(57)【要約】【課題】  球面収差補正のための、誘電体、液晶素子、これらを挿脱するための機構、及び、光学部品を移動させる機構を設けることなしに、光学部品の初期調整により良好に球面収差を低減する。【解決手段】  所定の波長の光を出射する光源３２と、光源３２からの光を記録層上に集光させる対物レンズ３３と、光源３２と対物レンズ３３との間に配置され、所定の屈折力を有する光学素子３６と、対物レンズ３３の倍率を変化させるために、光学部品３６の位置を調整する調整手段とを備え、対物レンズ３３は、倍率を０．００５変化したときに、球面収差が０．０５０λｒｍｓ〜０．２００λｒｍｓ変化する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射された光ビームを記録層上に集光する対物レンズと、
上記対物レンズに相対して移動して上記対物レンズの倍率を変化させる光学素子とを備え、
上記対物レンズは、倍率が０．００５変化したときに、球面収差が０．０５０λｒｍｓ〜０．２００λｒｍｓ変化することを特徴とする集光装置。
【請求項２】
所定の波長の光を出射する光源と、
上記光源からの光を記録層上に集光させる対物レンズと、
上記光源と上記対物レンズとの間に配置され、所定の屈折力を有する光学素子と、
上記対物レンズの倍率を変化させるために、上記光学素子の位置を調整する調整手段とを備え、
上記対物レンズは、倍率が０．００５変化したときに、球面収差が０．０５０λｒｍｓ〜０．２００λｒｍｓ変化することを特徴とする光ピックアップ
【請求項３】
光ディスクに対して情報を記録及び／又は再生する光ピックアップと、上記光ディスクを回転駆動するディスク回転駆動手段とを備える記録及び／又は再生装置において、
上記光ピックアップは、所定の波長の光を出射する光源と、上記光源からの光を記録層上に集光させる対物レンズと、上記光源と上記対物レンズとの間に配置され、所定の屈折力を有する光学素子と、上記対物レンズの倍率を変化させるために、上記光学素子の位置を調整する調整手段とを有し、
上記対物レンズは、倍率が０．００５変化したときに、球面収差が０．０５０λｒｍｓ〜０．２００λｒｍｓ変化することを特徴とする記録及び／又は再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスク等の情報記録媒体に対して記録及び／又は再生を行う光ピックアップに用いられる集光装置、光ピックアップ並びに記録及び／又は再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
再生専用光ディスク、相変化型光ディスク、光磁気ディスク又は光カード等の如き情報記録媒体は、映像情報、音声情報又はコンピュータ用プログラム等のデータを保存するために、広く使用されている。そして、これらの情報記録媒体に対する高記録密度化及び大容量化の要求は、近年ますます強くなっている。
【０００３】
このような情報記録媒体の記録密度を上げるには、光ピックアップに搭載される対物レンズの開口数ＮＡを大きくするとともに、使用する光の波長λを短くして、対物レンズによって集光される光のスポット径を小径化することが有効である。
【０００４】
例えば、ＣＤ(Compact Disc)では、対物レンズの開口数ＮＡが０．４５とされ、使用する光の波長が７８０ｎｍとされているのに対して、ＣＤ(Compact Disc)よりも高記録密度化及び大容量化がなされたデジタル光ディスクであるＤＶＤ(Digital Versatile Disc)では、対物レンズの開口数ＮＡが０．６とされ、使用する光の波長が６５０ｎｍとされている。
【０００５】
ところで、通常、光ディスク等のような情報記録媒体は、情報信号が記録される記録層上に光透過層を有しており、この光透過層を介して記録層に光を照射することにより記録や再生が行われる。このとき、光透過層の厚さに誤差があり、規定値からずれていると、この誤差に起因して球面収差が生じる。
【０００６】
この光透過層の厚み誤差に起因する球面収差は、開口数ＮＡの増加にともなって増加する。したがって、特に開口数ＮＡを大きくした場合、この球面収差の発生を抑えることが非常に重要となる。
【０００７】
情報記録媒体の光ピックアップにおいて、この球面収差の原因は２種類ある。すなわち、この球面収差の原因としては、ディスクの製作精度に起因するものと、ピックアップ自体の内部的要因によるものとが考えられる。
【０００８】
すなわち、情報記録媒体の光ピックアップにおける球面収差Ｗは、式（５）に示すように、ディスクの製作精度に起因して発生する球面収差Ｗ１と、光ピックアップ自体の内部的要因により発生する球面収差Ｗ２とを足し合わせたものである。
Ｗ＝Ｗ１＋Ｗ２・・・・（５）
ディスクの製作精度に起因する球面収差Ｗ１とは、すなわち、ディスクの信号層までに存在する光透過層の厚み誤差によるものである。この球面収差を抑えるためには、光透過層の厚さの公差を厳しくして、光透過層の厚み誤差を小さくすることが必要である。
【０００９】
しかしながら、光透過層の厚さの公差を厳しくすることは非常に困難である。光透過層の厚み誤差は、情報記録媒体の製造方法に依存するため、その精度を上げることは非常に困難である。
【００１０】
また、２つの層に信号面が存在し、その各々の信号層間に光透過層が存在する、いわゆるデュアルレイヤーディスク（Dual Layer Disc）の場合には、設計的に各層の厚みの誤差による球面収差を発生させないことは、さらに困難である。これは、デュアルレイヤーのディスクにおいて、一の信号面の球面収差を抑えた場合に、他の信号面の球面収差が大きくなるからである。
【００１１】
一方、ピックアップ自体の内部的要因による球面収差Ｗ２は、式（６）に示すように、ピックアップに用いられる対物レンズ、コリメータレンズ、カップリングレンズ等の光学部品単品の加工精度による球面収差Ｗ２１と、これらの光学部品の取り付け精度により発生する球面収差Ｗ２２とを足し合わせたものである。
Ｗ２＝Ｗ２１＋Ｗ２２・・・・（６）
このディスクの製作精度に起因して発生する球面収差Ｗ１と、ピックアップ自体の内部的要因による球面収差Ｗ２との和である球面収差Ｗが大きくなると、光ピックアップの信号読みとりができなくなる。ここで、一般的に、良好な結像の限界であるマレシャルのクライテリオンは０．０７λｒｍｓ（λは光の波長）である。すなわち、光ピックアップにおける球面収差Ｗの２乗平均総和が０．０７λｒｍｓ以下とすることが必要とされる。
【００１２】
情報記録媒体の光ピックアップにおける球面収差Ｗを低減する手段の例として、光学部品を追加することにより球面収差を補正する光ピックアップがある。
【００１３】
光学部品を追加することにより球面収差を補正する光ピックアップには、対物レンズとディスクとの間に板状の誘電体を挿入し球面収差を補正するものがある。しかし、この光ピックアップでは、誘電体を出し入れするメカ機構をピックアップ内に構築することが困難である。
【００１４】
また、光学部品を追加することにより球面収差を補正する光ピックアップには、ビームスプリッタとコリメータレンズとの間に液晶素子を挿入し球面収差を補正するものがある。しかし、この光ピックアップでは、液晶素子自体が高価であるとともに、液晶を制御する回路が必要となり、複雑なものとなってしまう。
【００１５】
また、情報記録媒体の光ピックアップにおける球面収差Ｗを低減する手段の他の例として、内部の光学部品の位置を移動させるピックアップがある。この内部の光学部品の位置を移動させる光ピックアップとして、例えば、図９に示すものが知られている（特許文献１参照）。
【００１６】
図９に示す光ピックアップ１０１は、所定の波長の光を出射する光源１０２と、この光源から出射された射出光を光ディスク上に集光する対物レンズ１０３と、この対物レンズ１０３を光軸方向に移動可能とする対物レンズ用アクチュエータ１０４と、光ディスクで反射された戻り光を光路分離するビームスプリッタ１０５と、移動可能に設けられたコリメータレンズ１０６と、このコリメータレンズ１０６を光軸方向に移動操作するコリメータレンズ用アクチュエータ１０７と、コマ収差、非点隔差を補正するマルチレンズ１０８と、ビームスプリッタで分離された戻り光を受光する受光部１０９とを備える。
【００１７】
この光ピックアップ１０１では、例えば、厚さ検出手段により検出された光ディスク１１０の光透過層の厚みが規定値より外れた場合、コリメータレンズ１０６を光軸方向に移動させることによって、球面収差を補正する。
【００１８】
具体的には、コリメータレンズ１０６は、コリメータレンズ用アクチュエータ１０７に搭載されており、このコリメータレンズ用アクチュエータ１０７によって、入射レーザ光の光軸に沿って前後に移動可能とされている。コリメータレンズ１０６に入射した入射レーザ光は、光ディスクの光透過層の厚さが規定値通りの場合には、コリメータレンズ１０６によって平行光とされる。そして、このコリメータレンズ１０６は、光ディスクの光透過層の厚さが規定値から外れている場合には、この光透過層の厚み誤差に起因する球面収差を補正するように、コリメータレンズ用アクチュエータ１０７によって移動操作される。すなわち、光ディスク１１０の光透過層の厚さが規定値から外れている場合、入射レーザ光は、光透過層の厚み誤差に起因する球面収差を補正するように、コリメータレンズ１０６によって発散光或いは収束光とされる。
【００１９】
光源１０２から出射された光ビームは、ビームスプリッタ１０５により光ディスク側に反射される。ビームスプリッタ１０５により反射された光ビームは、コリメータレンズ１０６により平行光にされ、対物レンズにより光ディスク上に集光される。対物レンズ１０３により集光され光ディスクの記録層に入射したレーザ光は、記録層で反射されて戻り光となる。この戻り光は、元の光路をたどって、ビームスプリッタ１０５により透過される。ビームスプリッタ１０５を透過した戻り光は、マルチレンズ１０８を経て受光部１０９によって受光される。この受光部１０９により検出された戻り光により、フォーカシングサーボ信号、トラッキングサーボ信号を生成し、対物レンズ１０３を駆動して、フォーカスサーボ及びトラックサーボを行う。
【００２０】
この光ピックアップ１０１では、光ディスク１１０から情報信号を再生する際に、受光した戻り光の光強度に応じた電気信号に対して所定の演算処理を施して、光ディスクからの再生信号を生成し出力する。この光ピックアップ１０１では、コリメータレンズ１０６を光軸方向に移動操作することで、バランスの良い補正が実現できる。
【００２１】
しかしながら、この光ピックアップ１０１では、光学部品を可動させるためのコリメータレンズ用アクチュエータ１０７を設けるための空間が必要となり、光ピックアップとしてのサイズを小さくすることを妨げる。また、光学部品を可動させるための駆動機構及び制御回路を設けるので、高価なものとなるとともに、複雑になってしまう。
【００２２】
また、光ピックアップ自体の内部的要因により発生する球面収差Ｗ２を初期調整により低減することにより、球面収差Ｗを低減する光ピックアップがある。
【００２３】
この光ピックアップにおいては、光学素子の位置を調整し、対物レンズの倍率を変化することで、この対物レンズの球面収差を変化させ、光学系における初期の球面収差、すなわち、内部的要因により発生する球面収差Ｗ２を低減させる。しかし、この光ピックアップにおいては、光学素子の調整のために広い空間（０．５〜１ｍｍ）が必要とされる。
【００２４】
ここで、広い空間が必要とされる原因は、一般的にＤＶＤの記録等の光ピックアップに用いられる対物レンズの倍率を−０．００５〜０．００５の間で変化させたとき、球面収差が−０．０４０λｒｍｓ〜０．０４０λｒｍｓ程度しか変化しないためである。これは、この対物レンズが通常アプラナテックな設計となっているためである。
【００２５】
また、この光ピックアップにおいては、対物レンズの倍率の変化が大きいため、倍率変化に伴う有効光線束が光学系により遮られる、いわゆるけられの発生によるカップリング効率低下等の問題がある
【特許文献１】特開平１１−２５９８９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
本発明の目的は、球面収差補正のための、誘電体、液晶素子、これらを挿脱するための機構、及び、光学素子を移動させる機構を設けることなしに、光学素子の初期調整により、良好に球面収差を低減することを可能とする集光装置及び光ピックアップを提供することにある。
【００２７】
また、本発明の目的は、ピックアップ自体の内部的要因による球面収差を初期調整により低減する光ピックアップにおいて、調整用の光学素子の移動量を少なくすることができ、光ピックアップの小型化を実現する集光装置及び光ピックアップを提供することにある。
【００２８】
さらに、本発明の目的は、ピックアップ自体の内部的要因による球面収差を初期調整により低減するとともに、十分な小型化が実現できる記録及び／又は再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
この目的を達成するため、本発明に係る集光装置は、光源から出射された光ビームを記録層上に集光する対物レンズと、対物レンズに相対して移動して対物レンズの倍率を変化させる光学素子とを備え、対物レンズは、倍率が０．００５変化したときに、球面収差が０．０５０λｒｍｓ〜０．２００λｒｍｓ変化することを特徴とする。
【００３０】
上述したような目的を達成するため、本発明に係る光ピックアップは、所定の波長の光を出射する光源と、光源からの光を記録層上に集光させる対物レンズと、光源と対物レンズとの間に配置され、所定の屈折力を有する光学素子と、対物レンズの倍率を変化させるために、光学素子の位置を調整する調整手段とを備え、対物レンズは、倍率を０．００５変化したときに、球面収差が０．０５０λｒｍｓ〜０．２００λｒｍｓ変化することを特徴とする。
【００３１】
上述したような目的を達成するため、本発明に係る記録及び／又は再生装置は、光ディスクに対して情報を記録及び／又は再生する光ピックアップと、光ディスクを回転駆動するディスク回転駆動手段とを備える記録及び／又は再生装置において、光ピックアップは、所定の波長の光を出射する光源と、光源からの光を記録層上に集光させる対物レンズと、光源と対物レンズとの間に配置され、所定の屈折力を有する光学素子と、対物レンズの倍率を変化させるために、光学素子の位置を調整する調整手段とを有し、対物レンズは、倍率を０．００５変化したときに、球面収差が０．０５０λｒｍｓ〜０．２００λｒｍｓ変化することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の集光装置によれば、倍率の変化による球面収差補正量が大きいので、調整用の光学素子の移動量を少なくしても、この対物レンズを用いた光ピックアップ自体の内部的要因による球面収差の初期調整を良好に行うことができるので、光ピックアップの内部的要因による球面収差を低減するとともに、光ピックアップを小型化できる。また、倍率変化が大きいことによる、けられの発生によるカップリング効率の低下を防止できる。
【００３３】
本発明の光ピックアップによれば、内部的要因による球面収差を初期調整により十分に低減し、球面収差を補正するための誘電体、液晶素子、及び、光学素子を移動させる動的機構を新たに追加することなく、信号を読み取り可能とするので、光ピックアップの球面収差を低減するとともに、光ピックアップの小型化を可能とする。さらに、光学素子を移動させる動的機構を設けないので、構造的にも簡易的になり、コストを抑えることも可能となる。
【００３４】
本発明の記録及び／又は再生装置によれば、ピックアップ自体の内部的要因による球面収差を初期調整により低減する光ピックアップを備えたので、部品の追加を必要とすることなしに、小型化を実現でき、十分な信頼性を得ることができる。
【００３５】
したがって、本発明によれば、光ピックアップ並びに記録及び／又は再生装置の小型化を図るとともに、球面収差の初期調整を行うことにより光ピックアップの信頼性を向上させることができ、球面収差補正を可能としながら、最も簡易的でかつ、低コストの光ピックアップ並びに記録及び／又は再生装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明を適用した光ピックアップを用いた記録再生装置について、図面を参照して説明する。
【００３７】
本発明が適用された記録再生装置１は、図１に示すように、例えば、ＣＤ(Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、情報の追記が可能とされるＣＤ−Ｒ（Recordable）及びＤＶＤ−Ｒ（Recordable）、情報の書換えが可能とされるＣＤ−ＲＷ（ReWritable）、ＤＶＤ−ＲＷ（ReWritable）、ＤＶＤ＋ＲＷ（ReWritable）等の光ディスクや、さらに発光波長が短い４０５ｎｍ程度（青紫色）の半導体レーザを用いた高密度記録が可能な光ディスクや、光磁気ディスク等の光ディスク２に対して情報の記録及び／又は再生（以下では記録再生と記述する。）を行うことができるようにされている。特に、以下で記録再生装置１は、光ディスク２としてＣＤ又はＤＶＤを用い、これらＣＤ又はＤＶＤから情報の再生あるいは記録を行うものとして説明する。
【００３８】
記録再生装置１は、光ディスク２から情報の記録再生を行う光ピックアップ３と、光ディスク２を回転駆動するディスク回転駆動機構４と、光ピックアップ３を光ディスク２の径方向に移動させる送り機構５と、これら光ピックアップ３、ディスク回転駆動機構４、送り機構５を制御する制御部６とを備えている。
【００３９】
ディスク回転駆動機構４は、光ディスク２が載置されるディスクテーブル７と、このディスクテーブル７を回転駆動するスピンドルモータ８とを有している。送り機構５は図示しないが、光ピックアップ３を支持する支持ベースと、この支持ベースを移動可能に支持する主軸及び副軸と、支持ベースを移動させるスレッドモータとを有している。
【００４０】
制御部６は、図１に示すように、送り機構５を駆動制御して光ディスク２の径方向に対する光ピックアップ３の位置を制御するアクセス制御回路９と、光ピックアップ３の二軸アクチュエータを駆動制御するサーボ回路１０と、これらアクセス制御回路９、サーボ回路１０を制御するドライブコントローラ１１とを有している。また、この制御部６は、光ピックアップ３からの信号を復調処理する信号復調回路１２と、復調処理された信号を誤り訂正する誤り訂正回路１３と、誤り訂正された信号を外部コンピュータ等の電子機器に出力するためのインターフェース１４とを有している。
【００４１】
以上のように構成された記録再生装置１は、ディスク回転駆動機構４のスピンドルモータ８によって、光ディスク２が載置されたディスクテーブル７を回転駆動し、制御部６のアクセス制御回路９からの制御信号に応じて送り機構５を駆動制御し、光ピックアップ３を光ディスク２の所望の記録トラックに対応する位置に移動することで、光ディスク２に対して情報の記録再生を行う。
【００４２】
ここで、上述した記録再生用光ピックアップについて詳しく説明する。
【００４３】
本発明を適用した光ピックアップ３１は、図２に示すように、所定の波長の光を出射する光源３２と、この光源３２から出射された射出光を光ディスク上に集光する対物レンズ３３と、光ディスクで反射された戻り光の光路を射出光の光路から分離するビームスプリッタ３４と、ビームスプリッタ３４で分離された戻り光を受光する受光部３５から構成されている。
【００４４】
ビームスプリッタ３４と対物レンズ３３との間には、コリメータレンズ３６が設けられている。また、ビームスプリッタ３４と受光部３５との間には、マルチレンズ３７が設けられている。
【００４５】
光源３２は、例えば、波長が６５０ｎｍ程度のレーザ光を出射する半導体レーザが用いられる。尚、光源には、波長が７８０ｎｍ程度のレーザ光を用いてもよく、また、さらに高密度記録を実現するために４０５ｎｍ程度のレーザ光を用いてもよい。
【００４６】
対物レンズ３３には、倍率が−０．００５〜０．００５変化したときの球面収差が０．０５０〜０．２００λｒｍｓ変化するものが用いられる。すなわち、図３に示すように、対物レンズの倍率の変化率ｘが−０．００５〜０．００５とするときのこの対物レンズによって発生する球面収差ｙ（λｒｍｓ）が以下の式（１）の範囲内とされる。
１０．０≦ｙ／ｘ≦４０．０・・・（１）
この対物レンズは、通常の光ピックアップに用いられる対物レンズがアプラナティックな設計となっているのに対し、このアプラナティックな設計を敢えて崩すことで、上述の倍率の変化率と球面収差との関係を有したものとなっている。
【００４７】
光ピックアップ３０において、図４に示すように、倍率が０．００５変化したとき球面収差が０．１１λｒｍｓ変化する、すなわち、ｙ／ｘ＝２２．０の対物レンズ３３が用いられる。
【００４８】
図４には、ｙ／ｘ＝２２．０とする対物レンズ３３の倍率による球面収差を実線により表し、これと比較するために、従来のアプラナティックな対物レンズ４３の倍率による球面収差を破線（点線）により表す。尚、破線で示される従来の対物レンズ４３は、一般的な、倍率が０．００５変化したときの球面収差が０．０４λｒｍｓ変化するものである（ｙ／ｘ＝８．０）。
【００４９】
対物レンズ３３の少なくとも一面には、非球面が形成されている。この非球面は、次式（２）によって表される。尚、式（２）において、ｋは、円錐係数を表すものであり、Ａ〜Ｊは非球面係数を表すものである。また、ｈ及びｃは、それぞれ式（３）、式（４）のとおりとする。また、ｘ及びｙは、光軸に対して垂直な平面、すなわち、この非球面の基準となる面において、光軸を０点としてｘ軸及びｙ軸を所定の方向に設定するものである。ここでは、ｈを式（３）のように設定したため、どの方向にｘ軸及びｙ軸を設定してもよい。また、ｚは、ｘ軸及びｙ軸を設定した基準となる面からの非球面までの光軸方向の距離を表すものである。
【００５０】
【数１】
2005322305.tif 000003
【００５１】
ビームスプリッタ３４は、例えば、光源３２側に形成されたハーフミラー面３４ａと、光源３２から遠い面に形成された透過面３４ｂとから構成される。このハーフミラー面３４ａは、入射したレーザ光の一部を反射し、残りの一部を透過する。そして、ビームスプリッタ３４は、光源３２と対物レンズ３３との光路の間に設けられる。
【００５２】
コリメータレンズ３６は、所定の屈折力を有する光学素子であり、入射したレーザ光を略平行光として対物レンズ３３側に射出させる。このコリメータレンズ３６には、初期調整の際にコリメータレンズ３６を光軸方向の位置を調整するための調整手段として、移動させるための調整空間が設けられている。すなわち、この調整空間は、対物レンズ３３の倍率を変化させるためにコリメータレンズ３６の位置を調整する調整代である。マルチレンズ３７は、入射したレーザ光のコマ収差を補正し、非点隔差を調整する。
【００５３】
尚、光ピックアップ３０において、対物レンズ、コリメータレンズ及びマルチレンズは、それぞれ１つのレンズにより形成されるようにしたが、各々複数枚のレンズ群から構成されてもよい。
【００５４】
次に、この光ピックアップ３０における、初期調整による球面収差の補正について説明する。
【００５５】
まず、光ピックアップ３０の初期調整時に、光ディスク２を取り除き、図５に示すように、そのスポットを収差測定器４０に臨ませて、球面収差を測定する。このとき、光ピックアップの部品単品の製作精度及びその部品の取り付け精度により初期球面収差が発生している。この初期球面収差を低減するため、コリメータレンズ３６を調整空間内で治具等により光軸方向に移動させることで、対物レンズ３３の倍率を変化させる。
【００５６】
この対物レンズ３３は、上述のように、倍率の変化に伴い、球面収差を発生する。すなわち、図５に示すように、初期球面収差をうち消す球面収差を対物レンズで発生させるように、コリメータレンズ３６を移動させて対物レンズ３３の倍率を変化させる。初期球面収差がなくなった状態でコリメータレンズ３６は、ＵＶ接着剤等の固定手段により固定される。
【００５７】
光ピックアップ３０は、初期球面収差において、コリメータレンズ３６の位置を移動させることにより、対物レンズにより球面収差を発生させることで、ディスク信号読み取り面での初期の球面収差をうち消し、なくすことができる。
【００５８】
次に、上述のように調整された光ピックアップ３０における、光源３２から出射されたレーザ光の光路について説明する。
【００５９】
図２に示すように、光源３２から出射された光ビームは、ビームスプリッタ３４のハーフミラー面３４ａで反射される。このとき、ハーフミラー面３４ａを透過した光は、後の工程には影響を及ぼさない。
【００６０】
ハーフミラー面３４ａで反射された光ビームは、コリメータレンズ３６により略平行光とされ、対物レンズ３３で光ディスクの記録面上に集光される。
【００６１】
光ディスクに集光された光は、光ディスクで反射し、対物レンズ３３及びコリメータレンズ３６を通って、再びビームスプリッタ３４に入射する。ビームスプリッタ３４に入射した戻り光は、ハーフミラー面３４ａを透過し、さらに、透過面３４ｂを透過して射出される。この戻り光がビームスプリッタ３４に入射するときのハーフミラー面３４ａで反射した光は、後の工程には影響を及ぼさない。
【００６２】
透過面３４ｂから射出された戻り光は、マルチレンズ３７により、コマ収差を補正され、非点隔差が調整されて、受光部側に射出される。
【００６３】
本発明を適用した光ピックアップ３０は、初期球面収差をなくすことができるので、２層の信号面を有するデュアルレイヤーディスクにおいて球面収差が発生しても信号を読み取ることが可能となる。
【００６４】
また、本発明を適用した光ピックアップ３０においては、初期調整により光ピックアップ自体の内部的要因による球面収差を充分に低減することができるので、ディスク毎の動的な収差補正を行うことなく、信号を読み取ることが可能である。
【００６５】
さらに、本発明を適用した光ピックアップ３０は、対物レンズの倍率変化に対する球面収差の変化が従来の対物レンズに比べて大きいので、初期調整におけるコリメータレンズの移動量を少なくすることができる。具体的には、従来の対物レンズ４３の倍率を０．００５変化させたときの球面収差の変化が０．０４λｒｍｓであるのに対し、本発明を適用した対物レンズ３３の倍率を０．００５変化させたときの球面収差の変化が０．１１λｒｍｓであるので、初期調整におけるコリメータレンズの移動量を約２／５にすることができる。すなわち、図５に示すように、従来の対物レンズ４３の移動量Ｌ２に対して、本発明を適用した対物レンズ３３の移動量Ｌ１とすると、Ｌ１／Ｌ２を約２／５とすることができる。
【００６６】
したがって、光ピックアップ３０では、初期調整におけるコリメータレンズの移動させるための空間を小さくすることができ、ピックアップとしての小型化を実現できる。また、光ピックアップ３０は、対物レンズの倍率の変化を小さくすることができるので、倍率の変化により発生するけられの発生によるカップリング効率の低下を防止できる。
【００６７】
また、光ピックアップ３０の対物レンズ３３は、光学素子を追加することなく、初期調整により球面収差を充分に低減できるので、選択性が高く、すなわち、従来のピックアップに搭載した場合においても、十分な信頼性が得られる。
【００６８】
また、光ピックアップ３０のコリメータレンズ３６及び対物レンズ３３は、入射した光ビームを所定の位置に集光させる集光装置として機能することができる。この集光装置は、コリメータレンズ３６の移動量に対して良好な球面収差の補正が行うことができ、光ピックアップ等の初期調整を良好に行うことができる。この集光装置は、光ピックアップ等の内部的要因による球面収差を低減するとともに、光ピックアップ等を小型化できる。また、倍率変化が大きいことによる、けられの発生によるカップリング効率の低下を防止できる。
【００６９】
以上に説明した光ピックアップ３０は、コリメータレンズを光軸方向に移動させて対物レンズの倍率を変化させ、球面収差を補正するものであるが、他の光学素子により対物レンズの倍率を変化させるように構成してもよい。
【００７０】
次に、マルチレンズを光軸方向に移動させることにより対物レンズの倍率を変化させて球面収差を補正する、図６に示す光ピックアップ５１について説明する。尚、以下の説明において、上述した光ピックアップ３０と共通する部分については、共通の符号を付して説明は省略する。
【００７１】
光ピックアップ５１は、図６に示すように、所定の波長の光を出射する光源３２と、この光源３２から出射された射出光を光ディスク上に集光する対物レンズ５３と、光ディスクで反射された戻り光の光路を射出光の光路から分離するビームスプリッタ３４と、ビームスプリッタ３４で分離された戻り光を受光する受光部３５から構成されている。
【００７２】
光源３２とビームスプリッタ３４との間には、所定の屈折率を有する光学素子５８が設けられている。また、ビームスプリッタ３４と対物レンズ５３との間には、コリメータレンズ５６が設けられている。また、ビームスプリッタ３４と受光部３５との間には、マルチレンズ３７が設けられている。
【００７３】
対物レンズ５３には、倍率が−０．００５〜０．００５変化したときの球面収差が０．０５０〜０．２００λｒｍｓ変化するものが用いられる。すなわち、図３に示すように、対物レンズの倍率の変化率ｘが−０．００５〜０．００５とするときのこの対物レンズによって発生する球面収差ｙ（ｒｍｓ）が上述の式（１）の範囲内となる。
【００７４】
この対物レンズは、通常の光ピックアップに用いられる対物レンズがアプラナティックな設計となっているのに対し、このアプラナティックな設計を敢えて崩すことで、上述の倍率の変化率と球面収差との関係を有したものとなっている。
【００７５】
対物レンズ５３の少なくとも一面には、対物レンズ３３と同様に非球面が形成されている。この非球面は、上述の式（２）によって表される。尚、式（２）において、ｋは、円錐係数を表すものであり、Ａ〜Ｊは非球面係数を表すものである。また、ｈ及びｃは、それぞれ式（３）、式（４）のとおりとする。また、ｘ及びｙは、光軸に対して垂直な平面、すなわち、この非球面の基準となる面において、光軸を０点としてｘ軸及びｙ軸を所定の方向に設定するものである。ここでは、ｈを式（３）のように設定したため、どの方向にｘ軸及びｙ軸を設定してもよい。また、ｚは、ｘ軸及びｙ軸を設定した基準となる面からの非球面までの光軸方向の距離を表すものである。
【００７６】
コリメータレンズ５６は、所定の屈折力を有する光学素子であり、入射したレーザ光を略平行光として対物レンズ３３側に射出させる。このコリメータレンズ５６は、初期調整の際にも固定されている。
【００７７】
光学素子５８は、所定の屈折力を有するものであり、その屈折力により入射したレーザ光の発散角を変えて射出する。この光学素子５８には、初期調整の際に光学素子５８の光軸方向の位置を調整する調整手段として空間が設けられている。
【００７８】
尚、光ピックアップ５０において、対物レンズ、コリメータレンズ、マルチレンズ及び屈折力を有する光学素子は、それぞれ１つのレンズにより形成されるようにしたが、各々複数枚のレンズ群から構成されてもよい。
【００７９】
次に、この光ピックアップ５０における、初期調整による球面収差の補正について説明する。
【００８０】
まず、光ピックアップ５０の初期調整時に、光ディスク２を取り除き、図８に示すように、そのスポットを収差測定器４０に臨ませて、球面収差を測定する。このとき、光ピックアップの部品単品の製作精度及びその部品の取り付け精度により初期球面収差が発生している。この初期球面収差を低減するため、光学素子５８を調整空間内で光軸方向に移動させることで、対物レンズ５３の倍率を変化させる。
【００８１】
この対物レンズ５３は、上述のように、倍率の変化に伴い、球面収差を発生する。すなわち、図７に示すように、初期球面収差をうち消す球面収差を対物レンズで発生させるように、光学素子５８を移動させて対物レンズ５３の倍率を変化させる。ここで、図７、図８に示すように、光学素子５８を移動させることで、光ビームの発散角が変更され、対物レンズ５３への入射角が変更されることで、対物レンズ５３の倍率が変化することになる。初期球面収差がなくなった状態で光学素子５８は、ＵＶ接着剤等の固定手段により固定される。
【００８２】
光ピックアップ５０は、初期球面収差において、光学素子５８の位置を移動させることにより、対物レンズにより球面収差を発生させることで、ディスク信号読み取り面での初期の球面収差をうち消し、なくすことができる。
【００８３】
次に、上述のように調整された光ピックアップ５０における、光源３２から出射されたレーザ光の光路について説明する。
【００８４】
図６に示すように、光源３２から出射された光ビームは、所定の屈折力を有する光学素子５８に入射して、光ビームの発散角を変更されて、ビームスプリッタ３４側に出射される。
【００８５】
光学素子５８により発散角を変更された光ビームは、ビームスプリッタ３４のハーフミラー面３４ａで反射される。このとき、ハーフミラー面３４ａを透過した光は、後の工程には影響を及ぼさない。
【００８６】
ハーフミラー面３４ａで反射された光ビームは、コリメータレンズ５６により略平行光とされ、対物レンズ５３で光ディスクの記録面上に集光される。
【００８７】
光ディスクに集光された光は、光ディスクで反射し、対物レンズ５３及びコリメータレンズ５６を通って、再びビームスプリッタ３４に入射する。ビームスプリッタ３４に入射した戻り光は、ハーフミラー面３４ａを透過し、さらに、透過面３４ｂを透過して射出される。この戻り光がビームスプリッタ３４に入射するときのハーフミラー面３４ａで反射した光は、後の工程には影響を及ぼさない。
【００８８】
透過面３４ｂから射出された戻り光は、マルチレンズ３７により、コマ収差を補正され、非点隔差が調整されて、受光部側に射出される。
【００８９】
本発明を適用した光ピックアップ５０は、初期球面収差をなくすことができるので、２層の信号面を有するデュアルレイヤーディスクにおいて球面収差が発生しても信号を読み取ることが可能となる。
【００９０】
また、本発明を適用した光ピックアップ５０においては、初期調整により光ピックアップ自体の内部的要因による球面収差を充分に低減することができるので、ディスク毎の動的な収差補正を行うことなく、信号を読み取ることが可能である。
【００９１】
さらに、本発明を適用した光ピックアップ５０は、対物レンズの倍率変化に対する球面収差の変化が従来の対物レンズに比べて大きいので、初期調整における光学素子の移動量を少なくすることができる。具体的には、従来の対物レンズ４３の倍率を０．００５変化させたときの球面収差の変化が０．０４λｒｍｓであるのに対し、本発明を適用した対物レンズ５３の倍率を０．００５変化させたときの球面収差の変化が０．１１λｒｍｓであるので、初期調整におけるコリメータレンズの移動量を約１／３〜２／３にすることができる。すなわち、図７に示すように、従来の対物レンズ４３の移動量Ｌ４に対して、本発明を適用した対物レンズ５３の移動量Ｌ３とすると、Ｌ３／Ｌ４を約１／３〜２／３とすることができる。
【００９２】
したがって、光ピックアップ５０では、初期調整におけるコリメータレンズの移動させるための空間を小さくすることができ、ピックアップとしての小型化を実現できる。また、光ピックアップ３０は、対物レンズの倍率の変化を小さくすることができるので、倍率の変化により発生するけられの発生によるカップリング効率の低下を防止できる。
【００９３】
また、本発明を適用した対物レンズ５３は、光学部品を追加することなく、初期調整により球面収差を充分に低減できるので、選択性が高く、すなわち、従来のピックアップに搭載した場合においても、信頼性を十分に高めることが可能となる。
【００９４】
尚、光ピックアップ３０及び光ピックアップ５０では、対物レンズの倍率を変化させることにより初期球面収差を低減するようにしたが、倍率に対して球面収差が発生する他の光学素子を用いてもよい。
【実施例】
【００９５】
以下に、本発明を適用した光ピックアップを構成する対物レンズ３３，５３の非球面について、数値データを挙げて、更に具体的に説明する。
【００９６】
尚、数値データにおいて、ｉは、面番号、ｒｉ（ｉ＝１，２，・・・）は、光源側から数えてｉ番目の面の曲率半径（ｍｍ）、ｄｉ（ｉ＝１，２，・・・）は、光源側から数えてｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸上の間隔（ｍｍ）を示しており、ｎｉ（ｉ＝１，２，・・・）は、ｉ番目の面とｉ＋１番目の面との間の媒質のレーザ光源波長（６６０ｎｍ）での屈折率を示している。
《実施例１》
焦点距離：3.05
記録面側NA:0.65
光学系の倍率：∞
ri                  di ni
ｒ０＝ 光源        ｄ０＝ ∞            ｎ０＝ 1.0
ｒ１＝ 1.64939    ｄ１＝ 1.700000    ｎ１＝ 1.54
ｒ２＝ ∞        ｄ２＝ 0.0            ｎ２＝ 1.0
ｒ３＝ ∞        ｄ３＝ 1.566462        ｎ３＝ 1.0
ｒ４＝ ∞（disc）ｄ４＝ 0.600000    ｎ４＝ 1.58
ｒ５＝ ∞        ｄ５＝ 0                      ｎ５＝ 1.0
第１面の非球面データ
K ＝ -10.1005837882
A ＝  0.214608
B ＝ -0.184506
C ＝  0.135056767924
D ＝ -0.0688291101041
E ＝  0.0232998497939
F ＝ -0.0049470196903
G ＝  0.000593436
H ＝ -0.3058678453×10−４
J ＝ -0.971199598×10−１０
この実施例の対物レンズによれば、図４に示すように、倍率が０．００５変化したときに球面収差が０．１１λｒｍｓ発生する。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明を適用した光ピックアップは、記録再生装置に用いられたが、記録装置のみ及び再生装置のみに適用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明に係る記録及び／又は再生装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明を適用した光ピックアップの光学系の例の概略を示す図である。
【図３】本発明を適用した対物レンズの倍率変化量に対する球面収差変化量の範囲を示す図である。
【図４】本発明を適用した対物レンズの倍率変化量に対する球面収差変化量を従来の対物レンズと比較した図である。
【図５】（ａ）本発明を適用した光ピックアップの初期調整において、対物レンズの倍率を変化させるためにコリメータレンズを移動させることを示す図である。（ｂ）本発明を適用した光ピックアップの初期調整と比較するために、従来の対物レンズの倍率を変化させるためにコリメータレンズを移動させることを示す図である。
【図６】本発明を適用した光ピックアップの光学系の他の例の概略を示す図である。
【図７】（ａ）本発明を適用した光ピックアップの初期調整において、屈折力を有する光学素子を移動させることを示す図である。（ｂ）本発明を適用した光ピックアップの初期調整と比較するために、従来の対物レンズの倍率を変化させるためにコリメータレンズを移動させることを示す図である。
【図８】（ａ）本発明を適用した光ピックアップの初期調整において、対物レンズに入射する光ビームの発散角が変化したことを説明する図である。（ｂ）本発明を適用した光ピックアップの初期調整と比較するために、従来の対物レンズに入射する光ビームの発散角が変化したことを説明する図である。
【図９】従来の光ピックアップの光学系の概略を示す図である。
【符号の説明】
【００９９】
１  記録再生装置、  ２  光ディスク、  ３  光ピックアップ、  ４  ディスク回転駆動機構、  ５  送り機構、  ６  制御部、  ７  ディスクテーブル、  ８  スピンドルモータ、  ９  アクセス制御回路、  １０  サーボ回路、  １１  ドライブコントローラ、  １２  信号復調回路、  １３  誤り訂正回路、  １４  インターフェース、  ３１  光ピックアップ、  ３２  光源、  ３３  対物レンズ、  ３４  ビームスプリッタ、  ３５  受光部、  ３６  コリメータレンズ、  ３７  マルチレンズ
【図１】
2005322305.tif 000004
【図２】
2005322305.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005322305.tif 000009
【図７】
2005322305.tif 000010
【図８】
2005322305.tif 000011
【図９】
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