(57)【要約】【課題】  高密度光ディスクを含む少なくとも３種類の光ディスクに対する情報の再生及び／又は記録に用いられ、トラッキング特性に問題が生じない対物レンズ、光ピックアップ装置及びカップリングレンズを提供する。【解決手段】  本発明の対物レンズは、第１〜第３光ディスクに対して、波長λ１〜λ３の各光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行う光ピックアップ装置用の対物レンズであり、対物レンズには波長λ１、λ２及びλ３の各光束が入射し、波長λ１の光束に対する前記対物レンズの光学系倍率ｍ１は、０＜ｍ１≦１／１０を満たす。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、保護基板厚ｔ１の第１光ディスクに対して、第１光源から出射される波長λ１の光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行い、保護基板厚ｔ２（０．９×ｔ１≦ｔ２）の第２光ディスクに対して、第２光源から出射される波長λ２（１．５×λ１≦λ２≦１．７×λ１）の光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行い、保護基板厚ｔ３（ｔ２＜ｔ３）の第３光ディスクに対して、第３光源から出射される波長λ３（１．８×λ１≦λ３≦２．２×λ１）の光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行う光ピックアップ装置用の対物レンズにおいて、
前記対物レンズは、前記各光ディスクに対して情報の再生又は記録を行う際に、それぞれ対応する前記波長λ１、λ２及びλ３の光束が入射して使用され、前記波長λ１の光束に対する前記対物レンズの光学系倍率ｍ１は、
０＜ｍ１≦１／１０
を満たすことを特徴とする対物レンズ。
【請求項２】
０＜ｍ１≦１／１５
を満たすことを特徴とする請求項１に記載の対物レンズ。
【請求項３】
前記波長λ３の光束に対する前記対物レンズの光学系倍率ｍ３は、
−１／１０≦ｍ３＜０
を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の対物レンズ。
【請求項４】
−１／１５≦ｍ３＜０
を満たすことを特徴とする請求項３に記載の対物レンズ。
【請求項５】
前記対物レンズの少なくとも１つの光学面に位相構造が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の対物レンズ。
【請求項６】
前記位相構造が回折構造であることを特徴とする請求項５に記載の対物レンズ。
【請求項７】
前記対物レンズのアッベ数νｄは、
４０≦νｄ≦９０
を満たし、前記回折構造において前記第３光ディスクの記録又は再生には使用しない領域に形成された各輪帯間の光軸に平行な方向の段差量ｄｏｕｔは、
（２ｋ−１）×λ１／（ｎ１−１）≦ｄｏｕｔ＜２ｋ×λ１／（ｎ１−１）
を満たすことを特徴とする請求項６記載の対物レンズ。
ｋ：正の整数
ｎ１：前記波長λ１の光束に対する前記対物レンズの屈折率
【請求項８】
５×λ１／（ｎ１−１）≦ｄｏｕｔ＜６×λ１／（ｎ１−１）
を満たすことを特徴とする請求項７に記載の対物レンズ。
【請求項９】
前記第１光源から出射される光束の波長が＋１０ｎｍ変化した光束を入射させた際に、近軸集光位置をＰ０、前記波長λ３の光束の記録及び／又は再生に用いられる第１領域のうち、最も光軸より遠い領域を通過した光束の集光位置をＰ１、前記第１領域より外側に配置される第２領域のうち、最も光軸に近い領域を通過した光束の集光位置をＰ２、最も光軸より遠い領域を通過した光束の集光位置をＰ３とすると、
１．７×１０−３≦｜Ｐ２−Ｐ３｜≦７．０×１０−３
Ｐ０≦Ｐ２≦Ｐ１又はＰ１≦Ｐ２≦Ｐ０
を満たすことを特徴とする請求項７又は８に記載の対物レンズ。
【請求項１０】
前記波長λ１の光束で波長が変化した場合に、縦球面収差における前記第１領域内での収差の傾きと、第２領域内での収差の傾きが同方向となっていることを特徴とする請求項７又は８に記載の対物レンズ。
【請求項１１】
前記波長λ３の光束が入射した場合に、前記光学面において前記波長λ３の光束に対する開口数以上の領域を通過した光は、前記第３光ディスク上で集光スポット位置より０．０１ｍｍ以上離れた位置に集光することを特徴とする請求項６に記載の対物レンズ。
【請求項１２】
前記位相構造は、前記波長λ１、λ２及びλ３の光束のうち少なくとも１つの光束に対して正の回折作用を与えることを特徴とする請求項６に記載の対物レンズ。
【請求項１３】
前記第１、第２及び第３光ディスクのうち少なくとも１つの光ディスクに対して、その情報記録面上に形成される集光スポットの波面収差の成分である、温度が上昇した場合の３次の球面収差変化は、正であることを特徴とする請求項１２に記載の対物レンズ。
【請求項１４】
前記位相構造のパワーが負であることを特徴とする請求項６に記載の対物レンズ。
【請求項１５】
前記位相構造が、前記光学面の前記波長λ２の光束が通過する領域に設けられていることを特徴とする請求項５〜１４のいずれか一項に記載の対物レンズ。
【請求項１６】
前記位相構造において、前記波長λ１の光束は実質的に位相差を与えられずに透過し、前記波長λ２の光束は実質的に位相差を与えられて回折することを特徴とする請求項６〜１５のいずれか一項に記載の対物レンズ。
【請求項１７】
前記位相構造において、前記波長λ２の光束は実質的に位相差を与えられずに透過し、前記波長λ１の光束は実質的に位相差を与えられて回折することを特徴とする請求項６〜１５のいずれか一項に記載の対物レンズ。
【請求項１８】
前記第１光ディスクの情報記録面上に形成される集光スポットにおける前記波長λ１の光束の波長変化に対する光軸方向の波面収差最小位置変化量ｄｆｂ／ｄλが、
｜ｄｆｂ／ｄλ｜≦０．１［μｍ／ｎｍ］
を満たすことを特徴とする請求項１４に記載の対物レンズ。
【請求項１９】
前記第２光ディスクの情報記録面上に形成される集光スポットにおける前記波長λ２の光束の波長変化に対する光軸方向の波面収差最小位置変化量ｄｆｂ／ｄλが、
｜ｄｆｂ／ｄλ｜≦０．２［μｍ／ｎｍ］
を満たすことを特徴とする請求項１４に記載の対物レンズ。
【請求項２０】
前記位相構造は、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯で構成される回折構造であり、前記位相構造の光軸を含む断面形状が鋸歯形状であり、波長λ３の記録及び／又は再生に使用される領域に形成された前記各輪帯の光軸方向の段差の距離ｄが、
８×λ１／（ｎ１−１）≦ｄ＜９×λ１／（ｎ１−１）
を満たすことを特徴とする請求項５〜１９のいずれか一項に記載の対物レンズ。
ｎ１：前記波長λ１の光束に対する前記対物レンズの屈折率
【請求項２１】
前記位相構造は、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯で構成される回折構造であり、前記位相構造の光軸を含む断面形状が鋸歯形状であり、波長λ３の記録及び／又は再生に使用される領域に形成された前記各輪帯の光軸方向の段差の距離ｄが、
６×λ１／（ｎ１−１）≦ｄ＜７×λ１／（ｎ１−１）
を満たすことを特徴とする請求項５〜１９のいずれか一項に記載の対物レンズ。
ｎ１：前記波長λ１の光束に対する前記対物レンズの屈折率
【請求項２２】
前記位相構造は、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯で構成される回折構造であり、前記位相構造の光軸を含む断面形状が鋸歯形状であり、波長λ３の記録及び／又は再生に使用される領域に形成された前記各輪帯の光軸方向の段差の距離ｄが、
１０×λ１／（ｎ１−１）≦ｄ＜１２×λ１／（ｎ１−１）
を満たすことを特徴とする請求項５〜１９のいずれか一項に記載の対物レンズ。
ｎ１：前記波長λ１の光束に対する前記対物レンズの屈折率
【請求項２３】
前記波長λ１の光束に対する前記対物レンズの焦点距離ｆ１が、
０．８ｍｍ≦ｆ１≦４．０ｍｍ
を満たすことを特徴とする請求項１〜２２のいずれか一項に記載の対物レンズ。
【請求項２４】
前記波長λ１の光束に対する前記対物レンズの焦点距離ｆ１が、
１．３ｍｍ≦ｆ１≦２．２ｍｍを満たすことを特徴とする請求項２３記載の対物レンズ。
【請求項２５】
前記波長λ３の光束に対する前記対物レンズの前記光ディスク側の開口数ＮＡ３が、
０．４９≦ＮＡ３≦０．５４
を満たすことを特徴とする請求項１〜２４のいずれか一項に記載の対物レンズ。
【請求項２６】
ｔ１＝ｔ２であることを特徴とする請求項１〜２５のいずれか一項に記載の対物レンズ。
【請求項２７】
前記波長λ２の光束に対する前記対物レンズの光学系倍率ｍ２は、
ｍ２＝０であることを特徴とする請求項１〜２６のいずれか一項に記載の対物レンズ。
【請求項２８】
プラスチック製であることを特徴とする請求項１〜２７のいずれか一項に記載の対物レンズ。
【請求項２９】
ガラス製であることを特徴とする請求項１〜２７のいずれか一項に記載の対物レンズ。
【請求項３０】
２つのレンズを組み合わせて構成されることを特徴とする請求項１〜２９のいずれか一項に記載の対物レンズ。
【請求項３１】
前記対物レンズは２つ以上のレンズで構成され、最も前記光源側に配置されるレンズに前記位相構造が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の対物レンズ。
【請求項３２】
請求項１〜３１のいずれか一項に記載の対物レンズを備えることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３３】
前記波長λ３の光束の光路上に開口制限素子が配置されることを特徴とする請求項３２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３４】
前記開口制限素子が、液晶素子又は波長選択フィルタであることを特徴とする請求項３２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３５】
前記波長λ１の光束の光路上に、前記波長λ１の光束の色収差を補正する機能を有する色収差補正素子が配置されていることを特徴とする請求項３２記載の光ピックアップ装置。
【請求項３６】
前記第１光ディスクに対して情報の再生又は記録を行う際には、前記第１光ディスクの情報記録面上で反射された前記第１光源からの光束を受光し、前記第２光ディスクに対して情報の再生又は記録を行う際には、前記第２光ディスクの情報記録面上で反射された前記第２光源からの光束を受光するとともに、前記第３光ディスクに対して情報の再生又は記録を行う際には、前記第３光ディスクの情報記録面上で反射された前記第３光源からの光束を受光する光検出器を備えることを特徴とする請求項３２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３７】
前記波長λ１、λ２及びλ３の各光束の共通光路上に、光軸方向に移動可能なカップリングレンズが配置されることを特徴とする請求項３６に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３８】
前記波長λ１、λ２及びλ３の各光束の共通光路上に、カップリングレンズと液晶素子とが配置されることを特徴とする請求項３６に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３９】
前記カップリングレンズの少なくとも１面には、回折構造が形成されていることを特徴とする請求項３７又は３８に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４０】
前記カップリングレンズの回折構造は、前記第１光ディスクの情報記録面上に形成される集光スポットにおける前記波長λ１の光束の波長変化に対する光軸方向の波面収差最小位置変化量ｄｆｂ／ｄλが、
｜ｄｆｂ／ｄλ｜≦０．１［μｍ／ｎｍ］
を満たすことを特徴とする請求項３９記載の光ピックアップ装置。
【請求項４１】
前記カップリングレンズと液晶素子とが一体化されていることを特徴とする請求項３７に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４２】
前記第２光源と前記第３光源とが、同一の筐体内に格納されることで１パッケージ化されていることを特徴とする請求項３６〜４１のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４３】
前記第１、第２及び第３光ディスクのうち少なくとも１つの情報記録面上で反射された前記第１光源からの光束を受光する光検出器に関して、前記第１光ディスクの情報記録面上で反射された前記第１光源からの光束及び前記第２光ディスクの情報記録面上で反射された前記第２光源からの光束を受光する光検出器と、前記第３光ディスクの情報記録面上で反射された前記第３光源からの光束を受光する光検出器とを備えることを特徴とする請求項３２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４４】
前記波長λ１、λ２及びλ３の各光束の共通光路上にカップリングレンズが配置され、当該カップリングレンズの少なくとも１つの光学面に回折構造が設けられていることを特徴とする請求項４３に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４５】
前記波長λ１の光束に対する前記カップリングレンズの焦点距離ｆｃが、
６ｍｍ≦ｆｃ≦１５ｍｍを満たすことを特徴とする請求項４４に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４６】
前記波長λ１の光束のみが通過する光路中に前記波長λ１の光束に対する色収差補正素子が配置されていることを特徴とする請求項４５記載の光ピックアップ装置。
【請求項４７】
前記第１光ディスクの情報記録面上で反射された前記第１光源からの光束及び前記第２光ディスクの情報記録面上で反射された前記第２光源からの光束を受光する光検出器と前記カップリングレンズとの間の光路中に非点収差板が配置されており、
少なくとも前記波長λ１及び波長λ２の光束のうち、一方の波長の光束が、前記非点収差板を反射してから前記カップリングレンズに入射することを特徴とする請求項４４〜４６の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４８】
前記第１光ディスクの情報記録面上で反射された前記第１光源からの光束及び前記第２光ディスクの情報記録面上反射された前記第２光源からの光束を受光する光検出器と前記カップリングレンズとの間の光路中に複合ビームスプリッタが配置されており、
前記波長λ１及び波長λ２の光束は、前記複合ビームスプリッタで光路合成されてから前記カップリングレンズに入射し、当該複合ビームスプリッタによって前記波長λ１及び波長λ２の光束の往路と復路との光路が異なることを特徴とする請求項４４〜４６の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４９】
前記複合ビームスプリッタは、
波長に応じて光を透過又は反射するダイクロ機能を有する第１面と、
偏光方向に応じて透過又は反射するビームスプリッタ機能を有する第２面と、
光を反射する第３面とを備えることを特徴とする請求項４８に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５０】
前記波長λ２の光束は、
前記第２光源から出射された場合には前記第１面及び前記第２面を透過した後に前記複合ビームスプリッタから出射され、前記カップリングレンズから出射された場合には前記第２面及び前記第３面で反射されることで前記複合ビームスプリッタから出射され、
前記波長λ１の光束は、
前記第１光源から出射された場合には前記第１面で反射された後に第２面を透過することで前記複合ビームスプリッタから出射され、前記カップリングレンズから出射された場合には前記第２面及び前記第３面で反射されることで前記複合ビームスプリッタから出射されることを特徴とする請求項４９記載の光ピックアップ装置。
【請求項５１】
前記カップリングレンズに形成された前記回折構造は、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯で構成され、前記回折構造の光軸を含む断面形状が鋸歯形状であり、前記各輪帯の光軸方向の段差の距離ｄが、
２×λ１／（ｎ１−１）≦ｄ＜３×λ１／（ｎ１−１）
を満たすことを特徴とする請求項４４に記載の光ピックアップ装置。
ｎ１：前記波長λ１の光束に対する前記カップリングレンズの屈折率
【請求項５２】
前記カップリングレンズの回折構造が、前記カップリングレンズの光ディスク側の光学面と前記光源側の光学面の両方に形成されていることを特徴とする請求項４４〜５１のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５３】
前記カップリングレンズの前記光源側の光学面に形成される前記回折構造は、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯で構成され、前記回折構造の光軸を含む断面形状が鋸歯形状であり、前記各輪帯の光軸方向の段差の距離ｄが、
１０×λ１／（ｎ１−１）≦ｄ＜１２×λ１／（ｎ１−１）
を満たすことを特徴とする請求項５２に記載の光ピックアップ装置。
ｎ１：前記波長λ１の光束に対する前記カップリングレンズの屈折率
【請求項５４】
前記カップリングレンズの前記光源側の光学面に形成される前記回折構造において、前記波長λ１の光束は実質的に位相差を与えられずに透過し、前記波長λ２の光束は実質的に位相差を与えられて回折することを特徴とする請求項５２又は５３に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５５】
前記カップリングレンズが、前記波長λ１及び波長λ２の光束が通過するカップリングレンズと、前記波長λ３の光束が通過するカップリングレンズとに別体化されて配置されていることを特徴とする請求項４４に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５６】
前記第３光ディスクの情報記録面上で反射された前記第３光源からの光束を受光する光検出器がホログラムレーザであることを特徴とする請求項４３に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５７】
前記第１、第２及び第３光ディスクのうち少なくとも１つの情報記録面上で反射した前記光束を受光する光検出器に関して、前記第２光ディスクの情報記録面上で反射された前記第２光源からの光束及び前記第３光ディスクの情報記録面上で反射された前記第３光源からの光束を受光する光検出器と、前記第１光ディスクの情報記録面上で反射された前記第３光源からの光束を受光する光検出器とを備えることを特徴とする請求項３２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５８】
回折構造を有し、前記波長λ２及び波長λ３の光束が通過するように共通化されたカップリングレンズを備えることを特徴とする請求項５７に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５９】
前記第２光ディスクの情報記録面上で反射された前記第２光源からの光束及び前記第３光ディスクの情報記録面上で反射された前記第３光源からの光束を受光する光検出器と、前記第２光源と、前記第３光源とが、同一の筐体内に格納されることで１パッケージ化されていることを特徴とする請求項５７又は５８に記載の光ピックアップ装置。
【請求項６０】
前記第１光ディスクの情報記録面上で反射された前記第１光源からの光束を受光する光検出器と、
第２光ディスクの情報記録面上で反射された前記第２光源からの光束を受光する光検出器及び前記第２光源とが１パッケージ化された第１レーザと、
第３光ディスクの情報記録面上で反射された前記第３光源からの光束を受光する光検出器及び前記第３光源とが１パッケージ化された第２レーザとを備えることを特徴とする請求項３２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項６１】
複数のプリズム機能を有するラミレートプリズムが、前記波長λ１、λ２及びλ３の各光束のうち、少なくとも２つの光束の共通光路上に配置されていることを特徴とする請求項３２に記載のピックアップ装置。
【請求項６２】
前記波長λ１、λ２及びλ３の各光束の共通光路上に、回折格子を有するカップリングレンズが設けられ、
光軸に垂直な方向の前記対物レンズの移動を前記カップリングレンズの前記回折格子により検出することを特徴とする請求項３２〜３６、４２、４３、５７、６０、６１の何れか一項に記載のピックアップ装置。
【請求項６３】
前記カップリングレンズには回折格子が設けられており、
光軸に垂直な方向の前記対物レンズの移動を前記カップリングレンズの前記回折格子により検出することを特徴とする請求項３７〜４１、４４〜５５、５８、５９の何れか一項に記載のピックアップ装置。
【請求項６４】
請求項３６記載の光ピックアップ装置に備えられ、
前記波長λ１、λ２及びλ３の各光束の共通光路上で光軸方向に移動可能であることを特徴とするカップリングレンズ。
【請求項６５】
液晶素子と一体化されていることを特徴とする請求項６４記載のカップリングレンズ。
【請求項６６】
請求項４３記載の光ピックアップ装置に備えられ、
少なくとの１つの光学面に回折構造が設けられているとともに、前記波長λ１、λ２及びλ３の各光束の共通光路上に配置されていることを特徴とするカップリングレンズ。
【請求項６７】
前記波長λ１の光束に対する焦点距離ｆｃが、
６ｍｍ≦ｆｃ≦１５ｍｍを満たすことを特徴とする請求項６６に記載のカップリングレンズ。
【請求項６８】
前記波長λ１及び波長λ２の光束が通過するカップリングレンズと、前記波長λ３の光束が通過するカップリングレンズとに別体化されて配置されていることを特徴とする請求項６６に記載のカップリングレンズ。
【請求項６９】
請求項５７記載の光ピックアップ装置に備えられ、
回折構造を有し、前記波長λ２及び波長λ３の光束が通過するように共通化されていることを特徴とするカップリングレンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対物レンズ、光ピックアップ装置及びカップリングレンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ピックアップ装置において、光ディスクに記録された情報の再生や、光ディスクへの情報の記録のための光源として使用されるレーザ光源の短波長化が進み、例えば、青紫色半導体レーザや、第２高調波発生を利用して赤外半導体レーザの波長変換を行う青紫色ＳＨＧレーザ等の波長４０５ｎｍのレーザ光源が実用化されつつある。
これら青紫色レーザ光源を使用すると、デジタルバーサタイルディスク（以下、ＤＶＤと略記する）と同じ開口数（ＮＡ）の対物レンズを使用する場合で、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１５〜２０ＧＢの情報の記録が可能となり、対物レンズのＮＡを０．８５にまで高めた場合には、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、２３〜２７ＧＢの情報の記録が可能となる。以下、本明細書では、青紫色レーザ光源を使用する光ディスク及び光磁気ディスクを総称して「高密度光ディスク」という。
【０００３】
ところで、高密度光ディスクとして、現在２つの規格が提案されている。１つはＮＡ０．８５の対物レンズを使用し保護層厚みが０．１ｍｍであるブルーレイディスク（以下、ＢＤと略記する）であり、もう１つはＮＡ０．６５乃至０．６７の対物レンズを使用し保護層厚みが０．６ｍｍであるＨＤＤＶＤ（以下、ＨＤと略記する）である。将来、市場にこれら２つの規格の高密度光ディスクが流通する可能性があることを鑑みると、何れの高密度光ディスクに対しても既存のＤＶＤやＣＤも記録・再生を行なうことができる互換用光ピックアップ装置は重要であり、中でも対物レンズで互換を行なう１レンズ方式は最も理想的な形態である。
【０００４】
従来より、複数の光ディスクに使用される光束の波長や保護基板厚が異なることに起因して発生する収差の補正方法として、対物光学系への入射光束の発散度合いを変えたり、あるいは、光ピックアップ装置を構成する光学素子の光学面に回折構造を設ける技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−２９８４２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の発明は、ＤＶＤ／ＣＤ間で互換を達成する際の収差補正方法として、対物光学系への入射光束の発散度合いを変えるものであり、この技術を高密度光ディスクとＣＤとの互換達成に適用すると、高密度光ディスクは、使用光束の波長が短く、ＮＡが大きく、保護層厚の差が大きいことから、トラッキング時のレンズシフトによるコマ収差の発生量が大きくなるという問題や、軸外特性が大きく悪化するという問題がある。
【０００６】
本発明の課題は、上述の問題を考慮したものであり、高密度光ディスクを含む少なくとも３種類の光ディスクに対する情報の再生及び／又は記録に用いられ、トラッキング特性に問題が生じない対物レンズ、光ピックアップ装置及びカップリングレンズを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書においては、上述したＢＤやＨＤ以外にも、情報記録面上に数〜数十ｎｍ程度の厚さの保護膜を有する光ディスクや、保護層或いは保護膜の厚さが０（ゼロ）の光ディスクも高密度光ディスクに含むものとする。
本明細書においては、ＤＶＤとは、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等のＤＶＤ系列の光ディスクの総称であり、ＣＤとは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ａｕｄｉｏ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等のＣＤ系列の光ディスクの総称である。
【０００８】
以上の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、少なくとも、保護基板厚ｔ１の第１光ディスクに対して、第１光源から出射される波長λ１の光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行い、保護基板厚ｔ２（ｔ１≦ｔ２）の第２光ディスクに対して、第２光源から出射される波長λ２（１．５×λ１≦λ２≦１．７×λ１）の光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行い、保護基板厚ｔ３（ｔ２＜ｔ３）の第３光ディスクに対して、第３光源から出射される波長λ３（１．８×λ１≦λ３≦２．２×λ１）の光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行う光ピックアップ装置用の対物レンズにおいて、
前記対物レンズは、前記各光ディスクに対して情報の再生又は記録を行う際に、それぞれ対応する前記波長λ１、λ２及びλ３の光束が入射して使用され、前記波長λ１の光束に対する前記対物レンズの光学系倍率ｍ１は、
０＜ｍ１≦１／１０
を満たすことを特徴とする。
【０００９】
なお、保護基板厚ｔ２としてより好ましくは０．９×ｔ１≦ｔ２である。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の対物レンズにおいて、
０＜ｍ１≦１／２０
を満たすことを特徴とする。
【００１１】
なお、光学系倍率ｍ１としてより好ましくは０＜ｍ１≦１／１５である。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の対物レンズにおいて、
前記波長λ３の光束に対する前記対物レンズの光学系倍率ｍ３は、
−１／１０≦ｍ３＜０
を満たすことを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項３に記載の対物レンズにおいて、
−１／２０≦ｍ３＜０
を満たすことを特徴とする。
【００１４】
なお、光学系倍率ｍ３としてより好ましくは−１／１５≦ｍ３＜０である。
【００１５】
対物光学系の光学面上に形成する位相構造は、第１波長λ１と第２波長λ２の波長差に起因する色収差、及び／又は、第１光ディスクの保護層と第２光ディスクの保護層の厚みの差に起因する球面収差を補正するための構造である。ここでいう色収差とは、波長差に起因する光軸方向の波面収差最小位置変動を指す。
【００１６】
上述の位相構造は、回折構造、光路差付与構造の何れであってもよい。回折構造としては、図１に模式的に示すように、複数の輪帯１００から構成され、光軸を含む断面形状が鋸歯形状であるものや、図２に模式的に示すように、段差１０１の方向が有効径内で同一である複数の輪帯１０２から構成され、光軸を含む断面形状が階段形状であるものや、図３に模式的に示すように、内部に階段構造が形成された複数の輪帯１０３から構成されるものや、図４に模式的に示すように、段差１０４の方向が有効径途中で入れ替わる複数の輪帯１０５から構成され、光軸を含む断面形状が階段形状であるものがある。また、光路差付与構造としては、図４に模式的に示すように、段差１０４の方向が有効径途中で入れ替わる複数の輪帯１０５から構成され、光軸を含む断面形状が階段形状であるものがある。従って、図４に模式的に示した構造は、回折構造である場合もあるし、光路差付与構造である場合もある。尚、図１乃至図４は、各位相構造を平面上に形成した場合を模式的に示したものであるが、各位相構造を球面或いは非球面上に形成してもよい。
尚、本明細書では、図１、２、及び４に示したような複数の輪帯から構成される回折構造を記号「ＤＯＥ」で表し、図３に示したような内部に階段構造が形成された複数の輪帯から構成される回折構造を記号「ＨＯＥ」で表すものとする。
【００１７】
請求項１〜４に記載の発明のように、波長λ１の光束を緩い収束光として対物レンズに入射させ、波長λ３の光束を緩い発散光として対物レンズに入射させることにより、例えば、波長λ１の光束を平行光として入射させる場合と比較して、対物レンズの光学系倍率を抑えることができ、トラッキング時の収差の発生量を抑えることが可能となる。
【００１８】
また、保護基板厚ｔ２が０．９×ｔ１≦ｔ２、光学系倍率ｍ１が０＜ｍ１≦１／１５、光学系倍率ｍ３が−１／１５≦ｍ３＜０の少なくとも１つが満たされていると、従来の対物レンズよりも薄いスーパースリムレンズであっても、トラッキング時の収差の発生量を押さえることができる。
【００１９】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、前記対物レンズの少なくとも１つの光学面に位相構造が設けられていることを特徴とする。
【００２０】
請求項５記載の発明によれば、対物レンズの少なくとも１つの光学面に位相構造が設けられているので、この位相構造によって第１光ディスクと第２光ディスクとの互換、対物レンズがプラスチックを材料としている場合には材料の屈折率の温度依存性により温度変化時に生じる収差補正、又は最も波長の短い第１光ディスクの色補正等を行うことができる。
【００２１】
請求項６記載の発明は、請求項５に記載の対物レンズにおいて、前記位相構造が回折構造であることを特徴とする。
【００２２】
請求項６記載の発明によれば、位相構造が回折構造であるので、第１光ディスクと第２光ディスクとの互換、対物レンズの温度に対する収差補正、又は第１光ディスクの色補正等をより効果的に行うことができる。
【００２３】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の対物レンズにおいて、
前記対物レンズのアッベ数νｄは、
４０≦νｄ≦９０
を満たし、前記回折構造において前記第３光ディスクの記録又は再生には使用しない領域に形成された各輪帯間の光軸に平行な方向の段差量ｄｏｕｔは、
（２ｋ−１）×λ１／（ｎ１−１）≦ｄｏｕｔ＜２ｋ×λ１／（ｎ１−１）
を満たすことを特徴とする。
【００２４】
請求項７記載の発明によれば、対物レンズのアッベ数νｄが、４０≦νｄ≦９０を満たし、回折構造において第３光ディスクの記録及び／又は再生には使用しない領域に形成された各輪帯間の光軸に平行な方向の段差量ｄｏｕｔが、（２ｋ−１）×λ１／（ｎ１−１）≦ｄｏｕｔ＜２ｋ×λ１／（ｎ１−１）を満たしているので、前記領域を通過した波長λ３の光束は２つ以上の不要回折光に光量が分散され、第３光ディスクのフォーカス信号に強い疑似信号が生じない。したがって、良好に対物レンズのフォーカシングを行うことができる。
【００２５】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の対物レンズにおいて、
５×λ１／（ｎ１−１）≦ｄｏｕｔ＜６×λ１／（ｎ１−１）
を満たすことを特徴とする。
【００２６】
請求項８記載の発明によれば、５×λ１／（ｎ１−１）≦ｄｏｕｔ＜６×λ１／（ｎ１−１）が満たされているので、使用する波長λ１，λ２の光束における回折光は理論上の回折効率が高くなる。
【００２７】
請求項９記載の発明は、請求項７又は８に記載の対物レンズにおいて、
前記第１光源から出射される光束の波長が＋１０ｎｍ変化した光束を入射させた際に、近軸集光位置をＰ０、前記波長λ３の光束の記録及び／又は再生に用いられる第１領域のうち、最も光軸より遠い領域を通過した光束の集光位置をＰ１、前記第１領域より外側に配置される第２領域のうち、最も光軸に近い領域を通過した光束の集光位置をＰ２、最も光軸より遠い領域を通過した光束の集光位置をＰ３とすると、
１．７×１０−３≦｜Ｐ２−Ｐ３｜≦７．０×１０−３
Ｐ０≦Ｐ２≦Ｐ１又はＰ１≦Ｐ２≦Ｐ０
を満たすことを特徴とする。
【００２８】
さらに記録・再生信号に悪影響を与えないためには、低い光量ながらも不要回折光が波長λ３の光束の集光スポット位置に集光しないことが望ましい。最も光量の高い２つの回折次数光の集光位置と球面収差のうち、球面収差は第１光ディスクに対する第２光ディスクの光学系倍率から定められる。一方波長特性も第１光ディスクに対する第２光ディスクの光学系倍率より定められるため、球面収差と波長特性の両方の観点から適当な光学系倍率を設定する。
集光位置は対物レンズの色収差により決定される。フレアの集光位置をフォーカス位置より可能な限り離すためには、色収差の絶対値を大きくする必要がある。しかし色収差が大きくなると、回折ピッチが小さくなって効率が低下したり、モードホップ時に記録が不可能となる問題があるため、色収差とフレアの集光位置のバランスを取ることが重要となる。
これらのことから、請求項９記載の発明のように、近軸集光位置をＰ０、波長λ３の光束の記録及び／又は再生に用いられる第１領域のうち、最も光軸より遠い領域を通過した光束の集光位置をＰ１、第１領域より外側に配置される第２領域のうち、最も光軸に近い領域を通過した光束の集光位置をＰ２、最も光軸より遠い領域を通過した光束の集光位置をＰ３とすると、
１．７×１０−３≦｜Ｐ２−Ｐ３｜≦７．０×１０−３
Ｐ０≦Ｐ２≦Ｐ１又はＰ１≦Ｐ２≦Ｐ０
が満たされていれば、波長が短くＮＡが高いため誤差感度が厳しい波長λ１の光束に対して、波長変化時や温度変化時、又はモードホップ時にも波面収差劣化を押さえることができる。また開口数ＮＡ３以上の波長λ３の光束に対して光ディスク上において集光スポットと異なる位置に集光させながら光密度を薄くすることができる。
【００２９】
請求項１０記載の発明は、請求項７又は８に記載の対物レンズにおいて、
前記波長λ１の光束で波長が変化した場合に、縦球面収差における前記第１領域内での収差の傾きと、第２領域内での収差の傾きが同方向となっていることを特徴とする。
【００３０】
請求項１０記載の発明によれば、波長λ１の光束で波長が変化した場合に、縦球面収差における前記第１領域内での収差の傾きと、第２領域内での収差の傾きが同方向となっている。縦球面収差における第１領域内での収差の傾きと第２領域内での収差の傾きとが同方向とは、第１領域において光が通過する光軸からの距離が離れるにつれて光が対物レンズから離れて光軸と交わる場合、第２領域でも光が通過する光軸からの距離が離れるにつれて光が対物レンズから離れて光軸と交わることである。他方、第１領域において光が通過する光軸からの距離が離れるにつれて光が対物レンズから近づいて光軸と交わる場合、第２領域でも光が通過する光軸からの距離が離れるにつれて光が対物レンズに近づいて光軸と交わることでもある。ここで、高次収差は光学素子の組み合わせによって解消することは困難であるが、上述したように第１領域を通過した光束の集光位置の変位方向と、前記第２領域を通過した光束の集光位置の変位方向とが同方向であれば、波長変化時や温度変化時にも波面収差に高次収差を生じさせることなく第３光ディスク側において良好に開口制限を行うことができる。
【００３１】
請求項１１記載の発明は、請求項６記載の対物レンズにおいて、
前記波長λ３の光束が入射した場合に、前記光学面において前記波長λ３の光束に対する開口数以上の領域を通過した光は、前記第３光ディスク上で集光スポット位置より０．０１ｍｍ以上離れた位置に集光することを特徴とする。
【００３２】
請求項１１記載の発明によれば、波長λ３の光束が入射した場合に、光学面において波長λ３の光束に対する開口数以上の領域を通過した光は、第３光ディスク上で集光スポット位置より０．０１ｍｍ以上離れた位置に集光しているので、開口数ＮＡ３以上の波長λ３の光束に対して、光ディスク上において波長λ３の記録・再生に問題ない程度に集光スポットから離れた位置に集光させることができ、さらには誤差感度が大きい波長λ１の光束の波長変化、温度変化、モードホップ時の波面収差劣化を抑えることができる。
【００３３】
請求項１２記載の発明は、請求項６に記載の対物レンズにおいて、前記位相構造は、前記波長λ１、λ２及びλ３の光束のうち少なくとも１つの光束に対して正の回折作用を与えることを特徴とする。
【００３４】
請求項１２記載の発明によれば、位相構造が、波長λ１、λ２及びλ３の光束のうち少なくとも１つの光束に対して正の回折作用を与えるので、例えば対物レンズがプラスチックを材料としている場合、材料の屈折率の温度依存性により対物レンズの温度に対する収差特性補正が可能となる。
【００３５】
請求項１３記載の発明は、請求項１０記載の対物レンズにおいて、
前記第１、第２及び第３光ディスクのうち少なくとも１つの光ディスクに対して、その情報記録面上に形成される集光スポットの波面収差の成分である、温度が上昇した場合の３次の球面収差変化は、正であることを特徴としている。
【００３６】
ここで、長波長変化に対する３次の球面収差変化と、温度上昇に対する３次の球面収差変化との符号が逆方向であれば、通常高温環境ではレーザの発振波長が長くなるため両者が打ち消しあう。さらに完全に打ち消すのではなく、請求項１３のように球面収差変化として正の球面収差を残留させれば、波長変化時も温度変化時も波面収差劣化を抑えることができる。
【００３７】
請求項１４記載の発明は、請求項６に記載の対物レンズにおいて、前記位相構造のパワーが負であることを特徴とする。
【００３８】
請求項１４に記載の発明のように、対物レンズの光学面に設ける位相構造を、波長λ１、λ２及びλ３の光束のうち少なくとも１つの光束に対して負の回折パワーと対物レンズの材料により正の屈折パワーとで打ち消すことで、波長変動による色収差を補正できる。
【００３９】
請求項１５記載の発明は、請求項５〜１４のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、前記位相構造が、前記光学面の前記波長λ２の光束が通過する領域に設けられていることを特徴とする。
【００４０】
請求項１５記載の発明によれば、光学面の波長λ２の光束が通過する領域に位相構造が設けられているので、第１光ディスクと第２光ディスクとを互換することが可能となる。また、例えば第１光ディスクと第２光ディスクとの有効径がほぼおなじＨＤとＤＶＤとの場合には、第１光ディスクの色補正も可能となる。
【００４１】
請求項１６記載の発明は、請求項６〜１５のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、前記位相構造において、前記波長λ１の光束は実質的に位相差を与えられずに透過し、前記波長λ２の光束は実質的に位相差を与えられて回折することを特徴とする。
【００４２】
請求項１６記載の発明によれば、位相構造によって、波長λ１の光束は実質的に位相差を与えられずに透過し、波長λ２の光束は実質的に位相差を与えられて回折するので、波長に対して選択的に回折作用を付与することができる。
【００４３】
請求項１７記載の発明は、請求項６〜１５のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、前記位相構造において、前記波長λ２の光束は実質的に位相差を与えられずに透過し、前記波長λ１の光束は実質的に位相差を与えられて回折することを特徴とする。
【００４４】
請求項１８記載の発明は、請求項１４に記載の対物レンズにおいて、前記第１光ディスクの情報記録面上に形成される集光スポットにおける前記波長λ１の光束の波長変化に対する光軸方向の波面収差最小位置変化量ｄｆｂ／ｄλが、
｜ｄｆｂ／ｄλ｜≦０．１［μｍ／ｎｍ］
を満たすことを特徴とする。
【００４５】
請求項１９記載の発明は、請求項１４に記載の対物レンズにおいて、前記第２光ディスクの情報記録面上に形成される集光スポットにおける前記波長λ２の光束の波長変化に対する光軸方向の波面収差最小位置変化量ｄｆｂ／ｄλが、
｜ｄｆｂ／ｄλ｜≦０．２［μｍ／ｎｍ］
を満たすことを特徴とする。
【００４６】
請求項２０記載の発明は、請求項５〜１９のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、前記位相構造は、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯で構成される回折構造であり、前記位相構造の光軸を含む断面形状が鋸歯形状であり、波長λ３の記録及び／又は再生に使用される領域に形成された前記各輪帯の光軸方向の段差の距離ｄが、
８×λ１／（ｎ１−１）≦ｄ＜９×λ１／（ｎ１−１）
を満たすことを特徴とする。
ｎ１：前記波長λ１の光束に対する前記対物レンズの屈折率
【００４７】
請求項２１記載の発明は、請求項５〜１９のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、前記位相構造は、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯で構成される回折構造であり、前記位相構造の光軸を含む断面形状が鋸歯形状であり、波長λ３の記録及び／又は再生に使用される領域に形成された前記各輪帯の光軸方向の段差の距離ｄが、
６×λ１／（ｎ１−１）≦ｄ＜７×λ１／（ｎ１−１）
を満たすことを特徴とする。
ｎ１：前記波長λ１の光束に対する前記対物レンズの屈折率
【００４８】
請求項２２記載の発明は、請求項５〜１９のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、前記位相構造は、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯で構成される回折構造であり、前記位相構造の光軸を含む断面形状が鋸歯形状であり、波長λ３の記録及び／又は再生に使用される領域に形成された前記各輪帯の光軸方向の段差の距離ｄが、
１０×λ１／（ｎ１−１）≦ｄ＜１２×λ１／（ｎ１−１）を満たすことを特徴とする。
ｎ１：前記波長λ１の光束に対する前記対物レンズの屈折率
【００４９】
請求項２３記載の発明は、請求項１〜２２のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、前記波長λ１の光束に対する前記対物レンズの焦点距離ｆ１が、０．８ｍｍ≦ｆ１≦４．０ｍｍを満たすことを特徴とする。
【００５０】
請求項２４記載の発明は、請求項２３記載の対物レンズにおいて、
前記波長λ１の光束に対する前記対物レンズの焦点距離ｆ１が、
１．３ｍｍ≦ｆ１≦２．２ｍｍを満たすことを特徴とする。
【００５１】
請求項２５記載の発明は、請求項１〜２４のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、前記波長λ３の光束に対する前記対物レンズの前記光ディスク側の開口数ＮＡ３が、０．４９≦ＮＡ３≦０．５４を満たすことを特徴とする。
【００５２】
請求項２６記載の発明は、請求項１〜２５のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、ｔ１＝ｔ２であることを特徴とする。
【００５３】
請求項２７記載の発明は、請求項１〜２６のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、前記波長λ２の光束に対する前記対物レンズの光学系倍率ｍ２は、ｍ２＝０であることを特徴とする。
【００５４】
請求項２７記載の発明によれば、波長λ２の光束に対する対物レンズの光学系倍率ｍ２がｍ２＝０であるので、ＮＡの高い第２光ディスクに対して対物レンズに平行光が入射するため、トラッキング時にコマ収差が生じない。
【００５５】
請求項２８記載の発明は、請求項１〜２７のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、プラスチック製であることを特徴とする。
【００５６】
請求項２９記載の発明は、請求項１〜２７のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、ガラス製であることを特徴とする。
【００５７】
請求項３０記載の発明は、請求項１〜２９のいずれか一項に記載の対物レンズにおいて、２つのレンズを組み合わせて構成されることを特徴とする。
【００５８】
請求項３１記載の発明は、請求項５に記載の対物レンズにおいて、前記対物レンズは２つ以上のレンズで構成され、最も前記光源側に配置されるレンズに前記位相構造が設けられていることを特徴とする。
【００５９】
請求項３２記載の発明は、請求項１〜３１のいずれか一項に記載の対物レンズを備えることを特徴とする。
【００６０】
請求項３３記載の発明は、請求項３２記載の光ピックアップ装置において、
前記波長λ３の光束の光路上に開口制限素子が配置されることを特徴とする。
【００６１】
請求項３４記載の発明は、請求項３２記載の光ピックアップ装置において、
前記開口制限素子が、液晶素子又は波長選択フィルタであることを特徴とする。
【００６２】
請求項３５記載の発明は、請求項３２記載の光ピックアップ装置において、
前記波長λ１の光束の光路上に、前記波長λ１の光束の色収差を補正する機能を有する色収差補正素子が配置されていることを特徴とする。
【００６３】
請求項３６記載の発明は、請求項３２に記載の光ピックアップ装置において、前記第１光ディスクに対して情報の再生又は記録を行う際には、前記第１光ディスクの情報記録面上で反射された前記第１光源からの光束を受光し、前記第２光ディスクに対して情報の再生又は記録を行う際には、前記第２光ディスクの情報記録面上で反射された前記第２光源からの光束を受光するとともに、前記第３光ディスクに対して情報の再生又は記録を行う際には、前記第３光ディスクの情報記録面上で反射された前記第３光源からの光束を受光する光検出器を備えることを特徴とする。
【００６４】
請求項３７記載の発明は、請求項３６に記載の光ピックアップ装置において、前記波長λ１、λ２及びλ３の各光束の共通光路上に、光軸方向に移動可能なカップリングレンズが配置されることを特徴とする。
【００６５】
ここで、対物レンズの倍率は３つの波長に対して全て異なるが、請求項３７記載の発明のように、カップリングレンズを波長λ１、λ２及びλ３の各光束の共通光路上に配置させて、カップリングレンズを移動させて３つの波長に対して対物レンズとカップリングレンズとを組み合わせた光学系の共役長を揃えていれば、３つの波長に対してセンサを共通化したり複数の光源を１パッケージ化したレーザを使用することができる。カップリングレンズは単レンズ、複数レンズのいずれでも良く、複数レンズの場合そのうち１枚だけが移動する場合もあれば複数が同時に移動する場合も想定される。
【００６６】
請求項３８記載の発明は、請求項３７に記載の光ピックアップ装置において、前記波長λ１、λ２及びλ３の各光束の共通光路上に、カップリングレンズと液晶素子とが配置されることを特徴とする。
【００６７】
対物レンズの倍率は３つの波長に対して全て異なるが、請求項３８記載の発明のように、カップリングレンズと液晶素子とが波長λ１、λ２及びλ３の各光束の共通光路上に配置させて、３つの波長に対して対物レンズ、カップリングレンズ及び液晶素子を組み合わせた光学系の共役長を揃えることで、３つの波長に対してセンサを共通化したり複数の光源を１パッケージ化したレーザを使用することができる。
【００６８】
請求項３９記載の発明は、請求項３７又は３８記載の光ピックアップ装置において、前記カップリングレンズの少なくとも１面には、回折構造が形成されていることを特徴とする。
【００６９】
請求項３９記載の発明によれば、カップリングレンズの少なくとも１面に回折構造が形成されているので、回折作用を用いて波長λ１の光束に対する色収差や温度変化時に生じる波面収差劣化を抑えることができる。
【００７０】
請求項４０記載の発明は、請求項３９記載の光ピックアップ装置において、前記カップリングレンズの回折構造は、前記第１光ディスクの情報記録面上に形成される集光スポットにおける前記波長λ１の光束の波長変化に対する光軸方向の波面収差最小位置変化量ｄｆｂ／ｄλが、
｜ｄｆｂ／ｄλ｜≦０．１［μｍ／ｎｍ］
を満たすことを特徴とする。
【００７１】
請求項４１記載の発明は、請求項３７に記載の光ピックアップ装置において、前記カップリングレンズと液晶素子とが一体化されていることを特徴とする。
【００７２】
請求項４２記載の発明は、請求項３６〜４１のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記第２光源と前記第３光源とが、同一の筐体内に格納されることで１パッケージ化されていることを特徴とする。
【００７３】
請求項４３記載の発明は、請求項３１に記載の光ピックアップ装置において、第１、第２及び第３光ディスクのうち少なくとも１つの情報記録面上で反射した光束を受光する光検出器に関して、前記第１光ディスクの情報記録面上で反射された前記第１光源からの光束及び前記第２光ディスクの情報記録面上で反射された前記第２光源からの光束を受光する光検出器と、前記第３光ディスクの情報記録面上で反射された前記第３光源からの光束を受光する光検出器とを備えることを特徴とする。
【００７４】
請求項４４記載の発明は、請求項４３に記載の光ピックアップ装置において、前記波長λ１、λ２及びλ３の各光束の共通光路上にカップリングレンズが配置され、当該カップリングレンズの少なくとも１つの光学面に回折構造が設けられていることを特徴とする。
【００７５】
請求項４４記載の発明によれば、波長λ１、λ２及びλ３の各光束の共通光路上にカップリングレンズが配置され、当該カップリングレンズの少なくとも１つの光学面に回折構造が設けられているので、この回折構造により波長λ１，λ２の光束に対するセンサを共通化することができる。また、回折構造は同時に波長λ１の色収差補正を行うことも可能である。回折構造は１面又は複数の面に形成されていてもよい。波長λ３の光もカップリングレンズを通過するように構成すれば光学系全体の部品数の削減につながる。
【００７６】
請求項４５記載の発明は、請求項４４に記載の光ピックアップ装置において、
前記波長λ１の光束に対する前記カップリングレンズの焦点距離ｆｃが、
６ｍｍ≦ｆｃ≦１５ｍｍを満たすことを特徴とする。
【００７７】
請求項４６記載の発明は、請求項４４記載の光ピックアップ装置において、
前記波長λ１の光束のみが通過する光路中に前記波長λ１の光束に対する色収差補正素子が配置されていることを特徴とする。
【００７８】
請求項４７記載の発明は、請求項４４〜４６の何れか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記第１光ディスクの情報記録面上で反射された前記第１光源からの光束及び前記第２光ディスクの情報記録面上で反射された前記第２光源からの光束を受光する光検出器と前記カップリングレンズとの間の光路中に非点収差板が配置されており、
少なくとも前記波長λ１及び波長λ２の光束のうち、一方の波長の光束が、前記非点収差板を反射してから前記カップリングレンズに入射することを特徴とする。
【００７９】
請求項４７記載の発明によれば、少なくとも波長λ１及び波長λ２の光束のうち、一方の波長の光束が、非点収差板を反射してからカップリングレンズに入射するようになっているが、この非点収差板は光検出器に入射する光に非点収差を与えるだけでなく光源からカップリングレンズに至る光を折り曲げる作用を有しているので、これらの作用を個別に有する部品を設置する必要がなくなり、結果的に光ピックアップ装置全体の部品点数を削減することができる。
【００８０】
請求項４８記載の発明は、請求項４４〜４６の何れか一項に記載の光ピックアップ装置において、
前記第１光ディスクの情報記録面上で反射された前記第１光源からの光束及び前記第２光ディスクの情報記録面上で反射された前記第２光源からの光束を受光する光検出器と前記カップリングレンズとの間の光路中に複合ビームスプリッタが配置されており、
前記波長λ１及び波長λ２の光束は、前記複合ビームスプリッタで光路合成されてから前記カップリングレンズに入射し、当該複合ビームスプリッタによって前記波長λ１及び波長λ２の光束の往路と復路との光路が異なることを特徴とする。
【００８１】
請求項４８記載の発明によれば、波長λ１及び波長λ２の光束の光路合成と往路及び復路を分岐する機能とを有する多機能な複合ビームスプリッタが用いられているので、光ピックアップ装置全体の部品点数を削減できる。
【００８２】
請求項４９記載の発明は、請求項４８に記載の光ピックアップ装置において、
前記複合ビームスプリッタは、
波長に応じて光を透過又は反射するダイクロ機能を有する第１面と、
偏光方向に応じて透過又は反射するビームスプリッタ機能を有する第２面と、
光を反射する第３面とを備えることを特徴とする。
【００８３】
請求項４９記載の発明によれば、複合ビームスプリッタが、光路合成を行う第１面、往路と復路とを分岐する第２面以外に、光を反射する第３面を有するので、複合ビームスプリッタへの入射光に対する出射光の角度を自由に設定することが可能となる、光ピックアップ装置をコンパクトにすることができる。
【００８４】
請求項５０記載の発明は、請求項４９記載の光ピックアップ装置において、
前記波長λ２の光束は、
前記第２光源から出射された場合には前記第１面及び前記第２面を透過した後に前記複合ビームスプリッタから出射され、前記カップリングレンズから出射された場合には前記第２面及び前記第３面で反射されることで前記複合ビームスプリッタから出射され、
前記波長λ１の光束は、
前記第１光源から出射された場合には前記第１面で反射された後に第２面を透過することで前記複合ビームスプリッタから出射され、前記カップリングレンズから出射された場合には前記第２面及び前記第３面で反射されることで前記複合ビームスプリッタから出射されることを特徴とする。
【００８５】
請求項５１記載の発明は、請求項４４に記載の光ピックアップ装置において、前記カップリングレンズに形成された前記回折構造は、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯で構成され、前記回折構造の光軸を含む断面形状が鋸歯形状であり、前記各輪帯の光軸方向の段差の距離ｄが、
２×λ１／（ｎ１−１）≦ｄ＜３×λ１／（ｎ１−１）
を満たすことを特徴とする。
ｎ１：前記波長λ１の光束に対する前記カップリングレンズの屈折率
【００８６】
請求項５２記載の発明は、請求項４４〜５１のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記カップリングレンズの回折構造が、前記カップリングレンズの光ディスク側の光学面と前記光源側の光学面の両方に形成されていることを特徴とする。
【００８７】
請求項５３記載の発明は、請求項５２に記載の光ピックアップ装置において、前記カップリングレンズの前記光源側の光学面に形成される前記回折構造は、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯で構成され、前記回折構造の光軸を含む断面形状が鋸歯形状であり、前記各輪帯の光軸方向の段差の距離ｄが、
１０×λ１／（ｎ１−１）≦ｄ＜１２×λ１／（ｎ１−１）
を満たすことを特徴とする。
ｎ１：前記波長λ１の光束に対する前記カップリングレンズの屈折率
【００８８】
請求項５４記載の発明は、請求項５２又は５３に記載の光ピックアップ装置において、前記カップリングレンズの前記光源側の光学面に形成される前記回折構造において、前記波長λ１の光束は実質的に位相差を与えられずに透過し、前記波長λ２の光束は実質的に位相差を与えられて回折することを特徴とする。
【００８９】
請求項５５記載の発明は、請求項４４に記載の光ピックアップ装置において、前記波長λ１及び波長λ２の光束が通過するカップリングレンズと、前記波長λ３の光束が通過するカップリングレンズとに別体化されて配置されていることを特徴とする。
【００９０】
請求項５６記載の発明は、請求項４３に記載の光ピックアップ装置において、前記第３光ディスクの情報記録面上で反射された前記第３光源からの光束を受光する光検出器がホログラムレーザであることを特徴とする。
【００９１】
請求項５７記載の発明は、請求項３２に記載の光ピックアップ装置において、前記第１、第２及び第３光ディスクのうち少なくとも１つの情報記録面上で反射した前記光束を受光する光検出器に関して、前記第２光ディスクの情報記録面上で反射された前記第２光源からの光束及び前記第３光ディスクの情報記録面上で反射された前記第３光源からの光束を受光する光検出器と、前記第１光ディスクの情報記録面上で反射された前記第１光源からの光束を受光する光検出器とを備えることを特徴とする。
【００９２】
請求項５８記載の発明は、請求項５７に記載の光ピックアップ装置において、回折構造を有し、前記波長λ２及び波長λ３の光束が通過するように共通化されたカップリングレンズを備えることを特徴とする。
【００９３】
請求項５８記載の発明によれば、回折構造を有し、波長λ２及び波長λ３の光束が通過するように共通化されたカップリングレンズが備えられているので、カップリングレンズに設けられた回折構造により波長λ１，λ２の光束に対する対物レンズとカップリングレンズを組み合わせた光学系の共役長を揃えることで波長λ１，λ２の光束に対するセンサを共通化することができる。波長λ１の光束に対しては個別のカップリングレンズを使用すれば全光学系の倍率を自由に設定可能となり、前記波長λ１，λ３の光束に共通のカップリングレンズを使用すればピックアップ装置の部品削減につながる。
【００９４】
請求項５９記載の発明は、請求項５７又は５８に記載の光ピックアップ装置において、
前記第２光ディスクの情報記録面上で反射された前記第２光源からの光束及び前記第３光ディスクの情報記録面上で反射された前記第３光源からの光束を受光する光検出器と、前記第２光源と、前記第３光源とが、同一の筐体内に格納されることで１パッケージ化されていることを特徴とする。
【００９５】
請求項６０記載の発明は、請求項３２記載の光ピックアップ装置において、
前記第１光ディスクの情報記録面上で反射された前記第１光源からの光束を受光する光検出器と、
第２光ディスクの情報記録面上で反射された前記第２光源からの光束を受光する光検出器及び前記第２光源とが１パッケージ化された第１レーザと、
第３光ディスクの情報記録面上で反射された前記第３光源からの光束を受光する光検出器及び前記第３光源とが１パッケージ化された第２レーザとを備えることを特徴とする。
【００９６】
請求項６０記載の発明によれば、第２光ディスクの情報記録面上で反射された前記第２光源からの光束を受光する光検出器及び第２光源とが１パッケージ化された第１レーザと、第３光ディスクの情報記録面上で反射された前記第３光源からの光束を受光する光検出器及び第３光源とが１パッケージ化された第２レーザとが備えられているので、３つの波長の光束に大してカップリングレンズと対物レンズとを組み合わせた共役長が異なる場合でも、少ない部品数でピックアップ光学系を構成することができる。
【００９７】
請求項６１記載の発明は、請求項３２記載の光ピックアップ装置において、
複数のプリズム機能を有するラミレートプリズムが、前記波長λ１、λ２及びλ３の各光束のうち、少なくとも２つの光束の共通光路上に配置されていることを特徴とする。
【００９８】
請求項６１記載の発明によれば、波長λ１、λ２及びλ３の各光束のうち、少なくとも２つの光束の共通光路上に複数のプリズム機能を有するラミレートプリズムが配置されているので、波長の異なる複数の光束を近接して光路合成することができる。したがって、部品数削減とピックアップ装置のコンパクト化を向上させることができる。
【００９９】
請求項６２記載の発明は、請求項３２〜３６、４２、４３、５７、６０、６１の何れか一項に記載のピックアップ装置において、
前記波長λ１、λ２及びλ３の各光束の共通光路上に、回折格子を有するカップリングレンズが設けられ、
光軸に垂直な方向の前記対物レンズの移動を前記カップリングレンズの前記回折格子により検出することを特徴とする。
【０１００】
請求項６３記載の発明は、請求項３７〜４１、４４〜５５、５８、５９の何れか一項に記載のピックアップ装置において、前記カップリングレンズには回折格子が設けられており、光軸に垂直な方向の前記対物レンズの移動を前記カップリングレンズの前記回折格子により検出することを特徴とする。
【０１０１】
対物レンズのトラッキング検出方法の一つに３ビーム法があり、これは回折格子により生じる３つの回折光をセンサで受けるものである。その回折格子が請求項６２、６３記載の発明のようにカップリングレンズと一体化されていれば、部品数を削減することができる。
【０１０２】
請求項６４記載の発明におけるカップリングレンズは、請求項３６記載の光ピックアップ装置に備えられ、前記波長λ１、λ２及びλ３の各光束の共通光路上で光軸方向に移動可能であることを特徴とする。
【０１０３】
請求項６５記載の発明は、請求項６４記載のカップリングレンズにおいて、液晶素子と一体化されていることを特徴とする。
【０１０４】
請求項６６記載の発明におけるカップリングレンズは、請求項４３記載の光ピックアップ装置に備えられ、少なくとの１つの光学面に回折構造が設けられているとともに、前記波長λ１、λ２及びλ３の各光束の共通光路上に配置されていることを特徴とする。
【０１０５】
請求項６７記載の発明は、請求項６６に記載のカップリングレンズにおいて、前記波長λ１の光束に対する焦点距離ｆｃが、６ｍｍ≦ｆｃ≦１５ｍｍを満たすことを特徴とする。
【０１０６】
請求項６８記載の発明は、請求項６６に記載のカップリングレンズにおいて、前記波長λ１及び波長λ２の光束が通過するカップリングレンズと、前記波長λ３の光束が通過するカップリングレンズとに別体化されて配置されていることを特徴とする。
【０１０７】
請求項６９記載の発明におけるカップリングレンズは、請求項５７記載の光ピックアップ装置に備えられ、回折構造を有し、前記波長λ２及び波長λ３の光束が通過するように共通化されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０１０８】
本発明によれば、高密度光ディスクを含む少なくとも３種類の光ディスクに対する情報の再生及び／又は記録に用いられ、トラッキング特性に問題が生じない対物レンズ及びこの対物レンズを用いた光ピックアップ装置を得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１０９】
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
図５は、ＨＤ（第１光ディスク）とＤＶＤ（第２光ディスク）とＣＤ（第３光ディスク）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。ＨＤの光学的仕様は、波長λ１＝４０７ｎｍ、保護層（保護基板）ＰＬ１の厚さｔ１＝０．６ｍｍ、開口数ＮＡ１＝０．６５であり、ＤＶＤの光学的仕様は、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、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。また、第１光ディスクとして、保護層ＰＬ１の厚さｔ１が０．１ｍｍ程度のＢＤを用いてもよい。
【０１１０】
また、第１光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う際の、対物レンズの光学系倍率（第１倍率ｍ１）は、０＜ｍ１≦１／１０となっている。即ち、本実施の形態における対物レンズＯＢＪでは、第１光束が緩い収束光として入射する構成となっている。
また、第２光ディスク及び第３光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う際の、対物レンズの光学系倍率（第２倍率ｍ２及び第３倍率ｍ３）については、特に限定されるものではないが、本実施の形態においては、第２光束が緩い収束光として入射し、第３光束が緩い発散光（−１／１０≦ｍ３＜０）として入射する構成となっている。
【０１１１】
光ピックアップ装置ＰＵ１は、高密度光ディスクＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され４０７ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する青紫色半導体レーザＬＤ１（第１光源）、ＨＤの情報記録面上で反射された青紫色半導体レーザＬＤ１からの光束を反射した光束を受光する第１光束用の光検出器ＰＤ１、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）を射出する赤色半導体レーザＬＤ２（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）を射出する赤外半導体レーザＬＤ３（第３光源）とが一体化された光源ユニットＬＵ、ＤＶＤの情報記録面上で反射された赤色半導体レーザＬＤ２からの光束及びＣＤの情報記録面上で反射された赤外半導体レーザＬＤ３からの光束を受光する光検出器ＰＤ２、第１光束のみが通過する第１コリメートレンズＣＯＬ１、第２光束及び第３光束が通過する第２コリメートレンズＣＯＬ２、その光学面上に位相構造としての回折構造が形成され、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ＯＢＪ、第１ビームスプリッタＢＳ１、第２ビームスプリッタＢＳ２、第３ビームスプリッタＢＳ３、絞りＳＴＯ、１／４波長板ＲＥ、センサレンズＳＥＮ１及びＳＥＮ２等から構成されている。
【０１１２】
光ピックアップ装置ＰＵ１において、高密度光ディスクＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図５において実線でその光線経路を描いたように、まず、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ビームスプリッタＢＳ１を通過し、第１コリメートレンズＣＯＬ１に至る。
そして、第１コリメートレンズＣＯＬ１を透過する際に第１光束は緩い収束光に変換され、第２ビームスプリッタＢＳ２及び１／４波長板ＲＥを通過して、対物レンズＯＢＪに至り、対物レンズＯＢＪによって第１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。対物レンズＯＢＪ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。
【０１１３】
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、再び対物レンズＯＢＪ、１／４波長板ＲＥ、第２ビームスプリッタＢＳ２、第１コリメートレンズＣＯＬ１を通過し、第１ビームスプリッタＢＳ１で分岐され、センサレンズＳＥＮ１により非点収差が与えられて、光検出器ＰＤ１の受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤ１の出力信号を用いて高密度光ディスクＨＤに記録された情報を読み取ることができる。
【０１１４】
また、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図５において点線でその光線経路を描いたように、まず、赤色半導体レーザＬＤ２を発光させる。赤色半導体レーザＬＤ２から射出された発散光束は、第３ビームスプリッタＢＳ３を通過し、第２コリメートレンズＣＯＬ２に至る。
そして、第２コリメートレンズＣＯＬ２を透過する際に緩い収束光に変換され、第２ビームスプリッタＢＳ２で反射して、１／４波長板ＲＥを通過して対物レンズＯＢＪに至り、対物レンズＯＢＪによって第２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。対物レンズＯＢＪ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。
あるいは、第２光束を、第２コリメートレンズＣＯＬ２を通過する際に緩い発散光に変換し、第２ビームスプリッタＢＳ２で反射させ、１／４波長板ＲＥを通過させて対物レンズＯＢＪに入射させるものとしてもよい。
【０１１５】
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、再び対物レンズＯＢＪ、１／４波長板ＲＥを通過し、第２ビームスプリッタＢＳ２で反射した後、コリメートレンズＣＯＬ２を通過し、第３ビームスプリッタＢＳ３で分岐され、光検出器ＰＤ２の受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤ２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。
【０１１６】
また、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図５において一点鎖線でその光線経路を描いたように、まず、赤外半導体レーザＬＤ３を発光させる。赤外半導体レーザＬＤ３から射出された発散光束は、第３ビームスプリッタＢＳ３を通過し、第２コリメートレンズＣＯＬ２に至る。
そして、第２コリメートレンズＣＯＬ２を透過する際に緩い発散光束に変換され、第２ビームスプリッタＢＳ２で反射して、１／４波長板ＲＥを通過して対物レンズＯＢＪに至り、対物レンズＯＢＪによって第３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。対物レンズＯＢＪ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。
【０１１７】
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、再び対物レンズＯＢＪ、１／４波長板ＲＥを通過し、第２ビームスプリッタＢＳ２で反射した後、コリメートレンズＣＯＬ２を通過し、第３ビームスプリッタＢＳ３で分岐され、光検出器ＰＤ２の受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤ２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。
【０１１８】
次に、対物レンズＯＢＪの構成について説明する。
対物レンズは、その光源側の光学面Ｓ１と光ディスク側の光学面Ｓ２が共に非球面で構成されたプラスチックレンズである。
対物レンズの光学面Ｓ１は、ＮＡ３内の領域に対応する光軸を含む第１領域ＡＲＥＡ１と、ＮＡ３からＮＡ２までの領域に対応する第２領域ＡＲＥＡ２とに分割されている。
第１領域ＡＲＥＡ１は、光軸の中心側で第１光束、第２光束、第３光束の記録及び／又は再生に用いられる。一方、第２領域ＡＲＥＡ２は、第１領域の外側に配置されて、第１及び第２光束の記録及び／又は再生に用いられる。
【０１１９】
さらに、高密度光ディスクがＢＤである場合には、第２領域ＡＲＥＡ２はＮＡ３からＮＡ２までの領域に分割されているのが望ましい。
また、後に示す実施例のように、光学面Ｓ１、Ｓ２が共に分割されていてもよく、例えば、第１領域ＡＲＥＡ１と第２領域ＡＲＥＡ２との分割を光学面Ｓ１で行ない、第２領域ＡＲＥＡ２と第３領域ＡＲＥＡ３との分割を光学面Ｓ２で行なうというように、２つの光学面で分担する構成であってもよい。また、ＨＤとＤＶＤとの有効径差が小さいが、第３領域ＡＲＥＡ３を設けた図６のような構成であってもよい。
【０１２０】
第２領域ＡＲＥＡ２では、回折構造ＨＯＥにおいて各輪帯間の光軸に平行な方向の段差量ｄｏｕｔは、（２ｋ−１）×λ１／（ｎ１−１）≦ｄｏｕｔ＜２ｋ×λ１／（ｎ１−１）を満たすように、好ましくは５×λ１／（ｎ１−１）≦ｄｏｕｔ＜６×λ１／（ｎ１−１）を満たすように形成されている。ここで、対物レンズＯＢＪのアッベ数νｄは、４０≦νｄ≦９０を満たす。
このように、対物レンズＯＢＪが形成されていれば、ＣＤの記録及び／又は再生には使用しない領域を通過した波長λ３の光束は２つ以上の不要回折光に光量が分散され、ＣＤのフォーカス信号に強い疑似信号が生じない。したがって、良好に対物レンズのフォーカシングを行うことができる。
【０１２１】
なお、第３光束が入射した場合に、第２領域ＡＲＥＡ２を通過した光を、ＣＤ上の集光スポット位置より０．０１ｍｍ以上離れた位置に集光させてもよい。こうすれば、開口数ＮＡ３以上の第３光束に対して、ＣＤ上において第３光束の記録・再生に問題ない程度に集光スポットから離れた位置に集光させることができ、さらには誤差感度が大きい第１光束の波長変化、温度変化、モードホップ時の波面収差劣化を抑えることができる。
【０１２２】
また、第２領域ＡＲＥＡ２は後述する第１領域ＡＲＥＡ１と同じ構成とし、対物レンズとは別に配置された開口制限素子を用いて、ＮＡ３に対応した開口制限を行ってもよい。さらに、対物レンズＯＢＪの光学面Ｓ１近傍に開口制限素子ＡＰを配置し、２軸アクチュエータにより、開口制限素子ＡＰと対物レンズＯＢＪとを一体にトラッキング駆動させる構成としてもよい。
【０１２３】
開口制限素子ＡＰの光学面上には、透過率の波長選択性を有する波長選択フィルタＷＦが形成されている。この波長選択フィルタＷＦは、ＮＡ３内の領域では第１波長λ１乃至第３波長λ３の全ての波長を透過させ、ＮＡ３からＮＡ１の領域では第３波長λ３のみを遮断し、第１波長λ１及び第２波長λ２を透過する透過率の波長選択性を有しているので、かかる波長選択性によりＮＡ３に対応した開口制限を行うことができる。
また、開口の制限方法としては、波長選択フィルタＷＦを利用する方法だけでなく、機械的に絞りを切り替える方式や後述する液晶位相制御素子ＬＣＤを利用する方式でもよい。
【０１２４】
第１領域ＡＲＥＡ１に形成された回折構造ＨＯＥにおいて、各輪帯内に形成された階段構造の深さＤは、
Ｄ・（Ｎ−１）／λ１＝２・ｑ 
で算出される値に設定され、各輪帯内の分割数Ｐは５に設定されている。但し、λ１は第１の発光点ＥＰ１から射出されるレーザ光束の波長をミクロン単位で表したものであり（ここでは、λ１＝０．４０８μｍ）、ｑは自然数である。
【０１２５】
光軸方向の深さＤがこのように設定された階段構造に対して、第１波長λ１の第１光束が入射した場合、隣接する階段構造間では２×λ１（μｍ）の光路差が発生し、第１光束は実質的に位相差が与えられないので回折されずにそのまま透過する（本明細書においては「０次回折光」という。）。
また、この階段構造に対して、第３波長λ３（ここでは、λ３＝０．７８５μｍ）の第３光束が入射した場合、隣接する階段構造間では（２×λ１／λ３）×λ３（μｍ）の光路差が発生する。第３波長λ３はλ１の略２倍であるので、隣接する階段構造間では略１×λ３（μｍ）の光路差が発生し、第３光束も第１光束と同様に、実質的に位相差が与えられないので回折されずにそのまま透過する（０次回折光）。
【０１２６】
一方、この階段構造に対して、第２波長λ２（ここでは、λ２＝０．６５８μｍ）の第２光束が入射した場合、隣接する階段構造間では２×０．４０８×（１．５０６４−１）／（１．５２４２−１）−０．６５８＝０．１３（μｍ）の光路差が発生する。各輪帯内の分割数Ｐは５に設定されているため、隣接する輪帯同士で第２波長λ２の１波長分の光路差が生じることになり（０．１３×５＝０．６５≒１×０．６５８）、第２光束は＋１次の方向に回折する（＋１次回折光）。このときの第２光束の＋１次回折光の回折効率は、８７．５％となるが、ＤＶＤに対する情報の記録／再生には十分な光量である。
【０１２７】
回折構造ＨＯＥの各輪帯の幅は、第２光束が入射した場合に回折作用により＋１次回折光に対して所定の球面収差が付加されるように設定されている。第１光ディスクの倍率、基板厚、波長に対して第２光ディスクの倍率、基板厚、波長により生じる球面収差が、回折により付加される球面収差によってキャンセルされることで、第２光束はＤＶＤの情報記録面ＲＬ２上で良好なスポットを形成する。
【０１２８】
なお、対物レンズＯＢＪの光学面Ｓ１の第１領域ＡＲＥＡ１に、光軸を含む断面形状が鋸歯形状の複数の輪帯から構成された回折構造ＤＯＥ１又は回折構造ＤＯＥ２（図１の（ａ）がＤＯＥ１、（ｂ）がＤＯＥ２に相当する。）を形成してもよい。
【０１２９】
回折構造ＤＯＥにおいて、段差の光軸方向の距離Ｄは、波長４０７ｎｍ（回折構造ＤＯＥが形成された光学素子の波長４０７ｎｍに対する屈折率は１．５５９８０６である）に対して８次回折光の回折効率が１００％となるように設定されている。このように段差の深さが設定された回折構造ＤＯＥ１に対して第２光束（回折構造ＤＯＥが形成された光学素子の波長６５５ｎｍに対する屈折率は１．５４０７２５である）が入射すると、＋５次回折光が８７．７％の回折効率で発生し、第３光束（回折構造ＤＯＥが形成された光学素子の波長７８５ｎｍに対する屈折率は１．５３７２３７である）が入射すると、＋４次回折光が９９．９％の回折効率で発生するので、何れの波長領域において十分な回折効率が得られる。
【０１３０】
一方、回折構造ＤＯＥ２においても同様の段差の光軸方向の距離Ｄに設定すれば、第１、第２及び第３光束に対してそれぞれの回折光が同じ回折効率を有することになる。
本実施の形態のように、回折効率が１００％となる光の波長（ブレーズ化波長）はλ１ではなく、λ１から少しずらすことによりλ２に対する回折効率を高めることができるため、それぞれの波長の光に対する回折効率のバランスを取ることも可能である。
【０１３１】
回折構造ＤＯＥの場合には、第１光束で＋１０ｎｍ波長が変化した場合に、近軸集光位置をＰ０、第１領域ＡＲＥＡ１のうち最も光軸より遠い領域を通過した光束の集光位置をＰ１、第２領域ＡＲＥＡ２のうち最も光軸に近い領域を通過した光束の集光位置をＰ２、最も光軸より遠い領域を通過した光束の集光位置をＰ３とすると、
１．７×１０−３≦｜Ｐ２−Ｐ３｜≦７．０×１０−３
Ｐ０≦Ｐ２≦Ｐ１又はＰ１≦Ｐ２≦Ｐ０
という関係を満たすようになっている。
【０１３２】
この関係を満たすことによって、波長が短くＮＡが高いため誤差感度が厳しい第１光束に対して、波長変化時や温度変化時、又はモードホップ時にも波面収差劣化を押さえることができる。また開口数ＮＡ３以上の波長λ３の光束に対して光ディスク上において集光スポットと異なる位置に集光させながら光密度を薄くすることができる。
【０１３３】
さらに、第１光束で波長が変化した場合に、第１領域ＡＲＥＡ１での集光位置と、第２領域ＡＲＥＡ２での集光位置との変位方向が同方向となっていることが好ましい。ここで、集光位置の変位方向が同方向とは、第１領域ＡＲＥＡ１において光軸からの距離が離れるにつれて光が対物レンズＯＢＪから離れて集光する場合、第２領域ＡＲＥＡ２でも光軸から離れるにつれて光が対物レンズＯＢＪから離れて集光し、第１領域ＡＲＥＡ１において光軸からの距離が近づくにつれて光が光軸に近づいて集光する場合、第２領域ＡＲＥＡ２でも光軸に近づくにつれて光が対物レンズＯＢＪに近づいて集光することである。これにより、波長変化時や温度変化時にも波面収差に高次収差を生じさせることなく第３光ディスク側において良好に開口制限を行うことができる。
【０１３４】
また、本実施の形態の対物レンズＯＢＪは、主に性能の許容範囲の狭い高密度光ディスクに対して正弦条件が満たされている。従って、高密度光ディスクを使用する場合には対物レンズＯＢＪに対して緩い収束光が入射するが、対物レンズＯＢＪのトラッキングにより生じるコマ収差はほとんど問題とならない。また、ＣＤでは高密度光ディスクに対して主に保護層厚と対物レンズの光学系倍率が大きく違うために正弦条件が満たされないが、対物レンズＯＢＪがトラッキングした際のコマ収差発生要因となる倍率と正弦条件のうち、倍率が小さいことから、コマ収差は十分記録・再生に用いることができるレベルとなる。
しかしながら、トラッキング時のコマ収差を更に補正したい場合には、対物レンズＯＢＪの光源側にコマ収差補正素子を設けるか、あるいは補正機能を有したコリメートレンズ又はカップリングレンズを設けてもよい。
第２コリメートレンズＣＯＬ２は、かかるコマ収差を低減させる機能を有するコマ収差補正素子であって、対物レンズＯＢＪの光軸上に赤外半導体レーザＬＤ３の発光点が位置する状態で第３光束が通過する有効径内では、球面収差が回折限界以下となるように補正され、この有効径の外側では、補正過剰方向に球面収差が発生するように設計されている。
【０１３５】
これにより、対物レンズＯＢＪがトラッキングした場合には、第３光束は、大きな球面収差を持つように設計された領域を通過するので、第２コリメートレンズＣＯＬ２と対物レンズＯＢＪを透過した第３光束にはコマ収差が付加される。第２コリメートレンズＣＯＬ２の有効径より外側の球面収差の方向と大きさは、このコマ収差と、赤外半導体レーザＬＤ３の発光点が軸外物点となることに起因するコマ収差とが相殺されるように決定されている。
【０１３６】
なお、対物レンズＯＢＪのトラッキングに同期して対物レンズＯＢＪをチルト駆動させることで、対物レンズＯＢＪのトラッキングにより発生するコマ収差とチルト駆動した場合に発生するコマ収差とを相殺させる構成としてもよい。対物レンズＯＢＪを、チルト駆動させる方法としては、３軸アクチュエータによりチルト駆動させることで、対物レンズＯＢＪのトラッキングにより発生するコマ収差とチルト駆動した場合に発生するコマ収差とを相殺させる構成としてもよい。
また、対物レンズＯＢＪのトラッキングに同期させて、２軸アクチュエータにより第２コリメートレンズＣＯＬ２を光軸垂直方向に駆動させることで、対物レンズＯＢＪのＣＤに対するトラッキング特性を良好なものとする構成としてもよい。
【０１３７】
以上のように、本実施の形態に示した光ピックアップ装置ＰＵ１では、第１光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う際の、対物レンズの光学系倍率（第１倍率ｍ１）を０＜ｍ１≦１／１０の範囲内に設定し、第１光束を緩い収束光として入射させると共に、第３光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う際の、対物レンズの光学系倍率（第３倍率ｍ３）を−１／１０≦ｍ３＜０の範囲内に設定し、第３光束を緩い発散光として入射させる構成となっている。
【０１３８】
これにより、例えば、第１倍率ｍ１＝０、第３倍率ｍ３＜−１／１０とし、第１光束を平行光として入射させると共に第３光束を発散光として入射させる構成と比較して、対物レンズの光学系倍率を抑えることができ、トラッキング時の収差の発生量を抑えることが可能な高密度光ディスク／ＤＶＤ／ＣＤの互換用光ピックアップ装置を得られる。
なお、本実施の形態においては第２コリメータＬ２が波長λ２の光束を緩い収束光として出射し、波長λ３の光束を緩い発散光として出射するものとしたが、これに限らず、第２コリメータＬ２が波長λ２とλ３の光束を共に異なる緩い発散光として出射する構成であってもよい。
【０１３９】
対物レンズＯＢＪは、軽量、安価の観点からプラスチックであることが望ましいが、耐温性、耐光性を考慮すればガラスで製作してもよい。現在主に市場に出回っているのは屈折型ガラスモールド非球面レンズであるが、開発が進められている低融点ガラスを用いれば回折構造が設けられたガラスモールドレンズも製作可能である。また、光学用途のプラスチックの開発も進められている中で、温度による屈折率変化の小さい材料がある。これは、温度による屈折率変化の符合が逆か又は同符号でも絶対値の小さい無機微粒子を混合させることで樹脂全体の温度による屈折率変化を小さくするというものであるが、同様に分散の小さい無機微粒子を混合させて樹脂全体の分散を小さくした材料もあり、それらをＢＤ用対物レンズに用いればなお一層効果的である。
【０１４０】
［第２の実施の形態］
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ２は、上記第１の実施の形態に示した光ピックアップ装置ＰＵ１と比較して、第１コリメートレンズＣＯＬ１及び第２コリメートレンズＣＯＬ２の替わりに、カップリングレンズＣＵＬを備える点が主に異なる。
【０１４１】
図７は、ＨＤ（第１光ディスク）とＤＶＤ（第２光ディスク）とＣＤ（第３光ディスク）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ＰＵ２の構成を概略的に示す図である。ＨＤの光学的仕様は、波長λ１＝４０７ｎｍ、保護層ＰＬ１の厚さｔ１＝０．６ｍｍ、開口数ＮＡ１＝０．６５であり、ＤＶＤの光学的仕様は、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、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。
【０１４２】
光ピックアップ装置ＰＵ２は、ＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され４０７ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する青紫色半導体レーザＬＤ１（第１光源）、ＨＤの情報記録面上で反射された青紫色半導体レーザＬＤ１からの第１光束を受光する第１光束用の光検出器ＰＤ１、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）を射出する赤色半導体レーザＬＤ２（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）を射出する赤外半導体レーザＬＤ３（第３光源）とが一体化された光源ユニットＬＵ２３、ＤＶＤ情報記録面上で反射された赤色半導体レーザＬＤ２からの第２光束及びＣＤの情報記録面上で反射された赤外半導体レーザＬＤ３からの第３光束を受光する光検出器ＰＤ２３、第１〜第３の光束が通過するカップリングレンズＣＵＬ、各光束を情報記録面ＲＬ１、ＲＬ２，ＲＬ３上に集光させる機能を有する対物レンズＯＢＪ、第１ビームスプリッタＢＳ１、第２ビームスプリッタＢＳ２、第３ビームスプリッタＢＳ３、絞りＳＴＯ、センサレンズＳＥＮ１及びＳＥＮ２、１軸アクチュエータＡＣ１、２軸アクチュエータＡＣ２、ビーム整形素子ＢＳＨ等から構成されている。
【０１４３】
なお、本実施の形態では、波長λ２及び波長λ３の光束用として共通化された光検出器ＰＤ２３と、波長λ１の光束用の光検出器ＰＤ１を備えるものとしたが、これに限らず、波長λ１、λ２及びλ３の光束用として共通化した光検出器を一つだけ備える構成であってもよい。
【０１４４】
カップリングレンズＣＵＬは光源側から順に配置した、正の屈折力を有する第１レンズＬ１と負の屈折力を有する第２レンズＬ２の２枚のプラスチック製のレンズから構成されている。
そして、詳しい説明は後述するが、光ピックアップ装置使用時において、第１レンズＬ１の位置を、波長λ１又はλ２の光束が通過する場合と波長λ３の光束が通過する場合とで変化させることで、第１レンズと第２レンズの光軸方向の間隔を変え、各光束の出射角を変化させるようになっている。
【０１４５】
光ピックアップ装置ＰＵ２において、ＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、まず、１軸アクチュエータＡＣ１を駆動して、第１レンズＬ１を光軸上の位置Ｐ１まで移動させておく。
そして、図７において実線でその光線経路を描いたように、まず、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、ビーム整形素子ＢＳＨを透過することによりその断面形状が楕円形から円形に整形された後、第１、第２ビームスプリッタＢＳ１、ＢＳ２を通過し、第１レンズＬ１及び第２レンズを通過することにより緩い収束光に変換された後、対物レンズＯＢＪに至る。
【０１４６】
そして、対物レンズＯＢＪの回折構造から回折作用を受けることにより生じる第１光束の所定次数の回折光を、ＨＤの保護層ＰＬ１を介して情報記録面ＲＬ１上に集光させることで第１集光スポットを形成する。この第１集光スポットは、色収差が情報の再生及び又は記録に必要な範囲内に抑えられており、具体的には、第１集光スポットの色収差の絶対値が０．１５μｍ／ｎｍ以下に抑えられている。
【０１４７】
そして、対物レンズＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ２によってフォーカシングやトラッキングを行う。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、再び対物レンズＯＢＪ、第２レンズＬ２、第１レンズＬ１、第２ビームスプリッタＢＳ２を通過し、第１ビームスプリッタＢＳ１で分岐され、センサレンズＳＥＮ１により非点収差が与えられて、光検出器ＰＤ１の受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤ１の出力信号を用いてＨＤに記録された情報を読み取ることができる。
【０１４８】
また、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、ＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合と同様に、まず、１軸アクチュエータＡＣ１を駆動して、第１レンズＬ１を光軸上の位置Ｐ１まで移動させておく。
そして、図７において点線でその光線経路を描いたように、まず、赤色半導体レーザＬＤ２を発光させる。赤色半導体レーザＬＤ２から射出された発散光束は、第３ビームスプリッタＢＳ３を通過し、第２ビームスプリッタＢＳ２で反射して、第１レンズＬ１及び第２レンズを通過することにより平行光束に変換された後、対物レンズＯＢＪに至る。
【０１４９】
そして、対物レンズＯＢＪの回折構造から回折作用を受けることにより生じる第２光束の所定次数の回折光を、ＤＶＤの保護層ＰＬ２を介して情報記録面ＲＬ２上に集光させることで第２集光スポットを形成する。この第２集光スポットは、色収差が情報の再生及び又は記録に必要な範囲内に抑えられており、具体的には、第２集光スポットの色収差の絶対値を０．２５μｍ／ｎｍ以下に抑えている。
【０１５０】
そして、対物レンズＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣによってフォーカシングやトラッキングを行う。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、再び対物レンズＯＢＪ、第２レンズＬ２、第１レンズＬ１を通過し、第２ビームスプリッタＢＳ２で反射し、第３ビームスプリッタＢＳ３で分岐され、センサレンズＳＥＮ２により非点収差が与えられて、光検出器ＰＤ２３の受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤ２３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。
【０１５１】
一方、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、まず、１軸アクチュエータＡＣ１を駆動して、第１レンズＬ１を光軸上の位置Ｐ２まで移動させておく。この時点での第１レンズを図７に点線で表す。
そして、図７において一点鎖線でその光線経路を描いたように、まず、赤外半導体レーザＬＤ３を発光させる。赤外半導体レーザＬＤ３から射出された発散光束は、第３ビームスプリッタＢＳ３を通過して、第２ビームスプリッタＢＳ２で反射して、第１レンズＬ１及び第２レンズを通過する。
【０１５２】
ここで、上述のように、第１レンズＬ１の光軸上の位置が光情報記録媒体側に移動しているので、第１レンズＬ１に発散光として入射した第３光束は、第２レンズＬ２から収束光としては出射されず、第１レンズＬ１への入射時とは発散角が異なる発散光として出射され、対物レンズＯＢＪに至る。
そして、対物レンズＯＢＪの回折構造から回折作用を受けることにより生じる第３光束の所定次数の回折光を、ＣＤの保護層ＰＬ３を介して情報記録面ＲＬ３上に集光させることで第３集光スポットを形成する。この第３集光スポットは、色収差が情報の再生及び又は記録に必要な範囲内に抑えられている。
【０１５３】
そして、対物レンズＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣによってフォーカシングやトラッキングを行う。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、再び対物レンズＯＢＪ、第２レンズＬ２、第１レンズＬ１を通過し、第２ビームスプリッタＢＳ２で反射し、第３ビームスプリッタＢＳ３で分岐され、センサレンズＳＥＮ２により非点収差が与えられて、光検出器ＰＤ２３の受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤ２３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。
このように、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の間隔をＨＤ使用時とＣＤ使用時とで変化させ、波長λ１の光束と波長λ３の光束に対する対物レンズＯＢＪの光学系倍率を異ならしめることで、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ようになっている。
【０１５４】
以上のように、本実施の形態に示した光ピックアップ装置ＰＵ２では、波長λ１光束が通過する場合、波長λ３の光束が通過する場合、第１レンズを光軸方向に沿って移動させることで第１レンズと第２レンズの光軸方向の間隔を変えることで、波長λ１の光束は緩い収束光として対物レンズＯＢＪに入射させると共に、波長λ２の光束は異なる収束光として対物レンズＯＢＪに入射させて、波長λ３の光束を発散光として対物レンズＯＢＪに入射させる。これにより、波長λ１の光束と波長λ３の光束に対する対物レンズＯＢＪの光学系倍率を異なるものとし、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し、波長λ１と波長λ２とでは波長の差による色の球面収差を補正することができる。
【０１５５】
なお、本実施の形態においては、カップリングレンズＣＵＬが波長λ２の光束を平行光として出射するものとしたが、これに限らず、発散光や収束光として出射する構成であってもよい。但し、この場合でも、上述したようなＨＤとＣＤの保護層の厚さの違いに起因する球面収差の補正機能を確保するために、波長λ３の光束は波長λ２の光束よりも大きな発散角でカップリングレンズＣＵＬから出射されるものとする。
また、図７に示すように光源ユニットＬＵ２３のすぐ隣りに回折格子を配置するのではなく、カップリングレンズＣＵＬに回折格子を設けて、この回折格子によって光軸に垂直な方向の対物レンズの移動を検出するようにすれば、部品点数削減の点で好ましい。
また、第２光源ＬＤ２と第３光源ＬＤ３とがパッケージ化された光源ユニットＬＵ２３を用いるものとしたが、これに限らず、第２光源ＬＤ２と第３光源ＬＤ３とを別体に配置してもよい。光源ユニットＬＵ２３を用いることで、光ピックアップ装置ＰＵ２の光学系を構成する光学素子を第２光束と第３光束とで共通化できるので、光ピックアップ装置ＰＵ２の小型化や部品点数の削減を実現できる。
【０１５６】
また、ＣＤ使用時には、第１レンズＬ１を光軸方向に沿って光情報記録媒体側に移動させるものとしたが、これに限らず、第２レンズＬ２を光源側に移動させてもよい。
また、ＨＤやＤＶＤが、光源側から光軸方向に順に少なくとも透明保護基板、第１情報記録面、中間層、第二情報記録面を積層して構成される二層ディスク等の多層ディスクである場合には、記録／再生時における層間のフォーカスジャンプに起因して発生する球面収差を補正する必要が生じる。この球面収差の補正方法としては、対物レンズＯＢＪへの入射光束の入射角を変化させる方法が挙げられる。
【０１５７】
そこで、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べくＣＤ使用時に移動させるレンズ（第１レンズＬ１又は第２レンズＬ２）を、層間のフォーカスジャンプに起因して発生する球面収差を補正するために移動させる構成とすることにより、光ピックアップ装置ＰＵ２に、多層ディスクのフォーカスジャンプに起因して発生する球面収差を補正するための機構を新たに設ける必要が無くなり、光ピックアップ装置ＰＵ２の小型化や部品点数の削減を実現できる。
なお、ＣＤ使用時における第１レンズ又は第２レンズの移動距離としては１ｍｍ〜３ｍｍの範囲内であることが好ましい。
また、多層ディスクのフォーカスジャンプに起因して発生する球面収差を補正するための第１レンズ又は第２レンズの移動距離としては０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲内であることが好ましい。
また、上記第２の実施の形態で示した、光軸方向に移動可能なカップリングレンズＣＵＬの替わりに、図８の光ピックアップ装置ＰＵ３に示すような、固定型で且つ回折構造を備えるカップリングレンズＣＵＬを波長λ１〜λ３の光束の共通光路上に配置し、更に、波長λ２とλ３の光束のみが通過する光路上に、回折構造を有する光学素子ＧＬを配置する構成としてもよい。
この場合、カップリングレンズＣＵＬから第１光源ＬＤ１までの距離とカップリングレンズＣＵＬから光学ユニットＬＵ２３までの距離とを異ならせることにより波長λ１の光束と波長λ３の光束に対する対物レンズＯＢＪの光学系倍率を異ならしめるとともに、回折構造により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ことができる。
なお、図８のピックアップ装置ＰＵ３における第１光束と第２光束との共通光路上に、複数のプリズム機能を有するラミネートプリズムを配置すれば、第１ビームスプリッタＢＳ１、第２ビームスプリッタＢＳ２を省略でき、部品削減とピックアップ装置ＰＵ３のコンパクト化の面で好ましい。図１８はラミネートプリズムを表す説明図であるが、このようにラミネートプリズムＬＰには、第１光束に対する第１プリズム面ＬＰ１と、第２光束に対する第２プリズム面ＬＰ２とが設けられているために、１つのラミネートプリズムＬＰ１によって第１光束及び第２光束を分光させることができる。
なお、プリズム面を３面有するラミネートプリズムを、第１光束、第２光束、第３光束の共通光路に配置すれば、第１ビームスプリッタＢＳ１、第２ビームスプリッタＢＳ２、第３ビームスプリッタＢＳ３をも省略でき、部品削減及び小型化のさらなる向上が望まれる。
【０１５８】
［第３の実施の形態］
図９は、ＨＤ（第１光ディスク）とＤＶＤ（第２光ディスク）とＣＤ（第３光ディスク）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ＰＵ４の構成を概略的に示す図である。ＨＤの光学的仕様は、波長λ１＝４０７ｎｍ、保護層（保護基板）ＰＬ１の厚さｔ１＝０．６ｍｍ、開口数ＮＡ１＝０．６５であり、ＤＶＤの光学的仕様は、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、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。また、第１光ディスクとして、保護層ＰＬ１の厚さｔ１が０．１ｍｍ程度のＢＤを用いてもよい。
【０１５９】
また、本実施の形態における対物レンズＯＢＪでは、波長λ１の第１光束及び波長λ２の第２光束が緩い収束光として入射し、第３光束が緩い発散光として入射する構成となっている。
【０１６０】
光ピックアップ装置ＰＵ４は、ＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され４０７ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する青紫色半導体レーザＬＤ１（第１光源）、第１光束用の光検出器ＰＤ１、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）を射出する赤色半導体レーザＬＤ２（第２光源）、第１光束及び第２光束共用の光検出器ＰＤ１、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）を射出する赤外半導体レーザＬＤ３（第３光源）と第３光束用の光検出器ＰＤ３とが一体化されたホログラムレーザＨＧ、第１〜第３光束が通過するカップリングレンズＣＵＬ、その光学面上に回折構造が形成され、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の対物レンズＯＢＪ、対物レンズＯＢＪを所定の方向に移動させる２軸アクチュエータ（図示せず）、第１ビームスプリッタＢＳ１、第２ビームスプリッタＢＳ２、第３ビームスプリッタＢＳ３、絞りＳＴＯ等から構成されている。
【０１６１】
光ピックアップ装置ＰＵ４において、ＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図９において実線でその光線経路を描いたように、まず、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〜第３ビームスプリッタＢＳ１〜３を通過し、カップリングレンズＣＵＬに至る。
そして、カップリングレンズＣＵＬを透過する際に第１光束は緩い収束光に変換され、絞りＳＴＯを通過して、対物レンズＯＢＪに至り、対物レンズＯＢＪによって第１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。対物レンズＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータによってフォーカシングやトラッキングを行う。
【０１６２】
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、再び対物レンズＯＢＪ、カップリングレンズＣＵＬ、第３ビームスプリッタＢＳ３、第２ビームスプリッタＢＳ２を通過し、第１ビームスプリッタＢＳ１で分岐され、光検出器ＰＤ１の受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤ１の出力信号を用いてＨＤに記録された情報を読み取ることができる。
【０１６３】
また、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図９において点線でその光線経路を描いたように、まず、赤色半導体レーザＬＤ２を発光させる。赤色半導体レーザＬＤ２から射出された発散光束は、第２ビームスプリッタＢＳ２で反射され、第３ビームスプリッタＢＳ３を通過して、カップリングレンズＣＵＬに至る。
そして、カップリングレンズＣＵＬを透過する際に第２光束は、カップリングレンズＣＵＬの回折構造によりＨＤとは異なる緩い収束光に変換され、絞りＳＴＯを通過して、対物レンズＯＢＪに至り、対物レンズＯＢＪによって第２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。対物レンズＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータによってフォーカシングやトラッキングを行う。
【０１６４】
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、対物レンズＯＢＪ、カップリングレンズＣＵＬ、第３ビームスプリッタＢＳ３、第２ビームスプリッタＢＳ２を通過し、第１ビームスプリッタＢＳ１で分岐され、光検出器ＰＤ１の受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤ１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。
【０１６５】
また、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図９において一点鎖線でその光線経路を描いたように、まず、ホログラムレーザＨＧの赤外半導体レーザＬＤ３を発光させる。赤外半導体レーザＬＤ３から射出された発散光束は、第３ビームスプリッタＢＳ２で反射して、カップリングレンズＣＵＬに至る。
そして、カップリングレンズＣＵＬを透過する際に第３光束は赤外半導体レーザＬＤ３からカップリングレンズＣＵＬまでの距離と、青紫色半導体レーザＬＤ１からカップリングレンズＣＵＬまでの距離とが異なるために緩い発散光に変換され、絞りＳＴＯを通過して、対物レンズＯＢＪに至り、対物レンズＯＢＪによって第３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。対物レンズＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータによってフォーカシングやトラッキングを行う。
【０１６６】
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、対物レンズＯＢＪ、カップリングレンズＣＵＬを通過し、第３ビームスプリッタＢＳ３で分岐され、ホログラムレーザＨＧの光検出器ＰＤ３の受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤ３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。
【０１６７】
次に、カップリングレンズＣＵＬの構成について説明する。
カップリングレンズＣＵＬはプラスチック製の単レンズであり、その出射面（光ディスク側の光学面）のほぼ全域に回折構造ＤＯＥが形成されている。
回折構造ＤＯＥは、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯で構成され、光軸を含む断面形状が鋸歯形状であり、前記各輪帯の光軸方向の段差の距離ｄが、
２×λ１／（ｎ１−１）≦ｄ＜３×λ１／（ｎ１−１）
を満たすように設定されている。
ｎ１：前記波長λ１の光束に対するカップリングレンズＣＵＬの屈折率
これにより、波長４０７ｎｍ（回折構造ＤＯＥが形成された対物レンズの波長４０７ｎｍに対する屈折率は１．５５９８０６である）に対して回折次数が奇数となる回折光（例えば、Ｎ＝２の場合には＋３次回折光）の回折効率がほぼ１００％となり、この回折構造ＤＯＥに対して第２光束（回折構造ＤＯＥが形成された対物レンズの波長６５５ｎｍに対する屈折率は１．５４０７２５である）が入射すると、＋２次回折光が８８％の回折効率で発生するので、第１光束と第２光束の何れの波長領域においても十分な回折効率が得られる。
なお、カップリングレンズＣＵＬの回折構造ＤＯＥは、ＨＤの情報記録面上に形成される集光スポットの色収差を、Δλ＝１ｎｍの波長変動に対して０．１μｍ以下とすることが好ましい。
【０１６８】
［第４の実施の形態］
第４の実施の形態について説明する。図１２はＨＤ（第１光ディスク）とＤＶＤ（第２光ディスク）とＣＤ（第３光ディスク）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ＰＵ５の構成を概略的に示す図である。ＨＤの光学的仕様は、波長λ１＝４０７、保護層ＰＬ１の厚さｔ１＝０．６ｎｍ、開口数ＮＡ１＝０．６５であり、ＤＶＤの光学的仕様は、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、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み合わせはこれに限られない。
【０１６９】
光ピックアップ装置ＰＵ５は、ＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され４０７ｎｍのレーザ光束（第１光束）を出射する青紫色半導体レーザＬＤ１（第１光源）と、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光される６５５ｎｍのレーザ光束（第２光束）を出射する赤色半導体レーザＬＤ２（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）を出射する赤外半導体レーザ及び第３光束用の光検出器が一体化されたホロレーザＬＤ３と、第１光束、第２光束及び第３光束共通の光検出器ＰＤと、第１〜第３の光束が通過するカップリングレンズＣＵＬと、各光束を情報記録面ＲＬ１，ＲＬ２，ＲＬ３上に集光させる機能を有する対物レンズＯＢＪと、光検出器ＰＤに至る光に非点収差を生じさせる非点収差板ＡＰと、モニタセンサレンズＭＳＥと、モニタ光検出器ＭＰＤと、第１ビームスプリッタＢＳ１と、第２ビームスプリッタＢＳ２と、絞りＳＴＯと等から構成されている。
【０１７０】
ここで、カップリングレンズＣＵＬは、波長λ１の第１光束に対する焦点距離ｆｃが、６ｍｍ≦ｆｃ≦１５ｍｍを満たしており、対物レンズＯＢＬは、波長λ１の第１光束に対する焦点距離ｆ１が、１．３ｍｍ≦ｆ１≦２．２ｍｍを満たすように設定されていることが好ましい。各焦点距離ｆ１，ｆｃを上記範囲に収めること、スーパースリムレンズと呼ばれるピックアップ装置に適した対物レンズを得ることができる。
【０１７１】
また、非点収差板ＡＰは、波長λ１及び波長λ２の光束用として共通化されたモニタ光検出器ＭＰＤとカップリングレンズＣＵＬとの間の光路中に配置されているために、波長λ１及び波長λ２の光束は、ほとんどが非点収差板ＡＰを反射してからカップリングレンズＣＵＬに入射するが一部はモニタ光検出器ＭＰＤに入射する。
【０１７２】
光ピックアップ装置ＰＵ５においてＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図１２において実線でそのその光線経路を描いたように、まず、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ビームスプリッタＢＳ１を透過して非点収差板ＡＰに至り、この非点収差板ＡＰによって分岐し、ほとんどの光は第２ビームスプリッタＢＳ２を透過してからカップリングレンズＣＵＬで回折作用を受けて対物レンズＯＢＪに至る。一方、非点収差板ＡＰの分岐により一部の光はモニタセンサレンズＭＳＬを透過して、モニタ光検出器に集光されて青紫色半導体レーザＬＤ１の出力調整に用いられる。
【０１７３】
そして、対物レンズＯＢＪの回折構造から回折作用を受けることにより生じる第１光束の所定次数の回折光を、ＨＤの保護層ＰＬ１を介して情報記録面ＲＬ１上に集光させることで第１集光スポットを形成する。
【０１７４】
そして、対物レンズＯＢＪは、その周辺に配置された図示しない２軸アクチュエータによってフォーカシングやトラッキングを行う。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、再び対物レンズＯＢＪ、カップリングレンズＣＵＬ、第２ビームスプリッタＢＳ２、非点収差板ＡＰを通過し、光検出器ＰＤの受光面上に集光する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いてＨＤに記録された情報を読み取ることができる。
【０１７５】
ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図１２において点線でそのその光線経路を描いたように、まず、赤色半導体レーザＬＤ２を発光させる。赤色半導体レーザＬＤ２から射出された発散光束は、第１ビームスプリッタＢＳ１で反射されて非点収差板ＡＰに至り、この非点収差板ＡＰによって分岐し、ほとんどの光は第２ビームスプリッタＢＳ２を透過してからカップリングレンズＣＵＬで回折作用を受けて対物レンズＯＢＪに至る。一方、非点収差板ＡＰの分岐により一部の光はモニタセンサレンズＭＳＬを透過して、モニタ光検出器に集光されて赤色半導体レーザＬＤ２の出力調整に用いられる。
【０１７６】
そして、対物レンズＯＢＪの回折構造から回折作用を受けることにより生じる第２光束の所定次数の回折光を、ＤＶＤの保護層ＰＬ２を介して情報記録面ＲＬ２上に集光させることで第２集光スポットを形成する。この第２集光スポットは色収差が情報の再生及び／又は記録に必要な範囲内に抑えられており、具体的には第２集光スポットの色収差の絶対値を０．２５μｍ／ｎｍ以下に抑えている。
【０１７７】
そして、対物レンズＯＢＪは、その周辺に配置された図示しない２軸アクチュエータによってフォーカシングやトラッキングを行う。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、再び対物レンズＯＢＪ、カップリングレンズＣＵＬ、第２ビームスプリッタＢＳ２、非点収差板ＡＰを通過し、光検出器ＰＤの受光面上に集光する。そして、光検出器ＰＤ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。
【０１７８】
ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図１２において一点鎖線でそのその光線経路を描いたように、まず、ホロレーザＬＤ３を発光させる。ホロレーザＬＤ３から射出された発散光束は、第２ビームスプリッタＢＳ２で反射されてからカップリングレンズＣＵＬで回折作用を受けて対物レンズＯＢＪに至る。
【０１７９】
そして、対物レンズＯＢＪの回折構造から回折作用を受けることにより生じる第３光束の所定次数の回折光を、ＣＤの保護層ＰＬ３を介して情報記録面ＲＬ３上に集光させることで第３集光スポットを形成する。この第３集光スポットは色収差が情報の再生及び／又は記録に必要な範囲内に抑えられており、具体的には第３集光スポットの色収差の絶対値を０．２５μｍ／ｎｍ以下に抑えている。
【０１８０】
そして、対物レンズＯＢＪは、その周辺に配置された図示しない２軸アクチュエータによってフォーカシングやトラッキングを行う。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、再び対物レンズＯＢＪ、カップリングレンズＣＵＬ、第２ビームスプリッタＢＳ２を通過し、ホロレーザＬＤ３の受光面上に集光する。そして、光検出器ＰＤ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。
【０１８１】
［第５の実施の形態］
第５の実施の形態について説明する。図１３及び図１４はＨＤ（第１光ディスク）とＤＶＤ（第２光ディスク）とＣＤ（第３光ディスク）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ＰＵ６の構成を概略的に示す図である。ＨＤの光学的仕様は、波長λ１＝４０７、保護層ＰＬ１の厚さｔ１＝０．６ｎｍ、開口数ＮＡ１＝０．６５であり、ＤＶＤの光学的仕様は、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、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み合わせはこれに限られない。
【０１８２】
光ピックアップ装置ＰＵ６は、ＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され４０７ｎｍのレーザ光束（第１光束）を出射する青紫色半導体レーザＬＤ１（第１光源）と、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光される６５５ｎｍのレーザ光束（第２光束）を出射する赤色半導体レーザＬＤ２（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）を射出する赤外半導体レーザ（第３光源）及び第３光束用の光検出器が一体化されたホログラムレーザＨＧと、第１光束及び第２光束共通の光検出器ＰＤと、第１〜第３の光束が通過するカップリングレンズＣＵＬと、各光束を情報記録面ＲＬ１，ＲＬ２，ＲＬ３上に集光させる機能を有する対物レンズＯＢＪと、カップリングレンズＣＵＬから出射した各光束を対物レンズＯＢＪに向けて反射させるミラーＭＩＲと、複合ビームスプリッタＨＢＳと、第１ビームスプリッタＢＳ１と、センサレンズＳＥＮと、ビームシェーバＢＳＨと、絞りＳＴＯ、モニタセンサレンズＭＬと、モニタ光検出器ＭＰＤ、１／４波長板ＲＥと、回折格子ＧＴ等から構成されている。
ここで、図１４は対物レンズＯＢＪを示す側面図であるが、この図１４に示すように、対物レンズＯＢＪはミラーＭＩＲの上方に配置されている。また、対物レンズＯＢＪの上面には各光ディスクの情報記録面ＲＬ１，ＲＬ２，ＲＬ３が対向するようになっていて、対物レンズＯＢＪを透過した各光束が各光ディスクの情報記録面ＲＬ１，ＲＬ２，ＲＬ３上で集光することになる。
【０１８３】
複合ビームスプリッタＨＢＳには、波長に応じて光を透過又は反射するダイクロ機能を有する第１面ＣＡ１と、第１面ＣＡ１を透過又は反射した光を、偏光方向に応じて透過又は反射するビームスプリッタ機能を有する第２面ＣＡ２と、第２面ＣＡ２を透過又は反射した光を反射する第３面ＣＡ３とが備えられている。詳細に説明すると、赤色半導体レーザＬＤ２から出射された波長λ２の第２光束が複合ビームスプリッタＨＢＳに入射すると、当該第２光束は第１面ＣＡ１及び第２面ＣＡ２を透過した後に複合ビームスプリッタＨＢＳから出射される。一方、カップリングレンズＣＵＬから出射された波長λ２の第２光束が複合ビームスプリッタＨＢＳに入射すると、当該第２光束は第２面ＣＡ２及び第３面ＣＡ３で反射されることで複合ビームスプリッタＨＢＳから出射される。さらに、青紫色半導体レーザＬＤ１から出射された波長λ１の第１光束が複合ビームスプリッタＨＢＳに入射すると、当該第１光束は第１面ＣＡ１で反射された後に第２面ＣＡ２を透過することで複合ビームスプリッタＨＢＳから出射される。一方、カップリングレンズＣＵＬから出射された波長λ１の第１光束が複合ビームスプリッタＨＢＳに入射すると、当該第１光束は第２面ＣＡ２及び第３面ＣＡ３で反射されることで複合ビームスプリッタＨＢＳから出射される。
【０１８４】
ここで、複合ビームスプリッタＨＢＳと光検出器ＰＤとの間には、センサレンズＳＥＮが配置されているために、第３面ＣＡ３で反射して複合ビームスプリッタＨＢＳから出射した光は、センサレンズＳＥＮにより非点収差が与えられて、光検出器ＰＤの受光面上に収束するようになっている。
また、青紫色半導体レーザＬＤ１と複合ビームスプリッタＨＢＳとの間には、ビームシェーバＢＳＨと回折格子ＧＴとが配置されているために、ビームシェーバＢＳＨにより青紫色半導体レーザＬＤ１からのビーム径を真円に近づけ、回折格子ＧＴによりＨＤ  ＤＶＤを使用する際の対物レンズＯＢＪのトラッキングを検出する。
【０１８５】
光ピックアップ装置ＰＵ６でＨＤに情報の記録／再生を行う場合には、図１３において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、複合ビームスプリッタＨＢＳ、１ビームスプリッタＢＳ１及びカップリングレンズＣＵＬを透過してミラーＭＩＲに至る。このミラーＭＩＲによって第１光束からなる発散光束は反射され対物レンズＯＢＪに到達する。そして、対物レンズＯＢＪの回折構造から回折作用を受けることにより生じる第１光束の所定次数の回折光を、ＨＤの保護層ＰＬ１を介して情報記録面ＲＬ１上に集光させることで第１集光スポットを形成する。
【０１８６】
そして、対物レンズＯＢＪは、その周辺に配置された図示しない２軸アクチュエータによってフォーカシングやトラッキングを行う。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、再び対物レンズＯＢＪ、ミラーＭＩＲ、カップリングレンズＣＵＬ、第１ビームスプリッタＢＳ１を通過する。その後、第１光束からなる反射光束が複合ビームスプリッタＨＢＳに入射すると、上述したように第２面ＣＡ２及び第３面ＣＡ３で反射されて複合ビームスプリッタＨＢＳから出射され、センサレンズＳＥＮを介して光検出器ＰＤの受光面上に集光する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いてＨＤに記録された情報を読み取ることができる。
【０１８７】
光ピックアップ装置ＰＵ６でＤＶＤに情報の記録／再生を行う場合には、図１３において赤色半導体レーザＬＤ２を発光させる。赤色半導体レーザＬＤ２から射出された発散光束は、複合ビームスプリッタＨＢＳ、１ビームスプリッタＢＳ１及びカップリングレンズＣＵＬを透過してミラーＭＩＲに至る。このミラーＭＩＲによって第２光束からなる発散光束は反射され対物レンズＯＢＪに到達する。そして、対物レンズＯＢＪの回折構造から回折作用を受けることにより生じる第２光束の所定次数の回折光を、ＤＶＤの保護層ＰＬ２を介して情報記録面ＲＬ２上に集光させることで第２集光スポットを形成する。
【０１８８】
そして、対物レンズＯＢＪは、図示しない２軸アクチュエータによってフォーカシングやトラッキングを行う。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、再び対物レンズＯＢＪ、ミラーＭＩＲ、カップリングレンズＣＵＬ、第１ビームスプリッタＢＳ１を通過する。その後、第２光束からなる反射光束が複合ビームスプリッタＨＢＳに入射すると、上述したように第２面ＣＡ２及び第３面ＣＡ３で反射されて複合ビームスプリッタＨＢＳから出射され、センサレンズＳＥＮを介して光検出器ＰＤの受光面上に集光する。そして、光検出器ＰＤ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。
【０１８９】
ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図１３においてホログラムレーザＨＧを発光させる。ホログラムレーザＨＧから射出された発散光束は、第１ビームスプリッタＢＳ１で反射されてからカップリングレンズＣＵＬを透過し、対物レンズＯＢＪに至る。
【０１９０】
そして、対物レンズＯＢＪの回折構造から回折作用を受けることにより生じる第３光束の所定次数の回折光を、ＣＤの保護層ＰＬ３を介して情報記録面ＲＬ３上に集光させることで第３集光スポットを形成する。
【０１９１】
そして、対物レンズＯＢＪは、図示しない２軸アクチュエータによってフォーカシングやトラッキングを行う。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、再び対物レンズＯＢＪ、カップリングレンズＣＵＬ、第１ビームスプリッタＢＳ１を通過し、ホログラムレーザＨＧの受光面上に集光する。そして、ホログラムレーザＨＧ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。
【０１９２】
このように、複合ビームスプリッタＨＢＳを用いれば、ビームスプリッタを省略でき、光ピックアップ装置ＰＵ６自体をよりコンパクトにすることが可能となる。
また、ビームスプリッタＢＳ１の光合成面は偏光依存性がなく、波長λ１，λ２の光束は約９０％通過、残りをモニタセンサレンズＭＳＬの方向へ分岐し、波長λ３の光束は約８０％の反射され、残りをモニタセンサレンズＭＥＬへ分岐する。したがって、ビームスプリッタＢＳ１より全ての波長の光束はモニタセンサレンズＭＳＬの方へ分岐されモニタ光検出器ＭＰＤで検出されることにより、レーザの出力が感知される。このビームスプリッタＢＳ１で分岐することによりモニタセンサレンズＭＳＬ、モニタ光検出器ＭＰＤも３つの波長の光束に対して共通化することができ、部品数を削減することができる。
【０１９３】
［第６の実施の形態］
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
上記第１の実施の形態に示した光ピックアップ装置ＰＵ１では、情報記録面上で反射した第１光束，第２光束の光路が共通されて、第３光束の光路が単独で形成される場合を例示して説明しているが、本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ６では、第１光束、第２光束、第３光束の光路を共通化している。
【０１９４】
図１５は、ＨＤ（第１光ディスク）とＤＶＤ（第２光ディスク）とＣＤ（第３光ディスク）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ＰＵ６の構成を概略的に示す図である。ＨＤの光学的仕様は、波長λ１＝４０７ｎｍ、保護層ＰＬ１の厚さｔ１＝０．６ｍｍ、開口数ＮＡ１＝０．６５であり、ＤＶＤの光学的仕様は、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、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。
【０１９５】
光ピックアップ装置ＰＵ６は、ＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され４０７ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する青紫色半導体レーザＬＤ１（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）を射出する赤色半導体レーザＬＤ２（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）を射出する赤外半導体レーザＬＤ３（第３光源）とが一体化された光源ユニットＬＵ２３、ＨＤ，ＤＶＤ及びＣＤの少なくとも一方の情報記録面上で反射した光束を受光する光検出器ＰＤ１、第１〜第３の光束が通過するカップリングレンズＣＵＬ、各光束を情報記録面ＲＬ１、ＲＬ２，ＲＬ３上に集光させる機能を有する対物レンズＯＢＪ、第１ビームスプリッタＢＳ１、第２ビームスプリッタＢＳ２、第３ビームスプリッタＢＳ３、絞りＳＴＯ、センサレンズＳＥＮ２、１軸アクチュエータＡＣ１、２軸アクチュエータＡＣ２、ビーム整形素子ＢＳＨ等から構成されている。
【０１９６】
カップリングレンズＣＵＬは光源側から順に配置した、負の屈折力を有する第２レンズＬ２と正の屈折力を有する第１レンズＬ１との２枚のプラスチック製のレンズから構成されている。
そして、光ピックアップ装置使用時において、第１レンズＬ１の位置を、波長λ１又はλ２の光束が通過する場合と波長λ３の光束が通過する場合とで変化させることで、第１レンズと第２レンズの光軸方向の間隔を変え、各光束の出射角を変化させるようになっている。
【０１９７】
光ピックアップ装置ＰＵ６において、ＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、まず、１軸アクチュエータＡＣ１を駆動して、第１レンズＬ１を光軸上の位置Ｐ１まで移動させておく。
そして、図１５において実線でその光線経路を描いたように、まず、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、ビーム整形素子ＢＳＨを透過することによりその断面形状が楕円形から円形に整形された後、第１、第２ビームスプリッタＢＳ２を通過し、第２レンズＬ２及び第１レンズＬ１を通過することにより緩い収束光に変換された後、対物レンズＯＢＪに至る。
【０１９８】
そして、対物レンズＯＢＪの回折構造から回折作用を受けることにより生じる第１光束の所定次数の回折光を、ＨＤの保護層ＰＬ１を介して情報記録面ＲＬ１上に集光させることで第１集光スポットを形成する。この第１集光スポットは、色収差が情報の再生及び又は記録に必要な範囲内に抑えられており、具体的には、第１集光スポットの色収差の絶対値が０．０５μｍ／ｎｍ以下に抑えられている。
【０１９９】
そして、対物レンズＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ２によってフォーカシングやトラッキングを行う。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、再び対物レンズＯＢＪ、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第２ビームスプリッタＢＳ２、第２ビームスプリッタＢＳ２で反射し、第３ビームスプリッタＢＳ３で分岐され、センサレンズＳＥＮ２により非点収差が与えられて、光検出器ＰＤ２３の受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤ１の出力信号を用いてＨＤに記録された情報を読み取ることができる。
【０２００】
また、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合にも、まず、１軸アクチュエータＡＣ１を駆動して、第１レンズＬ１を光軸上の位置Ｐ２まで移動させておく。
そして、図１５において点線でその光線経路を描いたように、まず、赤色半導体レーザＬＤ２を発光させる。赤色半導体レーザＬＤ２から射出された発散光束は、第３ビームスプリッタＢＳ３を通過し、第２ビームスプリッタＢＳ２で反射して、第２レンズＬ２及び第１レンズＬ１を通過することによりＨＤとは異なる緩い収束光に変換された後、対物レンズＯＢＪに至る。
【０２０１】
そして、対物レンズＯＢＪの回折構造から回折作用を受けることにより生じる第２光束の所定次数の回折光を、ＤＶＤの保護層ＰＬ２を介して情報記録面ＲＬ２上に集光させることで第２集光スポットを形成する。この第２集光スポットは、色収差が情報の再生及び又は記録に必要な範囲内に抑えられており、具体的には、第２集光スポットの色収差の絶対値を０．２５μｍ／ｎｍ以下に抑えている。
【０２０２】
そして、対物レンズＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣによってフォーカシングやトラッキングを行う。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、再び対物レンズＯＢＪ、第２レンズＬ２、第１レンズＬ１を通過し、第２ビームスプリッタＢＳ２で反射し、第３ビームスプリッタＢＳ３で分岐され、センサレンズＳＥＮ２により非点収差が与えられて、光検出器ＰＤ１の受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤ２３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。
【０２０３】
一方、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、まず、１軸アクチュエータＡＣ１を駆動して、第１レンズＬ１を光軸上の位置Ｐ３まで移動させておく。この時点での第１レンズを図１５に点線で表す。
そして、図１５において一点鎖線でその光線経路を描いたように、まず、赤外半導体レーザＬＤ３を発光させる。赤外半導体レーザＬＤ３から射出された発散光束は、第３ビームスプリッタＢＳ３を通過して、第２ビームスプリッタＢＳ２で反射して、第２レンズＬ２及び第１レンズＬ１を通過する。
【０２０４】
ここで、上述のように、第１レンズＬ１の光軸上の位置が光情報記録媒体側に移動しているので、第１レンズＬ１に発散光として入射した第３光束は、第１レンズＬ１への入射時とは発散角が異なる発散光として出射され、対物レンズＯＢＪに至る。
そして、対物レンズＯＢＪの回折構造から回折作用を受けることにより生じる第３光束の所定次数の回折光を、ＣＤの保護層ＰＬ３を介して情報記録面ＲＬ３上に集光させることで第３集光スポットを形成する。
【０２０５】
そして、対物レンズＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣによってフォーカシングやトラッキングを行う。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、再び対物レンズＯＢＪ、第２レンズＬ２、第１レンズＬ１を通過し、第２ビームスプリッタＢＳ２で反射し、第３ビームスプリッタＢＳ３で分岐され、センサレンズＳＥＮ２により非点収差が与えられて、光検出器ＰＤ１の受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤ２３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。
【実施例】
【０２０６】
次に、上記実施の形態で示した対物レンズの実施例について説明する。
表１に実施例１のレンズデータを示す。
【表１】
2006127721.tif 000003
【０２０７】
表１に示すように、本実施例の対物レンズは、ＨＤ／ＤＶＤ／ＣＤ互換用の対物レンズであり、波長λ１＝４０７ｎｍのときの焦点距離ｆ１＝３．００ｍｍ、倍率ｍ１＝１／３１．０に設定されており、波長λ２＝６５５ｎｍのときの焦点距離ｆ２＝３．１０ｍｍ、倍率ｍ２＝１／５４．３に設定されており、波長λ３＝７８５ｎｍのときの焦点距離ｆ３＝３．１２ｍｍ、倍率ｍ３＝−１／２９．９に設定されている。
【０２０８】
対物レンズの入射面は、光軸を中心とした高さｈが０ｍｍ≦ｈ≦１．６６２ｍｍの第２面と、１．６６２ｍｍ＜ｈの第２´面に区分されており、また、対物レンズの出射面は、光軸を中心とした高さｈが０ｍｍ≦ｈ≦１．３６２ｍｍの第３面と、１．３６２ｍｍ＜ｈの第３´面に区分されている。
また、第２面、第２´面、第３面及び第３´面は、次式（数１）に表１に示す係数を代入した数式で規定される、光軸Ｌの周りに軸対称な非球面に形成されている。
【数１】
2006127721.tif 000004
【０２０９】
ここで、ｘは光軸方向の軸（光の進行方向を正とする）、κは円錐係数、Ａ2iは非球面係数である。
また、第２面及び第２´面には回折構造ＤＯＥが形成されている。この回折構造ＤＯＥは、この構造により透過波面に付加される光路差で表される。かかる光路差は、ｈ（ｍｍ）を光軸に垂直な方向の高さ、Ｂ2iを光路差関数係数、ｎを入射光束の回折光のうち最大の回折効率を有する回折光の回折次数、λ（ｎｍ）を回折構造に入射する光束の波長、λＢ（ｎｍ）を回折構造の製造波長とするとき、次の数２式に表１に示す係数を代入して定義される光路差関数φ（ｈ）（ｍｍ）で表される。
【数２】
2006127721.tif 000005
なお、回折構造ＤＯＥのブレーズ化波長λＢは１．０ｍｍである。
【０２１０】
表２に実施例２のレンズデータを示す。
【表２】
2006127721.tif 000006
【０２１１】
表２に示すように、本実施例の対物レンズは、ＨＤ／ＤＶＤ／ＣＤ互換用の対物レンズであり、波長λ１＝４０７ｎｍのときの焦点距離ｆ１＝３．００ｍｍ、倍率ｍ１＝１／３４．２に設定されており、波長λ２＝６５５ｎｍのときの焦点距離ｆ２＝３．０９ｍｍ、倍率ｍ２＝１／５０．３に設定されており、波長λ３＝７８５ｎｍのときの焦点距離ｆ３＝３．１２ｍｍ、倍率ｍ３＝−１／３０．５に設定されている。
【０２１２】
対物レンズの入射面は、光軸を中心とした高さｈが０ｍｍ≦ｈ≦１．６６９ｍｍの第２面と、１．６６９ｍｍ＜ｈの第２´面に区分されており、また、対物レンズの出射面は、光軸を中心とした高さｈが０ｍｍ≦ｈ≦１．６６９ｍｍの第３面と、１．６６９ｍｍ＜ｈの第３´面に区分されている。
また、第２面、第２´面、第３面及び第３´面は、上記数１に表２に示す係数を代入した数式で規定される、光軸Ｌの周りに軸対称な非球面に形成されている。
【０２１３】
また、第２面及び第２´面には回折構造ＤＯＥが形成されており、この回折構造ＤＯＥは、この構造により透過波面に付加される光路差で表される。かかる光路差は、上記数２式に表２に示す係数を代入して定義される光路差関数φ（ｈ）（ｍｍ）で表される。
なお、回折構造ＤＯＥのブレーズ化波長は１．０ｍｍである。
図１０，１１は、実施例１及び２における波長変動とｆｂの変動との関係、つまり、各光ディスクの情報記録面上に形成される集光スポットにおける各光束の波長変化に対する光軸方向の波面収差最小位置変化量ｄｆｂ／ｄλを示すグラフである。
【０２１４】
表３に実施例３のレンズデータを示す。
【表３】
2006127721.tif 000007
【０２１５】
表３に示すように、本実施例の対物レンズは、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ互換用の対物レンズであり、波長λ１＝４０８ｎｍのときの焦点距離ｆ１＝２．２０ｍｍ、倍率ｍ１＝１／２３．３に設定されており、波長λ２＝６５８ｎｍのときの焦点距離ｆ２＝２．２６ｍｍ、倍率ｍ２＝−１／２８．９に設定されており、波長λ３＝７８５ｎｍのときの焦点距離ｆ３＝２．２７ｍｍ、倍率ｍ３＝−１／１１．２に設定されている。
【０２１６】
対物レンズの入射面（第２面）及び出射面（第３面）は、上記数１に表３に示す係数を代入した数式で規定される、光軸Ｌの周りに軸対称な非球面に形成されている。
【０２１７】
表４に実施例４のレンズデータを示す。
【表４】
2006127721.tif 000008
【０２１８】
本実施例の対物レンズは、２つのプラスチックレンズを組み合わせて構成されたＨＤ／ＤＶＤ／ＣＤ互換用の対物レンズであり、波長λ１＝４０７ｎｍのときの焦点距離ｆ１＝２．６０ｍｍに設定されており、波長λ２＝６５５ｎｍのときの焦点距離ｆ２＝２．６６ｍｍに設定されており、波長λ３＝７８５ｎｍのときの焦点距離ｆ３＝２．６９ｍｍに設定されている。
【０２１９】
対物レンズを構成する２枚のレンズのうち、光源側に配置されるレンズの入射面（第２面）及び出射面（第３面）と、光ディスク側に配置されるレンズの入射面（第４面）及び出射面（第５面）は、上記数１に表４に示す係数を代入した数式で規定される、光軸Ｌの周りに軸対称な非球面に形成されている。
【０２２０】
また、第３面には回折構造ＤＯＥが形成されており、この回折構造ＤＯＥは、この構造により透過波面に付加される光路差で表される。かかる光路差は、上記数２式に表４に示す係数を代入して定義される光路差関数φ（ｈ）（ｍｍ）で表される。
なお、回折構造ＤＯＥのブレーズ化波長は４０７ｎｍである。
【０２２１】
表５に実施例５のレンズデータを示す。
【表５】
2006127721.tif 000009
【０２２２】
本実施例の対物レンズとカップリングレンズは、図９に示したようなＨＤ／ＤＶＤ／ＣＤ互換用であり、対物レンズとカップリングレンズとの組み合わせ光学系の倍率は、ＨＤでは６．８倍、ＤＶＤでは６．８倍、ＣＤでは５．１倍に設定されている。
また、対物レンズ単体では、ＨＤでは焦点距離ｆ１＝３．２０ｍｍ、倍率ｍ１＝１／３０．０３に設定されており、ＤＶＤでは焦点距離ｆ２＝３．２９ｍｍ、倍率ｍ２＝１／５１．８１に設定されており、ＣＤでは焦点距離ｆ３＝３．２７ｍｍ、倍率ｍ３＝−１／３１．１５に設定されている。
カップリングレンズの入射面（第２面）及び出射面（第３面）、対物レンズの入射面（第８面）及び出射面（第９面）は、上記数１に表５に示す係数を代入した数式で規定される、光軸Ｌの周りに軸対称な非球面に形成されている。
【０２２３】
また、第２面及び第３面には回折構造ＤＯＥが形成されており、この回折構造ＤＯＥは、この構造により透過波面に付加される光路差で表される。かかる光路差は、上記数２式に表５に示す係数を代入して定義される光路差関数φ（ｈ）（ｍｍ）で表される。
なお、第２面及び第３面の回折構造ＤＯＥのブレーズ化波長は共に４０７ｎｍである。
この回折構造ＤＯＥは、ＨＤとＤＶＤとでセンサ共通化が可能であると同時に、ＨＤにおいて対物レンズとカップリングレンズとの組み合わせにより色収差が補正されるように設計されている。対物レンズは両面とも屈折面で構成されているため、耐光性、耐熱性が懸念される場合にはガラスを材料として製造することができる。安価、軽量が利点の樹脂で製造する場合には、対物レンズに回折構造を設ければ、カップリングレンズには片面に回折構造を設けるだけで同じピックアップ構成が可能となる。
【０２２４】
表６に実施例６のレンズデータを示す。
【表６】
2006127721.tif 000010
【０２２５】
本実施例の対物レンズとカップリングレンズは、ＨＤ／ＤＶＤ／ＣＤ互換用であり、対物レンズとカップリングレンズとの組み合わせ光学系の倍率は、ＨＤでは７．１倍、ＤＶＤでは７．３倍、ＣＤでは６．４倍に設定されている。
また、対物レンズ単体では、ＨＤでは焦点距離ｆ１＝１．８５ｍｍ、倍率ｍ１＝１／１８．２に設定されており、ＤＶＤでは焦点距離ｆ２＝１．９０ｍｍ、倍率ｍ２＝１／２３．０に設定されており、ＣＤでは焦点距離ｆ３＝１．９１ｍｍ、倍率ｍ３＝−１／２４．９に設定されている。
また、カップリングレンズ単体では、ＨＤでは焦点距離ｆ１＝９．８０ｍｍに設定されており、ＤＶＤでは焦点距離ｆ２＝１０．４ｍｍに設定されており、ＣＤでは焦点距離ｆ３＝１０．７ｍｍに設定されている。
カップリングレンズの入射面（第３面）、対物レンズの入射面（第６面、第６’面）及び出射面（第７面）は、上記数１に表６に示す係数を代入した数式で規定される、光軸Ｌの周りに軸対称な非球面に形成されている。
【０２２６】
また、第３面及び第６面、第６’面には回折構造ＤＯＥが形成されており、この回折構造ＤＯＥは、この構造により透過波面に付加される光路差で表される。かかる光路差は、上記数２式に表６に示す係数を代入して定義される光路差関数φ（ｈ）（ｍｍ）で表される。
なお、第３面及び第６面、第６’面の回折構造ＤＯＥのブレーズ化波長は共に４０７ｎｍである。
【０２２７】
表７に実施例７のレンズデータを示す。
【表７】
2006127721.tif 000011
【０２２８】
本実施例の対物レンズとカップリングレンズは、ＨＤ／ＤＶＤ／ＣＤ互換用であり、対物レンズとカップリングレンズとの組み合わせ光学系の倍率は、ＨＤでは７．０倍、ＤＶＤでは６．９倍、ＣＤでは４．７倍に設定されている。
また、対物レンズ単体では、ＨＤでは焦点距離ｆ１＝１．８０ｍｍ、倍率ｍ１＝１／１８．７に設定されており、ＤＶＤでは焦点距離ｆ２＝１．８６ｍｍ、倍率ｍ２＝１／２２．８に設定されており、ＣＤでは焦点距離ｆ３＝１．８７ｍｍ、倍率ｍ３＝−１／２６．４に設定されている。
また、カップリングレンズ単体では、ＨＤでは焦点距離ｆ１＝１０．０ｍｍに設定されており、ＤＶＤでは焦点距離ｆ２＝１０．５ｍｍに設定されており、ＣＤでは焦点距離ｆ３＝１０．４ｍｍに設定されている。
カップリングレンズの出射面（第４面）、対物レンズの入射面（第８面）及び出射面（第９面）は、上記数１に表７に示す係数を代入した数式で規定される、光軸Ｌの周りに軸対称な非球面に形成されている。
【０２２９】
また、第３面及び第４面には回折構造ＤＯＥが形成されており、この回折構造ＤＯＥは、この構造により透過波面に付加される光路差で表される。かかる光路差は、上記数２式に表７に示す係数を代入して定義される光路差関数φ（ｈ）（ｍｍ）で表される。
なお、第３面の回折構造ＤＯＥのブレーズ化波長は４０７ｎｍであり、第４面の回折構造ＤＯＥの製造波長は６５５ｎｍである。第４面には断面が階段状の波長選択型回折構造が形成され、この回折構造を通過する波長λ１，λ３の光束は透過するが、波長λ２の光は回折作用を受ける。
本実施例では対物レンズは両面非球面からなる屈折レンズであるため、ガラスを材料とすることができ、耐熱性、耐光性に優れた対物レンズを得ることができる。
【０２３０】
表８に実施例８のレンズデータを示す。
【表８】
2006127721.tif 000012
【０２３１】
本実施例の対物レンズとカップリングレンズは、ＨＤ／ＤＶＤ／ＣＤ互換用であり、色収差補正素子はＨＤ専用である。ＨＤの色収差補正素子、カップリングレンズ、対物レンズの全光学系倍率は７．０倍、ＤＶＤ、ＣＤのカップリングレンズと対物レンズの光学系倍率はそれぞれ６．９倍、４．９倍に設定されている。
また、対物レンズ単体では、ＨＤでは焦点距離ｆ１＝１．８０ｍｍ、倍率ｍ１＝１／１８．７に設定されており、ＤＶＤでは焦点距離ｆ２＝１．８６ｍｍ、倍率ｍ２＝１／２２．８に設定されており、ＣＤでは焦点距離ｆ３＝１．８７ｍｍ、倍率ｍ３＝−１／２６．４に設定されている。
また、カップリングレンズ単体では、ＨＤでは焦点距離ｆ１＝９．８０ｍｍに設定されており、ＤＶＤでは焦点距離ｆ２＝１０．４ｍｍに設定されており、ＣＤでは焦点距離ｆ３＝１１．９ｍｍに設定されている。
カップリングレンズの出射面（第６面）、対物レンズの入射面（第１０面）及び出射面（第１１面）は、上記数１に表８に示す係数を代入した数式で規定される、光軸Ｌの周りに軸対称な非球面に形成されている。
【０２３２】
また、第４面及び第６面には回折構造ＤＯＥが形成されており、この回折構造ＤＯＥは、この構造により透過波面に付加される光路差で表される。かかる光路差は、上記数２式に表８に示す係数を代入して定義される光路差関数φ（ｈ）（ｍｍ）で表される。
なお、第４面及び第６面の回折構造ＤＯＥのブレーズ化波長は共に４０７ｎｍである。
本実施例では対物レンズは両面非球面からなる屈折レンズであるため、ガラスを材料とすることができ、耐熱性、耐光性に優れた対物レンズを得ることができる。
【０２３３】
表９に実施例９のレンズデータを示す。
【表９】
2006127721.tif 000013
【０２３４】
本実施例の対物レンズは、ＨＤ／ＤＶＤ／ＣＤ互換用である。
対物レンズは、ＨＤでは焦点距離ｆ１＝３．１０ｍｍ、倍率ｍ１＝１／２９．９に設定されており、ＤＶＤでは焦点距離ｆ２＝３．１８ｍｍ、倍率ｍ２＝１／５５．６に設定されており、ＣＤでは焦点距離ｆ３＝３．２０ｍｍ、倍率ｍ３＝−１／２５．５に設定されている。
【０２３５】
また、第２面及び第２’面には回折構造ＤＯＥが形成されており、この回折構造ＤＯＥは、この構造により透過波面に付加される光路差で表される。かかる光路差は、上記数２式に表９に示す係数を代入して定義される光路差関数φ（ｈ）（ｍｍ）で表される。
なお、第２面及び第２’面の回折構造ＤＯＥの製造波長は共に４０７ｎｍである。
【０２３６】
図１６は実施例９の対物レンズの特性を表す線図であり、（ａ）は第１光源から出射される光束の波長が＋１０ｎｍ変化した光束を入射させた際の縦球面収差図であり、近軸集光位置Ｐ０、第１領域ＡＲＥＡ１のうち最も光軸より遠い領域を通過した光束の集光位置をＰ１、第２領域ＡＲＥＡ２のうち最も光軸に近い領域を通過した光束の集光位置をＰ２、最も光軸より遠い領域を通過した光束の集光位置Ｐ３を表していて、（ｂ）が第３光束の縦球面収差を表している。図１６（ａ）に示すように｜Ｐ２−Ｐ３｜＝０．０１１ｍｍであり、Ｐ１≦Ｐ２≦Ｐ０及び１．７×１０−３≦｜Ｐ２−Ｐ３｜≦７．０×１０−３満たしている。このため、図１６（ｂ）に示すように、第２領域ＡＲＥＡ２を透過した第３光束の回折光の集光位置ａ２，ａ３は第１領域ＡＲＥＡ１を透過した第３光束の集光位置ａ１から非線形となって発散している。ここで、集光位置ａ２に集光した光は、記録面上で光軸を中心としてドーナツ型に分布する。つまり、ドーナツ型光分布（フレア）が生じることになる。集光位置ａ３に集光した光も記録面上で別のドーナツ型光分布を生じる。この２つのドーナツ型光分布が重なってできるドーナツ型光分布の内径が０．０１２ｍｍである。第２領域ＡＲＥＡ２を透過した第３光束の集光位置ａ２，ａ３が第１領域ＡＲＥＡ１を透過した第３光束の集光位置ａ１から離れていないものの、球面収差の傾きが小さく横這いになるほど波長特性や温度特性に与える影響は大きいが、光の密度は薄くなりフレアの影響が小さくなる。
一方、第２領域ＡＲＥＡ２を透過した第３光束の集光位置ａ４，ａ５のように、球面収差の傾きが集光位置ａ２，ａ３より大きいほど、記録面上の光密度は濃く、波長や温度が変化した場合の収差劣化が小さくなる。
また、傾きは集光位置ａ４，ａ５のまま、両方を集光位置ａ１より離れると検出器のメインセンサ内に光束が入り込まないために望ましいが、離れすぎると第１光束に対する色収差が大きくなりまた回折輪帯の光軸に垂直方向の幅が狭くなり加工性が低下し光量損失が増えてしまう。
【０２３７】
表１０に比較例としての対物レンズのレンズデータを示す。
【表１０】
2006127721.tif 000014
【０２３８】
本比較例の対物レンズは、ＨＤ／ＤＶＤ／ＣＤ互換用である。
対物レンズは、ＨＤでは焦点距離ｆ１＝３．１０ｍｍ、倍率ｍ１＝１／３０．０に設定されており、ＤＶＤでは焦点距離ｆ２＝３．１８ｍｍ、倍率ｍ２＝１／４３．１に設定されており、ＣＤでは焦点距離ｆ３＝３．２０ｍｍ、倍率ｍ３＝−１／３３．８に設定されている。
【０２３９】
また、第２面及び第２’面には回折構造ＤＯＥが形成されており、この回折構造ＤＯＥは、この構造により透過波面に付加される光路差で表される。かかる光路差は、上記数２式に表１０に示す係数を代入して定義される光路差関数φ（ｈ）（ｍｍ）で表される。
なお、第２面及び第２’面の回折構造ＤＯＥの製造波長は共に４０７ｎｍである。
【０２４０】
図１７は比較例の対物レンズの特性を表す線図であり、（ａ）は第１光束が＋１０ｎｍ波長が変化した場合の近軸集光位置Ｐ０、第１領域ＡＲＥＡ１のうち最も光軸より遠い領域を通過した光束の集光位置をＰ１、第２領域ＡＲＥＡ２のうち最も光軸に近い領域を通過した光束の集光位置をＰ２、最も光軸より遠い領域を通過した光束の集光位置Ｐ３を表していて、（ｂ）が第３光束の縦球面収差を表している。図１７（ａ）に示すようにＰ１≦Ｐ２≦Ｐ０は満たしているものの、｜Ｐ２−Ｐ３｜＝０．００１５ｍｍであり、１．７×１０−３≦｜Ｐ２−Ｐ３｜≦７．０×１０−３満たしていない。このため、図１７（ｂ）に示すように、第２領域ＡＲＥＡ２を透過した第３光束の色収差Ａ２，Ａ３は第１領域ＡＲＥＡ１を透過した第３光束の色収差Ａ１から連続して発散している。このように連続していると集光スポットと同位置近辺にフレアが発生してしまう。
【０２４１】
表１１に実施例１１のレンズデータを示す。
【表１１】
2006127721.tif 000015
【０２４２】
本実施例の対物レンズとカップリングレンズは、図１５に示すようなＨＤ／ＤＶＤ／ＣＤ互換用である。
対物レンズは、実施例１の対物レンズを用いている。
カップリングレンズの第１面、第２面、第３面、第４面は、上記数１に表１１に示す係数を代入した数式で規定される、光軸Ｌの周りに軸対称な非球面に形成されている。
【０２４３】
また、第４面には回折構造ＤＯＥが形成されており、この回折構造ＤＯＥは、この構造により透過波面に付加される光路差で表される。かかる光路差は、上記数２式に表１０に示す係数を代入して定義される光路差関数φ（ｈ）（ｍｍ）で表される。なお、ブレーズ化波長は１ｍｍに設定されている。この回折構造によりＨＤにおける色収差を補正している。
この実施例１１のように光学系を形成すると、情報記録面を反射した第１光束、第２光束、第３光束の光路を共通化することが可能となる。
なお、実施例１１においては、第１レンズＬ１の位置Ｐ１を基準とすると、位置Ｐ１から位置Ｐ２までの間隔が０．４１ｍｍに設定され、位置Ｐ１から位置Ｐ３までの間隔が３．３ｍｍに設定されている。
【図面の簡単な説明】
【０２４４】
【図１】位相構造を示す図面（ａ）及び（ｂ）である。
【図２】位相構造を示す図面（ａ）及び（ｂ）である。
【図３】位相構造を示す図面（ａ）及び（ｂ）である。
【図４】位相構造を示す図面（ａ）及び（ｂ）である。
【図５】光ピックアップ装置の構成を示す要部平面図である。
【図６】対物レンズの光学面を示す図面である。
【図７】光ピックアップ装置の構成を示す要部平面図である。
【図８】光ピックアップ装置の構成を示す要部平面図である。
【図９】光ピックアップ装置の構成を示す要部平面図である。
【図１０】波面収差最小位置変化量ｄｆｂ／ｄλを示すグラフである。
【図１１】波面収差最小位置変化量ｄｆｂ／ｄλを示すグラフである。
【図１２】光ピックアップ装置の構成を示す要部平面図である。
【図１３】光ピックアップ装置の構成を示す要部平面図である。
【図１４】図１３の光ピックアップ装置の対物レンズを示す側面図である。
【図１５】光ピックアップ装置の構成を示す要部平面図である。
【図１６】実施例９の対物レンズの特性を表す線図であり、（ａ）はＨＤの波長＋１０ｎｍ時の縦球面収差図、（ｂ）はＣＤの基準波長における縦球面収差図である。
【図１７】比較例の対物レンズの特性を表す線図であり、（ａ）はＨＤの波長＋１０ｎｍ時の縦球面収差図、（ｂ）はＣＤの基準波長における縦球面収差図である。
【図１８】ラミネートプリズムを表す説明図である。
【符号の説明】
【０２４５】
ＬＤ１  青紫色半導体レーザ
ＬＤ２  赤色半導体レーザ
ＬＤ３  赤外半導体レーザ
ＣＯＬ１  第１コリメートレンズ
ＣＯＬ２  第２コリメートレンズ
ＤＯＥ  回折構造
ＯＢＪ  対物レンズ
ＡＲＥＡ１    第１領域
ＡＲＥＡ２    第２領域
ＡＲＥＡ３    第３領域
ＰＵ  光ピックアップ装置
ＣＵＬ  カップリングレンズ
ＡＰ  非点収差板
ＨＢＳ  複合ビームスプリッタ
ＣＡ１  第１面
ＣＡ２  第２面
ＣＡ３  第３面
ＢＳＨ  ビームシェーバ
ＧＴ    回折格子
ＭＳＬ  モニタセンサレンズ
ＭＰＤ  モニタ光検出器
【図１】
2006127721.tif 000016
【図２】
2006127721.tif 000017
【図３】
2006127721.tif 000018
【図４】
2006127721.tif 000019
【図５】
2006127721.tif 000020
【図６】
2006127721.tif 000021
【図７】
2006127721.tif 000022
【図８】
2006127721.tif 000023
【図９】
2006127721.tif 000024
【図１０】
2006127721.tif 000025
【図１１】
2006127721.tif 000026
【図１２】
2006127721.tif 000027
【図１３】
2006127721.tif 000028
【図１４】
2006127721.tif 000029
【図１５】
2006127721.tif 000030
【図１６】
2006127721.tif 000031
【図１７】
2006127721.tif 000032
【図１８】
2006127721.tif 000033