JP4596760B2 - チルトによる波面収差の補正機能を有するレンズ及び光ピックアップ - Google Patents

チルトによる波面収差の補正機能を有するレンズ及び光ピックアップ Download PDF

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Description

本発明はレンズ自体のチルトに起因した波面収差の補正機能を有するレンズ及びこれを少なくとも一つの対物レンズとして使用する光ピックアップに関する。
対物レンズによって集束された光スポットを利用して光情報保存媒体である光ディスクに任意の情報を記録するか、または記録された情報を再生する光記録及び／または再生機器において、記録容量は光スポットのサイズによって決定される。光スポットのサイズＳは使用する光の波長λ及び対物レンズの開口数ＮＡ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｐｅｒｔｕｒｅ）によって式（１）のように決定される。
Ｓ∝λ／ＮＡ （１）
したがって、光ディスクの高密度化のために光ディスクに結ばれる光スポットのサイズを小さくするためには、青紫色レーザのような短波長光源及び開口数０.６以上の対物レンズの採用が必須的である。
また、光ディスクのチルト角をθ、光ディスクの屈折率をｎ、光ディスクの厚さをｄ、対物レンズの開口数をＮＡとする時、光ディスクのチルトによって発生するＣＯＭＡ収差Ｗ３１は、式（２）のような関係式で表される。
Figure 0004596760
ここで、光ディスクの屈折率及び厚さは各々光入射面から記録面に至る光学媒質の屈折率及び厚さを表す。
式（２）を考慮する時、光ディスクのチルトによる公差を確保しようとすれば、高密度化のために対物レンズの開口数を高めるにつれて光ディスクを薄くする必要がある。ＣＤは、厚さが１.２ｍｍであるが、ＤＶＤの場合には厚さを０.６ｍｍに薄くし、現在規格化及び開発が進行中である高鮮明級の動映像を情報を保存できる２０ＧＢ以上の記録容量を有する高密度光情報保存媒体である次世代ＤＶＤ、いわゆる、ＨＤ−ＤＶＤ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）は０.１ｍｍ厚さになる可能性が大きい。もちろん、対物レンズの開口数は、ＣＤ系列の光ディスク（以下、ＣＤ）の場合０.４５からＤＶＤ系列の光ディスク（以下、ＤＶＤ）の場合０.６に高くなり、次世代ＤＶＤ系列の光ディスク（以下、次世代ＤＶＤ）の場合には対物レンズの開口数が０.６以上、例えば０.８５になる可能性が大きい。また、次世代ＤＶＤの場合には記録容量を考慮する時、例えば、約４０５Ｎｍ波長の青紫色光を出射する青紫色光源が採用される可能性が大きい。このように新しい規格の光情報保存媒体を開発するにおいて、問題となるのは既存の光情報保存媒体との互換性である。
例えば、既存光ディスクのうち一回記録用のＤＶＤ−Ｒ及びＣＤ−Ｒは波長によって反射率が顕著に下げられるため、６５０ｎｍ及び７８０ｎｍ波長の光源の使用が必須的である。したがって、現在のＤＶＤ−Ｒ及び／またはＣＤ−Ｒとの互換性を考慮する時、次世代ＤＶＤ用光ピックアップは二つまたは三つの波長が相異なる光源を採用する必要がある。
しかし、前記のように波長が他の複数の光源を採用する互換型光ピックアップに単一対物レンズを使用する場合には、波長差及び光ディスクの厚さ差による球面収差が同時に発生するので、これを補正するために補正素子、例えばホログラム素子を使用することが必須的である。
例えば、４０５ｎｍ波長の光に対しては回折されない０次光となり、６５０ｎｍ波長の光に対しては１次回折光が球面収差を補正するようにホログラム素子の係数を最適化すれば、波長と光ディスクとの厚さ差による球面収差を補正できる。
しかし、図１で分かるように、球面収差の補正のためにホログラム素子を利用する場合には光効率を確保し難い。
図１は、シリカを基本物質として８段階ブレーズドタイプに製作したホログラム素子のホログラムパターンの深さによる光効率を示す。図１で分かるように、波長４０５ｎｍで０次光効率７０％以上にホログラム素子の深さを設定すれば、ＤＶＤ再生時に波長６５０ｎｍで１次光効率は１０％程度に過ぎない。
また、開口数０.８５のように高開口数を有する対物レンズを一枚に設計、製作するのには相当な技術が要求され、次世代ＤＶＤに適合し、ＤＶＤ及び／またはＣＤにも適用できるように前記のような高開口数を有しつつ作動距離をＤＶＤ用対物レンズのように長く対物レンズを製作することは難しい。
公知のように、青紫色光源及び０.１ｍｍ厚さの光ディスクに対して、対物レンズは約０.６ｍｍの作動距離を有するように設計される。このように青紫色光源及び０.１ｍｍ厚さに対して設計される高開口数の対物レンズであって、ＤＶＤ用６５０ｎｍ波長の光及びＣＤ用７８０ｎｍ波長の光を集束してＤＶＤ及びＣＤの記録面に光スポットを形成する時、作動距離は各々０.３２ｍｍ及び−０.０３ｍｍとなる。すなわち、ＣＤと対物レンズとは互いにぶつかる。
したがって、次世代ＤＶＤとこれより低密度であるＤＶＤ及び／またはＣＤとを互換採用するための光ピックアップには最小２つの対物レンズを備えることが良いが、この場合に問題となるものは組立てエラーによる対物レンズ間のチルト発生である。
２つの対物レンズを備えた光学システムで対物レンズ間にチルトが発生すれば、何れか一つ対物レンズはその光軸が光ディスクと垂直をなすようにスキュー調整によって合わせられるが、残りの一つの対物レンズは光ディスクに対してチルトされている。
公知のように、対物レンズがチルトされれば、波面収差、特にＣＯＭＡ収差が大きく発生するため、このようなチルトに起因した波面収差を補正しなければならないが、既存の対物レンズによっては他の部品の追加なしにはこのようなチルトに起因した波面収差を補正するのが不可能である。
また、前記のように既存の対物レンズはチルトに起因した波面収差を他の部品の追加なしには補正できないため、単一対物レンズを備える光ピックアップの場合にも、組立て段階でこの単一対物レンズのチルト如可によってスキュー調整を必要とする。
また、２つまたはその以上の対物レンズを備える光ピックアップの場合には、例えば、記録密度の相異なる光ディスクは厚さが相異なり、要求される作動距離が異なるため、例えば、短い作動距離を有する対物レンズと光ディスク間の接触を防止できるように作動距離の差を考慮しなければならない。
また、２つまたはその以上の対物レンズはアクチュエータに搭載されてフォーカス方向及び／またはトラッキング方向に駆動されるが、対物レンズの数が２つ以上であるため、アクチュエータの構造の複雑化及び稼動部の重さの増加を招く。
本発明が解決しようとする課題は、複数の対物レンズを備えて、相異なる記録密度を有する複数種の光情報保存媒体を互換採用できる光ピックアップを提供することである。
また、本発明が解決しようとする課題は、複数の対物レンズのうち少なくとも一つの対物レンズでレンズのチルトに起因した収差を補正できるレンズを備えた光ピックアップを提供することである。
また、本発明が解決しようとする課題は、相異なる記録密度を有する複数種の光情報保存媒体に対して要求される作動距離の差を考慮して、短い作動距離を有する対物レンズと光ディスク間の接触を防止できる光ピックアップを提供することである。
また、本発明が解決しようとする課題は、一つのレンズホルダに複数の対物レンズを搭載して、アクチュエータの稼動部の重さの増加を招かない光ピックアップを提供することである。
また、本発明は単一対物レンズを備え、この単一対物レンズとしてレンズのチルトに起因した収差を補正できるレンズを備えた光ピックアップを提供することである。
また、本発明が解決しようとする課題は光がレンズに入射される角度の調整によってレンズのチルトに起因した収差を補正できるレンズを提供することである。
前記課題を達成するために本発明は、複数の対物レンズを備える光ピックアップにおいて、前記複数の対物レンズのうち少なくとも何れか一つは対物レンズのチルトによって主に発生する波面収差と対物レンズに入射される光のチルトによって主に発生する波面収差とが同種に形成されたことを特徴とする。
本発明の一特徴によれば、前記複数の対物レンズは、入射される高密度記録媒体用光を集束させて高密度記録媒体の記録及び／または再生のための光スポットを形成する第１対物レンズと、入射される低密度記録媒体用光を集束させて低密度記録媒体の記録及び／または再生のための光スポットを形成する第２対物レンズとを含み、前記高密度記録媒体に適した波長の光を出射する高密度用光源と、前記低密度記録媒体に適した波長の光を出射する少なくとも一つの低密度用光源とを備え、高密度記録媒体と低密度記録媒体とを互換採用できる。
この時、前記第１対物レンズの作動距離をＷＤ１、前記第２対物レンズの作動距離をＷＤ２とする時、前記第１及び第２対物レンズは次の条件式、
ＷＤ２≧ＷＤ１
第１対物レンズの記録媒体に対する基本離隔距離＝ＷＤ１＋α
ここで、α＝｜ＷＤ２−ＷＤ１｜×（０.１〜１.０）
を満足するように設置され、記録媒体の装着及び／または作動距離が長い第２対物レンズ動作時、短い作動距離を有する第１対物レンズと記録媒体間の接触を防止することが望ましい。
ここで、前記第１対物レンズが前記第２対物レンズより記録媒体の内径側に位置されうる。
また、前記第１及び第２対物レンズは、前記記録媒体の半径方向に対応して配置されうる。
ここで、前記複数の対物レンズが設置される単一レンズホルダと、前記レンズホルダを駆動するための磁気回路を含むアクチュエータとを含みうる。
この時、前記磁気回路は、前記複数の対物レンズをフォーカシング方向に駆動するための第１磁気回路と、前記複数の対物レンズをトラッキング方向に駆動するための第２磁気回路と、が分離された構造よりなり、稼動部の重さを減らせることが望ましい。
前記課題を達成するために本発明は、高密度記録媒体及び低密度記録媒体を互換採用できる光ピックアップにおいて、前記高密度記録媒体に適した波長の光を出射する高密度用光源と、前記低密度記録媒体に適した波長の光を出射する少なくとも一つの低密度用光源と、入射される高密度記録媒体用光を集束させて高密度記録媒体の記録及び／または再生のための光スポットを形成する第１対物レンズと、入射される低密度記録媒体用光を集束させて低密度記録媒体の記録及び／または再生のための光スポットを形成する第２対物レンズと、前記第１及び第２対物レンズを相異なる高さに設置できるように形成された第１及び第２設置孔を備える単一レンズホルダと、前記レンズホルダを駆動するための磁気回路を備えるアクチュエータとを含むことを特徴とする。
ここで、前記第１設置孔に設置される高密度記録媒体用第１対物レンズの作動距離をＷＤ１、前記第２設置孔に設置される低密度光ディスク用第２対物レンズの作動距離をＷＤ２とする時、前記第１及び第２対物レンズは次の条件式、
ＷＤ２≧ＷＤ１
第１対物レンズの記録媒体に対する基本離隔距離＝ＷＤ１＋α
ここで、α＝｜ＷＤ２−ＷＤ１｜×（０.１〜１.０）
を満足するように設置されて、記録媒体の装着及び／または作動距離が長い第２対物レンズの動作時、短い作動距離を有する第１対物レンズと記録媒体間の接触を防止することが望ましい。
ここで、前記複数の対物レンズのうち少なくとも何れか一つは対物レンズのチルトによって主に発生する波面収差と対物レンズに入射される光のチルトによって主に発生する波面収差とが同種に形成されたことが望ましい。
前記課題を達成するために本発明は、高密度記録媒体及び低密度記録媒体を互換採用できる光ピックアップにおいて、前記高密度記録媒体に適した波長の光を出射する高密度用光源と、前記低密度記録媒体に適した波長の光を出射する少なくとも一つの低密度用光源と、前記高密度記録媒体に適した高開口数を有し、入射される高密度記録媒体用光を集束させて高密度記録媒体の記録及び／または再生のための光スポットを形成する第１対物レンズと、入射される低密度記録媒体用光を集束させて低密度記録媒体の記録及び／または再生のための光スポットを形成する第２対物レンズと、前記第１及び第２対物レンズが設置される単一レンズホルダと、前記レンズホルダを駆動するための磁気回路を備えるアクチュエータとを含み、前記磁気回路は、前記第１及び第２対物レンズをフォーカシング方向に駆動するための第１磁気回路と、前記第１及び第２対物レンズをトラッキング方向に駆動するための第２磁気回路と、が分離された構造よりなり、稼動部の重さを減らせることを特徴とする。
以上で、前記高密度記録媒体は、ＤＶＤより高密度である次世代ＤＶＤ系列の記録媒体であり、前記高密度用光源は次世代ＤＶＤに適した青紫色波長領域の光を出射することが望ましい。
また、前記低密度記録媒体は、ＤＶＤ系列の光ディスク及びＣＤ系列の光ディスクのうち少なくとも何れか一つであり、前記低密度用光源はＤＶＤに適した赤色波長領域の光を出射するＤＶＤ用光源及びＣＤに適した赤外線波長領域の光を出射するＣＤ用光源のうち少なくとも何れか一つのことが望ましい。
前記課題を達成するために本発明は、少なくとも一つの光源と、単一対物レンズを備える光ピックアップにおいて、前記単一対物レンズは、その対物レンズ自体のチルトによって発生する波面収差とその対物レンズに入射される光の光軸チルトによって主に発生する波面収差とが同種に形成されたことを特徴とする。
ここで、前記光源は、ＤＶＤより高密度である高密度記録媒体に適した青紫色波長領域の光を出射する第１光源、ＤＶＤに適した赤色波長領域の光を出射する第２光源、ＣＤに適した赤外線波長領域の光を出射する第３光源のうち少なくとも何れか一つを備え、高密度記録媒体、ＤＶＤ系列の記録媒体及びＣＤ系列の記録媒体のうち何れか一つを採用するか、または２種以上を採用できることが望ましい。
前記課題を達成するための本発明によるレンズは、レンズ自体のチルトによって主に発生する波面収差とレンズに入射される光の光軸チルトによって主に発生する波面収差とが同種に形成されたことを特徴とする。
前記課題を達成するための本発明による光ピックアップは、光を出射する複数の光源を備える少なくとも一つの光ユニットと、少なくとも一つ以上の対物レンズとを含み、前記対物レンズは、対物レンズのチルトによって主に発生する波面収差と少なくとも一つの対物レンズに入射される少なくとも一つの光の光軸の角度に起因して主に発生する波面収差とが同種に形成されたことを特徴とする。
本発明によるレンズは、光がレンズに入射される角度を調整することによってレンズのチルトに起因した収差を補正できる。
したがって、このような本発明によるレンズを光ピックアップに少なくとも一つの対物レンズとして適用すれば、光が対物レンズに入射される角度を調整して対物レンズ自体のチルトに起因した収差を補正できる。
したがって、単一対物レンズ及び／または複数の対物レンズを備える光ピックアップで対物レンズチルトに起因した再生信号の劣化を防止できる。
また、相異なる記録密度を有する複数の光情報保存媒体に対して要求される作動距離差を考慮して、複数の対物レンズを設置すれば、短い作動距離を有する対物レンズと光ディスク間の接触を防止できる。
また、本発明による光ピックアップは、一つのレンズホルダに複数の対物レンズを搭載する場合、複数の対物レンズをフォーカシング方向に駆動するための磁気回路と複数の対物レンズをトラッキング方向に駆動するための磁気回路とを分離する構造のアクチュエータを備えるので、稼動部の重さを減らせる。
以下、本発明の実施例によるチルトに起因した収差を補正できるレンズ及びこれを少なくとも一つの対物レンズに採用した光ピックアップの望ましい実施例を詳細に説明する。
本発明の実施例による光ピックアップは、単面が２０ＧＢ以上、より望ましくは、２３ＧＢ以上の光情報保存容量を有する次世代ＤＶＤ、ＤＶＤ及びＣＤのうち何れか一系列の光ディスクを採用するか、複数系列の光ディスクを互換採用できるように単一または複数の対物レンズを備える。
以下では、本発明による光ピックアップが複数の対物レンズを備える場合を例をあげて説明し、単一対物レンズを備える実施例は複数の対物レンズを備える実施例から十分に類推できるので、ここで詳細な説明及び図示は省略する。
図２は、本発明の第１実施例による光ピックアップの光学的構成を概略的に示す図であり、図３は図２の第１及び第２対物レンズ４５，４１によって集束された光が相異なる厚さの光ディスクに照射される経路を概略的に示す図である。
図を参照するに、本発明の第１実施例による光ピックアップは記録密度が相異なり、相異なる厚さを有する複数の光ディスクを互換採用できるように、次世代ＤＶＤのための高密度用光学系とＤＶＤ及び／またはＣＤのための低密度用光学系を各々使用し、アクチュエータ４０は共用する構造を有する。
本発明の第１実施例による光ピックアップは、複数の光ディスクに各々適した波長の光を出射して光ディスク側に向け、光ディスクから反射されて戻った光を受光して情報信号及び／または収差信号を検出するように設けられた光ユニットと、入射される光を集束させて複数の光ディスクの記録面上に光スポットとして結ぶ第１及び第２対物レンズ４５，４１と、前記第１及び第２対物レンズ４５，４１をフォーカシング方向及び／またはトラッキング方向に駆動するためのアクチュエータ４０とを含む。
図２は、本発明の第１実施例による光ピックアップが、光ユニットから出射された光の経路を反射ミラー３７，３５で屈折して第１及び第２対物レンズ４５，４１に入射させる構造よりなる例を示すが、反射ミラー３７，３５を排除し、光ユニットから出射された光を直ちに第１及び第２対物レンズ４５，４１に入射させる構造も可能である。
前記光ユニットは、例えば、相異なる厚さの次世代ＤＶＤ及びＤＶＤ１ａ，１ｂに各々適した波長の第１及び第２光１１ａ，２１ａを出射して光ディスク１から反射されて戻った第１及び第２光１１ａ，２１ａを受光して情報再生信号及び／または収差信号を検出できるように設けられた第１及び第２光ユニット１０，２０と、第２光ユニット２０と第２対物レンズ４１間に配置された第１光路変換器２５と、第１光ユニット１０と次世代ＤＶＤ用反射ミラー３７間に配置された第１コリメーティングレンズ１８と、第２光ユニット２０と第１光路変換器２５間に配置された第２コリメーティングレンズ２３とを含んで構成される。
このような構成を有する場合、本発明の第１実施例による光ピックアップは次世代ＤＶＤ１ａ及びＤＶＤ１ｂを互換採用できる。
一方、前記光ユニットは、ＣＤ１ｃに適した波長の第３光３１ａを出射し、光ディスク１から反射されて戻った第３光３１ａを受光して情報再生信号及び／または収差信号を検出できるように設けられた第３光ユニット３０と、第３光ユニット３０と第１光路変換器２５間に配置された第３コリメーティングレンズ３３とをさらに備えることもある。
このような構成を有する場合、本発明の第１実施例による光ピックアップは次世代ＤＶＤ１ａ及びＤＶＤ１ｂだけでなく、ＣＤ１ｃを互換採用できる。
第１光ユニット１０は、図２に示されたように、次世代ＤＶＤ１ａに適合するように青紫色波長、例えば４０５ｎｍ波長の第１光１１ａを出射する青紫色光源１１と、入射される第１光１１ａを偏光状態によって透過または反射させる偏光ビームスプリッタ１３と、第１光１１ａの偏光をかえる第１光１１ａの波長に対する１／４波長板１５と、光ディスク１から反射されて戻った第１光１１ａを受光して情報再生信号及び／または収差信号を検出するための光検出器１７と、偏光ビームスプリッタ１３と光検出器１７間に配置された検出レンズ１６とを含んで構成されうる。
検出レンズ１６としては、入射される第１光１１ａを非点収差を発生させて非点収差法によるフォーカスエラー信号を検出させる非点収差レンズを備えられる。
一方、第１光ユニット１０は、第１光源１１の光出力を制御するために、第１光源１１から出射され、偏光ビームスプリッタ１３によって一部反射された第１光１１ａを検出するためのモニタ用光検出器２６をさらに備えられる。また、第１光ユニット１０は、偏光ビームスプリッタ１３によって反射された第１光１１ａを集束してモニタ用光検出器２６に適当に集めさせる集光レンズ１４をさらに備えられる。
第２光ユニット２０としては、ＤＶＤ１ｂに適した赤色波長、例えば６５０ｎｍ波長用ホログラム光モジュールを備えられる。
また、第３光ユニット３０としては、ＣＤ１ｃに適した近赤外線波長、例えば７８０ｎｍ波長用ホログラム光モジュールを備えられる。
公知のように、ホログラム光モジュールは所定波長、例えば、６５０ｎｍまたは７８０Ｎｍ波長の光を出射させる光源と、光ディスク１から反射されて戻った光を受光して情報信号及び／または収差信号を検出するように光源一側に配置された光検出器と、光源側から入射される光はほとんど直進透過させ、光ディスク１から反射されて戻った光を＋１次または−１次に回折透過させて光検出器に向からせるホログラム素子とを備え、例えば、ｄｐｐ（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｐｕｓｈ−ｐｕｌｌ）法によってトラッキングエラー信号を検出するようにサブビームを生成するためのグレーティングをさらに備えることもある。
グレーティングを備える構造である場合、ホログラム光モジュールの光検出器はｄｐｐ法によってトラッキングエラー信号を検出できる構造を有する。ここで、第２及び第３光ユニット２０，３０に適用されるＤＶＤのための赤色波長用ホログラム光モジュール及びＣＤのための近赤外線波長用ホログラム光モジュールについてのより詳細な説明及び図示は省略する。
第２及び第３光ユニット２０，３０は、ホログラム光モジュールで構成される代わりに、第１光ユニット１０と同様に、光源及び光検出器が別途に分離される光学的構成を有することもある。
また、第１光ユニット１０として、次世代ＤＶＤ１ａのための青紫色波長、例えば、４０５Ｎｍ波長用ホログラム光モジュールを備えることもある。
第１光路変換器２５は、第２及び第３光ユニット２０，３０と第２対物レンズ４１間に配置されて、第２及び第３光ユニット２０，３０から入射された第２及び第３光２１ａ，３１ａが第２対物レンズ４１側に向かせ、光ディスク１から反射されて戻った第２及び第３光２１ａ，３１ａが第２及び第３光ユニット２０，３０側に戻らせる。第１光路変換器２５としては、第２光２１ａは透過させ、第３光３１ａは全反射させる鏡面を有するプレート型ビームスプリッタを備えられる。
第１コリメーティングレンズ１８は、第１光ユニット１０と第１対物レンズ４５間に配置されて、第１光ユニット１０側から発散光の形態で入射される第１光１１ａを平行光に変えて第１対物レンズ４５に入射させる。
このように第１光１１ａを平行光にかえる第１コリメーティングレンズ１８を備える場合、第１対物レンズ４５は平行光である第１光１１ａに対して最適化するように設計される。
第２コリメーティングレンズ２３は、第２光ユニット２０と第１光路変換器２５間に配置される。この第２コリメーティングレンズ２３は、第２光ユニット２０側から発散光の形態で入射される第２光２１ａを平行光に変える。
第３コリメーティングレンズ３３は、第３光ユニット３０と第１光路変換器２５間に配置される。この第３コリメーティングレンズ３３は、第３光ユニット３０側から発散光の形態で入射される第３光３１ａを平行光に変える。
以上では、本発明による光ピックアップが第１ないし第３コリメーティングレンズ１８，２３，３３を備えて第１及び第２対物レンズ４５，４１に平行光を入射させるものと説明したが、本発明による光ピックアップは第１ないし第３コリメーティングレンズ１８，２３，３３のうち少なくとも何れか一つのコリメーティングレンズを備えないか、またはやや収束または発散される光を第１及び／または第２対物レンズ４５，４１に入射させるように設けられて、次世代ＤＶＤ、ＤＶＤ、ＣＤ１ａ，１ｂ，１ｃのうち少なくとも何れか一つのための光学系を有限光学系に構成できる。
一方、前記光ユニットは、第１光路変換器２５の一側に第２及び／または第３光ユニット２０，３０の光出力量をモニタリングするためのモニタ用光検出器２７をさらに備えられる。
ここで、図２は本発明の第１実施例による光ピックアップの光ユニットの光学的構成の一実施例を示すだけであり、本発明の第１実施例による光ピックアップの光ユニットが図２の光学的構成に限定されるものではない。すなわち、本発明の第１実施例による光ピックアップは２つ以上の対物レンズを備え、その具体的な光ユニットの光学的構成は本発明の特許請求の範囲内で多様に変形できる。
第１対物レンズ４５は、次世代ＤＶＤ、ＤＶＤ、ＣＤ１ａ，１ｂ，１ｃのうち最高密度光ディスクである次世代ＤＶＤ１ａの記録及び／または再生のための最適な光スポットを形成できるように設けられたことが望ましい。
例えば、第１光源１１が青紫色波長、例えば４０５ｎｍ波長の第１光１１ａを出射し、前記次世代ＤＶＤ１ａが０.１ｍｍ程度の厚さを有する時、第１対物レンズ４５は０.８５以上の高開口数を有することが望ましい。
第２対物レンズ４１は、低密度光ディスク、すなわち、ＤＶＤ１ｂ及び／またはＣＤ１ｃの記録及び／または再生のための光スポットを形成できるように設けられたことが望ましい。
すなわち、本発明の第１実施例による光ピックアップが図２に示されたように、次世代ＤＶＤ１ａ及びＤＶＤ１ｂだけでなく、ＣＤ１ｃも互換する場合、第２対物レンズ４１はＤＶＤ１ｂに対して最適化し、ＣＤ１ｃも互換採用できるように設けられたことが望ましい。
また、本発明の第１実施例による光ピックアップが次世代ＤＶＤ１ａ及びＤＶＤ１ｂ互換型である場合、第２対物レンズ４１はＤＶＤ１ｂに対して最適化したことが望ましい。
前記のような第２対物レンズ４１としては、後述する本発明によるレンズの第１実施例のように２つのレンズ面が単純に非球面よりなるＤＶＤ１ｂに対して最適化したレンズを備えることもある。
また、第２対物レンズ４１としては、後述する本発明によるレンズの第２実施例のように、ＤＶＤ及びＣＤ各々に対して最適な光学的性能を満足できるように、２つのレンズ面のうち何れか一つのレンズ面、望ましくは、光ユニットに向かる方向のレンズ面の一部または全体にホログラムパターンを形成した構造よりなるレンズを備えることもある。
一方、本発明の第１実施例による光ピックアップは、第１及び第２対物レンズ４５，４１のうち少なくとも何れか一つの対物レンズはレンズのチルトによって主に発生する波面収差とレンズに入射される光のチルトによって主に発生する波面収差とが同種の波面収差、すなわち、ＣＯＭＡ収差となるように形成されたレンズであることが望ましい。
このようにレンズのチルトによって主に発生する波面収差とレンズに入射角、すなわち画角を有し、光が入射される時に主に発生する波面収差とが同種になれば、光がレンズに入射される角度を調整するによってレンズチルトによる波面収差を補正できる。このようなチルトによる波面収差を補正できる本発明によるレンズについての具体的な実施例及びチルトによる波面収差を補正する原理についての詳細な説明は後述する。
ここで、従来のＤＶＤ用または回折型ＤＶＤ／ＣＤ互換対物レンズの場合には、後述するように、対物レンズのチルトによっては主にＣＯＭＡ収差が発生し、光が対物レンズに所定角度で入射されることによっては主に非点収差が発生する。したがって、このような従来の対物レンズの場合には、その対物レンズに入射される光の入射角を調整しても対物レンズのチルトによるＣＯＭＡ収差を相殺させることが不可能である。
しかし、後述する本発明によるレンズの実施例を通じて分かるように、本発明によるレンズは、例えば、レンズのチルトによって主にＣＯＭＡ収差が発生し、レンズに入射される光の入射角が変えられることによっても主にＣＯＭＡ収差が発生するので、レンズに入射される光の入射角の調整によってレンズのチルトに起因した波面収差、特に、ＣＯＭＡ収差を補正できる。
また、本発明によるレンズは、後述する実施例を通じて分かるように、レンズのチルト及び光の入射角によって主にＣＯＭＡ収差が発生する場合、レンズのチルト及び光の入射角によって二番目に大きく発生する収差が全て非点収差になるため、光の入射角の調整によってレンズのチルトに起因した波面収差を効果的に補正できる。
したがって、例えば、低密度光ディスク用である第２対物レンズ４１として前記のようにレンズのチルトに起因した収差を補正できる本発明によるレンズを備え、高密度光ディスクに合うように第１対物レンズ４５またはこれを含む本発明の第１実施例による光ピックアップ全体のスキューを調整すれば、図４に例示したように、第２対物レンズ４１が第１対物レンズ４５に対して組立てエラーによってチルトされていても、第２対物レンズ４１のチルトに起因した波面収差を補正できる。この時、第２対物レンズ４１のチルトに起因した波面収差の補正は、波面収差量が最小化するまで、第２及び／または第３光ユニット２０，３０またはその光源を第２及び／または第３光２１ａ，３１ａの進行光軸に対して垂直な平面内で動いて、第２及び／または第３光２１ａ，３１ａが第２対物レンズ４１に入射される角度を調整する過程を通じて行われる。
ここで、第１対物レンズ４５としてレンズチルトによる波面収差の補正が可能なレンズを備え、低密度光ディスクに合うように第２対物レンズ４１またはこれを含む光ピックアップ全体のスキューを調整することもある。また、第１及び第２対物レンズ４５，４１として全てレンズチルトによる波面収差の補正が可能なレンズを備え、第１及び第２対物レンズ４５，４１のうち何れか一つの対物レンズに合うようにスキューを調整する過程を省略することもある。
前記のようにすれば、本発明の第１実施例による光ピックアップにおいて、第１及び第２対物レンズ４５，４１間の相対的なチルトに起因した波面収差を補正できるので、２つの対物レンズ４５，４１が、それら間がチルトされるようにアクチュエータ４０に装着される場合にも、光ディスク１と第１及び第２４５，４１対物レンズ間にチルトがない場合と類似して、良好な再生信号を得られる。
一方、本発明による光ピックアップにおいて、第１及び第２対物レンズ４５，４１は作動距離の差を考慮してアクチュエータ４０のレンズホルダ５０に相異なる高さに設置されることが望ましい。さらに望ましくは、第１及び第２対物レンズ４５，４１は、光ディスク１の装着時及び／または作動距離が長い低密度光ディスク用第２対物レンズ４１の動作時、短い作動距離を有する高密度光ディスク用第１対物レンズ４５と光ディスク１とが接触されることを防止できるように式（３）を満足するように図５に示されたように設置されることが望ましい。すなわち、第１対物レンズ４５と光ディスク１間の基本離隔距離は、第１対物レンズ４５の作動距離より長いことが望ましい。式（３）において、ＷＤ１は第１対物レンズ４５の作動距離、ＷＤ２は第２対物レンズ４１の作動距離を表す。
ＷＤ２≧ＷＤ１ （３）
第１対物レンズの光ディスクに対する基本離隔距離＝ＷＤ１＋α
ここで、α＝｜ＷＤ２−ＷＤ１｜×（０.１〜１.０）
一方、第１及び第２対物レンズ４５，４１は、光ディスク１の半径方向に対応する方向（Ｒ方向）に設置されることが望ましい。これは光ピックアップが光記録及び／または再生機器内から光ディスク１の半径方向に移動しつつ、情報信号の記録及び／または再生を行うためである。
第１及び第２対物レンズ４５，４１を光ディスク１の半径方向に沿って並んで配置する場合には、既存の記録型ＤＶＤ用カートリッジとの互換性を考慮して、高密度光ディスク用第１対物レンズ４５が低密度光ディスク用第２対物レンズ４１より光ディスク１の内径にさらに近く位置することが望ましい。
このように第１及び第２対物レンズ４５，４１を光ディスク１の半径方向に沿って並べて配置する場合には、本発明による光ピックアップを適用する光記録及び／または再生機器は光ディスク１を回転させるために既存のスピンドルモータより小さなサイズのスピンドルモータ１９を備え、第１対物レンズ４５より光ディスク１の外径側に位置する第２対物レンズ４１を利用してＤＶＤ１ｂ及び／またはＣＤ１ｃの再生時に光ディスク最内周の情報を判読できることが望ましい。
また、このように第１及び第２対物レンズ４５，４１を光ディスク１の半径方向に沿って並べて配置する場合には、第１及び第２対物レンズ４５，４１とスピンドルモータ１９とをどちらも一直線に配置し、光ピックアップの内外周でのトラッキング信号の位相を一致させうることが望ましい。
ここで、第１及び第２対物レンズ４５，４１の配置は光ディスク１の半径方向に限定されず、多様に変形できる。
例えば、本発明による光ピックアップに軸摂動アクチュエータを備え、第１及び第２対物レンズ４５，４１を切換方式によって適正位置に位置させる構造よりなることもある。もちろん、このような切換方式の軸摂動アクチュエータを使用する場合にも、第１及び第２対物レンズ４５，４１と光ディスク１間の基本離隔距離は式（３）を満足させることが望ましい。
アクチュエータ４０としては、相異なる作動距離を有する第１及び第２対物レンズ４５，４１を搭載し、稼動部を光軸方向及び光ディスク１の半径方向、すなわち、フォーカス及びトラッキング方向に独立的に動ける２軸駆動装置またはチルト制御まで可能な３軸以上の駆動装置を備える。
本発明の第１実施例による光ピックアップにおいて、アクチュエータ４０は図２に例示したように、第１及び第２対物レンズ４５，４１を単一レンズホルダ５０に搭載する単一アクチュエータ構造であることが望ましい。代案として、本発明の第１実施例による光ピックアップは第１及び第２対物レンズ４５，４１を各々搭載して独立的に駆動できる２つのアクチュエータを備えることもある。
図６は、本発明の第１実施例による光ピックアップに適用されうるアクチュエータ４０の一実施例を示す斜視図であり、図７は図６の平面図である。図８は図６に示されたレンズホルダ５０を抜粋して示す斜視図であり、図９は図８のIX−IX線断面図である。
図６ないし図８に示されたアクチュエータ４０は、第１及び第２対物レンズ４５，４１を単一レンズホルダ５０に搭載する構造を有する。
すなわち、本発明の第１実施例による光ピックアップに適用されるアクチュエータ４０は、ホルダ６１が固設されるベース６０と、相異なる作動距離を有する第１及び第２対物レンズ４５，４１を設置できるように複数の設置孔５１，５５が形成された単一レンズホルダ５０と、一端がレンズホルダ５０に固定結合され、他端がホルダ６１に固定結合されてレンズホルダ５０を動かせられるように支持する支持部材６３（サスペンション）と、レンズホルダ５０をフォーカス方向及びトラック方向に駆動するための磁気回路を含んで構成される。
ここで、本発明による光ピックアップが作動距離が相異なる３つ以上の対物レンズを備え、記録密度が相異なる３種以上の光ディスクを記録及び／または再生できる場合、レンズホルダ５０には３つ以上の対物レンズが設置されることもある。
レンズホルダ５０は、第１及び第２対物レンズ４５，４１を光ディスクの半径方向（Ｒ方向）に設置できるように設けられることが望ましい。これは光ピックアップが光ディスクドライブ内から光ディスク半径方向に移動しつつ、情報信号を記録及び／または再生するためである。
また、レンズホルダ５０は、高密度光ディスク用第１対物レンズ４５を低密度光ディスク用第２対物レンズ４１より光ディスクの内径にさらに近く設置できるように設けられたことが望ましい。
本発明の第１実施例による光ピックアップに適用されるアクチュエータ４０がレンズホルダ５０に前記のように２つの対物レンズ４５，４１を搭載する構造である場合、レンズホルダ５０には図８に示されたように、第１対物レンズ４５を設置するための第１設置孔５５と、第２対物レンズ４１を設置するための第２設置孔５１とが形成される。ここで、レンズホルダ５０に形成される設置孔の数は搭載する対物レンズの数に対応する。
第１及び第２設置孔５５，５１は、例えば、Ｒ方向に配置され、第１及び第２対物レンズ４５，４１間の作動距離差を考慮して、図８及び図９に示されたように、第１及び第２対物レンズ４５，４１を相異なる高さに設置できるように設けられたことが望ましい。
すなわち、第１設置孔５５には高密度光ディスク用として作動距離の短い第１対物レンズ４５を設置できるように、レンズホルダ５０の光ディスク１に対面する像面と同じ高さ（あるいはレンズホルダ５０の像面に近接する位置）に設置突起５５ａが形成されたことが望ましい。
第２設置孔５１には低密度光ディスク用として作動距離の長い第２対物レンズ４１を設置できるように、レンズホルダ５０の光ディスク１に対面する像面から相対的に深く設置突起５１ａが形成されたことが望ましい。
この時、第１及び第２設置孔５５，５１は光ディスクの初期装着時及び作動距離の長い第２対物レンズ４１の動作時、短い作動距離を有する第１対物レンズ４５と光ディスク間の接触（干渉）が防止されるように、前述した式（３）を満足する状態で第１及び第２対物レンズ４５，４１を設置できるように形成されたことが望ましい。
また、図６及び図７を参照するに、磁気回路は第１及び第２対物レンズ４５，４１をフォーカシング方向に駆動するための第１磁気回路８１と、第１及び第２対物レンズ４５，４１をトラッキング方向に駆動するための第２磁気回路８５とに分離されていて、稼動部の重さを減らせることが望ましい。
この時、第１及び第２磁気回路８１，８５は、レンズホルダ５０の同じ側面（望ましくは、前記Ｒ方向と並んでいる側面）に設置されることが望ましい。
ここで、レンズホルダ５０に第１及び第２対物レンズ４５，４１を搭載した状態である時、稼動部はレンズホルダ５０、第１及び第２対物レンズ４５，４１、レンズホルダ５０に設置される磁気回路部分（望ましくは、フォーカス及びトラックコイル８３，８７）を含む。
第１磁気回路８１は、フォーカスコイル８３及びフォーカス磁石８２を含んで構成される。フォーカスコイル８３は、レンズホルダ５０のＲ方向に並んでいる両側面に各々設置され、フォーカス磁石８２はフォーカスコイル８３に対向するようにベース６０に設置されることが望ましい。
フォーカス磁石８２は、図１０に示されたように、２極着磁された分極磁石であり、フォーカスコイル８３はフォーカス磁石８２のＮ極部分８２ａとＳ極部分８２ｂとにその辺がまたがるように形成された直四角形状であることが望ましい。しかし、フォーカス磁石８２及びフォーカスコイル８３は他の構成を有しうる。
この場合、図１１Ａ及び図１１Ｂに示されたように、一対の辺に当たるフォーカスコイル８３部分は、全て電磁気力を発生させるのに寄与できる有効フォーカスコイルとなる。このように、直四角形状のフォーカスコイル８３のうち一対の辺に当たる部分が有効フォーカスコイルとして作用をすれば、稼動部に設置されるフォーカスコイル８３の全体長を縮められる。
ここで、フォーカス磁石８２のＮ極部分８２ａがＳ極部分８２ｂより上方に位置し、Ｎ極部分８２ａから出る磁気場の方向が紙面から飛出る方向とする時、一対の辺に当たるフォーカスコイル８３の部分は図１１Ａに示されたように、反時計方向に電流が流れる時、フレミングの左手法則によって上方に力を受ける。フォーカスコイル８３に前記と反対方向に電流が流れれば、一対の辺に当たるフォーカスコイル８３の部分は図１１Ｂに示されたように、下方に力を受ける。
したがって、フォーカスコイル８３に印加される電流の極性及び電流の量を調節すれば、レンズホルダ５０に搭載された第１及び第２対物レンズ４５，４１のフォーカス方向に沿う位置を制御できる。
再び、図６及び図７を参照すれば、第２磁気回路８５はトラックコイル８７とトラック磁石８６とを含んで構成される。
トラックコイル８７は、レンズホルダ５０の両側面に各々設置され、トラック磁石８６はトラックコイル８７に対向するようにベース６０に設置されることが望ましい。
トラック磁石８６としては図１２に示されたように、Ｒ方向に２極着磁された分極磁石であり、トラックコイル８７はトラック磁石８６のＮ極部分８６ａとＳ極部分８６ｂとにその辺がまたがるように形成された直四角形状であることが望ましい。この場合、図１３Ａ及び図１３Ｂに示されたように、一対の辺に当たるトラックコイル８７の部分が全て磁気力を発生させるのに寄与できる有効トラックコイルとなる。
このように、直四角形状のトラックコイル８７のうち一対の辺に当たる部分が有効トラックコイルとして作用すれば、稼動部に設置されるトラックコイル８７の全体長さを縮められる。
ここで、トラック磁石８６のＮ極部分８６ａがＳ極部分８６ｂより左側に位置し、Ｎ極部分８６ａから出る磁束の方向が紙面から飛出る方向とする時、一対の辺に当たるトラックコイル８７の部分は図１３Ａに示されたように、反時計方向に電流が流れる時、左側方向に力を受ける。トラックコイル８７に前記と反対方向に電流が流れれば、一対の辺に当たるトラックコイル８７の部分は図１３Ｂに示されたように、右側に力を受ける。
したがって、トラックコイル８７に印加される電流の極性及び電流の量を調節すれば、レンズホルダ５０に搭載された第１及び第２対物レンズ４５，４１のトラック方向に沿う位置を制御できる。
代案として、トラック磁石８６としては図１４に示されたように、Ｒ方向に３極着磁された分極磁石を備えることもある。この時、トラックコイル８７は３極着磁されたトラック磁石８６のＮ極部分８６ａとＳ極部分８６ｂとにその辺がまたがるように一対を備えることが望ましい。
ここで、図１４に示された３極着磁されたトラック磁石８６と、一対のトラックコイル８７の配置関係で、印加される電流方向によってトラックコイル８７が受ける力の方向は図１３Ａ及び図１３Ｂから十分に類推できるので、ここでその詳細な説明は省略する。
前記のように構成された磁気回路は、結果的に有効フォーカスコイル及び有効トラックコイルの長くする効果があって、フォーカスコイル８３及びトラックコイル８７の全体長を縮められるため、稼動部の重さを減少させうる。
また、図６及び図７を参照すれば、アクチュエータ４０は、フォーカス磁石８２から発生した磁気力線をガイドしてフォーカス方向に駆動力を発生させるための有効磁気場の強さを強くできるように、内側及び外側ヨーク８８，８９をさらに備えることが望ましい。
図１５は、図６に示されたフォーカス磁石８２及びこのフォーカス磁石８２から発生した磁気力線をガイドするための内側及び外側ヨーク８８，８９を抜粋して示す斜視図である。内側及び外側ヨーク８８，８９は、ベース６０と同じ材質で一体に形成できる。ここで、フォーカス磁石８２から発生した磁気力線をガイドするために内側及び外側ヨーク８８，８９のうち何れか一つだけを備えることもある。
前記のように、内側及び外側ヨーク８８，８９を備える場合、フォーカス磁石８２は外側ヨーク８９のレンズホルダ５０に向かう面に設置され、内側ヨーク８８は、フォーカスコイル８３及びレンズホルダ５０の中央部間に位置する。
したがって、内側及び外側ヨーク８８，８９を備える場合、レンズホルダ５０には図８に示されたように、内側ヨーク８８が挿し込まれる挿入孔９１がさらに備えられる。
一方、内側ヨーク８８は、図６及び図１５に示されたように、第２磁気回路８５のトラック磁石８６に対してはマウントとして使用されうる。この時、トラック磁石８６は、内側ヨーク８８のレンズホルダ５０の中央部に向かう面に設置される。そして、トラックコイル８７は、挿入孔９１内でトラック磁石８６と対面できるようにレンズホルダ５０に設置される。
前記のように、内側及び外側ヨーク８８，８９を備え、内側ヨーク８８をトラック磁石８６を設置するためのマウントとして利用し、挿入孔９１のレンズホルダ５０の中央部に向かう面にトラックコイル８７を配置する場合、挿入孔９１はレンズホルダ５０のフォーカス及びトラック方向への動きが挿入孔９１に位置する内側ヨーク８８、トラック磁石８６、トラックコイル８７などによって影響を受けないサイズに形成されたことが望ましい。この時、レンズホルダ５０の所望の位置から大きく離れようとする場合、挿入孔６１に挿し込まれている内側ヨーク８８などによってレンズホルダ５０がかかって動きが制限されるので、内側ヨーク８８はレンズホルダ５０の動きをガイドする役割をする。
図６及び図１５を参考として説明したように、内側及び外側ヨーク８８，８９を備えて有効磁気場の強さを極大化し、フォーカス磁石８２としてフォーカス方向に２極着磁された分極磁石を備えつつ、フォーカスコイル８３を辺がフォーカス磁石８２のＮ極及びＳ極部分にまたがるように直四角形状にすれば、所望のサイズの磁気駆動力を発生させるためのフォーカスコイル８３の長さ及びそれによる体積を減らせる。
また、トラック磁石８６でＲ方向に２極または３極着磁された分極磁石を備えつつ、トラックコイル８７の辺がトラック磁石８６のＮ極及びＳ極部分８６ａ，８６ｂにまたがるように直四角形状にすれば、所望のサイズの磁気駆動力を発生させるためのトラックコイル８７の長さ及びそれによる体積を減らせる。結果的に、フォーカス及びトラック磁石８２８６として分極磁石を利用する前記のような磁気回路の構成によれば、稼動部の重さを大きく減らせる。
したがって、アクチュエータ４０がレンズホルダ５０に２つの対物レンズ４５，４１を搭載することに起因してレンズホルダ５０に搭載される対物レンズ４５，４１の重さがレンズホルダに一つの対物レンズを搭載する一般的なアクチュエータに比べて増加する。しかし、アクチュエータ４０では、磁気回路をフォーカス方向への調整のための第１磁気回路８１とトラック方向への調整のための第２磁気回路８５とに分離し、フォーカス及びトラック磁石８２，８６に分極磁石を備えることによって、稼動部に設置される磁気回路（特に、フォーカスコイル８３及びトラックコイル８７）の重さを一般的なアクチュエータの場合に比べて減らせ、フォーカス及びトラック方向への調整のための電磁気力は一般的なアクチュエータに比べて強い。
結果的に前記のような構造のアクチュエータ４０での稼動部がレンズホルダに一つの対物レンズを搭載する一般的なアクチュエータの稼動部より重くても、感度低下が防止されうる。
また、アクチュエータ４０での稼動部の重さがレンズホルダに一つの対物レンズを搭載する一般的なアクチュエータの稼動部より軽くなることもある。
前記のように、本発明の第１実施例による光ピックアップは２種または３種以上の記録密度が相異なる光ディスクを互換して記録及び／または再生できるように、単一レンズホルダ５０に第１及び第２対物レンズ４５，４１を搭載する構造のアクチュエータ４０を備えられる。
ここで、図６ないし図１５を参照として説明したアクチュエータ４０は、本発明の第１実施例による光ピックアップに適用できる単一レンズホルダを有するアクチュエータの一例に過ぎず、アクチュエータの構造は多様に変形できる。
一方、図６ないし図１５を参照として説明したアクチュエータ４０は、本発明の第１実施例による光ピックアップ以外にも、２種の記録密度が相異なる光ディスク（例えば、次世代ＤＶＤとＤＶＤ）または３種以上の記録密度が相異なる光ディスク（例えば、次世代ＤＶＤ、ＤＶＤ及びＣＤ）を記録及び／または再生するための多様な構造の光ピックアップに適用できる。
以下では、レンズチルトによって主に発生する波面収差、すなわち、ＣＯＭＡ収差をレンズに入射される光の入射角、すなわち、画角を調整することによって補正できる本発明によるレンズの第１及び第２実施例を具体的な設計例を通じて説明する。
まず、ＤＶＤ用光ピックアップとして一般的に使われる従来のＤＶＤ用対物レンズは表１に示されたような設計データを有する。表１は、一般的なＤＶＤ用対物レンズが波長６５０ｎｍである光に対して開口数０.６０、焦点距離２.３３ｍｍを有するように設計された例を示すものである。
Figure 0004596760
 表１及び後述する設計例を示す表で、レンズの材質として使われるＢａＣＤ５＿ＨＯＹＡは対物レンズを製作するのに使われる光学媒質であって、６５０ｎｍ、７８０ｎｍ波長に対する屈折率が各々１.５８６４２２，１.５８２５０９である。また、表１及び後述する設計例を示す表で“ＣＧ”は光ディスクの光入射面から記録面に至る光学媒質であって６５０ｎｍ、７８０ｎｍ波長に対する屈折率が各々１.５８１９２２，１.５７５０９１である。
レンズの非球面に対する非球面式は非球面の頂点からの深さをｚとする時、式（４）のように表せる。
Figure 0004596760
式（４）で、ｈは光軸からの高さ、ｃは曲率、Ｋは円錐常数、Ａ〜Ｊは非球面の係数である。
図１６は、表１の設計データに製作された従来のＤＶＤ用対物レンズ１４１’の光路図を示す。
表１の設計データ及び図１６の光路図を示す従来のＤＶＤ用対物レンズ１４１’は光の入射角の変化による像面での像高さの変化については、図１７Ａに示されたような波面収差特性を表し、そのＤＶＤ用対物レンズ１４１’のチルトについては、図１７Ｂに示されたような波面収差の特性を表す。
図１７Ａ及び図１７Ｂ及び後述する波面収差の特性を表すグラフで、縦軸のＷＦＥｒｍｓ（λ）は波面収差ｒｍｓ（ｒｏｏｔ ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅ）値を波長（λ）の単位で表したものである。図１７Ａ及び図１７Ｂ及び後述する波面収差の特性を表すグラフで、ＡＳは非点収差、ＣＯＭＡはＣＯＭＡ収差、ＳＡは球面収差、ＲＭＳは前記非点収差、ＣＯＭＡ収差、球面収差に対するｒｍｓ、すなわち、
Figure 0004596760
値を表す。
図１７Ａと図１７Ｂとの比較によって分かるように、従来のＤＶＤ用対物レンズ１４１’では光が入射される角度の変化による像面での像高さの変化に対して主に非点収差が発生する一方、チルトに対しては主にＣＯＭＡ収差が発生する。
したがって、従来のＤＶＤ用対物レンズ１４１’を適用した光ピックアップの場合には、光が従来のＤＶＤ用対物レンズ１４１’に入射される角度を調整しても従来のＤＶＤ用対物レンズ１４１’のチルトに対して発生する波面収差を補正することが不可能である。これは収差図によっても確認できる。
図２の光ピックアップでＤＶＤ／ＣＤのための第２対物レンズ４１として、従来のＤＶＤ用対物レンズ１４１’を適用し、次世代ＤＶＤ用第１対物レンズ４５に対して第２対物レンズ４１が０.５゜だけチルトされるようにアクチュエータ４０のレンズホルダ５０に装着されたとする時、高密度光ディスクに対して最適になるように光ピックアップまたはアクチュエータ４０がスキューされれば、ＤＶＤ及び／またはＣＤ１ｂ，１ｃに対して第２対物レンズ４１が０.５゜チルトされている。この場合、第２対物レンズ４１では波面収差が０.０５１４λｒｍｓだけ発生する。
第２対物レンズ４１での波面収差の発生が最小化するように、第２対物レンズ４１に入射する第２及び／または第３光２１ａ，３１ａの光軸が０.１６゜だけチルトされるようにＤＶＤ１ｂ及び／またはＣＤ１ｃのための光源、すなわち、図２の場合に第２及び／または第３光ユニット２０，３０を光の進行方向に対して垂直である平面内で動いても、第２対物レンズ４１による波面収差は０.０４９８λｒｍｓとあまり減少しない。その理由は、前述したように従来のＤＶＤ用対物レンズ１４１’ではレンズチルトによる収差のほとんどがＣＯＭＡ収差である一方、フィールド特性については主に非点収差であるので、ＣＯＭＡ収差が相殺される方向に補正され難いためである。
図１８Ａは、波面収差が０.０５１４λｒｍｓだけ発生した時の収差図を示す。図１８Ｂは、波面収差が０.０４９８λｒｍｓだけ発生した時の収差図を示す。図１８Ａ及び図１８Ｂの比較によっても分かるように、一般的なＤＶＤ用対物レンズではレンズに入射される光の光軸のチルト角を調整しても、レンズのチルトによる波面収差を補正することが不可能である。
しかし、表２に示されたような設計データを有し、図１９のような光路図を示す本発明の第１実施例によるレンズ１４１を利用すれば、レンズのチルトに対して主に発生する波面収差を補正できる。
表２は、本発明によるレンズの第１設計実施例を示し、図１９は表２の設計データで製作されたレンズによる光路図を示す。表２は、本発明によるレンズが従来のＤＶＤ用対物レンズと同様に、波長６５０ｍｍの光に対して開口数０.６０、焦点距離２.３３ｍｍを有するように設計された例を示すものである。
Figure 0004596760
 図１９は、表２の設計データで製作された本発明の第１実施例によるレンズでの光路図を示す。
表２に示したように、本発明の第１実施例によるレンズは、単純な非球面よりなる２つのレンズ面を備える。表２の設計データで製作されて図１９の光路図を示す本発明の第１実施例によるレンズ１４１は、光の入射角の変化による像面での像高さの変化について図２０Ａに示されたような波面収差の特性を示し、レンズのチルトについては図２０Ｂに示されたような波面収差の特性を示す。
図２０Ａ及び図２０Ｂの比較によって分かるように、本発明の第１実施例によるレンズ１４１では像高さの変化について主にＣＯＭＡ収差が発生し、チルトについても主にＣＯＭＡ収差が発生するので、レンズ１４１のチルトによるＣＯＭＡ収差と反対方向にＣＯＭＡ収差が発生するようにレンズ１４１に入射される光の入射角を調整すれば、レンズのチルトによる波面収差を消去または低減する方向に補正できる。これは収差図によっても確認できる。
図２の光ピックアップでＤＶＤ１ｂ及び／またはＣＤ１ｃのための第２対物レンズ４１として、本発明の第１実施例によるレンズ１４１を適用し、高密度用第１対物レンズ４５に対して第２対物レンズ４１が０.５゜だけチルトされるようにアクチュエータ４０のレンズホルダ５０に装着されたとする時、次世代ＤＶＤ１ａに対して最適になるように本発明の第１実施例による光ピックアップまたはアクチュエータ４０がスキューされれば、ＤＶＤ１ｂに対して第２対物レンズ４１が０.５゜チルトされている。この場合、本発明の第１実施例によるレンズを適用した第２対物レンズ４１では、例えば、ＤＶＤ１ｂに対する波面収差が０.０８９０λｒｍｓだけ発生する。
第２対物レンズ４１での波面収差の発生が最小化するように、第２対物レンズ４１に入射する第２光２１ａの光軸を０.９８゜だけチルトされるようにＤＶＤ１ｂを光源、すなわち、図２の場合に第２光ユニット２０を光の進行方向に対して平面内で動かせば、第２対物レンズ４１による波面収差は０.０１１０λｒｍｓと大きく減少する。その理由は、本発明の第１実施例によるレンズがレンズチルトによって主に発生する収差とフィールド特性によって主に発生する収差とが同種に形成されて、例えば、ＣＯＭＡ収差または非点収差が相殺される方向に補正できるためである。
図２１Ａは、波面収差が０.０８９０λｒｍｓだけ発生した時の収差図を示す。図２１Ｂは、波面収差が０.０１１０λｒｍｓだけ発生した時の収差図を示す。図２１Ａ及び図２１Ｂの比較によって分かるように、本発明の第１実施例によるレンズの場合には光がレンズに入射される角度を調整すれば、レンズのチルトによる波面収差を補正できる。
図２２は、前記のように本発明によるレンズを利用して波面収差を減少させれば、光学システム、例えば、光ピックアップの性能マージンを向上させうることを示す。すなわち、従来のＤＶＤ用対物レンズを利用して組立てられた光ピックアップの場合、対物レンズのチルトに起因した収差を補正しても０.０４９８λｒｍｓの大きい収差が残っているが、通常光ピックアップに使われる光学系に許容されるＭａｒｅｃｈａｌ Ｃｒｉｔｅｒｉｏｎが０.０７０λｒｍｓであるので、この０.０７０λｒｍｓを基準とすれば、許容公差が±０.５５μｍと小さな値である。したがって、従来のＤＶＤ用対物レンズを採用した光ピックアップは対物レンズのデフォーカスによって性能が劣化される。
しかし、本発明の第１実施例によるレンズを第２対物レンズ４１として使用して０.０１１０λｒｍｓに組立てられた本発明による光ピックアップの場合、許容公差は±０.８μｍに拡大されるので、光ピックアップの性能マージンが大きく向上でき、これにより対物レンズのデフォーカスによる性能劣化を減らせる。
ここでは、本発明の第１実施例によるレンズが、２つの単純な非球面を備え、ＤＶＤの規格、すなわち、光ディスクの厚さ０.６ｍｍ、対物レンズの開口数０.６、光の波長６５０ｎｍに対して最適化するように設計され、レンズのチルトによる波面収差を光がレンズに入射される角度を調節することによって補正できると説明したが、これは一例示に過ぎず、本発明の第１実施例によるレンズは多様に設計されうる。
以上のような本発明の第１実施例によるレンズを第２対物レンズ４１として利用すれば、ＤＶＤ１ｂに対して第２対物レンズ４１がチルトされることによって発生する波面収差を補正できる。本発明の第１実施例によるレンズをＣＤ１ｃに対して最適化し、これを第２対物レンズ４１として使用すれば、ＣＤ１ｃに対して第２対物レンズ４１がチルトされることによって発生する波面収差も同じ原理で補正できる。
表３は、２つのレンズ面が非球面であり、ＤＶＤ及びＣＤに対して互換性を示すように、光源側に向けるレンズ面にホログラムパターンが形成された従来の回折型ＤＶＤ／ＣＤ対物レンズの設計例を示す。表３は、従来のＤＶＤ／ＣＤ互換型対物レンズが波長６５０ｎｍであるＤＶＤ用光に対しては開口数０.６０、焦点距離２.３３ｍｍを有し、波長７８０ｎｍであるＣＤ用光に対しては開口数０.５０、焦点距離２.３５ｍｍに設計された例を示すものである。
Figure 0004596760
 表３及び後述する表４で面Ｓ４及び面Ｓ５から次の面までの間隔または厚さを表す二つの値は上からＤＶＤ、ＣＤに対する値を表す。
表３及び後述する表４で、物体面側に向かうレンズ面Ｓ２は、ホログラムパターンが形成された非球面であって、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４はパワーを表す係数である。ホログラムの位相係数は、回転対称形式に表すと式（５）のように表せる。
Figure 0004596760
 ここで、φは位相差であり、Ｃｎはパワー係数であり、ｒは極座標である。
前記面Ｓ２はホログラムパターンが形成された非球面であって、表３の設計データは従来のＤＶＤ／ＣＤ互換型対物レンズの光源側に向かうレンズ面にホログラムパターンを形成した場合についてのものである。表３のような設計データでホログラムパターンが形成された前記面Ｓ２は入射される光を１次回折させる。
表３のように２つのレンズ面が全て非球面であり、物体面側に向かうレンズ面にホログラムパターンが形成された１次回折型の従来のＤＶＤ／ＣＤ用対物レンズである場合、像点での高さ及び対物レンズのチルトによる波面収差は図２３Ａ及び図２３Ｂ、図２４Ａ及び図２４Ｂのように表れる。
図２３Ａ及び図２３Ｂは、従来の回折型ＤＶＤ／ＣＤ対物レンズに対する像高さの変化及びこの対物レンズのチルト量による波面収差をＤＶＤ（光の波長６５０ｎｍ、開口数０.６、光ディスクの厚さ０.６ｍｍ）について表したグラフである。
図２４Ａ及び図２４Ｂは、従来の回折型ＤＶＤ／ＣＤ対物レンズに対する像高さの変化及び対物レンズのチルト量による波面収差をＣＤ（光の波長７８０ｎｍ、開口数０.５、光ディスクの厚さ１.２ｍｍ）について表したグラフである。
図２３Ａ及び図２３Ｂの比較によって分かるように、従来の回折型ＤＶＤ／ＣＤ対物レンズでは像高さの変化によっては主に非点収差が発生し、この従来の回折型ＤＶＤ／ＣＤ対物レンズのチルトによっては主にＣＯＭＡ収差が発生するため、ＤＶＤに対してはレンズチルトに対する波面収差を十分に補正できない。
ＣＤについては、図２４Ａ及び図２４Ｂの比較によって分かるように、像高さの変化及び回折型ＤＶＤ／ＣＤ対物レンズのチルトに対して全て主にＣＯＭＡ収差が発生する。したがって、ＣＤ用光源を光軸に垂直である平面内で動かすことによって７８０ｎｍ波長の光が従来の回折型ＤＶＤ／ＣＤ対物レンズに入射される角度を変化させれば、レンズのチルトによるＣＯＭＡ収差は補正できる。
表４は、ＤＶＤ及びＣＤについて互換性を表すように、光源側に向かうレンズ面にホログラムパターンが形成された本発明の第２実施例によるレンズ、すなわち、ＤＶＤ／ＣＤ互換可能な回折型レンズの設計例を示す。表４は、本発明による回折型ＤＶＤ／ＣＤ互換レンズが表３を参照として説明した従来のＤＶＤ／ＣＤ対物レンズと同様に、波長６５０ｎｍのＤＶＤ用光に対しては開口数０.６０、焦点距離２.３３ｍｍを有し、波長７８０ｎｍのＣＤ用光に対しては開口数０.５０、焦点距離２.３５ｍｍに設計された例を示すものである。
Figure 0004596760
 表４で、物体面側に向かうレンズ面Ｓ２は、ホログラムパターンが形成された非球面であって、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５はパワーを表す係数である。
表４は、本発明による回折型レンズが表３の設計データを有する従来の回折型ＤＶＤ／ＣＤ対物レンズと同様に、物体面側に向かうレンズ面にホログラムパターンを形成された例を示す。
表４のように２つのレンズ面が全て非球面であり、物体面側に向かうレンズ面にホログラムパターンが形成された本発明による１次回折型レンズの場合、像高さの変化及びレンズのチルト変化による波面収差は図２５Ａ及び図２５Ｂ、図２６Ａ及び図２６Ｂのように表れる。
図２５Ａ及び図２５Ｂは、本発明による回折型レンズに対する像高さの変化及びレンズのチルト変化による波面収差をＤＶＤ（光の波長６５０ｎｍ、開口数０.６、光ディスクの厚さ０.６ｍｍ）について示したグラフである。
図２６Ａ及び図２６Ｂは、本発明に回折型レンズに対する像高さの変化及びレンズのチルト変化による波面収差をＣＤ（光の波長７８０ｎｍ、開口数０.５、光ディスクの厚さ１.２ｍｍ）について示したグラフである。
図２５Ａ及び図２５Ｂの比較によって分かるように、本発明による回折型レンズでは所定範囲内での像高さの変化に対して主にＣＯＭＡ収差が発生し、レンズのチルトによっても主にＣＯＭＡ収差が発生するので、レンズのチルトによるＣＯＭＡ収差と反対方向にＣＯＭＡ収差が発生するように光が回折型レンズに入射される角度を調整すれば、レンズチルトによる波面収差を消去または低減する方に補正できる。
ＣＤについては、図２６Ａ及び図２６Ｂの比較によって分かるように、像高さの変化及びレンズのチルトに対して主にＣＯＭＡ収差が発生する。したがって、７８０ｎｍ波長の光がこの回折型レンズに入射される角度を変化させれば、レンズのチルトによる波面収差を補正できる。
図２の光ピックアップで、次世代ＤＶＤ１ａ用第１対物レンズ４５の光軸に対してＤＶＤ／ＣＤ用第２対物レンズ４１が０.５゜チルトされるようにアクチュエータ４０のレンズホルダ５０に装着され、ＤＶＤ１ｂ及び／またはＣＤ１ｃのための第２対物レンズ４１で本発明の第２実施例によるレンズ、すなわち、回折型レンズ及び従来の回折型ＤＶＤ／ＣＤ対物レンズを各々適用する時、レンズチルトによる波面収差を補正していない場合と、光が対物レンズに入射する角度、すなわち、像面での像高さを調整して補正した場合の最適値を表５に示した。表５で、Ｙｉｍは像面での像高さを表す。
Figure 0004596760
 表５で分かるように、第２対物レンズ４１で本発明の第２実施例による回折型レンズを備える場合、従来の回折型ＤＶＤ／ＣＤ対物レンズを備える場合に比べて、ＤＶＤ１ｂに対しては波面収差のサイズが０.０５１２λｒｍｓから０.０２３５λｒｍｓに減ってＤＶＤ１ｂに対する収差特性が５０％程度改善される。もちろん、ＣＤ１ｃの場合には、波面収差のサイズが０.０１７６λｒｍｓから０.０２２１λｒｍｓにむしろやや増加して性能が２５％程度劣化する。しかし、ＣＤ１ｃのための対物レンズの開口数が少ないため、ＣＤ１ｃについてはこの程度の劣化は実際に使用するのにあまり問題にならない。
ここで、表５で分かるように、従来の回折型ＤＶＤ／ＣＤ対物レンズの場合には、ＤＶＤ１ｂに対して像面での像高さを最適化しても波面収差はほぼ減らない。すなわち、従来の回折型ＤＶＤ／ＣＤ対物レンズの場合には光が入射される角度を調整して像面での像高さを変化させてもレンズチルトによる波面収差を補正できない。
以上のように、レンズ自体のチルトによって主に発生する波面収差と光がレンズに入射される角度変化時に主に発生する波面収差とが同種に形成された本発明によるレンズを光ピックアップに少なくとも一つの対物レンズに適用すれば、光ピックアップの製作時に発生する誤差によって前記対物レンズがチルトされるように組立てられる場合にも、対物レンズに入射する光の入射角をチルトさせることによって対物レンズの対物レンズのチルトに起因した波面収差を補正できる。
また、図２３Ａ及び図２３Ｂ、図２５Ａ及び図２５Ｂで分かるように、本発明によるレンズはレンズ自体のチルトによって主に発生する波面収差と光がレンズに入射される角度変化時主に発生する波面収差とがＣＯＭＡ収差として同種になる場合、その次には２つの場合に全て非点収差が大きく発生するので、それだけ波面収差が効果的に補正できる。
以上では、本発明による光ピックアップが次世代ＤＶＤ１ａ用第１対物レンズ４５に対してはスキュー調整によって第１対物レンズ４５と光ディスク１間にチルトが発生せずに、ＤＶＤ１ｂ／ＣＤ１ｃ用第２対物レンズ４１ではレンズのチルトによる波面収差を補正できる本発明の第１または第２実施例によるレンズを適用して、第１及び第２対物レンズ４５，４１間に相対的なチルトがある場合、ＤＶＤ用第２光２１ａ及びＣＤ用第３光３１ａが第２対物レンズ４１に入射される角度を調節して、このような相対的なチルトに起因した光ピックアップの光学的性能劣化を防止できるように設けられた場合を例をあげて説明した。
本発明による光ピックアップは、次世代ＤＶＤ１ａ用第１対物レンズ４５も第２対物レンズ４１と同様にチルトによる波面収差の補正が可能であり、次世代ＤＶＤの規格に合うように設計されたレンズを適用して、所望によってスキュー調整過程を省略できる光学的構成を有することもある。
また、本発明による光ピックアップは前述したのと反対に、ＤＶＤ１ｂ／ＣＤ１ｃ用第２対物レンズ４１についてはキュー調整によって光軸を合わせ、次世代ＤＶＤ１ａ用第１対物レンズ４５で、チルトによる波面収差を補正できるレンズを適用した光学的構成を有することもある。
一方、以上では、本発明による光ピックアップが３つの光源及び２つの対物レンズを備え、３種の記録密度が相異なる光ディスク、例えば、ＣＤ、ＤＶＤ及び高次世代ＤＶＤを互換採用して記録及び／または再生できると説明及び図示したが、本発明による光ピックアップは２つの対物レンズ及び２つの光源を備え、２種の記録密度が相異なる光ディスク、例えば、ＤＶＤと高密度光ディスク、またはＤＶＤとＣＤとを互換採用して記録及び／または再生する構造を有することもある。
例えば、ＤＶＤと次世代ＤＶＤ互換用である場合、本発明による光ピックアップは図２の光学系でＣＤ用光学系、すなわち、第３光ユニット３０及び第３コリメーティングレンズ３３がなく、第２対物レンズ４１でＤＶＤ規格に最適化したレンズを備える構造を有しうる。
また、本発明による光ピックアップは、単一系列の光ディスクを記録及び／または再生、または記録密度が相異なる複数系列の光ディスクを互換採用して記録及び／または再生するために図２７に示されたように、光ユニット１００と、単一対物レンズ１１０とを備える構造よりなることもある。ここで、図２７には光ユニット１００から出射された光が反射ミラー１０５に反射されて単一対物レンズ１１０に入射される場合が例示されているので、この反射ミラー１０５を省略した構造も可能である。
光ユニット１００は、次世代ＤＶＤ、ＤＶＤ及びＣＤのうち単一系列の光ディスクを記録及び／または再生、または記録密度が相異なる複数系列の光ディスクを互換採用して記録及び／または再生できるように、１つまたは２つ以上の光源を含む構成を有する。
単一対物レンズ１１０としては、表２及び表４の設計、例をあげて説明したような本発明によるチルトに起因した波面収差を補正できるレンズを備える構造を有することが望ましい。
この時、単一対物レンズ１１０として使われるレンズの設計条件は本発明による光ピックアップの光学的構成要求に合わせて適切に変形される。
本発明によるレンズ自体のチルトに起因した波面収差の補正機能を有するレンズを光ピックアップの少なくとも一つの対物レンズに使用すれば、対物レンズチルト時にも他の部品の追加なしにこのようなチルトに起因した波面収差を補正できるので、光ピックアップ組立て体の組立て段階及び／またはこれを適用した光記録及び／または再生機器の組立て段階で、対物レンズのチルト如可によるスキュー調整が不要である。
シリカを基本物質として８段階ブレーズドタイプに製作したホログラム素子のホログラムパターンの深さによる光効率を示すグラフである。 本発明の第１実施例による光ピックアップの光学的構成を概略的に示す図である。 図２の第１及び第２対物レンズによって集束された光が相異なる厚さの光ディスクに照射される経路を概略的に示す図である。 図２の光ピックアップで第２対物レンズが第１対物レンズに対して組立てエラーによってθだけチルトされている場合を例示した図である。 図２の第１及び第２対物レンズが式（３）を満足する作動距離に配置される例を示す図である。 本発明の第１実施例による光ピックアップに適用できるアクチュエータの一実施例を示す斜視図である。 図６のアクチュエータの平面図である。 図６に示されたレンズホルダを抜粋して示した斜視図である。 図８のIX−IX線端面図である。 図６の本発明による光ピックアップ用アクチュエータに適用される第１磁気回路の一実施例を概略的に示す斜視図である。 図１０の第１磁気回路によってレンズホルダがフォーカス方向に駆動される原理を示す図である。 図１０の第１磁気回路によってレンズホルダがフォーカス方向に駆動される原理を示す図である。 本発明による光ピックアップ用アクチュエータに適用される第２磁気回路の一実施例を概略的に示す斜視図である。 図１２の第２磁気回路によってレンズホルダがトラック方向に駆動される原理を示す図である。 図１２の第２磁気回路によってレンズホルダがトラック方向に駆動される原理を示す図である。 本発明による光ピックアップ用アクチュエータに採用される第２磁気回路の他の実施例を概略的に示す斜視図である。 図６に示されたフォーカス磁石及びこのフォーカス磁石から発生した磁気力線をガイドするための内側及び外側ヨークを抜粋して示した斜視図である。 表１の設計データで製作された従来のＤＶＤ用対物レンズの光路図を示す図である。 表１の設計データを有する従来のＤＶＤ用対物レンズでの光の入射角の変化による像面での像高さの変化及びこの従来のＤＶＤ用対物レンズのチルトに対する波面収差の特性を示すグラフである。 表１の設計データを有する従来のＤＶＤ用対物レンズでの光の入射角の変化による像面での像高さの変化及びこの従来のＤＶＤ用対物レンズのチルトに対する波面収差の特性を示すグラフである。 従来のＤＶＤ用対物レンズで波面収差が０.０５１４λｒｍｓだけ発生した時の収差図である。 従来のＤＶＤ用対物レンズで波面収差が０.０４９８λｒｍｓだけ発生した時の収差図である。 表２の設計データを有する本発明の第１実施例によるレンズでの光路図を示す図である。 表２の設計データを有する本発明の第１実施例によるレンズでの光の入射角の変化による像面での像高さの変化及びレンズのチルトに対する波面収差の特性を示すグラである。 表２の設計データを有する本発明の第１実施例によるレンズでの光の入射角の変化による像面での像高さの変化及びレンズのチルトに対する波面収差の特性を示すグラである。 本発明の第１実施例によるレンズでの波面収差が０.０８９０λｒｍｓだけ発生した時の収差図である。 本発明の第１実施例によるレンズでの波面収差が０.０１１０λｒｍｓだけ発生した時の収差図である。 本発明によるレンズを利用して波面収差を減少させれば、光学システム、例えば、光ピックアップの性能マージンを向上させうることを示すグラフである。 従来の回折型ＤＶＤ／ＣＤ対物レンズに対する像高さの変化及びこの対物レンズのチルト量による波面収差をＤＶＤ（光の波長６５０ｎｍ、開口数０.６、光ディスクの厚さ０.６ｍｍ）について示すグラフである。 従来の回折型ＤＶＤ／ＣＤ対物レンズに対する像高さの変化及びこの対物レンズのチルト量による波面収差をＤＶＤ（光の波長６５０ｎｍ、開口数０.６、光ディスクの厚さ０.６ｍｍ）について示すグラフである。 従来の回折型ＤＶＤ／ＣＤ対物レンズに対する像高さの変化及び対物レンズのチルト量による波面収差をＣＤ（光の波長７８０ｎｍ、開口数０.５、光ディスクの厚さ１.２ｍｍ）について示すグラフである。 従来の回折型ＤＶＤ／ＣＤ対物レンズに対する像高さの変化及び対物レンズのチルト量による波面収差をＣＤ（光の波長７８０ｎｍ、開口数０.５、光ディスクの厚さ１.２ｍｍ）について示すグラフである。 本発明の実施例による回折型レンズに対する像高さの変化及びレンズのチルト変化による波面収差をＤＶＤ（光の波長６５０ｎｍ、開口数０.６、光ディスクの厚さ０.６ｍｍ）について示すグラフである。 本発明の実施例による回折型レンズに対する像高さの変化及びレンズのチルト変化による波面収差をＤＶＤ（光の波長６５０ｎｍ、開口数０.６、光ディスクの厚さ０.６ｍｍ）について示すグラフである。 本発明の実施例による回折型レンズに対する像高さの変化及びレンズのチルト変化による波面収差をＣＤ（光の波長７８０ｎｍ、開口数０.５、光ディスクの厚さ１.２ｍｍ）について示すグラフである。 本発明の実施例による回折型レンズに対する像高さの変化及びレンズのチルト変化による波面収差をＣＤ（光の波長７８０ｎｍ、開口数０.５、光ディスクの厚さ１.２ｍｍ）について示すグラフである。 本発明の第２実施例による光ピックアップの構成を概略的に示す図である。
符号の説明
１０ 第１光ユニット
１１ 光源
１１ａ 第１光
１３ 偏光ビームスプリッタ
１４ 集光レンズ
１５ １／４波長板
１６ 検出レンズ
１７ 光検出器
１８ 第１コリメーティングレンズ
１９ スピンドルモータ
２０ 第２光ユニット
２１ａ 第２光
２３ 第２コリメーティングレンズ
２５ 第１光路変換器
２６ モニタ用光検出器
２７ モニタ用光検出器
３０ 第３光ユニット
３１ａ 第３光
３３ 第３コリメーティングレンズ
３５，３７ 反射ミラー
４０ アクチュエータ
４１ 第２対物レンズ
４５ 第１対物レンズ
５０ レンズホルダ

Claims (22)

  1. 複数の対物レンズを備える光ピックアップにおいて、
    前記複数の対物レンズは、単一レンズホルダに設けられ、
    前記複数の対物レンズのうち少なくとも何れか一つの対物レンズに、チルトに対しては主にＣＯＭＡ収差が発生し、光が入射される角度の変化による像面での像高さの変化に対しても主にＣＯＭＡ収差が発生する対物レンズを用い、
    前記何れか一つの対物レンズのチルトによって主に発生するＣＯＭＡ収差を、前記何れか一つの対物レンズに入射される光の光軸をチルトさせることで主に発生するＣＯＭＡ収差により補正することを特徴とする光ピックアップ。
  2. 前記複数の対物レンズは、
    入射される高密度記録媒体用光を集束させて高密度記録媒体の記録及び／または再生のための光スポットを形成する第１対物レンズと、
    入射される低密度記録媒体用光を集束させて低密度記録媒体の記録及び／または再生のための光スポットを形成する第２対物レンズとを含み、
    前記高密度記録媒体に適した波長の光を出射する高密度用光源と、
    前記低密度記録媒体に適した波長の光を出射する少なくとも一つの低密度用光源とを備え、高密度記録媒体及び低密度記録媒体を互換採用できることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
  3. 前記第１対物レンズの作動距離をＷＤ１、前記第２対物レンズの作動距離を ＷＤ２とする時、前記第１及び第２対物レンズは次の条件式、
    ＷＤ２≧ＷＤ１
    第１対物レンズの記録媒体に対する基本離隔距離＝ＷＤ１＋α
    ここで、α＝｜ＷＤ２−ＷＤ１｜×（０.１〜１.０）
    を満足するように設置され、記録媒体の装着及び／または作動距離が長い第２対物レンズ動作時に短い作動距離を有する第１対物レンズと記録媒体間の接触を防止することを特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ。
  4. 前記第１対物レンズが前記第２対物レンズより記録媒体の内径側に近く位置することを特徴とする請求項２または３に記載の光ピックアップ。
  5. 前記第１及び第２対物レンズは、前記記録媒体の半径方向に対応して配置されたことを特徴とする請求項４に記載の光ピックアップ。
  6. 前記複数の対物レンズが設置される単一レンズホルダと、前記レンズホルダを駆動するための磁気回路を含むアクチュエータ部とを含むことを特徴とする請求項１ないし５のうち何れか一項に記載の光ピックアップ。
  7. 前記アクチュエータ部は、２軸駆動装置及び３軸駆動装置のうち何れか一つであることを特徴とする請求項６に記載の光ピックアップ。
  8. 前記アクチュエータ部は、前記複数の対物レンズが設置され、フォーカシング方向及び記録媒体の半径方向に独立的に動ける稼動部を含む２軸駆動装置を備えることを特徴とする請求項７に記載の光ピックアップ。
  9. 前記アクチュエータ部は、前記複数の対物レンズが設置され、フォーカシング方向及び記録媒体の半径方向に独立的に動ける稼動部を含み、前記稼動部のチルトを制御できる３軸駆動装置を備えることを特徴とする請求項７に記載の光ピックアップ。
  10. 前記アクチュエータ部は、前記複数のレンズが搭載される単一アクチュエータを備えることを特徴とする請求項６に記載の光ピックアップ。
  11. 前記アクチュエータ部は、前記複数の対物レンズを独立的に駆動し、前記複数の対物レンズが各々搭載される複数のアクチュエータを備えることを特徴とする請求項６に記載の光ピックアップ。
  12. 前記磁気回路は、前記複数の対物レンズをフォーカシング方向に駆動するための第１磁気回路と、前記複数の対物レンズをトラッキング方向に駆動するための第２磁気回路と、が分離された構造よりなり、稼動部の重さを減らせることを特徴とする請求項６ないし１１のうち何れか一項に記載の光ピックアップ。
  13. 前記第１及び第２磁気回路は、前記レンズホルダの同じ側に配置されることを特徴とする請求項１２に記載の光ピックアップ。
  14. 前記第１磁気回路は、フォーカスコイル及びフォーカス磁石を含むことを特徴とする請求項１２に記載の光ピックアップ。
  15. 前記フォーカスコイルは、ラジアル方向に前記レンズホルダの両側面に配置され、前記フォーカス磁石は前記フォーカスコイルに対向することを特徴とする請求項１４に記載の光ピックアップ。
  16. 前記フォーカス磁石は、２極着磁磁石であり、前記フォーカスコイルは直四角形状を有し、前記フォーカスコイルの辺が前記フォーカス磁石のＮ極部分及びＳ極部分上に各々配置されることを特徴とする請求項１４に記載の光ピックアップ。
  17. 前記フォーカスコイルに適用される電流の極性及び量が変更される時、フォーカシング方向に前記レンズホルダの位置が変更されることを特徴とする請求項１６に記載の光ピックアップ。
  18. 前記第２磁気回路は、トラッキングコイル及びトラッキング磁石をさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の光ピックアップ。
  19. 前記トラッキングコイルは、ラジアル方向に前記レンズホルダの両側面に配置され、前記トラッキング磁石は前記トラッキングコイルに対面するように配置されることを特徴とする請求項１８に記載の光ピックアップ。
  20. 前記トラッキング磁石は、２極着磁磁石であり、前記トラッキングコイルは直四角形状を有し、前記トラッキングコイルの辺が前記トラッキング磁石のＮ極部分及びＳ極部分上に各々配置されることを特徴とする請求項１８に記載の光ピックアップ。
  21. トラッキングコイルに適用される電流の極性及び量が変更される時、トラッキング方向に前記レンズホルダの位置が変更されることを特徴とする請求項２０に記載の光ピックアップ。
  22. 光を出射する複数の光源を備える少なくとも一つの光ユニットと、複数の対物レンズとを含み、
    前記複数の対物レンズは、単一レンズホルダに設けられ、
    前記複数の対物レンズのうち少なくとも何れか一つの対物レンズに、チルトに対しては主にＣＯＭＡ収差が発生し、光が入射される角度の変化による像面での像高さの変化に対しても主にＣＯＭＡ収差が発生する対物レンズを用い、
    前記何れか一つの対物レンズのチルトによって主に発生するＣＯＭＡ収差を、前記何れか一つの対物レンズに入射される少なくとも一つの光の光軸の角度に起因して主に発生するＣＯＭＡ収差によって補正することを特徴とする光ピックアップ。
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