JP2005108398A - 対物レンズ、光ピックアップ及び光情報処理装置 - Google Patents

対物レンズ、光ピックアップ及び光情報処理装置 Download PDF

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Abstract

【課題】使用波長或いは基板厚みの異なる複数の光記録媒体に対して、レンズチルト駆動させながらコマ収差補正を行う場合に、何れの媒体に対しても良好なスポット特性が得られるようにする。
【解決手段】 青色系、ＤＶＤ系、ＣＤ系の媒体が１ｄｅｇ傾いたときに発生するコマ収差は各々０．２２λｒｍｓ、０．１４λｒｍｓ、０．０９λｒｍｓ程度であるが、｜ＣＬｘ／ＣＤｘ｜≧１（ただし、ＣＤｘ（ｘ＝１，２，３）；媒体の基板が傾いたときに単位角度当りに発生する３次のコマ収差成分の各最小二乗誤差値（単位；λrms）、ＣＬｘ（ｘ＝１，２，３）；媒体に集光照射させている場合に対物レンズが傾いたときに単位角度当りに発生する３次のコマ収差成分の各最小二乗誤差値（単位；λrms））を満足する対物レンズであれば、媒体のチルトによるコマ収差をレンズチルトによって補正できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、対物レンズ、光ピックアップ及び光情報処理装置に関する。
映像情報、音声情報又はコンピュータ上のデータを保存する手段として、記録容量０．６５ＧＢのＣＤ、記録容量４．７ＧＢのＤＶＤなどの光記録媒体が普及しつつある。そして、近年、さらなる記録密度の向上及び大容量化の要求が強くなっている。
このような光記録媒体の記録密度を上げる手段としては、光記録媒体に情報の書き込み又は呼び出しを行う光ピックアップにおいて、対物レンズの開口数（ＮＡ）を大きくすること、或いは、光源の波長を短くすることにより、対物レンズによって集光されて光記録媒体上に形成されるビームスポットの小径化が有効である。
そこで、例えば、「ＣＤ系光記録媒体」では、対物レンズの開口数が０．４５〜０．５０、光源の波長が略７８５ｎｍとされているのに対して、「ＣＤ系光記録媒体」よりも高記録密度化がなされた「ＤＶＤ系光記録媒体」では、対物レンズの開口数が０．６０〜０．６５、光源の波長が略６６０ｎｍとされている。そして、光記録媒体は、上述したように、さらなる記録密度の向上及び大容量化が望まれており、そのためには、対物レンズの開口数を０．６５よりもさらに大きく、或いは、光源の波長を６６０ｎｍよりもさらに短くすることが望まれている。
ところで、このような高ＮＡ化或いは短波長化による新規格が近年提案される一方、コンシューマーの手元には、従来の光記録媒体であるＣＤ，ＤＶＤが存在する。これらの光記録媒体と新規格の光記録媒体をともに同一の光情報処理装置で取り扱えることが望ましい。最も簡単な方法としては、従来の光ピックアップと、新規格用光ピックアップの光ピックアップを搭載する方法がある。しかし、この方法では、小型化、低コスト化を達成することは難しい。
特開２００２−１０７６１７公報
そこで、小型化、低コスト化を達成する上では、青色波長帯域の光源を用いた青色系（大容量）光記録媒体と、既存のＤＶＤ或いはＣＤとの互換が可能な光ピックアップとして、図２６に示すように、青色用光源１００、ＤＶＤ用光源１０１、ＣＤ用光源１０２の各々波長の異なる各光源と、これらの各光源１００，１０１，１０２からの出射光を所定の光記録媒体１０３に収束照射させるための単一の対物レンズ１０４を備えた構成が望ましいといえる。
ところで、このように１つの対物レンズ１０４で、青色系、ＤＶＤ或いはＣＤの異なる規格の光記録媒体１０３に集光させるためには、以下のように光記録媒体１０３の使用波長／基板厚みの違いに伴う課題が存在する。即ち、特許文献１には光源波長４０５ｎｍで設計した図２７に示すような対物レンズ１１０を波長４００〜８００ｎｍの範囲で使用した場合に発生する収差量が示されている（図２８）。１１１は光記録媒体である。後述する通り、波面収差は一般に０.０７λｒｍｓ以下程度である必要があるが、図２８によれば、ＤＶＤ系、ＣＤ系で使用される波長６６０ｎｍ、７８５ｎｍ付近では０.２０λｒｍｓ以上となってしまっている。
ちなみに、図２９には、図２７の対物レンズ１１０について、波長６６０ｎｍでの物体距離と波面収差の関係を示されている。波面収差が最小となる物体距離１４２ｍｍの位置を選択すればよい。
また、他の問題として、対物レンズの開口数をより大きく、或いは光源の波長をより短くすると、光記録媒体のチルト（傾き）によって発生するコマ収差が大きくなる問題がある。コマ収差が発生すると、光記録媒体の情報記録面上に形成されるスポットが劣化するため、正常な記録再生動作が行えなくなる。光記録媒体のチルトによって発生するコマ収差は、一般的に以下の式で与えられる。
Ｗ31＝（（ｎ2−1）／（2ｎ3））×（ｄ×ＮＡ3×θ／λ）
ここで、ｎは光記録媒体の透明基板の屈折率、ｄは透明基板の厚み、ＮＡは対物レンズの開口数、λは光源の波長、θは光記録媒体のチルト量を意味する。この式から、短波長、高ＮＡほど収差が大きくなることが判る。
従来は、このような光記録媒体の傾きによって生じる光ビームの収差を補正するために、光ピックアップ又は光ピックアップを移動させるキャリッジ部が傾けられて光ピックアップの光軸が光記録媒体に略直角に維持され、実質的に光記録媒体のチルトが光学的に補正されている。光ピックアップ叉は光ピックアップを移動させるキャリッジ部が傾けられて光記録媒体の傾きが光学的補正される場合には、その傾ける対象が大きく、かつ、重いために傾き補正動作の応答性が悪く、高速で光ピックアップ或いはキャリッジを傾けることが難しい問題がある。また、光ピックアップ或いはキャリッジを傾ける機構が必要とされるため、光ピックアップ或いはキャリッジが重くなり、高速アクセスが難しくなる問題もある。
そこで、これらの弊害を除去するために対物レンズだけを傾けるチルト補正方法が提案されている。具体的には、図１６及びその説明として後述するようなチルト補正方法である。
以上のように、大容量化のために短波長化或いは高ＮＡ化を図るとコマ収差が発生する問題を解決するためにレンズチルトアクチュエータを具備し、大容量光記録媒体と従来の光記録媒体を互換するために従来媒体の光学系については有限系で使用する構成が想定される。なお、チルト補正機構は、ＣＤ世代では使用しないでコマ収差を許容できていたが、ＤＶＤ世代は一般に搭載されている。
また、一般に、光記録媒体用の対物レンズの設計では、正弦条件を補正して軸外ではコマ収差を発生させない。このように設計された対物レンズは、光記録媒体が入射光線に対して傾いたときと、対物レンズ自体が入射光線に対して傾いたときに、ほぼ同等のコマ収差が発生する。図３０（ａ）（ｂ）は、図２７に示した対物レンズ１１０が傾いたときに発生するコマ収差、光記録媒体１１１が傾いたときに発生するコマ収差の様子を示す。図３０（ａ）（ｂ）のような場合、光記録媒体１１１と対物レンズ１１０を平行とすることによりコマ収差をキャンセルすることが可能である。その様子を図３０（ｃ）に示す。
しかし、このような対物レンズ１１０をＤＶＤ系で、上述の如く有限系にして使用した場合、コマ収差をキャンセルできない。青色で正弦条件を補正するように設計した対物レンズを有限系で使用した場合の対物レンズが傾いたときのコマ収差と、光記録媒体が傾いたときに発生するコマ収差の様子を図３１（ａ）（ｂ）に示す。図３１（ｂ）から対物レンズ１１０が傾いてもコマ収差が発生しなくなることが判る。このような場合、図３１（ｂ）の光記録媒体１１１の傾きによって発生するコマ収差に対して、対物レンズ１１０をいくら振っても補正できなくなる問題がある。その様子を図３１（ｂ）に示す。
本発明の目的は、使用波長或いは基板厚みの異なる複数の光記録媒体に対して、レンズチルト駆動させながらコマ収差補正を行う場合に、何れの光記録媒体に対しても良好なスポット特性が得られるようにすることである。
本発明の目的は、使用波長或いは基板厚みの異なる複数の光記録媒体に対して、レンズチルト駆動させながらディスクチルトによるコマ収差補正を行う場合に、一般的な正弦条件を満たす対物レンズを用いながら何れの光記録媒体に対しても良好なスポット特性が得られるようにすることである。
請求項１記載の発明は、波長λ１，λ２（λ１＜λ２）の光源からの光を、各々第１，第２の基板を通して光記録媒体上に収束照射する対物レンズであって、ＣＤｘ（ｘ＝１，２）；前記第１，第２の基板が傾いたときに単位角度当りに発生する３次のコマ収差成分の各最小二乗誤差値（単位；λrms）、ＣＬｘ（ｘ＝１，２）；前記光記録媒体に集光照射させている場合に当該対物レンズが傾いたときに単位角度当りに発生する３次のコマ収差成分の各最小二乗誤差値（単位；λrms）、としたとき、条件；
｜ＣＬ１／ＣＤ１｜≧１ …………（１）
｜ＣＬ２／ＣＤ２｜≧１ …………（２）
を満足する。
また、請求項４記載の発明は、波長λ１，λ２，λ３（λ１＜λ２＜λ３）の光源からの光を、各々第１，第２，第３の基板を通して光記録媒体上に収束照射する対物レンズであって、ＣＤｘ（ｘ＝１，２，３）；前記第１，第２，第３の基板が傾いたときに単位角度当りに発生する３次のコマ収差成分の各最小二乗誤差値（単位；λrms）、ＣＬｘ（ｘ＝１，２，３）；前記光記録媒体に集光照射させている場合に当該対物レンズが傾いたときに単位角度当りに発生する３次のコマ収差成分の各最小二乗誤差値（単位；λrms）、としたとき、条件；
｜ＣＬ１／ＣＤ１｜≧１ …………（３）
｜ＣＬ２／ＣＤ２｜≧１ …………（４）
｜ＣＬ３／ＣＤ３｜≧１ …………（５）
を満足する。
本発明では、青色／ＤＶＤ／ＣＤの３世代、或いは青色／ＤＶＤの２世代、或いは青色／ＣＤの２世代において記録・再生行う光情報処理装置を主たる適用範囲としているが、光記録媒体がチルトしても良好なスポット特性が得られるためには各波長において波面収差；０．０７λｒｍｓ以下（マーシャルのクライテリオンと呼ばれる）を実現する必要がある。実際に起こり得る光記録媒体のチルト量は光記録媒体の種類によっても異なるが、青色系光記録媒体で０．５ｄｅｇ程度、ＤＶＤ系光記録媒体で０．６ｄｅｇ程度、ＣＤ系光記録媒体で０．９ｄｅｇ程度見込んでおく必要がある。
ここに、図１は、レンズ材料；屈折率ｎｄ＝１．５０とアッベ数νｄ＝６０において、
「基板厚；０.６ｍｍ、開口数ＮＡ；０.６５、使用波長４０５ｎｍの青色光学系」、
「基板厚；０.６ｍｍ、開口数ＮＡ；０.６５、使用波長６６０ｎｍのＤＶＤ光学系」、
「基板厚；１.２ｍｍ、開口数ＮＡ；０.５０、使用波長７８５ｎｍのＣＤ光学系」
で使用される対物レンズであって、
ｑ＝（ｒ２＋ｒ１）／（ｒ２−ｒ１）
ここで、ｒ２は対物レンズの第２面曲率半径
ｒ１は対物レンズの第１面曲率半径
が異なる対物レンズのレンズチルト１ｄｅｇで発生するコマ収差を青色（BLUE）、ＤＶＤ、ＣＤ各々についてプロットしたものである。
図１中の「レンズ１」が正弦条件を補正された図２７に示した所謂従来レンズである。この「レンズ１」ではレンズチルトが１ｄｅｇあってもコマ収差が発生していない（殆ど０）ことが判る。この場合、光記録媒体のコマ収差を打ち消せないことは上述の通りである。一方、「レンズ２」では、青色でのコマ収差が発生していない（殆ど０）であり、ＤＶＤ系光記録媒体チルトによるコマ収差は取れるものの青色系光記録媒体チルトによるコマ収差が取れなくなってしまう。これに対し、「レンズ３」や「レンズ４」では３波長の何れにおいてもコマ収差が発生しており、光記録媒体のチルトによって発生するコマ収差をレンズチルトによるコマ収差で打ち消すことが可能となる。なお、「レンズ３」は第１の実施の形態（実施例１）で、「レンズ４」は第２の実施の形態（実施例２）で具体的な構成について説明する。
青色系光記録媒体、ＤＶＤ系光記録媒体、ＣＤ系光記録媒体が１ｄｅｇ傾いたときに発生するコマ収差は各々０．２２λｒｍｓ、０．１４λｒｍｓ、０．０９λｒｍｓ程度であるが、
｜ＣＬｘ／ＣＤｘ｜≧１
ただし、
ＣＤｘ（ｘ＝１，２，３）；光記録媒体の基板が傾いたときに単位角度当りに発生する３次のコマ収差成分の各最小二乗誤差値（単位；λrms）
ＣＬｘ（ｘ＝１，２，３）；光記録媒体に集光照射させている場合に対物レンズが傾いたときに単位角度当りに発生する３次のコマ収差成分の各最小二乗誤差値（単位；λrms）
を満足する対物レンズであれば、光記録媒体のチルトによるコマ収差をレンズチルトによって補正することが可能である。これらの請求項１、４記載の発明の対物レンズ（レンズ３，４）は何れも上記の条件式を満足しており、チルト補正が可能である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の対物レンズにおいて、前記条件（１）（２）は、前記波長λ１の光源からの光に対しては無限系の入射光束に対して規定され、前記波長λ２の光源からの光に対しては有限系の入射光束に対して規定されている。
従って、波長λ１，λ２に対して互換性を持つことができる。
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の対物レンズにおいて、前記条件（１）（２）は、前記波長λ１として青色波長帯域、前記波長λ２として赤色波長帯域の入射光束に対して規定されている。
同様に、請求項５記載の発明は、請求項４記載の対物レンズにおいて、前記条件（３）（４）（５）は、前記波長λ１，λ２の光源からの光に対しては無限系の入射光束に対して規定され、前記波長λ３の光源からの光に対しては有限系の入射光束に対して規定されている。
同じく、請求項６記載の発明は、請求項４記載の対物レンズにおいて、前記条件（３）（４）（５）は、前記波長λ１の光源からの光に対しては無限系の入射光束に対して規定され、前記波長λ２，λ３の光源からの光に対しては有限系の入射光束に対して規定されている。
従って、これらの請求項５又は６記載の発明は、波長λ１，λ２，λ３に対して互換性を持つことができる。
同様に、請求項７記載の発明は、請求項４ないし６の何れか一記載の対物レンズにおいて、前記条件（３）（４）（５）は、前記波長λ１として青色波長帯域、前記波長λ２として赤色波長帯域、前記波長λ３として赤外波長帯域の入射光束に対して規定されている。
即ち、これらの発明の対物レンズは、長波長の光に対しては有限系の入射光束で使用される。青色波長帯域で無限系の対物レンズとして、ＤＶＤ、ＣＤの使用波長・基板厚条件で使用した場合、基板厚の違い（０．６ｍｍ、０．６ｍｍ、１．２ｍｍ）、波長の違い（４０５ｎｍ、６６０ｎｍ、７８５ｎｍ）に伴う球面収差が発生する。この球面収差を抑制するためには、ＤＶＤ或いはＣＤへの記録、再生又は消去を行うときには、対物レンズへの入射光束を発散光とすることにより補正可能である。即ち、ＤＶＤ或いはＣＤへの記録、再生又は消去を行うときは有限系の対物レンズとして使用する。
請求項８記載の発明は、請求項１ないし７の何れか一記載の対物レンズにおいて、少なくとも1面が非球面の単レンズとして、ガラス成形又は樹脂成形により作製されている。
請求項９記載の発明は、請求項８記載の対物レンズにおいて、ｒ１；対物レンズの光源側の曲率半径、ｒ２；対物レンズの光記録媒体側の曲率半径としたとき、条件（ｒ２＋ｒ１）／（ｒ２−ｒ１）≧０．７を満足する。
請求項１０記載の発明は、請求項１ないし７の何れか一記載の対物レンズにおいて、１群２枚の貼り合せ型対物レンズである。
請求項１１記載の発明は、請求項８ないし１０の何れか一記載の対物レンズにおいて、少なくとも１面に、回折面又は位相段差面を有する。
請求項１２記載の発明の光ピックアップは、波長λ１，λ２の光を発する複数の光源と、これらの光源からの光を光記録媒体上に収束照射する請求項１ないし３、８ないし１１の何れか一記載の対物レンズと、を備え、条件（１）（２）の両方を満足する光源の点灯時には、前記対物レンズの光軸を入射光束に対して傾けるようにした。
同様に、請求項１３記載の発明の光ピックアップは、波長λ１，λ２，λ３の光を発する複数の光源と、これらの光源からの光を光記録媒体上に収束照射する請求項４ないし１１の何れか一記載の対物レンズと、を備え、条件（１）（２）（３）のうちの２以上を満足する光源の点灯時には、前記対物レンズの光軸を入射光束に対して傾けるようにした。
請求項１４記載の発明は、請求項１２又は１３記載の光ピックアップにおいて、前記対物レンズは、前記光記録媒体の半径方向、回転方向の少なくとも一方向に当該対物レンズを傾動させるレンズ駆動装置に搭載されている。
請求項１５記載の発明は、請求項１３又は１４記載の光ピックアップにおいて、前記光記録媒体と前記対物レンズとの相対角度、前記光記録媒体と光ピックアップ所定基準面との相対角度、前記対物レンズと前記光ピックアップ所定基準面との相対角度のうち、少なくとも２以上を検出する角度検出手段を備える。
請求項１６記載の発明は、請求項１５記載の光ピックアップにおいて、点灯光源に応じて、前記角度検出手段により検出された相対角度信号に各々所定のゲイン或いはオフセットを与える補正手段を備える。
請求項１７記載の発明は、請求項１３又は１４記載の光ピックアップにおいて、前記対物レンズと前記光記録媒体との相対角度に応じて発生するコマ収差量を検知するコマ収差量検知手段を備える。
請求項１８記載の発明の光ピックアップは、波長λ１，λ２の光を発する複数の光源と、これらの光源からの光を光記録媒体上に収束照射する請求項１記載の対物レンズと、前記２つの波長λ１，λ２の何れの光に対しても各々前記対物レンズに対して無限系の入射光束を形成する光学系と、前記対物レンズを搭載し、条件（１）（２）の両方を満足する前記光源の点灯時には、前記対物レンズの光軸を入射光束に対して傾けるよう前記光記録媒体の半径方向、回転方向の少なくとも一方向に当該対物レンズを傾動させるレンズ駆動装置と、を備える。
請求項１９記載の発明は、請求項１８記載の光ピックアップにおいて、前記対物レンズは、前記２つの波長λ１，λ２における光記録媒体側の開口数が略等しい。
請求項２０記載の発明は、請求項１９記載の光ピックアップにおいて、前記２つの波長λ１，λ２の光の前記対物レンズへの入射光束径を略等しくする共通の開口素子を前記光源と前記対物レンズとの間の光路上に備える。
請求項２１記載の発明の光ピックアップは、波長λ１，λ２，λ３の光を発する複数の光源と、これらの光源からの光を光記録媒体上に収束照射する請求項４記載の対物レンズと、基板厚が略等しい２つの前記光記録媒体用の波長光に対しては各々前記対物レンズに対して無限系の入射光束を形成し残りの波長光に対しては前記対物レンズに対して有限系入射光束を形成する光学系と、条件（１）（２）（３）のうちの２以上を満足する光源の点灯時には、前記対物レンズの光軸を入射光束に対して傾けるよう前記対物レンズの光軸を入射光束に対して傾けるよう前記光記録媒体の半径方向、回転方向の少なくとも一方向に当該対物レンズを傾動させるレンズ駆動装置と、を備える。
請求項２２記載の発明の光ピックアップは、波長λ１，λ２，λ３の光を発する複数の光源と、これらの光源からの光を光記録媒体上に収束照射する請求項４記載の対物レンズと、前記光記録媒体側の開口数が略等しい２つの波長光に対しては各々前記対物レンズに対して無限系の入射光束を形成し残りの波長光に対しては前記対物レンズに対して有限系入射光束を形成する光学系と、条件（１）（２）（３）のうちの２以上を満足する光源の点灯時には、前記対物レンズの光軸を入射光束に対して傾けるよう前記対物レンズの光軸を入射光束に対して傾けるよう前記光記録媒体の半径方向、回転方向の少なくとも一方向に当該対物レンズを傾動させるレンズ駆動装置と、を備える。
請求項２３記載の発明は、請求項２２記載の光ピックアップにおいて、前記光記録媒体側の開口数が略等しい２つの波長光の前記対物レンズへの入射光束径を略等しくする共通の開口素子を前記光源と前記対物レンズとの間の光路上に備える。
請求項２４記載の発明は、請求項１８ないし２３の何れか一記載の光ピックアップにおいて、前記対物レンズは、最も短波長λ１の光で無限系入射時に正弦条件を満たすように最適設計されている。
請求項２５記載の発明は、請求項１９又は２４記載の光ピックアップにおいて、波長λ１は略４０５ｎｍ、波長λ２は略６６０ｎｍであり、第１，第２の基板厚は略０．６ｍｍであり、２つの波長λ１，λ２における前記対物レンズの光記録媒体側の開口数が０．６〜０．７である。
請求項２６記載の発明は、請求項２１ないし２４記載の光ピックアップにおいて、波長λ１は略４０５ｎｍ、波長λ２は略６６０ｎｍ、波長λ３は７８５ｎｍであり、第１，第２の基板厚は略０．６ｍｍ、第３の基板厚は１．２ｍｍであり、２つの波長λ１，λ２における前記対物レンズの光記録媒体側の開口数が０．６〜０．７であり、残りの波長λ３における前記対物レンズの光記録媒体側の開口数が０．４５〜０．５５である。
請求項２７記載の発明は、複数の光源からの光を、各々基板を通して光記録媒体上に収束照射する対物レンズを備える光ピックアップにおいて、ＣＬｘ（ｘ＝１，２，…，ｎ）；所定の光記録媒体の基板に集光照射させている場合に前記対物レンズが傾いたときに単位角度当りに発生する３次のコマ収差成分の各最小二乗誤差値（単位；λrms）としたとき、前記ＣＬｘが最も大きくなる点灯光源において前記対物レンズが傾き調整される。
請求項２８記載の発明は、複数の光源からの光を、各々基板を通して光記録媒体上に収束照射する対物レンズを備える光ピックアップにおいて、ＣＤｘ（ｘ＝１，２，…，ｎの何れか一）；前記光記録媒体基板が傾いたときに単位角度当りに発生する３次のコマ収差成分の各最小二乗誤差値（単位；λrms）、ＣＬｘ（ｘ＝１，２，…，ｎの何れか一）；前記光記録媒体に集光照射させている場合に当該対物レンズが傾いたときに単位角度当りに発生する３次のコマ収差成分の各最小二乗誤差値（単位；λrms）、としたとき、条件；
｜ＣＬｘ／ＣＤｘ｜≪１ ……………………（６）
を満足する光源点灯時には、前記対物レンズを所定位置にホールドし、満足しない光源点灯時には前記対物レンズの光軸を入射光束に対して傾けて使用するようにした。
同様に、請求項２９記載の発明は、複数の光源からの光を、各々基板を通して光記録媒体上に収束照射する対物レンズを備える光ピックアップにおいて、ＣＤｘ（ｘ＝１，２，…，ｎの何れか一）；前記光記録媒体基板が傾いたときに単位角度当りに発生する３次のコマ収差成分の各最小二乗誤差値（単位；λrms）、ＣＬｘ（ｘ＝１，２，…，ｎの何れか一）；前記光記録媒体に集光照射させている場合に当該対物レンズが傾いたときに単位角度当りに発生する３次のコマ収差成分の各最小二乗誤差値（単位；rms）、としたとき、条件；
｜ＣＬｘ／ＣＤｘ｜≪１ ……………………（７）
を満足する光源点灯時には、前記光源と前記対物レンズとの間に位相補正手段を備える。
従って、請求項２８又は２９記載の発明のように、
｜ＣＬｘ／ＣＤｘ｜≪１
を満足するような場合は、レンズチルトさせても光記録媒体のチルトによるコマ収差を補正できないため、当該条件を満足する光源点灯時には対物レンズのレンズチルトをホールドさせておき、或いは、他のコマ収差補正手段として液晶などを併用してもよい。
請求項３０記載の発明は、請求項１２ないし２９の何れか一記載の光ピックアップにおいて、前記波長λ１，λ２の光に対して使用される前記光記録媒体の基板厚は略同一である。
請求項３１記載の発明は、請求項１２ないし１７、２１ないし２９の何れか一記載の光ピックアップにおいて、前記波長λ１，λ２の光に対して使用される前記光記録媒体の基板厚は略同一、前記波長λ３の光に対して使用される前記光記録媒体の基板厚は前記λ１，λ２で使用される前記光記録媒体の基板厚の略２倍である。
請求項３２記載の発明の光情報処理装置は、請求項１ないし１１の何れか一記載の対物レンズを備える光ピックアップ又は請求項１２ないし３１の何れか一記載の光ピックアップを用いて、前記光記録媒体に対して情報の記録、再生又は消去を行う。
本発明によれば、使用波長或いは基板厚みの異なる複数の光記録媒体に対して、レンズチルト駆動させながらコマ収差補正を行う場合に、何れの光記録媒体に対しても良好なスポット特性を得ることができる。
また、本発明によれば、使用波長或いは基板厚みの異なる複数の光記録媒体に対して、レンズチルト駆動させながらディスクチルトによるコマ収差補正を行う場合に、一般的な正弦条件を満たす対物レンズを用いながら何れの光記録媒体に対しても良好なスポット特性を得ることができる。
以下、本発明の対物レンズ、当該対物レンズを用いた光ピックアップ、並びに当該光ピックアップを備える光情報処理装置の実施の形態を示す。なお、以下の説明は青色系／ＤＶＤ／ＣＤの３世代互換の場合について説明するが、青色系／ＤＶＤ或いは青色系／ＣＤのような３世代のうちの２世代を選択してもよい。
［対物レンズの実施の形態］
＜対物レンズの第１の実施の形態＞
本実施の形態を図２ないし図６に基づいて説明する。本実施の形態は、使用波長λ１；４０５ｎｍ、基板厚；０．６ｍｍ、開口数ＮＡ；０．６５の青色系光記録媒体と、使用波長λ２；６６０ｎｍ、基板厚；０．６ｍｍ、開口数ＮＡ；０．６５のＤＶＤ系光記録媒体と、使用波長λ３；７８５ｎｍ、基板厚；１．２ｍｍ、開口数ＮＡ；０．５０のＣＤ系光記録媒体の３種類の光記録媒体について記録、再生又は消去を行う光ピックアップに用いられる対物レンズに関する。
まず、図２（ａ）、表１（ａ）を用いて、使用波長λ１；４０５ｎｍの青色系光記録媒体１ａに対して使用した場合の対物レンズ２Ａの光学的性能を示す。本実施の形態の対物レンズ２Ａは、開口数ＮＡ；０．６５、焦点距離ｆ；３．０５ｍｍ、ｄ線の屈折率ｎｄ；１．５０、アッベ数νｄ；６０の硝種（５０００００.６０００００）を用いている。
また、本実施の形態の対物レンズ２Ａは、そのレンズ面の非球面形状は、光軸方向の座標；Ｘ、光軸直交方向の座標；Ｙ、近軸曲率半径；Ｒ、円錐定数；Ｋ、高次の係数；Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，…を用いて、以下の周知の非球面式；
Ｘ＝（Ｙ２／Ｒ）／［１＋√｛１−（１＋Ｋ）Ｙ／Ｒ２｝＋ＡＹ４＋ＢＹ６
＋ＣＹ８＋ＤＹ１０＋ＥＹ１２＋ＦＹ１４＋ＧＹ１６＋ＨＹ１８＋ＪＹ２０＋…
で表し、Ｒ，Ｋ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，…を与えて形状を特定する。
表１（ａ）に、具体的データを示す。表中の記号は、以下の通りである。「ＯＢＪ」は物点（光源としての半導体レーザ）を意味するが、対物レンズ２Ａは「無限系」であり、曲率半径；ＲＤＹ及び厚さ；ＴＨＩの「ＩＮＦＩＮＩＴＹ（無限大）」は光源が無限遠にあることを意味する。また、「ＳＴＯ」は入射瞳面であり、その曲率半径は「ＩＮＦＩＮＩＴＹ」で、厚さは設計上「０」としている。ここで、特に断らない限り、長さの次元をもつ量の単位は「ｍｍ」である。
「Ｓ２」は対物レンズ２Ａの「光源側面」、「Ｓ３」は「光記録媒体側面」を意味する。対物レンズ２Ａの肉厚は１．８５ｍｍであり、Ｓ３の欄の「曲率半径の右側」に記載された厚さ；１．６９４８６９ｍｍは「ワーキングディスタンス」を示す。「Ｓ４」は光記録媒体１の光照射側基板の光源側面、「ＩＭＧ」は同記録面に合致した面であり、これらの面Ｓ４，ＩＭＧの間隔、即ち、光照射側基板厚は０．６ｍｍ、ｎ；１．６２である。
「ＥＰＤ；入射瞳径」は入射光束径（３．９６５ｍｍ）を表し、「ＷＬ；波長」は使用波長（４０５ｎｍ）を表す。なお、非球面係数の表示において、例えば「Ｄ；−．２２２９８４−０４」とあるのは、「Ｄ＝−．２２２９８４×１０−４」を意味する。
また、本実施の形態の対物レンズ２Ａは、ＣＤｘ（ｘ＝１，２，３）；第１，第２，第３の基板が傾いたときに単位角度当りに発生する３次のコマ収差成分の各最小二乗誤差値（単位；λrms）、ＣＬｘ（ｘ＝１，２，３）；光記録媒体に集光照射させている場合に当該対物レンズが傾いたときに単位角度当りに発生する３次のコマ収差成分の各最小二乗誤差値（単位；λrms）、としたとき、条件；
｜ＣＬ１／ＣＤ１｜≧１
｜ＣＬ２／ＣＤ２｜≧１
｜ＣＬ３／ＣＤ３｜≧１
を満足している。
次に、使用波長６６０ｎｍのＤＶＤ系光記録媒体１ｂに適用する場合について、図２（ｂ）及び表１（ｂ）を用いて説明する。対物レンズ２Ａの形状は、図２（ａ）、表１（ａ）の場合と同じであるが、屈折率、ワーキングディスタンスは異なる。また、ＤＶＤ系光記録媒体１ｂに対しては有限系入射で使用するものであり、物点「ＯＢＪ」（光源としての半導体レーザ）から第１面「ＳＴＯ」の単一の開口部までの距離４１０ｍｍにしている。これは、波面収差が最小となるように選択された値である。
また、使用波長７８５ｎｍのＣＤ系光記録媒体１ｃに適用する場合について、図２（ｃ）及び表１（ｃ）を用いて説明する。対物レンズ２Ａの形状は、図２（ａ）、表１（ａ）の場合と同じであるが、屈折率、ワーキングディスタンス、光照射側基板の厚みは異なる。また、ＣＤ系光記録媒体１ｃに対しては有限系入射で使用するものであり、物点「ＯＢＪ」（光源としての半導体レーザ）から第１面「ＳＴＯ」の単一の開口部までの距離７５．０ｍｍにしている。ＤＶＤ系の場合と同様に波面収差が最小となるように選択された値である。
Figure 2005108398
図３（ａ）（ｂ）、図４（ａ）（ｂ）、図５（ａ）（ｂ）は、本実施の形態（実施例１）の対物レンズを用いて、青色系光記録媒体、ＤＶＤ系光記録媒体、ＣＤ系光記録媒体について所定の波長を用いて使用したときに発生する光記録媒体チルトによる収差特性、レンズチルトによる収差特性を示す。また、図３（ｃ）、図４（ｃ）、図５（ｃ）は光記録媒体のチルトに伴うコマ収差をレンズチルトで補正したときの収差特性図を示している。何れの波長においても良好に補正できていることが判る。
図３（ｄ）、図４（ｄ）、図５（ｄ）は、光記録媒体チルトを補正するために対物レンズに必要なレンズ駆動量を示している。例えば、青色光記録媒体が１ｄｅｇ傾いたときは、対物レンズを反対方向に０．８ｄｅｇ傾ければよい。ＤＶＤ系光記録媒体が１ｄｅｇ傾いたときは、対物レンズを反対方向に０．６ｄｅｇ傾ければよい。またＣＤ系光記録媒体が１ｄｅｇ傾いたときは、対物レンズを反対方向に０．６ｄｅｇ傾ければよい。
＜対物レンズの第２の実施の形態＞
本実施の形態を図６ないし図９に基づいて説明する。本実施の形態は、使用波長λ１；４０５ｎｍ、基板厚；０．６ｍｍ、開口数ＮＡ；０．７０の青色系光記録媒体１ａと、使用波長λ２；６６０ｎｍ、基板厚；０．６ｍｍ、開口数ＮＡ；０．６５のＤＶＤ系光記録媒体１ｂと、使用波長λ３；７８５ｎｍ、基板厚；１．２ｍｍ、開口数ＮＡ；０．５０のＣＤ系光記録媒体１ｃの３種類の光記録媒体について記録、再生又は消去を行う光ピックアップに用いられる対物レンズ２Ｂに関する。
本実施の形態の対物レンズ２Ｂは、焦点距離ｆ；３．０５ｍｍ、ｄ線の屈折率ｎｄ；１．５５、アッベ数νｄ；６０の硝種（５５００００．６０００００）を用いている。また、本実施の形態の対物レンズ２Ｂは、第１の実施の形態の場合と同じく、青色系光記録媒体１ａに対しては無限系で使用し、ＤＶＤ系光記録媒体１ｂ、ＣＤ系光記録媒体１ｃについては有限系で使用されるレンズである。
青色系光記録媒体１ａでの使用構成を図６（ａ）、表２（ａ）に、ＤＶＤ系光記録媒体１ｂでの使用構成を図６（ｂ）、表２（ｂ）に、ＣＤ系光記録媒体１ｃでの使用構成を図６（ｃ）、表２（ｃ）に示す。対物レンズ２Ｂの非球面形状、表２の記載項目は第１の実施の形態の場合と同様である。
また、本実施の形態の対物レンズ２Ｂも、ＣＤｘ（ｘ＝１，２，３）；第１，第２，第３の基板が傾いたときに単位角度当りに発生する３次のコマ収差成分の各最小二乗誤差値（単位；λrms）、ＣＬｘ（ｘ＝１，２，３）；光記録媒体に集光照射させている場合に当該対物レンズが傾いたときに単位角度当りに発生する３次のコマ収差成分の各最小二乗誤差値（単位；λrms）、としたとき、条件；
｜ＣＬ１／ＣＤ１｜≧１
｜ＣＬ２／ＣＤ２｜≧１
｜ＣＬ３／ＣＤ３｜≧１
を満足している。
Figure 2005108398
図７（ａ）（ｂ）、図８（ａ）（ｂ）、図９（ａ）（ｂ）は、本実施の形態（実施例２）の対物レンズを用いて、青色系光記録媒体、ＤＶＤ系光記録媒体、ＣＤ系光記録媒体について所定の波長を用いて使用したときに発生するレンズチルトによる収差特性、光記録媒体のチルトによる収差特性を示している。また、図７（ｃ）、図８（ｃ）、図９（ｃ）は光記録媒体のチルトに伴うコマ収差をレンズチルトで補正したときの収差特性図である。何れの波長についても良好に補正できている。図７（ｄ）、図８（ｄ）、図９（ｄ）は、光記録媒体チルトを補正するための対物レンズに必要なレンズ駆動量を示している。
＜対物レンズの第３の実施の形態＞
本実施の形態を図１０及び図１３に基づいて説明する。本実施の形態は、使用波長λ１；４０５ｎｍ、基板厚；０．６ｍｍ、開口数ＮＡ；０．６５の青色系光記録媒体１ａと、使用波長λ２；６６０ｎｍ、基板厚；０．６ｍｍ、開口数ＮＡ；０．６５のＤＶＤ系光記録媒体１ｂと、使用波長λ３；７８５ｎｍ、基板厚；１．２ｍｍ、開口数ＮＡ；０．５０のＣＤ系光記録媒体１ｃの３種類の光記録媒体について記録、再生又は消去を行う光ピックアップに用いられる対物レンズ２Ｃに関する。
本実施の形態の対物レンズ２Ｃが、第１，２の実施の形態（実施例１，２）の対物レンズと異なる点は、単玉対物レンズでなく、１群２枚貼り合わせ型対物レンズを使用している点である。一般に、正の屈折力を持つレンズと負の屈折力を持つレンズを貼り合わせることにより、色収差を軽減できることが知られているが、本実施の形態では、青色波長帯域から赤色波長帯域にかけて色収差を補正している。焦点距離をｆ；２．５ｍｍ、ＨＯＹＡ社製硝材であるＬＡＣ８とＥＦＤ８を各々光源側、光記録媒体側に接合させてなる。また、本実施の形態の対物レンズ２Ｃは、第１の実施の形態の場合と同じく、青色系光記録媒体１ａに対しては無限系で使用し、ＤＶＤ系光記録媒体１ｂ、ＣＤ系光記録媒体１ｃについては有限系で使用されるレンズである。
青色系光記録媒体１ａでの使用構成を図１０（ａ）、表３（ａ）に、ＤＶＤ系光記録媒体１ｂでの使用構成を図１０（ｂ）、表３（ｂ）に、ＣＤ系光記録媒体１ｃでの使用構成を図１０（ｃ）、表３（ｃ）に示す。対物レンズ２Ｃの非球面形状、表３の記載項目は第１の実施の形態の場合と同様である。
また、本実施の形態の対物レンズ２Ｃも、ＣＤｘ（ｘ＝１，２，３）；第１，第２，第３の基板が傾いたときに単位角度当りに発生する３次のコマ収差成分の各最小二乗誤差値（単位；λrms）、ＣＬｘ（ｘ＝１，２，３）；光記録媒体に集光照射させている場合に当該対物レンズが傾いたときに単位角度当りに発生する３次のコマ収差成分の各最小二乗誤差値（単位；λrms）、としたとき、条件；
｜ＣＬ１／ＣＤ１｜≧１
｜ＣＬ２／ＣＤ２｜≧１
｜ＣＬ３／ＣＤ３｜≧１
を満足している。
Figure 2005108398
図１１（ａ）（ｂ）、図１２（ａ）（ｂ）、図１３（ａ）（ｂ）は、本実施の形態（実施例３）の対物レンズを用いて、青色系光記録媒体、ＤＶＤ系光記録媒体、ＣＤ系光記録媒体について所定の波長を用いて使用したときに発生するレンズチルトによる収差特性、光記録媒体のチルトによる収差特性を示している。また、図１１（ｃ）、図１２（ｃ）、図１３（ｃ）は光記録媒体のチルトに伴うコマ収差をレンズチルトで補正したときの収差特性図を示している。青色、ＤＶＤについては良好に補正できていることが判る。一方、ＣＤ系については補正効果が殆どない。しかしながら、前述したようにＣＤ世代は低ＮＡ、長波長のため光記録媒体のチルトによって発生するコマ収差量そのものが小さいため、青色やＤＶＤのような補正効果が得られなくても良いといえる。図１１（ｄ）、図１２（ｄ）は、光記録媒体チルトを補正するための対物レンズに必要なレンズ駆動量を示している。一方、ＣＤではレンズチルトさせても光記録媒体チルトによるコマ収差は補正できないため、あえて傾動させずに所定位置に固定するような方法をとってもよい。
＜他のコマ収差補正手段の併用＞
なお、図１３（ｃ）のようにレンズチルトでは補正できないコマ収差（｜ＣＬｘ／ＣＤｘ｜≪１）に対しては他のコマ収差補正手段（位相補正手段）を併用してもよい。例えば、液晶などの位相補正を行う手段を具備して、レンズチルトでは補正できない光源点灯時には、レンズチルトはホールドし、光記録媒体チルトによって発生するコマ収差と逆極性のコマ収差を液晶によって与えればよい。
＜対物レンズについての補足＞
なお、第１，２の実施の形態（実施例１，２）では両面非球面の単玉対物レンズについて、第３の実施の形態（実施例３）では貼り合せの両面非球面対物レンズについて説明したが、非球面は１面だけに使用した対物レンズであってもよい。また、対物レンズの表面に、回折面或いは位相段差面を設けてもよい。これにより、自由度が増すため、性能確保がさらに容易となる。これらの回折面、位相段差は特定の波長、例えば波長６６０ｎｍのみに作用するような形状を選択することも可能である。また、回折面の次数も任意に選択できる。
［光ピックアップの実施の形態］
＜光ピックアップの第１の実施の形態＞
本実施の形態を、図１４ないし図２４に基づいて説明する。
＜全体構成＞
図１４は、光記録媒体に対して記録又は再生、消去可能な光ピックアップの構成例を示す概略図である。固定光学系３からの光を対物レンズ２により光記録媒体１上に集光させ、その光記録媒体１からの反射光を固定光学系３内に配置されている検出系（図示せず）からの信号に基づいて情報の記録、再生が行われる。また、固定光学系３とは別に、対物レンズ２を傾動させるレンズ駆動装置としてのアクチュエータ部４と、光記録媒体１のチルトを検出するチルト検出部５が設置されており、チルト検出部５により検出されたチルト量に応じて、アクチュエータ部４はチルトされて、対物レンズ２の光軸が常に光記録媒体１の面に対して所定角度となるように制御される。
以下に、固定光学系３、アクチュエータ部４、チルト検出部５の各々の構成、動作について説明する。
＜固定光学系構成＞
図１５は本実施の形態における固定光学系３の構成例を示す概略ブロック図である。本実施の形態の光ピックアップ１１は、青色波長帯域の使用波長λ１＝４０５ｎｍの光源１２、赤色波長帯域の使用波長λ２＝６６０ｎｍの光源１３、及び、赤外波長帯域の使用波長λ３＝７８５ｎｍの光源１４を備え、ＮＡ０．６５、光照射側基板厚０．６ｍｍの青色系光記録媒体１ａと、ＮＡ０．６５、光照射側基板厚０．６ｍｍのＤＶＤ系光記録媒体１ｂと、ＮＡ０．５０、光照射側基板厚１．２ｍｍのＣＤ系光記録媒体１ｃとの各々に対して、記録、再生又は消去が可能な光ピックアップである。
本実施の形態の光ピックアップ１１は、青色波長帯域の半導体レーザ（光源）１２、コリメータレンズ１５、偏光ビームスプリッタ１６、ダイクロイックプリズム１７，１８、偏向プリズム１９、１／４波長板２０、開口部２１、開口切換手段２２、対物レンズ２（前述の対物レンズに関する第１〜第３の実施の形態で示したようなレンズを用いればよい）、検出レンズ２３、光束分割手段２４、受光素子２５より構成される青色波長帯域の光が通過する青色光学系２６と、ホログラムユニット２７、カップリングレンズ２８、ダイクロイックプリズム１７，１８、偏向プリズム１９、１／４波長板２０、開口部２１、開口切換手段２２、対物レンズ２Ａから構成される赤色波長帯域の光が通過するＤＶＤ系の赤色光学系２９と、ホログラムユニット３０、カップリングレンズ３１、ダイクロイックプリズム１８、偏向プリズム１９、１／４波長板２０、開口部２１、開口切換手段２２、対物レンズ２Ａから構成される赤外波長帯域の光が通過するＣＤ系の赤外光学系３２から構成されている。即ち、ダイクロイックプリズム１７，１８、偏向プリズム１９、１／４波長板２０、開口部２１、開口切換手段２２、対物レンズ２Ａは２乃至３つの光学系の共通部品である。
また、ホログラムユニット２７は、半導体レーザ（光源）１３のチップ、ホログラム３３及び受光素子３４を一体化して構成されたものである。同様に、ホログラムユニット３０は、半導体レーザ（光源）１４のチップ、ホログラム３５及び受光素子３６を一体化して構成されたものである。
また、光記録媒体１ａ，１ｂ，１ｃは前述したように各々使用波長が異なる光記録媒体で、光記録媒体１ａは基板厚さが０．６ｍｍの青色系光記録媒体、光記録媒体１ｂは基板厚さが０．６ｍｍのＤＶＤ系光記録媒体、光記録媒体１ｃは基板厚さが１．２ｍｍのＣＤ系光記録媒体である。記録、再生又は消去時には何れかの光記録媒体１ａ，１ｂ又は１ｃのみが図示しない回転機構にセットされて高速回転される。
また、開口部２１は、対物レンズ２をフォーカス方向、トラック方向に可動させるアクチュエータ部４上の当該対物レンズ２を保持するボビン上で規制することが可能であり、具体的な光学部品を用いる必要はない。
このような構成において、各波長帯域毎の光学系動作例について説明する。まず、青色波長帯域の使用波長λ１＝４０５ｎｍの光源１２、ＮＡ０．６５、光照射側基板厚０．６ｍｍの青色系光記録媒体１ａに記録、再生又は消去を行う場合について説明する。波長４０５ｎｍの半導体レーザ１２から出射した直線偏光の発散光は、コリメータレンズ１５で略平行光とされ、偏光ビームスプリッタ１６、ダイクロイックプリズム１７，１８を透過し、偏向プリズム１９で光路を９０度偏向され、１／４波長板２０を通過し円偏光とされ、開口部２１を透過し、開口切換手段２２においてＮＡ０.６５に制限され、対物レンズ２Ａに入射し、光記録媒体１ａ上に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の再生、記録又は消去が行われる。
光記録媒体１ａで反射した光は、往路とは反対回りの円偏光となり、再び略平行光とされ、１／４波長板２０を通過して往路と直交した直線偏光になり、偏向プリズム１９、ダイクロイックプリズム１８，１７を通過し偏光ビームスプリッタ１６で反射されて、検出レンズ２３で収束光とされ、光束分割手段２４により複数の光路に偏向分割され受光素子２５に至る。受光素子２５からは、情報信号、サーボ信号が検出される。
次に、赤色波長帯域の使用波長６６０ｎｍの光源１３、ＮＡ０．６５、光照射側基板厚０．６ｍｍのＤＶＤ系光記録媒体１ｂに記録、再生又は消去を行う場合について説明する。ホログラムユニット２７の半導体レーザ１３のチップから出射された６６０ｎｍの光は、ホログラム３３を透過し、カップリングレンズ２８で所定の発散光とされ、青色波長帯域の光は透過し赤色波長帯域の光は反射させるダイクロイックプリズム１７によって偏向プリズム１９の方向に反射され、ダイクロイックプリズム１８通過後、偏向プリズム１９によって光路が９０度偏向され、１／４波長板２０を通過し円偏光とされ、開口部２１においてＮＡ０．６５に制限され、対物レンズ２Ａに入射し、光記録媒体１Ａ上に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の再生、記録又は消去が行われる。
光記録媒体１Ａで反射した光は、偏向プリズム１９で偏向され、ダイクロイックプリズム１８通過後、ダイクロイックプリズム１７で反射され、カップリングレンズ２８で収束光とされ、ホログラム３３により半導体レーザ１３と同一キャン内にある受光素子３４方向に回折されて受光素子３４に受光される。受光素子３４からは、情報信号、サーボ信号が検出される。
さらに、赤外波長帯域の使用波長７８５ｎｍの光源１４、ＮＡ０．５０、光照射側基板厚１．２ｍｍのＣＤ系光記録媒体１ｃに記録、再生又は消去を行う場合について説明する。ホログラムユニット３０の半導体レーザ１４から出射された７８５ｎｍの光は、ホログラム３５を透過し、カップリングレンズ３１で所定の発散状ビームに変換され、青色と赤色波長域の光は透過し赤外波長域の光は反射させるダイクロイックプリズム１８によって偏向プリズム１９の方向に反射され、偏向プリズム１９によって光路が９０度偏向され、波長板２０を通過し楕円偏光或いは円偏光とされ、開口部２１を通過し、開口切換手段２２でＮＡ０．５０に制限され、対物レンズ２Ａに入射し、光記録媒体１ｃ上に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の再生、記録或いは消去が行われる。
光記録媒体１ｃで反射した光は、偏向プリズム１９で偏向され、ダイクロイックプリズム１８で反射され、カップリングレンズ３１で収束光とされ、ホログラム３５により半導体レーザ１４と同一キャン内にある受光素子３６方向に回折されて受光素子３６に受光される。受光素子３６からは、情報信号、サーボ信号が検出される。
＜チルト補正−４軸アクチュエータ＞
図１６は、アクチュエータ部４の構成例を示す概略斜視図である。対物レンズ２と、この対物レンズ２を保持する対物レンズ保持体４１とを備えている。また、対物レンズ保持体４１を支持するベース部４２と、このベース部４２と対物レンズ保持体４１との間に介在される弾性支持機構４３，４４とを備えている。弾性支持機構４３，４４は、対物レンズ保持体４１をフォーカス方向、トラッキング方向、ラジアルチルト方向、タンジェンシャルチルト方向の計４方向に動けるよう、ベース部４２に対して弾性的に支持している。ここで、フォーカス方向とは図１６のＺ軸方向（対物レンズ２の光軸方向）をいい、トラッキング方向とは図１６のＸ軸方向（光記録媒体１の半径方向）をいう。また、ラジアルチルト方向とは図１６のＹ軸回りのチルト方向（光記録媒体１の半径方向に対するチルトの方向）をいい、タンジェンシャルチルト方向とは図１６のＸ軸回りのチルト方向（光記録媒体１の回転方向に対するチルトの方向）をいう。また、図１６には図示しない駆動手段を備えており、この駆動手段は、例えば対物レンズ保持体４１に設けられた永久磁石と、ベース部４２に対して相対的に固定された駆動コイルとからなるいわゆるボイスコイルモータによって構成されている。そして、この駆動手段は、駆動コイルへの入力電流に応じて、対物レンズ保持体４１を上記４方向に駆動するようになっている。駆動手段の駆動コイルへの入力電流を制御して、光記録媒体１の情報記録面における記録トラック上に所定のレーザ光スポットを追従させるフォーカスサーボ及びトラッキングサーボを行うと共に、レーザ光の入射方向（即ち、対物レンズ２の光軸）が光記録媒体１の情報記録面にコマ収差を抑制する方向にチルトサーボを行うように構成されている。
＜チルト検出光学系＞
図１７は、チルト検出部５としてのチルト検出光学系の構成例を示す概略図である。チルト検出光学系（チルト検出部５）の要部は、半導体レーザ５１、コリメータレンズ５２、ハーフミラー５３、１／４波長板２０、偏光ビームスプリッタ５４、第１の受光素子５５、第２の受光素子５６より構成されている。半導体レーザ５１から出射した直線偏光の発散光は、ハーフミラー５３で光路を９０度偏向されコリメータレンズ５２で略平行光とされる。続く１／４波長板１０５の光源側の面には、所定のコートがされており、ハーフミラー５３からの光の一部は反射され、残りの成分は透過させる。１／４波長板２０を透過した光は、１／４波長板２０を通過することにより円偏光とされ、光記録媒体１で反射される。光記録媒体１からの反射光は、往路とは反対回りの円偏光となり、１／４波長板２０を再度通過して往路と直交した直線偏光になる。即ち、１／４波長板２０表面で反射した光と、１／４波長板２０を通過して光記録媒体１で反射した光は、偏光方向が直交した状態で、コリメータレンズ５２に反射光として入射する。そして、各反射光はほぼ同一光路を辿り、ハーフミラー５３を通過し偏光ビームスプリッタ５４に入射する。ここで、１／４波長板２０表面からの反射光と光記録媒体１からの反射光は偏光ビームスプリッタ５４により光路が分離される。光記録媒体１からの反射光は偏光ビームスプリッタ５４で反射され第１の受光素子５５に、１／４波長板２０からの反射光は偏光ビームスプリッタ５４を透過し第２の受光素子５６に至る。
ここで、チルト信号：受光素子分割方法と出力信号の演算方法について説明する。即ち、図１７及び図１８を参照し、第１、第２の受光素子５５、５６からの出力値についての演算手段の詳細な構成を説明するが、ここでは簡単のために一方向、例えばラジアル方向の場合に限定して説明するものとする。具体的には、本来、第１の受光素子５５（第２の受光素子５６も同様）は図１９に示すような受光部５５ｃ〜５５ｆに分割された４分割受光素子を用いるのであるが、ここでは一方向に限定して話を進めるため、受光部５５ａ，５５ｂのみを有する２分割受光素子（第２の受光素子５６にあっては、受光部５６ａ，５６ｂのみを有する２分割受光素子）を用いるものとする。
まず、光記録媒体１のチルト量を検出するために、光記録媒体１からの反射光を検出する受光素子５５は一対の受光部５５ａ，５５ｂからなる。一対の受光部５５ａ、５５ｂは、光記録媒体１の半径方向に沿って配置されている。従って、光記録媒体１がチルトすると、その方向に応じて一対の受光部５５ａ、５５ｂの一方からの検出信号のレベルがその他方に比べて大きくなる。一対の受光部５５ａ、５５ｂは、各々、プリアンプ６１，６２に接続されている。このプリアンプ６１、６２は、これらのプリアンプ６１、６２からの出力信号の差を差出力信号として出力する差分回路６３に接続されている。差分回路６３からの差出力信号を演算することにより光記録媒体１の傾き量が求められる。光記録媒体１の反射率が変動し、或いは、光源３０１から発光される光線の光強度が時間とともに変動し、その結果、プリアンプ３１１、３１２からの検出信号の特性が変化すると、この特性の変化は、後段の回路で補正される。即ち、プリアンプ６１、６２からの信号が加算回路６４で加算され、加算出力が割算回路６５に入力される。割算回路６５では、加算出力を基準として差分回路６３からの差出力が規格化され、差出力に含まれる変動成分が除去されてこの割算回路６５からは、光記録媒体１のチルト信号が発生される。
対物レンズ２及び１／４波長板２０を搭載したアクチュエータ部４のチルト量を検出するために、アクチュエータ部４に設置されている１／４波長板２０から反射された光線を検出する第２の受光素子５６は一対の受光部５６ａ，５６ｂからなる。対物レンズ２が傾けられると、その傾く方向に応じてこの一対の受光部５６ａ，５６ｂの一方から発生される検出信号のレベルが他方から発生される信号レベルに比して大きくなる。この一対の受光部５６ａ，５６ｂは、各々プリアンプ６６、６７に接続されている。このプリアンプ６６、６７は、同様にこれらのプリアンプ６６、６７からの出力信号の差を差出力信号として出力する差分回路６８に接続されている。差分回路６８からの差出力信号を演算することによりアクチュエータ部４、即ち対物レンズ２のチルト量が求められる。光源５１から発光される光線の光強度が時間とともに変動されてプリアンプ６６、６７からの検出信号の特性が変化されるが、この特性の変化は、後段の回路で補正される。即ち、プリアンプ６６、６７からの信号が同様に加算回路６９で加算され、加算出力が割算回路７０に入力される。割算回路７０では、加算出力を基準として差分回路６８からの差出力が規格化され、差出力に含まれる変動成分が除去されてこの割算回路７０からは、対物レンズ２のチルト信号が出力される。
光記録媒体１及び対物レンズ２のチルト量に相当するチルト信号を出力する割算回路６５、７０は、差分回路７２に接続され、そのチルト信号の差がこの差分回路７２から発生する。この差分回路７２からの差出力は、光記録媒体１に対する対物レンズ２の相対チルト量に相当している。差分回路７２の前段にはスイッチ７１が設置されており、後述するように制御手順に応じて対物レンズチルト信号と相対チルト信号を選択してチルト制御を行う。
なお、図３（ｄ）、図４（ｄ）、図５（ｄ）、図７（ｄ）、図８（ｄ）、図９（ｄ）、図１１（ｄ）、図１２（ｄ）に示したように光記録媒体１のチルトを補正するための対物レンズ２に必要なチルト量は光記録媒体１の種類によって、極性・傾きが異なるが、本実施の形態では、
（１） 光記録媒体１と対物レンズ２との相対角度、
（２） 光記録媒体１と光ピックアップ１１の所定基準面との相対角度
（３） 対物レンズ２と光ピックアップ１１の所定基準面との相対角度
を検出している（角度検出手段）ため、予め記憶されているマップに基づき制御してやればよい。例えば、図３（ａ）において光記録媒体１と光ピックアップ１１の所定基準面との相対角度が０．６ｄｅｇ傾いているという信号をまず検出した場合、引き続き、対物レンズ２と光ピックアップ１１の所定基準面との相対角度を０．６ｄｅｇになるようにフィードバックしてやればよい。
また、演算時に、所定のゲイン（図示せず）を加えてもよい（補正手段）。さらに点灯光源に応じてゲインを切換えてもよい（補正手段）。例えば、上述の通り、光記録媒体１の種類に応じて補正レンズチルト量が異なるため、常に同等レベルの信号が出力されるように上述の（２）（３）の何れかにゲインを加えてもよい。
また、光ピックアップ１１の組付調整時に発生する対物レンズ２への入射光束の傾き誤差や、対物レンズ２の製造誤差に伴うコマ収差を補正するように、レンズチルトアクチュエータ４はその組付時に傾き調整される。この傾き調整は、レンズチルトによるコマ収差劣化が大きい点灯光源に対して行うのが望ましい。一方、他の波長については組付調整されないが、本実施の形態によれば、予め光ピックアップ組付工程の段階で、対物レンズ２への入射光束の傾き誤差や、対物レンズ２の製造誤差に伴うコマ収差を補正するための対物レンズ最適位置を確認しておき、その位置に図３（ｄ）、図４（ｄ）、図５（ｄ）、図７（ｄ）、図８（ｄ）、図９（ｄ）、図１１（ｄ）、図１２（ｄ）の関係をオフセットさせることで、組付製造誤差分のコマ収差もレンズチルトにより合わせて補正することが可能となる。むろん、前者の傾き調整を行わずに、前者もチルト信号のオフセットにより補正する方法をとってもよい。
＜チルト検出の他の構成＞
なお、本実施の形態の光ピックアップ１１においては、アクチュエータ部４の駆動信号として、対物レンズ２、光記録媒体１とのチルト角度を用いたが、対物レンズ２と光記録媒体１との相対チルトによって発生するコマ収差を補正する方法であってもよい。
コマ収差検出の方法について説明する。光記録媒体１には、図２０に示すような案内溝８１が形成されている。この案内溝８１からの反射光には、直接の反射光である０次光と、回折された±１次回折光とが含まれ、これらの光が干渉し合っている。図２１は、受光素子５６の受光面で受光される０次光（直進光）と±１次回折光とを、受光素子５６の受光面の上から見た図である。０次光（直進光）と１次回折光とは、重なる部分があり、この重なる部分を干渉領域８２と呼ぶ。
この干渉領域８２が、光記録媒体１のチルトに伴いどのように変化するかを、図２２及び図２３を用いて説明する。図２２は、光記録媒体１が半径方向（ラジアル方向）に傾いていたときの干渉領域８２の変化を示している。チルトに伴い図２２の左右で光量に偏りが生じる。これは、光記録媒体１の傾きにより、光記録媒体１上に投影されるスポットにコマ収差が発生するためである。この偏りは、一方の干渉領域８２と、他方の干渉領域８２とで、逆方向に生じる。図２２では、チルトが大きくなるほど図２２中右側の領域が強くなり、左側の領域が徐々に弱くなっていくのがわかる。同様に、図２３は光記録媒体１が回転方向（タンジェンシャル方向）に傾いたときの干渉領域８２の変化を示している。
よって、このような光量分布の変化を検知してやればよい。例えば、図２４に示すように、干渉領域８２のパターン変化が検出できるような複数分割の受光素子８３を用いればよい。
＜光ピックアップの第２の実施の形態＞
本実施の形態を図３２ないし図３４に基づいて説明する。本実施の形態は、使用波長λ１；４０５ｎｍ、開口数ＮＡ；０．６５、光照射側基板厚；０．６ｍｍの青色系光記録媒体と使用波長λ２；６６０ｎｍ、開口数ＮＡ；０．６５、光照射側基板厚；０．６ｍｍのＤＶＤ系光記録媒体との２種類の光記録媒体について、記録、再生又は消去を行う光ピックアップに関する。
図３２は、図１５に対応する本実施の形態の光ピックアップ２００の構成例を示す概略ブロック図である。本実施の形態の光ピックアップ２００は、青色波長帯域の半導体レーザ２０１、コリメートレンズ２０２、偏光ビームスプリッタ２０３、ダイクロイックプリズム２０４、偏向プリズム２０５、１／４波長板２０６、開口２０７、対物レンズ２０８、検出レンズ２１０、光束分割手段２１１、受光素子２１２より構成される青色波長帯域の光が通過する無限系の青色光学系と、ホログラムユニット２２１、コリメートレンズ２２２、位相補正素子２２３、ダイクロイックプリズム２０４、偏向プリズム２０５、１／４波長板２０６、開口２０７、対物レンズ２０８から構成される赤色波長帯域の光が通過する無限系のＤＶＤ系光学系とから構成されている。即ち、ダイクロイックプリズム２０４、偏向プリズム２０５、１／４波長板２０６、開口２０７、対物レンズ２０８は２つの光学系の共通光路中にある。また、ホログラムユニット２２１は、ＤＶＤ波長帯域のレーザチップ２２１ａと受光素子２２１ｂとを検出用ホログラム２２１ｃを有するホログラム２２１ｄと一体に構成したものである（図３３参照）。
ここで、対物レンズ２０８は、使用波長λ１；４０５ｎｍ、開口数ＮＡ；０．６５、光照射側基板厚；０.６ｍｍの青色系光記録媒体２０９ａに対し、無限系入射により正弦条件を満たすように最適設計されている。また、青色系とＤＶＤ系の開口数ＮＡが０．６５と等しいため、対物レンズ２０８への入射光束径は略等しくすればよく、開口（開口素子）２０７を共用して対物レンズ２０８の直前に配置している。
また、光記録媒体２０９ａ，２０９ｂは各々使用波長が異なる光記録媒体で、光記録媒体２０９ａは基板厚さが０．６ｍｍの青色系光記録媒体、光記録媒体２０９ｂは基板厚さが０．６ｍｍのＤＶＤ系光記録媒体である。記録又は再生時には何れか一方の光記録媒体２０９ａ又は２０９ｂのみが図示しない回転機構にセットされて高速回転される。
また、ディスクチルト補正手段として、対物レンズ２０８を光ディスクの半径方向ないしは接線方向に傾けることが可能な対物レンズチルトアクチュエータ（レンズ駆動装置）２２４を備えている。
このような構成において、使用波長λ１；４０５ｎｍ、開口数ＮＡ；０．６５、光照射側基板厚；０．６ｍｍの青色系光記録媒体２０９ａを対象として記録、再生又は消去する場合についてその動作例を説明する。波長４０５ｎｍの半導体レーザ２０１から出射した直線偏光の発散光は、コリメートレンズ２０２で略平行光とされ、偏光ビームスプリッタ２０３、ダイクロイックプリズム２０４を透過し、偏向プリズム２０５で光路を９０度偏向され、１／４波長板２０６を通過し円偏光とされ、開口２０７を通り、対物レンズ２０８に入射し、光記録媒体２０９ａ上に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の再生、記録又は消去が行われる。光記録媒体２０９ａから反射した光は、往路とは反対回りの円偏光となり、再び略平行光とされ、１／４波長板２０６を通過して往路と直交した直線偏光になり、偏光ビームスプリッタ２０３で反射され、集光レンズ２１０で収束光とされ、光束分割手段２１１により複数の光路に偏向分割され受光素子２１２に至る。受光素子２１２からは、情報信号、サーボ信号が検出される。
次に、使用波長λ２；６６０ｎｍ、開口数ＮＡ；０．６５、光照射側基板厚；０．６ｍｍのＤＶＤ系光記録媒体２０９ｂを対象として記録、再生又は消去する場合についてその動作例を説明する。近年、ＤＶＤの光ピックアップには受発光素子を１つのキャン(パッケージ)の中に設置し、ホログラムを用いて光束の分離を行うホログラムユニットが一般的に用いられるようになってきた。本実施の形態でもＤＶＤ系にはホログラムユニット２２１を利用するもので、このホログラムユニット２２１のレーザチップ２２１ａから出射された６６０ｎｍの光は、ホログラム２２１ｄを透過し、コリメートレンズ２２２で略平行光とされ、青色で最適化された対物レンズ１０８を赤色波長域で利用した場合に発生する色収差を補正するよう位相補正素子２２３によって球面収差が付加され、青色波長域の光は透過し赤色波長域の光は反射させるダイクロイックプリズム２０４によって偏向プリズム２０５の方向に反射され、偏向プリズム２０５によって光路が９０度偏向され、１／４波長板２０６を通過し円偏光とされ、開口２０７を通り、対物レンズ２０８に入射し、光記録媒体２０９ｂ上に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の再生、記録又は消去が行われる。光記録媒体２０９ｂから反射した光は、偏向プリズム２０５で偏向され、ダイクロイックプリズム２０４で反射され、コリメートレンズ２２２で収束光とされ、ホログラム２２１ｄによりレーザチップ２２１ａと同一キャン内にある受光素子２２１ｂ方向に回折されて受光素子２２１ｂに受光される。受光素子２２１ｂからは、収差信号、情報信号、サーボ信号が検出される。
ここに、コマ収差補正のための対物レンズチルトアクチュエータ２２４について説明する。この対物レンズチルトアクチュエータ２２４の構成自体は図１６に示したアクチュエータ部４の構成と同じであるので、図示及び説明を省略する。
そこで、青色系に対しては、このような対物レンズチルトアクチュエータ２２４を用いて対物レンズ２０８を傾けることで、ディスクチルトで発生するコマ収差をキャンセルすることができる。また、ＤＶＤ系については無限系の光学系とすることで、図３４（ｂ）に示すように対物レンズ２０８の傾きによりコマ収差を発生させることができる。よって、青色の時と同様に、図３４（ａ）の光ディスク２０９ｂの傾きによって発生するコマ収差に対して、光ディスク２０９ｂと対物レンズ２０８を平行とすることによりコマ収差をキャンセルすることが可能となる。その様子を図３４（ｃ）に示す。
ここに、無限系の青色波長で最適化された対物レンズ２０８を無限系のＤＶＤ赤色波長で使用した場合には、ＤＶＤの開口数ＮＡないしはディスク基板厚、又は開口数ＮＡと基板厚との両方を設計波長である青色と略同一にすることが必要である。双方の開口数ＮＡないしは基板厚が大きく異なると、ＤＶＤ無限系使用時の収差劣化が大きくなり、前述の位相補正素子２２３での補正が困難若しくは不可能となる。また、基板厚を同一にすることで、青色、ＤＶＤの光ディスク基板の製造インフラを共通化できるため、新規青色用光ディスクの製造コストを安く抑えることが可能である。開口数ＮＡについても、青色での開口数ＮＡをＤＶＤに対して小さくした場合、光ディスク上の集光スポットを十分小さくすることができず、大容量化という所期の目的を果たすことが困難となる。また、開口数ＮＡをＤＶＤよりも大きくした場合、前述のＤＶＤ無限系使用時の収差劣化が大きくなるという問題に加えて、ディスクチルトによるコマ収差の発生が増大してディスクチルトマージンが減少してしまい、本実施の形態によるチルト補正手段をもってしてもマージン内に補正することが非常に困難となってしまうからである。
＜光ピックアップの第３の実施の形態＞
本実施の形態を図３５に基づいて説明する。本実施の形態は、第２の実施の形態に対してＣＤ用光学系を追加し、３波長光ピックアップ３００とした構成であり、第２の実施の形態とはＣＤ用光学系が追加されている点で異なる。即ち、本実施の形態は、使用波長λ１；４０５ｎｍ、開口数ＮＡ；０．６５、光照射側基板厚；０.６ｍｍの青色系光記録媒体と使用波長λ２；６６０ｎｍ、開口数ＮＡ；０．６５、光照射側基板厚；０．６ｍｍのＤＶＤ系光記録媒体と使用波長λ３；７８５ｎｍ、開口数ＮＡ；０．５０、光照射側基板厚；１．２ｍｍのＣＤ系光記録媒体との３種類の光記録媒体について、記録、再生又は消去を行う光ピックアップに関する。
図３５は、図３２と同様に本実施の形態の光ピックアップ３００の構成例を示す概略ブロック図である。本実施の形態の光ピックアップ２３０では、まず、波長λ１；４０５ｎｍの半導体レーザ２０１、コリメートレンズ２０２、偏光ビームスプリッタ２０３、ダイクロイックプリズム２０４，３０１、偏向プリズム２０５、波長板２０６、開口切換素子２０７、対物レンズ２０８、検出レンズ２１０、光束分割手段２１１、受光素子２１２を備えて波長４０５ｎｍの光が通過する無限系の青色光学系が構成されている。また、ホログラムユニット２２１、コリメートレンズ２２２、位相補正素子２２３、ダイクロイックプリズム２０４，３０１、偏向プリズム２０５、波長板２０６、開口切換素子２０７、対物レンズ２０８を備えて波長６６０ｎｍの光が通過する無限系のＤＶＤ光学系が構成されている。
さらに、ホログラムユニット３０２、カップリングレンズ３０３、ダイクロイックプリズム３０１、偏向プリズム２０５、波長板２０６、開口切換素子２０７、対物レンズ２０８を備えて波長７８５ｎｍの光が通過する有限系のＣＤ光学系が構成されている。
即ち、図３５に示すダイクロイックプリズム２０４，３０１、プリズム２０５、波長板２０６、開口切換素子２０７、対物レンズ２０８は、２ないし３つの光学系に用いられる共通部品である。
ここで、本実施の形態の対物レンズ２０８は、使用波長λ１；４０５ｎｍ、開口数ＮＡ；０．６５、光照射側基板厚；０．６ｍｍの青色系光記録媒体２０９ａに対し、無限系入射により正弦条件を満たすように最適設計されている。また、青色用とＤＶＤ用の開口数ＮＡが０．６５と等しいため、対物レンズ２０８への入射光束径は略等しくすればよく、開口切換素子（開口素子）２０７を共用して対物レンズ２０８の直前に配置している。
また、光記録媒体２０９ａは基板厚さが０.６ｍｍの青色系光記録媒体、光記録媒体２０９ｂは基板厚さが０.６ｍｍのＤＶＤ系光記録媒体で、光記録媒体２０９ｃは基板厚さが１.２ｍｍのＣＤ系光記録媒体である。記録又は再生時には何れかの光記録媒体２０９ａ，２０９ｂ又は２０９ｃのみが図示しない回転機構にセットされて高速回転される。また、ディスクチルト補正手段として、対物レンズ２０８を光ディスク２０９の半径方向又は接線方向に傾けることが可能な対物レンズチルトアクチュエータ２２４を備えている。
このような構成において、青色用光学系動作、ＤＶＤ用光学系動作は、第２の実施の形態の場合と同様であるので、説明を省略し、使用波長λ３；７８０ｎｍ、開口数ＮＡ；０．５０、光照射側基板厚；１．２ｍｍのＣＤ系光記録媒体２０９ｃを記録、再生又は消去するＣＤ用光学系動作についてのみ説明する。なお、ＤＶＤ系と同様にＣＤ系のピックアップも受発光素子を１つのキャンの中に設置し、ホログラムを用いて光束の分離を行うホログラムユニットが一般的に用いられる。図３２に示したホログラムユニット２２１と同様に、半導体レーザ３０２ａ、ホログラム３０２ｄ及び受光素子３０２ｃを一体化したホログラムユニット３０２が構成される。このホログラムユニット３０２の半導体レーザ３０２ａから出射された７８０ｎｍの光は、ホログラム３０２ｄを透過し、カップリングレンズ３０３で所定の発散状ビームに変換され、青色と赤色波長域の光は透過し赤外波長域の光は反射させるダイクロイックプリズム３０１によってプリズム２０５の方向に反射され、偏向プリズム２０５によって光路が９０度偏向され、波長板２０６を通過し楕円偏光或いは円偏光とされ、開口切換素子２０７で開口数ＮＡ；０．５０に制限され、対物レンズ２０８に入射し、光記録媒体２０９ｃ上に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の再生、記録或いは消去が行われる。
光記録媒体２０９ｃから反射した光は、プリズム２０５で偏向され、ダイクロイックプリズム３０１で反射され、カップリングレンズ３０３で収束光とされ、受光素子３０２ｃ方向に回折されて受光素子３０２ｃに受光される。受光素子３０２ｃからは、収差信号、情報信号、サーボ信号が検出される。
本実施の形態の場合も、コマ収差補正のための対物レンズチルトアクチュエータ２２１の構成、チルト補正動作は第２の実施の形態の場合と同様であるため、説明を省略する。
ここに、本実施の形態では、最短波長の無限系の青色波長で最適化された対物レンズ２０８を無限系のＤＶＤ赤色波長で使用した場合には、ＤＶＤの開口数ＮＡないしはディスク基板厚又は開口数ＮＡと基板厚との両方を設計波長である青色と略同一にすることが必要である。双方の開口数ＮＡないしは基板厚が大きく異なると、ＤＶＤ無限系使用時の収差劣化が大きくなり、前述の位相補正素子２２３での補正が困難若しくは不可能となる。また、基板厚を同一にすることで、青色、ＤＶＤの光ディスク基板の製造インフラを共通化できるため、新規青色用光ディスクの製造コストを安く抑えることが可能である。開口数ＮＡについても、青色での開口数ＮＡをＤＶＤに対して小さくした場合、光ディスク上の集光スポットを十分小さくすることができず、大容量化という所期の目的を果たすことが困難となる。また、開口数ＮＡを逆にＤＶＤよりも大きくした場合、前述のＤＶＤ無限系使用時の収差劣化が大きくなるという問題に加えて、ディスクチルトによるコマ収差の発生が増大してディスクチルトマージンが減少してしまい、本実施の形態によるチルト補正手段をもってしてもマージン内に補正することが非常に困難となってしまうからである。
また、開口数ＮＡを等しくした場合、対物レンズ２０８への入射光束径は波長による屈折率差による差があるが、この差はわずかであるため、入射光束径は略等しくすればよく、単一の開口素子２０７を共用することが可能であり、部品点数増を抑えられる。また、開口数ＮＡと基板厚が異なるＣＤ系では、ディスクチルトによるコマ収差の発生が少なく、十分なチルトマージンがあるため、対物レンズ２０８の傾斜によるチルト補正の可否は考慮する必要が無い。そのため、無限系の青色波長で最適化された対物レンズ２０８をＣＤ系で使用する場合には、ＣＤ光学系を最も収差が良好になる倍率の有限系とすればよい。
［光情報処理装置の実施の形態］
本実施の形態の光情報処理装置の構成例を図２５の概略斜視図を参照して説明する。本実施の形態の光情報処理装置９１は、適用波長、開口数ＮＡの異なる複数種類の光記録媒体１ａ，１ｂ又は１ｃに対して、図１５（図３２或いは図３５）に示したような構成の光ピックアップ１１（２００或いは３００）を用いて情報の記録、再生又は消去を互換性を持って行う装置である。本実施の形態において、光記録媒体１（１ａ，１ｂ又は１ｃ）はディスク状であって、保護ケース９３内に格納されている。光記録媒体１（１ａ，１ｂ又は１ｃ）は保護ケース９３ごと、挿入口９４から当該光情報処理装置９１内に対して矢印「入」方向へ挿入セットされ、スピンドルモータ９５により回転され、光ピックアップ１１により情報の記録や再生、或いは消去が行われる。なお、光記録媒体１（１ａ，１ｂ又は１ｃ）は保護ケース９３に入れられている必要はなく裸の状態であってもよい。
対物レンズ２や光ピックアップ１１として、前述の実施の形態で説明したものを用いることにより、収差補正素子を必要とすることなく、青色系／ＤＶＤ／ＣＤの３世代（或いは、青色系／ＤＶＤの２世代）において、球面収差が十分に抑制された対物レンズ及び光ピックアップを備える光情報処理装置９１が提供される。
本発明の特徴として対物レンズのレンズチルト１ｄｅｇで発生するコマ収差を示す特性図である。 対物レンズの第１の実施の形態を示す説明図である。 本実施の形態における青色系光記録媒体に対するディスクチルト、レンズチルト、チルト補正及びレンズチルト量の特性図である。 本実施の形態におけるＤＶＤ系光記録媒体に対するディスクチルト、レンズチルト、チルト補正及びレンズチルト量の特性図である。 本実施の形態におけるＣＤ系光記録媒体に対するディスクチルト、レンズチルト、チルト補正及びレンズチルト量の特性図である。 対物レンズの第２の実施の形態を示す説明図である。 本実施の形態における青色系光記録媒体に対するディスクチルト、レンズチルト、チルト補正及びレンズチルト量の特性図である。 本実施の形態におけるＤＶＤ系光記録媒体に対するディスクチルト、レンズチルト、チルト補正及びレンズチルト量の特性図である。 本実施の形態におけるＣＤ系光記録媒体に対するディスクチルト、レンズチルト、チルト補正及びレンズチルト量の特性図である。 対物レンズの第３の実施の形態を示す説明図である。 本実施の形態における青色系光記録媒体に対するディスクチルト、レンズチルト、チルト補正及びレンズチルト量の特性図である。 本実施の形態におけるＤＶＤ系光記録媒体に対するディスクチルト、レンズチルト、チルト補正及びレンズチルト量の特性図である。 本実施の形態におけるＣＤ系光記録媒体に対するディスクチルト、レンズチルト及びチルト補正の特性図である。 光ピックアップの第１の実施の形態を示す概略的な全体構成図である。 その固定光学系の詳細を示す構成図である。 そのアクチュエータ部の構成例を示す概略斜視図である。 チルト検出光学系の構成例を示す概略図である。 チルト信号算出用の回路構成例を示す概略回路図である。 ４軸アクチュエータ用の受光素子の構成例を示す正面図である。 光記録媒体と干渉領域との関係を示す説明図である。 干渉領域に関する説明図である。 ラジアルチルトに伴う干渉領域の変化の様子を示す説明図である。 タンジェンシャルチルトに伴う干渉領域の変化の様子を示す説明図である。 受光素子のパターン構成例を示す正面図である。 光情報処理装置の実施の形態を示す概略斜視図である。 一般に想定される青色系／ＤＶＤ／ＣＤ互換光ピックアップのブロック構成図である。 対物レンズの従来例を示す構成図である。 従来の光源波長−波面収差特性図である。 従来における青色系光記録媒体に対するディスクチルト、レンズチルト及びチルト補正の特性図である。 従来におけるＤＶＤ系光記録媒体に対するディスクチルト、レンズチルト及びチルト補正の特性図である。 従来におけるＣＤ系光記録媒体に対するディスクチルト、レンズチルト及びチルト補正の特性図である。 光ピックアップの第２の実施の形態を示す構成図である。 そのホログラムユニットの構成例を示す正面図である。 ＤＶＤ無限系のディスクチルト、レンズチルト及びチルト補正の特性図である。 光ピックアップの第３の実施の形態を示す構成図である。
符号の説明
１ 光記録媒体
２ 対物レンズ
２Ａ，２Ｂ 単レンズ
２Ｃ １群２枚の貼り合せ型対物レンズ
４ レンズ駆動装置
５ チルト検出手段
１１ 光ピックアップ
１２〜１４ 光源
２００ 光ピックアップ
２０１ 光源
２０７ 開口素子
２０８ 対物レンズ
２０９ 光記録媒体
２２１ａ 光源
２２４ レンズ駆動装置
３００ 光ピックアップ
３０２ａ 光源

Claims (32)

  1. 波長λ１，λ２（λ１＜λ２）の光源からの光を、各々第１，第２の基板を通して光記録媒体上に収束照射する対物レンズであって、
    ＣＤｘ（ｘ＝１，２）；前記第１，第２の基板が傾いたときに単位角度当りに発生する３次のコマ収差成分の各最小二乗誤差値（単位；λrms）、
    ＣＬｘ（ｘ＝１，２）；前記光記録媒体に集光照射させている場合に当該対物レンズが傾いたときに単位角度当りに発生する３次のコマ収差成分の各最小二乗誤差値（単位；λrms）、
    としたとき、条件；
    ｜ＣＬ１／ＣＤ１｜≧１ …………（１）
    ｜ＣＬ２／ＣＤ２｜≧１ …………（２）
    を満足することを特徴とする対物レンズ。
  2. 前記条件（１）（２）は、前記波長λ１の光源からの光に対しては無限系の入射光束に対して規定され、前記波長λ２の光源からの光に対しては有限系の入射光束に対して規定されていることを特徴とする請求項１記載の対物レンズ。
  3. 前記条件（１）（２）は、前記波長λ１として青色波長帯域、前記波長λ２として赤色波長帯域の入射光束に対して規定されていることを特徴とする請求項１又は２記載の対物レンズ。
  4. 波長λ１，λ２，λ３（λ１＜λ２＜λ３）の光源からの光を、各々第１，第２，第３の基板を通して光記録媒体上に収束照射する対物レンズであって、
    ＣＤｘ（ｘ＝１，２，３）；前記第１，第２，第３の基板が傾いたときに単位角度当りに発生する３次のコマ収差成分の各最小二乗誤差値（単位；λrms）、
    ＣＬｘ（ｘ＝１，２，３）；前記光記録媒体に集光照射させている場合に当該対物レンズが傾いたときに単位角度当りに発生する３次のコマ収差成分の各最小二乗誤差値（単位；rms）、
    としたとき、条件；
    ｜ＣＬ１／ＣＤ１｜≧１ …………（３）
    ｜ＣＬ２／ＣＤ２｜≧１ …………（４）
    ｜ＣＬ３／ＣＤ３｜≧１ …………（５）
    を満足することを特徴とする対物レンズ。
  5. 前記条件（３）（４）（５）は、前記波長λ１，λ２の光源からの光に対しては無限系の入射光束に対して規定され、前記波長λ３の光源からの光に対しては有限系の入射光束に対して規定されていることを特徴とする請求項４記載の対物レンズ。
  6. 前記条件（３）（４）（５）は、前記波長λ１の光源からの光に対しては無限系の入射光束に対して規定され、前記波長λ２，λ３の光源からの光に対しては有限系の入射光束に対して規定されていることを特徴とする請求項４記載の対物レンズ。
  7. 前記条件（３）（４）（５）は、前記波長λ１として青色波長帯域、前記波長λ２として赤色波長帯域、前記波長λ３として赤外波長帯域の入射光束に対して規定されていることを特徴とする請求項４ないし６の何れか一記載の対物レンズ。
  8. 少なくとも1面が非球面の単レンズとして、ガラス成形又は樹脂成形により作製されていることを特徴とする請求項１ないし７の何れか一記載の対物レンズ。
  9. ｒ１；対物レンズの光源側の曲率半径
    ｒ２；対物レンズの光記録媒体側の曲率半径
    としたとき、条件
    （ｒ２＋ｒ１）／（ｒ２−ｒ１）≧０．７
    を満足することを特徴とする請求項８記載の対物レンズ。
  10. １群２枚の貼り合せ型対物レンズであることを特徴とする請求項１ないし７の何れか一記載の対物レンズ。
  11. 少なくとも１面に、回折面又は位相段差面を有することを特徴とする請求項８ないし１０の何れか一記載の対物レンズ。
  12. 波長λ１，λ２の光を発する複数の光源と、
    これらの光源からの光を光記録媒体上に収束照射する請求項１ないし３、８ないし１１の何れか一記載の対物レンズと、
    を備え、
    条件（１）（２）の両方を満足する光源の点灯時には、前記対物レンズの光軸を入射光束に対して傾けるようにした、ことを特徴とする光ピックアップ。
  13. 波長λ１，λ２，λ３の光を発する複数の光源と、
    これらの光源からの光を光記録媒体上に収束照射する請求項４ないし１１の何れか一記載の対物レンズと、
    を備え、
    条件（１）（２）（３）のうちの２以上を満足する光源の点灯時には、前記対物レンズの光軸を入射光束に対して傾けるようにした、ことを特徴とする光ピックアップ。
  14. 前記対物レンズは、前記光記録媒体の半径方向、回転方向の少なくとも一方向に当該対物レンズを傾動させるレンズ駆動装置に搭載されている、ことを特徴とする請求項１２又は１３記載の光ピックアップ。
  15. 前記光記録媒体と前記対物レンズとの相対角度、前記光記録媒体と光ピックアップ所定基準面との相対角度、前記対物レンズと前記光ピックアップ所定基準面との相対角度のうち、少なくとも２以上を検出する角度検出手段を備える、ことを特徴とする請求項１３又は１４記載の光ピックアップ。
  16. 点灯光源に応じて、前記角度検出手段により検出された相対角度信号に各々所定のゲイン或いはオフセットを与える補正手段を備えることを特徴とする請求項１５記載の光ピックアップ。
  17. 前記対物レンズと前記光記録媒体との相対角度に応じて発生するコマ収差量を検知するコマ収差量検知手段を備えることを特徴とする請求項１３又は１４記載の光ピックアップ。
  18. 波長λ１，λ２の光を発する複数の光源と、
    これらの光源からの光を光記録媒体上に収束照射する請求項１記載の対物レンズと、
    前記２つの波長λ１，λ２の何れの光に対しても各々前記対物レンズに対して無限系の入射光束を形成する光学系と、
    前記対物レンズを搭載し、条件（１）（２）の両方を満足する前記光源の点灯時には、前記対物レンズの光軸を入射光束に対して傾けるよう前記光記録媒体の半径方向、回転方向の少なくとも一方向に当該対物レンズを傾動させるレンズ駆動装置と、
    を備えることを特徴とする光ピックアップ。
  19. 前記対物レンズは、前記２つの波長λ１，λ２における光記録媒体側の開口数が略等しい、ことを特徴とする請求項１８記載の光ピックアップ。
  20. 前記２つの波長λ１，λ２の光の前記対物レンズへの入射光束径を略等しくする共通の開口素子を前記光源と前記対物レンズとの間の光路上に備えることを特徴とする請求項１９記載の光ピックアップ。
  21. 波長λ１，λ２，λ３の光を発する複数の光源と、
    これらの光源からの光を光記録媒体上に収束照射する請求項４記載の対物レンズと、
    基板厚が略等しい２つの前記光記録媒体用の波長光に対しては各々前記対物レンズに対して無限系の入射光束を形成し残りの波長光に対しては前記対物レンズに対して有限系入射光束を形成する光学系と、
    条件（１）（２）（３）のうちの２以上を満足する光源の点灯時には、前記対物レンズの光軸を入射光束に対して傾けるよう前記対物レンズの光軸を入射光束に対して傾けるよう前記光記録媒体の半径方向、回転方向の少なくとも一方向に当該対物レンズを傾動させるレンズ駆動装置と、
    を備えることを特徴とする光ピックアップ。
  22. 波長λ１，λ２，λ３の光を発する複数の光源と、
    これらの光源からの光を光記録媒体上に収束照射する請求項４記載の対物レンズと、
    前記光記録媒体側の開口数が略等しい２つの波長光に対しては各々前記対物レンズに対して無限系の入射光束を形成し残りの波長光に対しては前記対物レンズに対して有限系入射光束を形成する光学系と、
    条件（１）（２）（３）のうちの２以上を満足する光源の点灯時には、前記対物レンズの光軸を入射光束に対して傾けるよう前記対物レンズの光軸を入射光束に対して傾けるよう前記光記録媒体の半径方向、回転方向の少なくとも一方向に当該対物レンズを傾動させるレンズ駆動装置と、
    を備えることを特徴とする光ピックアップ。
  23. 前記光記録媒体側の開口数が略等しい２つの波長光の前記対物レンズへの入射光束径を略等しくする共通の開口素子を前記光源と前記対物レンズとの間の光路上に備えることを特徴とする請求項２２記載の光ピックアップ。
  24. 前記対物レンズは、最も短波長λ１の光で無限系入射時に正弦条件を満たすように最適設計されている、ことを特徴とする請求項１８ないし２３の何れか一記載の光ピックアップ。
  25. 波長λ１は略４０５ｎｍ、波長λ２は略６６０ｎｍであり、第１，第２の基板厚は略０．６ｍｍであり、２つの波長λ１，λ２における前記対物レンズの光記録媒体側の開口数が０．６〜０．７であることを特徴とする請求項１９又は２４記載の光ピックアップ。
  26. 波長λ１は略４０５ｎｍ、波長λ２は略６６０ｎｍ、波長λ３は７８５ｎｍであり、第１，第２の基板厚は略０．６ｍｍ、第３の基板厚は１．２ｍｍであり、２つの波長λ１，λ２における前記対物レンズの光記録媒体側の開口数が０．６〜０．７であり、残りの波長λ３における前記対物レンズの光記録媒体側の開口数が０．４５〜０．５５であることを特徴とする請求項２１ないし２４記載の光ピックアップ。
  27. 複数の光源からの光を、各々基板を通して光記録媒体上に収束照射する対物レンズを備える光ピックアップにおいて、
    ＣＬｘ（ｘ＝１，２，…，ｎ）；所定の光記録媒体の基板に集光照射させている場合に前記対物レンズが傾いたときに単位角度当りに発生する３次のコマ収差成分の各最小二乗誤差値（単位；λrms）としたとき、
    前記ＣＬｘが最も大きくなる点灯光源において前記対物レンズが傾き調整される、ことを特徴とする光ピックアップ。
  28. 複数の光源からの光を、各々基板を通して光記録媒体上に収束照射する対物レンズを備える光ピックアップにおいて、
    ＣＤｘ（ｘ＝１，２，…，ｎの何れか一）；前記光記録媒体基板が傾いたときに単位角度当りに発生する３次のコマ収差成分の各最小二乗誤差値（単位；λrms）、
    ＣＬｘ（ｘ＝１，２，…，ｎの何れか一）；前記光記録媒体に集光照射させている場合に当該対物レンズが傾いたときに単位角度当りに発生する３次のコマ収差成分の各最小二乗誤差値（単位；λrms）、
    としたとき、条件；
    ｜ＣＬｘ／ＣＤｘ｜≪１ ……………………（６）
    を満足する光源点灯時には、前記対物レンズを所定位置にホールドし、満足しない光源点灯時には前記対物レンズの光軸を入射光束に対して傾けて使用するようにしたことを特徴とする光ピックアップ。
  29. 複数の光源からの光を、各々基板を通して光記録媒体上に収束照射する対物レンズを備える光ピックアップにおいて、
    ＣＤｘ（ｘ＝１，２，…，ｎの何れか一）；前記光記録媒体基板が傾いたときに単位角度当りに発生する３次のコマ収差成分の各最小二乗誤差値（単位；λrms）、
    ＣＬｘ（ｘ＝１，２，…，ｎの何れか一）；前記光記録媒体に集光照射させている場合に当該対物レンズが傾いたときに単位角度当りに発生する３次のコマ収差成分の各最小二乗誤差値（単位；λrms）、
    としたとき、条件；
    ｜ＣＬｘ／ＣＤｘ｜≪１ ……………………（７）
    を満足する光源点灯時には、前記光源と前記対物レンズとの間に位相補正手段を備えることを特徴とする光ピックアップ。
  30. 前記波長λ１，λ２の光に対して使用される前記光記録媒体の基板厚は略同一であることを特徴とする請求項１２ないし２９の何れか一記載の光ピックアップ。
  31. 前記波長λ１，λ２の光に対して使用される前記光記録媒体の基板厚は略同一、前記波長λ３の光に対して使用される前記光記録媒体の基板厚は前記λ１，λ２で使用される前記光記録媒体の基板厚の略２倍であることを特徴とする１２ないし１７、２１ないし２９の何れか一記載の光ピックアップ。
  32. 請求項１ないし１１の何れか一記載の対物レンズを備える光ピックアップ又は請求項１２ないし３１の何れか一記載の光ピックアップを用いて、前記光記録媒体に対して情報の記録、再生又は消去を行うことを特徴とする光情報処理装置。
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