JPH11232689A - 光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 環境温度が変化してもフォーカス誤差のオフ
セットの生じない光ディスク装置を提供する。 【解決手段】 照明光学系のコリメータレンズ２から光
源１までの距離を定めている第１の支持部材の構成材料
の線膨張係数αｃ、情報信号再生光学系の集光レンズ６
から光検出器１２までの距離を定めている第２の支持部
材の構成材料の線膨張係数をαｉ、照明光学系の実効的
開口数ＮＡｃ、情報信号再生光学系の実効的開口数ＮＡ
ｉ、対物レンズの入射瞳半径ｒ、定数Ｋ＝０．００６７
として、第１，第２の支持部材を、 ＮＡｃ・αｃ−ＮＡｉ・αｉ＜（Ｋ・λ／ｒ） 前式を満足できる線膨張係数αｃ，αｉを有する構成材
料を用いて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光ディスクにおける
複数のトラックを含む領域を照明光で照射する照明光学
系と、前記の照明光で照射された領域の複数のトラック
から情報を検出する検出光学系とを有する光ディスク装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクにおける複数のトラックを含
む領域を照明光で照射し、前記の照明光で照射された領
域内の複数のトラックから再生された光情報を、複数の
光電変換部（受光部）が配列されている構成態様の光検
出器を用いて同時に検出して、前記の複数のトラックか
ら再生された情報信号を並列的に信号処理できるように
した構成形態の光ディスク装置は、例えば特開平５ー１
２８５８５号公報、特開平８ー２４９７２０号公報、そ
の他の文献に開示されている。

【０００３】前記した構成形態の光ディスク装置の一例
構成を示す図１において、１は面光源として用いられる
レーザ光源（例えばワイドストライプ型のレーザダイオ
ードにより、例えば５０μｍ〜１００μｍ程度のビーム
幅のレーザ光束を射出する）、２はコリメートレンズ、
３はビームスプリッタ(ハーフミラー)、４は対物レン
ズ、５は自動フォーカス制御系のアクチュエータ、Ｄは
光ディスクである。前記したレーザ光源１から光ディス
クＤまでの光学系は照明光学系を構成していて、前記の
レーザ光源１から射出したレーザ光は、コリメータレン
ズ２によって平行光束にされ、次いで、ビームスプリッ
タ３を透過した後に対物レンズ４に入射する。

【０００４】そして、前記の対物レンズ４によって集束
されたレーザ光は、光ディスクＤの信号面における半径
方向に並ぶ複数トラックを含む領域を照明光Ｓとして照
射する。例えば、トラック幅が０．３μｍのトラック
が、０．７４μｍのトラックピッチで光ディスクＤに形
成されているときに、前記の対物レンズ４によって光デ
ィスクＤの信号面に集束されたレーザ光による照明光の
スポットにおける光ディスクＤの半径方向の長さが９μ
ｍであったとすると、前記した照明光のスポットによっ
て照明される領域中には、１２本のトラックＴｒ１〜Ｔ
ｒ１２が存在していることになる。図中のＴｒは光ディ
スクＤにおけるトラックが形成されている領域、Ｔｒ
ｓ，Ｔｒｅは前記の領域Ｔｒの始端と終端のトラックで
あり、またｈは光ディスクＤの中心孔である。

【０００５】前記した照明光学系における照明光によっ
て照射された光ディスクＤの信号面における複数のトラ
ック（前記の例では１２本のトラック）からの反射光
は、光ディスクＤの信号面と再生情報信号用の光検出器
１２との間に設けられている対物レンズ４と、ビームス
プリッタ３と、集光レンズ（イメードングレンズ）６
と、ビームスプリッタ（ハーフミラー）７等によって構
成されている情報信号再生光学系を介して再生情報信号
用の光検出器１２に与えられるとともに、光ディスクＤ
の信号面と４分割光検出器９との間に設けられている対
物レンズ４と、ビームスプリッタ３と、集光レンズ６
と、ビームスプリッタ（ハーフミラー）７、シリンドリ
カルレンズ８等によって構成されているフォーカス検出
光学系を介して４分割光検出器９に与えられる。

【０００６】前記のように、照明光で照射されている光
ディスクにおける複数のトラックを含む領域中の半径方
向に並ぶ複数のトラックから同時に得られる各トラック
の再生光情報を、情報信号再生光学系によりそれぞれ高
い解像度で検出できるようにするためには、再生情報が
同時に検出されるトラック数よりも充分に多い個数の光
電変換部（受光部）を備えている再生情報信号用の光検
出器１２を用いることが必要とされるが、前記した再生
情報信号用の光検出器１２としては、多数個の受光素子
を１次元的に配列した構成形態のもの、あるいは多数個
の受光素子を２次元的に配列し、時間軸方向を積分処理
する構成形態のもの等が使用できる。

【０００７】ところで、前記のように光ディスクの複数
のトラックから同時に光情報を再生させるようにした光
ディスク再生装置におけるフォーカス検出光学系の構成
や、自動フォーカス制御系の構成，動作態様などは、順
次の１本のトラックから光情報を再生するように構成さ
れた一般的な光ディスク再生装置におけるフォーカス検
出光学系の構成や、自動フォーカス制御系の構成，動作
態様などと同様であり、フォーカス検出光学系に設けら
れている４分割光検出器９における４つの光検出部９
ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄからの出力信号９ｓａ，９ｓｂ，
９ｓｃ，９ｓｄについて、演算処理部１０における演算
処理によって得られたフォーカス誤差信号（９ｓａ＋９
ｓｃ）−（９ｓｂ＋９ｓｄ）に基づいて発生されるフォ
ーカス制御信号Ｓｆを自動フォーカス制御系のアクチュ
エータ５に供給し、対物レンズ５を駆動変位させて、常
に、光ディスクの信号面を対物レンズの合焦面に位置さ
せるような自動制御動作が行なわれる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】さて、順次の１本のト
ラックから光情報を再生するように構成された一般的な
光ディスク再生装置では、フォーカス誤差信号を発生さ
せるための非点収差光学系と、情報信号再生光学系とが
共用されたり、あるいは前記の両光学系が近接して設け
られていて、前記の両光学系の光学距離には差がないた
めに、環境温度が変化したとしても、初期状態に対して
フォーカス誤差にオフセットは生じない。しかし、光デ
ィスクにおける複数のトラックを含む領域中の半径方向
に並ぶ複数のトラックから同時に得られる各トラックの
再生光情報を、情報信号再生光学系によりそれぞれ高い
解像度で検出できるように、再生情報が同時に検出され
るトラック数よりも充分に多い個数の光電変換部（受光
部）を備えている再生情報信号用の光検出器１２が用い
られた場合には、後述の理由により情報信号再生光学系
の光学距離の方が、フォーカス誤差信号を発生させるた
めの非点収差光学系の光学距離に比べて著るしく長いも
のになるために、環境温度が変化したときに初期状態に
対してフォーカス誤差にオフセットが生じることが問題
になる。

【０００９】前記の点について、具体的に説明すると次
のとおりである。まず、前記した照明光学系のコリメー
タレンズ２の焦点距離をｆｃとし、対物レンズ４の焦点
距離をｆｏとすると、照明光学系の横倍率ｍ１は、 ｍ
１＝ｆｃ／ｆｏ …（１）として表され、また、情報信
号再生光学系の集光レンズ６の焦点距離をｆｉとすると
情報信号再生光学系の倍率ｍ２は、 ｍ２＝ｆｉ／ｆｏ
…（２）として表される。今、光ディスクＤが既述の
例の場合と同様に、０．７４μｍのトラックピッチでト
ラック幅が０．３μｍのトラックが形成されているもの
であるとし、また、前記の対物レンズ４によって光ディ
スクＤの信号面に集束されたレーザ光による照明光のス
ポットにおける光ディスクＤの半径方向の長さが９μｍ
であったとすると、前記した照明光のスポットによって
照明される領域中に含まれている１２本のトラックＴｒ
１〜Ｔｒ１２から同時に得られる各トラックからの反射
光（再生光情報）は、対物レンズ４と、ビームスプリッ
タ３と、集光レンズ６と、ビームスプリッタ７等によっ
て構成されている情報信号再生光学系を介して再生情報
信号用の光検出器１２に与えられる。

【００１０】そして、前記の再生情報信号用の光検出器
１２では、光ディスクＤにおける１２本のトラックＴｒ
１〜Ｔｒ１２からの個別の反射光を個別の光電変換部で
光電変換し、前記した各光電変換部からの出力信号を信
号処理部１３に供給する。ところで、前記した再生情報
信号用の光検出器１２に設けられている１２個の光電変
換部は、既述のように０．７４μｍのトラックピッチで
光ディスクＤに形成されていた１２本のトラックＴｒ１
〜Ｔｒ１２からの反射光を個別に受光して光電変換しな
ければならないが、前記した光電変換部の大きさは、製
作技術上から最小でも１辺が約１０μｍ程度のものにな
るという制約がある。

【００１１】今、再生情報信号用の光検出器１２におけ
る各光電変換部の大きさを、１辺が１０μｍであったと
し、それに光ディスク上の０．２μｍの大きさの領域を
結像させるようにした場合における情報信号再生光学系
における倍率は５０倍となるが、レーザ光源１から光デ
ィスクＤまでの照明光学系における倍率は、光源の大き
さ、広がり角等にもよるが、数倍の倍率である。したが
って、前記の各光学系の横倍率ｍ１，ｍ２を示している
前記した（１），（２）式から明らかなように、焦点距
離ｆｃのコリメーターレンズ２と、焦点距離ｆｉの集光
レンズ６とは、焦点距離（開口数としてもよい）を大き
く異にしているものが使用されることになる。

【００１２】ところで、前記した照明光学系や情報信号
再生光学系は、それぞれの光学系に属する複数の光学部
材を支持部材に取付けることによって構成されているか
ら、環境温度の変化に応じて前記した支持部材が膨張，
収縮するのにつれて、前記した照明光学系の長さや情報
信号再生光学系の長さも変化することになる。今、前記
した照明光学系の光学部材を支持している支持部材の線
膨張係数をαｃとし、また、情報信号再生光学系の光学
部材を支持している支持部材の線膨張係数をαｉとし
て、環境温度がΔＴだけ上昇した場合における照明光学
系の光学部材を支持している支持部材の長さの変化ΔＣ
と、環境温度がΔＴだけ上昇した場合における情報信号
再生光学系の光学部材を支持している支持部材の長さの
変化Δｉとは、それぞれ次の（３），（４）式 ΔＣ＝ΔＴ・αｃ・ｆｃ …（３） Δｉ＝ΔＴ・αｉ・ｆｉ …（４） で示されるように、環境温度の変化に対応して直線的に
変化する。

【００１３】そして従来の光ディスク装置においては、
照明光学系の光学部材を支持している支持部材と、情報
信号再生光学系の光学部材を支持している支持部材と
を、同じ材料のものによって構成していたから、コリメ
ーターレンズ２の焦点距離ｆｃと、集光レンズ６の焦点
距離ｆｉとの関係が、既述のようにｆｃに比べてｆｉが
非常に大きい場合には、環境温度がΔＴだけ上昇した場
合における照明光学系の光学部材を支持している支持部
材の長さの変化ΔＣと、環境温度がΔＴだけ上昇した場
合における情報信号再生光学系の光学部材を支持してい
る支持部材の長さの変化Δｉとは、前記した（３），
（４）式によりΔＣに比べてΔｉが非常に大きくなるか
ら、環境温度が変化したときには、初期状態に対してフ
ォーカス誤差に、無視できないオフセットが生じること
になる。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は光ディスクにお
ける複数のトラックを含む領域を照明光で照射する照明
光学系と、前記の照明光で照射された領域の複数のトラ
ックから情報を検出する情報信号再生光学系とを有する
光ディスク装置において、前記した照明光学系における
コリメータレンズから光源または実質的な光源までの距
離を定めている第１の支持部材の構成材料の線膨張係数
をαｃとし、また前記した情報信号再生光学系における
集光レンズから光検出器までの距離を定めている第２の
支持部材の構成材料の線膨張係数をαｉとし、さらに前
記した照明光学系の実効的開口数をＮＡｃ、前記した情
報信号再生光学系の実効的開口数をＮＡｉ、対物レンズ
の入射瞳半径をｒとし、さらにまた、定数Ｋ＝０．００
６７としたときに、前記した第１，第２の支持部材とし
て、次式 ＮＡｃ・αｃ−ＮＡｉ・αｉ＜（Ｋ・λ／ｒ） を満足できる線膨張係数αｃ，αｉを有する構成材料を
用いた第１，第２の支持部材を用いた光ディスク装置を
提供する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の光ディスク装置の具体的な内容を詳細に説明する。図
１は光ディスクの装置の概略構成を示すブロック図であ
り、図２は光ディスク装置における照明光学系と情報信
号再生光学系との環境温度変化に伴う合焦位置の変化の
状態を説明するために使用される図である。本発明の光
ディスク装置は、図１を参照して既述した従来の光ディ
スク装置と同様に、面光源として用いられるレーザ光源
（例えばワイドストライプ型のレーザダイオードによ
り、例えば５０μｍ〜１００μｍ程度のビーム幅のレー
ザ光束を射出する）１、コリメートレンズ２、ビームス
プリッタ（ハーフミラー）３、対物レンズ４、自動フォ
ーカス制御系のアクチュエータ５、集光レンズ６、ビー
ムスプリッタ（ハーフミラー）７、シリンドリカルレン
ズ８、４分割光検出器９、演算処理部１０、フォーカス
駆動部１１、再生情報信号用の光検出器１２、信号処理
部１３等によって構成されている。Ｄは光ディスクであ
る。

【００１６】レーザ光源１から光ディスクＤまでの照明
光学系において、レーザ光源１から射出したレーザ光
は、コリメータレンズ２によって平行光束にされ、次い
でビームスプリッタ３を透過した後に対物レンズ４に入
射される。そして、前記の対物レンズ４によって集束さ
れた照射光は、光ディスクＤの信号面における半径方向
に並ぶ複数トラックを含む領域を照明光として照射す
る。前記の光ディスクＤの信号面に、例えば、トラック
幅が０．３μｍのトラックが、０．７４μｍのトラック
ピッチで形成されているとし、また、前記の対物レンズ
４によって光ディスクＤの信号面に集束されたレーザ光
による照明光のスポットにおける光ディスクＤの半径方
向の長さが９μｍであったとすると、前記した照明光の
スポットによって照明される領域中には、１２本のトラ
ックＴｒ１〜Ｔｒ１２が存在していることになる。

【００１７】照明光によって照射された光ディスクＤの
信号面における複数のトラック（前記の例では１２本の
トラック）からの反射光は、光ディスクＤの信号面と再
生情報信号用の光検出器１２との間に設けられている対
物レンズ４と、ビームスプリッタ３と、集光レンズ（イ
メードングレンズ）６と、ビームスプリッタ（ハーフミ
ラー）７等によって構成されている情報信号再生光学系
を介して再生情報信号用の光検出器１２に与えられる。
光ディスクＤが既述の例の場合と同様に、０．７４μｍ
のトラックピッチでトラック幅が０．３μｍのトラック
が形成されているものであり、また、対物レンズ４によ
って光ディスクＤの信号面に集束されたレーザ光による
照明光のスポットが、光ディスクＤの半径方向の長さが
９μｍであったとすれば、前記の照明光のスポットによ
って照明される領域中に含まれている１２本のトラック
Ｔｒ１〜Ｔｒ１２から同時に各トラックからの反射光
（再生光情報）が得られる。

【００１８】光ディスクＤにおける各トラックから同時
に発生した反射光は、対物レンズ４と、ビームスプリッ
タ３と、集光レンズ６と、ビームスプリッタ７等によっ
て構成されている情報信号再生光学系を介して再生情報
信号用の光検出器１２に与えられ、前記の再生情報信号
用の光検出器１２では、光ディスクＤにおける１２本の
トラックＴｒ１〜Ｔｒ１２からの個別の反射光を個別の
光電変換部で光電変換し、前記した各光電変換部からの
出力信号を信号処理部１３に供給する。前記の信号処理
部１３では、それに再生情報信号用の光検出器１２から
供給された複数の並列入力信号について所定の信号処理
を施した後に時系列信号として後続の回路配置に供給す
る。

【００１９】また、前記した光ディスクＤの信号面から
の反射光は、光ディスクＤの信号面と４分割光検出器９
との間に設けられている対物レンズ４と、ビームスプリ
ッタ３と、集光レンズ６と、ビームスプリッタ（ハーフ
ミラー）７、シリンドリカルレンズ８等によって構成さ
れているフォーカス検出光学系を介して４分割光検出器
９に与えられる。前記の４分割光検出器９の４つの光検
出部９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄからの出力信号９ｓａ，９
ｓｂ，９ｓｃ，９ｓｄは、演算処理部１０における演算
処理によって、フォーカス誤差信号（９ｓａ＋９ｓｃ）
−（９ｓｂ＋９ｓｄ）とされ、前記のフォーカス誤差信
号に基づいて発生されたフォーカス制御信号Ｓｆが、フ
ォーカス駆動部１１を介して自動フォーカス制御系のア
クチュエータ５に供給されることにより対物レンズ５を
駆動変位して、常に、光ディスクの信号面が対物レンズ
の合焦面に位置している状態となるように自動フォーカ
ス制御動作が行なわれる。

【００２０】本発明の光ディスク装置において、光ディ
スクにおける複数のトラックを含む領域中の半径方向に
並ぶ複数のトラックから同時に得られる各トラックの再
生光情報を、情報信号再生光学系によりそれぞれ高い解
像度で検出できるように、再生情報が同時に検出される
トラック数よりも充分に多い個数の光電変換部（受光
部）を備えている再生情報信号用の光検出器１２を用い
た場合には、従来の光ディスク装置について既述したよ
うな理由によって、光ディスク装置における情報信号再
生光学系の光学距離の方が、フォーカス誤差信号を発生
させるための非点収差光学系の光学距離に比べて著るし
く長いものになる。

【００２１】さて、照明光学系のコリメータレンズ２の
焦点距離をｆｃと、対物レンズ４の焦点距離をｆｏ、情
報信号再生光学系の集光レンズ６の焦点距離をｆｉとし
たときに、前記の照明光学系の横倍率ｍ１と、情報信号
再生光学系の倍率ｍ２とは、 既述の（１），（２）式により、 ｍ１＝ｆｃ／ｆｏ
…（１） ｍ２＝ｆｉ／ｆｏ …（２） として表され、また、前記した照明光学系の光学部材を
支持している支持部材の線膨張係数をαｃとし、また、
情報信号再生光学系の光学部材を支持している支持部材
の線膨張係数をαｉとして、環境温度がΔＴだけ上昇し
た場合における照明光学系の光学部材を支持している支
持部材の長さの変化ΔＣと、環境温度がΔＴだけ上昇し
た場合における情報信号再生光学系の光学部材を支持し
ている支持部材の長さの変化Δｉとは、それぞれ既述の
（３），（４）式 ΔＣ＝ΔＴ・αｃ・ｆｃ …（３） Δｉ＝ΔＴ・αｉ・ｆｉ …（４） で示されるように、環境温度の変化に対応して直線的に
変化する。

【００２２】なお、前記した環境温度の変化に応じて、
コリメータレンズ２や集光レンズ６も膨張，収縮し、そ
れによりコリメータレンズ２と集光レンズ６の焦点距離
も変化するが、前記のように、コリメータレンズ２の焦
点距離ｆｃと集光レンズ６の焦点距離ｆｉとが大きく異
なっていて、光学系の倍率を大きく異にしている前記の
照明光学系と情報信号再生光学系の場合には、光学系の
倍率の違いによるフォーカス検出に及ぼす影響度の方が
支配的であるから、説明を簡単にするために、環境温度
の変化によっても、コリメータレンズ２と集光レンズ６
の焦点距離は変化しないものとして、環境温度が変化し
たときにフォーカス誤差に関連して発生する問題点につ
いての説明を行なうことにする。

【００２３】図２の（ａ），（ｂ）は、図１に示してあ
る光ディスク装置における照明光学系と、情報信号再生
光学系、すなわち、光源１→コリメータレンズ２→ビー
ムスプリッタ３→対物レンズ４→光ディスクＤ→対物レ
ンズ４→ビームスプリッタ３→集光レンズ６→ビームス
プリッタ７→再生情報信号用の光検出器１２（またはシ
リンドリカルレンズ→４分割光検出器９）を、直線上に
配列した状態で図示した図である。図２の（ａ）は、基
準の環境温度の状態において、光ディスクＤの信号面に
対して、照明光のビームウエストの部分による照明が行
なわれているとともに、再生情報信号用の光検出器１２
（またはシリンドリカルレンズ→４分割光検出器９）の
受光面が対物レンズ４及び集光レンズ６の合焦面に位置
している状態にされている基準の状態を示している図で
あり、また図２の（ｂ）は、環境温度が基準の温度より
低下した状態における照明光のビームウエストの部分の
位置と、集光レンズ６の合焦面の位置とを示している。
さらに、図２の(ｃ）は図２の(ｂ）における対物レンズ
４→光ディスク→集光レンズ６の部分と対応する部分の
拡大図である。

【００２４】図１に示す光ディスク装置が、環境温度が
基準の温度から変化［図２の（ｂ）に例示してある設例
では基準の温度から低下した場合を示している］した場
合にも、対物レンズ４によるセンサ［再生情報信号用の
光検出器１２（またはシリンドリカルレンズ→４分割光
検出器９）］の受光面の像の位置と、対物レンズ４によ
る光源１の像の位置とが一致すれば、フォーカスオフセ
ットは発生しない。環境温度が基準の温度の状態にある
場合における図２の（ａ）に示されている対物レンズ４
の合焦面位置と、環境温度が基準の温度から変化した状
態にある場合における対物レンズ４の像点位置との差
（フォーカス位置のずれ）は、次の（５），（６）式に
よって示される。

【００２５】 Δ１＝Δｃ・ｆｏ・ｆｏ／ｆｃ／ｆｃ …（５） Δ２＝Δｉ・ｆｏ・ｆｏ／ｆｉ／ｆｉ …（６） 前記の(５），(６）式は、レンズの縦倍率の公式から直
ちに得られる式である。そして、図１に示す光ディスク
装置が、環境温度が基準の温度から変化した場合に発生
するフォーカスオフセットΔＺ（図２）は、図２を参照
して次の（７）式のように求められる。 ΔＺ＝（Δ１＋Δ２）／２−Δ２＝（Δ１＋Δ２）／２ ＝ｆｏ・ｆｏ・ΔＴ（αｃ／ｆｃ−αｉ／ｆｉ）／２ …（７） 前記の（７）式は、環境温度の変化による光学系の長さ
は焦点距離に比例して変化するが、合焦位置の変化は焦
点距離の２乗に比例しているから、光ディスク上のピッ
トの像を最良の状態で結像させることができる最適なフ
ォーカス状態は、温度変化前の状態からずれるというこ
とを示している式である。

【００２６】次に、許容される最大のディフォーカス量
Ｚｍａｘと、前記した（７）式で示されるフォーカスオ
フセットΔＺとの関係を検討する。今、対物レンズ４の
開口数をＮＡｏとすると、許容される最大のディフォー
カス量Ｚｍａｘは、ｋを定数として次の（８）式で示さ
れる。 Ｚｍａｘ＝ｋ・λ／２／ＮＡｏ／ＮＡｏ …（８） ところで、前記の（８）式中におけるλ／２／ＮＡｏ／
ＮＡｏは、一般的に焦点深度と称されているものであ
る。そして、前記のλ／２／ＮＡｏ／ＮＡｏと対応する
フォーカス誤差が発生すると、光学系の収差が増加し、
再生信号のジッタが増加してシステムが破綻する。

【００２７】しかし、現実の光ディスク装置の動作中に
発生する誤差要因は、フォーカス誤差だけではない。誤
差の複合を考えると、フォーカス誤差は焦点深度に比べ
て格段に小さな量に抑える必要があり、そのファクター
がｋである。図３は、前記のファクタｋの値と、スポッ
トの中心強度（ストレール比）との関係を示す図であ
る。フォーカスがずれた状態の場合には、最良のフォー
カス状態（合焦状態）の場合に比べて、再生信号の変調
度が低下する。そして、前記した再生信号の変調度の低
下量は、スポットの中心強度の変化に近い値となる。ま
た、フォーカスがずれた状態の場合には、前記した再生
信号の変調度の劣化と同時に、スポットの広がりによっ
て符号間干渉が増加するために、ジッタが増加して信号
品質の低下が生じる。

【００２８】さて、一般的に焦点深度と称されている既
述した（８）式中のλ／２／ＮＡｏ／ＮＡｏは、前記し
たファクタｋが１の場合である。そして、ｋ＝１の場合
には約８０％の信号振幅の低下が生じ、このときの収差
量は０．０７λを越えている。 前記した焦点深度の意
味は、それ単独の誤差が生じた場合のシステムが破綻す
る目安である。しかし、実際のシステムでは、様々な性
能低下要因がある。したがって、環境温度の変化によっ
て発生するディフォーカスの許容量は、これ単独で決め
ることはできない。

【００２９】性能低下の要因の内で、性能への寄与度の
大きなものを挙げる。一番性能への寄与度の高いものは
チルト［ディスクと光学ヘッド（ピックアップ）の傾
き］である。また、温度変化以外の要因でも、ピックア
ップの初期調整誤差、ディスクとの相性等の原因により
ディフォーカスが発生する。そして、システムの限界
は、前記した各種の原因に基づく誤差による信号劣化が
複合して決まる。一例として従来のＤＶＤシステムを挙
げると、ＤＶＤの場合でさえ、これによるシステムの余
裕度が充分に広いとは言い難く、そのために、ピックア
ップあるいはドライブ機構系は、細心の注意を払って設
計組立てが行なわれている。

【００３０】このような状況のなかで、本発明が実施さ
れるべき光ディスク装置において、環境温度が変化した
ときには、環境温度の変化によって生じるデフォーカス
が、前記した誤差要因に付加されてしまうと、急速にシ
ステムの許容度が下がってしまう。そこで、前記の観点
から、信号品質の劣化（ジッタの増加）が、無視できる
と認められる限界のデフォーカス量を調べたところ、
２．５％の信号振幅が低下する状態におけるデフォーカ
ス量が、限界デフォーカス量であることが明らかにされ
たが、前記の限界デフォーカス量は、ｋ＝０．３の場合
に生じる。それで、前記したファクタｋの値が０．３で
あれば、誤差の複合を考慮した場合であっても、充分な
システム余裕を得ることができる。

【００３１】対物レンズ４の入射瞳半径をｒとし、対物
レンズ４が無限共役比のレンズであるとすると、各レン
ズの焦点距離を各レンズの実効的開口数に変換でき、こ
の場合には、次のように各レンズの実効的開口が示され
る。 ＮＡｃ …照明光学系の実効的開口数 ＮＡｉ …情報信号再生光学系の実効的開口数 ＮＡｃ＝ｒ／ｆｃ …（９） ＮＡｉ＝ｒ／ｆｉ …（１０） ＮＡｏ＝ｒ／ｆｏ …（１１）

【００３２】次に、図１に示される光ディスク装置が、
環境温度が基準の温度から変化した場合に発生するフォ
ーカスオフセットΔＺと、許容される最大のディフォー
カス量Ｚｍａｘとが、 ΔＺ＜Ｚｍａｘ となる条件
を、前記した（７）〜（１１）式とを用いて導くと、次
の（１２）式が求められる。 ＮＡｃ・αｃ−ＮＡｉ・αｉ＜（ｋ・λ／ｒ／ΔＴ） …（１２） ここで、定数Ｋ＝ｋ／ΔＴ とすると、前記の（１２）
式は、次の（１３）式となる。 ＮＡｃ・αｃ−ＮＡ
ｉ・αｉ＜（Ｋ・λ／ｒ） …（１３）

【００３３】そして、照明光学系の実効的開口数ＮＡｃ
と、情報信号再生光学系の実効的開口数ＮＡｉとが異な
る場合に、環境温度が基準の温度から変化してもフォー
カスオフセットΔＺが生じないようにするためには、前
記の（１３）式から明らかなように、光ディスク装置に
おける照明光学系の光学部材を支持している支持部材
と、情報信号再生光学系の光学部材を支持している支持
部材とを、例えば、線膨張係数が零に近い物質で構成さ
せればよいことが判かる。しかし、前記のような解決手
段が採用された場合には、光ディスク装置を低コストで
提供することができないということが問題になる。

【００３４】ところで、光ディスク装置は、摂氏−１０
度から摂氏＋７０度まで環境温度が変化する状態におい
て安定な動作を行なうことが必要とされる。すなわち、
常温（摂氏＋２５度）を中心に考えると、前記した環境
温度の変化範囲は±４５度となる。そこで、本発明の光
ディスク装置は、常温（摂氏＋２５度）を中心にして環
境温度が±４５度の範囲で変化しても、フォーカス誤差
のオフセットが許容範囲内となるように、光ディスクに
おける複数のトラックを含む領域を照明光で照射する照
明光学系と、前記の照明光で照射された領域の複数のト
ラックから情報を検出する情報信号再生光学系とを有す
る光ディスク装置において、前記した照明光学系におけ
るコリメータレンズから光源または実質的な光源までの
距離を定めている第１の支持部材の構成材料の線膨張係
数をαｃとし、また前記した情報信号再生光学系におけ
る集光レンズから光検出器までの距離を定めている第２
の支持部材の構成材料の線膨張係数をαｉとし、さらに
前記した照明光学系の実効的開口数をＮＡｃ、前記した
情報信号再生光学系の実効的開口数をＮＡｉ、対物レン
ズの入射瞳半径をｒとし、さらにまた、ΔＴ＝４５、ｋ
＝０．３、すなわち定数Ｋ＝０．００６７として、前記
した第１，第２の支持部材を、次式 ＮＡｃ・αｃ−ＮＡｉ・αｉ＜（Ｋ・λ／ｒ） を満足できる線膨張係数αｃ，αｉを有する構成材料に
よって構成するようにしたものである。

【００３５】さて、図１に示す光ディスク装置中の照明
光学系や、情報信号再生光学系に設けられている各種の
光学部材の内で、焦点距離ｆｃが１２ｍｍのコリメータ
レンズ２と、焦点距離ｆｉが２００ｍｍの集光レンズ６
と、焦点距離ｆｏが３．３ｍｍ，開口数ＮＡｏが０．
６，入射瞳半径ｒが１．９８ｍｍの対物レンズ４を用い
て構成されている光ディスク装置において、既述したフ
ァクタｋを０．３とすると、許容される最大のディフォ
ーカス量Ｚｍａｘは０．２７μｍとなる。

【００３６】まず、図１に示す光ディスク装置におい
て、照明光学系におけるコリメータレンズ２から光源１
または実質的な光源までの距離を定めている第１の支持
部材と、情報信号再生光学系における集光レンズ６から
光検出器１２（または９）までの距離を定めている第２
の支持部材との両者を、従来の光ディスク装置のよう
に、同一の構成材料、例えば線膨張係数が０．００００
２１のアルミニウム合金で構成した場合には、常温（摂
氏＋２５度）を中心にして環境温度が±４５度の範囲で
変化すると、フォーカス誤差のオフセットΔＺは０．４
μｍとなり、許容される最大のディフォーカス量Ｚｍａ
ｘ＝０．２７μｍよりも大きくなる。

【００３７】次に、本発明の光ディスク装置の具体的な
構成例について説明する。図１に示す光ディスク装置に
おいて、照明光学系におけるコリメータレンズ２から光
源１または実質的な光源までの距離を定めている第１の
支持部材を、線膨張係数（αｃ）が０．００００２１の
アルミニウム合金で構成し、また、情報信号再生光学系
における集光レンズ６から光検出器１２（または９）ま
での距離を定めている第２の支持部材を、線膨張係数
（αi)が０．０００２のアクリル樹脂で構成した場合
に、常温（摂氏＋２５度）を中心にして環境温度が±４
５度の範囲で変化すると、フォーカス誤差のオフセット
ΔＺは０．２６μｍとなり、許容される最大のディフォ
ーカス量Ｚｍａｘ＝０．２７μｍ以内となる。

【００３８】次に、図１に示す光ディスク装置におい
て、照明光学系におけるコリメータレンズ２から光源１
または実質的な光源までの距離を定めている第１の支持
部材を、線膨張係数（αｃ）が０．００００１２の鉄で
構成し、また、情報信号再生光学系における集光レンズ
６から光検出器１２（または９）までの距離を定めてい
る第２の支持部材を、線膨張係数（αi)が０．００００
２１のアルミニウム合金でで構成した場合に、常温（摂
氏＋２５度）を中心にして環境温度が±４５度の範囲で
変化すると、フォーカス誤差のオフセットΔＺは０．１
８μｍとなり、許容される最大のディフォーカス量Ｚｍ
ａｘ＝０．２７μｍ以内となる。

【００３９】なお、本発明の実施に当って、光点収差
を、非点検出（フォーカス検出）と信号検出とを同じセ
ンサ（光検出器）を用いて行なう場合は、非点収差の発
生は対物レンズから前記のセンサまでの光学系で生じる
から、この収差を抑える必要があるために、投光々学系
で発生させることになる。この場合は多数分割光検出器
１２と４分割光検出器９とを、同一光検出器上に、面内
分割で構成することも可能である。

【００４０】

【発明の効果】以上、詳細に説明したところから明らか
なように本発明の光ディスク装置では、発生するフォー
カスオフセット量を、従来装置で発生するフォーカスオ
フセット量に比べて大幅に低減させることができ、環境
温度の変化に対してディフォーカスの発生の少ない光学
系を容易に実現することができ、本発明によれば、急激
な温度の変化に対応して充分な再生信号特性を得ること
のできる光ディスク装置を低コストで提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光ディスク装置の概略構成を示すブロック図で
ある。

【図２】光ディスク装置の光学系を説明するための図で
ある。

【図３】フォーカス誤差を焦点深度に比べて小さな量に
抑えるファクターｋの値と、スポットの中心強度（スト
レール比）との関係を示す図である。

【符号の説明】

１…光源、２…コリメータレンズ、３，７…ビームスプ
リッタ、４…対物レンズ、５…アクチュエータ、６…集
光レンズ、８…シリンドリカルレンズ、９…４分割光検
出器、１０…演算処理部、１１…フォーカス処理部、１
２…再生情報信号用の光検出器（多数分割光検出器）、
１３…信号処理部、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ディスクにおける複数のトラックを含
   む領域を照明光で照射する照明光学系と、前記の照明光
   で照射された領域の複数のトラックから情報を検出する
   情報信号再生光学系とを有する光ディスク装置におい
   て、前記した照明光学系におけるコリメータレンズから
   光源または実質的な光源までの距離を定めている第１の
   支持部材の構成材料の線膨張係数をαｃとし、また前記
   した情報信号再生光学系における集光レンズから光検出
   器までの距離を定めている第２の支持部材の構成材料の
   線膨張係数をαｉとし、さらに前記した照明光学系の実
   効的開口数をＮＡｃ、前記した情報信号再生光学系の実
   効的開口数をＮＡｉ、対物レンズの入射瞳半径をｒと
   し、さらにまた、定数Ｋ＝０．００６７としたときに、
   前記した第１，第２の支持部材として、次式 ＮＡｃ・αｃ−ＮＡｉ・αｉ＜（Ｋ・λ／ｒ） を満足できる線膨張係数αｃ，αｉを有する構成材料を
   用いて、第１，第２の支持部材を構成することを特徴と
   する光ディスク装置。