(57)【要約】【課題】ハーフミラーで非点収差を発生しても、受光素子の分割線に対して非点収差の方向が４５度ずれた状態で光束を入射させることができ、延いては正確なフォーカス制御を行うことができる光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】光源２１から出射された光束を光ディスクへ集光させる投光光学系と、光ディスクで反射した光束を受光素子へ結像させる受光光学系と、受光光学系を進行する光束と投光光学系を進行する光束とを分離する平行平板形状のハーフプレートミラー２３とを筐体に備えた光ピックアップ装置１において、受光光学系は、ハーフプレートミラー２３透過後の光路β上に非点収差を補正する補正板２６を備えるとともに、補正板２６は、この補正板２６へ入射する直前の光軸に対して、少なくとも前記ハーフプレートミラーの厚さに応じて決定される所定の角度δだけ光軸を回転させた状態で配置することにより、ハーフプレートミラー２３で発生する非点収差を補正できるように構成している。【選択図】図２
2007115301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射された光束を光ディスクへ集光させる投光光学系と、前記光ディスクで反射した前記光束を受光素子へ結像させる受光光学系と、前記受光光学系を進行する光束と投光光学系を進行する光束とを分離する平行平板形状のハーフプレートミラーとを筐体に備えた光ピックアップ装置において、
受光光学系は、前記受光光学系を進行する光束が前記ハーフプレートミラーを透過した後の光路上に非点収差の方向を補正する補正板を備え、
前記補正板は、前記補正板へ入射する直前の前記光束の光軸を回転中心として、少なくとも前記ハーフプレートミラーの厚さに応じて決定される所定の角度δだけ、前記補正板の光学軸を回転させて配置した光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記受光素子は、略田字形に４分割する分割線を有し、
前記補正板は、前記分割線に対して非点収差の方向が４５度又は略４５度の角度で交差するように配置された請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記ハーフプレートミラーと前記補正板は、光軸に対して傾きの方向が互いに逆向きの配置関係で設置されている請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記受光光学系は、ハーフプレートミラー透過後の光路上に反射ミラーを備え、
前記反射ミラーの反射面は、前記筐体の床面から遠い一方の端部の方が床面に近い他方の端部よりも前記補正板に対して近づいた状態で、前記筐体の床面に向けて所定の角度だけ傾斜している請求項１から３のいずれか１項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、光ディスクに対する光学的な情報の記録及び／再生（以下、記録再生という）を行う光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＣＤやＤＶＤなどのような光ディスクでの光学的な記録再生を行うため、光ピックアップ装置が各種開発されている。この光ピックアップ装置は、対物レンズを用いて、光源からの光を光ディスクに投光するとともに、この光ディスクからの反射光を受光素子に導き、光ディスクに記録された各種情報を読取っている。ところで、この光ピックアップ装置では、光源と受光素子との間に光束分離手段（例えば、ビームスプリッタやハーフプレートミラー）を設け、投光光学系と受光光学系の光路を分離するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
即ち、この光ピックアップ装置は、例えば図７に示すように、半導体レーザ１０１、回折格子１０２、ハーフプレートミラー(以下、「ハーフミラー」とよぶ)１０３、コリメータ１０４、立ち上げミラー１０５、絞り１０６及び対物レンズ１０７などからなる投光光学系と、絞り１０６及び対物レンズ１０７、立ち上げミラー１０５、コリメータ１０４、対物レンズ１０７で反射した後の反射光の光路を分離させるハーフミラー１０３、透明平板１０８、受光素子１０９などを備えた受光光学系とを備えている。
【０００４】
このような構成の光ピックアップ装置では、例えば回折格子１０２でレーザ光を３ビームに分割し、３スポット法や差動プッシュプル法などによりトラッキング制御を行うとともに、非点収差法などにより光ディスクの反射光を用いてフォーカス制御を行うため、前述した透明平板１０８で非点収差を発生させている。
【０００５】
ところで、ハーフミラー１０３は光ディスクのピット列Ｐの写像方向Ｒに対して平行な配置であるので、光ディスクでの反射光は、ハーフミラー１０３を透過して受光素子１０９に入射すると、受光素子１０９を４分割させる分割線の方向と同じ方向に非点収差を生じ、フォーカス制御を行うための誤差信号を生成できない。そこで、特許文献１に記載の光ピックアップ装置では、前述した透明平板１０８を光軸に対して４５度回転させて配置することにより、受光素子１０９の分割線に対して非点収差の方向を４５度ずらすように構成してある。
【特許文献１】特開２００５−１８８７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような構成の光ピックアップ装置では、光ディスクで反射した光束が、コリメータ１０４を透過後、受光素子１０９に向けて進行する際に、ハーフミラー１０３の一面に入射する。このとき、ハーフミラー１０３はコリメータ１０４を透過した光束の中心軸に対して傾斜しているため、前述したハーフミラー１０３を透過後の光束には非点収差が発生する。この場合、ハーフミラー１０３は、厚さが十分に薄いものであれば、発生する非点収差量は近似的に無視できる微小のものである。
【０００７】
ところが、通常、このハーフミラー１０３は厚さが有限であるので、非点収差量も無視できない有限値となる。そのため、受光素子１０９に入射する光束は、ハーフミラー１０３及び透明平板１０８でそれぞれ発生する非点収差の方向をベクトル的に合成させた方向に非点収差を発生させてしまうこととなる。従って、透明平板１０８に入射する直前での光軸に対して、透明平板１０８の光軸を単純に４５度回転させたものでは、受光素子１０９の分割線に対して非点収差の方向が４５度ずれた状態とはならない。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ハーフミラーで非点収差を発生しても、受光素子の分割線に対して、この受光素子に入射する光束の非点収差の方向が４５度又は略４５度ずれた状態で入射させることができ、延いては光ディスクに対して正確な制御を行うことができる光ピックアップ装置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】
【０００９】
本発明の光ピックアップ装置は、光源から出射された光束を光ディスクへ集光させる投光光学系と、前記光ディスクで反射した前記光束を受光素子へ結像させる受光光学系と、前記受光光学系を進行する光束と投光光学系を進行する光束とを分離する平行平板形状のハーフプレートミラーとを筐体に備えた光ピックアップ装置において、受光光学系は、前記受光光学系を進行する光束が前記ハーフプレートミラーを透過した後の光路上に非点収差の方向を補正する補正板を備え、前記補正板は、前記補正板へ入射する直前の前記光束の光軸を回転中心として、少なくとも前記ハーフプレートミラーの厚さに応じて決定される所定の角度δだけ、前記補正板の光学軸を回転させて配置したものである。
【００１０】
また、前記受光素子は、略田字形に４分割する分割線を有し、前記補正板は、前記分割線に対して非点収差の方向が４５度又は略４５度の角度で交差するように配置されたものである。
【００１１】
また、前記ハーフプレートミラーと前記補正板は、光軸に対して傾きの方向が互いに逆向きの配置関係で設置されているものである。
【００１２】
また、前記受光光学系は、ハーフプレートミラー透過後の光路上に反射ミラーを備え、前記反射ミラーの反射面は、前記筐体の床面から遠い一方の端部の方が床面に近い他方の端部よりも前記補正板に対して近づいた状態で、前記筐体の床面に向けて所定の角度だけ傾斜しているものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ハーフミラーで発生する非点収差の影響を受けても、受光素子の分割線に対して非点収差の方向が４５度又は略４５度ずれた状態で入射させることができ、延いては光ディスクに対して正確な制御などを行うことができる光ピックアップ装置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】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１及び図２は、本発明の実施形態にかかる光ピックアップ装置１を示すものであり、この光ピックアップ装置１は、大きく、筐体であるオプトベース２と、対物レンズアクチュエータ３とに分けられる。なお、図中符号Ｄは光ディスクを示す。
【００１５】
オプトベース２は、後述する図示外の絞り部及び対物レンズ３１を除く主要な光学系を備えるものであり、具体的には、半導体レーザを用いた光源２１と、グレーティング（回折格子）２２と、往路と復路とで光路α、βを分離させるための光束分離手段であるハーフミラー２３と、平行光を形成するコリメータ２４と、光源２１から投光されて進行するレーザ光の光路αを光ディスクＤに向けて折り曲げる立ち上げミラー２５と、光ディスクＤで反射して戻るレーザ光が進行する受光光学系の（ハーフミラー２３を透過後の）光路β上に配置する反射ミラー２６と、ＡＳ（Astigmatism；非点収差）の方向を補正する補正板(以下、「ＡＳ補正板」とよぶ)２７と、受光素子２８などを配置している。
【００１６】
光源２１には、光ディスクＤでの読取り又は書き込みのために必要な所定波長のレーザ光を出射する半導体レーザを用いている。回折格子２２は、トラッキング用として±１次光を利用するために、回折光を生成させるものである。
【００１７】
ハーフミラー２３は、光源２１側から入射するレーザ光を反射させて投光光学系の光路αを９０度折り曲げるとともに、光ディスクＤで反射するレーザ光を透過させ受光光学系の光路βを投光光学系の光路αから分離するものであり、投光光学系の光路αでの反射面となる表面に誘電体多層膜が成膜されている。
【００１８】
ＡＳ補正板２７は、ハーフミラー２３で発生する非点収差を補正し受光素子２８の受光面に読取光（反射光）を結像させる。本実施形態のＡＳ補正板２７は、具体的には、光ディスクＤからの反射光の非点収差の方向が、後述する受光素子２８の受光面に設けた分割線に対して４５度ずれた角度となるように、このＡＳ補正板２７に入射する直前の光束の光軸に対して、角度δ（本実施形態では６０度であるが、本発明では特にこの角度に限定されるものではない）だけ光学軸を回転させている。なお、このＡＳ補正板２７とハーフミラー２３との間には、厚さ、レーザ光の入射角、発生する非点収差（ＡＳ）の方向、及び非点収差量について一定の関係があり、前記前述したように、ＡＳ補正板２７での光軸を角度δだけ回転させてあるが、この関係式については後述する。
さらに、このＡＳ補正板２７は、反射ミラー２６を取り除いたとしたときの光路において、ハーフミラー２３とは逆向きの方向に傾斜して設置されており、ハーフミラー２３とは逆向きの方向にコマ（Coma）収差を発生させている。これにより、ハーフミラー２３で発生するコマ収差をキャンセルさせるようになっている。
【００１９】
受光素子２８には、光電変換素子であるＰＩＮフォトダイオードなどを用いており、例えば、図３に示すように、フォーカス／再生信号用の受光面２８Ａ，２８Ｂと、トラッキング用の受光面２８Ｃ，２８Ｄとを備えている。受光面２８Ａ，２８Ｂは、それぞれ、分割線２８１で対称的に４分割された略田字形の領域からフォーカス信号及び再生信号を生成している。また、受光面２８Ｃ，２８Ｄは、回折格子２２で回折された±１次光を受光してトラック信号を生成する構成としているが、この受光面２８Ｃ、２８Ｄは、それぞれ分割線２８２で分割されたものを用いてもよく、あるいは、それぞれ分割されていないものを用いてもよい。
【００２０】
一方、対物レンズアクチュエータ３は、図１、２において、情報の記録読取を行う光ディスクＤのトラック（ピット）へレーザ光を集光するための対物レンズ３１およびフィルタ手段(空間フィルタ)の一種である図示外の絞り部などを設けている。また、本実施形態の対物レンズアクチュエータ３０は、図示しないが、トラッキングサーボをかけるために光ディスクＤのラジアル（Ｒ）方向に変位可能であるとともにフォーカシングサーボをかけるために光ディスクＤの厚さ方向に変位可能な可動部と、この可動部を変位可能な状態で支持するヨーク部とを備えている。このような構成を有することで、トラッキング制御の際に、光源２１（半導体レーザ）からの光ビームを光ディスクＤのトラックに追従させるための対物レンズ３１の微動をサーボ機構で行い、サーボ機構で追従しきれない所定距離以上の移動動作が必要な場合はトラバース機構を利用してオプトベース２を移動させる。
【００２１】
なお、本実施形態では、投光光学系を、光源２１と、回折格子２２と、ハーフミラー２３と、コリメータ２４と、立ち上げミラー２５と、対物レンズ３１および絞り部などで構成している。一方、受光光学系は、対物レンズ３１および絞り部と、立ち上げミラー２５と、コリメータ２４と、ハーフミラー２３と、反射ミラー２６及びＡＳ（Astigmatism）補正板２７と、受光素子２８などで構成している。
【００２２】
反射ミラー２６は、受光光学系のハーフミラー２３の透過後の光路上に設置されている。また、反射ミラー２６は、オプトベース２の厚さ方向の寸法を削減するため、図５に示すように、オプトベース２の床面２Ａに対して角度εだけ、ＡＳ補正板２７の方向に向けて傾斜させてある。なお、本実施形態の反射ミラー２６の傾斜角度εは、およそ＋３度程度に設定してある。
【００２３】
次に、図１から図６を用いて、ハーフミラー２３、反射ミラー２６及びＡＳ補正板２７のオプトベース２（光ピックアップ装置１の筐体を構成する）での取付状態について説明する。
【００２４】
ハーフミラー２３は、本実施形態の場合、図１に示すように、屈折率ｎのガラスにより、薄板形状を有する平行平板で構成されており、投光光学系でのレーザ光を反射させるとともに、受光光学系のレーザ光を屈折させて透過させるため、表面部分に誘電体多層膜などでコーティングされている。
【００２５】
このハーフミラー２３は、一定の厚さを有しており、この一面にディスクＤからの反射光束が斜入射することにより、透過の際に非点収差を発生する。例えば、本実施形態のハーフミラー２３では、図４に示すように、厚さをｄ１、屈折率をｎ１、入射角度（但し、ハーフミラー２３への斜入射光が非常に細い収束光の場合）をθ１とすると、次式で示す非点収差量γ１を発生する。
【００２６】
【数１】
2007115301.tif 000003
【００２７】
ここで、受光素子２８の分割線２８１に対して４５度（又は略４５度でもよい）の角度で交差させるために、反射ミラーで反射後の光路β上に非点収差の方向を補正するためのＡＳ補正板２７を配設する。すなわち、このＡＳ補正板２７についても前述の式（１ａ）と同様の関係式、
【００２８】
【数２】
2007115301.tif 000004
【００２９】
によって一義的に決定される非点収差量γ２のＡＳ補正板２７を透過させることで、図６に示すようにγ１とγ２とを合成させ、受光素子２８で受光するときの光束の非点収差量γを得ることとなる（ここで、図６における方向Ｓおよび方向Ｔは、図３における方向Ｓおよび方向Ｔと一致する。）。
【００３０】
すなわち、合成された非点収差量γは、
【００３１】
【数３】
2007115301.tif 000005
【００３２】
で求めることができる。
さらに、合成された非点収差γが発生する方向とハーフミラー２３で発生した非点収差γ１が発生する方向との成す角度がπ／４であることから
【００３３】
【数４】
2007115301.tif 000006
【００３４】
を満たすものであり、これら（１）〜（３）式からδが一義的に決定される。ここで、ＡＳ補正板２７は、このＡＳ補正板２７へ入射する直前の光束の光軸を基準として、ＡＳ補正板２７の光学軸を所定の角度δだけ回転させた状態にＡＳ補正板２７を配置させることで、非点収差を受光素子２８の分割線２８１に対して４５度（又は略４５度でもよい）の角度で交差することとなる。
【００３５】
本発明の光ピックアップ装置１では、図３に示す受光素子２８に入射する光束の非点収差の方向を、受光素子２８の分割線２８１に対して４５度(又は略４５度でもよい)の角度で交差させるため、前述のように、ＡＳ補正板２７は、このＡＳ補正板２７へ入射する直前の光束の光軸を基準として、ＡＳ補正板２７の光学軸を所定の角度δ（本実施形態では６０度）だけ回転させた状態で配置している。なお、この角度δの算出方法については、次に説明する。
【００３６】
受光素子２８で受光するときの光束の非点収差量γは、図６に示すように、ハーフミラー２３の発生する非点収差量γ１と、ＡＳ補正板２７で発生する非点収差量γ２とをベクトル的に合成することにより生成されるものであり、受光素子２８での非点収差の方向とその絶対値（非点収差量γ）は、簡単な初等数学を用いて算出できるものである。
即ち、γ、γ１、γ２、及び角度δについては、次の（２）、（３）式、
【００３７】
【数５】
2007115301.tif 000007
【００３８】
を満たす。これにより、（１ａ）、（１ｂ）、（２）、（３）式を連立させることで、角度δが一意に算出できる。
【００３９】
次に、本実施形態の作用について説明する。
図２において、光源２１から出射したレーザ光は、断面楕円形状のコヒーレントな発散光として光路α上を進行して回折格子２２に入射し、回折格子２２で分光（そのうち０次光と１次光を利用する）され、ハーフミラー２３で反射されて右方へ向かう光路α上を光ディスクＤへ向けて進行する。そして、発散光であるこのレーザ光は、コリメータ２４で平行光となり、立ち上げミラー２５で光路が９０度偏向（折曲）された後、絞り部および対物レンズ３１を透過して光ディスクＤへ入射する。
【００４０】
一方、光ディスクＤで反射後の光束（読取光）は、光路αとは逆方向に進行し、コリメータ２４へは略平行状態で入射する。また、このコリメータ２４を透過した光束は、ハーフミラー２３に入射し屈折して透過する。そして、このハーフミラー２３で前述の非点収差やコマ収差を発生した読取光は、反射ミラー２６で正反射されて光路βが折曲され、ＡＳ補正板２７に入射する。
【００４１】
ここで、ＡＳ補正板２７は、前述したように、光路βに沿った光軸に対してハーフミラー２３の傾き方向とは逆向きの方向に傾斜して設置してある。このため、ＡＳ補正板２７透過後の反射光は、ハーフミラー２３とＡＳ補正板２７とを透過の際に互いに逆向きに発生していたコマ収差どうしが打ち消し合う。
【００４２】
また、このＡＳ補正板２７は、光軸を所定の角度（６０度）だけ回転させた状態で配置してあるので、ＡＳ補正板２７透過後の反射光は、ハーフミラー２３で発生していた非点収差の方向が補正され、受光素子２８の分割線に対してちょうど４５度の角度で交差する状態で、受光素子２８に入射する。
【００４３】
このように、本実施形態では、ハーフミラー２３は厚さがｄの有限な厚さであるので、その非点収差量も無視できない有限値γ１を有していることを考慮し、前述の（１ａ）〜（３）式を同時に満たす角度δを算出し、この角度δだけＡＳ補正板２７の光軸を回転させてある。従って、ＡＳ補正板２７の光学軸を、このＡＳ補正板２７に入射する直前の光束の光軸を中心にして角度δだけ回転させることにより、受光素子２８の分割線に対して非点収差の方向を４５度ずらすことができるので、正確なフォーカス制御を行うことができることとなる。
【００４４】
しかも、ハーフミラー２３とＡＳ補正板２７は、光軸に対して傾斜方向が互いに逆向きの方向に傾斜して設置されている。このため、有限な厚さｄを有するハーフミラー２３で発生する無視できない大きさのコマ収差に対して、ＡＳ補正板２７では、このハーフミラー２３で発生するコマ収差とは逆方向にコマ収差を発生させることにより、双方のコマ収差を打ち消し合うこともできる。
【００４５】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施し得るものである。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の光ピックアップ装置は、ハーフミラーで非点収差を発生しても、受光素子の分割線に対して非点収差の方向が４５度ずれた状態で入射させることができ、延いては正確なフォーカス制御を行うことができるので、高品質な光ピックアップ装置などを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置の光学系の構成を示す説明図
【図２】本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置の光学系の配置を示す平面図
【図３】本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置の受光素子の構成を示す説明図
【図４】本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置のハーフミラーでの非点収差の関係を示す説明図
【図５】本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置の反射ミラー、ＡＳ補正板、受光素子の配置状態を示す説明図
【図６】本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置のハーフミラーとＡＳ補正板とによる非点収差の合成を示す説明図
【図７】従来の光ピックアップ装置の構成を示す斜視図
【図８】従来の光ピックアップ装置の光学系の配置を示す説明図
【符号の説明】
【００４８】
１  ピックアップ装置
２  オプトベース（筐体）
２Ａ  床面（取付け面）
２１  半導体レーザ（光源）
２２  回折格子
２３  ハーフミラー（光束分離手段）
２４  コリメータ
２５  立ち上げミラー
２６  反射ミラー
２７  ＡＳ補正板
２８  受光素子
３  対物レンズアクチュエータ
３１  対物レンズ
Ｄ  光ディスク
α  投光光学系の光路
β  受光光学系の光路
γ  合成非点収差量
γ１  ハーフミラーでの非点収差量
γ２  ＡＳ補正板での非点収差量
δ  ＡＳ補正板の回転角度
ε  反射ミラーの傾斜角度
θ  ハーフミラーでの入射角
【図１】
2007115301.tif 000008
【図２】
2007115301.tif 000009
【図３】
2007115301.tif 000010
【図４】
2007115301.tif 000011
【図５】
2007115301.tif 000012
【図６】
2007115301.tif 000013
【図７】
2007115301.tif 000014
【図８】
2007115301.tif 000015