(57)【要約】【課題】３種類の光記録媒体を良好に記録又は再生する。【解決手段】  開口数（ＮＡ）が０．７５以上に設定され、且つ、互いに対向する第１，第２面５３ａ，５３ｂのうち少なくとも一方の面が非球面に形成され、第１レーザー光Ｌ１に対して正弦条件を満たす対物レンズ５３と、第１〜第３レーザー光源１１，３１，４１と対物レンズ５３との間に配置され、第１〜第３レーザー光Ｌ１〜Ｌ３が入射する第１面５２ａに第１回折パターン部５２ａ１が形成されていると共に、第１〜第３レーザー光Ｌ１〜Ｌ３が出射する第２面５２ｂに第１回折パターン部５２ａ１とは異なる形状の第２回折パターン部５２ｂ１が形成された互換光学素子５２とをレンズホルダ５０に取り付けた光ピックアップ装置１０を提供する。【選択図】図１
2006209934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１光記録媒体と、前記第１光記録媒体よりも記録密度が低く且つ前記第１光記録媒体よりも基板厚さが厚い第２光記録媒体と、前記第２光記録媒体よりも記録密度が低く且つ前記第２光記録媒体よりも基板厚さが厚い第３光記録媒体と、前記第1光記録媒体と前記第２光記録媒体と前記第３光記録媒体のいずれか２つの各信号面を組み合わせて一体的に積層した組み合わせ型光記録媒体とを選択的に記録又は再生する光ピックアップ装置において、
前記第１光記録媒体に対応して波長が４５０ｎｍ以下の第１レーザー光を出射する第１レーザー光源と、前記第２光記録媒体に対応して前記第１レーザー光よりも波長が長い第２レーザー光を出射する第２レーザー光源と、前記第３光記録媒体に対応して前記第２レーザー光よりも波長が長い第３レーザー光を出射する第３レーザー光源と、
開口数（ＮＡ）が０．７５以上に設定され、且つ、互いに対向する第１，第２面のうち少なくとも一方の面が非球面に形成され、前記第１レーザー光に対して正弦条件を満たす対物レンズと、
前記第１〜第３レーザー光源と前記対物レンズとの間に配置され、前記第１〜第３レーザー光が入射する第１面側に第１回折パターン部が形成されていると共に、前記第１〜第３レーザー光が出射する第２面側に前記第１回折パターン部とは異なる形状の第２回折パターン部が形成された互換光学素子とを備え、
前記第１光記録媒体に対して、前記第１レーザー光が略平行光で前記互換光学素子の第１面に入射して前記第１回折パターン部で回折され、その回折光の中で回折次数ｍ１の回折光が前記互換光学素子の第２面に入射して前記第２回折パターン部で回折され、その回折光の中で回折次数ｍ２の回折光が前記対物レンズに入射して前記第１光記録媒体の信号面に集光され、且つ、前記第１レーザー光に対して前記互換光学素子の第１面から前記第１光記録媒体の信号面までにおいて正弦条件を略満足し、
前記第２光記録媒体に対して、前記第２レーザー光が略平行光で前記互換光学素子の第１面に入射して前記第１回折パターン部で回折され、その回折光の中で回折次数ｎ１（ｎ１≦ｍ１）の回折光が前記互換光学素子の第２面に入射して前記第２回折パターン部で回折され、その回折光の中で回折次数ｎ２（ｎ２≦ｍ２）の回折光が前記対物レンズに入射して前記第２光記録媒体の信号面に集光され、
前記第３光記録媒体に対して、前記第３レーザー光が拡散光で前記互換光学素子の第１面に入射して前記第１回折パターン部で回折され、その回折光の中で回折次数ｋ１（ｋ１≦ｎ１）の回折光が前記互換光学素子の第２面に入射して前記第２回折パターン部で回折され、その回折光の中で回折次数ｋ２（ｋ２≦ｎ２）の回折光が前記対物レンズに入射して前記第３光記録媒体の信号面に集光されることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
請求項１記載の光ピックアップ装置において、
前記互換光学素子の第１，第２面側にそれぞれ形成された前記第１，第２回折パターン部で回折される各回折光の各回折次数ｍ１，ｍ２，ｎ１，ｎ２，ｋ１，ｋ２を、
ｍ１＝３、ｍ２＝２、
ｎ１＝２、ｎ２＝１、
ｋ１＝２、ｋ２＝１
にそれぞれ設定したことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３】
請求項１記載の光ピックアップ装置において、
前記互換光学素子の第１，第２面側にそれぞれ形成された前記第１，第２回折パターン部で回折される各回折光の各回折次数ｍ１，ｍ２，ｎ１，ｎ２，ｋ１，ｋ２を、
ｍ１＝５、ｍ２＝２、
ｎ１＝３、ｎ２＝１、
ｋ１＝３、ｋ２＝１
にそれぞれ設定したことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４】
請求項１記載の光ピックアップ装置において、
前記互換光学素子の第１，第２面側にそれぞれ形成された前記第１，第２回折パターン部で回折される各回折光の各回折次数ｍ１，ｍ２，ｎ１，ｎ２，ｋ１，ｋ２を、
ｍ１＝５、ｍ２＝２、
ｎ１＝３、ｎ２＝１、
ｋ１＝２、ｋ２＝１
にそれぞれ設定したことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５】
請求項１記載の光ピックアップ装置において、
前記互換光学素子の第１，第２面側にそれぞれ形成された前記第１，第２回折パターン部で回折される各回折光の各回折次数ｍ１，ｍ２，ｎ１，ｎ２，ｋ１，ｋ２を、
ｍ１＝６、ｍ２＝２、
ｎ１＝４、ｎ２＝１、
ｋ１＝３、ｋ２＝１
にそれぞれ設定したことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項６】
請求項１記載の光ピックアップ装置において、
前記互換光学素子の第１，第２面側にそれぞれ形成された前記第１，第２回折パターン部で回折される各回折光の各回折次数ｍ１，ｍ２，ｎ１，ｎ２，ｋ１，ｋ２を、
ｍ１＝５、ｍ２＝３、
ｎ１＝３、ｎ２＝２、
ｋ１＝２、ｋ２＝２
にそれぞれ設定したことを特徴とする光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長がそれぞれ異なる第１〜第３レーザー光を用いて、基板厚さがそれぞれ異なる第１〜第３光記録媒体を選択的に記録又は再生する際に、開口数（ＮＡ）が０．７５以上である一つの対物レンズと、この対物レンズを用いた時に第１〜第３光記録媒体の基板厚さの異なりによって生じる球面収差を補正するための互換光学素子とを少なくとも備えた光ピックアップ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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又は再生できるＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃの開発が盛んに行われている。
【０００４】
まず、上記したＣＤは、波長が７８０ｎｍ前後のレーザー光を開口数（ＮＡ）が０．４５程度の対物レンズで絞って得たレーザービームを照射して、レーザービーム入射面から略１．２ｍｍ隔てた位置にある信号面に情報信号を記録又は再生している。
【０００５】
また、上記したＤＶＤは、波長が６５０ｎｍ前後のレーザー光を開口数（ＮＡ）が０．６程度の対物レンズで絞って得たレーザービームを照射して、レーザービーム入射面から略０．６ｍｍ隔てた位置にある信号面に情報信号を記録又は再生している。この際、ＤＶＤの記録容量はＣＤよりも６〜８倍高めてディスク基板の直径が１２ｃｍの時に片面単層で４．７ＧＢ（ギガバイト）程度である。
【０００６】
また、上記したＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ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得たレーザービームを照射して、レーザービーム入射面から略０．１ｍｍ隔てた位置にある信号面に情報信号を記録又は再生できるものである。この際、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃの記録容量はディスク基板の直径が１２ｃｍの時に片面単層で２５ＧＢ（ギガバイト）前後である。
【０００７】
ところで、回折型のホログラムと対物レンズからなる複合対物レンズにより、青色光ビームに対応した基板厚さ約０．１ｍｍのＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃと、赤色光ビームに対応した基板厚さ約０．６ｍｍのＤＶＤとを互換記録再生可能な光ヘッド装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−７１１３４号公報。
【０００８】
図２８（ａ）〜（ｃ）は従来の光ヘッド装置において、回折型のホログラムと対物レンズからなる複合対物レンズの具体例をそれぞれ示した断面図である。
【０００９】
図２８（ａ）〜（ｃ）に示した従来の光ヘッド装置における複合対物レンズ１００Ａ〜１００Ｃは、上記した特許文献１（特開２００４−７１１３４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。
【００１０】
図２８（ａ）〜（ｃ）に示した如く、従来の光ヘッド装置における複合対物レンズ１００Ａ〜１００Ｃは、基板厚さが約０．１ｍｍであるＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１と、基板厚さが約０．６ｍｍであるＤＶＤ２とを選択的に記録又は再生可能に構成されている。
【００１１】
上記した複合対物レンズ１００Ａ（又は１００Ｂもしくは１００Ｃ）では、レンズホルダ１０１内の下方部位に回折型の光学素子としてホログラム１０２Ａ（又は１０２Ｂもしくは１０２Ｃ）が取り付けられ、且つ、レンズホルダ１０１内の上方部位に屈折型レンズとして対物レンズ１０３が取り付けられている。
【００１２】
この際、ホログラム１０２Ａ（又は１０２Ｂもしくは１０２Ｃ）は、凹凸状（又は階段状もしくは鋸歯状）の回折格子が輪帯状に複数形成されており、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１を記録再生するための青色光ビーム１０４は回折することなく多くの光を透過し、一方、ＤＶＤ２を記録再生するための赤色光ビーム１０５に対して内周領域で回折させ、１次光を使用することで、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１とＤＶＤ２との基板厚さの異なりによって発生する球面収差を補正している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、上述した従来の光ヘッド装置における複合対物レンズ１００Ａ〜１００Ｃによると、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１とＤＶＤ２は良好に記録又は再生することができるものの、ＣＤについては何ら開示されていない。周知のＣＤ，ＣＤ−Ｒの記録又は再生を考えると、反射率の関係から波長７８０ｎｍ程度のレーザー光が必要となる。この際、波長７８０ｎｍ程度のレーザー光を、特許文献１による回折型のホログラム１０２Ａ（又は１０２Ｂもしくは１０２Ｃ）に対して使用し、回折効率が高い０次光（ホログラムによって何ら作用させない光）を用いる場合、拡散度が大きな有限補正をする必要があり対物レンズ１０３がシフトした場合の収差特性が悪くなる。一方、１次光を用いる場合、球面収差補正は可能であるが、回折効率がほぼ０％であり使用できない。言い換えると、特許文献１による回折型のホログラム１０２Ａ（又は１０２Ｂもしくは１０２Ｃ）を周知のＣＤ，ＣＤ−Ｒに適用した場合には、記録又は再生が不可能である。
【００１４】
そこで、一つの対物レンズを取り付けた一つの光ピックアップ装置で、第１光記録媒体（例えばＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）と、第２光記録媒体（例えばＤＶＤ）と、第３光記録媒体（例えばＣＤ）とを記録又は再生し、且つ、高倍速記録対応を可能にするために、３波長共に回折効率の高い互換光学素子を用いた光ピックアップ装置が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、請求項１記載の発明は、第１光記録媒体と、前記第１光記録媒体よりも記録密度が低く且つ前記第１光記録媒体よりも基板厚さが厚い第２光記録媒体と、前記第２光記録媒体よりも記録密度が低く且つ前記第２光記録媒体よりも基板厚さが厚い第３光記録媒体と、前記第1光記録媒体と前記第２光記録媒体と前記第３光記録媒体のいずれか２つの各信号面を組み合わせて一体的に積層した組み合わせ型光記録媒体とを選択的に記録又は再生する光ピックアップ装置において、
前記第１光記録媒体に対応して波長が４５０ｎｍ以下の第１レーザー光を出射する第１レーザー光源と、前記第２光記録媒体に対応して前記第１レーザー光よりも波長が長い第２レーザー光を出射する第２レーザー光源と、前記第３光記録媒体に対応して前記第２レーザー光よりも波長が長い第３レーザー光を出射する第３レーザー光源と、
開口数（ＮＡ）が０．７５以上に設定され、且つ、互いに対向する第１，第２面のうち少なくとも一方の面が非球面に形成され、前記第１レーザー光に対して正弦条件を満たす対物レンズと、
前記第１〜第３レーザー光源と前記対物レンズとの間に配置され、前記第１〜第３レーザー光が入射する第１面側に第１回折パターン部が形成されていると共に、前記第１〜第３レーザー光が出射する第２面側に前記第１回折パターン部とは異なる形状の第２回折パターン部が形成された互換光学素子とを備え、
前記第１光記録媒体に対して、前記第１レーザー光が略平行光で前記互換光学素子の第１面に入射して前記第１回折パターン部で回折され、その回折光の中で回折次数ｍ１の回折光が前記互換光学素子の第２面に入射して前記第２回折パターン部で回折され、その回折光の中で回折次数ｍ２の回折光が前記対物レンズに入射して前記第１光記録媒体の信号面に集光され、且つ、前記第１レーザー光に対して前記互換光学素子の第１面から前記第１光記録媒体の信号面までにおいて正弦条件を略満足し、
前記第２光記録媒体に対して、前記第２レーザー光が略平行光で前記互換光学素子の第１面に入射して前記第１回折パターン部で回折され、その回折光の中で回折次数ｎ１（ｎ１≦ｍ１）の回折光が前記互換光学素子の第２面に入射して前記第２回折パターン部で回折され、その回折光の中で回折次数ｎ２（ｎ２≦ｍ２）の回折光が前記対物レンズに入射して前記第２光記録媒体の信号面に集光され、
前記第３光記録媒体に対して、前記第３レーザー光が拡散光で前記互換光学素子の第１面に入射して前記第１回折パターン部で回折され、その回折光の中で回折次数ｋ１（ｋ１≦ｎ１）の回折光が前記互換光学素子の第２面に入射して前記第２回折パターン部で回折され、その回折光の中で回折次数ｋ２（ｋ２≦ｎ２）の回折光が前記対物レンズに入射して前記第３光記録媒体の信号面に集光されることを特徴とする光ピックアップ装置である。
【００１６】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の光ピックアップ装置において、
前記互換光学素子の第１，第２面側にそれぞれ形成された前記第１，第２回折パターン部で回折される各回折光の各回折次数ｍ１，ｍ２，ｎ１，ｎ２，ｋ１，ｋ２を、
ｍ１＝３、ｍ２＝２、
ｎ１＝２、ｎ２＝１、
ｋ１＝２、ｋ２＝１
にそれぞれ設定したことを特徴とする光ピックアップ装置である。
【００１７】
また、請求項３記載の発明は、請求項１記載の光ピックアップ装置において、
前記互換光学素子の第１，第２面側にそれぞれ形成された前記第１，第２回折パターン部で回折される各回折光の各回折次数ｍ１，ｍ２，ｎ１，ｎ２，ｋ１，ｋ２を、
ｍ１＝５、ｍ２＝２、
ｎ１＝３、ｎ２＝１、
ｋ１＝３、ｋ２＝１
にそれぞれ設定したことを特徴とする光ピックアップ装置である。
【００１８】
また、請求項４記載の発明は、請求項１記載の光ピックアップ装置において、
前記互換光学素子の第１，第２面側にそれぞれ形成された前記第１，第２回折パターン部で回折される各回折光の各回折次数ｍ１，ｍ２，ｎ１，ｎ２，ｋ１，ｋ２を、
ｍ１＝５、ｍ２＝２、
ｎ１＝３、ｎ２＝１、
ｋ１＝２、ｋ２＝１
にそれぞれ設定したことを特徴とする光ピックアップ装置である。
【００１９】
また、請求項５記載の発明は、請求項１記載の光ピックアップ装置において、
前記互換光学素子の第１，第２面側にそれぞれ形成された前記第１，第２回折パターン部で回折される各回折光の各回折次数ｍ１，ｍ２，ｎ１，ｎ２，ｋ１，ｋ２を、
ｍ１＝６、ｍ２＝２、
ｎ１＝４、ｎ２＝１、
ｋ１＝３、ｋ２＝１
にそれぞれ設定したことを特徴とする光ピックアップ装置である。
【００２０】
更に、請求項６記載の発明は、請求項１記載の光ピックアップ装置において、
前記互換光学素子の第１，第２面側にそれぞれ形成された前記第１，第２回折パターン部で回折される各回折光の各回折次数ｍ１，ｍ２，ｎ１，ｎ２，ｋ１，ｋ２を、
ｍ１＝５、ｍ２＝３、
ｎ１＝３、ｎ２＝２、
ｋ１＝２、ｋ２＝２
にそれぞれ設定したことを特徴とする光ピックアップ装置である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る光ピックアップ装置によると、３つの異なる波長を有する第１〜第３レーザー光源を用いて基板厚さが異なる第１光記録媒体（例えばＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）と第２光記録媒体（例えばＤＶＤ）と第３光記録媒体（例えばＣＤ）を選択的に記録又は再生するにあたって、開口数（ＮＡ）が０．７５以上で第１光記録媒体用（例えばＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ用）として設計した一つの対物レンズを用い、且つ、第１〜第３レーザー光源と対物レンズとの間に第１，第２回折パターン部を形成した両面回折構造の互換光学素子を配置し、使用するレーザー光の波長に応じて所定の回折光で第１〜第３光記録媒体をそれぞれ選択的に記録又は再生することで、第１〜第３光記録媒体に対して高い光量を確保し、かつ収差も低減し、良好に記録又は再生することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に本発明に係る光ピックアップ装置の一実施例について図１〜図２７を参照して、実施例１〜実施例５の順に詳細に説明する。
【実施例１】
【００２３】
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図、
図２は実施例１，実施例４において、図１に示したダイクロイックアパーチャーを拡大して示した側面図及び上面図、
図３（ａ）は実施例１，実施例４において、図１に示した互換光学素子を拡大して示した側面図及び上面図であり、（ｂ）は互換光学素子の第１，第２面側に形成された第１，第２ブレーズ状回折パターン部の各深さを説明するために拡大して示した側面図である。
【００２４】
図１に示した如く、光ディスク駆動装置５内に移動自在に設けた本発明に係る光ピックアップ装置１０は、この実施例１及び後述する実施例２〜実施例５に対して内部の構成部材が全て同じに構成されているものの、後述するように、レンズホルダ５０内に一体的に取り付けたダイクロイックアパーチャー５１及び互換光学素子５２が各実施例に応じて寸法形状が一部異なっている。
【００２５】
上記した光ピックアップ装置１０は、波長λ１が４５０ｎｍ以下の第1レーザー光Ｌ１により情報信号を超高密度に記録又は再生する第１光記録媒体（以下、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃと記す）１と、波長λ２が第1レーザー光Ｌ１の波長λ１より長く６５０ｎｍ前後の第２レーザー光Ｌ２により情報信号を高密度に記録又は再生する第２光記録媒体（以下、ＤＶＤと記す）２と、波長λ３が第２レーザー光Ｌ２の波長λ２より長く７８０ｎｍ前後の第３レーザー光Ｌ３により情報信号を記録又は再生する第３光記録媒体（以下、ＣＤと記す）と、第１〜第３レーザー光Ｌ１〜Ｌ３のいずれかが入射するレーザービーム入射面を共通化し、且つ、第１〜第３光記録媒体１〜３の各信号面１ｂ〜３ｂを適宜組み合わせて一体的に積層した組み合わせ型光記録媒体とを選択的に適用可能に開発したものである。
【００２６】
尚、第１〜第３光記録媒体１〜３の各信号面１ｂ〜３ｂを適宜組み合わせて一体的に積層した組み合わせ型光記録媒体としては、第１光記録媒体１の信号面１ｂと第２光記録媒体２の信号面２ｂとの組み合わせとか、第２光記録媒体２の信号面２ｂと第３光記録媒体３の信号面３ｂとの組み合わせとか、第１光記録媒体１の信号面１ｂと第３光記録媒体３の信号面３ｂとの組み合わせとかがあり、これらの組み合わせ型光記録媒体は合計のディスク基板厚さが略１．２ｍｍに形成されるものであるが、以下の説明では個々の第１〜第３光記録媒体１〜３について詳述し、組み合わせ型光記録媒体の場合はその応用であるので説明は省略する。
【００２７】
また、以下の説明では、第１〜第３光記録媒体１〜３として、円盤状の光ディスクに適用した場合について説明するが、これに限ることなく、カード状の光記録媒体であっても良い。
【００２８】
そして、上記した第１〜第３光記録媒体１〜３は、光ディスク駆動装置５内に回転自在に設けたスピンドルモータ６の軸に固着したターンテーブル７上に選択的に装着されるようになっている。
【００２９】
ここで、上記した第１光記録媒体となるＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１は、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ規格に基づいてレーザービーム入射面１ａと信号面１ｂとの間のディスク基板厚さｔ１が略０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍに薄く設定されて、この上に補強板（図示せず）を貼り合せて合計厚さが厚く形成されており、この合計厚さは例えば略１．２ｍｍである。
【００３０】
また、上記した第２光記録媒体となるＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）２は、ＤＶＤ規格に基づいてレーザービーム入射面２ａと信号面２ｂとの間のディスク基板厚さｔ２がＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１よりも厚く略０．６ｍｍに設定されて、この上に補強板（図示せず）を貼り合せて合計厚さが略１．２ｍｍに形成されている。
【００３１】
また、上記した第３光記録媒体となるＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）３は、ＣＤ規格に基づいてレーザービーム入射面３ａと信号面３ｂとの間のディスク基板厚さｔ３がＤＶＤ２よりも厚く略１．２ｍｍに設定されている。
【００３２】
尚、この実施例１では、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１，ＤＶＤ２，ＣＤ３の各ディスク基板厚さｔ１，ｔ２，ｔ３が、例えば０．０８７５ｍｍ，０．６ｍｍ，１．２ｍｍにそれぞれ設定されているものとする。
【００３３】
また、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１のレーザービーム入射面１ａ又はＤＶＤ２のレーザービーム入射面２ａもしくはＣＤ３のレーザービーム入射面３ａの下方には、本発明に係る光ピックアップ装置１０が各光ディスク１，２，３の径方向に移動自在に設けられている。
【００３４】
上記した本発明に係る光ピックアップ装置１０内には、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１に対応して波長λ１が４５０ｎｍ以下の第１レーザー光Ｌ１を出射するための第１レーザー光源（以下、青色半導体レーザーと記す）１１と、ＤＶＤ２に対応して波長λ２が６５０ｎｍ前後の第２レーザー光Ｌ２を出射するためにＤＶＤ用集積デバイス３０内の第２レーザー光源（以下、赤色半導体レーザーと記す）３１と、ＣＤ３に対応して波長λ３が７８０ｎｍ前後の第３レーザー光Ｌ３を出射するためにＣＤ用集積デバイス４０内の第３レーザー光源（以下、赤外半導体レーザーと記す）４１とが設けられている。
【００３５】
尚、この実施例１では青色半導体レーザー１１から出射される第１レーザー光Ｌ１の波長λ１は例えば４０８ｎｍに設定され、また、赤色半導体レーザー３１から出射される第２レーザー光Ｌ２の波長λ２は例えば６５５ｎｍに設定され、更に、赤外半導体レーザー４１から出射される第３レーザー光Ｌ３の波長λ３は例えば７９０ｎｍに設定されているものとする。
【００３６】
ここで、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ用の光路中には、青色半導体レーザー１１と、コリメータレンズ１２と、偏光ビームスプリッタ１３と、第１ダイクロイックプリズム１４と、波長板１５と、第２ダイクロイックプリズム１６と、立ち上げミラー１７と、レンズホルダ５０内に一体的に取り付けたダイクロイックアパーチャー５１及び互換光学素子５２並びに対物レンズ５３と、戻り光用の検出レンズ１８及びシリンドリカルレンズ１９並びに第１光検出器２０とが図示の順で配置されており、このＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ用の光路の動作については後で詳述する。
【００３７】
また、ＤＶＤ用の光路中には、ＤＶＤ用集積デバイス３０と、コリメータレンズ３４と、第１ダイクロイックプリズム１４と、波長板１５と、第２ダイクロイックプリズム１６と、立ち上げミラー１７と、レンズホルダ５０内に一体的に取り付けたダイクロイックアパーチャー５１及び互換光学素子５２並びに対物レンズ５３とが一部をＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ用の各光学部材と共用して図示の順で配置されており、このＤＶＤ用の光路の動作については後で詳述する。
【００３８】
また、ＣＤ用の光路中には、ＣＤ用集積デバイス４０と、コリメータレンズ４４と、凹レンズ４５と、波長板４６と、第２ダイクロイックプリズム１６と、立ち上げミラー１７と、レンズホルダ５０内に一体的に取り付けたダイクロイックアパーチャー５１及び互換光学素子５２並びに対物レンズ５３とが一部をＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ用及びＤＶＤ用の各光学部材と共用して図示の順で配置されており、このＣＤ用の光路の動作については後で詳述する。
【００３９】
ここで、各光路の動作を説明する前に、主要な各種の光学部材について先に説明する。
【００４０】
上記した各種の光学部材のうちで、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ用の光路中のコリメータレンズ１２は青色半導体レーザー１１から出射された第１レーザー光Ｌ１を平行光に変換する機能を備え、また、ＤＶＤ用の光路中のコリメータレンズ３４はＤＶＤ用集積デバイス３０内の赤色半導体レーザー３１から出射された第２レーザー光Ｌ２を平行光に変換する機能を備え、また、ＣＤ用の光路中のコリメータレンズ４４はＣＤ用集積デバイス４０内の赤外半導体レーザー４１から出射された第３レーザー光Ｌ３を平行光に変換する機能を備え、更に、ＣＤ用の光路中の凹レンズ４５はコリメータレンズ４４で平行光に変換された第３レーザー光Ｌ３を拡散光に変換する機能を備えている。
【００４１】
また、偏光ビームスプリッタ１３は、この内部に膜付けした偏光選択性誘電体多層膜１３ａで波長λ１の第１レーザー光Ｌ１のｐ偏光光を透過させる一方、戻り光となる第１レーザー光Ｌ１のｓ偏光光を反射させる機能を備えている。
【００４２】
また、第１ダイクロイックプリズム１４は、この内部に膜付けしたダイクロイック膜１４ａで波長λ１の第１レーザー光Ｌ１を透過させる一方、波長λ２の第２レーザー光Ｌ２を反射させる機能を備えている。
【００４３】
また、波長板１５は、波長λ１の第１レーザー光Ｌ１が透過する時に（λ１）／４の位相差を与え、且つ、波長λ２の第２レーザー光Ｌ２が透過する時には（λ２）／４の位相差を与えるものである。
【００４４】
また、第２ダイクロイックプリズム１６は、この内部に膜付けしたダイクロイック膜１６ａで波長λ１の第１レーザー光Ｌ１及び波長λ２の第２レーザー光Ｌ２を透過させる一方、波長λ３の第３レーザー光Ｌ３を反射させる機能を備えている。
【００４５】
また、波長板４６は、波長λ３の第３レーザー光Ｌ３が透過する時に（λ３）／４の位相差を与えるものである。
【００４６】
また、レンズホルダ５０内の下方部位に取り付けたダイクロイックアパーチャー５１は、図２に拡大して示した如く、記録又は再生するＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１，ＤＶＤ２，ＣＤ３に対応して対物レンズ５３への開口数（ＮＡ）をそれぞれ変更するためのものであり、光透過性を有する光学ガラス材などを用いて外形形状が５ｍｍ角の正方形に形成されている。このダイクロイックアパーチャー５１は、第１〜第３レーザー光Ｌ１〜Ｌ３が入射する下面側の第１面５１ａに環状の波長選択性ダイクロイック膜が成膜されており、第１〜第３レーザー光Ｌ１〜Ｌ３が出射する上面側の第２面５１ｂは平坦に形成されている。
【００４７】
より具体的に説明すると、外形形状が５ｍｍ角の正方形に形成されたダイクロイックアパーチャー５１の第１面５１ａは、第１〜第４領域５１ａ１〜５１ａ４に分割されている。
【００４８】
まず、ダイクロイックアパーチャー５１の第１面５１ａに形成した第１領域５１ａ１は、中心Ｏを中心にして直径φ１．８０４ｍｍ以内で円形状に形成されており、この第１領域５１ａ１内では第１〜第３レーザー光Ｌ１〜Ｌ３全て透過させるために波長選択性ダイクロイック膜が膜付けされていない領域である。
【００４９】
また、ダイクロイックアパーチャー５１の第１面５１ａに形成した第２領域５１ａ２は直径φ１．８０４ｍｍ〜直径φ２．６０４ｍｍの間で第１領域５１ａ１に対して同芯で環状に形成されており、この第２領域５１ａ２内では第１，第２レーザー光Ｌ１，Ｌ２を透過させるような波長選択性ダイクロイック膜が膜付けされているものの、第３レーザー光Ｌ３を遮光し、且つ、第３レーザー光Ｌ３に対して対物レンズ５３への開口数（ＮＡ）が０．４５相当になるように開口制限している。
【００５０】
また、ダイクロイックアパーチャー５１の第１面５１ａに形成した第３領域５１ａ３は、直径φ２．６０４ｍｍ〜直径φ３．４４６ｍｍの間で第１，第２領域５１ａ１，５１ａ２に対して同芯で環状に形成されており、この第３領域５１ａ３内では第１レーザー光Ｌ１のみを透過させるような波長選択性ダイクロイック膜が膜付けされているものの、第２，第３レーザー光Ｌ２，Ｌ３を遮光し、且つ、第２レーザー光Ｌ２に対して対物レンズ５３への開口数（ＮＡ）が０．６５相当になるように開口制限している。
【００５１】
更に、ダイクロイックアパーチャー５１の第１面５１ａに形成した第４領域５１ａ４は、直径φ３．４４６ｍｍ以上で第３領域の外周側に形成されており、この第４領域５１ａ４内では第１〜第３レーザー光Ｌ１〜Ｌ３を透過させないような波長選択性ダイクロイック膜が膜付けされ、且つ、第１レーザー光Ｌ１に対して対物レンズ５３への開口数（ＮＡ）が０．８５相当になるように開口制限している。
【００５２】
従って、第１レーザー光Ｌ１は第１〜第３領域５１ａ１〜５１ａ３を透過し、また、第２レーザー光Ｌ２は第１，第２領域５１ａ１，５１ａ２を透過し、更に、第３レーザー光Ｌ３は第１領域５１ａ１だけを透過するようになっている。
【００５３】
尚、この実施例１では、第１〜第３レーザー光Ｌ１〜Ｌ３に対して対物レンズ５３への開口数（ＮＡ）をそれぞれ設定するためにダイクロイックアパーチャー５１を用いたが、これに限ることなく、液晶シャッターや、機械的に絞りを挿入する方法等で物理的にレーザービームの外周部を遮光することで、ＮＡを変更しても良く、例えば、複数の羽根部によりなる絞り機構の各羽根部を回転させてＮＡを変更しても良い。また、複数の開口部を設けた板を移動して開口部を切り換えることによりＮＡを変更しても良い。
【００５４】
次に、レンズホルダ５０内の上方部位に取り付けた対物レンズ５３は、本発明の要部を構成する光学部材である。この対物レンズ５３は、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ用としてＮＡが０．７５以上に設定され、互いに対向する第１面，第２面５３ａ，５３ｂのうち少なくとも一方の面が非球面に形成されているものであるが、この実施例１では開口数（ＮＡ）が０．８５相当の単玉レンズであり、且つ、硝材として例えば住田光学社製のＶＣ８１（商品名）に近似した光学特性を有するものを用いて、互換光学素子５２と対向する第１面５３ａ側が非球面に形成されていると共に、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１，ＤＶＤ２，ＣＤ３と対向する第２面５３ｂ側も非球面に形成されて、波長λ１＝４０８ｎｍの第１レーザー光Ｌ１に対して無限共役で最適化され、且つ、第１レーザー光Ｌ１に対して後述する正弦条件を満たすように設計されている。
【００５５】
そして、対物レンズ５３の硝材に例えば住田光学社製のＶＣ８１（商品名）相当を用いた場合には、青色半導体レーザー１１から出射した波長λ１＝４０８ｎｍの第１レーザー光Ｌ１に対する屈折率は１．７７６７５であり、また、赤色半導体レーザー３１から出射した波長λ２＝６５５ｎｍの第２レーザー光Ｌ２に対する屈折率は１．７４４１７であり、更に、赤外半導体レーザー４１から出射した波長λ３＝７９０ｎｍの第３レーザー光に対する屈折率は１．７３７６２である。
【００５６】
ここで、波長λ１＝４０８ｎｍの第１レーザー光Ｌ１によりＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１を記録又は再生するように無限共役で最適設計した対物レンズ５３の仕様を下記の表１に示す。
【表１】
2006209934.tif 000003
【００５７】
この表１から、青色半導体レーザー１１から出射した第１レーザー光Ｌ１の設計波長λ１を例えば４０８ｎｍに設定し、且つ、対物レンズ５３は開口数（ＮＡ）が０．８５相当のものを使用する。
【００５８】
次に、対物レンズ５３の第１面５３ａ及び第２面５３ｂを非球面にする形成する際、下記の数１の多項式を用いて非球面を表すものとする。
【数１】
2006209934.tif 000004
【００５９】
この数１中で、Ｚは対物レンズ５３の第１面５３ａ又は第２面５３ｂの頂点からの距離、
Ｃは第１面５３ａ又は第２面５３ｂの曲率（曲率：半径分の１）、
ｈは対物レンズ５３の光軸からの高さ、
Ｋはコーニック定数、
Ａ4〜Ａ16は４次から１６次の非球面係数である。
【００６０】
また、上記した数１の多項式を用いた時に、対物レンズ５３の第１面５３ａを非球面に形成するための非球面係数Ａ4〜Ａ16の一例を下記の表２に示す。
【表２】
2006209934.tif 000005
【００６１】
また、上記した数１の多項式を用いた時に、対物レンズ５３の第２面５３ｂを非球面に形成するための非球面係数Ａ4〜Ａ10の一例を下記の表３に示す。
【表３】
2006209934.tif 000006
【００６２】
更に、レンズホルダ５０内で下方部位に取り付けたダイクロイックアパーチャー５１と、上方部位に取り付けた対物レンズ５３との間の中間部位に介装された互換光学素子５２も、本発明の要部を構成する光学部材である。
【００６３】
この互換光学素子５２は、図３（ａ）に拡大して示した如く、光透過性を有する厚さ１．２５ｍｍのＳＩＬＩＣＡ（合成石英）を用いて外形形状が５ｍｍ角の正方形に形成されている。この互換光学素子５２は、ダイクロイックアパーチャー５１（図１，図２）と対向する第１面（下面）５２ａ側で中心Ｏを中心にして直径φ３．４４６ｍｍの領域内に第１回折パターン部となる第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１がブレーズ状に形成されていると共に、この第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１の外周部は平坦な下面になっている。
【００６４】
また、互換光学素子５２は、対物レンズ５３（図１）と対向する第２面（上面）５２ｂ側で中心Ｏを中心にして直径φ３．８２５ｍｍの領域内に第２回折パターン部となる第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１が第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１とは異なる形状でブレーズ状に形成されていると共に、この第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１の外周部も平坦な上面になっている。この際、互換光学素子５２の第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１と、第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１は、周期，ピッチがそれぞれ異なるものであり、当然形状が異なっている。
【００６５】
そして、互換光学素子５２は、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１（図１）に対して、第１レーザー光Ｌ１が略平行光で第１面５２ａに入射して第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１で回折され、その回折光の中で回折次数ｍ１の回折光が第２面５２ｂに入射して第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１で回折され、その回折光の中で回折次数ｍ２の回折光が平行光として対物レンズ５３に入射し、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１（図１）の信号面１ｂ上で第１レーザー光Ｌ１のスポットがＮＡ＝０．８５相当で、球面収差がない状態となるように集光されており、この実施例１では回折次数ｍ１が例えばｍ１＝３の３次光、且つ、回折次数ｍ２が例えばｍ２＝２の２次光となるように設定されている。この際、第１レーザー光Ｌ１に対して互換光学素子５２の第１面５２ａからＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１（図１）の信号面１ｂまでにおいて後述する正弦条件を略満足している。
【００６６】
また、互換光学素子５２は、ＤＶＤ２（図１）に対して、第２レーザー光Ｌ２が略平行光で第１面５２ａに入射して第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１で回折され、その回折光の中で回折次数ｎ１（ｎ１≦ｍ１）の回折光が第２面５２ｂに入射して第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１で回折され、その回折光の中で回折次数ｎ２（ｎ２≦ｍ２）の回折光が拡散光として対物レンズ５３に入射し、ＤＶＤ２（図１）の信号面２ｂ上で第２レーザー光Ｌ２のスポットがＮＡ＝０．６５相当で、球面収差がない状態となるように集光されており、この実施例１では回折次数ｎ１が例えばｎ１＝２の２次光、且つ、回折次数ｎ２が例えばｎ２＝１の１次光となるように設定されている。
【００６７】
更に、互換光学素子５２は、ＣＤ３（図１）に対して、第３レーザー光Ｌ３が拡散光で第１面５２ａに入射して第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１で回折され、その回折光の中で回折次数ｋ１（ｋ１≦ｎ１）の回折光が第２面５２ｂに入射して第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１で回折され、その回折光の中で回折次数ｋ２（ｋ２≦ｎ２）の回折光が拡散光として対物レンズ５３に入射し、ＣＤ３（図１）の信号面３ｂ上で第３レーザー光Ｌ３のスポットがＮＡ＝０．４５相当で、球面収差がない状態となるように集光されており、この実施例１では回折次数ｋ１が例えばｋ１＝２の２次光、且つ、回折次数ｋ２が例えばｋ２＝１の１次光となるように設定されている。
【００６８】
上記したように、互換光学素子５２の第１，第２面５２ａ, ５２ｂに第１，第２ブレーズ状回折パターン部５２ａ１, ５２ｂ１を形成することによって、回折次数に対して２つの自由度をもつことになるので、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１とＤＶＤ２の２つの光ディスクについては完全に収差補正できる。また、対物レンズ５３がシフトしても収差特性が劣化しにくい無限系（互換光学素子５２に対して平行光入射）で、かつ異なる回折次数を、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１とＤＶＤ２に適用できる。この際、ＣＤ３については最適設計できないが、両面回折構造とすることによって、ＣＤ３を記録又は再生するレーザー光の波長でも収差補正が可能な回折次数の回折効率が確保でき、拡散光を互換光学素子５２に入射することと合わせて収差補正が可能となる。
【００６９】
また、互換光学素子５２の第１，第２面５２ａ, ５２ｂ側に形成された第１，第２ブレーズ状回折パターン部５２ａ１, ５２ｂ１で回折する時の角度（回折角）は回折次数と波長の積で決まるため、波長が短い場合の回折次数を、波長が長い方に割り当てる回折次数と同じか大きくとる方が望ましい。よって、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１，ＤＶＤ２，ＣＤ３のそれぞれに対して互換光学素子５２の第１面５２ａ側に形成された第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１での回折次数をｍ１，ｎ１，ｋ１とし、且つ、第２面５２ｂ側に形成された第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１での回折次数をｍ２，ｎ２，ｋ２とすると、ｍ１≧ｎ１≧ｋ１、ｍ２≧ｎ２≧ｋ２と設定することで波長ずれによる色収差を良好にする。
【００７０】
そして、互換光学素子５２は、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１，ＤＶＤ２，ＣＤ３に対して上記の各作用を得るために、下記の数２に示した位相関数Φ（ｘ）により、互換光学素子５２の第１，第２面５２ａ，５２ｂ側に形成された第１，第２ブレーズ状回折パターン部５２ａ１，５２ｂ１の中心Ｏから半径方向の距離ｘにおける位相差が求まり、半径方向の回折パターンが決定する。
【数２】
2006209934.tif 000007
【００７１】
この数２中で、Φ（ｘ）は位相関数、
ｍ（＝ｍ１又はｍ２）は回折光の回折次数、
Ｂ2〜Ｂ8は２次から８次の位相関数係数、
ｘは第１，第２ブレーズ状回折パターン部５２ａ１，５２ｂ１の中心Ｏから半径方向の距離、
λｉ（但し、ｉ＝１〜３）は第１〜第３レーザー光Ｌ１〜Ｌ３の波長である。
【００７２】
上記した数２において、互換光学素子５２の第１面５２ａ側に形成された第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１の位相関数Φ（ｘ）中の位相関数係数Ｂ2〜Ｂ8の一例を下記の表４に示す。但し、第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１の位相関数係数Ｂ2〜Ｂ8はＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１の場合の波長と回折光を基準においた時のものであって、数２において、回折次数ｍ＝ｍ１＝３、λ１＝４０８ｎｍとした時のものである。尚、ＤＶＤ２の波長と回折光を基準にした場合には数２中のｍをｎ１に代えて、ｎ１＝２、λ２＝６５５ｎｍとした時に、第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１の位相関数係数Ｂ2〜Ｂ8の値をＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１の場合に対して２／３倍すれば同じであり、第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１自体は変らないものである。
【表４】
2006209934.tif 000008
【００７３】
同様に、上記した数２において、互換光学素子５２の第２面５２ｂ側に形成された第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１の位相関数Φ（ｘ）中の位相関数係数Ｂ2〜Ｂ8の一例を下記の表５に示す。但し、第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１の位相関数係数Ｂ2〜Ｂ8はＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１の場合の波長と回折光を基準においた時のものであって、数２において、回折次数ｍ＝ｍ２＝２、λ１＝４０８ｎｍとした時のものである。尚、ＤＶＤ２の波長と回折光を基準にした場合には数２中のｍをｎ２に代えて、ｎ２＝１、λ２＝６５５ｎｍとした時に、第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１の位相関数係数Ｂ2〜Ｂ8の値をＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１の場合に対して１／２倍すれば同じであり、第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１自体は変らないものである。
【表５】
2006209934.tif 000009
【００７４】
次に、互換光学素子５２の第１，第２面５２ａ，５２ｂ側に形成された第１，第２ブレーズ状回折パターン部５２ａ１，５２ｂ１の深さｄ１，ｄ２について述べる。ここでの深さｄ１，ｄ２は図３（ｂ）に拡大して示している。この実施例１では、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１での理論的な回折効率が１００％となるように、深さｄ（ｄ１，ｄ２）を決める。即ち、下記の数３から求めることができる。
【数３】
2006209934.tif 000010
【００７５】
この数３中で、
ｄは第１，第２ブレーズ状バターン部５２ａ１，５２ｂ１の深さｄ１，ｄ２を計算する時の深さ、
ｍ（＝ｍ１又はｍ２）は回折光の回折次数、
λ１は第１レーザー光Ｌ１の波長、
Ｎ１は互換光学素子５２の波長λ１に対する屈折率である。
【００７６】
この際、互換光学素子５２の硝材には、前述したようにＳＩＬＩＣＡ（合成石英）を使用しており、ＳＩＬＩＣＡ（合成石英）の屈折率は、青色半導体レーザー１１（図１）から出射した波長λ１＝４０８ｎｍの第１レーザー光Ｌ１に対する屈折率は１．４６９２７であり、また、赤色半導体レーザー３１（図１）から出射した波長λ２＝６５５ｎｍの第２レーザー光Ｌ２に対する屈折率は１．４５６４０であり、更に、赤外半導体レーザー４１（図１）から出射した波長λ３＝７９０ｎｍの第３レーザー光に対する屈折率は１．４５３４９である。
【００７７】
そして、互換光学素子５２の第１面５２ａ側に形成された第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１の深さｄ１は、上記した数３において、ｍ＝ｍ１＝３，λ１＝４０８ｎｍ，Ｎ１＝１．４６９２７を代入して求められ、ｄ１＝２．６０８μｍである。また、互換光学素子５２の第２面５２ｂ側に形成された第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１の深さｄ２は、上記した数３において、ｍ＝ｍ２＝２，λ１＝４０８ｎｍ，Ｎ１＝１．４６９２７を代入して求められ、ｄ２＝１．７３９μｍである。
【００７８】
この際、第１，第２ブレーズ状回折パターン部５２ａ１，５２ｂ１の深さｄ１，ｄ２が、それぞれ前記の深さｄ１＝２．６０８μｍ，ｄ２＝１．７３９μｍである時の理論的な回折効率を下記の表６に示す。
【表６】
2006209934.tif 000011
【００７９】
この表６に示したように、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１に対して第１レーザー光Ｌ１が互換光学素子５２の第１，第２面５２ａ，５２ｂを通過した後の理論的な回折効率は１００％であり、且つ、ＤＶＤ２に対しても回折効率はほとんど損失なく、更に、ＣＤ３でも再生に支障のない程度の理論的な回折効率を得ることができる。この際、ＣＤ３の場合に互換光学素子５２の第２面５２ｂ側に形成された第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１で回折効率が１００％となる理由は、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１とＣＤ３とで用いるレーザー光の波長が約１：２であり、且つ、回折次数が２：１であるので、両者の比率を乗算すると１となり、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１の場合と等価な回折効率となる。
【００８０】
従って、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１とＣＤ３はレーザービーム入射面から信号面までの距離（ディスク基板厚さ）が大きく異なるため、次数が異なる方が球面収差を補正する上で有利である。
【００８１】
尚、この実施例１では、互換光学素子５２の第１，第２面５２ａ，５２ｂ側に第１，第２ブレーズ状回折パターン部５２ａ１，５２ｂ１を形成した例を説明したが、これに限ることなく、第１，第２ブレーズ状回折パターン部５２ａ１，５２ｂ１に代えて第１，第２面５２ａ，５２ｂ側に第１，第２回折パターン部として第１，第２階段状回折パターン部（図示せず）を形成しても良い。
【００８２】
次に、本発明に係る光ピックアップ装置１０を実施例１として構成した時の動作について、先に説明した図１と、新たな図４〜図１１を用いて説明する。尚、図４〜図６に示した構成による動作は、この実施例１及び後述する実施例２〜実施例４において同じである。
【００８３】
図４は実施例１〜実施例４において、第１レーザー光をダイクロイックアパーチャー，互換光学素子，対物レンズの順に通過させて、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃを記録又は再生した時の状態を拡大して示した光線図、
図５は実施例１〜実施例４において、第２レーザー光をダイクロイックアパーチャー，互換光学素子，対物レンズの順に通過させて、ＤＶＤを記録又は再生した時の状態を拡大して示した光線図、
図６は実施例１〜実施例４において、第３レーザー光をダイクロイックアパーチャー，互換光学素子，対物レンズの順に通過させて、ＣＤを記録又は再生した時の状態を拡大して示した光線図、
図７は一般的なレンズにおける正弦条件を説明するための図、
図８（ａ），（ｂ）は比較例として対物レンズ単体でＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃを記録又は再生した時の縦収差図，正弦条件違反量を示した図、
図９（ａ），（ｂ）は実施例１において、互換光学素子と対物レンズとでＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃを再生した時の縦収差図，正弦条件違反量を示した図、
図１０は実施例１において、互換光学素子と対物レンズとでＤＶＤを記録又は再生した時の縦収差図、
図１１は実施例１において、互換光学素子と対物レンズとでＣＤを記録又は再生した時の縦収差図である。
【００８４】
図１に示した如く、まず、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１に対応して青色半導体レーザー１１側について説明すると、青色半導体レーザー１１から出射した波長λ１＝４０８ｎｍの第１レーザー光Ｌ１は直線偏光の拡散光であり、この拡散光（ｐ偏光光）がコリメータレンズ１２で平行光となり、第１レーザー光Ｌ１の平行光のｐ偏光光が偏光ビームスプリッタ１３の偏光選択性誘電体多層膜１３ａを透過し、この後、第１レーザー光Ｌ１は第１ダイクロイックプリズム１４のダイクロイック膜１４ａを透過し、波長板１５を透過して円偏光となる。この際、波長板１５は波長λ１の第１レーザー光Ｌ１が透過する時に（λ１）／４の位相差を与える。
【００８５】
そして、波長板１５を透過した第１レーザー光Ｌ１は、第２ダイクロイックプリズム１６のダイクロイック膜１６ａを透過し、立ち上げミラー１７で９０°光線方向を転じ、この後、第１レーザー光Ｌ１の平行光は、レンズホルダ５０内の下方部位に取り付けたダイクロイックアパーチャー５１の第１面５１ａに入射される。
【００８６】
ここで、図４に拡大して示した如く、ダイクロイックアパーチャー５１の第１面５１ａに入射された第１レーザー光Ｌ１の平行光は、この第１面５１ａに直径φ３．４４６ｍｍ以内に形成された第１〜第３領域５１ａ１〜５１ａ３を透過し、且つ、第４領域５１ａ４（図２）により対物レンズ５３への開口数（ＮＡ）が０．８５相当になるように開口制限されて、互換光学素子５２の第１面５２ａに入射される。
【００８７】
そして、互換光学素子５２の第１面５２ａに入射された第１レーザー光Ｌ１の平行光は、
第１面５２ａ側に形成された第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１で回折して得たｍ１次の回折光として３次光が第２面５２ｂ側に形成された第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１に入射して第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１で回折して得たｍ２次の回折光として２次光が平行光となって対物レンズ５３に入射し、この第１レーザー光Ｌ１を対物レンズ５３で絞ってＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１のレーザービーム入射面１ａから入射させ、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１の信号面１ｂにＮＡ＝０．８５相当で、球面収差が補正された状態で集光させている。
【００８８】
この際、第１レーザー光Ｌ１に対して球面収差が最小となる対物レンズ５３とＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１のレーザービーム入射面１ａとの間の距離、すなわち作動距離ＷＤ１は０．７７ｍｍである。
【００８９】
またこの際、レンズホルダ５０内の中間部位に収納した互換光学素子５２と、上方部位に収納した対物レンズ５３とをレンズホルダ５０内で光軸を合わせて一体化することによりコマ収差の発生を抑えている。
【００９０】
図１に戻り、レンズホルダ５０の外周にはフォーカスコイル５４とトラッキングコイル５５が一体的に取り付けられ、且つ、レンズホルダ５０の外周に固着させた不図示の複数本のサスペンションワイヤを介してレンズホルダ５０がＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１のフォーカス方向とトラッキング方向に揺動可能に支持されている。そして、フォーカスコイル５４とトラッキングコイル５５と不図示の永久磁石とにより、対物レンズ５３はレンズホルダ５０と一体となってＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１のフォーカス方向とトラッキング方向とに制御されている。勿論、後述するＤＶＤ２，ＣＤ３の場合も対物レンズ５３はレンズホルダ５０と一体となってフォーカス方向とトラッキング方向とに制御されている。
【００９１】
この後、対物レンズ５３で集光した第１レーザービームによってＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１の信号面１ｂへの記録又は再生が行われる。
【００９２】
更にこの後、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１の信号面１ｂで反射された第１レーザー光Ｌ１による戻りの第１反射光は往路と反対回りの円偏光となって対物レンズ５３に再入射し、この対物レンズ５３により平行光となり、互換光学素子５２の第２面５２ｂ側に形成された第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１で回折したｍ２次の回折光が第１面５２ａ側に形成された第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１で回折し、回折したｍ１次の回折光の平行光がダイクロイックアパーチャー５１の第１〜第３領域５１ａ１〜５１ａ３（図２，図４）を透過し、立ち上げミラー１７で９０°光線方向を転じ、第２ダイクロイックプリズム１６のダイクロイック膜１６ａを透過して、波長板１５を透過し、往路とは偏光方向が直交した直線偏光光（ｓ偏光光）となる。
【００９３】
また、波長板１５を透過した第１レーザー光Ｌ１は、第１ダイクロイックプリズム１４のダイクロイック膜１４ａを透過し、偏光ビームスプリッタ１３の偏光選択性誘電体多層膜１３ａで反射し、検出レンズ１８を透過して収束光となり、シリンドリカルレンズ１９を透過して、第１光検出器２０に集光する。そして、第１光検出器２０でＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１の信号面１ｂを再生した時のトラッキングエラー信号，フォーカスエラー信号，メインデータ信号を検出している。
【００９４】
次に、ＤＶＤ２に対応して赤色半導体レーザー３１側について説明すると、赤色半導体レーザー３１から出射した波長λ２＝６５５ｎｍの第２レーザー光Ｌ２は直線偏光の拡散光であり、この拡散光（ｐ偏光光）がＤＶＤ用集積デバイス３０中のホログラム素子３３を透過してコリメータレンズ３４で平行光となる。
【００９５】
尚、上記したＤＶＤ用集積デバイス３０は、赤色半導体レーザー３１と、この赤色半導体レーザー３１の右方に設置した第２光検出器３２と、赤色半導体レーザー３１及び第２光検出器３２の上方に設置したホログラム素子３３とを不図示の半導体基板上で一体化したものである。
【００９６】
また、コリメータレンズ３４を透過した第２レーザー光Ｌ２は、第１ダイクロイックプリズム１４のダイクロイック膜１４ａで反射されて９０°光線方向を転じ、波長板１５を透過して円偏光となる。この際、波長板１５は波長λ２の第１レーザー光Ｌ２が透過する時に（λ２）／４の位相差を与える。
【００９７】
そして、波長板１５を透過した第２レーザー光Ｌ２は、第２ダイクロイックプリズム１６のダイクロイック膜１６ａを透過し、立ち上げミラー１７で９０°光線方向を転じ、この後、第２レーザー光Ｌ２の平行光は、ダイクロイックアパーチャー５１の第１面５１ａに入射される。
【００９８】
ここで、図５に拡大して示した如く、ダイクロイックアパーチャー５１の第１面５１ａに入射された第２レーザー光Ｌ２の平行光は、この第１面５１ａに直径φ２．６０４ｍｍ以内に形成された第１，第２領域５１ａ１，５１ａ２を透過し、且つ、第３領域５１ａ３及び第４領域５１ａ４（図２）により対物レンズ５３への開口数（ＮＡ）が０．６５相当になるように開口制限されて、互換光学素子５２の第１面５２ａに入射される。
【００９９】
そして、互換光学素子５２の第１面５２ａに入射された第２レーザー光Ｌ２の平行光は、第１面５２ａ側に形成された第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１で回折して得たｎ１次の回折光として２次光が第２面５２ｂ側に形成された第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１に入射して第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１で回折して得たｎ２次の回折光として１次光が拡散光となって対物レンズ５３に入射し、この第２レーザー光Ｌ２を対物レンズ５３で絞ってＤＶＤ２のレーザービーム入射面２ａから入射させ、ＤＶＤ２の信号面２ｂにＮＡ＝０．６５相当で、球面収差が補正された状態で集光させている。
【０１００】
この後、対物レンズ５３で集光した第２レーザービームによってＤＶＤ２の信号面２ｂへの記録又は再生が行われる。
【０１０１】
再び図１に戻り、この後、ＤＶＤ２の信号面２ｂで反射された第２レーザー光Ｌ２による戻りの第２反射光は往路と反対回りの円偏光となって対物レンズ５３に再入射し、この第２反射光が対物レンズ５３により収束光となり、更に、互換光学素子５２の第２面５２ｂ側に形成された第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１で回折したｎ２次の回折光が第１面５２ａ側に形成された第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１で回折し、回折したｎ１次の回折光の平行光がダイクロイックアパーチャー５１の第１，第２領域５１ａ１，５１ａ２（図２，図５）を透過し、立ち上げミラー１７で９０°光線方向を転じ、第２ダイクロイックプリズム１６のダイクロイック膜１６ａを透過して、波長板１５を透過し、往路とは偏光方向が直交した直線偏光光（ｓ偏光光）となる。
【０１０２】
また、波長板１５を透過した第２レーザー光Ｌ２は、第１ダイクロイックプリズム１４のダイクロイック膜１４ａで反射され、９０°偏光方向を転じ、コリメータレンズ３４を透過して収束光となり、ＤＶＤ用集積デバイス３０中のホログラム素子３３によって回折し、第２光検出器３２に集光する。そして、第２光検出器３２でＤＶＤ２の信号面２ｂを再生した時のトラッキングエラー信号，フォーカスエラー信号，メインデータ信号を検出している。
【０１０３】
この際、赤色半導体レーザー３１とＤＶＤ２の信号面２ｂ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互換光学素子５２で補正しているが、この球面収差が最小となった時に、対物レンズ５３とＤＶＤ２のレーザービーム入射面２ａとの間の距離、すなわち作動距離ＷＤ２（図５）は０．６９ｍｍ程度である。
【０１０４】
上記説明したように、ＤＶＤ２側では無偏光光学系であるが、往路と直交した直線偏光光となるので、赤色半導体レーザー３１への第２反射光が与える影響はほとんどない。
【０１０５】
次に、ＣＤ３に対応して赤外半導体レーザー４１側について説明すると、赤外半導体レーザー４１から出射した波長λ３＝７９０ｎｍの第３レーザー光Ｌ３は直線偏光の拡散光であり、この拡散光（ｐ偏光光）がＣＤ用集積デバイス４０中のホログラム素子４３を透過してコリメータレンズ４４で平行光となる。
【０１０６】
尚、上記したＣＤ用集積デバイス４０は、上記したＤＶＤ用集積デバイス３０と略同様な構成であり、赤外半導体レーザー４１と、この赤外半導体レーザー４１の右方に設置した第３光検出器４２と、赤外半導体レーザー４１及び第３光検出器４２の上方に設置したホログラム素子４３とを不図示の半導体基板上で一体化したものである。
【０１０７】
また、コリメータレンズ４４を透過した第３レーザー光Ｌ３は、凹レンズ４５を透過して拡散光とされ、波長板４６を透過して円偏光となる。この際、波長板４６は波長λ３の第３レーザー光Ｌ３が透過する時に、（λ３）／４の位相差を与えるものである。
【０１０８】
そして、波長板４６を透過した第３レーザー光Ｌ３は、第２ダイクロイックプリズム１６のダイクロイック膜１６ａで反射されて９０°光線方向を転ずる。この後、立ち上げミラー１７で９０°光線方向を転じ、第３レーザー光Ｌ３の拡散光は、ダイクロイックアパーチャー５１の第１面５１ａに入射される。
【０１０９】
ここで、図６に拡大して示した如く、ダイクロイックアパーチャー５１の第１面５１ａに入射された第３レーザー光Ｌ３の拡散光は、この第１面５１ａに直径φ１．８０４ｍｍ以内に形成された第１領域５１ａ１を透過し、且つ、第２領域５１ａ２〜第４領域５１ａ４（図２）により対物レンズ５３への開口数（ＮＡ）が０．４５相当になるように開口制限されて、互換光学素子５２の第１面５２ａに入射される。
【０１１０】
そして、互換光学素子５２の第１面５２ａに入射された第３レーザー光Ｌ３の拡散光は、
第１面５２ａ側に形成された第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１で回折して得たｋ１次の回折光として２次光が第２面５２ｂ側に形成された第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１に入射して第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１で回折して得たｋ２次の回折光として１次光が拡散光となって対物レンズ５３に入射し、この第３レーザー光Ｌ３を対物レンズ５３で絞ってＣＤ３のレーザービーム入射面３ａから入射させ、ＣＤ３の信号面３ｂにＮＡ＝０．４５相当で、球面収差が補正された状態で集光させている。
【０１１１】
この後、対物レンズ５３で集光した第３レーザービームによってＣＤ３の信号面３ｂへの記録又は再生が行われる。
【０１１２】
再び図１に戻り、この後、ＣＤ３の信号面３ｂで反射された第３レーザー光Ｌ３による戻りの第３反射光は往路と反対回りの円偏光となって対物レンズ５３に再入射し、この第３反射光が対物レンズ５３により収束光となり、更に、互換光学素子５２の第２面５２ｂ側に形成された第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１で回折したｋ２次の回折光が第１面５２ａ側に形成された第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１で回折し、回折したｋ１次の回折光の収束光がダイクロイックアパーチャー５１の第１領域５１ａ１（図２，図６）を透過し、立ち上げミラー１７で９０°光線方向を転じ、第２ダイクロイックプリズム１６のダイクロイック膜１６ａを反射して光線方向を９０°転じ、波長板４６を透過し、往路とは偏光方向が直交した直線偏光光（ｓ偏光光）となる。
【０１１３】
また、波長板４６を透過した第３レーザー光Ｌ３は、凹レンズ４５を透過して平行光となり、更に、コリメータレンズ４４を透過して収束光となり、ＣＤ用集積デバイス４０中のホログラム素子４３によって回折し、第３光検出器４２に集光する。そして、第３光検出器４２でＣＤ３の信号面３ｂを再生した時のトラッキングエラー信号，フォーカスエラー信号，メインデータ信号を検出している。
【０１１４】
この際、赤外半導体レーザー４１とＣＤ３の信号面３ｂ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凹レンズ４５による有限補正と互換光学素子５２による波面補正とを合わせて補正しているが、この球面収差が最小となった時に、対物レンズ５３とＣＤ３のレーザービーム入射面３ａとの間の距離、すなわち作動距離ＷＤ３（図６）は０．４４ｍｍ程度である。
【０１１５】
上記説明したように、ＣＤ３側でも無偏光光学系であるが、往路と直交した直線偏光光となるので、赤外半導体レーザー４１への第３反射光が与える影響はほとんどない。
【０１１６】
次に、互換光学素子５２と対物レンズ５３とをレンズホルダ５０内に一体的に収納した時に、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１，ＤＶＤ２，ＣＤ３に対する各光学面形成部材について、それぞれ下記の表７，表８，表９に順に示す。
【表７】
2006209934.tif 000012
【０１１７】
【表８】
2006209934.tif 000013
【０１１８】
【表９】
2006209934.tif 000014
【０１１９】
上記した表７〜表９より、互換光学素子５２の厚さは１．２５ｍｍであり、互換光学素子５２と対物レンズ５３との間の空間は２ｍｍである。また、対物レンズ５３の第１面５３ａの頂点における曲率半径は１．７２７ｍｍであり、第２面５３ｂの頂点における曲率半径は５３．５８５９２ｍｍであり、対物レンズ５３のレンズ厚さが２．５ｍｍである。
【０１２０】
次に、下記の表１０に、互換光学素子５２と対物レンズ５３とを組み合わせて、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１（波長４０８ｎｍ，ディスク基板厚さ０．０８７５ｍｍ）と、ＤＶＤ２（波長６５５ｎｍ，ディスク基板厚さ０．６ｍｍ）と、ＣＤ３（波長７９０ｎｍ，ディスク基板厚さ１．２ｍｍ）とを記録又は再生する場合の各収差特性を示す。
【表１０】
2006209934.tif 000015
【０１２１】
この表１０中で、面間偏芯は、互換光学素子５２の第１面５２ａと第２面５２ｂの光軸に偏芯が１０μｍある時の収差を示している。また、偏芯特性は、対物レンズ５３と互換光学素子５２の光軸に偏芯が１０μｍある時の収差を示している。
【０１２２】
上記した表１０から明らかなように、軸上収差，面間偏芯，偏芯特性は、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１，ＤＶＤ２，ＣＤ３に対してそれぞれ良好な特性を示している。
【０１２３】
また、互換光学素子５２の面間偏芯は、互換光学素子５２を作製する上で最も重要な要素であり、表１０の各収差特性から１０μｍの偏芯は十分許容できるので、互換光学素子５２の作製は容易である。また、光ピックアップ装置１０を組み立てる際に、レンズホルダ５０内に互換光学素子５２と対物レンズ５３とを取り付ける時に、双方の光軸のずれが生じるが、表１０より１０μｍの偏芯が十分許容されるため、互換光学素子５２と対物レンズ５３の組み立ても容易である。
【０１２４】
ところで、対物レンズ３１は、前述したようにＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１に対応した第１レーザー光Ｌ１に対して正弦条件を満足するように設計されており、上記した正弦条件を満足している状態とは、図７に示したように、光軸からの高さｈの光線がレンズに対して光軸に平行に入射してこのレンズから出射した際の出射角度がαである時に、ｈ／ｓｉｎαが一定値を満たすことであり、正弦条件が満たされた時に有効径内の各光線の横倍率が一定と見なせるものである。ここで、下記する図８（ｂ）及び図９（ｂ）には、上記した正弦条件を満たしている状態から逸脱した正弦条件違反量を示したものである。
【０１２５】
ここで、図８は、本発明に対する比較例として、無限共役の対物レンズ５３のみ（対物レンズ単体）で、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１（波長４０８ｎｍ，ディスク基板厚さ０．０８７５ｍｍ）を記録又は再生した場合の（ａ）縦収差図、（ｂ）正弦条件違反量を示したものである。
【０１２６】
一方、図９は、実施例１において、互換光学素子５２と対物レンズ５３とを組み合わせて、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１（波長４０８ｎｍ，ディスク基板厚さ０．０８７５ｍｍ）を記録又は再生した場合の（ａ）縦収差図、（ｂ）正弦条件違反量を示したものである。
【０１２７】
図８に示した比較例のように対物レンズ５３のみでＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１を記録又は再生する場合よりも、図９に示した実施例１のように互換光学素子５２と対物レンズ５３とを組み合わせて、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１を記録又は再生する場合の方が縦収差、正弦条件違反量共に良好であることが分かる。従って、実施例１のように互換光学素子５２と対物レンズ５３とを組み合わせた場合の方がＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１を良好に記録又は再生できる。
【０１２８】
次に、図１０は、実施例１において、互換光学素子５２と対物レンズ５３とを組み合わせて、ＤＶＤ２（波長６５５ｎｍ，ディスク基板厚さ０．６ｍｍ）を記録又は再生した場合の縦収差図を示したものである。また、図１１は、実施例１において、互換光学素子５２と対物レンズ５３とを組み合わせて、ＣＤ３（波長７９０ｎｍ，ディスク基板厚さ１．２ｍｍ）を記録又は再生した場合の縦収差図を示したものである。
【０１２９】
図１０及び図１１より、ＤＶＤ２，ＣＤ３を記録又は再生する場合であっても、縦収差はほぼ０に等しいので、良好に記録又は再生することができる。
【実施例２】
【０１３０】
本発明に係る光ピックアップ装置１０（図１）を実施例２として構成した場合に、レンズホルダ５０内に一体的に取り付けたダイクロイックアパーチャー５１及び互換光学素子５２が実施例１に対して寸法形状が一部異なっているだけであり、ここでは実施例１に対して異なる点についてのみ説明する。
【０１３１】
即ち、実施例２では、先に図３（ａ），（ｂ）を用いて説明した互換光学素子５２の第１面５２ａの第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１が直径φ３．４４６ｍｍ以内に形成され、且つ、第２面５２ｂの第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１が直径φ３．８２５ｍｍ以内に形成されて実施例１と同じ寸法に設定されているものの、実施例１と異なって、第１面５２ａ側に形成された第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１の回折次数をｍ１＝５、ｎ１＝３、ｋ１＝３とし、且つ、第２面５２ｂ側に形成された第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１の回折次数をｍ２＝２、ｎ２＝１、ｋ２＝１としたことを特徴とするものである。
【０１３２】
そして、前記した数２において、互換光学素子５２の第１面５２ａ側に形成された第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１の位相関数Φ（ｘ）中の位相関数係数Ｂ2〜Ｂ8を下記の表１１に示す。但し、第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１の位相関数係数Ｂ2〜Ｂ8はＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１の場合の波長と回折光を基準においた時のものであって、数２において、回折次数ｍ＝ｍ１＝５、λ１＝４０８ｎｍとした時のものである。尚、ＤＶＤ２の波長と回折光を基準にした場合には数２中のｍをｎ１に代えて、ｎ１＝３、λ２＝６５５ｎｍとした時に、第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１の位相関数係数Ｂ2〜Ｂ8の値をＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１の場合に対して３／５倍すれば同じであり、第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１自体は変らないものである。
【表１１】
2006209934.tif 000016
【０１３３】
同様に、前記した数２において、互換光学素子５２の第２面５２ｂ側に形成された第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１の位相関数Φ（ｘ）中の位相関数係数Ｂ2〜Ｂ8を下記の表１２に示す。但し、第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１の位相関数係数Ｂ2〜Ｂ8はＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１の場合の波長と回折光を基準においた時のものであって、数２において、回折次数ｍ＝ｍ２＝２、λ１＝４０８ｎｍとした時のものである。尚、ＤＶＤ２の波長と回折光を基準にした場合には数２中のｍをｎ２に代えて、ｎ２＝１、λ２＝６５５ｎｍとした時に、第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１の位相関数係数Ｂ2〜Ｂ8の値をＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１の場合に対して１／２倍すれば同じであり、第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１自体は変らないものである。
【表１２】
2006209934.tif 000017
【０１３４】
次に、互換光学素子５２の第１面５２ａ側に形成された第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１の深さｄ１は、前記した数３において、ｍ＝ｍ１＝５，λ１＝４０８ｎｍ，Ｎ１＝１．４６９２７を代入して求められ、ｄ１＝４．３４７μｍである。また、互換光学素子５２の第２面５２ｂ側に形成された第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１の深さｄ２は、前記した数３において、ｍ＝ｍ２＝２，λ１＝４０８ｎｍ，Ｎ１＝１．４６９２７を代入して求められ、ｄ２＝１．７３９μｍである。この際、第１，第２ブレーズ状回折パターン部５２ａ１，５２ｂ１の深さｄ１，ｄ２が、それぞれ前記の深さｄ１＝４．３４７μｍ，ｄ２＝１．７３９μｍである時の理論的な回折効率を下記の表１３に示す。
【表１３】
2006209934.tif 000018
【０１３５】
この表１３に示したように、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１に対して第１レーザー光Ｌ１が互換光学素子５２の第１，第２面５２ａ，５２ｂを通過した後の理論的な回折効率は１００％であり、且つ、ＤＶＤ２に対して８６％であり、更に、ＣＤ３でも再生に支障のない程度の理論的な回折効率を得ることができる。
【０１３６】
この際、上記した実施例２における互換光学素子５２の寸法形状に伴って、ダイクロイックアパーチャー５１は実施例１に対して一部寸法形状が異なって図１２に示した如く形成されている。
【０１３７】
図１２は実施例２，実施例３において、図１に示したダイクロイックアパーチャーを拡大して示した側面図及び上面図である。
【０１３８】
図１２に示した如く、実施例２において、ダイクロイックアパーチャー５１の大きさは実施例１と同じく５ｍｍ角であるものの、実施例１と異なって、ダイクロイックアパーチャー５１の第１領域５１ａ１は中心Ｏを中心にして直径φ１．６９ｍｍ以内に形成され、第２領域５１ａ２は直径φ１．６９ｍｍ〜直径φ２．４７７ｍｍの間に形成され、第３領域５１ａ３は直径φ２．４７７ｍｍ〜直径φ３．２３７ｍｍの間に形成され、第４領域５１ａ４は直径φ３．２３７ｍｍ以上に形成されている。
【０１３９】
次に、本発明に係る光ピックアップ装置１０を実施例２として構成した時に、先に実施例１で図４〜図６を用いて説明したと同じように動作するものであるが、記録又は再生した時の縦収差図，正弦条件違反量が実施例１に対して異なっているので、これについて図１３〜図１５を用いて説明する。
【０１４０】
図１３は実施例２において、互換光学素子と対物レンズとでＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃを記録又は再生した時の縦収差図，正弦条件違反量を示した図、
図１４は実施例２において、互換光学素子と対物レンズとでＤＶＤを記録又は再生した時の縦収差図、
図１５は実施例２において、互換光学素子と対物レンズとでＣＤを記録又は再生した時の縦収差図である。
【０１４１】
まず、実施例２において、互換光学素子５２と対物レンズ５３とを組み合わせて、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１（波長４０８ｎｍ，ディスク基板厚さ０．０８７５ｍｍ）を記録又は再生した場合に、縦収差図及び正弦条件違反量は図１３（ａ），（ｂ）を示したように得られる。この図１３から明らかなように、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１を良好に記録又は再生することができる。
【０１４２】
次に、実施例２において、互換光学素子５２と対物レンズ５３とを組み合わせて、ＤＶＤ２（波長６５５ｎｍ，ディスク基板厚さ０．６ｍｍ）を記録又は再生した場合に、縦収差図は図１４に示したように得られる。更に、実施例２において、互換光学素子５２と対物レンズ５３とを組み合わせて、ＣＤ３（波長７９０ｎｍ，ディスク基板厚さ１．２ｍｍ）を記録又は再生した場合に、縦収差図は図１５に示したように得られる。そして、図１４及び図１５より、ＤＶＤ２，ＣＤ３を記録又は再生する場合であっても、それぞれの縦収差はほぼ０に等しいので、良好に記録又は再生することができる。
【０１４３】
次に、下記の表１４に、互換光学素子５２と対物レンズ５３とを組み合わせて、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１（波長４０８ｎｍ，ディスク基板厚さ０．０８７５ｍｍ）と、ＤＶＤ２（波長６５５ｎｍ，ディスク基板厚さ０．６ｍｍ）と、ＣＤ３（波長７９０ｎｍ，ディスク基板厚さ１．２ｍｍ）とを記録又は再生する場合の各収差特性を示す。
【表１４】
2006209934.tif 000019
【０１４４】
この表１４中で、面間偏芯は、互換光学素子５２の第１面５２ａと第２面５２ｂの光軸に偏芯が１０μｍある時の収差を示している。また、偏芯特性は、対物レンズ５３と互換光学素子５２の光軸に偏芯が１０μｍある時の収差を示している。
【０１４５】
上記した表１４から明らかなように、軸上収差，面間偏芯，偏芯特性は、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１，ＤＶＤ２，ＣＤ３に対してそれぞれ良好な特性を示している。
【０１４６】
従って、実施例２において、互換光学素子５２の第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１の回折次数をｍ１＝５、ｎ１＝３、ｋ１＝３とし、且つ、第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１の回折次数をｍ２＝２、ｎ２＝１、ｋ２＝１とした場合も実施例１と同様の特性が得られる。
【実施例３】
【０１４７】
本発明に係る光ピックアップ装置１０（図１）を実施例３として構成した場合に、先に図３（ａ），（ｂ）を用いて説明した互換光学素子５２は、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１とＤＶＤ２とに対して実施例２と同様（回折次数、回折効率、収差特性など）であるものの、ＣＤ３に対して、第１面５２ａ側に形成された第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１の回折次数ｋ１をｋ１＝２とし、且つ、第２面５２ｂ側に形成された第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１の回折次数ｋ２をｋ２＝１としたことを特徴とするものである。
【０１４８】
即ち、この実施例３では、互換光学素子５２の第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１の回折次数をｍ１＝５、ｎ１＝３、ｋ１＝２とし、且つ、第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１の回折次数をｍ２＝２、ｎ２＝１、ｋ２＝１としたものである。
【０１４９】
よって、互換光学素子５２の第１面５２ａ側に形成された第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１の形状（位相関数係数Ｂ2〜Ｂ8）及び深さｄ１、第２面５２ｂ側に形成された第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１の形状（位相関数係数Ｂ2〜Ｂ8）及び深さｄ２は、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１に対してｍ１，ｍ２が実施例２と変わっていないために実施例２と同様であるが、その時のＣＤ３における理論的な回折効率を下記の表１５に示すように実施例１に対してごく僅か変化している。
【表１５】
2006209934.tif 000020
【０１５０】
この表１５に示したように、ＣＤ３において、実施例２と同様に、記録又は再生に支障のない程度の理論的な回折効率を得ることができる。
【０１５１】
尚、ダイクロイックアパーチャー５１の大きさ、その中の第１〜第４領域５１ａ１〜５１ａ４の各直径は実施例２と同様である。
【０１５２】
次に、本発明に係る光ピックアップ装置１０を実施例３として構成した時の動作は、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１，ＤＶＤ２を記録又は再生した時に実施例２と同様の縦収差図，正弦条件違反量であるが、ＣＤ３を記録又は再生した時には図１６に示したように実施例２とは異なっている。
【０１５３】
図１６は実施例３において、互換光学素子と対物レンズとでＣＤを記録又は再生した時の縦収差図である。
【０１５４】
この実施例３において、互換光学素子５２と対物レンズ５３とを組み合わせて、ＣＤ３（波長７９０ｎｍ，ディスク基板厚さ１．２ｍｍ）を記録又は再生した場合に、縦収差図は図１６に示したように得られる。この図１６より、ＣＤ３を記録又は再生する場合であっても、縦収差はほぼ０に等しいので、良好に記録又は再生することができる。
【０１５５】
次に、下記の表１６に、互換光学素子５２と対物レンズ５３とを組み合わせて、ＣＤ３（波長７９０ｎｍ，ディスク基板厚さ１．２ｍｍ）を記録又は再生する場合の各収差特性を示す。
【表１６】
2006209934.tif 000021
【０１５６】
この表１６中で、面間偏芯は、互換光学素子５２の第１面５２ａと第２面５２ｂの光軸に偏芯が１０μｍある時の収差を示している。また、偏芯特性は、対物レンズ５３と互換光学素子５２の光軸に偏芯が１０μｍある時の収差を示している。上記した表１６から明らかなように、軸上収差，面間偏芯，偏芯特性は、ＣＤ３に対して良好な特性を示している。
【０１５７】
従って、実施例３において、互換光学素子５２の第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１のＣＤにおける回折次数をｋ１＝２とし、且つ、第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１のＣＤにおける回折次数をｋ２＝１とした場合も実施例２と同様の特性が得られる。
【実施例４】
【０１５８】
本発明に係る光ピックアップ装置１０（図１）を実施例４として構成した場合に、レンズホルダ５０内に一体的に取り付けたダイクロイックアパーチャー５１及び互換光学素子５２が実施例１に対して寸法形状が一部異なっているだけであり、ここでは実施例１に対して異なる点についてのみ説明する。
【０１５９】
即ち、実施例４では、先に図３（ａ），（ｂ）を用いて説明した互換光学素子５２の第１面５２ａの第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１が直径φ３．４４６ｍｍ以内に形成され、且つ、第２面５２ｂの第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１が直径φ３．８２５ｍｍ以内に形成されて実施例１と同じ寸法に設定されているものの、実施例１と異なって、第１面５２ａ側に形成された第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１の回折次数をｍ１＝５、ｎ１＝３、ｋ１＝３とし、且つ、第２面５２ｂ側に形成された第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１の回折次数をｍ２＝２、ｎ２＝１、ｋ２＝１としたことを特徴とするものである。
【０１６０】
そして、前記した数２において、互換光学素子５２の第１面５２ａ側に形成された第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１の位相関数Φ（ｘ）中の位相関数係数Ｂ2〜Ｂ8を下記の表１７に示す。但し、第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１の位相関数係数Ｂ2〜Ｂ8はＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１の場合の波長と回折光を基準においた時のものであって、数２において、回折次数ｍ＝ｍ１＝６、λ１＝４０８ｎｍとした時のものである。尚、ＤＶＤ２の波長と回折光を基準にした場合には数２中のｍをｎ１に代えて、ｎ１＝４、λ２＝６５５ｎｍとした時に、第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１の位相関数係数Ｂ2〜Ｂ8の値をＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１の場合に対して２／３倍すれば同じであり、第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１自体は変らないものである。
【表１７】
2006209934.tif 000022
【０１６１】
同様に、前記した数２において、互換光学素子５２の第２面５２ｂ側に形成された第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１の位相関数Φ（ｘ）中の位相関数係数Ｂ2〜Ｂ8を下記の表１８に示す。但し、第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１の位相関数係数Ｂ2〜Ｂ8はＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１の場合の波長と回折光を基準においた時のものであって、数２において、回折次数ｍ＝ｍ２＝２、λ１＝４０８ｎｍとした時のものである。尚、ＤＶＤ２の波長と回折光を基準にした場合には数２中のｍをｎ２に代えて、ｎ２＝１、λ２＝６５５ｎｍとした時に、第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１の位相関数係数Ｂ2〜Ｂ8の値をＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１の場合に対して１／２倍すれば同じであり、第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１自体は変らないものである。
【表１８】
2006209934.tif 000023
【０１６２】
次に、互換光学素子５２の第１面５２ａ側に形成された第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１の深さｄ１は、前記した数３において、ｍ＝ｍ１＝６，λ１＝４０８ｎｍ，Ｎ１＝１．４６９２７を代入して求められ、ｄ１＝５．２１７μｍである。また、互換光学素子５２の第２面５２ｂ側に形成された第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１の深さｄ２は、前記した数３において、ｍ＝ｍ２＝２，λ１＝４０８ｎｍ，Ｎ１＝１．４６９２７を代入して求められ、ｄ２＝１．７３９μｍである。この際、第１，第２ブレーズ状回折パターン部５２ａ１，５２ｂ１の深さｄ１，ｄ２が、それぞれ前記の深さｄ１＝５．２１７μｍ，ｄ２＝１．７３９μｍである時の理論的な回折効率を下記の表１９に示す。
【表１９】
2006209934.tif 000024
【０１６３】
この表１９に示したように、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１に対して第１レーザー光Ｌ１が互換光学素子５２の第１，第２面５２ａ，５２ｂを通過した後の理論的な回折効率は１００％であり、且つ、ＤＶＤ２に対しては７１％であり、ＣＤ３に対しては９７％であるので、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１，ＤＶＤ２，ＣＤ３に対して記録又は再生に十分な理論的回折効率を得ることができる。
【０１６４】
尚、実施例４におけるダイクロイックアパーチャー５１は、先に図２を用いて説明した実施例１と同じ寸法形状に形成されている。
【０１６５】
次に、本発明に係る光ピックアップ装置１０を実施例４として構成した時に、先に実施例１で図４〜図６を用いて説明したと同じように動作するものであるが、記録又は再生した時の縦収差図，正弦条件違反量が実施例１〜実施例３に対して異なっているので、これについて図１７〜図１９を用いて説明する。
【０１６６】
図１７は実施例４において、互換光学素子と対物レンズとでＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ  を記録又は再生した時の縦収差図，正弦条件違反量を示した図、
図１８は実施例４において、互換光学素子と対物レンズとでＤＶＤを記録又は再生した時の縦収差図、
図１９は実施例４において、互換光学素子と対物レンズとでＣＤを記録又は再生した時の縦収差図である。
【０１６７】
まず、実施例４において、互換光学素子５２と対物レンズ５３とを組み合わせて、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１（波長４０８ｎｍ，ディスク基板厚さ０．０８７５ｍｍ）を記録又は再生した場合に、縦収差図及び正弦条件違反量は図１７（ａ），（ｂ）を示したように得られる。この図１７から明らかなように、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１を良好に記録又は再生することができる。
【０１６８】
次に、実施例４において、互換光学素子５２と対物レンズ５３とを組み合わせて、ＤＶＤ２（波長６５５ｎｍ，ディスク基板厚さ０．６ｍｍ）を記録又は再生した場合に、縦収差図は図１８に示したように得られる。更に、実施例４において、互換光学素子５２と対物レンズ５３とを組み合わせて、ＣＤ３（波長７９０ｎｍ，ディスク基板厚さ１．２ｍｍ）を記録又は再生した場合に、縦収差は図１９に示したように得られる。そして、図１８及び図１９より、ＤＶＤ２，ＣＤ３を記録又は再生する場合であっても、それぞれの縦収差はほぼ０に等しいので、良好に記録又は再生することができる。
【０１６９】
次に、下記の表２０に、互換光学素子５２と対物レンズ５３とを組み合わせて、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１（波長４０８ｎｍ，ディスク基板厚さ０．０８７５ｍｍ）と、ＤＶＤ２（波長６５５ｎｍ，ディスク基板厚さ０．６ｍｍ）と、ＣＤ３（波長７９０ｎｍ，ディスク基板厚さ１．２ｍｍ）とを記録又は再生する場合の各収差特性を示す。
【表２０】
2006209934.tif 000025
【０１７０】
この表２０中で、面間偏芯は、互換光学素子５２の第１面５２ａと第２面５２ｂの光軸に偏芯が１０μｍある時の収差を示している。また、偏芯特性は、対物レンズ５３と互換光学素子５２の光軸に偏芯が１０μｍある時の収差を示している。
【０１７１】
上記した表２０から明らかなように、軸上収差，面間偏芯，偏芯特性は、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１，ＤＶＤ２，ＣＤ３に対して良好な特性を示している。
【０１７２】
従って、実施例４において、互換光学素子５２の第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１の回折次数をｍ１＝６、ｎ１＝４、ｋ１＝３とし、且つ、第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１の回折次数をｍ２＝２、ｎ２＝１、ｋ２＝１とした場合はすべてのディスクにおいて高い回折効率が得られ、また実施例１〜実施例３と同様の収差特性が得られる。
【実施例５】
【０１７３】
本発明に係る光ピックアップ装置１０（図１）を実施例５として構成した場合に、レンズホルダ５０内に一体的に取り付けたダイクロイックアパーチャー５１及び互換光学素子５２が実施例１〜実施例４に対して寸法形状が一部異なっているだけであり、ここでは実施例１〜実施例４に対して異なる点についてのみ説明する。
【０１７４】
図２０は実施例５において、図１に示したダイクロイックアパーチャーを拡大して示した側面図及び上面図、
図２１（ａ）は実施例５において、図１に示した互換光学素子を拡大して示した側面図及び上面図であり、（ｂ）は互換光学素子の第１，第２面側に形成された第１，第２ブレーズ状回折パターン部の各深さを説明するために拡大して示した側面図である。
【０１７５】
即ち、図２１（ａ），（ｂ）に示した如く、実施例５における互換光学素子５２は、実施例１〜実施例４とは異なって、第１面５２ａ側の第１ブレーズ状回折パターン５２ａ１が直径φ４．６９６ｍｍ以内に形成され、且つ、第２面５２ｂ側の第２ブレーズ状回折パターン５２ｂ１が直径φ３．８２５ｍｍ以内に形成されている。このように、互換光学素子５２は、第１面５２ａ側に形成された第１ブレーズ状回折パターン５２ａ１の直径を第２面５２ｂ側に形成された第２ブレーズ状回折パターン５２ｂの直径よりも大きく取ることによって、第１〜第３レーザー光Ｌ１〜Ｌ３の各パワーが小さい場合でも第１〜第３レーザー光Ｌ１〜Ｌ３をより広い範囲で使えることができ、結合効率を高めることになるのでＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１及びＤＶＤ２に対して高倍速記録に適している。
【０１７６】
この際、上記した実施例５における互換光学素子５２の寸法形状に伴って、ダイクロイックアパーチャー５１は実施例１〜実施例４に対して一部寸法形状が異なって図２０に示した如くに形成されており、具体的に説明すると、ダイクロイックアパーチャー５１の大きさは実施例１〜実施例４と同じく５ｍｍ角であるものの、実施例１〜実施例４と異なって、ダイクロイックアパーチャー５１の第１領域５１ａ１は中心Ｏを中心にして直径φ２．５３３ｍｍ以内に形成され、第２領域５１ａ２は直径φ２．５３３ｍｍ〜直径φ３．４６６ｍｍの間に形成され、第３領域５１ａ３は直径φ３．４６６ｍｍ〜直径φ４．６９６ｍｍの間に形成され、第４領域５１ａ４は直径φ４．６９６ｍｍ以上に形成されている。
【０１７７】
また、実施例５における互換光学素子５２の第１面５２ａ側に形成された第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１の回折次数をｍ１＝５、ｎ１＝３、ｋ１＝２とし、且つ、第２面５２ｂ側に形成された第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１の回折次数をｍ２＝３、ｎ２＝２、ｋ２＝２としたことを特徴とするものである。
【０１７８】
そして、前記した数２において、互換光学素子５２の第１面５２ａ側に形成された第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１の位相関数Φ（ｘ）中の位相関数係数Ｂ2〜Ｂ8を下記の表２１に示す。但し、第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１の位相関数係数Ｂ2〜Ｂ8はＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１の場合の波長と回折光を基準においた時のものであって、数２において、回折次数ｍ＝ｍ１＝５、λ１＝４０８ｎｍとした時のものである。尚、ＤＶＤ２の波長と回折光を基準にした場合には数２中のｍをｎ１に代えて、ｎ１＝３、λ２＝６５５ｎｍとした時に、第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１の位相関数係数Ｂ2〜Ｂ8の値をＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１の場合に対して３／５倍すれば同じであり、第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１自体は変らないものである。
【表２１】
2006209934.tif 000026
【０１７９】
同様に、前記した数２において、互換光学素子５２の第２面５２ｂ側に形成された第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１の位相関数Φ（ｘ）中の位相関数係数Ｂ2〜Ｂ8を下記の表２２に示す。但し、第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１の位相関数係数Ｂ2〜Ｂ8はＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１の場合の波長と回折光を基準においた時のものであって、数２において、回折次数ｍ＝ｍ２＝３、λ１＝４０８ｎｍとした時のものである。尚、ＤＶＤ２の波長と回折光を基準にした場合には数２中のｍをｎ２に代えて、ｎ２＝２、λ２＝６５５ｎｍとした時に、第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１の位相関数係数Ｂ2〜Ｂ8の値をＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１の場合に対して２／３倍すれば同じであり、第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１自体は変らないものである。
【表２２】
2006209934.tif 000027
【０１８０】
次に、互換光学素子５２の第１面５２ａ側に形成された第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１の深さｄ１は、前記した数３において、ｍ＝ｍ１＝５，λ１＝４０８ｎｍ，Ｎ１＝１．４６９２７を代入して求められ、ｄ１＝４．３４７μｍである。また、互換光学素子５２の第２面５２ｂ側に形成された第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１の深さｄ２は、前記した数３において、ｍ＝ｍ２＝３，λ１＝４０８ｎｍ，Ｎ１＝１．４６９２７を代入して求められ、ｄ２＝２．６０８μｍである。この際、第１，第２ブレーズ状回折パターン部５２ａ１，５２ｂ１の深さｄ１，ｄ２が、それぞれ前記の深さｄ１＝４．３４７μｍ，ｄ２＝２．６０８μｍである時の理論的な回折効率を下記の表２３に示す。
【表２３】
2006209934.tif 000028
【０１８１】
この表２３に示したように、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１に対して第１レーザー光Ｌ１が互換光学素子５２の第１，第２面５２ａ，５２ｂを通過した後の理論的な回折効率は１００％であり、且つ、ＤＶＤ２に対しては９０％で記録又は再生に十分な理論的回折効率であり、ＣＤ３に対しては１６％で再生に十分な理論的回折効率を得ることができる。
【０１８２】
次に、本発明に係る光ピックアップ装置１０を実施例５として構成した時の動作は、実施例１〜実施例４に対して異なっていると共に、記録又は再生した時の縦収差図，正弦条件違反量も実施例１〜実施例４に対して異なっているので、これについて図２２〜図２７を用いて説明する。
【０１８３】
図２２は実施例５において、第１レーザー光をダイクロイックアパーチャー，互換光学素子，対物レンズの順に通過させて、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃを記録又は再生した時の状態を拡大して示した光線図、
図２３は実施例５において、第２レーザー光をダイクロイックアパーチャー，互換光学素子，対物レンズの順に通過させて、ＤＶＤを記録又は再生した時の状態を拡大して示した光線図、
図２４は実施例５において、第３レーザー光をダイクロイックアパーチャー，互換光学素子，対物レンズの順に通過させて、ＣＤを記録又は再生した時の状態を拡大して示した光線図、
図２５は実施例５において、互換光学素子と対物レンズとでＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃを記録又は再生した時の縦収差図，正弦条件違反量を示した図、
図２６は実施例５において、互換光学素子と対物レンズとでＤＶＤを記録又は再生した時の縦収差図、
図２７は実施例５において、互換光学素子と対物レンズとでＣＤを記録又は再生した時の縦収差図である。
【０１８４】
ここで、前述したように、互換光学素子５２の第１面５２ａ側に形成された第１ブレーズ状回折パターン５２ａ１の直径を第２面５２ｂ側に形成された第２ブレーズ状回折パターン５２ｂの直径よりも大きく取ることによって、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１，ＤＶＤ２，ＣＤ３をそれぞれ記録又は再生した時の各光線図は、実施例１〜実施例４とは異なって、図２２〜図２４に示した如くとなる。
【０１８５】
即ち、図２２はＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１を記録又は再生した時に、第１レーザー光Ｌ１に対して、無限系（互換光学素子５２に対して平行光入射）であり、球面収差が最小となる対物レンズ５３とＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１のレーザービーム入射面１ａとの間の距離、すなわち作動距離ＷＤ１は０．７７ｍｍである。
【０１８６】
また、図２３はＤＶＤ２を記録又は再生した時に、第２レーザー光Ｌ２に対して、無限系（互換光学素子５２に対して平行光入射）であり、球面収差が最小となる対物レンズ５３とＤＶＤ２のレーザービーム入射面１ａとの間の距離、すなわち作動距離ＷＤ２は０．６８ｍｍである。
【０１８７】
更に、図２４はＣＤ３に対して再生のみを行った時に、第３レーザー光Ｌ３に対して、有限系（互換光学素子５２に対して収束光入射、物点から互換光学素子５２の第１面５２ａまでの距離は−１４．７ｍｍ）であり、球面収差が最小となる対物レンズ５３とＣＤ３のレーザービーム入射面３ａとの間の距離、すなわち作動距離ＷＤ３は０．４１ｍｍである。
【０１８８】
次に、実施例５において、互換光学素子５２と対物レンズ５３とを組み合わせて、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１（波長４０８ｎｍ，ディスク基板厚さ０．０８７５ｍｍ）を記録又は再生した場合に、縦収差図及び正弦条件違反量は図２５（ａ），（ｂ）を示したように得られる。この図２５から明らかなように、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１を良好に記録又は再生することができる。
【０１８９】
次に、実施例５において、互換光学素子５２と対物レンズ５３とを組み合わせて、ＤＶＤ２（波長６５５ｎｍ，ディスク基板厚さ０．６ｍｍ）を記録又は再生した場合に、縦収差図は図２６に示したように得られる。更に、実施例５において、互換光学素子５２と対物レンズ５３とを組み合わせて、ＣＤ３（波長７９０ｎｍ，ディスク基板厚さ１．２ｍｍ）を記録又は再生した場合に、縦収差図は図２７に示したように得られる。そして、図２６及び図２７より、ＤＶＤ２，ＣＤ３を記録又は再生する場合であっても、それぞれの縦収差はほぼ０に等しいので、良好に記録又は再生することができる。
【０１９０】
次に、下記の表２４に、互換光学素子５２と対物レンズ５３とを組み合わせて、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１（波長４０８ｎｍ，ディスク基板厚さ０．０８７５ｍｍ）と、ＤＶＤ２（波長６５５ｎｍ，ディスク基板厚さ０．６ｍｍ）と、ＣＤ３（波長７９０ｎｍ，ディスク基板厚さ１．２ｍｍ）とを記録又は再生する場合の各収差特性を示す。
【表２４】
2006209934.tif 000029
【０１９１】
この表２４中で、面間偏芯は、互換光学素子５２の第１面５２ａと第２面５２ｂの光軸に偏芯が１０μｍある時の収差を示している。また、偏芯特性は、対物レンズ５３と互換光学素子５２の光軸に偏芯が１０μｍある時の収差を示している。
【０１９２】
上記した表２４より、互換光学素子５２の第１面５２ａと第２面５２ｂの面間偏芯が厳しいので、互換光学素子５２の作製は留意が必要となるが、その他は良好な特性を示している。
【０１９３】
従って、実施例５において、互換光学素子５２の第１ブレーズ状回折パターン部５２ａ１の回折次数をｍ１＝６、ｎ１＝４、ｋ１＝３とし、且つ、第２ブレーズ状回折パターン部５２ｂ１の回折次数をｍ２＝２、ｎ２＝１、ｋ２＝１とした場合はＣＤ３の高倍速記録は難しいものの、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１，ＤＶＤ２においては高い回折効率が得られ、且つ結合効率が高いので高倍速記録に適し、また実施例１〜実施例４と同様の収差特性が得られる。
【０１９４】
尚、第１光記録媒体１（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１）を記録又は再生するときの理論的回折効率が１００％となるように互換光学素子５２の第１、第２ブレーズ状回折パターン部５２ａ１、５２ｂ１の深さｄ１、ｄ２を決めているが、第２光記録媒体２（ＤＶＤ２）又は第３光記録媒体３（ＣＤ３）での理論的回折効率を少し上げるために、第１光記録媒体１（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１）での理論的回折効率を少し下げる、すなわち、深さｄ１、ｄ２を若干異ならせる、あるいは互換光学素子５２の材質を変更しても良いものである。
【０１９５】
以上説明したように、３波長の第１〜第３レーザー光源１１，３１，４１を有する光ピックアップ装置１０であって、開口数（ＮＡ）が０．７５以上で第１光記録媒体用（例えばＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ用）として設計した一つの対物レンズ５３を用い、且つ、第１〜第３レーザー光源１１，３１，４１と対物レンズ５３との間に第１，第２回折パターン部５２ａ１，５２ｂ１を形成した両面回折構造の互換光学素子５２を配置し、使用波長によって第１，第２回折パターン部５２ａ１，５２ｂ１での回折次数を異ならせることにより、第１〜第３光記録媒体１〜３に対して高い光量を確保し、かつ収差も低減し、良好に記録又は再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１９６】
【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図である。
【図２】実施例１，実施例４において、図１に示したダイクロイックアパーチャーを拡大して示した側面図及び上面図である。
【図３】（ａ）は実施例１，実施例４において、図１に示した互換光学素子を拡大して示した側面図及び上面図であり、（ｂ）は互換光学素子の第１，第２面側に形成された第１，第２ブレーズ状回折パターン部の各深さを説明するために拡大して示した側面図である。
【図４】実施例１〜実施例４において、第１レーザー光をダイクロイックアパーチャー，互換光学素子，対物レンズの順に通過させて、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃを記録又は再生した時の状態を拡大して示した光線図である。
【図５】実施例１〜実施例４において、第２レーザー光をダイクロイックアパーチャー，互換光学素子，対物レンズの順に通過させて、ＤＶＤを記録又は再生した時の状態を拡大して示した光線図である。
【図６】実施例１〜実施例４において、第３レーザー光をダイクロイックアパーチャー，互換光学素子，対物レンズの順に通過させて、ＣＤを記録又は再生した時の状態を拡大して示した光線図である。
【図７】一般的なレンズにおける正弦条件を説明するための図である。
【図８】（ａ），（ｂ）は比較例として対物レンズ単体でＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃを記録又は再生した時の縦収差図，正弦条件違反量を示した図である。
【図９】実施例１において、互換光学素子と対物レンズとでＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃを再生した時の縦収差図，正弦条件違反量を示した図である。
【図１０】実施例１において、互換光学素子と対物レンズとでＤＶＤを記録又は再生した時の縦収差図である。
【図１１】実施例１において、互換光学素子と対物レンズとでＣＤを記録又は再生した時の縦収差図である。
【図１２】実施例２，実施例３において、図１に示したダイクロイックアパーチャーを拡大して示した側面図及び上面図である。
【図１３】実施例２において、互換光学素子と対物レンズとでＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃを記録又は再生した時の縦収差図，正弦条件違反量を示した図である。
【図１４】実施例２において、互換光学素子と対物レンズとでＤＶＤを記録又は再生した時の縦収差図である。
【図１５】実施例２において、互換光学素子と対物レンズとでＣＤを記録又は再生した時の縦収差図である。
【図１６】実施例３において、互換光学素子と対物レンズとでＣＤを記録又は再生した時の縦収差図である。
【図１７】実施例４において、互換光学素子と対物レンズとでＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃを記録又は再生した時の縦収差図，正弦条件違反量を示した図である。
【図１８】実施例４において、互換光学素子と対物レンズとでＤＶＤを記録又は再生した時の縦収差図である。
【図１９】実施例４において、互換光学素子と対物レンズとでＣＤを記録又は再生した時の縦収差図である。
【図２０】実施例５において、図１に示したダイクロイックアパーチャーを拡大して示した側面図及び上面図である。
【図２１】（ａ）は実施例５において、図１に示した互換光学素子を拡大して示した側面図及び上面図であり、（ｂ）は互換光学素子の第１，第２面側に形成された第１，第２ブレーズ状回折パターン部の各深さを説明するために拡大して示した側面図である。
【図２２】実施例５において第１レーザー光をダイクロイックアパーチャー，互換光学素子，対物レンズの順に通過させて、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃを記録又は再生した時の状態を拡大して示した光線図である。
【図２３】は実施例５において、第２レーザー光をダイクロイックアパーチャー，互換光学素子，対物レンズの順に通過させて、ＤＶＤを記録又は再生した時の状態を拡大して示した光線図である。
【図２４】実施例５において、第３レーザー光をダイクロイックアパーチャー，互換光学素子，対物レンズの順に通過させて、ＣＤを記録又は再生した時の状態を拡大して示した光線図である。
【図２５】実施例５において、互換光学素子と対物レンズとでＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃを記録又は再生した時の縦収差図，正弦条件違反量を示した図である。
【図２６】実施例５において、互換光学素子と対物レンズとでＤＶＤを記録又は再生した時の縦収差図である。
【図２７】実施例５において、互換光学素子と対物レンズとでＣＤを記録又は再生した時の縦収差図である。
【図２８】（ａ）〜（ｃ）は従来の光ヘッド装置において、回折型のホログラムと対物レンズからなる複合対物レンズの具体例をそれぞれ示した断面図である。
【符号の説明】
【０１９７】
１…第１光記録媒体（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）、
１ａ…レーザービーム入射面、１ｂ…信号面、
２…第２光記録媒体（ＤＶＤ）、
２ａ…レーザービーム入射面、２ｂ…信号面、
３…第３光記録媒体（ＣＤ）、
３ａ…レーザービーム入射面、３ｂ…信号面
５…光記録媒体駆動装置（光ディスク駆動装置）、
６…スピンドルモータ、７…ターンテーブル、
１０…光ピックアップ装置、
１１…第１レーザー光源（青色半導体レーザー）、１２…コリメータレンズ、
１３…偏光ビームスプリッタ、１４…第１ダイクロイックプリズム、１５…波長板、
１６…第２ダイクロイックプリズム、１７…立ち上げミラー、１８…検出レンズ、
１９…シリンドリカルレンズ、２０…第１光検出器、
３０…ＤＶＤ用集積デバイス、
３１…第２レーザー光源（赤色半導体レーザー）、
３２…第２光検出器、３３…ホログラム素子、
３４…コリメータレンズ、
４０…ＣＤ用集積デバイス、
４１…第３レーザー光源（赤外半導体レーザー）、
４２…第３光検出器、４３…ホログラム素子、
４４…コリメータレンズ、４５…凹レンズ、４６…波長板、
５０…レンズホルダ、
５１…ダイクロイックアパーチャー、５１ａ…第１面、５１ｂ…第２面、
５１ａ１…第１ダイクロイック領域、５１ａ２…第２ダイクロイック領域、
５１ａ３…第３ダイクロイック領域、
５２…互換光学素子、５２ａ…第１面、５２ｂ…第２面、
５２ａ１…第１回折パターン部（第１ブレーズ状回折パターン部）、
５２ｂ１…第２回折パターン部（第２ブレーズ状回折パターン部）、
５３…対物レンズ、５３ａ…第１面、５３ｂ…第２面、
Ｌ１…青色半導体レーザーから出射した第１レーザー光、
Ｌ２…赤色半導体レーザーから出射した第２レーザー光、
Ｌ３…赤外半導体レーザーから出射した第３レーザー光、
λ１…青色半導体レーザーから出射した第１レーザー光の波長、
λ２…赤色半導体レーザーから出射した第２レーザー光の波長、
λ３…赤外半導体レーザーから出射した第３レーザー光の波長、
ｔ１，ｔ２，ｔ３…第１〜第３光記録媒体の基板厚さ。
【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】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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