JP4771894B2 - 対物レンズの収差補正方法 - Google Patents

Description

本発明は、レンズの収差を抑制するレンズホルダ及びそのレンズホルダを用いた光ヘッド装置に関する。

従来、ＣＤ及びＤＶＤ等の数種類の光ディスクを１つの装置で記録再生することができる互換型の光ディスク装置がある。このような互換型の光ディスク装置は、それぞれの光ディスクにおいて情報信号の記録再生をするために、光源からのレーザービームをそれぞれの光ディスクの情報記録面に透明基板を介して集光させる必要がある。

ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ）とＤＶＤ（Ｄｉｇｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）とにおいては、レーザービームの波長と、透明基板の厚さとが異なっている。この２つの相違点によって生じる収差により、レーザービームをそれぞれの光ディスクの情報記録面の回折限界近くまで集光させることができないという問題点があった。この問題点を解決するために、光源からの光が入射される側に段差構造を設けた非連続球面のレンズを用いて光ディスクに光を集光させることによって、二波長の光束における収差を抑制している。

また、近年青色レーザを用いた高密度光ディスク（ＢＤ：Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ、ＨＤ−ＤＶＤ：Ｈｉｇｈ ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ−ＤＶＤ）が実用化され始めている。光ディスクの記録密度は、情報記録面に集光する光スポット径と対物レンズの開口数とに依存する。これにより、光ディスクの高密度化は、光ディスク装置の光源からのレーザービームの短波長化及び対物レンズにおける高開口数化により実現することができる。

このような青色レーザを用いた高密度の光ディスク装置においては、ＣＤ及びＤＶＤ等の既存の光ディスクを記録再生できるように、互換性を有している光ディスク装置であることが好ましい。また、光ピックアップにおいて、光ディスクの種類に応じて対物レンズを設け、使用する光ディスクの種類に応じて、対物レンズを交換する必要がある。さらに、光ディスクの種類ごとに光ヘッド装置を設け、使用する光ディスクの種類に応じて光ヘッド装置を交換する必要がある。

コストを削減するためや装置の小型化を実現するために光ヘッド装置は、ＣＤ及びＤＶＤに用いられる対物レンズと、ＢＤ又はＨＤ−ＤＶＤに用いられる対物レンズの２つの対物レンズを用いることが好ましい。ここで、ＤＶＤの波長は、略６６０ｎｍ、ＣＤの波長は略７８５ｎｍ、及びＢＤの波長は略４０５ｎｍである。

このような２つの対物レンズを有する従来の光ヘッド装置９００の断面図を図１３に示す。また、図１３においては、対物レンズによって集光された光が照射される光ディスク９０４の断面図を点線で示している。図１３に示す光ヘッド装置９００はＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ９０１、ＢＤ用対物レンズ９０２、レンズホルダ９０３、図示せぬアクチュエータを有する。レンズホルダ９０３はこのＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ９０１及びＢＤ用対物レンズ９０２を当接保持している。アクチュエータはレンズホルダ９０３を移動させる。すなわち、使用する光ディスク９０４に応じてアクチュエータを制御して、その光ディスクに対応した対物レンズが光軸上にくるように選択して移動させる。ＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ９０１又はＢＤ用対物レンズ９０２を通過した光は光ディスク９０４に集光されて照射される。

しかしながら、対物レンズにおいては、製造時に非点対称の歪みが生じてしまい、この歪みが対物レンズにコマ収差を発生させてしまう。この対物レンズのコマ収差を抑制する従来の方法として、対物レンズを当接保持するレンズホルダ全体を傾けることによって、光軸を傾け、コマ収差を低減させていた。図１４にレンズホルダ全体を傾けた従来の光ヘッド装置９１０の断面図及び点線で対物レンズを通過した光を集光する光ディスク９０４の断面図を点線で示す。図１４に示すように、レンズホルダ９０３全体を傾けることにより、対物レンズ自体が有する製造誤差によるコマ収差を抑制している。しかし、この方法を用いて、片方の対物レンズのコマ収差を完全に抑制したとしても、他方の対物レンズのコマ収差まで完全に抑制できず、その他方の対物レンズのコマ収差をそれ以上小さくすることができないという問題点があった。

２枚の対物レンズ両方のコマ収差を抑制した光ヘッド部が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の技術は、ＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズとＢＤ用対物レンズとの開口率等に条件を設け、この条件によりＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ及びＢＤ用対物レンズを形成する。そして、この２つの対物レンズをレンズホルダに当接して、ＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ及びＢＤ用対物レンズを有するレンズホルダ全体を傾けるものである。

また、従来１つの対物レンズのみを有する光ヘッド装置も一般的に用いられている。図１５に従来の１つの対物レンズを有する光ヘッド装置９２０の断面図を示す。また、図１５には、光ヘッド装置９２０の上方に対物レンズを通過した光を集光する光ディスク９０４の断面図を点線で示す。図１５に示すように、１つの対物レンズを有する光ヘッド装置９２０は図１３で示す２つの対物レンズを有する光ヘッド装置９００と同様に、コマ収差が考慮されずに形成されていた。若しくは対物レンズの製造時に発生するコマ収差に基づきレンズホルダ全体を所定角度傾けていた（不図示）。
特許３２３５５１９号

しかしながら、特許文献１に記載の２つの対物レンズを有する光ヘッド装置は、コマ収差をなくす条件に合わせてＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ及びＢＤ用対物レンズを形成する必要があるため、このような対物レンズを製造することは困難であるという問題点があった。また、１つの対物レンズを有する光ヘッド装置の場合には、製造誤差によるコマ収差を補正するためにレンズホルダ全体を傾ける操作が細かい作業であるため、コマ収差が大きい値である場合はレンズホルダ全体を傾ける角度が大きいため調整時間が長くなり困難であった。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、光ディスク装置における対物レンズのコマ収差の抑制を容易にすることができるレンズホルダ及びこのレンズホルダを用いた光ヘッド装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に係るレンズホルダにおいては、対物レンズを嵌合するレンズ取付孔と、前記レンズ取付孔の周囲に位置し、前記対物レンズを当接するレンズ当接面とを有し、前記対物レンズが傾いて嵌合するように前記レンズ当接面の一部に段差部が形成されている。レンズ当接面に段差部が形成されていることにより、対物レンズが傾いてレンズ当接面に当接されるため、対物レンズのコマ収差を抑制することができる。

本発明の第２の態様に係るレンズホルダにおいては、前記対物レンズはＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ又はＢＤ用対物レンズであることを特徴とするものである。

本発明の第３の態様に係るレンズホルダにおいては、対物レンズを嵌合する第１のレンズ取付孔及び第２のレンズ取付孔と、前記第１のレンズ取付孔の周囲に位置し、前記対物レンズを当接する第１のレンズ当接面と、前記第２のレンズ取付孔の周囲に位置し、前記対物レンズを当接する第２のレンズ当接面とを有し、前記対物レンズが前記第１のレンズ当接面及び／又は前記第２のレンズ当接面の一部に傾いて嵌合するように段差部が形成されている。第１のレンズ当接面及び／又は第２のレンズ当接面の一部に段差部が形成されていることにより、対物レンズが傾いて第１のレンズ当接面及び／又は第２のレンズ当接面に当接されるため、対物レンズの収差を抑制することができる。

本発明の第４の態様に係るレンズホルダにおいては、前記対物レンズはＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ及びＢＤ用対物レンズであることを特徴とするものである。

本発明の第５の態様に係るレンズホルダにおいては、前記段差部は前記対物レンズの製造時のコマ収差及び前記対物レンズが単位角度傾く際に発生する単位角コマ収差に基づいて形成されることを特徴とするものである。

本発明の第６の態様に係るレンズホルダにおいては、前記段差部はスペーサにより形成されることを特徴とするものである。

本発明の第７の態様に係るレンズホルダにおいては、前記段差部は前記レンズ当接面を切削することにより形成されることを特徴とするものである。

本発明の第８の態様に係るレンズホルダにおいては、前記段差部は前記対物レンズのコマ収差を６０ｍλｒｍｓ以下にするように形成されることを特徴とするものである。

本発明の第９の態様に係るレンズホルダにおいては、前記段差部は前記対物レンズのコマ収差を１０ｍλｒｍｓ以下にするように形成されることを特徴とするものである。

本発明の第１０の態様に係るレンズホルダにおいては、前記レンズホルダを前記対物レンズのコマ収差に応じて前記コマ収差をなくすように傾けることを特徴とするものである。

本発明の第１１の態様に係るレンズホルダにおいては、前記レンズホルダは、前記段差部により前記対物レンズが傾けられる方向と略逆方向又は略同方向に傾けられることを特徴とするものである。

本発明の第１２の態様に係る光ヘッド装置においては、第１の態様乃至第１１の態様にかかる前記レンズホルダを有するものである。

本発明の第１３の態様に係る光ディスク装置においては、第１２の態様にかかる前記光ヘッド装置を有するものである。

本発明の第１４の態様に係る対物レンズの収差補正方法においては、光ディスクに光を集光するための対物レンズが嵌合するレンズ取付孔と、前記レンズ取付孔の周囲に位置し、前記対物レンズを当接するレンズ当接面とを有するレンズホルダを用いた対物レンズの収差補正方法であって、前記対物レンズの製造時のコマ収差及び前記対物レンズの単位角度傾ける際に発生するコマ収差である単位角コマ収差を測定するステップと、前記製造時のコマ収差及び前記単位角コマ収差に基づいて前記レンズ当接面の一部に段差部が形成された前記レンズホルダを準備するステップと、前記段差部を有する前記レンズホルダに前記対物レンズを傾けて嵌合させるステップとを有する。対物レンズの製造時のコマ収差及び単位角コマ収差に基づいてレンズ当接面の一部に段差部を形成することにより、対物レンズがレンズ当接面に傾いて当接されるため、対物レンズのコマ収差を抑制することができる。

本発明の第１５の態様に係る対物レンズの収差補正方法においては、前記対物レンズはＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ又はＢＤ用対物レンズであることを特徴とするものである。

本発明の第１６の態様に係る対物レンズの収差補正方法においては、第１の対物レンズ及び第２の対物レンズが嵌合する２つのレンズ取付孔と、前記レンズ取付孔の周囲に位置し、前記第１の対物レンズ及び第２の対物レンズを当接するレンズ当接面とを有するレンズホルダを用いた対物レンズの収差補正方法であって、前記第１の対物レンズ及び前記第２の対物レンズのそれぞれの製造時のコマ収差及び前記第１の対物レンズ及び前記第２の対物レンズの単位角あたりに発生するコマ収差である単位角コマ収差を測定するステップと、前記第１の対物レンズ及び前記第２の対物レンズそれぞれの製造時のコマ収差及び前記単位角コマ収差に基づいて前記第１の対物レンズ及び／又は前記第２の対物レンズのレンズ当接面の一部に段差部が形成された前記レンズホルダを準備するステップと、前記段差部を有する前記レンズホルダに前記第１の対物レンズ及び／又は前記第２の対物レンズを傾けて嵌合させるステップと、前記レンズホルダを前記第１の対物レンズ及び／又は前記第２の対物レンズのコマ収差をなくすように前記レンズホルダを傾けるステップとを有する。前記第１の対物レンズ及び前記第２の対物レンズの製造時のコマ収差及び単位角コマ収差に基づき、レンズ当接面の一部に段差部を形成し、第１の対物レンズ及び／又は第２の対物レンズを傾けてレンズ当接面に当接する。さらにレンズホルダを傾けることにより、第１の対物レンズ及び第２の対物レンズのコマ収差を抑制することができる。

本発明の第１７の態様に係る対物レンズの収差補正方法においては、前記第１の対物レンズはＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズであり、前記第２の対物レンズはＢＤ用対物レンズであることを特徴とするものである。

本発明の第１８の態様に係る対物レンズの収差補正方法においては、前記段差部が異なる数種類の前記レンズホルダを予め用意することを特徴とするものである。

本発明によれば、対物レンズとレンズホルダとが当接されるレンズ当接面の一部に段差部を設けることによって、対物レンズのコマ収差を容易に抑制することができるレンズホルダ及びそのレンズホルダを用いた光ヘッド装置を提供することができる。

実施の形態１．
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について説明する。この実施の形態は、本発明をレンズホルダ及びこのレンズホルダを用いた光ヘッド装置に適用したものである。本実施の形態にかかる光ヘッド装置は、２つの対物レンズを有している。この２つの対物レンズを当接保持するためのレンズホルダは、それぞれの対物レンズに対応したレンズ当接面を有しており、このレンズ当接面の一部に段差部を設けている。

このレンズホルダに２つの対物レンズを当接保持させ、レンズホルダを傾けることによって、２つの対物レンズにおけるコマ収差を抑制させている。この段差部の高さは、それぞれの対物レンズにおけるコマ収差及びそれぞれの対物レンズにおける角度に対するコマ収差の変化量から算出される。このようにすることによって、容易に２つの対物レンズのコマ収差を低減させることができる。以下では、ＢＤ又はＨＤ−ＤＶＤ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ ＤＶＤ）用の対物レンズとＣＤ及びＤＶＤ用の対物レンズの２つを有する光ヘッド装置を有する例として説明する。

本実施の形態に係る光ヘッド装置が用いられる光ディスク装置１の一例について説明する。図１に本発明を用いた光ディスク装置１の概略構成図を示す。図１に示すように、光ディスク装置１は、波長λ１で発光するＢＤ用の光源２、波長λ２で発光するＤＶＤ用の光源３、波長λ３で発光するＣＤ用の光源４、第1のビームスプリッタ５ａ、第２のビームスプリッタ５ｂ、レンズ６、制限開口７、及び対物レンズ８とを有する。図１においては、光源２乃至４から出射された光が集光されて照射される光ディスクであるＤＶＤ９ａ、ＣＤ９ｂ、及びＢＤ９ｃの断面図も示す。

第１のビームスプリッタ５ａ及び第２のビームスプリッタ５ｂは光源２乃至４から出射された光を分割する。レンズ６はコリメータレンズ等である。そして、制限開口７は後述するように対物レンズ８の実効開口数を、照射対象の光ディスクに応じて決定する。対物レンズ８は光源２乃至４から出射された光束を光ディスク９ａ乃至９ｃの情報記録面上に集光する。

まず、ＢＤ用の光源２から出射した光は、ビームスプリッタ５ａを通過し、レンズ６を介することによって略平行になる。レンズ６を通過した平行光が制限開口７を介して対物レンズ８に照射されて、対物レンズ８によってＢＤ９ｃに集光される。ＤＶＤ用の光源３から出射した光もＢＤ用の光源２から出射した光と同様にビームスプリッタ５ａを通過してレンズ６を介してレンズ８に照射される。そして、対物レンズ８によってＤＶＤ９ａに集光される。また、ＣＤ用の光源４から出射した光は、ビームスプリッタ５ｂを通過する。そして、レンズ６及び制限開口７を介し、対物レンズ８に照射される。そして、対物レンズ８によってＣＤ９ｂに集光される。なお、図１では、ＢＤ９ｃ及びＤＶＤ９ａを用いる場合を無限系の光学系とし、ＣＤ９ｂを用いる場合を有限系の光学系としたが、本発明はこれに限られない。

光源２乃至光源４から出射された光が光ディスクの情報記録面で反射する。そして、対物レンズ８を介して検出部（不図示）により反射した光が検出され、光電変換される。これにより、フォーカスサーボ信号、トラックサーボ信号、及び再生信号等を生成する。

以下、本実施の形態の光ヘッド装置１０について図面を用いて詳細に説明する。図２に本発明の実施の形態にかかる光ヘッド装置１０の概略構成図を示す。この光ヘッド装置１０においては、上述の光ディスク装置における対物レンズ８を有している。また、本実施の形態に係る光ヘッド装置においては、対物レンズ８として、ＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ及びＢＤ専用対物レンズを有している。図２には、光ヘッド装置１０の対物レンズによって集光された光が照射される光ディスク９を点線で示す。また、図３に本実施の形態にかかる光ヘッド装置を対物レンズが当接保持される側から見た図を示す。

図２に示す光ヘッド装置１０は、ＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ１１、ＢＤ用対物レンズ１２、及びレンズホルダ１３を有する。このＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ１１及びＢＤ用対物レンズ１２を介して、光源から出射された光が光ディスク９の情報記録面に集光される。

レンズホルダ１３はＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ１１及びＢＤ用対物レンズ１２を嵌合するための２つのレンズ取付孔を有する。一方のレンズ取付孔の周囲にはＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズを当接するためのレンズ当接面１５ａが形成されている。また、他方のレンズ取付孔の周囲にはＢＤ用対物レンズ１２を当接するためのレンズ当接面１５ｂが形成されている。本実施の形態に係るレンズホルダ１３においては、このレンズ当接面の一部に段差部１４を形成している。ここでは、ＢＤ用対物レンズ１２のレンズ当接面１５ｂに段差部１４を形成するものとする。なお、段差部１４は、ＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ１１が当接されるレンズ当接面１５ａに設けられてもよいし、ＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ１１が当接されるレンズ当接面１５ｂに設けられてもよい。また、ＢＤ用対物レンズが当接されるレンズ当接面１５ｂ及びＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ１１が当接されるレンズ当接面１５ａ両方に設けられても良い。

また、ここでは、図３に示すように、段差部１４は、ＢＤ用対物レンズ１２のレンズ当接面１５ｂ上であって、ＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ１１と離隔した位置に形成するものとする。もちろん、段差部１４は、レンズ当接面１５ｂのＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ１１側に設けても良い。また、段差部１４を設けたレンズホルダ１３を作成するのではなく、段差部１４に相当するスペーサを用いてもよい。さらに、レンズ当接面１５ｂに凹部を設けることによって対物レンズを傾けるようにしてもよい。すなわち、ここで段差部１４と記述しているのは、ＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ１１に対してＢＤ用対物レンズ１２を傾けるための段差部１４であり、この段差部１４は、凹部であってもよいし、凸部であってもよい。また、これらの部分がスペーサによって作成されても良い。

また、ＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ１１においては、ＤＶＤ９ａ及びＣＤ９ｂ側のレンズ面と、ＤＶＤ９ａ及びＣＤ９ｂ側と反対側のレンズ面のどちらか一方を輪帯状の段差構造を形成した不連続な非球面形状にする。この不連続な非球面形状は、ＤＶＤ及びＣＤの記録再生時の波面収差を極力抑えるように決定されている。また、ＢＤ用対物レンズ２は非球面レンズとしてもよいし球面レンズとしてもよい。

また、レンズ当接面１５ｂに形成した段差部１４の高さは、以下のようにして算出する。まず、それぞれの対物レンズにおける製造誤差によるコマ収差を測定する。同時に、レンズを傾ける角度であるチルト角に対するコマ収差の増加の割合である単位角コマ収差も測定する。一種類の対物レンズを作成する場合、一つの金型を作成した後に対物レンズは作成され、同じ金型で作成された対物レンズの場合、製造誤差は略同じ値をとることが経験的に実証されている。そのため、１枚の対物レンズにおいて上述の製造誤差によるコマ収差と単位角コマ収差とを測定することによって、同じ金型で作成した対物レンズにおける製造誤差によるコマ収差と単位角コマ収差とはその値と略同じ値をとると考えられる。

このようにして測定した、対物レンズのコマ収差と単位角コマ収差とを用いて、ＢＤ用対物レンズ１２のレンズ当接面１５ｂに形成する段差部１４の高さを算出する。まず、それぞれの対物レンズにおけるコマ収差を、それぞれの対物レンズを傾けた際に発生するコマ収差の増加分で除算することによって、それぞれの対物レンズにおいてコマ収差をなくすために必要なレンズを傾ける角度であるチルト角を算出する。すなわち、ＤＶＤ及びＣＤ用の対物レンズ１１においてコマ収差をなくすために必要な第１のチルト角と、ＢＤ用対物レンズ１２においてコマ収差をなくすために必要な第２のチルト角との差を算出する。この第１のチルト角と第２のチルト角の差分だけＢＤ用対物レンズ１２が傾けられるような段差を算出することによって、レンズ当接面１５ｂに形成した段差部１４の高さを算出する。この方法で算出された高さの段差部１４を有するレンズホルダ１３を用いることによって、レンズホルダ１３を傾けることによって、両方の対物レンズのコマ収差を同時に抑制することができる。

次に、一例を示すことによって、上述の段差部１４の高さの算出方法を説明する。まず、図４にＤＶＤ及びＣＤ用のＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ１１と、ＢＤ用の第２の対物レンズ１２の設計仕様の一例を表す。図４には、ＤＶＤ及びＣＤ用の対物レンズ１１、及びＢＤ用の対物レンズ１２に使用する光の波長λ、焦点距離ｆ、実効開口数ＮＡ、物像間距離ＯＤを記載している。図４に示すそれぞれの対物レンズの仕様を満たすように第１の対物レンズ１１及び第２の対物レンズ１２を設計する。

図４に示すように、ＤＶＤの波長は略６６０ｎｍ、ＣＤの波長は略７８５ｎｍ、及びＢＤの波長は略４０５ｎｍである。また、図４に示したＤＶＤ及びＣＤ用の対物レンズ１１及びＢＤ用の対物レンズ１２のそれぞれの実効開口数ＮＡは、図示せぬ光ディスク装置の制限開口によって定められる。この制限開口は、光ディスク装置の光源から照射する対象に応じて実効開口数ＮＡを変化させる。すなわち、例えば、光ディスクがＢＤである場合、ＢＤ用の対物レンズ１２の実効開口数が約０．８５となるように制限開口が動作する。この実効開口数は、有効径／（２×焦点距離）で求められる。

また、図４に示したＣＤ及びＤＶＤ用の対物レンズ１１及びＢＤ用対物レンズ１２における物像間距離ＯＤが無限大であるというのは、対物レンズに平行光束が入射するということを示す。すなわち、本実施例においては、ＣＤ及びＤＶＤ用の対物レンズ１１における物像間距離ＯＤ及びＢＤ用対物レンズ１２における物像間距ＯＤは無限であるため、ＤＶＤ及びＣＤ用の対物レンズ１１及びＢＤ用の対物レンズ１２には平行光が入射される。なお、本発明は、無限系に用いられる対物レンズには限られない。

以上の設計仕様等のデータに基づいて設計されたＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ１１の非球面形状を下記の式で表している。

（１）式において、ｚはサグ量、Ｒは非球面の光軸上での曲率半径、Ｋはコーニック係数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４、Ａ１６はそれぞれ４次から１６次までの非球面係数である。また、Ｂは、光軸上のサグ量を示している。そして、Ｃ＝１／Ｒである。このサグ量ｚとは、ＣＤ及びＤＶＤの光ディスク側の面と反対側の面における光軸からの高さがｈとなる非球面上の座標点における非球面の光軸上での接平面からの距離である。

この（１）式における係数表を図５に示す。図５に示すように、ＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ１１の所定の輪帯におけるｈの範囲が示されている。ｈは光軸からの高さであるため、それぞれの輪帯における（１）式で表される非球面形状が有効なレンズ半径である。すなわち、ＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ１１は不連続な非球面形状を有するので、その不連続な非球面形状を構成する輪帯毎にその非球面形状を表記している。この不連続な非球面形状によって、ＣＤに用いられる光の波長とＤＶＤに用いられる光の波長とによって生じる収差を低減している。

次に、以上のデータに基づき形成されたＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ１１及びＢＤ用対物レンズ１２の製造の際に発生するそれぞれの対物レンズのコマ収差から、レンズ当接面に形成する段差部１４の高さを算出する。この算出方法について図６乃至図９を用いて説明する。図６に、段差部１４の高さを求める手順と数値例を示す。本例においては、ＢＤ用対物レンズ１２のレンズ当接面１５ｂに段差部１４を設けることとする。

まず、ＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ１１及びＢＤ用対物レンズ１２の製造時のコマ収差を測定する（手順（１））。それぞれの対物レンズのコマ収差の測定方法は、干渉計等を用いて測定する。本例においては、ＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ１１の製造時のコマ収差は０．０１５λｒｍｓ、ＢＤ用対物レンズ１２の製造時のコマ収差は０．０４０λｒｍｓである。また、製造のために対物レンズを設計した時点では、コマ収差は発生しないことになる。（手順（２））。すなわち、これらの対物レンズにおいては、製造時のコマ収差のみを考慮することになる。

次に、ＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ１１及びＢＤ用対物レンズ１２を傾けるときに発生するコマ収差を測定する（手順（３））。図６にＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ１１及びＢＤ用対物レンズ１２を１度傾けたときに発生するコマ収差を記載する。ＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ１１の単位角コマ収差は０．１２６λｒｍｓ／度、ＢＤ用対物レンズ１２の単位角コマ収差は０．０８５λｒｍｓ／度である。

ここで、ＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ１１を傾ける角度である第１のチルト角と、そのとき発生するコマ収差の関係を図７に示す。また、ＢＤ用対物レンズ１２を傾ける角度である第２のチルト角と、そのとき発生するコマ収差の関係を図８に示す。そして、図９に図７及び図８から得られる対物レンズを傾ける角度と、対物レンズを傾けたときに発生するコマ収差の値をプロットしたものを示す。図９に示すグラフのｘ軸は対物レンズを傾ける角度であるチルト角（度）、ｙ軸は対物レンズを傾けるときに発生するコマ収差（λｒｍｓ）である。図９に示すように、第１のチルト角とコマ収差、及び第２のチルト角とコマ収差は比例関係を有する。すなわち、図９に示すグラフにより図６に示した単位角コマ収差が算出される。

そして、ＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ１１及びＢＤ用対物レンズ１２の製造時のコマ収差と単位角コマ収差に基づきそれぞれの対物レンズのコマ収差を０にするためにレンズを傾ける角度（以下、必要レンズチルトという。）を算出する（手順（４））。このとき、必要レンズチルトは対物レンズの製造時のコマ収差と単位角コマ収差の除法により算出される。本例においては、ＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ１１の必要レンズチルトは、０．１１９度、ＢＤ用対物レンズ１２の必要レンズチルトは０．４７１度である。

上述の除法により算出された値のどちらか一方を基準にして、基準にした方の補正レンズチルトの値に基づきレンズホルダ１３を傾ける。このレンズホルダ１３を傾ける角度を以下、レンズホルダチルトという。このレンズホルダチルトは図２に示すα１である。本例においてはＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ１１を基準にしている。そのため、レンズホルダチルトはＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ１１の必要レンズチルトである０．１１９度となる（手順（５））。このようにレンズホルダ１３を０．１１９度傾けることによって、ＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ１１のコマ収差を略ゼロにすることができる。

しかしながら、ここではまだＢＤ用対物レンズ１２のコマ収差は生じているために、本実施の形態に係るレンズホルダにおいては、段差部１４を設けている。すなわち、ＢＤ用対物レンズ１２とＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ１１の必要レンズチルトの差を算出し、この差に基づいた高さを有する段差部１４を設けることによってＢＤ用対物レンズ１２をＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ１１に対して傾ける必要がある。この差に基づくレンズチルトを補正レンズチルトという。この補正レンズチルトは図２に示すβ１である。このＢＤ用対物レンズ１２の補正レンズチルトは、ＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ１１の必要レンズチルトとＢＤ用対物レンズ１２の必要レンズチルトの差である０．３５２度となる（手順（６））。

すなわち、補正レンズチルトとレンズホルダチルトをあわせた角度傾けることにより、ＢＤ用対物レンズ１２のコマ収差はなくなる。この補正レンズチルトとレンズホルダチルトをあわせた角度は図２に示すγ１である。すなわち、γ１がＢＤ用対物レンズ１２の必要レンズチルトである０．４７１度となる。以上の算出方法により、ＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ１１及びＢＤ用対物レンズ１２のコマ収差をなくすために必要な対物レンズ及びレンズホルダ１３の傾ける角度を算出できる。

本実施の形態に係るレンズホルダにおいては、対物レンズのレンズ当接面に段差部１４を設けることによって、一方の対物レンズを他方の対物レンズに対して傾ける。その後に、それらの対物レンズが設けられたレンズホルダを傾けることによって、それぞれの対物レンズにおけるコマ収差を抑制している。このレンズホルダを傾ける方向は、レンズ当接面上の段差部１４により対物レンズが傾けられる方向と略逆方向又は略同じ方向とする。上述の例においては、ＢＤ用対物レンズ１２を０．３５２度傾くように、ＢＤ用対物レンズのレンズ当接面１５ｂに段差部１４を設けておき、その後にレンズホルダを０．１１９度傾けることによって、ＤＶＤ及びＣＤ用の対物レンズ１１とＢＤ用対物レンズ１２とにおけるコマ収差を抑制している。

この０．３５２度傾くような段差部１４の高さは、ＢＤ用対物レンズ１２の大きさに比例した高さを有している。すなわち、この補正レンズチルトは、ほとんどが１度にも満たない非常に小さい値であるため、対物レンズの幅とラジアン表示した角度との積とすることができる。このようにすることによって、段差部１４の高さを算出することができる。

また、本例においては、数種類の異なる高さの段差部１４を有するレンズホルダ１３を用意しておくことが好ましい。ここで、この数種類のレンズホルダ１３の補正レンズチルトと、この補正レンズチルトに対応する段差部１４の高さとの関係を図１０に示す。図１０に示すように、本例においては、補正レンズチルトが０度、０．２度、０．３５度、及び０．５度の4種類の場合のレンズホルダ１３を用意する。そして、上述したように算出された補正レンズチルトに一番近い値のレンズホルダ１３を用いて光ヘッド装置を形成する。本例においては、補正レンズチルトは０．３５２であるため、この値に一番近い補正レンズチルト０．３５に基づいて形成されたＮＯ．３のレンズホルダを使用する。これにより、レンズホルダを０．１１９度傾けることによって、ＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ１１及びＢＤ用対物レンズ１２の収差は略無くなる。

本例においては、数種類の異なる高さの段差部１４が形成されたレンズホルダ１３を予め用意しておいたが、補正レンズチルトに応じた高さのスペーサを形成してもよい。または、補正レンズチルトに応じて、切削等行うことによって凹部を用いることによって段差部１４を設けてもよい。さらに、本例においては一方のレンズ当接面に段差部１４を形成することとしたが、両方のレンズ当接面に段差部１４を設けてもよい。

以上に示す方法により、ＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ１１とＢＤ用対物レンズ１２の収差をなくすようにレンズホルダ１３のＢＤ用対物レンズ１２のレンズ当接面１５ｂに段差部１４を設ける。これにより、より容易に収差を抑制することができる。また、段差部１４により収差を略なくなるように対物レンズをレンズホルダ１３に嵌合することができる。また、ＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ１１及びＢＤ用対物レンズ１２をレンズホルダ１３に嵌合させたあとに必要であるレンズホルダ１３を傾ける際の調整時間を短縮することができる。

実施の形態２．
次に実施の形態２について説明する。実施の形態２では１つの対物レンズを有する光ヘッド装置について説明する。図１１に１つの対物レンズを有する光ヘッド装置を示す。また、図１１においては、光ヘッド装置２０の対物レンズを通過した光が集光される光ディスク２３を点線で示す。また、図１２に光ヘッド装置２０の上面図を示す。図１１及び図１２に示す実施の形態２にかかる光ヘッド装置において、図２及び図３に示す実施の形態１にかかる光ヘッド装置と同一構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図１１に示す光ヘッド装置２０は対物レンズ２１、レンズホルダ２２を有する。光ディスク装置の光源から出射された光が対物レンズ２１を通過して、光ディスク２３に集光される。また、本実施の形態に係るレンズホルダ２２においては、レンズホルダ２２の対物レンズ２１が当接するレンズ当接面２５の一部において、段差部２４を有する。

また、この段差部２４の高さは実施の形態１と同様の方法によって、算出される。この方法によって算出された高さの段差部２４を有するレンズホルダ２２に対物レンズ２１を嵌合することによって、対物レンズ２１のコマ収差は略抑制することができる。ここで、レンズ当接面２５の一部に段差部２４を形成することにより、対物レンズ２１はレンズホルダ２２にβ２度傾いて嵌合される。さらに、対物レンズ２１のコマ収差の微調整を行う場合は段差部２４を形成の後、レンズホルダ２２全体を傾けてもよい。ここで、レンズホルダ２２をα２度傾けることとする。すなわち、レンズ当接面２５に段差部２４を形成することにより、対物レンズ２１を傾けてレンズホルダ２２に嵌合する。さらに、この傾いた対物レンズ２１が嵌合されたレンズホルダ２２全体を傾けることにより、対物レンズ２１はγ２度傾くことになる。

本例においては、予め段差部が形成された数種類のレンズホルダを用意しておくとよい。また、対物レンズを傾ける角度に応じてスペーサ等を形成してもよい。さらに、対物レンズを傾ける角度に応じて、レンズ当接面２５に切削等を行い、凹部を形成することによって段差部２４を設けてもよい。

以上に示すように、１つの対物レンズを有する光ヘッド装置２０において、対物レンズ２１のコマ収差をなくすように、レンズ当接面２５の一部に段差部２４を設けて対物レンズ２１を嵌合させる。そして、必要に応じて段差部２４が形成されたレンズホルダ２２を傾ける。これにより、対物レンズ２１のコマ収差を抑制することができる。また、段差部２４によりコマ収差が略なくなるため、レンズホルダ２２全体を傾けるために必要な調整時間が短縮される。さらに、ＤＶＤ及びＣＤの光ディスクの記録再生の精度を向上することができる。

なお、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。また、本例で形成した段差部による対物レンズの焦点距離はほとんど問題にならない程度の大きさである。

本発明の光ヘッド装置を有する光ディスク装置の概略構成図である。 本発明にかかる２つの対物レンズを有する光ヘッド装置の断面図である。 本発明にかかる２つの対物レンズを有する光ヘッド装置の上面図である。 対物レンズの設計仕様の例を示す図である。 サグ量を求める式の係数を示す図である。 段差部の求め方の手順と数値例を示す図である。 ＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズを傾ける角度と、そのとき発生するコマ収差の関係を示す図である。 ＢＤ用対物レンズを傾ける角度と、そのとき発生するコマ収差の関係を示す図である。 対物レンズを傾ける角度と対物レンズを傾けたときに発生するコマ収差の値の関係を示すグラフである。 数種類のレンズホルダの補正レンズチルトと、補正レンズチルトに対応する段差部の高さとの関係を示す図である。 本発明にかかる１つの対物レンズを有する光ヘッド装置の断面図である。 本発明にかかる１つの対物レンズを有する光ヘッド装置の上面図である。 従来の２つの対物レンズを有する光ヘッド装置の断面図である。 従来の２つの対物レンズを有する光ヘッド装置の断面図である。 従来の１つの対物レンズを有する光ヘッド装置の断面図である。

１ 光ディスク装置
２ ＢＤ用光源
３ ＤＶＤ用光源
４ ＣＤ用光源
５ａ 第１のビームスプリッタ
５ｂ 第２のビームスプリッタ
６ レンズ
７ 制限開口
８、２１ 対物レンズ
９ａ ＤＶＤ
９ｂ ＣＤ
９ｃ ＢＤ
１０、２０、９００、９１０、９２０ 光ヘッド装置
１１、９０１ ＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ
１２、９０２ ＢＤ用対物レンズ
１３、２２、９０３ レンズホルダ
１４、２４ 段差部
１５ａ、１５ｂ、２５ レンズ当接面
２３、９０４ 光ディスク

Claims (5)

1. 光ディスクに対して光を集光するための対物レンズのレンズ部が嵌合するレンズ取付孔、及び前記レンズ取付孔の周囲に位置し、前記対物レンズのフランジ部が当接されるレンズ当接面を有するレンズホルダを用いた対物レンズの収差補正方法であって、
   前記対物レンズの製造時のコマ収差及び前記対物レンズの単位角度傾ける際に発生するコマ収差である単位角コマ収差を測定するステップと、
   前記コマ収差及び前記単位角コマ収差に基づいて算出された高さの段差部が前記レンズ当接面に部分的に設けられた前記レンズホルダを準備するステップと、
   前記当接面及び前記段差部に対する前記対物レンズの前記フランジ部の当接によって、前記段差部の高さに応じて定まる所定角度に前記対物レンズを傾斜固定させるステップと、を備える対物レンズの収差補正方法。
2. 前記対物レンズは、ＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズ又はＢＤ用対物レンズであることを特徴とする請求項１に記載の対物レンズの収差補正方法。
3. 第１の対物レンズ及び第２の対物レンズ夫々のレンズ部が嵌合する２つのレンズ取付孔、及び前記レンズ取付孔の周囲に位置し、前記第１の対物レンズ及び第２の対物レンズ夫々のフランジ部が当接されるレンズ当接面を有するレンズホルダを用いた対物レンズの収差補正方法であって、
   前記第１の対物レンズ及び前記第２の対物レンズのそれぞれの製造時のコマ収差及び前記第１の対物レンズ及び前記第２の対物レンズの単位角あたりに発生するコマ収差である単位角コマ収差を測定するステップと、
   前記第１の対物レンズ及び前記第２の対物レンズそれぞれの前記コマ収差及び前記単位角コマ収差に基づいて算出された高さの段差部が、前記第２の対物レンズの前記フランジ部が当接される前記レンズ当接面の一部に設けられた前記レンズホルダを準備するステップと、
   前記当接面及び前記段差部に対する前記第２の対物レンズの前記フランジ部の当接によって、前記段差部の高さに応じて定まる所定角度に前記第２の対物レンズを傾斜固定させるステップと、
   前記レンズホルダに対して前記第１の対物レンズを嵌合させるステップと、
   前記第１の対物レンズ及び前記第２の対物レンズのコマ収差をなくすように前記レンズホルダを傾けるステップと、を備える対物レンズの収差補正方法。
4. 前記第１の対物レンズは、ＤＶＤ及びＣＤ互換用対物レンズであり、
   前記第２の対物レンズは、ＢＤ用対物レンズであることを特徴とする請求項３に記載の対物レンズの収差補正方法。
5. 前記段差部の高さが異なる数種類の前記レンズホルダを予め用意することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の対物レンズの収差補正方法。

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