JP2005085363A - 光ピックアップ装置及び光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光透過層の厚さの公差を厳しくすることなく量産性の良い光ディスクや、多層の記録層を持つ光ディスクに対して、開口数ＮＡを大きくしても球面収差を抑制できるようにする。
【解決手段】カップリングレンズ２５を構成する複数のレンズ群２９，３０のうちの光源２１側に位置するレンズ群２９は固定レンズ群とし、対物レンズ２７側に位置するレンズ群３０を光軸方向に駆動可能な駆動レンズ群として駆動レンズ群３０のみを駆動制御して非平行光束を出射させることにより、光透過層の厚さの違い、誤差、或いは、光源波長の変動等に起因する光ディスク２面上のスポットの球面収差や色収差を打ち消すことができるようにした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光ピックアップ装置及び光ディスク装置に関する。

従来、この種の光ピックアップ装置において、光ディスクの基板厚の誤差を補正するための技術として、例えば、エキスパンダレンズを駆動することで基板厚誤差を補正するようにしたものや（例えば、特許文献１参照）、コリメータレンズを駆動して基板厚誤差を補正するようにしたもの（例えば、特許文献２参照）がある。

特開平５−２６６５１１号公報 特開平１１−２５９８９３号公報

光ディスクシステムに対する高記録密度化及び大容量化の要求は、近年ますます強くなっている。

記録密度向上のためには、光ピックアップ装置に用いられる対物レンズの開口数ＮＡを大きくするとともに、使用する光の波長を短くして、対物レンズによって集光される光のスポット径を小径化することが有効である。例えば、ＣＤでは、対物レンズの開口数ＮＡ０．４５、波長７８０ｎｍであったのに対して、ＤＶＤでは、対物レンズの開口数ＮＡ０．６５、波長６６０ｎｍとしてＣＤよりもさらに高記録密度化及び大容量化がなされている。近年はさらにＢｌｕ−ｒａｙディスクと呼ばれる、対物レンズの開口数ＮＡ０．８５、波長４０５ｎｍの光ディスクシステムなどが開発されている。

ところで、通常、光ディスク等のような情報記録媒体は、情報信号が記録される記録層上に光透過層を有しており、この光透過層を介して記録層に光を照射することにより記録や再生が行われる。このとき、光透過層の厚さに誤差があり、規定値からずれていると、当該誤差に起因して球面収差が生じる。この球面収差は、開口数ＮＡの４乗に比例して増加する。従って、特に開口数ＮＡを大きくした場合、この球面収差の発生を抑えることが非常に重要となる。

球面収差を抑えるためには、光透過層の厚さの公差を厳しくして、光透過層の厚み誤差を小さくすることが効果的であるが、光透過層の厚さの公差を厳しくすることは量産的に非常に困難である。

さらに、ＤＶＤやＢｌｕ−ｒａｙディスクでは、多層の記録層を持つ多層光ディスクが提案されており、このような光ディスクにおいては、層間の切替えにより大きな球面収差が発生し、この補正が必須である。

このような問題に対する対応策としての特許文献１の場合、平行光路中にビームエキスパンダレンズを挿入するので、光路のスペースが必要となる上に、光路中のレンズ枚数が増えるので、波面収差の劣化やコスト高となる欠点がある。

また、特許文献２による対応策の場合、特許文献１と比較すると、光源からの発散光路中にコリメータレンズが配置されているために、高い駆動精度が必要となり、駆動アクチュエータが大型化、高コストとなってしまう欠点がある。

本発明の目的は、光透過層の厚さの公差を厳しくすることなく量産性の良い光ディスクや、多層の記録層を持つ光ディスクに対して、開口数ＮＡを大きくしても球面収差を抑えることが可能な光ピックアップ装置及び光ディスク装置を提供することである。

請求項１記載の発明の光ピックアップ装置は、光源と、この光源からの光束を集光するカップリングレンズと、このカップリングレンズからの光束を光透過層を有する光ディスク記録面上に集光させる対物レンズと、を備える光ピックアップ装置において、前記カップリングレンズは、前記光源側からの光束が何れも非平行光束として入射される２群以上のレンズ系よりなり、前記光源に最も近い側のレンズ群は固定され、その他のレンズ群の少なくとも１群のレンズ群は駆動レンズ群として光軸方向に駆動可能に設けられ、前記駆動レンズ群を光軸方向に駆動させる駆動手段を備える。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の光ピックアップ装置において、前記駆動手段は、対象となる前記光ディスクの前記光透過層の厚さに応じて、前記駆動レンズ群を光軸方向に駆動させる。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の光ピックアップ装置において、前記駆動手段は、前記光源の波長に応じて、前記駆動レンズ群を光軸方向に駆動させる。

請求項４記載の発明は、請求項１ないし３の何れか一記載の光ピックアップ装置において、前記カップリングレンズ中、前記駆動レンズ群は収束作用を持つ凸レンズであり、他のレンズ群も全体的に収束作用を示す凸レンズである。

請求項５記載の発明は、請求項１ないし３の何れか一記載の光ピックアップ装置において、前記カップリングレンズ中、前記駆動レンズ群は発散作用を持つ凹レンズであり、他のレンズ群は全体的に収束作用を示す凸レンズである。

請求項６記載の発明は、請求項１ないし３の何れか一記載の光ピックアップ装置において、前記カップリングレンズ中、前記駆動レンズ群は収束作用を持つ凸レンズであり、他のレンズ群は全体的に発散作用を示す凹レンズである。

請求項７記載の発明は、請求項１ないし６の何れか一記載の光ピックアップ装置において、前記駆動レンズ群は、ホログラム素子よりなる。

請求項８記載の発明は、請求項１ないし６の何れか一記載の光ピックアップ装置において、前記駆動レンズ群は、フレネルレンズよりなる。

請求項９記載の発明は、請求項１ないし８の何れか一記載の光ピックアップ装置において、前記駆動レンズ群の焦点距離をｆ２、当該駆動レンズ群が移動する光軸方向の距離をＳ［ｍｍ］、前記対物レンズの物体距離をＡ［ｍｍ］、前記対物レンズと当該駆動レンズ群との間隔をｄ［ｍｍ］としたとき、焦点距離ｆ２は、ほぼ（１）式
ｆ２＝√Ｓ×（Ａ−ｄ） ………………（１）
で表される値となる。

請求項１０記載の発明は、請求項１ないし８の何れか一記載の光ピックアップ装置において、前記光透過層の厚さが０．６ｍｍの前記光ディスクを対象とする場合、前記駆動レンズ群の焦点距離ｆ２の絶対値｜ｆ２｜は、ほぼ（２）式
１２ｍｍ≦｜ｆ２｜≦３０ｍｍ ………………（２）
で表される値となる。

請求項１１記載の発明は、請求項１ないし８の何れか一記載の光ピックアップ装置において、前記光透過層の厚さが０．１ｍｍの前記光ディスクを対象とする場合、前記駆動レンズ群の焦点距離ｆ２の絶対値｜ｆ２｜は、（３）式
７ｍｍ≦｜ｆ２｜≦１４ｍｍ ………………（３）
で表される値となる。

請求項１２記載の発明は、請求項１ないし８の何れか一記載の光ピックアップ装置において、前記カップリングレンズは、色補正レンズを含む。

請求項１３記載の発明の光ディスク装置は、光ディスクを回転駆動させる駆動源と、前記光ディスクに対して光ビームを集光照射して情報の記録又は再生を行う請求項１ないし１２の何れか一記載の光ピックアップ装置と、を備える。

請求項１ないし３記載の発明によれば、カップリングレンズを構成する複数のレンズ群のうちの対物レンズ側に位置する駆動レンズ群の駆動制御により、光透過層の厚さの違い、誤差、或いは、光源波長の変動等に起因する光ディスク面上のスポットの球面収差や色収差を打ち消すことができ、常に良好な回折限界のスポットで記録再生性能を向上させることができる。また、通常のカップリングレンズ（固定側）と収差補正のためのエキスパンダレンズ（駆動レンズ群）とが一体化されているので、部品点数を削減し、装置を小型化することができる上に、従来のカップリングレンズを直接駆動する方式と比較して、駆動レンズの焦点距離を大きくすることができるので、組付け精度や駆動精度を緩和して、駆動時のがたつきなどによる波面劣化を抑えることができる。

請求項４記載の発明によれば、駆動レンズ群と固定レンズ群とが共に凸レンズの場合は、カップリングレンズ全体の合成焦点距離よりも駆動レンズ群の焦点距離を大きくすることができるので、組付け精度や駆動精度を緩和して、駆動時のがたつきなどによる波面劣化を抑えることができる。

請求項５記載の発明によれば、駆動レンズ群を凹レンズ、固定レンズ群を凸レンズにすることにより、カップリングレンズ全体の合成焦点距離よりも駆動レンズの焦点距離を大きくすることができるので、組付け精度や駆動精度を緩和して、駆動時のがたつきなどによる波面劣化を抑えることができる。また、光源からの発散光束を広く取り込み、かつ、出射光束径を小さくすることができるので、光束のカップリング効率が良くて小型の光ピックアップ装置を実現することができ、さらには、単レンズの場合でも、固定レンズ群や対物レンズのような凸レンズで発生する色収差を補正することができる。

請求項６記載の発明によれば、駆動レンズ群を凸レンズ、固定レンズ群を凹レンズにすることにより、光源からの発散光束をさらに発散させて取り込むため、周辺光量の高い出射光束を得ることができ、従って、ディスク面のスポット径をより小さくでき、記録再生性能を向上させることができ、さらには、凹レンズにより、焦点距離が同じ従来のカップリングレンズよりも、光源とカップリングレンズ間隔を短縮させることができるので、小型の光ピックアップを実現することができ、かつ、単レンズの場合でも、駆動レンズ群や対物レンズのような凸レンズで発生する色収差を補正することができる。

請求項７記載の発明によれば、駆動レンズ群にレンズ作用を持つホログラム素子を用いることにより、駆動時の重量を軽減させて省電力や高速駆動を可能にすることができ、かつ、ホログラムはガラスとは極性の異なる大きな波長分散を持つので、色収差補正をしやすいメリットを活かすこともできる。

請求項８記載の発明によれば、駆動レンズ群にフレネルレンズを用いるようにしたので、駆動時の重量を軽減させて省電力や高速駆動を可能にすることができ、かつ、フレネルレンズはホログラム素子と比較すると、光透過率が通常のガラスレンズ並に良いので、光源からの光束を効率良くディスク面に伝達させることができる。

請求項９記載の発明によれば、（１）式を用いて最適な駆動レンズの焦点距離ｆ２を設定することができる。

請求項１０記載の発明によれば、（２）式を用いて光透過層の厚さ０．６ｍｍの光ディスクを用いる時に、最適な駆動レンズの焦点距離ｆ２を実際に設定することができる。

請求項１１記載の発明によれば、（３）式を用いて光透過層の厚さ０．１ｍｍの光ディスクを用いる時に、最適な駆動レンズの焦点距離ｆ２を実際に設定することができる。

請求項１２記載の発明によれば、カップリングレンズを光源の波長変動により発生する色収差を補正する色補正レンズとしたので、光源のモードホップなどによる急激な波長変動や、周囲温度変動などによる緩慢な波長変動でディスク面のスポット集光状態が影響を受けることなく、常に良好な記録再生が可能となる。

請求項１３記載の発明によれば、請求項１ないし１２の何れか一記載の光ピックアップ装置を備えるので、請求項１ないし１２記載の発明と同様の効果を奏する。

本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。まず、図１は本実施の形態の光ピックアップ装置が搭載される光ディスク装置１の概略構成を示すブロック図である。

この光ディスク装置１は、光ディスク２を回転駆動するための駆動源としてのスピンドルモータ３、光ピックアップ装置４、レーザコントロール回路５、モータドライバ６、再生信号処理回路７、サーボコントローラ８、バッファＲＡＭ９、バッファマネージャ１０、インターフェース１１、ＲＯＭ１２、ＣＰＵ１３及びＲＡＭ１４などを備えて構成されている。なお、図１中に示す矢印は代表的な信号や情報の流れを示すものであり、各ブロックの接続関係の全てを表すものではない。

光ピックアップ装置４は、詳細は後述するが、光源としての半導体レーザ、この半導体レーザから出射されるレーザ光を光ディスク２の記録面に導くとともに記録面で反射された戻り光を所定の受光位置まで導く対物レンズ等を含む光学系、受光位置に配置されて戻り光を受光する受光器、及び、駆動系（フォーカシングアクチュエータ、トラッキングアクチュエータ、シークモータ等）（何れも図示せず）などを含んで構成されている。受光器からは、受光量に応じた電流（電流信号）が再生信号処理回路７に出力される。

サーボコントローラ８では、フォーカスエラー信号に基づいて光ピックアップ装置４のフォーカシングアクチュエータを制御する制御信号を生成するとともに、トラックエラー信号に基づいて光ピックアップ装置４のトラッキングアクチュエータを制御する制御信号を生成する。これらの制御信号はサーボコントローラ８からモータドライバ６に出力される。

モータドライバ６では、サーボコントローラ８からの制御信号に基づいて光ピックアップ装置４のフォーカシングアクチュエータ及びトラッキングアクチュエータを駆動する。また、モータドライバ６では、ＣＰＵ１３の指示に基づいて、光ディスク２の線速度が一定となるようにスピンドルモータ３を制御する。さらに、モータドライバ６では、ＣＰＵ１３の指示に基づいて、光ピックアップ装置４用のシークモータを駆動し、光ピックアップ装置４を光ディスク２の目標トラックに向けて半径方向に移動させる。

インターフェース１１は、外部装置となるホスト（例えば、ＰＣ）と双方向の通信インターフェースである。

ＣＰＵ１３は、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１４とともに当該光ディスク装置１が備えるマイクロコンピュータ（コンピュータ）を構成している。記憶媒体としても機能するＲＯＭ１２には、ＣＰＵ１３により解読可能なコードで記述された後述するような情報記録用プログラムを含むプログラムが格納されている。ＣＰＵ１３は、ＲＯＭ１２に格納されているプログラムに従って上述の各部の動作を制御するとともに、制御に必要なデータ等を一時的にＲＡＭ１４に保存する。なお、当該光ディスク装置１の電源が投入されると、ＲＯＭ１２に格納されているプログラムは、ＣＰＵ１３のメインメモリ（図示せず）にロード（インストール）される。

次に、本実施の形態の光ピックアップ装置４の構成例を図２を参照して説明する。まず、光源としてのレーザ光源２１と、光ディスク２からの反射光を回折して必要な信号を得るためのホログラム素子２２と、各種信号を生成するための受光素子２３とを一体化したホログラムユニット２４が設けられている。このホログラムユニット２４から出射される発散光束は、カップリングレンズ２５を介して平行光束化され、アパーチャ２６により開口径が制限された後、対物レンズ２７により光ディスク２の記録面上に集光照射される。光ディスク２からの反射光は再び対物レンズ２７、カップリングレンズ２５を経てホログラムユニット２４に入射し、ホログラム素子２２による回折を受けて受光素子２３に受光させることによりトラックエラー信号、フォーカスエラー信号、情報信号などが生成される。ここに、対物レンズ２７に対しては２軸アクチュエータ２８が設けられ、トラックエラー信号やフォーカスエラー信号に従ってトラッキング／フォーカスサーボがかけられて常に光ディスク２の動きに追従して光ディスク２面上に回折限界のスポットを集光させるように対物レンズ２７の姿勢を制御する。

ここに、本実施の形態では、カップリングレンズ２５が、光軸上に配設させた２つのレンズ群２９，３０により構成されている。これらのレンズ群２９，３０は共にレーザ光源２１側からの入射光束が非平行光束の状態で入射され、レンズ群３０を出射する段階で平行光束化するものであり、かつ、レーザ光源２１に最も近い側のレンズ群２９は位置固定の固定レンズ群とされる一方、その他のレンズ群、即ち、対物レンズ２７側に位置するレンズ群３０は駆動レンズ群として図２中に矢印で示すように光軸方向に駆動可能に設けられている。この駆動レンズ群３０に対しては当該駆動レンズ群３０を制御信号に基づき光軸方向に所定量駆動変位させるための駆動手段としての１軸アクチュエータ３１が設けられている。なお、本実施の形態では、固定レンズ群２９、駆動レンズ群３０はともに収束作用を持つ凸レンズ構成とされている。

駆動レンズ群３０が、制御信号に基づき１軸アクチュエータ３１により駆動される位置は、
（１） 光ディスク２が多層ディスクの場合における光透過層の厚さの違い
（２） 球面収差検出系（図示しない）などにより検出される光ディスク２の光透過層の厚さ誤差
（３） 温度センサ（図示しない）などによるレーザ光源２１の波長の変化
などにより光ディスク２面上のスポットに発生する球面収差や色収差を打ち消すような位置となる。

ここでは、（１）の場合である２層ディスクの記録再生時について考える。図２（ｂ）に示すように、光ディスク２が第１層（Ｌａｙ０）と第２層（Ｌａｙ１）とを有する多層ディスクの場合、まず、第１層（Ｌａｙ０）の時の光透過層の厚さｔ０により発生する球面収差は設計時に予め対物レンズ２７で補正されているので、カップリングレンズ２５からの光束は平行光となる。しかし、第２層（Ｌａｙ１）の時の光透過層の厚さｔ１の場合には、厚さｔ０との差だけ球面収差が発生する。この時、駆動レンズ群３０は１軸アクチュエータ３１により光軸方向に駆動されてカップリングレンズ２５からの光束は非平行光となり、この球面収差を打ち消すような光束を対物レンズ２７に入射させる。

図３及び図４で、この時の駆動精度を、特許文献２のようにカップリングレンズ全体を移動させる場合とを比較した。図３（ａ）は本実施の形態に準ずる構成例を示し、カップリングレンズ２５は固定の焦点距離ｆ１＝６６ｍｍのレンズＬ１（固定レンズ群２９に相当）と駆動される焦点距離ｆ２＝３０ｍｍのレンズＬ２（駆動レンズ群３０に相当）で構成される。これらのレンズＬ１，Ｌ２の合成焦点距離はｆ０＝２０ｍｍとなる。

一方、図３（ｂ）はカップリングレンズＣＬ全体を駆動する従来例（特許文献２）であり、焦点距離は図３（ａ）の場合と同じｆ０＝２０ｍｍである。

なお、図３においては、レンズＬ１，ＣＬは、色消しのための貼り合せレンズとしたが、単レンズでも構わない。

このような構成下に、図４（ａ）はレンズＬ２，ＣＬを光軸と垂直方向にずらした時の、ディスク面スポットの波面収差の計算結果を示し、図４（ｂ）はレンズＬ２，ＣＬを紙面垂直軸回りに回転させた時の、ディスク面スポットの波面収差の計算結果を示している。図４（ａ）（ｂ）の何れの場合も、レンズＬ２のみを移動させる本実施の形態方式の方が波面収差の増大が少なく、レンズＣＬによる従来例に対して約１／２以下である。

これは、駆動レンズの焦点距離ｆが異なることによる駆動精度の違いである。一般的に焦点距離ｆの絶対値が大きいほど駆動精度はラフになる。従って、本実施の形態のような構成によれば、組付け精度や駆動精度を緩和して、駆動時のがたつきなどによる波面劣化を抑えることができる。

さらに簡略的には、レンズＬ１，Ｌ２各々の焦点距離ｆ１，ｆ２の合成焦点距離ｆ０は、
１／ｆ０＝１／ｆ１＋１／ｆ２ …………（４）
で表される。従って、ｆ１、ｆ２＞０の時には、ｆ２＞ｆ０となるので、駆動レンズ群３０（Ｌ２）の焦点距離ｆ２を常に合成焦点距離ｆ０よりも大きくすることができる。

レンズＬ２（駆動レンズ群３０）の駆動は、（１）の場合は各層（第１層（Ｌａｙ０）と第２層（Ｌａｙ１））に対応してなされるのに対して、（２）の場合は球面収差検出系からの制御信号に従い、同一の記録層であっても光透過層の厚さ誤差に対応してなされる。さらに、（３）の場合は、温度センサによりレーザ光源２１周辺の温度を測定して、予め測定されている温度と光源波長との関係から波長変動の量を推定して、対物レンズ２７を含む光学系の色収差を打ち消す位置にレンズＬ２（駆動レンズ群３０）を駆動させる。

カップリングレンズ２５の別の実施の形態を図５により説明する。この実施の形態では、前述の固定レンズ群２９はそのままとし、前述の駆動レンズ群３０に代えて、凹レンズ構成の駆動レンズ群３２を用いる構成としたものである。

この実施の形態においても、前述の（４）式に従えば、ｆ０、ｆ１＞０、ｆ２＜０なので、駆動レンズ群３２の焦点距離ｆ２の絶対値は常に合成焦点距離ｆ０よりも大きくなる。従って、図２に示した構成例の場合と同様に、駆動レンズ群３２の焦点距離ｆ２を大きくすることができ、組付け精度や駆動精度が緩和され、駆動時のがたつきなどによる波面劣化を抑えることができる。また、駆動レンズ群３２を凹レンズ構成とすることにより、レーザ光源２１からの発散光束を広く取り込み、かつ、その出射光束径を小さくすることができるので、光束のカップリング効率の良い、小型の光ピックアップ装置を実現できる。さらに、図５に示すような単レンズ構成の場合でも、固定レンズ群２９や対物レンズ２７のような凸レンズで発生する色収差を補正することができる。

一般的にレンズ系の色消し条件は、
Σ（１／ｆｉυｉ）＝０ ………………（５）
ｆｉ：各レンズの焦点距離
υｉ：各レンズ硝材のアッベ数
で表すことができる。従って、凹レンズ（ｆｉがマイナス）構成の駆動レンズ群３２とすることにより、凸レンズ（ｆｉがプラス）で発生する色収差を補正することができる。

カップリングレンズ２５のさらに別の実施の形態を図６により説明する。この実施の形態では、駆動レンズ群３０はそのままとし、前述の凸レンズ構成の固定レンズ群２９に代えて、凹レンズ構成の固定レンズ群３３を用いる構成としたものである。

固定レンズ群３３を凹レンズ構成にすることにより、レーザ光源２１からの発散光束をさらに発散させて取り込むため、周辺光量の高い出射光束を得ることができる。従って、光ディスク２面のスポット径をより小さくさせることができ、記録再生性能を向上させることができる。また、凹レンズ構成の固定レンズ群３３により、焦点距離が同じ従来のカップリングレンズの場合よりも、レーザ光源２１とカップリングレンズ２５との間隔を短縮させることができるので、小型の光ピックアップ装置４を実現することができる。また、図６に示すような単レンズ構成の場合でも、駆動レンズ群３０や対物レンズ２７のような凸レンズで発生する色収差を補正することができる。

カップリングレンズ２５の他の実施の形態を図７により説明する。この実施の形態では、前述の固定レンズ群２９（又は、３３）はそのままとし、前述のレンズ構成の駆動レンズ群３０（又は、３２）に代えて、レンズ作用を持つホログラム素子を用いた駆動レンズ群３４を用いる構成としたものである。

このように、駆動レンズ群３４にレンズ作用を持つホログラム素子を用いることにより、駆動時の重量が軽減して省電力や高速駆動が可能となる。また、ホログラムはガラスとは極性の異なる大きな波長分散を持つので、色収差補正がしやすい特徴を持つ。なお、図示例のようなホログラム素子構造に限らず、例えば、通常の単レンズ面にホログラムのパターンを形成して色収差補正を行なう構成としてもよい。

カップリングレンズ２５のさらに他の実施の形態を図８により説明する。この実施の形態では、前述の固定レンズ群２９（又は、３３）はそのままとし、前述のレンズ構成の駆動レンズ群３０（又は、３２）に代えて、フレネルレンズ構成の駆動レンズ群３５を用いる構成としたものである。

このように、駆動レンズ群３４にフレネルレンズ構造を利用することにより、駆動時の重量が軽減して省電力や高速駆動が可能となる。また、フレネルレンズはホログラムと比較すると、光透過率が通常のガラスレンズ並に良いので、レーザ光源２１からの光束を効率良く光ディスク２面に伝達させることができる。

ところで、図９を参照して本実施の形態の場合の駆動レンズ群の駆動条件について説明する。

図９（ａ）は、対物レンズＯＬ（対物レンズ２７相当）が光ディスク２の厚さｔ０の第１層の記録面に合焦している時の光束の様子を示している。入射光束は平行光束として対物レンズＯＬに入射する。

図９（ｂ）は、対物レンズＯＬが光ディスク２の厚さｔ１の第２層の記録面に合焦している時の光束の様子を示している。光透過層の厚さが、ｔ０＜ｔ１の時には、レーザ光源２１を対物レンズＯＬから長さＡの位置にした時が最も収差の少ないスポットが形成されるものとする。

図９（ｃ）は、図９（ａ）の場合と同様に対物レンズＯＬが光ディスク２の第１層の記録面に合焦している時に、カップリングレンズＬ１、Ｌ２を配置した場合を示す。レンズＬ１を固定レンズ群、レンズＬ２を駆動レンズ群、駆動レンズ群Ｌ２の焦点距離をｆ２とする。駆動レンズ群Ｌ２からは平行光が出射されているので、駆動レンズ群Ｌ２の入射光束の物体位置は焦点距離ｆ２に等しい。

次に、図９（ｂ）の場合と同様に光ディスク２の第２層の記録面に合焦させるためには、図９（ｄ）に示すように駆動レンズ群Ｌ２を左方向に長さＳだけ移動させる。この時、対物レンズＯＬの入射光束の物体位置は、図９（ｂ）の場合と同じく長さＡとすると、
１／ｆ２＝１／（ｆ２−Ｓ）−１／（Ａ−ｄ） ……………（６）
ｄ：レンズＯＬ，Ｌ２の間隔
が成り立つ。（６）式において、ＳはＡに比べて極めて小さいとすると、
ｆ２＝±√Ｓ×（Ａ−ｄ） ………………（７）
なる関係が得られる。従って、駆動ストロークＳ、光透過層の厚さを補正する対物レンズＯＬの物体位置Ａ、対物レンズＯＬと駆動レンズ群Ｌ２との間隔ｄが決まれば、（７）式を用いて最適な駆動レンズ群Ｌ２の焦点距離ｆ２を設定することができる。

ところで、通常の光ディスク装置において、補正すべきディスク厚はほぼ±５０μm程度であり、光透過層の厚さが０．６ｍｍの時にはＡの値は±３００〜±６００ｍｍとなる。また、駆動レンズ群用の１軸アクチュエータ３１を対物レンズ２７用の２軸アクチュエータ２８と同様な構造と想定すると、適正な駆動ストロークＳは±０．５〜±１．０ｍｍ程となる。間隔ｄはＡに比べて極めて小さいとすると、（７）式より焦点距離ｆ２の絶対値｜ｆ２｜は、
１２ｍｍ≦｜ｆ２｜≦３０ｍｍ ………………（８）
の範囲が望ましいことが分かる。

同様に、通常の光ディスク装置において、補正すべきディスク厚はほぼ±５０μm程度であり、光透過層の厚さが０．１ｍｍの時にはＡの値は±１００〜±２００ｍｍとなる。また、駆動レンズ群用の１軸アクチュエータ３１を対物レンズ２７用の２軸アクチュエータ２８と同様な構造と想定すると、適正な駆動ストロークＳは±０．５〜±１．０ｍｍ程となる。間隔ｄはＡに比べて極めて小さいとすると、（７）式より焦点距離ｆ２の絶対値｜ｆ２｜は、
７ｍｍ≦｜ｆ２｜≦１４ｍｍ ………………（９）
の範囲が望ましいことが分かる。

なお、カップリングレンズ２５の固定レンズ群と駆動レンズ群とが共に図２に示したように凸レンズ構成の場合でも、例えば図１０に示すように、固定レンズ群側を２枚貼り合せレンズ３６とすることにより、全レンズ系の色収差を補正することができる。又は、カップリングレンズ２５の固定レンズ群、駆動レンズ群の何れかのレンズ面に、ホログラムを形成しても良い。図５や図６に示したように固定レンズ群、駆動レンズ群の何れかが凹レンズ構成の場合には、前述のように全て単レンズ構成であっても色補正が可能である。これにより、レーザ光源２１のモードホップなどによる急激な波長変動や、周囲温度変動などによる緩慢な波長変動でディスク面のスポット集光状態が影響を受けることなく、常に良好な記録再生が可能となる。

本発明の光ディスク装置の実施の一形態を示す概略ブロック図である。 本発明の光ピックアップ装置の実施の形態の構成例を示す概略側面図である。 従来例と対比して示す本実施の形態のカップリングレンズの説明図である。 従来例と対比して示すレンズシフト、レンズチルトと波面収差との関係を示す特性図である。 カップリングレンズの別の実施の形態の構成例を示す概略側面図である。 カップリングレンズのさらに別の実施の形態の構成例を示す概略側面図である。 カップリングレンズの他の実施の形態の構成例を示す概略側面図である。 カップリングレンズのさらに他の実施の形態の構成例を示す概略側面図である。 駆動レンズ群の駆動条件について説明するための模式的な説明図である。 カップリングレンズの変形例を示す概略側面図である。

符号の説明

２ 光ディスク
３ 駆動源
２１ 光源
２５ カップリングレンズ
２７ 対物レンズ
２９ 固定レンズ群
３０ 駆動レンズ群
３１ 駆動手段
３２ 駆動レンズ群
３３ 固定レンズ群
３４，３５ 駆動レンズ群
３６ 固定レンズ群

Claims (13)

1. 光源と、この光源からの光束を集光するカップリングレンズと、このカップリングレンズからの光束を光透過層を有する光ディスク記録面上に集光させる対物レンズと、を備える光ピックアップ装置において、
   前記カップリングレンズは、前記光源側からの光束が何れも非平行光束として入射される２群以上のレンズ系よりなり、前記光源に最も近い側のレンズ群は固定され、その他のレンズ群の少なくとも１群のレンズ群は駆動レンズ群として光軸方向に駆動可能に設けられ、
   前記駆動レンズ群を光軸方向に駆動させる駆動手段を備える、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 前記駆動手段は、対象となる前記光ディスクの前記光透過層の厚さに応じて、前記駆動レンズ群を光軸方向に駆動させ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. 前記駆動手段は、前記光源の波長に応じて、前記駆動レンズ群を光軸方向に駆動させ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。
4. 前記カップリングレンズ中、前記駆動レンズ群は収束作用を持つ凸レンズであり、他のレンズ群も全体的に収束作用を示す凸レンズである、ことを特徴とする請求項１ないし３の何れか一記載の光ピックアップ装置。
5. 前記カップリングレンズ中、前記駆動レンズ群は発散作用を持つ凹レンズであり、他のレンズ群は全体的に収束作用を示す凸レンズである、ことを特徴とする請求項１ないし３の何れか一記載の光ピックアップ装置。
6. 前記カップリングレンズ中、前記駆動レンズ群は収束作用を持つ凸レンズであり、他のレンズ群は全体的に発散作用を示す凹レンズである、ことを特徴とする請求項１ないし３の何れか一記載の光ピックアップ装置。
7. 前記駆動レンズ群は、ホログラム素子よりなることを特徴とする請求項１ないし６の何れか一記載の光ピックアップ装置。
8. 前記駆動レンズ群は、フレネルレンズよりなることを特徴とする請求項１ないし６の何れか一記載の光ピックアップ装置。
9. 前記駆動レンズ群の焦点距離をｆ２、当該駆動レンズ群が移動する光軸方向の距離をＳ［ｍｍ］、前記対物レンズの物体距離をＡ［ｍｍ］、前記対物レンズと当該駆動レンズ群との間隔をｄ［ｍｍ］としたとき、焦点距離ｆ２は、ほぼ（１）式
   ｆ２＝√Ｓ×（Ａ−ｄ） ………………（１）
   で表される値となる、ことを特徴とする請求項１ないし８の何れか一記載の光ピックアップ装置。
10. 前記光透過層の厚さが０．６ｍｍの前記光ディスクを対象とする場合、前記駆動レンズ群の焦点距離ｆ２の絶対値｜ｆ２｜は、ほぼ（２）式
    １２ｍｍ≦｜ｆ２｜≦３０ｍｍ ………………（２）
    で表される値となる、ことを特徴とする請求項１ないし８の何れか一記載の光ピックアップ装置。
11. 前記光透過層の厚さが０．１ｍｍの前記光ディスクを対象とする場合、前記駆動レンズ群の焦点距離ｆ２の絶対値｜ｆ２｜は、（３）式
    ７ｍｍ≦｜ｆ２｜≦１４ｍｍ ………………（３）
    で表される値となる、ことを特徴とする請求項１ないし８の何れか一記載の光ピックアップ装置。
12. 前記カップリングレンズは、色補正レンズを含む、ことを特徴とする請求項１ないし８の何れか一記載の光ピックアップ装置。
13. 光ディスクを回転駆動させる駆動源と、
    前記光ディスクに対して光ビームを集光照射して情報の記録又は再生を行う請求項１ないし１２の何れか一記載の光ピックアップ装置と、
    を備えることを特徴とする光ディスク装置。
    

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