(57)【要約】  【課題】    青紫色レーザ光源を使用する高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤとに対して情報の記録／再生を行う光ピックアップ装置に使用され、対物光学系の青紫色波長領域での色収差が良好に補正されているにも関わらず、透過率が高い光ピックアップ装置の光学系を提供する。  【解決手段】  波長λ１の光束のみが通過する専用光路内に配置した第２色収差補正素子に、第１色収差補正素子の色収差補正機能の一部を負担させることによって、第１色収差補正素子の波面特性を向上させ、それにより対物光学系をトラッキング動作させた場合に生ずるコマ収差を抑制することができるのである。なお、波長λ１の光束は、前記第２色収差補正素子と前記第１色収差補正素子の両方を通過することで、適切な色収差補正を行えるようになっている。以上より、異なる３つの光情報記録媒体に対して、適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる。【選択図】      図３
2006065902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１光源と、第２光源と、第３光源と、光学系とを有し、前記第１光源から射出される第１波長λ１の第１光束を前記光学系を介して厚さｔ１の保護層を有する第１光情報記録媒体の情報記録面に対して集光させることによって情報の再生及び／又は記録を行い、前記第２光源から射出される第２波長λ２（λ２＞λ１）の第２光束を前記光学系を介して厚さｔ２（ｔ２≧ｔ１）の保護層を有する第２光情報記録媒体の情報記録面に対して情報の再生及び／又は記録を行い、前記第３光源から射出される第３波長λ３（λ３＞λ２）の第３光束を前記光学系を介して厚さｔ３（ｔ３＞ｔ２）の保護層を有する第３光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって情報の再生及び／又は記録を行う光ピックアップ装置の光学系であって、
前記光学系は、前記第１光情報記録媒体と前記第２光情報記録媒体と前記第３光情報記録媒体に対する情報の記録及び／又は再生に共通して使用される対物光学系と、前記第１波長λ１乃至前記第３波長λ３の光束が共通して通過する共通光路に配設された第１色収差補正素子と、前記第１波長λ１の光束のみが通過する専用光路に配設された第２色収差補正素子とを有し、
前記対物光学系は、少なくとも２つの位相構造を有し、前記第１色収差補正素子は、ｄ線のアッベ数が互いに異なる正レンズと負レンズとを有し、前記第２色収差補正素子は、色収差補正構造を有することを特徴とする光ピックアップ装置の光学系。
【請求項２】
前記保護層の厚さｔ２は、前記保護層の厚さｔ１より大きく（ｔ２＞ｔ１）、前記対物光学系が有する前記少なくとも２つの位相構造のうちの一つが、前記保護層の厚さｔ１と前記保護層の厚さｔ２との差に起因する球面収差を補正する機能を有し、別の一つが、前記保護層の厚さｔ１と前記保護層の厚さｔ３との差に起因する球面収差を補正する機能を有する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の光学系。
【請求項３】
前記保護層の厚さｔ２は、前記保護層の厚さｔ１に等しく（ｔ２＝ｔ１）、前記対物光学系が有する前記少なくとも２つの位相構造のうちの一つが、前記第１波長λ１と前記第２波長λ２との差に起因する球面収差を補正する機能を有し、別の一つが、前記保護層の厚さｔ１と前記保護層の厚さｔ３との差に起因する球面収差を補正する機能を有する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の光学系。
【請求項４】
前記対物光学系が有する前記少なくとも２つの位相構造は、いずれも回折構造であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光ピックアップ装置の光学系。
【請求項５】
前記第１色収差補正素子が有する前記正レンズと前記負レンズは、互いに接合されてなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光ピックアップ装置の光学系。
【請求項６】
前記第１色収差補正素子が有する前記正レンズと前記負レンズは、ともにガラスレンズであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光ピックアップ装置の光学系。
【請求項７】
前記第１色収差補正素子は、前記第１光束乃至前記第３光束の光束径を変換して射出するビームエキスパンダーであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光ピックアップ装置の光学系。
【請求項８】
前記第２色収差補正素子の色収差補正構造は、互いにｄ線のアッベ数が互いに異なる正レンズと負レンズとを有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の光ピックアップ装置の光学系。
【請求項９】
前記第２色収差補正素子の色収差補正構造は、少なくとも１つの位相構造を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の光ピックアップ装置の光学系。
【請求項１０】
前記第２色収差補正素子が有する前記少なくとも１つの位相構造は、回折構造であることを特徴とする請求項９に記載の光ピックアップ装置の光学系。
【請求項１１】
前記第２色収差補正素子は、前記第１光源から射出される前記第１光束の発散角を変換して射出するカップリングレンズであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の光ピックアップ装置の光学系。
【請求項１２】
前記対物光学系は、前記第１波長λ１が１ｎｍ波長変化した際の最良像点位置の移動量ΔＷＤ１が以下の式を満たすことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の光ピックアップ装置の光学系。
｜ΔＷＤ１｜＞０．３５μｍ                          （１）
【請求項１３】
前記対物光学系と前記第１色収差補正素子とから構成される光学系は、前記第１波長λ１が１ｎｍ波長変化した際の最良像点位置の移動量ΔＷＤ２が以下の式を満たすことを特徴とする請求項１２に記載の光ピックアップ装置の光学系。
０．３５μｍ≧｜ΔＷＤ２｜＞０．２０μｍ            （２）
【請求項１４】
前記対物光学系と前記第１色収差補正素子と第２色収差補正素子とから構成される光学系は、前記第１波長λ１が１ｎｍ波長変化した際の最良像点位置の移動量ΔＷＤ３が以下の式を満たすことを特徴とする請求項１３に記載の光ピックアップ装置の光学系。
｜ΔＷＤ３｜≦０．２０μｍ                          （３）
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれかに記載の光学系を用いたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の光ピックアップ装置を搭載したことを特徴とする光ディスクドライブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる種類の光ディスクに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置の光ピックアップ光学系、光ピックアップ装置及び光ディスクドライブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、青紫色レーザ光源を使用する高密度光ディスクの規格として、保護層の厚さが０．１ｍｍであるブルーレイディスク（以下、ＢＤと略記する）や、保護層の厚さがＤＶＤと同じ０．６ｍｍであるＨＤ  ＤＶＤ（以下、ＨＤと略記する）の２つが提案されているが、既に広く流通しているデジタルバーサタイルディスク（以下、ＤＶＤと略記する）やコンパクトディスク（以下、ＣＤと略記する）のソフト資産を生かすためにも、高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤと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必要である。
【０００３】
ＢＤとＤＶＤとＣＤとに対して情報の記録／再生を可能とするためには、ＢＤとＤＶＤの保護層の厚さの違いに起因する球面収差と、ＢＤとＣＤの保護層の厚さの違いに起因する球面収差を補正する必要がある。
【０００４】
一方、ＨＤとＤＶＤとＣＤとに対して情報の記録／再生を可能とするためには、ＨＤとＤＶＤの使用波長の違いに起因する球面収差と、ＨＤとＣＤの保護層の厚さの違いに起因する球面収差を補正する必要がある。
【０００５】
このように、高密度光ディスクであるＢＤとＨＤの何れを用いる場合においても、ＤＶＤ及びＣＤとの下位互換を実現するためには、２種類の球面収差を補正する必要があるため、対物光学系には少なくとも２つの回折面を設けることも行われている。
【０００６】
さらに、光ピックアップ装置では、一般的に情報の再生時のレーザパワーよりも記録時のレーザパワーの方が大きいため、再生から記録に切り替える際に出力変化により中心波長が瞬時的に数ｎｍとぶ、モードホッピングを起こす場合がある。かかるモードホッピングにより発生するフォーカス位置ずれ（以下、本明細書では色収差と呼ぶ）は対物光学系をフォーカシングすることで除去できるが、対物光学系がフォーカシングするまでの数ｎｓｅｃの間は、フォーカス位置ずれによる記録不良等の不具合が生じる。このフォーカス位置ずれは使用波長が短くなるほど大きくなるので、青紫色レーザ光源を使用する光ピックアップ装置では、波長変化に伴う対物光学系の色収差を補正する必要がある。光学面上に回折面を設けて色収差を補正した高密度光ディスク用の対物光学系は特許文献１に記載されており、青紫色レーザ光源と対物光学系の間の光路中に配設した回折光学素子の作用により色収差が補正された高密度光ディスク用の光ピックアップ光学系が特許文献２に記載されている。
【特許文献１】特開２００２−２３６２５３号公報
【特許文献２】特開２００３−１６７１９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、金型加工時の加工誤差や成形時の転写不良等の理由により、実際に作製された微細構造である回折パターンの形状においては、設計値に対する形状誤差が必ず有る。回折パターンの形状誤差は回折効率の低下につながるため、高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤとに互換性を有する対物光学系に色収差を補正するための回折面を付加しようとすると、対物光学系には多数の回折面が形成されることになり、回折パターンの形状誤差による回折効率の低下の影響が更に大きくなる。一方、高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤとに互換性を有する対物光学系の球面収差を補正するための回折面に、色収差を補正する機能を付加した場合でも、回折パターンが微細になるため、回折パターンの形状誤差による回折効率の低下の影響がより大きくなる。
【０００８】
また、回折パターンにおいて、回折効率を理論的に１００％にできるのは１つの波長に対してのみであるため、色収差を補正するための回折光学素子を複数波長の光束が通過する共通光路に置く場合は、複数波長の光束のいずれにおいても回折効率を高めるように回折構造を設計したとしても、回折効率理論値は１００％より大分低くなる。
【０００９】
対物光学系、或いは光ピックアップ光学系の回折効率、すなわち透過率が低いと光検出器の検出信号のＳ／Ｎ比が低くなり、良好な記録／再生特性が得られない虞がある。
【００１０】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、青紫色レーザ光源を使用する高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤとに対して情報の記録／再生を行う光ピックアップ装置に使用され、対物光学系の青紫色波長領域での色収差が良好に補正されているにも関わらず、透過率が高い光ピックアップ装置用の光学系を提供することを目的とする。また、この光ピックアップ光学系を使用する光ピックアップ装置、及びこの光ピックアップ装置を搭載した光ディスクドライブ装置を提供することも本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の光ピックアップ装置用の光学系は、第１光源と、第２光源と、第３光源と、光学系とを有し、前記第１光源から射出される第１波長λ１の第１光束を前記光学系を介して厚さｔ１の保護層を有する第１光情報記録媒体の情報記録面に対して集光させることによって情報の再生及び／又は記録を行い、前記第２光源から射出される第２波長λ２（λ２＞λ１）の第２光束を前記光学系を介して厚さｔ２（ｔ２≧ｔ１）の保護層を有する第２光情報記録媒体の情報記録面に対して情報の再生及び／又は記録を行い、前記第３光源から射出される第３波長λ３（λ３＞λ２）の第３光束を前記光学系を介して厚さｔ３（ｔ３＞ｔ２）の保護層を有する第３光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって情報の再生及び／又は記録を行う光ピックアップ装置の光学系であって、
前記光学系は、前記第１光情報記録媒体と前記第２光情報記録媒体と前記第３光情報記録媒体に対する情報の記録及び／又は再生に共通して使用される対物光学系と、前記第１波長λ１乃至前記第３波長λ３の光束が共通して通過する共通光路に配設された第１色収差補正素子と、前記第１波長λ１の光束のみが通過する専用光路に配設された第２色収差補正素子とを有し、
前記対物光学系は、少なくとも２つの位相構造を有し、前記第１色収差補正素子は、ｄ線のアッベ数が互いに異なる正レンズと負レンズとを有し、前記第２色収差補正素子は、色収差補正構造を有することを特徴とする。
【００１２】
従来技術で述べたように、第１乃至第３光情報記録媒体について情報の記録及び／又は再生を行うために共通して用いる対物光学系においては、２種類の球面収差を補正しなくてはならないが、良好な互換性を対物光学系に持たせるためには最低２つの位相構造を対物光学系に形成することが望ましい。
【００１３】
一方、青紫色レーザ光源を使用する光ディスクに対して安定して記録／再生を行うためには、光ピックアップ光学系の色収差を適切に補正しておかなくてはならない。つまり、高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤを共通の対物光学系を用いて互換可能に情報の記録／再生を行うために、２種類の球面収差の補正と青紫色領域の色収差の補正とを両立させることが望まれているのである。
【００１４】
すなわち、色収差補正機能を対物光学系に持たせるのは、以下の２つの理由から現実的ではない。
（１）  対物光学系に、上述の２種類の球面収差を補正するための２つの位相構造を形成した場合、それらに加えて色収差を補正するための位相構造を更に設けると、それぞれの波長のレーザ光束が通過する位相構造の数が多くなるため、形状誤差による透過率低下が大きな問題を招くこととなる。
（２）  光情報記録媒体間の球面収差を補正するための位相構造に、青紫色領域の色収差を補正するための機能を持たせることも可能であるが、かかる場合には、位相構造の形状が微細になるため、回折パターンの形状誤差による回折効率の低下の影響がより大きくなる。一方、位相構造の形状が微細にならないように設計を行ったとしても、光情報記録媒体間の球面収差補正機能、或いは、青紫色領域の色収差補正機能が不十分になるため、光情報記録媒体間の互換性と色収差の補正の両立が達成出来ない恐れがある。
【００１５】
以上より、色収差補正機能を備えた素子を、対物光学系と光源の間に配置することが望ましいといえる。
【００１６】
本発明によれば、前記対物光学系に少なくとも２つの位相構造を設け（例えば対物光学系が回折構造を有する２以上の光学面を有しており）、一方の位相構造で波長λ１と波長λ２との差に起因して対物光学系で発生する球面収差（高密度光ディスクが、上述のＨＤである場合に相当する）、及び／又は、保護層の厚さｔ１と保護層の厚さｔ２との差に起因する球面収差（高密度光ディスクが、上述のＢＤである場合に相当する）を補正し、他方の位相構造で保護層の厚さｔ１と保護層の厚さｔ３との差に起因する球面収差を補正することで、共通の対物光学系を用いて高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤとに対して情報の記録／再生を行うことが可能となる。
【００１７】
また、前記第１色収差補正素子が、正の屈折力を有しｄ線におけるアッベ数がνｄＰである正レンズと、負の屈折力を有しｄ線におけるアッベ数がνｄＮ（νｄＰ≠νｄＮ）である負レンズとを有するので、前記対物光学系の色収差を補正することで、青紫色波長領域の色収差が良好に補正されているにも関わらず、透過率が高い光ピックアップ装置の光学系を提供することが可能となる。
【００１８】
ここで、本発明者は、前記第１色収差補正素子のみにより、青紫色領域（たとえば波長λ１を含む領域）において十分な色収差補正を行わせた場合、赤色領域（たとえば波長λ２を含む領域）や赤外色領域（たとえば波長λ３を含む領域）での球面収差が補正しきれない場合があることを見いだした。より具体的には、前記第１色収差補正素子により青紫色領域の色収差補正を行った場合、赤色領域、赤外色領域の波面特性の劣化が生じるが、それによりトラッキング動作時の対物光学系と第１色収差補正素子との光軸ずれに応じてコマ収差が発生し、適切な情報の記録及び／又は再生が行えない恐れがあることがわかった。
【００１９】
なお、一般的に回折構造を設けた素子を用いることで、青紫色領域の色補正と、赤色領域、赤外色領域の球面収差補正を両立可能であるが、すでに対物光学系に少なくとも２つの位相構造を設けていることから、光束の透過率を高めるためにも、これ以上、共通光路に回折構造を設けた素子を置きたくないという実状がある。なぜなら、回折構造では、回折効率を理論的に１００％にできるのは１つの波長に対してのみであるため、複数波長の光束が通過する共通光路に置く場合は、複数波長の光束のいずれにおいても回折効率を高めるように回折構造を設計すると、回折効率理論値は１００％より大分低くなるからである。
【００２０】
そこで、本発明においては、波長λ１の光束のみが通過する専用光路内に前記第２色収差補正素子を配置してなる。すなわち、前記第２色収差補正素子に、前記第１色収差補正素子の色収差補正機能の一部を負担させることによって、前記第１色収差補正素子の波面特性を向上させ、それにより前記対物光学系をトラッキング動作させた場合に生ずるコマ収差を抑制することができるのである。なお、波長λ１の光束は、前記第２色収差補正素子と前記第１色収差補正素子の両方を通過することで、適切な色収差補正を行えるようになっている。以上より、異なる３つの光情報記録媒体に対して、適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる。
【００２１】
請求項２に記載の光ピックアップ装置の光学系は、請求項１に記載の発明において、前記保護層の厚さｔ２は、前記保護層の厚さｔ１より大きく（ｔ２＞ｔ１）、前記対物光学系が有する前記少なくとも２つの位相構造のうちの一つが、前記保護層の厚さｔ１と前記保護層の厚さｔ２との差に起因する球面収差を補正する機能を有し、別の一つが、前記保護層の厚さｔ１と前記保護層の厚さｔ３との差に起因する球面収差を補正する機能を有することを特徴とするので、第１光情報記録媒体をＢＤとした場合にも対応できる。
【００２２】
請求項３に記載の光ピックアップ装置の光学系は、請求項１に記載の発明において、前記保護層の厚さｔ２は、前記保護層の厚さｔ１に等しく（ｔ２＝ｔ１）、前記対物光学系が有する前記少なくとも２つの位相構造のうちの一つが、前記第１波長λ１と前記第２波長λ２との差に起因する球面収差を補正する機能を有し、別の一つが、前記保護層の厚さｔ１と前記保護層の厚さｔ３との差に起因する球面収差を補正する機能を有することを特徴とするので、第１光情報記録媒体をＨＤとした場合にも対応できる。
【００２３】
請求項４に記載の光ピックアップ装置の光学系は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、前記対物光学系が有する前記少なくとも２つの位相構造は、いずれも回折構造であることを特徴とするので、それぞれの光情報記録媒体に対する対物光学系の波面特性を良好なものにすることができる。
【００２４】
請求項５に記載の光ピックアップ装置の光学系は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、前記第１色収差補正素子が有する前記正レンズと前記負レンズは、互いに接合されてなることを特徴とする。正レンズと負レンズが接合されている場合、正レンズと負レンズが離間されている場合の何れであっても第１色収差補正素子に色収差補正機能を持たせることが可能であるが、請求項５にあるように正レンズと負レンズが接合されていた方が、それぞれのレンズの屈折パワーが小さくてすむので、より効果的に色収差を補正することが出来る。
【００２５】
請求項６に記載の光ピックアップ装置の光学系は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、前記第１色収差補正素子が有する前記正レンズと前記負レンズは、ともにガラスレンズであることを特徴とする。第１色収差補正素子は、樹脂レンズ、ガラスレンズの何れであっても良いが、請求項６にあるように種類が豊富なガラスレンズとすることで、最適な屈折率とアッベ数を持つ材料を選択することが可能となり、第１収差補正素子の波面特性を向上できる。
【００２６】
請求項７に記載の光ピックアップ装置の光学系は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明において、前記第１色収差補正素子は、前記第１光束乃至前記第３光束の光束径を変換して射出するビームエキスパンダーであることを特徴とする。たとえば光情報記録媒体が複数の情報記録層を持つ場合など、層間ジャンプ時における球面収差を補正するというような他の機能を持つビームエキスパンダーの少なくとも一部を、前記第１色収差補正素子と兼用とすることで部品点数の削減を図れる。
【００２７】
請求項８に記載の光ピックアップ装置の光学系は、請求項１乃至７のいずれかに記載の発明において、前記第２色収差補正素子の色収差補正構造は、互いにｄ線のアッベ数が互いに異なる正レンズと負レンズとを有することを特徴とするので、適切な色収差補正を行えるとともに、第２色収差補正素子の第１波長λ１の光束の透過率を高められる。
【００２８】
請求項９に記載の光ピックアップ装置の光学系は、請求項１乃至７のいずれかに記載の発明において、前記第２色収差補正素子の色収差補正構造は、少なくとも１つの位相差構造を有することを特徴とするので、適切な色収差補正を行えるとともに、第２色収差補正素子を１つのレンズで構成することができ、光ピックアップ装置の小型化に有利である。
【００２９】
請求項１０に記載の光ピックアップ装置の光学系は、請求項９に記載の発明において、前記第２色収差補正素子が有する前記少なくとも１つの位相構造は、回折構造であることを特徴とする。
【００３０】
請求項１１に記載の光ピックアップ装置の光学系は、請求項１乃至１０のいずれかに記載の発明において、前記第２色収差補正素子は、前記第１光源から射出される前記第１光束の発散角を変換して射出するカップリングレンズであることを特徴とするので、カップリングレンズ（入射する発散光束を平行光束に変換するコリメータを含む）を、前記第２色収差補正素子と兼用とすることで部品点数の削減を図れる。
【００３１】
請求項１２に記載の光ピックアップ装置の光学系は、請求項１乃至１１のいずれかに記載の発明において、前記対物光学系は、前記第１波長λ１が１ｎｍ波長変化した際の最良像点位置の移動量ΔＷＤ１が以下の式を満たすことを特徴とする。
｜ΔＷＤ１｜＞０．３５μｍ                          （１）
（１）式は、対物光学系の色収差の残留度合いを表す。対物光学系自身には色収差補正機能を持たせずに、色収差を残留させた設計とすることで、対物光学系の透過率を、何れの波長の光束に対しても高くすることが可能となる。
【００３２】
請求項１３に記載の光ピックアップ装置の光学系は、請求項１２に記載の発明において、前記対物光学系と前記第１色収差補正素子とから構成される光学系は、前記第１波長λ１が１ｎｍ波長変化した際の最良像点位置の移動量ΔＷＤ２が以下の式を満たすことを特徴とする。
０．３５μｍ≧｜ΔＷＤ２｜＞０．２０μｍ            （２）
（２）式は、第１色収差補正素子による対物光学系の色収差補正度合いを表す。（２）式の上限以下とすると、第２色収差補正素子の色補正機能の負担が大きくなり過ぎないため、第２色収差補正素子の製造が容易になり、第２色収差補正素子の透過率を向上させることができる。また、（２）式の下限より大きいと、赤色領域（たとえば波長λ２を含む領域）や赤外色領域（たとえば波長λ３を含む領域）での第１色収差補正素子の球面収差が大きくなり過ぎないので、第２光情報記録媒体（たとえばＤＶＤ）や第３光情報記録媒体（たとえばＣＤ）に対する情報の記録再生時の対物光学系のトラッキング特性が向上する。
【００３３】
請求項１４に記載の光ピックアップ装置の光学系は、請求項１３に記載の発明において、前記対物光学系と前記第１色収差補正素子と第２色収差補正素子とから構成される光学系は、前記第１波長λ１が１ｎｍ波長変化した際の最良像点位置の移動量ΔＷＤ３が以下の式を満たすことを特徴とする。
｜ΔＷＤ３｜≦０．２０μｍ                          （３）
（３）式は、第２色収差補正素子による対物光学系の色収差補正度合いを表す。（３）式を満たすことで、第１光源（たとえば青紫色レーザ光源）から射出される第１光束の波長が瞬間的に変化した場合でも第１光情報記録媒体の情報記録面上での集光スポット径の増大を抑制できる。
【００３４】
請求項１５に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至１４のいずれかに記載の光学系を用いたことを特徴とする。
【００３５】
請求項１６に記載の光ディスクドライブ装置は、請求項１５に記載の光ピックアップ装置を搭載したことを特徴とする。
【００３６】
尚、本明細書において、「対物光学系」とは、光ピックアップ装置において光ディスク（光情報記録媒体ともいう）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対物レンズを少なくとも含む光学系を指す。対物光学系は前述の対物レンズのみから構成されていても良い。また、この対物レンズと一体となってトラッキングやフォーカシングを行う他の光学素子がある場合には、対物レンズとこの光学素子とから構成される光学系を対物光学系と呼ぶものとする。
【００３７】
また、本明細書において、「位相構造」とは、光軸方向の段差を複数有し、入射光束に対して光路差（位相差）を付加する構造の総称である。この段差により入射光束に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。このような位相構造の具体的な例としては、上記の段差が光軸垂直方向に周期的な間隔をもって配置された回折構造や、上記の段差が光軸垂直方向に非周期的な間隔をもって配置された光路差付与構造（位相差付与構造ともいう）である。これら位相構造の概略断面図を図７〜１４に示す。
【００３８】
図７〜９は、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンを同心円状に配列し、所定のレベル面数（図７〜９では５レベル面）の個数毎に、そのレベル面数に対応した段数分（図７〜９では５レベル面）の高さだけ段をシフトさせた構造の概略断面図である。
【００３９】
図７では断面形状が階段状とされた各パターンの向きが同一である場合を示したが、図８のように、位相反転部分ＰＲを含んだり、或いは、図９のように、位相反転部分ＰＲよりも光軸に近い側にあるパターンＰＩとは向きが反対のパターンＰＯを含む場合もある。なお、図７〜９は、第１位相構造を平面上に形成した場合を示した場合であるが、球面上或いは非球面上に形成しても良い。また、図７〜９では、所定のレベル面数を５としているが、これに限られるものではない。
【００４０】
図１０〜１２は、光軸を含む断面形状が鋸歯形状である構造の概略断面図である。図１０では各鋸歯の向きが同一である場合を示したが、図１１のように、位相反転部分ＰＲを含んだり、或いは、図１２のように、位相反転部分ＰＲよりも光軸に近い側にある鋸歯ＰＩとは向きが反対の鋸歯ＰＯを含む場合もある。なお、図１０〜１２は、光軸を含む断面形状が鋸歯形状である構造を平面上に形成した場合を示した場合であるが、球面上或いは非球面上に形成しても良い。
【００４１】
光軸を含む断面形状が光軸から離れるに従って光路長が長くなる階段構造の概略図を図１３（ａ）に示し、光軸を含む断面形状が光軸から離れるに従って光路長が短くなる階段構造の概略図を図１３（ｂ）に示す。なお、図１３は、この階段構造を平面上に形成した場合を示した場合であるが、球面上或いは非球面上に形成しても良い。なお、図１３（ａ）の構造は、図１０（ａ）の構造を凹面上に形成し、凹面による光線発散作用と位相構造による光線収束作用の絶対値を互いに等しくした場合に相当する。一方、図１３（ｂ）の構造は、図１０（ｂ）の構造を凸面上に形成し、凸面による光線収束作用と位相構造による光線発散作用の絶対値を互いに等しくした場合に相当する。
【００４２】
光軸を含む断面形状が、光軸から所定の高さまでは、光軸から離れるに従って光路長が短くなり、前記光軸から所定の高さ以降は、光軸から離れるに従って光路長が長くなる階段構造の概略図を図１４（ａ）に示し、光軸を含む断面形状が、光軸から所定の高さまでは、光軸から離れるに従って光路長が長くなり、前記光軸から所定の高さ以降は、光軸から離れるに従って光路長が短くなる階段構造図１４（ｂ）に示す。いずれも、位相反転部分ＰＲを境にして、段差の向きが有効径途中で反転する構造である。なお、図１４は、この階段構造を平面上に形成した場合を示した場合であるが、球面上或いは非球面上に形成しても良い。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、青紫色レーザ光源を使用する高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤとに対して情報の記録／再生を行う光ピックアップ装置に使用され、対物光学系の青紫色波長領域での色収差が良好に補正されているにも関わらず、透過率が高い光ピックアップ装置用の光学系、また、この光ピックアップ光学系を使用する光ピックアップ装置、及びこの光ピックアップ装置を搭載した光ディスクドライブ装置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】
【００４４】
[第１の実施の形態]
以下、本発明の第１の実施の形態について図面を用いて説明する。まず、図１を用いて本発明の光ピックアップ光学系及びこの光ピックアップ光学系を用いた光ピックアップ装置について説明する。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。
【００４５】
図１は、高密度光ディスクＢＤとＤＶＤとＣＤとの何れに対しても適切に情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図である。ＢＤの光学的仕様は、波長λ１＝４０５ｎｍ、保護層ＰＬ１の厚さｔ１＝０．１ｍｍ、開口数ＮＡ１＝０．８５であり、ＤＶＤの光学的仕様は、第２波長λ２＝６５５ｎｍ、保護層ＰＬ２の厚さｔ２＝０．６ｍｍ、開口数ＮＡ２＝０．６５であり、ＣＤの光学的仕様は、第３波長λ３＝７８５ｎｍ、保護層ＰＬ３の厚さｔ３＝１．２ｍｍ、開口数ＮＡ３＝０．５１である。但し、波長、保護層の厚さ、及び開口数の組合せはこれに限られない。
【００４６】
光ピックアップ装置ＰＵ１は、ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され４０５ｎｍの青紫色レーザ光束（第１光束）を射出する青紫色半導体レーザＬＤ（第１光源）、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され６５５ｎｍのレーザ光束（第２光束）を射出する第２の発光点ＥＰ１（第２光源）と、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され７８５ｎｍのレーザ光束（第３光束）を射出する第２の発光点ＥＰ２（第３光源）と、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２からの反射光束を受光する第１の受光部ＤＳ１と、ＣＤの情報記録面ＲＬ３からの反射光束を受光する第２の受光部ＤＳ２と、プリズムＰＳとから構成されたレーザモジュールＬＭ、ＢＤ用の光検出器ＰＤ、収差補正レンズ群ＣＬと、この収差補正レンズ群ＣＬを透過したレーザ光束を情報記録面ＲＬ１、ＲＬ２、ＲＬ３上に集光させる機能を有する両面が非球面とされた対物レンズＯＬとから構成された対物光学系ＯＵ、２軸アクチュエータＡＣ１、１軸アクチュエータＡＣ２、第１乃至第３光束が共通して通過する共通光路内に配置され、１軸アクチュエータＡＣ２より光軸方向に変移可能とされた第１レンズＬ１と、ｄ線におけるアッベ数が互いに異なる正レンズと負レンズとを接合した第２レンズＬ２とから構成されたビームエキスパンダーＥＸＰ（第１色収差補正素子）、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２、１／４波長板ＱＷＰ、情報記録面ＲＬ１からの反射光束に対して非点収差を付加するためのセンサーレンズＳＥＮ、第１光束のみが通過する専用光路内に配置され第１光束を平行光束に変換する第１コリメータＣＯＬ１（第２色収差補正素子）、第２光束と第３光束を平行光束に変換する第２コリメータＣＯＬ２とから構成されている。尚、ＢＤ用の光源として、上述の青紫色半導体レーザＬＤ１の他に青紫色ＳＨＧレーザを使用することもできる。
【００４７】
光ピックアップ装置ＰＵ１において、ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、ビームエキスパンダーＥＸＰから平行光束の状態で第１光束が射出されるように、第１レンズＣＬ１の光軸方向の位置を１軸アクチュエータＡＣ２により調整した後、青紫色半導体レーザＬＤ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、図１において実線でその光線経路を描いたように、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１により反射された後、コリメータにより平行光束に変換され、ビームエキスパンダーＥＸＰにより拡径され、１／４波長板ＱＷＰを通過し、図示しない絞りＳＴＯ（図３参照）により光束径が規制され、対物光学系ＯＵによってＢＤの保護層ＰＬ１を介して情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。対物光学系ＯＵは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。
【００４８】
情報記録面ＲＬ１で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＵ、１／４波長板ＱＷＰ、ビームエキスパンダーＥＸＰ及び第２偏光ビームスプリッタＢＳ２を透過した後、第１コリメータＣＯＬ１により収斂光束にされ、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１を透過した後、センサーレンズＳＥＮにより非点収差が付加され、光検出器ＰＤの受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いてＢＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００４９】
また、光ピックアップ装置ＰＵ１において、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、ビームエキスパンダーＥＸＰから平行光束の状態で第２光束が射出されるように、第１レンズＣＬ１の光軸方向の位置を１軸アクチュエータＡＣ２により調整した後、第１の発光点ＥＰ１を発光させる。第１の発光点ＥＰ１から射出された発散光束は、図１において破線でその光線経路を描いたように、プリズムＰＳで反射された後、第２コリメータＣＯＬ２により平行光束に変換される。その後、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２により反射され、ビームエキスパンダーＥＸＰにより拡径された後、１／４波長板ＱＷＰを通過し、対物光学系ＯＵによってＤＶＤの保護層ＰＬ２を介して情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。対物光学系ＯＵは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。
【００５０】
情報記録面ＲＬ２で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＵ、１／４波長板ＱＷＰ、ビームエキスパンダーＥＸＰを透過した後、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２により反射され、第コリメータＣＯＬ２により収斂光束に変換される。その後、プリズム内で２回反射された後、第１の受光部ＤＳ１に収束する。そして、第１の受光部ＤＳ１の出力信号を用いてＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００５１】
また、光ピックアップ装置ＰＵ１において、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、ビームエキスパンダーＥＸＰから平行光束の状態で第３光束が射出されるように、第１レンズＣＬ１の光軸方向の位置を１軸アクチュエータＡＣ２により調整した後、第２の発光点ＥＰ２を発光させる。第２の発光点ＥＰ２から射出された発散光束は、図１において一点鎖線でその光線経路を描いたように、プリズムＰＳで反射された後、第２コリメータＣＯＬ２により平行光束に変換される。その後、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２により反射され、ビームエキスパンダーＥＸＰにより拡径された後、１／４波長板ＱＷＰを通過し、対物光学系ＯＵによってＣＤの保護層ＰＬ３を介して情報記録面ＲＬ３上に形成されるスポットとなる。対物光学系ＯＵは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。
【００５２】
情報記録面ＲＬ３で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＵ、１／４波長板ＱＷＰ、ビームエキスパンダーＥＸＰを透過した後、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２により反射され、第コリメータＣＯＬ２により収斂光束に変換される。その後、プリズム内で２回反射された後、第２の受光部ＤＳ２に収束する。そして、第２の受光部ＤＳ２の出力信号を用いてＣＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００５３】
本実施形態における対物レンズユニットＯＵは、図２に概略的に示すように、樹脂製の第１収差補正レンズＬ１と樹脂製の第２収差補正レンズＬ２と接合した構成を有する収差補正レンズ群ＣＬと、第１波長λ１とＢＤの保護層ＰＬ１の厚さｔ１とに対して球面収差が最小となるようにその非球面形状が設計されたガラス製の対物レンズＯＬが、鏡枠Ｂを介して同軸で一体化された構成を有する。具体的には、円筒状の鏡枠Ｂの一端に第１収差補正レンズＣＬ１と第２収差補正レンズＣＬ２とを接合した状態で嵌合固定し、他端に対物レンズＯＬを嵌合固定して、これらを光軸Ｘに沿って同軸に一体化した構成となっている。
【００５４】
また、第１収差補正レンズＣＬ１は、ｄ線におけるアッベ数νｄ１＝５６．４、ｄ線における屈折率ｎｄ１＝１．５０９１４であり、第２収差補正レンズＣＬ２は、ｄ線におけるアッベ数νｄ２＝２３．０、ｄ線における屈折率ｎｄ２＝１．６３０００である。
【００５５】
また、第１収差補正レンズＣＬ１の光源側の光学面には第１位相構造ＰＳ１が形成されており、第２収差補正レンズＣＬ２の光ディスク側の光学面には第２位相構造ＰＳ２が形成されている。
【００５６】
第１位相構造ＰＳ１は第１光束及び第３光束を回折せず、第２光束を回折するものであり、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンが同心円上に配列された構造であって、所定のレベル面（本実施の形態では５レベル面）の個数毎に、そのレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた構造（本実施の形態においては４段シフトさせた構造）となっている。
【００５７】
階段構造の各段差Δ１は、Δ１＝２・λ１／（ｎ１−１）＝１．５４４μｍを満たす高さに設定されている。ここで、ｎ１は波長λ１（本実施の形態ではλ１＝４０５ｎｍ）における第１収差補正レンズＣＬ１の屈折率である（本実施の形態ではｎ１＝１．５２４６９）。
【００５８】
段差Δ１により第１光束に付加される光路差は、Δ１・（ｎ１−１）＝８１０ｎｍ＝２×λ１であり、第１波長λ１の２倍となるので、第１光束は第１位相構造ＰＳ１により何ら作用を受けずにそのまま透過する。
【００５９】
また、段差Δ１により第３光束に付加される光路差は、Δ１・（ｎ３−１）＝７７７ｎｍ≒１×λ３（本実施の形態ではλ３＝７８５ｎｍ）であるので、第３光束も第１位相構造ＰＳ１により何ら作用を受けずにそのまま透過する。ここで、ｎ３は波長λ３における第１収差補正レンズＣＬ１の屈折率である（本実施の形態ではｎ３＝１．５０３２４）。
【００６０】
一方、段差Δ１により第２光束に付加される光路差は、Δ１・（ｎ２−１）＝７８２ｎｍ≒１．２×λ２（本実施の形態ではλ２＝６５５ｎｍ）であり、段差Δ１の前後のレベル面を通過する第２光束の位相は２π／５だけずれることになる。１つの鋸歯は５分割されているため、鋸歯１つ分ではちょうど第２光束の位相のずれは５×２π／５＝２πとなり、１次回折光が発生する。ここで、ｎ２は波長λ２における第１収差補正レンズＣＬ１の屈折率である（本実施の形態ではｎ２＝１．５０６５１）。
【００６１】
このように、第１位相構造ＰＳ１は第２光束のみを選択的に回折させることにより、ＢＤの保護層厚さとＤＶＤの保護層厚さの違いによる球面収差を補正する。
【００６２】
尚、第１位相構造ＰＳ１で発生する第１光束の０次回折光（透過光）の回折効率は１００％、第２光束の１次回折光の回折効率は８７．５％、第３光束の０次回折光（透過光）の回折効率は１００％であり、何れの光束に対しても高い回折効率を得ている。
【００６３】
第２位相構造ＰＳ２は第１光束及び第２光束を回折せず、第３光束を回折するものであり、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンが同心円上に配列された構造であって、所定のレベル面（本実施の形態では４レベル面）の個数毎に、そのレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた構造（本実施の形態においては３段シフトさせた構造）となっている。
【００６４】
階段構造の各段差Δ２は、Δ２＝７・λ１／（ｎ１´−１）＝４．１５９μｍを満たす高さに設定されている。ここで、ｎ１´は波長λ１における第２収差補正レンズＣＬ２の屈折率である（本実施の形態ではｎ１´＝１．６８１６９）。
【００６５】
段差Δ２により第１光束に付加される光路差は、Δ２・（ｎ１´−１）＝２８３５ｎｍ＝７×λ１であるので、第１光束は第２位相構造ＰＳ２により何ら作用を受けずにそのまま透過する。
【００６６】
また、段差Δ２により第２光束に付加される光路差は、Δ２・（ｎ２´−１）＝２５８８ｎｍ≒４×λ２であるので、第２光束も第２位相構造ＰＳ２により何ら作用を受けずにそのまま透過する。ここで、ｎ２´は波長λ２における第２収差補正レンズＣＬ２の屈折率である（本実施の形態ではｎ２´＝１．６２２３１）。
【００６７】
一方、段差Δ２によりにより第３光束に付加される光路差は、Δ２・（ｎ３´−１）＝２５４９ｎｍ≒３．２５×λ３であり、段差Δ２の前後のレベル面を通過する第３光束の位相は２π／４だけずれることになる。１つの鋸歯は５４分割されているため、鋸歯１つ分ではちょうど第３光束の位相のずれは４×２π／４＝２πとなり、１次回折光が発生する。ここで、ｎ３´は波長λ３における第２収差補正レンズＣＬ２の屈折率である（本実施の形態ではｎ３´＝１．６１３０３）。
【００６８】
このように、第２位相構造ＰＳ２は第３光束のみを選択的に回折させることにより、ＢＤの保護層厚さとＣＤの保護層厚さの違いによる球面収差を補正する。
【００６９】
尚、第２位相構造ＰＳ１で発生する第１光束の０次回折光（透過光）の回折効率は１００％、第２光束の０次回折光（透過光）の回折効率は８８．８％、第３光束の１次回折光の回折効率は８１．０％であり、何れの光束に対しても高い回折効率を得ている。
【００７０】
以上説明したように、第１位相構造ＰＳ１と第２位相構造ＰＳ２は何れも、３つの波長の光束のうち、１つの光束のみを選択的に回折させる特性を持つので、それぞれの波長の光束の収差を独立に制御することが可能となり、何れの波長に対しても波面特性が優れるＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ互換の対物光学系を実現している。
【００７１】
また、第１位相構造ＰＳ１は、ＤＶＤの開口数ＮＡ２内に対応する領域に形成されているので、ＮＡ２より外側の領域を通過する光束はＤＶＤの情報記録面ＲＬ２上でフレア成分となり、ＤＶＤに対する開口制限が自動的に行われる構成となっている。
【００７２】
また、第２位相構造ＰＳ２は、ＣＤの開口数ＮＡ３内に対応する領域にのみ形成されているので、ＮＡ３より外側の領域を通過する光束はＣＤの情報記録面ＲＬ３上でフレア成分となり、ＣＤに対する開口制限が自動的に行われる構成となっている。
【００７３】
尚、本実施の形態においては、第１収差補正レンズＣＬ１と第２収差補正レンズＣＬ２を接合した構成としているが、両者を離間させてもよい。第１収差補正レンズＣＬ１と第２収差補正レンズＣＬ２を接合した構成とする場合には、第２収差補正レンズＣＬ２として紫外線硬化樹脂や熱硬化性樹脂を使用するのが製造上適している。
【００７４】
また、ビームエキスパンダーＥＸＰ（第１色収差補正素子）の第２レンズＬ２は、正の屈折力を有しｄ線におけるアッベ数がνｄＰであるガラス製の正レンズと、負の屈折力を有しｄ線におけるアッベ数がνｄＮ（νｄＰ≠νｄＮ）であるガラス製の負レンズとを接合した構成を有するが、第２レンズＬ２の接合面の曲率を緩やかにし、赤色領域（たとえば波長λ２を含む領域）や赤外色領域（たとえば波長λ３を含む領域）での波面特性が劣化しすぎないようにすることで、対物光学系ＯＵのトラッキング時のコマ収差を抑制している。
【００７５】
そのため、対物光学系ＯＵとビームエキスパンダーＥＸＰとから構成される光学系では、青紫色波長領域での色収差が完全に補正されずに残留することになるが、本実施の形態では、この色収差の残留を第１コリメータＣＯＬ１（第２色収差補正素子）に設けた回折構造（位相構造）によって補正している。尚、本実施の形態では、第１コリメータＣＯＬ１の光学面上に、光軸を含む断面形状が鋸歯型の回折構造が形成されている。
【００７６】
更に、ビームエキスパンダーＥＸＰの負の屈折力を有する第１レンズＬ１にもｄ線におけるアッベ数が４０以下の材料を使用することで、第２レンズＬ２の接合面の色収差補正の負担を低減しており、これにより、赤色領域や赤外色領域での波面特性の劣化を抑制している。
【００７７】
また、ビームエキスパンダーＥＸＰの第１レンズＬ１は、１軸アクチュエータＡＣ２により光軸方向に変移可能とされており、上述したようにそれぞれの波長の光束が平行光束の状態でビームエキスパンダーＥＸＰから射出されるように、ビームエキスパンダーＥＸＰの焦点距離を調整することが可能である。更に、ビームエキスパンダーＥＸＰの第１レンズＬ１を、１軸アクチュエータＡＣ２により光軸方向に駆動させることで、ＢＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されたスポットの球面収差を補正することも可能である。第１レンズＬ１の位置調整により補正する球面収差の発生原因は、例えば、第１光源ＬＤの製造誤差による波長ばらつき、温度変化に伴う対物光学系ＯＵの屈折率変化や屈折率分布、２層ディスク、４層ディスク等の多層ディスクの情報記録層間のフォーカスジャンプ、ＢＤの保護層ＰＬ１の製造誤差による厚みばらつきや厚み分布、等である。尚、第１レンズＬ１の代わりに、第２レンズＬ２を光軸方向に駆動させる構成としても、ＢＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されたスポットの球面収差を補正できる。また、本実施の形態においては、ビームエキスパンダーＥＸＰの第１レンズＬ１をガラスレンズとしたが、樹脂レンズとしても良く、これにより第１レンズＬ１を軽量にすることができるので、１軸アクチュエータＡＣ２の駆動力が少なくて済む。
【００７８】
（数値実施例）
次に、対物光学系ＯＵとビームエキスパンダーＥＸＰ（第１色収差補正素子）と第１コリメータＣＯＬ（第２色収差補正素子）から構成され、図１に示した光ピックアップ装置ＰＵ１の光ピックアップ装置の光学系として最適な光学系の具体的な数値実施例を、比較例と比較して例示する。本実施例において、対物光学系ＯＵを構成する収差補正レンズ群ＣＬは樹脂製であり、対物レンズＯＬはガラス製（ＨＯＹＡ社製ＢＡＣＤ５）である。尚、対物レンズＯＬを樹脂製としてもよい。また、ビームエキスパンダーＥＸＰを構成する第１レンズＬ１と第２レンズＬ２はともにガラス製である。本実施例と比較例との違いは、本実施例が第１コリメータＣＯＬ（第２色収差補正素子）を含んでいるのに対して、比較例は含んでいない点である。それに合わせて、ビームエキスパンダーＥＸＰの第２レンズＬ２の正レンズと負レンズの仕様が異なっている。
【００７９】
本実施例のレンズデータを表１に示し、比較例のレンズデータを表２に示す。又、図３（ａ）に、本実施例の光学系におけるＢＤに対して情報の記録／再生を行う際の光路図を示す。図３（ｂ）に、本実施例の光学系におけるＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う際の光路図を示す。図３（ｃ）に、本実施例の光学系におけるＣＤに対して情報の記録／再生を行う際の光路図を示す。さらに、図４（ａ）に、比較例の光学系におけるＢＤに対して情報の記録／再生を行う際の光路図を示す。図４（ｂ）に、比較例の光学系におけるＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う際の光路図を示す。図４（ｃ）に、比較例の光学系におけるＣＤに対して情報の記録／再生を行う際の光路図を示す。
【００８０】
表１、２において、ｒ（ｍｍ）は曲率半径、ｄ（ｍｍ）はレンズ間隔、ｎ４０５、ｎ６５５、ｎ７８５、ｎｄは、それぞれ、第１波長λ１（＝４０５ｎｍ）、第２波長λ２（＝６５５ｎｍ）、第３波長λ３（＝７８５ｎｍ）、ｄ線（＝５８７．６ｎｍ）における屈折率、νｄはｄ線におけるアッベ数を表す。また、ｄｏｒは記録／再生に使用する回折光の回折次数であり、ｄｏｒが０／１／０となっている場合には、ＢＤに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数が０次、ＤＶＤに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数が１次、ＣＤに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数が０次であることを表す。また、１０のべき乗数（例えば、２．５×１０−３）を、Ｅ（例えば、２．５Ｅ―３）を用いて表すものとする。
【００８１】
【表１】
2006065902.tif 000003
【００８２】
【表２】
2006065902.tif 000004
【００８３】
本実施例では、第１位相構造ＰＳ１と第２位相構造ＰＳ２により入射光束に付加される光路差を、以下の光路差関数φ（ｍｍ）で表している。
［光路差関数］
φ＝λ／λＢ×ｄｏｒ×（Ｂ２ｙ２＋Ｂ４ｙ４＋Ｂ６ｙ６＋Ｂ８ｙ８＋Ｂ１０ｙ１０）
但し、
φ：光路差関数
λ：回折構造に入射する光束の波長
λＢ：製造波長
ｄｏｒ：光ディスクに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数
ｙ：光軸からの距離
Ｂ２，Ｂ４，Ｂ６，Ｂ８，Ｂ１０：回折面係数
【００８４】
又、対物レンズＯＬの光学面は、それぞれ以下の非球面表現式に表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。
［非球面表現式］
ｚ＝（ｙ２／Ｒ）／［１＋√｛１−（Ｋ＋１）（ｙ／Ｒ）２｝］＋Ａ４ｙ４＋Ａ６ｙ６＋Ａ８ｙ８＋Ａ１０ｙ１０＋Ａ１２ｙ１２＋Ａ１４ｙ１４＋Ａ１６ｙ１６＋Ａ１８ｙ１８＋Ａ２０ｙ２０
但し、
ｚ：非球面形状（非球面の面頂点から光軸に沿った方向の距離）
ｙ：光軸からの距離
Ｒ：曲率半径
Κ：コーニック係数
Ａ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０，Ａ１２，Ａ１４，Ａ１６，Ａ１８，Ａ２０：非球面係数
【００８５】
本実施例、及び比較例における対物光学系ＯＵでは、第１収差補正レンズＣＬ１の光源側の光学面（表１において第８面、表２において第６面）に形成した形成した第１位相構造ＰＳ１により、ＢＤの保護層とＤＶＤの保護層の厚さの違いによる球面収差を補正し、第２収差補正レンズＣＬ２の光ディスク側の光学面（表１において第１０面、表２において第８面）に形成した第２位相構造ＰＳ２により、ＢＤの保護層とＣＤの保護層の厚さの違いによる球面収差を補正することにより、ＢＤとＤＶＤとＣＤとに対する情報の記録／再生を、共通の対物光学系ＯＵで行うことを可能としている。
【００８６】
本実施例においては、ビームエキスパンダーＥＸＰ（第１色収差補正素子）を、ｄ線におけるアッベ数νｄが２５．５である高分散ガラスレンズ（ＨＯＹＡ社製ＦＤ６０）である第１レンズＬ１と、ｄ線におけるアッベ数νｄが４６．５であり正の屈折力を有するガラスレンズ（ＨＯＹＡ社製ＴＡＦ３）とｄ線におけるアッベ数νｄが２５．５であり負の屈折力を有するガラスレンズ（ＨＯＹＡ社製ＦＤ６０）とを接合した構成を有する第２レンズＬ２とから構成することで対物光学系ＯＵの青紫色波長領域での色収差の一部の補正を行い、かつ第２色収差補正素子として第１コリメータＣＯＬ１で残りの色収差の補正を行っている。共通光路に配設される第１色収差補正素子として、屈折型の色収差補正素子を使用し、第１光束の専用光路中に配設される第２色収差補正素子として、回折型の色収差補正素子を使用することで、色収差が良好に補正された光学系でありながら透過率が高く確保されている。
【００８７】
一方、比較例においては、ビームエキスパンダーＥＸＰ（第１色収差補正素子）により対物光学系ＯＵの青紫色波長領域でのすべての色収差の補正を行っている（ビームエキスパンダーＥＸＰの構成は実施例と同様である）。
【００８８】
ここで、第１波長λ１の光束を通過させたときに、波長λ１が１ｎｍ波長変化した際の最良像点位置の移動量ΔＷＤは、表３の通りである。表３において、ΔＷＤ１は対物光学系ＯＵの値、ΔＷＤ２は対物光学系ＯＵとビームエキスパンダーＥＸＰ（第１色収差補正素子）とから構成される光学系の値、ΔＷＤ３は対物光学系ＯＵとビームエキスパンダーＥＸＰ（第１色収差補正素子）と第１コリメータＣＯＬ１（第２色収差補正素子）から構成される光学系の値である。表３によれば、実施例も比較例も、対物光学系ＯＵのみでは色収差補正が不十分であることを示し、又、比較例はビームエキスパンダーＥＸＰのみで色収差補正を行っていることを示し、さらに実施例ではビームエキスパンダーＥＸＰと第１コリメータＣＯＬ１とで色収差補正を行っていることを示している。
【００８９】
【表３】
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【００９０】
図５は、実施例と比較例の光学系を用いた光ピックアップ装置においてＤＶＤ使用時における対物光学系とビームエキスパンダーＥＸＰとの光軸ずれ（レンズシフトともいう）に対するコマ収差の発生量を比較したグラフであり、図６は、実施例と比較例の光学系を用いた光ピックアップ装置においてＣＤ使用時における対物光学系とビームエキスパンダーＥＸＰとの光軸ずれに対するコマ収差の発生量を比較したグラフである。
【００９１】
図５、６から明らかなように、比較例の場合は、ビームエキスパンダーＥＸＰにより対物光学系ＯＵの青紫色波長領域でのすべての色収差の補正を行っているため、赤色領域や赤外色領域での波面特性が悪く、０．５ｍｍのレンズシフトが生じると、ＤＶＤで０．１λｒｍｓ、ＣＤで０．０４５λｒｍｓのコマ収差が発生し実使用上問題がある。これに対し実施例の場合は、レンズシフトが生じた場合でも、同じ条件で比較例に対してコマ収差の発生を１／１０以下に抑えることができる。
【００９２】
以上述べた実施の形態においては、第１光情報記録媒体としてＢＤを用いた例を示したが、第１光情報記録媒体としてＨＤを用いることもできる。この場合は、対物光学系ＯＵの収差補正レンズ群ＣＬにおいて、第１位層構造ＰＳ１は、ＨＤとＤＶＤの使用波長の違い（λ１＝４０５ｎｍ、λ２＝６５５ｎｍ）による球面収差を補正し、第２位相構造ＰＳ２は、ＨＤとＣＤの保護層厚さの違い（ｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ３＝１．２ｍｍ）による球面収差を補正するように構成するとよい。
【００９３】
また、以上述べた実施の形態においては、第２色収差補正素子として回折型の色収差補正素子を使用する場合を説明したが、回折構造のような位相構造を設ける代わりに、アッベ数の異なる正レンズと負レンズを組み合わせた屈折型の色収差補正素子を使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】高密度光ディスクＢＤとＤＶＤとＣＤとの何れに対しても適切に情報の記録／再生を行える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２】本実施の形態における対物光学系ＯＵの断面図である。
【図３】本実施例の光学系におけるＢＤ（ａ）、ＤＶＤ（ｂ）、ＣＤ（ｃ）に対して情報の記録／再生を行う際の光路図である。
【図４】比較例の光学系におけるＢＤ（ａ）、ＤＶＤ（ｂ）、ＣＤ（ｃ）に対して情報の記録／再生を行う際の光路図である。
【図５】実施例と比較例の光学系を用いた光ピックアップ装置においてＤＶＤ使用時における対物光学系とビームエキスパンダーＥＸＰとの光軸ずれ（レンズシフトともいう）に対するコマ収差の発生量を比較したグラフである。
【図６】実施例と比較例の光学系を用いた光ピックアップ装置においてＣＤ使用時における対物光学系とビームエキスパンダーＥＸＰとの光軸ずれ（レンズシフトともいう）に対するコマ収差の発生量を比較したグラフである。
【図７】位相構造の例の概略断面図である。
【図８】位相構造の例の概略断面図である。
【図９】位相構造の例の概略断面図である。
【図１０】位相構造の例の概略断面図である。
【図１１】位相構造の例の概略断面図である。
【図１２】位相構造の例の概略断面図である。
【図１３】位相構造の例の概略断面図である。
【図１４】位相構造の例の概略断面図である。
【符号の説明】
【００９５】
ＡＣ１ ２軸アクチュエータ
ＡＣ２ １軸アクチュエータ
Ｂ 鏡枠
ＢＳ１ 第１偏光ビームスプリッタ
ＢＳ２ 第２偏光ビームスプリッタ
ＣＬ 収差補正レンズ群
ＣＯＬ１ 第１コリメータ
ＣＯＬ２ 第２コリメータ
ＥＰ１ 第１の発光点
ＥＰ２ 第２の発光点
ＥＸＰ ビームエキスパンダー
ＣＬ１ 第１レンズ
ＣＬ２  第２レンズ
ＬＤ 青紫色半導体レーザ
ＬＭ  レーザモジュール
Ｌ１ 第１収差補正レンズ
Ｌ２  第２収差補正レンズ
ＯＵ 対物光学系
ＰＤ 光検出器
ＰＬ１ 保護層
ＰＬ２ 保護層
ＰＬ３ 保護層
ＰＳ１ 第１位層構造
ＰＳ２ 第２位相構造
ＰＵ１ 光ピックアップ装置
ＱＷＰ １／４波長板
ＲＬ１ 情報記録面
ＲＬ２ 情報記録面
ＲＬ３ 情報記録面
ＳＥＮ センサーレンズ
ＳＴＯ 絞り
Ｘ 光軸
【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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