JP2003272213A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 対物レンズと色補正素子の光軸がずれた場合
にも、収差を抑制する。 【解決手段】 回転する光ディスクのトラックに沿って
光を照射して情報信号の記録又は再生を行うものであっ
て、集光する光が光ディスクのトラックに沿って照射さ
れるように前記光ディスクの径方向に移動制御される対
物レンズ２５と、対物レンズ２５の色収差を補正する固
定されたトリプレット２４と、対物レンズ２５の球面収
差を補正する固定されたエキスパンダーと、を有し、ト
リプレット２４は、色収差により生じる焦点方向の誤差
成分を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスクに光を
照射して情報信号の記録又は再生を行う光ピックアップ
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光学記録媒体である光ディスク
は、動画、音声、コンピューター用データなどの情報信
号（データ）保存のために用いられている。また、この
光ディスクは、良好な量産性と低コスト性のため、広く
普及している。この光ディスクに対しては、記録される
情報信号の高密度化、大容量化の要望が強く、近年にお
いてもこの要望はますます強くなっている。光ディスク
において記録される情報信号の記録密度を上げるには、
この情報信号の読み出しに用いる光束の短波長化と、該
光束を光ディスク上に集光させる対物レンズとして高い
開口数（ＮＡ）のレンズを使うことの２つが有効であ
る。このため、ＣＤ（Compact Disc）からＤＶＤ（Digi
tal Versatile Disc，Digital Video Disc）への発展の
過程では、波長が７８０ｎｍから６５０ｎｍに短縮さ
れ、対物レンズのＮＡが０．４５から０．６０に高めら
れたので、記録密度は６５０ＭＢから４．７ＧＢ（片
面）へ約７倍の向上が達成されている。また、記録型の
光ディスクシステムは、光磁気方式、相変化方式共に各
種あるが、波長とＮＡは、ほぼ前記の値に近いものが使
われている。これらのシステムにおいては、現在は、ガ
ラスあるいは樹脂を成形した、単玉型の対物レンズが使
われている。これは、レンズの両面を非球面形状として
収差の補正を行ったレンズであり、成形で作れることか
ら、コストと量産性に優れているため、もっとも普及し
ている。ここで、光ディスクの記録密度を更に高めて、
更に大容量の記憶システムを実現するためには、更に波
長の短い、いわゆる青色レーザーと、よりＮＡの高い対
物レンズとの組み合わせのシステムが期待されている。

【０００３】例えば光源の波長が４５０ｎｍ以下で、開
口数が０．７以上の対物レンズを用いた光ピックアップ
においては、軸上色収差と、球面収差の色収差を同時に
補正することが不可欠である。ここで、軸上色収差とは
波長変化による焦点位置の変化であり、球面収差の色収
差とは波長変化による球面収差である。なお、本明細書
中においては、球面収差の色収差について、波長誤差に
よる球面収差と呼ぶ。このように光源の波長が４５０ｎ
ｍ以下で、開口数が０．７以上の対物レンズの場合に、
軸上色収差と球面収差の色収差の補正が必要になる理由
は次のとおりである。

【０００４】第１に、波長が４５０ｎｍ以下では、対物
レンズを構成するガラスなどの光学材料の分散が大きく
なる。このため、大きな軸上収差が発生すると同時に、
球面収差の発生が大きくなる。

【０００５】第２に、対物レンズの開口数が大きくなる
と、レンズの周辺での屈折角が大きくなるため、僅かな
波長変化に対しても、大きな屈折角の変化が生じる。こ
のため球面収差の発生が大きくなる。

【０００６】軸上色収差と波長誤差による球面収差は、
色収差という点では共通しているが、次のように異なっ
た理由により生じ、それぞれ特徴を有する。

【０００７】軸上色収差は、ピックアップ装置において
は、レーザダイオードにおける高周波重畳による波長に
広がりと、光ディスクへの記録時のレーザダイオードに
おける急激なパワー変化に伴う急激な波長変化、さらに
はレーザダイオードの個体差による波長誤差に由来して
いる。

【０００８】パワー変化による軸上色収差は、パワー変
化と同時に発生し、変化が急激であるので、対物レンズ
を焦点方向に駆動するフォーカスサーボによっては追随
することはできない。対応すべき波長の範囲ないし変化
幅は、±１〜±２ｎｍ程度と狭い。また、レーザダイオ
ードが高周波重畳されている場合には、波長に幅のある
光束が同時にレンズに入射されることになるので、特定
の波長以外の成分に対して、常に焦点誤差が発生するこ
とになる。

【０００９】光ピックアップ装置においては、波長に拡
がりがある場合や波長が急激に変化した場合は、軸上色
収差によるフォーカス誤差が生じて、特性の劣化を来
す。このデフォーカス（焦点誤差）による収差の劣化
は、かなり大きいので、補正が不可欠である。

【００１０】一方、波長誤差による色収差は、個別のレ
ーザダイオードの特性のばらつきによる波長のばらつき
と、レーザダイオードの温度変化による波長変化とによ
るものである。

【００１１】この波長誤差による色収差には、一定であ
るか、変化しても比較的ゆったりとしているという特徴
がある。また、対応すべき波長の範囲は、±５〜±１０
ｎｍくらいと前述した軸上色収差の場合に比べて狭い。

【００１２】このような軸上色収差及び波長誤差による
色収差に関連して、特開平６−２５００８１号公報に
は、貼り合わせ型の色補正素子が提案されている。これ
は、色補正素子の貼り合わせ面を非球面とすることで、
軸上色収差と波長誤差による球面収差を同時に補正可能
としたものである。

【００１３】さらに、特開平６−８２７２５号公報に回
折面と屈折面を組み合わせた色補正素子が提案されてい
る。この色補正素子の提案者が著した文献「回折光学素
子（オプトロニクス社、平成９年）」の「光ディスク用
色収差補正レンズ」の章には、この前記色補正素子の構
成により、軸上色収差と波長誤差による球面収差を同時
に補正可能な構成が示されている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、光ピックア
ップ装置では、光ディスクに照射したレーザー光がトラ
ックに追随するように、光ディスク上にレーザー光を集
光する対物レンズの光ディスクの径方向の位置を制御す
るトラッキング動作が行われる。以下では、トラッキン
グ動作による対物レンズの移動をレンズシフトと呼ぶ。

【００１５】光源の波長が４５０ｎｍ以下で、開口数が
０．７以上の対物レンズを用いる光ピックアップ装置に
おいては、前述のように色補正素子が必要になるが、ト
ラッキング動作の帯域確保のためにアクチュエーターの
可動部の重量には制限があるので、色補正素子は光ピッ
クアップ装置に固定される。

【００１６】このため、トラッキング動作によるレンズ
シフトに応じて、対物レンズと色収差補正素子の光軸が
ずれ、収差が発生する。すなわち、対物レンズにおい
て、コマ収差を主成分とする収差が発生し、光ディスク
の記録再生に著しい悪影響を与える。

【００１７】なお、対物レンズと色収差補正素子の光軸
がずれた場合の収差増加への対策として、前記特開平６
−８２７２５号公報の構成によれば、球面収差の補正は
行わず軸上色収差のみを補正する構成が可能であるが、
この場合は波長誤差による球面収差を補正することが出
来ないという問題がある。また、前記特開平６−８２７
２５号公報の構成による球面収差と焦点誤差を同時に補
正する構成において対物レンズと色補正素子を共にアク
チュエーターで駆動すると、可動部の重量が増加して必
要な帯域を確保することができないという問題がある。

【００１８】本発明は、前述の実情に鑑みて提案される
ものであって、対物レンズと色補正素子の光軸がずれた
場合にも、軸上色収差と波長誤差による球面収差を補正
し、収差を抑制するような光ピックアップ装置を提供す
ることを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、本発明に係る光ピックアップ装置は、回転する光
ディスクのトラックに沿って光を照射して情報信号の記
録又は再生を行うものであって、集光する光が光ディス
クのトラックに沿って照射されるように前記光ディスク
の径方向に移動制御される対物レンズと、前記対物レン
ズの色収差を補正する固定された色収差補正手段と、前
記対物レンズの球面収差を補正する固定された球面収差
補正手段と、を有し、前記色収差補正手段は、色収差に
より生じる焦点方向の誤差成分を補正する。

【００２０】好ましくは、前記球面収差補正手段は、前
記色収差補正手段による補正後に残った球面収差を補正
する。

【００２１】好ましくは、前記色収差補正手段は、入射
される光の波長が規準波長から変化すると略球面形状の
波面の光を射出する。

【００２２】好ましくは、前記色収差補正手段は、凸レ
ンズの両側をこの凸レンズより分散の大きい凹レンズで
それぞれ挟んで貼り合わせてなるものである。

【００２３】好ましくは、前記凸レンズ及び前記凹レン
ズの屈折率は、規準波長において略一致しているが、厳
密に一致している必要はない。好ましくは、前記色収差
補正手段へ入射する光が規準波長から変化すると、略球
面波状の波面を有する光を射出する。

【００２４】好ましくは、前記色収差補正手段は、屈折
率が略等しい２つの硝材で構成されていて、アッベ数の
小さな硝材で作成した凹レンズで、アッベ数の大きな硝
材で作成した凸レンズを挟んで、トリプレットである。

【００２５】そして、好ましくは、中心の凸レンズは両
側の半径の絶対値が等しく成された両凸レンズである。

【００２６】好ましくは、前記色収差補正手段は、ＴＡ
Ｆ４からなる球面の半径６．５ｍｍ及び−６．５ｍｍで
厚さ１．０ｍｍの凸レンズを挟んで、ＴＩＨ１４からな
る厚さ１．０ｍｍの平凹レンズを両側から貼り合わせた
トリプレットである。

【００２７】前記トリプレットの設計値は、凸レンズの
屈折率１．８１６９５８０３、凹レンズの屈折率１．８
１６８４６１、凸レンズの球面の半径±６．５ｍｍ、凸
レンズ及び凹レンズの厚さ１．０ｍｍを規準として、好
ましくは５％以内の範囲、より好ましくは３％以内の範
囲にある。

【００２８】好ましくは、前記トリプレットを構成する
凹レンズのアッベ数は４０以下、より好ましくは３５以
下、さらにより好ましくは３０以下である。好ましく
は、前記トリプレットを構成する凸レンズのアッベ数は
３５以上、より好ましくは４０以上、さらにより好まし
くは４５以上である。

【００２９】好ましくは、前記凸レンズと前記凹レンズ
のアッベ数の差が大きくなるにしたがい、前記凸レンズ
の半径が大きくなる。

【００３０】好ましくは、前記球面収差補正手段は、前
記対物レンズに入射される光の波面を変化させるもので
ある。

【００３１】好ましくは、前記球面収差補正手段は、前
記対物レンズに入射される光の平行度を変化させるビー
ムエキスパンダーである。

【００３２】好ましくは、波長４５０ｎｍ以下の光を用
い、前記対物レンズの開口数は、０．７以上である。

【００３３】前述のような構成を有する本発明に係る光
ピックアップ装置は、軸上色収差と波長誤差による球面
収差を別々な原理によって補正する。

【００３４】すなわち、軸上色収差すなわち波長変化に
よる焦点位置変化は、通過する光の波面の曲率半径を波
長により変化するように為された色収差補正手段によっ
て補正する。色収差補正手段を通過した光は、近軸焦点
位置へ収束する球面が略球面の収束波となり、球面収差
成分が小さく押さえられた波面形状になるように為され
ている。

【００３５】ここで、この軸上色収差の補正量は、近軸
光線の像面が波長変化した場合に変動しない補正量より
は、過剰に補正を行うことが望ましい。これは、本願の
色収差補正素子は球面収差の色収差を補正しないため、
近軸光線の像面が一致するようにするのみでは、波面収
差が最小とならないためである。そこで、適切な量過剰
に補正することで、波長が変化した場合の縦収差の、中
心波長の像面からのずれを少なくすることが出来て、波
面収差を低く保つことが出来る。

【００３６】色収差補正手段は、波長が基準波長より長
くなった場合に、収束波の曲率半径が小さくなるように
為されている。これにより、波長が長くなることで、対
物レンズの焦点距離が長くなった分を相殺して、基準波
長とほぼ同じ焦点面に焦点を結ぶように作用する。した
がって、レーザダイオードの波長の急激な変化や、波長
拡がりに対応できる。

【００３７】一方、レーザダイオードのばらつきあるい
は温度変化のようにゆっくりした波長誤差による球面収
差は、対物レンズに入射される光束の平行度を変化させ
る球面収差補正手段を用い、対物レンズに倍率誤差の球
面収差を発生させて、光学系に発生している前記波長誤
差による球面収差と相殺させる。このとき、平行度を変
化させられた光の波面は、略球面波となる。

【００３８】ここで、仮に特定の量の、波長の変化を考
えた場合、軸上色収差の補正を行うことに必要な球面波
の極性（収束又は拡散）と、球面収差の色収差を補正す
る、球面波の極性は逆極性である。前記したように、レ
ーザダイオードの波長の急激な変化や、波長拡がりの幅
は狭い。そして、この狭い範囲内では、軸上色収差の変
化は巨大であるが、球面収差の色収差の増加は小さい。

【００３９】より大きな波長変化ないし誤差がある場合
は、球面収差の色収差の増加が大きくなり補正が必要に
なる。したがって、光束の平行度を変化させて球面収差
を補正する。この動作は、非常にゆっくりした動作ない
し、初期設定で行われることは言うまでもない。そして
この補正が行われた後の急激な波長変化ないし波長拡が
りに対しては、色収差補正素子が、基準の状態と同様に
対応する。

【００４０】本発明においては、軸上色収差を色収差補
正手段で補正し、波長誤差による球面収差を球面収差補
正手段で補正する。軸上色収差及び波長誤差による球面
収差の補正は、対物レンズにおいて完結しており、他の
部分に関わることはない。したがって、本発明において
は、対物レンズの光軸と他の光学系の光軸がずれても、
収差は抑制されている。

【００４１】前記色収差補正手段を通過した光の波面
は、球面波に近い形状とされている。この理由は、レン
ズシフトが生じた場合に、球面波によって収差の増大を
抑えるためである。球面波が入射した場合、レンズシフ
トは、対物レンズに光が斜め入射した場合と等価（像高
特性そのものに相当する）である。ここで、色収差を補
正するための球面波の半径は非常に大きいため、レンズ
シフトによる像高は非常に小さく、収差の増大が抑えら
れる。

【００４２】また、前記球面収差補正手段も、平行度を
変化させた略球面波を発生させる。したがって、前記し
た理由と同一の理由により、レンズシフトによる収差の
発生が抑えられる。

【００４３】なお、色収差補正素子から射出される光の
波面が、球面波から著しくずれる場合、さらには波面に
前記した球面収差を補正する波面形状を付与した場合
は、レンズシフトがない場合にはより優れた特性が得ら
れるが、レンズシフトが生じた場合には、コマ収差等の
発生により性能の劣化をきたす。

【００４４】ところで、色収差補正手段によって、基準
波長以外では対物レンズに入る光束が平行光でなくなる
ために、倍率誤差による球面収差が発生する。倍率誤差
による球面収差は、対物レンズの単体の波長誤差による
球面収差と同じ極性を持っているので、基準波長以外に
おける球面収差は、対物レンズ単体でその基準波長以外
の光束を集光した場合に比べて大きくなる。

【００４５】本発明においては、色収差補正手段と球面
収差補正手段は、次のように設定されている。まず、球
面収差補正手段は、中心波長で収差が最小になるよう
に、光の平行度が設定されている。球面収差補正手段
は、色収差補正手段及び対物レンズの両方の球面収差を
最小にする。前記中心波長とは、レーザダイオードの波
長のばらつきがある場合は、例えばばらついた波長の平
均値である。

【００４６】次に、中心波長から僅かにずれた波長に対
しては、色収差補正手段は、光の波面の曲率半径を変化
させ、軸上色収差に起因する波面収差増加を最小に抑え
ることで収差の発生を抑圧する。

【００４７】ここで、波長が基準波長でない場合、軸上
球面収差を補正するための球面波と、波面誤差及び倍率
誤差による球面収差を補正するための球面波は、逆向き
である。たとえば、規準波長の長波長側では、軸上色収
差を補正するためには収束光が必要であり、球面収差の
補正をするためには拡散光が必要である。

【００４８】このずれた波長では、軸上球面収差を最小
に抑えるような曲率の波面を発生させるので、前記した
ように波面誤差及び倍率誤差による球面収差が補正され
る方向とは逆に収束度が変化するので、この球面収差は
増加する。ただし、この球面収差は、軸上色収差を補正
しない場合に発生する、デフォーカス（焦点誤差）によ
る収差に比べて遙かに小さく実用上問題にならない。

【００４９】なお、ここで述べた球面収差補正光学系を
用いて、対物レンズのばらつきによる球面収差、ディス
クの厚さ誤差による球面収差の補正が出来ることは言う
までもない。

【００５０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光ピックアッ
プ装置の実施の形態について、図面を参照して詳細に説
明する。

【００５１】図１は、光ピックアップ装置の概略的な構
成を示す図である。

【００５２】光ピックアップ装置１０は、回転する光デ
ィスクのトラックに沿って光を照射して情報信号の記録
又は再生を行うものであって、集光する光が光ディスク
のトラックに沿って照射されるように光ディスクの径方
向に移動制御される対物レンズ１９と、対物レンズ１９
の色収差を補正する固定された色収差補正手段となるト
リプレット１８と、対物レンズ１９の球面収差を補正す
る固定された球面収差補正手段となるビームエキスパン
ダー１７と、を有し、色収差補正手段となるトリプレッ
ト１８は、色収差により生じる焦点方向の誤差成分を補
正する。

【００５３】すなわち、光ピックアップ装置１０は、光
源となる規準波長４０３ｎｍのレーザダイオード１１
と、グレーティング１２と、コリメータレンズ１３と、
ビーム成型及び色消しプリズム１４と、偏向ビームスプ
リッタ１５と、ミラー１６と、ビームエキスパンダー１
７と、トリプレット１８と、開口数０．７以上の対物レ
ンズ１９と、アクチュエーター２０とを有している。

【００５４】対物レンズ１９は、アクチュエーター２０
によって支持され、このアクチュエーター２０ととも
に、図示しない光ディスクのトラックに追随するように
光ディスクの径方向（トラッキング方向）に移動制御さ
れる。

【００５５】これに対して、ビームエキスパンダー１７
及びトリプレット１８は、前記移動部とともに移動する
ことなく、光ピックアップ装置１０に固定されている。

【００５６】ビームエキスパンダー１７は、一組の凹レ
ンズ及び凸レンズから構成され、光の平行度を変化させ
る。トリプレット１８は、凸レンズの両側をこの凸レン
ズより分散の大きい凹レンズでそれぞれ挟んで貼り合わ
せてなる。トリプレット１８は、規準波長の４０３ｎｍ
においてほぼ平行な光を射出する。

【００５７】したがって、対物レンズ１９がトラッキン
グ方向に移動（レンズシフト）することにより、対物レ
ンズ１９の光軸とビームエキスパンダー１７及びトリプ
レット１８の光軸は、ずれることになる。

【００５８】また、光ピックアップ装置１０は、コンデ
ンサレンズ２１と、フロントモニタフォトダイオード２
２と、検出レンズチューブ２３と、フォトダイオード２
４とを有している。

【００５９】本実施の形態の光ピックアップ装置１０に
おいては、光の平行度を変化させるビームエキスパンダ
ー１７と、色収差を補正するトリプレット１８によって
対物レンズにおける収差を除去する。

【００６０】なお、光の平行度を変化させる手段は、ビ
ームエキスパンダー１７に限らないので、以下の説明で
は必要のある場合を除いてトリプレット１８と対物レン
ズ１９のみを取り出して説明する。また、便宜上、トリ
プレット１８及び対物レンズ１９を光学系と称すること
がある。

【００６１】図２は、光ピックアップ装置１０の光学系
における光路を示す図である。

【００６２】図中のトリプレット２４と対物レンズ２５
は、それぞれ図１におけるトリプレット１８と対物レン
ズ１９に対応している。トリプレット２４には、光源の
レーザダイオード１１から射出された光Ｌが入射する。

【００６３】トリプレット２４は、第１の光学材料から
なる第１の部材２１、第２の光学材料からなる第２の部
材２２、及び第３の光学材料からなる第３の部材２３を
貼り合わせてなる。

【００６４】トリプレット２４は、光の進行方向に、第
１の部材２１の第１の面１、第１の部材２１と第２の部
材２２の貼り合わせ面である第２の面２、第２の部材２
２と第３の部材２３の貼り合わせ面である第３の面３、
及び第３の部材の第４の面４を有する。対物レンズ２５
は、第５の面及び第６の面を有する。

【００６５】表１は、対物レンズ２５の仕様を示す表で
ある。

【００６６】

【表１】 表２は、光学系の設計値を示す表である。

【００６７】

【表２】 表３は、第５面の非球面係数を示す表である。

【００６８】

【表３】 表４は、第６面の非球面係数を示す表である。

【００６９】

【表４】 表５は、光学材料の屈折率とアッベ数を示す表である。

【００７０】

【表５】 表５に見られるように、トリプレット２４は、ＴＡＦ４
からなる第２の部材２２による凸レンズの両側を、ＴＩ
Ｈ１４からなる第１及び第３の部材２１，２３による凹
レンズで挟んでなるものである。凹レンズを構成する第
１及び第３の部材２１，２３の分散は、凸レンズを構成
する第２の部材２２の分散より大きい。すなわち、アッ
ベ数の逆数は分散の目安となるが、第１の及び第３の部
材２１，２３を構成するＴＩＨ１４のアッベ数は２６．
５２であり、第２の部材２２を構成するＴＡＦ４の４
７．４９である。

【００７１】図３は、ビームエキスパンダー１７による
光の平行度の変化を示す図である。

【００７２】図中のＡは、規準波長となる４０３ｎｍの
光を用いた状態における光の平行度を示している。この
場合、ビームエキスパンダー１７は、入射される平行光
を、平行光として射出する。ビームエキスパンダー１７
から射出された平行光は、光学系のトリプレット２４及
び対物レンズ２５を介して光ディスク２６に入射する。

【００７３】図中のＢは、球面収差を補正するようにビ
ームエキスパンダー１７により光の平行度を拡散光に変
化させた状態を示す図である。

【００７４】これは、規準波長より波長が長い光が入射
したときに、オーバーとなる球面収差を補正するために
拡散光を入射し、球面収差をアンダー方向に補正するも
のである。

【００７５】この場合、ビームエキスパンダー１７は、
入射される光の平行光を変化させ、拡散光として射出さ
せる。ビームエキスパンダー１７から射出された拡散光
は、トリプレット２４及び対物レンズ２５を介して光デ
ィスク２６に入射する。

【００７６】図４は、光ピックアップ装置１０の光学系
の収差の波長依存性を示す図である。

【００７７】符号△を結んだ曲線ａは、トリプレットと
対物レンズを用いて、基準波長となる４０３ｎｍの最良
像面における各波長の収差を示す。トリプレット１８へ
の光の平行度は、平行光であるものとする。これによる
と、規準波長から±２〜３ｎｍの波長範囲では、十分低
い収差に抑えられていることが見られる。

【００７８】また、レンズシフトに関しては、トリプレ
ット１８を出た光束が概ね平行光であるから、対物レン
ズへの入射光の状態がレンズシフトで変化しないため
に、収差の増加はない。

【００７９】光ピックアップ装置１０の周辺温度が大き
く変化して、レーザダイオード１１の射出するレーザー
波長が前述の範囲を超えて変化した場合や、レーザダイ
オード１１の個体差により、波長が基準波長となる４０
３ｎｍから大きく変化した場合を考える。この場合は、
収差が増大する。たとえば、レーザダイオード１１の波
長が４０８ｎｍの場合は、収差は０．０５７λとなって
しまう。

【００８０】そこで、この場合は、エキスパンダー１７
によって光の平行度を変化させる。波長が４０８ｎｍの
場合は、光学系の手前の約１４５０ｍｍの点から出た拡
散光束を光学系に入射させれば、良い結果が得られる。
図３のＢは、光学系に拡散光を入射する場合を示す図で
ある。

【００８１】図４の符号×を結んだ曲線ｂは、この場合
の収差を示すものである。波長が４０８ｎｍにおいて、
収差は０．００９λであり、その前後±２〜３ｎｍの波
長範囲では、十分低い収差に押さえられていることがわ
かる。

【００８２】例えば、波長４０８ｎｍの前後±２ｎｍの
範囲では、波長４０６ｎｍにおいて収差０．０２３λ、
波長４１０ｎｍにおいて収差０．０２６λであるので収
差は充分に低いといえる。

【００８３】この波長が４０８ｎｍで１４５０ｍｍの拡
散光が入射された状態で、対物レンズ１９を光軸から
０．３ｍｍだけレンズシフトした場合の収差の増加は
０．０１λと、レンズシフトがない場合と比べてその増
加は非常に小さく、全く問題のない性能が得られる。

【００８４】なお、本実施の形態と比較するために、ト
リプレット１８などの色補正素子がない対物レンズ１９
単体の場合の収差を符号□を結んだ曲線ｃ及び符号◆を
結んだ曲線ｄに示す。

【００８５】曲線ｃは、対物レンズ１９を各波長の最良
像面で使用した場合の収差である。これに対して、曲線
ｄは、基準波長となる４０３ｎｍの波長の最良像面にお
ける各波長の収差量である。曲線ｄを曲線ｃと比較する
と、４０３ｎｍの最良像面においては収差が遥かに大き
いことが見られる。

【００８６】図５は、光学系に平行光が入射した場合の
縦収差を示す図である。

【００８７】図中の曲線ａは波長４０３ｎｍの場合の収
差を示し、図中の曲線ｂは波長４０９ｎｍの場合の収差
を示す。波長４０９ｎｍの場合、軸上色収差は補正され
ているが、大きな球面収差が発生している。

【００８８】図６は、光学系に焦点距離が１４５０ｍｍ
の拡散光が入射した場合の縦収差を示す図である。図中
の曲線ａは波長４０３ｎｍの場合の収差を示し、図中の
曲線ｂは波長４０９ｎｍの場合の収差を示す。図５と比
較すると、球面収差が大きく改善されたことが示されて
いる。

【００８９】図７は、対物レンズ単体に対する縦収差を
示す図である。図中の曲線ａ，ｂ，ｃは、それぞれ波長
４０２，４０３，４０４ｎｍの場合の収差を示してい
る。波長によって焦点位置が大きく異なっていることが
示されている。

【００９０】図８は、対物レンズ及びトリプレットに対
する縦収差を示す図である。図７と比較すると、焦点位
置がよく揃っていて補正の効果が大きいことが分かる。
ここで、この実施の形態の場合、近軸の焦点位置はに関
して、やや補正過剰とされている。これは像高のある光
線の球面収差による変化と相殺させるためである。

【００９１】図９に、トリプレットを有しエキスパンダ
ーを含まない場合の波長が、４０９ｎｍの場合の縦収差
図を示す。光学系の４０９ｎｍでの焦点距離は、１６４
１ｍｍである。対物レンズ１９の有効径の最外周（図９
の最大光線高さに対応する）に相当する光線の高さ１．
８７ｍｍでの縦収差の量は、焦点距離の約４％である。
縦収差は小さい値を示している。これは、波長誤差があ
る場合でも、焦点方向の変化が支配的で、球面収差の発
生が少ないことを示している。すなわち、トリプレット
は略球面波の光束を出射していて、色収差補正の効果と
しては、概ね軸上色収差のみを補正していると言える。

【００９２】このトリプレットは、凸レンズである対物
レンズの色収差を補正するために、次のように構成され
る。まず、設計の基準において、略平行光で出射するよ
うに、基準波長で屈折率の差が小さなガラスを選定す
る。ここで凹レンズは、分散の大きなガラスを用い、凸
レンズは、分散の小さなガラスを用いる。このようにす
ることで、波長が短くなった場合に、凹レンズの屈折率
の方が大きくなり、対物レンズの発生する焦点誤差を相
殺する効果が得られる。

【００９３】凸レンズと凹レンズのガラスの屈折率は、
基準波長において、厳密に一致している必要はない。こ
れは対物レンズに入射する光束が平行光からずれると、
球面収差が発生するが、この球面収差は、エクスパンダ
ーにより補正することが出来る。したがって、屈折率が
多少異なっていて、平行光でないの光束を発生する補正
素子がであても良い。このレンズは、両端が平面である
から、製造しやすくなっている。また、実施例において
は、製造のしやすさを考えて、中心のレンズの面の半径
は、両側で同じに設定されている。凹レンズのレンズパ
ワー（焦点距離）を保って、両側の面の半径を多少変化
させ他も、色収差の補正の効果は変化しない。ただし、
波長が変化した場合に、きれいな球面波を発生するため
には、両面の半径の違いは小さい必要がある。

【００９４】さらに、屈折率の違いが大きい場合は、両
端を球面とすることで、屈折率差がある場合でも、平行
光が出射するようにする事も可能である。この場合も３
枚構成であれば、波長誤差により、球面波を発生する。

【００９５】図１０は、第１の他の実施の形態の光路を
示す図である。

【００９６】第１の他の実施の形態は、図１に示した光
ピックアップ装置１０において、色収差素子に素子６４
を用いるものである。この素子６４は、回折面と屈折面
を組み合わせたもので、トリプレット１８によるものと
同様な波面を生成する。

【００９７】図中のＡに示す第１の他の実施の形態の光
学系は、凹レンズ６１及び凸レンズ６２からなるビーム
エキスパンダー６３と、素子６４と、絞り６５と、対物
レンズ６６とを有している。

【００９８】ビームエキスパンダー６３及び対物レンズ
６６は、図１に示したビームエキスパンダー１７及び対
物レンズ１９に対応している。素子６４は、図１に示し
たトリプレット１８と同等の機能を有する。絞り６５
は、格子６４から対物レンズ６６に入射する光の高さを
制限する。

【００９９】光源のレーザダイオードから発した光Ｌ
は、ビームエキスパンダー６３により平行度を変化さ
れ、素子６４によって球面状の波面とされ、対物レンズ
６６によって光ディスク６７に集光して照射される。

【０１００】図中のＢは、素子６４を示す図である。図
に示す素子６４は説明のために段数を少なく描いてある
が、実際には、数十以上の段数が必要である。

【０１０１】素子６４による色補正素子は、特開平６−
８２７２５号公報の形態として、軸上色収差を補正する
波面が発生するように、具体的には輪帯構造にすればよ
い。当然、屈折面と回折面を別な面の上に形成した素子
でも同様である。

【０１０２】なお、回折素子による用いた色収差補正素
子は、良く知られている上に前記公報に詳細に論述され
ているので、ここでは詳細な説明を省略する。

【０１０３】図１１は、第２の他の実施の形態の光ピッ
クアップ装置の光路を示す図である。

【０１０４】第２の他の実施の形態は、図１に示した光
ピックアップ装置１０において、ビームエキスパンダー
１７の凸レンズとトリプレット１８を兼用したものであ
る。

【０１０５】凹レンズ７１と素子７２は、図１のビーム
エキスパンダー１７の凹レンズと、ビームエキスパンダ
ー１７の凸レンズ及びトリプレット１８に対応してい
る。

【０１０６】トリプレット７２は、後段の対物レンズ７
３側に回折面による凸レンズを有する。これによって凹
レンズ７１に対応する凸レンズとし、これらによって光
の平行度を変化させる。

【０１０７】なお、この凸レンズは、回折レンズと凸レ
ンズの組み合わせ型のレンズであっても良いことは言う
までもない。また、素子の両面に回折素子を形成した素
子として、片面の回折素子の焦点距離を長くして、回折
レンズの輪帯のピッチを広くして加工を容易にすること
も可能である。

【０１０８】図１２は、本実施の形態と比較するための
参考例を示す図である。

【０１０９】この参考例は、図１に示した光ピックアッ
プ装置１０におけるトリプレット１８をダブレット８１
で置き換えたものである。図中で、ダブレット８１及び
対物レンズ８２は、それぞれ図１のトリプレット１８及
び対物レンズ１９に相当している。

【０１１０】表６は、ダブレット８１の設計値を示す表
である。

【０１１１】

【表６】 参考例においても、レンズシフトがない場合には、ダブ
レット８１によって十分な色収差補正が行える。しかし
ながら、波長が基準波長からずれた場合にレンズシフト
があると収差が増大してしまう。

【０１１２】図１３は、参考例の光学系の縦収差を示す
図である。

【０１１３】これは、ダブレット８１を有しビームエキ
スパンダーを含まない光学系において、波長が、４０９
ｎｍの場合の縦収差図である。ダブレット８１の４０９
ｎｍでの焦点距離は、１４６４ｍｍである。対物レンズ
８２の有効径の最外周（図９の最大光線高さに対応す
る）に相当する光線の高さ１．８７ｍｍでの縦収差の量
は、焦点距離の約２４％と非常に、大きな値を示してい
る。これは、波長誤差がある場合に非常に大きな球面収
差が発生することを示している。これが原因でレンズシ
フト時の収差が増大する。

【０１１４】なお、この球面収差の形は、ダブレット８
１の貼り合わせ面の形状を非球面形状等にすることによ
り設定することができる。そして、球面収差の色収差を
改善できる。

【０１１５】この場合は、図４の曲線ａを、対物レンズ
１９単体の性能を示す曲線ｃ以上に改善することも可能
である。しかしながら、レンズシフトに弱くなるので、
対物レンズ８２と一体でアクチュエーターに搭載する必
要が生じ、周波数特性が確保できない。その取り付け精
度も高精度な１０ミクロンのオーダーの高い精度が要求
されるため、製造が困難になる。

【０１１６】なお、以上においては、色収差に着目して
論述したが、ここで述べた光学系で補正する球面収差
は、波長誤差による球面収差のみに限定されたものでは
なく、対物レンズ自体の残留球面収差、光ディスクの厚
さ誤差による球面収差を同時に補正できることはいうま
でもない。

【発明の効果】前述のように、本発明によると、色補正
素子をアクチュエーターと一体として構成する必要がな
いので、アクチュエーターの重量を低減し、周波数特性
を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光ピックアップ装置の概略的な構成を示す図で
ある。

【図２】光ピックアップ装置の光学系における光路を示
す図である。

【図３】ビームエキスパンダーによる光の平行度の変化
を示す図である。

【図４】光ピックアップ装置の光学系の収差の波長依存
性を示す図である。

【図５】光学系に平行光が入射した場合の縦収差を示す
図である。

【図６】光学系に焦点距離が１４５０ｍｍの拡散光が入
射した場合の縦収差を示す図である。

【図７】対物レンズ単体に対する縦収差を示す図であ
る。

【図８】対物レンズ及びトリプレットに対する縦収差を
示す図である。

【図９】波長が４０９ｎｍの場合の縦収差を示す図であ
る。

【図１０】第１の他の実施の形態の光路を示す図であ
る。

【図１１】第２の他の実施の形態の光路を示す図であ
る。

【図１２】本実施の形態と比較するための参考例を示す
図である。

【図１３】参考例の光学系の縦収差を示す図である。

【符号の説明】

１１ レーザダイオード １７ ビームエキスパンダー １８ トリプレット １９ 対物レンズ ２０ アクチュエーター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H087 KA13 LA01 LA21 NA14 PA01 PA02 PA18 PB03 PB04 QA01 QA05 QA07 QA18 QA21 QA26 QA34 QA38 QA41 QA42 QA45 QA46 RA05 RA12 RA13 RA42 UA01 5D119 AA22 BA01 EC01 EC03 JA09 JA43 JB02 5D789 AA22 BA01 EC01 EC03 JA09 JA43 JB02

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転する光ディスクのトラックに沿って
   光を照射して情報信号の記録又は再生を行う光ピックア
   ップ装置において、 集光する光が光ディスクのトラックに沿って照射される
   ように前記光ディスクの径方向に移動制御される対物レ
   ンズと、 前記対物レンズの色収差を補正する固定された色収差補
   正手段と、 前記対物レンズの球面収差を補正する固定された球面収
   差補正手段と、 を有し、 前記色収差補正手段は、色収差により生じる焦点方向の
   誤差成分を補正することを特徴とする光ピックアップ装
   置。
2. 【請求項２】 前記球面収差補正手段は、前記色収差補
   正手段による補正後に残った球面収差を補正することを
   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】 前記色収差補正手段は、入射される光の
   波長が規準波長から変化すると略球面形状の波面の光を
   射出することを特徴とする請求項１又は２のいずれか１
   項に記載の光ピックアップ装置。
4. 【請求項４】 前記色収差補正手段は、凸レンズの両側
   をこの凸レンズより分散の大きい凹レンズでそれぞれ挟
   んで貼り合わせてなるものであることを特徴とする請求
   項１乃至３のいずれか１項に記載の光ピックアップ装
   置。
5. 【請求項５】 前記球面収差補正手段は、前記対物レン
   ズに入射される光の波面を変化させるものであることを
   特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光ピ
   ックアップ装置。
6. 【請求項６】 前記球面収差補正手段は、前記対物レン
   ズに入射される光の平行度を変化させるビームエキスパ
   ンダーであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれ
   か１項に記載の光ピックアップ装置。
7. 【請求項７】 波長４５０ｎｍ以下の光を用い、前記対
   物レンズの開口数は、０．７以上であることを特徴とす
   る請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光ピックアッ
   プ装置。