JP2006073124A - 光学ピックアップ - Google Patents

Abstract

【課題】 コリメータレンズの焦点距離の設定に自由度を持たせる。
【解決手段】 コリメータレンズ系を、球面収差補正のためにレーザ光軸方向に移動可能とされる第１のレンズ群と、固定とされた第２のレンズ群による２群構成とする。このような２群構成とすることで、コリメータレンズ系の合成の焦点距離を或る値に設定しなければならない場合にも、例えば第１のレンズ群の焦点距離は、第２のレンズ群の焦点距離の設定によって或る程度自由に設定することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ディスク記録媒体について記録再生を行う光ディスク装置に備えられる光学ピックアップに関し、特にコリメータレンズ系を構成するレンズをレーザ光軸方向に移動させることで球面収差補正を行う構成に好適なものである。

図６は、従来の光学ピックアップ１００の構成について、その光学系の構成のみを抽出して示した図である。
図６において、先ずレーザ１０２によって出射されたレーザ光は、１／２波長板・グレーティング１０３において偏光角を回転されると共にグレーティングによって３ビームに分割される。そして、３分割されたレーザ光のうち、偏光ビームスプリッタ１０４にて反射された光は、図示する凸レンズ１０５を透過してモニタ用光検出器１０６上に集光される。このモニタ用光検出器１０６にて得られる信号は、ディスク５０に対して照射されるレーザ光の強度を制御するために用いられる。

また、分割されたレーザ光のうち、偏光ビームスプリッタ１０４を透過した光は、図示する凸レンズ１１０を透過する。
この凸レンズ１１０はコリメータレンズとして機能し、この凸レンズ１１０を透過した光は概ねコリメートされて反射ミラー１１３にて反射される。なお、凸レンズ１１０については、コリメータレンズ１１０とも呼ぶ。

そして、反射ミラー１１３にて反射された光は、図示する１／４波長板１１４を透過した後、対物レンズ１１５を透過することでディスク５０の記録層上にビームスポットとして集光するようにされる。

ディスク５０の記録層からの反射光は、上記経路とは逆経路によって偏光ビームスプリッタ１０４に入射し、ここで反射されて図示するマルチレンズ１０７を透過して信号検出用光検出器１０８に入射する。この場合、マルチレンズ１０７はシリンダー面を有するものが採用される。
信号検出用光検出器１０８に得られた反射光情報は、ＲＦ信号、各種サーボ信号、アドレス信号生成のために用いられることになる。

ここで、図６により例示したような光学系としては、コリメータレンズ１１０から出射された平行光が対物レンズ１１５を透過してディスク５０の記録層に対して照射される条件の下で、ディスク５０の表面から記録層までのカバー層の厚み（以下カバー厚とする）が基準値として想定される値のときに、球面収差量が最小となるように設計されている。
このため、例えばディスク５０ごとにカバー厚が異なる場合や、多層ディスクとされて各記録層でカバー厚が異なる場合には、或る程度の球面収差が生じてしまうことになる。

そこで、従来においては、図６に示したコリメータレンズ１１０を光軸方向に移動可能に構成することで、上記のようなディスク５０ごとのカバー厚ムラや多層ディスクとされた場合に対応して球面収差補正を行うようにしたものがある。
つまり、コリメータレンズ１１０を光軸方向に移動させることにより、対物レンズ１１５にとっての物点を移動させ、その作用によりビームの波面に変化を与えることで球面収差を補正するようにしている。

このことについて具体的に図７を参照して説明する。なお、図７では、図６に示した光学系の構成うち、レーザ１０２、コリメータレンズ１１０、対物レンズ１１５のみを抽出して示し、他の部分については省略している。
図７において、先ず図７（ａ）では、コリメータレンズ１１０がレーザ光軸方向において基準位置にあり、このコリメータレンズ１１０から出射されるレーザ光がほぼ平行光（無限系）となっている場合が示されている。この状態において、ディスク５０のカバー厚が基準値としての厚さであるときの球面収差量が最小となるように光学系が設計されている。

そして、図７（ｂ）では、コリメータレンズ１１０を、例えばレーザ光軸方向において対物レンズ１１５側に所定分移動させた状態が示されている。これによると、コリメータレンズ１１０から出射されるレーザ光は、図示するように平行光ではなく有限系となる。
これによると、レーザ光の波面は、図７（ａ）に示す場合の波面とは異なる変化を示し、この変化によって対物レンズ１１５から出射されるレーザ光に対して所要の波面収差が与えられることになる。
そして、この際、レーザ光に与えられる収差量はコリメータレンズ１１０の移動量によって調整でき、これによってカバー厚ムラや記録層ごとのカバー厚の差に応じた球面収差補正を行うことが可能とされている。

なお、関連する従来技術については以下の特許文献を挙げることができる。
特開２００４−３０８３５号公報

ところで、上記のようにして球面収差補正のためにコリメータレンズ１１０を光軸方向に移動させる量としては、コリメータレンズ１１０の焦点距離に応じて変わってくることになる。
つまりこの場合、波面収差は対物レンズ１１５の開口数ＮＡの２乗に比例する。そして、ＮＡとしては、対物レンズ１１５の半径÷焦点距離×屈折率により求められる。
従って、対物レンズの口径が一定であるとすれば、焦点距離の値が小さいほどＮＡの値は大きくなる。つまり、焦点距離が短ければ、その分コリメータレンズ１１０の移動によって波面をより大きく変化させることができる。逆に、焦点距離が長くなれば、移動による波面の変化は少なくなる。
このようなことから、コリメータレンズ１１０の焦点距離が短ければ、同じ球面収差補正量を得るにあたってコリメータレンズ１１０を移動させる量は少なくなる。また逆に、焦点距離が長い場合は、コリメータレンズ１１０を移動させる量は多くなる。

そして、コリメータレンズ１１０の焦点距離としては、レーザ１０２から出射されるレーザ光の利用効率と、ビームスポット径という２つの相反する要素について決定づけるものであり、これによってその値は自ずと或る範囲内に決まってきてしまう。
このことについて、次の図８を参照して説明する。なお、図８においても、図６に示した光学系の構成のうち、レーザ１０２、コリメータレンズ１１０、対物レンズ１１５のみを抽出して示している。

先ず、図８（ａ）には、コリメータレンズ１１０の焦点距離ｆを短く設定した場合の例が示されている。コリメータレンズ１１０の焦点距離ｆを短くした場合は、その分、図のようにレーザ１０２から出射されたレーザ光が拡散する前の段階でコリメータレンズ１１０に入射させることができる。つまり、これによってレーザ１０２から出射されたレーザ光の利用効率を比較的高くすることができる。

しかしながら、このようにコリメータレンズ１１０の焦点距離ｆを短くした場合、コリメータレンズ１１０に入射するレーザ光は、図中に太線Ａにより示した光の強度分布のように、中心部の光強度が周辺部よりも強くなる傾向となる。これによって、対物レンズ１１５に対して出射される光としても周辺部は光強度が弱くなってしまう。
そして、これに伴っては、対物レンズ１１５によってビームスポットを良好に絞ることができず、結果的に対物レンズ１１５の開口数ＮＡが低下したことと等価な状態となってしまう。

一方、図８（ｂ）には、コリメータレンズ１１０の焦点距離ｆを長くした場合について示されているが、この場合は、レーザ１０２から出射されたレーザ光が比較的拡散された状態でコリメータレンズ１１０に入射されることになり、太線Ａによる強度分布に示されるように中心部と周辺部での光強度の差は平滑化される傾向となる。このため、この場合はレーザスポットを良好に絞ることができ、よってＮＡを向上したことと等価な状態を得ることができる。
しかしながら、レーザ１０２から出射されるレーザ光の利用効率の面では、図８（ａ）の場合よりも低下したものとなっており、これにより例えば記録時において充分なレーザパワーを得ることが困難となってしまう可能性がある。

このことから、コリメータレンズ１１０の焦点距離ｆは、レーザスポット径が所要以下で、且つ光の利用効率が所要以上となるような条件を満たすように設定されるべきものとなる。そして、このような条件を満たそうとすることで、コリメータレンズ１１０の焦点距離ｆは、自ずと或る範囲内の値をとらざるを得ないものとなる。

そして、このようにレーザスポット径と光の利用効率との兼ね合いで或る範囲内の値とされてしまうコリメータレンズ１１０の焦点距離ｆの具体的な数値としては、光学系を構成する他の要素の条件によって、比較的長く設定しなければならない場合もあれば、短く設定しなければならない場合もでてくる。
コリメータレンズ１１０の焦点距離ｆを長くしなければならない場合は、先の図７における説明からも理解されるように、球面収差補正のためにコリメータレンズ１１０を移動させる量もその分多くなってしまう。
そして、このように球面収差補正のためにコリメータレンズ１１０を移動させる量が多くなってしまうことで、コリメータレンズ１１０と反射ミラー１１３との間隔としてもその分多くとる必要があり、これによって光学系の小型化が図られなくなってしまう。

また、このようにコリメータレンズ１１０の焦点距離ｆを長くしなければならない場合には、以下のような問題も生じる可能性がある。
ここで、対物レンズ１１５に対しては、次の図９に示されるように、コリメータレンズ１１０からの入射光についての絞り（対物レンズ絞り１１５ａ）が設けられている。この対物レンズ絞り１１５ａは、対物レンズ１１５の正しい有効径に光を入射させるために備えられる。
そして、図９（ａ）、図９（ｂ）には、それぞれコリメータレンズ１１０が基準位置にある状態と、レーザ光軸方向に移動された状態が示されているが、この場合、対物レンズ絞り１１５ａを設ける位置によっては、これら（ａ）（ｂ）のどちらの場合にも、対物レンズ１１５に入射する光の強度がおよそ同等となるように機能させることができる。
すなわち、このような対物レンズ絞り１１５ａとしては、コリメータレンズ１１０の後側焦点位置付近に設けられることで、対物レンズ１１５からの出射光の強度変動を最小にできることが知られている。

このような事情から、一般的にコリメータレンズ１１０から対物レンズ１１５までの距離は、コリメータレンズ１１０の焦点距離とほぼ同じ距離となるようにされている。
そして、このようなコリメータレンズ１１０と対物レンズ１１５との配置関係とされていることで、上述のようにしてコリメータレンズ１１０の焦点距離が長くなることによっては、コリメータレンズ１１０から対物レンズ１１５（対物レンズ絞り１１５ａ）までの距離としてもその分長くとる必要があることになる。
つまり、この点からも、コリメータレンズ１１０の焦点距離ｆを長くしなければならない場合は、光学系の小型化を図ることが困難となる。

また、逆にコリメータレンズ１１０の焦点距離ｆを短くしなければならない場合、上記説明によれば、コリメータレンズ１１０から対物レンズ１１５までの距離を短くでき、小型化が図られるということが言えるが、例えば焦点距離ｆが短すぎる場合は、対物レンズ絞り１１５ａと反射ミラー１１３とが干渉してしまう可能性がでてくることが問題となる。

このようにして従来の光学系の構成においては、光学系の他の構成要素との関係やレーザスポット径とレーザ光の利用効率との兼ね合いによりコリメータレンズ１１０の焦点距離ｆが或る範囲内の値に決定されてしまうことによって、種種の問題が生じる可能性があった。

そこで本発明においては、コリメータレンズの焦点距離の設定に自由度を持たせることができる光学ピックアップを提供することを目的とする。
このため、本発明の光学ピックアップは、レーザ光源から出射されたレーザ光をコリメートするための複数のレンズから成るコリメータレンズ系と、上記コリメータレンズ系を透過したレーザ光が入射される対物レンズとを少なくとも備える光学ピックアップであって、上記コリメータレンズ系として、上記レーザ光の光軸方向に移動可能に保持された第１のレンズ群と、固定とされた第２のレンズ群とを備えるようにしている。

そして、上記コリメータレンズ系として、上記レーザ光源により近い側のレンズ群が凹レンズ系により、他方のレンズ群が凸レンズ系により構成されるようにした。

或いは、上記コリメータレンズ系として、上記第１のレンズ群と第２のレンズ群との双方が凸レンズ系により構成されるようにした。

上記構成のように、コリメータレンズ系として２群構成を採るものとすれば、コリメータレンズ系全体の焦点距離を或る値に設定する必要がある場合にも、一方の群のレンズの焦点距離は、もう一方の群のレンズの焦点距離の設定次第で或る程度自由に設定することが可能となる。
つまり、上述のようにしてコリメータレンズ系全体の焦点距離を、レーザスポット径とレーザ光の利用効率との兼ね合いで或る範囲内の値に設定する必要がある場合においても、上記構成によれば、例えば球面収差補正のために移動可能に保持される凸レンズの焦点距離は、他の群のレンズの焦点距離の設定によって或る程度自由に設定することが可能となる。
そして、例えば上記コリメータレンズ系として、レーザ光源側から凹レンズ系、凸レンズ系となる構成（いわゆるテレフォト系の構成）を採れば、コリメータレンズ系全体の焦点距離よりも、凸レンズ系の焦点距離は短く設定することができる。
或いは、凸レンズ系と凸レンズ系の構成とすれば、一方の凸レンズ系の焦点距離は、コリメータレンズ系全体の焦点距離よりも長く設定することも可能となる。

上記のようにして本発明によれば、コリメータレンズ系を２群構成としたことで、一方のレンズ群の焦点距離は他方のレンズ群の焦点距離の設定によって或る程度自由に設定することができる。これによれば、コリメータレンズ系全体の焦点距離がレーザスポット径とレーザ光の利用効率との兼ね合いで或る値に決定されてしまう場合にも、一方のレンズ群の焦点距離としては或る程度自由に設定することができる。

そして、例えばレーザ光源側から凹レンズ系、凸レンズ系となるテレフォト系の構成を採れば、上記のようにしてコリメータレンズ系全体の焦点距離に対し、凸レンズ系の焦点距離を短く設定することができる。
これによれば、コリメータレンズ系全体の焦点距離を比較的長く設定しなければならない場合にも、凸レンズ系の焦点距離については比較的短く設定することが可能となり、これによって球面収差補正のために凸レンズ系のレンズを移動させる量は少なくすることができる。

そして、このように球面収差補正のために凸レンズ系のレンズを移動させる量を少なくできることで、上記のようにコリメータレンズ系の焦点距離を長く設定しなければならない場合にも、光学系の小型化を図ることができる。
また、球面収差補正のために凸レンズ系のレンズを移動させる量を少なくできれば、その分、この凸レンズから対物レンズ絞りまでの距離としても短く設定でき、この点でも光学系の小型化が図られる。

また、例えばコリメータレンズ系として凸レンズ系と凸レンズ系とによる２群構成を採れば、一方の凸レンズ系の焦点距離を、コリメータレンズ系全体の焦点距離よりも長く設定することも可能となる。これによれば、コリメータレンズ系の焦点距離を短くしなればならない場合においても、対物レンズ側となる方のレンズ群における凸レンズの焦点距離を、コリメータレンズ系の焦点距離より長く設定するといったことが可能となり、対物レンズ絞りと反射ミラーとが干渉してしまうといった事態も防止することができる。

以下、発明を実施するための最良の形態（以下実施の形態とする）について説明していく。
図１は、第１の実施の形態としての光学ピックアップ１の構成について、主に光学系の構成のみを抽出して示した図である。
図１において、先ずレーザ２によって出射されたレーザ光は、１／２波長板・グレーティング３において偏光角を回転されると共にグレーティングによって３ビームに分割される。そして、３分割されたレーザ光のうち、偏光ビームスプリッタ４にて反射された光は、図示する凸レンズ５を透過してモニタ用光検出器６上に集光される。このモニタ用光検出器６にて得られる信号は、ディスク５０に対して照射されるレーザ光の強度を制御するために用いられる。
なお、ここでは１／２波長板とグレーティングとが一体部品として構成される場合を例示しているが、別体の部品とされてもよい。

また、分割されたレーザ光のうち、偏光ビームスプリッタ４を透過した光は、図示する凹レンズ９、凸レンズ１０の順に透過するようにされる。
これら凹レンズ９、凸レンズ１０は、コリメータレンズ系１１を構成するもので、これら凹レンズ９、凸レンズ１０を透過した光は概ねコリメートされて反射ミラー１３にて反射される。

そして、反射ミラー１３にて反射された光は、図示する１／４波長板１４を透過した後、対物レンズ１５を透過することでディスク５０の記録層上にビームスポットとして集光するようにされる。

また、ディスク５０の記録層からの反射光は、上記経路とは逆経路によって偏光ビームスプリッタ４に入射し、この偏光ビームスプリッタ４にて反射されて図示するマルチレンズ７を透過して信号検出用光検出器８に入射する。この場合としても、マルチレンズ７はシリンダー面を有するものが採用される。
そして、信号検出用光検出器８にて得られた反射光情報は、ＲＦ信号、各種サーボ信号、アドレス信号生成のために用いられることになる。

ここで、上記説明による光学系としては、コリメータレンズ系１１から出射された平行光が対物レンズ１５を透過してディスク５０の記録層に対して照射される条件の下で、ディスク５０の表面から記録層までのカバー層の厚み（以下カバー厚とする）が基準値であるときに、球面収差量が最小となるように設計されている。
このことから、例えばディスク５０ごとにカバー厚が異なる場合や、多層ディスクとされて各記録層でカバー厚が異なる場合には所要の球面収差が生じることとなる。

そこで、このようにディスク５０ごとにカバー厚が異なる場合や多層ディスクによるディスク５０に対応して球面収差補正を行うために、第１の実施の形態の光学ピックアップ１としても、コリメータレンズ系１１を構成するレンズをレーザ光の光軸方向に移動させて球面収差補正を行うように構成されている。
つまり、図１に示されるように、この場合はコリメータレンズ系１１を構成する凸レンズ１０をレーザ光の光軸方向に移動させるための、レンズ駆動部１２が備えられている。
このレンズ駆動部１２は、図示されない駆動回路からの駆動信号に応じて凸レンズ１０をレーザ光の光軸方向に移動させるように動作する。

このようにしてレンズ駆動部１２によって凸レンズ１０が光軸方向に移動されることにより、先の図７にて説明したように、凸レンズ１０から出射されるレーザ光は有限系となり、対物レンズ１５に入射されるレーザ光の波面に変化を生じさせる。
そして、このように対物レンズ１５に入射されるレーザ光の波面を変化させることで、対物レンズ１５から出射されるレーザ光に対して凸レンズ１０の移動量に応じた所要の波面収差を与えることができ、これによって球面収差を補正することが可能とされる。

そして、第１の実施の形態の光学ピックアップ１では、上記説明からも理解されるように、コリメータレンズ系１１としてレンズ駆動部１２によってレーザ光の光軸方向に移動可能に保持された凸レンズ１０（第１のレンズ群）と、固定とされた凹レンズ９（第２のレンズ群）の２つのレンズ群により構成するものとしている。
具体的には、レーザ光源となるレーザ２側から順に凹レンズ９、凸レンズ１０となるように配置された、いわゆるテレフォト系の構成を採るものとしている。

このようにして、コリメータレンズ系１１を２群構成とすることで、コリメータレンズ系１１の焦点距離は、それぞれの群のレンズの焦点距離の合成値として得ることができる。そして、これによれば、コリメータレンズ系１１の焦点距離を或る値に設定しなければならない場合においても、一方のレンズの焦点距離は、もう一方のレンズの焦点距離の設定次第で或る程度自由に設定することが可能となる。

そして第１の実施の形態では、テレフォト系の構成を採ることで、凹レンズ９と凸レンズ１０との合成の焦点距離としてのコリメータレンズ系１１の焦点距離は、凸レンズ１０の焦点距離よりも長いものとなっている。
すなわち、このようなテレフォト系の構成によれば、コリメータレンズ系１１の焦点距離よりも、凸レンズ１０の焦点距離は短いものとすることができる。

このようにコリメータレンズ系１１を凹レンズ９と凸レンズ１０によるテレフォト系の２群構成とした第１の実施の形態と、従来のようにコリメータレンズ系１１を凸レンズ１０の１群のみで構成した場合とを、次の図２、図３により対比してみる。
なお、これらの図においては、光学ピックアップ１の光学系におけるレーザ２と凹レンズ９、凸レンズ１０のみを抽出して示し、他の部分については省略して示している。
これらの図において、図２は、従来のようにコリメータレンズ系１１を１群のみで構成した場合を示してれており、図３は、上記のようにしてテレフォト系の２群構成とした場合を示している。

先の図８においても説明したように、コリメータレンズ系の焦点距離の設定によっては、対物レンズ１５により形成されるレーザスポット径と、レーザ２から出力されたレーザ光の利用効率が決定される。換言すれば、これらレーザスポット径と光の利用効率との兼ね合いにより、コリメータレンズ系の焦点距離ｆ１の値が或る範囲内に決定されていることになる。

例えばこの場合、上記レーザスポット径と光の利用効率との兼ね合いから、コリメータレンズ系の焦点距離ｆ１が、２０mmに設定される場合を想定しみる。
先ず、図２に示される例では、コリメータレンズ系は凸レンズ１０のみの１群構成とされるので、凸レンズ１０の焦点距離が焦点距離ｆ１となる。すなわち、凸レンズ１０の焦点距離が２０mmに設定される必要がある。

これに対し図３の例では、２群構成とされたことで、コリメータレンズ系の焦点距離ｆ１は、凹レンズ９の焦点距離と凸レンズ１０の焦点距離の合成の焦点距離としての、コリメータレンズ系１１の焦点距離とすることができる。
そしてこの場合は、テレフォト系の構成として凸レンズ１０に対して凹レンズ９が組み合わされたことで、凸レンズ１０の焦点距離ｆ０としては、コリメータレンズ系全体の焦点距離ｆ１よりも短いものとすることができる。例えば、コリメータレンズ系１１の焦点距離ｆ１＝２０mmに対し、この場合の凸レンズ１０の焦点距離ｆ０は１３mmに設定されている。

このようにして、テレフォト系による２群構成としたことで、球面収差補正のためにレーザ光軸方向に駆動される凸レンズ１０の焦点距離は、１群構成とした場合よりも短く設定することができる。
そして、このように凸レンズ１０の焦点距離を短く設定することが可能となることで、球面収差補正のために凸レンズ１０を移動させる量としても、１群構成とする場合よりも少なくすることができる。

すなわち、先にも説明したように対物レンズ１５から出射されるレーザ光の波面収差は、対物レンズ１５の開口数ＮＡの２乗に比例するものであり、また、ＮＡは対物レンズ１５の半径÷焦点距離×屈折率により求められるものである。これらのことから、焦点距離の値が小さくできれば、その分、波面収差量は２乗分だけ多くすることができる。
そして、これによれば、焦点距離が短くできることで、球面収差補正のために凸レンズ１０を移動させる量としても２乗分だけ少なくすることができる。
具体的には、上記のようにして１群構成の場合の凸レンズ１０の焦点距離＝２０mmに対して、第１の実施の形態における凸レンズ１０の焦点距離は１３mmとできることで、
（１３÷２０）²＝０．４
により、凸レンズ１０の移動量は約０．４倍に縮小することができる。

このようにして、球面収差補正のための凸レンズ１０の移動量を少なくすることができれば、凸レンズ１０と反射ミラー１３との間隔は、その分短縮することが可能となり、これによって光学系の小型化を図ることが可能となる。
また、球面収差補正のための凸レンズ１０の移動量を少なくすることができれば、レンズ駆動部１２におけるモータの駆動量も低減でき、これによってモータの小型化、及び駆動電力の削減を図ることも可能となる。

また、上記のようにして凸レンズ１０の焦点距離を短くすることができれば、凸レンズ１０と対物レンズ１５とをその分近い距離に配置することが可能となる。
すなわち、先の図９においても説明したように、対物レンズ１５に対しては、実際にはコリメータレンズとしての凸レンズ１０から出射された光を有効径に正しく入射するための絞りが設けられている（図９中の対物レンズ絞り１１５ａ）。
そして、このような絞りとしては、計算上、凸レンズ１０の後側焦点位置付近に配置した場合に対物レンズ１５の出射光の強度変動を最小とすることができるとされていることから、実際としても凸レンズ１０と対物レンズ１５とは、ほぼ凸レンズ１０の焦点距離と等しい間隔を空けて配置されるようになっている。
このことから、凸レンズ１０の焦点距離を短く設定できる第１の実施の形態によれば、凸レンズ１０から対物レンズ１５までの間隔もその分短縮することができる。そして、このように凸レンズ１０から対物レンズ１５までの間隔の短縮化が図られるという点でも、光学系の小型化が図られる。

なお、第１の実施の形態では、凹レンズ９を、レーザ光源側から見て偏光ビームスプリッタ４の後側に配置する場合を例示したが、前側に配置することもできる。すなわち、凹レンズ９は、偏光ビームスプリッタ４と１／２波長板・グレーティング３との間に配置することができる。
但し、この凹レンズ９としては、図１に示したようにして偏光ビームスプリッタ４の後側に配置した方が、レンズ設計上有利とすることができる。
つまり、この場合、一般には光ディスク媒体へのレーザ照射側の焦点距離（凹レンズ９と凸レンズ１０の焦点距離）よりも、信号検出用光検出器８側の焦点距離（凹レンズ９と凸レンズ１０とマルチレンズ７の焦点距離）の方が長くなることが好ましいものとされる。このため、実際には凹レンズ９と凸レンズ１０の焦点距離よりも、凹レンズ９と凸レンズ１０とマルチレンズ７の焦点距離を延ばすため、マルチレンズ７の屈折力は負となるようにされている。
このようなことを前提として考えると、仮に、上記のように凹レンズ９を偏光ビームスプリッタ４の前側に配置した場合は、凹レンズ９が介在しない分、マルチレンズ７の負の屈折力をより強めなければならなくなり、マルチレンズ７の設計上不利となる。従って凹レンズ９としては、図１に示されるように偏光ビームスプリッタ４の後側に配置することが好ましいものとなる。

また、第１の実施の形態では、球面収差補正のために凸レンズ１０を駆動する場合を例示したが、凹レンズ９側を駆動する構成も可能である。
但し、この場合としても、図１に示した構成のように凸レンズ１０側を駆動する方が有利となる。
仮に、凹レンズ９側を駆動する構成とした場合は、球面収差補正のために必要な駆動距離を現実的な値に納めようとするために、凹レンズ９のレンズパワーをより大きく設定しなければならなくなる。そして、これに伴っては、一方の凸レンズ１０のレンズパワーとしても大きく設定しなければならなくなり、従ってこの場合は凹レンズ９と凸レンズ１０の双方のレンズパワーをより大きく設定する必要がある。このため、凹レンズ９側を駆動するとした場合は、その分レンズ設計上不利となるのもで、従って凸レンズ１０側を駆動する構成とした方がレンズ設計上有利となるものである。

続いては、図４を参照して、第２の実施の形態としての光学ピックアップ２０の構成について説明する。
この図４においても、第２の実施の形態の光学ピックアップ２０の構成について主に光学系の構成のみを抽出して示している。
なお、この図において、既に図１にて説明した部分については同一の符号を付して説明を省略する。

第２の実施の形態の光学ピックアップ２０は、コリメータレンズ系の構成を、図示するように凸レンズ２１（第２のレンズ群）と凸レンズ２２（第１のレンズ群）とによる２群構成としたものである。
この場合、凸レンズ２１としては、図示するように１／２波長板・グレーティング３と偏光ビームスプリッタ４との間に配置している。また、凸レンズ２２は、偏光ビームスプリッタ４と反射ミラー１３との間に配置している。つまり、凸レンズ２１はレーザ光源側からみて偏光ビームスプリッタ４の前側に配置し、凸レンズ２２は偏光ビームスプリッタ４の後側に配置している。
その上で、凸レンズ２２をレンズ駆動部１２によりレーザ光軸方向に移動可能に構成したものである。
なお、第２の実施の形態において、このように凸レンズ２１と凸レンズ２２とにより構成されるコリメータレンズ系は、コリメータレンズ系２３と呼ぶ。

ここで、第２の実施の形態では、上記のようにして凸レンズ２１を偏光ビームスプリッタ４の前側に配置しているが、これは、第１の実施の形態の場合とは逆に、この場合のマルチレンズ７の屈折力はこのように凸レンズ２１を偏光ビームスプリッタ４の前側に配置した方が小さくでき、マルチレンズ７のレンズ設計上有利となるからである。
但し、この場合としても、このようなレンズ設計上の問題を考慮しなければ、凸レンズ２１を偏光ビームスプリッタ４の後側（偏光ビームスプリッタ４と凸レンズ２２の間）に配置することは原理的に可能である。

また、第２の実施の形態において、仮に、凸レンズ２１を偏光ビームスプリッタ４の後側に配置する構成とした場合は、球面収差補正のために駆動するレンズは凸レンズ２１、凸レンズ２２のどちらとすることも可能である。
但し、この場合としても、先の第１の実施の形態の場合と同様の理由により、凸レンズ２２側を駆動する構成とした方がレンズ設計上より有利とすることができる。

上記のようにして、コリメータレンズ系２３を凸レンズ２１と凸レンズ２２とによる２群構成とすることで、この場合もコリメータレンズ系２３の焦点距離は、凸レンズ２１の焦点距離と凸レンズ２２の焦点距離との合成の焦点距離とすることができる。
そして、この場合は、双方とも凸レンズとなる構成とされたことにより、一方の凸レンズの焦点距離は、コリメータレンズ系２３の焦点距離よりも長いものとなっている。
つまりこの場合は、コリメータレンズ系２３の焦点距離よりも、一方の凸レンズの焦点距離を長く設定することが可能となる。

このような第２の実施の形態としてのコリメータレンズ系２３における、各凸レンズの焦点距離の具体例について、次の図５を参照して説明する。なお、図５においては、第２の実施の形態の光学系の構成のうち、レーザ２、凸レンズ２１、凸レンズ２２、対物レンズ１５のみを抽出して示し、他の部分については省略して示している。
例えばこの場合の光学系においては、先に述べたレーザスポット径と光の利用効率の兼ね合いから、コリメータレンズ系２３の焦点距離ｆ１として、例えば１０mmを設定する必要があったとする。
そして、この場合においては、上記のようにして一方の凸レンズの焦点距離をコリメータレンズ系２３の焦点距離ｆ１よりも長く設定することが可能とされており、これに応じてレンズ駆動部１２により駆動される凸レンズ２２の焦点距離ｆ０を、コリメータレンズ系２３の焦点距離ｆ１よりも長い１３mmに設定している例が示されている。

このようにして、凸レンズ２２の焦点距離ｆ０を、コリメータレンズ系２３の焦点距離ｆ１よりも長く設定することができれば、例えばコリメータレンズ系２３の焦点距離ｆ１を比較的短く設定しなければならない場合にも、凸レンズ２２の焦点距離ｆ０としてはより長く設定することができる。
そして、このように対物レンズ１５により近い側のレンズ群となる凸レンズ２２の焦点距離を比較的長く設定することができれば、その分、この凸レンズ２２から対物レンズ１５の絞りまでの距離としても長く設定することができる。
これによれば、コリメータレンズ系の焦点距離を短く設定しなければならない場合にも、凸レンズ２２から対物レンズ１５の絞りまでの間隔が狭くなるのを抑制でき、これによって対物レンズ１５の絞りと反射ミラー１３とが干渉してしまうといった事態の防止を図ることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、上述もしたように第１の実施の形態としては、コリメータレンズ系１１として凹レンズ９と凸レンズ１０とを組み合わせることによって、コリメータレンズ系１１全体の焦点距離よりも、凸レンズ１０の焦点距離を短く設定することができる。
また、第２の実施の形態では、コリメータレンズ系２３として凸レンズ２１と凸レンズ２２との組み合わせにより、コリメータレンズ系２３全体の焦点距離よりも凸レンズ２２の焦点距離を長く設定することができる。

ここで、これらのことを、以下のレンズパワーの公式を用いて検証してみる。
先ずは第１の実施の形態の場合から検証してみる。
ここでは、凸レンズ１０のパワーをφ１、凹レンズ９のパワーをφ２、そしてこれら凸レンズ１０と凹レンズ９とのレンズ間距離をＤとする。
そして、これら凸レンズ１０と凹レンズ９との合成のレンズパワーは、合成のレンズパワーの公式より、
φ１＋φ２−φ１・φ２・Ｄ
となる。ここで、レンズパワーとは、レンズの焦点距離の逆数である。すなわち、上記式によって求められる値の逆数が凸レンズ１０と凹レンズ９との合成の焦点距離を表す。

そして、第１の実施の形態にて述べたように、凸レンズ１０と凹レンズ９との合成の焦点距離に対し、凸レンズ１０の焦点距離の方が短くなるとすると、上記のようにレンズパワーは焦点距離の逆数であるので、
φ１＋φ２−φ１・φ２・Ｄ＜φ１
が成り立つことになる。
ここで、これを展開すると、
φ２−φ１・φ２・Ｄ＜０ つまり、φ２（１−φ１・Ｄ）＜０
となる。
そしてこのとき、凹レンズ９のレンズパワーであるφ２は負の値となることを考慮すると、上記した式は結果的に以下のように示すことができる。
１−φ１・Ｄ＞０

この式による関係が成り立つためには、凸レンズ１０の焦点距離の逆数である上記レンズパワーφ１と、レンズ間距離Ｄとの積が、１よりも小さい値となる必要があるのが理解できる。換言すれば、凸レンズ１０の焦点距離よりも、レンズ間距離Ｄの方が短ければ、先に示した「φ１＋φ２−φ１・φ２・Ｄ＜φ１」の関係が成り立ち、従ってコリメータレンズ系１１全体の焦点距離よりも凸レンズ１０の焦点距離の方が短くなるということが成り立つ。

このように、第１の実施の形態において凸レンズ１０の焦点距離がコリメータレンズ系１１全体の焦点距離よりも短くなるためには、レンズ間距離Ｄが、凸レンズ１０の焦点距離よりも短くなっていることが必要となる。
しかしながら、実際において、レンズ間距離Ｄとしてはそれほど大きくできないのが一般的である。このことから、殆どの場合では、図１に示した構成を採ることにより、コリメータレンズ系１１全体の焦点距離より凸レンズ１０の焦点距離を短くすることができるものである。

なお、もし仮に、凸レンズ１０の焦点距離よりも長いレンズ間距離Ｄとなる場合は、上記した式より、コリメータレンズ系１１を構成するもう一方のレンズのパワーφ２を正の値とすれば、コリメータレンズ系１１全体の焦点距離よりも凸レンズ１０の焦点距離が短くなるという関係を成り立たせることができる。
つまり、仮に凸レンズ１０の焦点距離よりも長いレンズ間距離Ｄとなる場合は、凹レンズ９に代えて凸レンズを配置するものとすれば、コリメータレンズ系１１全体の焦点距離よりも凸レンズ１０の焦点距離を短くすることができ、これによって先に述べた第１の実施の形態としての効果を得ることが可能となる。

また、第２の実施の形態については、同様に凸レンズ２２のレンズパワーをφ１、凸レンズ２１のレンズパワーをφ２とすると、例えばコリメータレンズ系２３の焦点距離よりも凸レンズ２２の焦点距離の方が長いものとなっている場合には、
φ１＋φ２−φ１・φ２・Ｄ（レンズ間距離）＞φ１
が成り立つことになる。つまり、
φ２（１−φ１・Ｄ）＞０
が成り立つ。
そしてこのとき、凸レンズ２１のレンズパワーであるφ２は正の値となることから、この場合は最終的に以下の関係が成り立つ。
１−φ１・Ｄ＜０

すなわちこの場合は、第１の実施の形態の場合とは逆に、凸レンズ２２の焦点距離の逆数であるφ１とレンズ間距離Ｄとの積が１より大きくなるときに、上の式の関係が成り立つ。つまり、凸レンズ２２の焦点距離よりも、レンズ間距離Ｄの方が長い条件とされることで、コリメータレンズ系２３全体の焦点距離よりも凸レンズ２２の焦点距離の方が長くなるという関係が成り立つことになる。
そしてこの場合は、逆にレンズ間距離Ｄが凸レンズ２２の焦点距離よりも短くなるという条件に対応させては、コリメータレンズ系を構成するもう一方のレンズとして、凸レンズ２１に代えて凹レンズを構成するものとすれば、上記式の関係を成り立たせることができ、先に説明した第２の実施の形態としての効果を得ることが可能となる。

ここで、本発明の光学ピックアップの構成としては、これまでの各実施の形態で例示したものに限定されるべきものではない。
例えば各実施の形態では、コリメータレンズ系を構成する第１のレンズ群と第２のレンズ群とをそれぞれ単レンズにより構成する場合を例示したが、実際の各種収差の発生条件等に応じては、各レンズ群としてダブレットレンズ等の組レンズを用いることも可能である。
すなわち、本発明におけるコリメータレンズ系としては、球面収差補正のためにレーザ光軸方向に移動可能とされた１又は複数のレンズ（第１のレンズ群）と、他の固定とされた１又は複数のレンズ（第２のレンズ群）とから成るように構成されていればよいものである。
そして、このことからも理解されるように、本発明で言うレンズ群の「群」とは、このように球面収差補正のために移動可能とされた１又は複数のレンズによる群と、他の固定とされた１又は複数のレンズによる群とを指すものである。
また、本発明において凸レンズ系、凹レンズ系とは、それぞれのレンズ群を構成するこのような１又は複数のレンズとして、凸レンズ、凹レンズとしての機能が得られるものを指すものである。

また、各実施の形態では、コリメータレンズ系を構成するレンズとして球面レンズのみを用いる場合を例示したが、同じく各種収差の発生条件等に応じては非球面レンズ、回折系レンズを用いるものとしてもよい。

本発明における第１の実施の形態としての光学ピックアップの構成について、主に光学系の構成のみについて抽出して示した図である。 コリメータレンズ系を従来の１群構成とした場合の凸レンズの焦点距離の具体例を示した図である。 第１の実施の形態の場合のコリメータレンズ系の焦点距離と凸レンズの焦点距離の具体例を示した図である。 本発明における第２の実施の形態としての光学ピックアップの構成について、主に光学系の構成のみについて抽出して示した図である。 第２の実施の形態の場合のコリメータレンズ系の焦点距離と凸レンズの焦点距離の具体例を示した図である。 従来例としての光学系の構成を示した図である。 コリメータレンズの移動による球面収差補正について説明するための図である。 コリメータレンズの焦点距離の設定について説明するための図である。 コリメータレンズと対物レンズとの配置関係について説明するための図である。

符号の説明

１ 光学ピックアップ、２ レーザ、３ １／２波長板・グレーティング、４ 偏光ビームスプリッタ、５ 凸レンズ、６ モニタ用光検出器、７ マルチレンズ、８ 信号検出用光検出器、９ 凹レンズ、１０ 凸レンズ、１１ コリメータレンズ系、１２ レンズ駆動部、１３ 反射ミラー、１４ １／４波長板、１５ 対物レンズ、２０ 光学ピックアップ、２１、２２ 凸レンズ、２３ コリメータレンズ系、５０ ディスク

Claims (3)

1. レーザ光源から出射されたレーザ光をコリメートするための複数のレンズから成るコリメータレンズ系と、上記コリメータレンズ系を透過したレーザ光が入射される対物レンズとを少なくとも備える光学ピックアップであって、
   上記コリメータレンズ系として、上記レーザ光の光軸方向に移動可能に保持された第１のレンズ群と、固定とされた第２のレンズ群とを備えるようにしたことを特徴とする光学ピックアップ。
2. 上記コリメータレンズ系は、
   上記レーザ光源により近い側のレンズ群が凹レンズ系により、他方のレンズ群が凸レンズ系により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学ピックアップ。
3. 上記コリメータレンズ系は、
   上記第１のレンズ群と第２のレンズ群との双方が凸レンズ系により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学ピックアップ。

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