(57)【要約】 【課題】安価でありながら適正な開口制限を行える光ピックアップ装置用の光学素子及びそれを用いた光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】第１領域の最も外側を通過した光束ＯＬ１は、不図示の対物レンズを介して情報記録面上に集光されスポットＳＰの縁に至る。一方、第２領域の最も内側を通過した光束ＯＬ２は、光束ＯＬ１に対して角度γで傾いているので、不図示の対物レンズを介して情報記録面上に集光されたとき、スポットＳＰの中心から距離δだけ離れた位置に至りフレア光となる。不図示の光検出器は、スポットＳＰ内の反射光は受光できるが、スポットＳＰの中心から距離δだけ離れた位置に到達した光は、受光範囲を超えているため受光不能である。このように、放射状の回折構造を設けることで、輪帯状の回折構造を設ける場合と同様に開口制限機能を発揮できる。【選択図】図４
2008198295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光束を光ディスクの情報記録面に集光させ、それより反射した光束を光検出器で受光することにより情報の記録／再生を行う光ピックアップ装置において用いられる光学素子であって、
前記光学素子は、光軸を含む第１領域と、前記第１領域の周囲にあり放射状の回折構造を有する第２領域とを有し、
前記第１領域では前記光源からの光束を透過し、前記第２領域では前記光源からの所定の光束が回折されることを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記光ピックアップ装置は、第１波長λ１の第１光束を射出する第１光源と、第２波長λ２（λ２＞λ１）の第２光束を射出する第２光源と、前記第１光束を厚さがｔ１の保護基板を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第２光束を厚さがｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護基板を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物レンズと、光検出器とを有し、前記第１光束を前記第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、また前記第２光束を前記第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、その反射光を前記光検出器で受光することによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置であり、
前記第１領域では前記第１光束と前記第２光束を透過し、前記第２領域では前記第１光束を透過し、前記第２光束を回折させることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記光学素子の前記第２領域を通過した前記第１光束と、前記光学素子の前記第２領域を通過した前記第２光束とでは、光束の向きが異なることを特徴とする請求項２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記光学素子の前記第２領域を通過した前記第２光束は、前記第２光ディスクの情報記録面上でフレア光となることを特徴とする請求項２又は３に記載の光学素子。
【請求項５】
前記回折構造は、バイナリ型の回折構造であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光学素子。
【請求項６】
前記回折構造は、階段型の回折構造であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光学素子。
【請求項７】
前記第２領域は環状であり、周方向に複数の２・ｎ（ｎは奇数）個の小領域に等分されており、光軸を隔てて向かい合う前記小領域同士の回折構造は異なっていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光学素子。
【請求項８】
光軸を隔てて向かい合う前記小領域同士の回折構造のピッチが異なっていることを特徴とする請求項７に記載の光学素子。
【請求項９】
前記回折構造は、階段状の回折構造であり、光軸を隔てて向かい合う前記小領域同士において、前記階段状の回折構造の階段を登る方向が、光軸に対し互いに反対回りとなっていることを特徴とする請求項７に記載の光学素子。
【請求項１０】
前記光学素子は、λ／４波長板の機能を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の光学素子。
【請求項１１】
第１波長λ１の第１光束を射出する第１光源と、第２波長λ２（λ２＞λ１）の第２光束を射出する第２光源と、請求項１〜１０のいずれかに記載の光学素子と、前記第１光束を厚さがｔ１の保護基板を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第２光束を厚さがｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護基板を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物レンズと、光検出器とを有し、
前記第１領域を透過した前記第１光束と前記第２領域を透過した前記第１光束とが、前記対物レンズによって第１光ディスクの情報記録面上で集光され、
前記第１領域を透過した前記第２光束は、前記対物レンズによって第２光ディスクの情報記録面上で集光され、前記第２領域で回折された前記第２光束は、前記対物レンズによって第２光ディスクの情報記録面上で集光されないことによって情報の記録及び／又は再生を行うことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１２】
第１波長λ１の第１光束を射出する第１光源と、第２波長λ２（λ２＞λ１）の第２光束を射出する第２光源と、第３波長λ３（λ１＜λ３＜λ２）の第３光束を射出する第３光源と、請求項１〜１０のいずれかに記載の光学素子と、前記第１光束を厚さがｔ１の保護基板を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第２光束を厚さがｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護基板を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第３光束を厚さがｔ３（ｔ１≦ｔ３＜ｔ２）の保護基板を有する第３光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物レンズと、光検出器とを有し、
前記第１領域及び第２領域は、前記第３光束を透過させ、
前記第１領域を透過した前記第１光束と前記第２領域を透過した前記第１光束とが、前記対物レンズによって第１光ディスクの情報記録面上で集光され、
第１領域を透過した前記第２光束は、前記対物レンズによって第２光ディスクの情報記録面上で集光され、第２領域で回折された前記第２光束は、前記対物レンズによって第２光ディスクの情報記録面上で集光されず、
前記第１領域を透過した前記第３光束は、前記対物レンズによって第３光ディスクの情報記録面上で集光され、前記第２領域を透過した前記第３光束は、前記対物レンズを通過し、一部の光束が、前記第３光ディスクの情報記録面上で集光され、他の光束が、前記第３光ディスクの情報記録面上で集光されないことによって情報の記録及び／又は再生を行うことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１３】
光源からの光束を光ディスクの情報記録面に集光させ、それより反射した光束を光検出器で受光することにより情報の記録／再生を行う光ピックアップ装置において用いられる光学素子であって、
前記光学素子は、光軸を含む第１領域と、前記第１領域の周囲にあり段差を有する第２領域とを有し、
前記第１領域では前記光源からの光束を透過し、前記第２領域では前記光源からの所定の光束の向きが変えられ、
前記第２領域は環状であり、周方向に複数の２・ｎ（ｎは奇数）個の小領域に等分されており、光軸を隔てて向かい合う前記小領域同士の段差の大きさ及び／又は形状は異なっていることを特徴とする光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる種類の光情報記録媒体（光ディスクともいう）に対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置用の光学素子及びそれを用いた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、情報の記録及び／又は再生（以下、「記録及び／又は再生」を「記録／再生」と記載する）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、いわゆるＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（以下、ＢＤという）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層あたり２３〜２７ＧＢの情報の記録が可能であり、又、ＮＡ０．６５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報記録／再生を行う光ディスク、いわゆるＨＤ ＤＶＤ（以下、ＨＤという）では、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１層あたり１５〜２０ＧＢの情報の記録が可能である。尚、ＢＤでは、光ディスクの傾き（スキュー）に起因して発生するコマ収差が増大するため、ＤＶＤにおける場合よりも保護層を薄く設計し（ＤＶＤの０．６ｍｍに対して、０．１ｍｍ）、スキューによるコマ収差量を低減している。以下、本明細書では、このような光ディスクを「高密度光ディスク」と呼ぶ。一方、ＨＤは保護層厚をＤＶＤと同様に０．６ｍｍとしている。
【０００３】
また、現在において、多種多様な情報を記録したＤＶＤやＣＤ（コンパクトディスク）が販売されている現実をふまえると、一台のプレーヤーで可能な限り様々なタイプの光ディスクに対して適切に情報の記録／再生ができるようにすることが望まれている。
【０００４】
ここで、複数種類の光ディスクに対して単一の光ピックアップ装置を用いて互換可能に情報の記録／再生を行う際には、それぞれの光ディスクに対して対物レンズのＮＡが異なることに起因する問題がある。例えば、大きいＮＡの仕様である光ディスクに対して情報の記録／再生を行う際には、そのＮＡ（ＮＡ１とする）に対応する有効径内の光束は全て、光ディスクの情報記録面上に集光させる必要がある。一方で、それより小さいＮＡ（ＮＡ２とする）の仕様である光ディスクに対して情報の記録／再生を行う際には、ＮＡ２に対応する有効径外を通過する光束を制限することによって、光検出器で検出されないようにする必要がある。このように有効径外の光を制限することを、開口制限という。
【０００５】
この開口制限を行なう一つの手法として、回折光学素子を用いてＮＡ２に対応する有効径よりも外側を通過する光束を、光ディスクの情報記録面上でフレア光とすることが考えられる（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１９５７６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されているような同心円状の鋸歯状の回折構造でフレアを飛ばそうとする場合、構造が複雑になり、それに対応して金型の成形転写面に微細構造を形成するのに高い技術が必要となる。またそのような金型を形成できたとしても、光学素子に高精度な回折構造を形成するためには高い技術が必要であり、その相乗効果でコストが顕著に増大するという問題があった。
【０００７】
本発明は、かかる従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、安価でありながら適正な開口制限を行える光ピックアップ装置用の光学素子及びそれを用いた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】
【０００８】
請求項１に記載の光学素子は、光源からの光束を光ディスクの情報記録面に集光させ、それより反射した光束を光検出器で受光することにより情報の記録／再生を行う光ピックアップ装置において用いられる光学素子であって、
前記光学素子は、光軸を含む第１領域と、前記第１領域の周囲にあり放射状の回折構造を有する第２領域とを有し、
前記第１領域では前記光源からの光束を透過し、前記第２領域では前記光源からの所定の光束が回折されることを特徴とする。
【０００９】
本発明の原理を図面を用いて説明する。図１は、従来例の光学素子（平行平板とする）の光軸直交方向断面図である。図１において、第１領域は平面であり、第２領域には輪帯状の回折構造ＤＳ１が形成されているものとし、光軸は右方向にあるものとする。ここで、所定の波長を有する入射光束ＩＬが、光軸と平行に第１領域に入射した場合、光軸と平行な出射光束ＯＬが出射することとなる。一方、所定の波長を有する入射光束ＩＬが、光軸と平行に第２領域に入射した場合、回折構造ＤＳ１の回折の効果により光軸から離れる方向に角度θで傾いた状態で、出射光束ＯＬが出射することとなる。これを利用して、第２領域からの出射光束ＯＬは、対物レンズを介して光ディスクの情報記録面上でフレア光とすることができる。
【００１０】
図２は、本発明の一例である光学素子ＯＥを光軸方向から見た図であり、図３は、光学素子ＯＥに形成された放射状の回折構造ＤＳ２を拡大して示す断面斜視図である。図２に示すように、光学素子（平行平板とする）ＯＥには、平面の第１領域の周囲に形成された環状の第２領域にのみ、放射状の回折構造ＤＳ２が形成されている。放射状の回折構造ＤＳ２は、図３に示すように、光軸直交方向に延在し且つ周方向に離れた微細な凸部（段差ともいう）ＰＪから形成されている。ここでは、各凸部ＰＪの延長線が光学素子ＯＥの光軸で交差するものとする。尚、光学素子が平板状である場合は、図３に示すように凸部の上面が光学素子の基板と平行であることが好ましい。
【００１１】
本発明の光学素子ＯＥにおいて、所定の波長を有する入射光束ＩＬが、光軸と平行に第１領域に入射した場合、光軸と平行な出射光束ＯＬが出射することは、図１の従来例と同様である。しかし、所定の波長を有する入射光束ＩＬが、光軸と平行に第２領域に入射した場合、回折構造ＤＳ２の回折の効果により、図３に示すように、入射光束ＩＬの中心を含み且つ光軸に平行する平面内で（即ち周方向に）角度γで傾いた状態で、出射光束ＯＬが出射することとなる。
【００１２】
図４は、光学素子ＯＥと、光ディスクの情報記録面上におけるスポット光との関係を示す模式図であるが、対物レンズ等は省略している。図４において、第１領域の最も外側を通過した光束ＯＬ１は、不図示の対物レンズを介して情報記録面上に集光されスポットＳＰの縁に至る。一方、第２領域の最も内側を通過した光束ＯＬ２は、光束ＯＬ１に対して角度γで周方向に傾いているので、不図示の対物レンズを介して情報記録面上に集光されたとき、スポットＳＰの中心から距離δだけ離れた位置に至りフレア光となる。スポットＳＰの中心から距離δだけ離れた位置に到達した光は、図２３に示すように、ピットなどの記録マークの書き込み／読み出しには全く影響せず、スポットＳＰを形成する光は第１領域内に限定される。そのため、光ディスクチルト時のコマ収差の発生を低減できる。このように、放射状の回折構造を設けることで、輪帯状の回折構造を設ける場合と同様に開口制限機能を発揮できる。しかしながら、放射状の回折構造は、段差部が放射状に配置されるため、輪帯状の回折構造に比べ成形物が収縮しても金型に食いつきにくく、光学素子を転写成形し易いという利点がある。
【００１３】
ここで、光学素子は平行平板であっても良いし、レンズや反射鏡であっても良い。更に光学素子は、樹脂製であると安価に大量生産できるので好ましいが、ガラス製でも良い。又、「放射状の回折構造」とは、回折構造の段差部が、図２に示すように、第１領域の光軸と一致する点を中心として放射状に配置されているものの他、光軸一点を中心として放射状に回折構造の段差が配置されてはいないが、図５に示すように、回折構造の段差全てが光軸に直交する面内で、同じ方向に傾いているものも含む。但し、図６に示すような同心円状の回折構造や、図７に示すような、段差が互いに平行する回折構造は、本発明の放射状の回折構造には含まれない。また、第１領域が素抜けになっている、ドーナツ状の光学素子であってもよいが、平板の第１領域と回折構造を有する第２領域が同じ材料からなる光学素子である事が好ましい。
【００１４】
本発明の光学素子を用いた光ピックアップ装置において、第１領域を通過した全ての光束は、情報記録面で集光され、反射された後、光検出器で受光される。一方、第２領域を通過した所定の光束は、情報記録面で集光されない。光検出器がサブセンサとメインセンサを有する場合、第２領域を通過した所定の光束は、情報記録面で反射した後、メインセンサで受光されないことが好ましい。
【００１５】
請求項２に記載の光学素子は、請求項１に記載の発明において、前記光ピックアップ装置は、第１波長λ１の第１光束を射出する第１光源と、第２波長λ２（λ２＞λ１）の第２光束を射出する第２光源と、前記第１光束を厚さがｔ１の保護基板を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第２光束を厚さがｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護基板を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物レンズと、光検出器とを有し、前記第１光束を前記第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、また前記第２光束を前記第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、その反射光を前記光検出器で受光することによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置であり、
前記第１領域では前記第１光束と前記第２光束を透過し、前記第２領域では前記第１光束を透過し、前記第２光束を回折させることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、前記第１光ディスクの使用時と前記第２光ディスクの使用時とで、ＮＡの仕様が異なる場合にも、前記光学素子の第２領域に形成した放射状の回折構造を用いることで、適切な開口制限を行うことができる。
【００１７】
第１領域を透過した第１光束と第２領域を透過した第１光束とは、対物レンズによって第１光ディスクの情報記録面上に集光される。第１光ディスクの情報記録面上で反射した光束は、光検出器で受光される。第１領域を透過した第２光束は、対物レンズによって第２光ディスクの情報記録面上に集光される。第２領域に入射した第２光束は回折され、対物レンズを通過するが、第２光ディスクの情報記録面上で集光されない。第２光ディスクの情報記録面上で反射した光束は、光検出器がサブセンサとメインセンサを有する場合、メインセンサで受光されないことが好ましい。
【００１８】
請求項３に記載の光学素子は、請求項２に記載の発明において、前記光学素子の前記第２領域を通過した前記第１光束と、前記光学素子の前記第２領域を通過した前記第２光束とでは、光束の向きが異なるので、これを利用して適切な開口制限を行うことができる。
【００１９】
請求項４に記載の光学素子は、請求項２に記載の発明において、前記光学素子の前記第２領域を通過した前記第２光束は、前記第２光ディスクの情報記録面上でフレア光となることを特徴とするので、これを利用して適切な開口制限を行うことができる。
【００２０】
請求項５に記載の光学素子は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記回折構造は、バイナリ型の回折構造であることを特徴とするので、金型の転写面に容易に形成できる。
【００２１】
請求項６に記載の光学素子は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記回折構造は、階段型の回折構造であることを特徴とするので、金型の転写面に容易に形成できる。
【００２２】
尚、回折構造に光束が入射したときに、＋１次回折光がＸ％発生し、−１次回折光がＹ％発生したとすると、ＸとＹが以下の条件式を満たすと好ましく、特に光ピックアップ装置が波長の異なる光束を出射できる単一又は複数の光源を有する場合、波長が長い光束において、以下の条件式を満たすことが好ましい。
０．８Ｘ≦Ｙ≦１．２Ｙ
【００２３】
請求項７に記載の光学素子は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記第２領域は環状であり、周方向に複数の２・ｎ（ｎは奇数）個の小領域に等分されており、光軸を隔てて向かい合う前記小領域同士の回折構造は異なっていることを特徴とする。尚、光学素子の光学特性の対称性を確保するためには、ｎは３以上であることが好ましい。
【００２４】
ここで、光束の波長の違いに応じて、特定の波長の光束については回折させ、別の波長の光束については透過させるような波長選択性の回折構造を用いて開口制限を行う場合、かかる回折構造としては、例えばバイナリ構造や階段構造が考えられる。
【００２５】
図８は、バイナリ構造の回折構造の断面を拡大して示す模式図であるが、情報記録面より反射する光束を、理解しやすいように展開した形で示している。図８において、光学素子の放射状の回折構造ＤＳ２を通過した光束は、光ディスクの情報記録面で反射されて、再び同じ放射状の回折構造ＤＳ２に入射する。ここで、光学素子の光軸に対して平行に光束が入射したものとすると、回折構造ＤＳ２において、回折効果が生じ、＋１次回折光と−１次回折光とが、図のように略同量発生する。ここで、−１次回折光について考えると、光ディスクの情報記録面で反射されたとき、再び同じ回折構造ＤＳ２に入射する場合があるが、その場合も、＋１次回折光と−１次回折光とが、同量発生する。かかる場合、−１次回折光は、光軸に対して角度２・γだけ傾いているので光ピックアップ装置の光検出器に検出されないため問題はないが、＋１次回折光は、結果として光軸に平行な光束となる。同様に、光ディスクに向かう際に回折構造ＤＳ２から＋１次回折光として出射された光束であっても、光ディスクからのその反射光が再度回折構造ＤＳ２を通過して−１次回折光となると、結果的に平行光束となってしまう。したがって、光ディスクの情報記録面上でフレアとなっている光であっても、光ディスクの情報記録面で反射して再度対物レンズ及び本発明の光学素子を通過した際に、光ディスクの情報記録面上でスポットを形成する光と同じほぼ平行光となり、センサの受光面上でスポット反射光に重なってしまう。その結果フレア光もセンサの受光面に入射することになり、信号の読出しやトラック制御、フォーカス制御に悪影響をおよぼすことになる。この現象は従来の輪帯状回折による開口制限においても同様である。
【００２６】
図２４は、第２領域の光軸に近い側から周辺に向うに従い、徐々にピッチが小さくなる輪帯状回折による開口制限素子での光ディスクの情報記録面上のスポット（ａ）と、センサ上のスポット（ｂ）の例を示している。図２５に示すように輪帯状回折構造で回折された光は、光ディスクの情報記録面でスポット位置から離れた位置に入射し、そこで反射して輪帯状回折に再度入射するが、位置がわずかに異なるため、ピッチが異なり、回折角も異なることになり、完全な平行光にはならず、センサの受光面上で広がったフレアになる。しかるに、十分には広がらないため、やはりセンサー素子に入射してしまう。センサの受光面上で十分に広がるようにするには、ピッチの差を大きくする必要がある。すなわち周辺部のピッチは非常に小さくなる。図２４に示す例は、対物レンズの焦点距離が２．３ｍｍでＮＡ０．５からＮＡ０．８５の光束が通る範囲を第２領域として、内側のピッチを１２０μｍ、最周辺部７０μｍの輪帯状回折で波長７８５ｎｍの入射光をフレアとしたもので、光ディスクの情報記録面上でのフレアは半径２０μｍ以上広がっており、ＣＤの記録マークの大きさを考慮すると十分であるが、この反射光を対物レンズやコリメータ、センサーレンズ等を含めた倍率が１５倍でセンサの受光面上に集光した場合は、前述のように回折の効果は往復で相殺してわずかなピッチ差分の効果による不十分な広がりとなっている。また、スポットからの反射光とフレアの反射光はセンサの受光面上での集光位置がわずかにしか異ならないため、互いに干渉し、ニュートン縞のような干渉パターンが形成される。そのため非点収差法や３ビーム法などを用いて、フォーカスやトラッキングを検出する際、センサの受光面上の分割配置された各素子の強度差にこの干渉縞濃淡の影響がでて、検出誤差を引き起こす。請求項７に記載の発明は、かかる問題を解消できるものである。
【００２７】
図９は、本発明の一例を示す光学素子ＯＥ’を光軸方向から見た図である。図９は、光学素子ＯＥ’を含む図８と同様な模式図である。図９において、環状の第２領域は、周方向に６等分（ｎ＝３）されることで小領域に分割されており、段差のピッチが互いに異なる回折構造ＤＳ２と回折構造ＤＳ２’とが、交互の小領域に配置されている。図１０に示すように、光学素子の光軸に対して平行に光束が入射したものとすると、回折構造ＤＳ２において、回折効果が生じ、回折角がそれぞれ±γの＋１次回折光と−１次回折光とが略同量発生するが、回折構造ＤＳ２’においては、回折角がそれぞれ±γ‘（γ≠γ‘）の＋１次回折光と−１次回折光とが略同量発生する。
【００２８】
図９から明らかであるが、回折構造ＤＳ２と回折構造ＤＳ２’とは光軸を挟んで反対側に配置されている。従って、回折構造ＤＳ２と回折構造ＤＳ２’の一方から出射された光束は、その他方に入射することとなる。ここで、図１０に示すように、回折構造ＤＳ２から出射された＋１次回折光（又は−１次回折光）が、光ディスクの情報記録面で反射されて再び回折構造ＤＳ２’に入射した場合、＋１次回折光と−１次回折光とが発生しても、γ≠γ‘によりいずれも光軸に平行となることはないので、光検出器にゴーストとして検出されることが抑制される。
【００２９】
請求項８に記載の光学素子は、請求項７に記載の発明において、光軸を隔てて向かい合う前記小領域同士の回折構造のピッチが異なっていることを特徴とするので、同じ波長の光束でも回折光の次数が異なり、図１０に示すごとき効果が得られる。
【００３０】
図２２は、バイナリ構造である回折構造の例を光学素子の光軸直交方向に見た図である。図２２において、ピッチＰとは、回折構造の凸部の幅Ｗａと、回折構造の凹部の幅Ｗｂとを加えた長さをいう。幅Ｗａ、Ｗｂは等しい（Ｗａ＝Ｗｂ）であると好ましい。
【００３１】
請求項９に記載の光学素子は、請求項７に記載の発明において、前記回折構造は、階段状の回折構造であり、光軸を隔てて向かい合う前記小領域同士において、前記階段状の回折構造の階段を登る方向が、光軸に対し互いに反対回りとなっていることを特徴とする。
【００３２】
図１１は、反軸対称階段型の回折構造を有する光学素子について示す、図８と同様な模式図である。反軸対称階段型の回折構造ＤＳ２Ａは、向かい合う領域で、反対方向に回折光を出射するという特性を有する。従って、図１１に示すように、回折構造ＤＳ２Ａから光軸に対して角度γで傾いた方向に出射されたｍ次回折光が、光ディスクの情報記録面で反射されて再び回折構造ＤＳ２Ａ‘に入射した場合、そこから出射されるｍ次回折光は、光軸に対して角度２・γで傾いた方向に出射されるので、光検出器にゴーストとして検出されることが抑制される。
【００３３】
請求項１０に記載の光学素子は、請求項１〜９のいずれかに記載の発明において、前記光学素子は、λ／４波長板の機能を有することを特徴とする。
【００３４】
λ／４波長板の機能を有するものとして、例えば構造性複屈折構造が考えられる。ここで、「構造性複屈折」について説明する。構造性複屈折とは、微細構造の方向性によって発生する複屈折をいい、例えば複屈折特性を持たない屈折率の異なる平板を光の波長より十分小さい（＜λ／２）周期で平行に並べた微細周期構造（いわゆるラインアンドスペース構造ＬＳＳ：図１２参照）は、複屈折特性を発生することが知られている（Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ Ｏｐｔｉｃｓ， Ｍａｘ Ｂｏｒｎ ａｎｄ Ｅｍｉｌ Ｗｏｌｆ， ＰＥＲＧＡＭＯＮ ＰＲＥＳＳ ＬＴＤ．参照）。偏光方向が溝に平行な光の屈折率ｎpと、垂直な光の屈折率ｎvとは、それぞれ、
ｎp＝（ｔｎ12＋（１−ｔ）ｎ22）1/2 （１）
ｎv＝１／（ｔ／ｎ12＋（１−ｔ）／ｎ22）1/2 （２）
となる。ｎ1，ｎ2はそれぞれ微細周期構造が形成された物質（ライン）の屈折率と、溝を埋める物質（スペース）の屈折率であり、また、ｔは微細周期構造のｄｕｔｙ比であり、
ｔ＝ｗ1／（ｗ1＋ｗ2） （３）
である。
【００３５】
水晶や方解石などの持つ複屈折特性は、その物質固有のものであり、変えることがほとんどできないものであるのに対して、微細周期構造の複屈折は、材料や形状を変えることで複屈折特性を容易に制御することが可能である。また、偏光方向が溝に平行な光と垂直な光との位相差（遅延量）Ｒｅは、微細周期構造の複屈折の高さ（溝の深さ）をｄとすると、
Ｒｅ＝（ｎp−ｎv）ｄ （４）
となる。これらの式より、微細周期構造の複屈折のｄｕｔｙ比ｔおよび微細周期構造の複屈折の高さ（溝の深さ）ｄを可変にすれば位相差（遅延量）Ｒｅを変化させることができることが分かる。
【００３６】
しかるに、例えば光学素子ＯＥに、４００ｎｍのレーザ光用のλ／４波長板の機能を与えるためには、常温での屈折率が１．５程度の樹脂素材を用いて、ラインの幅Ｌ＝１００ｎｍ、スペースの幅Ｓ＝９０ｎｍとすると、微細構造の高さＨ＝１２００ｎｍとするラインアンドスペース構造ＬＳＳを光学面に形成する必要がある（図１２参照）。このような構造性複屈折構造は、光学素子ＯＥの裏面（回折構造が設けられていない面）に設ければよい。但し、λ／４波長板の機能を有するものとしては、構造性複屈折構造に限られない。構造性複屈折素子と本発明の光学素子は、別々に製造したものを貼り合わせてもよいが、段差を誇張して示す図２１のごとく、プラスチックにより一体成形し、片面に構造性複屈折構造ＳＤを形成し、もう片面に本発明にかかる放射状回折構造ＤＳを形成した光学素子ＯＥとする事が好ましい。
【００３７】
請求項１１に記載の光ピックアップ装置は、第１波長λ１の第１光束を射出する第１光源と、第２波長λ２（λ２＞λ１）の第２光束を射出する第２光源と、請求項１〜１０のいずれかに記載の光学素子と、前記第１光束を厚さがｔ１の保護基板を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第２光束を厚さがｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護基板を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物レンズと、光検出器とを有し、前記第１領域を透過した前記第１光束と前記第２領域を透過した前記第１光束とが、前記対物レンズによって第１光ディスクの情報記録面上で集光され、前記第１領域を透過した前記第２光束は、前記対物レンズによって第２光ディスクの情報記録面上で集光され、前記第２領域で回折された前記第２光束は、前記対物レンズによって第２光ディスクの情報記録面上で集光されないことによって情報の記録及び／又は再生を行うことを特徴とする。
【００３８】
請求項１２に記載の光ピックアップ装置は、第１波長λ１の第１光束を射出する第１光源と、第２波長λ２（λ２＞λ１）の第２光束を射出する第２光源と、第３波長λ３（λ１＜λ３＜λ２）の第３光束を射出する第３光源と、請求項１〜１０のいずれかに記載の光学素子と、前記第１光束を厚さがｔ１の保護基板を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第２光束を厚さがｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護基板を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第３光束を厚さがｔ３（ｔ１≦ｔ３＜ｔ２）の保護基板を有する第３光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物レンズと、光検出器とを有し、前記第１領域及び第２領域は、前記第３光束を透過させ、前記第１領域を透過した前記第１光束と前記第２領域を透過した前記第１光束とが、前記対物レンズによって第１光ディスクの情報記録面上で集光され、第１領域を透過した前記第２光束は、前記対物レンズによって第２光ディスクの情報記録面上で集光され、第２領域で回折された前記第２光束は、前記対物レンズによって第２光ディスクの情報記録面上で集光されず、前記第１領域を透過した前記第３光束は、前記対物レンズによって第３光ディスクの情報記録面上で集光され、前記第２領域を透過した前記第３光束は、前記対物レンズを通過し、一部の光束が、前記第３光ディスクの情報記録面上で集光され、他の光束が、前記第３光ディスクの情報記録面上で集光されないことによって情報の記録及び／又は再生を行うことを特徴とする。
【００３９】
請求項１３に記載の光学素子は、光源からの光束を光ディスクの情報記録面に集光させ、それより反射した光束を光検出器で受光することにより情報の記録／再生を行う光ピックアップ装置において用いられる光学素子であって、前記光学素子は、光軸を含む第１領域と、前記第１領域の周囲にあり段差を有する第２領域とを有し、前記第１領域では前記光源からの光束を透過し、前記第２領域では前記光源からの所定の光束の向きが変えられ、前記第２領域は環状であり、周方向に複数の２・ｎ（ｎは奇数）個の小領域に等分されており、光軸を隔てて向かい合う前記小領域同士の段差の大きさ及び／又は形状は異なっていることを特徴とする。
【００４０】
本発明によれば、第２領域のある小領域の段差によって光束の向きを変更された光束は、光ディスクの情報記録面上で反射されて第２領域内の行きとは異なる構造の小領域に入射する。行きと帰りとで通過する段差の大きさや形状が異なるため、行きで光束の向きを変更されたが、帰りで平行光となるような光束が発生しないことになる。したがって、光検出器上で良好なスポット及びフレアを形成する事が可能となる。（例えば図１０参照）。尚、本発明は放射状の回折構造のみならず、輪帯状の回折構造にも適用が可能である。輪帯状の構造の場合、光軸を隔てて向かい合う小領域同士のピッチを異ならせてもよいし、形状を異ならせてもよい。また、輪帯状の構造である場合も、バイナリ型の構造において、本発明の効果が特に顕著となる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、安価でありながら適正な開口制限を行える光ピックアップ装置用の光学素子及びそれを用いた光ピックアップ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１３は、高密度光ディスクＢＤ（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。ＢＤの光学的仕様は、波長λ１＝４０５ｎｍ、保護層ＰＬ１の厚さｔ１＝０．１ｍｍ、開口数ＮＡ１＝０．８５であり、ＤＶＤの光学的仕様は、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。
【００４３】
光ピックアップ装置ＰＵ１は、ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され４０５ｎｍの青紫色レーザ光束（第１光束）を射出する青紫色半導体レーザ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とを備えたレーザユニットＬＤＰ、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と光検出器ＰＤ２とを備えたホログラムレーザＨＬ、ＢＤ／ＤＶＤ用の光検出器ＰＤ１、入射したレーザ光束を情報記録面ＲＬ１、ＲＬ２、ＲＬ３上に集光させる機能を有する両面が非球面であって光源側に第１位相構造、光ディスク側に第２位相構造を設けた対物レンズＯＢＪ、２軸アクチュエータＡＣ１、１軸アクチュエータＡＣ２、第１乃至第３光束が共通して通過する共通光路内に配置され、１軸アクチュエータＡＣ２より光軸方向に変移可能とされた第１レンズＬ１と第２レンズＬ２とから構成されたビームエキスパンダーＥＸＰ、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２、情報記録面ＲＬ１からの反射光束に対して非点収差を付加するためのセンサーレンズＳＥＮ、第１光束及び第２光束が通過する光路内に配置され第１光束及び第２光束を平行光束に変換する第１コリメータＣＯＬ１、第３光束を平行光束に変換する第２コリメータＣＯＬ２とから構成されている。本実施の形態にかかる放射状の回折構造を有する光学素子ＯＥは、図９に示すような構成であり、その裏面に構造性複屈折を有するλ／４波長板の機能を兼ね備え、ビームエキスパンダーＥＸＰと対物レンズＯＢＪとの間に配置されている。尚、ＢＤ用の光源として、上述の青紫色半導体レーザＬＤ１の他に青紫色ＳＨＧレーザを使用することもできる。 光学素子ＯＥは、図９に示すように、平板状の第１領域と、放射状のバイナリ型回折構造を有する第２領域とを有する。第２領域は、図９に示すように、周方向に６個の小領域に等分されており、光軸を隔てて向かい合う小領域同士のバイナリ型回折構造のピッチが異なる（高さは同一）構造となっている。本実施の形態において、第１領域は、ＮＡ０．４５以内に相当する領域であり、第２領域は、ＮＡ０．４５以上、ＮＡ０．８５以下に相当する領域である。また、バイナリ型回折構造は、その光軸方向の高さが、波長４０５ｎｍの第１光束と、波長６５５ｎｍの第２光束とを、回折せずに透過し、波長７８５ｎｍの第３光束を回折するような高さに規定されている。この様な高さｈとしては、例えば、０．９・５・λＢ／（ｎ−１）以上、１．１・５・λＢ／（ｎ−１）以下の範囲で選択することが好ましい。なお、λＢは、第１光束の波長であり、ｎは、第１光束の波長における光学素子の材料の屈折率を表す。光学素子ＯＥについては、より詳細について後述する。
【００４４】
光ピックアップ装置ＰＵ１において、ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、ビームエキスパンダーＥＸＰから平行光束の状態で第１光束が射出されるように、レンズＬ１の光軸方向の位置を１軸アクチュエータＡＣ２により調整した後、青紫色半導体レーザ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、図１３において実線でその光線経路を描いたように、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１により反射された後、第１コリメータＣＯＬ１により平行光束に変換され、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２を通過し、ビームエキスパンダーＥＸＰにより拡径され、光学素子ＯＥを通過し、絞りＡＰにより光束径が規制され、対物レンズＯＢＪに平行光の状態で入射した後、そこからＢＤの保護層ＰＬ１を介して情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。対物レンズ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。このとき、第１の光束は、光学素子ＯＥの第１領域も第２領域も透過し、第１領域を通過した第１の光束も第２領域を通過した第１の光束も、対物レンズＯＢＪによってＢＤの情報記録面上に集光され、ＢＤの記録／再生に用いられる。 
【００４５】
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、光学素子ＯＥ、ビームエキスパンダーＥＸＰ及び第２偏光ビームスプリッタＢＳ２を透過した後、第１コリメータＣＯＬ１により収斂光束にされ、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１を透過した後、センサーレンズＳＥＮにより非点収差が付加され、光検出器ＰＤの受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いてＢＤに記録された情報を読み取ることができる。 
【００４６】
また、光ピックアップ装置ＰＵ１において、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、ビームエキスパンダーＥＸＰから平行光束の状態で第２光束が射出されるように、レンズＬ１の光軸方向の位置を１軸アクチュエータＡＣ２により調整した後、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、図１３において破線でその光線経路を描いたように、第１偏光ビームスプリッタＰＢＳ１で反射された後、第１コリメータＣＯＬ１により平行光束に変換される。その後、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２を通過し、ビームエキスパンダーＥＸＰにより拡径され、光学素子ＯＥを通過し、絞りＡＰにより光束径が規制され、対物レンズＯＢＪに平行光の状態で入射した後、そこからＤＶＤの保護層ＰＬ２を介して情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。このとき、第２の光束は、光学素子ＯＥの第１領域も第２領域も透過する。第１領域を通過した第１の光束は、対物レンズＯＢＪによってＤＶＤの情報記録面上に集光され、ＤＶＤの記録／再生に用いられる。一方、第２領域を通過した第２の光束は、その一部が、対物レンズＯＢＪによってＤＶＤの情報記録面上に集光され、ＤＶＤの記録／再生に用いられるが、残りの光束は、対物レンズを通過した後、ＤＶＤの情報記録面上では集光されず、ＤＶＤの記録／再生に用いられない。より詳細には、以下に説明する。対物レンズＯＢＪには、ＮＡ０．６以上の光束をフレアにするような位相構造が設けられており、第２領域を透過した光束であって、ＮＡが０．６よりも大きい光束は、対物レンズＯＢＪの位相構造によってフレア化され、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２上ではスポットを形成しない。従って、ＮＡ０．６以下の光束は、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２上でスポットを形成するが、ＮＡ０．６よりも大きい光束は、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２上でスポットを形成しないことになる。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。 
【００４７】
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、光学素子ＯＥ、ビームエキスパンダーＥＸＰを透過した後、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２を通過した後、第１コリメータＣＯＬ１により収斂光束にされ、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１を透過した後、センサーレンズＳＥＮにより非点収差が付加され、光検出器ＰＤの受光面上に収束する。即ち、光学素子ＯＥの第１領域を通過した光束及び第２領域を通過した光束のうち、ＮＡ０．６以下の光束が受光面で受光され、第２領域を通過した光束のうち、ＮＡ０．６より大きい光束は受光面（少なくともメインセンサの受光面）で受光されないようになっている。これにより、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。 
【００４８】
また、光ピックアップ装置ＰＵ１において、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、ビームエキスパンダーＥＸＰから平行光束の状態で第３光束が射出されるように、レンズＬ１の光軸方向の位置を１軸アクチュエータＡＣ２により調整した後、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、図１３において一点鎖線でその光線経路を描いたように、第２コリメータＣＯＬ２により平行光束に変換される。その後、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２により反射され、ビームエキスパンダーＥＸＰにより拡径された後、光学素子ＯＥに入射する。光学素子ＯＥの開口制限機能により、光学素子ＯＥの第２領域を通過する光束は±１次回折光とされ、対物レンズを通過した後、フレアになりＣＤの情報記録面ＲＬ３上では集光しない。一方、第１領域を通過した光束は、対物レンズＯＢＪに平行光の状態で入射した後、そこからＣＤの保護層ＰＬ３を介して情報記録面ＲＬ３上に形成されるスポットとなる。対物レンズ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。 
【００４９】
情報記録面ＲＬ３で情報ピットにより変調された反射光束（光学素子ＯＥの第１領域を通過した光束）は、再び対物レンズＯＢＪ、光学素子ＯＥ、ビームエキスパンダーＥＸＰを透過した後、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２により反射され、第コリメータＣＯＬ２により収斂光束に変換される。その後、ホログラムレーザＨＬ内の光検出器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。一方、情報記録面ＲＬ３上でフレアとなった反射光束（光学素子ＯＥの第２領域を通過した光束）は、以下に詳述するように、光検出器ＰＤ２のメインセンサの受光面上にかぶることなく、フレアとなるため、良好にＣＤに記録された情報を読み取ることが出来る。詳しくは、赤外半導体レーザＬＤ３から出射された行きの光路において、光学素子ＯＥの第２領域を通過した際に、＋１次の回折光となり、ＣＤの情報記録面上で反射し、帰りの光路において、光学素子ＯＥの第２領域を通過して−１次の回折光となる光束は、図１０に示すように、回折角が行きと帰りで異なるため、光軸に平行な光束とはならず、フレアのまま光検出器に到達させることが出来る。また、行きの光路において−１次の回折光であり、帰りの光路において＋１次の回折光となるものについても同様に、光軸に平行な光束とならないため、フレアのまま光検出器に到達させることが出来る。従って、これらの回折光同士が、干渉を起こすことも防止できる。以上より、ＣＤに記録された情報を良好に読み取ることが出来る。
【００５０】
尚、開口制限機能を発揮する回折構造の具体的寸法としては、図１３において対物レンズのＣＤ波長での焦点距離が２．３ｍｍで光ディスクの情報記録面からＬＤまたはセンサの受光面への倍率が１５倍の時の設計例を示すと、図２に示す光学素子ＯＥにおいて、第２領域の外径が３．９１ｍｍ、第２領域の内径が２．３０ｍｍであるとき、図３において、放射状の回折構造ＤＳを構成する凸部ＰＪは、放射方向の長さＬが０．８０５ｍｍとなる。更に、凸部ＰＪの内径側の幅Ｗ１を３５μｍ、外径側の幅Ｗ２を６０μｍ、高さＨを３．７６μｍとし、光学素子の屈折率を波長分散を無視して１．５４とすると、この放射回折構造では、４０５ｎｍの波長と６５５ｎｍの波長では回折せず、ほとんど透過し、波長が７８５ｎｍの光のみ±１次の回折光を発生させ、光ディスクの情報記録面上で、図２３に示すように必要なＮＡ以外の光束をフレアとすることができ、本実施例の形態の光ピックアップ装置で好適な開口制限機能を発揮できる。さらに光ディスクの情報記録面からの反射光が、再度光学素子ＯＥや対物レンズＯＢＪを通過した際に十分大きなフレアとし、センサーに入射しないようにするには、図９に示すような光学素子ＯＥにおいて、第２領域の放射回折構造を６分割し、それぞれ対向するように回折構造を領域ＤＳ２と領域ＤＳ２’に分け、領域ＤＳ２は上記Ｗ１及びＷ２とし、領域ＤＳ２’では、領域ＤＳ２と異なる内径側の幅Ｗ１’と外径側の幅Ｗ２’をとるようにする。ここでＷ１’を２４μｍ、Ｗ２’を４０μｍとした場合の、光ディスクの情報記録面上での+１次の回折光のスポットと−１次の回折光のそれぞれのスポットの様子をそれぞれ図１４に示す。これらのスポットは合成され、図１５に示すようなスポットができる。この図からわかるように先ずは光ディスクの情報記録面において、良好な開口制限機能を発揮している。さらに光ディスクの情報記録面からセンサ（光検出器）の受光面上までの倍率が１５倍の場合のセンサ上でのスポットを図１６に示す。この倍率での非点収差法でつかう４分割タイプの光検出器におけるメインセンサの大きさは１２０μｍ□程度であるから、センサの受光面においても、フレアは十分にセンサの受光面を外れている。
【００５１】
前述した輪帯回折において同様な効果を得るには、光学素子ＯＥの構造を図１７に示すようにし、内周のピッチＰ０を１５μｍ、すなわち内周側の幅Ｗ０を７．５μｍ、最外周のピッチを１２μｍ、すなわち幅Ｗ１を６μｍとする必要がある。高さHおよび光学素子の屈折率は上記と同様３．７６μｍと１．５４である。このようにするとようやくセンサの受光面上でのスポットは、図１８に示すように上記放射回折と同様のものが得られる。このように放射回折を用いると輪帯回折に較べ、細かくない構造でセンサ上のフレアを広げることができる。従って、本発明によって、より容易に製造できる光学素子で、同様のフレアの効果を得る事が可能となる。
【００５２】
また、放射回折構造を用いた開口制限素子の他の実施例として、上記６分割した光学素子に対し、分割数を減らし２分割としたものを例に示す。かかる放射回折構造の分割例を図２６に示している。回折構造の領域ＤＳ２、ＤＳ２’の幅Ｗ１，Ｗ２、Ｗ１’,Ｗ２’および高さや屈折率は６分割のものと同じである。この光学素子による光ディスクの情報記録面上での±1次回折光によるスポットを図１９に示し、光ディスクの情報記録面上での合成スポットとセンサの受光面上でのスポットを図２０に示す。更に、図２７に、ＢＤ／ＤＶＤ互換用に使用する回折構造の一設計例を示す。一段の場合（ａ）及び二段の場合（ｂ）、いずれも回折構造の段差ｄは０．７５μｍとなる。
【００５３】
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、適宜変更や改良が可能であることはもちろんである。例えば、本実施の形態では、ＢＤ，ＤＶＤ，ＣＤの３互換タイプであったが、ＨＤ，ＤＶＤ，ＣＤの３互換タイプにも適用可能である。放射状の回折構造は、光源側或いは光ディスク側のいずれに設けられても良い。又、本発明の光学素子を用いる光ピックアップ装置は、２種類の光ディスクに対して互換可能に情報の記録／再生を行うものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】従来例の光学素子（平行平板とする）の光軸直交方向断面図である。
【図２】光学素子ＯＥを光軸方向から見た図である。
【図３】放射状の回折構造ＤＳ２を拡大して示す断面斜視図である。
【図４】光学素子ＯＥと、光ディスクの情報記録面上におけるスポット光との関係を示す模式図である。
【図５】本発明の光学素子の一例を光軸方向に見た図である。
【図６】本発明に含まれない光学素子の一例を光軸方向に見た図である。
【図７】本発明に含まれない光学素子の一例を光軸方向に見た図である。
【図８】バイナリ構造の回折構造の断面を拡大して示す模式図である
【図９】本発明の光学素子の別例を光軸方向に見た図である。
【図１０】図９に示す例に対応するバイナリ構造の回折構造の断面を拡大して示す模式図である
【図１１】片側階段型の回折構造を有する光学素子について示す、図８と同様な模式図である。
【図１２】ラインアンドスペース構造ＬＳＳの一例を示す斜視図である。
【図１３】高密度光ディスクＢＤ（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。
【図１４】光ディスクの情報記録面上での+１次の回折光のスポット（ａ）と、−１次の回折光のそれぞれのスポット（ｂ）の様子を示す図である。
【図１５】合成されたスポットを示す図である。
【図１６】光ディスクの情報記録面からセンサ（光検出器）の受光面上までの倍率が１５倍の場合のセンサの受光面上でのスポットを示す図である。
【図１７】光学素子ＯＥの構造を示す図であり、（ａ）は光学素子ＯＥを光軸方向に見た正面図、（ｂ）は、（ａ）の光学素子ＯＥをA-A線で切断して矢印方向に見た断面図である。
【図１８】センサの受光面上でのスポットの例を示す図である。
【図１９】光学素子による光ディスクの情報記録面上での＋1次回折光によるスポット（ａ）と、−１次回折光によるスポット（ｂ）を示す図である。
【図２０】光ディスクの情報記録面上での合成スポットとセンサの受光面上でのスポットを示す図である。
【図２１】片面に構造性複屈折構造ＳＤを形成し、もう片面に本発明にかかる放射状回折構造ＤＳを形成した光学素子ＯＥを示す断面斜視図である。
【図２２】バイナリ構造である回折構造の例を光学素子の光軸直交方向に見た図である。
【図２３】光ディスクの情報記録面において、記録マークとスポットとの位置関係を示す図である。
【図２４】第２領域の光軸に近い側から周辺に向うに従い、徐々にピッチが小さくなる輪帯状回折による開口制限素子での光ディスクの情報記録面上のスポット（ａ）と、センサの受光面上のスポット（ｂ）の例を示している図である。
【図２５】輪帯状回折構造で回折された光が、光ディスクの情報記録面でスポット位置から離れた位置に入射し、そこで反射して輪帯状回折に再度入射する様子を示す概略図である。
【図２６】放射回折構造を２分割とした例を示す図である。
【図２７】ＢＤ／ＤＶＤ互換用に使用する回折構造の一設計例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５５】
ＡＣ１ ２軸アクチュエータ
ＡＣ２ １軸アクチュエータ
ＡＰ 絞り
ＢＳ１ 第１偏光ビームスプリッタ
ＢＳ２ 第２偏光ビームスプリッタ
ＣＯＬ１ 第１コリメータ
ＣＯＬ２ 第２コリメータ
ＤＳ 回折構造
ＤＳ１ 輪帯状の回折構造
ＤＳ２ 放射状の回折構造
ＤＳ２Ａ 階段型の回折構造
ＥＸＰ ビームエキスパンダー
ＨＬ ホログラムレーザ
Ｌ１ レンズ
Ｌ２ レンズ
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
ＬＤＰ レーザユニット
ＬＳＳ ラインアンドスペース構造
ＮＡ１ 開口数
ＮＡ２ 開口数
ＮＡ３ 開口数
ＯＢＪ 対物レンズ
ＯＥ 光学素子
ＰＢＳ１ 第１偏光ビームスプリッタ
ＰＤ１ 光検出器
ＰＤ２ 光検出器
ＰＪ 凸部
ＰＬ１ 保護層
ＰＬ２ 保護層
ＰＬ３ 保護層
ＰＵ１ 光ピックアップ装置
ＲＬ１ 情報記録面
ＲＬ２ 情報記録面
ＲＬ３ 情報記録面
ＳＥＮ センサーレンズ
【図１】
2008198295.tif 000003
【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１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２７】
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【図９】
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【図２６】
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