(57)【要約】【課題】球面収差を適切に補正し、リム強度の変動を防止することができ、さらに小型化を実現することができる光ピックアップ装置、これを搭載した光ディスク駆動装置及び球面収差の補正方法を提供すること。【解決手段】光ピックアップ装置６は、球面収差を補正するための発散角可変素子（液晶素子）３４と、対物レンズ３８との間にリレーレンズ３５を備えている。これにより、たとえ開口絞り３７及び対物レンズ３８のごく近くに液晶素子３４が配置されていなくても、球面収差を適切に補正しながら、リム強度を一定に維持することが可能となる。また、装置の小型化を実現できる。【選択図】図３
2007200456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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のビーム径を規制するビーム径規制素子と、
前記ビーム径規制素子により前記ビーム径が規制された前記レーザ光を、信号を記録可能なディスク状の記録媒体に集光させる対物レンズと、
前記光源から出射された前記レーザ光の発散角を変化させる液晶素子と、
前記液晶素子と前記ビーム径規制素子との間に配置され、前記レーザ光の光結合効率がほぼ一定となるように前記レーザ光を前記ビーム径規制素子に導くリレー光学系と
を具備することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光ピックアップ装置であって、
前記リレー光学系は、２つのリレーレンズを有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光ピックアップ装置であって、
前記リレー光学系は、前記２つのリレーレンズの間に配置されたミラーを有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４】
請求項１に記載の光ピックアップ装置であって、
前記リレー光学系と前記ビーム径規制素子との間に配置され、前記リレー光学系から出射された前記レーザ光の光軸の角度を変換する変換素子をさらに具備することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５】
請求項１に記載の光ピックアップ装置であって、
前記光源は、青色半導体レーザであり、
前記対物レンズの開口数が０．８５であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項６】
信号を記録可能なディスク状の記録媒体を回転駆動する回転駆動機構と、
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のビーム径を規制するビーム径規制素子と、
前記ビーム径規制素子により前記ビーム径が規制された前記レーザ光を、前記記録媒体に集光させる対物レンズと、
前記光源から出射された前記レーザ光の発散角を変化させる液晶素子と、
前記液晶素子と前記ビーム径規制素子との間に配置され、前記レーザ光の光結合効率がほぼ一定となるように前記レーザ光を前記ビーム径規制素子に導くリレー光学系と
を具備することを特徴とする光ディスク駆動装置。
【請求項７】
レーザ光を出射し、
出射された前記レーザ光の発散角を変化させ、
出射された前記レーザ光のビーム径をビーム径規制素子により規制し、
前記レーザ光の光結合効率がほぼ一定となるように前記レーザ光を前記ビーム径規制素子に導き、
前記ビーム径規制素子により前記ビーム径が規制された前記レーザ光を、信号を記録可能なディスク状の記録媒体に集光させる
ことを特徴とする球面収差の補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光記録媒体に光学的に信号を記録すること及び記録された信号を再生することのうち少なくと一方を行う光ピックアップ装置、これを搭載した光ディスク駆動装置及び球面収差の補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、信号の高記録密度化のために、次世代の光ディスクフォーマットとして、青紫色半導体レーザによる波長４００〜４１０ｎｍ程度の光源と、ＮＡ（開口数）が０．８５の対物レンズを用いたものが採用されている。この波長４００ｎｍ程度のレーザ光を用いる光ディスクは、信号記録層を保護するカバー層の厚さが薄く、例えば０．１ｍｍとされた構造のものが実用化されている。また、このような波長４００ｎｍ程度のレーザ光を用いる光ディスクでは、波長６５０ｎｍの光が用いられる光ディスクと同様に、情報の記録量を増加させるために、信号記録層を複数有したディスクが提案されている。
【０００３】
このような複数層のディスクに信号が記録され、または記録された信号が再生される場合、各信号記録層の、ディスク表面からの深さの違いによって、球面収差量が大きく変化してしまい、球面収差の補正が必要とされる。特に、波長４００ｎｍ程度のレーザ光を用いる光ディスクでは、球面収差の変化量は顕著に現れる。
【０００４】
また、単一の信号記録層を有する光ディスクであっても、ディスクの基板の厚さ自体に誤差が生じていれば、球面収差は変化してしまう。特に、波長４００ｎｍ程度のレーザ光を用いる光ディスクでは、ディスクの基板厚は０．１ｍｍと薄い。したがって、光ディスクの製造過程において基板厚の寸法精度を高めることによって球面収差の誤差を小さくする、ということが困難になってきている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
かかる球面収差を補正する手段として液晶素子が用いられ場合がある。具体的には、特許文献１の明細書の段落[００１４]等に記載がある。例えば、レーザ光をその液晶素子に入射させ、液晶素子内で同心円状に形成された電極に電圧を印加することで、入射されるレーザ光の屈折率を部分的に変化させる。その結果、入射されたレーザ光に部分的に位相変化が生じ、これにより球面収差がキャンセルされるように補正される。その液晶素子の具体例としては、特許文献２に記載された液晶素子が挙げられる。
【０００６】
球面収差を補正する手段として、液晶素子ではなく、例えば圧電体でミラーを駆動する方式の素子が用いられる場合がある（例えば、特許文献３参照。）。
【特許文献１】特開２００４−１８５７５８号公報（段落[０００８]〜[００１５]）
【特許文献２】特開２００２−１０９７７６号公報（段落[０００７]、[０００８]）
【特許文献３】特開２００５−１００５１３号公報（段落[００５４]〜[００５７]、[００７２]）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１、２に記載のような液晶素子が用いられる場合、入射されたレーザ光の屈折率を変化させるので、液晶素子から出射するレーザ光が発散したり、収束したりする。その結果、レーザ光の有効出射角が変動し、有効ビーム径が変動する。有効ビーム径が変動すると、リム強度が変動する。リム強度とは、特許文献１にも記載があるように、対物レンズに入射するレーザ光の強度分布を表す指標であり、レーザ光の強度ピークを１としたときの対物レンズの有効径外縁部の強度比で表される。リム強度が変化することにより、実質的に開口数が変化し、光ディスクに集光されるレーザ光のスポット径が変化して、再生特性が劣化するという問題が生じる。
【０００８】
一方、特許文献３に記載のようなミラーが用いられる場合、例えば特許文献３の図１に示されるような臨界角プリズム１３を配置させる必要があり、複雑な折返しのある光路になってしまうとともに、装置が大型化する。
【０００９】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、球面収差を適切に補正し、リム強度の変動を防止することができ、さらに小型化を実現することができる光ピックアップ装置、これを搭載した光ディスク駆動装置及び球面収差の補正方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る光ピックアップ装置は、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のビーム径を規制するビーム径規制素子と、
前記ビーム径規制素子により前記ビーム径が規制された前記レーザ光を、信号を記録可能なディスク状の記録媒体に集光させる対物レンズと、前記光源から出射された前記レーザ光の発散角を変化させる液晶素子と、前記液晶素子と前記ビーム径規制素子との間に配置され、前記レーザ光の光結合効率がほぼ一定となるように前記レーザ光を前記ビーム径規制素子に導くリレー光学系とを具備する。
【００１１】
本発明では、リレー光学系により、レーザ光の光結合効率が一定となるようにレーザ光がビーム径規制素子に導かれるので、液晶素子で球面収差を適切に補正しながら、リム強度の変動を防止することができる。これにより、記録信号または再生信号の品質を向上させることができる。
【００１２】
特に、リレー光学系が用いられなくても、液晶素子がビーム径規制素子のごく近くに配置されることで、有効ビーム径の変動あるいはリム強度の変動を抑制することは可能であるが、多少の変動は免れない。これに対し本発明では、リレー光学系が用いられることにより、液晶素子をビーム径規制素子の近くに配置する必要がなく、有効ビーム径の変動及びリム強度の変動がなくなる。
【００１３】
しかも、レーザ光の発散角を変化させる手段として液晶素子が設けられているので、例えば上記のようにミラーを駆動して球面収差を補正する補正素子が設けられる場合に比べ、光学部品の数を減らし、簡単な構成で球面収差が補正される。したがって、さらに光ピックアップ装置の小型化を実現することが可能となる。この場合、液晶素子は透過型が好ましい。
【００１４】
以上より、本発明では、液晶素子とリレー光学系とが組み合わせで設けられる効果は大きく、リム強度の変動の防止、装置の小型化または薄型化の実現、製造コストの低減、液晶素子の配置設計の自由度の向上等の効果が得られる。
【００１５】
「前記液晶素子と前記ビーム径規制素子との間に配置され」とは、前記液晶素子と前記ビーム径規制素子との間の、レーザ光の光路上に配置される、という意味である。
【００１６】
本発明において、前記リレー光学系は、２つのリレーレンズを有する形態が考えられる。これにより、テレセントリックな光学系を実現でき、有効ビーム径の変動及びリム強度の変動がなくなる。あるいは、光ピックアップ装置の薄型化または小型化を実現するためには、前記リレー光学系は、前記２つのリレーレンズの間に配置されたミラーを有する場合もある。
【００１７】
本発明において、光ピックアップ装置は、前記リレー光学系と前記ビーム径規制素子との間に配置され、前記リレー光学系から出射された前記レーザ光の光軸の角度を変換する変換素子をさらに具備する。これにより、光ピックアップ装置の薄型化を実現することが可能となる。このように光軸の角度を変換する変換素子が設けられる場合にリレー光学系がない場合、変換素子とビーム径規制素子との間に液晶素子が配置されれば薄型化が可能と考えられる。しかしながら、現実的には、変換素子とビーム径規制素子との狭い空間に液晶素子を配置することはほぼ不可能に近い。本発明では、リレー光学系が設けられることで、光ピックアップ装置の薄型化を達成することができる。
【００１８】
本発明において、前記光源は、青色半導体レーザであり、前記対物レンズの開口数が０．８５である場合、特に有利となる。
【００１９】
本発明に係る光ディスク駆動装置は、信号を記録可能なディスク状の記録媒体を回転駆動する回転駆動機構と、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のビーム径を規制するビーム径規制素子と、前記ビーム径規制素子により前記ビーム径が規制された前記レーザ光を、前記記録媒体に集光させる対物レンズと、前記光源から出射された前記レーザ光の発散角を変化させる液晶素子と、前記液晶素子と前記ビーム径規制素子との間に配置され、前記レーザ光の光結合効率がほぼ一定となるように前記レーザ光を前記ビーム径規制素子に導くリレー光学系とを具備する。
【００２０】
「光ディスク駆動装置」とは、記録媒体に信号を記録すること及び記録された信号を再生することのうち少なくとも一方が可能な装置である。
【００２１】
本発明に係る球面収差の補正方法は、レーザ光を出射し、出射された前記レーザ光の発散角を変化させ、出射された前記レーザ光のビーム径をビーム径規制素子により規制し、前記レーザ光の光結合効率がほぼ一定となるように前記レーザ光を前記ビーム径規制素子に導き、前記ビーム径規制素子により前記ビーム径が規制された前記レーザ光を、信号を記録可能なディスク状の記録媒体に集光させる。
【００２２】
この球面収差の補正方法に係る本発明では、発明特定事項中あるいはその作用効果の記載中に特に明示がない限り、各ステップの順序は問わないものとする。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明によれば、球面収差を適切に補正し、リム強度の変動を防止することができ、さらに光ピックアップ装置及び光ディスク駆動装置の小型化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００２５】
図１は本発明の一実施の形態に係る光ディスク駆動装置の概略斜視図である。
【００２６】
図１に示す光ディスク駆動装置１は、記録媒体としての光ディスク（ＤＶＤ±Ｒ／ＲＷ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＢＤ（Blu-ray Disc（登録商標）））２に対して情報の記録や再生を行う装置である。光ディスク２は、単一の信号記録層を有していてもよいし、複数の信号記録層を有していてもよい。
【００２７】
光ディスク駆動装置１は、例えばＢＤ等の光ディスク２が装着されるディスクテーブル３と、移動可能に設けられた移動ベース４と、移動ベース４を案内するためのガイド軸５と、光ディスク２に情報を記録したり再生したりする光ピックアップ装置６と、これらを収容する筐体７とを備えている。
【００２８】
ディスクテーブル３は、光ディスク２を装着するためのチャッキング機構が設けられている。これにより、ディスクテーブル３に光ディスク２が装着されて回転するこができるように構成されている。
【００２９】
移動ベース４は、例えば光ディスク２の半径方向にスライド可能に設けられている。移動ベース４には、光ピックアップ装置６や後述する送りモータなどが搭載される。
【００３０】
ガイド軸５は、移動ベース４を光ディスク２の半径方向に案内する。
【００３１】
光ピックアップ装置６は、２軸アクチュエータ８を備え、２軸アクチュエータ８は、対物レンズ３８をフォーカッシング方向及びトラッキング方向に変位させて、フォーカスサーボや、トラッキングサーボ等の駆動制御を行う。２軸アクチュエータ８に代えて、対物レンズ３８と光ディスク２との相対的な傾き角（チルト角）の方向にも、対物レンズ３８を変位させることが可能な３軸アクチュエータが設けられていてもよい。
【００３２】
図２は図１に示した光ディスク駆動装置１の構成を示すブロック図である。
【００３３】
光ディスク駆動装置１は、図２に示すように、上記の光ピックアップ装置６に加え、スピンドルモータ９と、送りモータ１０と、システムコントローラ１１と、サーボ制御回路１２と、プリアンプ１３と、信号変復調器及びＥＣＣ（誤り訂正符号）部１４と、インターフェース１５と、Ｄ／Ａ変換器及びＡ／Ｄ変換器１６と、オーディオ・ビジュアル処理部１７と、オーディオ・ビジュアル信号入出力部１８と、レーザ制御部１９とをさらに備えている。
【００３４】
スピンドルモータ９は、光ディスク２を回転駆動するためのモータである。
【００３５】
送りモータ１０は、図１に示した移動ベース４を光ディスク２の半径方向に移動するためのモータである。これにより、光ピックアップ装置６が光ディスク２の半径方向に移動される
システムコントローラ１１は、この光ディスク駆動装置１全体及び信号処理やサーボ制御などの個別制御を行うために設けられている。
【００３６】
サーボ制御回路１２は、プリアンプ１３から得られる信号（フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号）に基づきフォーカスサーボ信号及びトラッキングサーボ信号を生成し、これらの信号を光ピックアップ装置６及び送りモータ１０に送る。
【００３７】
プリアンプ１３は、光ピックアップ装置６で得られた信号からフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号及びＲＦ信号）を生成する。
【００３８】
信号変復調器及びＥＣＣ（誤り訂正符号）部１４は、ＲＦ信号を復調し、記録信号を復調すると共に、誤り訂正符号化処理を行う。例えば、記録信号にはＥＣＣを付加し、再生信号（ＲＦ信号）については誤り訂正を行う。
【００３９】
インターフェース１５は、外部コンピュータ２１との間で信号の遣り取り行う。
【００４０】
Ｄ／Ａ変換器及びＡ／Ｄ変換器１６は、再生信号をディジタル信号からアナログ信号に変換すると共に、記録信号をアナログ信号からディジタル信号に変換する。
【００４１】
オーディオ・ビジュアル処理部１７及びオーディオ・ビジュアル信号入出力部１８は、外部機器との間でオーディオ信号や映像信号の遣り取りを行う。
【００４２】
レーザ制御部１９は、記録や再生、光ディスク２の種別などに応じて光ピックアップ装置６に搭載された半導体レーザの出力や波長を制御する。
【００４３】
以上のように構成された光ディスク駆動装置１は、スピンドルモータ９によって、光ディスク２を回転操作し、サーボ制御部１２からの制御信号に応じて送りモータ１０を駆動制御する。これにより、光ディスク駆動装置１は、光ピックアップ装置６を光ディスク２の選択された信号記録層の所望の記録トラックに対応する位置に移動させることで、光ディスク２の選択された信号記録層に対して情報の記録再生を行う。
【００４４】
図３は、図２で示した光ピックアップ装置６の光学系を示す図である。
【００４５】
光ピックアップ装置６は、光源３１、ビームスプリッタ３２、コリメータレンズ３３、発散角可変素子３４、リレーレンズ３５、立ち上げミラー３６、開口絞り３７、対物レンズ３８、集光レンズ３９、フォトディテクタ４０を有する。
【００４６】
光源３１は、例えば波長４００〜４１０ｎｍ程度、具体的には４０５ｎｍ程度の青色半導体レーザが用いられる。しかし、これだけに限らず、ＣＤ−ＲやＣＤ−ＲＷに対応するために波長７８０ｎｍのレーザ光、ＤＶＤ−ＲやＤＶＤ−ＲＷなどに対応するために波長６５０ｎｍのレーザ光を選択的に出射可能な光源が用いられてもよい。
【００４７】
ビームスプリッタ３２は、光源３１から出射されたレーザ光を透過させるとともに、９０°偏光した戻り光を反射させてフォトディテクタ４０に導く。
【００４８】
コリメータレンズ３３は、ビームスプリッタ３２を透過したレーザ光をほぼ平行光として発散角可変素子３４に入射させる。
【００４９】
発散角可変素子３４は、光ディスク２の構造または光学系の設計の誤差等により発生する球面収差を補正するために、入射されたレーザ光の発散角を変化させる。発散角可変素子は、例えば液晶素子で構成され、電極（図示せず）に電圧を印加することで、液晶分子の配向が印加された電圧に応じて偏倚する。これにより、液晶素子の屈折力が変化し、入射されたレーザ光の屈折率が部分的に変化する。その結果、レーザ光の発散角が変化する。電極の配列は、例えば同心円状が好ましいが、これに限られるわけではない。なお、ここでいう発散角とは、正及び負の両方の発散角の意味を含み、負の発散角とは収束角を意味する。このことは後に詳しく説明する。
【００５０】
リレーレンズ３５は、レーザ光の光結合効率がほぼ一定となるように、該レーザ光を開口絞り３７に導く。具体的には、リレーレンズ３５は、例えば２つのレンズ３５ａ及び３５ｂで構成される。リレーレンズ３５としては、例えばケプラータイプが用いられるが、これに限られない。レンズ３５ａとレンズ３５ｂの光学的な設計は同じであるが、異なっていてもよい。ここでいう光結合効率とは、光源３１から出射されたレーザ光のパワーに対する、開口絞りに入射されるパワーの比率、すなわち全パワーのうち実際に使用されるパワーの比率で表される。
【００５１】
立ち上げミラー３６は、リレーレンズ３５から出射したレーザ光の光軸の角度を変換する。この例では、水平方向に進むレーザ光をほぼ垂直に立ち上げる。このように、光軸が９０度変換される形態に限られず、９０度未満、または９０度を超える角度で光軸が変換される形態であってもよい。
【００５２】
開口絞り３７は、対物レンズ３８に入射するレーザ光のビーム径を規制するビーム径規制素子である。
【００５３】
対物レンズ３８は、ビーム径が規制されたレーザ光を光ディスク２に集光させる。光源３１として波長が４００〜４１０ｎｍ程度のレーザが用いられる場合、対物レンズ３８の開口数は、０．８５である。波長が６５０ｎｍ程度のレーザが用いられる場合、対物レンズ３８の開口数は、０．６である。波長が７８０ｎｍ程度のレーザが用いられる場合、対物レンズ３８の開口数は、０．４５である。開口数は、これら以外の開口数でもよく、レーザ光の波長による。
【００５４】
集光レンズ３９は、ビームスプリッタ３２で反射した戻り光をフォトディテクタ４０に集光させる。
【００５５】
フォトディテクタ４０は、例えば検出した戻り光を電気信号に変換し、トラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号、ＲＦ信号等を生成する。
【００５６】
以上のように構成された光ピックアップ装置６の動作について説明する。
【００５７】
光源３１から出射されたレーザ光は、ビームスプリッタ３２を透過し、コリメータレンズ３３に入射する。入射したレーザ光はコリメータレンズ３３により平行光にされる。平行光にされる理由は、発散角可変素子３４に入射されるレーザ光のエネルギーを効率良く用い、さらにレーザ光の光結合効率のばらつきを最小にするためである。このように平行光にされた場合、レーザ光は平面波となって伝播する。この発散角可変素子３４により発散角が変化したレーザ光が出射する。発散角可変素子３４によりレーザ光の発散角が変化すると、部分選択的に位相が制御された球面波状のレーザ光として伝搬し、リレーレンズ３５に入射する。
【００５８】
発散角可変素子３４は、上記システムコントローラ１１による制御に基づき駆動される。この場合、オープンループ系で制御されてもよいし、クローズドループ系、すなわちフィードバック系で動的に制御されてもよい。
【００５９】
リレーレンズ３５を出射したレーザ光は、立ち上げミラー３６でほぼ垂直に立ち上げられ、開口絞り３７及び対物レンズ３８に一定の光結合効率でレーザ光が入射される。リレーレンズ３５が設けられることにより、発散角可変素子３４によりレーザ光の発散角が変化しても、テレセントリック光学系を実現することができ、開口絞り３７にほぼ一定の光結合効率でレーザ光を入射させることが可能となる。これについては後に詳述する。対物レンズ３８で光ディスク２に集光させられたレーザ光は信号記録層で反射し、その反射戻り光は、これまでと逆の順をたどって、ビームスプリッタ３２で反射してフォトディテクタ４０に入射する。
【００６０】
本実施の形態では、球面収差の補正がなされても、対物レンズ３８にほぼ一定の光結合効率でレーザ光が入射されるので、安定して信号を記録、または信号を再生することができ、記録信号及び再生信号の品質を向上させることができる。
【００６１】
次に、リレーレンズ３５についてさらに詳細に説明するが、その前に、光ピックアップ装置６においてリレーレンズ３５がない場合の光学的な原理及び作用について説明する。図４は、「リレーレンズ３５がない場合」の光源３１から対物レンズ３８までの光学系を示す図である。
【００６２】
図４では、光源３１、コリメータレンズ３３、発散角可変素子３４、開口絞り３７及び対物レンズ３８がそれぞれ配置されている。発散角可変素子３４は、発散角可変素子３４と開口絞り３７との間隔が以下の式（１）を満たす位置に配置される。
【００６３】
（（１．５／４．４）×１０３）・（ΔＳＡ３／ＮＡ３）（λ・Ｌ／φ２）≦０．１・・・（１）
ただし、式（１）において、
ΔＳＡ３：２つ以上の信号記録層のうち最も離間した２層間において、レーザ光が入射されるディスク表面から信号記録層までの厚みの差によって発生する球面収差量の差分（λｒｍｓ）、
ＮＡ：対物レンズ３８の開口数、
λ：光源３１から出射されるレーザ光の波長（ｍｍ）、
Ｌ：発散角可変素子３４と開口絞り３７との間隔（ｍｍ）、
φ：開口絞り３７により規制される開口径（ｍｍ）
とする。
【００６４】
光ピックアップ装置６は、発散角可変素子３４が上述の式（１）を満たすように、所定の位置に配置されることにより、光結合効率が大きく変化してしまうことを防止する。
【００６５】
ここで、発散角可変素子３４が式（１）を満たす位置に配置されることについて詳細に説明する。
【００６６】
光ピックアップ装置６において、図３に示すように、発散角可変素子３４の屈折力を変化させると、開口絞り３７により開口制限されていることにより、光源３１から出射されるレーザ光の有効出射角が変化する。
【００６７】
ここで、レーザ光の有効出射角とは、光源３１から出射されるレーザ光のうち、光学系に配置された各光学部品を通過して、開口絞り３７により開口制限され、対物レンズ３８により光ディスク２で集光されるレーザ光の光源３１から出射される角度を示すものであり、換言すると有効結合角である。
【００６８】
例えば、発散角可変素子３４の屈折力が変化し、レーザ光を収束させた場合、光源３１での有効出射角は、大きくなる。反対に、発散角可変素子３４の屈折力が変化し、レーザ光を発散させた場合、光源３１での有効出射角は小さくなる。
【００６９】
発散角可変素子３４が上述の式（１）を満たす位置に配置されていない場合は、層間厚みによる球面収差量の差分を補正するために発散角可変素子３４の屈折力を変化させると、有効ビーム径が変化し、すなわちレーザ光の有効出射角が変化する。さらに、光ディスク２の各信号記録層に集光されるレーザ光の光量（パワー）が変化したり、瞳内の強度分布、すなわち、有効径内の強度分布（あるいはリム強度）が変化したり、トラッキングエラー信号を３ビームを用いて生成する場合に、信号記録層上のスポット間隔が変化したりするおそれがある。例えば、発散角可変素子３４によりレーザ光を発散させると有効ビーム径が小さくなり光量が減少し、収束させると有効ビーム径が大きくなり光量が増加する。
【００７０】
この光量変化により、最適記録パワーからずれることにより情報信号の適切な記録を妨げる。また、最適再生パワーからずれて所定のパワー以上で再生することにより、レーザ光を集光することによる熱により記録しているので再生耐久性に問題を起こす等の記録再生特性が劣化してしまうことがある。
【００７１】
次に、発散角可変素子３４と開口絞り３７と位置の関係を示す式（１）について説明する。
【００７２】
上述のような光学部品を備える光ピックアップ装置６において、対物レンズ３８に入射するレーザ光の発散角を変化させることで、すなわち、発散または収束させて入射させることによって、球面収差を発生させる場合について考える。
【００７３】
ここで、図３に示すように、対物レンズ３８に入射するレーザ光の光軸方向から発散方向への傾斜角度をα（ｒａｄ）とする。すなわち、平行光である場合は、α＝０となり、収束光である場合のαは負の値となる。
【００７４】
光ピックアップ装置６において、発生する球面収差ＳＡ３は、対物レンズに入射するレーザ光の傾斜角度α（ｒａｄ）、及び、対物レンズの焦点距離ｆ（ｍｍ）に比例する。また、発生する球面収差ＳＡ３は、開口数ＮＡの４乗、すなわち、ＮＡ４に比例する。したがって、発生する球面収差ＳＡ３（λｒｍｓ）は、次式（２）を満たす。
【００７５】
ＳＡ３＝ｋ０・α・（ｆ／λ）・ＮＡ４ ・・・（２）
ただし、式（２）において、
α：対物レンズに入射するレーザ光の傾斜角度（ｒａｄ）、
ｆ：対物レンズの焦点距離（ｍｍ）、
λ：レーザ光の波長（ｍｍ）、
ＮＡ：対物レンズの開口数
ｋ０：係数
である。
【００７６】
この式（２）を対物レンズ３８の開口径φ（ｍｍ）と、焦点距離ｆ（ｍｍ）及び開口数ＮＡとの関係を示す次式（３）を用いて変形すると、式（４）のようになる。
φ＝２・ｆ・ＮＡ ・・・（３）
ＳＡ３＝ｋ・α・（φ／λ）・ＮＡ３ ・・・（４）
ただし、式（３）及び式（４）において、
φ：対物レンズの開口径（ｍｍ）、
ｋ：係数
である。
【００７７】
また、式（２）の係数ｋ０と、式（４）の係数ｋの関係は、次式（５）のとおりとなる。
【００７８】
ｋ＝ｋ０／２ ・・・（５）
上述の式（４）において、対物レンズ３８の開口径φ（ｍｍ）、対物レンズ３８に入射するレーザ光の傾斜角度α（ｒａｄ）、対物レンズ３８の開口数ＮＡを変化させて、対物レンズ３８から出射するレーザ光に含まれる球面収差量ＳＡ３（λｒｍｓ）を実際に計算すると、図４に示すようになる。この図４から、係数ｋを算出すると、８．８×１０−３となり、式（４）は、次式（６）のように表される。
【００７９】
ＳＡ３＝（８．８×１０−３）・α・（φ／λ）・ＮＡ３ ・・・（６）
式（６）を変形して、次式（７）を得る。
【００８０】
α＝（（１／８．８）×１０３）・（ＳＡ３／ＮＡ３）（λ／φ） ・・・（７）
また、発散角可変素子３４における開口径φ０（ｍｍ）の変化量Δφ０（ｍｍ）は、次式（８）であり、この式（８）とφ０≒φの関係を用いて、上述の式（７）を変形すると次式（９）が得られる。
【００８１】
φ０＝−２・α・Ｌ ・・・（８）
φ０／φ０＝（（−１／４．４）×１０３）・（ＳＡ３／ＮＡ３）（λ・Ｌ／φ２）・・・（９）
ただし、式（８）、式（９）において、
φ０：発散角可変素子３４の有効な開口径（ｍｍ）、
Δφ０：発散角可変素子３４の有効な開口径の変化量（ｍｍ）、
Ｌ：発散角可変素子３４と開口絞り３７との間隔（ｍｍ）
とする。
【００８２】
式（９）に示す（Δφ０／φ０）がすなわち、発散角可変素子３４における有効ビーム径の変化率を示す式である。ここで、変化がない場合は、（Δφ０／φ０）は０となる。また、この式（９）に示す（Δφ０／φ０）は、光源３１から出射されるレーザ光の有効出射角をθとしたときのＳｉｎθの変化率、すなわち、有効ビーム径の変化率ともいえる。
【００８３】
この有効ビーム径の変化により、光源３１から出射されるレーザ光が所定の値となるように、制御しても、発散角可変素子３４の屈折力を変化させることで球面収差を補正すると、ディスク２の信号記録層での集光されるレーザ光の光量（パワー）が変化したり、瞳内の強度分布、すなわち、有効径内の強度分布が変化したり、トラッキングエラー信号を３ビームを用いて生成する場合に、信号記録層上のスポット間隔が変化したりするおそれがある。
【００８４】
ここで、光源３１に半導体レーザを用いた場合、強度がガウス分布となることから、有効ビーム径の変化比率と、光量の変化比率との関係は、瞳内の強度分布により多少変化するが、代表的な例と考えられる、部品透過率を除いた純粋なレーザ光の光結合効率が３５％程度となる系（瞳の中心に対する有効径最外部における光強度を５５〜７０％程度とした場合）を想定すれば、１．５（Δφ０／φ０）程度となる。
【００８５】
この光量の変化率は、記録時のパワーマージン及び再生時の再生耐久性等を考慮すると１０％以内に抑える必要がある。例えば、ＮＡ＝０．８５の対物レンズ及び波長４００ｎｍ程度のレーザ光を用いる光ディスクの場合、再生パワーが１０％増大すると、再生耐久回数が１０分の１以下に減少してしまうというような現象も生じてしまい、実用上大きな不都合となる。
【００８６】
そして、光量の変化率が１０％以内であることから、次式（１０）の関係が得られる。
【００８７】
１．５（Δφ０／φ０）≦０．１ ・・・（１０）
上述の式（９）を、式（１０）に代入し、さらに、最も離間した２層間において、レーザ光が入射されるディスク表面から信号記録面までの厚みの差によって発生する球面収差量の差分をΔＳＡ３（λｒｍｓ）として、これをその式のＳＡ３に代入すると、波長λ（ｍｍ）、対物レンズの開口数ＮＡ、有効径φ（ｍｍ））としたときに、発散角可変素子３４と開口絞り３７との間隔Ｌ（ｍｍ）が満たすべき関係式として、次式（１１）の関係が得られる。
【００８８】
１．５（Δφ０／φ０）＝（（１．５／４．４）×１０３）・（ΔＳＡ３／ＮＡ３）
（λ・Ｌ／φ２）≦０．１ ・・・（１１）
この式（１１）において、例えば、青紫色半導体レーザを用いる光ディスクでは、波長がλ＝０．４０５×１０−３（ｍｍ）であること、開口数がＮＡ＝０．８５であること、記録層間厚みが２５μｍより球面収差ＳＡ３に換算して０．２５（λｒｍｓ）であることから、式（１２）の関係が得られる。
【００８９】
Ｌ／φ２≦１．８ ・・・（１２）
以上のように、本発明を適用した光ピックアップ装置６は、発散角可変素子３４が上述の式（１）を満たす位置に配置されることにより、信号記録層の層間の厚みによる球面収差を補正するとともに、光結合効率が大きく変化してしまうことを防止できる。
【００９０】
しかしながら、発散角可変素子３４が式（１）を満たす位置に配置されることは、実用上不便があることも多い。式（１）を満たす位置は、発散角可変素子３４が開口絞り３７のごく近くであり、特に立ち上げミラー３６が設けられた薄型の光ピックアップ装置を実現するためには、発散角可変素子３４は立ち上げミラー３６と開口絞り３７との間に配置されなければならない。これはほぼ不可能である。
【００９１】
そこで、本実施の形態に係る光ピックアップ装置６は、リレーレンズ３５を備えているのである。図５は、リレーレンズ３５が設けられた場合の発散角可変素子３４から対物レンズ３８での光学系を示す図である。
【００９２】
発散角可変素子３４が、球面収差を補正するため、例えば正の発散角、すなわち図５中、実線で示すように、レーザ光４４を発散させて出射させる場合、２つのレンズ３５ａ及び３５ｂの間における焦点位置は点Ａの位置になる。発散角可変素子３４は、レンズ３５ａの図中左側の焦点位置に配置される。開口絞り３７は、レンズ３５ｂの図中右側の焦点位置に配置される。発散角可変素子３４が、球面収差を補正するため、逆に負の発散角、すなわち図５中、破線で示すように、レーザ光４５を収束させて出射させる場合、２つのレンズ３５ａ及び３５ｂの間における焦点位置は点Ｂの位置になる。
【００９３】
ここで、焦点位置がＡ及びＢの間で変わっても、焦点Ａ及びＢからそれぞれ発散するビーム角はβで同じになる。このように焦点Ａ及びＢからそれぞれ発散するビーム角が同じになれば、開口絞り３７に入射するビーム径を一定にすることができる。このような光学系をテレセントリック光学系という。ビーム径が一定であれば、光結合効率を一定にすることができ、リム強度を一定にすることができる。
【００９４】
すなわち、本実施の形態によれば、リレーレンズ３５が設けられることにより、上記式（１）を満たさなくても、球面収差を適切に補正しながら、リム強度を一定に維持することが可能となる。また、リレーレンズ３５の設計によっては、光ピックアップ装置６の製造過程において、リレーレンズ３５ａに対する発散角可変素子３４の位置、あるいは、リレーレンズ３５ａに対する開口絞り３７（対物レンズ３８）の位置を適宜調整することができる。
【００９５】
しかも、発散角可変素子３４として液晶素子が設けられているので、例えばミラーを駆動して球面収差を補正する補正素子が設けられる従来の方式に比べ、光学部品の数を減らし、簡単な構成で球面収差が補正される。したがって、さらに光ピックアップ装置の小型化または薄型化を実現することが可能となる。
【００９６】
また、リレーレンズ３５が設けられることにより、光ピックアップ装置６全体の光学系の設計の自由度を高めることができる。
【００９７】
以上より、本実施の形態では、発散角可変素子３４とリレーレンズ３５とが組み合わせで設けられる効果は大きく、リム強度の変動の防止、光ピックアップ装置６の小型化または薄型化の実現、製造コストの低減、発散角可変素子３４の配置設計の自由度の向上等の効果が得られる。
【００９８】
図６は、本発明の他の実施の形態に係る光ピックアップ装置を示す平面図である。これ以降の説明では、図３等に示した実施の形態に係る光ピックアップ装置６の部材や機能等について同様のものは説明を簡略または省略し、異なる点を中心に説明する。
【００９９】
この光ピックアップ装置５６において、上記光ピックアップ装置６の光学系と異なる点は、各光学部品の配置をより現実的な配置にしている点である。光源３１は、移動ベース４の一端に取り付けられ、光源３１及びビームスプリッタ３２の間に、コリメータレンズ３３が配置されている。コリメータレンズ３３により平行光とされたレーザ光は、移動ベース４において光源３１が配置される位置とは反対側に配置された反射プリズム４１で９０度の角度で反射される。反射プリズム４１で反射されたレーザ光は、ミラー４２により９０度の角度で反射される。
【０１００】
リレーレンズ３５は、レンズ３５ａ及び３５ｂで構成され、これらのレンズの間には別のミラー４３が配置されている。ミラー４２で反射したレーザ光は、レンズ３５ａに入射し、ミラー４３で反射してレンズ３５ｂを通り、図６では図示されていない立ち上げミラー３６（図３参照）でほぼ垂直に反射され、開口絞り３７（図３参照）及び対物レンズ３８に入射する。
【０１０１】
光源３１からリレーレンズ３５のレンズ３５ｂまで、あるいは光源３１から図示しない立ち上げミラーまでの光路は、ほぼ水平方向になるように設けられることが、薄型化に好ましい。しかし、そのような形態に限られるわけではない。
【０１０２】
以上のように、レンズ３５ａ及び３５ｂの間に適当なミラー４３が配置されることにより、光ピックアップ装置５６の小型化及び薄型化を実現することができる。
【０１０３】
本発明は以上説明した実施の形態には限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【０１０４】
上記実施の形態における光ピックアップ装置６または５６は、立ち上げミラー３６を備えるピックアップであった。これは、光ピックアップ装置６または５６が、薄型の光ディスク駆動装置１に搭載されるからであり、必ずしも立ち上げミラー３６が必要なわけではない。光ディスク駆動装置１が薄型でない場合、立ち上げミラー３６が不必要な場合もある。
【０１０５】
光ピックアップ装置６、５６の光学系において、例えば光源３１やビームスプリッタ３２、その他の光学部品の配置等は、図３、図６等で示した形態に限られず、適宜変更可能である。また、その配置により、図示しない別の光学部品がさらに設けられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る光ディスク駆動装置の概略斜視図である。
【図２】図１に示した光ディスク駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図２で示した光ピックアップ装置の光学系を示す図である。
【図４】「リレーレンズがない場合」の光源から対物レンズまでの光学系を示す図である。
【図５】リレーレンズが設けられた場合の発散角可変素子から対物レンズでの光学系を示す図である。
【図６】本発明の他の実施の形態に係る光ピックアップ装置を示す平面図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１…光ディスク駆動装置
２…光ディスク
６、５６…光ピックアップ装置
３１…光源
３４…発散角可変素子
３５、３５ａ、３５ｂ…リレーレンズ
３７…開口絞り
３８…対物レンズ
４４、４５…レーザ光
【図１】
2007200456.tif 000003
【図２】
2007200456.tif 000004
【図３】
2007200456.tif 000005
【図４】
2007200456.tif 000006
【図５】
2007200456.tif 000007
【図６】
2007200456.tif 000008