JP2006196138A - 光ピックアップ及び光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光ディスクの傾斜及び入射光線の傾斜により発生する収差を低減し、良好な光学特性を得る。
【解決手段】 光ディスク２に対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ６において、所定の波長の光ビームを出射する光源４１と、光源４１から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面に集光する対物レンズ２７と、対物レンズ２７を傾斜させる傾斜手段８と、光ディスク２で反射された戻り光を検出する光検出器４４とを備え、光ディスク２を基準とした対物レンズ２７に入射する光線の傾斜角度に対する光ディスク２を基準とした対物レンズ２７の傾斜角度の比例定数ｋを所定の範囲とする。
【選択図】 図５

Description

本発明は、光ディスク等の情報記録媒体に対して記録及び／又は再生を行う光ピックア
ップ及びこれを備えた光ディスク装置に関する。

従来から、光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップで光ディスクの傾きにより発生する収差発生を防止するための傾き補正機構を有するものが知られている。この光ピックアップに用いられている傾き補正機構は、例えば、特開２００４−５９１０号に記載されているように、対物レンズを傾斜させるアクチュエータからなる（特許文献１参照）。

この対物レンズは、図１１に示すような収差の像高特性を持つように設計されている。このように設計されることにより、製造誤差や配置誤差等によって、光ディスクや入射光線に傾きが発生した場合でも、図１２（ａ），（ｂ）に示すように、アクチュエータにより対物レンズ１０１が光ディスク１０２と正対する、すなわち、平行になるようにされる。具体的には、図１２（ａ）に示すように、入射光線Ｂ_３の傾きがない正常の状態から、図１２（ｂ）に示すように、光ディスク１０２や入射光線Ｂ_４が傾斜されたときに、対物レンズ１０１が光ディスク１０２と平行になるように傾斜されることにより、光ディスク上での収差を抑えることが可能となる。このとき、図１１中の二点鎖線部Ｌ_３４は、ディスク基準のレンズの傾きは略ゼロで、対物レンズ１０１が光ディスク１０２に対して平行であることを示す。また、図１１中の実線部Ｌ_３１、破線部Ｌ_３２、一点鎖線部Ｌ_３３は、上述のように対物レンズ１０１を光ディスク１０２に平行となるように制御することで球面収差、コマ収差、非点収差等の各収差を抑えられることを示す。

しかし、かかる光ピックアップは、光ディスク１０２に対する入射光線の傾斜が大きくなると、特に非点収差の影響が大きくなり、結果として収差全体が許容量を超えてしまうという問題が生じてしまう。

特開２００４−５９１０号公報

本発明の目的は、光ディスクの傾斜及び入射光線の傾斜により発生する収差を低減し、良好な光学特性を得ることができる光ピックアップ及び光ディスク装置を提供することにある。

この目的を達成するため、本発明に係る光ピックアップは、光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップにおいて、所定の波長の光ビームを出射する光源と、光源から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面に集光する対物レンズと、対物レンズを傾斜させる傾斜手段と、光ディスクで反射された戻り光を検出する光検出器とを備え、製造誤差や配置誤差により発生する、光ディスクの基準面に対する傾斜角度をθ_Ｄ、対物レンズに入射する光ビームの基準面に直交する方向に対する傾斜角度をθ_Ｒとしたときの、光ディスク上での収差を最小にする対物レンズの基準面に対する傾斜角度をθ_Ｌとした場合、光ディスクを基準とした対物レンズに入射する光ビームの傾斜角度に対する光ディスクを基準とした対物レンズの傾斜角度の比例定数ｋが以下の式（１），（２）を満たす。
ｋ＝（θ_Ｌ−θ_Ｄ）／（θ_Ｒ−θ_Ｄ） ・・・（１）
０．１０６≦ｋ≦１．８９４ ・・・（２）
また、上述した目的を達成するため、本発明に係る光ディスク装置は、光ディスクに対して情報を記録及び／又は再生する光ピックアップと、光ディスクを保持するとともに回転するディスク回転駆動手段とを備える光ディスク装置であって、光ピックアップとして、上述したようなものを用いたものである。

本発明に係る光ピックアップ及び光ディスク装置は、製造誤差、配置誤差等により発生する光ディスクの傾斜及び光ディスクに入射する光ビームの傾斜による収差を低減し、良好な光学特性を得ることができる。

以下、本発明を適用した光ディスク装置について、図面を参照して説明する。

この光ディスク装置１は、光ディスク２に対して情報信号の記録及び／又は再生を行うことができる光ディスク装置である。この光ディスク装置１で記録及び／又は再生を行う光ディスク２として、例えば、ＣＤ(Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、情報の追記が可能とされるＣＤ−Ｒ（Recordable）及びＤＶＤ−Ｒ（Recordable）、情報の書換えが可能とされるＣＤ−ＲＷ（ReWritable）、ＤＶＤ−ＲＷ（ReWritable）、ＤＶＤ＋ＲＷ（ReWritable）等の光ディスクや、さらに発光波長が短い４０５ｎｍ程度（青紫色）の半導体レーザを用いた高密度記録が可能な光ディスクや、光磁気ディスク等が用いられる。

具体的に、この光ディスク装置１は、図１に示すように、外筐３内に所要の各部材及び各機構が配置されて成り、外筐３には図示しないディスク挿入口が形成されている。

外筐３内には図示しないシャーシが配置され、該シャーシに取り付けられたスピンドルモーターのモーター軸にディスクテーブル４が固定されている。

シャーシには、平行なガイド軸５ａ，５ｂが取り付けられると共に図示しない送りモーターによって回転される図示しないリードスクリューが支持されている。

光ピックアップ６は、図１に示すように、移動ベース７と該移動ベース７に設けられた所要の光部品と移動ベース７上に配置された対物レンズ駆動機構８とを有し、移動ベース７の両端部に設けられた軸受部７ａ、７ｂがそれぞれガイド軸５ａ，５ｂに摺動自在に支持されている。移動ベース７に設けられた図示しないナット部材がリードスクリューに螺合され、送りモーターによってリードスクリューが回転されると、ナット部材がリードスクリューの回転方向へ応じた方向へ送られ、光ピックアップ６がディスクテーブル４に装着される光ディスク２の半径方向へ移動される。

対物レンズ駆動機構８は、図２及び図３に示すように、支持ブロック９と該支持ブロック９に対して動作される可動ブロック１０とを有している。

支持ブロック９は、移動ベース７上に固定された固定部１１と、該固定部１１に支持軸１２を介して回動自在に支持されたチルト駆動部１３とを有している。

固定部１１は、磁性金属材料によって各部が一体に形成され、一方向に長い略矩形状を為すベース部１４と、該ベース部１４の長手方向における両端部からそれぞれ直角に立ち曲げられた取付部１５と、ベース部１４の長手方向における中央部の一側縁から直角に立ち曲げられた軸形成部１６とから成る。

固定部１１は、図４に示すように、ベース部１４が移動ベース７に固定され、取付部１５の互いに対向する面にそれぞれチルト用マグネット１７が取り付けられている。チルト用マグネット１７は、例えば、２極着磁とされている。

支持軸１２は、固定部１１の軸形成部１６からベース部１４を横切るようにして取付部１５と平行な状態となるように突出されている。

チルト駆動部１３は、ベース部１４と同じ方向に長く形成された略直方体状に形成され、固定部１１の軸形成部１６に対向する面に回路基板１８が取り付けられている。図３及び図４に示すように、チルト駆動部１３の長手方向における両端寄りの位置には、それぞれ上方又は下方に開口された開口部１３ａ、１３ａ、１３ｂ、１３ｂが形成されている。

チルト駆動部１３は、図２〜図４に示すように、回路基板１８が取り付けられた状態において、中心部に支持軸１２が挿通されることにより固定部１１に回動自在に支持される。

チルト駆動部１３の長手方向における両端面には、それぞれ、例えば、角筒状に巻回されたチルト用コイル１９が取り付けられている。従って、チルト用コイル１９と、固定部１１の取付部１５に取り付けられたチルト用マグネット１７とは、それぞれ対向して位置され、チルト用マグネット１７とチルト用コイル１９とを有するチルト用磁気回路２０が支持ブロック９に形成される。

チルト駆動部１３の長手方向における両端面には、チルト用コイル１９の中心部に位置するようにしてそれぞれ中立用の鉄片等からなる磁性部２１が取り付けられている。

チルト用コイル１９には、回路基板１８を介して図示しない電源から駆動電流が供給されるようになっている。チルト用コイル１９に駆動電流が供給されると、チルト用コイル１９に流れる駆動電流の向きに応じてチルト用磁気回路２０に所定の方向への推力が発生し、固定部１１に対してチルト駆動部１３が支持軸１２の軸回り方向へ回動され、この回動動作に伴って可動ブロック１０が一体となって回動される。

チルト駆動部１３に取り付けられた回路基板１８には、細長い板状に形成された複数の支持バネ２２の各一端部が互いに離間した状態で取り付けられている。複数の支持バネ２２は、それぞれチルト駆動部１３に形成された開口部１３ａ、１３ａ、１３ｂ、１３ｂを通り固定部１１の軸形成部１６と反対側に突出されている。

複数の支持バネ２２には、図示しない電源から回路基板１８を介して駆動電流が供給される。

複数の支持バネ２２の他端部はそれぞれ可動ブロック１０の所定の部分に取り付けられている。従って、可動ブロック１０と支持ブロック９とは、複数の支持バネ２２によって連結され、可動ブロック１０は中空に保持されている。

可動ブロック１０は、図２及び図３に示すように、本体部２３と、該本体部２３に取り付けられたコイルボビン２４とを有している。

本体部２３は、レンズ保持部２５と、対物レンズと略平行な平面において、レンズ保持部２５側が開口されたコ字状を為すボビン取付部２６とが一体に形成されて成る。

レンズ保持部２５には、対物レンズ２７が取り付けられて保持されている。

ボビン取付部２６には、その内側の空間に配置されるようにしてコイルボビン２４が取り付けられている。コイルボビン２４は、角筒状を為すフォーカシングコイル巻回部２４ａと、該フォーカシングコイル巻回部２４ａの一の面から互いに離間して突出されたトラッキングコイル巻回部２４ｂとが一体に形成されてなる。フォーカシングコイル巻回部２４ａには、フォーカシングコイル２８が巻回され、トラッキングコイル巻回部２４ｂ、２４ｂには、それぞれトラッキングコイル２９が巻回されている。

コイルボビン２４は、フォーカシングコイル取付部２４ａの軸方向が上下方向となるように、かつ、トラッキングコイル取付部２４ｂがレンズ保持部２５に対向するようにしてボビン取付部２６に取り付けられている。

コイルボビン２４がボビン取付部２６に取り付けられた状態において、コイルボビン２４とレンズ保持部２５との間には、所定の大きさの空間が形成されている。

コイルボビン２４の内側の空間には、ヨーク片３０と該ヨーク片３０に取り付けられたマグネット３１とが下側から挿入されて配置されている。また、コイルボビン２４とレンズ保持部２５との間の空間には、ヨーク片３２が下側から挿入されて配置されている。マグネット３１とヨーク片３２とは、トラッキングコイル２９を挟んで対向した状態とされている。尚、ヨーク片３０とヨーク片３２とは、その下端部間が連結されており、この連結した部分が、例えば、移動ベース７上に取り付けられている。

フォーカシングコイル２８及びトラッキングコイル２９には、それぞれ回路基板１８及び支持バネ２２を介して電源から駆動電流が供給されるようになっている。フォーカシングコイル２８に駆動電流が供給されると、フォーカシングコイル２８に流れる駆動電流の向きに応じて所定の方向への推力が発生し、可動ブロック１０がチルト駆動部１３に対して図２に示すＦ―Ｆ方向、即ち、ディスクテーブル４に装着される光ディスク２の記録面に離接する方向であるフォーカシング方向に動作される。一方、トラッキングコイル２９に駆動電流が供給されると、トラッキングコイル２９に流れる駆動電流の向きに応じて所定の方向への推力が発生し、可動ブロック１０がチルト駆動部１３に対して図２に示すＴ―Ｔ方向、即ち、ディスクテーブル４に装着される光ディスク２の略半径方向であるトラッキング方向に動作される。

可動ブロック１０がフォーカシング方向及びトラッキング方向に動作されるときには、複数の支持バネ２２が弾性変位される。

以上のようにして構成された光ディスク装置１において、スピンドルモーターの回転に伴ってディスクテーブル４が回転されると、該ディスクテーブル４に装着された光ディスク２が回転され、同時に、光ピックアップ６が光ディスク２の半径方向へ移動されて光ディスク２に対する記録動作又は再生動作が行われる。ここで、スピンドルモータ及びディスクテーブル４は、光ディスク２を保持するとともに回転するディスク回転駆動手段として機能する。

この記録動作及び再生動作において、フォーカシングコイル２８に駆動電流が供給されると、上述したように対物レンズ駆動機構８の可動ブロック１０がチルト駆動部１３に対してフォーカシング方向Ｆ―Ｆへ動作され、移動ベース７に設けられた後述する半導体レーザーから出射され対物レンズ２７を介して照射されるレーザー光のスポットが光ディスク２の記録トラック上に集光するようにフォーカシング調整が為される。また、トラッキングコイル２９に駆動電流が供給されると、上述したように対物レンズ駆動機構８の可動ブロック１０がチルト駆動部１３に対してトラッキング方向Ｔ―Ｔへ動作され、半導体レーザーから出射され対物レンズ２７を介して照射されるレーザー光のスポットが光ディスク２の記録トラック上に集光するようにトラッキング調整が為される。

光ディスク２に対する記録動作及び再生動作においては、上述したフォーカシング調整及びトラッキング調整に加え、同時に、チルト調整も行われる。このチルト調整は、例えば、回転中の光ディスク２に面振れ等が生じたときに、この光ディスク２に追従するようにチルト駆動部１３と可動ブロック１０とが固定部１１に対して一体となって図２及び図４に示すＲ―Ｒ方向へ回動動作されることにより行われる。

尚、チルト駆動部１３によるチルト調整は、光ディスク２の面振れの他には、例えば、後述する光ピックアップ６の製造誤差や配置誤差等により発生する光ディスクの傾斜や光ディスクに入射する光ビームの傾斜による収差を補正するためにも行われる。

チルト駆動部１３は、上述したように、回路基板１８を介して電源からチルト用コイル１９に供給された駆動電流の向きに応じてチルト用磁気回路２０に所定の方向への推力が発生することにより動作される。

光ディスク装置１において、上述のチルト調整が行われていないときには、チルト駆動部１３が図４に示すＲ―Ｒ方向における中立位置、即ち、チルト駆動部１３が固定部１１のベース部１４に平行な状態にある位置で保持されている。

チルト駆動部１３の中立位置における保持は、チルト駆動部１３の両端面に取り付けられた磁性部２１がそれぞれチルト用マグネット１７の中央部に引き寄せられることにより行われる。

以上のように、光ディスク装置１にあっては、支持ブロック９にチルト用磁気回路２０を形成してチルト調整を行っているため、チルト駆動用の電流を供給するためのチルト駆動部１３と可動ブロック１０とを連結する支持バネを設ける必要がなく、４本の支持バネ２２によって可動ブロック１０とチルト駆動部１３とを連結することができる。

従って、支持ブロック９と可動ブロック１０とのバランスが崩れることがなく、両者の間の良好なバランスを確保した状態で可動ブロック１０を支持ブロック９に対して動作させることができ、対物レンズ駆動機構８の良好な特性を確保したままでレーザー光のスポットの光ディスク２の記録トラックに対する追従性の向上を図ることができる。

また、各コイル、すなわち、チルト用コイル１９、フォーカシングコイル２８及びトラッキングコイル２９が支持ブロック９と可動ブロック１０とに分散して配置されるため、対物レンズ駆動機構８の小型化及び薄型化による光ディスク装置１の小型化及び薄型化を図ることができると共に対物レンズ駆動機構８の良好な組立性を確保することができる。

尚、チルト駆動部１３を中立位置に保持する手段として、磁性部２１を設けた例を示したが、磁性部２１に代えてチルト駆動部１３と固定部１１のベース部１４との間に中立用バネを介在させることによりチルト駆動部１３を中立位置に保持するようにしてもよい。

次に、上述した光ピックアップ６の光学系について、図５を用いて説明する。

本発明を適用した光ピックアップ６は、図５に示すように、所定の波長の光ビームを出射する半導体レーザ等の光源４１と、この光源４１から出射された光ビームを光ディスク２の信号記録面に集光させる対物レンズ２７と、この対物レンズ２７を傾斜させる傾斜手段として対物レンズ駆動機構８と、光ディスク２で反射された戻りの光ビームの光路を光源４１から出射された光ビームの光路から分離する光路分離手段としてビームスプリッタ４３と、ビームスプリッタ４３で光路分離された戻りの光ビームを検出するフォトディテクタ等の光検出器４４とを備える。

また、この光ピックアップ６は、光源４１とビームスプリッタ４３との間に配置され、光源４１から出射された光ビームを平行光とするコリメータレンズ４５と、ビームスプリッタ４３と対物レンズ２７との間に配置され、通過する光ビームの偏光状態を変える１／４波長板４６と、ビームスプリッタ４３と光検出器４４との間に配置され、戻り光を光検出器４４に収束させるマルチレンズ４７とが設けられる。

光源４１は、所定の波長のレーザ光を出射する半導体レーザが用いられる。対物レンズ２７は、入射した光ビームを光ディスク２の信号記録面上に集光させる。この対物レンズ２７は、上述した対物レンズ駆動機構８によって移動自在に支持されている。そして、この対物レンズ２７は、光検出器４４で検出された光ディスク２からの戻り光のＲＦ信号により生成されたトラッキングエラー信号及びフォーカシングエラー信号に基づいて、対物レンズ駆動機構８により移動操作されることにより、光ディスク２に近接離間する方向及び光ディスク２の径方向の２軸方向へ移動される。そして、対物レンズ２７は、光源４１から出射される光ビームが光ディスク２の信号記録面上で常に焦点が合うように、この光ビームを集束するとともに、この集束された光ビームを光ディスク２の信号記録面上に形成された記録トラックに追従させる。

また、対物レンズ２７は、光ディスク２を基準とした（以下、「ディスク基準の」という）対物レンズ２７に入射する光ビームの傾きに対するディスク基準の対物レンズの傾きの比例定数ｋが以下の式（３），（４）を満たすように形成される。
尚、式（３），（４）において、
ｋ：比例定数、
θ_Ｄ：製造誤差や配置誤差等により発生する、光ディスク２の基準面Ｓに対する傾斜角度、
θ_Ｒ：製造誤差や配置誤差等により発生する、光ディスク２に入射する光ビームの基準面Ｓに直交する方向Ｄに対する傾斜角度、
θ_Ｌ：光ディスク２及び光ビームの傾斜角度がそれぞれθ_Ｄ、θ_Ｒである場合の、光ディスク２上での収差を最小にする対物レンズ２７の基準面Ｓに対する傾斜角度、
とする。
ｋ＝（θ_Ｌ−θ_Ｄ）／（θ_Ｒ−θ_Ｄ） ・・・（３）
０．１０６≦ｋ≦１．８９４ ・・・（４）

ビームスプリッタ４３は、光源４１から出射された往路側の光ビームを反射させて光軸を９０°変化させ、対物レンズ２７側に導くとともに、光ディスク２で反射された復路側の光ビームを透過させて往路側の光ビームの光路から分離させて光検出器４４側に導くハーフミラー面４３ａを有する。

このハーフミラー面４３ａは、入射したレーザ光の一部を反射し、残りの一部を透過する。すなわち、光源４１から出射される光ビームのＰ偏光は、略全光量がハーフミラー面４３ａを透過し、Ｓ偏光は、略全光量がハーフミラー面４３ａで反射するような特性の光学薄膜が形成されている。

この光ピックアップ６において、対物レンズ駆動機構８は、基準面Ｓに対して対物レンズ２７を傾斜させることにより、チルト調整を行うものであり、対物レンズ２７により集光される光ビームの光軸、ディスクテーブル４に装着される光ディスク２の傾きに起因して発生する収差を補正する補正手段として機能する。ここで、基準面Ｓは、仮想的に設定されるものであり、ここでは、スピンドルモータのモータ軸に直交する面、すなわち、シャーシ等の機械的基準面である。

このチルト調整を行う対物レンズ駆動機構８は、光ディスク２のトラッキング方向に対して傾斜するＲ方向に可動とされた対物レンズ２７を機械的に傾斜させることができる。すなわち、対物レンズ２７は、対物レンズ駆動機構８により光ディスク２に対するＲ方向の傾斜角度を変化される。対物レンズ駆動機構８は、対物レンズ２７を基準面に対してＲ方向に傾斜させて、すなわちチルトを変化させることにより、光ビームの光軸及び光ディスク２の傾斜に起因する収差を調整することができる。したがって、対物レンズ駆動機構８は、対物レンズ２７の傾斜角を調整して、集光する光ビーム及び光ディスク２の傾斜に起因する収差を補正する。

光ピックアップ６は、制御部４８に制御され、光検出器４４で検出された検出信号に基づいて、チルト補正量成分を生成するチルト調整制御回路４９と備える。そして、チルト調整を行う対物レンズ駆動機構８は、チルト調整制御回路４９で生成されたチルト補正量成分により、集光する光ビームの傾き、及び、光ディスク２の傾きに起因する収差が最小となるように、対物レンズ２７をＲ方向に回転操作して、光ビーム及び光ディスク２のチルトに起因する収差が最小となる位置に移動させる。

尚、ここでは、対物レンズ２７をトラッキング方向及びフォーカシング方向に駆動するとともに、対物レンズ２７を光ディスク２のトラッキング方向に対して傾斜する方向に駆動する所謂３軸アクチュエータとして対物レンズ駆動機構８を設けるように構成したが、対物レンズをトラッキング方向及びフォーカシング方向に駆動する２軸アクチュエータと、光ディスク２のトラッキング方向に傾斜する方向に駆動するチルト調整機構とを別個に設けるように構成してもよい。

以上のように構成された光ピックアップ６は、光検出器４４によって得られたフォーカシングエラー信号及びトラッキングエラー信号に基づいて、対物レンズ２７を駆動変位させることによって、光ディスク２の信号記録面に対して対物レンズ２７が合焦位置に移動されて、光ビームが光ディスク２の信号記録面上に合焦されて、光ディスク２に対して情報の記録又は再生が行われる。

次に、光ピックアップ６における、光源４１から出射された光ビームの光路について説明する。

図５に示すように、光源４１から出射された光ビームは、コリメータレンズ４５を通って平行光とされ、ビームスプリッタ４３のハーフミラー面４３ａでそのＳ偏光成分が反射される。このとき、ハーフミラー面４３ａを透過したＰ偏光成分は、後の工程には影響を及ぼさない。

ハーフミラー面４３ａで反射された光ビームは、１／４波長板４６で円偏光に変換され、対物レンズ２７により光ディスク２の信号記録面上に集光される。光ディスク２に集光された光ビームは、光ディスク２で反射され、対物レンズ２７を透過して、１／４波長板４６でＰ偏光に変換され、再びビームスプリッタ４３に入射する。

ビームスプリッタ４３に入射した戻りの光ビームは、ハーフミラー面４３ａを透過する。この戻りの光ビームは、Ｓ偏光であるので、略全量ハーフミラー面４３ａを透過される。このビームスプリッタ４３から出射される戻りの光ビームは、その光路が光源４１から出射された光ビームの光路から分離され、光検出器４４側に向けて射出される。

ビームスプリッタ４３を透過された戻りの光ビームは、マルチレンズ４７により収束されて、光検出器４４の受光面上に集光される。

本発明を適用した光ピックアップ６は、対物レンズ駆動機構８が対物レンズ２７の基準面Ｓに対する傾斜角度θ_Ｌを変化させることにより、光ディスク２の傾斜及び集光する光ビームの光軸の傾斜により光ディスク２上に発生する収差を低減することができる。すなわち、本発明を適用した光ピックアップ及びこれを用いた光ディスク装置は、収差を低減し、光ディスクや入射光線の傾き誤差の許容量を大きくすることができる。

すなわち、本発明を適用した光ピックアップ６は、従来の光ピックアップでは、対物レンズが光ディスクに平行になるように傾斜させることにより、入射光線との傾斜角が増加することに起因して非点収差が発生しており、この非点収差が球面収差やコマ収差とは異なり、サジタル光線とメリジオナル光線との差に起因する収差であるため従来の光学設計では低減できなかったが、この問題を解決し、従来に比べて非点収差を低減することができ、結果として収差全体を抑えることができる。

次に、上述の光ピックアップにおいて、基準面Ｓに対する光ディスク２の傾き、光ディスク２に入射する光ビームの傾き、及び対物レンズ２７の傾き、並びに、比例定数ｋの関係についてさらに詳細に説明する。

本発明を適用した光ピックアップ６は、図６、図７に示すように、光ディスク２に対して傾きをもつ入射光線に対して、対物レンズ２７が光ディスク２に対して傾斜した状態で収差が補正されるような光学設計を行うことにより、従来の光ディスクに対して正対する対物レンズと比較して、非点収差及び収差全体をさらに低減することができ、より良好な光学特性を得ることができる。

すなわち、光ピックアップ６では、図７（ａ）に示すように、光ディスク２や入射光線Ｂ_１の傾きがない正常の状態から、図７（ｂ）に示すように、光ディスク２や入射光線Ｂ_２が傾斜されたときに、対物レンズ２７が光ディスク２に傾斜された状態で、光ディスク上での収差を抑えることが可能となる。

図６に示すように、部品の製造誤差や配置誤差等によって発生する光ディスク２の基準面Ｓに対する傾きをθ_Ｄ、光ディスク２に入射する光ビーム（以下「入射光線」という）の基準面Ｓに直交する方向Ｄに対する傾きをθ_Ｒ、そして、これらのθ_Ｄ、θ_Ｒに対して、光ディスク２上での収差を最小にする対物レンズ２７の基準面Ｓに対する傾きをθ_Ｌとする。尚、基準面Ｓは、光ピックアップを用いた光ディスク装置の機械的な基準である。

このように定義した場合、基準面Ｓに対してθ_Ｄだけ傾いた光ディスク２を基準とした（以下「ディスク基準の」という）入射光線の傾き（θ_Ｒ−θ_Ｄ）が一般的な値として知られている２°程度以下であれば、光ディスク２を基準とした（以下「ディスク基準の」という）対物レンズ２７の傾き（θ_Ｌ−θ_Ｄ）との間には、次式（５），（６）の関係が成立する。尚、式（５），式（６）において、ｋは比例定数を示すものである。
θ_Ｌ−θ_Ｄ＝ｋ（θ_Ｒ−θ_Ｄ） ・・・（５）
θ_Ｌ＝ｋ（θ_Ｒ−θ_Ｄ）＋θ_Ｄ ・・・（６）

ここで、基準面Ｓに対する光ディスク２の傾きθ_Ｄの値の範囲を−ｄ≦θ_Ｄ≦＋ｄ（ｄ＞０）、基準面Ｓに直交する方向Ｄに対する入射光線の傾きθ_Ｒの値の範囲を−ｒ≦θ_Ｒ≦＋ｒ（ｒ＞０）とし、この傾き誤差を含む光ディスク２に傾き誤差を含む入射光線が入射する場合のθ_Ｌの値の範囲について考える。

この場合、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、近軸光線が対物レンズ２７を通過する際の、タンジェンシャル方向の対物レンズ２７内の距離、すなわち、タンジェンシャル側の光路ＯＰ_ｔａｎと、ラディアル方向の対物レンズ２７内の距離、すなわち、ラディアル側の光路ＯＰ_ｒａｄとの関係は、対物レンズ２７と入射光線との傾きの差を用いて次式（７）によって表すことができる。尚、図８（ａ）は、対物レンズ２７のタンジェンシャル方向からの断面図を示すものであり、図８（ｂ）は、対物レンズ２７のラディアル方向からの断面図を示すものである。
ＯＰ_ｔａｎ≒ＯＰ_ｒａｄｃｏｓ（θ_Ｌ−θ_Ｒ）・・・（７）

この、タンジェンシャル側の光路ＯＰ_ｔａｎとラディアル側の光路ＯＰ_ｒａｄとの差（ＯＰ_ｒａｄ−ＯＰ_ｔａｎ）が非点収差の原因となる。（以下、タンジェンシャル側の光路とラディアル側の光路との差を、「光路差」という。）

光ディスク及び入射光線の傾斜による非点収差を低減させるためには、この値（ＯＰ_ｒａｄ−ＯＰ_ｔａｎ）を低減させることが必要であり、従来の設計に対して非点収差を８０％以下に抑えるためには、従来の設計の対物レンズの光路差を（ＯＰ_ｒａｄ−ＯＰ_ｔａｎ）_ｏｌｄとし、対物レンズ２７の光路差を（ＯＰ_ｒａｄ−ＯＰ_ｔａｎ）_ｎｅｗとすると、次式（８）の関係を満たす必要がある。

式（８）を、式（７）を用いてＯＰ_ｔａｎを消去するように変形すると、次式（９）が得られる。さらに、この式（９）を式（６）を用いて変形すると、次式（１０）が得られる。

式（１０）の左辺分母において、従来の設計では、θ_Ｌ＝θ_Ｄであり、ｋ＝０であることから、式（１０）を変形すると、次式（１１）及びさらに変形した次式（１２）が得られる。尚、次式（１２）において、θ_Ｄ及びθ_Ｒの単位は、「六十分法」で示される「度」、すなわち「ｄｅｇｒｅｅｓ」である。

式（１２）において、入射光線を基準とした光ディスクの傾き（θ_Ｄ−θ_Ｒ）は、一般的に２°以下となっているので、この条件から式（１２）を変形すると、次式（１３）の関係が得られる。尚、式（１２）において、（θ_Ｄ−θ_Ｒ）が２°程度では両辺ともにほとんど変化のない値となっている。
０．１０６≦ｋ≦１．８９４ ・・・（１３）

ｋの値を式（１３）の範囲内に収まるように設計すること、すなわち、対物レンズ２７を形成することにより、従来の設計により形成された対物レンズに対して、非点収差を抑制することができ、良好な光学特性を得ることができる。

以上のように、本発明を適用した光ピックアップ６は、製造誤差、配置誤差等により発生する光ディスク２の傾斜及び対物レンズ２７に入射する光ビームの傾斜による非点収差及び収差全体を対物レンズ２７を傾斜させることにより低減することができる。

尚、上述の光ピックアップ６において、対物レンズ２７は、上述した式（３），（４）を満たすように構成したが、さらに、次式（１４）を満たすように構成しても良い。
０．２≦ｋ≦１．８ ・・・（１４）
次に、光ピックアップ６を構成する対物レンズとして、式（１４）を満たす対物レンズを用いた例について説明する。尚、以下の説明において、上述した対物レンズ２７に換えて式（１４）を満たす対物レンズ５７を用いること以外は、上述と同様であるので、詳細な説明は、省略する。

対物レンズ５７は、対物レンズ２７と同様に、入射した光ビームを光ディスク２の信号記録面上に集光させる。この対物レンズ５７は、上述した対物レンズ駆動機構８によって移動自在に支持されている。そして、この対物レンズ５７は、光検出器４４で検出された光ディスク２からの戻り光のＲＦ信号により生成されたトラッキングエラー信号及びフォーカシングエラー信号に基づいて、対物レンズ駆動機構８により移動操作されることにより、光ディスク２に近接離間する方向及び光ディスク２の径方向の２軸方向へ移動される。そして、対物レンズ５７は、光源４１から出射される光ビームが光ディスク２の信号記録面上で常に焦点が合うように、この光ビームを集束するとともに、この集束された光ビームを光ディスク２の信号記録面上に形成された記録トラックに追従させる。

また、対物レンズ５７は、光ディスク２を基準とした（以下、「ディスク基準の」という）対物レンズ５７に入射する光ビームの傾きに対するディスク基準の対物レンズの傾きの比例定数ｋが上述の式（３），（１４）を満たすように形成される。
尚、式（３），（１４）において、
ｋ：比例定数、
θ_Ｄ：製造誤差や配置誤差等により発生する、光ディスク２の基準面Ｓに対する傾斜角度、
θ_Ｒ：製造誤差や配置誤差等により発生する、光ディスク２に入射する光ビームの基準面Ｓに直交する方向Ｄに対する傾斜角度、
θ_Ｌ：光ディスク２及び光ビームの傾斜角度がそれぞれθ_Ｄ、θ_Ｒである場合の、光ディスク２上での収差を最小にする対物レンズ５７の基準面Ｓに対する傾斜角度、
とする。

対物レンズ５７を用いた光ピックアップ６は、制御部４８に制御され、光検出器４４で検出された検出信号に基づいて、チルト補正量成分を生成するチルト調整制御回路４９と備える。そして、チルト調整を行う対物レンズ駆動機構８は、チルト調整制御回路４９で生成されたチルト補正量成分により、集光する光ビームの傾き、及び、光ディスク２の傾きに起因する収差が最小となるように、対物レンズ５７をＲ方向に回転操作して、光ビーム及び光ディスク２のチルトに起因する収差が最小となる位置に移動させる。

以上のように構成された光ピックアップ６は、光検出器４４によって得られたフォーカシングエラー信号及びトラッキングエラー信号に基づいて、対物レンズ５７を駆動変位させることによって、光ディスク２の信号記録面に対して対物レンズ５７が合焦位置に移動されて、光ビームが光ディスク２の信号記録面上に合焦されて、光ディスク２に対して情報の記録又は再生が行われる。

対物レンズ５７を用いた光ピックアップ６における、光源４１から出射された光ビームの光路については、上述した対物レンズ２７を用いた光ピックアップ６において、対物レンズ２７により光ディスク２の信号記録面上に集光されるのに換えて、対物レンズ５７により光ディスク２の信号記録面上に集光されること以外は、同様であるので、詳細な説明は省略する。

本発明を適用した、対物レンズ５７を用いた光ピックアップ６は、対物レンズ駆動機構８が対物レンズ５７の基準面Ｓに対する傾斜角度θ_Ｌを変化させることにより、光ディスク２の傾斜及び集光する光ビームの光軸の傾斜により光ディスク２上に発生する収差を低減することができる。また、本発明を適用した光ピックアップ６は、対物レンズを常に光ディスク２に平行にする従来の場合に比較して、対物レンズ５７の可動角度を減少させることができるので、小型化に寄与する。よって、本発明を適用した光ピックアップ及びこれを用いた光ディスク装置は、小型化、薄型化を図った場合にも、適切且つ最適なチルト調整を実現するものである。

すなわち、対物レンズ５７を用いた光ピックアップ６は、従来の光ピックアップでは、アクチュエータによる対物レンズの傾きの制御に限界があり、アクチュエータの小型化を図った場合や想定されるディスクの傾きが大きい場合に対物レンズをディスクに正対する角度に傾斜させることができず、その結果、光ディスク上での収差を抑えられない等の問題が生じていたが、この問題を解決し、対物レンズを傾斜させて収差を低減するとともに、傾斜手段により傾斜される対物レンズの可動角度を低減することができる。

次に、上述の光ピックアップにおいて、基準面Ｓに対する光ディスク２の傾き、光ディスク２に入射する光ビームの傾き、及び対物レンズ５７の傾き、並びに、比例定数ｋの関係についてさらに詳細に説明する。

対物レンズ５７を用いた光ピックアップ６は、図６、図７に示すように、光ディスク２に対して傾きをもつ入射光線に対して、対物レンズ５７が光ディスク２に対して傾斜した状態で収差が補正されるような光学設計を行うことにより、従来の光ディスクに対して正対する対物レンズと比較して、より小さな傾斜角で収差補正を実現するものである。

すなわち、対物レンズ５７を用いた光ピックアップ６では、図７（ａ）に示すように、光ディスク２や入射光線Ｂ_１の傾きがない正常の状態から、図７（ｂ）に示すように、光ディスク２や入射光線Ｂ_２が傾斜されたときに、対物レンズ５７が光ディスク２に傾斜された状態で、光ディスク上での収差を抑えることが可能となる。

上述の対物レンズ２７を用いた場合と同様に、図６に示すように、Ｓ，θ_Ｄ、θ_Ｒ、θ_Ｌを定義した場合に、ディスク基準の入射光線の傾き（θ_Ｒ−θ_Ｄ）が一般的な値として知られている２°程度以下であれば、ディスク基準の対物レンズ５７の傾き（θ_Ｌ−θ_Ｄ）との間には、上述した式（５）、（６）の関係が成立する。

ここで、基準面Ｓに対する光ディスク２の傾きθ_Ｄの値の範囲を−ｄ≦θ_Ｄ≦＋ｄ（ｄ＞０）、基準面Ｓに直交する方向Ｄに対する入射光線の傾きθ_Ｒの値の範囲を−ｒ≦θ_Ｒ≦＋ｒ（ｒ＞０）とした場合、θ_Ｌの値の範囲は、次式（１５），（１６），（１７）のように３つの場合に分けて得られる。
ｋ≦０の場合： ｋ（ ｒ＋ｄ）−ｄ≦θ_Ｌ≦ｋ（−ｒ−ｄ）＋ｄ ・・・（１５）
０＜ｋ≦１の場合： ｋ（−ｒ＋ｄ）−ｄ≦θ_Ｌ≦ｋ（ ｒ−ｄ）＋ｄ ・・・（１６）
１＜ｋの場合： ｋ（−ｒ−ｄ）＋ｄ≦θ_Ｌ≦ｋ（ ｒ＋ｄ）−ｄ ・・・（１７）

式（１５）〜（１７）を変形すると次式（１８），（１９），（２０）が得られる。
ｋ≦０の場合： ｜θ_Ｌ｜≦｜ｋ（−ｒ−ｄ）＋ｄ｜ ・・・（１８）
０＜ｋ≦１の場合： ｜θ_Ｌ｜≦｜ｋ（ ｒ−ｄ）＋ｄ｜ ・・・（１９）
１＜ｋの場合： ｜θ_Ｌ｜≦｜ｋ（ ｒ＋ｄ）−ｄ｜ ・・・（２０）

そして、製造誤差や配置誤差等によって発生する光ディスク２の傾きθ_Ｄが大きい場合について考えるので、ｄ＞ｒの条件で式（１８）〜（２０）をグラフ化すると、θ_Ｄとｋの関係は、図９によって表され、ｋ＝１の場合に、対物レンズの傾き角度が最小になる。

しかし、ｋ＝１とは、対物レンズ５７は常に入射光線に正対して、すなわち直交していることを意味するものであり、収差補正を考慮すると、光ディスク２の傾きが大きい場合には、必ずしも良い設計解が得られるとは限らない。すなわち、現実的には、ｋ＝１から少し外れた付近で良い設計解が得られることになる。

ここで、従来の光ディスクに対して対物レンズを正対させる、すなわち平行にする設計に対して、アクチュエータ等の対物レンズ駆動機構８による対物レンズ５７の傾き角度を８０％以下に抑えるためには、すなわち、次式（２１）〜（２２）の関係を満たすためには、θ_Ｒが調整量ではなく誤差を含む値であることを考慮して統計的にθ_Ｒ＝０とみなすことができるので、ｋの値が、次式（２３）〜（２５）で求められた範囲内に収まるように設計すること、すなわち、対物レンズ５７を形成することにより、従来の設計により形成された対物レンズに対して、対物レンズ駆動機構８による対物レンズ５７の傾き角度を抑えることが可能となる。
｜θ_Ｌ｜≦０．８θ_Ｄ ・・・（２１）
｜ｋ（θ_Ｒ−θ_Ｄ）＋θ_Ｄ｜≦０．８θ_Ｄ ・・・（２２）
｜（１−ｋ）θ_Ｄ｜≦０．８θ_Ｄ ・・・（２３）
−０．８≦（１−ｋ）≦０．８ ・・・（２４）
０．２≦ｋ≦１．８ ・・・（２５）

以上のように、本発明を適用した、対物レンズ５７を用いた光ピックアップ６は、製造誤差、配置誤差等により発生する光ディスク２の傾斜及び対物レンズ５７に入射する光ビームの傾斜による収差を、対物レンズ５７を傾斜させることにより低減することができるとともに、傾斜手段である対物レンズ駆動機構８により傾斜される対物レンズ５７の可動角度を低減できる。

以下に、本発明を適用した光ピックアップ６を構成する対物レンズ２７，５７について、図１０及び図１１を用いて更に具体的に説明する。図１１でその光学性能を示した従来の対物レンズに対して、ｋの値が０．１０６〜１．８９４且つ０．２〜１．８に収まるように設計した対物レンズ２７，５７の実施例を以下に示す。

図１０は、本実施例における、光ディスク２を基準とした入射光線の傾斜に対する収差特性、及び、光ディスク２上での収差を最小にする対物レンズの傾斜との関係を示すグラフである。図１０中、実線部Ｌ_１１は、球面収差の収差特性を示し、破線部Ｌ_１２は、コマ収差の収差特性を示し、一点鎖線部Ｌ_１３は、非点収差の収差特性を示し、二点鎖線部Ｌ_１４は、対物レンズの傾斜角度を示すものである。図１０中、一点鎖線部Ｌ_１３で示される非点収差を図１１の一点鎖線部Ｌ_３３と比較してわかるとおり、従来の対物レンズと比較して、非点収差を低減することで収差全体も低減でき、より良好な光学性能を得ることができる。

本実施例に係る光ピックアップは、従来の光ピックアップと比較して、光線の傾き（ディスク基準）が１．２°のとき、非点収差の値が０．０１５となり、図１１に示す従来の非点収差の値である０．０３３に対して非点収差を半分程度まで抑えることができる。

また、図１０中、二点鎖線部Ｌ_１４で示されるディスク基準の対物レンズの傾斜角度は、図１１の二点鎖線部Ｌ_３４と比較して、ディスク基準の入射光線の傾斜につれて変化している。より具体的には、図９に示すように、上述の式（５），（６）で定義したｋの値は０．２５程度となる。例えば、一般的な値として、ｄ＝０．６、ｒ＝０．１とした場合には、式（１５）〜（１７）より、−０．４７５≦θ_Ｌ≦０．４７５となり、アクチュエータの最大可動角度は、従来の０．６°に対して８０％程度に抑制することができる。

本実施例に係る光ピックアップは、従来の光ピックアップと比較して光ディスクに対する対物レンズの可動範囲を８０％程度に抑えることが可能となる。

本発明を適用した光ディスク装置の概略を示す平面図である。 本発明を適用した光ディスク装置を構成する対物レンズ駆動機構の斜視図である。 本発明を適用した光ディスク装置を構成する対物レンズ駆動機構の一部を断面にして示す平面図である。 図３に示す対物レンズ駆動機構のＡ−Ａ断面図である。 本発明を適用した光ピックアップの光学系の例の概略を示す図である。 本発明を適用した光ピックアップにおいて、基準面に対する光ディスク、対物レンズ、及び、対物レンズにより光ディスクに集光される光ビームの光軸、の傾斜状態を示す断面図である。 本発明を適用した光ピックアップを構成する対物レンズの傾斜状態を示す図であり、（ａ）は、集光する光ビーム及び光ディスクが傾斜してない状態を示す断面図であり、（ｂ）は、集光する光ビーム及び光ディスクが傾斜している状態を示す断面図である。 本発明を適用した光ピックアップを構成する対物レンズが傾斜した状態の光路を示す図であり、（ａ）は、タンジェンシャル方向からの断面図であり、（ｂ）は、ラディアル方向からの断面図である。 ディスク基準の光ビームの傾斜に対するディスク基準の対物レンズの傾斜を示す比例定数ｋの変化に伴う、収差を最小にする基準面に対する対物レンズの傾斜角をθ_Ｌの変化を示す図である。 本発明を適用した光ピックアップを構成する対物レンズとして、ｋの値が０．１０６〜１．８９４且つ０．２〜１．８を満たす対物レンズを用いた実施例における、ディスク基準の光ビームの傾斜に伴う、光ディスク上の各収差及びディスク基準の対物レンズの傾斜の変化を示す図である。 従来の光ピックアップにおける、ディスク基準の光ビームの傾斜に伴う、光ディスク上の各収差及びディスク基準の対物レンズの傾斜の変化を示す図である。 従来の光ピックアップを構成する対物レンズの傾斜状態を示す図であり、（ａ）は、集光する光ビーム及び光ディスクが傾斜してない状態を示す断面図であり、（ｂ）は、集光する光ビーム及び光ディスクが傾斜している状態を示す断面図である。

符号の説明

１ 光ディスク装置、 ２ 光ディスク、 ３ 外筐、 ４ ディスクテーブル、 ６ 光ピックアップ、 ８ 対物レンズ駆動機構、 ９ 支持ブロック、 １０ 可動ブロック、 １１ 固定部、 １２ 支持軸、 １３ チルト駆動部、 ２７ 対物レンズ、４１ 光源、 ４３ ビームスプリッタ、 ４４ 光検出器、 ４５ コリメータレンズ、 ４６ １／４波長板、 ４７ マルチレンズ

Claims (4)

1. 光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップにおいて、
   所定の波長の光ビームを出射する光源と、
   上記光源から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面に集光する対物レンズと、
   上記対物レンズを傾斜させる傾斜手段と、
   上記光ディスクで反射された戻り光を検出する光検出器とを備え、
   製造誤差や配置誤差により発生する、上記光ディスクの基準面に対する傾斜角度をθ_Ｄ、上記対物レンズに入射する光ビームの上記基準面に直交する方向に対する傾斜角度をθ_Ｒとしたときの、上記光ディスク上での収差を最小にする上記対物レンズの上記基準面に対する傾斜角度をθ_Ｌとした場合、上記光ディスクを基準とした上記対物レンズに入射する光ビームの傾斜角度に対する上記光ディスクを基準とした上記対物レンズの傾斜角度の比例定数ｋが以下の式（１），（２）を満たす光ピックアップ。
   ｋ＝（θ_Ｌ−θ_Ｄ）／（θ_Ｒ−θ_Ｄ） ・・・（１）
   ０．１０６≦ｋ≦１．８９４ ・・・（２）
2. さらに、上記比例定数ｋが以下の式（３）を満たすことを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
   ０．２≦ｋ≦１．８ ・・・（３）
3. 光ディスクに対して情報を記録及び／又は再生する光ピックアップと、上記光ディスクを保持するとともに回転するディスク回転駆動手段とを備える光ディスク装置において、
   上記光ピックアップは、所定の波長の光ビームを出射する光源と、
   上記光源から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面に集光する対物レンズと、
   上記対物レンズを傾斜させる傾斜手段と、
   上記光ディスクで反射された戻り光を検出する光検出器とを備え、
   製造誤差や配置誤差により発生する、上記光ディスクの基準面に対する傾斜角度をθ_Ｄ、上記対物レンズに入射する光ビームの上記基準面に直交する方向に対する傾斜角度をθ_Ｒとしたときの、上記光ディスク上での収差を最小にする上記対物レンズの上記基準面に対する傾斜角度をθ_Ｌとした場合、上記光ディスクを基準とした上記対物レンズに入射する光ビームの傾斜角度に対する上記光ディスクを基準とした上記対物レンズの傾斜角度の比例定数ｋが以下の式（４），（５）を満たす光ディスク装置。
   ｋ＝（θ_Ｌ−θ_Ｄ）／（θ_Ｒ−θ_Ｄ） ・・・（４）
   ０．１０６≦ｋ≦１．８９４ ・・・（５）
4. さらに、上記比例定数ｋが以下の式（６）を満たすことを特徴とする請求項３記載の光ディスク装置。
   ０．２≦ｋ≦１．８ ・・・（６）
   
   

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