JP2004030835A - 収差補正光学素子及び光学ピックアップ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】光ディスクのカバー層の膜厚変動によって生ずる球面収差のみならず、多層ディスクにおける各記録層間でのカバー層の厚さの違いによって生じる大きな球面収差及び色収差の両方を同時に補正でき、かつ、対物レンズと別体にして装置の小型化を図ることができるようにする。
【解決手段】１群２枚の接合レンズからなり負の屈折力を有し光源１側に配置される前群８と、１群２枚の接合レンズからなり正の屈折力を有し光ディスク１０６側に配置される後群９とからなり、これら各群８，９を構成するレンズは、それぞれ光源１側が負の屈折力を有し光ディスク１０６側が正の屈折力を有しており、前群８と後群９との間隔を変えることにより、球面収差及び色収差の補正を同時に行う。
【選択図】 図１
【解決手段】１群２枚の接合レンズからなり負の屈折力を有し光源１側に配置される前群８と、１群２枚の接合レンズからなり正の屈折力を有し光ディスク１０６側に配置される後群９とからなり、これら各群８，９を構成するレンズは、それぞれ光源１側が負の屈折力を有し光ディスク１０６側が正の屈折力を有しており、前群８と後群９との間隔を変えることにより、球面収差及び色収差の補正を同時に行う。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光記録媒体に対する情報信号の書込みまたは読出しを行う光学ピックアップ装置の光学系上に設置されてこの光学系における収差補正を行う収差補正光学素子及びこのような収差補正光学素子を備えて光記録媒体に対する情報信号の書込みまたは読出しを行う光学ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、特開２０００−１３１６０３公報、特開２０００−１９３８８公報、または、特開２００２−４０３２４公報に記載されているように、光源として青紫色レーザ（発振波長：４０５ｎｍ前後）を用い、高開口数（ＮＡ：０．８５程度）の対物レンズを備えた光学ピックアップ装置が提案されている。そして、このような光学ピックアップ装置により情報信号の書き込みまたは読出しをなされる光記録媒体として、いわゆる相変化型光ディスクが提案されている。
【０００３】
このような、青紫色レーザを光源として用い、高開口数の対物レンズを介して相変化型光ディスクに対して情報信号の書込みまたは読出しを行う光ディスクシステムにおいては、高開口数の対物レンズを使うため、従来より使用されているいわゆる「ＣＤ」（登録商標）や「ＤＶＤ」（登録商標）などのディスクシステムとは異なり、光ディスクに対して、厚さ０．１ｍｍ程度のカバー層の側から情報信号の書込み及び読出しを行う。
【０００４】
また、光ディスクにおける情報の記録容量を上げるため、図１３に示すように、片面側に２層以上の記録層１０１，１０２が設けられた光ディスクも提案されている。片面側に複数層の記録層１０１，１０２が設けられた光ディスクにおいては、情報信号の書込み及び読出し中において、書込みまたは読出しを行う箇所は、頻繁に、各記録層１０１，１０２間を移動する必要がある。
【０００５】
このような片面２層の光ディスクにおいては、カバー層（第１層）１０３の表面部より第１記録層１０１までの厚み（すなわち、カバー層１０３の厚み：９０μｍ）と、カバー層１０３の表面部より第２記録層１０２までの厚み（すなわち、カバー層１０３及び第２層１０４の厚み：１１０μｍ）の差（すなわち、第２層１０４の厚み）は、２０μｍとなっている。なお、基板層１０５の厚みは、１．０９ｍｍとなっている。
【０００６】
そして、このような光ディスクの製造上、カバー層、第２層とも、厚さのばらつきは避けられない。例えば、各層とも、±１０μｍの厚さのばらつきが生じるとすると、８０μｍ乃至１２０μｍの範囲の膜厚変動を考慮する必要がある。このような膜厚の変動が生ずると、光学ピックアップ装置の光学系において球面収差が発生するため、情報信号の良好な記録再生信号を得るためには、該光学系における球面収差の補正が必要になる。
【０００７】
また、このようなディスクシステムにおいて光源として使用される半導体レーザは、駆動電流の強弱によって、僅かながら発振波長が変動する。また、このような半導体レーザにおいては、光記録媒体から半導体レーザへの戻り光により発生するノイズを低減させるため、情報信号の読出し時には、半導体レーザを高周波で変調させて駆動している（いわゆる高周波重畳）。さらに、半導体レーザにおいては、情報信号の書込み時には、記録する信号の長さに応じて、パルス光を発生させる。半導体レーザにおいては、このような高周波重畳やパルス発光により、発振波長に数ｎｍ程度の変動が生じる可能性がある。
【０００８】
半導体レーザにおける発振波長に変動が生ずると、光学ピックアップ装置の光学系において色収差が発生するため、良好な記録再生信号を得るためには、該光学系における色収差の補正が必要になる。
【０００９】
つまり、カバー層及び第２層の厚さが８０μｍ乃至１２０μｍ（設計中心１００μｍ、±２０μｍ）の範囲、光源の発振波長が４０３ｎｍ乃至４０７ｎｍ（設計中心４０５ｎｍ、±２ｎｍ）の範囲において、情報信号の良好な書込み及び読出しを行うためには、これらの変動により発生する球面収差及び色収差を補正する必要がある。
【００１０】
従来、光学ピックアップ装置の光学系における球面収差補正や色収差補正については、特開２０００−１３１６０３公報、特開２０００−１９３８８公報及び特開２００２−４０３２４公報等に記載されている。
【００１１】
特開２０００−１３１６０３公報には、主に球面収差の補正を行う光学素子が記載されている。この公報では、色収差の補正についても言及されてはいるが（〔課題を解決するための手段〕の〔００４０〕）、これは、２群２枚以上で構成された対物レンズの群間の間隔を変えることで色収差を補正するというものであり、収差補正用の光学素子のみでは、対物レンズによって発生する色収差を補正することはできない。また、あらかじめ光源の波長に合わせた調整を必要とするため、光ディスクからの情報信号の読出しや書込みの動作中に生じる光源の波長変動には対応できない。
【００１２】
また、特開２０００−１９３８８公報には、色収差の補正を行う光学素子が記載されているが、この光学素子では、球面収差の補正はできない。また、この公報においては、収差補正用の光学素子は、対物レンズとともにアクチュエータに搭載され、トラッキング方向に駆動されると記述されている（〔課題を解決するための手段〕の〔００１９〕乃至〔００２１〕）。対物レンズと収差補正光学素子とを一体的にアクチュエータに搭載した場合、光学ピックアップ装置における可動部が大きく重くなり、さらに、この可動部を制御駆動する制御駆動装置も大型化する。このため、光学ピックアップ装置全体の小型化が困難になる。
【００１３】
そして、特開２００２−４０３２４公報には、２群４枚の構成で、主に光源の波長の変動、広がりによる色収差を補正する光学素子が記載されている。この光学素子では、膜厚（ディスク厚）の変動によって発生する球面収差や、２層以上の記録層を持つディスクのカバー層の厚さの違いによる球面収差を補正することはできない。すなわち、この光学素子は、第１群、第２群ともに、ほとんど屈折力を持たず、第１群と第２群との間隔が固定されているからである。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来の光学ピックアップ装置の光学系においては、球面収差と色収差との両方を同時に補正できる収差補正光学素子については提案されていない。
【００１５】
したがって、上述のような従来の収差補正光学素子によって、光学ピックアップ装置の光学系における球面収差及び色収差の両方を補正しようとすると、図１４に示すように、図示しない光源から対物レンズ１０７に至る光学系上に、球面収差補正光学素子１０９及び色収差補正光学素子１１０をそれぞれ別体として配置しなければならない。
【００１６】
そして、この光学ピックアップ装置を備えて構成される光ディスク装置の薄型化、小型化のためには、光学ピックアップ装置の光学系は、光源からの光路を光ディスク１０６に平行なものとし、対物レンズ１０７の直前で、立ち上げミラー１０８等の光学素子によって９０°偏向させる光学系とする必要がある。そのため、立ち上げミラー１０８等の光学素子を配置できるように、球面収差補正光学素子１０９と対物レンズ１０７との間の間隔が十分に確保されるようになっている。
【００１７】
すなわち、球面収差補正光学素子１０９は、立ち上げミラー１０８よりも光源側に配置されており、固定して支持されている。そして、対物レンズ１０７は、２軸アクチュエータ１１１により、２軸方向、すなわち、対物レンズ１０７の光軸方向（フォーカス方向）及び光ディスク１０６の径方向（トラッキング方向）に移動操作可能に支持される。
【００１８】
ところが、色収差補正光学素子１１０については、対物レンズ１０７とともに移動操作されるように、アクチュエータ１１１に搭載されていなければならなかった。すなわち、色収差補正光学素子１１０については、対物レンズ１０７と別体にしてアクチュエータ１１１を薄型化し、光学ピックアップ装置全体の小型化を図ることができず、そのため、光ディスク装置の薄型化、小型化を図ることもできなかった。
【００１９】
そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、膜厚の変動によって発生する球面収差のみならず、多層ディスクにおける各記録層間でのカバー層の厚さの違いによって生じる大きな球面収差及び色収差の両方を同時に補正でき、かつ、対物レンズと別体にして装置の小型化を図ることができる収差補正光学素子及びこのような収差補正光学素子を用いて構成される光学ピックアップ装置を提供しようとするものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明に係る収差補正光学素子は、光記録媒体に対する情報信号の書込みまたは読出しを行う光学ピックアップ装置の光学系上に設置されてこの光学系における収差補正を行う収差補正光学素子であって、１群２枚の接合レンズからなり負の屈折力を有し光源側に配置される前群と、１群２枚の接合レンズからなり正の屈折力を有し光記録媒体側に配置される後群とからなり、これら各群を構成するレンズは、それぞれ光源側が負の屈折力を有し光記録媒体側が正の屈折力を有しており、前群と後群との間隔を変えることにより、球面収差及び色収差の補正を同時に行うことを特徴とするものである。
【００２１】
本発明に係る収差補正光学素子においては、前群と後群との間隔を変えることにより、球面収差及び色収差の補正を同時に行うことができる。また、これら前群及び後群は、光学ピックアップ装置の他の光学素子、例えば、対物レンズと一体的に配置される必要がない。
【００２２】
また、本発明に係る光学ピックアップ装置は、光源と、アクチュエータによって移動操作可能に支持され光源の発する光束を光記録媒体の信号記録面上に集光させる対物レンズと、光源の発する光束を対物レンズに入射させる前に略々９０°偏向させて該対物レンズに導く光学系を構成する光学素子と、この光学素子が構成する光学系上に設置されこの光学系における収差補正を行う収差補正光学素子とを備え、収差補正光学素子は、１群２枚の接合レンズからなり負の屈折力を有し光源側に配置される前群と、１群２枚の接合レンズからなり正の屈折力を有し光記録媒体側に配置される後群とからなり、これら各群を構成するレンズがそれぞれ光源側が負の屈折力を有し光記録媒体側が正の屈折力を有しており、前群と後群との間隔を変えることにより球面収差及び色収差の補正を同時に行うことを特徴とするものである。
【００２３】
本発明に係る光学ピックアップ装置においては、収差補正光学素子の前群と後群との間隔を変えることにより、球面収差及び色収差の補正を同時に行うことができる。また、これら前群及び後群は、対物レンズと一体的に配置される必要がない。そのため、アクチュエータは、対物レンズのみを支持すればよいので、大型化を招来せずに、この対物レンズを高速に移動操作できるものとすることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００２５】
本発明に係る収差補正光学素子は、図１及び図２に示すように、光記録媒体となる光ディスク１０６に対する情報信号の書込みまたは読出しを行う光学ピックアップ装置の光学系上に設置され、この光学系における収差補正を行う収差補正光学素子である。
【００２６】
光学ピックアップ装置は、光源となる半導体レーザ１を有している。この半導体レーザ１から発せられた拡散光束は、コリメータレンズ２に入射され、平行光束となされる。コリメータレンズ２を経た平行光束は、回折格子３及び波長板４を経て、ビームスプリッタ５に入射される。このビームスプリッタ５において、図２に示すように、光束の一部は反射されて偏向し、光量モニタ用受光素子６に入射し、光束の残部は透過する。ビームスプリッタ５を透過した光束は、収差補正光学素子７に入射する。
【００２７】
この収差補正光学素子７は、１群２枚の接合レンズからなり負の屈折力を有し光源側に配置される前群８と、１群２枚の接合レンズからなり正の屈折力を有し光記録媒体側に配置される後群９とから構成されている。
【００２８】
各群８，９を構成するレンズは、それぞれ、光源側のレンズ８ａ，９ａが負の屈折力を有し、光記録媒体側のレンズ８ｂ，９ｂが正の屈折力を有している。そして、この収差補正光学素子７においては、前群８と後群９との間隔を変えることにより、この光学系における球面収差及び色収差の補正を同時に行うことができる。
【００２９】
なお、この収差補正光学素子７においては、後群９は固定して支持されており、前群８が光軸方向に移動操作可能となっていることにより、これら前群及び後群８，９間の距離が調整できるようになっている。
【００３０】
収差補正光学素子７を透過した光束は、波長板１０を透過し、図１に示すように、立ち上げミラー１１によって反射されて９０°偏向され、対物レンズ１２に入射する。この対物レンズ１２は、２軸アクチュエータ１３によって、移動操作可能に支持されている。２軸アクチュエータ１３は、対物レンズ１２を保持しているレンズ枠を移動可能に支持するとともに、磁気回路部を有し、この磁気回路部が発生する駆動力によって、対物レンズ１２を、２軸方向、すなわち、対物レンズ１２の光軸方向（フォーカス方向）及び光ディスク１０６の径方向（トラッキング方向）に、後述するフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号に基づいて移動操作する。
【００３１】
対物レンズ１２に入射された光束は、光ディスク１０６の信号記録面上に集光される。そして、この対物レンズ１２が２軸アクチュエータ１３によって移動操作されることにより、この対物レンズ１２から出射された光束の集光点は、常に、光ディスク１０６の信号記録面上の記録トラック上に位置することとなる。
【００３２】
そして、光ディスク１０６の信号記録面において反射された光束は、対物レンズ１２、立ち上げミラー１１、波長板１０及び収差補正光学素子７の順に元の光路を戻り、ビームスプリッタ５まで戻る。
【００３３】
このビームスプリッタ５に戻った光束は、図２に示すように、このビームスプリッタ５において反射されて偏向し、折返しミラー１４によって反射されて偏向し、集光レンズ１５を経て、各種信号用受光素子１６によって受光される。この各種信号用受光素子１６からは、上述のフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号及び読出し信号等が出力される。フォーカスエラー信号とは、対物レンズ１２による集光点から信号記録面までの、対物レンズ１２の光軸に平行な方向の距離に対応した信号である。また、トラッキングエラー信号とは、対物レンズ１２による集光点から信号記録面上の記録トラックまでの、光ディスク１０６の径方向に平行な方向の距離に対応した信号である。
【００３４】
ここで、収差補正光学素子７を構成するレンズの設計例を示す。すなわち、第１の設計例におけるレンズデータを、〔表１〕及び〔表２〕に示し、第２の設計例におけるレンズデータを、〔表３〕乃至〔表４〕に示し、第３の設計例におけるレンズデータを、〔表５〕乃至〔表６〕に示す。なお、第１乃至第３の３つの設計例ともにおいて、対物レンズ１２は、共通のものを用いている。
【００３５】
【表１】
【００３６】
【表２】
【００３７】
【表３】
【００３８】
【表４】
【００３９】
【表５】
【００４０】
【表６】
【００４１】
そして、〔表２〕、〔表４〕及び〔表６〕中の非球面係数は以下の式により非球面形状を表現する。
【００４２】
Ｘ＝（Ｙ２／Ｒ）／（１＋（１−（１＋Ｋ）（Ｙ／Ｒ）２）１／２）＋ＡＹ４＋ＢＹ６＋ＣＹ８＋ＤＹ１０
ただし、Ｘ、Ｙ、Ｒ、Ｋ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、以下の量を示している。
【００４３】
Ｘ：面頂点からの深さ
Ｙ：光軸からの高さ
Ｒ：曲率半径
Ｋ：円錐定数
Ａ：Ｙ４項の非球面係数
Ｂ：Ｙ６項の非球面係数
Ｃ：Ｙ８項の非球面係数
Ｄ：Ｙ１０項の非球面係数
そして、以下の〔表７〕に、収差補正光学素子７の第１の設計例乃至第３の設計例における、前群８の負の屈折力を有するレンズ８ａのｄ線におけるアッベ数νｄｆｎ、前群８の正の屈折力を有するレンズ８ｂのｄ線におけるアッベ数νｄｆｐ、後群９の負の屈折力を有するレンズ９ａのｄ線におけるアッベ数νｄｒｎ、後群９の正の屈折力を有するレンズ９ｂのｄ線におけるアッベ数νｄｒｐ、前群８における各レンズ８ａ，８ｂのアッベ数の比νｄｆｎ／νｄｆｐ、後群９における各レンズ９ａ，９ｂのアッベ数の比νｄｒｎ／νｄｒｐ、及び、前群８における各レンズ８ａ，８ｂのアッベ数の和と後群９における各レンズ９ａ，９ｂのアッベ数の和との比（νｄｆｎ＋νｄｆｐ）／（νｄｒｎ＋νｄｒｐ）を示す。
【００４４】
【表７】
【００４５】
第１の設計例における収差補正光学素子７及び対物レンズ１２の形状は、図３に示す形状となる。第２の設計例における収差補正光学素子７及び対物レンズ１２の形状は、図４に示す形状となる。また、第３の設計例における収差補正光学素子７及び対物レンズ１２の形状は、図５に示す形状となる。なお、これら図３乃至図５においては、波長板や立ち上げミラー等の光学素子は省略して示している。
【００４６】
そして、これら第１乃至で第３の設計例に共通の対物レンズ１２の収差図を、図６に示す。非点収差、歪曲収差の図６中における最大像高は、０．０３ｍｍである。
【００４７】
以下、上述のような本発明に係る収差補正光学素子及びこの収差補正光学素子を備えた光学ピックアップ装置の動作及び作用について説明する。
【００４８】
図３、図４及び図５に示すように、本発明に係る収差補正光学素子７は、２群４枚のレンズ８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂで構成される。前群８は、光源側から順に、光源側に凸面を向けた負メニスカスレンズ８ａと光源側に凸面を向けた正メニスカスレンズ８ｂとからなる接合レンズ群であり、後群９は、対物レンズ１２側に強い屈折面を向けた負レンズ９ａと両凸正レンズ９ｂとからなる接合レンズ群である。
【００４９】
この収差補正光学素子７には、光源側から概ね平行な光束が入射する。光ディスクにおけるカバー層の膜厚が設計値通りの１００μｍであるときは、収差補正光学素子７からは、概ね平行な光束が出射し、対物レンズ１２へ入射する。カバー層の膜厚の変動により生じる球面収差に対しては、後群９から対物レンズ１２までの間隔を一定に保ったまま、前群８を、図３、図４及び図５中矢印で示すように、光軸上で前後に移動させて補正する。
【００５０】
前群８と後群９との間隔を変えて収差補正光学素子７の合成焦点距離を変化させることで、対物レンズ１２に入射する光束は、平行光束から、発散光束、もしくは集光光束となる。これにより、カバー層の膜厚の変動によって生じる球面収差に対して逆方向の球面収差が対物レンズ１２において発生し、光学系全体としては球面収差が補正される。
【００５１】
球面収差の発生量は、前群８の移動量で決まり、また、カバー層の膜厚の変動により生じる球面収差の発生量は、カバー層の膜厚によって決まるため、カバー層の膜厚変動量と前群８の移動量（前群８と後群９との間隔ｄ３）とは、以下の〔表８〕、〔表９〕及び〔表１０〕で示すような関係にある。第１の設計例における場合を〔表８〕に示し、第２の設計例における場合を〔表９〕に示し、第３の設計例における場合を〔表１０〕に示している。
【００５２】
【表８】
【００５３】
【表９】
【００５４】
【表１０】
【００５５】
光源の発光波長の変動によって対物レンズ１２で発生する色収差に関しては、異なるアッベ数の硝材で構成した接合レンズにおいて、対物レンズ１２とは逆の色収差を発生させることにより補正している。前群８は、負の屈折力を持つため、正、負レンズのアッベ数の差を小さくして色収差を補正している。後群９は、正の屈折力を持つため、正、負レンズのアッベ数の差が大きい組み合わせにして色収差を補正している。さらに、負の屈折力を有する前群８の平均のアッベ数が、正の屈折力を有する後群９の平均のアッベ数よりも小さくなるようにすることで、収差補正光学素子全体として、色収差を最適に補正している。
【００５６】
前群８の負レンズ８ａのｄ線におけるアッベ数をνｄｆｎ、前群８の正レンズ８ｂのｄ線におけるアッベ数をνｄｆｐ、後群９の負レンズ９ａのｄ線におけるアッベ数をνｄｒｎ、後群９の正レンズ９ｂのｄ線におけるアッベ数をνｄｒｐとしたとき、前群８については、νｄｆｎとνｄｆｐとの比（νｄｆｎ／νｄｆｐ）が上限値０．８５を超えると色収差が補正不足となり、下限値０．６１を下回ると色収差の補正が過剰になる。すなわち、以下の関係が必要となる。
【００５７】
０．６１＜νｄｆｎ／νｄｆｐ＜０．８５
そして、後群９については、νｄｒｎとνｄｒｐとの比（νｄｒｎ／νｄｒｐ）が上限値０．４８を超えると色収差が補正不足となり、下限値０．３４を下回ると色収差の補正が過剰になる。すなわち、以下の関係が必要となる。
【００５８】
０．３４＜νｄｒｎ／νｄｒｐ＜０．４８
前群８及び後群９については、各群８，９における各レンズ８ａ，８ｂ、９ａ，９ｂのアッベ数の和の比（（νｄｆｎ＋νｄｆｐ）／（νｄｒｎ＋νｄｒｐ））が上限値０．８３を超えると色収差が補正不足となり、下限値０．６７を下回ると色収差の補正が過剰になる。すなわち、以下の関係が必要となる。
【００５９】
０．６７＜（νｄｆｎ＋νｄｆｐ）／（νｄｒｎ＋νｄｒｐ）＜０．８３
そして、第１乃至第３の設計例における収差補正光学素子７の有無による波面収差の違い、すなわち、収差補正光学素子７によって補正された波面収差の量を、図７乃至図１２に示す。第１の設計例について図７及び図８が示し、第２の設計例について図９及び図１０が示し、第３の設計例について図１１及び図１２が示している。また、図７、図９及び図１１は、それぞれ第１の設計例、第２の設計例及び第３の設計例においてカバー層の膜厚変動によって発生する球面収差が補正された結果を示し、図８、図１０及び図１２は、それぞれ第１の設計例、第２の設計例及び第３の設計例において光源の発光波長の変動によって発生する色収差が補正された結果を示す。
【００６０】
図７、図９及び図１１において、一点鎖線は、対物レンズ１２のみの状態でカバー層の膜厚変動が生じた場合の波面収差量で、実線が、本発明に係る収差補正光学素子７による収差補正を行った場合の波面収差量である。
【００６１】
これら図７、図９及び図１１に示すように、±２０μｍの膜厚変動に対して、対物レンズ１２のみの場合には、波面収差が０．１６λ（ｒｍｓ）を超えているのに対し、本発明に係る収差補正光学素子を用いて球面収差の補正を行った場合の波面収差は、０．０２λ（ｒｍｓ）以下となっている。
【００６２】
また、図８、図１０、図１２において、一点鎖線は、対物レンズ１２のみの状態で光源の発光波長の変動が生じた場合の波面収差量で、実線が、本発明に係る収差補正光学素子７による収差補正を行った場合の波面収差量である。
【００６３】
これら図８、図１０及び図１２に示すように、±１ｎｍの発光波長の変動に対して、対物レンズ１２のみの場合には、波面収差が０．０７λ（ｒｍｓ）程度であるのに対し、本発明に係る収差補正光学素子を用いて球面収差の補正を行った場合の波面収差は、０．０２λ（ｒｍｓ）以下となっている。
【００６４】
これらの結果から、本発明に係る収差補正光学素子は、光ディスクにおけるカバー層の膜厚変動で生じる球面収差と、光源の発光波長の変動により生じる色収差との両方を補正することができ、小型、かつ、薄型の２軸アクチュエータを有する光学ピックアップ装置の実現や、光ディスク装置の小型化を可能とするものである。すなわち、本発明に係る光学ピックアップ装置においては、図１に示すように、２軸アクチュエータ１３には、対物レンズ１２のみを搭載し、さらに、対物レンズ１２と収差補正光学素子７との間に、立ち上げミラー１１等の光学素子を配置することができるため、２軸アクチュエータ１３や光ディスク装置の小型化、薄型化を実現できるものである。
【００６５】
【発明の効果】
上述のように、本発明に係る収差補正光学素子においては、前群と後群との間隔を変えることにより、球面収差及び色収差の補正を同時に行うことができるため、光学ピックアップ装置の光学系における部品点数の削減を図ることができる。
【００６６】
また、本発明に係る光学ピックアップ装置においては、収差補正光学素子の前群と後群との間隔を変えることにより、球面収差及び色収差の補正を同時に行うことができる。また、これら前群及び後群は、対物レンズと一体的に配置される必要がない。そのため、アクチュエータは、対物レンズのみを支持すればよいので、可動部が軽量化され、大型化を招来せずに、この対物レンズを高速に移動操作できるものとすることができ、高速の記録再生動作が可能となる。
【００６７】
すなわち、本発明は、膜厚の変動によって発生する球面収差のみならず、多層ディスクにおける各記録層間でのカバー層の厚さの違いによって生じる大きな球面収差及び色収差の両方を同時に補正でき、かつ、対物レンズと別体にして装置の小型化を図ることができる収差補正光学素子及びこのような収差補正光学素子を用いて構成される光学ピックアップ装置を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る収差補正光学素子を備えた本発明に係る光学ピックアップ装置の光学系の構成を示す側面図である。
【図２】上記光学ピックアップ装置の光学系の構成を示す平面図である。
【図３】上記収差補正光学素子の第１の設計例における形状を示す側面図である。
【図４】上記収差補正光学素子の第２の設計例における形状を示す側面図である。
【図５】上記収差補正光学素子の第３の設計例における形状を示す側面図である。
【図６】上記光学ピックアップ装置の対物レンズの収差を示すグラフである。
【図７】上記収差補正光学素子の第１の設計例における球面収差の補正状態を示すグラフである。
【図８】上記収差補正光学素子の第１の設計例における色収差の補正状態を示すグラフである。
【図９】上記収差補正光学素子の第２の設計例における球面収差の補正状態を示すグラフである。
【図１０】上記収差補正光学素子の第２の設計例における色収差の補正状態を示すグラフである。
【図１１】上記収差補正光学素子の第３の設計例における球面収差の補正状態を示すグラフである。
【図１２】上記収差補正光学素子の第３の設計例における色収差の補正状態を示すグラフである。
【図１３】光記録媒体である光ディスクの構成を示す要部断面図である。
【図１４】従来の収差補正光学素子を備えた光学ピックアップ装置の光学系の要部の構成を示す側面図である。
【符号の説明】
１ 半導体レーザ、７ 収差補正光学素子、８ 前群、８ａ 光源側のレンズ、８ｂ 光記録媒体側のレンズ、９ 後群、９ａ 光源側のレンズ、９ｂ 光記録媒体側のレンズ、１１ 立ち上げミラー、１２ 対物レンズ、１３ ２軸アクチュエータ、１０６ 光ディスク
【発明の属する技術分野】
本発明は、光記録媒体に対する情報信号の書込みまたは読出しを行う光学ピックアップ装置の光学系上に設置されてこの光学系における収差補正を行う収差補正光学素子及びこのような収差補正光学素子を備えて光記録媒体に対する情報信号の書込みまたは読出しを行う光学ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、特開２０００−１３１６０３公報、特開２０００−１９３８８公報、または、特開２００２−４０３２４公報に記載されているように、光源として青紫色レーザ（発振波長：４０５ｎｍ前後）を用い、高開口数（ＮＡ：０．８５程度）の対物レンズを備えた光学ピックアップ装置が提案されている。そして、このような光学ピックアップ装置により情報信号の書き込みまたは読出しをなされる光記録媒体として、いわゆる相変化型光ディスクが提案されている。
【０００３】
このような、青紫色レーザを光源として用い、高開口数の対物レンズを介して相変化型光ディスクに対して情報信号の書込みまたは読出しを行う光ディスクシステムにおいては、高開口数の対物レンズを使うため、従来より使用されているいわゆる「ＣＤ」（登録商標）や「ＤＶＤ」（登録商標）などのディスクシステムとは異なり、光ディスクに対して、厚さ０．１ｍｍ程度のカバー層の側から情報信号の書込み及び読出しを行う。
【０００４】
また、光ディスクにおける情報の記録容量を上げるため、図１３に示すように、片面側に２層以上の記録層１０１，１０２が設けられた光ディスクも提案されている。片面側に複数層の記録層１０１，１０２が設けられた光ディスクにおいては、情報信号の書込み及び読出し中において、書込みまたは読出しを行う箇所は、頻繁に、各記録層１０１，１０２間を移動する必要がある。
【０００５】
このような片面２層の光ディスクにおいては、カバー層（第１層）１０３の表面部より第１記録層１０１までの厚み（すなわち、カバー層１０３の厚み：９０μｍ）と、カバー層１０３の表面部より第２記録層１０２までの厚み（すなわち、カバー層１０３及び第２層１０４の厚み：１１０μｍ）の差（すなわち、第２層１０４の厚み）は、２０μｍとなっている。なお、基板層１０５の厚みは、１．０９ｍｍとなっている。
【０００６】
そして、このような光ディスクの製造上、カバー層、第２層とも、厚さのばらつきは避けられない。例えば、各層とも、±１０μｍの厚さのばらつきが生じるとすると、８０μｍ乃至１２０μｍの範囲の膜厚変動を考慮する必要がある。このような膜厚の変動が生ずると、光学ピックアップ装置の光学系において球面収差が発生するため、情報信号の良好な記録再生信号を得るためには、該光学系における球面収差の補正が必要になる。
【０００７】
また、このようなディスクシステムにおいて光源として使用される半導体レーザは、駆動電流の強弱によって、僅かながら発振波長が変動する。また、このような半導体レーザにおいては、光記録媒体から半導体レーザへの戻り光により発生するノイズを低減させるため、情報信号の読出し時には、半導体レーザを高周波で変調させて駆動している（いわゆる高周波重畳）。さらに、半導体レーザにおいては、情報信号の書込み時には、記録する信号の長さに応じて、パルス光を発生させる。半導体レーザにおいては、このような高周波重畳やパルス発光により、発振波長に数ｎｍ程度の変動が生じる可能性がある。
【０００８】
半導体レーザにおける発振波長に変動が生ずると、光学ピックアップ装置の光学系において色収差が発生するため、良好な記録再生信号を得るためには、該光学系における色収差の補正が必要になる。
【０００９】
つまり、カバー層及び第２層の厚さが８０μｍ乃至１２０μｍ（設計中心１００μｍ、±２０μｍ）の範囲、光源の発振波長が４０３ｎｍ乃至４０７ｎｍ（設計中心４０５ｎｍ、±２ｎｍ）の範囲において、情報信号の良好な書込み及び読出しを行うためには、これらの変動により発生する球面収差及び色収差を補正する必要がある。
【００１０】
従来、光学ピックアップ装置の光学系における球面収差補正や色収差補正については、特開２０００−１３１６０３公報、特開２０００−１９３８８公報及び特開２００２−４０３２４公報等に記載されている。
【００１１】
特開２０００−１３１６０３公報には、主に球面収差の補正を行う光学素子が記載されている。この公報では、色収差の補正についても言及されてはいるが（〔課題を解決するための手段〕の〔００４０〕）、これは、２群２枚以上で構成された対物レンズの群間の間隔を変えることで色収差を補正するというものであり、収差補正用の光学素子のみでは、対物レンズによって発生する色収差を補正することはできない。また、あらかじめ光源の波長に合わせた調整を必要とするため、光ディスクからの情報信号の読出しや書込みの動作中に生じる光源の波長変動には対応できない。
【００１２】
また、特開２０００−１９３８８公報には、色収差の補正を行う光学素子が記載されているが、この光学素子では、球面収差の補正はできない。また、この公報においては、収差補正用の光学素子は、対物レンズとともにアクチュエータに搭載され、トラッキング方向に駆動されると記述されている（〔課題を解決するための手段〕の〔００１９〕乃至〔００２１〕）。対物レンズと収差補正光学素子とを一体的にアクチュエータに搭載した場合、光学ピックアップ装置における可動部が大きく重くなり、さらに、この可動部を制御駆動する制御駆動装置も大型化する。このため、光学ピックアップ装置全体の小型化が困難になる。
【００１３】
そして、特開２００２−４０３２４公報には、２群４枚の構成で、主に光源の波長の変動、広がりによる色収差を補正する光学素子が記載されている。この光学素子では、膜厚（ディスク厚）の変動によって発生する球面収差や、２層以上の記録層を持つディスクのカバー層の厚さの違いによる球面収差を補正することはできない。すなわち、この光学素子は、第１群、第２群ともに、ほとんど屈折力を持たず、第１群と第２群との間隔が固定されているからである。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来の光学ピックアップ装置の光学系においては、球面収差と色収差との両方を同時に補正できる収差補正光学素子については提案されていない。
【００１５】
したがって、上述のような従来の収差補正光学素子によって、光学ピックアップ装置の光学系における球面収差及び色収差の両方を補正しようとすると、図１４に示すように、図示しない光源から対物レンズ１０７に至る光学系上に、球面収差補正光学素子１０９及び色収差補正光学素子１１０をそれぞれ別体として配置しなければならない。
【００１６】
そして、この光学ピックアップ装置を備えて構成される光ディスク装置の薄型化、小型化のためには、光学ピックアップ装置の光学系は、光源からの光路を光ディスク１０６に平行なものとし、対物レンズ１０７の直前で、立ち上げミラー１０８等の光学素子によって９０°偏向させる光学系とする必要がある。そのため、立ち上げミラー１０８等の光学素子を配置できるように、球面収差補正光学素子１０９と対物レンズ１０７との間の間隔が十分に確保されるようになっている。
【００１７】
すなわち、球面収差補正光学素子１０９は、立ち上げミラー１０８よりも光源側に配置されており、固定して支持されている。そして、対物レンズ１０７は、２軸アクチュエータ１１１により、２軸方向、すなわち、対物レンズ１０７の光軸方向（フォーカス方向）及び光ディスク１０６の径方向（トラッキング方向）に移動操作可能に支持される。
【００１８】
ところが、色収差補正光学素子１１０については、対物レンズ１０７とともに移動操作されるように、アクチュエータ１１１に搭載されていなければならなかった。すなわち、色収差補正光学素子１１０については、対物レンズ１０７と別体にしてアクチュエータ１１１を薄型化し、光学ピックアップ装置全体の小型化を図ることができず、そのため、光ディスク装置の薄型化、小型化を図ることもできなかった。
【００１９】
そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、膜厚の変動によって発生する球面収差のみならず、多層ディスクにおける各記録層間でのカバー層の厚さの違いによって生じる大きな球面収差及び色収差の両方を同時に補正でき、かつ、対物レンズと別体にして装置の小型化を図ることができる収差補正光学素子及びこのような収差補正光学素子を用いて構成される光学ピックアップ装置を提供しようとするものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明に係る収差補正光学素子は、光記録媒体に対する情報信号の書込みまたは読出しを行う光学ピックアップ装置の光学系上に設置されてこの光学系における収差補正を行う収差補正光学素子であって、１群２枚の接合レンズからなり負の屈折力を有し光源側に配置される前群と、１群２枚の接合レンズからなり正の屈折力を有し光記録媒体側に配置される後群とからなり、これら各群を構成するレンズは、それぞれ光源側が負の屈折力を有し光記録媒体側が正の屈折力を有しており、前群と後群との間隔を変えることにより、球面収差及び色収差の補正を同時に行うことを特徴とするものである。
【００２１】
本発明に係る収差補正光学素子においては、前群と後群との間隔を変えることにより、球面収差及び色収差の補正を同時に行うことができる。また、これら前群及び後群は、光学ピックアップ装置の他の光学素子、例えば、対物レンズと一体的に配置される必要がない。
【００２２】
また、本発明に係る光学ピックアップ装置は、光源と、アクチュエータによって移動操作可能に支持され光源の発する光束を光記録媒体の信号記録面上に集光させる対物レンズと、光源の発する光束を対物レンズに入射させる前に略々９０°偏向させて該対物レンズに導く光学系を構成する光学素子と、この光学素子が構成する光学系上に設置されこの光学系における収差補正を行う収差補正光学素子とを備え、収差補正光学素子は、１群２枚の接合レンズからなり負の屈折力を有し光源側に配置される前群と、１群２枚の接合レンズからなり正の屈折力を有し光記録媒体側に配置される後群とからなり、これら各群を構成するレンズがそれぞれ光源側が負の屈折力を有し光記録媒体側が正の屈折力を有しており、前群と後群との間隔を変えることにより球面収差及び色収差の補正を同時に行うことを特徴とするものである。
【００２３】
本発明に係る光学ピックアップ装置においては、収差補正光学素子の前群と後群との間隔を変えることにより、球面収差及び色収差の補正を同時に行うことができる。また、これら前群及び後群は、対物レンズと一体的に配置される必要がない。そのため、アクチュエータは、対物レンズのみを支持すればよいので、大型化を招来せずに、この対物レンズを高速に移動操作できるものとすることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００２５】
本発明に係る収差補正光学素子は、図１及び図２に示すように、光記録媒体となる光ディスク１０６に対する情報信号の書込みまたは読出しを行う光学ピックアップ装置の光学系上に設置され、この光学系における収差補正を行う収差補正光学素子である。
【００２６】
光学ピックアップ装置は、光源となる半導体レーザ１を有している。この半導体レーザ１から発せられた拡散光束は、コリメータレンズ２に入射され、平行光束となされる。コリメータレンズ２を経た平行光束は、回折格子３及び波長板４を経て、ビームスプリッタ５に入射される。このビームスプリッタ５において、図２に示すように、光束の一部は反射されて偏向し、光量モニタ用受光素子６に入射し、光束の残部は透過する。ビームスプリッタ５を透過した光束は、収差補正光学素子７に入射する。
【００２７】
この収差補正光学素子７は、１群２枚の接合レンズからなり負の屈折力を有し光源側に配置される前群８と、１群２枚の接合レンズからなり正の屈折力を有し光記録媒体側に配置される後群９とから構成されている。
【００２８】
各群８，９を構成するレンズは、それぞれ、光源側のレンズ８ａ，９ａが負の屈折力を有し、光記録媒体側のレンズ８ｂ，９ｂが正の屈折力を有している。そして、この収差補正光学素子７においては、前群８と後群９との間隔を変えることにより、この光学系における球面収差及び色収差の補正を同時に行うことができる。
【００２９】
なお、この収差補正光学素子７においては、後群９は固定して支持されており、前群８が光軸方向に移動操作可能となっていることにより、これら前群及び後群８，９間の距離が調整できるようになっている。
【００３０】
収差補正光学素子７を透過した光束は、波長板１０を透過し、図１に示すように、立ち上げミラー１１によって反射されて９０°偏向され、対物レンズ１２に入射する。この対物レンズ１２は、２軸アクチュエータ１３によって、移動操作可能に支持されている。２軸アクチュエータ１３は、対物レンズ１２を保持しているレンズ枠を移動可能に支持するとともに、磁気回路部を有し、この磁気回路部が発生する駆動力によって、対物レンズ１２を、２軸方向、すなわち、対物レンズ１２の光軸方向（フォーカス方向）及び光ディスク１０６の径方向（トラッキング方向）に、後述するフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号に基づいて移動操作する。
【００３１】
対物レンズ１２に入射された光束は、光ディスク１０６の信号記録面上に集光される。そして、この対物レンズ１２が２軸アクチュエータ１３によって移動操作されることにより、この対物レンズ１２から出射された光束の集光点は、常に、光ディスク１０６の信号記録面上の記録トラック上に位置することとなる。
【００３２】
そして、光ディスク１０６の信号記録面において反射された光束は、対物レンズ１２、立ち上げミラー１１、波長板１０及び収差補正光学素子７の順に元の光路を戻り、ビームスプリッタ５まで戻る。
【００３３】
このビームスプリッタ５に戻った光束は、図２に示すように、このビームスプリッタ５において反射されて偏向し、折返しミラー１４によって反射されて偏向し、集光レンズ１５を経て、各種信号用受光素子１６によって受光される。この各種信号用受光素子１６からは、上述のフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号及び読出し信号等が出力される。フォーカスエラー信号とは、対物レンズ１２による集光点から信号記録面までの、対物レンズ１２の光軸に平行な方向の距離に対応した信号である。また、トラッキングエラー信号とは、対物レンズ１２による集光点から信号記録面上の記録トラックまでの、光ディスク１０６の径方向に平行な方向の距離に対応した信号である。
【００３４】
ここで、収差補正光学素子７を構成するレンズの設計例を示す。すなわち、第１の設計例におけるレンズデータを、〔表１〕及び〔表２〕に示し、第２の設計例におけるレンズデータを、〔表３〕乃至〔表４〕に示し、第３の設計例におけるレンズデータを、〔表５〕乃至〔表６〕に示す。なお、第１乃至第３の３つの設計例ともにおいて、対物レンズ１２は、共通のものを用いている。
【００３５】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
【表５】
【表６】
そして、〔表２〕、〔表４〕及び〔表６〕中の非球面係数は以下の式により非球面形状を表現する。
【００４２】
Ｘ＝（Ｙ２／Ｒ）／（１＋（１−（１＋Ｋ）（Ｙ／Ｒ）２）１／２）＋ＡＹ４＋ＢＹ６＋ＣＹ８＋ＤＹ１０
ただし、Ｘ、Ｙ、Ｒ、Ｋ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、以下の量を示している。
【００４３】
Ｘ：面頂点からの深さ
Ｙ：光軸からの高さ
Ｒ：曲率半径
Ｋ：円錐定数
Ａ：Ｙ４項の非球面係数
Ｂ：Ｙ６項の非球面係数
Ｃ：Ｙ８項の非球面係数
Ｄ：Ｙ１０項の非球面係数
そして、以下の〔表７〕に、収差補正光学素子７の第１の設計例乃至第３の設計例における、前群８の負の屈折力を有するレンズ８ａのｄ線におけるアッベ数νｄｆｎ、前群８の正の屈折力を有するレンズ８ｂのｄ線におけるアッベ数νｄｆｐ、後群９の負の屈折力を有するレンズ９ａのｄ線におけるアッベ数νｄｒｎ、後群９の正の屈折力を有するレンズ９ｂのｄ線におけるアッベ数νｄｒｐ、前群８における各レンズ８ａ，８ｂのアッベ数の比νｄｆｎ／νｄｆｐ、後群９における各レンズ９ａ，９ｂのアッベ数の比νｄｒｎ／νｄｒｐ、及び、前群８における各レンズ８ａ，８ｂのアッベ数の和と後群９における各レンズ９ａ，９ｂのアッベ数の和との比（νｄｆｎ＋νｄｆｐ）／（νｄｒｎ＋νｄｒｐ）を示す。
【００４４】
【表７】
第１の設計例における収差補正光学素子７及び対物レンズ１２の形状は、図３に示す形状となる。第２の設計例における収差補正光学素子７及び対物レンズ１２の形状は、図４に示す形状となる。また、第３の設計例における収差補正光学素子７及び対物レンズ１２の形状は、図５に示す形状となる。なお、これら図３乃至図５においては、波長板や立ち上げミラー等の光学素子は省略して示している。
【００４６】
そして、これら第１乃至で第３の設計例に共通の対物レンズ１２の収差図を、図６に示す。非点収差、歪曲収差の図６中における最大像高は、０．０３ｍｍである。
【００４７】
以下、上述のような本発明に係る収差補正光学素子及びこの収差補正光学素子を備えた光学ピックアップ装置の動作及び作用について説明する。
【００４８】
図３、図４及び図５に示すように、本発明に係る収差補正光学素子７は、２群４枚のレンズ８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂで構成される。前群８は、光源側から順に、光源側に凸面を向けた負メニスカスレンズ８ａと光源側に凸面を向けた正メニスカスレンズ８ｂとからなる接合レンズ群であり、後群９は、対物レンズ１２側に強い屈折面を向けた負レンズ９ａと両凸正レンズ９ｂとからなる接合レンズ群である。
【００４９】
この収差補正光学素子７には、光源側から概ね平行な光束が入射する。光ディスクにおけるカバー層の膜厚が設計値通りの１００μｍであるときは、収差補正光学素子７からは、概ね平行な光束が出射し、対物レンズ１２へ入射する。カバー層の膜厚の変動により生じる球面収差に対しては、後群９から対物レンズ１２までの間隔を一定に保ったまま、前群８を、図３、図４及び図５中矢印で示すように、光軸上で前後に移動させて補正する。
【００５０】
前群８と後群９との間隔を変えて収差補正光学素子７の合成焦点距離を変化させることで、対物レンズ１２に入射する光束は、平行光束から、発散光束、もしくは集光光束となる。これにより、カバー層の膜厚の変動によって生じる球面収差に対して逆方向の球面収差が対物レンズ１２において発生し、光学系全体としては球面収差が補正される。
【００５１】
球面収差の発生量は、前群８の移動量で決まり、また、カバー層の膜厚の変動により生じる球面収差の発生量は、カバー層の膜厚によって決まるため、カバー層の膜厚変動量と前群８の移動量（前群８と後群９との間隔ｄ３）とは、以下の〔表８〕、〔表９〕及び〔表１０〕で示すような関係にある。第１の設計例における場合を〔表８〕に示し、第２の設計例における場合を〔表９〕に示し、第３の設計例における場合を〔表１０〕に示している。
【００５２】
【表８】
【表９】
【表１０】
光源の発光波長の変動によって対物レンズ１２で発生する色収差に関しては、異なるアッベ数の硝材で構成した接合レンズにおいて、対物レンズ１２とは逆の色収差を発生させることにより補正している。前群８は、負の屈折力を持つため、正、負レンズのアッベ数の差を小さくして色収差を補正している。後群９は、正の屈折力を持つため、正、負レンズのアッベ数の差が大きい組み合わせにして色収差を補正している。さらに、負の屈折力を有する前群８の平均のアッベ数が、正の屈折力を有する後群９の平均のアッベ数よりも小さくなるようにすることで、収差補正光学素子全体として、色収差を最適に補正している。
【００５６】
前群８の負レンズ８ａのｄ線におけるアッベ数をνｄｆｎ、前群８の正レンズ８ｂのｄ線におけるアッベ数をνｄｆｐ、後群９の負レンズ９ａのｄ線におけるアッベ数をνｄｒｎ、後群９の正レンズ９ｂのｄ線におけるアッベ数をνｄｒｐとしたとき、前群８については、νｄｆｎとνｄｆｐとの比（νｄｆｎ／νｄｆｐ）が上限値０．８５を超えると色収差が補正不足となり、下限値０．６１を下回ると色収差の補正が過剰になる。すなわち、以下の関係が必要となる。
【００５７】
０．６１＜νｄｆｎ／νｄｆｐ＜０．８５
そして、後群９については、νｄｒｎとνｄｒｐとの比（νｄｒｎ／νｄｒｐ）が上限値０．４８を超えると色収差が補正不足となり、下限値０．３４を下回ると色収差の補正が過剰になる。すなわち、以下の関係が必要となる。
【００５８】
０．３４＜νｄｒｎ／νｄｒｐ＜０．４８
前群８及び後群９については、各群８，９における各レンズ８ａ，８ｂ、９ａ，９ｂのアッベ数の和の比（（νｄｆｎ＋νｄｆｐ）／（νｄｒｎ＋νｄｒｐ））が上限値０．８３を超えると色収差が補正不足となり、下限値０．６７を下回ると色収差の補正が過剰になる。すなわち、以下の関係が必要となる。
【００５９】
０．６７＜（νｄｆｎ＋νｄｆｐ）／（νｄｒｎ＋νｄｒｐ）＜０．８３
そして、第１乃至第３の設計例における収差補正光学素子７の有無による波面収差の違い、すなわち、収差補正光学素子７によって補正された波面収差の量を、図７乃至図１２に示す。第１の設計例について図７及び図８が示し、第２の設計例について図９及び図１０が示し、第３の設計例について図１１及び図１２が示している。また、図７、図９及び図１１は、それぞれ第１の設計例、第２の設計例及び第３の設計例においてカバー層の膜厚変動によって発生する球面収差が補正された結果を示し、図８、図１０及び図１２は、それぞれ第１の設計例、第２の設計例及び第３の設計例において光源の発光波長の変動によって発生する色収差が補正された結果を示す。
【００６０】
図７、図９及び図１１において、一点鎖線は、対物レンズ１２のみの状態でカバー層の膜厚変動が生じた場合の波面収差量で、実線が、本発明に係る収差補正光学素子７による収差補正を行った場合の波面収差量である。
【００６１】
これら図７、図９及び図１１に示すように、±２０μｍの膜厚変動に対して、対物レンズ１２のみの場合には、波面収差が０．１６λ（ｒｍｓ）を超えているのに対し、本発明に係る収差補正光学素子を用いて球面収差の補正を行った場合の波面収差は、０．０２λ（ｒｍｓ）以下となっている。
【００６２】
また、図８、図１０、図１２において、一点鎖線は、対物レンズ１２のみの状態で光源の発光波長の変動が生じた場合の波面収差量で、実線が、本発明に係る収差補正光学素子７による収差補正を行った場合の波面収差量である。
【００６３】
これら図８、図１０及び図１２に示すように、±１ｎｍの発光波長の変動に対して、対物レンズ１２のみの場合には、波面収差が０．０７λ（ｒｍｓ）程度であるのに対し、本発明に係る収差補正光学素子を用いて球面収差の補正を行った場合の波面収差は、０．０２λ（ｒｍｓ）以下となっている。
【００６４】
これらの結果から、本発明に係る収差補正光学素子は、光ディスクにおけるカバー層の膜厚変動で生じる球面収差と、光源の発光波長の変動により生じる色収差との両方を補正することができ、小型、かつ、薄型の２軸アクチュエータを有する光学ピックアップ装置の実現や、光ディスク装置の小型化を可能とするものである。すなわち、本発明に係る光学ピックアップ装置においては、図１に示すように、２軸アクチュエータ１３には、対物レンズ１２のみを搭載し、さらに、対物レンズ１２と収差補正光学素子７との間に、立ち上げミラー１１等の光学素子を配置することができるため、２軸アクチュエータ１３や光ディスク装置の小型化、薄型化を実現できるものである。
【００６５】
【発明の効果】
上述のように、本発明に係る収差補正光学素子においては、前群と後群との間隔を変えることにより、球面収差及び色収差の補正を同時に行うことができるため、光学ピックアップ装置の光学系における部品点数の削減を図ることができる。
【００６６】
また、本発明に係る光学ピックアップ装置においては、収差補正光学素子の前群と後群との間隔を変えることにより、球面収差及び色収差の補正を同時に行うことができる。また、これら前群及び後群は、対物レンズと一体的に配置される必要がない。そのため、アクチュエータは、対物レンズのみを支持すればよいので、可動部が軽量化され、大型化を招来せずに、この対物レンズを高速に移動操作できるものとすることができ、高速の記録再生動作が可能となる。
【００６７】
すなわち、本発明は、膜厚の変動によって発生する球面収差のみならず、多層ディスクにおける各記録層間でのカバー層の厚さの違いによって生じる大きな球面収差及び色収差の両方を同時に補正でき、かつ、対物レンズと別体にして装置の小型化を図ることができる収差補正光学素子及びこのような収差補正光学素子を用いて構成される光学ピックアップ装置を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る収差補正光学素子を備えた本発明に係る光学ピックアップ装置の光学系の構成を示す側面図である。
【図２】上記光学ピックアップ装置の光学系の構成を示す平面図である。
【図３】上記収差補正光学素子の第１の設計例における形状を示す側面図である。
【図４】上記収差補正光学素子の第２の設計例における形状を示す側面図である。
【図５】上記収差補正光学素子の第３の設計例における形状を示す側面図である。
【図６】上記光学ピックアップ装置の対物レンズの収差を示すグラフである。
【図７】上記収差補正光学素子の第１の設計例における球面収差の補正状態を示すグラフである。
【図８】上記収差補正光学素子の第１の設計例における色収差の補正状態を示すグラフである。
【図９】上記収差補正光学素子の第２の設計例における球面収差の補正状態を示すグラフである。
【図１０】上記収差補正光学素子の第２の設計例における色収差の補正状態を示すグラフである。
【図１１】上記収差補正光学素子の第３の設計例における球面収差の補正状態を示すグラフである。
【図１２】上記収差補正光学素子の第３の設計例における色収差の補正状態を示すグラフである。
【図１３】光記録媒体である光ディスクの構成を示す要部断面図である。
【図１４】従来の収差補正光学素子を備えた光学ピックアップ装置の光学系の要部の構成を示す側面図である。
【符号の説明】
１ 半導体レーザ、７ 収差補正光学素子、８ 前群、８ａ 光源側のレンズ、８ｂ 光記録媒体側のレンズ、９ 後群、９ａ 光源側のレンズ、９ｂ 光記録媒体側のレンズ、１１ 立ち上げミラー、１２ 対物レンズ、１３ ２軸アクチュエータ、１０６ 光ディスク
Claims (8)
- 光記録媒体に対する情報信号の書込みまたは読出しを行う光学ピックアップ装置の光学系上に設置されてこの光学系における収差補正を行う収差補正光学素子であって、
１群２枚の接合レンズからなり負の屈折力を有し光源側に配置される前群と、１群２枚の接合レンズからなり正の屈折力を有し光記録媒体側に配置される後群とからなり、
上記各群を構成するレンズは、それぞれ、光源側が負の屈折力を有し、光記録媒体側が正の屈折力を有しており、
上記前群と上記後群との間隔を変えることにより、球面収差及び色収差の補正を同時に行う
ことを特徴とする収差補正光学素子。 - 上記前群の負の屈折力を有するレンズのｄ線におけるアッベ数をνｄｆｎ、上記前群の正の屈折力を有するレンズのｄ線におけるアッベ数をνｄｆｐとしたとき、以下の関係が成立することを特徴とする請求項１記載の収差補正光学素子。
０．６１＜νｄｆｎ／νｄｆｐ＜０．８５ - 上記後群の負の屈折力を有するレンズのｄ線におけるアッベ数をνｄｒｎ、上記後群の正の屈折力を有するレンズのｄ線におけるアッベ数をνｄｒｐとしたとき、以下の関係が成立することを特徴とする請求項１記載の収差補正光学素子。
０．３４＜νｄｒｎ／νｄｒｐ＜０．４８ - 上記前群の負の屈折力を有するレンズのｄ線におけるアッベ数をνｄｆｎ、上記前群の正の屈折力を有するレンズのｄ線におけるアッベ数をνｄｆｐ、上記後群の負の屈折力を有するレンズのｄ線におけるアッベ数をνｄｒｎ、上記後群の正の屈折力を有するレンズのｄ線におけるアッベ数をνｄｒｐとしたとき、以下の関係が成立することを特徴とする請求項１記載の収差補正光学素子。
０．６７＜（νｄｆｎ＋νｄｆｐ）／（νｄｒｎ＋νｄｒｐ）＜０．８３ - 光源と、
アクチュエータによって移動操作可能に支持され、上記光源の発する光束を光記録媒体の信号記録面上に集光させる対物レンズと、
上記光源の発する光束を、上記対物レンズに入射させる前に略々９０°偏向させて、該対物レンズに導く光学系を構成する光学素子と、
上記光学素子が構成する光学系上に設置され、この光学系における収差補正を行う収差補正光学素子と
を備え、
上記収差補正光学素子は、１群２枚の接合レンズからなり負の屈折力を有し光源側に配置される前群と、１群２枚の接合レンズからなり正の屈折力を有し光記録媒体側に配置される後群とからなり、これら各群を構成するレンズが、それぞれ、上記光源側が負の屈折力を有し、上記光記録媒体側が正の屈折力を有しており、上記前群と上記後群との間隔を変えることにより、球面収差及び色収差の補正を同時に行う
ことを特徴とする光学ピックアップ装置。 - 上記収差補正光学素子における前群の負の屈折力を有するレンズのｄ線におけるアッベ数をνｄｆｎ、上記前群の正の屈折力を有するレンズのｄ線におけるアッベ数をνｄｆｐとしたとき、以下の関係が成立することを特徴とする請求項５記載の光学ピックアップ装置。
０．６１＜νｄｆｎ／νｄｆｐ＜０．８５ - 上記収差補正光学素子における後群の負の屈折力を有するレンズのｄ線におけるアッベ数をνｄｒｎ、上記後群の正の屈折力を有するレンズのｄ線におけるアッベ数をνｄｒｐとしたとき、以下の関係が成立することを特徴とする請求項５記載の光学ピックアップ装置。
０．３４＜νｄｒｎ／νｄｒｐ＜０．４８ - 上記収差補正光学素子における前群の負の屈折力を有するレンズのｄ線におけるアッベ数をνｄｆｎ、上記前群の正の屈折力を有するレンズのｄ線におけるアッベ数をνｄｆｐ、上記後群の負の屈折力を有するレンズのｄ線におけるアッベ数をνｄｒｎ、上記後群の正の屈折力を有するレンズのｄ線におけるアッベ数をνｄｒｐとしたとき、以下の関係が成立することを特徴とする請求項５記載の光学ピックアップ装置。
０．６７＜（νｄｆｎ＋νｄｆｐ）／（νｄｒｎ＋νｄｒｐ）＜０．８３
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