ダイクロイックミラー１３で発生する第２の非点収差と第２のコマ収差とは極性符号が異なるので、上記レンズ１２を透過した光源１１ｍからの拡散光線は、上記ダイクロイックミラー１３を透過した時点では非点収差及びコマ収差が相殺される。したがって、上記ダイクロイックミラー１３の透過後にＺ軸と平行な光軸１０Ｋを通る拡散光線の非点収差とコマ収差とを効果的に削減することができる。
【００１２】
このように、本最良の形態では、ＣＤ用半導体レーザ素子１１の発光光軸１１Ｊの方向を、その光源１１ｍを中心に、Ｘ軸と平行なＸ２軸周りに角度θだけ回転させて、主光軸１０Ｊの方向であるＺ軸に対して非平行になるように上記ＣＤ用半導体レーザ素子１１を配設し、ダイクロイックミラー１３を上記Ｘ軸と平行なＸ１軸周りに角度αだけ回転傾斜させて配置するとともに、上記光源１１ｍと上記ダイクロイックミラー１３との間に、上記光源１１ｍ側の面１２ａが、上記主光軸１０ＪからＹ方向にΔＹずれた点を中心とし、Ｘ軸と直交する平面内において、上記Ｘ軸と平行な軸周りにほぼ円弧を描いた凸型の断面を有する収差補正用のレンズ１２を配設して、上記ダイクロイックミラー１３により生じる非点収差とコマ収差を、上記レンズ１２により生じる非点収差とコマ収差により相殺するようにしたので、簡単な構成で、上記ダイクロイックミラー１３の透過後のＺ軸と平行な光軸１０Ｋを通る拡散光線の非点収差とコマ収差とを効果的に削減することができる。
また、上記レンズ１２は、従来のハーフミラー６３に比較して、狭いスペースであっても配置できるので、光ピックアップ装置１０の光学系を小型化することができる。
【００１３】
なお、上記最良の形態では、光源としてＣＤ用半導体レーザ素子１１を用いたが、本発明の適用される光源はこれに限るものではなく、ＤＶＤ用半導体レーザ素子など、その他の波長の光線を発するものであってもよい。
また、レンズ１２の凸型の面１２ａの形状としては、図３に示すように、母線１２ｋが直線である円筒形状としてもよいが、この母線１２ｋをＹ軸と平行な軸周りにほぼ円弧を描いてＹ軸に直交する平面内で凹型をなす曲線とし、上記凸型に加重したサドル状の表面形状としてもよい。なお、この場合にも、光源１１ｍの発光光軸１１ＪをＸ軸と平行なＸ２軸の周りに回転させてＺ軸に対して非平行とすること、及び、上記凸部の中心位置を主光軸１０ＪからＹ軸方向にずらしておくことは必要がある。
また、上記例では、収差補正用のレンズ１２の光源１１ｍ側の面１２ａのみを凸型面としたが、ダイクロイックミラー１３側の面も同様に凸型面、あるいは、上記の母線が凹型をなすサドル状の表面形状を有する面としてもよい。
【００１４】
また、図４（ａ）に示すように、上記レンズ１２に代えて、上記レンズ１２のダイクロイックミラー１３側の面１７ｂに回折格子１８を形成したレンズ１７を用いてもよい。上記回折格子１８は０次のメインビームに加えて、±１次のサブビームを発生させるので、例えば、ＣＤやＤＶＤの読取り時のトラッキング信号利用することができる。このようなレンズ１７を用いることにより、ダイクロイックミラー１３による非点収差とコマ収差と相殺することができるとともに、回折光を発生させることが可能となる。このとき、図４（ｂ）に示すように、上記回折格子１８の形成面を主光軸１０Ｊと直交する平面とすることにより、上記レンズ１７を透過後の拡散光線に発生する不要な収差をなくすことができる。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成で非点収差とコマ収差とをともに小さくすることができるとともに、光学系を小型化することができるので、小型で高精度な光ピックアップ装置を安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の最良の形態に係る光ピックアップ装置の光学系を構成する主要部品の配置を示す側面図である。
【図２】光源、レンズ、及びダイクロイックミラーの配置を示す拡大斜視図である。
【図３】光源、レンズ、及びダイクロイックミラーの配置を示す拡大側面図である。
【図４】本発明による光ピックアップ装置の他の構成を示す図である。
【図５】従来の光ピックアップ装置の主要部品の配置を示す図である。
【図６】従来の光ピックアップ装置の主要部品の配置を示す図である。
【符号の説明】
【００１７】
１０  光ピックアップ装置、１１  ＣＤ用半導体レーザ素子、
１２  収差補正用のレンズ、１３  ダイクロイックミラー、１４  コリメータ、
１５  立ち上げミラー。
【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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