(57)【要約】 【課題】複数の情報記録層を有する光ディスクに対して適切に情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置及び対物レンズユニットを提供する。 【解決手段】開口制限素子ＡＰは、対物レンズＯＬの面頂点Ｐよりも光ディスク側に配置されている。従って、実線で示す平行光束が対物レンズＯＬに入射したときの開口数をＮＡ０とし、点線で示す発散光が入射したときの開口数をＮＡ１とし、一点鎖線で示す収束光が入射したときの開口数をＮＡ２とすると、ＮＡ１≒ＮＡ０≒ＮＡ２となって、開口数の変化を抑えることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光源と、球面収差補正素子と、開口制限素子と、対物レンズとを有し、前記第１の光源から出射された波長λ１の光束を、前記球面収差補正素子、前記開口制限素子を介して前記対物レンズに入射させ、光軸方向に重ねられた複数の情報記録層を有し、表面から最深の情報記録層までの厚さが０．２ｍｍ以上、０．６ｍｍ以下である第１光ディスクのいずれかの情報記録層に集光することによって情報の記録／再生を行うと共に、前記球面収差補正素子は、情報の記録／再生を行おうとする情報記録層の違いにより発生する球面収差を、前記対物レンズの倍率を変えることで補正するようになっている光ピックアップ装置であって、
前記対物レンズは単玉であり、前記開口制限素子は、前記対物レンズの光源側面頂点よりも光ディスク側に配置されており、更に以下の式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
０．７≦ＮＡ≦０．９      （１）
０．１９≦Ｄ／ｆ≦０．４４      （２）
但し、ＮＡは前記対物レンズの開口数
Ｄ［ｍｍ］は前記対物レンズの光源側面頂点から前記開口制限素子の開口制限位置までの光軸方向の距離
ｆ［ｍｍ］は前記波長λ１での前記対物レンズの焦点距離
【請求項２】
以下の式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
０．１８≦｜Ｈ１−Ｄ｜／ｆ≦０．４２      （３）
但し、Ｈ１は前記対物レンズの光源側面頂点から像側主点位置までの距離
【請求項３】
前記波長λ１の光束が設計倍率で入射した場合において、有効開口半径ｈの５割から９割の間で正弦条件違反量が正の極大値を持ち、それより周辺部で正弦条件違反量が減少するようコマ収差の補正状態が設定されており、以下の式を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置。
０．０１５＜ＳＣmax／ｆ＜０．０４５      （４）
但し、ＳＣmaxは正弦条件違反量の極大値
【請求項４】
前記波長λ１が、３９０ｎｍ≦λ１≦４２０ｎｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記波長λ１が、５２０ｎｍ≦λ１≦５４０ｎｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記第１の光源から出射された波長λ１の光束を前記対物レンズによりＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃの情報記録面に集光することによって、情報の記録／再生を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記第１の光源に加えて、波長λ２（λ１＜λ２）の光束を出射する第２の光源を有し、前記第２の光源から出射された波長λ２の光束を、前記対物レンズに入射させ、第２光ディスクの情報記録層に集光することによって情報の記録／再生を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
前記対物レンズに加えて、第２対物レンズを有し、
前記第１の光源に加えて、波長λ２（λ１＜λ２）の光束を出射する第２の光源を有し、前記第２の光源から出射された波長λ２の光束を、前記第２対物レンズに入射させ、第２光ディスクの情報記録層に集光することによって情報の記録／再生を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
以下の条件式（２´）を満たすことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
０．２４≦Ｄ／ｆ≦０．４１      （２´）
【請求項１０】
開口制限素子と対物レンズとを有する対物レンズユニットと、第１の光源と、球面収差補正素子とを有し、前記第１の光源から出射された波長λ１の光束を、前記球面収差補正素子、前記開口制限素子を介して前記対物レンズに入射させ、光軸方向に重ねられた複数の情報記録層を有し、表面から最深の情報記録層までの厚さが０．２ｍｍ以上、０．６ｍｍ以下である第１光ディスクのいずれかの情報記録層に集光することによって情報の記録／再生を行うと共に、前記球面収差補正素子は、情報の記録／再生を行おうとする情報記録層の違いにより発生する球面収差を、前記対物レンズの倍率を変えることで補正するようになっている光ピックアップ装置で用いられる対物レンズユニットであって、
前記対物レンズは単玉であり、前記開口制限素子は、前記対物レンズの光源側面頂点よりも光ディスク側に配置されており、更に以下の式を満たすことを特徴とする対物レンズユニット。
０．７≦ＮＡ≦０．９      （１）
０．１９≦Ｄ／ｆ≦０．４４      （２）
但し、ＮＡは前記対物レンズの開口数
Ｄ［ｍｍ］は前記対物レンズの光源側面頂点から前記開口制限素子の開口制限位置までの光軸方向の距離
ｆ［ｍｍ］は前記波長λ１での前記対物レンズの焦点距離
【請求項１１】
以下の条件式（２´）を満たすことを特徴とする請求項１０に記載の対物レンズユニット。
０．２４≦Ｄ／ｆ≦０．４１      （２´）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の情報記録層を有する光ディスクに対して情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置及び対物レンズユニットに関する。 
【背景技術】
【０００２】
ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）やＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）等においては、記録容量を増加させる手段として２つの情報記録層を有するものが知られている。そして、近年の更なる大容量化の要求に対し、３層以上の複数の情報記録層を有する光ディスク（多層ディスク）及び光ピックアップ装置が開発されており、特に８層以上の情報記録層を有する光ディスクを超多層ディスクという。
【０００３】
一例として、特許文献１には、凹凸部を有するガイドトラック層と、ガイドトラック層の上側及び下側にそれぞれ複数設けられた光記録材料からなる情報記録層とを備えた光ディスクに対して、情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置が開示されている。
【０００４】
ところで、情報の記録／再生を行う情報記録層の選択は、対物レンズを光軸方向に移動させると共に、情報記録層の厚さの差異によって発生する球面収差を補正するために、光源と対物レンズとの間に配置したカップリングレンズ等を光軸方向に移動させ、対物レンズの倍率を変更することで行うことができる。しかるに、光学系の倍率を変更すると、対物レンズに入射する光束の発散角又は収束角が変化し、本来的に一定であるべき対物レンズの開口数（ＮＡ）が変化してしまう恐れがある。ＮＡの変化は、情報記録層の面上でのスポット径の変化を招き、読み取りエラー等を生じさせる恐れがある。従来の光ピックアップ装置においては、情報記録層の数が１層〜２層程度と少なく、複数層に対応するための倍率の変化が０であるか小さかったため、ＮＡの変化という問題が顕在化しなかったが、情報記録層の数が多くなり、厚さの変化が０．２ｍｍ〜０．６ｍｍと大きくなると共に、更に、ＮＡが０．７以上、０．９以下といった高ＮＡである場合、情報記録層選択の際の倍率変化が大きくなる。そのような光ピックアップ装置においては、倍率変化に伴うＮＡ変化の問題が特に顕著となることを本発明者が見出した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２１３４８号公報
【特許文献２】特開２００２−１７０２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これに対し特許文献２によれば、次世代光ディスクシステムにおいて、ＮＡ＝０．８５という高開口数の対物レンズを用いる場合における、光ディスクのカバー層の厚さのバラツキに応じた球面収差の補正として、ビームエキスパンダによる倍率変更を行うと、ＮＡの変化が生じることが記載されている。これは、複数の情報記録層ではなく、一層のカバー層の厚みばらつきに起因する球面収差を補正するものであるが、超多層ディスクにおける情報記録層の選択時の倍率変化と同様の現象であるといえる。しかしながら、ＮＡの変化に対する対策として、特許文献２の従来技術においては、開口絞りを対物レンズから光源側に略焦点距離だけ離しており、このようにすると倍率変化によってＮＡの変化が却って増大するため、特許文献２の記載に関わらず、ＮＡの変化を抑えることができないといえる。
【０００７】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、複数の情報記録層を有する光ディスクに対して適切に情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置及び対物レンズユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の光ピックアップ装置は、第１の光源と、球面収差補正素子と、開口制限素子と、対物レンズとを有し、前記第１の光源から出射された波長λ１の光束を、前記球面収差補正素子、前記開口制限素子を介して前記対物レンズに入射させ、光軸方向に重ねられた複数の情報記録層を有し、表面から最深の情報記録層までの厚さが０．２ｍｍ以上、０．６ｍｍ以下である第１光ディスクのいずれかの情報記録層に集光することによって情報の記録／再生を行うと共に、前記球面収差補正素子は、情報の記録／再生を行おうとする情報記録層の違いにより発生する球面収差を、前記対物レンズの倍率を変えることで補正するようになっている光ピックアップ装置であって、
前記対物レンズは単玉であり、前記開口制限素子は、前記対物レンズの光源側面頂点よりも光ディスク側に配置されており、更に以下の式を満たすことを特徴とする。
０．７≦ＮＡ≦０．９      （１）
０．１９≦Ｄ／ｆ≦０．４４      （２）
但し、ＮＡは前記対物レンズの開口数
Ｄ［ｍｍ］は前記対物レンズの光源側面頂点から前記開口制限素子の開口制限位置までの光軸方向の距離
ｆ［ｍｍ］は前記波長λ１での前記対物レンズの焦点距離
【０００９】
本発明の原理について、図１を参照して説明する。図１（ａ）は、比較例として示す対物レンズＯＬと開口制限素子ＡＰの光路図であり、図１（ｂ）は、本発明の一例として示す対物レンズＯＬと開口制限素子ＡＰの光路図であり、それぞれ左側が光源側であり、右側が光ディスク側である。図１（ａ）の比較例においては、開口制限素子ＡＰは、対物レンズＯＬの面頂点Ｐよりも光源側に配置されている。従って、実線で示す平行光束が対物レンズＯＬに入射したときの開口数をＮＡ０としたときに、対物レンズの倍率が変化し、点線で示す発散光が入射したときの開口数をＮＡ１、または、対物レンズの倍率が変化し、一点鎖線で示す収束光が入射したときの開口数をＮＡ２は、ＮＡ１＞ＮＡ０＞ＮＡ２となり、開口数が変化してしまっていることがわかる。
【００１０】
これに対し本発明によれば、図１（ｂ）に示すように、開口制限素子ＡＰは、対物レンズＯＬの面頂点Ｐよりも光ディスク側に配置されている。実線で示す平行光束が対物レンズＯＬに入射したときの開口数をＮＡ０としたときに、対物レンズの倍率が変化し、点線で示す発散光が入射したときの開口数をＮＡ１、または、対物レンズの倍率が変化し、一点鎖線で示す収束光が入射したときの開口数をＮＡ２は、ＮＡ１≒ＮＡ０≒ＮＡ２となり、開口数の変化を抑えることができる。
【００１１】
前述から、開口数（ＮＡ）の変化を抑えるためには、絞りを対物レンズの面頂点よりも光ディスク側に配置するという技術思想によって、好ましい結果が得られることがわかる。その際に、どの程度、対物レンズの面頂点よりも光ディスク側に絞りを配置すべきか、本発明者は検討を行った。
【００１２】
その結果、ＮＡが０．６等のようにＮＡが小さい場合は、倍率変化に伴いＮＡが変化してしまうという本願発明の課題が大きなものとならないことを見出したため、高ＮＡであるＮＡ０．７以上を本願発明の範囲とした。ＮＡが０．７以上の場合は、複数の情報記録層を有する光ディスクにおいて、或る情報記録層と異なる情報記録層に集光する際に生じる球面収差を補正するために必要な倍率変動が大きくなり、それに伴って発生するＮＡ変化も大きくなるという、本願発明の課題が生じる。また、ＮＡが０．９より大きい場合は、或る情報記録層と異なる情報記録層に集光する際に生じる球面収差が過大なものとなってしまい、倍率変動によって補正できるレベルでなく、現実的でないため、ＮＡ０．９以下を本願発明の範囲とした。
【００１３】
そこで、ＮＡ０．７以上、ＮＡ０．９以下の範囲において、対物レンズの倍率を変化させて球面収差を補正した場合に、ＮＡの変化を最も抑えられるＤ／ｆの範囲を検討した。（尚、Ｄ［ｍｍ］は対物レンズの光源側面頂点から開口制限素子の開口制限位置までの光軸方向の距離であり、ｆ［ｍｍ］は波長λ１での対物レンズの焦点距離である。）具体的には、表面から浅い情報記録層において倍率を変化させた場合にＮＡの変化を最も抑えられるＤ／ｆの値と、表面から深い情報記録層において倍率を変化させた場合にＮＡの変化を最も抑えられるＤ／ｆの値を検討した。その結果からＤ／ｆの範囲として、０．２４以上、０．４１以下とすることが好ましいことを見出した。
【００１４】
更に、検討を継続したところ、ＮＡの変化が２％程度であれば誤差として許容できる可能性があることが見出されたため、当該誤差まで許容できるとした場合の好ましいＤ／ｆの数値範囲を検討したところ、（２）式が得られた。
【００１５】
従って、（１）式のＮＡを満たし、基板厚の変化が０．２ｍｍ〜０．６ｍｍの範囲となる複数層の光ディスクの情報記録層に集光するべく球面収差を補正するために、比較的大きな倍率変化をしたとしても、（２）式を満たすことによりＮＡの変化を抑えることが出来、安定した光ディスクの記録／再生を行なうことができる。
【００１６】
また、上述からも分かるように、以下の条件式（２´）を満たすことがより好ましい。
０．２４≦Ｄ／ｆ≦０．４１              （２´）
【００１７】
さらに、以下の条件式（１´）を満たす場合において、特に条件式（２）、（２´）によって得られる効果がより顕著となる。
０．８≦ＮＡ≦０．９    （１´）
【００１８】
請求項２に記載の光ピックアップ装置は、請求項１に記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。
０．１８≦｜Ｈ１−Ｄ｜／ｆ≦０．４２      （３）
但し、Ｈ１は前記対物レンズの光源側面頂点から像側主点位置までの距離
【００１９】
前記対物レンズの光源側面頂点から前記開口制限素子までの距離Ｄと、前記対物レンズの光源側面頂点から像側主点位置までの距離Ｈ１とは、（３）式を満たす範囲にあると実使用上好ましいと言える。
【００２０】
尚、条件式（３）は、条件式（２）を、光源側面頂点から像側主点位置までの距離であるＨを用いて表した際の好ましい範囲を示した式であり、当該範囲を満たすことによって得られる効果は、条件式（２）と変わらない。
【００２１】
より好ましくは、以下の条件式（３´）を満たすことである。
０．２３≦｜Ｈ１−Ｄ｜／ｆ≦０．３７      （３´）
【００２２】
請求項３に記載の光ピックアップ装置は、請求項１又は２に記載の発明において、前記波長λ１の光束が設計倍率で入射した場合において、有効開口半径ｈの５割から９割の間で正弦条件違反量が正の極大値を持ち、それより周辺部で正弦条件違反量が減少するようコマ収差の補正状態が設定されており、以下の式を満たすことを特徴とする。
０．０１５＜ＳＣmax／ｆ＜０．０４５      （４）
但し、ＳＣmaxは正弦条件違反量の極大値
【００２３】
本発明によれば、前記波長λ１の光束の前記対物レンズの倍率の変化による球面収差の変化が、情報の記録／再生を行う前記情報記録層の位置の変化による球面収差の変化とほぼ相似形である。より具体的には、前記対物レンズに前記λ１の光束が設計倍率で入射した場合において、有効開口半径ｈの５割から９割の間で正弦条件違反量が正の極大値を持ち、それより周辺部で正弦条件違反量が減少するようコマ収差の補正状態が設定されており、正弦条件違反量の極大値をSCmax、焦点距離をｆとして、条件式(４)を満たすようにすることである。これにより、情報の記録／再生を行う情報記録層の位置の変化により発生する球面収差を、高次収差を残留させることなく、入射光の発散収束度の変化により適切に補正することが可能となる。ここで、「ほぼ相似形」とは、情報の記録／再生を行う情報記録層の位置の変化により発生する球面収差を、λ１の光束の対物レンズの倍率の変化により補正した場合に、高次球面収差がマレシャル限界（０．０７λｒｍｓ）以下であることを意味する。又、「高次球面収差」とは、５次以上の球面収差をいうものとする。尚、対物レンズに波長λ１の光束が設計倍率で入射した場合において、正弦条件違反量が正の極大値を持つ位置より周辺部で正弦条件違反量は、単調に減少することが好ましい。「単調に減少する」とは、減少し続けることを意味し、一度減少して、また増加するということがないことを少なくとも意味し、好ましくは、ある位置において減少率が大きく変化することがないことも併せて意味する。また、好ましくは、対物レンズに波長λ１の光束が設計倍率で入射した場合において、有効開口半径ｈの６割から９割の間で正弦条件違反量が正の極大値を持つことである。
【００２４】
請求項４に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記波長λ１が、３９０ｎｍ≦λ１≦４２０ｎｍであることを特徴とする。
【００２５】
請求項５に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記波長λ１が、５２０ｎｍ≦λ１≦５４０ｎｍであることを特徴とする。
【００２６】
請求項６に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記第１の光源から出射された波長λ１の光束を前記対物レンズによりＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃの情報記録面に集光することによって、情報の記録／再生を行うことを特徴とするので、超多層ディスクとＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃとに対して互換可能に情報の記録／再生を行うことができる。
【００２７】
請求項７に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記第１の光源に加えて、波長λ２（λ１＜λ２）の光束を出射する第２の光源を有し、前記第２の光源から出射された波長λ２の光束を、前記対物レンズに入射させ、第２光ディスクの情報記録層に集光することによって情報の記録／再生を行うことを特徴とする。
【００２８】
請求項８に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記対物レンズに加えて、第２対物レンズを有し、前記第１の光源に加えて、波長λ２（λ１＜λ２）の光束を出射する第２の光源を有し、前記第２の光源から出射された波長λ２の光束を、前記第２対物レンズに入射させ、第２光ディスクの情報記録層に集光することによって情報の記録／再生を行うことを特徴とする。
【００２９】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれかに記載の発明において、以下の条件式（２´）を満たすことを特徴とする。
０．２４≦Ｄ／ｆ≦０．４１      （２´）
【００３０】
請求項１０に記載の対物レンズユニットは、開口制限素子と対物レンズとを有する対物レンズユニットと、第１の光源と、球面収差補正素子とを有し、前記第１の光源から出射された波長λ１の光束を、前記球面収差補正素子、前記開口制限素子を介して前記対物レンズに入射させ、光軸方向に重ねられた複数の情報記録層を有し、表面から最深の情報記録層までの厚さが０．２ｍｍ以上、０．６ｍｍ以下である第１光ディスクのいずれかの情報記録層に集光することによって情報の記録／再生を行うと共に、前記球面収差補正素子は、情報の記録／再生を行おうとする情報記録層の違いにより発生する球面収差を、前記対物レンズの倍率を変えることで補正するようになっている光ピックアップ装置で用いられる対物レンズユニットであって、前記対物レンズは単玉であり、前記開口制限素子は、前記対物レンズの光源側面頂点よりも光ディスク側に配置されており、更に以下の式を満たすことを特徴とする。
０．７≦ＮＡ≦０．９      （１）
０．１９≦Ｄ／ｆ≦０．４４      （２）
但し、ＮＡは前記対物レンズの開口数
Ｄ［ｍｍ］は前記対物レンズの光源側面頂点から前記開口制限素子の開口制限位置までの光軸方向の距離
ｆ［ｍｍ］は前記波長λ１での前記対物レンズの焦点距離
【００３１】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の発明において、以下の条件式（２´）を満たすことを特徴とする。
０．２４≦Ｄ／ｆ≦０．４１      （２´）
【００３２】
本発明に係る光ピックアップ装置は、波長λ１の光束を出射する第１の光源を有するが、波長λ２（λ１＜λ２）の光束を出射する第２の光源及び／又は波長λ３（λ２＜λ３）の光束を出射する第３の光源を有していてもよい。さらに、本発明の光ピックアップ装置は、第２の光源から出射された波長λ２の光束を、光ディスクのガイド層に集光すると同時に、第１の光源から出射された波長λ１の光束を、光ディスクの情報記録層のいずれかの層に集光するための集光光学系を有していても良い。また、本発明の光ピックアップ装置は、光ディスクの情報記録面及びガイド層からの反射光束を受光する受光素子を有していても良い。
【００３３】
本発明の光ピックアップ装置で用いられる第１光ディスクは、厚さ方向（光軸方向）に重ねられた複数の情報記録層を有する。８層以上の情報記録層を有する光ディスクにおいて本発明の光ピックアップ装置はより好適に用いることが出来る。更に好ましくは、８層以上、２０層以下の情報記録層を有することである。また、光ディスク表面から、最も深い情報記録層の情報記録面までの厚さが０．２ｍｍ以上、０．６ｍｍ以下である。また、当該光ディスクは、位置情報を記録したガイド層を有するものであっても良い。ガイド層は一層のみであってもよいし、複数有していてもよいが、情報記録層の層数よりも少ないことが好ましく、情報記録層の層数の半数以下であることが、対物レンズの設計が容易になり好ましい。また、本光ディスクの情報の記録／再生を行うために必要な開口数ＮＡは、０．７以上、０．９以下である場合に、本発明の効果がより顕著となり、ＮＡが０．８以上、０．９以下である場合に、更に顕著となる。また、ＮＡが０．８以上、０．９以下である場合、ＢＤとの互換が行いやすくなるため、その点でも好ましい。光ディスクは表面に保護層を持っていることが好ましく、保護層の厚さは特に限定されるものではないが、対物レンズの開口数が０．７以上である場合は、０．６ｍｍ以下であることが好ましく、０．２ｍｍ以下であることが更に好ましい。また、情報記録層が８層以上である場合や、保護層を除いた複数の情報記録層をまとめた層厚が０．１ｍｍ以上である場合に、本発明の効果がより顕著となるため好ましい。
【００３４】
但し、本発明の光ピックアップ装置は、当該光ディスクに加えて、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの少なくとも一つ又は全てと互換可能であるような光ピックアップ装置としても良い。
【００３５】
尚、ＢＤは、ＮＡ０．８５の対物レンズにより情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．１ｍｍ程度である。ＤＶＤとは、ＮＡ０．６０〜０．６７程度の対物レンズにより情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．６ｍｍ程度であるＤＶＤ系列光ディスクの総称であり、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等を含む。また、ＣＤとは、ＮＡ０．４５〜０．５３程度の対物レンズにより情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが１．２ｍｍ程度であるＣＤ系列光ディスクの総称であり、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ａｕｄｉｏ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等を含む。尚、記録密度については、ＢＤの記録密度が最も高く、次いでＨＤ、ＤＶＤ、ＣＤの順に低くなる。
【００３６】
本明細書において、第１光源、第２光源、第３光源等の光源は、好ましくはレーザ光源である。レーザ光源としては、好ましくは半導体レーザ、シリコンレーザ等を用いることが出来る。第１光源から出射される第１光束の第１波長λ１、第２光源から出射される第２光束の第２波長λ２（λ２＞λ１）、第３光源から出射される第３光束の第３波長λ３（λ３＞λ２）は以下の条件式を満たすことが好ましい。
【００３７】
１．５×λ１＜λ２＜１．７×λ１      
１．９×λ１＜λ３＜２．１×λ１      
【００３８】
また、第１光源の第１波長λ１は好ましくは、３５０ｎｍ以上、４４０ｎｍ以下、より好ましくは、３９０ｎｍ以上、４２０ｎｍ以下であって、第２光源の第２波長λ２は好ましくは５７０ｎｍ以上、６８０ｎｍ以下、より好ましくは６３０ｎｍ以上、６７０ｎｍ以下であって、第３光源を有する場合、第３光源の第３波長λ３は好ましくは、７５０ｎｍ以上、８８０ｎｍ以下、より好ましくは、７６０ｎｍ以上、８２０ｎｍ以下である。尚、第１光源としては、第１波長λ１が５２０ｎｍ以上、５４０ｎｍ以下のものを用いてもよい。
【００３９】
また、第１光源、第２光源、第３光源のうち少なくとも２つの光源をユニット化してもよい。ユニット化とは、例えば第１光源と第２光源とが１パッケージに固定収納されているようなものをいうが、これに限られず、２つの光源が収差補正不能なように固定されている状態を広く含むものである。また、光源に加えて、後述する受光素子を１パッケージ化してもよい。
【００４０】
光ピックアップ装置は、光ディスクから反射した光束を受光する受光素子を有していても良い。受光素子としては、フォトダイオードなどの光検出器が好ましく用いられる。光ディスクの情報記録面上で反射した光が受光素子へ入射し、その出力信号を用いて、各光ディスクに記録された情報の読み取り信号が得られる。さらに、受光素子上のスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行い、この検出に基づいて、合焦、トラッキングのために対物レンズを移動させることが出来る。受光素子は、複数の光検出器からなっていてもよい。受光素子は、メインの光検出器とサブの光検出器を有していてもよい。例えば、情報の記録再生に用いられるメイン光を受光する光検出器の両脇に２つのサブの光検出器を設け、当該２つのサブの光検出器によってトラッキング調整用のサブ光を受光するような受光素子としてもよい。また、受光素子は各光源に対応した複数の受光素子を有していてもよい。
【００４１】
光ピックアップ装置に用いる集光光学系は、対物レンズを有する。集光光学系は、対物レンズのみを有していても良いが、対物レンズの他にコリメートレンズ等のカップリングレンズを有していてもよい。カップリングレンズとは、対物レンズと光源の間に配置され、光束の発散角を変える単レンズ又はレンズ群のことをいう。コリメートレンズは、カップリングレンズの一種で、コリメートレンズに入射した光を平行光にして出射するレンズである。更に集光光学系は、光源から射出された光束を、情報の記録再生に用いられるメイン光束と、トラッキング等に用いられる二つのサブ光束とに分割する回折光学素子などの光学素子を有していてもよい。本明細書において、対物レンズとは、光ピックアップ装置において光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する光学系を指す。好ましくは、対物レンズとは、光ピックアップ装置において光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する光学系であって、更に、アクチュエータにより少なくとも光軸方向に一体的に変位可能とされた光学系を指す。
【００４２】
対物レンズは、単玉の対物レンズである。また、対物レンズは、屈折面が非球面であることが好ましい。  
【００４３】
対物レンズは、ガラスレンズであってもプラスチックレンズであっても、又は、ガラスレンズの上に光硬化性樹脂などで光路差付与構造等を設けたハイブリッドレンズであってもよい。
【００４４】
対物レンズをガラスレンズとした場合、光ピックアップ装置における温度変化の影響を小さくすることができる。
【００４５】
また、対物レンズをプラスチックレンズとする場合は、環状オレフィン系の樹脂材料を使用するのが好ましく、環状オレフィン系の中でも、波長４０５ｎｍに対する温度２５℃での屈折率が１．５２乃至１．６０の範囲内であって、−５℃から７０℃の温度範囲内での温度変化に伴う波長４０５ｎｍに対する屈折率変化率ｄＮ／ｄＴ（℃-1）が−２０×１０-5乃至−５×１０-5（より好ましくは、−１０×１０-5乃至−８×１０-5）の範囲内である樹脂材料を使用するのがより好ましい。また、対物レンズをプラスチックレンズとする場合、カップリングレンズもプラスチックレンズとすることが好ましい。
【００４６】
また、対物レンズを構成する材料のアッベ数は、５０以上であることが好ましい。
【００４７】
対物レンズは、温度変化に対する屈折率変化に起因して生じる球面収差や、光源の波長の変動に応じて生じる球面収差を補正するための光路差付与構造を有していても良い。本明細書でいう光路差付与構造とは、入射光束に対して光路差を付加する構造の総称である。光路差付与構造には、位相差を付与する位相差付与構造も含まれる。また、位相差付与構造には回折構造が含まれる。光路差付与構造は、段差を有し、好ましくは段差を複数有する。この段差により入射光束に光路差／位相差が付加される。光路差付与構造により付加される光路差は、入射光束の波長の整数倍であっても良いし、入射光束の波長の非整数倍であっても良い。段差は、光軸垂直方向に周期的な間隔をもって配置されていてもよいし、光軸垂直方向に非周期的な間隔をもって配置されていてもよい。好ましくは、光路差付与構造が回折構造であることである。
【００４８】
尚、複数の情報記録層を有する光ディスクのある情報記録層（層Ａとする）の情報の記録／再生を行い、次に、他の情報記録層（層Ｂとする）の情報の記録／再生を行おうとする場合、光ディスク表面から層Ａまでの厚みと、光ディスク表面から表面層Ｂまでの厚みの差に起因する球面収差が発生してしまう。従って、異なる情報記録層における光ディスク表面から情報記録層までの厚さの差に起因して発生する球面収差を補正する球面収差補正素子が必要となる。
【００４９】
このような球面収差補正手段の例としては、波長λ１の光束の球面収差を補正する液晶装置や、光軸方向に可動する少なくとも１つのレンズを有し、波長λ１の光束の対物レンズの倍率を変化させる第１倍率変換手段等が挙げられる。第１倍率変換手段の例としては、光軸方向に移動可能な前述した単玉のカップリングレンズや、単玉のコリメータレンズや、少なくとも１つの正レンズと少なくとも１つの負レンズを有し、いずれかを光軸方向に可動する２群カップリングレンズや、少なくとも１つの正レンズと少なくとも１つの負レンズを有し、いずれかを光軸方向に可動するビームエキスパンダー等が挙げられる。
【００５０】
また、光ピックアップ装置は、波長λ２の光束を用い得る場合、波長λ２の光束の対物レンズの倍率を変化させる第２倍率変換手段を有していてもよい。第２倍率変換手段の例としては、光軸方向に移動可能な前述した単玉のカップリングレンズや、単玉のコリメータレンズや、少なくとも１つの正レンズと少なくとも１つの負レンズを有し、いずれかを光軸方向に可動する２群カップリングレンズや、少なくとも１つの正レンズと少なくとも１つの負レンズを有し、いずれかを光軸方向に可動するビームエキスパンダー等が挙げられる。第２倍率変換手段を有することにより、ガイド層を複数有する光ディスクに対しても容易に対応が可能となる。
【００５１】
さらに、光ピックアップ装置は、波長λ１の光束を情報記録層のいずれかにフォーカスするための第１フォーカシング手段を有することが好ましい。
【００５２】
また、光ピックアップ装置は、波長λ２の光束をガイド層にフォーカスするための第２フォーカシング手段を有することが好ましい。例えば、このために対物レンズの光軸方向の位置を移動調整させるアクチュエータを有することが好ましい。
【００５３】
また、本発明の光ピックアップ装置は、開口制限素子を有する。開口制限素子の例としては、通常良く用いられるドーナツ状の絞りや、ピックアップのボビンの開口が絞りを兼ねる場合等が挙げられる。
【００５４】
図１や図２に記載されるように、対物レンズと開口制限素子を別体としてもよい。その際に、対物レンズと開口制限素子間の相対距離が固定されていることが好ましい。また、図９や図１０に示すように、対物レンズＯＬと開口制限素子ＡＰを一体化した対物レンズユニットとしてもよい。図９は、鏡筒ＬＢによって対物レンズＯＬと開口制限素子である絞りＡＰを一体化した例である。図１０は、対物レンズＯＬのフランジ部ＦＬを光軸方向の光源側に延在させ、フランジ部の光源側先端に開口制限素子である絞りＡＰを固定し、一体化した例である。
【００５５】
開口制限素子は、図１（ｂ）に示すように、対物レンズの光源側面頂点よりも光ディスク側に配置されている。また、以下の式（２）を満たす。
０．１９≦Ｄ／ｆ≦０．４４      （２）
但し、Ｄ［ｍｍ］は対物レンズの光源側面頂点から開口制限素子の開口制限位置までの光軸方向の距離を表し、ｆ［ｍｍ］は波長λ１での対物レンズの焦点距離を表している。
【００５６】
より好ましくは、以下の式（２´）を満たすことである。
０．２４≦Ｄ／ｆ≦０．４１      （２´）
【００５７】
尚、開口制限素子の開口制限位置までの光軸方向の距離について以下に説明する。開口制限素子として、図１１に示すような非常に薄い絞りを用いている場合は、開口制限位置はＡＬとなり、Ｄは図１１に示す長さ（光源側レンズ面頂点から開口制限素子の表面までの距離）となる。一方、開口制限素子として、図１２に示すようなエッジ状の絞りを用いている場合は、開口制限位置はエッジ先端のＡＬとなり、Ｄは図１２に示す長さ（光源側レンズ面頂点から開口制限素子のエッジ先端までの距離）となる。また、開口制限素子として、図１３に示すような厚い平板状の絞りを用いている場合は、開口制限位置を絞りの光軸方向厚みの中間点ＡＬとし、Ｄは図１３に示す長さ（光源側レンズ面頂点から開口制限素子の中間点までの距離）となる。
【００５８】
光情報記録再生装置は、上述の光ピックアップ装置を有する光ディスクドライブ装置を有すると好ましい。
【００５９】
ここで、光情報記録再生装置に装備される光ディスクドライブ装置に関して説明すると、光ディスクドライブ装置には、光ピックアップ装置等を収納している光情報記録再生装置本体から光ディスクを搭載した状態で保持可能なトレイのみが外部に取り出される方式と、光ピックアップ装置等が収納されている光ディスクドライブ装置本体ごと、外部に取り出される方式とがある。
【００６０】
上述した各方式を用いる光情報記録再生装置には、概ね、次の構成部材が装備されているがこれに限られるものではない。ハウジング等に収納された光ピックアップ装置、光ピックアップ装置をハウジングごと光ディスクの内周あるいは外周に向けて移動させるシークモータ等の光ピックアップ装置の駆動源、光ピックアップ装置のハウジングを光ディスクの内周あるいは外周に向けてガイドするガイドレールなどを有した光ピックアップ装置の移送手段及び、光ディスクの回転駆動を行うスピンドルモータ等である。
【００６１】
前者の方式には、これら各構成部材の他に、光ディスクを搭載した状態で保持可能なトレイおよびトレイを摺動させるためのローディング機構等が設けられ、後者の方式にはトレイおよびローディング機構がなく、各構成部材が外部に引き出し可能なシャーシに相当するドロワーに設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００６２】
本発明によれば、複数の情報記録層を有し、必要開口数が大きな光ディスクに対して情報の記録／再生を行う際に、倍率変更により球面収差を補正したとしても、開口数の変化を抑え、適切に情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置及び対物レンズユニットを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６３】
以下、本発明の実施の形態について図２を用いて説明する。尚、本実施の形態にかかる光ピックアップ装置ＰＵ１は、光ディスクドライブ装置に組み込むことが可能である。図１は、光ピックアップ装置ＰＵ１の概略構成を示す図である。光ピックアップ装置ＰＵ１は、多層型光ディスク（ＭＬＤ）、ブルーレイディスク（ＢＤ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）の４種類の光ディスクに対して互換可能に情報を記録／再生が可能である。ここで、多層型光ディスクＭＬＤとは、厚さ方向に重ねられた情報を記録可能な複数（８層以上）の情報記録層ＲＬと、トラッキングサーボ制御用の位置情報としてのピットを形成したガイドトラック層ＧＬとを有する。
【００６４】
光ピックアップ装置ＰＵ１は、青紫色半導体レーザＬＤ１と、赤色半導体レーザと赤外半導体レーザを一つのパッケージで一体化したＬＤ２と、第１偏光ビームスプリッタＰＢＳ１と、ビームエキスパンダの第１レンズＢＥ１と第２レンズＢＥ２と、第１ダイクロイックプリズムＤＢＳ１と、第２ダイクロイックプリズムＤＢＳ２と、λ／４波長板ＱＷＰと、立ち上げミラーＭＬと、第１対物レンズＯＬ１と、第２対物レンズＯＬ２と、第１センサレンズＳＬ１と、第２センサレンズＳＬ２と、ピンホールＰＨと、第１光検出器ＰＤ１と、第２光検出器ＰＤ２と、第１カップリングレンズＣＰ１と、第２カップリングレンズＣＰ２と、２軸アクチュエータＡＣ１と、第１アクチュエータＡＣ２と、第２アクチュエータＡＣ３と、第３アクチュエータＡＣ４を有する。単玉の第１対物レンズＯＬ１は、多層型光ディスクとＢＤとＤＶＤの記録／再生に用いられ、第２対物レンズＯＬ２は、ＣＤの記録／再生に用いられる。第１対物レンズＯＬ１の光源側に配置された第１開口制限素子ＡＰ１は、図１（ｂ）に示すように、第１対物レンズＯＬ１の面頂点より光ディスク側に設けられ、且つ以下の式を見たす。
０．７≦ＮＡ      （１）
０．２４≦Ｄ／ｆ≦０．４１      （２）
０．２４≦｜Ｈ１−Ｄ｜／ｆ≦０．３７      （３）
０．０１５＜ＳＣmax／ｆ＜０．０４５      （４）
但し、ＮＡは対物レンズＯＬ１の開口数
Ｄ［ｍｍ］は対物レンズＯＬ１の光源側面頂点から開口制限素子ＡＰ１までの距離
ｆ［ｍｍ］は対物レンズＯＬ１の焦点距離
但し、Ｈ１は対物レンズＯＬ１の光源側面頂点から像側主点位置までの距離
但し、ＳＣmaxは正弦条件違反量の極大値
【００６５】
ＬＤ２中の赤色半導体レーザは、λ２＝６５０ｎｍ〜６８０ｎｍの波長を有する赤色レーザ光を出射する。赤色レーザ光は、多層型光ディスクＭＬＤに対して情報の記録／再生を行う際に、ガイドトラック層ＧＬに照射されてトラッキング情報を読み取るサーボ光として用いられ、またＤＶＤの情報記録層に対して情報の記録／再生を行う記録／再生光としても用いられ、その開口数はＮＡ０．６５である。一方、青紫色半導体レーザＬＤ１は、λ１＝３９０ｎｍ〜４２０ｎｍの波長を有する青紫色レーザ光を出射する。青紫色レーザ光は、多層型光ディスクＭＬＤの各情報記録層に対して集光され、情報の記録／再生を行う記録／再生光として用いられ、またＢＤの情報記録層に対して情報の記録／再生を行う記録／再生光としても用いられ、その開口数はＮＡ０．８５である。また、ＬＤ２中の赤外半導体レーザは、λ３＝７６０ｎｍ〜８２０ｎｍの波長を有する赤外レーザ光を出射する。赤外レーザ光は、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う記録／再生光として用いられる。
【００６６】
第１対物レンズＯＬ１は、多層型光ディスクＭＬＤ、ＢＤ、ＤＶＤの３種類の光ディスクに対して対応可能な対物レンズである。一方、第２対物レンズＯＬ２は、ＣＤに対して対応可能な対物レンズである。
【００６７】
多層型光ディスクＭＬＤにおける情報の記録／再生について説明する。図２に示す光ピックアップ装置ＰＵ１において、ＬＤ２の赤色半導体レーザから射出された発散光束は、第２偏光ビームスプリッタＰＢＳ２および第２カップリングレンズＣＰ２を通過し，第１ダイクロイックプリズムＤＢＳ１で反射され、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、第２ダイクロイックプリズムＤＢＳ２で反射され、第１開口制限素子ＡＰ１を通過して第１対物レンズＯＬ１に入射した後、多層型光ディスクＭＬＤの保護基板を介してガイド層ＧＬ上に形成されるスポットとなる。
【００６８】
尚、本実施の形態においては、カップリングレンズＣＰ２が第３アクチュエータＡＣ４によって光軸方向に可動可能であり、波長λ２における第１対物レンズＯＬ１の倍率を変換可能であるため、多層型光ディスクＭＬＤが複数のガイド層を有する場合であっても、対応可能であると共に、第１対物レンズがプラスチックレンズである場合の温度変化時や、ガイド層までの保護層厚の微小な変化に対しても対応可能となる。
【００６９】
ガイド層ＧＬでピットにより変調された反射光束は、再び第１対物レンズＯＬ１、第１開口制限素子ＡＰ１を通過し、第２ダイクロイックプリズムＤＢＳ２で反射され、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、第１ダイクロイックプリズムＤＢＳ１で反射され、カップリングレンズＣＰ２を通過し、更に第２偏光ビームスプリッタＰＢＳ２で反射されて、第２センサレンズＳＬ２を介して第２光検出器ＰＤ２に入射する。第２光検出器ＰＤ２の出力信号により、多層型光ディスクＭＬＤのトラッキング位置を読み取ることができる。かかるトラッキング情報に基づいて、２軸アクチュエータＡＣ１及び／又は第３アクチュエータＡＣ４を駆動して、ガイド層ＧＬのトラックに対してトラッキングサーボ制御を行うことができ、これにより多層型光ディスクＭＬＤの情報記録層ＲＬにトラッキング情報が記録されていなくても、適切に情報の記録／再生を行うことができる。従って、ＬＤ２の赤色半導体レーザの照射は、情報記録層ＲＬに対して情報の記録／再生を行っている間連続して行われる。
【００７０】
ここで、多層型光ディスクＭＬＤのいずれかの情報記録層ＲＬに対して情報の記録／再生を行う場合には、第２アクチュエータＡＣ３を駆動してビームエキスパンダの第１レンズＢＥ１を光軸方向に変位させ、第１対物レンズＯＬ１への入射光束の発散角を変化させ、第１対物レンズの倍率を変化させる。これにより、記録／再生を所望する情報記録層のいずれかを任意に選択できる。
【００７１】
更に多層型光ディスクＭＬＤに対する情報の記録又は再生時には、青紫色半導体レーザＬＤ１を発光させる。青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された発散光束は、第１偏光ビームスプリッタＰＢＳ１、ビームエキスパンダの第１レンズＢＥ１及び第２レンズＢＥ２、第１ダイクロイックプリズムＤＢＳ１、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、第２ダイクロイックプリズムＤＢＳ２で反射され、第１開口制限素子ＡＰ１を介して第１対物レンズＯＬ１に入射した後、多層型光ディスクＭＬＤの保護基板を介して、選択された情報記録層ＲＬ上に形成されるスポットとなる。第１対物レンズＯＬ１は、２軸アクチュエータＡＣ１によって駆動され、フォーカシングやトラッキングが行われる。
【００７２】
選択された情報記録層ＲＬで情報ピットにより変調された反射光束は、再び第１対物レンズＯＬ１、第１開口制限素子ＡＰ１を通過し、第２ダイクロイックプリズムＤＢＳ２で反射され、λ／４波長板ＱＷＰ、第２ダイクロイックプリズムＤＢＳ１、ビームエキスパンダの第２レンズＢＥ２及び第１レンズＢＥ１を通過し、更に第１偏光ビームスプリッタＰＢＳ１で反射され、第１センサレンズＳＬ１を通過し、ピンホールＰＨを通過することで所望の層ではない他の情報記録層で反射された迷光を除去され、第１光検出器ＰＤ１に入射する。第１光検出器ＰＤ１の出力信号により、選択された情報記録層ＲＬに記録された情報を読み取ることができる。
【００７３】
次に、ＢＤに対する情報の記録又は再生について説明する。青紫色半導体レーザＬＤ１を発光させると、ここから射出された発散光束は、第１偏光ビームスプリッタＰＢＳ１、ビームエキスパンダの第１レンズＢＥ１及び第２レンズＢＥ２、第１ダイクロイックプリズムＤＢＳ１、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、第２ダイクロイックプリズムＤＢＳ２で反射され、第１開口制限素子ＡＰ１を通過して第１対物レンズＯＬ１に入射した後、ＢＤの保護基板を介して情報記録層ＲＬ上に形成されるスポットとなる。第１対物レンズＯＬ１は、２軸アクチュエータＡＣ１によって駆動され、フォーカシングやトラッキングが行われる。
【００７４】
情報記録層ＲＬで情報ピットにより変調された反射光束は、再び第１対物レンズＯＬ１、第１開口制限素子ＡＰ１を通過し、第２ダイクロイックプリズムＤＢＳ２で反射され、λ／４波長板ＱＷＰ、ダイクロイックプリズムＤＢＳ１、ビームエキスパンダの第２レンズＢＥ２及び第１レンズＢＥ１を通過し、更に第１偏光ビームスプリッタＰＢＳ１で反射され、第１センサレンズＳＬ１を通過し、ピンホールＰＨを通過し、第１光検出器ＰＤ１に入射する。第１光検出器ＰＤ１の出力信号により、ＢＤの情報記録層ＲＬに記録された情報を読み取ることができる。
【００７５】
次に、ＤＶＤに対する情報の記録又は再生について説明する。ＬＤ２の赤色半導体レーザを発光させると、ここから射出された波長λ２の発散光束は、第２偏光ビームスプリッタＰＢＳ２を通過し，カップリングレンズＣＰ２を通過する。尚、カップリングレンズＣＰ２を、第３アクチュエータＡＣ４によって光軸方向の所望の位置に移動させておくことで、ＤＶＤにおいて発生する球面収差を補正することも可能である。カップリングレンズＣＰ２を通過した光束は、ダイクロイックプリズムＤＢＳ１で反射され、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、第２ダイクロイックプリズムＤＢＳ２で反射され、第１開口制限素子ＡＰ１を通過して第１対物レンズＯＬ１に入射した後、ＤＶＤの保護基板を介して情報記録層ＲＬ上に形成されるスポットとなる。
【００７６】
情報記録層ＲＬでピットにより変調された反射光束は、再び第１対物レンズＯＬ１、第１開口制限素子ＡＰ１を通過し、第２ダイクロイックプリズムＤＢＳ２で反射され、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、第１ダイクロイックプリズムＤＢＳ１で反射され、更に第２偏光ビームスプリッタＰＢＳ２で反射されて、第２センサレンズＳＬ２を介して第２光検出器ＰＤ２に入射する。第２光検出器ＰＤ２の出力信号により、ＤＶＤの情報を読み取ることができる。
【００７７】
次に、ＣＤに対する情報の記録又は再生について説明する。ＬＤ２の赤外半導体レーザを発光させると、ここから射出された波長λ３の発散光束は、第２偏光ビームスプリッタＰＢＳ２を通過し，カップリングレンズＣＰ２を通過する。尚、カップリングレンズＣＰ２を、第３アクチュエータＡＣ４によって光軸方向の所望の位置に移動させておくことで、ＣＤにおいて発生する球面収差を補正することも可能である。カップリングレンズＣＰ２を通過した光束は、ダイクロイックプリズムＤＢＳ１で反射され、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、第２ダイクロイックプリズムＤＢＳ２も通過し、立ち上げミラーＭＬで反射され、第２開口制限素子ＡＰ２を通過して第２対物レンズＯＬ２に入射した後、ＣＤの保護基板を介してＣＤの情報記録層上に形成されるスポットとなる。
【００７８】
ＣＤの情報記録層でピットにより変調された反射光束は、再び第２対物レンズＯＬ２、第２開口制限素子ＡＰ２を通過し、立ち上げミラーＭＬ２で反射され、第２ダイクロイックプリズムＤＢＳ２を通過し、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、第１ダイクロイックプリズムＤＢＳ１で反射され、更に第２偏光ビームスプリッタＰＢＳ２で反射されて、第２センサレンズＳＬ２を介して第２光検出器ＰＤ２に入射する。第２光検出器ＰＤ２の出力信号により、ＣＤの情報を読み取ることができる。
【実施例１】
【００７９】
次に、上述の実施の形態に用いることができる実施例について説明する。本実施例の対物レンズは、上述対物レンズＯＬ１に適用することが可能である。以下の表中のｒｉは曲率半径、ｄｉは第ｉ面から第ｉ＋１面までの光軸方向の位置、ｎｉは各面の屈折率を表している。尚、これ以降（表のレンズデータ含む）において、１０のべき乗数（例えば、２．５×１０-3）を、Ｅ（例えば、２．５×Ｅ−３）を用いて表すものとする。対物光学素子の光学面は、それぞれ数１式に表１に示す係数を代入した数式で規定される、光軸の周りに軸対称な非球面に形成されている。設計倍率は表中ｍで表されている。
【００８０】
【数１】
2010238276.tif 000003
【００８１】
ここで、Ｘ（ｈ）は光軸方向の軸（光の進行方向を正とする）、κは円錐係数、Ａiは非球面係数、ｈは光軸からの高さ、ｒは近軸曲率半径である。
【００８２】
（実施例１）
表１に実施例１のレンズデータを示す。図３に、横軸に実施例１における対物レンズにおける開口制限素子（絞り）の位置をとり、縦軸にマージナル光線の位置をとって、光ディスクの保護層の厚さを３種類変えた場合についてそれぞれ示している。図３及び後述する図４〜８において、絞りの位置がゼロのとき、対物レンズの面頂点上に開口制限素子が位置しており、それから光ディスク側への移動量を正として表す。又、マージナル光線の位置ゼロを基準として、それから増加もしくは減少すると、それに応じて開口数も増加もしくは減少する。
【００８３】
実施例１の場合には、図３の関係から、開口制限素子の位置は、対物レンズの面頂点から光ディスク側に０．４３ｍｍ〜０．４６ｍｍ変位した位置のどこかが開口数の変化が少なく好ましいことがわかる。実施例１では、Ｄ／ｆ＝０．２４４〜０．２６１，｜Ｈ１−Ｄ｜／ｆ＝０．３４９〜０．３６６、ＳＣmax／ｆ＝０．０２２である。
【００８４】
【表１】
2010238276.tif 000004
【００８５】
（実施例２）
表２に実施例２のレンズデータを示す。図４に、横軸に実施例２における対物レンズにおける開口制限素子（絞り）の位置をとり、縦軸にマージナル光線の位置をとって、光ディスクの保護層の厚さを３種類変えた場合についてそれぞれ示している。実施例２の場合には、図４の関係から、開口制限素子の位置は、対物レンズの面頂点から光ディスク側に０．５６ｍｍ〜０．６５ｍｍ変位した位置のどこかが開口数の変化が少なく好ましいことがわかる。実施例２では、Ｄ／ｆ＝０．３１７〜０．３６８，｜Ｈ１−Ｄ｜／ｆ＝０．２４９〜０．３００、ＳＣmax／ｆ＝０．０４３である。尚、本実施例において、ＮＡの変化を誤差として２％まで許容できるとした場合、Ｄ／ｆ＝０．１９〜０．４４となり、｜Ｈ１−Ｄ｜／ｆ＝０．１８〜０．４２となる。
【００８６】
【表２】
2010238276.tif 000005
【００８７】
（実施例３）
表３に実施例３のレンズデータを示す。図５に、横軸に実施例３における対物レンズにおける開口制限素子（絞り）の位置をとり、縦軸にマージナル光線の位置をとって、光ディスクの保護層の厚さを３種類変えた場合についてそれぞれ示している。実施例３の場合には、図５の関係から、開口制限素子の位置は、対物レンズの面頂点から光ディスク側に０．５３５ｍｍ〜０．６００ｍｍ変位した位置のどこかが開口数の変化が少なく好ましいことがわかる。実施例３では、Ｄ／ｆ＝０．３０３〜０．３４，｜Ｈ１−Ｄ｜／ｆ＝０．２６〜０．２９７、ＳＣmax／ｆ＝０．０１６である。
【００８８】
【表３】
2010238276.tif 000006
【００８９】
（実施例４）
表４に実施例４のレンズデータを示す。図６に、横軸に実施例４における対物レンズにおける開口制限素子（絞り）の位置をとり、縦軸にマージナル光線の位置をとって、光ディスクの保護層の厚さを３種類変えた場合についてそれぞれ示している。実施例４の場合には、図６の関係から、開口制限素子の位置は、対物レンズの面頂点から光ディスク側に０．４５ｍｍ〜０．５４ｍｍ変位した位置のどこかが開口数の変化が少なく好ましいことがわかる。実施例４では、Ｄ／ｆ＝０．２５５〜０．３０６，｜Ｈ１−Ｄ｜／ｆ＝０．３０５〜０．３５６、ＳＣmax／ｆ＝０．０２４である。
【００９０】
【表４】
2010238276.tif 000007
【００９１】
（実施例５）
表５に実施例５のレンズデータを示す。図７に、横軸に実施例５における対物レンズにおける開口制限素子（絞り）の位置をとり、縦軸にマージナル光線の位置をとって、光ディスクの保護層の厚さを３種類変えた場合についてそれぞれ示している。実施例５の場合には、図７の関係から、開口制限素子の位置は、対物レンズの面頂点から光ディスク側に０．４７５〜０．５４ｍｍ変位した位置のどこかが開口数の変化が少なく好ましいことがわかる。実施例５では、Ｄ／ｆ＝０．２６９〜０．３０６，｜Ｈ１−Ｄ｜／ｆ＝０．３０６〜０．３４２、ＳＣmax／ｆ＝０．０２４である。
【００９２】
【表５】
2010238276.tif 000008
【００９３】
（実施例６）
表６に実施例６のレンズデータを示す。図８に、横軸に実施例６における対物レンズにおける開口制限素子（絞り）の位置をとり、縦軸にマージナル光線の位置をとって、光ディスクの保護層の厚さを３種類変えた場合についてそれぞれ示している。実施例６の場合には、図８の関係から、開口制限素子の位置は、対物レンズの面頂点から光ディスク側に０．４１ｍｍ〜０．５７ｍｍ変位した位置のどこかが開口数の変化が少なく好ましいことがわかる。実施例６では、Ｄ／ｆ＝０．２９０〜０．４０４，｜Ｈ１−Ｄ｜／ｆ＝０．２３５〜０．３４８、ＳＣmax／ｆ＝０．０２２である。
【００９４】
【表６】
2010238276.tif 000009
【００９５】
各実施例の値を表７にまとめて示す。表７中の符号は請求項に記載の符号に対応するが、Ｄ１は第１対物レンズの光源側面頂点から第１開口制限素子までの好ましい距離の短端を示し、Ｄ２は第１対物レンズの光源側面頂点から第１開口制限素子までの好ましい距離の長端を示す。
【００９６】
【表７】
2010238276.tif 000010
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の原理を示す図である。
【図２】光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図である。
【図３】実施例１における開口制限素子（絞り）の位置とマージナル光線の位置の関係を示す図である。
【図４】実施例２における開口制限素子（絞り）の位置とマージナル光線の位置の関係を示す図である。
【図５】実施例３における開口制限素子（絞り）の位置とマージナル光線の位置の関係を示す図である。
【図６】実施例４における開口制限素子（絞り）の位置とマージナル光線の位置の関係を示す図である。
【図７】実施例５における開口制限素子（絞り）の位置とマージナル光線の位置の関係を示す図である。
【図８】実施例６における開口制限素子（絞り）の位置とマージナル光線の位置の関係を示す図である。
【図９】対物レンズと開口制限素子のあるタイプとの関係を示す図である。
【図１０】対物レンズと開口制限素子の別なタイプとの関係を示す図である。
【図１１】対物レンズと開口制限素子の更に別なタイプとの関係を示す図である。
【図１２】対物レンズと開口制限素子の更に別なタイプとの関係を示す図である。
【図１３】対物レンズと開口制限素子の更に別なタイプとの関係を示す図である。
【符号の説明】
【００９８】
ＬＤ１：青紫色半導体レーザ（多層型光ディスク及びＢＤの記録／再生光）
ＬＤ２：赤色半導体レーザ（多層型光ディスクのサーボ光、ＤＶＤの記録／再生光）
ＰＢＳ１：第１偏光ビームスプリッタ
ＰＢＳ２：第２偏光ビームスプリッタ
ＢＥ１：ビームエキスパンダの第１レンズ（多層型光ディスクの記録／再生光のフォーカシングレンズ）
ＢＥ２：ビームエキスパンダの第２レンズ（多層型光ディスク及びＢＤの記録／再生光の球面収差補正レンズ）
ＤＢＳ１：ダイクロイックプリズム（青紫色レーザ光は透過、赤色レーザ光は反射）
ＱＷＰ：λ／４波長板
ＭＬ：立ち上げミラー
ＯＬ１：第１対物レンズ
ＯＬ２：第２対物レンズ
ＳＬ１：第１センサレンズ（多層型光ディスク及びＢＤの記録／再生光用）
ＳＬ２：第２センサレンズ（多層型光ディスクのサーボ光、ＤＶＤの記録／再生光用）
ＰＨ：ピンホール（多層型光ディスクの他層からの迷光除去用）
ＰＤ１：第１光検出器（多層型光ディスク及びＢＤの記録／再生光読み取り用）
ＰＤ２：第２光検出器（多層型光ディスクのサーボ光、ＤＶＤの記録／再生光読み取り用）
ＡＣ１：２軸アクチュエータ（多層型光ディスクのサーボ光、及び、ＢＤ／ＤＶＤの記録／再生光のフォーカシング／トラッキング用）
ＡＣ２：第１アクチュエータ（多層型光ディスク及びＢＤの球面収差補正用）
ＡＣ３：第２アクチュエータ（多層型光ディスクのサーボ光のフォーカシング用）
ＡＰ１：第１開口制限素子
ＡＰ２：第２開口制限素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2010238276.tif 000020
【図１１】
2010238276.tif 000021
【図１２】
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【図１３】
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