(57)【要約】  【課題】  小型で低コストかつ光利用効率の高い光ピックアップを提供する。  【解決手段】  発光素子１０、対物レンズユニット１、反射鏡８及び受光素子１１にて、光記録媒体８０に光束を照射し、その反射光束により記録情報を読み出す光ピックアップを構成する。この場合において、対物レンズユニット１は、発光素子１０の出射光束の主光線に光軸が略一致する対物レンズの発光素子１０に対向する面の中央部が透過型回折格子６とされ、光記録媒体８０に対向すべき面の中央部が発光素子１０に向かって膨出する凸面鏡３とされてなる。反射鏡８は前記対物レンズの光軸を囲繞する環状の反射鏡であって、発光素子１０から出射され、透過型回折格子６を経由して、凸面鏡３で反射された光束を前記対物レンズに向けて反射する。受光素子１１は光記録媒体８０からの反射光束のうち透過型回折格子６による１次回折光を受光する。  【選択図】  図１
2005032412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光記録媒体に光束を照射し、その反射光束により記録情報を読み出す光ピックアップであって、
光束を出射する発光素子と、
発光素子が出射する光束の主光線に光軸が略一致するように配された対物レンズの、前記発光素子に対向する面の中央部を透過型回折格子とし、光記録媒体に対向すべき面の中央部を前記発光素子に向かって膨出する凸面鏡とした対物レンズユニットと、
前記発光素子から出射され、前記透過型回折格子を経由して、前記凸面鏡で反射された光束を前記対物レンズに向けて反射する反射鏡であって、前記対物レンズの光軸を囲繞する環状の反射鏡と、
光記録媒体からの反射光束のうち、前記透過型回折格子による１次回折光を受光する受光素子とを備える
ことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２】
前記発光素子と前記受光素子とは前記反射鏡を挟んで前記対物レンズの反対側に配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
【請求項３】
前記凸面鏡は非球面形状をとっている
ことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
【請求項４】
前記凸面鏡は円錐形状をとっている
ことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
【請求項５】
前記透過型回折格子は、前記発光素子からの平面視中央部分と当該中央部分を囲繞する周辺部分とで回折格子深さが異なる
ことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
【請求項６】
前記対物レンズユニットは、前記発光素子に対向する前記透過型回折格子を囲む面と、光記録媒体に対向すべき前記凸面鏡を囲む面との少なくとも一方が正の屈折力を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
【請求項７】
前記対物レンズはフレネルレンズとなっている
ことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
【請求項８】
前記反射鏡は平面鏡である
ことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクに情報を記録し、再生する光ピックアップに関し、特に、光ピックアップを小型化する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、幅広い分野に応用されている光ディスク装置は、光ピックアップを用いてＣＤ（compact disk）やＤＶＤ（digital versatile disk）等の光ディスクに情報の記録や再生を行う。
光ピックアップは半導体レーザ素子、対物レンズ及び受光素子を備える。光ピックアップは、光ディスクの変位に追随して対物レンズを姿勢制御することによって半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を光ディスクの記録面上の所定の位置に集光させ、その反射光を受光素子に導く（例えば、特許文献１）。
【０００３】
この場合において、半導体レーザ素子や受光素子を固定して、対物レンズのみを光ディスクの変位に追随させる構成をとると、光ディスクに追随する可動部と光ディスクに追随しない固定部とに光学素子が配置されるため光学素子の部品点数が増加する。これは光ピックアップに対する小型軽量化の要請に反する。また、対物レンズの変位により、対物レンズの光軸とビームの主光線とがずれてコマ収差が発生するという問題もある。
【０００４】
かかる問題に対して、例えば、すべての光学素子をひとつの筐体に搭載し、それらを一体として光ディスクに追随させる構成（以下、「光学系一体型」という。）が開示されている（特許文献２）。光学系一体型光ピックアップによれば、部品点数を低減して光ピックアップを小型化することができる。
図１９は光学系一体型光ピックアップの典型的な構成を示す断面図である。図１９に示されるように、光学系一体型光ピックアップ１０００は半導体レーザ素子１００１、反射面１００２、１００３、対物レンズ１００４、多分割検出部１００６及び駆動コイル１０２０を備える。反射面１００２は反射型回折格子となっており、半導体レーザ素子１００１からのビームを反射する。反射面１００３は全反射面となっており、反射面１００２からのビームを反射する。対物レンズ１００４は反射面１００３からの反射ビームを記録面１００５に集光する。多分割検出部１００６は記録面１００５からの反射ビームの強度分布を検出する。
【０００５】
かかる構成において、半導体レーザ素子１００１から出射されたビームは拡がりながら反射面１００２、１００３で反射され、対物レンズ１００４によって記録面１００５上に集光される。当該ビームは記録面１００５で反射されると、再び対物レンズ１００４を経由して、集光しながら反射面１００３、１００２で反射される。そして、当該ビームのうち反射面１００２の反射型回折格子による１次回折光が多分割検出部１００６に入射する。
【０００６】
記録面１００５からの反射ビームの強度分布は、集光位置８１ａにピットが形成されているか否かによって異なる。多分割検出部１００６は、当該強度分布に応じてフォーカス誤差信号（focus error signal）及びトラッキング誤差信号（tracking error signal）を出力する。これらの誤差信号が駆動コイル１０２０に通電されると、電磁力によりビームが位置８１ａに集光するように光ピックアップ１０００が姿勢制御される。また、多分割検出部１００６の出力信号により記録面１００５に記録された情報が読み取られる。
【０００７】
光ピックアップにおいては、光ディスク上のピット情報を正確に読み取るため、出射ビームの主光線に近い、強度分布が平坦な部分を光ディスク上に集光させる。したがって、対物レンズに入射するビームの、発光素子による出射直後の開口数（numerical aperture）ＮＡＯが小さいほど光学特性が良い。また、光ディスク側の開口数ＮＡはＣＤで０．４５、ＤＶＤで０．６、Ｂｌｕ−ｒａｙで０．８５と規定されているため、開口数ＮＡＯが小さいほど光学倍率（magnifying power）ＮＡ／ＮＡＯが高くなる。
【０００８】
発光素子側の開口数ＮＡＯは対物レンズの入射瞳（entrance pupil）に入射するビームの錐角（cone angle）の半角の正弦であり、対物レンズの入射瞳半径と発光素子から対物レンズまでの光路長の比によってほぼ決まる。従って、対物レンズの入射瞳半径が同じならば発光素子から対物レンズまでの光路長が長いほど光学倍率が高くなる。
さて、光学一体型光ピックアップ１０００は反射面１００２、１００３を用いるので、光路長を保ったまま、発光素子と対物レンズまでの距離を反射面を用いない場合の１／３まで短縮することができる。つまり、上記構成によれば光学倍率を保ったまま、対物レンズの光軸方向について光ピックアップのサイズを小さくすることができる。
【０００９】
また、光学一体型光ピックアップ１０００においては対物レンズ１００４と他の光学素子との位置関係が一切変化しないので、上記コマ収差の発生を防ぐこともできる。
【特許文献１】特開平１０−１７７７３３号公報
【特許文献２】特開平５−１０９１０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、光ディスク装置の小型化に対する要請は大きく、光ピックアップの更なる小型化が強く求められている。
また、光ピックアップを小型化すれば、その製造に当たってより微細な加工が要求される。特に、光学素子は高い加工精度を求められるので、製造コスト上昇の要因となっている。このため、加工精度を緩和する必要がある。
【００１１】
更に、上記光学一体型光ピックアップ１０００においては、反射面１００３から対物レンズ１００４へ向かうビームのうち、反射面１００２に入射するビームは記録面１００５からの反射ビームに寄与しない。一方、半導体レーザ素子１００１が出射するビームの強度分布は主光線部分が最も強い。その結果、半導体レーザ素子１００１が出射するビームの利用効率が低くなるため、半導体レーザ素子１００１の出力を上げざるを得ず、消費電力の上昇や短寿命化を招いている。
【００１２】
本発明は、上述のような問題に鑑みて為されたものであって、小型で低コストかつ光利用効率の高い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】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明に係る光ピックアップは、光記録媒体に光束を照射し、その反射光束により記録情報を読み出す光ピックアップであって、光束を出射する発光素子と、発光素子が出射する光束の主光線に光軸が略一致するように配された対物レンズの、前記発光素子に対向する面の中央部を透過型回折格子とし、光記録媒体に対向すべき面の中央部を前記発光素子に向かって膨出する凸面鏡とした対物レンズユニットと、前記発光素子から出射され、前記透過型回折格子を経由して、前記凸面鏡で反射された光束を前記対物レンズに向けて反射する反射鏡であって、前記対物レンズの光軸を囲繞する環状の反射鏡と、光記録媒体からの反射光束のうち、前記透過型回折格子による１次回折光を受光する受光素子とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
すなわち、本発明に係る光ピックアップにおいては、前記発光素子からの出射光束は、前記透過型回折格子を透過し、前記凸面鏡で反射され、前記反射鏡で反射され、前記対物レンズにより光記録媒体上に集光される。また、光記録媒体からの反射光束は、前記対物レンズを経て、前記反射鏡で反射され、前記凸面鏡で反射され、前記透過型回折格子により回折されて、前記受光素子へと導かれる。
【００１５】
このように、上記従来技術では反射鏡１００２を対物レンズ１００４の発光素子側に配設するのに対して、本発明では凸面鏡を対物レンズの光記録媒体側に配設する。従って、前記発光素子からの出射光が対物レンズ内を往復する分だけ光路長を稼ぐことができるので、発光素子から対物レンズまでの距離を短縮して光ピックアップを小型化することができる。また、凸面鏡を用いることによって、光学倍率を低下させることなく光路長を短縮することができるので、光ピックアップの小型化を図ることができる。
【００１６】
また、回折格子の溝深さは回折光の位相差を左右し、回折効率を決める重要な要素である。回折格子の周囲の空間の屈折率をｎ１、回折格子の屈折率をｎ２とし、回折格子の溝深さをｄとすると、反射形回折格子では、溝部分で反射した光束と他の部分で反射した光束との位相差が２×ｎ１×ｄとなる。一方、透過型回折格子では、当該位相差が（ｎ２−ｎ１）×ｄとなる。
【００１７】
回折格子の周囲の空間を空気（屈折率ｎ１＝１）とし、回折格子の材質を屈折率ｎ２＝１．５のガラス若しくはプラスチックとすれば、反射型回折格子における位相差は２ｄとなり、透過型回折格子における位相差は０．５ｄとなる。すなわち、溝深さの公差が同じならば、透過型回折格子を採用することによって位相差のずれを反射型回折格子の１／４に抑えることができる。従って、本発明によれば、反射型回折格子を用いる場合よりも、溝深さの加工精度を大幅に緩和することができる。
【００１８】
更に、凸面鏡を用いるので、平面鏡を用いる場合と比較して、対物レンズの入射瞳面積に占める鏡面の割合を低減することができるので、光利用効率を向上させることができる。
この場合において、前記発光素子と前記受光素子とは前記反射鏡を挟んで前記対物レンズの反対側に配置されるとすれば好適である。このようにすれば、発光素子や受光素子の組み付けが容易となるので、光ピックアップの加工精度を向上させると共に製造コストを低減することができる。
【００１９】
また、前記凸面鏡は非球面形状をとっているとしても良いし、前記凸面鏡は円錐形状をとっているとしても良い。このようにすれば、環状の反射鏡の中央部分に反射光束が入射することによる損失を低減して、光利用効率を向上させることができる。
また、前記透過型回折格子は、前記発光素子からの平面視中央部分と当該中央部分を囲繞する周辺部分とで回折格子深さが異なることを特徴とする。発光素子からの出射光束のうち透過型回折格子による１次回折光は、光記録媒体における当該０次回折光の入射位置と異なる位置に入射するため、その反射光束は０次回折光の入射位置における記録情報を反映していない。このような反射光束が受光素子に入射すると記録情報の読み取り誤りを生じるおそれがある。本発明によれば、かかる反射光束を受光素子以外へ向けて導くことができるので、記録情報の読み取り誤りを低減することができる。
【００２０】
また、前記対物レンズユニットは、前記発光素子に対向する前記透過型回折格子を囲む面と、光記録媒体に対向すべき前記凸面鏡を囲む面との少なくとも一方が正の屈折力を有するとしても良い。
また、前記対物レンズはフレネルレンズとなっていることを特徴とする。このようにすれば、対物レンズの厚みを削減して、光ピックアップの更なる小型化を図ることができる。
【００２１】
また、前記反射鏡は平面鏡であることを特徴とする。このようにすれば、前記反射鏡の加工が容易となるので光ピックアップの製造コストを更に低減することができる。
以上説明したように、本発明に係る光ピックアップによれば、光学倍率を低下させることなく光ピックアップの小型化することができる。また、本発明に係る光ピックアップは透過型回折格子を用いるので、加工精度が緩和される。更に、光利用効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係る光ピックアップの実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
［１］  第１の実施の形態
［１−１］  光ピックアップの構成
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光ピックアップの構成を示す断面図である。図１に示されるように、光ピックアップ１００は可動部５０と不図示の固定部を備え、光ディスク８０の記録面８１に記録された情報を読み出す。可動部５０は筐体１２、１３及び磁石２０を備えている。筐体１２は対物レンズユニット１、支持板７を保持し、筐体１３は発光素子１０及び受光素子１１を保持する。発光素子１０は、例えば、半導体レーザ素子である。磁石２０は筐体１２、１３の双方に接着されている。固定部にはフォーカスコイル２１及びトラッキングコイル２２が固定されている。
【００２３】
筐体１２は筒形状の部材であって、その貫通孔一端に当該貫通孔を塞ぐようにして対物レンズユニット１が配設されている。
対物レンズユニット１は平面２、凸面鏡３、曲面４、５及び透過型回折格子６を備え、凸面鏡３部分以外は透明になっている。曲面４は支持板７に対向する環状の曲面であり、曲面５は光ディスク８０に対向する環状の曲面である。凸面鏡３は曲面５に囲繞される領域に形成されており、対物レンズユニット１の内部を透過して入射するレーザ光を反射する。凸面鏡３は発光素子１０に向かって膨出する非球面となっている。
【００２４】
対物レンズユニット１は、例えば、透明な樹脂で形成され、平面２、凸面鏡３、曲面４、５及び透過型回折格子６に対応した金型を用いて同時に形成される。
平面２は曲面４に囲繞される領域に形成された平面である。透過型回折格子６は対物レンズユニット１の平面２上に形成されている。透過型回折格子６は自己を透過するレーザ光を回折させる。曲面４、５は少なくとも一方がレンズ効果（正の屈折力）を有していれば良く、フレネルレンズとしても良い。
【００２５】
筐体１３は筐体１２の対物レンズユニット１が配設されていない方の端部を覆う部材であって、対物レンズユニット１に対向する位置に凹部を有している。発光素子１０及び受光素子１１は筐体１３の前記凹部に配設されている。
支持板７は平板状の部材であって、筐体１３の前記凹部を覆うように筐体１３の前記主面上に配設されている。支持板７の前記発光素子１０からのレーザ光が入射する箇所には、当該レーザ光を透過させる透過領域９となっている。透過領域９は、透過型回折格子６からの回折光ビーム１４１であって受光素子１１に入射すべき回折光ビーム１４１を遮らないように十分な大きさを持っている。また、当該透過領域９の周囲にはレーザ光を反射する環状の平面鏡８が形成されている。
【００２６】
可動部５０と固定部の間には間隙が設けられており、フォーカスコイル２１及びトラッキングコイル２２と磁石２０との間の電磁力によって可動部５０の姿勢が制御される。
（１）透過型回折格子６
図２は、透過型回折格子６を発光素子１０側から平面視した図である。図２に示されるように、透過型回折格子６は、２つの回折格子領域６１、６２を備えている。回折格子領域６１、６２は互いに異なる回折格子形状及び回折格子深さとなっている。なお、図２において、領域３３０は、発光素子１０からの出射ビームのうち透過型回折格子６による０次回折光が凸面鏡３、平面鏡８、記録面８１ａ、平面鏡８及び凸面鏡３を経た後に通過する領域である。また、領域３３１は、発光素子１０からの出射ビームのうち透過型回折格子６による１次回折光が記録面８１ａ、凸面鏡３等を経た後に通過する領域である。
（２）諸元
次に、光ピックアップ１００の諸元を示す。図３は、光ピックアップ１００の構成を示す断面図である。図３に示されるように、発光素子１０の光出射端面から支持板７までの距離をＴ１、支持板７の厚みをＴ２、支持板７から対物レンズユニット１の平面２までの距離をＴ３、平面２から凸面鏡３までの距離をＴ４、曲面５を凸面鏡３の光ディスク８０側まで延長した場合の対物レンズユニット１の厚みをＴ５、かかる場合における対物レンズユニット１から光ディスク８０までの距離をＴ６、光ディスク８０の対物レンズユニット１に対向する主面から記録面８１まで距離をＴ７とする。
【００２７】
図４は、上記Ｔ１からＴ７までの寸法を示す表である。また、図５は、各部材の屈折率を示す表である。なお、本実施の形態において、発光素子１０は波長６６０ｎｍのビームを出射する。
凸面鏡３及び曲面４、５は非球面形状となっている。図６は凸面鏡３、曲面４、５の非球面形状を表わす式である。図６において、Ｚは図３に示すように非球面の光軸上の位置を示す。また、ｈは非球面の光軸からの距離を示し、ｒは曲率半径を示す。Ｋは円錐係数、Ａ2iは非球面係数である。図７は光ピックアップ１００を構成する光学部品の曲率半径ｒ、円錐係数Ｋ及び非球面係数Ａ2iを示す表である。
【００２８】
なお、上記の各数値は例示に過ぎず、他の寸法等を採用しても良い。例えば、支持板７は環状の平面鏡８が形成されない中央部分に開口を設けた平板状の部材であっても良い。
［１−２］  光ピックアップ１００の光学特性
次に、光ピックアップ１００の光学特性について説明する。
（１）  基本特性
図１に示されるように、光ピックアップ１００において、発光素子１０から出射された出射ビーム１１０は透過領域９及び透過型回折格子６を透過し、凸面鏡３で反射され、曲面４で屈折され、平面鏡８で反射され、曲面４で屈折され、曲面５で屈折された後、光ディスク８０の記録面８１上の位置８１ａに集光される。この場合において、凸面鏡３で反射された出射ビーム１１０は曲面４に代えて平面２で屈折され、平面鏡８で反射されるとしても良い。
【００２９】
出射ビームは位置８１ａにおいて反射されて、反射ビームとなる。当該反射ビームは位置８１ａにおける記録面８１の状態（ピットの有無）に応じた強度分布を有する。
反射ビームは曲面５、４で屈折され、平面鏡８で反射され、曲面４で屈折され、凸面鏡３で屈折され、透過型回折格子６に入射する。反射ビームのうち透過型回折格子６による１次回折光は透過領域９を透過した後、受光素子１１に入射する。受光素子１１において回折光ビーム１４１は複数の電気信号に変換され、当該複数の電気信号に基づいて位置情報信号（フォーカス誤差情報信号およびトラッキング誤差情報信号）と記録情報信号とが生成される。
【００３０】
このようにして得られたフォーカス誤差情報信号およびトラッキング誤差情報信号に応じた電力が、フォーカスコイル２１およびトラッキングコイル２２に印加される。するとこれらコイルと磁石２０との間の電磁力により、出射ビームが光ディスク８０の記録面８１上の位置８１ａに集光するように可動部５０が姿勢制御される。
（２）  凸面鏡３の効果
次に、凸面鏡３の効果について説明する。ここでは、便宜上、透過型回折格子６の効果を除外して説明する。
【００３１】
図８は発光素子１０が出射したビームが進む光路を示す断面図であって、図８（ａ）は本実施の形態に係る光路を示し、図８（ｂ）は凸面鏡３に代えて平面鏡２０３を用いた場合の光路を示す。なお、図８（ｂ）において、光ピックアップ２００は平面鏡２０３を備える対物レンズユニット２０１、平面鏡を支持する支持板２０７及び発光素子２１０を備えている。発光素子２１０は発光素子１０と同じビーム拡がり角（divergence angle）でビームを出射する。
【００３２】
本実施の形態においては、図８（ａ）に示されるように、発光素子１０からビーム拡がり角θ１で出射されたビーム１１０は凸面鏡３で反射されると錐角θ２のビームとなる。この場合、凸面鏡３の性質によって錐角θ２は錐角θ１よりも大きい。一方、図８（ｂ）においては、同じく放射角θ１で出射されたビームは平面鏡２０３で反射されて錐角θ３のビームとなる。この場合、錐角θ１と錐角θ３は概ね等しくなる。なお、説明の便宜上、対物レンズユニットへの入射時及び対物レンズユニットからの出射時におけるビームの屈折効果は無視するものとする。
【００３３】
さて、対物レンズユニット１、２０１の入射瞳の直径を何れもＤとし、厚みを何れもＴとすれば、凸面鏡３と発光素子１０との距離Ｌ１を平面鏡２０３と発光素子１０との距離Ｌ２よりも短くしながら、ビームを対物レンズユニット１の入射瞳全体に照射することができる。従って、光ディスク側の開口数が一致するように対物レンズユニット１、２０１を設計すれば、光学倍率を維持しつつ光ピックアップ１００を小型化することができる。
【００３４】
また、距離Ｌ１を距離Ｌ２よりも短くすれば、凸面鏡３の直径Ｍ１を平面鏡２０３の直径Ｍ２よりも小さくすることができる。この結果、支持板２０７上の平面鏡による反射ビーム２５１が平面鏡２０３で遮られる割合よりも支持板７上の平面鏡８による反射ビーム１５１が凸面鏡３で遮られる割合を小さくすることができる。従って、光利用効率を向上させることができる。
【００３５】
図９は発光素子１０の出射ビームの強度分布を示す図である。図９において、グラフ１９０はｘ軸方向の強度分布を表わし、グラフ１９１はｙ軸方向の強度分布を表わす。本実施の形態においては、他の多くの光ピックアップと同様に、拡がり角（半角）にして６°以内のレーザ光を利用する。
例えば、レーザ光の強度分布がガウス分布に従い、ｘ軸方向の半値幅が１０°であり、ｙ軸方向の半値幅が２８°である場合には、拡がり角６°以内のレーザ光は全レーザ光の約２８％となる。
【００３６】
図１０は、かかる場合における光量分布であって、光出射角度毎の光量分布を表わすグラフである。すなわち、図１０は、図９に示される光出射角度１°毎に区切られた環状領域毎の光量を表わすグラフである。また、図１１は、光出射角度１°毎に光出射角度０°からの光量を表わすグラフである。
図１０に示されるように、光出射角度が６°以上７°未満の環状領域における光量が最も多い。また、光出射角度が１°未満の環状領域及び光出射角度が１°以上２°未満の環状領域の光量はそれぞれ全光量の１％及び２．８％程度であり、２°以上の領域の光量と比較して比率は十分小さい。従って、例えば、凸面鏡が光出射角度２°未満のレーザ光を遮る場合には、光利用効率は約２４％となる。
【００３７】
一方、凸面鏡３に代えて平面鏡を用いると、更に大きな光量のレーザ光を遮ることとなる。従って、凸面鏡３を用いれば、光利用効率を効果的に向上させることができる。
（３）  透過型回折格子６の効果
次に、透過型回折格子６の効果について説明する。
図１２は、発光素子１０からの出射ビームのうち透過型回折格子６による１次回折光の光路を示す図であって、図１２（ａ）は発光素子１０から出射されてから記録面８１に入射するまでの光路を示し、図１２（ｂ）は記録面８１で反射されてから受光素子１１に入射するまでの光路を示す。
【００３８】
図１２（ａ）に示されるように、発光素子１０からの出射ビーム３１０は透過型回折格子６によって回折される。そのうち１次回折ビーム３２１は凸面鏡３で反射され、曲面４で屈折され、平面鏡８で反射され、曲面４、５で屈折された後、記録面８１上の位置８１ｂに集光される。位置８１ｂは位置８１ａと異なる位置である。
次に、図１２（ｂ）に示されるように、１次回折ビーム３２１は位置８１ｂで反射され、反射ビーム３３１となる。反射ビーム３３１は局面５、４で屈折され、平面鏡８で反射され、曲面４で屈折され、凸面鏡３で反射された後、透過型回折格子６に入射する。透過型回折格子６における入射位置は曲面４、５、透過型回折格子６、凸面鏡３の位置、形状、大きさに依存する。本実施の形態においては、反射ビーム３３１は回折格子領域６２に入射する。
【００３９】
また、発光素子１０からの出射光のうち透過型回折格子６による０次回折光は凸面鏡３等を経た後、回折格子領域６１に入射する。回折格子領域６１に入射した反射ビームのうち１次回折ビームは受光素子１１に入射する。
さて、反射ビーム３３１は位置８１ａとは異なる位置８１ｂにおける反射ビームなので、反射ビーム３３１の強度分布は位置８１ａにおける記録面８１の状態（ピットの有無）を反映していない。かかる反射ビーム３３１が受光素子１１に入射すると読み取り精度が低下する。このため、回折格子領域６２はかかる反射ビーム３３１の回折ビーム３３３が受光素子１１に入射しないように回折格子形状及び回折格子深さが決定されている。
【００４０】
このようにすることによって、光ピックアップ１００は読み取り精度を向上させている。
［２］  第２の実施の形態
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る光ピックアップは上記第１の実施の形態に係る光ピックアップ１００と概ね同様の構成を備える一方、対物レンズユニットが備える凸面鏡の形状において相違している。以下、主に相違点に着目して説明する。
［２−１］  光ピックアップの構成
図１３は、本実施の形態に係る光ピックアップの構成を示す断面図である。図１３に示されるように、光ピックアップ４００は、光ピックアップ１００と同様に、フォーカスコイル４２１及びトラッキングコイル４２２を備える固定部（不図示）、筐体４１２、４１３及び磁石４２０を備える可動部４５０を備える。
【００４１】
筒状の筐体４１２には対物レンズユニット４０１が固定されている。対物レンズユニット４０１は平面４０２、凸面鏡４０３、曲面４０４、４０５及び透過型回折格子４０６を備えている。筐体４１３の凹部には発光素子４１０と受光素子４１１とが格納されており、環状の平面鏡４０８を支持する支持板４０７が当該凹部を覆っている。支持板の主面中央は発光素子からの出射ビームを透過させる透過領域４０９となっている。
【００４２】
なお、支持板４０７は環状の平面鏡４０８を支持する必要のない中央部分に開口を設けた平面板でも良い。
（１）諸元
次に、光ピックアップ４００の諸元を示す。図１４は、光ピックアップ４００の構成を示す図である。図１４に示されるように、発光素子４１０の光出射端面から支持板４０７までの距離をＴ１１、支持板４０７の厚みをＴ１２、曲面４０４を平面４０２の発光素子４１０側まで延長した場合の支持板４０７から対物レンズユニット４０１までの距離をＴ１３、支持板４０７から平面４０２までの距離をＴ１４、平面４０２から凸面鏡４０３までの距離をＴ１５、曲面４０５を凸面鏡４０３の光ディスク８０側まで延長し、かつ曲面４０４を平面４０２の発光素子４１０側まで延長した場合の対物レンズユニット４０１の厚みをＴ１６、曲面４０４を平面４０２の発光素子４１０側まで延長した場合における対物レンズユニット４０１から光ディスク４８０までの距離をＴ１７、光ディスク４８０の対物レンズユニット４０１に対向する主面から記録面４８１まで距離をＴ１８とする。
【００４３】
図１５は、上記Ｔ１１からＴ１８までの寸法を示す表である。各部材の屈折率は光ピックアップ１００と同様であり、発光素子４１０は波長６６０ｎｍのビームを出射する。
本実施の形態に係る対物レンズユニット４０１が備える凸面鏡４０３は発光素子４１０に向かって円錐面（conical surface）状となっている。凸面鏡４０３及び曲面４０４、４０５の形状は、図１６の式で表わすことができる。図１７は光ピックアップ４００を構成する光学部品の曲率半径ｒ、円錐係数Ｋ及び非球面係数Ａiを示す表である。
【００４４】
なお、上記の各数値は例示に過ぎず、他の寸法等を採用しても良い。
［２−２］  光ピックアップ４００の光学特性
次に、光ピックアップ４００の光学特性について説明する。
図１３に示されるように、光ピックアップ４００において、発光素子４１０からの出射ビーム５１０は透過領域４０９、透過型回折格子４０６、凸面鏡４０３、平面４０２、平面鏡４０８、曲面４０４、４０５の順に各光学素子を経由した後、光ディスク４８０の記録面４８１上に集光される。出射ビーム５１０が記録面４８１で反射されてなる反射ビーム５１１は曲面４０５、４０４、平面鏡４０８、平面４０２、凸面鏡４０３、透過型回折格子４０６、透過領域４０９の順に各光学素子を経由した後、受光素子１１に入射する。
【００４５】
このとき、凸面鏡４０３で反射した光を曲面４０４で屈折させ平面鏡４０８で反射させるようにしても良い。
さて、本実施の形態においては、凸面鏡４０３が円錐面状となっているので、凸面鏡４０３にて反射された出射ビーム５１０は平面鏡４０８上の円環状の領域に入射し、この円環状の領域に囲まれた部分では出射ビーム５１０の光強度がゼロとなる。すなわち、発光素子４１０の出射ビームのうち、光強度が最も大きい主光線付近のビームが透過領域４０９に入射して失われたり、反射面４０３で遮られたりするのを回避することができる。従って、上記第１の実施の形態の利点に加えて、更に、出射ビーム５１０の光利用効率を向上させることができる。
［３］  変形例
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することができる。
（１）  上記第１の実施の形態においては透過型回折格子６を図２に示すような構成とすることによって記録データの読み取り精度を向上させるとしたが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて次のようにしても良い。
【００４６】
図１８は本変形例に係る光ピックアップにおける光路を示す断面図であって、図１８（ａ）は発光素子から光ディスクに至る往路を示し、図１８（ｂ）は光ディスクから受光素子に至る復路を示す。
図１８に示されるように、光ピックアップ５００は対物レンズユニット５０１、支持板５０７、平面鏡５０８、発光素子５１０及び受光素子５１１を備え、光ディスクの記録面５８１上に記録された情報を読み出す。対物レンズユニット５０１は平面５０２、凸面鏡５０３、曲面５０４、５０５及び透過型回折格子５０６を備えている。
【００４７】
図１８（ａ）に示されるように、発光素子５１０の出射ビーム５２０のうち透過型回折格子による０次回折ビーム以外の回折ビーム５２１は凸面鏡５０３、曲面５０４、平面鏡５０８、曲面５０４、５０５を経由して記録面５８１上の位置５８１ｂに集光される。一方、出射ビーム５２０のうち０次回折ビームは位置５８１ｂとは異なる位置に集光される。従って、位置５８１ｂにおける反射ビームの強度分布は０次回折ビームの集光位置の記録情報を反映しない。
【００４８】
図１８（ｂ）に示されるように、位置５８１ｂにおける反射ビーム５３１は曲面５０５、５０４、平面鏡５０８、曲面５０４、凸面鏡５０３を経由した後、曲面５０４にて屈折される。これによって、反射ビーム５３１は最終的に受光素子５１１以外の場所に入射する。
すなわち、光ピックアップ５００においては、出射ビーム５２０のうち透過型回折格子５０６による０次回折ビーム以外の回折ビームが受光素子５１１に入射しないように、凸面鏡５０３、曲面５０４、５０５、透過型回折格子５０６の位置、形状、大きさは設計されている。また、反射ビーム５３１は透過型回折格子５０６を透過しない。従って、本変形例によっても、受光素子５１１が反射ビーム５３１を受光することに起因する記録データの読み取り精度の低下を防止することができる。
（２）  上記実施の形態において凸面鏡３は非球面形状をとるとしたが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、球面形状をとる凸面鏡を用いてもよい。球面形状であるか否かに関わらず凸面鏡であれば本発明の効果を得ることができる。
（３）  上記実施の形態においては特に言及しなかったが、本発明に係る光ピックアップにて情報を読み書きされる光ディスクはＣＤやＤＶＤの他、ＰＤ（phase change rewritable disk）であっても良いし、ＭＯ（magneto-optical disk）であっても良い。
（４）  上記実施の形態においては平面鏡８を用いる場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、例えば、平面鏡に代えて凸面鏡を用いるとしても良い。このような構成によっても本発明の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、光ディスクに情報を記録し、再生する光ピックアップに関する技術であって、特に、光ピックアップを小型化する技術として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光ピックアップの構成を示す断面図である。
【図２】透過型回折光６を発光素子１０側から平面視した図である。
【図３】光ピックアップ１００の構成を示す断面図である。
【図４】光ピックアップ１００の寸法（Ｔ１〜Ｔ７）を示す表である。
【図５】光ピックアップ１００を構成する光学部品の屈折率を示す表である。
【図６】光ピックアップ１００を構成する光学部品の非球面形状を表わす式である。
【図７】光ピックアップ１００を構成する光学部品の形状を表わす曲率半径ｒ、円錐係数Ｋ及び非球面係数Ａ2iを示す表である。
【図８】発光素子１０が出射したビームの光路を示す図である。
【図９】発光素子１０の出射ビームの強度分布を示す図である。
【図１０】発光素子１０の出射ビームの光出射角度毎の光量分布を示すグラフである。
【図１１】発光素子１０の出射ビームの光出射角度毎の光量の累計を示すグラフである。
【図１２】発光素子１０からの出射ビームのうち透過型回折格子６による１次回折光の光路を示す図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態に係る光ピックアップの構成を示す断面図である。
【図１４】光ピックアップ４００の構成を示す断面図である。
【図１５】光ピックアップ４００の寸法（Ｔ１１〜Ｔ１８）を示す表である。
【図１６】光ピックアップ４００を構成する光学部品の形状を表わす式である。
【図１７】光ピックアップ４００を構成する光学部品の形状を表わす曲率半径ｒ、円錐係数Ｋ及び非球面係数Ａiを示す表である。
【図１８】本発明の変形例（１）に係る光ピックアップにおける光路を示す断面図である。
【図１９】従来技術に係る光ピックアップの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１００、２００、４００、５００、１０００…………光ピックアップ
１、２０１、４０１、５０１……………………………対物レンズユニット
２、４０２、５０２………………………………………平面
３、４０３、５０３………………………………………凸面鏡
４、５、４０４、４０５、５０４、５０５……………曲面
６、４０６、５０６………………………………………透過型回折格子
７、２０７、４０７、５０７……………………………支持板
８、２０３、４０８、５０８……………………………平面鏡
９、４０９…………………………………………………透過領域
１０、２１０、４１０、５１０…………………………発光素子
１１、４１１、５１１……………………………………受光素子
１２、１３、４１２、４１３……………………………筐体
２０、４２０………………………………………………磁石
２１、４２１………………………………………………フォーカスコイル
２２、４２２………………………………………………トラッキングコイル
５０、４５０………………………………………………可動部
８０、４８０………………………………………………光ディスク
８１、４８１、５８１、１００５………………………記録面
６１、６２…………………………………………………回折格子領域
３３０、３３１……………………………………………領域
８１ａ、８１ｂ、５８１ｂ………………………………位置
１１０、１２０、１４１、１５１、２２０、２５１…ビーム
１００１……………………………………………………半導体レーザ素子
１００２、１００３………………………………………反射面
１００４……………………………………………………対物レンズ
１００６……………………………………………………多分割検出部
１０２０……………………………………………………駆動コイル
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2005032412.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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