(57)【要約】      （修正有）【課題】例えば高密度ＤＶＤと従来のＤＶＤ、ＣＤの全てに対して適切に情報の記録及び／再生を行える光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】対物レンズ１０９を、高密度ＤＶＤに専用、もしくは高密度ＤＶＤ及びＤＶＤに共用とすることで、高密度ＤＶＤ、ＤＶＤ、ＣＤに共用とする場合に比べ、その設計に冗長性を持たせることができ、環境変化などが生じても情報の記録及び／又は再生を適切に行うことができる。又、高密度ＤＶＤの使用時における色収差を補正するために、色収差補正素子を設けているため、異なる情報密度を有する３つの光ディスクのいずれに対しても、情報の記録及び／又は再生を適切に行うことができる。【選択図】図１
2011023108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長λ１の第１光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源と、波長λ３（λ２＜λ３）の第３光源と、第１の対物光学素子及び第２の対物光学素子を含む集光光学系とを有する光ピックアップ装置であって、
前記第１の対物光学素子を介して、前記第１光源からの光束を、厚さｔ１の保護層を介して第１の情報記録密度Ｄ１を有する第１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、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっており、
前記第２の対物光学素子を介して、前記第３光源からの光束を、厚さｔ３（ｔ１＜ｔ３）の保護層を介して第３の情報記録密度Ｄ３（Ｄ１＞Ｄ３）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、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっており、
前記第１の対物光学素子又は前記第２の対物光学素子を介して、前記第２光源からの光束を、厚さｔ２（ｔ２＜ｔ３）の保護層を介して第２の情報記録密度Ｄ２（Ｄ１＞Ｄ２＞Ｄ３）を有する第２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、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっており、
更に、前記第１の対物光学素子及び前記第２の対物光学素子を保持するレンズホルダと、
前記第１光源から出射された光束が通過する光路中に、前記第１光源から出射された光束の波長変動によって生じる色収差を補正する色収差補正素子とを設けたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記第１光源から出射された光束は、平行光束の状態で前記第１の対物光学素子に入射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。
【請求項３】
前記第２光源から出射された光束は、平行光束の状態で前記第１の対物光学素子または前記第２の対物光学素子のいずれか一方に入射することを特徴とする請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記第２光源から出射された光束は、発散光束の状態で前記第１の対物光学素子または前記第２の対物光学素子のいずれか一方に入射することを特徴とする請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記第３光源から出射された光束は、平行光束の状態で前記第２の対物光学素子に入射す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。
【請求項６】
前記第３光源から出射された光束は、発散光束の状態で前記第２の対物光学素子に入射す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。
【請求項７】
前記色収差補正素子は、位相差付与構造を光学面に形成してな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。
【請求項８】
前記色収差補正素子は、少なくとも一方の光学機能面が光軸を中心とした複数の光学機能領域に分割され、該複数の光学機能領域のうちの少なくとも１つが、光軸を中心とした輪帯状の領域に分割され、かつ各輪帯に所定数の不連続な段差が設けられるとともに、当該不連続な段差が設けられた輪帯が連続的に配された構造である重畳型回折構造を有す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。
【請求項９】
前記レンズホルダは、前記第１の対物光学素子又は前記第２の対物光学素子を、前記集光光学系の光路内に選択的に挿入可能とすることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】
前記レンズホルダは、前記第１の対物光学素子及び前記第２の対物光学素子を相対変位不能に保持することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１１】
前記レンズホルダは、前記第１の対物光学素子及び前記第２の対物光学素子を相対変位可能に保持することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１２】
前記レンズホルダは、光軸と平行な軸まわりに回動することを特徴とする請求項９乃至１１のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１３】
前記レンズホルダは、光軸と交差する方向に移動することを特徴とする請求項９乃至１１のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１４】
前記第１光源、前記第２光源及び前記第３光源は、前記集光光学系の光路内に挿入された前記対物光学素子からそれぞれ異なる距離に配置されていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１５】
前記第１光源、前記第２光源及び前記第３光源の少なくとも２つは、前記集光光学系の光路内に挿入された前記対物光学素子から等しい距離に配置されていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１６】
前記第１の対物光学素子は単一の光学素子からなり、及び／又は前記第２の対物光学素子は単一の光学素子からなることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１７】
前記第１の対物光学素子は複数の光学素子からなり、及び／又は前記第２の対物光学素子は複数の光学素子からなることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１８】
前記第１の対物光学素子及び／又は前記第２の対物光学素子は、ガラス素材から形成されていることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１９】
前記第１の対物光学素子及び／又は前記第２の対物光学素子は、プラスチック素材から形成されていることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項２０】
前記対物光学素子の開口数を調整する手段を有することを特徴とする請求項１乃至１９のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項２１】
前記対物光学素子の温度変化に応じた球面収差劣化を抑制する手段を有することを特徴とする請求項１乃至２０のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項２２】
前記第１光情報記録媒体の保護層の厚さｔ１は、０．０９ｍｍ以上０．１１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至２１のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項２３】
前記第１の対物光学素子を介して、前記第１光源からの光束を、厚さｔ４の保護層（０．５５ｍｍ≦ｔ４≦０．６５ｍｍ）を介して第４の情報記録密度Ｄ４（Ｄ４＞Ｄ２）を有する第４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、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっていることを特徴とする請求項２２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項２４】
前記第１光情報記録媒体の保護層の厚さｔ１は、０．５５ｍｍ以上０．６５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至２１のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項２５】
前記第１光源からの光束のみが通過する光路内に、色収差の補正を行う光学素子を配置したことを特徴とする請求項１乃至２４のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項２６】
前記色収差の補正を行う光学素子は、回折構造又は位相差付与構造を備えたコリメートレンズであることを特徴とする請求項２５に記載の光ピックアップ装置。
【請求項２７】
前記第１の対物光学素子は、回折構造を備えた光学素子と、非球面光学面を有するレンズとを有することを特徴とする請求項１乃至２６のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項２８】
前記レンズはガラスモールド製であることを特徴とする請求項２７に記載の光ピックアップ装置。
【請求項２９】
前記光学素子と前記レンズとは、それぞれ種類が異なるプラスチック素材から形成されていることを特徴とする請求項２７に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３０】
前記第２光源又は前記第３光源からの光束が通過する光路内に、異なる波長の光束に対して位相分布を変化させる光学素子を配置したことを特徴とする請求項１乃至２９のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項３１】
前記第２の対物光学素子は、回折構造を形成したレンズを有し、第２光源からの光束が前記回折構造を通過したときに発生する最も効率が高い回折次数と、第３の光束が前記回折構造を通過したときに発生する最も効率が高い回折次数とが異なるようになっていることを特徴とする請求項１乃至３０のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項３２】
前記第２の対物光学素子は、位相差付与構造を有することを特徴とする請求項１乃至３０のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項３３】
前記第１光源からの光束のみが通過する光路内に、ビームシェイパを配置したことを特徴とする請求項１乃至３２のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項３４】
前記第１光源からの光束のみが通過する光路内に、光強度分布変換素子を配置したことを特徴とする請求項１乃至３３のいずれかに記載の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、光ピックアップ装置に関し、特に、光源波長の異なる３つの光源から出射される光束を用いて、３つ以上の異なる光情報記録媒体に対して、それぞれ情報の記録及び／又は再生が可能な光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、波長４００ｎｍ程度の青紫色半導体レーザを用いて、情報の記録／再生を行える高密度光ディスクシステムの研究・開発が急速に進んでいる。一例として、ＮＡ０．８５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報記録／再生を行う光ディスク（以下、本明細書ではかかる光ディスクを「高密度ＤＶＤ」と呼ぶ）では、ＤＶＤ（ＮＡ０．６、光源波長６５０ｎｍ、記憶容量４．７ＧＢ）と同じ大きさである直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１面あたり２０〜３０ＧＢの情報の記録が可能である。
【０００３】
ところで、このような高密度ＤＶＤに対して適切に情報を記録／再生できるというだけでは、光ピックアップ装置の製品としての価値は十分なものとはいえない。現在において、多種多様な情報を記録したＤＶＤやＣＤが販売されている現実をふまえると、高密度ＤＶＤに対して適切に情報を記録／再生できるだけでは足らず、例えばユーザーが所有している従来のＤＶＤ或いはＣＤに対しても同様に適切に情報を記録／再生できるようにすることが、互換タイプの光ピックアップ装置として製品の価値を高めることに通じるのである。このような背景から、互換タイプの光ピックアップ装置に用いる集光光学系は、高密度ＤＶＤ、従来タイプのＤＶＤ、ＣＤいずれに対しても、互換性を維持しながら適切に情報を記録／再生できる性能を有することが望まれている。
【０００４】
ここで、光ピックアップ装置の構成を簡素化し、低コスト化を図るためには、本来的には、互換性を有する光ピックアップ装置においても対物レンズを含む集光光学系は単一であることが好ましい。しかしながら、光源波長の短波長化、高ＮＡの採用などにより、高密度ＤＶＤに対する情報の記録及び／又は再生において対物レンズの収差特性は、きわめて高いものが要求されるため、同じ対物レンズを用いて、ＤＶＤ、ＣＤに対して情報の記録及び／又は再生を適切に行うことが困難な場合がある。
【０００５】
特に、高密度ＤＶＤについては、使用可能な光源が限られていることから、使用される波長は概ね決まっているものの、詳細な規格に関しては未だ決まっていないという実情がある。従って、高密度ＤＶＤに対する情報の記録及び／又は再生に用いる対物レンズに関しては、ある程度設計の冗長性を残しておく必要があり、かかる場合、同じ対物レンズを用いて、ＤＶＤ、ＣＤに対しても情報の記録及び／又は再生を適切に行うことは、より困難であるといえる。これに対し、複数の対物レンズを用いて、３種類以上の光情報記録媒体に対し情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置の例は、例えば以下の特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２９６８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１においては、その図面及び記載から、光ピックアップ装置が、どのような集光光学系を有しているのか明瞭に読みとれないが、少なくとも短波長の光源からの光束を集光させた際における色収差をどうするかについて開示がない。即ち、特許文献１は、高密度ＤＶＤ、ＤＶＤ、ＣＤという情報密度がそれぞれ異なる３つの光情報記録媒体に対して、適切に情報の記録及び／又は再生を行える技術を開示しているとはいえないものである。
【０００８】
本発明は、かかる問題点に鑑みて成されたものであり、例えば高密度ＤＶＤと従来のＤＶＤ、ＣＤの全てに対して適切に情報の記録及び／再生を行える光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の光ピックアップ装置は、波長λ１の第１光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源と、波長λ３（λ２＜λ３）の第３光源と、第１の対物光学素子及び第２の対物光学素子を含む集光光学系とを有する光ピックアップ装置であって、
前記第１の対物光学素子を介して、前記第１光源からの光束を、厚さｔ１の保護層を介して第１の情報記録密度Ｄ１を有する第１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、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっており、
前記第２の対物光学素子を介して、前記第３光源からの光束を、厚さｔ３（ｔ１＜ｔ３）の保護層を介して第３の情報記録密度Ｄ３（Ｄ１＞Ｄ３）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、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっており、
前記第１の対物光学素子又は前記第２の対物光学素子を介して、前記第２光源からの光束を、厚さｔ２（ｔ２＜ｔ３）の保護層を介して第２の情報記録密度Ｄ２（Ｄ１＞Ｄ２＞Ｄ３）を有する第２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、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっており、
更に、前記第１の対物光学素子及び前記第２の対物光学素子を保持するレンズホルダと、
前記第１光源から出射された光束が通過する光路中に、前記第１光源から出射された光束の波長変動によって生じる色収差を補正する色収差補正素子とを設けたことを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、前記第１の対物光学素子を、前記第１光情報記録媒体に専用、もしくは前記第１光情報記録媒体及び前記第２光情報記録媒体に共用とすることで、３つの光情報記録媒体に共用とする場合に比べ、その設計に冗長性を持たせることができ、環境変化などが生じても情報の記録及び／又は再生を適切に行うことができる。又、前記第１光情報記録媒体の使用時における色収差を補正するために、前記色収差補正素子を設けているため、異なる情報密度を有する３つの光情報記録媒体のいずれに対しても、情報の記録及び／又は再生を適切に行うことができる。ここで、色収差補正の理由を述べる。使用時に光源（レーザー）パワーをあげることにより、波長変動が生じ、これにより集光スポット形成に影響が及ぶ恐れがある。この問題は、使用波長が比較的長い場合は無視する事ができるが、使用波長が短くなると無視できなくなる傾向がある。特に、光源波長が４００ｎｍ近傍の、いわゆる青色光源の場合に顕著になる。そこで本発明では、特に短波長の光源について、使用波長が変動した（いわゆるモードホップした）際に生じる軸上色収差を補正するための補正素子を、光路中に配置することにより、この問題を解決したものである。
【００１１】
請求項２に記載の光ピックアップ装置は、請求項１に記載の光ピックアップ装置において、前記第１光源から出射された光束は、平行光束の状態で前記第１の対物光学素子に入射することを特徴とするので、一般的には集光スポットの許容度が最も厳しい前記第１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。
【００１２】
請求項３に記載の光ピックアップ装置は、請求項２に記載の光ピックアップ装置において、前記第２光源から出射された光束は、平行光束の状態で前記第１の対物光学素子または前記第２の対物光学素子のいずれか一方に入射することを特徴とするので、一般的には２番目に集光スポットの許容度が厳しい前記第２光情報記録媒体に対しても適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる。
【００１３】
請求項４に記載の光ピックアップ装置は、請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置において、前記第２光源から出射された光束は、発散光束の状態で前記第１の対物光学素子または前記第２の対物光学素子のいずれか一方に入射することを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の光ピックアップ装置は、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において、前記第３光源から出射された光束は、平行光束の状態で前記第２の対物光学素子に入射することを特徴とする。
【００１５】
請求項６に記載の光ピックアップ装置は、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において、前記第３光源から出射された光束は、発散光束の状態で前記第２の対物光学素子に入射することを特徴とする。
【００１６】
請求項７に記載の光ピックアップ装置は、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において、前記色収差補正素子は、位相差付与構造を光学面に形成してなることを特徴とする。位相差付与構造は、ＮＰＳ（Ｎｏｎ  Ｐｅｒｉｏｄｉｃ  Ｓｕｒｆａｃｅ）構造、位相構造ともいう。
【００１７】
請求項８に記載の光ピックアップ装置は、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において、前記色収差補正素子は、少なくとも一方の光学機能面が光軸を中心とした複数の光学機能領域に分割され、該複数の光学機能領域のうちの少なくとも１つが、光軸を中心とした輪帯状の領域に分割され、かつ各輪帯に所定数の不連続な段差が設けられるとともに、当該不連続な段差が設けられた輪帯が連続的に配された構造である重畳型回折構造を有することを特徴とする。重畳型回折構造は、マルチレベル構造、ＤＯＥ構造ともいい、例えば回折構造は、光学素子の光学機能面が光軸を中心とした複数の輪帯に分割されていて、この輪帯がそれぞれ鋸歯状に形成されているものであるが、この１つの鋸歯部に、さらに所定数の階段形状を設けている構造である。これにより、光学素子に波長選択性を持った回折作用を与えることができる。なお階段形状の段数や階段の高さ、幅などは、適宜設計可能である。具体的には、特開平９−３０６０１８号に記載されている。
【００１８】
請求項９に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至８のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記レンズホルダは、前記第１の対物光学素子又は前記第２の対物光学素子を、前記集光光学系の光路内に選択的に挿入可能とすることを特徴とするので、必要に応じて２つの前記対物光学素子を使い分けることができる。
【００１９】
請求項１０に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至９のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記レンズホルダは、前記第１の対物光学素子及び前記第２の対物光学素子を相対変位不能に保持することを特徴とする。
【００２０】
請求項１１に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至９のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記レンズホルダは、前記第１の対物光学素子及び前記第２の対物光学素子を相対変位可能に保持することを特徴とする。
【００２１】
請求項１２に記載の光ピックアップ装置は、請求項９乃至１１のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記レンズホルダは、光軸と平行な軸まわりに回動することを特徴とする。
【００２２】
請求項１３に記載の光ピックアップ装置は、請求項９乃至１１のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記レンズホルダは、光軸と交差する方向に移動することを特徴とする。
【００２３】
請求項１４に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至１３のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記第１光源、前記第２光源及び前記第３光源は、前記集光光学系の光路内に挿入された前記対物光学素子からそれぞれ異なる距離に配置されていることを特徴とする。
【００２４】
請求項１５に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至１３のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記第１光源、前記第２光源及び前記第３光源の少なくとも２つは、前記集光光学系の光路内に挿入された前記対物光学素子から等しい距離に配置されている（例えばいわゆる２レーザ１パッケージ又は３レーザ１パッケージである）ことを特徴とする。
【００２５】
請求項１６に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至１５のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記第１の対物光学素子は単一の光学素子からなり、及び／又は前記第２の対物光学素子は単一の光学素子からなることを特徴とする。
【００２６】
請求項１７に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至１６のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記第１の対物光学素子は複数の光学素子からなり、及び／又は前記第２の対物光学素子は複数の光学素子からなることを特徴とする。
【００２７】
請求項１８に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至１７のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記第１の対物光学素子及び／又は前記第２の対物光学素子は、ガラス素材から形成されていることを特徴とする。尚、前記第１の対物光学素子及び／又は前記第２の対物光学素子が、複数の素子から構成される場合、少なくとも一つの素子がガラス素材であれば良い。
【００２８】
請求項１９に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至１７のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記第１の対物光学素子及び／又は前記第２の対物光学素子は、プラスチック素材から形成されていることを特徴とする。尚、前記第１の対物光学素子及び／又は前記第２の対物光学素子が、複数の素子から構成される場合、少なくとも一つの素子がプラスチック素材であれば良い。
【００２９】
請求項２０に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至１９のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記対物光学素子の開口数を調整する手段を有することを特徴とする。
【００３０】
請求項２１に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至２０のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記対物光学素子の温度変化に応じた球面収差劣化を抑制する手段を有することを特徴とする。
【００３１】
請求項２２に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至２１のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記第１光情報記録媒体の保護層の厚さｔ１は、０．０９ｍｍ以上０．１１ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００３２】
請求項２３に記載の光ピックアップ装置は、請求項２２に記載の光ピックアップ装置において、前記第１の対物光学素子を介して、前記第１光源からの光束を、厚さｔ４の保護層（０．５５ｍｍ≦ｔ４≦０．６５ｍｍ）を介して第４の情報記録密度Ｄ４（Ｄ４＞Ｄ２）を有する第４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、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっていることを特徴とする。この場合、本発明の光ピックアップ装置は、情報記録密度がそれぞれ異なる４つの光情報記録媒体に対して情報の記録及び／又は再生を行うことができる。
【００３３】
請求項２４に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至２１のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記第１光情報記録媒体の保護層の厚さｔ１は、０．５５ｍｍ以上０．６５ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００３４】
請求項２５に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至２４のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記第１光源からの光束のみが通過する光路内に、色収差の補正を行う光学素子を配置したことを特徴とする。
【００３５】
請求項２６に記載の光ピックアップ装置は、請求項２５に記載の光ピックアップ装置において、前記色収差の補正を行う光学素子は、回折構造又は位相差付与構造を備えたコリメートレンズであることを特徴とする。
【００３６】
請求項２７に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至２６のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記第１の対物光学素子は、回折構造を備えた光学素子と、非球面光学面を有するレンズとを有することを特徴とする。
【００３７】
請求項２８に記載の光ピックアップ装置は、請求項２７に記載の光ピックアップ装置において、前記レンズはガラスモールド製であることを特徴とする。
【００３８】
請求項２９に記載の光ピックアップ装置は、請求項２７に記載の光ピックアップ装置において、前記光学素子と前記レンズとは、それぞれ種類が異なるプラスチック素材から形成されていることを特徴とする。
【００３９】
請求項３０に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至２９のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記第２光源又は前記第３光源からの光束が通過する光路内に、異なる波長の光束に対して位相分布を変化させる光学素子を配置したことを特徴とする。
【００４０】
請求項３１に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至３０のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記第２の対物光学素子は、回折構造を形成したレンズを有し、第２光源からの光束が前記回折構造を通過したときに発生する最も効率が高い回折次数と、第３の光束が前記回折構造を通過したときに発生する最も効率が高い回折次数とが異なるようになっていることを特徴とする。
【００４１】
請求項３２に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至３０のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記第２の対物光学素子は、位相差付与構造を形成したレンズを有することを特徴とする。
【００４２】
請求項３３に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至３２のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記第１光源からの光束のみが通過する光路内に、ビームシェイパを配置したことを特徴とする。
【００４３】
請求項３４に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至３３のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記第１光源からの光束のみが通過する光路内に、光強度分布変換素子を配置したことを特徴とする。
【００４４】
本明細書中において、対物光学素子とは、狭義には光ピックアップ装置に光情報記録媒体を装填した状態において、最も光情報記録媒体側の位置で、これと対向すべく配置される集光作用を有する光学素子を指し、広義にはその光学素子と共に、アクチュエータによって少なくともその光軸方向に作動可能な光学素子を指すものとする。従って、本明細書中において、光学素子の光情報記録媒体側（像側）の開口数ＮＡとは、光学素子の最も光情報記録媒体側に位置する面の開口数ＮＡを指すものである。また、本明細書中では必要開口数ＮＡは、それぞれの光情報記録媒体の規格で規定されている開口数、あるいはそれぞれの光情報記録媒体に対して、使用する光源の波長に応じ、情報の記録または再生をするために必要なスポット径を得ることができる回折限界性能の対物光学素子の開口数を示すものとする。
【００４５】
本明細書中において、第１光情報記録媒体及び第４光情報記録媒体とは、例えば、仕様の異なる高密度ＤＶＤ系の光ディスクをいい、第２光情報記録媒体とは、再生専用に用いるＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏの他、再生／記録を兼ねるＤＶＤ−ＲＡＭ，ＤＶＤ−Ｒ，ＤＶＤ−ＲＷ等の各種ＤＶＤ系の光ディスクを含むものである。又、第３光情報記録媒体とは、ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ等のＣＤ系の光ディスクをいう。
【発明の効果】
【００４６】
本発明によれば、例えば高密度ＤＶＤと従来のＤＶＤ、ＣＤの全てに対して適切に情報の記録及び／再生を行える光ピックアップ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】第１の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略断面図である。
【図２】光ピックアップ装置に用いる対物レンズアクチュエータ装置の斜視図である。
【図３】第２の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略断面図である。
【図４】第３の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略断面図である。
【図５】対物レンズ１０９の断面図（ａ）及び正面図（ｂ）である。
【図６】別な対物レンズアクチュエータ装置の概略斜視図である。
【図７】更に別な対物レンズアクチュエータ装置の概略斜視図である。
【図８】別な実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
（第１の実施の形態）
以下、図面を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。図１は、高密度ＤＶＤ（第１の光ディスクともいう）、従来のＤＶＤ（第２の光ディスクともいう）及びＣＤ（第３の光ディスクともいう）の全てに対して情報の記録／再生を行える、第１の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略断面図である。
【００４９】
更に図２は、本実施の形態の光ピックアップ装置に用いる対物レンズアクチュエータ装置の斜視図である。まず、対物レンズアクチュエータ装置から説明する。図２に示される対物レンズアクチュエータ装置１０は、図１の光ピックアップ装置に配置されており、後述する半導体レーザからのレーザ光を、異なる光ディスクの情報記録面上にそれぞれ集光する対物レンズ１０９（第１の対物光学素子）、２０９（第２の対物光学素子）と、これらの対物レンズ１０９，２０９の光軸を，同一円周１３Ａ上に保持するレンズホルダ１３と、このレンズホルダ１３を円周１３Ａの中心軸の位置に設けられた支軸１４を介して回転自在に且つこの回転の中心軸に沿って往復移動自在に保持するシャーシ１５と、レンズホルダ１３を支軸１４に沿った方向に往復移動させるフォーカシングアクチュエータ（図示略）と、レンズホルダ１３に回転動作を付勢して各対物レンズ１０９，２０９の位置決めを行うトラッキングアクチュエータ２０とを備えている。この対物レンズアクチュエータ装置１０には、各アクチュエータの動作制御を行う動作制御回路（図示略）が設けられている。
【００５０】
対物レンズ１０９，２０９は、それぞれ円板状のレンズホルダ１３の平板面を貫通した孔部に装備されており、レンズホルダ１３の中心からそれぞれ等しい距離で配設されている。このレンズホルダ１３は、その中心部でシャーシ１５から立設された支軸１４の上端部と回転自在に係合しており、この支軸１４の下方には、図示を省略したフォーカシングアクチュエータが配設されている。
【００５１】
即ち、このフォーカシングアクチュエータは、支軸１４の下端部に設けられた永久磁石とこの周囲に設けられたコイルとにより電磁ソレノイドを構成し、コイルに流す電流を調節することにより、支軸１４及びレンズホルダ１３に対して当該支軸１４に沿った方向（図２における上下方向）への微小単位での往復移動を付勢し，焦点距離の調整を行うようになっている。
【００５２】
また、前述したようにこのレンズホルダ１３は、トラッキングアクチュエータ２０によって、光軸と平行な軸線を有する支軸１４を中心とした回動動作が付与される。このトラッキングアクチュエータ２０は、レンズホルダ１３の端縁部に支軸１４を挟んで対称に設けられた一対のトラッキングコイル２１Ａ，２１Ｂと、レンズホルダ１３の端縁部に近接してシャーシ１５上の支軸１４を挟んで対称となる位置にそれぞれ設けられた二組の対を成すマグネット２２Ａ，２２Ｂ，２３Ａ，２３Ｂとを備えている。
【００５３】
そして、トラッキングコイル２１Ａ，２１Ｂが、一方の対を成すマグネット２２Ａ，２２Ｂと個々に対向するときには、対物レンズ１０９が反射ミラー１６により反射されたレーザ光の光路上となるように、マグネット２２Ａ，２２Ｂの位置が設定されており、また、マグネット２３Ａ，２３Ｂと個々に対向するときには、対物レンズ２０９がレーザ光の光路上となるように、マグネット２３Ａ，２３Ｂの位置が設定されている。
【００５４】
また、上述のレンズホルダ１３には、トラッキングコイル２１Ａとマグネット２２Ｂ又はマグネット２３Ｂ，及びトラッキングコイル２１Ｂとマグネット２２Ａ又はマグネット２３Ａとが対向することがないように、その回動範囲を制限する図示しないストッパが設けられている。
【００５５】
さらに、トラッキングアクチュエータ２０は、円形のレンズホルダ１３の外周の接線方向が光ディスクのトラックの接線方向と直交するように配設され、このレンズホルダ１３に微小単位で回動動作を付勢することによりレーザ光のトラックに対する照射位置のズレの補正を行うためのものである。そのため、このトラッキング動作を行うために、例えば、各トラッキングコイル２１Ａ，２１Ｂが各マグネット２２Ａ，２２Ｂと対向した状態を保持しながら微妙にレンズホルダ１３に回動を付勢する必要が生じる。
【００５６】
かかるトラッキング動作を行うために、各トラッキングコイル２１Ａ，２１Ｂには、その内側に鉄片が装備されており、この鉄片が各マグネットに引き寄せられながら、これら各マグネットとの間に微妙な斥力を生じるように各トラッキングコイル２１Ａ，２１Ｂに電流を流す制御が動作制御回路によって行われる構成となっている。
【００５７】
次に、光ピックアップ装置本体について説明する。本実施の形態においては、第１の光ディスク１１０及び第２の光ディスク１１０’に対して情報の記録及び／又は再生を行う場合、対物レンズアクチュエータ機構１０のレンズホルダ１３を回転させ、図１に示すように対物レンズ１０９を光路内に挿入するものとする。即ち、本実施の形態では、対物レンズ１０９は、第１の光ディスク１１０及び第２の光ディスク１１０’に共用される。又、第１半導体レーザ１０１と第２半導体レーザ２０１は、同一基板に取り付けられ、いわゆる２レーザ１パッケージと呼ばれる単一ユニットを構成している。
【００５８】
まず、第１光源としての第１半導体レーザ１０１（波長λ１＝３８０ｎｍ〜４５０ｎｍ）から出射された光束は、ビームシェイパー１０２でビーム形状を補正され、第１ビームスプリッタ１０３を通過し、コリメータ１０４で平行光束とされた後、第２ビームスプリッタ１０５を通過して、光学素子１０６，１０７とを有するビームエキスパンダに入射する。少なくとも一方（好ましくは光学素子１０６）が光軸方向に可動のビームエキスパンダ（１０６，１０７）は、平行光束の光束径を変更（ここでは拡大）し、色収差及び球面収差を補正する機能を有する。特に、ビームエキスパンダの他方の光学素子１０７の光学面には回折構造（回折輪帯）が形成されており、これにより第１半導体レーザ１０１から出射された光束について色収差補正を行うようになっている。色収差補正用の回折構造は、光学素子１０７のみならず、他の光学素子（コリメータ１０４）等に設けても良い。尚、色収差補正機能は、回折構造によらず、位相構造、マルチレベルなどによっても達成可能である。
【００５９】
このようにビームエキスパンダ（１０６，１０７）を設けることで、色収差補正及び球面収差補正を行うことができ、更に、例えば高密度ＤＶＤが情報記録面を２層に有しているタイプの場合、光学素子１０６を光軸方向に移動させることで、情報記録面の選択を行うこともできる。尚、色収差補正光学素子及び球面収差を抑制する手段は、ビームエキスパンダ（１０６，１０７）でなく、回折構造等を設けた対物レンズ１０９（２０９）でも良い。
【００６０】
図１において、ビームエキスパンダ（１０６，１０７）を透過した光束は、絞り１０８を通過し、屈折面のみからなる対物光学素子である対物レンズ１０９により、第１の光ディスク１１０の保護層（厚さｔ１＝０．１〜０．７ｍｍ）を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。尚、対物レンズ１０９は、ガラスを素材としても良いが、環境変化等により生じる収差劣化をビームエキスパンダ（１０６，１０７）で任意に補正できることから、要求される光学特性の制限が緩和されるため、より安価なプラスチック素材を用いることができる。
【００６１】
そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ１０９、絞り１０８、ビームエキスパンダ（１０７，１０６）を透過して、第２ビームスプリッタ１０５で反射され、シリンドリカルレンズ１１１で非点収差が与えられ、センサレンズ１１２を透過し、光検出器１１３の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、第１の光ディスク１１０に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
【００６２】
また、光検出器１１３上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて対物レンズアクチュエータ機構１０のフォーカシングアクチュエータ（不図示）及びトラッキングアクチュエータ２０が、第１半導体レーザ１０１からの光束を第１の光ディスク１１０の情報記録面上に結像するように対物レンズ１０９を一体で移動させるようになっている。
【００６３】
更に、図１において、第２光源としての第２半導体レーザ２０１（波長λ２＝６００ｎｍ〜７００ｎｍ）から出射された光束は、ビームシェイパー１０２でビーム形状を補正され、第１ビームスプリッタ１０３を通過し、コリメータ１０４で光束径を絞られつつ平行光束となり、第２ビームスプリッタ１０５を通過して、ビームエキスパンダ（１０６，１０７）に入射する。上述したようにビームエキスパンダ（１０６，１０７）は、色収差補正及び球面収差補正を行うことができる。尚、開口数を調整する手段としての絞り１０８には、ダイクロイックコートが付与されており、波長に応じて光束の通過領域を制限することで、例えば第１半導体レーザ１０１からの光束については、対物レンズ１０９の開口数ＮＡ＝０．６５を実現し、第２半導体レーザ２０１からの光束については、対物レンズ１０９の開口数ＮＡ＝０．６５を実現し、第３半導体レーザ３０１からの光束については、対物レンズ１０９の開口数ＮＡ＝０．４５を実現するようになっている。ただし、開口数の組み合わせはこれに限られない。
【００６４】
図１において、ビームエキスパンダ（１０６，１０７）を透過した光束は、平行光束状態で絞り１０８を通過し、屈折面のみからなる対物レンズ１０９により、第２の光ディスク１１０’の保護層（厚さｔ２＝０．５〜０．７ｍｍ、好ましくは０．６ｍｍ）を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。
【００６５】
そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ１０９、絞り１０８、ビームエキスパンダ（１０７，１０６）を透過して、第２ビームスプリッタ１０５で反射され、シリンドリカルレンズ１１１で非点収差が与えられ、センサレンズ１１２を透過し、光検出器１１３の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、第１の光ディスク１１０に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
【００６６】
また、光検出器１１３上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて対物レンズアクチュエータ機構１０のフォーカシングアクチュエータ（不図示）及びトラッキングアクチュエータ２０が、第２半導体レーザ２０１からの光束を第２の光ディスク１１０’の情報記録面上に結像するように対物レンズ１０９を一体で移動させるようになっている。
【００６７】
更に、第３の光ディスク１１０”に対して情報の記録及び／又は再生を行う場合、対物レンズアクチュエータ機構１０のレンズホルダ１３を回転させ、対物レンズ２０９を光路内に挿入する。即ち、本実施の形態では、対物レンズ２０９は、第３の光ディスク１１０”専用となる。
【００６８】
図１において、第３光源としての第３半導体レーザ３０１（波長λ３＝７７０ｎｍ〜８３０ｎｍ）から出射された光束は、１／４波長板２０２を通過し、第３ビームスプリッタ２０３を通過し、第１ビームスプリッタ１０３で反射され、コリメータ１０４で光束径を絞られつつ平行光束となり、第２ビームスプリッタ１０５を通過して、ビームエキスパンダ（１０６，１０７）に入射し、発散角を有する有限発散光束に変換される。同様に、ビームエキスパンダ（１０６，１０７）は、色収差補正及び球面収差補正を行うことができる。
【００６９】
図１において、ビームエキスパンダ（１０６，１０７）を透過した光束は、有限発散状態で絞り１０８を通過し、屈折面のみからなる対物レンズ２０９により、第３の光ディスク１１０”の保護層（厚さｔ３＝１．１〜１．３ｍｍ、好ましくは１．２ｍｍ）を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。
【００７０】
そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ２０９、絞り１０８、ビームエキスパンダ（１０７，１０６）、第２ビームスプリッタ１０５、コリメータ１０４を通過し、第１ビームスプリッタ１０３で反射され、続いて第３ビームスプリッタ２０３で反射され、その後シリンドリカルレンズ２０４で非点収差が与えられ、センサレンズ２０５を透過し、光検出器２０６の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、第３の光ディスク１１０”に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
【００７１】
また、光検出器２０６上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて対物レンズアクチュエータ機構１０のフォーカシングアクチュエータ（不図示）及びトラッキングアクチュエータ２０が、第３半導体レーザ３０１からの光束を第３の光ディスク１１０”の情報記録面上に結像するように対物レンズ２０９を一体で移動させるようになっている。
【００７２】
（第２の実施の形態）
図３は、第２の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略構成図である。本実施の形態においては、第１の光ディスク１１０に対して情報の記録及び／又は再生を行う場合のみ、対物レンズアクチュエータ機構１０のレンズホルダ１３を回転させ、図３に示すように対物レンズ１０９を光路内に挿入するものとする。即ち、本実施の形態では、対物レンズ１０９は、第１の光ディスク１１０専用となる。又、第２半導体レーザ２０１と第３半導体レーザ３０１は、同一基板に取り付けられ、いわゆる２レーザ１パッケージと呼ばれる単一ユニットを構成している。
【００７３】
まず、第１光源としての第１半導体レーザ１０１（波長λ１＝３８０ｎｍ〜４５０ｎｍ）から出射された光束は、ビームシェイパー１０２でビーム形状を補正され、第１ビームスプリッタ１０３を通過し、コリメータ１０４で平行光束とされた後、第２ビームスプリッタ１０５を通過して、光学素子１０６，１０７とを有するビームエキスパンダに入射する。少なくとも一方（好ましくは光学素子１０６）が光軸方向に可動のビームエキスパンダ（１０６，１０７）は、平行光束の光束径を変更（ここでは拡大）し、色収差及び球面収差を補正する機能を有する。
【００７４】
図３において、ビームエキスパンダ（１０６，１０７）を透過した光束は、絞り１０８を通過し、屈折面のみからなる対物光学素子である対物レンズ１０９により、第１の光ディスク１１０の保護層（厚さｔ１＝０．１〜０．７ｍｍ）を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。尚、対物レンズ１０９は、ガラスを素材としても良いが、環境変化等により生じる収差劣化をビームエキスパンダ（１０６，１０７）で任意に補正できることから、要求される光学特性の制限が緩和されるため、より安価なプラスチック素材を用いることができる。
【００７５】
そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ１０９、絞り１０８、ビームエキスパンダ（１０７，１０６）を透過して、第２ビームスプリッタ１０５で反射され、シリンドリカルレンズ１１１で非点収差が与えられ、センサレンズ１１２を透過し、光検出器１１３の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、第１の光ディスク１１０に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
【００７６】
また、光検出器１１３上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて対物レンズアクチュエータ機構１０のフォーカシングアクチュエータ（不図示）及びトラッキングアクチュエータ２０が、第１半導体レーザ１０１からの光束を第１の光ディスク１１０の情報記録面上に結像するように対物レンズ１０９を一体で移動させるようになっている。
【００７７】
更に、第２の光ディスク１１０’及び第３の光ディスク１１０”に対して情報の記録及び／又は再生を行う場合、対物レンズアクチュエータ機構１０のレンズホルダ１３を回転させ、対物レンズ２０９を光路内に挿入する。即ち、本実施の形態では、対物レンズ２０９は、第２の光ディスク１１０’及び第３の光ディスク１１０”に共用となる。
【００７８】
図３において、第２光源としての第２半導体レーザ２０１（波長λ２＝６００ｎｍ〜７００ｎｍ）から出射された光束は、１／４波長板２０２を通過し、第３ビームスプリッタ２０３を通過し、第１ビームスプリッタ１０３で反射され、コリメータ１０４で光束径を絞られつつ平行光束となり、第２ビームスプリッタ１０５を通過して、ビームエキスパンダ（１０６，１０７）に入射する。上述したようにビームエキスパンダ（１０６，１０７）は、色収差及び球面収差補正を行うことができる。尚、開口数を調整する手段としての絞り１０８には、ダイクロイックコートが付与されており、波長に応じて光束の通過領域を制限することで、例えば第１半導体レーザ１０１からの光束については、対物レンズ２０９の開口数ＮＡ＝０．６５を実現し、第２半導体レーザ２０１からの光束については、対物レンズ２０９の開口数ＮＡ＝０．６５を実現し、第３半導体レーザ３０１からの光束については、対物レンズ２０９の開口数ＮＡ＝０．４５を実現するようになっている。ただし、開口数の組み合わせはこれに限られない。
【００７９】
図３において、ビームエキスパンダ（１０６，１０７）を透過した光束は、弱い発散光束状態に変換され、絞り１０８を通過し、屈折面のみからなる対物レンズ２０９により、第２の光ディスク１１０’の保護層（厚さｔ２＝０．５〜０．７ｍｍ、好ましくは０．６ｍｍ）を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。
【００８０】
そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ２０９、絞り１０８、ビームエキスパンダ（１０７，１０６）、第２ビームスプリッタ１０５、コリメータ１０４を通過し、第１ビームスプリッタ１０３で反射され、続いて第３ビームスプリッタ２０３で反射され、その後シリンドリカルレンズ２０４で非点収差が与えられ、センサレンズ２０５を透過し、光検出器２０６の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、第２の光ディスク１１０’に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
【００８１】
また、光検出器２０６上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて対物レンズアクチュエータ機構１０のフォーカシングアクチュエータ（不図示）及びトラッキングアクチュエータ２０が、第２半導体レーザ２０１からの光束を第２の光ディスク１１０’の情報記録面上に結像するように対物レンズ２０９を一体で移動させるようになっている。
【００８２】
更に図３において、第３光源としての第３半導体レーザ３０１（波長λ３＝７７０ｎｍ〜８３０ｎｍ）から出射された光束は、１／４波長板２０２を通過し、第３ビームスプリッタ２０３を通過し、第１ビームスプリッタ１０３で反射され、コリメータ１０４で光束径を絞られつつ平行光束となり、第２ビームスプリッタ１０５を通過して、ビームエキスパンダ（１０６，１０７）に入射し、ここで第２半導体レーザ２０１の光束の場合より強い（大きい）発散角を有する有限発散光束に変換される。同様に、ビームエキスパンダ（１０６，１０７）は、色収差補正及び球面収差補正を行うことができる。
【００８３】
図３において、ビームエキスパンダ（１０６，１０７）を透過した光束は、強い発散角を有する有限発散状態で絞り１０８を通過し、屈折面のみからなる対物レンズ２０９により、第３の光ディスク１１０”の保護層（厚さｔ３＝１．１〜１．３ｍｍ、好ましくは１．２ｍｍ）を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。
【００８４】
そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ２０９、絞り１０８、ビームエキスパンダ（１０７，１０６）、第２ビームスプリッタ１０５、コリメータ１０４を通過し、第１ビームスプリッタ１０３で反射され、続いて第３ビームスプリッタ２０３で反射され、その後シリンドリカルレンズ２０４で非点収差が与えられ、センサレンズ２０５を透過し、光検出器２０６の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、第３の光ディスク１１０”に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
【００８５】
また、光検出器２０６上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて対物レンズアクチュエータ機構１０のフォーカシングアクチュエータ（不図示）及びトラッキングアクチュエータ２０が、第３半導体レーザ３０１からの光束を第３の光ディスク１１０”の情報記録面上に結像するように対物レンズ２０９を一体で移動させるようになっている。
【００８６】
（第３の実施の形態）
図４は、第３の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略構成図である。本実施の形態においては、第１の光ディスク１１０に対して情報の記録及び／又は再生を行う場合のみ、対物レンズアクチュエータ機構１０のレンズホルダ１３を回転させ、図４に示すように対物レンズ１０９を光路内に挿入するものとし、第２の光ディスク１１０’及び第３の光ディスク１１０”に対して情報の記録及び／又は再生を行う場合、対物レンズ２０９を光路内に挿入するものとする。即ち、本実施の形態では、対物レンズ１０９は、第１の光ディスク１１０専用となり、対物レンズ２０９は、第２の光ディスク１１０’及び第３の光ディスク１１０”に共用となる。ただし、対物レンズ１０９を、第１の光ディスク１１０及び第２の光ディスク１１０’に共用とし、物レンズ２０９を、第３の光ディスク１１０に専用としても良い。又、第１半導体レーザ１０１と第２半導体レーザ２０１と第３半導体レーザ３０１は、同一基板に取り付けられ、いわゆる３レーザ１パッケージと呼ばれる単一ユニットを構成している。
【００８７】
第１半導体レーザ１０１、第２半導体レーザ２０１，第３半導体レーザ３０１からそれぞれ出射された光束は、ビームシェイパー１０２でビーム形状を補正され、第１ビームスプリッタ１０３を通過し、ダイクロイックコートを付与されたコリメータ１０４で平行光束とされた後、第２ビームスプリッタ１０５を通過して、光学素子１０６，１０７とを有するビームエキスパンダに入射する。少なくとも一方（好ましくは光学素子１０６）が光軸方向に可動のビームエキスパンダ（１０６，１０７）は、平行光束の光束径を変更（ここでは拡大）し、色収差及び球面収差を補正する機能を有する。
【００８８】
図４において、ビームエキスパンダ（１０６，１０７）を透過した光束は、絞り１０８を通過し、屈折面のみからなる対物光学素子である対物レンズ１０９又は２０９により、第１の光ディスク１１０、第２の光ディスク１１０’、第３の光ディスク１１０”の保護層を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。
【００８９】
そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ１０９又は２０９、絞り１０８、ビームエキスパンダ（１０７，１０６）を透過して、第２ビームスプリッタ１０５で反射され、シリンドリカルレンズ１１１で非点収差が与えられ、センサレンズ１１２を透過し、光検出器１１３の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、光ディスクに情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
【００９０】
また、光検出器１１３上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて対物レンズアクチュエータ機構１０のフォーカシングアクチュエータ（不図示）及びトラッキングアクチュエータ２０が、半導体レーザからの光束を光ディスクの情報記録面上に結像するように対物レンズ１０９又は２０９を一体で移動させるようになっている。
【００９１】
尚、以上述べた各実施の形態においては、対物レンズ１０９が、第１の光ディスク１１０に対する情報の記録及び／又は再生用であり、対物レンズ２０９が、第２のディスク１１０’又は第３の光ディスク１１０”に対する情報の記録及び／又は再生用であるが、この組み合わせに限られない。例えば、対物レンズ１０９を、第１の光ディスク１１０と第２の光ディスク１１０’に対する情報の記録及び／又は再生用とし、対物レンズ２０９を、第３の光ディスク１１０”に対する情報の記録及び／又は再生用とすることもできる。
【００９２】
（実施例１）
以下に述べる実施例１は、図１、４に示す光ピックアップ装置の対物レンズ１０９として好適なものである。実施例１の対物レンズは、高密度ＤＶＤ専用であり、負レンズと正レンズの２つのプラスチックレンズから構成され、光束径を変換するビームエキスパンダーを介した波長４０５ｎｍの光束を、０．１ｍｍの厚さの保護層を介して光ディスクの情報記録面上に集光する焦点距離１．７６ｍｍ、開口数０．８５の対物レンズである。表１に、そのレンズデータを示す。尚、これ以降（表のレンズデータ含む）において、１０のべき乗数（例えば、２．５×１０-3）を、Ｅ（例えば、２．５×Ｅ―３）を用いて表すものとする。
【００９３】
【表１】
2011023108.tif 000003
【００９４】
かかる対物レンズにおける非球面は、光軸方向をＸ軸、光軸に垂直な方向の高さをｈ、光学面の曲率半径をｒとするとき次の数１で表わせる。但し、κを円すい係数、Ａ2iを非球面係数とする。
【００９５】
【数１】
2011023108.tif 000004
【００９６】
尚、ＤＶＤ／ＣＤ共用である図１の対物レンズ２０９に関しては、例えば特開平２００２−２０３３３１号に記載されているように良く知られているので、詳細は記載しない。
【００９７】
（実施例２）
以下に述べる実施例２は、図３に示す光ピックアップ装置の対物レンズ１０９として好適なものである。実施例２の対物レンズは、高密度ＤＶＤ／ＤＶＤ共用であり、負レンズと正レンズの２つのプラスチックレンズから構成され、光束径を変換するビームエキスパンダーを介した波長４０５ｎｍの光束を、０．６ｍｍ（高密度ＤＶＤ、ＤＶＤ）の厚さの保護層を介して光ディスクの情報記録面上に集光する焦点距離２．４ｍｍ（高密度ＤＶＤ）、２．４６ｍｍ（ＤＶＤ）、開口数０．６５（高密度ＤＶＤ、ＤＶＤ）の対物レンズである。表２に、そのレンズデータを示す。
【００９８】
【表２】
2011023108.tif 000005
【００９９】
かかる対物レンズにおいて、光学面上に形成された回折構造は、この回折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、光軸に垂直な方向の高さをｈ、回折次数をｍ、使用波長（半導体レーザーの出射波長）をλ、ブレイズド化波長をλB、光路差関数係数をＣとするとき次の数２により定義される光路差関数Φb（ｍｍ）で表される。
【０１００】
【数２】
2011023108.tif 000006
【０１０１】
尚、ＣＤ専用である図３、４の対物レンズ２０９に関しては、良く知られているので、詳細は記載しない。
【０１０２】
（実施例３）
以下に述べる実施例３は、図４に示す光ピックアップ装置の対物レンズ１０９、２０９として好適なものである。表３にレンズデータを示す対物レンズは、高密度ＤＶＤ専用であり、単一のプラスチックレンズから構成され、光束径を変換するビームエキスパンダーを介した波長４０５ｎｍの光束を、０．６ｍｍ（高密度ＤＶＤ、ＤＶＤ）の厚さの保護層を介して光ディスクの情報記録面上に集光する焦点距離０．９ｍｍの対物レンズである。一方、表４にレンズデータを示す対物レンズは、ＤＶＤ／ＣＤ共用であり、単一のプラスチックレンズから構成され、波長６６０ｎｍ（ＤＶＤ）又は波長７８５ｎｍ（ＣＤ）の光束を、０．６ｍｍ（ＤＶＤ）又は１．２ｍｍ（ＣＤ）の厚さの保護層を介して光ディスクの情報記録面上に集光する焦点距離１．７７ｍｍ（ＤＶＤ）又は１．７８ｍｍ（ＣＤ）の対物レンズである。
【０１０３】
【表３】
2011023108.tif 000007
【０１０４】
【表４】
2011023108.tif 000008
【０１０５】
（実施例４）
以下に述べる実施例４は、図１に示す光ピックアップ装置の対物レンズ１０９として好適なものである。表５、６にレンズデータを示す対物レンズは、高密度ＤＶＤ及びＤＶＤ共用であり、プラスチック製の色収差補正素子と、プラスチックレンズから構成され、色収差補正素子はＳ１面にＤＯＥ構造が形成され、それにより基板厚に基づく球面収差を補正し、Ｓ２面には回折構造が形成され、モードホップ現象による光源波長の変動により生ずる色収差や、温度変化時の球面収差を補正することができる。尚、ＣＤ用の対物レンズ２０９は、現在用いられている対物レンズを使用できるので、詳細は説明しない。
【０１０６】
【表５】
2011023108.tif 000009
【０１０７】
更に、図１、３，４の光ピックアップ装置において、対物レンズ１０９を２種類の高密度ＤＶＤ（一方を保護層の厚さｔ１＝０．６ｍｍである第１光情報記録媒体とし、他方を保護層の厚さｔ４＝０．６ｍｍである第４光情報記録媒体とする）の双方に対して、情報の記録及び／又は再生を適切に行える特性のものとし、対物レンズ２０９を、ＤＶＤとＣＤの双方に対して、情報の記録及び／又は再生を適切に行える特性のものとすることもできる。この際、保護層の厚さｔ１＝０．６ｍｍである高密度ＤＶＤと、保護層の厚さｔ４＝０．６ｍｍである高密度ＤＶＤとでは、開口数ＮＡが異なるが、使用する光源の波長が同じであるので、通過する光束径を変えるために例えば波長選択性フィルタ等を用いることができないという問題がある。
【０１０８】
かかる場合、高密度ＤＶＤの情報の記録及び／又は再生に用いる光源からの光束が通過する光路内に液晶素子を挿入することで、高密度ＤＶＤの種類に応じて光束径を切り替えるようにし、必要な開口数ＮＡを得ることができる。液晶素子に関しては、例えば特開平５−２４２５２０号、特開２０００−４０２４９等に開示されているので、ここでは説明を省略する。又、保護層の厚さが異なることで生じる球面収差は、上述したビームエキスパンダ（１０６，１０７）の機能により解消することができる。
【０１０９】
これに対し、図５に示すような対物レンズを用いれば、上述した液晶素子を用いることなく、異なる開口数に対応できる。より具体的に説明すると、図５に示す対物レンズは、光学面Ｓ１に、光軸を含む中央領域１と、その周囲に形成された段差となった中間領域２と、その周囲に形成された周辺領域３とを含み、周辺領域３には回折構造が形成されている。例えば開口数ＮＡ０．６５、保護層の厚さ０．６ｍｍの高密度ＤＶＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う場合には、領域１と領域２とを通過した光束を使用し、開口数ＮＡ０．８５、保護層の厚さ０．１ｍｍの高密度ＤＶＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う場合には、領域１と領域３とを通過した光束を使用することができる。尚、領域３に形成された回折構造は、特に開口数ＮＡが大きな領域での温度特性等の向上を図るために用いることができる。
【０１１０】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、対物レンズアクチュエータ装置は、図２に示す構成に限らず、図６に示すように、２つの対物レンズ１０９，２０９を保持したレンズホルダ１３’を、リニアアクチュエータ３０により、光軸と直交する方向に直線状にスライドさせる構成であっても良い。又、図２，６の構成において、レンズホルダ１３，１３’は一体でなくても良く、対物レンズ１０９，２０９をそれぞれ相対変位可能に保持した別体の部位を独立に移動させることで、一方の対物レンズを集光光学系の光路内に挿入しても良い。
【０１１１】
更に、図７に示すように、２つの対物レンズ１０９，２０９を保持したレンズホルダ１３”は、光ディスク１１０のトラッキング方向にのみ移動するようにし、少なくとも高密度ＤＶＤ用の対物レンズ１０９は、トラッキングラインＴＬ上に位置させることで、高密度情報の記録及び／又は再生を可能としている。尚、ＤＶＤ及び／又はＣＤ用の対物レンズ２０９は、設計的に余裕があるので、トラッキングラインＴＬからずれた位置に配置しても、適切な情報の記録及び／又は再生が可能となる。対物レンズは、単一の素子でなく複数の素子からなっていても良く、その素材もガラス、プラスチックなど種々のものを用いて良い。
【０１１２】
図８は、別な実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略構成図である。本実施の形態においても、第１の光ディスクＤＳＣ１又は第４の光ディスクＤＳＣ４に対して情報の記録及び／又は再生を行う場合に、対物レンズアクチュエータ機構１０のレンズホルダ（不図示）を回転させ、図８に示すように対物レンズ１０９を光路内に挿入し、第２の光ディスクＤＳＣ２又は第３の光ディスクＤＳＣ３に対して情報の記録及び／又は再生を行う場合に、対物レンズ２０９を光路内に挿入するものとする。
【０１１３】
図８において、第１光源としての第１半導体レーザＢＬ（波長λ１＝３８０ｎｍ〜４５０ｎｍ、ここでは４０５ｎｍ）から出射された光束（第１ビーム）は、ビームシェイパＢＳＨで真円の光束形状とされた後、コリメータＣＬにより平行光束に変換され、光強度分布変換素子ＦＴＩで光強度分布が変換され、更にビームスプリッタＢＳを通過し、対物レンズ１０９により、第１の光ディスクＤＳＣ１の保護層（厚さｔ＝０．０９〜０．１１ｍｍ、ここでは０．１ｍｍ）を介して、或いは第４の光ディスクＤＳＣ４の保護層（厚さｔ＝０．５〜０．７ｍｍ、ここでは０．６ｍｍ）を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。その反射光を不図示の光検出器で読み取ることで、第１の光ディスクＤＳＣ１又は第４の光ディスクＤＳＣ４に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
【０１１４】
第１の対物光学素子である対物レンズ１０９は、少なくとも一方の光学面に回折構造を備えた光学素子１０９ａと、非球面光学面を備えたレンズ１０９ｂとから構成されている。第１の光ディスクＤＳＣ１に対して情報の記録及び／又は再生を行うために開口数ＮＡ０．８５とするので、レンズ１０９ｂの光学面の周辺領域まで使用する必要があるが、かかる領域では光軸直交面に対する傾き角が急すぎて、ここに回折構造を形成しても本来の機能を発揮できない恐れがある。そこで、本実施の形態においては、レンズ１０９ｂに回折構造を設ける代わりに、別の光学素子１０９ａ（平行平板であるとよい）に回折構造を設けて、第１，第４の光ディスクの保護層の厚さが異なることによる球面収差劣化を補正したり、色収差補正等を行うことができる。
【０１１５】
一方、図８において、第２光源としての第２半導体レーザＤＬと第３光源としての第３半導体レーザＣＨＬとは１ユニット化された、いわゆる２レーザ１パッケージとなっている。第２半導体レーザＤＬ（波長λ１＝６００ｎｍ〜７００ｎｍ、ここでは６５０ｎｍ）から出射された光束は、異なる波長の光束に対して位相分布を変化させる光学素子ＤＯＥを通過しビームスプリッタＢＳで反射され、第２の対物光学素子である対物レンズ２０９により、第２の光ディスクＤＳＣ２の保護層（厚さｔ＝０．５〜０．７ｍｍ、ここでは０．６ｍｍ）を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。その反射光を不図示の光検出器で読み取ることで、第２の光ディスクＤＳＣ２に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
【０１１６】
更に、図８において、第３光源としての第３半導体レーザＣＨＬ（波長λ３＝７００ｎｍ〜８００ｎｍ、ここでは７８０ｎｍ）からは、光学素子ＤＯＥを通過しビームスプリッタＢＳで反射され、対物レンズ２０９により第３の光ディスクＤＳＣ３の保護層（厚さｔ＝１．１〜１．３ｍｍ、ここでは１．２ｍｍ）を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。
【０１１７】
本実施の形態においては、異なる波長の光束に対して位相分布を変化させる光学素子ＤＯＥを設けることで、保護層の厚さが異なる第２の光ディスクＤＳＣ２と第３の光ディスクＤＳＣ３とに対して、それぞれ適切な情報の記録及び／又は再生を行えるようになっている。光学素子ＤＯＥに関しては、例えば特許第３０４７３５１号、特開平１０−３３４５０４号等に詳細に開示があるので、以下説明を省略する。
【０１１８】
一方、光学素子ＤＯＥを設ける代わりに、対物レンズ２０９の光学面に回折構造を形成することもできる。かかる回折構造は、波長６５０ｎｍの光束が通過したときに発生する最も効率が高い回折次数と、波長７８０ｎｍの光束が通過したときに発生する最も効率が高い回折次数とが異なるように設定され、それにより保護層の厚さが異なる第２の光ディスクＤＳＣ２と第３の光ディスクＤＳＣ３とに対して、それぞれ適切な情報の記録及び／又は再生を行うことができる。このように異なる次数の回折光を用いることに関しては、例えば特開平９−１２００２７号、特開２００１−６０３３６等に詳細に開示があるので、以下説明を省略する。
【０１１９】
更に、回折構造を設ける代わりに、対物レンズ２０９の光学面にＮＰＳ（Ｎｏｎ−Ｐｅｒｉｏｄｉｃ  Ｓｕｒｆａｃｅ）構造を形成することもできる。かかるＮＰＳ構造は、光学面に輪帯状の凹部又は凸部を設けたものであり、使用する光学面の領域を分けることで、保護層の厚さが異なる第２の光ディスクＤＳＣ２と第３の光ディスクＤＳＣ３とに対して、それぞれ適切な情報の記録及び／又は再生を行うことができる。このようなＮＰＳ構造に関しては、例えば特開平１１−２７５９号、特開平１１−１６１９０号、特開２００１−５１１９２等に詳細に開示があるので、以下説明を省略する。
【０１２０】
更に、対物レンズ１０９のレンズ１０９ｂをガラスモールド製にすると、温度変化に基づく屈折率変化に起因する収差劣化を抑えることができるが、プラスチック製とすれば安価に且つ容易に製造できる。レンズ１０９ｂをプラスチック製とした場合に特に問題となる温度変化に基づく屈折率変化に起因する収差の補正や色収差の補正は、コリメートレンズＣＬに回折構造やＮＰＳ構造を設けることで行うことができるし、光検出器で情報記録面のスポットを検出して、その収差を求め、リアルタイムで補正してもよい。或いは光路中に液晶素子を挿入し、温度センサに応じて液晶素子の特性を変化させるようにしてもよい。光学素子１０９ａとレンズ１０９ｂを別な種類のプラスチック素材で形成し、温度を含む環境の変化に起因する光学特性の変化を緩和させたり、打ち消し合うようにしたりすることも可能である。
【０１２１】
ここで、ビームシェイパＢＳＨと光強度分布変換素子ＦＴＩに関して説明する。特に高密度ＤＶＤに対して情報記録及び／又は再生を行う場合、第１光源からの光束の特性を向上させる必要がある。例えば４０５ｎｍ程度の光束を出射できる青紫色半導体レーザにおいては、光束断面形状が真円でなく楕円となっている。このような楕円形状の光束は、高密度ＤＶＤに対して適切な情報記録及び／又は再生を行う際の妨げとなりうる。これに対し、三角プリズムを組み合わせたビーム整形素子を用いることもできるが、光源から出射された光束がコリメートレンズを通過して平行光束になった後にビーム整形を行わないと収差が大きくなるという問題があり、ビーム成形素子の配置の自由度が制限され、光ピックアップ装置のコンパクト化が図れないこととなる。そこで、本実施の形態においては、第１光源である第１半導体レーザＢＬからの光束のみが通過する光路内において、第１半導体レーザＢＬとコリメートレンズＣＬとの間にビームシェイパＢＳＨを配置することで、高密度ＤＶＤすなわち第１の光ディスクＤＳＣ１又は第４の光ディスクＤＳＣ４に対する適切な情報記録及び／又は再生を実現しながらも、コンパクトな構成を有する光ピックアップ装置を提供している。
【０１２２】
又、上述の青紫色半導体レーザにおいては、光強度分布が光軸付近で高く、周辺にゆくにつれて急激に低下するという、いわゆるガウシアン分布となっている。このようなガウシアン分布の光束は、高密度ＤＶＤに対して適切な情報記録及び／又は再生を行う際の妨げとなりうる。そこで、本実施の形態においては、ガウシアン分布であるレーザ光束の光強度分布の偏りを緩和すべく、光強度分布変換素子ＦＴＩを、第１光源である第１半導体レーザＢＬからの光束のみが通過する光路内において、コリメートレンズＣＬとビームスプリッタＢＳとの間に配置することで、通過する光束の周辺光量を相対的に増大させ、高密度ＤＶＤすなわち第１の光ディスクＤＳＣ１又は第４の光ディスクＤＳＣ４に対する適切な情報記録及び／又は再生を実現しながらも、コンパクトな構成を有する光ピックアップ装置を提供している。このような光強度分布変換素子ＦＴＩは、特に高い開口数ＮＡを有する対物レンズを用いて集光スポットを形成する場合に有効であるが、例えば特開平１１−２５８５４４号、特開２０００−８９１６１等に詳細に開示があるので、以下説明を省略する。尚、上述したビームシェイパＢＳＨと光強度分布変換素子ＦＴＩとは、ＤＶＤすなわち第２の光ディスクＤＳＣ２又はＣＤすなわち第３の光ディスクＤＳＣ３に対して情報記録及び／又は再生を行う際に用いてもよいことはいうまでもない。
【符号の説明】
【０１２３】
１０  対物レンズアクチュエータ装置
１３，１３’、１３”  レンズホルダ
１０１  第１半導体レーザ
１０６，１０７  ビームエキスパンダ
１０９、２０９  対物レンズ
２０１  第２半導体レーザ
３０１  第３半導体レーザ
【図１】
2011023108.tif 000010
【図２】
2011023108.tif 000011
【図３】
2011023108.tif 000012
【図４】
2011023108.tif 000013
【図５】
2011023108.tif 000014
【図６】
2011023108.tif 000015
【図７】
2011023108.tif 000016
【図８】
2011023108.tif 000017