JP2002197712A

JP2002197712A - 集光光学系、光ピックアップ装置及び再生装置

Info

Publication number: JP2002197712A
Application number: JP2000392333A
Authority: JP
Inventors: Toru Kimura; 徹木村
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2000-12-25
Filing date: 2000-12-25
Publication date: 2002-07-12

Abstract

(57)【要約】【課題】レーザ光源の発振波長変化、温度・湿度変化、
光情報記録媒体の透明基板の厚みの誤差等に起因して光
ピックアップ装置の各光学面で発生する球面収差の変動
を、簡易な構成で効果的に補正できる集光光学系および
光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】カップリングレンズ２を構成する２つのレ
ンズ要素２ａ、２ｂのうち、少なくとも１つを光軸方向
に沿って変移可能とすることで、集光光学系中の各光学
面、特に対物レンズ１の光学面で生じる球面収差の変動
が補正可能となる。従来の光情報記録媒体より高密度に
情報を記録及び／又は高密度記録された情報を再生する
ために必要な高開口数の対物レンズを用いた場合に問題
となる、レーザ光源３の発振波長の微少変動、及び／又
は温湿度変化、及び／又は光情報記録媒体の透明基板の
厚さの誤差等に起因して対物レンズ１で大きく発生する
球面収差をリアルタイムで補正できるので、常に光情報
記録媒体の情報記録面に適正なスポットを形成すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ピックアップ装
置用の集光光学系及び光ピックアップ装置に関し、特に
高密度な情報記録又は再生が可能な光ピックアップ装置
及びその集光光学系に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、短波長赤色半導体レーザの実用化
に伴い、従来の光ディスク（光情報記録媒体ともいう）
である、ＣＤ（コンパクトディスク）と同程度の大きさ
で大容量化させた高密度の光ディスクであるＤＶＤ（デ
ジタルバーサタイルディスク）が開発・製品化されてい
るが、近い将来には、より高密度な情報の記録又は再生
を可能とする次世代の光ディスクが登場することが予想
される。

【０００３】このような次世代の光ディスクを媒体とし
た光情報記録再生装置の光学系では、記録信号の高密度
化を図るため、或いは高密度記録信号を再生するため、
対物レンズを介して情報記録面上に集光するスポットの
径を小さくすることが要求される。そのためには、光源
であるレーザの短波長化や対物レンズの高開口数化が必
要となる。現在、短波長レーザ光源としてその実用化が
期待されているのは、発振波長４００ｎｍ程度の青紫色
半導体レーザである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、レーザ光源
の短波長化や対物レンズの高開口数化が進むと、通常の
ＣＤやＤＶＤのごとき従来の光ディスクに対して情報の
記録または再生を行うような、比較的長波長のレーザ光
源と低開口数の対物レンズとの組み合わせからなる光ピ
ックアップ装置では、ほとんど無視できる問題でも、よ
り顕在化してくることが予想される。

【０００５】その１つがレーザ光源の微少な発振波長の
変動により対物レンズで生じる軸上色収差の問題であ
る。光ピックアップ装置において光源として用いられる
半導体レーザから出射される光束の波長は一般的に単色
であるので、理論上は対物レンズでは軸上色収差は発生
しないと考えられる。しかしながら、実際的には半導体
レーザの特性の一つとして、出力の変化により瞬時的に
波長が数ｎｍほど変化するモードホップ現象を起こす場
合がある、しかるに、対物レンズの軸上色収差が補正さ
れていない場合には、モードホップ現象によって集光位
置が変化し、情報の記録及び／又は再生においてエラー
が生じる可能性がある。

【０００６】又、光源の波長が短くなるに従い集光位置
の変化量は大きくなるので、光ピックアップ装置の光源
として発振波長６００ｎｍ以下の短波長半導体レーザ、
特に発振波長４００ｎｍ程度の青紫色半導体レーザを用
いた場合は対物レンズで発生する軸上色収差の補正が必
要となる，

【０００７】更に、レーザ光源の短波長化と対物レンズ
の高開口数化において顕在化する別の問題は、光源の微
少な発振波長変動によって対物レンズで発生する球面収
差の変動である。光ピックアップ装置において光源とし
て用いられる半導体レーザはその発振波長に±１０ｎｍ
ほどの個体間のばらつきがある。しかるに、基準波長か
らずれた発振波長をもつ半導体レーザを光源に用いる
と、対物レンズで発生する球面収差は開口数が大きくな
るほど大きくなる。このため、基準波長からずれた発振
波長をもつ半導体レーザを使用できないものとすると、
光源として使用する半導体レーザの選別が必要となる
が、それにより半導体レーザのコストが上昇する。

【０００８】又、レーザ光源の短波長化と対物レンズの
高開口数化において顕在化する更に別の問題は、温度・
湿度変化による対物レンズで発生する球面収差の変動で
ある。すなわち、光ピックアップ装置において一般的に
使用されているプラスチックレンズは、温度や湿度変化
をうけて変形しやすく、また、屈折率が大きく変化す
る。プラスチックレンズの温度変化に対する屈折率の変
化は−１０×１０^-5／℃ほどである。屈折率変化により
生じる球面収差は、対物レンズの開口数の４乗に比例し
て発生するので、従来の光ピックアップ装置に用いられ
る光学系ではそれほど問題にならなかった屈折率変化に
よる球面収差の変動も、対物レンズの高開口数化におい
ては無視できない量となる。

【０００９】更に、レーザ光源の短波長化と対物レンズ
の高開口数化において顕在化する別の問題は、光ディス
クの保護層（透明基板ともいう）の厚み誤差に起因する
光学系の球面収差の変動である。保護層の厚み誤差によ
り生じる球面収差は、対物レンズの開口数の４乗に比例
して発生するので、対物レンズの開口数が大きくなるに
つれて保護層の厚み誤差の影響が大きくなり、安定した
情報の記録または再生が出来なくなる恐れがある。

【００１０】本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑
み、レーザ光源の発振波長変化、温度・湿度変化、光情
報記録媒体の透明基板の厚みの誤差等に起因して光ピッ
クアップ装置の各光学面で発生する球面収差の変動を、
簡易な構成で効果的に補正できる集光光学系および光ピ
ックアップ装置を提供することを目的とする。

【００１１】更に本発明は、レーザ光源のモードホップ
現象に起因して対物レンズで発生する軸上色収差を効果
的に補正できる集光光学系および光ピックアップ装置を
提供することを目的とする。

【００１２】又、本発明は、短波長レーザ光源と高開口
数の対物レンズを備え、透明基板厚みの異なる複数の情
報記録媒体に対して情報の記録または再生を行える集光
光学系および光ピックアップ装置を提供することを目的
とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の集光光
学系は、光源から出射された発散光の発散角を変えるカ
ップリングレンズと、このカップリングレンズを通過し
た光束を光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面
に集光させる対物レンズとを含む光情報記録媒体の記録
及び／又は再生用の光ピックアップ装置の集光光学系で
あって、前記集光光学系を構成する光学素子の少なくと
も１つの光学面上に輪帯状の回折構造が形成され、前記
カップリングレンズは２群構成であって、前記カップリ
ングレンズを構成する少なくとも１つのレンズ群を光軸
方向に沿って変移させることで、前記集光光学系の各光
学面で生じる球面収差の変動を補正することを特徴とす
る。

【００１４】請求項１に記載の集光光学系は、ＤＶＤよ
り高密度・大容量の次世代の光情報記録媒体に対する記
録及び／又は再生を行うための光ピックアップ装置に用
いられる集光光学系の好ましい構成に関する。集光光学
系を構成する光学素子の少なくとも１つの光学面上に、
光源の波長が長波長側に微少変動した場合に対物レンズ
のバックフォーカスが短くなるような波長特性をもつ回
折構造を設けることで、青紫色半導体レーザのような短
波長光源を用いた際に問題となる対物レンズで発生する
軸上色収差を効果的に補正できる。上記回折構造を設け
るのは対物レンズより光源側に別途配置されたカップリ
ングレンズ以外の光学素子でもよいが、対物レンズ及び
／又はカップリングレンズに設けるほうが集光光学系の
構成要素を多くすることがないので光ピックアップ装置
を小型化でき好ましい。また、カップリングレンズの光
学面に回折構造を設ける場合に、回折のパワーを２つ以
上の光学面に分担させることができるので、１つの光学
面上に設ける回折構造の最小輪帯間隔を大きくすること
が可能となり、回折効率を高めることができる。

【００１５】さらに、カップリングレンズを構成する２
つのレンズ群のうち、少なくとも１つを光軸方向に沿っ
て変移可能とすることで、集光光学系中の各光学面、特
に対物レンズの光学面で生じる球面収差の変動が補正可
能となる。従来の光情報記録媒体より高密度に情報を記
録及び／又は高密度記録された情報を再生するために必
要な高開口数の対物レンズを用いた場合に問題となる、
光源の発振波長の微少変動、及び／又は温湿度変化、及
び／又は光情報記録媒体の透明基板の厚さの誤差等に起
因して対物レンズで大きく発生する球面収差をリアルタ
イムで補正できるので、常に光情報記録媒体の情報記録
面に適正なスポットを形成することができる。

【００１６】また、上記のカップリングレンズの変移可
能なレンズ群を光軸に沿って動かすことで、集光光学系
を形成する光学素子の成形誤差に起因して発生した球面
収差も補正可能である。一般に光学素子を金型を用いた
成形法で製造する場合、金型の加工誤差や光学素子の成
形誤差が発生する、例えば、中心の厚さ誤差や光学面の
形状誤差である。これらの誤差によって生じる収差の成
分が３次の球面収差であれば、本発明による集光光学系
では上記のカップリングレンズの変移可能なレンズ群を
光軸に沿って動かすことで補正ができる。したがって、
集光光学系を形成する光学素子の製造時の誤差許容量を
大きくでき、生産性を高めることができる。

【００１７】請求項２に記載の集光光学系は、前記光源
は６００ｎｍ以下の波長の光を出射し、前記集光光学系
中の各屈折面の屈折作用により生じる軸上色収差と、前
記回折構造で生じる軸上色収差とが相殺されることを特
徴とする。

【００１８】請求項２にあるように、６００ｎｍ以下の
発振波長を発生する光源を用いることで、従来の光情報
記録媒体より高密度に記録及び／又は高密度記緑された
情報の再生が光情報記録媒体に対して可能となるが、前
述したように集光光学系、特に対物レンズで発生する軸
上色収差が問題となる。集光光学系の各屈折面で発生す
る軸上色収差と逆極性の軸上色収差を前記回折構造で発
生させることで、集光光学系を介して光情報記録媒体の
情報記録面にスポットを形成したときの波面は軸上色収
差が相殺された状態であり、集光光学系全体として光源
の波長変動の範囲内で良好に軸上色収差が補正された系
とすることができる。

【００１９】尚、本発明の集光光学系は、光源の発振波
長の光に対して、厚さ３ｍｍにおける内部透過率が８５
％以上である光学材料から形成されることが好ましい。
６００ｎｍ以下、特に４００ｎｍ程度の発振波長をもつ
短波長光源を用いた場合は、光学材料の光の吸収による
透過率の低下が問題となるが、集光光学系を上記のよう
な内部透過率をもつ材料から形成することで、記録時に
光源の出力を大きくしなくても高い光量のスポットを形
成でき、また再生時の読み出し信号のＳ／Ｎ比をよくす
ることができる。

【００２０】さらに、本発明の集光光学系は飽和吸水率
が０．５％以下の光学材料から形成されることが好まし
い。このようにすると、集光光学系を構成する各光学素
子が空気中の水分を吸収する過程において光学素子中に
吸水率の差による屈折率分布が生じにくく、それによっ
て発生する収差や位相変化にともなう回折効率の低下を
抑えることができる。特に対物レンズの開口数が大きい
と、収差発生や回折効率低下は大きくなる傾向にある
が、上記のようにすることで、それらを十分小さく抑え
ることができる。

【００２１】請求項３に記載の集光光学系は、前記カッ
プリングレンズと、前記回折構造が設けてある光学素子
と、前記対物レンズとからなる合成系の軸上色収差が次
式を満たすことを特徴とする。 │△ｆＢ・ＮＡ²│≦０．２５μｍ（１）ただし、ＮＡ：光情報記録媒体に記録及び／又は再生を行うのに
必要な所定の前記対物レンズの像側開口数 △ｆＢ：前記光源の波長が＋１ｎｍ変化したときの合成
系の焦点位置の変化（μｍ）

【００２２】回折構造の作用を利用して集光光学系の各
屈折面で発生する軸上色収差を補正した場合には、集光
光学系の軸上色収差、すなわちカップリングレンズと回
折構造が設けてある光学素子と対物レンズとからなる合
成系の軸上色収差が請求項３の条件式（１）を満たすこ
とが好ましい。

【００２３】請求項４に記載の集光光学系は、前記光情
報記録媒体に記録及び／又は再生を行うのに必要な所定
の前記対物レンズの像側開口数が０．６５以上であっ
て、前記光情報記録媒体の透明基板の厚さが０．６ｍｍ
以下であることを特徴とする。

【００２４】請求項４にあるように、光情報記録媒体に
記録及び／又は再生を行うのに必要な所定の対物レンズ
の像側開口数（ＮＡ）を０．６５以上に高めることで
（従来の光情報記録媒体、例えばＣＤでは０．４５，Ｄ
ＶＤでは０．６０である）、情報記録面上に集光するス
ポットのサイズを小さくできるので、従来の光情報記録
媒体より高密度に記録及び／又は高密度記録された情報
の再生が光情報記録媒体に対して可能となる。しかし、
このように対物レンズの開口数を高めることで、光軸に
対して垂直な面からの光情報記録媒体の傾きやそりに起
因するコマ収差の発生が大きくなるという問題が発生す
る。光情報記録媒体の透明基板の厚さを小さくすること
で、このようなコマ収差の発生を抑制できる。対物レン
ズの開口数を０．６５以上に高めた場合は、光情報記録
媒体の透明基板の厚さ（ｔ）を０．６ｍｍ以下にするこ
とが好ましい（従来の光情報記録媒体、例えばＣＤでは
１．２ｍｍ，ＤＶＤでは０．６ｍｍである）。具体的に
は、０．６５≦ＮＡ≦０．７０の場合には０．３≦ｔ≦
０．６ｍｍとするのが好ましく、０．７０≦ＮＡ≦０．
８５の場合は０．０≦ｔ≦０．３ｍｍとするのが好まし
い。

【００２５】請求項５に記載の集光光学系は、前記カッ
プリングレンズを構成するレンズ群のうち、光軸に沿っ
て変移可能なレンズ群は正屈折力を有し、次式を満たす
ことを特徴とする。４≦ｆ_CP／ｆ_OBJ≦１７（２）但し、ｆ_CP：前記光軸に沿って変移可能な正屈折力を有するレ
ンズ群の焦点距離（ｍｍ）ｆ_OBJ：前記対物レンズの焦点距離（ｍｍ）

【００２６】請求項５にあるように、カップリングレン
ズを構成するレンズ群のうち、正屈折力を有するレンズ
群を光軸に沿って変移可能とした場合、（２）式を満た
すことが好ましい。（２）式の上限を超えないようにす
ると、集光光学系で生じた球面収差変動を補正するため
の変移量が小さくて済むので、全体的にコンパクトな集
光光学系とすることができる。（２）式の下限を超えな
いようにすると、変移可能なレンズ群の屈折力を小さく
抑えることができるので、変移可能なレンズ群での収差
の発生を抑制できる。又、カップリングレンズを構成す
る２つのレンズ群を共に正屈折力を有するものとした場
合は、（２）式を満たすことで、上述した２つのレンズ
群への屈折力の配分をバランス良く行うことができるの
で、それぞれのレンズ群を製造しやすい形状とすること
ができる。

【００２７】請求項６に記載の集光光学系は、前記カッ
プリングレンズを構成するレンズ群のうち、光軸に沿っ
て変移可能なレンズ群は負屈折力を有し、次式を満たす
ことを特徴とする。 −２０≦ｆ_CN／ｆ_OBJ≦−３（３）但し、ｆ_CN：前記光軸に沿って変移可能な負屈折力を有するレ
ンズ群の焦点距離（ｍｍ）ｆ_OBJ：前記対物レンズの焦点距離（ｍｍ）

【００２８】請求項６にあるように、カップリングレン
ズを構成するレンズ群のうち、負屈折力を有するレンズ
群を光軸に沿って変移可能とした場合、（３）式を満た
すことが好ましい。（３）式の下限を超えないようにす
ると、集光光学系で生じた球面収差変動を補正するため
の変移量が小さくて済むので、全体的にコンパクトな集
光光学系とすることができる。（３）式の上限を超えな
いようにすると、変移可能なレンズ群の屈折力を小さく
抑えることができるので、変移可能なレンズ群での収差
の発生を抑制できる。更に、カップリングレンズを構成
する２つのレンズ群のうち、正屈折力を有するレンズ群
の屈折力を小さく抑えることができるので、正屈折力を
有するレンズ群での収差の発生を抑制でき、製造しやす
いものとなる。

【００２９】請求項７に記載の集光光学系は、前記対物
レンズが１群１枚構成であって、少なくとも１つの面を
非球面としたことを特徴とする。

【００３０】請求項７にあるように、対物レンズを少な
くとも１つの面を非球面とした１群１枚構成とすること
で、１群１枚構成という簡易な構成でかつ球面収差およ
びコマ収差が良好に補正された、従来の光情報記録媒体
より高密度に記録及び／又は高密度記録された情報の再
生が光情報記録媒体に対して可能な光ピックアップに好
適な対物レンズを得ることができる。又、両面を非球面
とすることがより好ましく、それによりさらに精緻に収
差の補正ができる。また、対物レンズを１群１枚構成と
することで、開口数が大きくなってもワーキングディス
タンスを大きく確保することができるので、光情報記録
媒体のそりや傾きによる対物レンズと光情報記録媒体と
の接触を防ぐことができる。

【００３１】請求項８に記載の集光光学系は、前記対物
レンズが２群２枚構成であって、第１面から第３面のう
ち少なくとも２つの面を非球面としたことを特徴とす
る。

【００３２】請求項８にあるように対物レンズを２群２
枚構成とすることで、光線に対する屈折力を４つの面に
分配することができるので、開口数を大きくしても１面
ごとの屈折力は小さくてすむ。その結果、金型加工やレ
ンズ成形時のレンズ面間の偏芯許容量を大きくすること
ができ、製作しやすいレンズとすることができる。ま
た、光線に対する屈折力を４つの面に分配することで、
第１面から第３面のうち少なくとも２つの面に設けた非
球面の収差補正作用に余裕ができるので精緻に球面収差
およびコマ収差の補正ができる。このとき、少なくとも
第１面と第３面の２つの面を非球面とすることが好まし
い。さらに、第２面も非球面とすることで、第１レンズ
と第２レンズの光軸のずれにより発生する収差を小さく
抑えることができるのでより好ましい。

【００３３】請求項９に記載の集光光学系は、前記回折
構造が設けてある光学素子が、プラスチック材料から形
成されているので、回折構造が付加しやすく、さらに金
型を用いた射出成形法等により安価に大量生産すること
ができる。

【００３４】請求項１０に記載の集光光学系は、前記カ
ップリングレンズを構成するレンズ群のうち光軸方向に
沿って変移可能なレンズ群が、比重２．０以下の材料か
ら形成されていると、変移時における慣性力を小さく抑
えることができ、より迅速な変移が可能となるため好ま
しい。また、上記変移可能なレンズ群を変移させるため
の駆動装置としてのアクチュエータの駆動電流が小さく
てすむので、より小型のアクチュエータを用いることが
できる。

【００３５】請求項１１に記載の集光光学系は、前記回
折構造で発生するｎ（ｎは０，±１以外の整数）次回折
光の光量量が、他のいずれの次数の回折光の光量よりも
大きく、前記集光光学系は、前記光情報記録媒体に対す
る情報の記録及び／又は再生するために回折構造で発生
したｎ次回折光を、前記光情報記録媒体の情報記録面に
集光することができると、前記回折構造を複数の輪帯か
ら形成した場合に、輪帯間隔を大きくとれるため製造容
易となり好ましい。

【００３６】請求項１２に記載の集光光学系は、前記カ
ップリングレンズを構成する少なくとも１つのレンズ群
を光軸方向に沿って変移させることで、前記光源の発振
波長の変動に起因して集光光学系の各光学面で生じる球
面収差の変動を補正すると、良好なスポットを光情報記
録媒体の情報記録面に形成できるので、光源の選別が不
要となり好ましい。

【００３７】請求項１３に記載の集光光学系は、前記対
物レンズは少なくとも１枚のプラスチック材料から形成
されたレンズを含み、前記カップリングレンズを構成す
る少なくとも１つのレンズ群を光軸方向に沿って変移さ
せることで、温湿度変化に起因して集光光学系の各光学
面で生じる球面収差の変動を補正すると、温度変化や湿
度変化によって結像性能の低下が起こりやすいプラスチ
ックレンズであっても、高開口数の対物レンズとして使
用することが可能となるので、光ピックアップ装置の大
幅なコストダウンを図れる。

【００３８】請求項１４に記載の集光光学系は、前記カ
ップリングレンズを構成する少なくとも１つのレンズ群
を光軸方向に沿って変移させることで、前記情報記録媒
体の透明基板の厚さの変動に起因して生じる球面収差の
変動を補正すると、光情報記録媒体の許容製造誤差を大
きくすることができるので、生産性を高めることができ
る。

【００３９】請求項１５に記載の集光光学系は、前記カ
ップリングレンズを構成する少なくとも１つのレンズ群
を光軸方向に沿って変移させることで、前記光源の発振
波長の変動、或いは温湿度変化、或いは前記情報記録媒
体の透明基板の厚さの変動のうち少なくとも２つ以上の
組み合わせに起因して集光光学系の各光学面で生じる球
面収差の変動を補正することを特徴とする。

【００４０】本発明による集光光学系は、請求項１３の
ように温湿度変化、あるいは光情報記録媒体の透明基板
の厚さの誤差、あるいは光源の発振波長の基準波長から
のばらつきの組み合わせによって生ずる球面収差の変動
を補正できるので、常に集光特性の良好な集光光学系を
得ることができる。

【００４１】請求項１６に記載の集光光学系は、前記光
情報記録媒体が表面側から順に、透明基板と情報記録層
とが、交互に複数積層された構造を有し、前記対物レン
ズを光軸方向に沿って変移させることで各情報記録面に
対して情報の記録及び／又は再生のためにフォーカシン
グさせ、かつ前記カップリングレンズを構成する少なく
とも１つのレンズ群を光軸方向に沿って変移させること
で、各情報記録層での透明基板の厚さの違いによって生
じる球面収差の変動を補正することを特徴とする。

【００４２】請求項１６に記載の集光光学系は、光情報
記録媒体の表面側から順に、透明基板と情報記録層と
が、交互に複数積層された構造を有する光情報記録媒体
に対して情報の記録及び／又は再生が可能な光ピックア
ップ装置用の集光光学系に関する。かかる集光光学系に
よれば、カップリングレンズの変移可能な光学素子を光
軸に沿って動かすことで、表面から情報記録層までの透
明基板の厚さの違いによる球面収差を補正でき、さらに
対物レンズを光軸方向に変移させれば、所望の情報記録
層に合焦できるので、それぞれの情報記録面上に良好な
波面を形成できる。したがって、光情報記録媒体の片側
の面に２倍、あるいはそれ以上の容量の情報を記録及び
／又は再生が可能となる。

【００４３】請求項１７に記載の光ピックアップ装置
は、光源と、前記光源から出射された発散光の発散角を
変える２群構成のカップリングレンズと、このカップリ
ングレンズを通過した光束を光情報記録媒体の透明基板
を介して情報記録面に集光させる対物レンズとを含む集
光光学系と、前記情報記録面からの反射光を検出する検
出器と、前記情報記録面に光束を集光させるために、前
記対物レンズを光軸方向及び光軸直角方向に変移させる
第１の駆動装置と、前記カップリングレンズの少なくと
も一つの光学素子を光軸方向に変移させる第２の駆動装
置と、を有し、前記光情報記録媒体の情報記録面に対し
て情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置
であって、前記集光光学系を構成する光学素子の少なく
とも１つの光学面上に輪帯状の回折構造が形成され、前
記第２の駆動装置は、前記カップリングレンズを構成す
る少なくとも１つのレンズ群を光軸方向に沿って変移さ
せることで、前記集光光学系の各光学面で生じる球面収
差の変動を補正することを特徴とする。

【００４４】請求項１７に記載の光ピックアップ装置
は、ＤＶＤより高密度・大容量の次世代の光情報記録媒
体に対する記録及び／又は再生を行うための光ピックア
ップ装置に関する。かかる光ピックアップ装置の集光光
学系を構成する光学素子の少なくとも１つの光学面上
に、光源の波長が長波長側に微少変動した場合に対物レ
ンズのバックフォーカスが短くなるような波長特性をも
つ回折構造を設けることで、青紫色半導体レーザのよう
な短波長光源を用いた際に問題となる対物レンズで発生
する軸上色収差を効果的に補正し、さらに、カップリン
グレンズを構成する２つのレンズ群のうち、少なくとも
１つを光軸方向に沿って変移可能とすることで、集光光
学系中の各光学面で生じる球面収差の変動を良好に補正
することができる。第２の駆動装置は、カップリングレ
ンズを構成する２つのレンズ群のうち、少なくとも１つ
を光軸に沿って変移させるが、このとき、情報記録面上
に集光された光束の集光状態を検出するセンサーでの信
号をモニターしながら集光光学系で発生した球面収差が
最適に補正されるように上記光学素子を変移させる。こ
の第２の駆動装置としては、ボイスコイル型アクチュエ
ーターやピエゾアクチュエーターなどを用いることがで
きる。又、請求項１に記載の発明と同様な作用効果も有
する。

【００４５】請求項１８に記載の光ピックアップ装置
は、前記光源は６００ｎｍ以下の波長の光を出射し、前
記集光光学系中の各屈折面の屈折作用により生じる軸上
色収差と、前記回折構造で生じる軸上色収差とが相殺さ
れるので、請求項２に記載の発明と同様な作用効果を奏
する。

【００４６】請求項１９に記載の光ピックアップ装置
は、前記カップリングレンズと、前記回折構造が設けて
ある光学素子と、前記対物レンズとからなる合成系の軸
上色収差が次式を満たすので、請求項３に記載の発明と
同様な作用効果を奏する。 │△ｆＢ・ＮＡ²│≦０．２５μｍ（４）ただし、ＮＡ：光情報記録媒体に記録及び／又は再生を行うのに
必要な所定の前記対物レンズの像側開口数 △ｆＢ：前記光源の波長が＋１ｎｍ変化したときの合成
系の焦点位置の変化（μｍ）

【００４７】請求項２０に記載の光ピックアップ装置
は、前記光情報記録媒体に記録及び／又は再生を行うの
に必要な所定の前記対物レンズの像側開口数が０．６５
以上であって、前記光情報記録媒体の透明基板の厚さが
０．６ｍｍ以下であるので、請求項４に記載の発明と同
様な作用効果を奏する。

【００４８】請求項２１に記載の光ピックアップ装置
は、前記カップリングレンズを構成するレンズ群のう
ち、光軸に沿って変移可能なレンズ群は正屈折力を有
し、次式を満たすので、請求項５に記載の発明と同様な
作用効果を奏する。４≦ｆ_CP／ｆ_OBJ≦１７（５）但し、ｆ_CP：前記光軸に沿って変移可能な正屈折力を有するレ
ンズ群の焦点距離（ｍｍ）ｆ_OBJ：前記対物レンズの焦点距離（ｍｍ）

【００４９】請求項２２に記載の光ピックアップ装置
は、前記カップリングレンズを構成するレンズ群のう
ち、光軸に沿って変移可能なレンズ群は負屈折力を有
し、次式を満たすので、請求項６に記載の発明と同様な
作用効果を奏する。 −２０≦ｆ_CN／ｆ_OBJ≦−３（６）但し、ｆ_CN：前記光軸に沿って変移可能な負屈折力を有するレ
ンズ群の焦点距離（ｍｍ）ｆ_OBJ：前記対物レンズの焦点距離（ｍｍ）

【００５０】請求項２３に記載の光ピックアップ装置
は、前記対物レンズは１群１枚構成であって、少なくと
も１つの面を非球面としたので、請求項７に記載の発明
と同様な作用効果を奏する。

【００５１】請求項２４に記載の光ピックアップ装置
は、前記対物レンズは２群２枚構成であって、第１面か
ら第３面のうち少なくとも２つの面を非球面としたの
で、請求項８に記載の発明と同様な作用効果を奏する。

【００５２】請求項２５に記載の光ピックアップ装置
は、前記回折構造が設けてある光学素子が、プラスチッ
ク材料から形成されたので、請求項９に記載の発明と同
様な作用効果を奏する。

【００５３】請求項２６に記載の光ピックアップ装置
は、前記カップリングレンズを構成するレンズ群のうち
光軸方向に沿って変移可能なレンズ群は、比重２．０以
下の材料から形成されているので、請求項１０に記載の
発明と同様な作用効果を奏する。

【００５４】請求項２７に記載の光ピックアップ装置
は、前記回折構造で発生するｎ（ｎは０，±１以外の整
数）次回折光の光量量が、他のいずれの次数の回折光の
光量よりも大きく、前記集光光学系は、前記光情報記録
媒体に対する情報の記録及び／又は再生するために回折
構造で発生したｎ次回折光を、前記光情報記録媒体の情
報記録面に集光することができるので、請求項１１に記
載の発明と同様な作用効果を奏する。

【００５５】請求項２８に記載の光ピックアップ装置
は、前記カップリングレンズを構成する少なくとも１つ
のレンズ群を光軸方向に沿って変移させることで、前記
光源の発振波長の変動に起因して集光光学系の各光学面
で生じる球面収差の変動を補正するので、請求項１２に
記載の発明と同様な作用効果を奏する。

【００５６】請求項２９に記載の光ピックアップ装置
は、前記対物レンズは少なくとも１枚のプラスチック材
料から形成されたレンズを含み、前記カップリングレン
ズを構成する少なくとも１つのレンズ群を光軸方向に沿
って変移させることで、温湿度変化に起因して集光光学
系の各光学面で生じる球面収差の変動を補正するので、
請求項１３に記載の発明と同様な作用効果を奏する。

【００５７】請求項３０に記載の光ピックアップ装置
は、前記カップリングレンズを構成する少なくとも１つ
のレンズ群を光軸方向に沿って変移させることで、前記
情報記録媒体の透明基板の厚さの変動に起因して生じる
球面収差の変動を補正するので、請求項１４に記載の発
明と同様な作用効果を奏する。

【００５８】請求項３１に記載の光ピックアップ装置
は、前記カップリングレンズを構成する少なくとも１つ
のレンズ群を光軸方向に沿って変移させることで、前記
光源の発振波長の変動、或いは温湿度変化、或いは前記
情報記録媒体の透明基板の厚さの変動のうち少なくとも
２つ以上の組み合わせに起因して集光光学系の各光学面
で生じる球面収差の変動を補正するので、請求項１５に
記載の発明と同様な作用効果を奏する。

【００５９】請求項３２に記載の光ピックアップ装置
は、前記光情報記録媒体が表面側から順に、透明基板と
情報記録層とが、交互に複数積層された構造を有し、前
記対物レンズを光軸方向に沿って変移させることで各情
報記録面に対して情報の記録及び／又は再生のためにフ
ォーカシングを行い、かつ前記カップリングレンズを構
成する少なくとも１つのレンズ群を光軸方向に沿って変
移させることで、各情報記録層での透明基板の厚さの違
いによって生じる球面収差の変動を補正するので、請求
項１６に記載の発明と同様な作用効果を奏する。

【００６０】請求項３３に記載の再生装置は、請求項１
７乃至３２のいずれかに記載の光ピックアップ装置を搭
載した、音声及び／又は画像の記緑、及び／又は、音声
及び／又は画像の再生装置である。

【００６１】請求項３３の再生装置によれば、音声・画
像の記録装置・再生装置が上述の光ピックアップ装置を
搭載したことにより、ＤＶＤより高密度・大容量の次世
代の光情報記録媒体に対して音声・画像の記録または再
生を良好に行うことができる。

【００６２】本明細書中で用いる回折構造とは、光学素
子の表面、例えばレンズの表面に、レリーフを設けて、
回折によって光線の角度を変える作用を持たせた形態
（又は面）のことをいう。レリーフの形状としては、例
えば、光学素子の表面に、光軸を中心とする略同心円状
の輪帯として形成され、光軸を含む平面でその断面をみ
れば各輪帯は鋸歯のような形状となっているものを含
む。

【００６３】本明細書中において、対物レンズとは、狭
義には光ピックアップ装置に光情報記録媒体を装填した
状態において、最も光情報記録媒体側の位置で、これと
対向すべく配置される集光作用を有するレンズを指し、
広義にはそのレンズと共に、アクチュエータによって少
なくともその光軸方向に作動可能なレンズ群を指すもの
とする。ここで、かかるレンズ群とは、少なくとも１枚
以上のレンズを指すものである。従って、本明細書中に
おいて、対物レンズの光情報記録媒体側の開口数ＮＡと
は、対物レンズの最も光情報記録媒体側に位置するレン
ズ面から光情報記録媒体側に出射した光束の開口数ＮＡ
を指すものである。また、本明細書中において光情報記
録媒体に対して情報を記録又は再生する際に必要な所定
開口数とは、それぞれの光情報記録媒体の規格で規定さ
れている開口数、あるいはそれぞれの光情報記録媒体に
対して、使用する光源の波長に応じ、情報の記録または
再生をするために必要なスポット径を得ることができる
回折限界性能の対物レンズの開口数を示す。

【００６４】本明細書中において、光情報記録媒体（光
ディスク）としては、例えば、CD-R, CD-RW, CD-Video,
CD-ROM等の各種ＣＤ、DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R, DVD-
RW,DVD+RW,DVD-Video等の各種ＤＶＤ、或いはＭＤ等の
ディスク状の現在の光情報記録媒体および次世代の記録
媒体なども含まれる。多くの光情報記録媒体の情報記録
面上には透明基板が存在する。しかしながら、透明基板
の厚さが殆どゼロに近いもの、あるいは透明基板が全く
ないものも存在もしくは提案されている。説明の都合
上、本明細書中「透明基板を介して」と記載することが
あるが、かかる透明基板は厚さがゼロである、すなわち
透明基板が全くない場合も含むものである。

【００６５】本明細書中において、情報の記録及び再生
とは、上記のような光情報記録媒体の情報記録面上に情
報を記録すること、情報記録面上に記録された情報を再
生することをいう。本発明の光ピックアップ装置は、記
録だけ或いは再生だけを行うために用いられるものであ
ってもよいし、記録および再生の両方を行うために用い
られるものであってもよい。また、或る情報記録媒体に
対しては記録を行い、別の情報記録媒体に対しては再生
を行うために用いられるものであってもよいし、或る情
報記録媒体に対しては記録または再生を行い、別の情報
記録媒体に対しては記録及び再生を行うために用いられ
るものであってもよい。なお、ここでいう再生とは、単
に情報を読み取ることを含むものである。

【００６６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、図面を参照しつつ説明する。図１は、第１の
実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略的な構成
図である。

【００６７】図１の光ピックアップ装置において、光源
である半導体レーザ３と、光源３から射出される発散光
の発散角を変換するカップリングレンズ２（２枚のレン
ズ群すなわちレンズ要素２ａ、２ｂからなり、レンズ要
素２ａは正屈折力を有し、レンズ要素２ｂは負屈折力を
有する。以下の実施の形態において同じ）と、カップリ
ングレンズ２からの光束を光情報記録媒体の情報記録面
５に集光する対物レンズ１と、光情報記録媒体の情報記
録面５からの反射光を受光する検出器４とを備えてい
る。カップリングレンズ２と対物レンズ１とで集光光学
系を構成する。

【００６８】図１の光ピックアップ装置は、更に、情報
記録面５からの反射光を検出器４に向けて分離するビー
ムスプリッタ６と、カップリングレンズ２と対物レンズ
１との間に配置された１／４波長板７と、対物レンズ８
に前置された絞り８と、シリンドリカルレンズ９と、フ
ォーカス・トラッキング用のアクチュエータ（第１の駆
動装置：以下の実施の形態において同じ）１０とを備え
る。

【００６９】また、対物レンズ１は、その外周に光軸に
対し垂直方向に延びた面を持つフランジ部１ａを有す
る。このフランジ部１ａにより、対物レンズ１を光ピッ
クアップ装置に精度よく取付ることができる。又、対物
レンズ１は、２軸アクチュエータ１０により、フォーカ
シングのために光軸方向に、及びトラッキングのために
光軸直角方向に変移可能とされている。

【００７０】カップリングレンズ２は、入射された発散
光束を光軸に対して、ほぼ平行光束にするコリメートレ
ンズであっても良い。本実施の形態では、半導体レーザ
３の発振波長変化、温度・湿度変化、光情報記録媒体の
透明基板の厚みの誤差等に起因して光ピックアップ装置
の各光学面で発生する球面収差の変動を抑制するため
に、カップリングレンズ２のレンズ要素２ａを、アクチ
ュエータ（第２の駆動装置：以下の実施の形態において
同じ）１１により、その光軸方向に変移可能としてい
る。

【００７１】（実施例）次に、本実施の形態に適用可能
な集光光学系の第１実施例について説明する。第１実施
例及び他の実施例において、半導体レーザ３の光源波長
は４０５ｎｍであり、対物レンズ１の開口数は０．８５
としている。第１実施例における非球面については、光
軸方向をｘ軸、光軸に垂直な方向の高さをｈ、面の曲率
半径をｒとするとき次式（数１）で表す。但し、κを円
錐係数、Ａ_2iを非球面係数とする。

【数１】

【００７２】一方、回折面については、回折レリーフを
はずしたマクロ的な形状を示す母非球面と、次式（数
２）の光路差関数Φｂとで表す。光路差関数Φｂは、基
準波長の回折光に対し回折面によって付加される光路差
をあらわすものとし、光路差関数Φｂの値がｍλ（ｍは
回折次数）変わるごとに回折輪帯を設ける。但し、ｈは
光軸からの距離、ｂ_2iは光路差関数の係数である。

【数２】

【００７３】第１実施例の集光光学系のレンズデータを
表１に示す。又、本実施例の集光光学系の概略断面図を
図２に示し、球面収差図を図３に示す。本実施例では、
２群２枚構成のカップリングレンズ２の第１面および第
３面に設けた回折構造の作用により、集光光学系で発生
する軸上色収差を捕正している。さらに、表２に示すよ
うに、カップリングレンズ２のレンズ要素２ａ、２ｂの
間隔を変えることで、レーザ光源３の波長変動、温度変
化、透明基板の厚さの誤差に起因して集光光学系で発生
する球面収差を補正可能としている。

【表１】

【表２】

【００７４】尚、本明細書中（表のレンズデータ含む）
おいて、１０のべき乗数（例えば２．５×１０^-3）を、
Ｅ（例えば２．５×Ｅ―３）を用いて表している。

【００７５】次に、図１の光ピックアップ装置に用いる
ことができる第２実施例の集光光学系について説明す
る。まず、本実施例の集光光学系のレンズデータを表３
に示す。又、本実施例の集光光学系の概略断面図を図４
に示し、球面収差図を図５に示す。本実施例では、２群
２枚構成のカップリングレンズ２の第３面および１群１
枚構成の対物レンズ１の第１面に設けた回折構造の作用
により集光光学系で発生する軸上色収差を補正してい
る。さらに、表４に示すように、カップリングレンズ２
のレンズ要素２ａ、２ｂの間隔を変えることで、レーザ
光源３の波長変動、温度変化、透明基板の厚さの誤差に
起因して集光光学系で発生する球面収差を補正可能とし
ている。また、対物レンズ１に発散光束が入射する場
合、同じ径の絞りを通過する平行光束が入射する場合に
比べて、対物レンズ１の光源側の面の光線通過高さが大
きくなる。その際の高次の非球面によるフレア成分の発
生を抑えるために、本実施例では、光束を規制する絞り
を対物レンズ１の光源側の面の頂点より光情報記録媒体
側に配置している。

【表３】

【表４】

【００７６】次に、第２の実施の形態にかかる光ピック
アップ装置について説明する。図６の光ピックアップ装
置は、プラスチックレンズ１ａ、１ｂを保持部材１ｃで
一体に保持した２群２枚構成の対物レンズ１と、光源で
ある半導体レーザ３と、光源３から射出される発散光の
発散角を変換するカップリングレンズ２（レンズ要素２
ａ、２ｂとからなる）と、光情報記録媒体の情報記録面
５からの反射光を受光する検出器４とを備えている。対
物レンズ１は、カップリングレンズ２からの光束を光情
報記録媒体の情報記録面５に集光する。

【００７７】図６の光ピックアップ装置は、更に、情報
記録面５からの反射光を検出器４に向けて分離するビー
ムスプリッタ６と、カップリングレンズ２と対物レンズ
１との間に配置された１／４波長板７と、対物レンズ１
に前置された絞り８と、シリンドリカルレンズ９と、フ
オーカス・トラッキング用の２軸アクチュエータ１０と
を備える。

【００７８】また、対物レンズ１は、その保持部材１ｃ
の外周に光軸に対し垂直方向に延びた面を持つフランジ
部１ｄを有する。このフランジ部１ｄにより、対物レン
ズ１を光ピックアップ装置に精度よく取付ることができ
る。

【００７９】そして、カップリングレンズ２は、入射さ
れた発散光束を光軸に対して、ほぼ平行光束にするコリ
メートレンズであっても良い。この場合は、半導体レー
ザ３の発振波長変化、温度・湿度変化、光情報記録媒体
の透明基板の厚みの誤差等に起因して光ピックアップ装
置の各光学面で発生する球面収差の変動を抑制するため
に、カップリングレンズ２のレンズ要素２ａを、その光
軸方向に変移可能としている。

【００８０】次に、本実施の形態に適用可能な集光光学
系の第３実施例について説明する。まず、本実施例の集
光光学系のレンズデータを表５に示す。又、本実施例の
集光光学系の概略断面図を図７に示し、球面収差図を図
８に示す。本実施例では、２群２枚構成のカップリング
レンズ２の第１面および第３面に設けた回折構造の作用
により集光光学系で発生する軸上色収差を補正してい
る。さらに、表６に示すように、カップリングレンズ２
のレンズ要素２ａ、２ｂの間隔を変えることで、レーザ
光源３の波長変動、温度変化、透明基板の厚さの誤差に
起因して集光光学系で発生する球面収差を補正可能とし
ている。

【表５】

【表６】

【００８１】次に、図６の光ピックアップ装置に用いる
ことができる第４実施例の集光光学系について説明す
る。まず、本実施例の集光光学系のレンズデータを表７
に示す。又、本実施例の集光光学系の概略断面図を図９
に示し、球面収差図を図１０に示す。本実施例では、２
群２枚構成のカップリングレンズ２の第３面および２群
２枚構成の対物レンズの第１面に設けた回折構造の作用
により集光光学系で発生する軸上色収差を補正してい
る。さらに、表８に示すように、カップリングレンズの
レンズ要素２ａ、２ｂの間隔を変えることで、レーザ光
源３の波長変動、温度変化、透明基板の厚さの誤差に起
因して集光光学系で発生する球面収差を補正可能として
いる。

【表７】

【表８】

【００８２】次に、図１の光ピックアップ装置に適用で
きる第５実施例の集光光学系について説明する。まず、
本実施例の集光光学系のレンズデータを表９に示す。
又、本実施例の集光光学系の概略断面図を図１１に示
し、球面収差図を図１２に示す。本実施例では、２群２
枚構成のカップリングレンズ２の第３面および１群１枚
構成の対物レンズ１の第１面に設けた回折構造の作用に
より集光光学系で発生する軸上色収差を補正している。
さらに、表１０に示すように、カップリングレンズ２の
レンズ要素２ａ、２ｂの間隔を変えることで、片面に透
明基板と情報記録層が３層積層された、いわゆる３層記
録方式の光情報記録媒体に対する情報の記録および／再
生を可能とした。また、第１〜４実施例と同様に、それ
ぞれの情報記録媒体に対して情報の記録および／再生を
行う際の、レーザ光源３の波長変動、温度変化、透明基
板の厚さの誤差に起因して集光光学系で発生する球面収
差も補正可能である。

【表９】

【表１０】

【００８３】本実施例では、光情報記録媒体を情報記録
層間の透明基板の厚さが０．０５ｍｍである３層記録方
式の光情報記録媒体としたが，本実施例による集光光学
系は、例えば上記以外の形態の多層記録方式の光情報記
録媒体に対する情報の記緑および／再生も可能である。

【００８４】次に、図１の光ピックアップ装置に適用で
きる第６実施例の集光光学系について説明する。まず、
本実施例の集光光学系のレンズデータを表１１，１２に
示す。又、本実施例の集光光学系の概略断面図を図１３
に示し、球面収差図を図１４に示す。本実施例では、２
群２枚構成のカップリングレンズ２の第３面および第４
面に設けた回折構造の作用により集光光学系で発生する
軸上色収差を補正している。さらに、表１３に示すよう
に、カップリングレンズ２のレンズ要素２ａ、２ｂの間
隔を変えることで、レーザ光源３の波長変動、温度変
化、透明基板の厚さの誤差に起因して集光光学系で発生
する球面収差を補正可能としている。

【表１１】

【表１２】

【表１３】

【００８５】以上の第１〜６実施例の集光光学系は、材
料として飽和吸水率が０．０１％以下，かつ使用波長領
域での厚さ３ｍｍにおける内部透過率が９０％以上であ
るプラスチックを用いているので、吸水による結像性能
へ影響が少なく、かつ光の利用効率が高く、さらに射出
成形によって安価に大量生産ができる。また，比重２．
０以下のプラスチックを用いることで集光光学系全体が
軽量でき、対物レンズ１の駆動機構（アクチュエータ１
０など）や、カップリングレンズ２の駆動機構（アクチ
ュエータ１１）への負担を軽減できるため、高速駆動や
駆動機構の小型化が可能である。

【００８６】図１５は、第３の実施の形態にかかる光ピ
ックアップ装置の概略的な構成図である。図１５の光ピ
ックアップ装置は、図１の光ピックアップ装置に対し
て、アクチュエータ１１により、カップリングレンズ２
のレンズ要素２ａでなく、レンズ要素２ｂを光軸方向に
変移させる点のみが異なるため、それ以外については説
明を省略する。

【００８７】図１６は、第４の実施の形態にかかる光ピ
ックアップ装置の概略的な構成図である。図１６の光ピ
ックアップ装置は、図６の光ピックアップ装置に対し
て、アクチュエータ１１により、カップリングレンズ２
のレンズ要素２ａでなく、レンズ要素２ｂを光軸方向に
変移させる点のみが異なるため、それ以外については説
明を省略する。尚、図１５，１６の光ピックアップ装置
に対して、第１〜６実施例の集光光学系のいずれも適用
可能である。又、図１５，１６の光ピックアップ装置の
変形例として、カップリングレンズ２のレンズ要素２
ａ、２ｂ双方を変移させることで、その間隔を変えるよ
うにしても良い。

【００８８】

【発明の効果】本発明によると、レーザ光源の発振波長
変化、温度・湿度変化、光情報記録媒体の透明基板の厚
みの誤差等に起因して光ピックアップ装置の各光学面で
発生する球面収差の変動を、簡易な構成で効果的に補正
できる集光光学系および光ピックアップ装置を提供する
ことができる。

【００８９】更に本発明によると、レーザ光源のモード
ホップ現象に起因して対物レンズで発生する軸上色収差
を効果的に補正できる集光光学系および光ピックアップ
装置を提供することができる。

【００９０】又、本発明によると、短波長レーザ光源と
高開口数の対物レンズを備え、透明基板厚みの異なる複
数の情報記録媒体に対して情報の記録または再生を行え
る集光光学系および光ピックアップ装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態にかかる光ピックアップ装置
の概略的な構成図である。

【図２】第１実施例の集光光学系の概略断面図である。

【図３】第１実施例の集光光学系の球面収差図である。

【図４】第２実施例の集光光学系の概略断面図である。

【図５】第２実施例の集光光学系の球面収差図である。

【図６】第２の実施の形態にかかる光ピックアップ装置
の概略的な構成図である。

【図７】第３実施例の集光光学系の概略断面図である。

【図８】第３実施例の集光光学系の球面収差図である。

【図９】第４実施例の集光光学系の概略断面図である。

【図１０】第４実施例の集光光学系の球面収差図であ
る。

【図１１】第５実施例の集光光学系の概略断面図であ
る。

【図１２】第５実施例の集光光学系の球面収差図であ
る。

【図１３】第６実施例の集光光学系の概略断面図であ
る。

【図１４】第６実施例の集光光学系の球面収差図であ
る。

【図１５】第３の実施の形態にかかる光ピックアップ装
置の概略的な構成図である。

【図１６】第４の実施の形態にかかる光ピックアップ装
置の概略的な構成図である。

【符号の説明】

１対物レンズ２カップリングレンズ２ａ、２ｂカップリングレンズのレンズ要素３半導体レーザ（光源）４検出器５情報記録面１０２軸アクチュエータ（第１の駆動装置）１１１軸アクチュエータ（第２の駆動装置）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H087 KA13 LA01 MA03 NA01 NA08 PA03 PA04 PA17 PB03 PB04 QA01 QA03 QA05 QA07 QA13 QA18 QA21 QA25 QA33 QA34 QA41 QA45 QA46 RA04 RA05 RA11 RA12 RA13 RA32 RA41 RA42 RA45 RA46 5D118 AA13 BA01 BB02 BF02 BF03 CD02 CD03 CD08 DC03 DC04 EB01 5D119 AA11 AA22 BA01 DA01 DA05 EC01 EC03 FA05 JA02 JA04 JA44 JA47 JB02 KA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源から出射された発散光の発散角を変
えるカップリングレンズと、このカップリングレンズを
通過した光束を光情報記録媒体の透明基板を介して情報
記録面に集光させる対物レンズとを含む光情報記録媒体
の記録及び／又は再生用の光ピックアップ装置の集光光
学系であって、前記集光光学系を構成する光学素子の少なくとも１つの
光学面上に輪帯状の回折構造が形成され、前記カップリングレンズは２群構成であって、前記カッ
プリングレンズを構成する少なくとも１つのレンズ群を
光軸方向に沿って変移させることで、前記集光光学系の
各光学面で生じる球面収差の変動を補正することを特徴
とする集光光学系。
【請求項２】前記光源は６００ｎｍ以下の波長の光を
出射し、前記集光光学系中の各屈折面の屈折作用により
生じる軸上色収差と、前記回折構造で生じる軸上色収差
とが相殺されることを特徴とする請求項１記載の集光光
学系。
【請求項３】前記カップリングレンズと、前記回折構
造が設けてある光学素子と、前記対物レンズとからなる
合成系の軸上色収差が次式を満たすことを特徴とする請
求項２記載の集光光学系。 │△ｆＢ・ＮＡ²│≦０．２５μｍただし、ＮＡ：光情報記録媒体に記録及び／又は再生を行うのに
必要な所定の前記対物レンズの像側開口数 △ｆＢ：前記光源の波長が＋１ｎｍ変化したときの合成
系の焦点位置の変化（μｍ）
【請求項４】前記光情報記録媒体に記録及び／又は再
生を行うのに必要な所定の前記対物レンズの像側開口数
が０．６５以上であって、前記光情報記録媒体の透明基
板の厚さが０．６ｍｍ以下であることを特徴とする請求
項１乃至３のいずれかに記載の集光光学系。
【請求項５】前記カップリングレンズを構成するレン
ズ群のうち、光軸に沿って変移可能なレンズ群は正屈折
力を有し、次式を満たすことを特徴とする請求項１乃至
４のいずれかに記載の集光光学系。４≦ｆ_CP／ｆ_OBJ≦１７但し、ｆ_CP：前記光軸に沿って変移可能な正屈折力を有するレ
ンズ群の焦点距離（ｍｍ）ｆ_OBJ：前記対物レンズの焦点距離（ｍｍ）
【請求項６】前記カップリングレンズを構成するレン
ズ群のうち、光軸に沿って変移可能なレンズ群は負屈折
力を有し、次式を満たすことを特徴とする請求項１乃至
４のいずれかに記載の集光光学系。 −２０≦ｆ_CN／ｆ_OBJ≦−３但し、ｆ_CN：前記光軸に沿って変移可能な負屈折力を有するレ
ンズ群の焦点距離（ｍｍ）ｆ_OBJ：前記対物レンズの焦点距離（ｍｍ）
【請求項７】前記対物レンズは１群１枚構成であっ
て、少なくとも１つの面を非球面としたことを特徴とす
る請求項１乃至６のいずれかに記載の集光光学系。
【請求項８】前記対物レンズは２群２枚構成であっ
て、第１面から第３面のうち少なくとも２つの面を非球
面としたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに
記載の集光光学系。
【請求項９】前記回折構造が設けてある光学素子は、
プラスチック材料から形成されたことを特徴とする請求
項１乃至８のいずれかに記載の集光光学系。
【請求項１０】前記カップリングレンズを構成するレ
ンズ群のうち光軸方向に沿って変移可能なレンズ群は、
比重２．０以下の材料から形成されていることを特徴と
する請求項１乃至９のいずれかに記載の集光光学系。
【請求項１１】前記回折構造で発生するｎ（ｎは０，
±１以外の整数）次回折光の光量量が、他のいずれの次
数の回折光の光量よりも大きく、前記集光光学系は、前
記光情報記録媒体に対する情報の記録及び／又は再生す
るために回折構造で発生したｎ次回折光を、前記光情報
記録媒体の情報記録面に集光することができることを特
徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の集光光学
系。
【請求項１２】前記カップリングレンズを構成する少
なくとも１つのレンズ群を光軸方向に沿って変移させる
ことで、前記光源の発振波長の変動に起因して集光光学
系の各光学面で生じる球面収差の変動を補正することを
特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の集光光
学系。
【請求項１３】前記対物レンズは少なくとも１枚のプ
ラスチック材料から形成されたレンズを含み、前記カッ
プリングレンズを構成する少なくとも１つのレンズ群を
光軸方向に沿って変移させることで、温湿度変化に起因
して集光光学系の各光学面で生じる球面収差の変動を補
正することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに
記載の集光光学系。
【請求項１４】前記カップリングレンズを構成する少
なくとも１つのレンズ群を光軸方向に沿って変移させる
ことで、前記情報記録媒体の透明基板の厚さの変動に起
因して生じる球面収差の変動を補正することを特徴とす
る請求項１乃至１１のいずれかに記載の集光光学系。
【請求項１５】前記カップリングレンズを構成する少
なくとも１つのレンズ群を光軸方向に沿って変移させる
ことで、前記光源の発振波長の変動、或いは温湿度変
化、或いは前記情報記録媒体の透明基板の厚さの変動の
うち少なくとも２つ以上の組み合わせに起因して集光光
学系の各光学面で生じる球面収差の変動を補正すること
を特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の集光
光学系。
【請求項１６】前記光情報記録媒体が表面側から順
に、透明基板と情報記録層とが、交互に複数積層された
構造を有し、前記対物レンズを光軸方向に沿って変移さ
せることで各情報記録面に対して情報の記録及び／又は
再生のためにフォーカシングさせ、かつ前記カップリン
グレンズを構成する少なくとも１つのレンズ群を光軸方
向に沿って変移させることで、各情報記録層での透明基
板の厚さの違いによって生じる球面収差の変動を補正す
ることを特徴とする請求項１乃至１５記載の集光光学
系。
【請求項１７】光源と、前記光源から出射された発散光の発散角を変える２群構
成のカップリングレンズと、このカップリングレンズを
通過した光束を光情報記録媒体の透明基板を介して情報
記録面に集光させる対物レンズとを含む集光光学系と、前記情報記録面からの反射光を検出する検出器と、前記情報記録面に光束を集光させるために、前記対物レ
ンズを光軸方向及び光軸直角方向に変移させる第１の駆
動装置と、前記カップリングレンズの少なくとも一つの光学素子を
光軸方向に変移させる第２の駆動装置と、を有し、前記
光情報記録媒体の情報記録面に対して情報の記録及び／
又は再生を行う光ピックアップ装置であって、前記集光光学系を構成する光学素子の少なくとも１つの
光学面上に輪帯状の回折構造が形成され、前記第２の駆動装置は、前記カップリングレンズを構成
する少なくとも１つのレンズ群を光軸方向に沿って変移
させることで、前記集光光学系の各光学面で生じる球面
収差の変動を補正することを特徴とする光ピックアップ
装置。
【請求項１８】前記光源は６００ｎｍ以下の波長の光
を出射し、前記集光光学系中の各屈折面の屈折作用によ
り生じる軸上色収差と、前記回折構造で生じる軸上色収
差とが相殺されることを特徴とする請求項１７記載の光
ピックアップ装置。
【請求項１９】前記カップリングレンズと、前記回折
構造が設けてある光学素子と、前記対物レンズとからな
る合成系の軸上色収差が次式を満たすことを特徴とする
請求項１８記載の光ピックアップ装置。 │△ｆＢ・ＮＡ²│≦０．２５μｍただし、ＮＡ：光情報記録媒体に記録及び／又は再生を行うのに
必要な所定の前記対物レンズの像側開口数 △ｆＢ：前記光源の波長が＋１ｎｍ変化したときの合成
系の焦点位置の変化（μｍ）
【請求項２０】前記光情報記録媒体に記録及び／又は
再生を行うのに必要な所定の前記対物レンズの像側開口
数が０．６５以上であって、前記光情報記録媒体の透明
基板の厚さが０．６ｍｍ以下であることを特徴とする請
求項１７乃至１９のいずれかに記載の光ピックアップ装
置。
【請求項２１】前記カップリングレンズを構成するレ
ンズ群のうち、光軸に沿って変移可能なレンズ群は正屈
折力を有し、次式を満たすことを特徴とする請求項１７
乃至２０のいずれかに記載の光ピックアップ装置。４≦ｆ_CP／ｆ_OBJ≦１７但し、ｆ_CP：前記光軸に沿って変移可能な正屈折力を有するレ
ンズ群の焦点距離（ｍｍ）ｆ_OBJ：前記対物レンズの焦点距離（ｍｍ）
【請求項２２】前記カップリングレンズを構成するレ
ンズ群のうち、光軸に沿って変移可能なレンズ群は負屈
折力を有し、次式を満たすことを特徴とする請求項１７
乃至２０のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 −２０≦ｆ_CN／ｆ_OBJ≦−３但し、ｆ_CN：前記光軸に沿って変移可能な負屈折力を有するレ
ンズ群の焦点距離（ｍｍ）ｆ_OBJ：前記対物レンズの焦点距離（ｍｍ）
【請求項２３】前記対物レンズは１群１枚構成であっ
て、少なくとも１つの面を非球面としたことを特徴とす
る請求項１７乃至２２のいずれかに記載の光ピックアッ
プ装置。
【請求項２４】前記対物レンズは２群２枚構成であっ
て、第１面から第３面のうち少なくとも２つの面を非球
面としたことを特徴とする請求項１７乃至２２のいずれ
かに記載の光ピックアップ装置。
【請求項２５】前記回折構造が設けてある光学素子
は、プラスチック材料から形成されたことを特徴とする
請求項１７乃至２４のいずれかに記載の光ピックアップ
装置。
【請求項２６】前記カップリングレンズを構成するレ
ンズ群のうち光軸方向に沿って変移可能なレンズ群は、
比重２．０以下の材料から形成されていることを特徴と
する請求項１７乃至２５のいずれかに記載の光ピックア
ップ装置。
【請求項２７】前記回折構造で発生するｎ（ｎは０，
±１以外の整数）次回折光の光量量が、他のいずれの次
数の回折光の光量よりも大きく、前記集光光学系は、前
記光情報記録媒体に対する情報の記録及び／又は再生す
るために回折構造で発生したｎ次回折光を、前記光情報
記録媒体の情報記録面に集光することができることを特
徴とする請求項１７乃至２６のいずれかに記載の光ピッ
クアップ装置。
【請求項２８】前記カップリングレンズを構成する少
なくとも１つのレンズ群を光軸方向に沿って変移させる
ことで、前記光源の発振波長の変動に起因して集光光学
系の各光学面で生じる球面収差の変動を補正することを
特徴とする請求項１７乃至２７のいずれかに記載の光ピ
ックアップ装置。
【請求項２９】前記対物レンズは少なくとも１枚のプ
ラスチック材料から形成されたレンズを含み、前記カッ
プリングレンズを構成する少なくとも１つのレンズ群を
光軸方向に沿って変移させることで、温湿度変化に起因
して集光光学系の各光学面で生じる球面収差の変動を補
正することを特徴とする請求項１７乃至２７のいずれか
に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３０】前記カップリングレンズを構成する少
なくとも１つのレンズ群を光軸方向に沿って変移させる
ことで、前記情報記録媒体の透明基板の厚さの変動に起
因して生じる球面収差の変動を補正することを特徴とす
る請求項１７乃至２７のいずれかに記載の光ピックアッ
プ装置。
【請求項３１】前記カップリングレンズを構成する少
なくとも１つのレンズ群を光軸方向に沿って変移させる
ことで、前記光源の発振波長の変動、或いは温湿度変
化、或いは前記情報記録媒体の透明基板の厚さの変動の
うち少なくとも２つ以上の組み合わせに起因して集光光
学系の各光学面で生じる球面収差の変動を補正すること
を特徴とする請求項１７乃至２７のいずれかに記載の光
ピックアップ装置。
【請求項３２】前記光情報記録媒体が表面側から順
に、透明基板と情報記録層とが、交互に複数積層された
構造を有し、前記対物レンズを光軸方向に沿って変移さ
せることで各情報記録面に対して情報の記録及び／又は
再生のためにフォーカシングさせ、かつ前記カップリン
グレンズを構成する少なくとも１つのレンズ群を光軸方
向に沿って変移させることで、各情報記録層での透明基
板の厚さの違いによって生じる球面収差の変動を補正す
ることを特徴とする請求項１７乃至３１記載の光ピック
アップ装置。
【請求項３３】請求項１７乃至３２のいずれかに記載
の光ピックアップ装置を搭載したことを特徴とする、音
声及び／又は画像の記緑、及び／又は、音声及び／又は
画像の再生装置。