JP2002203332A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 対物レンズシフトに伴うコマ収差の発生を抑
制して良質の信号再生を維持し、記録位置精度を向上さ
せ、記録光パワの損失を抑制することのできる光ピック
アップ装置、並びにこの光ピックアップ装置を用いた光
ディスク装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 レーザ光を射出する光源と反射光を検出
する光検出器とを有する光学ユニット１４、１５と、射
出光を微発散光束に変換するコリメータレンズＢ２２
と、対物レンズ２５とを有し、コリメータレンズＢ２２
は、光軸に近い中心領域は微発散光となる波面形状に形
成し、コリメータレンズＢ２２の半径の増加に伴ってコ
マ収差を補正する波面形状に形成したことを特徴とする
光ピックアップ装置、並びにこの光ピックアップ装置を
用いた光ディスク装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスクの記録
及び再生に使用される光ピックアップ装置に関し、特
に、異なる記録密度を有する記録媒体に対応するために
異なる波長の光源を用いた光ピックアップ装置、並びに
この光ピックアップ装置を用いた光ディスク装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】光記録媒体はその記録容量が大きなこと
と取り扱いの容易なことの利点が認められて、急速な普
及を遂げてきた。同時に記録容量を増加するために様々
な種類の記録媒体が提案された。他方で、これらの種類
の記録媒体に対応可能なディスク装置の要望も高まって
きた。このような要望に応えて、２種類の異なる波長の
光源を使用する光学構成として、特開平１０−１５４３
４４に技術開示された光ピックアップが提案された。

【０００３】その要旨は、２種類の異なる波長の光源を
用意すると共に、高密度記録媒体の光学特性に応じた対
物レンズを設け、低密度記録媒体は、長波長光源の位置
を前方にずらして、対物レンズへの入射光束を微発散光
とすることにより、同一の対物レンズを共用するもので
あった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、低密度
記録媒体として記録可能な媒体が市場に供給されるに及
び、最適条件で記録を行うためには、対物レンズを共用
することだけでは限界があった。特に、低密度記録媒体
において、対物レンズへの入射光が微発散光であるため
に、対物レンズをシフト（とりわけトラッキングシフ
ト）したときに、光軸がずれることに起因するコマ収差
が大きくなり、媒体に記録された信号を再生することに
（単に再生する場合と記録に必要な制御信号を再生する
場合との両方を含めて）無視することのできない影響を
及ぼしていた。

【０００５】そこで、本発明は上記課題を解決するため
になされたものであって、前述の技術開示された光ピッ
クアップの簡単な光学構成を維持した状態でも媒体から
良質の信号再生をすることのできる光ピックアップ装
置、並びにこの光ピックアップ装置を用いた光ディスク
装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、光ディスクの
記録情報を再生しまたは情報を記録する光ピックアップ
装置であって、レーザ光を射出する光源と光ディスクか
らの反射光を検出する光検出器とを有する光学ユニット
と、光源の射出光を微発散光束に変換するコリメータレ
ンズと、対物レンズとを有し、コリメータレンズは、微
発散光となる波面形状とコマ収差を補正する波面形状と
を形成し、コマ収差を補正する波面形状はコリメータレ
ンズの半径の増加に伴ってより多くコマ収差を補正する
波面形状に形成したことを特徴とする光ピックアップ装
置である。

【０００７】本発明によれば、対物レンズがシフトして
もコマ収差の発生が抑制され、従ってレンズシフトに伴
うジッタが増加することが無く、トラッキングエラー
（ＴＥ）信号が良質に維持される。その結果、記録位置
精度が向上し、記録に際して光パワの損失が抑制され、
優れた光ピックアップ装置、および光ディスク装置が得
られる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１から請求項２に
記載の発明は、光ディスクの記録情報を再生しまたは情
報を記録する光ピックアップ装置であって、レーザ光を
射出する光源と光ディスクからの反射光を検出する光検
出器とを有する光学ユニットと、光源の射出光を微発散
光束に変換するコリメータレンズと、対物レンズとを有
し、コリメータレンズは、微発散光となる波面形状とコ
マ収差を補正する波面形状とを形成し、コマ収差を補正
する波面形状はコリメータレンズの半径の増加に伴って
より多くコマ収差を補正する波面形状に形成したことを
特徴とする光ピックアップ装置である。

【０００９】本発明によれば、対物レンズがシフトして
もコマ収差の発生が抑制され、従ってレンズシフトに伴
うジッタが増加することが無く、トラッキングエラー
（ＴＥ）信号が良質に維持される。その結果、記録位置
精度が向上し、記録に際して光パワの損失が抑制され、
優れた光ピックアップ装置が得られる。

【００１０】本発明の請求項３から請求項５に記載の発
明は、光ディスクの記録情報を再生しまたは情報を記録
する光ピックアップ装置であって、第１の波長のレーザ
光を射出する第１の光源と光ディスクからの反射光を検
出する第１の検出器とを有する第１の光学ユニットと、
第１の波長よりも長い第２の波長のレーザ光を射出する
第２の光源と光ディスクからの反射光を検出する第２の
検出器とを有する第２の光学ユニットと、第１の波長の
レーザ光と第２の波長のレーザ光とをほぼ同一の光軸に
導く光分離手段と、第１の波長のレーザ光に対して第２
の波長のレーザ光よりも小さなスポットを形成するよう
に機能する対物レンズと、第１の光源の射出光を略平行
光に変換する第１のコリメータレンズと、第２の光源の
射出光を微発散光束に変換する第２のコリメータレンズ
とを有し、第２のコリメータレンズは、微発散光となる
波面形状とコマ収差を補正する波面形状とを形成し、コ
マ収差を補正する波面形状は第２のコリメータレンズの
半径の増加に伴ってより多くコマ収差を補正する波面形
状に形成したことを特徴とする光ピックアップ装置であ
る。

【００１１】本発明によれば、異なる記録密度の光ディ
スクを記録、再生することができ、特に、高密度記録媒
体に適した対物レンズを共用して低密度記録媒体にも記
録再生をすることができる。特に、低密度記録媒体にお
いて、対物レンズがシフトしてもコマ収差の発生が抑制
され、従ってレンズシフトに伴うジッタが増加すること
が無く、トラッキングエラー（ＴＥ）信号が良質に維持
される。その結果、記録位置精度が向上し、記録に際し
て光パワの損失が抑制され、優れた光ピックアップ装置
が得られる。

【００１２】本発明の請求項６から請求項８に記載の発
明は、光ディスクの記録情報を再生しまたは情報を記録
する光ピックアップ装置であって、第１の波長のレーザ
光を射出する第１の光源と光ディスクからの反射光を検
出する第１の検出器とを有する第１の光学ユニットと、
第１の波長よりも長い第２の波長のレーザ光を射出する
第２の光源と光ディスクからの反射光を検出する第２の
検出器とを有する第２の光学ユニットと、第１の波長の
レーザ光と第２の波長のレーザ光とをほぼ同一の光軸に
導く光分離手段と、第１の波長のレーザ光に対して第２
の波長のレーザ光よりも小さなスポットを形成するよう
に機能する対物レンズと、第１の光源の射出光を略平行
光に変換する第１のコリメータレンズと、第２の光源の
射出光を微発散光束に変換する第２のコリメータレンズ
とを有し、第２の光源の射出光が第２のコリメータレン
ズと光分離手段とを経て対物レンズへ至る光路をなすよ
うに配置し、第２のコリメータレンズは、微発散光とな
る波面形状とコマ収差を補正する波面形状とを形成し、
コマ収差を補正する波面形状は第２のコリメータレンズ
の半径の増加に伴ってより多くコマ収差を補正する波面
形状に形成したことを特徴とする光ピックアップ装置で
ある。

【００１３】本発明によれば、異なる記録密度の光ディ
スクを記録、再生することができ、特に、高密度記録媒
体に適した対物レンズを共用して低密度記録媒体にも記
録再生をすることができる。特に、低密度記録媒体にお
いて、対物レンズがシフトしてもコマ収差の発生が抑制
され、従ってレンズシフトに伴うジッタが増加すること
が無く、トラッキングエラー（ＴＥ）信号が良質に維持
される。その結果、記録位置精度が向上し、記録に際し
て光パワの損失が抑制され、優れた光ピックアップ装置
が得られる。

【００１４】本発明の請求項９または請求項１０に記載
の発明は、光ディスクの記録情報を再生しまたは情報を
記録する光ピックアップ装置であって、第１の波長のレ
ーザ光を射出する第１の光源と光ディスクからの反射光
を検出する第１の検出器とを有する第１の光学ユニット
と、第１の波長よりも長い第２の波長のレーザ光を射出
する第２の光源と光ディスクからの反射光を検出する第
２の検出器とを有する第２の光学ユニットと、第１の波
長のレーザ光と第２の波長のレーザ光とをほぼ同一の光
軸に導く光分離手段と、第１の波長のレーザ光に対して
第２の波長のレーザ光よりも小さなスポットを形成する
ように機能する対物レンズと、第１の光源の射出光を略
平行光に変換する第１のコリメータレンズと、第２の光
源の射出光を微発散光束に変換する第２のコリメータレ
ンズとを有し、第２の光源の射出光が第２のコリメータ
レンズと光分離手段と第１のコリメータレンズとを経て
対物レンズへ至る光路をなすように配置し、第２のコリ
メータレンズは、微発散光となる波面形状とコマ収差を
補正する波面形状とを形成し、コマ収差を補正する波面
形状は第２のコリメータレンズの半径の増加に伴ってよ
り多くコマ収差を補正する波面形状に形成したことを特
徴とする光ピックアップ装置である。

【００１５】本発明によれば、異なる記録密度の光ディ
スクを記録、再生することができ、特に、高密度記録媒
体に適した対物レンズを共用して低密度記録媒体にも記
録再生をすることができる。特に、低密度記録媒体にお
いて、対物レンズがシフトしてもコマ収差の発生が抑制
され、従ってレンズシフトに伴うジッタが増加すること
が無く、トラッキングエラー（ＴＥ）信号が良質に維持
される。その結果、記録位置精度が向上し、記録に際し
て光パワの損失が抑制され、優れた光ピックアップ装置
が得られる。

【００１６】本発明の請求項１１に記載の発明は、請求
項１、請求項３、請求項６、請求項９のいずれか１に記
載の光ピックアップ装置を用いたことを特徴とする光デ
ィスク装置である。本発明によれば、同一の光ピックア
ップ装置を用いて、低密度記録媒体と高密度記録媒体と
を使用することができ、しかも、レンズシフトに伴うジ
ッタが増加することが無く、記録位置精度が向上し、記
録に際して光パワの損失が抑制された、優れた光ピック
アップ装置を使用した光ディスク装置を提供することが
できる。

【００１７】以下、本発明の実施の形態について、図に
基づいて説明する。なお、説明を簡単にして理解を容易
にするために、高密度記録媒体の例にＤＶＤを、低密度
記録媒体の例にＣＤを、それぞれ用いて説明する。ＤＶ
Ｄは媒体の厚み１．２ｍｍ、下面（表面）から記録層ま
での厚み０．６ｍｍである。他方、ＣＤは媒体の厚みと
下面（表面）から記録層までの厚みとが共に１．２ｍｍ
である。

【００１８】（実施の形態１）まず、光ピックアップ装
置について説明する。図１は、本発明の光ピックアップ
装置を用いた光ピックアップモジュールの全体平面図で
ある。図２は、図１のキャリッジ全体の拡大図、図３は
図１のレーザ光Ａの光軸線断面図である。図１から図３
において、１は光ディスクであって、下面（表面）から
記録面までの厚みが約０．６ｍｍの高密度光ディスク
（ＤＶＤ）と記録面までの厚みが約１．２ｍｍの低密度
光ディスク（ＣＤ）とが使用可能である。２はモータ部
であって、光ディスク１を載置するターンテーブルと光
ディスク１をクランプする機構を含み、光ディスク１を
回転させる。３は光ピックアップであって、光ディスク
１の記録情報を光学的に読取り（再生し）、あるいは光
ディスク１に記録するための光学系と、後述する対物レ
ンズ２５を光ディスク１に追従させるためのアクチュエ
ータ２６とを総称する。

【００１９】次に、４はフィードモータであって、その
出力軸にはモータギア５が取付けられている。さらに、
モータギア５に噛合してフィードモータ４の回転を減速
させるトレインギア６と、トレインギア６と噛合するシ
ャフトギア７が噛合する。シャフトギア７が固定された
スクリューシャフト８の外周に螺旋状に溝が形成されて
いる。スクリューシャフト８の螺旋状の溝には、ラック
９が噛み合う。ラック９はキャリッジ１０にバネ性を介
して弾性的に取付けられている。

【００２０】また、キャリッジ１０にはモジュールベー
ス１１上に配設された支持シャフト１２及びガイドシャ
フト１３が挿通され、キャリッジ１０は光ディスク１の
半径方向に移動可能である。この状態で、フィードモー
タ４を正転あるいは逆転方向に回転駆動することによっ
て、ラック９はスクリューシャフト８上に形成された溝
に沿って移動することとなり、光ピックアップ３が光デ
ィスク１の半径方向へ移動可能となる仕組みである。

【００２１】次に、光学系について説明する。光学系は
異なる２種類の波長の光源と光学レンズ系とで構成され
る。まず、第１の波長の光源は、波長６３５〜６７０ｎ
ｍのレーザ光Ａ（短波長）を出射する光学ユニット１４
であって、半導体レーザと受光素子からなる光検出器と
を一体に構成している。また、第２の波長の光源は、波
長７８０ｎｍのレーザ光Ｂ（長波長）を出射する光学ユ
ニット１５であって、半導体レーザ、レーザ光Ｂから３
ビームを生成する回折格子、光ディスク１からの反射光
を光検出器に導く回折格子及び受光素子からなる光検出
器を一体に構成している。

【００２２】さらに、各光学ユニット１４、１５には内
部の半導体レーザのレーザ出射光量を調節するためのボ
リューム１６がそれぞれ設けられている。また、短波長
側の光学ユニット１４には、内部の半導体レーザの光パ
ワーに重畳を掛けるための重畳回路１７と、この重畳回
路１７の全域をカバーし、不要輻射をシールドするシー
ルドケース１８とが配置される。光学ユニット１５は、
録再可能な高出力のレーザを搭載している。１９はレー
ザドライバーで、光学ユニット１５の出射光量の調節及
び光パワーに重畳を掛けるための重畳回路がＩＣ化され
ている。

【００２３】次に、光学レンズ系を説明する。２０は光
分離手段として機能するビームスプリッタであって、波
長６３５〜６７０ｎｍのレーザ光Ａを透過させ、且つ波
長７８０ｎｍのレーザ光Ｂを反射させる膜が形成されて
いる。２１はコリメータレンズＡであって、レーザ光Ａ
に対して拡散光をほぼ平行光に変換するように形成され
ている。２２はコリメータレンズＢであって、レーザ光
Ｂに対して拡散光の拡散角度を減少させるように形成さ
れている。

【００２４】さらに、各光学ユニット１４、１５の光源
は、相互に以下の関係に配置される。光学ユニット１４
の配置位置は、波長６３５〜６７０ｎｍのレーザ光Ａが
コリメータレンズ２１を通過した後にほぼ平行光となる
位置に設置する。この時の光学ユニット１４のレーザ光
源からコリメータレンズＡ２１までの空気中での光路距
離をＬ１またコリメータレンズＡ２１の焦点距離をＦ１
とする。他方、光学ユニット１５の配置位置は、波長７
８０ｎｍのレーザ光ＢがコリメータレンズＢ２２を通過
した後にその拡散光の拡散角度が減少する位置に設置す
る。つまり、レーザ光ＢはコリメータレンズＢ２２を通
過した後に微発散光束に変換される。

【００２５】この時の光学ユニット１５のレーザ光源か
らコリメータレンズＢ２２までの空気中での光路距離を
Ｌ２またコリメータレンズＢ２２の焦点距離をＦ２とす
る。その時の光学ユニット１４、１５は、それぞれの光
源が０．５５≦（Ｌ２／Ｆ２）／（Ｌ１／Ｆ１）≦０．
７５の関係となる位置にそれぞれ配置する。こうして、
共通の対物レンズ２５を用いて異なる波長の光源を異な
る媒体厚み（媒体厚みの差０．６ｍｍ）に焦点を合せる
ことができる。

【００２６】２３は偏光ホログラムであって、Ｐまたは
Ｓ波の何れかのみで回折する機能を有しており、光学ユ
ニット１４から射出して光ディスク１へ向かうレーザ光
Ａには作用せず、光ディスク１の記録層で反射して戻っ
てきたレーザ光Ａには作用して、レーザ光Ａを光学ユニ
ット１４内の光検出器に導く。２４は立ち上げミラーで
あって、レーザ光Ａ、Ｂの光軸方向を変化させて、光デ
ィスク１とほぼ平行な光軸から対物レンズ２５に向かっ
て光ディスク１に対してほぼ垂直な光軸に変化させる。
４５は反射ミラーであって、レーザ光Ａを反射させコリ
メータレンズＡ２１にほぼ垂直な光軸に変化させる。

【００２７】対物レンズ２５は以上の各レーザ光Ａ、Ｂ
を光ディスク１の記録面に集光させる。特に、波長６３
５〜６７０ｎｍのレーザ光Ａを高密度光ディスクへ光ス
ポットの径が約１μｍ程度の光スポットに集光させるよ
うに開口数（ＮＡ）０．６に形成されている。２６はア
クチュエータであって、対物レンズ２５を光ディスク１
に対してフォーカス方向及びトラッキング方向に追従移
動が可能なように支持される。２７は開口フィルタであ
って、レーザ光ＡにはＮＡ０．６、レーザ光ＢにはＮＡ
０．５相当になるように波長に応じてレーザ光の透過径
が変わる機能を有する。開口フィルタ２７はアクチュエ
ータ２６に搭載されて対物レンズ２５と一体に移動可能
に配置されている。

【００２８】これら二つの光学ユニット１４、１５（つ
まり、レーザ光Ａおよびレーザ光Ｂ）は、記録再生する
光ディスク１の種類に応じて切り換える。記録面までの
厚みが約０．６ｍｍの高密度光ディスクには光学ユニッ
ト１４を使用する。記録面までの厚みが約１．２ｍｍの
低密度光ディスクには光学ユニット１５を使用する。

【００２９】次に、アクチュエータ２６について説明す
る。対物レンズ２５は接着等の手段により対物レンズ保
持筒２８に固定される。対物レンズ保持筒２８は４本の
ワイヤ２９で支持され、ワイヤ２９の他端はサスペンシ
ョンホルダ３０に固定支持されている。本実施の形態で
は、対物レンズ保持筒２８、ワイヤ２９及びサスペンシ
ョンホルダ３０は一体成形されている。

【００３０】対物レンズ保持筒２８は円形空間部と略矩
形の開口部分とを有する枠型構造であって、前述の対物
レンズ２５は円形空間部に接着剤等により固定する。他
方、略矩形の開口部分に対物レンズ２５をフォーカス方
向に駆動するためのフォーカスコイル３１、トラッキン
グ方向に駆動するためのトラッキングコイル３２をそれ
ぞれ所定に位置に接着剤等により固定する。

【００３１】４本のワイヤ２９において、対物レンズ保
持筒２８側の端部にはフォーカスコイル３１及びトラッ
キングコイル３２が半田等の手段によって接続されて固
定され、ワイヤ２９を介してフォーカスコイル３１及び
トラッキングコイル３２に通電することができる。ま
た、ワイヤ２９のサスペンションホルダ３０側の他端部
は、サスペンションホルダ３０の側面（図２における紙
面垂直方向の面）に取り付けられたフレキシブル基板３
３に半田等の手段によって接続されて固定され、フレキ
シブル基板３３からワイヤ２９に通電することができ
る。サスペンションホルダ３０とワイヤ２９間に振動を
ダンピングするためのシリコン系ゲル等のダンパ部材を
注入して、ワイヤ２９の振動を吸収することができる。

【００３２】さらに、光学系について説明を加える。先
ず、ＤＶＤ光学系は、記録媒体が高密度であり、検出す
べき媒体情報（ディスクの記録ピット）も小さく精密で
ある。そこで、レーザ光Ａについては、ＦＦＰ（Far-Fi
eld Pattern遠視野パターン）の中心部分を利用してビ
ームを極小スポットに絞り、情報を検出する。従って、
コリメータレンズＡ２１は長焦点距離とし、対物レンズ
２５は短波長のレーザ光Ａを極小スポットに絞り込むた
めの最適設計を行う。換言すれば対物レンズ２５は、短
波長のレーザ光Ａに対しては長波長のレーザ光Ｂよりも
小さなスポットを形成するように機能する。

【００３３】他方、ＣＤ光学系は記録に必要な光パワー
を効率よく利用するために、レーザ光Ｂのできるだけ全
光束を記録媒体に照射することが優先される。また、記
録媒体が低密度であり、検出すべき媒体情報（ディスク
の記録ピット）もＤＶＤ光学系よりも大きい。従って、
ＣＤ光学系の光スポットの径は約１．５μｍ程度に集光
する。そこで、コリメータレンズＢ２２は短焦点距離と
して対物レンズ２５を共用する。

【００３４】次に、ＣＤ光学系とコリメータレンズＢ２
２とについて説明する。図４は対物レンズ２５のトラッ
キングシフトの影響を説明する図である。なお、各構成
要素は図１において説明したものと同一である。図４に
おいて、図４（ａ）は光軸が一致している状態を表し、
図４（ｂ）は対物レンズシフト（トラッキングシフト）
の影響を誇張して表現したものである。

【００３５】図４（ａ）は、前述の通り、設計上の光学
条件を維持した理想的な光学系を表す。他方、図４
（ｂ）は対物レンズ２５の中心がレンズシフト（トラッ
キングシフト）をしている。光ディスク装置の実際は、
このレンズシフト量が±０．５ｍｍ程度の実使用上の値
に達することもある。このとき、対物レンズ２５に入射
するレーザ光Ｂは、前述の通り微発散光束であるから、
レンズシフト量の増加に伴って飛躍的にコマ収差が増加
することになる。

【００３６】コマ収差についてさらに説明する。図５は
コマ収差の発生と改善効果を説明する図である。図５
（ａ）は比較のために従来のコリメータレンズＢ２２を
用いてレンズシフトをさせたとき（図４（ｂ）参照）の
光ディスク１のコマ収差と球面収差を表す図である。レ
ンズシフト量（ｘ）の増加に伴って、レンズシフト量に
ほぼ比例してコマ収差が増大する様子を表す。球面収差
はレンズシフト量にかかわらず、ほぼ一定の収差が発生
する。

【００３７】そこで、本発明のコリメータレンズＢ２２
は、対物レンズ２５のレンズシフトによって生じるコマ
収差を補正するために、コリメータレンズＢ２２の径
（半径ｒ）に応じてコマ収差を補正する波面を形成する
ものである。図５（ｂ）は正弦量比と曲率半径比とを説
明する図である。

【００３８】今、レーザ光Ｂの発光点をＰＢとし、光学
ユニット１５のＰＢＳ３８を含む光学部材をカバーガラ
スと総称する。レーザ光Ｂの発光点からカバーガラスを
透過して射出するレーザ光Ｂの拡散角度を光軸に対して
θ１とし、その正弦量をＳＩＮθ１とする。さらに、コ
リメータレンズＢ２２から射出するレーザ光Ｂの拡散角
度を光軸に対してθ２とし、その正弦量をＳＩＮθ２と
する。そのコリメータレンズＢ２２について、光源側
（光学ユニット１５に対向する面、つまり入射面）の面
の曲率半径をＲ１とし、対物レンズ２５側の面（つまり
射出面）の曲率半径をＲ２と表すものとする。そして、
比ＳＩＮθ２／ＳＩＮθ１を正弦量比と称し、比Ｒ２／
Ｒ１を曲率半径比と称するものとする。

【００３９】図５（ｃ）は、レーザ光Ｂとコリメータレ
ンズＢ２２に関し、正弦量比を説明する図である。横軸
は前述のコリメータレンズＢ２２の半径ｒである。コリ
メータレンズの半径位置を表し、レンズ中心から周辺に
隔てられた距離である。縦軸は前述の正弦量比ＳＩＮθ
２／ＳＩＮθ１である。具体的には、正弦量比ＳＩＮθ
２／ＳＩＮθ１が、第２の光源（発光点ＰＢ）からの射
出光線が通過するコリメータレンズＢ２２の半径（ｒ）
の増加した位置に伴って徐々に増加し、その増加分がコ
リメータレンズＢ２２の半径の二乗にほぼ比例するよう
に、コリメータレンズＢ２２を形成する。従ってレーザ
光Ｂは、コリメータレンズＢ２２の中心部分では従来同
様の微発散光となり、コリメータレンズＢ２２の周辺部
分にシフトするにしたがって上述の正弦量比で表される
コマ収差をより強く逆補正する波面を有する微発散光と
なる。

【００４０】比較のために従来の例を点線で示す。一般
に従来は、正弦量比を半径によらずほぼ一定に設定す
る。これに対し、本発明では、正弦量比ＳＩＮθ２／Ｓ
ＩＮθ１が半径の増加とともに徐々に増加しており、そ
の増加分は半径のほぼ２乗に比例している。換言すれ
ば、長波長に使用するコリメータレンズの正弦量比は、
ＳＩＮθ２／ＳＩＮθ１ ＝ α＋ｋ１・ｒ²と表され
る。ここで、αとｋ１とはこのコリメータレンズに要求
される性能（特性）に基づいて選定される一定値（比例
定数）である。

【００４１】続いて、上記正弦量比が最も効果的に機能
するためのコリメータレンズの条件について説明する。
図６は、本発明のコリメータレンズを長波長の光学系に
用いた収差を説明する図である。図６（ａ）は、前述の
曲率半径比と球面収差との関係を表す図である。横軸は
前述の曲率半径比Ｒ２／Ｒ１を表す。縦軸には光軸上の
球面収差を表す。光軸上であるから、図５（ａ）におけ
るレンズシフトは０である。従って、球面収差が現れ
る。

【００４２】図６（ａ）において、球面収差は曲率半径
比に伴って、略Ｖ字状に変化する。球面収差の実用限界
を４０ＲＭＳｍλと設定すると、曲率半径比は０．５か
ら０．８の間が実用範囲となる。そして、その極小点
（つまり最適条件）は曲率半径比０．６５において、球
面収差２０ＲＭＳｍλを示す。こうして、対物レンズシ
フトによって生じるコマ収差を小さくし、それによる副
作用として生じる球面収差の発生量を、コリメータレン
ズの面の曲率半径比Ｒ２／Ｒ１を０．５から０．８の範
囲にすることによって、実用上全く問題のない発生量の
範囲に小さくすることができる。

【００４３】図６（ｂ）は本発明のコリメータレンズＢ
２２を用いてレンズシフトをさせたとき（図４（ｂ）参
照）の、長波長光学系（ＣＤ光学系）のコマ収差と球面
収差を表す図である。光学ユニット１５から射出された
レーザ光ＢはコリメータレンズＢ２２に入射し、微発散
光束に変換され、その中心から外周に拡がるに従って、
コマ収差を逆補正する波面に（図５（ｂ）（ｃ）参照）
形成されている。

【００４４】このようなレーザ光Ｂが対物レンズ２５に
入射するとき、従来のコリメータレンズに比べて、球面
収差量がやや大きくなる（図５（ａ）と図６（ｂ）との
球面収差を参照）。他方、レンズシフトによるコマ収差
は、レーザ光Ｂに対するコリメータレンズＢ２２の波面
がコマ収差を逆補正する波面に形成されているから、対
物レンズ２５を経て光ディスク１に入射したとき、ＣＤ
光学系のコマ収差は、従来コリメータに比べて４分の１
程度の大きさに抑制されている（図５（ａ）と図６
（ｂ）とのコマ収差を参照）。長波長光学系の収差の全
体は、球面収差とコマ収差との和となるから、本発明の
コリメータレンズＢ２２を用いることによって、実用上
はまったく問題がない収差の大きさに抑制されるのであ
る。

【００４５】以上のように構成された本発明の光ピック
アップ装置について、その動作を説明する。まず、高密
度光ディスクの信号を再生する場合を説明する。光学ユ
ニット１４の半導体レーザから射出された波長６３５〜
６７０ｎｍのレーザ光Ａは、反射ミラー４５で反射され
た後、コリメータレンズＡ２１で略平行光に変換され
る。さらにレーザ光Ａは、偏光ホログラム２３、ビーム
スプリッタ２０、λ／４板３７をそれぞれ透過し、立ち
上げミラー２４で反射してレーザ光Ａの向きを変える。
さらに、開口フィルタ２７を透過した後、対物レンズ２
５へ入射する。レーザ光Ａは対物レンズ２５によって集
光されて、高密度光ディスク１に入射する。こうして、
高密度光ディスク１の厚さ方向約０．６ｍｍに位置する
記録面上に結像する。記録面からの反射光は再び対物レ
ンズ２５を透過し、以上の説明と逆の経路を経て、偏光
ホログラム２３によって回折され、光学ユニット１４の
受光素子に到達する。こうして、光学ユニット１４の受
光素子によって記録情報が再生される。

【００４６】他方、低密度光ディスクを再生し、あるい
は低密度光ディスクに記録する場合を説明する。光学ユ
ニット１５の半導体レーザから射出された波長７８０ｎ
ｍのレーザ光Ｂは、光学ユニット１５内部に設けられた
回折格子を透過する過程で、３ビーム（記録再生用の主
ビームと制御用の副ビーム２本を総称する）に形成され
る。レーザ光ＢはコリメータレンズＢ２２を透過する過
程で、前述のように微発散光に変換される。さらに、レ
ーザ光Ｂはビームスプリッタ２０で反射して、λ／４板
３７を透過し、立ち上げミラー２４で再び反射してレー
ザ光Ｂの向きを変える。さらに、開口フィルタ２７を透
過した後、対物レンズ２５へ入射する。レーザ光Ｂは対
物レンズ２５によって集光されて、低密度光ディスク１
に入射する。こうして、低密度光ディスク１の厚さ方向
約１．２ｍｍに位置する記録面上に結像する。記録面か
らの反射光は再び対物レンズ２５を透過し、以上の説明
と逆の経路を経て、光学ユニット１５内に配置されたＰ
ＢＳ（偏光ビームスプリッタ）３８によって戻り光に光
分離され、光学ユニット１５の受光素子３９に到達す
る。こうして、光学ユニット１５の受光素子によって記
録情報が再生され、あるいはレーザ光Ｂによって記録さ
れる。

【００４７】このとき、コリメータレンズＢ２２は以上
に説明した正弦量比と曲率半径比との条件を満たすよう
に形成されているので、長波長光学系が前述の図４
（ｂ）に示したようなレンズシフトをしても、収差量が
実用上まったく問題がない程度に抑制されるのである。
従ってレンズシフトに伴うジッタが増加することが無
く、トラッキングエラー（ＴＥ）信号が良質に維持され
る。その結果、記録位置精度が向上し、記録に際して光
パワの損失が抑制され、優れた光ピックアップ装置が得
られる。

【００４８】（実施の形態２）図７は、本発明の光ピッ
クアップ装置における他の構成を示す図である。図７が
実施の形態１における図２に対して相違する点は、ビー
ムスプリッター２０をコリメータレンズＡ５１と反射ミ
ラー４５との間に配置した点にある。換言すれば、コリ
メータレンズＡ５１をビームスプリッター２０よりも対
物レンズ２５に近い側に配置したものである。従って、
光学ユニット１６から射出されたレーザ光Ｂは、コリメ
ータレンズＢ５２を通過して、ビームスプリッター２０
により反射され進行方向を変え、コリメータレンズＡ５
１を通過した後に、対物レンズ２５へと導かれる。光学
ユニット１５から射出されたレーザ光Ａは透過する光学
素子の順番が実施の形態１と異なるものである。なお、
コリメータレンズＡ５１とコリメータレンズＢ５２につ
いては後述する。上記の相違点を除いて、それぞれの光
学素子の構成と機能は、実施の形態１で説明した光ピッ
クアップ装置と同様であるから、同一の符号を付して説
明の重複を省略する。

【００４９】図８は本実施の形態の長波長光学構成を説
明する図である。本実施の形態の短波長光学系において
も、実施の形態１の場合と同様に、コリメータレンズＡ
５１は長焦点距離とし、対物レンズ２５は短波長のレー
ザ光Ａを極小スポットに絞り込むための最適設計を行
う。このように、短波長光学系を最適設計するから、長
波長光学系においてレンズシフトをさせると、レンズシ
フト量にほぼ比例してコマ収差が発生する点も、実施の
形態１及び図５（ａ）に説明したと、同様である。

【００５０】そこで本実施の形態２におけるコリメータ
レンズＢ５２も、実施の形態１と同様に、対物レンズ２
５のシフト時に生じるコマ収差を補正する波面を形成す
るものである。図８（ａ）はコリメータレンズＢの正弦
量比を説明する図である。今、レーザ光Ｂの発光点をＰ
Ｂとし、光学ユニット１５のＰＢＳ３８を含む光学部材
をカバーガラスと総称する。レーザ光Ｂの発光点からカ
バーガラスを透過して射出するレーザ光Ｂの拡散角度を
光軸に対してθ１とし、その正弦量をＳＩＮθ１とす
る。

【００５１】さらに、コリメータレンズＢ５２を経てコ
リメータレンズＡ５１から射出するレーザ光Ｂの拡散角
度を光軸に対してθ３とし、その正弦量をＳＩＮθ３と
する。このとき、コリメータレンズＡ５１は短波長光学
系の条件に最適設定されているから、レーザ光Ｂがコリ
メータレンズＢ５２とコリメータレンズＡ５１とを透過
した結果が上記条件を満たすように、コリメータレンズ
Ｂ５２を形成することとなる。そして、比ＳＩＮθ３／
ＳＩＮθ１を正弦量比と称するものとする。

【００５２】図８（ｂ）は、正弦量比を説明する図であ
る。図５（ｃ）と同様に、コリメータレンズＢ５２の半
径位置による前述の正弦量比ＳＩＮθ３／ＳＩＮθ１の
変化を示すものである。参考に、従来の技術による正弦
量比を点線で示す。具体的には、正弦量比ＳＩＮθ３／
ＳＩＮθ１が、第２の光源（発光点ＰＢ）からの射出光
線が通過するコリメータレンズＢ５２の半径（ｒ）の増
加した位置に伴って徐々に増加し、その増加分がコリメ
ータレンズＢ５２の半径の二乗にほぼ比例するように、
コリメータレンズＢ５２を形成する。換言すれば、長波
長に使用するコリメータレンズの正弦量比は、 ＳＩＮθ３／ＳＩＮθ１ ＝ β＋ｋ２・ｒ² と表される。ここで、βとｋ２とはこのコリメータレン
ズに要求される性能（特性）に基づいて選定される一定
値（比例定数）である。

【００５３】図８（ｃ）は本発明のコリメータレンズＢ
５２を用いてレンズシフトをさせたとき（図４（ｂ）参
照）の、長波長光学系（ＣＤ光学系）のコマ収差と球面
収差を表す図である。光学ユニット１５から射出された
レーザ光ＢはコリメータレンズＢ５２を経てコリメータ
レンズＡ５１に入射し、微発散光束に変換され、その中
心から外周に拡がるに従って、コマ収差を逆補正する波
面に（図８（ｂ）および（ｃ）参照）形成されている。

【００５４】このようなレーザ光Ｂが対物レンズ２５に
入射するとき、従来のコリメータレンズに比べて、球面
収差量がやや大きくなる（図５（ａ）と図８（ｃ）との
球面収差を参照）。他方、レンズシフトによるコマ収差
は、レーザ光Ｂに対するコリメータレンズＢ５２の波面
がコマ収差を逆補正する波面に形成されているから、対
物レンズ２５を経て光ディスク１に入射したとき、ＣＤ
光学系のコマ収差は、従来コリメータに比べて４分の１
程度の大きさに抑制されている（図５（ａ）と図８
（ｃ）とのコマ収差を参照）。長波長光学系の収差の全
体は、球面収差とコマ収差との和となるから、本発明の
コリメータレンズＢ５２を用いることによって、従来の
４分の１以下に押さえられ、実用上はまったく問題がな
い収差の大きさに抑制されるのである。

【００５５】特に、本実施の形態２の光学構成にするこ
とにより、実施の形態１に説明した光学構成に比較し
て、コリメータレンズＡ５１（長焦点距離コリメータレ
ンズ）を対物レンズ２５に近づけた配置となるからピッ
クアップ装置全体をより小型化した構成にすることがで
きる。

【００５６】以上のように構成された本発明の実施の形
態２における光ピックアップ装置の動作は、実施の形態
１に説明した動作と同様であるから、説明の重複を省略
する。

【００５７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、対物レ
ンズがシフトしてもコマ収差の発生が抑制され、従って
レンズシフトに伴うジッタが増加することが無く、トラ
ッキングエラー（ＴＥ）信号が良質に維持される。その
結果、記録位置精度が向上し、記録に際して光パワの損
失が抑制され、優れた光ピックアップ装置およびこの光
ピックアップ装置を用いた光ディスク装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における光ピックアップ装
置を用いた光ピックアップモジュールの全体平面図

【図２】図１のキャリッジ全体の拡大図

【図３】図２のレーザ光Ａの光軸線断面図

【図４】対物レンズのトラッキングシフトの影響を説明
する図

【図５】コマ収差の発生と改善効果を説明する図

【図６】本発明のコリメータレンズを長波長の光学系に
用いた収差を説明する図

【図７】本発明の光ピックアップ装置における他の構成
を示す図

【図８】本実施の形態の長波長光学構成を説明する図

【符号の説明】

１ 光ディスク ２ モータ部 ３ 光ピックアップ ４ フィードモータ ５ モータギア ６ トレインギア ７ シャフトギア ８ スクリューシャフト ９ ラック １０ キャリッジ １１ モジュールベース １２ 支持シャフト １３ ガイドシャフト １４、１５ 光学ユニット １６ ボリューム １７ 重畳回路 １８ シールドケース １９ レーザドライバ ２０ ビームスプリッタ ２１、５１ コリメータレンズＡ ２２、５２ コリメータレンズＢ ２３ 偏光ホログラム ２４ 立ち上げミラー ２５ 対物レンズ ２６ アクチュエータ ２７ 開口フィルタ ２８ 対物レンズ保持筒 ２９ ワイヤ ３０ サスペンションホルダ ３１ フォーカスコイル ３２ トラッキングコイル ３３ フレキシブル基板 ３４ マグネット ３５ ヨーク ３６ 弾性部材 ３７ λ／４板 ３８ ＰＢＳ ３９ 受光素子 ４５ 反射ミラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古川 文信 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H044 AJ06 2H087 KA13 LA01 LA25 NA11 PA01 PA02 PA17 PB01 PB02 RA03 5D119 AA09 AA28 AA41 BA01 BB01 CA16 EA02 EC04 EC45 EC47 FA08 JA02 JA09

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光ディスクの記録情報を再生しまたは情報
   を記録する光ピックアップ装置であって、 レーザ光を射出する光源と、光ディスクからの反射光を
   検出する光検出器とを有する光学ユニットと、 前記光源の射出光を微発散光束に変換するコリメータレ
   ンズと、 対物レンズとを有し、 前記コリメータレンズは、微発散光となる波面形状とコ
   マ収差を補正する波面形状とを形成し、前記コマ収差を
   補正する波面形状は前記コリメータレンズの半径の増加
   に伴ってより多くコマ収差を補正する波面形状に形成し
   たことを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 【請求項２】前記光源からの射出光の光軸に対する正弦
   量（ＳＩＮθ１）と、前記コリメータレンズを射出した
   後の光軸に対する正弦量（ＳＩＮθ２）との正弦量比
   （ＳＩＮθ２／ＳＩＮθ１）が、前記コリメータレンズ
   の中心から半径の増加に伴って、前記半径の二乗にほぼ
   比例して増加することを特徴とする請求項１記載の光ピ
   ックアップ装置。
3. 【請求項３】光ディスクの記録情報を再生しまたは情報
   を記録する光ピックアップ装置であって、 第１の波長のレーザ光を射出する第１の光源と、光ディ
   スクからの反射光を検出する第１の検出器とを有する第
   １の光学ユニットと、 前記第１の波長よりも長い第２の波長のレーザ光を射出
   する第２の光源と、光ディスクからの反射光を検出する
   第２の検出器とを有する第２の光学ユニットと、 前記第１の波長のレーザ光と前記第２の波長のレーザ光
   とをほぼ同一の光軸に導く光分離手段と、 前記第１の波長のレーザ光に対して前記第２の波長のレ
   ーザ光よりも小さなスポットを形成するように機能する
   対物レンズと、 前記第１の光源の射出光を略平行光に変換する第１のコ
   リメータレンズと、 前記第２の光源の射出光を微発散光束に変換する第２の
   コリメータレンズとを有し、 前記第２のコリメータレンズは、微発散光となる波面形
   状とコマ収差を補正する波面形状とを形成し、前記コマ
   収差を補正する波面形状は前記第２のコリメータレンズ
   の半径の増加に伴ってより多くコマ収差を補正する波面
   形状に形成したことを特徴とする光ピックアップ装置。
4. 【請求項４】前記第２の光源からの射出光の光軸に対す
   る正弦量（ＳＩＮθ１）と、前記第２のコリメータレン
   ズを射出した後の光軸に対する正弦量（ＳＩＮθ２）と
   の正弦量比（ＳＩＮθ２／ＳＩＮθ１）が、前記第２の
   コリメータレンズの中心から半径の増加に伴って、前記
   半径の二乗にほぼ比例して増加することを特徴とする請
   求項３記載の光ピックアップ装置。
5. 【請求項５】前記第２のコリメータレンズについて、入
   射面の曲率半径Ｒと射出面の曲率半径Ｒ２との比である
   曲率半径比（Ｒ２／Ｒ１）が、０．５から０．８の範囲
   であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載
   の光ピックアップ装置。
6. 【請求項６】光ディスクの記録情報を再生しまたは情報
   を記録する光ピックアップ装置であって、 第１の波長のレーザ光を射出する第１の光源と、光ディ
   スクからの反射光を検出する第１の検出器とを有する第
   １の光学ユニットと、 前記第１の波長よりも長い第２の波長のレーザ光を射出
   する第２の光源と、光ディスクからの反射光を検出する
   第２の検出器とを有する第２の光学ユニットと、 前記第１の波長のレーザ光と前記第２の波長のレーザ光
   とをほぼ同一の光軸に導く光分離手段と、 前記第１の波長のレーザ光に対して前記第２の波長のレ
   ーザ光よりも小さなスポットを形成するように機能する
   対物レンズと、 前記第１の光源の射出光を略平行光に変換する第１のコ
   リメータレンズと、 前記第２の光源の射出光を微発散光束に変換する第２の
   コリメータレンズとを有し、 前記第２の光源の射出光が前記第２のコリメータレンズ
   と前記光分離手段とを経て前記対物レンズへ至る光路を
   なすように配置し、 前記第２のコリメータレンズは、微発散光となる波面形
   状とコマ収差を補正する波面形状とを形成し、前記コマ
   収差を補正する波面形状は前記第２のコリメータレンズ
   の半径の増加に伴ってより多くコマ収差を補正する波面
   形状に形成したことを特徴とする光ピックアップ装置。
7. 【請求項７】前記第２の光源からの射出光の光軸に対す
   る正弦量（ＳＩＮθ１）と、前記第２のコリメータレン
   ズを射出した後の光軸に対する正弦量（ＳＩＮθ２）と
   の正弦量比（ＳＩＮθ２／ＳＩＮθ１）が、前記第２の
   コリメータレンズの中心から半径の増加に伴って、前記
   半径の二乗にほぼ比例して増加することを特徴とする請
   求項６記載の光ピックアップ装置。
8. 【請求項８】前記第２のコリメータレンズについて、入
   射面の曲率半径Ｒと射出面の曲率半径Ｒ２との比である
   曲率半径比（Ｒ２／Ｒ１）が、０．５から０．８の範囲
   であることを特徴とする請求項６または請求項７に記載
   の光ピックアップ装置。
9. 【請求項９】光ディスクの記録情報を再生しまたは情報
   を記録する光ピックアップ装置であって、 第１の波長のレーザ光を射出する第１の光源と、光ディ
   スクからの反射光を検出する第１の検出器とを有する第
   １の光学ユニットと、 前記第１の波長よりも長い第２の波長のレーザ光を射出
   する第２の光源と、光ディスクからの反射光を検出する
   第２の検出器とを有する第２の光学ユニットと、 前記第１の波長のレーザ光と前記第２の波長のレーザ光
   とをほぼ同一の光軸に導く光分離手段と、 前記第１の波長のレーザ光に対して前記第２の波長のレ
   ーザ光よりも小さなスポットを形成するように機能する
   対物レンズと、 前記第１の光源の射出光を略平行光に変換する第１のコ
   リメータレンズと、 前記第２の光源の射出光を微発散光束に変換する第２の
   コリメータレンズとを有し、 前記第２の光源の射出光が前記第２のコリメータレンズ
   と前記光分離手段と前記第１のコリメータレンズとを経
   て前記対物レンズへ至る光路をなすように配置し、前記
   第２のコリメータレンズは、微発散光となる波面形状と
   コマ収差を補正する波面形状とを形成し、前記コマ収差
   を補正する波面形状は前記第２のコリメータレンズの半
   径の増加に伴ってより多くコマ収差を補正する波面形状
   に形成したことを特徴とする光ピックアップ装置。
10. 【請求項１０】前記第２の光源からの射出光の光軸に対
    する正弦量（ＳＩＮθ１）と、前記第１のコリメータレ
    ンズを射出した後の前記第２の光源からの射出光の光軸
    に対する正弦量（ＳＩＮθ３）との正弦量比（ＳＩＮθ
    ３／ＳＩＮθ１）が、前記第２のコリメータレンズの中
    心から半径の増加に伴って、前記半径の二乗にほぼ比例
    して増加することを特徴とする請求項９記載の光ピック
    アップ装置。
11. 【請求項１１】請求項１、請求項３、請求項６、請求項
    ９のいずれか１に記載の光ピックアップ装置を用いたこ
    とを特徴とする光ディスク装置。