【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザー光源と超高密度光記録媒体の信号面との間の光軸上に配置された集光光学系によって発生する球面収差を補正する球面収差補正手段を備えた光ピックアップ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、円盤状の光ディスクやカード状の光カードなどの光記録媒体は、映像情報とか音声情報やコンピュータデータなどの情報信号を透明基板上で螺旋状又は同心円状に形成したトラックに高密度に記録し、且つ、記録済みのトラックを再生する際に所望のトラックを高速にアクセスできることから多用されている。
【０００３】
この種の光記録媒体となる光ディスクとして例えばＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）やＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）などは既に市販されているが、最近になって光ディスクに対してより一層高密度化を図るために、ＣＤ，ＤＶＤよりも情報信号を超高密度に記録及び／又は再生できる超高密度光ディスクの開発が盛んに行われている。
【０００４】
これに伴って、超高密度光ディスクを記録及び／又は再生するための光ピックアップ装置の開発も行われており、この光ピックアップ装置では波長が４５０ｎｍ以下のレーザー光を開口数（ＮＡ）が０．７５以上の対物レンズで絞ってレーザービームを得て、このレーザービームをディスク厚さが略０．１ｍｍ程度に薄く形成した超高密度光ディスクの信号面に照射して記録及び／又は再生するものである。
【０００５】
ところで、超高密度光ディスクを記録及び／又は再生するための光ピックアップ装置は各種の構造形態があるものの、一例として、基準波長λが４００ｎｍ程度のレーザー光源と、レーザー光源と超高密度光ディスクの信号面との間の光軸上に配置された集光光学系によって発生する球面収差を補正する球面収差補正手段と、開口数が０．８５より大とされ且つ軽量な非球面単玉対物レンズとを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００３−５０３２号公報（第９頁、第２図）
【０００７】
図１３は従来の光ピックアップ装置の一例を示した構成図である。
図１３に示した従来の光ピックアップ装置１００は、上記した特許文献１（特開２００３−５０３２号公報）に開示されているものであり、ここでは特許文献１を参照して簡略に説明する。
【０００８】
図１３に示した如く、従来の光ピックアップ装置１００において、レーザー光源１０１から出射された基準波長λが４００ｎｍ程度のレーザー光Ｌは、カップリングレンズ１０２，ビーム整形プリズムペア１０３，偏向ビームスプリッタ１０４，ビームエキスパンダ１０５，１／４波長板１０６，及び絞り１０７を順に通過し、開口数が０．８５より大とされ且つ軽量な非球面単玉対物レンズ１０８によって絞られたレーザービームＬａが情報記録媒体の保護層１０９を介して信号面１０９ａに照射される。この後、信号面１０９ａで反射された戻り光Ｌｂは、上記とは逆に非球面単玉対物レンズ１０８，絞り１０７，１／４波長板１０６，ビームエキスパンダ１０５を順に通過し、偏向ビームスプリッタ１０４によって反射されてシリンドリカルレンズ１１１，フォーカシングレンズ１１２を通過して光検出器１１３上に達して信号面情報が検出される。
【０００９】
ここで、球面収差補正手段としてのビームエキスパンダ１０５は、負レンズ１０５Ａと、１軸アクチュエータ１０５Ｂと、正レンズ１０５Ｃとを備え、且つ、負レンズ１０５Ａが１軸アクチュエータ１０５Ｂにより正レンズ１０５Ｃに対して光軸方向に沿って変位可能になっている。また、非球面単玉対物レンズ１０８は２軸アクチュエータ１１０によりフォーカシング方向及びトラッキング方向に駆動される。
【００１０】
上記のように構成した従来の光ピックアップ装置１００では、レーザー光源１０１から出射したレーザー光Ｌの基準波長λに対するバラツキ，環境変化，情報記録媒体の保護層１０９の厚さ誤差，非球面単玉対物レンズ１０８の製造誤差などに起因して、ビームエキスパンダ１０５を作動させることで、レーザー光源１０１と情報記録媒体の信号面１０９ａとの間の光軸上に配置された集光光学系中で発生する球面収差を補正することができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の光ピックアップ装置１００によれば、ビームエキスパンダ１０５によって上記した集光光学系中で発生する球面収差を補正することができ、同号公報中の段落番号００９３に実施例７の両面非球面単玉レンズを用いた場合では、レーザー光源１０１で＋１ｎｍのモードホッピングが起こった場合の波面収差のデフォーカス成分を０．００６λ・ｒｍｓ（計算値）と小さく抑えることができる旨が記載されているものの、波面収差を０．００６λ・ｒｍｓ程度に抑えたとしても前述したような超高密度光ディスクでは信号面に集光したビームスポットが回折限界の大きさよりも大きくなり、記録特性，再生特性の劣化を引き起こすことになる。とくに、非球面単玉対物レンズ１０８では、レーザー光源１０１から出射したレーザー光Ｌの基準波長λが基準値から僅かにずれただけでも色収差による球面収差が発生し、更に、非球面単玉対物レンズ１０８中で互いに対向する非球面間の光軸方向のレンズ厚さ（軸上厚さ）のバラツキでも球面収差が発生して、ビームエキスパンダ１０５による球面収差の補正範囲を越えてしまうなどの問題が発生する。
【００１２】
そこで、円盤状又はカード状の超高密度光記録媒体に対して球面収差補正手段を作動させた時に球面収差量を０．０２λ・ｒｍｓ以内に収めることができる光ピックアップ装置が望まれている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、レーザー光を出射するレーザー光源と、
前記レーザー光の入射面から信号面までの厚さが薄い超高密度光記録媒体の前記信号面に前記レーザー光を集光し、前記レーザー光源側及び／又は前記超高密度光記録媒体側の面がアプラナートな非球面で且つ開口数が０．７５以上である対物レンズと、
前記レーザー光源と前記超高密度光記録媒体の前記信号面との間の光軸上に配置された集光光学系によって発生する球面収差を補正する球面収差補正手段とを備え、
前記レーザー光源から出射した前記レーザー光の基準波長λに対するバラツキと、前記対物レンズの基準厚さに対するバラツキとを考慮しながら前記レーザー光源と前記対物レンズとを組み合わせて、前記球面収差補正手段を作動させた時の前記球面収差量を０．０２λ・ｒｍｓ以内に収めたことを特徴とする光ピックアップ装置を提供するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係る光ピックアップ装置の一実施例を図１乃至図１２を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明に係る光ピックアップ装置の全体構成を示した構成図、
図２は図１に示した球面収差補正手段を拡大して示した図、
図３は図１に示した対物レンズと、単層の信号面を形成した超高密度光ディスクとを拡大して示した図である。
【００１６】
図１に示した本発明に係る光ピックアップ装置１０は、単層の信号面１ｃを形成した超高密度光記録媒体（以下、超高密度光ディスクと記す）１、又は、後述の図７に示した２層の信号面２ｃ，２ｅを形成した超高密度光記録媒体（以下、超高密度光ディスクと記す）２を記録及び／又は再生するために開発したものである。尚、実施例では、本発明に係る光ピックアップ装置１０を、超高密度光記録媒体として円盤状の超高密度光ディスク１又は超高密度光ディスク２に適用した場合について以下に説明するが、これに限ることなく、矩形状の光カードなどにも適用することも可能である。
【００１７】
まず、図１に示した如く、超高密度光ディスク１は、レーザービーム入射面１ａから光透過層１ｂを介して信号面１ｃまでのディスク厚さが０．１ｍｍ程度に薄く形成されたものであるが、この実施例では、単層の信号面１ｃを形成した超高密度光ディスク１のディスク基準厚さをＤ（ｍｍ）として以下説明する。
【００１８】
上記した光ピックアップ装置１０では、波長が４５０ｎｍ以下のレーザー光Ｌを出射するレーザー光源（以下、半導体レーザーと記す）１１と、半導体レーザー１１から出射したレーザー光Ｌと超高密度光ディスク１からの戻り光Ｌｂとを分離するビームスプリッタ１２と、コリメータレンズ１３と、半導体レーザー１１と超高密度光ディスク１の信号面１ｃとの間の光軸上に配置された集光光学系によって発生する球面収差を補正する球面収差補正手段１４と、立ち上げミラー１５と、半導体レーザー１１側の第１面１６ａと超高密度光ディスク１側の第２面１６ｂとの間の光軸上に所定のレンズ厚さを有し、且つ、第１，第２面１６ａ，１６ｂのうち少なくとも１面をアプラナートな非球面に形成して、開口数（ＮＡ）が０．７５以上である単玉の対物レンズ１６と、ビームスプリッタ１２を通過した超高密度光ディスク１からの戻り光Ｌｂを集光するシリンドリカルレンズ１７と、光検出器１８とで構成されている。尚、以下の説明では、半導体レーザー１１から出射したレーザー光Ｌの基準波長をλ（ｎｍ）とし、且つ、対物レンズ１６のレンズ基準厚さをＴ（ｍｍ）として説明する。
【００１９】
上記構成による光ピックアップ装置１０の動作を説明すると、半導体レーザ１１から射出されたレーザー光Ｌは、ビームスプリッタ１２の半透過反射面１２ａで反射されてほぼ９０°方向を転じられ、コリメータレンズ１３で収束され、球面収差補正手段１４で平行度を調整され、立ち上げミラー１５によって略９０°方向を転じられた後、対物レンズ１６によって絞られたレーザービームＬａが超高密度光ディスク１の信号面１ｃにスポット状に集光される。
【００２０】
この後、超高密度光ディスク１の信号面１ｃで反射された戻り光Ｌｂは、上記とは逆に、対物レンズ１６，立ち上げミラー１５，球面収差補正手段１４，コリメータレンズ１３を通った後に、ビームスプリッタ１２の半透過反射面１２ａを透過し、シリンドリカルレンズ１７を通って光検出器１８に達して信号面情報が検出される。
【００２１】
ここで、本発明の要部の一部となる球面収差補正手段１４は、図２にも拡大して示した如く、半導体レーザー１１側に設けた凹レンズ（負レンズ）１４Ａと、凹レンズ１４Ａを光軸方向に沿って変位させるアクチュエータ１４Ｂと、対物レンズ１６側に設けた凸レンズ（正レンズ）１４Ｃとから構成されている。そして、凹レンズ１４Ａをアクチュエータ１４Ｂによって凸レンズ１４Ｃに対して光軸方向に変位させ、凹レンズ１４Ａと凸レンズ１４Ｃとの間隔を制御して、対物レンズ１６に入射するレーザー光Ｌの平行度を調整して、対物レンズ１６の倍率誤差による球面収差を発生させて他の球面収差と相殺することで球面収差を補正している。
【００２２】
具体的には、凹レンズ１４Ａと凸レンズ１４Ｃとの間隔を近づけると、近づける前に比べて発散光が出射され、超高密度光ディスク１の光透過層１ｂの厚さが予め設定したディスク基準厚さＤより厚い場合に対して球面収差を小さくする。逆に、凹レンズ１４Ａと凸レンズ１４Ｃとの間隔を遠ざけると、遠ざかる前に比べて収束光が出射され、超高密度光ディスク１の光透過層１ｂの厚さが予め設定したディスク基準厚さＤより薄い場合に対して球面収差を小さくする。このような極性は、凹レンズ１４Ａと凸レンズ１４Ｃの順序を入れ替えても変わらないので、正負のレンズ１４Ａ，１４Ｂの順序はどちらが先でも良い。
【００２３】
更に、この実施例では、球面収差補正手段１４を例えばコリメータレンズ１３と立ち上げミラー１５間の光路、又は、立上ミラー１５と対物レンズ１６間の光路に設置している。
【００２４】
そして、後述するように、半導体レーザー１１から出射したレーザー光Ｌの基準波長λに対するバラツキと、対物レンズ１６のレンズ基準厚さＴに対するバラツキ（＝レンズ厚さ誤差）とを考慮しながら半導体レーザー１１と対物レンズ１６とを組み合わせて、球面収差補正手段１４を作動させた時の球面収差量を０．０２λ・ｒｍｓ以内に収めたことを特徴とするものである。
【００２５】
次に、本発明の要部の一部となる対物レンズ１６は、図３にも拡大して示した如く、アプラナートな非球面の第１面１６ａと第２面１６ｂとを有し、半導体レーザ１１から出射したレーザー光Ｌを第１，第２面１６ａ，１６ｂにより絞ってレーザービームＬａを得て、このレーザービームＬａを超高密度光ディスク１のレーザービーム入射面１ａから入射して光透過層１ｂを介して像面となる信号面１ｃに集光している。
【００２６】
この際、対物レンズ１６の第１面１６ａの頂点における曲率半径はＲ１であり、第２面１６ｂの頂点における曲率半径はＲ２である。また、対物レンズ１６のレンズ基準厚さはＴであり、超高密度光ディスク１の光透過層１ｂによるディスク基準厚さはＤである。更に、対物レンズ１６の作動距離はＤＷである。
【００２７】
ここで、対物レンズ１６が満たす各条件式の説明に先立ち、レンズの設計に関して基本的な軸上収差特性、軸外収差特性、偏芯公差のバランスについて説明する。尚、偏芯公差とは、偏芯がある場合の波面収差の増加で定義される。
【００２８】
実施例では、軸上収差、軸外収差及び偏芯公差を確保するために、次の３つの条件のバランスを取ることが要請される。
【００２９】
（１）軸上収差を確保するため、対物レンズ１６の球面収差が補正されていること。
【００３０】
（２）軸外収差を確保するため、対物レンズ１６が正弦条件を満たしていること。
【００３１】
（３）偏芯公差を確保するため、対物レンズ１６の第２面１６ｂが単独で正弦条件を満たしていること。
【００３２】
この際、両面非球面レンズ１６ａ，１６ｂは、軸上収差及び軸外収差を確保するための条件（１）と（２）の２つを同時に満たすことが出来る。条件（１）と（２）を同時に満たすレンズをアプラナートと呼ぶ。
【００３３】
ところで、条件（２）が満足されていて、条件（３）がほぼ満たされると、レンズ全体が正弦条件を満たし、且つ、対物レンズ１６の第２面１６ｂも正弦条件をほぼ満足することから、対物レンズ１６の第１面１６ａにおいても光線高さと屈折角の関係において正弦条件がほぼ満足される。
【００３４】
更に、実施例においては、軸上収差及び軸外収差を確保するための条件（１）と条件（２）、偏芯公差を確保するための条件（３）のバランスを取り、ほぼ満足されている条件（３）の満足度を案分することで、軸上収差及び軸外収差を確保しつつ、対物レンズ１６の製造が可能な偏芯公差を確保することが可能である。
【００３５】
ここで、対物レンズ１６及び超高密度光ディスク１の仕様の一例を下記の表１に示す。
【００３６】
【表１】
この表１から、実施例では、半導体レーザー１１から出射したレーザー光Ｌの基準波長λを例えば４０５ｎｍに設定し、且つ、対物レンズ１６は開口数（ＮＡ）が０．８５のものを使用する。
【００３７】
次に、対物レンズ１６及び超高密度光ディスク１の設計値の一例を下記の表２に示す。
【００３８】
【表２】
この表２から、実施例では、対物レンズ１６の第１面１６ａの頂点における曲率半径Ｒ１が例えば１．８１２１７ｍｍであり、第２面１６ｂの頂点における曲率半径Ｒ２が例えば−６．５０７５８ｍｍであり、対物レンズ１６のレンズ基準厚さＴが例えば３．１０４ｍｍであり、対物レンズ１６の作動距離ＤＷは０．５ｍｍである。また、超高密度光ディスク１の光透過層１ｂのディスク基準厚さＤは例えば０．１００ｍｍである。
【００３９】
次に、対物レンズ１６の第１面１６ａ及び第２面１６ｂを非球面に形成する際、以下の多項式を用いて非球面を表すものとする。
但し、Ｚは各面１６ａ，１６ｂの頂点からの距離、Ｃは各面１６ａ，１６ｂの曲率（曲率半径分の１）、Ｙは光軸からの高さ、Ｋはコーニック定数、ａ〜ｆは４次から１４次の非球面係数である。例えば、ａはＹの４乗の係数に相当する。
【００４０】
上記の多項式を用いた時に、対物レンズ１６の第１面１６ａを非球面に形成するための非球面係数の一例を下記の表３に示す。
【００４１】
【表３】
また、上記の多項式を用いた時に、対物レンズ１６の第２面１６ｂを非球面に形成するための非球面係数の一例を下記の表４に示す。
【００４２】
【表４】
次に、半導体レーザ１１から出射したレーザー光Ｌの基準波長λが４０５ｎｍの時に、対物レンズ１６及び超高密度光ディスク１の光学材料の屈折率の一例を下記の表５に示す。
【００４３】
【表５】
更に、半導体レーザ１１から出射したレーザー光Ｌの基準波長λが４０５ｎｍの時に、対物レンズ１６の軸上収差、軸外収差と、対物レンズ１６の第１面１６ａと第２面１６ｂのずれが５μｍの時の収差を下記の表６に示す。
【００４４】
【表６】
上記から対物レンズ１６は、球面収差補正手段１４による補正がなく入射光が平行光（倍率が０倍）の時、超高密度光ディスク１のディスク基準厚さＤ＝０．１００ｍｍにおいて収差が完全に補正される。軸外特性もよく補正されていて対物レンズ１６はアプラナート（偏芯公差を良くした対物レンズ）である。
【００４５】
ところで、一般的に光ディスクにおいては、レーザー光を対物レンズで集光して照射する信号面の位置はディスク基準厚さとは限らず、ディスク基準厚さに対してディスク厚さ誤差が存在するものである。この実施例では、超高密度光ディスク１の光透過層１ｂによるディスク基準厚さＤを例えば０．１００ｍｍに設定した時に、ディスク基準厚さＤ＝０．１００ｍｍ＝１００μｍに対して±５μｍのディスク厚さ誤差が許容されるものとする。このような場合、球面収差補正手段１４により対物レンズ１６に入射するレーザー光Ｌの平行度を調整して球面収差の補正を行う際に、球面収差補正手段１４は、超高密度光ディスク１のディスク厚さ誤差により発生する球面収差を、対物レンズ１６への入射光の平行度の変化により対物レンズ１６で生じる倍率誤差により相殺する。
【００４６】
この実施例では、半導体レーザー１１の基準波長をλとした場合に、球面収差補正手段１４を作動させた時の球面収差量を０．０２λ・ｒｍｓ以内に収めることで、超高密度光ディスク１に対して十分な記録又は再生の特性を確保することができる。
【００４７】
ここで、球面収差補正手段１４を作動させた時の球面収差量を０．０２λ・ｒｍｓ以内に収める理由を述べると、特開平１２−３２２７５８号公報に開示された光記録再生装置に記載されているように、光記録再生装置において波面収差の大きさ（許容値）はマレシャルクライテリオン（０．０７λ・ｒｍｓ）より小さくする必要があり、これに伴ってこの実施例において球面収差補正手段１４を作動させた時の球面収差量は、マレシャルクライテリオンの許容値０．０７λ・ｒｍｓの２乗から対物レンズ１６のチルトや超高密度光ディスク１のチルトによるコマ収差０．０５λ・ｒｍｓの２乗と、球面収差補正手段１４の取り付け誤差などによる収差０．０３λ・ｒｍｓの２乗と、対物レンズ１６の高次フイットエラー収差０．０２λ・ｒｍｓの２乗と、対物レンズ１６を除いたその他平行光収差０．０２５λ・ｒｍｓの２乗とによる加算値を引き算して得た値に対して平方根を取ることで、下記の式のように求めたものである。
【００４８】
即ち、球面収差補正手段１４を作動させた時の球面収差量
但し、ｓｑｒｔはルートを示す。
【００４９】
そして、球面収差補正手段１４を作動させた時に、半導体レーザー１１から基準波長λ＝４０５ｎｍのレーザー光Ｌを、レンズ基準厚さＴ＝３．１０４ｍｍを有する対物レンズ１６に入射した入射光線と、超高密度光ディスク１のディスク厚さと平行度の関係を下記の表７に示す。
【００５０】
【表７】
この表７から、超高密度光ディスク１のディスク厚さが０．０９５ｍｍの場合にはレーザー光Ｌが２０００ｍｍの収束光となり、また、超高密度光ディスク１のディスク基準厚さＤ＝０．１００ｍｍの場合にレーザー光Ｌが２１５００ｍｍの発散光となり、更に、超高密度光ディスク１のディスク厚さが０．１０５ｍｍの場合にはレーザー光Ｌが１９００ｍｍの発散光となる。このように、球面収差補正手段１４は、対物レンズ１６に入射させるレーザー光Ｌを、収束光から平行光を経て拡散光に連続的に変化させるものである。
【００５１】
尚、２０００ｍｍの収束光は、光源が仮に２０００ｍｍ離れた位置からの収束光を示し、２１５００ｍｍ又は１９００ｍｍの発散光は、光源が仮に２１５００ｍｍ又は１９００ｍｍ離れた位置からの発散光を示す。
【００５２】
ここで、球面収差補正手段１４を作動させて半導体レーザー１１から出射したレーザー光Ｌを対物レンズ１６により絞って得たレーザービームＬａで超高密度光ディスク１の信号面１ｃを再生した時に、レーザー光Ｌの基準波長λのバラツキに対して、対物レンズ１６のレンズ基準厚さＴ＝３．１０４ｍｍを中心にしてレンズ厚さ誤差±１６μｍの範囲で振った時の球面収差（λ・ｒｍｓ）の依存性について、図４〜図６を用いて説明する。
【００５３】
図４は球面収差補正手段を作動させて、基準波長４０５ｎｍのレーザー光で単層の信号面を形成した超高密度光ディスクを再生した場合に、超高密度光ディスクのディスク厚さ０．０９５ｍｍ，０．１００ｍｍ，０．１０５ｍｍに対して、対物レンズのレンズ基準厚さを中心にしてレンズ厚さ誤差±１６μｍの範囲で振った時に球面収差（λ・ｒｍｓ）の依存性を示した図、
図５は球面収差補正手段を作動させて、基準波長よりも５ｎｍ短い波長４００ｎｍのレーザー光で単層の信号面を形成した超高密度光ディスクを再生した場合に、超高密度光ディスクのディスク厚さ０．０９５ｍｍ，０．１００ｍｍ，０．１０５ｍｍに対して、対物レンズのレンズ基準厚さを中心にしてレンズ厚さ誤差±１６μｍの範囲で振った時に球面収差（λ・ｒｍｓ）の依存性を示した図、
図６は球面収差補正手段を作動させて、基準波長よりも７ｎｍ長い波長４１２ｎｍのレーザー光で単層の信号面を形成した超高密度光ディスクを再生した場合に、超高密度光ディスクのディスク厚さ０．０９５ｍｍ，０．１００ｍｍ，０．１０５ｍｍに対して、対物レンズのレンズ基準厚さを中心にしてレンズ厚さ誤差±１６μｍの範囲で振った時に球面収差（λ・ｒｍｓ）の依存性を示した図である。
【００５４】
図４〜図６において、球面収差補正手段１４によりレーザー光Ｌの平行度を変化させて、球面収差が最小となるようにしている。図中の符号●は、超高密度光ディスク１のディスク厚さが基準値よりも０．００５ｍｍ薄く形成されて０．０９５ｍｍである場合を示し、また、図中の符号◆は超高密度光ディスク１のディスク基準厚さＤが０．１００ｍｍである場合を示し、更に、図中の符号▲は、超高密度光ディスク１のディスク厚さが基準値よりも０．００５ｍｍ厚く形成されて０．１０５ｍｍである場合を示している。
【００５５】
より具体的に説明すると、図４に示したように、球面収差補正手段１４を作動させて、半導体レーザー１１から出射したレーザー光Ｌが基準波長λ＝４０５ｎｍの場合に、超高密度光ディスク１のディスク厚さがディスク基準厚さＤ＝０．１００ｍｍに対し±５μｍの許容範囲（０．０９５ｍｍ〜０．１０５）内で変化しても球面収差量を０．０２λ・ｒｍｓ以内に収めるために、対物レンズ１６のレンズ基準厚さＴに対するバラツキは−１０μｍから＋１２μｍの範囲が許される。
【００５６】
また、図５に示したように、球面収差補正手段１４を作動させてレーザー光Ｌが基準波長λ＝４０５ｎｍよりも５ｎｍ短い波長４００ｎｍの場合に、超高密度光ディスク１のディスク厚さが許容範囲（０．０９５ｍｍ〜０．１０５）内で変化しても球面収差量を０．０２λ・ｒｍｓ以内に収めるために、対物レンズ１６のレンズ基準厚さＴに対するバラツキは−８μｍから＋１４μｍの範囲が許される。
【００５７】
更に、図６に示したように、球面収差補正手段１４を作動させてレーザー光Ｌが基準波長λ＝４０５ｎｍよりも７ｎｍ長い波長４１２ｎｍの場合に、超高密度光ディスク１のディスク厚さが許容範囲（０．０９５ｍｍ〜０．１０５）内で変化しても球面収差量を０．０２λ・ｒｍｓ以内に収めるために、対物レンズ１６のレンズ基準厚さＴに対するバラツキは−１４μｍから＋１２μｍの範囲が許される。
【００５８】
上記したように、半導体レーザー１１から出射したレーザー光Ｌの基準波長λのバラツキ範囲に対して、球面収差補正手段１４を作動させた時の球面収差量が０．０２λ・ｒｍｓ以内に収まる対物レンズ１６のレンズ厚さ誤差範囲を求め、両者の関係を不図示のメモリに記憶させ、この後、半導体レーザー１１と対物レンズ１６とを組み合わせれば良い。
【００５９】
次に、本発明に係る光ピックアップ装置１０を２層の信号面を形成した超高密度光ディスクに適用した場合について図７を用いて簡略に説明する。
【００６０】
図７は本発明に係る光ピックアップ装置を２層の信号面を形成した超高密度光ディスクに適用した場合を説明するための図であり、（ａ）はレーザー光を対物レンズで絞って得たレーザービームを超高密度光ディスクの第１，第２信号面に集光させた状態を示し、（ｂ）は超高密度光ディスクを拡大した状態を示した図である。
【００６１】
図７（ａ），（ｂ）に示した如く、超高密度光ディスク２は、レーザービーム入射面２ａから第１光透過層２ｂを介して第１信号面２ｃが形成され、第１光透過層２ｂによる第１ディスク厚さは０．０８０ｍｍに設定されている。また、超高密度光ディスク２は、レーザービーム入射面２ａから第１光透過層２ｂ，第１信号面２ｃ，第２光透過層２ｄを介して第２信号面２ｅが形成され、第１光透過層２ｂと第２光透過層２ｄとを合わせた第２ディスク厚さは０．１０５ｍｍに設定されている。
【００６２】
そして、球面収差補正手段１４（図１，図２）を作動させた時に、半導体レーザー１１から基準波長λ＝４０５ｎｍのレーザー光Ｌを、レンズ基準厚さＴ＝３．１０４ｍｍを有する対物レンズ１６に入射した入射光線と、超高密度光ディスク２の第１，第２ディスク厚さと平行度の関係を下記の表８に示す。
【００６３】
【表８】
この表８から、超高密度光ディスク２の第１信号面２ｃの第１ディスク厚さが０．０８０ｍｍの場合にレーザー光Ｌは４６０ｍｍの収束光となり、また、超高密度光ディスク２の第２信号面２ｅの第２ディスク厚さが０．１０５ｍｍの場合にレーザー光Ｌは１９００ｍｍの発散光となる。
【００６４】
ここで、球面収差補正手段１４（図１，図２）を作動させて半導体レーザー１１から出射したレーザー光Ｌを対物レンズ１６により絞って得たレーザービームＬａで超高密度光ディスク２の第１，第２信号面２ｃ，２ｅを再生した時に、レーザー光Ｌの基準波長λのバラツキに対して、対物レンズ１６のレンズ基準厚さＴ＝３．１０４ｍｍを中心にしてレンズ厚さ誤差±１６μｍの範囲で振った時の球面収差（λ・ｒｍｓ）の依存性について、図８〜図１０を用いて説明する。
【００６５】
図８は球面収差補正手段を作動させて、基準波長４０５ｎｍのレーザー光で２層の第１，第２信号面を形成した超高密度光ディスクを再生した場合に、超高密度光ディスクの第１ディスク厚さ０．０８ｍｍ，第２ディスク厚さ０．１０５ｍｍに対して、対物レンズのレンズ基準厚さを中心にしてレンズ厚さ誤差±１６μｍの範囲で振った時に球面収差（λ・ｒｍｓ）の依存性を示した図、
図９は球面収差補正手段を作動させて、基準波長よりも５ｎｍ短い波長４００ｎｍのレーザー光で２層の第１，第２信号面を形成した超高密度光ディスクを再生した場合に、超高密度光ディスクの第１ディスク厚さ０．０８ｍｍ，第２ディスク厚さ０．１０５ｍｍに対して、対物レンズのレンズ基準厚さを中心にしてレンズ厚さ誤差±１６μｍの範囲で振った時に球面収差（λ・ｒｍｓ）の依存性を示した図、
図１０は球面収差補正手段を作動させて、基準波長よりも７ｎｍ長い波長４１２ｎｍのレーザー光で２層の第１，第２信号面を形成した超高密度光ディスクを再生した場合に、超高密度光ディスクの第１ディスク厚さ０．０８ｍｍ，第２ディスク厚さ０．１０５ｍｍに対して、対物レンズのレンズ基準厚さを中心にしてレンズ厚さ誤差±１６μｍの範囲で振った時に球面収差（λ・ｒｍｓ）の依存性を示した図である。
【００６６】
図８〜図１０において、球面収差補正手段１４（図１，図２）によりレーザー光Ｌの平行度を変化させて、球面収差が最小となるようにしている。図中の符号●は、超高密度光ディスク２の第１信号面２ｃの第１ディスク厚さが０．０８０ｍｍである場合を示し、また、図中の符号◆は超高密度光ディスク２の第２信号面２ｅの第２ディスク厚さが０．１０５ｍｍである場合を示している。
【００６７】
より具体的に説明すると、図８に示したように、球面収差補正手段１４を作動させて、半導体レーザー１１から出射したレーザー光Ｌが基準波長λ＝４０５ｎｍの場合に、超高密度光ディスク２の第１ディスク厚さ０．０８０ｍｍ，第２ディスク厚さ０．１０５ｍに対して球面収差量を０．０２λ・ｒｍｓ以内に収めるために、対物レンズ１６のレンズ基準厚さＴに対するバラツキは−４μｍから＋１４μｍの範囲が許される。
【００６８】
また、図９に示したように、球面収差補正手段１４を作動させてレーザー光Ｌが基準波長λ＝４０５ｎｍよりも５ｎｍ短い波長４００ｎｍの場合に、超高密度光ディスク２の第１ディスク厚さ０．０８０ｍｍ，第２ディスク厚さ０．１０５ｍに対して球面収差量を０．０２λ・ｒｍｓ以内に収めるために、対物レンズ１６のレンズ基準厚さＴに対するバラツキは０μｍから＋１４μｍの範囲が許される。
【００６９】
更に、図１０に示したように、球面収差補正手段１４を作動させてレーザー光Ｌが基準波長λ＝４０５ｎｍよりも７ｎｍ長い波長４１２ｎｍの場合に、超高密度光ディスク２の第１ディスク厚さ０．０８０ｍｍ，第２ディスク厚さ０．１０５ｍに対して球面収差量を０．０２λ・ｒｍｓ以内に収めるために、対物レンズ１６のレンズ基準厚さＴに対するバラツキは−６μｍから＋１２μｍの範囲が許される。
【００７０】
ここでも、半導体レーザー１１から出射したレーザー光Ｌの波長のバラツキ範囲に対して、球面収差補正手段１４を作動させた時の球面収差量が０．０２λ・ｒｍｓ以内に収まる対物レンズ１６のレンズ厚さ誤差範囲を求め、両者の関係を不図示のメモリに記憶させ、この後、半導体レーザー１１と対物レンズ１６とを組み合わせれば良い。
【００７１】
次に、本発明に係る光ピックアップ装置１０の第１組立方法について、図１１を用いて説明する。
【００７２】
図１１は本発明に係る光ピックアップ装置の第１組立方法を説明するためのフロー図である。
図１１に示した本発明に係る光ピックアップ装置１０の第１組立方法において、ステップＳ１では、球面収差補正手段１４を作動させた時に、半導体レーザー１１と超高密度光ディスク１（又は２）の信号面との間の光軸上に配置された集光光学系中によって発生する球面収差量が所定値＝０．０２λ・ｒｍｓ以内となるように球面収差補正範囲を決定する。
【００７３】
次に、ステップＳ２では、半導体レーザー１１から出射するレーザー光Ｌの波長のバラツキ範囲を決定する。この際、半導体レーザー１１から出射するレーザー光Ｌの基準波長λのバラツキ範囲は、半導体レーザー１１の基準波長λに対して製造誤差、歩留まり等に応じた誤差範囲値とする。
【００７４】
次に、ステップＳ３では、半導体レーザー１１から出射したレーザー光Ｌの波長を測定する。
【００７５】
次に、ステップＳ４では、半導体レーザー１１から出射したレーザー光Ｌの波長がバラツキ範囲内であるか否かを問い、半導体レーザー１１のレーザー光Ｌの波長がバラツキ範囲外の場合（ＮＯの場合）にはステップＳ３に戻って他の半導体レーザー１１のレーザー光Ｌの波長を測定する。一方、半導体レーザー１１レーザー光Ｌの波長がバラツキ範囲内である場合（ＹＥＳの場合）にはステップＳ５に移行する。
【００７６】
次に、ステップＳ５では、対物レンズ１６のレンズ厚さを測定する。
【００７７】
次に、ステップＳ６では、球面収差補正手段１４を作動させた時に、対物レンズ１６のレンズ厚さが球面収差量０．０２λ・ｒｍｓ以内となる値であるか否かを問い、球面収差量０．０２λ・ｒｍｓ以上の値の場合（ＮＯの場合）にステップＳ５に戻って他の対物レンズ１６のレンズ厚さを測定する。一方、対物レンズ１６のレンズ厚さが球面収差量０．０２λ・ｒｍｓ以内となる値である場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ７に移行する。
【００７８】
次に、ステップＳ７では、レーザー光Ｌの波長がバラツキ範囲内の半導体レーザー１１と、レンズ厚さが球面収差量０．０２λ・ｒｍｓ以内となる値を有する対物レンズ１６とを組み合わせることで、光ピックアップ装置１０を組み立ててこのステップを終了する。
【００７９】
次に、本発明に係る光ピックアップ装置１０の第２組立方法について、図１２を用いて説明する。
【００８０】
図１２は本発明に係る光ピックアップ装置の第２組立方法を説明するためのフロー図である。
図１２に示した本発明に係る光ピックアップ装置１０の第２組立方法において、ステップＳ１１では、球面収差補正手段１４を作動させた時に、半導体レーザー１１と超高密度光ディスク１（又は２）の信号面との間の光軸上に配置された集光光学系によって発生する球面収差量が所定値＝０．０２λ・ｒｍｓ以内となるような球面収差補正範囲を決定する。
【００８１】
次に、ステップＳ１２では、対物レンズ１６のレンズ厚さ誤差範囲を決定する。この際、対物レンズ１６のレンズ厚さ誤差範囲は、対物レンズ１６のレンズ基準厚さＴに対して製造誤差、歩留まり等に応じた誤差範囲値とする。
【００８２】
次に、ステップＳ１３では、対物レンズ１６のレンズ厚さを測定する。
【００８３】
次に、ステップＳ１４では、対物レンズ１６のレンズ厚さがレンズ厚さ誤差範囲内であるか否かを問い、対物レンズ１６のレンズ厚さがレンズ厚さ誤差範囲外の場合（ＮＯの場合）にはステップＳ１３に戻って他の対物レンズ１６のレンズ厚さを測定する。一方、対物レンズ１６のレンズ厚さがレンズ厚さ誤差範囲内である場合（ＹＥＳの場合）にはステップＳ１５に移行する。
【００８４】
次に、ステップＳ１５では、半導体レーザー１１から出射したレーザー光Ｌの波長を測定する。
【００８５】
次に、ステップＳ１６では、球面収差補正手段１４を作動させた時に、半導体レーザー１１から出射したレーザー光Ｌの波長が球面収差量０．０２λ・ｒｍｓ以内となる値であるか否かを問い、球面収差量０．０２λ・ｒｍｓ以上の値の場合（ＮＯの場合）にステップＳ１５に戻って他の半導体レーザー１１のレーザー光Ｌの波長を測定する。一方、半導体レーザー１１から出射したレーザー光Ｌの波長が球面収差量０．０２λ・ｒｍｓ以内となる値である場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ１７に移行する。
【００８６】
次に、ステップＳ１７では、レンズ厚さがレンズ厚さ誤差範囲内の対物レンズ１６と、レーザー光Ｌの波長が球面収差量０．０２λ・ｒｍｓ以内となる値を有する半導体レーザー１１とを組み合わせることで、光ピックアップ装置１０を組み立ててこのステップを終了する。
【００８７】
以上詳述した本発明に光ピックアップ装置１０によると、とくに、半導体レーザー（レーザー光源）１１から出射するレーザー光Ｌの基準波長λに対するバラツキと、対物レンズ１６のレンズ基準厚さＴに対するバラツキ（＝レンズ厚さ誤差）とを考慮しながら半導体レーザー（レーザー光源）１１と対物レンズ１６とを組み合わせて、球面収差補正手段１４を作動させた時の球面収差量を０．０２λ・ｒｍｓ以内に収めているので、１層又は２層以上の信号面を形成した超高密度光ディスク１（又は２）に対して記録特性，再生特性を良好に維持することができる。
【００８８】
尚、上記した実施例では、対物レンズ１６の第１，第２面１６ａ，１６ｂをアプラナートな非球面に形成しているが、完全にアプラナートとまではいかない、アプラナートに近づけた略アプラナートの対物レンズでも十分可能である。アプラナートの程度、信号記録面の層の数により、半導体レーザ１１の波長のバラツキ範囲、対物レンズ１６のレンズ厚さ誤差が支配される。
【００８９】
更に、前述の実施例においては、単層の信号面１ｃを形成した超高密度光ディスク１又は２層の第１，第２信号面２ｃ，２ｅを形成した超高密度光ディスク２の場合について説明したが、これに限ることなく、例えば３層，４層以上の信号面を形成した超高密度光ディスクに対して適用することができる。
【００９０】
【発明の効果】
以上詳述した本発明に係る光ピックアップ装置によると、レーザー光を出射するレーザー光源と、前記レーザー光の入射面から信号面までの厚さが薄い超高密度光記録媒体の前記信号面に前記レーザー光を集光し、前記レーザー光源側及び／又は前記超高密度光記録媒体側の面がアプラナートな非球面で且つ開口数が０．７５以上である対物レンズと、前記レーザー光源と前記超高密度光記録媒体の前記信号面との間の光軸上に配置された集光光学系によって発生する球面収差を補正する球面収差補正手段とを備え、前記レーザー光源から出射した前記レーザー光の基準波長λに対するバラツキと、前記対物レンズの基準厚さに対するバラツキとを考慮しながら前記レーザー光源と前記対物レンズとを組み合わせて、前記球面収差補正手段を作動させた時の前記球面収差量を０．０２λ・ｒｍｓ以内に収めているので、１層又は２層以上の信号面を形成した超高密度光記録媒体に対して記録特性，再生特性を良好に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光ピックアップ装置の全体構成を示した構成図である。
【図２】図１に示した球面収差補正手段を拡大して示した図である。
【図３】図１に示した対物レンズと、単層の信号面を形成した超高密度光ディスクとを拡大して示した図である。
【図４】球面収差補正手段を作動させて、基準波長４０５ｎｍのレーザー光で単層の信号面を形成した超高密度光ディスクを再生した場合に、超高密度光ディスクのディスク厚さ０．０９５ｍｍ，０．１００ｍｍ，０．１０５ｍｍに対して、対物レンズのレンズ基準厚さを中心にしてレンズ厚さ誤差±１６μｍの範囲で振った時に球面収差（λ・ｒｍｓ）の依存性を示した図である。
【図５】球面収差補正手段を作動させて、基準波長よりも５ｎｍ短い波長４００ｎｍのレーザー光で単層の信号面を形成した超高密度光ディスクを再生した場合に、超高密度光ディスクのディスク厚さ０．０９５ｍｍ，０．１００ｍｍ，０．１０５ｍｍに対して、対物レンズのレンズ基準厚さを中心にしてレンズ厚さ誤差±１６μｍの範囲で振った時に球面収差（λ・ｒｍｓ）の依存性を示した図である。
【図６】球面収差補正手段を作動させて、基準波長よりも７ｎｍ長い波長４１２ｎｍのレーザー光で単層の信号面を形成した超高密度光ディスクを再生した場合に、超高密度光ディスクのディスク厚さ０．０９５ｍｍ，０．１００ｍｍ，０．１０５ｍｍに対して、対物レンズのレンズ基準厚さを中心にしてレンズ厚さ誤差±１６μｍの範囲で振った時に球面収差（λ・ｒｍｓ）の依存性を示した図である。
【図７】本発明に係る光ピックアップ装置を２層の信号面を形成した超高密度光ディスクに適用した場合を説明するための図であり、（ａ）はレーザー光を対物レンズで絞って得たレーザービームを超高密度光ディスクの第１，第２信号面に集光させた状態を示し、（ｂ）は超高密度光ディスクを拡大した状態を示した図である。
【図８】球面収差補正手段を作動させて、基準波長４０５ｎｍのレーザー光で２層の第１，第２信号面を形成した超高密度光ディスクを再生した場合に、超高密度光ディスクの第１ディスク厚さ０．０８ｍｍ，第２ディスク厚さ０．１０５ｍｍに対して、対物レンズのレンズ基準厚さを中心にしてレンズ厚さ誤差±１６μｍの範囲で振った時に球面収差（λ・ｒｍｓ）の依存性を示した図である。
【図９】球面収差補正手段を作動させて、基準波長よりも５ｎｍ短い波長４００ｎｍのレーザー光で２層の第１，第２信号面を形成した超高密度光ディスクを再生した場合に、超高密度光ディスクの第１ディスク厚さ０．０８ｍｍ，第２ディスク厚さ０．１０５ｍｍに対して、対物レンズのレンズ基準厚さを中心にしてレンズ厚さ誤差±１６μｍの範囲で振った時に球面収差（λ・ｒｍｓ）の依存性を示した図である。
【図１０】球面収差補正手段を作動させて、基準波長よりも７ｎｍ長い波長４１２ｎｍのレーザー光で２層の第１，第２信号面を形成した超高密度光ディスクを再生した場合に、超高密度光ディスクの第１ディスク厚さ０．０８ｍｍ，第２ディスク厚さ０．１０５ｍｍに対して、対物レンズのレンズ基準厚さを中心にしてレンズ厚さ誤差±１６μｍの範囲で振った時に球面収差（λ・ｒｍｓ）の依存性を示した図である。
【図１１】本発明に係る光ピックアップ装置の第１組立方法を説明するためのフロー図である。
【図１２】本発明に係る光ピックアップ装置の第２組立方法を説明するためのフロー図である。
【図１３】従来の光ピックアップ装置の一例を示した構成図である。
【符号の説明】
１…単層の信号面を形成した超高密度光記録媒体（超高密度光ディスク）、
１ａ…レーザービーム入射面、１ｂ…光透過層、１ｃ…信号面、
２…２層の信号面を形成した超高密度光記録媒体（超高密度光ディスク）、
２ａ…レーザービーム入射面、２ｂ…第１光透過層、２ｃ…第１信号面、
２ｄ…第２光透過層、２ｅ…第２信号面、
１０…光ピックアップ装置、
１１…レーザー光源（半導体レーザー）、１２…ビームスプリッタ、
１３…コリメータレンズ、
１４…球面収差補正手段、
１４Ａ…凹レンズ、１４Ｂ…アクチュエータ、１４Ｃ…凸レンズ、
１５…立ち上げミラー、
１６…対物レンズ、１６ａ…第１面、１６ｂ…第２面、
１７…シリンドリカルレンズ、１８…光検出器、
Ｄ…超高密度光ディスクのディスク基準厚さ、
Ｔ…対物レンズのレンズ基準厚さ、
λ…半導体レーザーから出射したレーザー光の基準波長。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical pickup device provided with a spherical aberration correcting means for correcting a spherical aberration generated by a converging optical system disposed on an optical axis between a laser light source and a signal surface of an ultra-high density optical recording medium. Things.
[0002]
[Prior art]
Generally, an optical recording medium such as a disk-shaped optical disk or a card-shaped optical card has a high density of information signals such as video information, audio information and computer data formed on a transparent substrate in a spiral or concentric track. This is often used because a desired track can be accessed at a high speed when a recorded track is reproduced and a recorded track is reproduced.
[0003]
For example, CDs (Compact Discs) and DVDs (Digital Versatile Discs) have already been marketed as optical discs serving as optical recording media of this type, but recently, in order to further increase the density of the optical discs, 2. Description of the Related Art Ultra-high-density optical disks capable of recording and / or reproducing information signals at an ultra-high density than CDs and DVDs have been actively developed.
[0004]
Along with this, an optical pickup device for recording and / or reproducing an ultra-high-density optical disk has been developed. In this optical pickup device, a laser beam having a wavelength of 450 nm or less has a numerical aperture (NA) of 0.2. A laser beam is obtained by squeezing with an objective lens of 75 or more, and this laser beam is applied to the signal surface of an ultra-high density optical disc formed as thin as about 0.1 mm for recording and / or reproducing. is there.
[0005]
By the way, an optical pickup device for recording and / or reproducing an ultra-high-density optical disk has various structural forms, but as an example, a laser light source having a reference wavelength λ of about 400 nm, a laser light source and a signal of the ultra-high-density optical disk. A spherical aberration corrector for correcting a spherical aberration generated by a condensing optical system disposed on an optical axis between the lens and a surface; a lightweight aspheric single-lens objective lens having a numerical aperture larger than 0.85; (For example, see Patent Document 1).
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-2003-5032 (page 9, FIG. 2)
[0007]
FIG. 13 is a configuration diagram showing an example of a conventional optical pickup device.
The conventional optical pickup device 100 shown in FIG. 13 is disclosed in the above-mentioned Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-5032), and will be briefly described with reference to Patent Document 1.
[0008]
As shown in FIG. 13, in a conventional optical pickup device 100, a laser beam L having a reference wavelength λ of about 400 nm emitted from a laser light source 101 is coupled to a coupling lens 102, a beam shaping prism pair 103, a deflection beam splitter 104, A laser beam La that passes through the beam expander 105, the quarter-wave plate 106, and the stop 107 in order, and has a numerical aperture larger than 0.85 and is stopped by a lightweight aspherical single objective lens 108 is recorded as information. Irradiation is performed on the signal surface 109a via the protective layer 109 of the medium. Thereafter, the return light Lb reflected by the signal surface 109a passes through the aspherical single lens objective lens 108, the aperture 107, the quarter-wave plate 106, and the beam expander 105 in this order in reverse to the above, and the deflection beam splitter. The light is reflected by the light 104, passes through the cylindrical lens 111 and the focusing lens 112, reaches the light detector 113, and detects signal surface information.
[0009]
Here, the beam expander 105 as a spherical aberration correcting unit includes a negative lens 105A, a uniaxial actuator 105B, and a positive lens 105C, and the negative lens 105A is moved by a uniaxial actuator 105B with respect to the positive lens 105C. It can be displaced along the optical axis direction. The aspherical single lens objective lens 108 is driven by a biaxial actuator 110 in the focusing direction and the tracking direction.
[0010]
In the conventional optical pickup device 100 configured as described above, variations in the laser light L emitted from the laser light source 101 with respect to the reference wavelength λ, environmental changes, thickness errors of the protective layer 109 of the information recording medium, aspherical single-ball objectives. By operating the beam expander 105 due to a manufacturing error of the lens 108 or the like, the beam expander 105 is generated in a condensing optical system arranged on the optical axis between the laser light source 101 and the signal surface 109a of the information recording medium. Spherical aberration can be corrected.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, according to the conventional optical pickup device 100, the spherical aberration generated in the condensing optical system described above can be corrected by the beam expander 105. It is described that when an aspherical single lens is used, the defocus component of the wavefront aberration when the mode hopping of +1 nm occurs in the laser light source 101 can be reduced to 0.006λ · rms (calculated value). However, even if the wavefront aberration is suppressed to about 0.006λ · rms, the beam spot condensed on the signal surface of the ultra-high-density optical disk as described above becomes larger than the size of the diffraction limit, and the recording and reproducing characteristics are increased. Will cause deterioration. In particular, in the aspheric single-lens objective lens 108, even when the reference wavelength λ of the laser light L emitted from the laser light source 101 slightly deviates from the reference value, spherical aberration occurs due to chromatic aberration. Even if the lens thickness (on-axis thickness) in the optical axis direction between the aspherical surfaces facing each other in 108 varies, spherical aberration occurs, and the spherical aberration correction range of the beam expander 105 is exceeded. Occurs.
[0012]
Therefore, there is a demand for an optical pickup device capable of keeping the spherical aberration amount within 0.02λ · rms when the spherical aberration correcting means is operated on a disc-shaped or card-shaped ultra-high-density optical recording medium.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in view of the above problems, a laser light source that emits laser light,
The laser light is condensed on the signal surface of the ultra-high density optical recording medium having a small thickness from the laser light incident surface to the signal surface, and the laser light source side and / or the ultra-high density optical recording medium side An objective lens having an aplanar aspheric surface and a numerical aperture of 0.75 or more;
Spherical aberration correcting means for correcting spherical aberration generated by a converging optical system disposed on the optical axis between the laser light source and the signal surface of the ultra-high density optical recording medium,
Activating the spherical aberration correcting means by combining the laser light source and the objective lens while taking into account the variation of the laser light emitted from the laser light source with respect to a reference wavelength λ and the variation of the objective lens with respect to a reference thickness. An object of the present invention is to provide an optical pickup device characterized in that the spherical aberration amount at the time of performing the operation is kept within 0.02λ · rms.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the optical pickup device according to the present invention will be described below in detail with reference to FIGS.
[0015]
FIG. 1 is a configuration diagram showing the overall configuration of an optical pickup device according to the present invention,
FIG. 2 is an enlarged view of the spherical aberration corrector shown in FIG.
FIG. 3 is an enlarged view of the objective lens shown in FIG. 1 and an ultrahigh-density optical disk having a single-layer signal surface.
[0016]
The optical pickup device 10 according to the present invention shown in FIG. 1 has an ultra-high-density optical recording medium (hereinafter, referred to as an ultra-high-density optical disk) 1 on which a single-layer signal surface 1c is formed, or shown in FIG. It is developed for recording and / or reproducing an ultra-high-density optical recording medium (hereinafter, referred to as an ultra-high-density optical disk) 2 on which two signal surfaces 2c and 2e are formed. In the embodiment, a case where the optical pickup device 10 according to the present invention is applied to a disc-shaped ultra-high-density optical disk 1 or an ultra-high-density optical disk 2 as an ultra-high-density optical recording medium will be described below. The present invention is not limited thereto, and can be applied to a rectangular optical card and the like.
[0017]
First, as shown in FIG. 1, the ultrahigh-density optical disk 1 is formed such that the disk thickness from the laser beam incident surface 1a to the signal surface 1c via the light transmitting layer 1b is as thin as about 0.1 mm. However, in this embodiment, description will be made below assuming that the disc reference thickness of the ultra-high density optical disc 1 on which the single-layer signal surface 1c is formed is D (mm).
[0018]
In the optical pickup device 10 described above, a laser light source (hereinafter, referred to as a semiconductor laser) 11 that emits a laser beam L having a wavelength of 450 nm or less, the laser beam L emitted from the semiconductor laser 11 and the return from the ultra-high density optical disc 1 Spherical aberration generated by a beam splitter 12 for separating the light Lb, a collimator lens 13, and a condensing optical system arranged on an optical axis between the semiconductor laser 11 and the signal surface 1 c of the ultra-high density optical disc 1 A predetermined lens thickness is provided on the optical axis between the spherical aberration correcting means 14 for correcting, the rising mirror 15, and the first surface 16a on the semiconductor laser 11 side and the second surface 16b on the ultra-high density optical disk 1 side. And at least one of the first and second surfaces 16a and 16b is formed as an aspheric aspheric surface, and has a numerical aperture (NA) of 0.75 or more. That the objective lens 16 of the single lens, a cylindrical lens 17 for converging the return light Lb from ultra high density optical disc 1 passes through the beam splitter 12, and a photodetector 18. In the following description, the reference wavelength of the laser light L emitted from the semiconductor laser 11 is assumed to be λ (nm), and the lens reference thickness of the objective lens 16 is assumed to be T (mm).
[0019]
The operation of the optical pickup device 10 having the above configuration will be described. The laser light L emitted from the semiconductor laser 11 is reflected by the semi-transmissive reflection surface 12 a of the beam splitter 12, is turned substantially 90 °, and is turned by the collimator lens 13. After being converged, the parallelism is adjusted by the spherical aberration corrector 14, and turned approximately 90 ° by the rising mirror 15, the laser beam La narrowed by the objective lens 16 is transmitted to the signal surface 1 c of the ultra-high density optical disc 1. The light is focused into a spot.
[0020]
Thereafter, the return light Lb reflected by the signal surface 1c of the ultra-high density optical disc 1 passes through the objective lens 16, the rising mirror 15, the spherical aberration corrector 14, and the collimator lens 13 in the opposite manner as described above. The light passes through the semi-transmissive reflecting surface 12a of the beam splitter 12, passes through the cylindrical lens 17, reaches the photodetector 18, and detects the signal surface information.
[0021]
Here, the spherical aberration correcting means 14 which is a part of the main part of the present invention is configured such that a concave lens (negative lens) 14A provided on the semiconductor laser 11 side and a concave lens 14A It is composed of an actuator 14B that displaces along the axial direction, and a convex lens (positive lens) 14C provided on the objective lens 16 side. Then, the concave lens 14A is displaced in the optical axis direction with respect to the convex lens 14C by the actuator 14B, the distance between the concave lens 14A and the convex lens 14C is controlled, and the parallelism of the laser light L incident on the objective lens 16 is adjusted. Spherical aberration is corrected by generating a spherical aberration due to a magnification error of the objective lens 16 and canceling out the other spherical aberration.
[0022]
Specifically, when the distance between the concave lens 14A and the convex lens 14C is reduced, divergent light is emitted as compared to before the distance, and the thickness of the light transmission layer 1b of the ultra-high density optical disk 1 is set to a predetermined disk reference thickness D. Spherical aberration is reduced for thicker cases. Conversely, when the distance between the concave lens 14A and the convex lens 14C is increased, convergent light is emitted as compared with before the distance, and the thickness of the light transmission layer 1b of the ultra-high density optical disk 1 is thinner than the preset disk reference thickness D. The spherical aberration is made smaller than in the case. Such a polarity does not change even if the order of the concave lens 14A and the convex lens 14C is exchanged, so that the order of the positive and negative lenses 14A and 14B may be either.
[0023]
Further, in this embodiment, the spherical aberration correcting means 14 is provided in, for example, an optical path between the collimator lens 13 and the rising mirror 15 or an optical path between the rising mirror 15 and the objective lens 16.
[0024]
Then, as will be described later, the semiconductor laser 11 is considered in consideration of the variation of the laser beam L emitted from the semiconductor laser 11 with respect to the reference wavelength λ and the variation of the objective lens 16 with respect to the lens reference thickness T (= lens thickness error). And the objective lens 16 is combined so that the spherical aberration amount when the spherical aberration correction means 14 is operated is kept within 0.02λ · rms.
[0025]
Next, the objective lens 16, which is a part of the main part of the present invention, has an aplanat aspheric first surface 16a and a second surface 16b as shown in an enlarged view in FIG. The laser beam L emitted from the optical disk 11 is narrowed down by the first and second surfaces 16a and 16b to obtain a laser beam La. The light is condensed on a signal surface 1c serving as an image surface via 1b.
[0026]
At this time, the radius of curvature at the vertex of the first surface 16a of the objective lens 16 is R1, and the radius of curvature at the vertex of the second surface 16b is R2. The lens reference thickness of the objective lens 16 is T, and the disk reference thickness of the ultra-high density optical disc 1 by the light transmission layer 1b is D. Further, the working distance of the objective lens 16 is DW.
[0027]
Here, prior to the description of the conditional expressions that the objective lens 16 satisfies, a basic balance of on-axis aberration characteristics, off-axis aberration characteristics, and eccentricity tolerance in lens design will be described. The eccentricity tolerance is defined as an increase in wavefront aberration when there is eccentricity.
[0028]
In the embodiment, in order to secure on-axis aberration, off-axis aberration and eccentricity tolerance, it is required to balance the following three conditions.
[0029]
(1) The spherical aberration of the objective lens 16 has been corrected to secure the axial aberration.
[0030]
(2) The objective lens 16 must satisfy the sine condition in order to ensure off-axis aberrations.
[0031]
(3) The second surface 16b of the objective lens 16 alone satisfies the sine condition in order to ensure eccentricity tolerance.
[0032]
At this time, the double-sided aspheric lenses 16a and 16b can simultaneously satisfy the two conditions (1) and (2) for ensuring the on-axis aberration and the off-axis aberration. A lens that satisfies the conditions (1) and (2) at the same time is called an aplanat.
[0033]
By the way, when the condition (2) is satisfied and the condition (3) is almost satisfied, the whole lens satisfies the sine condition, and the second surface 16b of the objective lens 16 also almost satisfies the sine condition. In the first surface 16a of the objective lens 16, the sine condition is almost satisfied in the relationship between the ray height and the refraction angle.
[0034]
Further, in the embodiment, the conditions (1) and (2) for securing the on-axis aberration and the off-axis aberration and the condition (3) for securing the eccentricity tolerance are balanced, and almost satisfied. By proportionately satisfying the condition (3), it is possible to secure the eccentricity tolerance at which the objective lens 16 can be manufactured while securing the on-axis aberration and the off-axis aberration.
[0035]
Here, an example of the specifications of the objective lens 16 and the ultra-high density optical disc 1 is shown in Table 1 below.
[0036]
[Table 1]
From Table 1, in the example, the reference wavelength λ of the laser light L emitted from the semiconductor laser 11 is set to, for example, 405 nm, and the objective lens 16 has a numerical aperture (NA) of 0.85.
[0037]
Next, an example of design values of the objective lens 16 and the ultra-high density optical disc 1 is shown in Table 2 below.
[0038]
[Table 2]
From Table 2, in the example, the radius of curvature R1 at the vertex of the first surface 16a of the objective lens 16 is, for example, 1.81217 mm, and the radius of curvature R2 at the vertex of the second surface 16b is, for example, -6.550758 mm. The lens reference thickness T of the objective lens 16 is, for example, 3.104 mm, and the working distance DW of the objective lens 16 is 0.5 mm. The disc reference thickness D of the light transmitting layer 1b of the ultra-high density optical disc 1 is, for example, 0.100 mm.
[0039]
Next, when the first surface 16a and the second surface 16b of the objective lens 16 are formed as aspherical surfaces, the aspherical surface is represented using the following polynomial.
Here, Z is the distance from the vertices of the surfaces 16a and 16b, C is the curvature (1 / radius of curvature) of each of the surfaces 16a and 16b, Y is the height from the optical axis, K is the conic constant, and a to f are Fourth to fourteenth aspherical coefficients. For example, a corresponds to a coefficient of the fourth power of Y.
[0040]
Table 3 below shows an example of an aspheric coefficient for forming the first surface 16a of the objective lens 16 into an aspheric surface when the above polynomial is used.
[0041]
[Table 3]
Table 4 below shows an example of an aspheric coefficient for forming the second surface 16b of the objective lens 16 into an aspheric surface when the above polynomial is used.
[0042]
[Table 4]
Next, an example of the refractive index of the optical material of the objective lens 16 and the ultra-high density optical disc 1 when the reference wavelength λ of the laser beam L emitted from the semiconductor laser 11 is 405 nm is shown in Table 5 below.
[0043]
[Table 5]
Further, when the reference wavelength λ of the laser light L emitted from the semiconductor laser 11 is 405 nm, the on-axis aberration and off-axis aberration of the objective lens 16 and the deviation between the first surface 16a and the second surface 16b of the objective lens 16 are 5 μm. Table 6 below shows the aberrations at the time of.
[0044]
[Table 6]
From the above, when the incident light is parallel light (magnification is 0) without correction by the spherical aberration correcting means 14, the objective lens 16 can completely eliminate the aberration at the disk reference thickness D = 0.100 mm of the ultra-high density optical disk 1. Will be corrected. The off-axis characteristics are also well corrected, and the objective lens 16 is an aplanat (an objective lens with improved eccentricity tolerance).
[0045]
By the way, in general, in an optical disk, the position of a signal surface on which laser light is condensed and irradiated by an objective lens is not limited to the disk reference thickness, and there is a disk thickness error with respect to the disk reference thickness. is there. In this embodiment, when the disc reference thickness D of the light transmitting layer 1b of the ultra-high density optical disc 1 is set to, for example, 0.100 mm, the disc thickness is ± 5 μm with respect to the disc reference thickness D = 0.100 mm = 100 μm. Error is tolerated. In such a case, when the spherical aberration correction unit 14 adjusts the parallelism of the laser beam L incident on the objective lens 16 to correct the spherical aberration, the spherical aberration correction unit 14 The spherical aberration caused by the thickness error is canceled by the magnification error generated in the objective lens 16 due to the change in the parallelism of the light incident on the objective lens 16.
[0046]
In this embodiment, when the reference wavelength of the semiconductor laser 11 is λ, the amount of spherical aberration when the spherical aberration corrector 14 is operated is kept within 0.02λ · rms, so that the ultra-high density optical disc 1 On the other hand, sufficient recording or reproducing characteristics can be secured.
[0047]
Here, the reason why the spherical aberration amount when the spherical aberration correcting means 14 is operated is kept within 0.02λ · rms is described in the optical recording / reproducing apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 12-322758. As described above, in the optical recording / reproducing apparatus, the magnitude (permissible value) of the wavefront aberration needs to be smaller than the male criterion (0.07λ · rms), and accordingly, the spherical aberration correcting means 14 is operated in this embodiment. The spherical aberration amount at the time of the application is from the square of the allowable value of the male criterion of 0.07λ · rms to the square of the coma aberration of 0.05λ · rms due to the tilt of the objective lens 16 and the tilt of the ultra-high density optical disc 1, and The square of the aberration 0.03λ · rms due to the mounting error of the aberration correction unit 14 and the like, and the higher-order fit error aberration 0.02λ · rms of the objective lens 16 The square root of the value obtained by subtracting the sum of the square and the square of 0.025λ · rms of the other parallel optical aberrations excluding the objective lens 16 was calculated as the following equation. Things.
[0048]
That is, the spherical aberration amount when the spherical aberration correction means 14 is operated
Here, sqrt indicates a route.
[0049]
When the spherical aberration correcting means 14 is operated, a laser beam L having a reference wavelength λ = 405 nm from the semiconductor laser 11 is incident on the objective lens 16 having a lens reference thickness T = 3. Table 7 below shows the relationship between the disk thickness and the parallelism of the high-density optical disk 1.
[0050]
[Table 7]
From Table 7, when the disk thickness of the ultra-high-density optical disk 1 is 0.095 mm, the laser beam L becomes convergent light of 2000 mm, and when the disk reference thickness D of the ultra-high-density optical disk 1 is 0.100 mm. In this case, the laser light L becomes divergent light of 21500 mm, and further, when the disc thickness of the ultra-high density optical disc 1 is 0.105 mm, the laser light L becomes divergent light of 1900 mm. As described above, the spherical aberration correction unit 14 continuously changes the laser light L incident on the objective lens 16 from convergent light to diffused light through parallel light.
[0051]
Note that the convergent light of 2000 mm indicates the convergent light from a position where the light source is temporarily 2,000 mm away, and the divergent light of 21500 mm or 1900 mm indicates the divergent light from the position where the light source is temporarily 21500 mm or 1900 mm away.
[0052]
Here, when the signal surface 1c of the ultra-high density optical disc 1 is reproduced with the laser beam La obtained by operating the spherical aberration correcting means 14 and squeezing the laser beam L emitted from the semiconductor laser 11 by the objective lens 16, the laser beam L Dependence of the spherical aberration (λ · rms) on the variation of the reference wavelength λ of L with the lens thickness error ± 16 μm around the lens reference thickness T = 3.104 mm of the objective lens 16 The characteristics will be described with reference to FIGS.
[0053]
FIG. 4 shows that when the spherical aberration correcting means is operated to reproduce an ultra-high-density optical disk having a single-layer signal surface formed by a laser beam having a reference wavelength of 405 nm, the disk thickness of the ultra-high-density optical disk is 0.095 mm, A diagram showing the dependence of spherical aberration (λ · rms) when the lens is shaken in a range of ± 16 μm in lens thickness error with respect to the lens reference thickness of the objective lens for .100 mm and 0.105 mm,
FIG. 5 shows the disc thickness of the ultra-high density optical disc when reproducing the ultra-high density optical disc having a single-layer signal surface formed by operating the spherical aberration correcting means and using a laser beam having a wavelength of 400 nm shorter than the reference wavelength by 400 nm. For 0.095 mm, 0.100 mm, and 0.105 mm, the spherical aberration (λ · rms) dependence is shown when the lens thickness error is ± 16 μm around the lens reference thickness of the objective lens. Figure,
FIG. 6 shows the disc thickness of the ultra-high density optical disc when reproducing the ultra-high density optical disc having a single-layer signal surface formed by operating the spherical aberration correcting means and using a laser beam having a wavelength of 412 nm longer than the reference wavelength by 412 nm. For 0.095 mm, 0.100 mm, and 0.105 mm, the spherical aberration (λ · rms) dependence is shown when the lens thickness error is ± 16 μm around the lens reference thickness of the objective lens. FIG.
[0054]
4 to 6, the parallelism of the laser beam L is changed by the spherical aberration correcting means 14 so that the spherical aberration is minimized. The symbol ● in the figure indicates a case where the disk thickness of the ultra-high density optical disc 1 is 0.095 mm formed to be 0.005 mm thinner than the reference value. Indicates that the disk reference thickness D is 0.100 mm, and the symbol ▲ in the figure indicates that the ultrahigh-density optical disk 1 has a disk thickness of 0.005 mm thicker than the reference value and is 0.105 mm. There is a case.
[0055]
More specifically, as shown in FIG. 4, when the spherical aberration correcting means 14 is operated and the laser beam L emitted from the semiconductor laser 11 has the reference wavelength λ = 405 nm, the ultra-high density optical disc 1 Even if the disk thickness changes within an allowable range of ± 5 μm (0.095 mm to 0.105) with respect to the disk reference thickness D = 0.100 mm, in order to keep the spherical aberration amount within 0.02λ · rms, The variation of the objective lens 16 with respect to the lens reference thickness T is allowed in a range of -10 μm to +12 μm.
[0056]
As shown in FIG. 5, when the spherical aberration correcting means 14 is operated and the laser light L has a wavelength of 400 nm, which is 5 nm shorter than the reference wavelength λ = 405 nm, the disc thickness of the ultra-high density optical disc 1 is within an allowable range. In order to keep the amount of spherical aberration within 0.02λ · rms even if it changes within (0.095 mm to 0.105), the variation of the objective lens 16 with respect to the lens reference thickness T may be in the range of −8 μm to +14 μm. It is.
[0057]
Further, as shown in FIG. 6, when the spherical aberration correcting means 14 is operated and the laser light L has a wavelength of 412 nm longer than the reference wavelength λ = 405 nm by 412 nm, the disk thickness of the ultra-high-density optical disk 1 is within the allowable range. In order to keep the spherical aberration within 0.02λ · rms even if it changes within (0.095 mm to 0.105), the variation of the objective lens 16 with respect to the lens reference thickness T may be in the range of −14 μm to +12 μm. It is.
[0058]
As described above, the objective lens has a spherical aberration amount within 0.02λ · rms when the spherical aberration correction unit 14 is operated with respect to the variation range of the reference wavelength λ of the laser light L emitted from the semiconductor laser 11. A lens thickness error range of 16 is obtained, the relationship between them is stored in a memory (not shown), and then the semiconductor laser 11 and the objective lens 16 may be combined.
[0059]
Next, a case where the optical pickup device 10 according to the present invention is applied to an ultra-high-density optical disk having two layers of signal surfaces will be briefly described with reference to FIG.
[0060]
FIGS. 7A and 7B are diagrams for explaining a case where the optical pickup device according to the present invention is applied to an ultra-high density optical disc having a two-layered signal surface. FIG. FIG. 3B is a diagram illustrating a state where the laser beam is focused on the first and second signal surfaces of the ultra-high-density optical disk, and FIG.
[0061]
As shown in FIGS. 7A and 7B, in the ultra-high density optical disc 2, a first signal surface 2c is formed from a laser beam incident surface 2a via a first light transmission layer 2b, and the first light transmission layer is formed. The first disk thickness according to 2b is set to 0.080 mm. In the ultra-high density optical disc 2, a second signal surface 2e is formed from the laser beam incident surface 2a via the first light transmission layer 2b, the first signal surface 2c, and the second light transmission layer 2d, and the first light transmission is performed. The total thickness of the second disk including the layer 2b and the second light transmitting layer 2d is set to 0.105 mm.
[0062]
Then, when the spherical aberration correcting means 14 (FIGS. 1 and 2) is operated, the laser light L having the reference wavelength λ = 405 nm is transmitted from the semiconductor laser 11 to the objective lens 16 having the lens reference thickness T = 3.104 mm. Table 8 below shows the relationship between the incident light beam, the first and second disk thicknesses of the ultrahigh-density optical disk 2, and the parallelism.
[0063]
[Table 8]
From Table 8, when the first disk thickness of the first signal surface 2c of the ultra-high density optical disk 2 is 0.080 mm, the laser beam L becomes 460 mm convergent light, and the second signal of the ultra-high density optical disk 2 When the second disk thickness of the surface 2e is 0.105 mm, the laser light L becomes divergent light of 1900 mm.
[0064]
Here, the spherical aberration correction means 14 (FIGS. 1 and 2) is operated to irradiate the laser beam L emitted from the semiconductor laser 11 with the objective lens 16 to obtain the first and second laser beams La of the ultra-high density optical disc 2. When the second signal surfaces 2c and 2e are reproduced, the range of the lens thickness error ± 16 μm around the lens reference thickness T = 3.104 mm of the objective lens 16 with respect to the variation of the reference wavelength λ of the laser beam L The dependence of the spherical aberration (λ · rms) upon shaking will be described with reference to FIGS.
[0065]
FIG. 8 shows a case where the ultra-high-density optical disc on which two layers of the first and second signal surfaces are formed is reproduced with the laser light having the reference wavelength of 405 nm by operating the spherical aberration correcting means, and the first disc of the ultra-high-density optical disc is reproduced. Dependence of spherical aberration (λ · rms) when the lens thickness error is within ± 16 μm around the reference lens thickness of the objective lens with respect to the thickness of 0.08 mm and the thickness of the second disk of 0.105 mm. Diagram showing the nature
FIG. 9 shows a case where the spherical aberration correction means is operated to reproduce an ultra-high-density optical disc on which two layers of first and second signal surfaces are formed with laser light having a wavelength of 400 nm, which is 5 nm shorter than the reference wavelength. With respect to the first disk thickness of 0.08 mm and the second disk thickness of 0.105 mm of the optical disk, when the lens is shaken within a lens thickness error of ± 16 μm around the lens reference thickness of the objective lens, the spherical aberration (λ .Rms),
FIG. 10 shows a case where an ultra-high density optical disk having two layers of first and second signal surfaces formed by operating the spherical aberration correcting means and using a laser beam having a wavelength of 412 nm longer than the reference wavelength by 412 nm is reproduced. With respect to the first disk thickness of 0.08 mm and the second disk thickness of 0.105 mm of the optical disk, when the lens is shaken within a lens thickness error of ± 16 μm around the lens reference thickness of the objective lens, the spherical aberration (λ FIG. 3 is a diagram showing the dependency of the rms).
[0066]
8 to 10, the spherical aberration correction means 14 (FIGS. 1 and 2) changes the parallelism of the laser beam L so that the spherical aberration is minimized. The symbol ● in the figure indicates a case where the first disk thickness of the first signal surface 2c of the ultra-high density optical disc 2 is 0.080 mm, and the symbol ◆ in the figure indicates the second The case where the second disk thickness of the signal surface 2e is 0.105 mm is shown.
[0067]
More specifically, as shown in FIG. 8, when the spherical aberration correcting means 14 is operated and the laser beam L emitted from the semiconductor laser 11 has the reference wavelength λ = 405 nm, the ultra-high density optical disc 2 In order to keep the spherical aberration within 0.02λ · rms for the first disk thickness of 0.080 mm and the second disk thickness of 0.105 m, the variation of the objective lens 16 with respect to the lens reference thickness T is from −4 μm. A range of +14 μm is allowed.
[0068]
Further, as shown in FIG. 9, when the spherical aberration correcting means 14 is operated and the laser light L has a wavelength of 400 nm, which is 5 nm shorter than the reference wavelength λ = 405 nm, the first disk thickness 0 of the ultra-high density optical disk 2 is reduced. In order to keep the spherical aberration amount within 0.02λ · rms with respect to 0.080 mm and the second disk thickness of 0.105 m, the variation of the objective lens 16 with respect to the lens reference thickness T is allowed in the range of 0 μm to +14 μm.
[0069]
Further, as shown in FIG. 10, when the spherical aberration correcting means 14 is operated and the laser light L has a wavelength of 412 nm longer than the reference wavelength λ = 405 nm by 412 nm, the first disk thickness 0 of the ultra-high density optical disk 2 In order to keep the amount of spherical aberration within 0.02λ · rms with respect to 0.080 mm and the second disk thickness of 0.105 m, the variation of the objective lens 16 with respect to the lens reference thickness T may be in the range of −6 μm to +12 μm. .
[0070]
Here, the lens thickness of the objective lens 16 is such that the amount of spherical aberration when the spherical aberration corrector 14 is operated falls within 0.02λ · rms with respect to the wavelength variation range of the laser light L emitted from the semiconductor laser 11. An error range is obtained, the relationship between the two is stored in a memory (not shown), and then the semiconductor laser 11 and the objective lens 16 may be combined.
[0071]
Next, a first assembling method of the optical pickup device 10 according to the present invention will be described with reference to FIG.
[0072]
FIG. 11 is a flowchart for explaining a first assembling method of the optical pickup device according to the present invention.
In the first assembling method of the optical pickup device 10 according to the present invention shown in FIG. 11, in step S1, when the spherical aberration correcting means 14 is operated, the signals of the semiconductor laser 11 and the ultra-high density optical disc 1 (or 2) are obtained. The spherical aberration correction range is determined so that the amount of spherical aberration generated by the condensing optical system disposed on the optical axis between the surface and the surface is within a predetermined value = 0.02λ · rms.
[0073]
Next, in step S2, the range of the wavelength variation of the laser light L emitted from the semiconductor laser 11 is determined. At this time, the variation range of the reference wavelength λ of the laser light L emitted from the semiconductor laser 11 is set to an error range value corresponding to the manufacturing error, the yield, and the like with respect to the reference wavelength λ of the semiconductor laser 11.
[0074]
Next, in step S3, the wavelength of the laser light L emitted from the semiconductor laser 11 is measured.
[0075]
Next, in step S4, it is asked whether or not the wavelength of the laser beam L emitted from the semiconductor laser 11 is within the variation range. If the wavelength of the laser beam L of the semiconductor laser 11 is outside the variation range (in the case of NO) Returning to step S3, the wavelength of the laser light L of the other semiconductor laser 11 is measured. On the other hand, when the wavelength of the laser light L of the semiconductor laser 11 is within the variation range (in the case of YES), the process proceeds to step S5.
[0076]
Next, in step S5, the lens thickness of the objective lens 16 is measured.
[0077]
Next, in step S6, it is asked whether the lens thickness of the objective lens 16 is within a spherical aberration amount of 0.02λ · rms when the spherical aberration correction means 14 is operated, and the spherical aberration amount is set to 0. If the value is equal to or more than .02λ · rms (NO), the process returns to step S5 to measure the lens thickness of another objective lens 16. On the other hand, if the lens thickness of the objective lens 16 is a value within the spherical aberration amount of 0.02λ · rms (YES), the process proceeds to step S7.
[0078]
Next, in step S7, by combining the semiconductor laser 11 in which the wavelength of the laser light L is within the variation range and the objective lens 16 having a lens thickness having a value within the spherical aberration amount of 0.02λ · rms, The pickup device 10 is assembled, and this step ends.
[0079]
Next, a second assembling method of the optical pickup device 10 according to the present invention will be described with reference to FIG.
[0080]
FIG. 12 is a flowchart for explaining a second assembling method of the optical pickup device according to the present invention.
In the second method of assembling the optical pickup device 10 according to the present invention shown in FIG. 12, in step S11, when the spherical aberration correcting means 14 is operated, the signals of the semiconductor laser 11 and the ultra-high density optical disk 1 (or 2) are output. The spherical aberration correction range is determined so that the amount of spherical aberration generated by the condensing optical system disposed on the optical axis between the surface and the surface is within a predetermined value = 0.02λ · rms.
[0081]
Next, in step S12, a lens thickness error range of the objective lens 16 is determined. At this time, the lens thickness error range of the objective lens 16 is an error range value corresponding to a manufacturing error, a yield, and the like with respect to the lens reference thickness T of the objective lens 16.
[0082]
Next, in step S13, the lens thickness of the objective lens 16 is measured.
[0083]
Next, in step S14, it is asked whether or not the lens thickness of the objective lens 16 is within the lens thickness error range. If the lens thickness of the objective lens 16 is outside the lens thickness error range (NO) Returning to step S13, the lens thickness of the other objective lens 16 is measured. On the other hand, when the lens thickness of the objective lens 16 is within the lens thickness error range (in the case of YES), the process proceeds to step S15.
[0084]
Next, in step S15, the wavelength of the laser light L emitted from the semiconductor laser 11 is measured.
[0085]
Next, in step S16, it is asked whether or not the wavelength of the laser beam L emitted from the semiconductor laser 11 when the spherical aberration correction means 14 is operated is a value within a spherical aberration amount of 0.02λ · rms. If the spherical aberration amount is 0.02λ · rms or more (NO), the process returns to step S15 to measure the wavelength of the laser light L of another semiconductor laser 11. On the other hand, if the wavelength of the laser light L emitted from the semiconductor laser 11 is a value that is within the spherical aberration amount 0.02λ · rms (YES), the process proceeds to step S17.
[0086]
Next, in step S17, the objective lens 16 whose lens thickness is within the lens thickness error range is combined with the semiconductor laser 11 whose wavelength of the laser beam L is within a spherical aberration amount of 0.02λ · rms. Then, the optical pickup device 10 is assembled and this step is completed.
[0087]
According to the optical pickup device 10 of the present invention described in detail above, in particular, the variation of the laser beam L emitted from the semiconductor laser (laser light source) 11 with respect to the reference wavelength λ and the variation of the objective lens 16 with respect to the lens reference thickness T (= The spherical aberration amount when the spherical aberration corrector 14 is operated by combining the semiconductor laser (laser light source) 11 and the objective lens 16 while taking into account the lens thickness error) is set within 0.02λ · rms. Therefore, it is possible to maintain good recording characteristics and reproduction characteristics with respect to the ultra-high-density optical disk 1 (or 2) on which one or two or more signal surfaces are formed.
[0088]
In the above-described embodiment, the first and second surfaces 16a and 16b of the objective lens 16 are formed as an aplanat aspherical surface. However, the objective lens 16 does not reach the aplanat completely, but is an approximately aplanat objective lens close to the aplanat. But it is possible. The range of wavelength variation of the semiconductor laser 11 and the lens thickness error of the objective lens 16 are governed by the degree of the aplanat and the number of layers on the signal recording surface.
[0089]
Further, in the above-described embodiment, the case of the ultra-high-density optical disk 1 on which the single-layer signal surface 1c is formed or the ultra-high-density optical disk 2 on which the two-layer first and second signal surfaces 2c, 2e are formed has been described. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to, for example, an ultrahigh-density optical disk having three, four or more signal surfaces.
[0090]
【The invention's effect】
According to the optical pickup device of the present invention described in detail above, the laser light source for emitting laser light, and the signal surface of the ultra-high-density optical recording medium having a thin thickness from the incident surface to the signal surface of the laser light, An objective lens for condensing laser light, wherein the surface on the laser light source side and / or the ultra-high-density optical recording medium side is an aspheric aspheric surface and has a numerical aperture of 0.75 or more; A spherical aberration corrector for correcting spherical aberration generated by a converging optical system disposed on the optical axis between the signal surface of the high-density optical recording medium, and a laser beam emitted from the laser light source. Combining the laser light source and the objective lens while considering the variation with respect to the reference wavelength λ and the variation with respect to the reference thickness of the objective lens, Since the amount of the spherical aberration when moved is kept within 0.02λ · rms, the recording characteristics and the reproduction characteristics are excellent with respect to an ultra-high-density optical recording medium having one or two or more signal surfaces. Can be maintained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an overall configuration of an optical pickup device according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of the spherical aberration correction unit shown in FIG.
FIG. 3 is an enlarged view of the objective lens shown in FIG. 1 and an ultra-high-density optical disc on which a single-layer signal surface is formed.
FIG. 4 is a diagram illustrating a case where a spherical aberration correction unit is operated to reproduce an ultra-high-density optical disk having a single-layer signal surface formed by a laser beam having a reference wavelength of 405 nm; FIG. 9 is a diagram showing the dependency of spherical aberration (λ · rms) when the lens is shaken in a range of ± 16 μm in lens thickness error with respect to the lens reference thickness of the objective lens for 0.100 mm and 0.105 mm. .
FIG. 5 shows the thickness of the ultra-high-density optical disk when reproducing the ultra-high-density optical disk on which a single-layer signal surface is formed with a laser beam having a wavelength of 400 nm, which is 5 nm shorter than the reference wavelength, by operating the spherical aberration correcting means. For 0.095 mm, 0.100 mm, and 0.105 mm, the dependency of the spherical aberration (λ · rms) on the lens thickness error of ± 16 μm around the reference lens thickness of the objective lens is shown. FIG.
FIG. 6 shows the thickness of the ultra-high-density optical disc when the ultra-high-density optical disc on which a single-layer signal surface is formed with laser light having a wavelength of 412 nm longer than the reference wavelength by operating the spherical aberration correcting means is reproduced. For 0.095 mm, 0.100 mm, and 0.105 mm, the dependency of the spherical aberration (λ · rms) on the lens thickness error of ± 16 μm around the reference lens thickness of the objective lens is shown. FIG.
FIG. 7 is a diagram for explaining a case where the optical pickup device according to the present invention is applied to an ultra-high-density optical disc having a two-layered signal surface. FIG. FIG. 3B shows a state in which the laser beam is focused on the first and second signal surfaces of the ultra-high-density optical disk, and FIG. 3B shows an enlarged state of the ultra-high-density optical disk.
FIG. 8 shows a first example of an ultra-high-density optical disc when reproducing an ultra-high-density optical disc on which two layers of first and second signal surfaces are formed with laser light having a reference wavelength of 405 nm by operating a spherical aberration correcting means. With respect to a disc thickness of 0.08 mm and a second disc thickness of 0.105 mm, the spherical aberration (λ · rms) when the lens thickness error is ± 16 μm around the reference lens thickness of the objective lens. It is a figure showing dependency.
FIG. 9 is a diagram showing a case where a spherical aberration correcting unit is operated to reproduce an ultra-high density optical disc on which two layers of first and second signal surfaces are formed with a laser beam having a wavelength of 400 nm, which is 5 nm shorter than a reference wavelength, and When the first optical disk of the high density optical disk is 0.08 mm thick and the second optical disk thickness is 0.105 mm, when the lens is shaken within a lens thickness error of ± 16 μm around the lens reference thickness of the objective lens, the spherical aberration ( FIG. 6 is a diagram illustrating the dependency of (λ · rms).
FIG. 10 shows a case where a spherical aberration correcting unit is operated to reproduce an ultra-high density optical disc on which two layers of first and second signal surfaces are formed with a laser beam having a wavelength of 412 nm longer than a reference wavelength by 412 nm. When the first optical disk of the high density optical disk is 0.08 mm thick and the second optical disk thickness is 0.105 mm, when the lens is shaken within a lens thickness error of ± 16 μm around the lens reference thickness of the objective lens, the spherical aberration ( FIG. 6 is a diagram illustrating the dependency of (λ · rms).
FIG. 11 is a flowchart for explaining a first assembling method of the optical pickup device according to the present invention.
FIG. 12 is a flowchart for explaining a second assembling method of the optical pickup device according to the present invention.
FIG. 13 is a configuration diagram illustrating an example of a conventional optical pickup device.
[Explanation of symbols]
1. Ultra-high-density optical recording medium (ultra-high-density optical disk) on which a single-layer signal surface is formed,
1a: laser beam incident surface, 1b: light transmitting layer, 1c: signal surface,
2 ... an ultra-high density optical recording medium (ultra high density optical disc) having a two-layer signal surface,
2a: laser beam incident surface, 2b: first light transmitting layer, 2c: first signal surface,
2d: second light transmitting layer, 2e: second signal surface,
10. Optical pickup device
11 laser light source (semiconductor laser), 12 beam splitter,
13. Collimator lens,
14 ... spherical aberration correcting means,
14A: concave lens, 14B: actuator, 14C: convex lens,
15 ... Launch mirror,
16: objective lens, 16a: first surface, 16b: second surface,
17 ... cylindrical lens, 18 ... photodetector,
D: Disk reference thickness of ultra-high density optical disk,
T: reference thickness of the objective lens,
λ: Reference wavelength of laser light emitted from the semiconductor laser.