JPH10241201A - 光学ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 記録面側の光学的透明層の厚みが互いに異な
る複数の光学記録媒体に対応させる。 【解決手段】 補正レンズアクチュエータ部１０が備え
る磁気回路とリニア駆動コイル１２からなるリニア駆動
装置によって、該光学記録媒体１０１の光学的透明層の
厚みによる球面収差を補正する収差補正レンズ１４を集
光レンズ３８の入射瞳側の光路中に挿入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、記録面側の光学
的透明層の厚みの異なる光ディスク等の光学記録媒体に
記録された信号を読み取るための光学ピックアップ装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスク等の光学記録媒体において
は、記録層に記録された情報を保護するためと、外部か
らのごみやほこり等の汚れによる情報の読み取り特性や
記録特性の劣化の防止のために、記録層の上に光学的に
透明な保護層が形成されている。

【０００３】従って、光ディスク等の保護層のような光
学的な透明層を介して信号の記録、再生が行われること
になるため、光学ピックアップ装置の対物レンズ等は、
この光学的透明層に対応して光学特性が最適となるよう
に設計されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記光学的
透明層の厚みが異なる複数の光学記録媒体を１つの光学
ピックアップ装置で再生しようとする場合には、一方の
厚みの透明層に対応して最適光学特性となるように設計
された光学ピックアップの対物レンズを用いて、他方の
厚みの透明層を有する光学記録媒体を再生しようとした
場合、本来の読み取り性能を発揮できず、極端な場合に
は情報が読み出せない。

【０００５】具体的には例えば光学的透明層の厚みが
１．２mmと０．６mmとで互いに異なるフォーマットの光
ディスクを再生可能ないわゆる互換機を提供しようとす
る場合に、一方の種類の光ディスクの透明層の厚み、例
えば１．２mmに対応して設計された光学ピックアップを
用いて他方の種類の光ディスク、例えば透明層の厚みが
０．６mmの光ディスクを再生しようとすると、本来の読
み取り性能が得られず、極端な場合には情報が読み出せ
ないこともある。

【０００６】すなわち、このような光学的透明層の厚み
の違いで生じる性能劣化は、いわゆる球面収差Ｗ₄₀によ
るものであり、この球面収差Ｗ₄₀は、対物レンズの開口
率をＮＡとし、光学的透明層の厚みをΔｔとするとき次
の式で表される。

【０００７】

【数１】

【０００８】本発明は上述したような実情に鑑みてなさ
れたものであり、厚みの異なる光学的透明層を有する複
数種類の光学記録媒体から情報を読み取る際の収差を補
正し得る光学ピックアップ装置を提供することを目的と
する。

【０００９】

【発明を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、この発明に係る光学ピックアップ装置は、光源
と、光学記録媒体の記録面上にこの光学記録媒体の光学
的透明層を介して上記光源よりの光を集光して照射する
対物レンズと、該光学的透明層の厚みに応じて上記対物
レンズの球面収差の補正する補正手段とを有し、上記補
正手段は、補正素子とリニア駆動機構とを備え、上記補
正素子は上記リニア移動機構によって光路内外に亘って
移動操作され、また、上記補正素子は、上記対物レンズ
に対して入射瞳側に配設されるものである。

【００１０】また、この発明に係る光学ピックアップ装
置においては、上記対物レンズは、光学的透明層の厚み
が異なる２種類の光学記録媒体の一つに対応し、上記補
正素子は他の光学記録媒体により生じる球面収差と同量
で逆極性の収差を生成するものである。

【００１１】そして、この発明に係る光学ピックアップ
装置においては、上記対物レンズは、光学的透明層の厚
みが異なる２種類の光学記録媒体の光学的透明層の厚み
の中間の厚みに対応し、上記補正素子は各光学記録媒体
により生じる球面収差と同量で逆極性の収差を生成する
ものである。

【００１２】さらに、この発明に係る光学ピックアップ
装置においては、上記対物レンズは、光学的透明層の厚
みが異なる２種類の光学記録媒体に対応する開口数の内
の大なる開口数を有し、上記補正手段は上記開口数の内
の小なる開口数にするものである。

【００１３】また、この発明に係る光学ピックアップ装
置いおいては、上記補正素子は、中央部と外周部との二
つの形状面からなるレンズを用いるものである。

【００１４】そして、この発明にか係る光学ピックアッ
プ装置においては、上記リニア移動機構は、高透磁率性
の材料にて形成されたシャフト、コ字形状の両端を上記
シャフトの両端に接合される高透磁率性の材料にて形成
されたヨーク、及びこのヨークに被着されたマグネット
からなる磁気回路と、駆動コイル及び補正素子を有する
移動体とを備えるものである。

【００１５】さらに、この発明に係る光学ピックアップ
装置においては、上記シャフトは軸方向に略々垂直な方
向に形成された溝を少なくとも一つ有し、上記移動体は
上記シャフトに押接せられる球体を有し、この球体が該
溝に嵌合されることにより上記移動体の位置決めがなさ
れるものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る光学ピック
アップ装置の実施の形態の一例について図面を参照しな
がら詳細に説明する。

【００１７】この光学ピックアップ装置は、図１、図２
及び図３に示すように、光学記録媒体の種類の違いによ
る収差の違いを吸収する補正素子となる補正レンズの位
置を切り替えるリニア駆動機構である補正レンズアクチ
ュエータ部１０と、対物レンズを二軸方向に駆動する二
軸アクチュエータ部２０と、光源、対物レンズ及び光検
出器等を備える光学系３０から構成される。

【００１８】上記二軸アクチュエータ部２０は、この光
学ピックアップ装置を備える筐体に固定される二軸固定
部２１と、この二軸固定部２１に対して、軸２８方向へ
の移動と、この軸２８についての回転との２自由度で駆
動される二軸可動部２２とからなる。

【００１９】上記二軸固定部２１は、この光学ピックア
ップ装置を備える筐体に固定され、上記二軸可動部２２
を支持し、また、補正レンズアクチュエータ固定部１１
を固定する。この二軸固定部２１は、上記トラッキング
駆動コイル２３と組み合わされて上記二軸可動部２２を
軸２８を中心として回転させる駆動力を発生するトラッ
キング駆動マグネット２４と、フォーカス駆動コイル２
５と組み合わされて二軸可動部２２を軸２８方向へ移動
させる駆動力を発生するフォーカス駆動マグネット２６
と、上記二軸可動部２２のトラッキング方向及びフォー
カス方向への回転及び移動の軸となる上記軸２８とを備
える。

【００２０】この二軸可動部２２は、光学記録媒体１０
１に対してレーザ光を集光して照射する対物レンズ３８
を主面に配設し、トラッキング駆動マグネット２４と組
み合わされて軸２８を中心としてこの二軸可動部２２を
回転させる駆動力を発生するトラッキング駆動コイル２
３と、フォーカス駆動マグネット２６と組み合わされて
この二軸可動部２２を軸２８方向に移動させる駆動力を
発生するフォーカス駆動コイル２５とから構成される。

【００２１】上記補正レンズアクチュエータ部１０は、
上記二軸固定部２１に固定される補正レンズアクチュエ
ータ固定部１１と、スライド機構部５のリニア移動の軸
となるシャフト１と、磁束を導くヨーク１１ａと、リニ
ア駆動コイル１２と、リニア駆動マグネット１３と、ス
ライド機構部５と、補正レンズ１４と、補正レンズホル
ダ１５とから構成される。

【００２２】上記トラッキング駆動コイル２３は、上記
二軸可動部２２の略端部に上記トラッキング固定部２１
に配設されるトラッキング駆動マグネット２４に対向し
て配設され、駆動電流に応じて磁界を発生し、上記トラ
ッキング駆動マグネット２４と組み合わされて、上記二
軸可動部２２を軸２８を中心として回転させる駆動力を
発生する。

【００２３】上記トラッキング駆動マグネット２４は、
保磁力の大きい永久磁石にて形成され、上記二軸固定部
２１の略端部に上記二軸可動部２２に備えられる配設さ
れトラッキング駆動コイル２３に対向して配設され、こ
のトラッキング駆動コイル２３と組み合わされて、上記
二軸可動部２２を軸２８を中心として回転させる駆動力
を発生する。

【００２４】上記フォーカス駆動コイル２５は、上記二
軸可動部２２の主面裏側に上記二軸固定部２１の備える
軸２８を取り囲んで略々円筒状に配設され、駆動電流に
応じて磁界を発生し、上記フォーカス駆動マグネット２
６と組み合わされて、上記二軸可動部２２を軸２８方向
に移動させる駆動力を発生させる。

【００２５】上記フォーカス駆動マグネット２６は、保
磁力の大きい永久磁石にて形成され、上記二軸固定部２
１の略々中央部に上記軸２８を取り囲んで略々円筒状に
配設される上記二軸可動部２２のフォーカス駆動コイル
２５に対向して配設され、このフォーカス駆動コイル２
５の発生する磁界と組み合わされて上記二軸可動部２２
を軸２８方向にさせる駆動力を発生する。

【００２６】ここで、上記トラッキング駆動コイル２３
及びトラッキング駆動マグネット２４が駆動する二軸可
動部２２の軸２８に対する回転は、光学記録媒体１０１
上の記録トラックに略々直交するトラッキング方向への
対物レンズ３８の移動に対応している。また、上記フォ
ーカス駆動コイル２５及びフォーカス駆動マグネット２
６の駆動する、軸２８方向への駆動は、対物レンズ３８
の光軸方向、すなわちフォーカス方向への駆動に対応し
ている。

【００２７】上記軸２８は、円柱状の形状であり、上記
二軸固定部２１の底部の中央に略々垂直に配設され、上
記二軸可動部２２の中央を貫通しこの二軸可動部２２の
主面に達する。この軸２８は、上記二軸可動部２２を軸
２８に対して回転させ、また、この軸２８方向への並進
を可能に支持する。上述したように、上記回転はトラッ
キング方向への移動に、上記並進はフォーカス方向への
移動にそれぞれ対応している。

【００２８】上記補正レンズアクチュエータ部１０は、
補正レンズアクチュエータ固定部１１を有している。

【００２９】上記補正レンズアクチュエータ固定部１１
は、外周が略々直方体の枠であり、上記二軸固定部２１
に固定される。この補正レンズアクチュエータ固定部１
１は、高透磁率の材料にて形成され、この補正レンズア
クチュエータ固定部１１の略々中央部に配設される上記
スライド機構部５を支持するシャフト１と一体となって
磁気回路を構成し、この補正レンズアクチュエータ固定
部１１の内側側面に被着されるリニア駆動マグネット１
３から発生される磁束を周回して導く。

【００３０】上記シャフト１は、高透磁率性の材料にて
円筒状の形状に形成され、軸方向に略々垂直な溝を少な
くとも一つ有し、上記補正レンズアクチュエータ固定部
１１の略々中央部に上記二軸固定部２１に略々垂直な方
向に配設される。このシャフト１は、上記リニア駆動マ
グネット１３から発生される磁束を導くとともに、上記
スライド機構部５をリニア方向に移動可能に支持する軸
となる。

【００３１】このシャフト１は、このシャフト１の中心
軸に対して光記録媒体１０１側に、この軸方向に対して
略々垂直な方向に第１の面１ａ及び第２の面１ｂからな
る第１の溝１Ａを有している。上記第２の面１ｂとシャ
フト１の軸方向とのなす角は、上記第１の面１ａが上記
軸方向とのなす角よりも小さく形成されている。上述し
たように、上記第１の面１ａは、上記スライド機構部５
の備える球体２がこの第１の面１ａを乗り越えないよう
に保持する。上記第２の面１ｂは、上記球体２をこの第
２の面１ｂを乗り越えないように保持するが、閾値より
も大きい力を加えた場合には上記球体２はこの第２の面
１ｂを乗り越える。

【００３２】上記スライド機構部５は、補正レンズ１４
を支持するレンズホルダ１５及びリニア駆動コイル１２
と一体に上記シャフト１に沿ってリニア方向に移動自在
に配設される。このスライド機構部５は、上記シャフト
の押圧される球体２を有し、この球体２を上記シャフト
１に押圧しつつ移動する。このスライド機構部５は、上
記リニア駆動コイル１２によってリニア方向への駆動力
を与えられる。そして、上記球体２がシャフト１に形成
された第１の溝１Ａ等に嵌め合わされることによって位
置決め及び保持がなされる。

【００３３】上記ヨーク１１ａは、高透磁率性の材料か
ら形成され、上記補正レンズアクチュエータ固定部１１
の一部をなしている。このヨーク１１ａは、外縁が略々
直方体の形状をなし、上記シャフト１を支持し、上記リ
ニア駆動マグネット１３から発生される磁束を周回して
導く。

【００３４】上記リニア駆動コイル１２は、上記スライ
ド機構部５に配設され、上記リニア駆動マグネット１３
から発生される磁束と組み合わされてリニア方向への駆
動力を発生し、上記補正レンズ１４を備える補正レンズ
ホルダ１５をリニア方向に移動させる。

【００３５】上記リニア駆動マグネット１３は、略々直
方体の形状で、主面方向に着磁された保磁力の大きい永
久磁石にて形成され、上記ヨーク１１ａの内側側面に被
着される。そして、上記リニア駆動マグネット１３の発
生する磁束は、上記リニア駆動コイル１２とともにリニ
ア方向に駆動力を発生させる。

【００３６】上記補正レンズ１４は、上記レンズホルダ
１５に支持され、光学記録媒体１０１の種類による収差
の補正を行うものであり、必要な場合には上記スライド
機構５にて上記レンズホルダ１５とともにリニア方向に
移動され、上記対物レンズ３８の直下の光路中に挿入さ
れる。

【００３７】上記レンズホルダ１５は、上記スライド機
構部５に一体に形成された平坦な直方体板状であり、主
面中央に補正レンズ１４を備える。

【００３８】上記光学系３０は、光源３１と、光検出器
３２と、ハーフミラー３３と、コリメータレンズ３４
と、対物レンズ３８から構成される。

【００３９】上記光源３１のレーザダイオード等によっ
て発生された光は、上記ハーフミラー３３によって方向
を９０°転じられ、コリメータレンズ３４にて平行光束
となされ、上記対物レンズ３８を介して、あるいは対物
レンズ３８及び補正レンズ１４を介して、上記記録媒体
１０１上に集光して照射される。

【００４０】上記対物レンズ３８は、上記二軸可動部２
２の主面に光学記録媒体１０１に対向して配設され、上
記補正レンズアクチュエータ部１０の備えるスライド機
構部５に配設される補正レンズ１４を介して、あるいは
この補正レンズ１４を介さずに与えられるレーザ光束を
光学記録媒体１０１上に集光してする。また、この光学
記録媒体１０１からのレーザ光の反射光を受け、光束と
なす。

【００４１】上記反射光は、対物レンズ３８を介して、
あるいは対物レンズ３８及び補正レンズ１４を介して得
られ、上記コリメータレンズ３４にて集光され、上記ハ
ーフミラー３３を介して上記光検出器３２に入射する。

【００４２】次に、上記補正レンズアクチュエータ部１
０に用いられるリニア移動機構について説明する。この
リニア移動機構は、図４に示すように、略々円柱形状の
シャフト１と、このシャフト１に沿って移動可能となさ
れて該シャフト１に支持された移動体であるスライド機
構部５とを有して構成される。

【００４３】上記シャフト１は、高透磁率性の材料にて
形成され、このシャフト１の軸方向に略々垂直な方向に
第１の面１ａ及び第２の面１ｂからなる第１の溝１Ａ
と、第３の面１ｃ及び第４の面１ｄからなる第２の溝１
Ｂとが形成されている。これら第１の溝１Ａ及び第２の
溝１Ｂは、シャフト１の図中上側に一端側と他端側に互
いに距離Ｌをおいて略々平行に形成されている。

【００４４】上記第１の面１ａは、上記シャフト１の軸
方向に対して第１の角度をなす斜面である。ここで、第
１の角度としては、例えば６０°〜８０°程度である。
上記第２の面１ｂは、上記シャフト１の軸方向に対して
第２の角度をなす斜面である。ここで、第２の角度は上
記第１の角度よりも小さく、例えば１０°〜３０°程度
であり、図中には１０°が例示してある。

【００４５】この第１の面１ａは、上記球体２がこの第
１の面１ａより一端側に移動しないように球体２を保持
する。上記第２の面１ｂは、上記球体２がシャフト１の
中央側に移動しないように保持するが、閾値を越える力
を加えると上記球体２はこの第２の面１ｂを乗り越えて
シャフト１の中央側に移動する。逆に、上記球体２は、
溝間部１Ｍからこの第２の面１ｂに沿って図中左に上記
第１の面１ａに接するまで落とし込まれる。そして、上
記球体２は、上記第１の面１ａ及び第２の面１ｂの両方
に接することにより保持される。このため、スライド機
構部５の位置決めの精度はよい。

【００４６】このように、上記第１の面１ａと第２の面
１ｂとからなる第１の溝１Ａは、上記スライド機構部５
の球体２と組み合わせられることによって、位置決め部
あるいは保持部の機能を発揮する。すなわち、この第１
の溝１Ａは、上記スライド機構部５を一端側へ移動しな
いように保持するとともに、上記スライド機構部５に対
してシャフト１の中央側に加える力が閾値を越えるか否
かによって、上記スライド機構部５をシャフト１の中央
側に移動させるか否か選択可能な状態で保持する。図５
に示すように、この第１の溝１Ａの断面の底部は直線状
になっている。なお、図５は、図４において破線で示す
断面を図中Ｐ方向に見たものである。

【００４７】上記第３の面１ｃは、上記シャフト１の軸
方向に対して第２の角度をなす斜面である。ここで、第
２の角度は、上述したように、次に述べる第１の角度よ
り小さく、例えば１０°〜３０°程度であり、図中には
２０°が例示してある。上記第４の面１ｄは、上記シャ
フト１の軸方向に対して第１の角度をなす斜面である。
ここで、第１の角度としては、例えば６０°〜８０°程
度であり、図中には７０°が例示してある。

【００４８】この第３の面１ｃは、上記球体２がシャフ
ト１の中央側に移動しないように保持するが、閾値を越
える力を加えると上記球体２はこの第３の面１ｃを乗り
越えてシャフト１の中央側に移動する。上記第４の面１
ｄは、上記球体２がこの第４の面１ｄより他端側に移動
しないように球体２を保持する。逆に、上記球体２は、
溝間部１Ｍからこの第３の面１ｃに沿って他端側に第４
の面１ｄに接するまで落とし込まれる。上記球体２は、
上記第３の面１ｃ及び第４の面１ｄの両方に接すること
により保持される。このため、スライド機構部５の位置
決めの精度はよい。

【００４９】このように、上記第３の面１ｃと第４の面
１ｄとからなる第２の溝１Ｂは、上記スライド機構部５
の球体２が嵌合せられることによって、位置決め部ある
いは保持部の機能を発揮する。すなわち、この第２の溝
１Ｂは、上記スライド機構部５を他端側へ移動しないよ
うに保持するとともに、上記スライド機構部５にシャフ
ト１の中央側に加える力が閾値を越えるか否かによっ
て、上記スライド機構部部５をシャフト１の中央側に移
動させるか否か選択可能な状態で保持する。

【００５０】上記スライド機構部５は、上記シャフト１
に球体２と、この球体２を上記シャフト１に押接させる
バネ３と、上記球体２を保持する球体保持部４とを備え
ている。このスライド機構部５は、上記シャフト１に沿
って、上記第１の溝１Ａから第２の溝１Ｂまでの間を溝
間部１Ｍに沿って摺動し、このスライド機構部５に取り
付けられた負荷を移動操作することができる。上述した
ように、上記第１の溝１Ａ及び第２の溝１Ｂにおいて
は、負荷の位置決め及びその位置の保持を精度よく行う
ことができる。

【００５１】上記球体２は、上記第１の溝１Ａ及び第２
の溝１Ｂの深さと同程度あるいは数倍程度の直径を有す
る。この球体２は、上記スライド機構部５が移動する
と、バネ３にてシャフト１に押し付けられつつ移動す
る。この球体２は、上記第１の溝１Ａ及び第２の溝１Ｂ
においては、これらの溝に嵌め合わせられることによっ
て、位置決め部及び保持部の役割を果たす。

【００５２】上記バネ３は、上記球体２を上記シャフト
１に押し付ける。上記球体保持部４は、上記バネ３を内
部に納め、上記球体２をシャフト１に押接しつつ保持す
る。

【００５３】以上説明したように、シャフト１と、この
シャフト１に押接される球体２を備えるスライド機構部
５とを有するリニア移動機構においては、上記スライド
機構部５は、互いに距離Ｌをおいて略々平行に形成され
た第１の溝１Ａと第２の溝１Ｂとの間の溝間部１Ｍを球
体２をシャフト１に押し付けつつ移動し、上記第１の溝
１Ａと第２の溝１Ｂとにて球体２をこれらの溝に嵌め合
わせることによって上記スライド機構部５の位置決めを
おこない、この位置を保持する。

【００５４】さらに、上記第１の溝１Ａの第２の面１ｂ
及び第２の溝１Ｂの第３の面１ｃは、これら第１の溝１
Ａ及び第２の溝１Ｂに保持された上記スライド機構５に
シャフト１の中央側に閾値を越える力を加えたときに
は、これらの面を乗り越えてシャフト１の中央側へ移動
することができるような角度となっている。

【００５５】続いて、このスライド機構部５をシャフト
１に沿ってリニア方向に移動させる駆動力を発生させる
磁気回路について説明する。

【００５６】上記磁気回路は、図６及び図７に示すよう
に、軸方向に略々垂直な方向に形成された溝を少なくと
も一つ有する高透磁率性の材料により形成されたシャフ
ト１と、コの字形状に形成され両端側がそれぞれ上記シ
ャフトの両端部に対応して接合された高透磁率性の材料
にて形成されたヨーク１１ａと、このヨーク１１ａに被
着されたリニア駆動マグネット１３とから構成される。
そして、上記スライド機構部５に配設されたリニア駆動
コイル１２と組み合わされてリニア方向への駆動力を発
生する。

【００５７】上記ヨーク１１ａは、透磁率の高い材料に
て略々コ字状の形状に形成され、両端部をそれぞれ上記
シャフト１の両端部に接合され、このヨーク１１ａの内
側の側面に被着されるリニア駆動マグネット１３から発
生される磁束を周回して導く。

【００５８】上記リニア駆動マグネット１３は、略々直
方体状の形状をなし、主面に略々垂直な方向に着磁さ
れ、上記ヨーク１１ａのシャフト１に対向する面に被着
される。このリニア駆動マグネット１３から発する磁束
は、上記リニア駆動コイル１２と組み合わされて上記ス
ライド機構部５をリニア方向に移動させる駆動力を発生
する。

【００５９】上記スライド機構部５は、上記リニア駆動
コイル１２とリニア駆動マグネット１３にて構成するリ
ニアモータにてリニア方向へ駆動され、上記シャフト１
に沿ってリニア方向に移動される。このスライド機構部
５は、上記シャフト１に押圧される球体２を有し、この
球体２はシャフト１に押圧されつつ移動し、上記シャフ
ト１に形成された溝に嵌め合わされて位置決めがなされ
る。

【００６０】上記リニア駆動コイル１２は、リニア方向
に移動可能にスライド機構部５に配設され、駆動電流に
応じて磁界を発生し、上記リニア駆動マグネット１３か
ら発生される磁束と組み合わされて上記スライド機構部
５をリニア方向に移動する駆動力を発生する。これらリ
ニア駆動コイル１２及びリニア駆動マグネット１３は、
両者にてリニアモータを構成している。

【００６１】ここで、図７において、上記リニア駆動マ
グネット１３とシャフト１との最短距離をＬｇ、シャフ
ト１の半径をＲＹとすると、ギャップ長は磁束の流れを
考慮して次式にて与えると、計算値は実験値とよく一致
する。

【００６２】Ｌｇ＋ＲＹ／２＝Ｌｇｇ 上述したように、この実施の形態における光学ピックア
ップ装置は、レーザダイオード等の光源３１と、光ディ
スク等の光学記録媒体１０１の記録面上に上記光源３１
よりの光を集光して照射する対物レンズ３８と、該光学
記録媒体の光学的透明層の厚みに応じて上記対物レンズ
３８の球面収差を補正する補正レンズ１４、及び上記対
物レンズ３８の入射瞳側の光路内外に亘って上記補正レ
ンズ１４を移動操作するスライド機構部５を備える補正
レンズアクチュエータ部１０とを有するものである。

【００６３】ここで、上記対物レンズ３８は、光学的透
明層の厚みが異なる２種類の光学記録媒体１０１の一つ
に対応し、上記補正レンズ１４は他の光学記録媒体１０
１により生じる球面収差と同量で逆極性の収差を生成す
るものである。

【００６４】続いて、この発明に係る光学ピックアップ
装置の他の実施の形態について詳細に説明する。

【００６５】この実施の形態においては、図８に示すよ
うに、記録面側の光学的透明層の厚み（以下、透明層厚
みともいう。）の異なる複数種類の光学記録媒体、例え
ば、光ディスク１０２、１０３を例示している。これら
の光ディスク１０２、１０３は、それぞれの光学的透明
層１０２ｂ、１０３ｂの厚みが、例えば１．２mmと０．
６mmとで互いに異なっている。

【００６６】この実施の形態においては、対物レンズ３
８の球面収差を補正する補正手段であるスライド機構部
３５が２個の補正レンズ３６、３７を備えている。

【００６７】上記対物レンズ３８は、光ディスク１０
２、１０３の各光学的透明層１０２ｂ、１０３ｂの厚み
である１．２mm、０．６mmの中間の厚み、例えば０．８
mmの厚みの透明層に合わせて設計されており、スライド
機構部３５は、各光学的透明層１０２ｂ、１０３ｂを介
して記録面にレーザ光を照射する際に、それぞれの光学
的透明層１０２ｂ、１０３ｂによって生じる球面収差を
同量で逆極性の収差を持った補正レンズ３６、３７に切
り換えることによって、適切な補正を行うようにしてい
る。

【００６８】また、対物レンズ３８の開口数ＮＡは、各
光ディスク１０２、１０３を用いたそれぞれのディスク
システムあるいは規格において必要とされるＮＡの内の
最大ＮＡで設計されている。例えば、透明層厚み１．２
mmの光ディスク１０２のシステムで必要とされるＮＡが
０．５２で、透明層厚み０．６mmの光ディスク１０３の
システムで必要とされるＮＡが０．６のとき、対物レン
ズ３８の開口数ＮＡを０．６としている。そして、透明
層厚み１．２mmの光ディスク１０２を読み取る際に補正
レンズ３６が切換選択されることで、上記開口数ＮＡも
０．５２に可変せられるようになっている。これは、ス
ライド機構部３５の各補正レンズ３６、３７を切換選択
することにより、対物レンズ３８の実質的な開口数ＮＡ
がそれぞれ０．５２、０．６となるように、各補正レン
ズ３６、３７の開口径を設計することで実現できる。

【００６９】ここで、光学記録媒体の光学的透明層１０
２ｂ、１０３ｂの厚みと対物レンズ３８の球面収差との
関係について、上記図８の補正レンズ３６、３７及びス
ライド機構部３５を除いた図９の構成を参照しながら説
明する。

【００７０】この図９は、一般の光学系３０の基本構成
を示しており、上記図８と対応する部分には同じ指示符
号を付している。この図９において、光源３１からのレ
ーザ光は、ビームスプリッタ３３で反射され、コリメー
タレンズ３４に供給されて平行光とされ、この平行光が
対物レンズ３８に入射される。対物レンズ３８は、光学
記録媒体である例えば光ディスク１０２の光学的透明層
１０２ｂを介して記録面、すなわち記録層１０２ａの表
面に照射する。光ディスク１０２の記録面からの反射光
は、光学的透明層１０２ｂを介し、対物レンズ３８、コ
リメータレンズ３４、ビームスプリッタ３３をそれぞれ
介して光電気変換素子である光検出器３２に入射され
る。なお、この他に、光ディスクの面ブレ、ディスク回
転に伴うトラックずれ等に対して対物レンズ３８によっ
て作られる微小スポットを追従させるいわゆるフォーカ
スサーボ、トラッキングサーボのための構成について
は、本例の説明に必要ないため、図示及び説明を省略す
る。

【００７１】この図９の構成の光学系３０において、対
物レンズ３８が、光ディスク１０２の光学的透明層に例
えば厚み１．２mmのポリカーボネート材を用いたものに
対応して最適に設計されているとき、この集光レンズ３
８の軸上の球面収差Ｗ₄₀は、図１０の曲線ａのように表
される。この曲線ａは、横軸に光ディスク１０２の光学
的透明層１０２ｂの厚みを、縦軸に球面収差Ｗ₄₀をとっ
ており、このような透明層厚み１．２mmに対応して設計
された対物レンズ３８を用いて、透明層厚みが０．６mm
の光ディスクから情報を読み出そうとした場合、発生す
る球面収差Ｗ₄₀は、 Ｗ₄₀ ≒ ０.４λrms となり、情報が読み出せなくなる。また、透明層厚み
０．６mmに対応して設計された対物レンズ３８を用いる
場合には、軸上の球面収差Ｗ₄₀は図１０の曲線ｂのよう
になる。

【００７２】また、図１１は、光学的透明層の厚みが上
記０．６mmと１．２mmとの平均値である０．９mmとして
設計された対物レンズ３８を用いる場合の球面収差Ｗ₄₀
を示している。

【００７３】ここで、所定の厚みの光学的透明層に対し
て設計された対物レンズ３８を用いて任意の厚みの光デ
ィスクから情報を読み出そうとする場合の光学的透明層
の厚みの差をΔｔとするとき、対物レンズ３８の球面収
差Ｗ₄₀は、ＮＡを対物レンズ３８の開口数、λを光源の
レーザ光の波長とすると、次の式にて与えられる。

【００７４】

【数２】

【００７５】この球面収差Ｗ₄₀を補正するために、Ｗ₄₀
と同じ量で極性が逆の収差を持った光学部品を補正手段
として用いるわけである。

【００７６】上記図８の例では、対物レンズ３８を設計
する際の光学的透明層の厚みを、上記０．６mmと１．２
mmとのほぼ中間の値、例えば０．８mmに設定している。
なお、対物レンズ３８の開口率ＮＡは０．６としてい
る。

【００７７】このような対物レンズ３８を用いて、厚み
１．２mmの光学的透明層１０２ｂを有する光ディスク１
０２を再生しようとするとき、球面収差は０．２１２λ
rms発生する。これに対して、図１２の（ａ）に示すよ
うな非球面凹レンズ形状の補正レンズ３６を用いて補正
を行う。この補正レンズ３６の非球面の凹面の曲率半径
Ｒ１を３０．７mm、レンズ中央の厚みＬ１を２mmとし
て、図８の（ａ）に示すように対物レンズ３８の入射瞳
側、例えば対物レンズ３８とコリメータレンズ３４との
間に補正レンズ３６を挿入することにより、全収差を
０．０１２７λrmsにすることができる。

【００７８】また上記対物レンズ３８を用いて、厚み
０．６mmの光学的透明層１０３ｂを有する光ディスク１
０３を再生しようとするとき、球面収差は−０．１９７
７λrms 発生する。これに対して、図１２の（ｂ）に示
すような非球面凸レンズ形状の補正レンズ３７を用い
る。この補正レンズ３７の非球面の凸面の曲率半径Ｒ２
を６５．４mm、レンズ中央の厚みＬ２を２．６mmとし
て、図８の（ｂ）に示すように対物レンズ３８の入射瞳
側に補正レンズ３７を挿入することにより、全収差を
０．００６１λrms にすることができる。

【００７９】ところで、図８は、コリメータレンズ３４
を用いて平行光とされた位置に補正レンズ３６、３７を
配置した例を示しているが、コリメータレンズ３４を用
いない図１３のような有限レンズ系の場合にも本発明を
適用することができる。

【００８０】この図１３において、図８と対応する部分
には同じ指示符号を付しており、対物レンズ３８は光源
３１からの発散光を集光して光ディスク１０２の記録面
上に微小スポットを形成する。この対物レンズ３８の入
射瞳側に補正レンズ３６、３７を配置しており、ここで
は、厚みが１．２mmの光学的透明層１０２ｂを有する光
ディスク１０２を再生するときには凹レンズの補正レン
ズ３６を光路中に配置し、厚みが０．６mmの光学的透明
層１０３ｂを有する光ディスク１０３を再生するときに
は凸レンズの補正レンズ３７を光路中に配置するように
切り換えられる。

【００８１】次に、図１４は厚みが１．２mmの光学的透
明層１０２ｂを有する光ディスク１０２に対して最適に
すなわち球面収差が最小となるように設計された対物レ
ンズ３８を用いた光学ピックアップ装置の実施の形態を
示している。この図１４においても、上記図８と対応す
る部分に同じ指示符号を付して説明を省略する。

【００８２】図１４において、対物レンズ３８の入射瞳
側には、対物レンズの収差を補正する補正素子である開
口部３６ａと補正レンズ３７とが移動可能なスライド機
構部３５が備えられている。上記開口部３６ａには光学
的透明板が嵌め込まれていてもよい。

【００８３】対物レンズ３８は、上記２種類の光ディス
ク１０２、１０３に対応する規格あるいはディスクシス
テムのそれぞれの必要な開口数ＮＡの内、その最大ＮＡ
で設計されている。例えば、上記光学的透明層の厚み
（以下透明層厚みともいう）が１．２mmの光ディスク１
０２のシステムで必要とされる開口数ＮＡが０．５２、
透明層厚み０．６mmの光ディスク１０３のシステムで必
要とされるＮＡが０．６のとき、図１４の対物レンズ３
８は、開口数ＮＡが０．６で、透明層厚み１．２mmに対
して球面収差が最小となるように設計されている。すな
わち、上記図１０の曲線ａに示すような対物レンズ軸上
球面収差となっており、透明層厚み１．２mmの光ディス
ク１０２を読み取る際には、図１４の（ａ）に示すよう
に、スライド機構部３５に設けられた開口部３６ａが切
換選択されることによって、補正は行われないが、開口
部３６ａの径等の寸法は、対物レンズ３８の実質的な開
口数ＮＡが０．５２とされるように設計されている。ま
た、透明層厚み０．６mmの光ディスク１０３を読み取る
際には、図１４の（ｂ）に示すように、スライド機構部
３５では補正レンズ３７が切換選択され、この補正レン
ズ３７は、上記図１０の曲線ａの透明層厚み０．６mmに
対応する球面収差である略々−０．４λrms と同量で逆
極性の収差である略々＋０．４λrms を形成するように
設計されている。

【００８４】一方、図１５中の（ａ）は、厚みが１．２
mmの光学的透明層１０２ｂを有する光ディスク１０２を
再生する場合を示し、図１５（ｂ）は、厚みが０．６mm
の光学的透明層１０３ｂを有する光ディスク１０３を再
生する場合を示している。すなわち、上記光ディスク１
０２を再生する場合には、光源３１から出射された光
は、ビームスプリッタ３３によりその一部が反射され
て、コリメータレンズ３４において平行光にされた後、
対物レンズ３８に入射し、集光されて光ディスク１０２
に入射するようになっている。

【００８５】光学的透明層１０２ｂの厚みが１．２ｍｍ
の上記光ディスク１０２に照射された光は、この光ディ
スク１０２の記録層１０２ａ上に形成されたピットによ
る変調を受けた後、反射され、対物レンズ３８を透過
し、さらにコリメータレンズ３４、ビームスプリッタ３
３を透過して光検出器３２に入射する。この光検出器３
２は、入射した光の光量に対応する信号を再生信号とし
て出力する。これにより、この光ディスク１０２に記録
された情報を再生したり、所定の情報を記録することが
できる。

【００８６】一方、図１５中の（ｂ）に示すように、光
学的透明層１０３ｂの厚みが０．６ｍｍの上記光ディス
ク１０３を再生する場合には、アパーチャ機能を有する
レンズ４２を、対物レンズ３８とコリメータレンズ３４
の間に挿入し、コレメータレンズ３４からの光束を絞る
ことにより、ＮＡを小さくするようになされている。こ
れにより、例えば上記光ディスク１０２及び光ディスク
１０３の厚み差により生じる球面収差の量を抑制するこ
とができる。従って、補正レンズ３７を用いることによ
り、上記光ディスク１０３に記録された情報を再生した
り、あるいは所定の情報を記録することができる。

【００８７】二種類の光学記録媒体の光学的透明層の厚
みの相違による対物レンズ３８の球面収差は、中央部と
外周部の二つの形状面を有する補正レンズ３７を用いる
ことによっても補正することができる。

【００８８】図１６は、補正レンズ３６の詳細な構成を
示している。補正レンズの対物レンズ３８側の面３６ｃ
は所定の非球面形状をなし、補正レンズ３６の入射瞳側
の中央部の面３６ａは所定の非球面形状をなし、その外
周部の面３６ｂは所定の非球面形状をなしている。ま
た、面３６ｃ及び面３６ｂの外周部には、不要な外乱光
などを遮光する遮光板３９、４０が設けられている。

【００８９】図１７は、図１６に示した補正レンズ３６
を通過する光束の進む経路を示している。補正レンズ３
６の中央部の面３６ａの部分を通過した光束５０ａは、
対物レンズ３８において集光された後、集光点５１ａに
集光する。また、面３６ｂの部分を通過した光束は、対
物レンズ３８において集光された後、集光点５１ｂに集
光する。集光点５１ｂは光学的透明層１０２ｂの厚みが
１．２ｍｍの光ディスク１０２に、集光点５１ａは光学
的透明層１０３ｂの厚みが０．６ｍｍの光ディスク１０
３に使用する。

【００９０】例えば、光学的透明層の厚みの異なる光学
記録媒体に光を照射する場合、各集光点５１ａ、５１ｂ
をそれぞれの記録面上に位置させるように設計すること
により、それぞれのレンズ群のＷ．Ｄ．を略々等しい値
にすることができる。

【００９１】また、集光点５１ａ及び集光点５１ｂとの
間の距離が光束５０ｂの焦点深度以上になるように面形
状を形成する。ここで、Ｗ．Ｄ．（Ｗｏｒｋｉｎｇ Ｄ
ｉｓｔａｎｃｅ）とは、図１４中の（ａ）にて示すと、
対物レンズ３８から光学記録媒体１０２までの距離であ
り、この対物レンズ３８が移動可能な範囲である。

【００９２】以上説明したような実施の形態によれば、
スライド機構部３５の備える補正素子である補正レンズ
３６、３７を切り換えるだけの簡単な構成により、複数
種類、例えば２種類の透明層厚みが異なる光ディスク１
０２、１０３を１つの光学ピックアップ装置を用いて再
生することができ、２種類のディスクシステムに対して
互換性のある再生装置を安価に提供することができる。

【００９３】また、補正素子は補正レンズや開口部ある
いは透明板のような透明光学部品であるため、光源から
ディスク上への光量を減少させることが無く、光源から
の出力を有効利用できる。

【００９４】また、上記図１４の例では、１個の補正レ
ンズ３７を用いるのみでよいため、安価である。これに
対して、上記図８の例では、２個の補正レンズ３６、３
７が用いられているが、補正量が少なくて済むため、補
正の精度を高くとることができる。

【００９５】さらに、上記図１６の例では、中心部と外
周部との二つの形状面を有する補正レンズ３６にて、異
なった光学的透明層の厚みを有する２種類の光学記録媒
体に対応することができるので、部品点数の低減ひいて
は価格の引き下げに寄与する。

【００９６】なお、本発明は、上述した実施の形態の例
のみに限定されるものではなく、例えば、記録情報を読
み取るための光学系について説明したが、記録再生用な
どにも容易に適用可能である。また、光学的透明層の厚
みの異なる光ディスクの種類は２種類に限定されず、３
種類以上としてもよく、また光ディスク以外の種々の光
学記録媒体を用いてもよいことは勿論である。

【００９７】

【発明の効果】この発明に係る光学ピックアップ装置
は、単一の光学ピックアップ装置にて光学的透明層の厚
みが異なる複数の種類の光学記録媒体に対応することが
できるので、この光学ピックアップ装置を備える記録再
生装置等の部品数を低減させることにより価格を低下さ
せる。

【００９８】また、上記光学ピックアップ装置は、該光
学記録媒体への対応は、補正レンズ等を備える補正手段
をリニア駆動機構にて切り替えることにより行ってい
る。従って、機構が簡易であるので製造が容易であり、
また、他の種類の光学記録媒体へも補正手段の交換によ
り対応することができる。

【００９９】上記光学ピックアップ装置においては、移
動体であるスライド機構部の位置決めは、このスライド
機構部の備える球体をシャフトに形成された溝に嵌合さ
せることにより行うので、衝撃が少なく、スライド機構
部等の寿命を長くすることができる。

【０１００】また、上記位置決めにおいては、コイルと
マグネットからなる駆動機構にてスライド機構部をスト
ッパに常に当接させる必要がないので、コイルに通電す
る必要がない。従って、コイルの発熱による保持部材等
の膨張による変形による精度の低下を招来しない。

【０１０１】さらに、このスライド機構の位置において
は、シャフトに形成された溝とスライド機構部の備える
球体の嵌合により行うので位置精度が高い。従って、位
置精度を要するレンズ等の光学素子の移動操作装置とし
て適している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光学ピックアップ装置の横断面図
である。

【図２】上記光学ピックアップ装置の平面図である。

【図３】上記光学ピックアップ装置の縦断面図である。

【図４】上記光学ピックアップ装置のリニア移動機構の
横断面図である。

【図５】上記リニア移動機構の縦断面図である。

【図６】上記リニア移動機構の磁気回路の平面図であ
る。

【図７】上記磁気回路の左側面図である。

【図８】上記光学ピックアップ装置の光学系の断面図で
ある。

【図９】従来の光学ピックアップ装置の光学系の断面図
である。

【図１０】１．２ｍｍ及び０．６ｍｍ厚の光学的透明層
に対応された対物レンズ軸上の収差の例を示すグラフで
ある。

【図１１】０．９ｍｍ厚の光学的透明層の対物レンズ軸
上の収差の例を示すグラフである。

【図１２】図８に示した光学ピックアップ装置の補正レ
ンズの断面図である。

【図１３】上記ピックアップ装置の有限レンズ系の光学
系の断面図である。

【図１４】上記ピックアップ装置において、補正素子と
して開口部を用いた光学系の断面図である。

【図１５】１．２ｍｍ厚の光学的透明層に対応された光
学系の断面図である。

【図１６】中央部と外周部との二つの形状面からなる補
正レンズの断面図である。

【図１７】図１６に示した補正レンズを透過する光束の
断面図である。

【符号の説明】

１ シャフト、１Ａ 第１の溝、２ 球体、３ バネ、
５スライド機構部、１０ 補正レンズアクチュエータ
部、１２ リニア駆動コイル、１４ 補正レンズ、１３
リニア駆動マグネット、２０ 二軸アクチュエータ
部、３０ 光学系、３１ 光源、３４ コリメータレン
ズ、３８ 対物レンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山崎 道子 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、 光学記録媒体の記録面上にこの光学記録媒体の光学的透
   明層を介して上記光源よりの光を集光して照射する対物
   レンズと、 該光学的透明層の厚みに応じて上記対物レンズの球面収
   差を補正する補正手段とを有し、 上記補正手段は、補正素子とリニア駆動機構とを備え、
   上記補正素子は上記リニア移動機構によって光路内外に
   亘って移動操作されることを特徴とする光学ピックアッ
   プ装置。
2. 【請求項２】 上記補正素子は、上記対物レンズに対し
   て入射瞳側に配設されることを特徴とする請求項１記載
   の光学ピックアップ装置。
3. 【請求項３】 上記対物レンズは、光学的透明層の厚み
   が異なる２種類の光学記録媒体の一に対応した収差特性
   を有し、上記補正手段の補正素子は他の光学記録媒体に
   より生じる球面収差と同量で逆極性の収差を生成するこ
   とを特徴とする請求項１記載の光学ピックアップ装置。
4. 【請求項４】 上記対物レンズは、光学的透明層の厚み
   が異なる２種類の光学記録媒体の光学的透明層の厚みの
   中間の厚みに対応した収差特性を有し、上記補正手段の
   補正素子は各光学記録媒体により生じる球面収差と同量
   で逆極性の収差を生成することを特徴とする請求項１記
   載の光学ピックアップ装置。
5. 【請求項５】 上記対物レンズは、光学的透明層の厚み
   が異なる２種類の光学記録媒体に対応する開口数の内の
   大なる開口数を有し、上記補正手段の補正素子は上記開
   口数の内の小なる開口数にすることを特徴とする請求項
   １記載の光学ピックアップ装置。
6. 【請求項６】 上記補正素子は、中央部と外周部との二
   つの形状面からなるレンズを用いることを特徴とする請
   求項１記載の光学ピックアップ装置。
7. 【請求項７】 上記リニア移動機構は、高透磁率性の材
   料にて形成されたシャフト、コ字形状の両端を上記シャ
   フトの両端に接合される高透磁率性の材料にて形成され
   たヨーク、及びこのヨークに被着されたマグネットから
   なる磁気回路と、駆動コイル及び補正素子を有する移動
   体とを備えることを特徴とする請求項１記載の光学ピッ
   クアップ装置。
8. 【請求項８】 上記シャフトは軸方向に略々垂直な方向
   に形成された溝を少なくとも一つ有し、上記移動体は上
   記シャフトに押接せられる球体を有し、この球体が該溝
   に嵌合されることにより上記移動体の位置決めがなされ
   ることを特徴とする請求光７記載の光学ピックアップ装
   置。