JPH10143896A - 光学ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置の複雑化、大型化、重量の増加を招くこ
となく、記録媒体の記録表面に良好なスポットを形成す
ることができる光学ピックアップ装置を提供すること。 【解決手段】 異なる波長の光ビームを発生する２つの
光ビーム源と、光ビームを光記録媒体に導くための光学
手段を有し、２つの光ビームが共に通過する光路に、波
長の長い方の光ビームの透過率が主に低下する部分が設
けられている光学ピックアップ装置において、波長の短
い光ビーム源と波長の短い光ビーム用の集光レンズの主
面との間の距離を a、波長の長い光ビーム源と波長の長
い光ビーム用の集光レンズの主面との間の距離を b、波
長の短い光ビーム用の集光レンズの焦点距離を fa、波
長の長い光ビーム用の集光レンズの焦点距離を fb、と
したときに、 a /fa > b/fb を満たすことを特徴とする光学ピックアップ装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光学ピックアップ装
置に係るものであり、詳しくは複数類の光学記録媒体を
記録再生するための光学ピックアップ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光記録媒体の応用範囲の広範化に
伴い、記録密度、基板（保護層）の厚み、記録再生方
式、大きさなどが異なる多類の光記録媒体が提供されて
いる。そのため、光学ピックアップ装置に対しては、記
録、再生等の基本機能に加えて、異なった種類の媒体を
扱いことができる汎用性の高さも要求されるようになっ
た。

【０００３】例えば、記録再生方式が異なる記録媒体と
しては、記録表面にピット（微細な凹凸）を設けた再生
専用型、記録表面に有機色素を塗布し記録時に高出力の
光ビームでこの有機色素の反射率を変化させ信号を記録
する追記型、磁化で信号を記録し、この信号（磁化方
向）をカー効果を利用して検出する光磁気型、結晶状態
と非結晶状態という相の違いにより信号を記録する相変
化型があり、これらの記録媒体では、再生時より記録時
の方が光ビームの光強度を大きくする必要がある。

【０００４】次に記録密度と光ビームのスポットとの関
係について説明する。

【０００５】記録媒体の記録密度は、記録単位（記録マ
ーク）の大きさによって規定され、低密度記録媒体の場
合には、記録マークの径は０．５μmの程度であり、高
密度記録媒体の場合には、記録マークの径は０．３μm
の程度である。一方、スポットの径も、記録マークの径
に応じて調整する必要があり、記録マークの径が０．５
μm程度の場合には、スポットの径は１．４μm程度に、
記録マークの径が０．３μm程度の場合には、スポット
の径は０．９μm程度にする必要がある。

【０００６】上記のように記録媒体の記録密度に応じ
て、スポットの径を調整するためには、対物レンズの開
口数や光ビームの波長を変える必要がある。次に、スポ
ットの径と対物レンズの開口数及び光ビームの波長の関
係について説明する。

【０００７】スポット径 R は次式で与えられる。

【０００８】R = 0.61λ / NA この式で、λは光ビームの波長であり、また、NAはレン
ズの開口数であり、次式で与えられる。

【０００９】NA = n sin θ この式で、nは屈折率であり、θは図７（レンズ３５の
開口数を説明するための説明図）に示したように射出瞳
径に張る角度である。

【００１０】これらの式からもわかるように、スポット
径Ｒを小さくするためには、光ビームの波長λを短くす
るか、又は、レンズの開口数NA、つまりθを大きくする
必要がある。

【００１１】しかし、レンズの開口数NAが大きくなる
と、基板（保護層）で発生する球面収差が大きくなる。
ここで、球面収差とは収束光が屈折率１でない平行平板
（屈折率が空気の屈折率と異なる平行平板）内を通過し
た場合に発生する波面収差であり、回折限界まで光ビー
ムを絞り込むような光学系では、その光ビームの波面収
差を充分に小さくする必要がある。一般的にはマレシャ
ルの基準と呼ばれる目安が知られており、この基準によ
れば、その波面収差量を０．０７λＲＭＳ より小さく
する必要がある。

【００１２】ここで、結像に寄与する光ビームの波面収
差が小さいということは図８に示したように波面すなわ
ち光ビームの等位相面がスポット４２を中心とした球面
になっているということである。

【００１３】しかし、保護層４０の屈折率（例えばポリ
カーボネイトでは、１．５５）と空気（真空）の屈折率
との差異により、保護層４０中を進行する光ビームの速
度と空気（真空）中を進行する光ビームの速度が異なる
ため、光ビームの等位相面がスポット４２を中心とした
球面にならない。

【００１４】つまり、屈折率が１．５５の保護層４０中
を進行する光ビームの速度（dc間の速度）は空気（真
空）中を進行する光ビームの速度（cb 間の速度）より
も遅いので、光路長が等しい線分bd（または線分b d）
と線分b dの長さは等しくならない。そして、この線分b
d（または線分b d）と線分b dとの差は開口数NAが大き
い場合の方が大きくなる。

【００１５】また、開口数NAが大きくなると、図９に示
したように光ビームの光軸が光記録媒体３６に対して傾
いた場合に発生するコマ収差も大きくなる。具体的に
は、このコマ収差量は次式で与えられ、この式からもわ
かるようにコマ収差量Wcは開口数の３乗に比例して大き
くなる。

【００１６】

【数１】

【００１７】尚、光記録媒体が光ビームの光軸に対して
傾くのは、主に光記録媒体のそりが原因であって、例え
ば０．７゜程度の傾きが生じることは珍しくない。

【００１８】従って、光記録媒体の高密度化に対応して
光ビームの波長λを短くし、レンズの開口数NAを大きく
した場合には、コマ収差を低減するために基板（保護
層）の厚みを薄くすることが多い。

【００１９】又、基板（保護層）の厚みが異なる光学記
録媒体、例えば、基板（保護層）の厚みが１．２mmの低
密度記録媒体と、基板（保護層）の厚みが０．６mmの高
密度記録媒体とでは、基板（保護層）で発生する球面収
差の量が異なるため、光学ピックアップ装置の収束光線
にあらかじめ与えておく球面収差の量を変えなければな
らない。

【００２０】このため、基板（保護層）の厚みが異なる
光学記録媒体を扱う光学ピックアップ装置では、通常、
対物レンズを共用する事ができず、基板（保護層）の厚
みに合わせて複数の対物レンズを交換する手段等が設け
られている。

【００２１】又、図１０は特開平６−３２５４０５号公
報に記載されている光学ピックアップ装置の説明図（当
該公報に記載されている光学ピックアップ装置の原理を
簡略して示した説明図）である。同図に示した光学ピッ
クアップ装置に於いては、補正素子５５を用いて基板
（保護層）の薄い高密度記録媒体と、基板（保護層）の
厚い低密度記録媒体の記録再生を可能としている。

【００２２】この光学ピックアップ装置では、長波長半
導体レーザ５１から出射した光ビームは回折格子５２、
コリメータレンズ５３、ビームスプリッタ５４、補正素
子５５、対物レンズ５６を介して、光記録媒体５７の記
録表面にスポットを形成する。一方、短波長半導体レー
ザ５８から出射した光ビームは回折格子５９、コリメー
タレンズ６０、ビームスプリッタ６１、ビームスプリッ
タ５４、補正素子５５、対物レンズ５６を介して、光記
録媒体５７の記録表面にスポットを形成する。

【００２３】又、上記光学ピックアップ装置では、対物
レンズ５６を透過する際に、光ビームに高密度記録媒体
の基板（保護層）で発生する球面収差を打ち消す逆向き
の球面収差が与えられる。従って、短波長半導体レーザ
５８から出射した光ビームにより高密度記録媒体に記録
再生を行う場合には、光路に補正素子５５を挿入せずに
記録再生を行う。一方、高密度記録媒体よりも基板（保
護層）が厚い低密度記録媒体に記録再生を行う場合に
は、対物レンズ５６で与えられている収差補正だけでは
補正量が不充分なので、光路に補正素子５５を挿入し
て、不足した補正量を補足する。

【００２４】この様に上記光学ピックアップ装置では、
補正素子５５を機械的機構により着脱することにより、
基板（保護層）の薄い高密度記録媒体と基板（保護層）
の厚い低密度記録媒体に記録再生を行なっている。

【００２５】ところで、光学ピックアップ装置では、記
録再生時に対物レンズがフォーカス方向（記録媒体の記
録表面に垂直な方向）やトラッキング方向（記録媒体の
記録表面に平行で、記録トラックに垂直な方向）に移動
するが、このフォーカシング動作やトラッキング動作に
より、光路に補正素子５５を挿入した状態での波面収差
量が変動する。

【００２６】例えば、図１１（ａ）に示したようにフォ
ーカシング動作をした場合、波面収差量は、図１１
（ｂ）に示したように変化する。ここで、波面収差量は
対物レンズ７１が中立的な位置にある場合に最も低くな
り、フォーカシング動作における一般的な可動範囲であ
る−０．５mmから＋０．５mmの範囲で、マレシャルの基
準を十分に満足することができる。

【００２７】一方、図１２（ａ）に示したようにトラッ
キング動作をした場合には、波面収差量は図１２（ｂ）
に示したごとくの曲線となる。ここで、波面収差量は対
物レンズ７１が中立的な位置にある場合に最も低くな
り、トラッキング動作における一般的な可動範囲である
−０．５mmから＋０．５mmの範囲全域では、マレシャル
の基準は満たすことはできず、対物レンズが中立的な位
置の近傍に位置するときだけマレシャルの基準を満たす
ことができる。従って、このような光学ピックアップ装
置では、偏心量が非常に小さい光学記録媒体でなければ
記録再生を行うことができない。

【００２８】次に、本出願人が先に出願した特願平８−
１７８１９８号（未公開）及び特願平８−２２２２０６
号（未公開）記載の光学ピックアップ装置について説明
する。

【００２９】図１３（ａ）は、この光学ピックアップ装
置の構成を示した説明図である。同図に於いて、半導体
レーザ９２は短い波長のビーム源、半導体レーザ８１は
長い波長のビーム源であって、高密度記録媒体を再生す
るときには半導体レーザ９２が点灯し、低密度記録媒体
を再生するときには半導体レーザ８１が点灯する。この
ように再生する記録媒体に応じて選択された半導体レー
ザから出射した光ビームは、ビームスプリッタ８２で同
一の光路にされ、回折格子８３で主ビーム（焦点誤差信
号用、記録再生信号用）と副ビーム（トラッキング誤差
信号用）に分離された後、コリメータレンズ８４に入射
する。コリメータレンズ８４に入射した光ビームは発散
光から平行光とされ、ビームスプリッタ８５に入射す
る。ビームスプリッタ８５に入射した光ビームは対物レ
ンズ８７の方向に反射され、光学素子８６を介して対物
レンズ８７に入射する。

【００３０】ここで、光学素子８６は図１１（ｂ）、
（ｃ）に示したように、透明基材８６ａの外周部にフタ
ロシアニン色素又はナフタロシアニン色素が塗布された
ものであり、内周部にはこれらの色素は塗布されていな
い。これらの色素は６５０nmのような短い波長の光ビー
ムはほとんど透過するが、７８０nmのような長い波長の
光ビームはほとんど遮断する。従って、高密度記録媒体
を再生する場合には、光学素子８６の全面を光ビームは
透過するが、低密度記録媒体を再生する場合には、光学
素子８６で光ビームの外周部が遮断され、内周部分のみ
が透過する。

【００３１】このように光学素子８６を透過した光ビー
ムは対物レンズ８７に入射し、平行光から収束光にさ
れ、光記録媒体８８の記録面にスポットを形成する。こ
こで、光記録媒体８８は、高密度記録媒体と低密度記録
媒体とで基板（保護層）の厚みが異なるが、対物レンズ
８７は基板（保護層）の厚みが薄い高密度記録媒体に適
した収差補正がなされるものを用いる。

【００３２】従って、短い波長の光ビームが入射した場
合、すなわち高密度記録媒体を再生する場合には、対物
レンズ８７は光記録媒体８８の記録表面に無収差の理想
的な結像を行う。一方、長い波長の光ビームが入射した
場合、すなわち低密度記録媒体を再生する場合には、対
物レンズ８７は球面収差のある結像を行う。しかし、球
面収差を含んだ結像に於いて有害となる光線は、主に光
ビームの外周部であり、これは予め光学素子８６で遮断
されているため、その影響は小さく近似的には無収差と
みなせ、光記録媒体８８の記録表面に理想に近い結像を
する。

【００３３】ところで、本光学ピックアップ装置では、
低密度記録媒体を再生する際に有害な光線を充分に遮断
しようとすると、光学素子８６の開口部分（色素の被着
されていない部分）をなるべく小さくする必要がある。
しかし、開口部分を小さくすると低密度記録媒体再生時
のNA（開口数）が小さくなり、その結果、記録媒体の記
録表面に形成されるスポット径が低密度記録媒体を再生
するのに必要なスポット径よりも大きくなることがあっ
た。

【００３４】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
上記光学ピックアップ装置には以下のような問題点があ
った。

【００３５】［特開平６−３２５４０５号公報記載の光
学ピックアップ装置の問題点］ （１）低密度記録媒体を再生するときに、トラッキング
動作をした際の収差量の変動が大きく、対物レンズが中
立的な位置から変位すると、スポットの品質が著しく悪
化する。従って、偏心量が非常に小さい光学記録媒体に
しか適用できない。

【００３６】（２）収差補正素子を機械的に着脱する機
構（例えば、プランジャーのようなメカニカルな機構）
が必要なため、光学ピックアップ装置の複雑化、大型
化、重量の増加を招き、価格的も高価になる。

【００３７】［特願平８−１７８１９８号及び特願平８
−２２２２０６号に記載されている光学ピックアップ装
置の問題点］ （３）低密度記録媒体を再生する際に、球面収差を充分
に低減させるように光学素子の開口部分を小さくする
と、NA（開口数）が小さくなり、その結果、記録媒体の
記録表面に形成されるスポット径が低密度記録媒体を再
生するのに必要なスポット径よりも大きくなる。

【００３８】そこで、本発明は、装置の複雑化、大型
化、重量の増加を招くことなく、記録媒体の記録表面に
良好なスポットを形成することができる光学ピックアッ
プ装置を提供することを目的とする。

【００３９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の光学ピッ
クアップ装置は、異なる波長の光ビームを発生する２つ
の光ビーム源と、該光ビーム源より出射した光ビームを
光記録媒体に導くための光学手段を有し、該光学手段
が、対物レンズの他に波長の短い光ビーム用の集光レン
ズと波長の長い光ビーム用の集光レンズとを含み、前記
波長の異なる２つの光ビームが共に通過する光路に、波
長の長い方の光ビームの透過率が主に低下する部分が設
けられている光学ピックアップ装置において、波長の短
い光ビーム源と前記波長の短い光ビーム用の集光レンズ
の主面との間の距離を a、波長の長い光ビーム源と前記
波長の長い光ビーム用の集光レンズの主面との間の距離
を b、前記波長の短い光ビーム用の集光レンズの焦点距
離を fa、前記波長の長い光ビーム用の集光レンズの焦
点距離を fb、としたときに、 a /fa > b/fb を満たすことを特徴とするものである。

【００４０】請求項２記載の光学ピックアップ装置は、
異なる波長の光ビームを発生する２つの光ビーム源と、
該光ビーム源より出射した光ビームを光記録媒体に導く
ための光学手段を有し、該光学手段が、対物レンズの他
に波長の短い光ビームと波長の長い光ビームが共に通過
する集光レンズとを含み、前記波長の異なる２つの光ビ
ームが共に通過する光路に、波長の長い方の光ビームの
透過率が主に低下する部分が設けられている光学ピック
アップ装置において、波長の短い光ビーム源と前記集光
レンズの主面との間の距離を a、波長の長い光ビーム源
と前記集光レンズの主面との間の距離を b、としたとき
に a > b であることを特徴とするものである。

【００４１】請求項３記載の光学ピックアップ装置は、
請求項１記載の光学ピックアップ装置において、a/f a=
1 であることを特徴とするものである。

【００４２】請求項４記載の光学ピックアップ装置は、
請求項２記載の光学ピックアップ装置において、a/f =
1 であることを特徴とするものである。

【００４３】請求項５記載の光学ピックアップ装置は、
請求項１乃至請求項４記載のいずれかの光学ピックアッ
プ装置において、波長の長い光ビーム出射時の記録媒体
上での波面収差量が、対物レンズ駆動装置のトラッキン
グ動作及びフォーカシング動作の可動範囲の全域でマレ
シャルの基準（７０ｍλＲＭＳ未満）を満たしているこ
とを特徴とするものである。

【００４４】請求項６記載の光学ピックアップ装置は、
請求項１乃至請求項４記載のいずれかの光学ピックアッ
プ装置において、波長の長い光ビーム出射時の記録媒体
上での波面収差量が、対物レンズ駆動装置のトラッキン
グ動作およびフォーカシング動作の可動範囲の全域で、
３ｍλＲＭＳ〜５０ｍλＲＭＳの範囲であることを特徴
とするものである。

【００４５】請求項７記載の光学ピックアップ装置は、
請求項１乃至請求項６記載のいずれかの光学ピックアッ
プ装置において、波長の長い方の光ビームの透過率が主
に低下する部分が、フタロシアニン色素、ナフタロシア
ニン色素又は前記色素の無電荷金属錯体からなる膜であ
ることを特徴とするものである。

【００４６】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、本発明の
好適な実施例（第１の実施例）を説明する。

【００４７】図１は本発明にかかる光学ピックアップ装
置の構成を示した説明図である。この光学ピックアップ
装置では、６５０nmの短い波長の光ビームを出射する半
導体レーザ１で高密度記録媒体を記録再生し、７８０nm
の長い波長の光ビームを出射する半導体レーザ９で低密
度記録媒体を記録再生する。

【００４８】まず、高密度記録媒体を記録再生するとき
の動作について説明する。

【００４９】高密度記録媒体を記録再生する場合、６５
０nmの短い波長の光ビームを出射する半導体レーザ１点
灯させる。この導体レーザ１から出射した光ビームはビ
ームスプリッタ２を透過し、集光レンズ３で発散度を弱
められる。

【００５０】ここで、トラッキング動作時の収差変動を
排除するためには集光レンズ３をコリメータレンズと
し、光ビームを平行光としてしまうのが理想的である
が、集光レンズ３を透過した後の光ビームは発散光又は
収束光であってもよい。

【００５１】つまり、集光レンズ３の焦点距離をfa 、
半導体レーザ１と集光レンズ３の主面との間の距離をa
とした場合、半導体レーザ１と集光レンズ３との関係
は、 a/fa < 1 （発散光） a/fa = 1 （平行光） a/fa > 1 （収束光） のいずれの場合であってもよい。

【００５２】集光レンズ３で発散度を弱められた光ビー
ムは、ビームスプリッタ４及び光学素子５を透過した
後、対物レンズ５で集束光とされ、光記録媒体６の記録
表面にスポットを形成する。

【００５３】ここで、高密度記録媒体の場合、光記録媒
体７の基板（保護層）の厚みは０．６mmであり、対物レ
ンズ６は基板（保護層）の厚みが０．６mmのときに球面
収差が０となるように設計されている。又、像側（光記
録媒体７側）のNA（開口数）は０．６とした。

【００５４】尚、光学素子５は、透明基材の外周部にナ
フタロシアニン色素の、Ｓｉ無電荷錯体が塗布されたも
のである。色素は、ナフタロシアニン色素の他にも、フ
タロシアニン色素等が好適であり、金属元素は、Ｓｉの
他にも、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ等が好適である。又、同様の
特性を有するもので有れば、必ずしも無電荷金属錯体で
ある必要はなく、ナフタロシアニン色素、フタロシアニ
ン色素以外の色素であってもよい。これらの色素又はそ
の無電荷金属錯体は、６５０nmのような短い波長の光ビ
ームはほとんど透過するが、７８０nmのような長い波長
の光ビームはほとんど遮断する。従って、高密度記録媒
体の場合、つまり６５０nmの短い波長の光ビームの場
合、光学素子５のほぼ全面を光ビームが透過する。

【００５５】光記録媒体７の記録表面にスポットを形成
した光ビームは、記録表面で変調され、反射光となる。
この反射光の光ビームは、再び対物レンズ６、光学素子
５、ビームスプリッタ４及び集光レンズ３を透過し、ビ
ームスプリッタ２でアナモフィックレンズ８側に反射さ
れる。

【００５６】ビームスプリッタ２でアナモフィックレン
ズ８側に反射された光ビームは、アナモフィックレンズ
８を透過する際に、焦点誤差信号生成用の非点収差を付
与され、受光素子９に到達し、その結果、情報信号及び
各種誤差信号（焦点誤差信号、トラッキング誤差信号）
が得られる。

【００５７】尚、この光学ピックアップ装置では、焦点
誤差信号の生成には非点収差法、トラッキング誤差信号
の生成には位相差法を用いたが、他の方法であってもよ
い。

【００５８】次に、低密度記録媒体を記録再生するとき
の動作について説明する。

【００５９】低密度記録媒体を記録再生する場合、７８
０nmの長い波長の光ビームを出射する半導体レーザ１０
を点灯させる。この導体レーザ１０から出射した光ビー
ムは、ビームスプリッタ１１を透過し、集光レンズ１１
で発散度を弱められ、ビームスプリッタ４で光記録媒体
７側に反射される。

【００６０】その後、高密度記録媒体の場合と同様に、
光記録媒体６の記録表面にスポットを形成する。但し、
光ビームの波長が７８０nmなので、光学素子５で外周部
の光ビームが遮断され中心部のみが透過する。

【００６１】又、低密度記録媒体の場合、光記録媒体７
の基板（保護層）の厚みは１．２mmであるが、対物レン
ズ６は基板（保護層）の厚みが０．６mmのときに球面収
差が０となるように設計されている。従って、低密度記
録媒体の記録再生時には、球面収差が残留するが、光ビ
ームの直径（実質的な開口数）が光学素子１４によって
小さくされているため、その収差量は非常に小さく無視
することができる。

【００６２】尚、この光学ピックアップ装置では、低密
度記録媒体記録再生時の像側（光記録媒体側）のNA（開
口数）を０．４５とした。

【００６３】又、集光レンズ１２の焦点距離をfb 、半
導体レーザ１０と集光レンズ１２の主面との間の距離を
bとした場合、半導体レーザ１０と集光レンズ１２との
関係は、 b/fb < 1 （発散光） b/fb = 1 （平行光） b/fb > 1 （収束光） のいずれの場合であってもよい。

【００６４】但し、本発明の光学ピックアップ装置で
は、a/faとb/fbとの関係が、a/fa > b/fbとなるように
設定されている。従って、波長７８０nmの光ビームを用
いた場合（低密度記録媒体を記録再生する場合）のほう
が、対物レンズ６に入射する光ビームの発散度が大きく
なる。

【００６５】このように波長７８０nmの光ビームが、対
物レンズ６に入射するときの発散度を大きくしたことに
より、対物レンズ６の外周部に入射した光ビームに生じ
る収差量が低減される。従って、光学素子の開口部分
（色素等の被着されていない部分）を余り小さくする必
要がなくなり、その結果、記録媒体の記録表面に形成さ
れるスポット径が低密度記録媒体を再生するのに必要な
スポット径よりも大きくなることがほとんどなくなる。

【００６６】光記録媒体７の記録表面にスポットを形成
した光ビームは、記録表面で変調され、反射光となる。
この反射光の光ビームは、再び対物レンズ６、光学素子
５、ビームスプリッタ４、集光レンズ１２、ビームスプ
リッタ１１及びアナモフィックレンズ１３を経て、受光
素子１４に到達し、高密度記録媒体の場合と同様に、情
報信号及び各種誤差信号（焦点誤差信号、トラッキング
誤差信号）が得られる。

【００６７】図２は本発明にかかる光学ピックアップ装
置の第２の実施例を示した説明図である。

【００６８】この光学ピックアップ装置では、半導体レ
ーザ２１が出射する６５０nmの短い波長の光ビームと、
半導体レーザ３０が出射する７８０nmの長い波長の光ビ
ームとで、集光レンズ２４を共用している。

【００６９】高密度記録媒体を記録再生する場合、半導
体レーザ２１から出射した光ビームは、ビームスプリッ
タ２２、ビームスリッタ２３、集光レンズ２４及び対物
レンズ２５を経て、記録媒体２６の記録表面にスポット
を形成する。

【００７０】一方、低密度記録媒体を記録再生する場
合、半導体レーザ３０から出射した光ビームは、ビーム
スプリッタ３１、ビームスリッタ２３、集光レンズ２４
及び対物レンズ２５を経て、記録媒体２６の記録表面に
スポットを形成する。

【００７１】尚、半導体レーザ２１及び半導体レーザ３
０から出射した光ビームは、いずれも集光レンズ２３で
発散度を弱められる。ここで、集光レンズ２４の焦点距
離をf 、半導体レーザ２１と集光レンズ２４の主面との
間の距離をa 、半導体レーザ３０と集光レンズ２４の主
面との間の距離をb とした場合、光源と集光レンズ２４
との関係は、 a/f < 1 、b/f < 1 （発散光） a/f = 1 、b/f = 1 （平行光） a/f > 1 、b/f > 1 （収束光） のいずれの場合であってもよい。

【００７２】但し、この光学ピックアップ装置では、a/
fとb/fとの関係が、 a/f > b/f となるように設定されている。従って、波長７８０nmの
光ビームを用いた場合（低密度記録媒体を記録再生する
場合）のほうが、対物レンズ６に入射する光ビームの発
散度が大きくなる。

【００７３】従って、第１の実施例の場合と同様に光学
素子の開口部分（色素等の被着されていない部分）を余
り小さくする必要がなくなり、その結果、記録媒体の記
録表面に形成されるスポット径が低密度記録媒体を再生
するのに必要なスポット径よりも大きくなることがほと
んどなくなる。

【００７４】光記録媒体７の記録表面にスポットを形成
した光ビームは、記録表面で変調され、反射光となる。
この反射光の光ビームは、受光素子２９（高密度記録媒
体の場合）又は受光素子３３（低密度記録媒体の場合）
に到達し、第１の実施例の場合と同様に情報信号及び各
種誤差信号（焦点誤差信号、トラッキング誤差信号）が
得られる。ここで、反射光は、高密度記録媒体の場合、
対物レンズ２６、光学素子２５、集光レンズ２４、ビー
ムスプリッタ２３、ビームスプリッタ２２、及びアナモ
フィックレンズ２２を経て受光素子２９に到達し、低密
度記録媒体の場合、対物レンズ２６、光学素子２５、集
光レンズ２４、ビームスプリッタ２３、ビームスプリッ
タ３１、及びアナモフィックレンズ３２を経て受光素子
３３に到達する。

【００７５】尚、高密度記録媒体の場合、光記録媒体２
７の基板（保護層）の厚みが０．６mmであり、低密度記
録媒体の場合、光記録媒体２７の基板（保護層）の厚み
は１．２mmであるが、対物レンズ６は、第１の実施例の
場合と同様に基板（保護層）の厚みが０．６mmのときに
球面収差が０となるように設計されている。

【００７６】又、像側（光記録媒体側）のNA（開口数）
についても、高密度記録媒体記録再生時を０．６とし、
低密度記録媒体記録再生時を０．４５とした。

【００７７】又、本発明では、光学素子のナフタロシア
ニン色素のＳｉ無電荷錯体からなる膜の膜厚を１５００
A程度としたが、１０００A〜２０００Aの範囲であれば
良好な結像が得られる。

【００７８】図３〜６は本発明にかかる光学ピックアッ
プ装置の特性を示すグラフである（ここでは、第１の実
施例にかかる光学ピックアップ装置の特性を示したが、
第２の実施例においても同様である）。

【００７９】図３は低密度記録媒体記録再生時の記録媒
体表面での波面収差量を示すグラフ（トラッキングシフ
トした場合）であり、縦軸は波面収差量（ＲＭＳ）で、
横軸は光路中に設置した光学素子１４の開口部分で規定
される像側（光記録媒体側）のNA（開口数）である。

【００８０】ここで、黒丸は対物レンズがトラッキング
方向に関して中立位置にある時の収差量、白丸はトラッ
キング方向の最大可動幅である０．５ｍｍだけトラッキ
ングシフトをしたときの収差量である。

【００８１】同図からわかるように、ＮＡが０．６０程
度では（つまり開口部分で規定する光学素子を設置しな
い場合に相当する）トラッキングシフトをした際に収差
量がきわめて大きいが、ＮＡが０．４５程度では、トラ
ッキング動作をしても収差量の変動は顕著でない。 こ
こで、マレシャルの基準（波面収差量が０．０７λＲＭ
Ｓ未満であること）を考慮すれば、像側ＮＡは０．５以
下であることが望ましいく、より望ましくは０．４２以
上０．４８以下がよい。但し、本発明はかかる範囲に限
られるものではない。

【００８２】図４は低密度記録媒体記録再生時の記録媒
体表面での波面収差量を示すグラフ（フォーカスシフト
した場合）であり、縦軸は波面収差量（ＲＭＳ）で、横
軸は光路中に設置した光学素子の開口部分で規定される
像側（光記録媒体側）のNA（開口数）である。

【００８３】ここで、黒丸は対物レンズがフォーカシン
グ方向に関して中立位置にあるときの収差量、白丸はフ
ォーカス方向の最大可動幅である０．５ｍｍだけフォー
カスシフトをしたときの収差量である。

【００８４】同図からわかるように、波面収差量はフォ
ーカスシフト及びNAにほとんど影響しない。従って、対
物レンズ可動範囲の全域にわたって低い収差量で結像さ
せたい場合に、フォーカスシフトには特に注意を払う必
要がない。

【００８５】但し、この収差量はトラッキングシフトを
したときの収差量に加算されるため、トラッキングシフ
ト及びフォーカスシフトによる収差量の加算値が、マレ
シャルの基準である０．０７０λＲＭＳ未満であること
が望ましいが、更に０．０５０λＲＭＳ以下に抑えて、
組立公差を加算してもマレシャルの基準を満たせる程度
の余裕を持たせることがより望ましい。

【００８６】尚、対物レンズの中立位置、すなわちトラ
ッキングシフトやフォーカスシフトの可動範囲の中央に
あたる位置での収差値は、通常、可動範囲内で最も収差
値が低くなるように設計する。しかし、この位置で無収
差にしてしまうと対物レンズが動いたときの収差値の増
加が大きくなるので、実質的には無収差とみなせる範囲
内で、若干だけ収差を残留させた方が動作は安定する。
この収差は０.００３λＲＭＳ程度以上残留させること
が望ましい。

【００８７】従って、トラッキングシフトやフォーカス
シフトの可動範囲内に於ける低密度記録媒体再生時の波
面収差量は０.００３λＲＭＳから０.０５０λＲＭＳの
範囲にあることが望ましいが、より望ましくは０.０１
５λＲＭＳから０.０４５λＲＭＳである。

【００８８】図５は対物レンズが中立位置にある場合
の、低密度記録媒体記録再生時の記録表面上での波面収
差量を縦軸に、光学ピックアップ装置のa/fa - b/fb を
横軸にとったものである（a/faは１とした）。ここで、
短波長光ビーム用集光レンズの焦点距離をfa 、長波長
光ビーム用集光レンズの焦点距離をfb 、短波長半導体
レーザと短波長光ビーム用集光レンズの主面との間の距
離をa 、長波長半導体レーザと長波長光ビーム用集光レ
ンズの主面との間の距離をb とした。

【００８９】本実施例の光学ピックアップ装置に於いて
は、 a/fa - b/fb が０．２０のときに収差値が最少と
なる。この最適値は光学系の設計によって変動するもの
であるから最適な範囲を一意的に定めることは難しい
が、一般的には０．０５から０．５０の範囲に設定され
ることが多い。但し、本発明はこの範囲に限られるもの
ではなく、a/fa - b/fb > 0であればよい。

【００９０】又、a/fa = 1 とした場合、高密度記録媒
体再生時に、トラッキングシフトをしても波面収差が原
理上増加しないので、特に望ましい。

【００９１】図６は本出願人が先に出願した特願平８−
１７８１９８号（未公開）に記載されている光学ピック
アップ装置と、本発明にかかる光学ピックアップ装置と
を比較したグラフである。

【００９２】ここで、縦軸は低密度記録媒体を再生した
ときのスポット径、横軸は色素等からなる膜が形成され
た光学素子１４の開口部分で規定される像側ＮＡであ
る。又、白丸は特願平８−１７８１９８号にかかる光学
ピックアップ装置、黒丸は本発明の第１の実施例にかか
る光学ピックアップ装置に対応する。

【００９３】同図に於いて、特願平８−１７８１９８号
にかかる光学ピックアップ装置に対応する白丸の曲線に
ついて見た場合、ＮＡの上昇と共にスポット径が単調に
減少しないのは、主に球面収差の影響である。従って、
ＮＡが０．３５ではそれほど大きな球面収差が発生しな
いため、スポット径は理論回折限界程度となるが、０．
４０になると球面収差のためにスポット径は理論回折限
界よりも大きくなる。

【００９４】一方、第１の実施例にかかる光学ピックア
ップ装置に対応する黒丸の曲線は、fa > fbとなる光学
系であって、球面収差が少ない光学系であるため、ＮＡ
を増加させても理論回折限界程度のスポットが得られ
る。

【００９５】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の光学ピ
ックアップ装置に於いては、以下の作用効果が得られ
る。

【００９６】特開平６−３２５４０５号公報記載の光学
ピックアップ装置と比較して、以下の点において顕著な
効果を有する。

【００９７】（１）低密度記録媒体を記録再生する場合
に、トラッキング動作をしたときの収差量の増加がほと
んどなく、対物レンズが中立的な位置から変位しても、
スポットの品質は悪化しない。従って、偏心量の大きな
光学記録媒体に対しても適用できる。

【００９８】（２）収差補正素子を機械的に脱着する機
構が不要であるから、光学ピックアップ装置の単純化、
小型化が実現でき、価格的にも安価になる。

【００９９】特願平８−１７８１９８号及び特願平８−
２２２２０６号に記載されている光学ピックアップ装置
と比較して以下の点において顕著な効果を有する。

【０１００】（３）低密度記録媒体を再生する際、スポ
ット径を小さくするために像側ＮＡを比較的大きくして
も、球面収差の影響があまりないので、理論回折限界程
度の小さなスポットが得られる。

【０１０１】従って、本発明によれば、装置の複雑化、
大型化、重量の増加を招くことなく、記録媒体の記録表
面に良好なスポットを形成することができる光学ピック
アップ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる光学ピックアップ装置（第１の
実施例）の構成を示した説明図である。

【図２】本発明にかかる光学ピックアップ装置（第２の
実施例）の構成を示した説明図である。

【図３】像側（光記録媒体側）のNA（開口数）と波面収
差量（ＲＭＳ）の関係を示したグラフ（トラッキングシ
フトした場合）である。

【図４】像側（光記録媒体側）のNA（開口数）と波面収
差量（ＲＭＳ）の関係を示したグラフ（フォーカスシフ
トした場合）である。

【図５】(a/fa - b/fb) と波面収差量（ＲＭＳ）の関係
を示したグラフである。

【図６】像側（光記録媒体側）のNA（開口数）とスポッ
ト径の関係を示したグラフである。

【図７】開口数を説明するための説明図である。

【図８】基板（保護層）で生じる球面収差を説明するた
めの説明図である。

【図９】光記録媒体（光ディスク）の傾きを示した説明
図である。

【図１０】従来の光学ピックアップ装置の構成を示した
説明図である（特開平６−３２５４０５号公報記載の光
学ピックアップ装置）。

【図１１】フォーカシング動作とその動作時の波面収差
量の変化を示した説明図である。

【図１２】トラッキング動作とその動作時の波面収差量
の変化を示した説明図である。

【図１３】従来の光学ピックアップ装置の構成を示した
説明図である（特願平８−１７８１９８号及び特願平８
−２２２２０６号に記載されている光学ピックアップ装
置）。

【符号の説明】

１、１０、２１、３０ 半導体レーザ ２、４、１１、２２、２３、３１ ビームスプリッタ ３、１２、２４ 集光レンズ ５、２５ 光学素子（色素等が塗布された光学素子） ６、２６ 対物レンズ ７、２７ 光記録媒体 ８、１３、２８、３２ アナモフィックレンズ ９、１４、２９、３３ 受光素子

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 異なる波長の光ビームを発生する２つの
   光ビーム源と、該光ビーム源より出射した光ビームを光
   記録媒体に導くための光学手段を有し、該光学手段が、
   対物レンズの他に波長の短い光ビーム用の集光レンズと
   波長の長い光ビーム用の集光レンズとを含み、前記波長
   の異なる２つの光ビームが共に通過する光路に、波長の
   長い方の光ビームの透過率が主に低下する部分が設けら
   れている光学ピックアップ装置において、波長の短い光
   ビーム源と前記波長の短い光ビーム用の集光レンズの主
   面との間の距離を a、波長の長い光ビーム源と前記波長
   の長い光ビーム用の集光レンズの主面との間の距離を
   b、前記波長の短い光ビーム用の集光レンズの焦点距離
   を fa、前記波長の長い光ビーム用の集光レンズの焦点
   距離を fb、としたときに、 a /fa > b/fb を満たすことを特徴とする光学ピックアップ装置。
2. 【請求項２】 異なる波長の光ビームを発生する２つの
   光ビーム源と、該光ビーム源より出射した光ビームを光
   記録媒体に導くための光学手段を有し、該光学手段が、
   対物レンズの他に波長の短い光ビームと波長の長い光ビ
   ームが共に通過する集光レンズとを含み、前記波長の異
   なる２つの光ビームが共に通過する光路に、波長の長い
   方の光ビームの透過率が主に低下する部分が設けられて
   いる光学ピックアップ装置において、波長の短い光ビー
   ム源と前記集光レンズの主面との間の距離を a、波長の
   長い光ビーム源と前記集光レンズの主面との間の距離を
   b、としたときに a > b であることを特徴とする光学ピックアップ装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の光学ピックアップ装置に
   おいて、a/f a= 1であることを特徴とする光学ピックア
   ップ装置。
4. 【請求項４】 請求項２記載の光学ピックアップ装置に
   おいて、a/f = 1 であることを特徴とする光学ピックア
   ップ装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項４記載のいずれかの
   光学ピックアップ装置において、波長の長い光ビーム出
   射時の記録媒体上での波面収差量が、対物レンズ駆動装
   置のトラッキング動作及びフォーカシング動作の可動範
   囲の全域でマレシャルの基準（７０ｍλＲＭＳ未満）を
   満たしていることを特徴とする光学ピックアップ装置。
6. 【請求項６】 請求項１乃至請求項４記載のいずれかの
   光学ピックアップ装置において、波長の長い光ビーム出
   射時の記録媒体上での波面収差量が、対物レンズ駆動装
   置のトラッキング動作およびフォーカシング動作の可動
   範囲の全域で、３ｍλＲＭＳ〜５０ｍλＲＭＳの範囲で
   あることを特徴とする光学ピックアップ装置。
7. 【請求項７】 請求項１乃至請求項６記載のいずれかの
   光学ピックアップ装置において、波長の長い方の光ビー
   ムの透過率が主に低下する部分が、フタロシアニン色
   素、ナフタロシアニン色素又は前記色素の無電荷金属錯
   体からなる膜であることを特徴とする光学ピックアップ
   装置。