(57)【要約】      （修正有）【課題】複数の光記録媒体を良好に記録又は再生する。【解決手段】第１〜第３光記録媒体１〜３を選択的に記録又は再生するにあたって、波長λ１が４０５ｎｍ前後の第１レーザ光Ｌ１を第１対物レンズ２３により第１光記録媒体（ＢＤ）１上にスポット状に集光させ、また、第１レーザ光Ｌ１を第２対物レンズ２８により第２光記録媒体（ＨＤ−ＤＶＤ）２上にスポット状に集光させる時に、第１レーザ光Ｌ１の光軸ＯＡ上に移動可能に設けた第１コリメータレンズ１４を第１，第２光記録媒体１，２の各基板厚さに応じて第１レーザ光Ｌ１の光軸ＯＡに沿ってそれぞれ所定量移動させて、第１，第２光記録媒体１，２に対して球面収差を補正し、更に、波長λ２が６６０ｎｍ前後の第２レーザ光Ｌ２を第２対物レンズ２８により第３光記録媒体（ＤＶＤ）３上にスポット状に集光させることで、第１〜第３光記録媒体１〜３を良好に記録又は再生する光ピックアップ装置である。【選択図】図２
2008065936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光記録媒体を選択的に記録又は再生する光ピックアップにおいて、
第１基板厚さを有する第１光記録媒体と、前記第１基板厚さよりも厚い第２基板厚さを有する第２光記録媒体とを選択的に記録又は再生するために、波長λ１の第１レーザ光を出射する第１レーザ光源と、
前記第２基板厚さと略同等の基板厚さを有する第３光記録媒体を選択的に記録又は再生するために、前記波長λ１よりも長い波長λ２の第２レーザ光を出射する第２レーザ光源と、
前記第１レーザ光源から出射した前記第１レーザ光と、該第１レーザ光が前記第１，第２光記録媒体で反射された各戻り光とを分離する第１分離光学素子と、
前記第１分離光学素子を通過した前記第１レーザ光の光軸に沿って移動可能に設けられ、且つ、前記第１,第２光記録媒体に対して球面収差を補正する第１コリメータレンズと、
前記第２レーザ光源から出射した前記第２レーザ光と、該第２レーザ光が前記第３記録媒体で反射された戻り光とを分離する第２分離光学素子と、
前記第２分離光学素子を通過した前記第２レーザ光の光軸に沿って固定設置された第２コリメータレンズと、
前記第１コリメータレンズを通過した前記第１レーザ光と前記第２コリメータレンズを通過した前記第２レーザ光とが交差する光軸上に設置され、前記第１レーザ光と前記第２レーザ光とを分岐する光路分岐用光学部材と、
前記光路分岐用光学部材を通過した前記第１レーザ光を絞り込んで該第１レーザ光を前記第１光記録媒体上にスポット状に集光させる第１対物レンズと、
前記光路分岐用光学部材を通過した前記第１レーザ光を絞り込んで該第１レーザ光を前記第２光記録媒体上にスポット状に集光させると共に、前記光路分岐用光学部材を通過した前記第２レーザ光を絞り込んで該第２レーザ光を前記第３光記録媒体上にスポット状に集光させる第２対物レンズと、
前記第１対物レンズと前記第２対物レンズとを前記第１〜第３記録媒体に応じて選択的に光路内に進入させる対物レンズ切り換え機構とを備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
複数の光記録媒体を選択的に記録又は再生する光ピックアップにおいて、
第１基板厚さを有する第１光記録媒体と、前記第１基板厚さよりも厚い第２基板厚さを有する第２光記録媒体とを選択的に記録又は再生するために、波長λ１の第１レーザ光を出射する第１レーザ光源と、
前記第２基板厚さと略同等の基板厚さを有する第３光記録媒体を選択的に記録又は再生するために、前記波長λ１よりも長い波長λ２の第２レーザ光を出射する第２レーザ光源と、
前記第２基板厚さよりも厚い第３基板厚さを有する第４光記録媒体を選択的に記録又は再生するために、前記波長λ２よりも長い波長λ３の第３レーザ光を出射する第３レーザ光源と、
前記第１レーザ光源から出射した前記第１レーザ光と、該第１レーザ光が前記第１，第２光記録媒体で反射された各戻り光とを分離する第１分離光学素子と、
前記第１分離光学素子を通過した前記第１レーザ光の光軸に沿って移動可能に設けられ、且つ、前記第１,第２光記録媒体に対して球面収差を補正する第１コリメータレンズと、
前記第２レーザ光源から出射した前記第２レーザ光と、該第２レーザ光が前記３記録媒体で反射された戻り光とを分離する第２分離光学素子と、
前記第２分離光学素子を通過した前記第２レーザ光と、前記第３レーザ光源から出射した前記第３レーザ光とが交差する光軸上に設置され、前記第２レーザ光と前記第３レーザ光とを分岐する第１光路分岐用光学部材と、
前記第１光路分岐用光学部材を通過した前記第２，第３レーザ光の光軸に沿って固定設置された第２コリメータレンズと、
前記第１コリメータレンズを通過した前記第１レーザ光と前記第２コリメータレンズを通過した前記第２，第３レーザ光とが交差する光軸上に設置され、前記第１レーザ光と前記第２       ，第３レーザ光とを分岐する第２光路分岐用光学部材と、
前記第２光路分岐用光学部材を通過した前記第１レーザ光を絞り込んで該第１レーザ光を前記第１光記録媒体上にスポット状に集光させる第１対物レンズと、
前記第２光路分岐用光学部材を通過した前記第１レーザ光を絞り込んで該第１レーザ光を前記第２光記録媒体上にスポット状に集光させ、且つ、前記第２光路分岐用光学部材を通過した前記第２レーザ光を絞り込んで該第２レーザ光を前記第３光記録媒体上にスポット状に集光させると共に、前記第２光路分岐用光学部材を通過した前記第３レーザ光を絞り込んで該第３レーザ光を前記第４光記録媒体上にスポット状に集光させる第２対物レンズと、
前記第１対物レンズと前記第２対物レンズとを前記第１〜第４光記録媒体に応じて選択的に光路内に進入させる対物レンズ切り換え機構とを備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記第１コリメータレンズは、正レンズと負レンズとの貼り合わせで構成され、前記第１レーザ光の波長が長い方向へシフトするとき軸上色収差が負の方向へシフトし、一方、前記第１レーザ光の波長が短い方向へシフトするとき軸上色収差が正の方向へシフトすることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記第２対物レンズは、前記第１レーザ光で前記第２光記録媒体を記録又は再生する場合と前記第３レーザ光で前記第４光記録媒体を記録又は再生する場合とに対して有限共役で最適設計され、且つ、前記第２レーザ光に対して略無限共役で最適設計されており、
前記第２光記録媒体に対する前記第２対物レンズの物体距離をＸ（ｍｍ）、
前記第４光記録媒体に対する前記第２対物レンズの物体距離をＸ’（ｍｍ）、
前記第１コリメータレンズの焦点距離をｆｃ（ｍｍ）、
前記第２対物レンズの前記第１レーザ光に対する焦点距離をｆ２（ｍｍ）、
前記第１コリメータレンズから前記第２対物レンズの第１面までの距離をＹ（ｍｍ）としたときに、下記の式を満足するように構成されたことを特徴とする請求項２記載の光ピックアップ装置。
【数１】
2008065936.tif 000021
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数種の光記録媒体を記録又は再生する光ピックアップ装置であって、波長λ１が４０５ｎｍ前後である第１レーザ光の光軸上に移動可能に設置した第１コリメータレンズを第１，第２光記録媒体の各基板厚さに応じてそれぞれ所定量移動させることによって、第１，第２光記録媒体に対して球面収差を適正に補正できる光ピックアップ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、円盤状の光ディスクやカード状の光カードなどの光記録媒体は、映像情報とか音声情報やコンピュータデータなどの情報信号を透明基板上で螺旋状又は同心円状に形成したトラックに高密度に記録し、且つ、記録済みのトラックを再生する際に所望のトラックを高速にアクセスできることから多用されている。
【０００３】
この種の光記録媒体となる光ディスクとして例えばＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）やＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）などは既に市販され、最近では、より一層高密度化を図った２種類の高密度光記録媒体が流通している。
【０００４】
即ち、２種類の高密度光記録媒体は、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）及びＨＤ−ＤＶＤ（Ｈｉｇｈ  Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  ＤＶＤ）である。
【０００５】
まず、上記したＣＤは、波長が７８５ｎｍ前後のレーザ光を開口数（ＮＡ）が０．４５〜０．５程度の対物レンズで絞って得たレーザビームを照射して、レーザビーム入射面から１．２ｍｍ隔てた位置にある記録層（信号面）に情報信号が記録され、記録済みの情報信号を再生している。
【０００６】
また、上記したＤＶＤは、波長が６６０ｎｍ前後のレーザ光を開口数（ＮＡ）が０．６から０．６５程度の対物レンズで絞って得たレーザビームを照射して、レーザビーム入射面から０．６ｍｍ隔てた位置にある記録層（信号面）に情報信号が記録され、記録済みの情報信号を再生している。この際、ＤＶＤの記録容量はＣＤよりも６〜８倍高めてディスク基板の直径が１２ｃｍの時に片面で４．７ＧＢ（ギガバイト）程度である。
【０００７】
また、上記したＢＤは、波長が４０５ｎｍ前後のレーザ光を開口数（ＮＡ）が０．８５程度の対物レンズで絞って得たレーザビームを照射して、レーザビーム入射面から０．１ｍｍ隔てた位置にある記録層（信号面）に情報信号が記録され、記録済みの情報信号を再生している。この際、ＢＤの記録容量はＤＶＤよりも５倍高めてディスク基板の直径が１２ｃｍの時に片面で２５ＧＢ（ギガバイト）程度である。
【０００８】
また、上記したＨＤ−ＤＶＤは、波長が４０５ｎｍ前後のレーザ光を開口数（ＮＡ）が０．６５程度の対物レンズで絞って得たレーザビームを照射して、レーザビーム入射面から０．６ｍｍ隔てた位置にある記録層（信号面）に情報信号が記録され、記録済みの情報信号を再生している。この際、ＨＤ−ＤＶＤの記録容量はＤＶＤよりも３倍高めてディスク基板の直径が１２ｃｍの時に片面で１５ＧＢ（ギガバイト）程度である。
【０００９】
上記したＣＤ，ＤＶＤ，ＢＤ，ＨＤ−ＤＶＤの各記録容量は記録層が単層の場合であり、基板厚さも単層のときを示している。
【００１０】
一方、上記したＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ，ＨＤ−ＤＶＤ，ＤＶＤには記録層が２層に積層されている２層光ディスクもあるが、これについては後で詳述する。
【００１１】
そして、高密度光記録媒体として２つの規格によるＢＤ，ＨＤ−ＤＶＤが流通し始めていることと、既に多くが出回っているＤＶＤ又はＣＤの資産も活用できるようにするためには、ＢＤ，ＨＤ−ＤＶＤ，ＤＶＤを含む３種の光記録媒体、あるいはＢＤ，ＨＤ−ＤＶＤ，ＤＶＤ，ＣＤを含む４種の光記録媒体を１つの光ピックアップ装置で記録又は再生することが望まれる。
【００１２】
ところで、記録密度が異なる４種類の光記録媒体（ＢＤ，ＨＤ−ＤＶＤ，ＤＶＤ，ＣＤ）を１つの光ピックアップ装置で記録又は再生し、ＢＤ及びＨＤ−ＤＶＤについては球面収差を補正して記録又は再生する光ピックアップ装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−３５３２６１号公報（第５図）
【００１３】
図１７は従来の光ピックアップ装置の一例を示した図である。
【００１４】
図１７に示した従来の光ピックアップ装置１００は、上記した特許文献１（特開２００５−３５３２６１号公報）に開示されているものであり、ここでは特許文献１を参照して簡略に説明する。
【００１５】
図１７に示した如く、従来の光ピックアップ装置１００では、保護基板厚さが０．０８５〜０．１ｍｍで記録密度ρ１が大きな第１光ディスクとなるＢＤ１と、保護基板厚さが０．５５〜０．６５ｍｍで記録密度ρ２が上記した記録密度ρ１より小さい第２光ディスクとなるＨＤ−ＤＶＤ２と、保護基板厚さが０．５５〜０．６５ｍｍで記録密度ρ３が上記した記録密度ρ２より小さい第３光ディスクとなるＤＶＤ３と、保護基板厚さが１．２ｍｍで記録密度ρ４が上記した記録密度ρ３より小さい第４光ディスクとなるＣＤ４とを含む４種類の光ディスクを選択的に記録又は再生可能に構成されている。
【００１６】
この従来の光ピックアップ装置１００内には、ＢＤ用又はＨＤ−ＤＶＤ用として波長λ１が４００ｎｍ〜４２０ｎｍ程度の第１レーザ光Ｌ１を出射する第１レーザ光源１０１と、ＤＶＤ用として波長λ２が６４０ｎｍ〜６７０ｎｍ程度の第２レーザ光Ｌ２を出射する第２レーザ光源１０２とが、同一基板上に取り付けられて、いわゆる２レーザ１パッケージ２Ｌ１Ｐで単一ユニットを構成して設けられていると共に、ＣＤ用として波長λ３が７５０ｎｍ〜８２０ｎｍ程度の第３レーザ光Ｌ３を出射する第３レーザ光源１０３が設けられている。
【００１７】
まず、ＢＤ１又はＨＤ−ＤＶＤ２を選択的に記録又は再生する場合について説明する。
【００１８】
第１レーザ光源１０１（波長４００ｎｍ〜４２０ｎｍ）から出射された第１レーザ光Ｌ１の光束は、前述したようにＢＤ１と、ＨＤ−ＤＶＤ２とに対して共用されている。そして、第１レーザ光源１０１から出射された第１レーザ光Ｌ１の光束は、ビームシェイパー１０４でビーム形状が補正され、波長選択素子であるダイクロイックプリズム１０５を通過し、コリメータ１０６で平行光束とした後、偏光ビームスプリッタ１０７を通過して、２つの光学素子１０８Ａ，１０８Ｂを有するビームエキスパンダ１０８に入射する。
【００１９】
この際、２つの光学素子１０８Ａ，１０８Ｂのうちで少なくとも一方が光軸ＯＡの方向に移動可能なビームエキスパンダ１０８は、平行光束の光束径を変更し、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１０８のうちで光学素子１０８Ｂ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レーザ光源１０１から出射された第１レーザ光Ｌ１の光束について色収差補正を行うようになっている。
【００２０】
また、ビームエキスパンダ１０８を透過した第１レーザ光Ｌ１の光束は、１／４波長板１０９及び絞り１１０を通過する。
【００２１】
ここで、ＢＤ１を記録又は再生する場合には、絞り１１０を通過した第１レーザ光Ｌ１の光束を開口数（ＮＡ）が０．８５の第１対物レンズ１１１に入射させて、第１レーザ光Ｌ１をＢＤ１の情報記録面上にスポット状に集光させている。一方、ＨＤ−ＤＶＤ２を記録又は再生する場合には、絞り１１０を通過した第１レーザ光Ｌ１の光束を開口数（ＮＡ）が０．６５〜０．６７の第２対物レンズ１１２に入射させて、第１レーザ光Ｌ１をＨＤ−ＤＶＤ２の情報記録面上にスポット状に集光させている。
【００２２】
この際、ＮＡ０．８５の第１対物レンズ１１１と、ＮＡ０．６５〜０．６７の第２対物レンズ１１２は、対物レンズアクュエータ機構１１３内のレンズホルダ(図示せず)を回転させることで、選択的に光軸ＯＡの光路内に進入可能になっている。
【００２３】
この後、ＢＤ１又はＨＤ−ＤＶＤ２の各情報記録面で情報ピットにより変調されて反射された第１レーザ光Ｌ１の光束は、再び第１対物レンズ１１１又は第２対物レンズ１１２，絞り１１０，１／４波長板１０９，ビームエキスパンダ１０８を順に通過して、偏光ビームスプリッタ１０７で反射され、シリンドリカルレンズ１１４で非点収差を与えられ、センサレンズ１１５を通過し、光検出器１１６の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、ＢＤ１又はＨＤ−ＤＶＤ２の各情報記録面に記録された各情報の読み取り信号が得られる。
【００２４】
また、光検出器１１６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１１３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（不図示）が、第１レーザ光源１０１からの第１レーザ光Ｌ１の光束をＢＤ１又はＨＤ−ＤＶＤ１０２の各情報記録面上に結像するように、第１対物レンズ１１１又は第２対物レンズ１１２をフォーカス方向とトラッキング方向とに移動させるようになっている。
【００２５】
次に、ＤＶＤ３を記録又は再生する場合を説明すると、第２レーザ光源１０２（波長６４０ｎｍ〜６７０ｎｍ）から出射された第２レーザ光Ｌ２の光束は、第１レーザ光Ｌ１の場合と同様に、ビームシェイパー１０４でビーム形状が補正され、ダイクロイックプリズム１０５を通過し、コリメータ１０６で平行光束とした後、偏光ビームスプリッタ１０７を通過して、２つの光学素子１０８Ａ，１０８Ｂを有するビームエキスパンダ１０８に入射する。そして、ビームエキスパンダ１０８を通過した第２レーザ光Ｌ２の光束は、１／４波長板１０９及び絞り１１０を通過し、開口数（ＮＡ）が０．６５〜０．６７の第２対物レンズ１１２により、第２レーザ光Ｌ２をＤＶＤ３の情報記録面上にスポット状に集光させている。
【００２６】
この後、ＤＶＤ３の情報記録面で情報ピットにより変調されて反射された第２レーザ光Ｌ２の光束は、再び第２対物レンズ１１２，絞り１１０，１／４波長板１０９，ビームエキスパンダ１０８を通過して、偏光ビームスプリッタ１０７で反射され、シリンドリカルレンズ１１４で非点収差が与えられ、センサレンズ１１５を通過し、光検出器１１６の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、ＤＶＤ３の情報記録面に記録された情報の読み取り信号が得られる。合焦検出、トラック検出、この検出に基づく対物レンズアクチュエータ機構１１３の方法及び動作については、前述のＢＤ１又はＨＤ−ＤＶＤ２の場合と同様である。
【００２７】
次に、ＣＤ４を記録又は再生する場合を説明すると、第３レーザ光源１０３（波長＝７５０ｎｍ〜８２０ｎｍ）から出射された第３レーザ光Ｌ３の光束は、ダイクロイックプリズム１０５で反射され、コリメータ１０６で平行光束となり、偏光ビームスプリッタ１０７を通過して、２つの光学素子１０８Ａ，１０８Ｂを有するビームエキスパンダ１０８に入射する。そして、ビームエキスパンダ１０８を通過した光束は、１／４波長板１０９及び絞り１１０を通過し、第２対物レンズ１１２により、第３レーザ光Ｌ３をＣＤ４の情報記録面上にスポット状に集光させている。
【００２８】
この後、ＣＤ４の情報記録面で情報ピットにより変調されて反射された第３レーザ光Ｌ３の光束は、第２対物レンズ１１２，絞り１１０，１／４波長板１０９，ビームエキスパンダ１０８を通過して、偏光ビームスプリッタ１０７で反射され、シリンドリカルレンズ１１４で非点収差を与えられ、センサレンズ１１５を通過し、光検出器１１６の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、ＣＤ４の情報記録面に記録された情報の読み取り信号が得られる。合焦検出、トラック検出、この検出に基づく対物レンズアクチュエータ機構１１３の方法、動作については、前述のＢＤ１又はＨＤ−ＤＶＤ２もしくはＤＶＤ３の場合と同様である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２９】
ところで、従来の光ピックアップ装置１００によると、２レーザ１パッケージあるいは３レーザ１パッケージを前提とした構成であり、２波長あるいは３波長共にレーザ光の出力が低いものである。よって、ＢＤ１，ＨＤ−ＤＶＤ２，ＤＶＤ３，ＣＤ４の全てに対して高倍速対応が可能な構成となっていない。
【００３０】
また、従来の光ピックアップ装置１００によれば、ＢＤ１又はＨＤ−ＤＶＤ２はレーザ光の使用波長が同じであるにもかかわらず、基板厚さや対物レンズの開口数が異なるため、同じ対物レンズを用いて記録又は再生することが極めて難しく、２個の第１,第２対物レンズ１１１，１１２を選択的に使用している。
【００３１】
この際、ＢＤ１に対して第１対物レンズ１１１を使用し、ＨＤ−ＤＶＤ２，ＤＶＤ３、あるいはＨＤ−ＤＶＤ２，ＤＶＤ３，ＣＤ４に対して第２対物レンズ１１２を使用するのが最も望ましい。
【００３２】
ＢＤ用の第１対物レンズ１１１は、開口数（ＮＡ）が０．８５必要なことから屈折率の高い材質で且つ高い精度の成型が必要であり、現状ではガラスで作製する必要がある。ガラスの場合は回折面が形成できないため、ＢＤ１，ＨＤ−ＤＶＤ２，ＤＶＤ３，ＣＤ４で仮に１個の対物レンズとすると、ガラスレンズと組で回折素子が必要となり、部品点数が増えることになるからである。さらに、屈折率の高いガラスであり、色収差は大きいものとなる。
【００３３】
一方、第２対物レンズ１１２はＨＤ−ＤＶＤ２に対しての開口数（ＮＡ）が０．６５でＤＶＤ３とほぼ同等なことから、樹脂成型が可能である。よって、第２対物レンズ１１２では屈折面に回折面を合わせて樹脂形成することが可能なため、色収差を補正することができるが、自由度と使用する次数の制約から、ＨＤ−ＤＶＤ２，ＤＶＤ３，ＣＤ４の３種類の光ディスクに対して色収差を補正することは困難である。よって、従来の光ピックアップ装置１００による構成のコリメータ１０６と回折面がついたエキスパンダレンズ１０８とを３波長全てで共用しても、ＨＤ−ＤＶＤ２，ＤＶＤ３，ＣＤ４のいずれかの光ディスクで色収差が補正されれば、他の光ディスクで色収差が悪化することになる。
【００３４】
また、従来の光ピックアップ装置１００によれば、エキスパンダレンズ１０８に複数枚のレンズ１０８Ａ，１０８Ｂを用いることから複数枚のレンズ同士による偏芯、エキスパンダレンズ１０８の移動で生じる光軸ずれによる収差の悪化、回折面をコリメータ１０６やエキスパンダレンズ１０８に形成することから、第１,第２対物レンズ１１１，１１２の光軸シフト（レンズシフト）時の収差の悪化が懸念され、光ピックアップ装置１００として重要な特性であるレンズシフト特性が考慮された構成となっていないと共に、光ピックアップ装置１００の組み立てが極めて厳しく、レンズの枚数も多く光ピックアップ装置１００のサイズが大きなものになる。
【００３５】
そこで、ＢＤ１，ＨＤ−ＤＶＤ２，ＤＶＤ３を含む３種類の光記録媒体、又は、ＢＤ１，ＨＤ−ＤＶＤ２，ＤＶＤ３，ＣＤ４を含む４種類の光記録媒体に対して良好に記録又は再生することができる光ピックアップ装置が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００３６】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、請求項１の発明は、複数の光記録媒体を選択的に記録又は再生する光ピックアップにおいて、
第１基板厚さを有する第１光記録媒体と、前記第１基板厚さよりも厚い第２基板厚さを有する第２光記録媒体とを選択的に記録又は再生するために、波長λ１の第１レーザ光を出射する第１レーザ光源と、
前記第２基板厚さと略同等の基板厚さを有する第３光記録媒体を選択的に記録又は再生するために、前記波長λ１よりも長い波長λ２の第２レーザ光を出射する第２レーザ光源と、
前記第１レーザ光源から出射した前記第１レーザ光と、該第１レーザ光が前記第１，第２光記録媒体で反射された各戻り光とを分離する第１分離光学素子と、
前記第１分離光学素子を通過した前記第１レーザ光の光軸に沿って移動可能に設けられ、且つ、前記第１,第２光記録媒体に対して球面収差を補正する第１コリメータレンズと、
前記第２レーザ光源から出射した前記第２レーザ光と、該第２レーザ光が前記第３記録媒体で反射された戻り光とを分離する第２分離光学素子と、
前記第２分離光学素子を通過した前記第２レーザ光の光軸に沿って固定設置された第２コリメータレンズと、
前記第１コリメータレンズを通過した前記第１レーザ光と前記第２コリメータレンズを通過した前記第２レーザ光とが交差する光軸上に設置され、前記第１レーザ光と前記第２レーザ光とを分岐する光路分岐用光学部材と、
前記光路分岐用光学部材を通過した前記第１レーザ光を絞り込んで該第１レーザ光を前記第１光記録媒体上にスポット状に集光させる第１対物レンズと、
前記光路分岐用光学部材を通過した前記第１レーザ光を絞り込んで該第１レーザ光を前記第２光記録媒体上にスポット状に集光させると共に、前記光路分岐用光学部材を通過した前記第２レーザ光を絞り込んで該第２レーザ光を前記第３光記録媒体上にスポット状に集光させる第２対物レンズと、
前記第１対物レンズと前記第２対物レンズとを前記第１〜第３記録媒体に応じて選択的に光路内に進入させる対物レンズ切り換え機構とを備えたことを特徴とする光ピックアップ装置である。
【００３７】
また、請求項２記載の発明は、複数の光記録媒体を選択的に記録又は再生する光ピックアップにおいて、
第１基板厚さを有する第１光記録媒体と、前記第１基板厚さよりも厚い第２基板厚さを有する第２光記録媒体とを選択的に記録又は再生するために、波長λ１の第１レーザ光を出射する第１レーザ光源と、
前記第２基板厚さと略同等の基板厚さを有する第３光記録媒体を選択的に記録又は再生するために、前記波長λ１よりも長い波長λ２の第２レーザ光を出射する第２レーザ光源と、
前記第２基板厚さよりも厚い第３基板厚さを有する第４光記録媒体を選択的に記録又は再生するために、前記波長λ２よりも長い波長λ３の第３レーザ光を出射する第３レーザ光源と、
前記第１レーザ光源から出射した前記第１レーザ光と、該第１レーザ光が前記第１，第２光記録媒体で反射された各戻り光とを分離する第１分離光学素子と、
前記第１分離光学素子を通過した前記第１レーザ光の光軸に沿って移動可能に設けられ、且つ、前記第１,第２光記録媒体に対して球面収差を補正する第１コリメータレンズと、
前記第２レーザ光源から出射した前記第２レーザ光と、該第２レーザ光が前記３記録媒体で反射された戻り光とを分離する第２分離光学素子と、
前記第２分離光学素子を通過した前記第２レーザ光と、前記第３レーザ光源から出射した前記第３レーザ光とが交差する光軸上に設置され、前記第２レーザ光と前記第３レーザ光とを分岐する第１光路分岐用光学部材と、
前記第１光路分岐用光学部材を通過した前記第２，第３レーザ光の光軸に沿って固定設置された第２コリメータレンズと、
前記第１コリメータレンズを通過した前記第１レーザ光と前記第２コリメータレンズを通過した前記第２，第３レーザ光とが交差する光軸上に設置され、前記第１レーザ光と前記第２       ，第３レーザ光とを分岐する第２光路分岐用光学部材と、
前記第２光路分岐用光学部材を通過した前記第１レーザ光を絞り込んで該第１レーザ光を前記第１光記録媒体上にスポット状に集光させる第１対物レンズと、
前記第２光路分岐用光学部材を通過した前記第１レーザ光を絞り込んで該第１レーザ光を前記第２光記録媒体上にスポット状に集光させ、且つ、前記第２光路分岐用光学部材を通過した前記第２レーザ光を絞り込んで該第２レーザ光を前記第３光記録媒体上にスポット状に集光させると共に、前記第２光路分岐用光学部材を通過した前記第３レーザ光を絞り込んで該第３レーザ光を前記第４光記録媒体上にスポット状に集光させる第２対物レンズと、
前記第１対物レンズと前記第２対物レンズとを前記第１〜第４光記録媒体に応じて選択的に光路内に進入させる対物レンズ切り換え機構とを備えたことを特徴とする光ピックアップ装置である。
【００３８】
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の光ピックアップ装置において、
前記第１コリメータレンズは、正レンズと負レンズとの貼り合わせで構成され、前記第１レーザ光の波長が長い方向へシフトするとき軸上色収差が負の方向へシフトし、一方、前記第１レーザ光の波長が短い方向へシフトするとき軸上色収差が正の方向へシフトすることを特徴とする光ピックアップ装置である。
【００３９】
更に、請求項４記載の発明は、請求項２記載の光ピックアップ装置において、
前記第２対物レンズは、前記第１レーザ光で前記第２光記録媒体を記録又は再生する場合と前記第３レーザ光で前記第４光記録媒体を記録又は再生する場合とに対して有限共役で最適設計され、且つ、前記第２レーザ光に対して略無限共役で最適設計されており、
前記第２光記録媒体に対する前記第２対物レンズの物体距離をＸ（ｍｍ）、
前記第４光記録媒体に対する前記第２対物レンズの物体距離をＸ’（ｍｍ）、
前記第１コリメータレンズの焦点距離をｆｃ（ｍｍ）、
前記第２対物レンズの前記第１レーザ光に対する焦点距離をｆ２（ｍｍ）、
前記第１コリメータレンズから前記第２対物レンズの第１面までの距離をＹ（ｍｍ）としたときに、下記の式を満足するように構成されたことを特徴とする請求項２記載の光ピックアップ装置である。
【数２】
2008065936.tif 000003
【発明の効果】
【００４０】
請求項１記載の光ピックアップ装置によると、３種類の第１〜第３光記録媒体を選択的に記録又は再生するにあたって、波長λ１が４０５ｎｍ前後の第１レーザ光を第１対物レンズにより第１光記録媒体（ＢＤ）上にスポット状に集光させ、また、第１レーザ光を第２対物レンズにより第２光記録媒体（ＨＤ−ＤＶＤ）上にスポット状に集光させる時に、第１レーザ光の光軸上に移動可能に設けた第１コリメータレンズを第１，第２光記録媒体の各基板厚さに応じて第１レーザ光の光軸に沿ってそれぞれ所定量移動させて、第１，第２光記録媒体に対して球面収差を補正し、更に、波長λ２が６６０ｎｍ前後の第２レーザ光を第２対物レンズにより第３光記録媒体（ＤＶＤ）上にスポット状に集光させることで、３種類の第１〜第３光記録媒体を良好に記録又は再生することができる。
【００４１】
また、請求項２記載の光ピックアップ装置によると、第１〜第４光記録媒体を選択的に記録又は再生するにあたって、波長λ１が４０５ｎｍ前後の第１レーザ光を第１対物レンズにより第１光記録媒体（ＢＤ）上にスポット状に集光させ、また、第１レーザ光を第２対物レンズにより第２光記録媒体（ＨＤ−ＤＶＤ）上にスポット状に集光させる時に、第１レーザ光の光軸上に移動可能に設けた第１コリメータレンズを第１，第２光記録媒体の各基板厚さに応じて第１レーザ光の光軸に沿ってそれぞれ所定量移動させて、第１，第２光記録媒体に対して球面収差を補正し、また、波長λ２が６６０ｎｍ前後の第２レーザ光を第２対物レンズにより第３光記録媒体（ＤＶＤ）上にスポット状に集光させ、更に、設計波長λ３が７８５ｎｍ前後の第３レーザ光を第２対物レンズにより第４光記録媒体（ＣＤ）上にスポット状に集光させることで、４種類の第１〜第４光記録媒体を良好に記録又は再生することができる。
【００４２】
また、請求項３記載の光ピックアップ装置によると、第１コリメータレンズは、正レンズと負レンズとの貼り合わせで構成され、第１レーザ光の波長が長い方向へシフトするとき軸上色収差が負の方向へシフトし、一方、第１レーザ光の波長が短い方向へシフトするとき軸上色収差が正の方向へシフトするので、第１光記録媒体（ＢＤ）及び第２光記録媒体（ＨＤ−ＤＶＤ）に対して軸上色収差を良好に補正できる。
【００４３】
更に、請求項４記載の光ピックアップ装置によると、第２光記録媒体（ＨＤ−ＤＶＤ）に対して第１コリメータレンズの移動により球面収差を補正し、且つ、第２光記録媒体（ＨＤ−ＤＶＤ）及び第３光記録媒体（ＤＶＤ）並びに第４光記録媒体（ＣＤ）を第２対物レンズにより選択的に記録又は再生するにあたって、第２光記録媒体に対する第２対物レンズの物体距離Ｘ（ｍｍ）と、第４光記録媒体に対する第２対物レンズの物体距離Ｘ’（ｍｍ）と、第１コリメータレンズの焦点距離ｆｃ（ｍｍ）と、第２対物レンズの第１レーザ光に対する焦点距離ｆ２（ｍｍ）と、第１コリメータレンズから第２対物レンズの第１面までの距離Ｙ（ｍｍ）としたときに、下記の式を満足するように適切な関係に保つことで、３種類の第２〜第４光記録媒体を良好に記録又は再生することができる。
【数３】
2008065936.tif 000004
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下に本発明に係る光ピックアップ装置の一実施例について図１〜図１６を参照して詳細に説明する。
【実施例】
【００４５】
図１（ａ）〜（ｄ）は本発明に係る光ピックアップ装置に適用される第１〜第４光記録媒体としてＢＤ，ＨＤ−ＤＶＤ，ＤＶＤ，ＣＤを説明するために模式的に示した図、
図２は本発明に係る光ピックアップ装置の全体構成を示した図、
図３は本発明に係る光ピックアップ装置において、偏光ビームスプリッタと第１ダイクロイックプリズムとの間に第１コリメータレンズを光軸方向に移動自在に設けた際に、第１コリメータレンズの位置関係を示した図、
図４（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る光ピックアップ装置において、第１コリメータレンズの位置による光束の状態を示した図、
図５（ａ），（ｂ）は本発明に係る光ピックアップ装置において、第１対物レンズを用いてＢＤを記録又は再生した時の縦収差及び正弦条件を示した図、
図６（ａ），（ｂ）は本発明に係る光ピックアップ装置において、第２対物レンズを用いてＨＤ−ＤＶＤを記録又は再生した時の縦収差及び正弦条件を示した図、
図７は本発明に係る光ピックアップ装置において、第２対物レンズを用いてＤＶＤを記録又は再生した時の縦収差を示した図、
図８は本発明に係る光ピックアップ装置において、第２対物レンズを用いてＣＤを記録又は再生した時の縦収差を示した図である。
【００４６】
図２に示した本発明に係る光ピックアップ装置１０を説明する前に、この光ピックアップ装置１０で選択的に記録又は再生される４種類の第１〜第４光記録媒体１〜４について図１（ａ）〜（ｄ）を用いて先に説明する。
【００４７】
尚、以下の図１（ａ）〜（ｄ）中では、４種類の第１〜第４光記録媒体１〜４に対して各記録層が単層の場合と、２層の場合とを別々に表示せずに、図示の都合上一緒に図示している。
【００４８】
まず、図１（ａ）に示した第１光記録媒体１は、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（ＢＤ）と呼称されている高密度光記録媒体の１種であり、単層の記録層１ｒを有するものと、２層の第１，第２記録層１ａ，１ｂを有するものとがあり、ここでは各記録層のトラックピッチが０．３２μｍに設定されている。そして、第１光記録媒体（以下、ＢＤと記す）１は、波長が４０５ｎｍ前後のレーザ光を開口数（ＮＡ）が０．８５程度の対物レンズで絞って得たレーザビームにより記録又は再生が行われるものである。
【００４９】
このＢＤ１は、単層である場合に、レーザビーム入射面１ｉから基板厚さ１ｔ２が０．１ｍｍ離れた位置に単層の記録層１ｒがあり、また、２層である場合には、第１，第２記録層１ａ，１ｂ間の層間距離が２５μｍに設定されているので、レーザビーム入射面１ｉから設計基準基板厚さ１ｔ０が０．０８７５ｍｍの位置を中心として±１２．５μｍの位置、即ち、レーザビーム入射面１ｉから基板厚さ１ｔ１が０．０７５ｍｍの位置に第１記録層１ａがあり、レーザビーム入射面１ｉから基板厚さ１ｔ２が０．１ｍｍの位置に第２記録層１ｂがあり、この第２記録層１ｂは単層の記録層１ｒと同じ位置であると共に、層間距離誤差範囲±５μｍを含むと最小で０．０７ｍｍ、最大で０．１０５ｍｍの位置に第１，第２記録層１ａ，１ｂがあり得る。
【００５０】
この際、ＢＤ１の設計基準基板厚さ１ｔ０は仮想の設計値であり、この設計基準基板厚さ１ｔ０を有する光ディスクは存在しないものの、ＢＤ１の設計基準基板厚さ１ｔ０が０．０８７５ｍｍで最適化されたＮＡ＝０．８５の対物レンズを用いて記録層１ｒ又は第１，第２記録層１ａ，１ｂをそれぞれ記録又は再生すると、１００ｍλ以上の球面収差が発生する。これは、マレシャルクライテリオン以上であり、記録又は再生ができないレベルなので、ＢＤ１に対して球面収差の補正が必須である。
【００５１】
次に、図１（ｂ）に示した第２光記録媒体２は、Ｈｉｇｈ  Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ（ＨＤ−ＤＶＤ）と呼称されている高密度光記録媒体の１種であり、単層の記録層２ｒを有するものと、２層の第１，第２記録層２ａ，２ｂを有するものとがあり、各記録層のトラックピッチが０．４０μｍに設定されている。そして、第２光記録媒体（以下、ＨＤ−ＤＶＤと記す）２は、上記ＢＤ１と略同じ波長である４０５ｎｍ前後のレーザ光を上記ＢＤ１とは異なって開口数（ＮＡ）が０．６５程度の対物レンズで絞って得たレーザビームにより記録又は再生が行われるものである。
【００５２】
このＨＤ−ＤＶＤ２は、単層である場合に、レーザビーム入射面２ｉから設計基準基板厚さ２ｔ０が０．６ｍｍ離れた位置に単層の記録層２ｒがあり、また、２層である場合には、第１，第２記録層２ａ，２ｂ間の層間距離が２０μｍに設定されているので、レーザビーム入射面２ｉから設計基準基板厚さ２ｔ０が０．６ｍｍの位置を中心として±１０μｍの位置、即ち、レーザビーム入射面２ｉから基板厚さ２ｔ１が０．５９ｍｍの位置に第１記録層２ａがあり、レーザビーム入射面２ｉから基板厚さ２ｔ２が０．６１ｍｍの位置に第２記録層２ｂがあり、層間距離誤差範囲±３μｍを含むと最小で０．５８７ｍｍ、最大で０．６１３ｍｍの位置に第１，第２記録層１ａ，１ｂがあり得る。
【００５３】
この際、ＨＤ−ＤＶＤ２の設計基準基板厚さが０．６ｍｍで最適化されたＮＡ＝０．６５の対物レンズを用いて記録層２ｒ又は第１，第２記録層２ａ，２ｂをそれぞれ記録又は再生すると、５０ｍλ程度の球面収差が発生する。これは、記録又は再生ができないレベルではないが、マージンを考えるとＨＤ−ＤＶＤ２に対して球面収差を補正することが望ましい。
【００５４】
次に、図１（ｃ）に示した第３光記録媒体３は、Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ（ＤＶＤ）と呼称されているものであり、単層の記録層３ｒを有するものと、２層の第１，第２記録層３ａ，３ｂを有するものとがあり、各記録層のトラックピッチが０．７４μｍに設定されている。そして、第３光記録媒体（以下、ＤＶＤと記す）３は、上記ＢＤ１，ＨＤ−ＤＶＤ２とは異なって波長が６６０ｎｍ前後のレーザ光を開口数（ＮＡ）が０．６５程度の対物レンズで絞って得たレーザビームにより記録又は再生が行われるものである。
【００５５】
このＤＶＤ３は、単層である場合に、レーザビーム入射面３ｉから設計基準基板厚さ３ｔ０が０．６ｍｍ離れた位置に単層の記録層３ｒがあり、また、２層である場合には、第１，第２記録層３ａ，３ｂ間の層間距離が５５μｍに設定されているので、レーザビーム入射面３ｉから設計基準基板厚さ３ｔ０が０．６ｍｍの位置を中心として±２７．５μｍの位置、即ち、レーザビーム入射面３ｉから基板厚さ３ｔ１が０．５７２５ｍｍの位置に第１記録層３ａがあり、レーザビーム入射面３ｉから基板厚さ３ｔ２が０．６２７５ｍｍ隔てた位置に第２記録層３ｂがある。この際、ＤＶＤ３の設計基準基板厚さが０．６ｍｍで最適化されたＮＡ＝０．６５の対物レンズを用いて記録層３ｒ又は第１，第２記録層３ａ，３ｂをそれぞれ記録又は再生している。
【００５６】
次に、図１（ｄ）に示した第４光記録媒体４は、Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ（ＣＤ）と呼称されているものであり、記録層のトラックピッチが１．６μｍに設定されている。この第４光記録媒体（以下、ＣＤと記す）４は、上記ＢＤ１，ＨＤ−ＤＶＤ２，ＤＶＤ３とは異なって波長が７８５ｎｍ前後のレーザ光を開口数（ＮＡ）が０．４５〜０．５程度の対物レンズで絞って得たレーザビームにより記録又は再生が行われるものである。
【００５７】
このＣＤ４は、単層であり、レーザビーム入射面４ｉから設計基準基板厚さ４ｔ０が１．２ｍｍ離れた位置に記録層４ｒがある。
【００５８】
そして、上記したＢＤ１，ＨＤ−ＤＶＤ２，ＤＶＤ３，ＣＤ４は、各記録層（信号面）までの基板厚さと補強板とを貼り合せて合計厚さが約１．２ｍｍで円盤状に形成されている。
【００５９】
次に、図２に示した如く、本発明に係る光ピックアップ装置１０は、ＢＤ１を記録又は再生する光学系と、ＨＤ−ＤＶＤ２を記録又は再生する光学系と、ＤＶＤ３を記録又は再生する光学系と、ＣＤ４を記録又は再生する光学系とが用意されており、とくに、波長が４０５ｎｍ前後のレーザ光を共用して記録又は再生されるＢＤ１又はＨＤ−ＤＶＤ２に対して後述する第１コリメータレンズ１４の移動により球面収差を補正するように構成されている。
【００６０】
この際、光ピックアップ装置１０は、不図示のスピンドルモータによって回転可能に支持された各光記録媒体１〜４の径方向に移動自在になっている。
【００６１】
尚、以下の実施例では、ＢＤ１，ＨＤ−ＤＶＤ２，ＤＶＤ３，ＣＤ４の４種類を記録又は再生する場合について説明するが、これに限ることなく、ＢＤ１，ＨＤ−ＤＶＤ２，ＤＶＤ３の３種類の組み合わせも可能である。
【００６２】
この際、ＢＤ用の光学系とＨＤ−ＤＶＤ用の光学系は、前述したように使用するレーザ光の波長が同じである一方、対物レンズの開口数（ＮＡ）が異なるので、両者は対物レンズの前まで光学系を共用している。
【００６３】
まず、ＢＤ用の光学系とＨＤ−ＤＶＤ用の光学系とについて説明すると、ＢＤ用及びＨＤ−ＤＶＤ用となる第１レーザ光源１１は、波長λ１が４０５ｎｍ前後の第１レーザ光Ｌ１を第１グレーティング１２側に向かって出射している。
【００６４】
上記した第１グレーティング１２は、ＢＤ１，ＨＤ−ＤＶＤ２を選択的に記録又は再生する際のトラック位置を検出するために、第１レーザ光源１１から出射した第１レーザ光Ｌ１をメインビームと一対のサブビームとからなる３ビームに分岐する機能を備えており、第１レーザ光Ｌ１から分岐した３ビームを第１分離光学素子（以下、偏光ビームスプリッタと記す）１３側に向かって出射している。
【００６５】
上記した偏光ビームスプリッタ１３は、偏光選択性半透過／反射誘電体多層膜１３ａを内部に備え、この偏光選択性半透過／反射誘電体多層膜１３ａによって第１レーザ光源１１から出射された第１レーザ光Ｌ１のうちで往路のｐ偏光光を透過し、後述するようにＢＤ１又はＨＤ−ＤＶＤ２で反射された復路のｓ偏光光を反射するものであり、偏光選択性半透過／反射誘電体多層膜１３ａを透過した第１レーザ光Ｌ１の３ビームを第１コリメータレンズ１４側に向かって出射している。
【００６６】
上記した第１コリメータレンズ１４は例えばステッピングモータや超音波モータなどによる不図示のコリメータレンズ移動機構を備えて第１レーザ光Ｌ１の光軸ＯＡに沿って移動可能に設けられており、ＢＤ１又はＨＤ−ＤＶＤ２の各基板厚さ、第１レーザ光Ｌ１の波長などに応じて、ＢＤ１の記録層１ｒ又は第１記録層１ａもしくは第２記録層１ｂと、ＨＤ−ＤＶＤ２の記録層２ｒ又は第１記録層２ａもしくは第２記録層２ｂとに対して球面収差を最良にするように移動して、この第１コリメータレンズ１４を通過した第１レーザ光Ｌ１の３ビームを第１ダイクロイックプリズム１５側に向かって出射しているが、第１コリメータレンズ１４の移動についての詳細は後述する。
【００６７】
上記した第１ダイクロイックプリズム１５は、波長選択性半透過／反射誘電体多層膜１５ａを内部に備え、この波長選択性半透過／反射誘電体多層膜１５ａによって波長λ１が４０５ｎｍ前後の第１レーザ光Ｌ１を透過させる一方、後述するＤＶＤ用として波長λ２が６６０ｎｍ前後の第２レーザ光Ｌ２及びＣＤ用として波長λ３が７８５ｎｍ前後の第３レーザ光Ｌ３を反射させるものであるので、第１レーザ光Ｌ１と第２，第３レーザ光Ｌ２，Ｌ３とを分岐するための光路分岐用光学素子であり、この第１ダイクロイックプリズム１５は第１レーザ光Ｌ１と第２，第３レーザ光Ｌ２，Ｌ３とが交差する光軸ＯＡ上に設置されている。
【００６８】
そして、第１ダイクロイックプリズム１５を透過した第１レーザ光Ｌ１、又は、第１ダイクロイックプリズム１５で反射された第２レーザ光Ｌ２、もしくは、第１ダイクロイックプリズム１５で反射された第３レーザ光Ｌ３を立ち上げミラー１６側に向かってそれぞれ出射している。
【００６９】
上記した立ち上げミラー１６は、第１レーザ光Ｌ１及び第２レーザ光Ｌ２並びに第３レーザ光Ｌ３を共に反射し、各光束の方向を略９０°曲げて上方の１／４波長板１７側に導いている。
【００７０】
上記した１／４波長板１７は、波長λ１の第１レーザ光Ｌ１に対して（λ１）／４の位相差を与え、且つ、波長λ２の第２レーザ光Ｌ２に対して（λ２）／４の位相差を与え、且つ、波長λ３の第３レーザ光Ｌ３に対して（λ３）／４の位相差を与えるものであり、１／４波長板１７を通過した第１〜第３レーザ光Ｌ１〜Ｌ３をＢＤ１，ＨＤ−ＤＶＤ２，ＤＶＤ３，ＣＤ４に応じて下記する第１対物レンズ組立体２０又は第２対物レンズ組立体２５側に選択的に入射させている。
【００７１】
ここで、第１対物レンズ組立体２０は、第１レンズホルダ２１内の下方に収納される第１開口制限素子２２と上方に収納される第１対物レンズ２３とからなる。一方、第２対物レンズ組立体２５は、第２レンズホルダ２６内の下方に収納される第２開口制限素子２７と上方に収納される第２対物レンズ２８とからなる。
【００７２】
そして、第１，第２対物レンズ組立体２０，２５は、モータなどの駆動力を用いた対物レンズ切り換え機構２９によって光軸ＯＡの光路内に選択的に進入可能に構成されており、ＢＤ１を記録又は再生する場合に第１対物レンズ組立体２０が光軸ＯＡの光路内に挿入され、ＨＤ−ＤＶＤ２，ＤＶＤ３及びＣＤ４を記録又は再生する場合に第２対物レンズ組立体２５が光軸ＯＡの光路内に挿入されるようになっている。
【００７３】
上記した対物レンズ切り換え機構２９は、第１対物レンズ組立体２０と第２対物レンズ組立体２５とを不図示の中心軸を中心にして回転させるか、もしくは、左右にスライドさせることで、光軸ＯＡの光路内に選択的に進入可能となっている。
【００７４】
この際、第１対物レンズ組立体２０内の第１開口制限素子２２はＢＤ１に対して第１対物レンズ２３の開口数（ＮＡ）を０．８５相当に制限するものである。また、第１対物レンズ組立体２０内の第１対物レンズ２３は、ＢＤ１を記録又は再生する際に、第１レーザ光Ｌ１をＢＤ１の記録層１ｒ又は第１記録層１ａもしくは第２記録層１ｂにスポット状に集光させるものであり、ＢＤ１の設計基準基板厚さ１ｔ０｛図１（ａ）｝が０．０８７５ｍｍであるときに無限共役で最適設計されており、この第１対物レンズ２３の詳細は後述する。尚、最適設計とは、収差がないとみなせる状態をいう。
【００７５】
一方、第２対物レンズ組立体２５内の第２開口制限素子２７はＨＤ−ＤＶＤ２及びＤＶＤ３に対して第２対物レンズ２８の開口数（ＮＡ）を０．６５相当に制限し、且つ、ＣＤ４に対して第２対物レンズ２８の開口数（ＮＡ）を０．５１相当に制限するものである。また、第２対物レンズ組立体２５内の第２対物レンズ２８は、ＨＤ−ＤＶＤ２，ＤＶＤ３あるいはＣＤ４を選択的に記録又は再生する際に、第１レーザ光Ｌ１をＨＤ−ＤＶＤ２の記録層２ｒ又は第１記録層２ａもしくは第２記録層２ｂにスポット状に集光させ、且つ、第２レーザ光Ｌ２をＤＶＤ３の記録層３ｒ又は第１記録層３ａもしくは第２記録層３ｂにスポット状に集光させ、更に、第３レーザ光Ｌ３をＣＤ４の記録層４ｒにスポット状に集光させるものである。この第２対物レンズ２８の詳細は後述するが、第２対物レンズ２８はＨＤ−ＤＶＤ２，ＤＶＤ３，ＣＤ４に対して焦点距離と物体距離がそれぞれ異なる。そこで、ＨＤ−ＤＶＤ２，ＤＶＤ３，ＣＤ４に対して開口数（ＮＡ）をそれぞれ上記した所定値にするように第２対物レンズ２８と第２開口制限素子２７は適当な間隔で配置されている。
【００７６】
次に、ＢＤ１又はＨＤ−ＤＶＤ２からの各戻り光を検出するための第１検出レンズ１８は、偏光ビームスプリッタ１３側の面がシリンドリカル面、反対側が凹状の球面に形成されている。第１光検出器１９はＢＤ１又はＨＤ−ＤＶＤ２からの各戻り光を受光して電気信号に変換するものである。
【００７７】
次に、ＤＶＤ用となる第２レーザ光源３１は、波長λ２が６６０ｎｍ前後の第２レーザ光Ｌ２を第２グレーティング３２側に向かって出射している。上記した第２グレーティング３２は、ＤＶＤ３を記録又は再生する際のトラック位置を検出するために、第２レーザ光源３１から出射した第２レーザ光Ｌ２を３ビームに分岐する機能を備えており、第２レーザ光Ｌ２から分岐した３ビームを第２分離光学素子（以下、ハーフミラーと記す）３３側に向かって出射している。
【００７８】
上記したハーフミラー３３は、半透過／反射誘電体多層膜３３ａを備え、この半透過／反射誘電体多層膜３３ａによって波長λ２が６６０ｎｍ前後の第２レーザ光Ｌ２を７５％透過し、２０％を反射するものであり、透過した第２レーザ光Ｌ２を第２ダイクロイックプリズム３４側に向かって出射している。
【００７９】
上記した第２ダイクロイックプリズム３４は、波長選択性半透過／反射誘電体多層膜３４ａを備え、この波長選択性半透過／反射誘電体多層膜３４ａによって第２レーザ光Ｌ２を透過し、且つ、第３レーザ光Ｌ３を反射するものであるので、第２レーザ光Ｌ２と第３レーザ光Ｌ３とを分岐するための光路分岐用光学素子であり、第２ダイクロイックプリズム３４を通過した第２，第３レーザ光Ｌ２，Ｌ３を第２コリメータレンズ３５側に向かって出射している。
【００８０】
上記した第２コリメータレンズ３５は、波長λ２が６６０ｎｍ前後の第２レーザ光Ｌ２を略平行光に変換し、且つ、波長λ３が７８５ｎｍ前後の第３レーザ光Ｌ３を発散光に変換するために固定設置されているものであり、第２コリメータレンズ３５を通過した第２，第３レーザ光Ｌ２，Ｌ３を先に説明した第１ダイクロイックプリズム１５側に向かって出射している。
【００８１】
次に、ＤＶＤ３からの戻り光を検出するための第２検出レンズ３６は、ハーフミラー３３側がシリンドリカル面、反対側が凹状の球面に形成されている。第２光検出器３７はＤＶＤ３からの戻り光を受光して電気信号に変換するものである。
【００８２】
次に、ホログラムデバイス組立体４０はＣＤ４を記録又は再生するためのものであり、ＣＤ用となる第３レーザ光源４１と、第３グレーティング４２と、ホログラム４３と、第３光検出器４４とが一体的に集積されている。第３レーザ光源４１は設計波長λ３が７８５ｎｍ前後の第３レーザ光Ｌ３を出射する。また、第３グレーティング４２は、ＣＤ４を記録又は再生する際のトラック位置を検出するために、第３レーザ光源４１から出射した第３レーザ光Ｌ３を３ビームに分岐するものである。また、ホログラム４３はＣＤ４からの戻り光を第３光検出器４４へ導くための素子である。
【００８３】
尚、ＢＤ１，ＨＤ−ＤＶＤ２，ＤＶＤ３の３種類の組み合わせの場合には、ＣＤ４を記録又は再生するためのホログラムデバイス組立体４０と、第２レーザ光Ｌ２と第３レーザ光Ｌ３とを分岐するための第２ダイクロイックプリズム３４とを省けば良いものである。
【００８４】
次に、図３は上記構成による光ピックアップ装置１０において、偏光ビームスプリッタ１３と第１ダイクロイックプリズム１５との間に第１コリメータレンズ１４を光軸方向に移動自在に設けた際に、第１コリメータレンズ１４の位置関係を示したものである。
【００８５】
この第１コリメータレンズ１４は、不図示のコリメータレンズ移動機構によって、偏光ビームスプリッタ１３と第１ダイクロイックプリズム１５との間を第１レーザ光Ｌ１の光軸ＯＡに沿って移動可能になっており、ＢＤ１の設計基準基板厚さ１ｔ０＝０．０８７５ｍｍに対応して設計基準位置Ｐ０が設定されて、この設計基準位置Ｐ０を基準として設計基準位置Ｐ０より負側の位置Ｐ１、又は、設計基準位置Ｐ０より正側の位置Ｐ２，Ｐ３にそれぞれ移動可能になっている。
【００８６】
そして、第１コリメータレンズ１４が設計基準位置Ｐ０に位置しているときには、第１レーザ光Ｌ１を平行光に変換するようになっている。
【００８７】
また、図４（ａ）に示した如く、ＢＤ１の基板厚さ１ｔ２が０．１ｍｍである第２記録層１ｂを記録又は再生する場合、第１コリメータレンズ１４は設計基準位置Ｐ０より偏光ビームスプリッタ１３側の位置Ｐ１に移動して、第１レーザ光Ｌ１に対して発散光を出射することにより、球面収差を補正して記録又は再生する。
【００８８】
また、図４（ｂ）に示した如く、ＢＤ１の基板厚さ１ｔ１が０．０７５ｍｍである第１記録層１ａを記録又は再生する場合、第１コリメータレンズ１４は設計基準位置Ｐ０より第１ダイクロイックプリズム１５側の位置Ｐ２に移動して、第１レーザ光Ｌ１に対して収束光を出射することにより、球面収差を補正して記録又は再生する。
【００８９】
更に、図４（ｃ）に示した如く、ＨＤ−ＤＶＤ２の設計基準基板厚さ２ｔ０が０．６ｍｍである記録層２ｒを記録又は再生する場合、第１コリメータレンズ１４は位置Ｐ２より、さらに第１ダイクロイックプリズム１５側の位置Ｐ３に移動して、第１レーザ光Ｌ１に対して収束光を出射することにより、球面収差を補正して記録または再生する。
【００９０】
尚、図示を省略するものの、ＨＤ−ＤＶＤ２の基板厚さ２ｔ１が０．５９ｍｍである第１記録層２ａを記録又は再生する場合には、第１コリメータレンズ１４を位置Ｐ３よりも僅かに第１ダイクロイックプリズム１５側に移動させる一方、ＨＤ−ＤＶＤ２の基板厚さ２ｔ２が０．６１ｍｍである第２記録層２ｂを記録又は再生する場合には、第１コリメータレンズ１４を位置Ｐ３よりも僅かに設計基準位置Ｐ０側に移動させれば良い。
【００９１】
次に、ＢＤ１を記録又は再生するときに用いる第１対物レンズ２３について説明する。上記した第１対物レンズ２３は、第１開口制限素子２２側の第１面２３ａ，ＢＤ１側の第２面２３ｂのうち少なくとも一方の面が非球面に形成されているが、本実施例では第１レーザ光Ｌ１に対して、開口数が０．８５相当の単玉レンズであり、且つ、硝材として例えばオハラ社製のＳ−ＬＡＬ１３（商品名）の光学特性を有するものを用いており、屈折率は設計波長λ１＝４０５ｎｍのときに、１．７１５５８８である。この第１対物レンズ２３は、第１面２３ａ及び第２面２３ｂが共に非球面に形成されていると共に、設計波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザ光Ｌ１とＢＤ１の設計基準基板厚さ１ｔ０＝０．０８７５ｍｍとに対して、無限共役で最適設計されて、且つ正弦条件を満たすように設計されている。
【００９２】
そして、下記の表１は、第１レーザ光Ｌ１によりＢＤ１を記録又は再生するように無限共役で最適設計した第１対物レンズ２３の仕様を示している。
【表１】
2008065936.tif 000005
【００９３】
次に、第１対物レンズ２３の第１面２３ａ及び第２面２３ｂを非球面にする形成する際、下記の数４の多項式を用いて非球面を表すものとする。尚、後述する第２対物レンズ２８に対しても同様に数４の多項式を用いて非球面を表すものとする。
【数４】
2008065936.tif 000006
【００９４】
この数４中で、
Ｚは対物レンズの第１面又は第２面の頂点からの距離、
Ｃは各面の曲率（曲率：半径分の１）、
ｈは対物レンズの光軸からの距離、
Ｋはコーニック定数、
Ｎは多項式係数の数
Ａ2iは次数２ｉの非球面係数である。
【００９５】
また、上記した数４の多項式を用いた時に、第１対物レンズ２３の第１面２３ａを非球面に形成するための非球面係数Ａ4〜Ａ14の一例を下記の表２に示す。
【表２】
2008065936.tif 000007
【００９６】
この際、第１対物レンズ２３の第１面２３ａのコーニック定数は−２．２７６５１２であり、半径は１．６７２９０３ｍｍである。
【００９７】
また、上記した数４の多項式を用いた時に、第１対物レンズ２３の第２面２３ｂを非球面に形成するための非球面係数Ａ4〜Ａ10の一例を下記の表３に示す。
【表３】
2008065936.tif 000008
【００９８】
この際、第１対物レンズ２３の第２面２３ｂのコーニック定数は−９４７．３３２４０４であり、半径は−８．１０１８４３ｍｍであり、レンズ厚みは２．９８ｍｍである。
【００９９】
次に、図５（ａ）は、上記仕様の第１対物レンズ２３を用いてＢＤ１を記録又は再生した時に、設計波長λ１＝４０５ｎｍの場合と、この設計波長λ１＝４０５ｎｍに対して前後に１ｎｍずれた波長λ１＝４０４ｎｍ，波長λ１＝４０６ｎｍとにおける縦収差を示した図であり、横軸は設計波長λ１＝４０５ｎｍでの像面から各光線が光軸と交わるまでの距離（ｍｍ）を示し、縦軸は第１対物レンズ２３の入射瞳半径を正規化して示している。
【０１００】
この際、設計波長λ１＝４０５ｎｍの像面で、設計波長λ１＝４０５ｎｍの軸上収差は０ｍλ、波長λ１＝４０６ｎｍの軸上収差は１３６ｍλとなるので、波長ずれによる像面での収差は悪い。
【０１０１】
また、図５（ｂ）は、上記仕様の第１対物レンズ２３を用いてＢＤ１を記録又は再生した時の正弦条件を示した図であり、横軸は正弦条件違反量（ｍｍ）を示し、縦軸は第１対物レンズ２３の入射瞳半径を正規化して示している。この図５（ｂ）から明らかなように、第１対物レンズ２３は正弦条件を満足するものである。
【０１０２】
一方、もう一つの第２対物レンズ２８は、第２開口制限素子２７側の第１面２８ａ，ＨＤ−ＤＶＤ２側又はＤＶＤ３側もしくはＣＤ４側の第２面２８ｂのうち少なくとも一方の面が非球面に形成され、且つ、少なくとも一方の面が回折面に形成されているが、本実施例では第１レーザ光Ｌ１及び第２レーザ光Ｌ２に対して、開口数（ＮＡ）が０．６５相当で、第３レーザ光Ｌ３に対して開口数（ＮＡ）が０．５１の単玉レンズであり、且つ、硝材として例えば日本ゼオン社製のＺＥＯＮＥＸ３３０Ｒ（商品名）の光学特性を有するものを用いており、第１面２８ａ及び第２面２８ｂが共に非球面に形成されていると共に、第１面２８ａに回折面が形成されている。
【０１０３】
尚、ＺＥＯＮＥＸ３３０Ｒの屈折率は、設計波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザ光Ｌ１に対する屈折率は１．５２４７０７であり、設計波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザ光Ｌ２に対する屈折率は１．５０６３０７であり、設計波長λ３＝７８５ｎｍの第３レーザ光Ｌ３に対する屈折率は１．５０４３８８である。
【０１０４】
そして、この第２対物レンズ２８は、設計波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザ光Ｌ１とＨＤ−ＤＶＤ２の設計基準基板厚さ２ｔ０＝０．６ｍｍとに対して有限共役で最適設計されて正弦条件を満たし、且つ、設計波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザ光Ｌ２とＤＶＤ３の設計基準基板厚さ３ｔ０＝０．６ｍｍとに対して無限共役で最適設計されていると共に、設計波長λ３＝７８５ｎｍの第３レーザ光Ｌ３とＣＤ４の設計基準基板厚さ４ｔ０＝１．２ｍｍとに対して有限共役で最適設計されている。
【０１０５】
この際、第２対物レンズ２８の第１面２８ａの回折構造は、下記の数５の多項式を用いて回折パターンを表すものとする。そして、下記の数５に示した位相関数Φ（ｘ）により、第２対物レンズ２８の第１面２８ａに形成した回折パターン部の第１面２８ａの光軸からの距離ｈにおける位相差が求まり、半径方向の回折パターンが決定する。
【数５】
2008065936.tif 000009
【０１０６】
この数５中で、
Ｎは多項式係数の数、
Ｂ2iは次数２ｉの位相関数係数、
ｈは第２対物レンズ２８の光軸からの距離である。
【０１０７】
また、下記の表４は、設計波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザ光Ｌ１によりＨＤ−ＤＶＤ２を記録又は再生するように有限共役（物体距離が−１６０ｍｍ）で最適設計し、且つ、設計波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザ光Ｌ２によりＤＶＤ３を記録又は再生するように無限共役（物体距離が∞）で最適設計し、且つ、設計波長λ３＝７８５ｎｍの第３レーザ光Ｌ３によりＣＤ４を記録又は再生するように有限共役（物体距離が５７ｍｍ）で最適設計した時の第２対物レンズ２８の仕様を示している。
【表４】
2008065936.tif 000010
【０１０８】
また、先に示した数４の多項式を用いた時に、第２対物レンズ２８の第１面２８ａを非球面に形成するための非球面係数Ａ4〜Ａ16の一例を下記の表５に示す。
【表５】
2008065936.tif 000011
【０１０９】
この際、第２対物レンズ２８の第１面２８ａのコーニック定数は−１．１７３６４２であり、半径は１．９１２０４５ｍｍである。
【０１１０】
また、先に示した数４の多項式を用いた時に、第２対物レンズ２８の第２面２８ｂを非球面に形成するための非球面係数Ａ4〜Ａ12の一例を下記の表６に示す。
【表６】
2008065936.tif 000012
【０１１１】
この際、第２対物レンズ２８の第２面２８ｂのコーニック定数は７．５７８２３２であり、半径は−６．１５９４０６ｍｍであり、レンズ厚みは２．３ｍｍである。
【０１１２】
また、先に示した数５の多項式を用いた時に、第２対物レンズ２８の第１面２８ａの回折面を形成するための位相関数係数Ｂ4〜Ｂ10の一例を下記の表７に示す。
【表７】
2008065936.tif 000013
【０１１３】
尚、第２対物レンズ２８の第１面２８ａの回折面の次数は、波長λ１が４０５ｎｍ前後の第１レーザ光Ｌ１に対しては２次、波長λ２が６６０ｎｍ前後の第２レーザ光Ｌ２に対しては１次、波長λ３が７８５ｎｍ前後の第３レーザ光Ｌ３に対しては１次を使用するものであり、表７は設計波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザ光Ｌ１を使用した時の回折次数が２次の値を示している。
【０１１４】
また、この次数の組み合せによれば、例えば波長λ１が４０５ｎｍ前後の第１レーザ光Ｌ１に対して理論値１００％の回折効率が得られるようにした場合、波長λ２が６６０ｎｍ前後の第２レーザ光Ｌ２に対して理論値８４％、波長λ３が７８５ｎｍ前後の第３レーザ光Ｌ３に対して理論値９９％が得られるので、ＨＤ−ＤＶＤ２，ＤＶＤ３，ＣＤ４に対して、高倍速記録が可能である。
【０１１５】
次に、図６（ａ）は、上記仕様の第２対物レンズ２８を用いてＨＤ−ＤＶＤ２を記録又は再生した時に、第１レーザ光Ｌ１の設計波長λ１＝４０５ｎｍの場合と、この設計波長λ１＝４０５ｎｍに対して前後に１ｎｍずれた波長λ１＝４０４ｎｍ，波長λ１＝４０６ｎｍとにおける縦収差を示した図であり、光軸上で波長λ１＝４０６ｎｍと設計波長λ１＝４０５ｎｍとの差は１．８９Ｅ−０４ｍｍである。設計波長λ１＝４０５ｎｍの像面で、設計波長λ１＝４０５ｎｍの軸上収差は０ｍλ、波長λ１＝４０６ｎｍの軸上収差は４０ｍλとなるので、波長ずれによる像面での収差は良く、余裕がある。
【０１１６】
また、図６（ｂ）は、上記仕様の第２対物レンズ２８を用いてＨＤ−ＤＶＤ２を記録又は再生した時の正弦条件を示した図であり、この図６（ｂ）から明らかなように、第２対物レンズ２８は、ＨＤ−ＤＶＤ２を記録又は再生する際に、ほぼ正弦条件を満足するものである。
【０１１７】
また、図７は、上記仕様の第２対物レンズ２８を用いてＤＶＤ３を記録又は再生した時に、第２レーザ光Ｌ２の設計波長λ２＝６６０ｎｍの場合と、この設計波長λ２＝６６０ｎｍに対して前後に１ｎｍずれた波長λ２＝６５９ｎｍ，波長λ２＝６６１ｎｍとにおける縦収差を示した図であり、光軸上で波長λ２＝６６１ｎｍと設計波長λ２＝６６０ｎｍとの差は４．９１Ｅ−０５ｍｍであり、色収差はほとんどない。設計波長λ２＝６６０ｎｍの像面で、設計波長λ２＝６６０ｎｍの軸上収差は０．５ｍλ、波長λ２＝６６１ｎｍの軸上収差は４．４ｍλとなるので、波長ずれによる像面での収差はない。
【０１１８】
更に、図８は、上記仕様の第２対物レンズ２８を用いてＣＤ４を記録又は再生した時に、第３レーザ光Ｌ３の設計波長λ３＝７８５ｎｍの場合と、この設計波長λ３＝７８５ｎｍに対して前後に１ｎｍずれた波長λ３＝７８４ｎｍ，波長λ３＝７８６ｎｍとにおける縦収差を示した図である。
【０１１９】
再び、図２に戻って、ＢＤ１，ＨＤ−ＤＶＤ２，ＤＶＤ３，ＣＤ４をそれぞ記録又は再生する場合を説明する。
【０１２０】
まず、ＢＤ１の基板厚さ１ｔ２｛図１（ａ）｝が０．１ｍｍである記録層１ｒ又は第２記録層１ｂを記録又は再生する場合、第１レーザ光源１１から出射した波長λ１が４０５ｎｍ前後の第１レーザ光Ｌ１は直線偏光光（ｐ偏光光）の発散光であり、第１グレーティング１２を通って、トラッキング信号を検出するために３ビームに所定の分岐比で分割される。そして、第１グレーティング１２を通過した第１レーザ光Ｌ１の３ビームは、偏光ビームスプリッタ１３の偏光選択性半透過／反射誘電体多層膜１３ａを透過し、位置Ｐ１｛図４（ａ）｝に移動させた第１コリメータレンズ１４を通過して、僅かに発散光となる。
【０１２１】
更にこの後、第１レーザ光Ｌ１の発散光が第１ダイクロイックプリズム１５の波長選択性半透過／反射誘電体多層膜１５を透過して、第１レーザ光Ｌ１は立ち上げミラー１６により、９０°方向を転じて、１／４波長板１７を通過して第１レーザ光Ｌ１の直線偏光光（ｐ偏光光）が円偏光光となる。
【０１２２】
この後、第１レーザ光Ｌ１は第１レンズホルダ２１内の下方部位に収納した第１開口制限素子２２に入射され、この第１開口制限素子２２で第１対物レンズ２３の開口数（ＮＡ）が０．８５相当になるよう光束径を制限され、第１対物レンズ２３で絞って得た第１レーザ光Ｌ１の３ビームをＢＤ１のレーザビーム入射面１ｉから入射させて記録層１ｒ又は第２記録層１ｂ上で収差が良好な状態でスポット状に集光して、記録又は再生が行われる。
【０１２３】
ここで、基板厚さが０．１ｍｍであるＢＤ１の記録層１ｒ又は第２記録層１ｂを記録又は再生する際、第１コリメータレンズ１４の焦点距離が２１．９８ｍｍのときに、第１コリメータレンズ１４は、図４（ａ）に示したように、設計基準位置Ｐ０から−０．６ｍｍほど偏光ビームスプリッタ１３側に移動させた位置Ｐ１に至ったときに、収差が最良となり、軸上収差が５ｍλとなる。
【０１２４】
そして、ＢＤ１の記録層１ｒ又は第２記録層１ｂで反射された第１レーザ光Ｌ１による戻り光は往路と反対回りの円偏光光となって第１対物レンズ２３に再入射し、この第１対物レンズ２３により僅かな収束光となり、第１開口制限素子２２を通過した後に、１／４波長板１７を通過して往路とは偏光方向が直交した直線偏光光（ｓ偏光光）となる。
【０１２５】
この後、第１レーザ光Ｌ１による戻り光は立ち上げミラー１６で９０°光線方向を転じ、第１ダイクロイックプリズム１５の波長選択性半透過／反射誘電体多層膜１５ａを透過し、第１コリメータレンズ１４を通過して、偏光ビームスプリッタ１３の偏光選択性半透過／反射誘電体多層膜１３ａで反射されて、第１検出レンズ１８で集光され、第１検出レンズ１８のシリンドリカル面で非点収差が与えられ、第１光検出器１９で受光する。そして、第１光検出器１９でＢＤ１の記録層１ｒ又は第２記録層１ｂを再生した時のトラッキングエラー信号，フォーカスエラー信号，メインデータ信号を検出している。
【０１２６】
次に、ＢＤ１の基板厚さ１ｔ１｛図１（ａ）｝が０．０７５ｍｍである第１記録層１ａを記録又は再生する場合について、上記に対して異なる点を説明する。偏光ビームスプリッタ１３を透過した第１レーザ光Ｌ１は、位置Ｐ２｛図４（ｂ）｝に移動させた第１コリメータレンズ１４を通過して、僅かに収束光となり、ＢＤ１のレーザビーム入射面１ｉから入射させて第１記録層１ａ上で収差が良好な状態でスポット状に集光して、記録又は再生が行われる。
【０１２７】
ここで、基板厚さが０．０７５ｍｍであるＢＤ１の第１記録層１ａを記録又は再生する際、第１コリメータレンズ１４の焦点距離が２１．９８ｍｍのときに、第１コリメータレンズ１４は、図４（ｂ）に示したように、設計基準位置Ｐ０から＋０．６１ｍｍほど第１ダイクロイックプリズム１５側に移動させた位置Ｐ２に至ったときに、収差が最良となり、軸上収差が４ｍλとなる。
【０１２８】
次に、ＨＤ−ＤＶＤ２の設計基準基板厚さ２ｔ０｛図１（ｂ）｝が０．６ｍｍである記録層２ｒを記録又は再生する場合について説明すると、第１レーザ光源１１から出射した波長λ１が４０５ｎｍ前後の第１レーザ光Ｌ１は直線偏光光（ｐ偏光光）の発散光であり、第１グレーティング１２を通って得られる第１レーザ光Ｌ１の３ビームは偏光ビームスプリッタ１３の偏光選択性半透過／反射誘電体多層膜１３ａを透過し、位置Ｐ３｛図４（ｃ）｝に移動させた第１コリメータレンズ１４を通過して、物体距離が−１６０ｍｍ相当の収束光となる。
【０１２９】
この後、第１レーザ光Ｌ１の収束光が第１ダイクロイックプリズム１５の波長選択性誘電体多層膜１５を透過して、第１レーザ光Ｌ１は立ち上げミラー１６により、９０°方向を転じて、１／４波長板１７を通過してｐ偏光光は円偏光光となる。
【０１３０】
更にこの後、第１レーザ光Ｌ１はＢＤ１の場合とは異なって第２レンズホルダ２６内の下方部位に収納した第２開口制限素子２７に入射され、この第２開口制限素子２７で第２対物レンズ２８の開口数（ＮＡ）が０．６５相当になるよう光束径を制限され、第２対物レンズ２８で絞って得た第１レーザ光Ｌ１の３ビームをＨＤ−ＤＶＤ２のレーザビーム入射面２ｉから入射させて記録層２ｒ上で収差が良好な状態でスポット状に集光して、記録又は再生が行われる。
【０１３１】
ここで、基板厚さが０．６ｍｍであるＨＤ−ＤＶＤ２の記録層２ｒを記録又は再生する際、第１コリメータレンズ１４の焦点距離が２１．９８ｍｍのときに、第１コリメータレンズ１４は、図４（ｃ）に示したように、設計基準位置Ｐ０から＋２．９５ｍｍほど第１ダイクロイックプリズム１５側に移動させた位置Ｐ３に至ったときに、収差が最良となり、軸上収差が２．３ｍλとなる。
【０１３２】
そして、ＨＤ−ＤＶＤ２の記録層２ｒで反射された第１レーザ光Ｌ１による戻り光は往路と反対回りの円偏光光となって第２対物レンズ２８に再入射し、この第２対物レンズ２８により発散光となり、第２開口制限素子２７を通過した後に、１／４波長板１７を通過して往路とは偏光方向が直交した直線偏光光（ｓ偏光光）となる。
【０１３３】
この後、第１レーザ光Ｌ１による戻り光は立ち上げミラー１６で９０°光線方向を転じ、第１ダイクロイックプリズム１５の波長選択性半透過／反射誘電体多層膜１５ａを透過し、第１コリメータレンズ１４を通過して、偏光ビームスプリッタ１３の偏光選択性半透過／反射誘電体多層膜１３ａで反射されて、第１検出レンズ１８で集光され、第１検出レンズ１８のシリンドリカル面で非点収差が与えられ、第１光検出器１９で受光する。そして、第１光検出器１９でＨＤ−ＤＶＤ２の記録層２ｒを再生した時のトラッキングエラー信号，フォーカスエラー信号，メインデータ信号を検出している。
【０１３４】
尚、前述したように、ＨＤ−ＤＶＤ２の基板厚さ２ｔ１｛図１（ｂ）｝が０．５９ｍｍである第１記録層２ａを記録又は再生する場合には、第１コリメータレンズ１４を位置Ｐ３｛図４（ｃ）｝よりも僅かに第１ダイクロイックプリズム１５側に移動させる一方、ＨＤ−ＤＶＤ２の基板厚さ２ｔ２｛図１（ｂ）｝が０．６１ｍｍである第２記録層２ｂを記録又は再生する場合には、第１コリメータレンズ１４を位置Ｐ３｛図４（ｃ）｝よりも僅かに設計基準位置Ｐ０側に移動させれば良い。
【０１３５】
次に、ＤＶＤ３の設計基準基板厚さ３ｔ０｛図１（ｃ）｝が０．６ｍｍである記録層３ｒを記録又は再生する場合について説明すると、第２レーザ光源３１から出射した波長λ２が６６０ｎｍ前後の第２レーザ光Ｌ２は直線偏光光（ｐ偏光光）の発散光であり、第２グレーティング３２を通って、トラッキング信号を検出するために３ビームに所定の分岐比で分割される。そして、第２グレーティング３２を通過した第２レーザ光Ｌ２の３ビームは、ハーフミラー３３の半透過／反射誘電体多層膜３３ａを透過した７５％の光が、第２ダイクロイックプリズム３４の波長選択性半透過／反射誘電体多層膜３４ａを透過する。
【０１３６】
この後、第２コリメータレンズ３５を通過して、平行光となり、第１ダイクロイックプリズム１５の波長選択性半透過／反射誘電体多層膜１５ａで反射されて、第２レーザ光Ｌ２は立ち上げミラー１６により、９０°方向を転じて、１／４波長板１７を通過してｐ偏光光は円偏光光となる。
【０１３７】
更にこの後、第２レーザ光Ｌ２は第２レンズホルダ２６内の下方部位に収納した第２開口制限素子２７に入射され、この第２開口制限素子２７で第２対物レンズ２８の開口数（ＮＡ）がＮＡ０．６５相当になるよう光束径を制限され、第２対物レンズ２８で絞って得た第２レーザ光Ｌ２の３ビームをＤＶＤ３のレーザビーム入射面３ｉから入射させて記録層３ｒ上で収差が良好な状態でスポット状に集光して、記録又は再生が行われる。
【０１３８】
そして、ＤＶＤ３の記録層３ｒで反射された第２レーザ光Ｌ２による戻り光は往路と反対回りの円偏光光となって第２対物レンズ２８に再入射し、この第２対物レンズ２８により平行光となり、第２開口制限素子２７を通過した後に、１／４波長板１７を通過して往路とは偏光方向が直交した直線偏光光（ｓ偏光光）となる。
【０１３９】
この後、第２レーザ光Ｌ２による戻り光は立ち上げミラー１６で９０°光線方向を転じ、第１ダイクロイックプリズム１５の波長選択性半透過／反射誘電体多層膜１５ａで反射され、第２コリメータレンズ３５を透過して、第２ダイクロイックプリズム３４の波長選択性半透過／反射３４ａを透過し、ハーフミラー３３の半透過／反射誘電体多層膜３３ａで２０％の光が反射して、第２検出レンズ３６で集光され、この第２検出レンズ３６のシリンドリカル面で非点収差が与えられ、第２光検出器３７で受光する。そして、第２光検出器３７でＤＶＤ３の記録層３ｒを再生した時のトラッキングエラー信号，フォーカスエラー信号，メインデータ信号を検出している。
【０１４０】
尚、ＤＶＤ３の基板厚さ３ｔ１｛図１（ｃ）｝が０．５７２５ｍｍである第１記録層３ａ、又は、ＤＶＤ３の基板厚さ３ｔ２｛図１（ｃ）｝が０．６２７５ｍｍである第２記録層３ｂに対しても上記したと同様に記録又は再生すれば良い。
【０１４１】
次に、ＣＤ４の設計基準基板厚さ４ｔ０｛図１（ｄ）｝が１．２ｍｍである記録層４ｒを記録又は再生する場合について説明すると、ホログラムデバイス組立体４０内の第３レーザ光源４１から出射した波長λ３が７８５ｎｍ前後の第３レーザ光Ｌ３は直線偏光光（ｐ偏光光）の発散光であり、第３グレーティング４２を通って、トラッキング信号を検出するために３ビームに所定の分岐比で分割される。そして、第３グレーティング４２を通過した第３レーザ光Ｌ３の３ビームは、ホログラム４３を通過し、第２ダイクロイックプリズム３４の波長選択性半透過／反射３４ａで反射される。
【０１４２】
この後、第２ダイクロイックプリズム３４で反射された第３レーザ光Ｌ３は、第２コリメータレンズ３５で所定の発散光とされ、第１ダイクロイックプリズム１５の波長選択性半透過／反射誘電体多層膜１５ａで反射された後に、立ち上げミラー１６により、９０°方向を転じて、１／４波長板１７を通過してｐ偏光光は円偏光光となる。
【０１４３】
更にこの後、第３レーザ光Ｌ３は第２レンズホルダ２６内の下方部位に収納した第２開口制限素子２７に入射され、この第２開口制限素子２７で第２対物レンズ２８の開口数（ＮＡ）が０．５１相当になるよう光束径を制限され、第２対物レンズ２８で絞って得た第３レーザ光Ｌ３の３ビームをＣＤ４のレーザビーム入射面４ｉから入射させて記録層４ｒ上で収差が良好な状態でスポット状に集光して、記録又は再生が行われる。
【０１４４】
そして、ＣＤ４の記録層４ａで反射された第３レーザ光Ｌ３による戻り光は往路と反対回りの円偏光光となって第２対物レンズ２８に再入射し、この第２対物レンズ２８により収束光となり、第２開口制限素子２７を通過した後に、１／４波長板１７を通過して往路とは偏光方向が直交した直線偏光光（ｓ偏光光）となる。
【０１４５】
この後、第３レーザ光Ｌ３による戻り光は立ち上げミラー１６で９０°光線方向を転じ、第１ダイクロイックプリズム１５の波長選択性半透過／反射誘電体多層膜１５ａで反射され、第２コリメータレンズ３５を通過して、第２ダイクロイックプリズム３４の波長選択性半透過／反射３４ａで反射され、ホログラムデバイス組立体４０内のホログラム４３で所定の角度に曲げられた第３レーザ光Ｌ３は、第３光検出器４４で受光される。そして、第３光検出器４４でＣＤ４の記録層４ｒを再生した時のトラッキングエラー信号，フォーカスエラー信号，メインデータ信号を検出している。
【０１４６】
ここで、本発明に係る光ピックアップ装置１０において、この実施例の要部となる第１コリメータレンズ１４と、第１対物レンズ２３と、第２対物レンズ２８との各関係について図９〜図１６を用いて説明する。
【０１４７】
図９は本発明に係る光ピックアップ装置において、第１コリメータレンズの縦収差を示した図、
図１０は本発明に係る光ピックアップ装置において、第１コリメータレンズと第１対物レンズとを組み合わせてＢＤを記録又は再生した時の光学系の縦収差を示した図、
図１１は本発明に係る光ピックアップ装置において、第１コリメータレンズと第２対物レンズとを組み合わせてＨＤ−ＤＶＤを記録又は再生した時の光学系の縦収差を示した図、
図１２は本発明に係る光ピックアップ装置において、第１対物レンズの焦点距離ｆ１と第１コリメータレンズの焦点距離ｆｃとの関係を示した図、
図１３は本発明に係る光ピックアップ装置において、波長λ１の第１レーザ光でＨＤ−ＤＶＤを記録又は再生した時の第２対物レンズの物体距離Ｘを示した図、
図１４は本発明に係る光ピックアップ装置において、第１コリメータレンズの焦点距離ｆｃと、ＨＤ−ＤＶＤに対する第２対物レンズの物体距離Ｘと第１コリメータレンズから第２対物レンズの第１面までの距離Ｙとの差の関係を示した図、
図１５は本発明に係る光ピックアップ装置において、波長λ３の第３レーザ光でＣＤを記録又は再生した時の第２対物レンズの物体距離Ｘ’を示した図、
図１６は本発明に係る光ピックアップ装置において、ＣＤを記録又は再生する場合に、レンズシフト０．１ｍｍが生じ、収差が１５ｍλ以下となった際、第２対物レンズの第１レーザ光に対する焦点距離ｆ２と、ＨＤ−ＤＶＤに対する第２対物レンズの物体距離Ｘ及びＣＤに対する第２対物レンズの物体距離Ｘ’との関係を示した図である。
【０１４８】
まず、この実施例の要部となる第１コリメータレンズ１４は、先に図２を用いて説明したように、ＢＤ１又はＨＤ−ＤＶＤ２に対して色収差を低減するために第１レーザ光Ｌ１の光軸ＯＡに沿って移動可能に設けられているが、この第１コリメータレンズ１４は、例えば、偏光ビームスプリッタ１３側に設けた負レンズ（図示せず）と第１ダイクロイックプリズム１５側に設けた正レンズ（図示せず）とを２枚貼り合わせたダブレットであり、第１コリメータレンズ１４の仕様を下記の表８に示す。
【表８】
2008065936.tif 000014
【０１４９】
この際、第１コリメータレンズ１４は、負レンズの硝材に例えばオハラ社製のＳ−ＴＩＨ１（商品名）の光学特性を有するものを用いており、設計波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザ光Ｌ１に対して屈折率は１．７６２２９９であり、アッベ数（分散の逆数）は２９．５２である。一方、正レンズの硝材に例えばオハラ社製のＳ−ＬＡＬ１８（商品名）の光学特性を有するものを用いており、設計波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザ光Ｌ１に対して屈折率は１．７５１６５６であり、アッベ数（分散の逆数）は５４．６８である。
【０１５０】
上記した第１コリメータレンズ１４に用いられるダブレットは、従来、正レンズに分散が小さく屈折率の大きい硝材、負レンズに分散が大きく屈折率の小さい硝材を用いてダブレット単独で色収差を低減するのが普通である。
【０１５１】
一方、この実施例では、第１コリメータレンズ１４に用いられるダブレットは、上述したように正レンズと負レンズの屈折率がほぼ同じで、分散の差が大きく異なる硝材を用いることで、第１レーザ光Ｌ１の波長が長い方向にシフトするときに軸上色収差が負の方向にシフトし、一方、第１レーザ光Ｌ１の波長が短い方向にシフトするときに軸上色収差が正の方向にシフトすることが分かった。
【０１５２】
この際、ＢＤ用の第１対物レンズ２３は屈折面のみからなり、材質はガラスであるために、材質、設計によらず第１レーザ光Ｌ１の波長が長くなると軸上色収差が正の方向、第１レーザ光Ｌ１の波長が短くなると軸上色収差が負の方向に大きく生じる。そのため、第１コリメータレンズ１４は上記のように屈折率がほぼ同じで分散の差が大きいものが望ましい。また、従来のような硝材の組み合わせの場合には大きな屈折率差が必要で、例えば正のレンズにＳ−ＴＩＨ１、負のレンズにＢＫ７といった組み合わせであれば色収差の補正が可能であるが、上記のものと比べると第１対物レンズ２３との組み合わせでの色収差の補正力は低い。
【０１５３】
図９は、上記表８に示した仕様の第１コリメータレンズ１４の縦収差図であり、第１レーザ光Ｌ１の設計波長λ１＝４０５ｎｍの場合と、この設計波長λ１＝４０５ｎｍに対して前後に１ｎｍずれた波長λ１＝４０４ｎｍ，波長λ１＝４０６ｎｍとにおける縦収差を示している。この際、光軸上で設計波長λ１＝４０５ｎｍと波長λ１＝４０６ｎｍとの差は−１．６３Ｅ−０２ｍｍであり、一方、波長λ１＝４０４ｎｍと設計波長λ１＝４０５ｎｍとの差は１．６６Ｅ−０２ｍｍであり、第１対物レンズ２３とは符合が反対の色収差となる。
【０１５４】
図１０は、上記表８に示した第１コリメータレンズ１４と第１対物レンズ２３とを組み合わせてＢＤ１を記録又は再生した時の光学系の縦収差図であり、第１レーザ光Ｌ１の設計波長λ１＝４０５ｎｍの場合と、この設計波長λ１＝４０５ｎｍに対して前後に１ｎｍずれた波長λ１＝４０４ｎｍ，波長λ１＝４０６ｎｍとにおける縦収差を示している。この際、光軸上で設計波長λ１＝４０５ｎｍと波長λ１＝４０６ｎｍとの差は２．６３Ｅ−０２ｍｍであり、一方、波長λ１＝４０４ｎｍと設計波長λ１＝４０５ｎｍとの差は−２．６５Ｅ−０２ｍｍであり、先に図５（ａ）に示した第１対物レンズ２３単独の場合よりも大きく色収差が改善する。設計波長λ１＝４０５ｎｍの像面で、設計波長λ１＝４０５ｎｍの軸上収差は２ｍλ、波長λ１＝４０６ｎｍの軸上収差は１０７ｍλとなるので、波長ずれによる像面での収差も改善される。
【０１５５】
図１１は上記表８に示した第１コリメータレンズ１４と第２対物レンズ２８とを組み合わせてＨＤ−ＤＶＤ２を記録又は再生した時の光学系の縦収差図であり、第１レーザ光Ｌ１の設計波長λ１＝４０５ｎｍの場合と、この設計波長λ１＝４０５ｎｍに対して前後に１ｎｍずれた波長λ１＝４０４ｎｍ，波長λ１＝４０６ｎｍとにおける縦収差を示している。この際、光軸上で設計波長λ１＝４０５ｎｍと波長λ１＝４０６ｎｍとの差は−２．１９Ｅ−０２ｍｍであり、一方、波長λ１＝４０４ｎｍと設計波長λ１＝４０５ｎｍとの差は２．３８Ｅ−０２ｍｍであり、先に図６（ａ）に示した第２対物レンズ２８単独の場合よりも補正過剰となる。しかし、設計波長λ１＝４０５ｎｍの像面で、設計波長λ１＝４０５ｎｍの軸上収差は３ｍλ、波長λ１＝４０６ｎｍの軸上収差は９ｍλとなるので、波長ずれによる像面での収差の悪化は少ない。ＨＤ−ＤＶＤ２は開口数（ＮＡ）がＢＤ１と比べて低いので、色収差が多少悪化しても問題ないのである。
【０１５６】
また、３枚貼り合わせのトリプレットのコリメータレンズで、上記説明したダブレットと同様に第１レーザ光Ｌ１の波長が長くなると色収差が負の方向にシフトし、第１レーザ光Ｌ１の波長が短くなると色収差が正の方向にシフトするものを用いても良い。さらに、両面が回折面と屈折面からなるコリメータレンズで、上記説明したダブレットと同様に第１レーザ光Ｌ１の波長が長くなると色収差が負の方向にシフトし、第１レーザ光Ｌ１の波長が短くなると色収差が正の方向にシフトするものを用いても良い。
【０１５７】
尚、ＤＶＤ３の場合は、第２対物レンズ２８のみで色収差を補正しているので、第２コリメータレンズ３５はシングルレンズで良い。
【０１５８】
次に、ＢＤ用の第１対物レンズ２３の焦点距離ｆ１について考える。第１対物レンズ２３の有効径は、作動距離の確保や小型化を考慮すると、φ２ｍｍ以上φ４．２５ｍｍ以下が良い。その場合、第１対物レンズ２３の焦点距離ｆ１は開口数（ＮＡ）＝０．８５より、１．１７６ｍｍ以上２．５ｍｍ以下の範囲となるが、この実施例では先の表１に示したように２．２２ｍｍに設定されている。
【０１５９】
図１２は、ＢＤ１を記録又は再生する場合の第１対物レンズ２３の焦点距離ｆ１と第１コリメータレンズ１４の焦点距離ｆｃとの関係を示した図である。第１対物レンズ２３の焦点距離ｆ１と第１コリメータレンズ１４の焦点距離ｆｃとの関係により瞳端強度と結合効率が決まるが、波長λ１が４０５ｎｍ前後の第１レーザ光Ｌ１の標準的な放射角分布（例えば、水平方向８°、垂直方向２２°）を考慮すると、図１２に示したように、第１対物レンズ２３の焦点距離ｆ１と第１コリメータレンズ１４の焦点距離ｆｃとによる範囲を満たすことで、ＢＤ１を記録又は再生するのに適した光ピックアップ装置１０となる。そして、図１２に示した如く、第１対物レンズ２３の焦点距離ｆ１と第１コリメータレンズ１４の焦点距離ｆｃとによる範囲は１．１７６≦ｆ１≦２．５のとき、下記の数６による範囲である。
【数６】
2008065936.tif 000015
【０１６０】
但し、ａは係数で８≦ａ≦１１である。このとき、標準的な放射角で結合効率０．２５から０．４の範囲に入るものであり、標準的な放射角が±１°程度の違いであれば、上記した数６による範囲で前記結合効率を十分満足する。
【０１６１】
一方、波長λ１の第１レーザ光Ｌ１を共用した時に、第１対物レンズ２３の第１レーザ光Ｌ１に対する焦点距離ｆ１と、第２対物レンズ２８の第１レーザ光Ｌ１に対する焦点距離ｆ２との関係は下記の数７で表される。
【数７】
2008065936.tif 000016
【０１６２】
但し、ｂは係数で０．９≦ｂ≦１．１である。上記した数７を満たすとき、ＢＤ１とＨＤ−ＤＶＤ２の記録又は再生する瞳端強度と結合効率がほぼ一致し双方の記録又は再生することが可能である。
【０１６３】
次に、第１コリメータレンズ１４の移動距離は、ＢＤ１とＨＤ−ＤＶＤ２とを選択的に記録又は再生する第１レーザ光Ｌ１の波長λ１の誤差、層間距離誤差、温度等により生じる球面収差を補正するように決定されるが、ＢＤ１の設計基準位置Ｐ０（平行光出射）からＨＤ−ＤＶＤ２の位置Ｐ３への距離ｚｍｍ（例えばｚ＝２．９５ｍｍ）の２倍から２．３倍見積もれば良い。第１コリメータレンズ１４の移動機構に例えばステッピングモータや超音波モータを使用する場合、第１コリメータレンズ１４の傾き及び偏心での収差を考慮すると１０ｍｍの移動が限界であり、距離ｚはｚ≦５とするのが良いことになるが、小型化を考えるとさらに望ましくは、ｚ≦４である。
【０１６４】
次に、図１３は、波長λ１の第１レーザ光Ｌ１でＨＤ−ＤＶＤ２を記録又は再生した時の第２対物レンズ２８の物体距離Ｘを示したものである。ＨＤ−ＤＶＤ２に対する第２対物レンズ２８の物体距離Ｘは、物点から第２対物レンズ２８の第１面２８ａ（第１レーザ光源１１側）までの距離を表し、この物体距離Ｘは物点と像点が第２対物レンズ２８に対して同じ側にあるときを負の値とすると、この実施例では先の表４に示したようにＨＤ−ＤＶＤ２に対する第２対物レンズ２８の物体距離Ｘが−１６０ｍｍに設定されている。
【０１６５】
次に、図１４は、第１コリメータレンズ１４の焦点距離ｆｃと、ＨＤ−ＤＶＤ２に対する第２対物レンズ２８の物体距離Ｘと第１コリメータレンズ１４から第２対物レンズ２８の第１面２８ａ（第１レーザ光源１１側）までの距離Ｙ（図２に示したＹ１とＹ２の空気換算長の和相当）との差の関係を示した図である。ｚ≦４のとき、下記の数８の範囲を満たすＸ−Ｙとなる第２対物レンズ２８とすれば良い。
【数８】
2008065936.tif 000017
【０１６６】
この際、距離Ｙ＝Ｙ１＋Ｙ２は、１０ｍｍ以上必要である。
【０１６７】
次に、第２対物レンズ２８の特性について述べると、ＨＤ−ＤＶＤ２とＣＤ４の回折効率、レンズシフト特性などの諸特性を満足するためには、ＨＤ−ＤＶＤ２とＣＤ４の双方のバランスをとるために、先に示した表４の通り、ＨＤ−ＤＶＤ２とＣＤ４とでは正負反対の物体距離とする必要がある。
【０１６８】
次に、図１５は、波長λ３の第３レーザ光Ｌ３でＣＤ４を記録又は再生した時の第２対物レンズ２８の物体距離Ｘ’を示したものである。ＣＤ４に対する第２対物レンズ２８の物体距離Ｘ’は、物点から第２対物レンズ２８の第１面２８ａ（第３レーザ光源４１側）までの距離を表し、この物体距離Ｘ’は物点と像点が第２対物レンズ２８に対して反対側にあるとき正の値とすると、この実施例では先の表４に示したようにＣＤ４に対する第２対物レンズ２８の物体距離Ｘ’が５７ｍｍに設定されている。
【０１６９】
ここで、第２対物レンズ２８はＨＤ−ＤＶＤ２，ＤＶＤ３で主に最適設計し、ＣＤ４は収差が最小となる物体距離Ｘ’を求め、ＣＤ４のレンズシフトが０．１ｍｍで１５ｍλ以下の収差となるように最適設計をする。
【０１７０】
次に、図１６は、ＣＤ４においてレンズシフトが０．１ｍｍ生じたときに収差が１５ｍλ以下となった際、第２対物レンズ２８の第１レーザ光Ｌ１に対する焦点距離ｆ２と、ＨＤ−ＤＶＤ２に対する第２対物レンズ２８の物体距離Ｘ及びＣＤ４に対する第２対物レンズ２８の体距離Ｘ’との関係を示した図である。ＣＤ４でのレンズシフト特性はレンズシフトが０．３ｍｍで４５ｍλ以下が最大許容値と考え、レンズシフト０．１ｍｍで１５ｍλ以下を許容範囲とする。
【０１７１】
一般に、レンズシフト特性は物体距離でほぼ決まる。ＣＤ４のレンズシフト特性を満たす物体距離Ｘ’は、第２対物レンズ２８の第１レーザ光Ｌ１に対する焦点距離ｆ２によらず５０ｍｍ±５ｍｍの範囲でほぼ一定で４５ｍｍ以上であれば良いものであり、位相関数係数、回折次数等の依存性も少ない。しかし、ＨＤ−ＤＶＤ２に対する第２対物レンズ２８の物体距離Ｘは第２対物レンズ２８の第１レーザ光Ｌ１に対する焦点距離ｆ２が長くなるほど小さくなることが分かった。第２対物レンズ２８の第１レーザ光Ｌ１に対する焦点距離ｆ２と、ＨＤ−ＤＶＤ２に対する第２対物レンズ２８の物体距離Ｘとの関係は下記の数９のように表される。
【数９】
2008065936.tif 000018
【０１７２】
また、ＣＤ４に対する第２対物レンズ２８の物体距離Ｘ’の値を大きくすることにより、ＣＤ４でのレンズシフト特性をさらに良好とすることができるが、その場合、ＨＤ−ＤＶＤ２に対する第２対物レンズ２８の物体距離Ｘの値も大きくなる。例えば、第２対物レンズ２８の第１レーザ光Ｌ１に対する焦点距離ｆ２＝３ｍｍでＨＤ−ＤＶＤ２に対する第２対物レンズ２８の物体距離Ｘ＝−２３０ｍｍ、ＣＤ４に対する第２対物レンズ２８の物体距離Ｘ’＝５３ｍｍのとき、ＣＤ４でのレンズシフト特性が１５ｍλとなる。また、同じ焦点距離ｆ２＝３ｍｍでＨＤ−ＤＶＤ２に対する第２対物レンズ２８の物体距離Ｘ＝−１３０ｍｍ、ＣＤ４に対する第２対物レンズ２８の物体距離Ｘ’＝６０ｍｍのとき、ＣＤ４でのレンズシフト特性が１２ｍλとなる。よって、上記数９で表される以上の物体距離Ｘの値とすることでＣＤ４でのレンズシフト特性を満足することができる。
【０１７３】
一方、ＨＤ−ＤＶＤ２でのレンズシフト特性をＣＤ４と同様に考えると、レンズシフト０．１ｍｍのとき、ＨＤ−ＤＶＤ２に対する第２対物レンズ２８の物体距離Ｘ＝−６５ｍｍ±５ｍｍの範囲で、収差が１５ｍλとなる。ＨＤ−ＤＶＤ２はＣＤ４より波長が短くなる分、物体距離の条件が厳しく、Ｘ＜−６０ｍｍではＨＤ−ＤＶＤ２でのレンズシフト特性が成り立たない。
【０１７４】
第２対物レンズ２８は、ＨＤ−ＤＶＤ２に対する物体距離ＸがＸ＜−６０で、且つ、前記した数８及び数９から求められる範囲であり、しかもＣＤ４に対する物体距離Ｘ’が４５≦Ｘ’で、下記の数１０を満たすことで、ＨＤ−ＤＶＤ２，ＤＶＤ３，ＣＤ４に対して良好な記録又は再生を可能にする。
【数１０】
2008065936.tif 000019
【０１７５】
ここで、上記した数１０において、ＨＤ−ＤＶＤ２に対する第２対物レンズ２８の第１レーザ光Ｌ１に対する焦点距離ｆ２を第１コリメータレンズ１４の焦点距離ｆｃで表す場合に、先に示した数６において、８≦ａ≦１１の範囲にある係数ａを例えば８に設定すると、数６からｆ１＝ｆｃ／８が得られ、これを先に示した数７に代入すると、ｆ２＝１．３１×ｂ×ｆｃ／８となり、０．９≦ｂ≦１．１の範囲にある係数ｂを例えば１、１に設定すると、ｆ２＝０．１８ｆｃとなる。このｆ２＝０．１８ｆｃを先に示した数１０に代入すると、下記の数１１が得られる。
【数１１】
2008065936.tif 000020
【０１７６】
上記した数１１では、第１コリメータレンズ１４の焦点距離ｆｃのみでＨＤ−ＤＶＤ２に対する第２対物レンズ２８の物体距離Ｘの範囲を求めることができるので、前記した数１０よりも簡易に算出でき、しかも、第１コリメータレンズ１４の焦点距離ｆｃは第２対物レンズ２８の第１レーザ光Ｌ１に対する焦点距離ｆ２よりも長焦点であるので第１コリメータレンズ１４の焦点距離ｆｃの測長が容易である。
【０１７７】
従って、上記した数１０又は数１１を満足するように、第１コリメータレンズ１４の焦点距離ｆｃと、第２対物レンズ２８の第１レーザ光Ｌ１に対する焦点距離ｆ２と、ＨＤ−ＤＶＤ２に対する第２対物レンズ２８の物体距離Ｘと、ＣＤ４に対する第２対物レンズ２８の物体距離Ｘ’とをそれぞれ適切に設定することで、第２対物レンズ２８でＨＤ−ＤＶＤ２とＣＤ４とをそれぞれ良好に記録又は再生することができる。
【０１７８】
以上説明したように、本発明に係る光ピックアップ装置１０を用いて、３種類の第１〜第３光記録媒体１〜３を選択的に記録又は再生するに場合には、波長λ１が４０５ｎｍ前後の第１レーザ光Ｌ１を第１対物レンズ２３により第１光記録媒体（ＢＤ）１上にスポット状に集光させ、また、第１レーザ光Ｌ１を第２対物レンズ２８により第２光記録媒体（ＨＤ−ＤＶＤ）２上にスポット状に集光させる時に、第１レーザ光Ｌ１の光軸ＯＡ上に移動可能に設けた第１コリメータレンズ１４を第１，第２光記録媒体１，２の各基板厚さに応じて第１レーザ光Ｌ１の光軸ＯＡに沿ってそれぞれ所定量移動させて、第１，第２光記録媒体１，２に対して球面収差を補正し、更に、波長λ２が６６０ｎｍ前後の第２レーザ光Ｌ２を第２対物レンズ２８により第３光記録媒体（ＤＶＤ）３上にスポット状に集光させることで、３種類の第１〜第３光記録媒体１〜３を良好に記録又は再生することができる。
【０１７９】
また、本発明に係る光ピックアップ装置１０を用いて、４種類の第１〜第４光記録媒体１〜４を選択的に記録又は再生するに場合には、波長λ１が４０５ｎｍ前後の第１レーザ光Ｌ１を第１対物レンズ２３により第１光記録媒体（ＢＤ）１上にスポット状に集光させ、また、第１レーザ光Ｌ１を第２対物レンズ２８により第２光記録媒体（ＨＤ−ＤＶＤ）２上にスポット状に集光させる時に、第１レーザ光Ｌ１の光軸ＯＡ上に移動可能に設けた第１コリメータレンズ１４を第１，第２光記録媒体１，２の各基板厚さに応じて第１レーザ光Ｌ１の光軸ＯＡに沿ってそれぞれ所定量移動させて、第１，第２光記録媒体１，２に対して球面収差を補正し、また、波長λ２が６６０ｎｍ前後の第２レーザ光Ｌ２を第２対物レンズ２８により第３光記録媒体（ＤＶＤ）３上にスポット状に集光させ、更に、波長λ３が７８５ｎｍ前後の第３レーザ光Ｌ３を第２対物レンズ２８により第４光記録媒体（ＣＤ）４上にスポット状に集光させることで、４種類の第１〜第４光記録媒体１〜４を良好に記録又は再生することができる。
【０１８０】
この際、第１コリメータレンズ１４を第１レーザ光Ｌ１の光軸ＯＡ上で偏光ビームスプリッタ１３と第１ダイクロイックプリズム１５との間に移動可能に配置することで、第１光記録媒体（ＢＤ）１及び第２光記録媒体（ＨＤ−ＤＶＤ）２のみに作用するコリメータレンズとなり、この第１コリメータレンズ１４を第１，第２光記録媒体１，２の各基板厚さに応じて第１レーザ光Ｌ１の光軸ＯＡに沿ってそれぞれ所定量移動させることによって第１，第２光記録媒体１，２をそれぞれ記録又は再生する場合に球面収差を補正することができる。
【０１８１】
そして、第１コリメータレンズ１４を偏光ビームスプリッタ１３よりも第１，第２対物レンズ２３，２８側に配置することによって、第１コリメータレンズ１４を移動させた場合でも、第１レーザ光源１１と第１コリメータレンズ（出射系）１４及び第１検出レンズ（検出系）１８と第１光検出器１９の共役関係を一定に保つことができるので、第１光検出器１９でのデフォーカスの心配がない。また、従来例で説明したような光軸合わせの難しいエキスパンダレンズも不要であり、光ピックアップ装置１０の小型化も可能にする。
【０１８２】
また、第１コリメータレンズ１４は第１レーザ光源１１から出射した第１レーザ光Ｌ１のみが通過するので、第１レーザ光源１１を使用する場合に限定して、第１対物レンズ２８で第１光記録媒体（ＢＤ）１を記録又は再生する場合の色収差及び第２対物レンズ２８で第２光記録媒体（ＨＤ−ＤＶＤ）２を記録又は再生する場合の色収差の間で色収差を補正するものとすれば、２枚あるいは３枚の球面レンズ張り合わせ、あるいは回折面と屈折面とからなるコリメータレンズとすることができる。
【０１８３】
更に、第３光記録媒体（ＤＶＤ）３を記録又は再生するための第２レーザ光源３１から出射した第２レーザ光Ｌ２の光束は、第１，第２対物レンズ２３，２８の間近に設置した第１ダイクロイックプリズム１５で分岐される。よって、第３光記録媒体（ＤＶＤ）３を記録又は再生する場合は、第１レーザ光源１１とは別の出射系及び検出系となるため、色収差を不要に悪化させることがない。従って、３種類の第１〜第３光記録媒体１〜３で高倍速化も可能となる。
【０１８４】
また、４種類の光記録媒体１〜４の場合も同様で、第２レーザ光源３１と第３レーザ光源４１からの各レーザ光Ｌ２，Ｌ３の光束が第１，第２対物レンズ２３，２８の間近に設置した第１ダイクロイックプリズム１５で分岐される。よって、第３光記録媒体（ＤＶＤ）３と、第４光記録媒体（ＣＤ）４とを選択的に記録又は再生する場合は、第１レーザ光源１１とは別の出射系及び検出系となるため、色収差を不要に悪化させることがない。従って、４種類の第１〜第４光記録媒体１〜４で高倍速化も可能となる。
【０１８５】
また、第２光記録媒体（ＨＤ−ＤＶＤ）２に対して第１コリメータレンズ１４の移動により球面収差を補正し、且つ、第２光記録媒体（ＨＤ−ＤＶＤ）２及び第３光記録媒体（ＤＶＤ）３並びに第４光記録媒体（ＣＤ）４を第２対物レンズ２８により選択的に記録又は再生するにあたって、第２光記録媒体２に対する第２対物レンズ２８の物体距離Ｘ（ｍｍ）と、第４光記録媒体４に対する第２対物レンズ２８の物体距離Ｘ’（ｍｍ）と、第１コリメータレンズ１４の焦点距離ｆｃ（ｍｍ）と、第２対物レンズ２８の第１レーザ光に対する焦点距離ｆ２（ｍｍ）と、第１コリメータレンズ１４から第２対物レンズ２８の第１面２８ａまでの距離Ｙ（ｍｍ）としたときに、前記した数１０を満足するように適切な関係を保つことで、３種類の第２〜第４光記録媒体２〜４を良好に記録又は再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１８６】
【図１】（ａ）〜（ｄ）は本発明に係る光ピックアップ装置に適用される第１〜第４光記録媒体としてＢＤ，ＨＤ−ＤＶＤ，ＤＶＤ，ＣＤを説明するために模式的に示した図である。
【図２】本発明に係る光ピックアップ装置の全体構成を示した図である。
【図３】本発明に係る光ピックアップ装置において、偏光ビームスプリッタと第１ダイクロイックプリズムとの間に第１コリメータレンズを光軸方向に移動自在に設けた際に、第１コリメータレンズの位置関係を示した図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る光ピックアップ装置のコリメータレンズの位置による光束の状態を示した図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は本発明に係る光ピックアップ装置において、第１対物レンズを用いてＢＤを記録又は再生した時の縦収差及び正弦条件を示した図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は本発明に係る光ピックアップ装置において、第２対物レンズを用いてＨＤ−ＤＶＤを記録又は再生した時の縦収差及び正弦条件を示した図である。
【図７】本発明に係る光ピックアップ装置において、第２対物レンズを用いてＤＶＤを記録又は再生した時の縦収差を示した図である。
【図８】本発明に係る光ピックアップ装置において、第２対物レンズを用いてＣＤを記録又は再生した時の縦収差を示した図である。
【図９】本発明に係る光ピックアップ装置において、第１コリメータレンズの縦収差を示した図である。
【図１０】本発明に係る光ピックアップ装置において、第１コリメータレンズと第１対物レンズとを組み合わせてＢＤを記録又は再生した時の光学系の縦収差を示した図である。
【図１１】本発明に係る光ピックアップ装置において、第１コリメータレンズと第２対物レンズとを組み合わせてＨＤ−ＤＶＤを記録又は再生した時の光学系の縦収差を示した図である。
【図１２】本発明に係る光ピックアップ装置において、第１対物レンズの焦点距離ｆ１と第１コリメータレンズの焦点距離ｆｃとの関係を示した図である。
【図１３】本発明に係る光ピックアップ装置において、波長λ１の第１レーザ光でＨＤ−ＤＶＤを記録又は再生した時の第２対物レンズの物体距離Ｘを示した図である。
【図１４】本発明に係る光ピックアップ装置において、第１コリメータレンズの焦点距離ｆｃと、ＨＤ−ＤＶＤに対する第２対物レンズの物体距離Ｘと第１コリメータレンズから第２対物レンズの第１面までの距離Ｙとの差の関係を示した図である。
【図１５】本発明に係る光ピックアップ装置において、波長λ３の第３レーザ光でＣＤを記録又は再生した時の第２対物レンズの物体距離Ｘ’を示した図である。
【図１６】本発明に係る光ピックアップ装置において、ＣＤを記録又は再生する場合に、レンズシフト０．１ｍｍが生じ、収差が１５ｍλ以下となった際、第２対物レンズの第１レーザ光に対する焦点距離ｆ２と、ＨＤ−ＤＶＤに対する第２対物レンズの物体距離Ｘ及びＣＤに対する第２対物レンズの体距離Ｘ’との関係を示した図である。
【図１７】従来の光ピックアップ装置の一例を示した図である。
【符号の説明】
【０１８７】
１…第１光記録媒体（ＢＤ）、
２…第２光記録媒体（ＨＤ−ＤＶＤ）、
３…第３光記録媒体（ＤＶＤ）、
４…第４光記録媒体（ＣＤ）、
１０…光ピックアップ装置、
１１…第１レーザ光源、１２…第１グレーティング、
１３…第１偏光分離光学素子（偏光ビームスプリッタ）、
１３ａ…偏光選択性半透過／反射誘電体多層膜、
１４…第１コリメータレンズ、
１５…第１ダイクロイックプリズム、１５ａ…波長選択性半透過／反射誘電体多層膜、
１６…立ち上げミラー、１７…１／４波長板、
１８…第１検出レンズ、１９…第１光検出器、
２０…第１対物レンズ組立体、２１…第１レンズホルダ、２２…第１開口制限素子、
２３…第１対物レンズ、２３ａ…第１面、２３ｂ…第２面、
２５…第２対物レンズ組立体、２６…第１レンズホルダ、２７…第２開口制限素子、
２８…第１対物レンズ、２８ａ…第１面、２８ｂ…第２面、
２９…対物レンズ切り換え機構、
３１…第２レーザ光源、３２…第２グレーティング、
３３…第２偏光分離光学素子（ハーフミラー）、
３３ａ…半透過／反射誘電体多層膜、
３４…第２ダイクロイックプリズム、３４ａ…波長選択性半透過／反射誘電体多層膜、
３５…第２コリメータレンズ、３６…第２検出レンズ、３７…第２光検出器、
４０…ホログラムデバイス組立体、
４１…第３レーザ光源、４２…第３グレーティング、４３…ホログラム、
４４…第３光検出器、
ｆｃ…第１コリメータレンズの焦点距離、
ｆ１…第１対物レンズの焦点距離、ｆ２…第２対物レンズの第１レーザ光に対する焦点
距離、
Ｌ１…第１レーザ光、Ｌ２…第２レーザ光、Ｌ３…第３レーザ光、ＯＡ…光軸、
Ｐ０…平行光出射のコリメータレンズの設計基準位置、
Ｐ１…ＢＤ１の記録層１ｒ又は第２記録層１ｂを記録又は再生する場合のコリメータレ
ンズ位置、
Ｐ２…ＢＤ１の第１記録層１ａを記録又は再生する場合のコリメータレンズ位置、
Ｐ３…ＨＤ−ＤＶＤ２の記録層２ｒを記録又は再生する場合のコリメータレンズ位置、
Ｘ…物体距離、Ｘ’…物体距離。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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