(57)【要約】    【課題】  ４種の光記録媒体に対する記録・再生に適用可能であって、しかも回折効率が高く、かつ光学性能をさらに高めた光学素子及びその光学素子を用いた光ピックアップ装置を提供する。    【解決手段】  等方性材料の第１部材１１ａと、入射偏光方向によって屈折率が異なる第２部材１１ｂと、等方性材料の第３部材１１ｃとが順に積層され、第１部材１１ａと第２部材１１ｂの境界に設けられた第１回折部１１ｄと、第３部材１１ｃに設けられた第２回折部１１ｅとによって、光学素子１１を構成する。その光学素子１１を単一の対物レンズの前に配置し、かつその光学素子１１の入射光の偏光方向を切り換えることにより、４種の光記録媒体に対応する。【選択図】  図３
2008226327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光記録媒体に対する記録又は再生を行う光ピックアップ装置に用いられる光学素子であって、
等方性材料からなる第１部材と、入射光の偏光方向によって屈折率が異なる第２部材と、等方性材料からなる第３部材とが順に積層され、前記第１部材と第２部材の境界に第１回折部が設けられ、
前記第３部材に第２回折部が設けられていることを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記光学素子は、異なる３種類の波長λｉ（ｉ＝１〜３）を有する３種類のレーザ光に対応可能な光学素子であり、前記波長λｉはそれぞれ、４００≦λ１≦４１６（ｎｍ）、６５０≦λ２≦６７０（ｎｍ）、及び７７０≦λ３≦８００（ｎｍ）なる関係を満たし、
前記波長λｉにおける前記第３部材の屈折率をｎｃｉとし、前記第２回折部の階段状段差の１段当たりの深さをｄｃとするとき、次の２式を共に満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学素子：
（ｎｃ１−１）・ｄｃ／λ１≒ｋ１
（ｎｃ３−１）・ｄｃ／λ３≒ｋ３
ただし、ｋ１及びｋ３は共に整数で且つｋ１＞ｋ３。
【請求項３】
前記波長λｉにおける前記第１部材の屈折率をｎａｉとし、前記波長λｉにおける前記第２部材の第１直線偏光に対する屈折率をｎｇｉとし、前記波長λｉにおける前記第２部材の前記第１直線偏光と直交する第２直線偏光に対する屈折率をｎｏｉとし、前記第１回折部の全体の深さをｄａとするとき、次の４式を共に満たすことを特徴とする請求項２に記載の光学素子：
（ｎｇ１−ｎａ１）・ｄａ／λ１≒０
（ｎｇ２−ｎａ２）・ｄａ／λ２≒０
（ｎｏ１−ｎａ１）・ｄａ／λ１≒ｍｏ１
（ｎｏ３−ｎａ３）・ｄａ／λ３≒ｍｏ３
ただし、ｍｏ１＝２ｊ，ｍｏ３＝ｊ、ｊは１以上の整数。
【請求項４】
前記波長λｉにおける前記第１部材の屈折率をｎａｉとし、前記波長λｉにおける前記第２部材の第１直線偏光に対する屈折率をｎｇｉとし、前記波長λｉにおける前記第２部材の前記第１直線偏光と直交する第２直線偏光に対する屈折率をｎｏｉとし、前記第１回折部の全体の深さをｄａとするとき、次の４式を共に満たすことを特徴とする請求項２に記載の光学素子：
（ｎｇ１−ｎａ１）・ｄａ／λ１≒０
（ｎｇ２−ｎａ２）・ｄａ／λ２≒０
（ｎｏ１−ｎａ１）・ｄａ／λ１≒ｍｏ１
（ｎｏ３−ｎａ３）・ｄａ／λ３≒ｍｏ３
ただし、ｍｏ１＝３ｊ，ｍｏ３＝２ｊ、ｊは１以上の整数。
【請求項５】
複数の光記録媒体に対する記録又は再生を行う光ピックアップ装置において、
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光記録媒体とに対して選択的に記録又は再生を行うために、第１波長の第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である第３基板厚さを有する第３光記録媒体に対して選択的に記録又は再生を行うために、前記第１波長よりも長い第２波長の第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４基板厚さを有する第４光記録媒体に対して選択的に記録又は再生を行うために、前記第２波長よりも長い第３波長の第３レーザ光を出射する第３レーザ光源と、
前記第１光記録媒体に対する記録又は再生を行う際に最適に設計されている対物レンズと、
前記対物レンズの前に配置され、球面収差を補正するための光学素子とを備え、
前記第１光記録媒体及び前記第３光記録媒体に対する記録又は再生を行う場合には、前記光学素子に対して、前記第１レーザ光及び前記第２レーザ光を第１直線偏光で入射させ、
前記第２光記録媒体及び前記第４光記録媒体に対する記録又は再生を行う場合には、前記光学素子に対して、前記第１レーザ光及び前記第３レーザ光を前記第１直線偏光と直交する第２直線偏光で入射させ、
前記光学素子は、等方性材料からなる第１部材と、入射光の偏光方向によって屈折率が異なる第２部材と、等方性材料からなる第３部材とが順に積層され、前記第１部材と第２部材の境界に第１回折部が設けられ、
前記第３部材に第２回折部が設けられていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記第１〜第３レーザ光源と前記光学素子との間に、偏光面を切り換えるための偏光面切換素子をさらに備え、
前記第１光記録媒体及び前記第３光記録媒体に対する記録又は再生を行う場合には、前記偏光面切換素子に入射された直線偏光を前記第１直線偏光として出射し、
前記第２光記録媒体及び前記第４光記録媒体に対する記録又は再生を行う湯合には、前記偏光面切換素子に入射された直線偏光を前記第２直線偏光として出射するように前記偏光面切換素子を制御することを特徴とする請求項５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、複数の光記録媒体に対して記録又は再生を行う光ピックアップ装置に用いられる光学素子であって、１つの対物レンズで４種類の光記録媒体に対する記録又は再生を行うことを可能にする光学素子及びその光学素子を用いた光ピックアップ装置に関する。
【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、音声情報、あるいはコンピュータデータなどの情報信号を透明基板上の螺旋状又は同心円状に形成されたトラックに高密度に記録できること、及び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、すなわちＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）及びＨＤ−ＤＶＤ（Ｈｉｇｈ  Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  ＤＶＤ）が流通している。
【０００４】
まず、上記したＣＤには、波長が７８５ｎｍ前後のレーザ光を開口数（以下「ＮＡ」という）が０．４５程度の対物レンズで絞って得たレーザビームが照射され、レーザビーム入射面から１．２ｍｍ（基板厚さ）隔てられた位置にある信号面に情報信号が記録され、記録された情報信号が再生される。
【０００５】
また、上記したＤＶＤには、波長が６５０ｎｍ前後のレーザ光を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が照射され、レーザビーム入射面から０．６ｍｍ（基板厚さ）隔てられた位置にある信号面に情報信号が記録され、記録された情報信号が再生される。この際、ＤＶＤの記録容量はＣＤよりも６〜８倍高められており、ディスク基板の直径が１２ｃｍのＤＶＤでは、片面で４．７ＧＢ（ギガバイト）程度である。
【０００６】
また、上記したＢＤには、波長が４０５ｎｍ前後のレーザ光をＮＡが０．８５程度の対物レンズで絞って得たレーザビームが照射され、レーザビーム入射面から０．１ｍｍ（基板厚さ）隔てられた位置にある信号面に情報信号が記録され、記録された情報信号が再生される。この際、ＢＤの記録容量はＤＶＤよりも５倍高められており、ディスク基板の直径が１２ｃｍのＢＤでは、片面で２５ＧＢ（ギガバイト）程度である。
【０００７】
また、上記したＨＤ−ＤＶＤには、波長が４０５ｎｍ前後のレーザ光をＮＡが０．６５程度の対物レンズで絞って得たレーザビームが照射され、レーザビーム入射面から０．６ｍｍ（基板厚さ）隔てられた位置にある信号面に情報信号が記録され、記録された情報信号が再生される。この際、ＨＤ−ＤＶＤの記録容量はＤＶＤよりも３倍高められており、ディスク基板の直径が１２ｃｍのＨＤ−ＤＶＤでは、片面で１５ＧＢ（ギガバイト）程度である。
【０００８】
上述した４種類の光記録媒体に対して１つの光ピックアップを用いて、記録又は再生を行う光ピックアップ装置が特許文献１に示されている。
【０００９】
図１７は特許文献１に示された光ピックアップ装置１００の一例を示した図であり、図１８は光ピックアップ装置１００に使われる偏光選択性回折格子１０７の一例を示した図である。以下図１７及び１８を参照して従来の光ピックアップ装置を説明する。
【００１０】
光ピックアップ装置１００は、特許文献１に開示されている１つの対物レンズで４種類の光記録媒体に対する記録又は再生を行う光ピックアップ装置であり、図１８に示した偏光選択性収差補正素子１０７は光ピックアップ装置１００に必要不可欠な重要部品である。
【００１１】
図１７には、光記録媒体となる光ディスクとして、第１光記録媒体（ＢＤ）１１０ａ、第２光記録媒体（ＨＤ−ＤＶＤ）１１０ｂ、第３光記録媒体（ＤＶＤ）１１０ｃ、第４光記録媒体（ＣＤ）１１０ｄが示されている。記録又は再生時にはいずれかの光記録媒体１種のみが図示しない回転機構にセットされ、駆動回転される。
【００１２】
まず、第１光記録媒体（ＢＤ）１１０ａに対する記録又は再生を行う場合について説明する。波長４０５ｎｍの半導体レーザ１０１から出射された直線偏光の発散光は、コリメートレンズ１０２で略平行光とされ、偏光面切換素子１０３で偏光方向が９０°回転され、ハーフミラー１０４、トリクロイックプリズム１１５を透過し、偏向プリズム１０５で光路が９０°偏向され、ゲストホスト型液晶開口制限素子１０６ａと、偏光選択性収差補正素子１０７を不感帯透過し、対物レンズ１０９に入射し、第１光記録媒体（ＢＤ）１１０ａ上に微小スポットとして集光され、情報の記録又は再生が行われる。
【００１３】
次に、第２光記録媒体（ＨＤ−ＤＶＤ）１１０ｂに対する記録又は再生を行う場合について説明する。波長４０５ｎｍの半導体レーザ１０１から出射された直線偏光の発散光は、コリメートレンズ１０２で略平行光とされ、偏光面切換素子１０３では偏光面を回転せずにそのまま通過し、ハーフミラー１０４、トリクロイックプリズム１１５を透過し、偏向プリズム１０５で光路が９０°偏向され、ゲストホスト型液晶開口制限素子１０６ａでＮＡが０．６５に制限され、偏光選択性収差補正素子１０７において所定の球面収差が付加され、対物レンズ１０９に入射し、第２光記録媒体（ＨＤ−ＤＶＤ）１１０ｂ上に微小スポットとして集光され、情報の記録又は再生が行われる。
【００１４】
次に、第３光記録媒体（ＤＶＤ）１１０ｃに対する記録又は再生を行う場合について説明する。ホログラムユニット２０１の半導体レーザ２０１ａから出射された波長６６０ｎｍの光束は、ホログラム２０１ｂを透過し、コリメートレンズ２０２で所定の有限系の光束とされ、ダイクロイックプリズム２０４を透過し、トリクロイックプリズム１１５によって偏向プリズム１０５の方向に反射され、偏向プリズム１０５によって光路が９０°偏向され、ゲストホスト型液晶開口制限素子１０６ａでＮＡが０．６５に制限され、偏光選択性収差補正素子１０７において所定の球面収差が付加され、対物レンズ１０９に入射し、第３光記録媒体（ＤＶＤ）１１０ｃ上に微小スポットとして集光され、情報の記録又は再生が行われる。
【００１５】
次に、第４光記録媒体（ＣＤ）１１０ｄに対する記録又は再生を行う場合について説明する。ホログラムユニット２１１の半導体レーザ２１１ａから出射された波長７８５ｎｍの光束は、ホログラム２１１ｂを透過し、コリメートレンズ２１２で所定の有限系の光束とされ、ダイクロイックプリズム２０４で反射し、トリクロイックプリズム１１５によって偏向プリズム１０５の方向に反射され、偏向プリズム１０５によって光路が９０°偏向され、ゲストホスト型液晶開口制限素子１０６ａでＮＡが０．５に制限され、偏光選択性収差補正素子１０７において所定の球面収差が付加され、対物レンズ１０９に入射し、第４光記録媒体（ＣＤ）１１０ｄ上に微小スポットとして集光され、情報の記録又は再生が行われる。
【００１６】
次に、重要部品である偏光選択性収差補正素子１０７について簡略に説明する。図１８（ａ）と図１８（ｂ）に示した偏光選択性収差補正素子１０７は、等方性媒質１３３と複屈折媒質１３４と、これらを挟むようにして配置されたガラス１３０とからなる。複屈折媒質１３４は図１８（ａ）に示すように鋸歯状に形成されたものが円心部から円周に向けて、同心円に多数形成された形状となっている。等方性媒質１３３はこの複屈折媒質１３４と相補的な形状であり、複屈折媒質１３４の鋸歯状に形成された面に密着している。
【００１７】
第１光記録媒体（ＢＤ）１１０ａと第２光記録媒体（ＨＤ−ＤＶＤ）１１０ｂは基板厚さが異なるため、ＮＡが０．８５で基板厚さが０．１ｍｍの第１光記録媒体（ＢＤ）１１０ａに対して無限系の光束で波面収差が最小となる対物レンズ１０９を使い、ＮＡが０．６５で基板厚さが０．６ｍｍの第２光記録媒体（ＨＤ−ＤＶＤ）１１０ｂに無限系の光束で記録又は再生をしようとしても、球面収差が発生し、情報の記録又は再生が困難となる。第３光記録媒体（ＤＶＤ）１１０ｃ及び第４光記録媒体（ＣＤ）１１０ｄについても無限系の光束で記録又は再生をしようとしても同様に球面収差が発生し、情報の記録又は再生が困難となる。
【００１８】
次に、この偏光選択性収差補正素子１０７を利用した収差補正方法について説明する。偏光選択性収差補正素子１０７の複屈折媒質１３４は入射される光束の偏光方向によって、常光線に対する屈折率ｎｏと、異常光線に対する屈折率ｎｅをもつ。波長４０５ｎｍに対する複屈折媒質１３４の屈折率をｎｏ＿４０５及びｎｅ＿４０５とする。また、波長４０５ｎｍに対する等方性媒質１３３の屈折率ｎ１＿４０５と複屈折媒質１３４の異常光線に対する屈折率ｎｅ＿４０５は等しく設定してある。
【００１９】
第１光記録媒体（ＢＤ）１１０ａに対する記録又は再生を行う場合は、偏光選択性収差補正素子１０７への入射光束の偏光方向を異常光線の偏光方向と等しくする。すると、等方性媒質１３３の屈折率ｎ１＿４０５と複屈折媒質１３４の異常光線に対する屈折率ｎｅ＿４０５が同じであるため、波長４０５ｎｍの光束は何の影響も受けずに透過する。すなわち、第１光記録媒体（ＢＤ）１１０ａに対して、偏光選択性収差補正素子１０７は不感帯となっている。
【００２０】
第２光記録媒体（ＨＤ−ＤＶＤ）１１０ｂに対する記録又は再生を行う場合は、偏光選択性収差補正素子１０７への入射光束の偏光方向は第１光記録媒体（ＢＤ）１１０ａの時の偏光方向と直交する方向（常光線の偏光方向）に偏光された光束とする。その光束が入射されると、等方性媒質１３３の屈折率ｎ１＿４０５と複屈折媒質１３４の常光線に対する屈折率ｎｏ＿４０５とが異なっているので、偏光選択性収差補正素子１０７の等方性媒質１３３と複屈折媒質１３４の境界面の形状によって回折が起きて光束の進行経路が変わり、球面収差を補正することができる。
【００２１】
第３光記録媒体（ＤＶＤ）１１０ｃに対する記録又は再生を行う場合は、波長６６０ｎｍに対する等方性媒質１３３の屈折率ｎ１＿６６０と複屈折媒質１３４の異常光線に対する屈折率ｎｅ＿６６０を等しくしているので、等方性媒質１３３の屈折率ｎ１＿６６０と波長６６０ｎｍに対する複屈折媒質１３４の屈折率ｎｏ＿６６０は異なるものとなる。すなわち、波長６６０ｎｍの光束に対しては等方性媒質１３３と複屈折媒質１３４で互いに異なる屈折率となるため、偏光選択性収差補正素子１０７の等方性媒質１３３と複屈折媒質１３４の境界面の形状によって回折が起きて、球面収差を補正することができる。またこの時、球面収差補正をより満足なものとするため有限系の光学系を使用している。
【００２２】
第４光記録媒体（ＣＤ）１１０ｄに対する記録又は再生を行う場合も、第３光記録媒体（ＤＶＤ）１１０ｃの場合と同様に球面収差を補正することができる。
【００２３】
【特許文献１】特開２００６−１２３９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
ところで、従来の光ピックアップ装置１００が各光記録媒体に対する記録又は再生を行う場合の偏光選択性収差補正素子１０７の光学性能、すなわち回折効率やレンズシフトによる収差特性などが、特許文献１には開示されていない。本願発明の発明者が解析したところ、回折次数の選択次第ですべての光記録媒体について回折効率を高くすることができるが、この場合、収差補正を行うと、光記録媒体によっては、倍率の高い有限系の光束でなければ情報の記録又は再生ができないことがある。しかし、有限系の倍率を高くすると、レンズシフトによる収差特性などの光学性能が厳しくなる問題がある。一方、すべての光記録媒体に対し倍率の低い有限系あるいは無限系の光束を用いる場合には、偏光選択性収差補正素子として回折効率が低いものを用いなければ情報の記録又は再生を実現できないことが確認された。
【００２５】
本発明は、この点を考慮してなされたものであり、ＢＤ、ＨＤ−ＤＶＤ、ＤＶＤ、及びＣＤの４種全ての光記録媒体に対する記録・再生に適用可能であって、しかも回折効率が高く、かつ光学性能をさらに高めた光学素子及びその光学素子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】
【００２６】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、複数の光記録媒体に対する記録又は再生を行う光ピックアップ装置に用いられる光学素子であって、等方性材料からなる第１部材（１１ａ）と、入射光の偏光方向によって屈折率が異なる第２部材（１１ｂ）と、等方性材料からなる第３部材（１１ｃ）とが順に積層され、前記第１部材と第２部材の境界に第１回折部（１１ｄ）が設けられ、前記第３部材に第２回折部（１１ｅ）が設けられていることを特徴とする。
【００２７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光学素子であって、異なる３種類の波長λｉ（ｉ＝１〜３）を有する３種類のレーザ光に対応可能な光学素子であり、前記波長λｉはそれぞれ、４００≦λ１≦４１６（ｎｍ）、６５０≦λ２≦６７０（ｎｍ）、及び７７０≦λ３≦８００（ｎｍ）なる関係を満たし、前記波長λｉにおける前記第３部材（１１ｃ）の屈折率をｎｃｉとし、前記第２回折部（１１ｅ）の階段状段差の１段当たりの深さをｄｃとするとき、次の２式を共に満たすことを特徴とする：
（ｎｃ１−１）・ｄｃ／λ１≒ｋ１
（ｎｃ３−１）・ｄｃ／λ３≒ｋ３
ただし、ｋ１及びｋ３は共に整数で且つｋ１＞ｋ３。
【００２８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の光学素子であって、前記波長λｉにおける前記第１部材（１１ａ）の屈折率をｎａｉとし、前記波長λｉにおける前記第２部材（１１ｂ）の第１直線偏光（Ｐ）に対する屈折率をｎｇｉとし、前記波長λｉにおける前記第２部材（１１ｂ）の前記第１直線偏光（Ｐ）と直交する第２直線偏光（Ｓ）に対する屈折率をｎｏｉとし、前記第１回折部（１１ｄ）の全体の深さをｄａとするとき、次の４式を共に満たすことを特徴とする：
（ｎｇ１−ｎａ１）・ｄａ／λ１≒０
（ｎｇ２−ｎａ２）・ｄａ／λ２≒０
（ｎｏ１−ｎａ１）・ｄａ／λ１≒ｍｏ１
（ｎｏ３−ｎａ３）・ｄａ／λ３≒ｍｏ３
ただし、ｍｏ１＝２ｊ，ｍｏ３＝ｊ、ｊは１以上の整数。
【００２９】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の光学素子であって、前記波長λｉにおける前記第１部材（１１ａ）の屈折率をｎａｉとし、前記波長λｉにおける前記第２部材（１１ｂ）の第１直線偏光（Ｐ）に対する屈折率をｎｇｉとし、前記波長λｉにおける前記第２部材（１１ｂ）の前記第１直線偏光（Ｐ）と直交する第２直線偏光（Ｓ）に対する屈折率をｎｏｉとし、前記第１回折部（１１ｄ）の全体の深さをｄａとするとき、次の４式を共に満たすことを特徴とする：
（ｎｇ１−ｎａ１）・ｄａ／λ１≒０
（ｎｇ２−ｎａ２）・ｄａ／λ２≒０
（ｎｏ１−ｎａ１）・ｄａ／λ１≒ｍｏ１
（ｎｏ３−ｎａ３）・ｄａ／λ３≒ｍｏ３
ただし、ｍｏ１＝３ｊ，ｍｏ３＝２ｊ、ｊは１以上の整数。
【００３０】
請求項５に記載の発明は、複数の光記録媒体に対する記録又は再生を行う光ピックアップ装置において、第１基板厚さを有する第１光記録媒体（ＢＤ）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（ＨＤ−ＤＶＤ）とに対して選択的に記録又は再生を行うために、第１波長の第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である第３基板厚さを有する第３光記録媒体（ＤＶＤ）に対して選択的に記録又は再生を行うために、前記第１波長よりも長い第２波長の第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４基板厚さを有する第４光記録媒体（ＣＤ）に対して選択的に記録又は再生を行うために、前記第２波長よりも長い第３波長の第３レーザ光を出射する第３レーザ光源と、前記第１光記録媒体（ＢＤ）に対する記録又は再生を行う際に最適に設計されている対物レンズと、前記対物レンズの前に配置され、球面収差を補正するための光学素子とを備え、前記第１光記録媒体（ＢＤ）及び前記第３光記録媒体（ＤＶＤ）に対する記録又は再生を行う場合には、前記光学素子に対して、前記第１レーザ光及び前記第２レーザ光を第１直線偏光（Ｐ）で入射させ、前記第２光記録媒体（ＨＤ−ＤＶＤ）及び前記第４光記録媒体（ＣＤ）に対する記録又は再生を行う場合には、前記光学素子に対して、前記第１レーザ光及び前記第３レーザ光を前記第１直線偏光（Ｐ）と直交する第２直線偏光（Ｓ）で入射させ、前記光学素子は、等方性材料からなる第１部材（１１ａ）と、入射光の偏光方向によって屈折率が異なる第２部材（１１ｂ）と、等方性材料からなる第３部材（１１ｃ）とが順に積層され、前記第１部材（１１ａ）と第２部材（１１ｂ）の境界に第１回折部（１１ｄ）が設けられ、前記第３部材（１１ｃ）に第２回折部（１１ｅ）が設けられていることを特徴とする。
【００３１】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の光ピックアップ装置において、前記第１〜第３レーザ光源と前記光学素子との間に、偏光面を切り換えるための偏光面切換素子をさらに備え、前記第１光記録媒体（ＢＤ）及び前記第３光記録媒体（ＤＶＤ）に対する記録又は再生を行う場合には、前記偏光面切換素子に入射された直線偏光を前記第１直線偏光（Ｐ）として出射し、前記第２光記録媒体（ＨＤ−ＤＶＤ）及び前記第４光記録媒体（ＣＤ）に対する記録又は再生を行う湯合には、前記偏光面切換素子に入射された直線偏光を前記第２直線偏光（Ｓ）として出射するように前記偏光面切換素子を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
請求項１、請求項２、請求項３、及び請求項４に記載の発明によれば、単一の対物レンズで、第１〜第４光記録媒体に対する記録又は再生を行う光ピックアップ装置に利用する光学素子であって、すべての光記録媒体で光学性能が良く、且つ回折効率が高い光学素子を提供することができる。
【００３３】
請求項５及び請求項６に記載の発明によれば、第１〜第３レーザ光源から出射される第１〜第３レーザ光が、球面収差を補正する光学素子、及び第１光記録媒体に対する記録又は再生を行う際に最適に設計されている対物レンズを介して第１〜第４光記録媒体の何れかに照射され、情報の記録又は再生が行われる。第１及び第３光記録媒体に対する記録又は再生を行う場合には、それぞれ第１及び第２レーザ光が第１直線偏光Ｐとして光学素子に入射され、第２及び第４光記録媒体に対する記録又は再生を行う場合には、それぞれ第１及び第３レーザ光が第１直線偏光Ｐと直交する第２直線偏光Ｓとして光学素子に入射される。これにより、光学素子において、各光記録媒体に適した球面収差補正が行われる。光学素子は、請求項１に記載された光学素子に相当するものであるので、第１〜第４光記録媒体のすべてに対して光学性能が良く、且つ回折効率が高い状態で記録又は再生を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は本発明の一実施形態にかかる光ピックアップ装置の全体構成を示すブロック図である。光ピックアップ装置１は、波長λ１＝４０８ｎｍの第１レーザ光Ｌ１により、第１光記録媒体信号面２１ｂに情報信号を有する基板厚さｔ１（＝０．１ｍｍ）の第１光記録媒体（以下「ＢＤ」という）２１に対する記録又は再生を行う。ＢＤ２１は、その信号面２１ｂに情報信号が記録される。
【００３５】
また、光ピックアップ装置１は、上記した第１レーザ光Ｌ１により、基板厚さｔ２（＝０．６ｍｍ）の第２光記録媒体（以下「ＨＤ−ＤＶＤ」という）２２に対する記録又は再生を行う。ＨＤ−ＤＶＤ２２は、その信号面２２ｂに情報信号が記録される。
【００３６】
また、光ピックアップ装置１は、波長λ２＝６５５ｎｍの第２レーザ光Ｌ２により、基板厚さｔ３（＝０．６ｍｍ）の第３光記録媒体（以下「ＤＶＤ」という）２３に対する記録又は再生を行う。ＤＶＤ２３は、その信号面２３ｂに情報信号が記録される。
【００３７】
また、光ピックアップ装置１は、波長λ３＝７８５ｎｍの第３レーザ光Ｌ３により、基板厚さｔ４（＝１．２ｍｍ）の第４光記録媒体（以下「ＣＤ」という）２４に対する記録又は再生を行う。ＣＤ２４は、その信号面２４ｂに情報信号が記録される。
【００３８】
ここで、上記した光記録媒体となるＢＤ２１、ＨＤ−ＤＶＤ２２、ＤＶＤ２３、及びＣＤ２４は、信号面までの基板と補強板を貼り合せた合計厚さが約１．２ｍｍである。
【００３９】
図１を用いて、光ピックアップ装置１を構成する光学部品について説明する。第１レーザ光源２は波長λ１＝４０８ｎｍの第１レーザ光Ｌ１を出射する。第１グレーティング３はＢＤ２１に対する記録又は再生を行う際のトラック位置を検出するために、第１レーザ光源２から射出された第１レーザ光Ｌ１を３つのビームに分割する。第１プリズム４は第１波長選択性誘電体多層膜４ａを備え、この第１波長選択性誘電体多層膜４ａによって波長λ１の第１レーザ光Ｌ１を透過させ、波長λ２の第２レーザ光Ｌ２を反射する。
【００４０】
ハーフミラー５は、誘電体多層膜５ａを備え、波長λ１及びλ２の第１レーザ光Ｌ１及び第２レーザ光Ｌ２に対して、それぞれ入射光の３０％を透過させ、７０％を反射する。第２プリズム６は第２波長選択性誘電体多層膜６ａを備え、この第２波長選択性誘電体多層膜６ａによって波長λ１及びλ２の第１レーザ光Ｌ１及び第２レーザ光Ｌ２を透過させ、波長λ３の第３レーザ光Ｌ３を反射する。コリメータレンズ７は、波長λ１、λ２、及びλ３の第１レーザ光Ｌ１、第２レーザ光Ｌ２、及び第３レーザ光Ｌ３を平行光、倍率の低い収束光、もしくは倍率の低い発散光とする。
【００４１】
偏光面切換素子８は、波長λ１の光に対してλ１／２板、波長λ２の光に対してλ２／２板、波長λ３の光に対してλ３／２板の作用を与える波長板である。以下、偏光面切換素子８を波長板８と記す。図２（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）は波長板８とそれによる偏光面切換方法を説明するための図である。図２（ａ）は波長板８の初期状態（実線部）と４５°方向回転させたときの状態（破線部）を示している。図２（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ図２（ａ）の初期状態（状態Ａ）及び４５°方向回転させたときの状態（状態Ｂ）をｚ（光軸）方向から見た図である。図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、状態Ａでは、波長板８の光学軸がｙ軸に平行に配置される。ｙ軸は光軸（ｚ軸）と垂直な方向である。入射光の波長板８への入射偏光方向がｙ軸と平行なときは、入射光はｙ軸と平行な状態の偏光方向のまま出射する。波長板８を４５°方向回転させた場合（状態Ｂ：図２（ｃ））において、入射光の波長板８への入射偏光方向がｙ軸と平行なときは、入射光は偏光方向が９０°回転し、ｘ軸と平行な状態の偏光方向で出射する。
【００４２】
立上ミラー９は、反射膜９ａを備え、波長λ１、λ２、及びλ３の第１レーザ光Ｌ１、第２レーザ光Ｌ２、及び第３レーザ光Ｌ３を反射する。開口制限素子１０は、波長選択性誘電体多層膜（図示せず）を備え、ＨＤ−ＤＶＤ２２に対して、ＮＡを０．６５、ＤＶＤ２３に対してＮＡを０．６、ＣＤ２４に対してＮＡを０．４５に制限する。
【００４３】
光学素子１１は各光記録媒体に対応して球面収差を補正するためのものであり、詳細は後述する。対物レンズ１２は、第１レーザ光Ｌ１をＢＤ２１の信号面２１ｂ、またはＨＤ−ＤＶＤ２２の信号面２２ｂに集光するとともに、第２レーザ光Ｌ２及び第３レーザ光Ｌ３をそれぞれＤＶＤ２３の信号面２３ｂ、ＣＤ２４の信号面２４ｂに集光する。なお、対物レンズ１２の第１レーザ光源２側の第１面１２ａと各光記録媒体側の第２面１２ｂは共に非球面形状に形成されている。
【００４４】
検出レンズ１３はハーフミラー５側の面がシリンドリカル面に形成され、反対側の面が凹状の球面に形成されている。光検出器１４は、ＢＤ２１、ＨＤ−ＤＶＤ２２、又はＤＶＤ２３の各情報記録面に記録された各情報の読取信号を得る。
【００４５】
第２レーザ光源１５は波長λ２＝６５５ｎｍの第２レーザ光Ｌ２を出射する。第２グレーティング１６はＤＶＤ２３に対する記録又は再生を行う際のトラック位置を検出するために、第２レーザ光源１５から射出された第２レーザ光Ｌ２を３つのビームに分割する。
【００４６】
ホログラムデバイス１７はＣＤ２４に対する記録又は再生を行うためのものであり、第３レーザ光源１７ａ、受光部１７ｂ、第３グレーティング１７ｃ、及びホログラム１７ｄからなる。第３レーザ光源１７ａは波長λ３＝７８５ｎｍの第３レーザ光Ｌ３を出射する。受光部１７ｂはＣＤ２４の信号面２４ｂに記録された各情報の読取信号を得るものであって、ホログラム１７ｄはＣＤ２４の信号面２４ｂからの戻り光を受光部１７ｂへ導くための素子である。第３グレーティング１７ｃは、ＣＤ２４の信号面２４ｂに対する記録又は再生を行う際のトラック位置を検出するために、第３レーザ光源１７ａから射出された第３レーザ光Ｌ３を３つのビームに分割する。
【００４７】
表１は、第１レーザ光Ｌ１によりＢＤ２１に対する記録又は再生を行うように無限共役で最適設計した対物レンズ１２の仕様を示している。
【表１】
2008226327.tif 000003
【００４８】
次に、対物レンズ１２の第１面１２ａ及び第２面１２ｂを非球面に形成する際、下記の式（１）の多項式を用いて非球面形状を表すものとする。
【数１】
2008226327.tif 000004
この式（１）で、Ｚは対物レンズ１２の第１面１２ａ又は第２面１２ｂ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（ｉ：２以上の整数）の非球面係数である。
【００４９】
上記式（１）の多項式を用いた時に、対物レンズ１２の第１面１２ａを非球面に形成するための非球面係数Ａ4〜Ａ16の一例（Ｎ＝７）を下記の表２に示す。
【表２】
2008226327.tif 000005
【００５０】
また、上記式（１）の多項式を用いた時に、対物レンズ１２の第２面１２ｂを非球面に形成するための非球面係数Ａ4〜Ａ14の一例（Ｎ＝６）を下記の表３に示す。
【表３】
2008226327.tif 000006
【００５１】
図３は、光学素子１１の断面図である。まず、第１レーザ光源２側について説明する。等方性材料からなる第１部材１１ａと、偏光方向によって屈折率が異なるように作用する複屈折材料からなる第２部材１１ｂと、等方性材料からなる第３部材１１ｃとがこの順序で積層されている。第１部材１１ａと第２部材１１ｂの境界には第１部材１１ａで形成されるブレーズ状の第１回折部１１ｄが設けられている。第１部材１１ａには例えば、合成石英が用いられる。また、第３部材１１ｃの対物レンズ１２側の面には第２回折部１１ｅが階段状に形成されている。第３部材１１ｃにも例えば、合成石英が用いられる。
【００５２】
光学素子１１の第１回折部１１ｄ、及び第２回折部１１ｅの回折構造は下記の式（２）の多項式を用いて回折面形状を表すものとする。下記の式（２）に示した位相関数Φ（ｈ）により、第１回折部１１ｄ、及び第２回折部１１ｅの光軸からの距離ｈにおける位相差が求まり、半径方向の回折面形状が決定する。
【数２】
2008226327.tif 000007
ここで、Ｎは多項式係数の数、Ｂ2iは次数２ｉの位相関数係数、ｈは光学素子１１の光軸からの距離である。
【００５３】
式（２）の多項式を用いた時に、第１回折部１１ｄの回折面形状を形成するための位相関数係数Ｂ2〜Ｂ10の一例（Ｎ＝５）を下記の表４に示す。
【表４】
2008226327.tif 000008
なお、第１回折部１１ｄの回折面の次数は、波長λ１＝４０８ｎｍに対しては２次、波長λ３＝７８５ｎｍに対しては１次が使用される。表４は波長λ１＝４０８ｎｍ使用時の回折次数が２次での値である。
【００５４】
上記式（２）の多項式を用いた時に、第２回折部１１ｅの回折面形状を形成するための位相関数係数Ｂ2〜Ｂ8の一例（Ｎ＝４）を下記の表５に示す。
【表５】
2008226327.tif 000009
なお、第２回折部１１ｅの回折面の次数は、波長λ１＝４０８ｎｍに対して２次（整数倍の位相差で見かけ回折作用なし）、波長λ２＝６５５ｎｍに対して１次、波長λ３＝７８５ｎｍ（整数倍の位相差で見かけ回折作用なし）に対して１次が使用される。表５は波長λ１＝４０８ｎｍ使用時の回折次数が１次での値である。
【００５５】
また、第２回折部１１ｅは、回折面の他、屈折面も同時に形成されている。表６はこの屈折面を上記式（１）の多項式を用いて非球面形状を表したものである。ここでは、非球面係数Ａ4〜Ａ8の一例（Ｎ＝３）が示されている。
【表６】
2008226327.tif 000010
それぞれ計算で得られた回折面及び屈折面を足し合わせて、図３に示す階段状の形状が得られる。
【００５６】
下記表７は各光記録媒体に対する記録又は再生を行う際の光学素子１１と対物レンズ１２の各光学面関係を示している。ここで、面間隔（物体距離）で使われる∞記号は入射光が平行光であることを示し、−の記号が付されたものは収束光であることを示している。
【表７】
2008226327.tif 000011
ＢＤ２１及びＤＶＤ２３の場合は、光学素子１１に対する物体距離が∞であるため、光学素子１１への入射光は平行光である。ＨＤ−ＤＶＤ２２の場合は、光学素子１１に対する物体距離が−１７０ｍｍなので、光学素子１１への入射光は収束光であり、ＣＤ２４の場合は、光学素子１１に対する物体距離が２４．５ｍｍなので、光学素子１１への入射光は発散光である。なお、表７の光ディスク／面間隔の欄のＢＤが０．１ではなく０．０８７５となっているのは、記録層が２層のＢＤ２１について、２層の中間の厚さ０．０８７５ｍｍに基板厚さを設定することで、２層のそれぞれの記録層に対して緩い有限光とすることができるためである。このとき、基板厚さ０．１ｍｍのＢＤ２１に対しては、入射光を８００ｍｍの緩い発散光とすることで最適な特性が得られる。
【００５７】
下記表８は使用されるレーザ光の波長λｉ（ｉ＝１〜３）にそれぞれ対応する、光学素子１１の第１部材１１ａ、第２部材１１ｂ、及び第３部材１１ｃの屈折率を示している。ｎａｉが第１部材１１ａの屈折率を表し、ｎｃｉが第３部材１１ｃの屈折率を表している。また、複屈折材料の第２部材１１ｂは常光線と異常光線で屈折率が異り、ｎｏｉが第２部材１１ｂの常光線に対する屈折率を表し、ｎｇｉが異常光線に対する屈折率を表している。
【表８】
2008226327.tif 000012
【００５８】
下記表９は第１回折部１１ｄ及び第２回折部１１ｅにおける理論的な回折効率を示している。第１回折部１１ｄはブレーズ状に形成され、第２回折部１１ｅは多段の階段状に形成されている。
【表９】
2008226327.tif 000013
【００５９】
まず、第１回折部１１ｄの深さｄａについて説明する。波長λｉの入射光が第２直線偏光Ｓであって、第１回折部１１ｄの深さｄａ（ブレーズ状の全体の深さ）が下記式（３）を満たすとき、波長λｉに対して回折効率の理論値が１００％となる。
【数３】
2008226327.tif 000014
ここで、ｍｏｉは整数である。
【００６０】
また、波長λｉに対して入射光線が第１直線偏光Ｐ、上記式（３）の第１回折部１１ｄの深さｄａ（ブレーズ状の全体の深さ）であって、下記式（４）がｍｇｉの値が略「０」で成り立つとき、第１直線偏光Ｐの波長λｉに対しても回折効率の理論値が１００％となる。
【数４】
2008226327.tif 000015
【００６１】
まず、ＨＤ−ＤＶＤ２２の場合、第１レーザ光Ｌ１（λ１＝４０８ｎｍ）が光学素子１１に第２直線偏光Ｓで入射され、回折次数は２次を使用するため、パラメータｍｏ１＝２である。さらに、第２部材１１ｂの常光線に対する屈折率ｎｏ１＝１．７、第１部材１１ａの屈折率ｎａ１＝１．４６９３、及び波長λ１＝４０８ｎｍを上記式（３）に代入すると、第１回折部１１ｄの深さｄａ＝３．５３７μｍとなる。このとき、波長λ１＝４０８ｎｍ（ＨＤ−ＤＶＤ２２）での回折効率が１００％となる。ＣＤ２４の場合は、第３レーザ光Ｌ３（λ３＝７８５ｎｍ）が光学素子１１に第２直線偏光Ｓで入射されるので、パラメータｍｏ３＝１（回折次数が１次）のとき、ＨＤ−ＤＶＤ２２のときと同様に、ｎｏ３＝１．６８４、ｎａ３＝１．４５３６、λ３＝７８５ｎｍを上記式（３）に代入すると、深さｄａ＝３．４０７μｍとなる。波長λ１で算出した深さｄａ＝３．５３７μｍとほぼ等しい値となる。よって、第１回折部１１ｄの深さｄａ＝３．５３７μｍのとき、ＣＤ２４においても、１次回折光の回折効率は略１００％となる。
【００６２】
一方、ＢＤ２１の場合は、光学素子１１に入射される第１レーザ光Ｌ１（λ＝４０８ｎｍ）の偏光方向は第１直線偏光Ｐであって、複屈折材料の第２部材１１ｂの異常光線に対する屈折率ｎｇ１と等方性材料（合成石英）の第１部材１１ａの屈折率ｎａ１とを等しくしてあるため、回折作用は生じない。このときのパラメータｍｇ１は、上記式（４）で屈折率ｎｇ１と屈折率ｎａ１の差が「０」、すなわちｍｇ１＝０となり、ＢＤ２１では回折効率が１００％となる。また、ＤＶＤ２３についても、光学素子１１に入射される第２レーザ光Ｌ２（λ＝６５５ｎｍ）の偏光方向は第１直線偏光Ｐであって、複屈折材料の第２部材１１ｂの異常光線に対する屈折率ｎｇ２と等方性材料（合成石英）の第１部材１１ａの屈折率ｎａ２が略等しくなっている。第１回折部１１ｄの深さｄａ＝３．５３７μｍ、ｎｇ２＝１．４５８、ｎａ２＝１．４５６４、及びλ２＝６５５ｎｍを上記式（４）に代入し、パラメータｍｇ２を求めると、ｍｇ２＝０．００８６４となり、パラメータｍｇ２は略「０」とみなすことができる。そして、ＤＶＤ２３でも、回折効率は略１００％となる。
【００６３】
次に、第２回折部１１ｅの深さｄｃについて説明する。第２回折部１１ｅは段数がｑ段の階段状に形成されている。そして、階段状の１段当たりの深さｄｃが下記式（５）を満たすとき、ｋｉ次の回折光の波面が揃うため、波長λｉに対して見かけ上、回折作用のない光となり、回折効率の理論値が１００％となる。
【数５】
2008226327.tif 000016
ここで、ｋｉは整数である。
【００６４】
第２回折部１１ｅの１段当たりの深さｄｃを波長λ１の２倍の位相差が付与されるように決めて、波長λ１＝４０８ｎｍに対しては２次光（ｋ１＝２）で見かけ上、回折作用が生じないようにする。ｋ１＝２、ｎｃ１＝１．４６９３、及びλ１＝４０８ｎｍを上記式（５）に代入すると、ｄｃ＝１．７３９μｍとなり、ＢＤ２１及びＨＤ−ＤＶＤ２２の場合は見かけ上、回折作用のない２次回折効率が１００％となる。
【００６５】
第２回折部１１ｅの１段当たりの深さｄｃ＝１．７３９μｍのとき、ＤＶＤ２３の場合、波長λ２＝６５５ｎｍに対して略０．６５倍の位相差が付与された１次回折光が生じ、１次回折効率は８６％となる。また、ＣＤ２４の場合、上記式（５）に波長λ３＝７８５ｎｍ、ｎｃ３＝１．４５３６、及びｋ３＝１を代入し、第２回折部の１段当たりの深さｄｃを計算すると、ｄｃ＝１．７３１μｍとなり、波長λ１で算出した深さｄｃ＝１．７３９μｍとほぼ等しい値となる。よって、第２回折部の１段当たりの深さｄｃ＝１．７３９μｍのとき、ＣＤ２４では、見かけ１次光の回折光によって波長λ３＝７８５ｎｍの略１倍の位相差が付与され、波長λ３＝７８５ｎｍに対しては回折作用がほとんど生じないことになり、ＣＤ２４での１次回折効率も略１００％となる。
【００６６】
図４は光学素子１１の機能を示している。ＢＤ２１に対する記録又は再生を行う場合の入射偏光方向を第１直線偏光Ｐとする。第１直線偏光Ｐは図２に示したｙ軸に平行な偏光方向である。第１直線偏光Ｐに対して直交する直線偏光を第２直線偏光Ｓとして表す。すなわち、第２直線偏光Ｓは図２に示したｘ軸に平行な偏光方向である。本実施形態では、第１直線偏光Ｐの偏光方向と第２部材１１ｂの異常光線に対する偏光方向が等しくなるように構成されている。
【００６７】
図５（ａ）及び（ｂ）は、上記した仕様の対物レンズ１２と光学素子１１を組合せた場合におけるＢＤ２１に対応する縦収差及び正弦条件を示したものである。図５（ａ）に示す縦収差及び図５（ｂ）に示す正弦条件は、良好なものになっている。
【００６８】
ＢＤ２１に対する記録又は再生を行う場合には、光学素子１１の入射光は、第１直線偏光Ｐとされる。第１部材１１ａと第２部材１１ｂには屈折率差Δｎがない（Δｎ＝０）ので、第１回折部１１ｄでは回折作用が生じない。そして、上記したように第２回折部１１ｅの１段当たりの深さｄｃが、波長λ１＝４０８ｎｍの整数倍の位相差を付与するように設定されているので、第２回折部１１ｅでも見かけ上、回折作用が生じない。よって、ＢＤ２１の場合には、光学素子１１が何ら作用しないので、対物レンズ１２単体で縦収差や正弦条件が決まる。
【００６９】
図６（ａ）及び（ｂ）は、上記した仕様の対物レンズ１２と光学素子１１を組合せた場合におけるＨＤ−ＤＶＤ２２に対する縦収差及び正弦条件を示したものである。図６（ａ）に示す縦収差は良好なものになっており、図６（ｂ）に示す正弦条件は光ピックアップ装置が正常に動作する意味においてはシステムとして成立し得るレベルになっている。
【００７０】
ＨＤ−ＤＶＤ２２に対する記録又は再生を行う場合には、光学素子１１の入射光は、第２直線偏光Ｓとされる。第１部材１１ａと第２部材１１ｂには屈折率差Δｎが生じる（Δｎ≠０）ので、第１回折部１１ｄで回折作用が生じ、本実施形態では２次光が用いられる。そして、上記したように第２回折部１１ｅの１段当たりの深さｄｃが、波長λ１＝４０８ｎｍに対しても整数倍の位相差相当になるので、第２回折部１１ｅでは見かけ上、回折作用は生じない。よって、ＨＤ−ＤＶＤ２２の場合には、光学素子１１の第１回折部１１ｄと対物レンズ１２の組合せで縦収差や正弦条件が決まる。
【００７１】
図７（ａ）及び（ｂ）は、上記した仕様の対物レンズ１２と光学素子１１を組合せた場合におけるＤＶＤ２３に対応する縦収差及び正弦条件を示したものである。図７（ａ）の縦収差及び図７（ｂ）の正弦条件は、ほぼ良好なものになっている。
【００７２】
ＤＶＤ２３に対する記録又は再生を行う場合には、光学素子１１の入射光は、第１直線偏光Ｐとされる。第１部材１１ａと第２部材１１ｂには、ほとんど屈折率差がない（Δｎ≒０）ので、第１回折部１１ｄでの回折作用はほとんどない。そして、上記したように第２回折部１１ｅの１段当たりの深さｄｃが、波長λ２＝６５５ｎｍに対しては０．６５倍の位相差相当になるので、第２回折部１１ｅでは回折作用が生じ、本実施形態では１次光が用いられる。よって、ＤＶＤ２３の場合には、光学素子１１の第２回折部１１ｅと対物レンズ１２の組合せで縦収差や正弦条件が決まる。
【００７３】
図８（ａ）及び（ｂ）は、上記した仕様の対物レンズ１２と光学素子１１を組合せた場合におけるＣＤ２４に対応する縦収差及び正弦条件を示したものである。図８（ａ）に示す縦収差及び図８（ｂ）に示す正弦条件は、ほぼ良好なものになっている。
【００７４】
ＣＤ２４に対する記録又は再生を行う場合には、光学素子１１の入射光は、第２直線偏光Ｓとされる。第１部材１１ａと第２部材１１ｂには屈折率差Δｎが生じる（Δｎ≠０）ので、第１回折部１１ｄで回折作用が生じ、本実施形態では１次光が用いられる。そして、上記したように第２回折部１１ｅの１段当たりの深さｄｃが、波長λ３＝７８５ｎｍに対しては略整数倍の位相差相当になるので、第２回折部１１ｅでは見かけ上、回折作用は生じない。よって、ＣＤ２４の場合には、光学素子１１の第１回折部１１ｄと対物レンズ１２の組合せで縦収差や正弦条件が決まる。
【００７５】
再び、図１に戻って各光記録媒体に記録又は再生を行う場合の光学系について説明する。
まず、基板厚さｔ１＝０．１ｍｍのＢＤ２１の信号面２１ｂに対する記録又は再生を行う場合について説明する。第１レーザ光源２から出射された第１レーザ光Ｌ１は第１直線偏光Ｐの発散光であり、第１グレーティング３を通って、トラッキング信号を検出するために所定の分岐比で３つのビームに分割される。ここでは、メイン信号を得るためのメインビームについてのみ説明する。第１グレーティング３を通って得られるメインビームは、第１プリズム４の第１波長選択性誘電体多層膜４ａを透過し、ハーフミラー５で７０％が反射され、反射された第１レーザ光Ｌ１は第２プリズム６の第２波長選択性誘電体多層膜６ａを透過し、コリメータレンズ７で８００ｍｍの緩い発散光となり、初期状態である状態Ａ（図２（ｂ）参照）の波長板８では偏光方向の影響を受けずに透過する。その後、第１レーザ光Ｌ１の緩い発散光は、立上ミラー９の反射膜９ａにより９０°方向を転じて、開口制限素子１０を透過し、光学素子１１に入射する。
【００７６】
第１レーザ光Ｌ１は、光学素子１１の第２部材１１ｂの異常光線に対する偏光方向と同じ第１直線偏光Ｐで光学素子１１に入射する。よって、第１部材１１ａと第２部材１１ｂの屈折率が等しい状態にあるので、第１回折部１１ｄで回折は生じない。また、第２回折部１１ｅはλ１＝４０８ｎｍの２倍の位相差相当となるので、第２回折部１１ｅにおいても２次光により見かけ上の、回折は生じない。よって、光学素子１１での回折効率理論値は１００％×１００％＝１００％となる。
【００７７】
光学素子１１を透過した第１レーザ光Ｌ１の緩い発散光が、対物レンズ１２の第１面１２ａに入射される。ＮＡが０．８５の対物レンズ１２で絞られた第１レーザ光Ｌ１はＢＤ２１のビーム入射面２１ａから入射し、信号面２１ｂ上で収差が良好な状態で集光し、情報の記録又は再生が行われる。
【００７８】
そして、ＢＤ２１の信号面２１ｂで反射された第１レーザ光Ｌ１による戻りの反射光は対物レンズ１２に再入射し、対物レンズ１２により緩い収束光となり、光学素子１１に入射する。往路と同様に第２回折部１１ｅで回折が生じず、反射光も往路と同様に第１直線偏光Ｐであるため、第１回折部１１ｄでも回折は生じない。
【００７９】
その後、開口制限素子１０を透過した後に、第１レーザ光Ｌ１の緩い収束光は立上ミラー９で９０°光線方向を転じ、波長板８で偏光方向の影響を受けずに透過し、コリメータレンズ７により収束光となり、第２プリズム６の第２波長選択性誘電体多層膜６ａを透過して、ハーフミラー５に入射する。ハーフミラー５を透過した３０％の第１レーザ光Ｌ１が検出レンズ１３で絞られて、光検出器１４に入射する。光検出器１４は、ＢＤ２１の信号面２１ｂを再生したときのトラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号、及びメインデータ信号を検出する。
【００８０】
次に、基板厚さｔ２＝０．６ｍｍのＨＤ−ＤＶＤ２２の信号面２２ｂに対する記録又は再生を行う場合について説明する。第１レーザ光源２から出射された第１レーザ光Ｌ１は第１直線偏光Ｐの発散光であり、第１グレーティング３を通って、トラッキング信号を検出するために所定の分岐比で３つのビームに分割される。ここでは、メイン信号を得るためのメインビームについてのみ説明する。第１グレーティング３を通って得られるメインビームは、第１プリズム４の第１波長選択性誘電体多層膜４ａを透過し、ハーフミラー５で７０％が反射され、反射された第１レーザ光Ｌ１は第２プリズム６の第２波長選択性誘電体多層膜６ａを透過し、コリメータレンズ７で−１７０ｍｍの収束光となる。コリメータレンズ７を透過した収束光は、４５°方向に回転された状態Ｂ（図２（ｃ）参照）の波長板８で偏光方向が９０°回転した第２直線偏光Ｓとなる。その後、第１レーザ光Ｌ１の平行光は立上ミラー９の反射膜９ａにより、９０°方向を転じて、開口制限素子１０でＮＡが０．６５に制限されて透過し、光学素子１１に入射する。
【００８１】
第１レーザ光Ｌ１は、光学素子１１の第２部材１１ｂの常光線に対する偏光方向と同じ第２直線偏光Ｓで光学素子１１に入射する。よって、第１部材１１ａと第２部材１１ｂには屈折率差が生じ、入射光は第１回折部１１ｄで回折し、２次光が使用される。また、第２回折部１１ｅはλ１＝４０８ｎｍの２倍の位相差相当なので、第２回折部１１ｅでは２次光によって見かけ回折作用は生じない。第１回折部１１ｄは波長λ１＝４０８ｎｍに対して、２次回折効率が１００％となる（表９参照）ので、光学素子１１での回折効率理論値は１００％×１００％＝１００％となる。
【００８２】
第１レーザ光Ｌ１が光学素子１１で回折してさらに収束光となり、対物レンズ１２の第１面１２ａに入射する。ＮＡが０．６５の対物レンズ１２で絞られた第１レーザ光Ｌ１はＨＤ−ＤＶＤ２２のビーム入射面２２ａから入射し、信号面２２ｂ上で収差が良好な状態で集光し、情報の記録又は再生が行われる。
【００８３】
そして、ＨＤ−ＤＶＤ２２の信号面２２ｂで反射された第１レーザ光Ｌ１による戻りの反射光は対物レンズ１２に再入射し、対物レンズ１２によって発散光となり、光学素子１１に入射する。往路と同様に第２回折部１１ｅで見かけ回折は生じず、反射光も往路と同様に第２直線偏光Ｓであるため、第１回折部１１ｄで回折が生じて発散光となる。
【００８４】
その後、開口制限素子１０を通過した後に、第１レーザ光Ｌ１の発散光は立上ミラー９で９０°光線方向を転じ、波長板８で偏光方向が往路とは反対方向に９０°回転して第１直線偏光Ｐとなり、コリメータレンズ７により収束光となり、第２プリズム６の第２波長選択性誘電体多層膜６ａを透過して、ハーフミラー５に入射する。ハーフミラー５を透過した３０％の第１レーザ光Ｌ１が検出レンズ１３で絞られて、光検出器１４に入射する。光検出器１４は、ＨＤ−ＤＶＤ２２の信号面２２ｂを再生したときのトラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号、及びメインデータ信号を検出する。
【００８５】
次に、基板厚さｔ３＝０．６ｍｍのＤＶＤ２３の信号面２３ｂに対する記録又は再生を行う場合について説明する。第２レーザ光源１５から出射された第２レーザ光Ｌ２は第１直線偏光Ｐの発散光であり、第２グレーティング１６を通って、トラッキング信号を検出するために所定の分岐比で３つのビームに分割される。ここでは、メイン信号を得るためのメインビームについてのみ説明する。第２グレーティング１６を通って得られるメインビームは、第１プリズム４の第１波長選択性誘電体多層膜４ａで反射され、ハーフミラー５で７０％が反射され、反射された第２レーザ光Ｌ２は第２プリズム６の第２波長選択制誘電体多層膜６ａを透過し、コリメータレンズ７で平行光となる。コリメータレンズ７を透過した平行光は、初期状態である状態Ａ（図２（ｂ）参照）の波長板８で偏光方向の影響は受けずに透過する。その後、第２レーザ光Ｌ２の平行光は立上ミラー９の反射膜９ａにより９０°方向を転じて、開口制限素子１０でＮＡが０．６に制限されて透過し、光学素子１１に入射する。
【００８６】
第２レーザ光Ｌ２は、光学素子１１の第２部材１１ｂの異常光線に対する偏光方向と同じ第１直線偏光Ｐで入射する。よって、第１部材１１ａと第２部材１１ｂは屈折率が等しい状態のため、入射光は第１回折部１１ｄでは回折しない。また、入射光は第２回折部１１ｅで回折し、１次光が使用される。第２回折部１１ｅは波長λ２＝６５５ｎｍに対して、１次回折効率が８６％となる（表９参照）ので、光学素子１１での回折効率理論値は１００％×８６％＝８６％となる。
【００８７】
第２レーザ光Ｌ２が光学素子１１で回折して収束光となり、対物レンズ１２の第１面１２ａに入射する。ＮＡが０．６の対物レンズ１２で絞られた第２レーザ光Ｌ２はＤＶＤ２３のビーム入射面２３ａから入射し、信号面２３ｂ上で収差が良好な状態で集光し、情報の記録又は再生が行われる。
【００８８】
そして、ＤＶＤ２３の信号面２３ｂで反射された第２レーザ光Ｌ２による戻りの反射光は対物レンズ１２に再入射し、対物レンズ１２によって発散光となり、光学素子１１に入射する。往路と同様に第２回折部１１ｅで回折が生じ、反射光も往路と同様に第１直線偏光Ｐであるため、第１回折部１１ｄで回折が生じずに平行光となる。
【００８９】
その後、開口制限素子１０を通過した後に、第２レーザ光Ｌ２の平行光は立上ミラー９で９０°光線方向を転じ、波長板８で偏光方向の影響を受けずに透過し、コリメータレンズ７により収束光となり、第２プリズム６の第２波長選択性誘電体多層膜６ａを透過し、ハーフミラー５に入射する。ハーフミラー５を透過した３０％の第２レーザ光Ｌ２が検出レンズ１３で絞られて、光検出器１４に入射する。光検出器１４は、ＤＶＤ２３の信号面２３ｂを再生したときのトラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号、及びメインデータ信号を検出する。
【００９０】
次に、基板厚さｔ４＝１．２ｍｍのＣＤ２４の信号面２４ｂに対する記録又は再生を行う場合について説明する。第３レーザ光源１７ａから出射された第３レーザ光Ｌ３は第１直線偏光Ｐの発散光であり、第３グレーティング１７ｃを通って、トラッキング信号を検出するために所定の分岐比で３つのビームに分割される。ここでは、メイン信号を得るためのメインビームについてのみ説明する。第３グレーティング１７ｃを通って得られるメインビームは、ホログラム１７ｄを透過し、第２プリズム６の第２波長選択性誘電体多層膜６ａで反射され、コリメータレンズ７で物体距離２４．５ｍｍの発散光となる。コリメータレンズ７を透過した発散光は、４５°方向に回転した状態Ｂ（図２（ｃ）参照）の波長板８で偏光方向が９０°回転した第２直線偏光Ｓとなる。その後、第３レーザ光Ｌ３の発散光は立上ミラー９の反射膜９ａにより、９０°方向を転じて、開口制限素子１０でＮＡが０．４５に制限されて透過し、光学素子１１に入射する。
【００９１】
第３レーザ光Ｌ３は、光学素子１１の第２部材１１ｂの常光線に対する偏光方向と同じ第２直線偏光Ｓで光学素子１１に入射する。よって、第１部材１１ａと第２部材１１ｂには屈折率差が生じ、第１回折部１１ｄで回折作用が生じ、１次光が使用される。また、第２回折部１１ｅは波長λ３＝７８５ｎｍの１倍の位相差相当なので、第２回折部１１ｅでは１次光によって見かけ回折作用は生じない。第１回折部１１ｄは波長λ３＝７８５ｎｍに対して、１次光の回折効率１００％となる（表９参照）ので、光学素子１１での回折効率理論値は１００％×１００％、＝１００％となる。
【００９２】
第３レーザ光Ｌ３が光学素子１１で回折して緩い発散光となり、対物レンズ１２の第１面１２ａに入射する。ＮＡが０．４５の対物レンズ１２で絞られた第３レーザ光Ｌ３はＣＤ２４のビーム入射面２４ａから入射し、信号面２４ｂ上で収差が良好な状態で集光し、情報の記録又は再生が行われる。
【００９３】
そして、ＣＤ２４の信号面２４ｂで反射された第３レーザ光Ｌ３による戻りの反射光は対物レンズ１２に再入射し、対物レンズ１２により緩い収束光となり、光学素子１１に入射する。往路と同様に第２回折部１１ｅでは回折が生じず、反射光は往路と同様に第２直線偏光Ｓであるため、第１回折部１１ｄでは回折が生じて、収束光となる。
【００９４】
その後、開口制限素子１０を通過した後に、第３レーザ光Ｌ３の収束光は立上ミラー９で９０°光線方向を転じ、波長板８で偏光方向の影響は受けずに第１直線偏光Ｐのまま、コリメータレンズ７により収束光となり、第２プリズム６の第２波長選択性誘電体多層膜６ａで反射し、ホログラム１７ｄに入射する。第３レーザ光Ｌ３は、ホログラム１７ｄで光線方向が変えられ、受光部１７ｂに入射する。受光部１７ｂは、ＣＤ２４の信号面２４ｂを再生したときのトラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号、及びメインデータ信号を検出する。
【００９５】
ここで、第２回折部１１ｅの１段当たりの深さｄｃはパラメータｋ１及びｋ３が共に整数になるように設計することで、波長λ１及びλ３のそれぞれに対してに見かけ上回折作用がないものとみなせるため、回折効率が１００％となるので望ましい。しかしながら、パラメータｋ１及びｋ３が共に整数となる条件は難しいので、使用可能な特性が得られる条件及び望ましい特性が得られる条件を以下に説明する。
【００９６】
信号に必要な光の回折効率は、少なくとも不要光より高いことが必要である。これにより、不要光でフォーカスサーボがかかり、正常に動作しない状況が避けられる。不要光となる回折光は様々な次数で発生する可能性があるが、信号に必要な光が少なくとも５０％以上であれば使用可能である。
【００９７】
一般にｈ方向の周期をΛとする薄い回折格子のｋ次回折効率ηkは下記式（６）で求められる。
【数６】
2008226327.tif 000017
第２回折部１１ｅは周期性を有するとは限らず、ほとんどの場合、周期Λ＝１であるが、周期Λを有するとみなして回折効率ηkを求めてもほぼ同じ結果となる。例えば、周期性を有すると仮定した場合、位相関数φ（ｈ）は、０≦ｈ＜Λ／５のとき次の式で表される。
φ（ｈ）＝２・π・ｄｃ・（１−ｎｃ１）／λ１
φ（ｈ）＝２・π・ｄｃ・（１−ｎｃ３）／λ３
また、Λ／５≦ｈ＜２・Λ／５のとき次の式で表される。
φ（ｈ）＝２・π・ｄｃ・（３・（１−ｎｃ１）／４＋１／４）／λ１
φ（ｈ）＝２・π・ｄｃ・（３・（１−ｎｃ３）／４＋１／４）／λ３
【００９８】
位相関数φ（ｈ）は波長λ１及びλ３と、第２回折部１１ｅの１段当たりの深さｄｃと、回折面の硝材の屈折率ｎｃ１及びｎｃ３とで決まる関数であり、上記式（４）から求められるパラメータｋと階段状段数ｑにより回折効率が一義的に決まることになる。
【００９９】
図９には階段状段数ｑに対して、回折効率ηkが５０％以上となるパラメータｋの範囲が斜線部で示されている。なお、ＩＮＴ（ｋ）はパラメータｋの整数部分を表している。図９より、回折効率が５０％以上となるパラメータｋの範囲は下記式（７）で表すことができる。
【数７】
2008226327.tif 000018
【０１００】
上記式（７）で表されるパラメータｋの範囲を値ｋ１及びｋ３が共に満たすことが必要である。回折効率が５０％以上であれば、光ピックアップ装置が正常に動作するという意味においてシステム上は成立するものの、ＢＤ２１、ＨＤ−ＤＶＤ２２、又はＤＶＤ２３に対する記録を行うためには、光の復路でも５０％以上の光量を確保する必要から、回折効率は７０％以上が望ましい。
【０１０１】
図１０には階段状段数ｑに対して、回折効率ηkが７０％以上となるパラメータｋの範囲が斜線部で示されている。図１０より、回折効率が７０％以上となるパラメータｋの範囲は下記式（８）で表すことができる。
【数８】
2008226327.tif 000019
【０１０２】
上記式（８）で表されるパラメータｋの範囲をｋ１及びｋ３が共に満たすことが光記録媒体に対する記録を行うためには望ましいが、単に再生のみを行う光ディスクのための光ピックアップ装置では、再生のみを行うとき使用される波長に対応するパラメータｋ（ｋ１もしくはｋ３）は上記式（７）を満たせば良い。なお、光記録媒体に高倍速記録を行う場合には、回折効率は９０％以上が望ましい。
【０１０３】
図１１には階段状段数ｑに対して、回折効率ηkが９０％以上となるパラメータｋの範囲が斜線部で示されている。図１１より、回折効率が９０％以上となるパラメータｋの範囲は下記式（９）で表すことができる。
【数９】
2008226327.tif 000020
【０１０４】
なお、λ１＜λ３であるから、上記式（５）より、ｋ１＞ｋ３となる。さらに、レーザ光源の波長は一定の範囲が許容されており、ＢＤ２１やＨＤ−ＤＶＤ２２に対する記録又は再生を行う場合、使用する波長λ１は４００ｎｍ≦λ１≦４１６ｎｍの範囲の値であり、ＤＶＤ２３に対する記録又は再生を行う場合、使用する波長λ２は６５０ｎｍ≦λ２≦６７０ｎｍの範囲の値であり、ＣＤ２４に対する記録又は再生を行う場合、使用する波長λ３は７７０ｎｍ≦λ３≦８００ｎｍの範囲の値であり、この値のとき、前記条件を満たすものである。
【０１０５】
また、第１回折部１１ｄの全体の深さｄａについては、ｍｏ１＝２、ｍｏ３＝１、ｍｇ１＝０、ｍｇ２＝０になるように設定できれば、回折効率が１００％となるので望ましい。しかしながら、これらについても整数となる条件は難しい。第２回折部１１ｅの場合と同様に考えることができるが、第１回折部１１ｄはブレーズ状に形成されているため、階段状段数ｑに相当するものはなく、パラメータｍｏ１、ｍｏ３、ｍｇ１若しくはｍｇ２の値のみで決まる。
【０１０６】
図１２はパラメータｍｏ１の値に対する回折効率を示している。パラメータｍｏ１の値を略「２」とすると、第２回折部１１ｅの場合と同様に、回折効率が５０％以上となるためのパラメータｍｏ１の範囲は、１．５５７≦｜ｍｏ１｜≦２．４４３となる。また、回折効率が７０％以上となるための範囲は、１．６７６≦｜ｍｏ１｜≦２．３２４となる。また、回折効率が９０％以上となるための範囲は、１．８２２≦｜ｍｏ１｜≦２．１７８となる。
【０１０７】
図１３はパラメータｍｏ３の値に対する回折効率を示している。パラメータｍｏ３の値を略「１」とすると、回折効率が５０％以上となるためのパラメータｍｏ３の範囲は、０．５５７≦｜ｍｏ３｜≦１．４４３となる。また、回折効率が７０％以上となるための範囲は、０．６７６≦｜ｍｏ３｜≦１．３２４となる。また、回折効率が９０％以上となるための範囲は、０．８２２≦｜ｍｏ３｜≦１．１７８となる。
【０１０８】
なお、パラメータｍｏ１とｍｏ３の組合せは、ｍｏ１＝２とｍｏ３＝１の他、それぞれを同じ整数倍にした、ｍｏ１＝４とｍｏ３＝２の組合せ、ｍｏ１＝６とｍｏ３＝３の組合せ等でも良い。すなわちｍｏ１＝２ｊ，ｍｏ３＝ｊ（ｊは１以上の整数）としても良い。例えば、パラメータｍｏ１の値が略「６」のとき、回折効率５０％以上となるためのパラメータｍｏ１の範囲は、パラメータｍｏ１の値を略「２」としたときの範囲の整数部分のみが変わった値、５．５５７≦｜ｍｏ１｜≦６．４４３となる。
【０１０９】
図１４はパラメータｍｇｉの値に対する回折効率を示している。パラメータｍｇ１及びｍｇ２は共に略「０」であることが望ましいので、その範囲は同一条件となる。回折効率が５０％以上となるためのパラメータｍｇ１及びｍｇ２の範囲は、０≦｜ｍｇ１｜≦０．４４５及び０≦｜ｍｇ２｜≦０．４４５となる。また、回折効率が７０％以上となるための範囲は、０≦｜ｍｇ１｜≦０．３２５及び０≦｜ｍｇ２｜≦０．３２５となる。また、回折効率が９０％以上となるための範囲は、０≦｜ｍｇ１｜≦０．１７９及び０≦｜ｍｇ２｜≦０．１７９となる。
【０１１０】
なお、本実施形態でパラメータｍｏ１の範囲を、絶対値｜ｍｏ１｜で表記して定めているのは、１次回折光（ｍｏ１＝１）と−１次回折光（ｍｏ１＝−１）は等価と考えることがあるためである。
【０１１１】
（第２の実施形態）
第２の実施形態では第１の実施形態と異なる点のみ説明する。
第２の実施形態では図１に示した光ピックアップ装置の構成、及び表１〜３及び７で示される対物レンズ１２の形状は同一である。また、図３に示す光学素子１１の部材の構成は同じであるが、ＨＤ−ＤＶＤ２２及びＣＤ２４で作用する第１回折部１１ｄのみが第１の実施形態とは異なる。
【０１１２】
第１回折部１１ｄの回折面の次数は、波長λ１＝４０８ｎｍに対しては３次（ｍｏ１＝３）が使用され、波長λ３＝７８５ｎｍに対しては２次（ｍｏ３＝２）が使用される。このとき、上記式（２）の多項式を用いて、第１回折部１１ｄの回折面形状を形成するための位相関数係数Ｂ2〜Ｂ10の一例（Ｎ＝５）を下記の表１０に示す。なお、表１０は波長λ１＝４０８ｎｍ使用時の回折次数が３次での値である。
【表１０】
2008226327.tif 000021
【０１１３】
ＤＶＤ２３の場合だけで作用する第２回折部１１ｅについての回折面形状を形成するための非球面形状Ａ及び位相関数係数Ｂは、第１の実施形態のものと同一であって、表５及び６に示したものである。表１１は各光記録媒体に対する記録又は再生を行う際の光学素子と対物レンズの各光学面関係を示している。
【表１１】
2008226327.tif 000022
【０１１４】
ＨＤ−ＤＶＤ２２及びＣＤ２４に関して、面間隔の数値が、第２の実施形態の表１１のものと第１の実施形態の表７のものとは異なるものになっている。つまり、使用される回折次数を変えることにより、物体距離や作動距離を変えることができる。第２の実施形態の場合、第１の実施形態よりも物体距離を長くとることができるので、レンズシフト特性に強い構成になっている。
【０１１５】
下記の表１２は第１回折部１１ｄ及び第２回折部１１ｅにおける理論的な回折効率を示している。第１回折部１１ｄはブレーズ状に形成され、第２回折部１１ｅは多段の階段状に形成されている。
【表１２】
2008226327.tif 000023
【０１１６】
表１２に示すように、波長λ１＝４０８ｎｍで回折次数を３次、波長λ３＝７８５ｎｍで回折次数を２次とすると、波長λ３＝７８５ｎｍでは回折効率が低い（第１回折部１１ｄのＣＤで５０％）。この回折効率５０％では、再生については問題ないものの高倍速記録には向かない。そこで、第１回折部の深さｄａ＝５．８８８μｍにすると、波長λ１＝４０８ｎｍでの回折効率が６９％となり、λ３＝７８５ｎｍでの回折効率が７８％となり、回折効率のバランスをとることが可能になる。
【０１１７】
各光ディスクに対する記録又は再生を行う場合の縦収差及び正弦条件は、ＢＤ２１及びＤＶＤ２３については、第１の実施形態と同じであって、図５及び図７に示すとおりである。ＨＤ−ＤＶＤ２２及びＣＤ２４については、それぞれ図１５及び図１６に示すとおり第１の実施形態とは異なっている。
【０１１８】
図１５（ａ）及び（ｂ）は、上記仕様の対物レンズ１２と光学素子１１を組合せた場合におけるＨＤ−ＤＶＤ２２に対応する縦収差及び正弦条件を示したものである。図１５（ａ）に示す縦収差は良好なものになっており、図１５（ｂ）に示す正弦条件もほぼ良好なものになっている。
【０１１９】
図１６（ａ）及び（ｂ）は、上記仕様の対物レンズ１２と光学素子１１を組合せた場合におけるＣＤ２４に対応する縦収差及び正弦条件を示したものである。図１６（ａ）に示す縦収差及び図１６（ｂ）に示す正弦条件は、ほぼ良好なものになっている。
【０１２０】
なお、パラメータｍｏ１は略「３」であれば良く、回折効率が５０％以上となるためのパラメータｍｏ１の範囲は、２．５５７≦｜ｍｏ１｜≦３．４４３となる。また、回折効率が７０％以上となるための範囲は、２．６７６≦｜ｍｏ１｜≦３．３２４となる。また、回折効率が９０％以上となるための範囲は、２．８２２≦｜ｍｏ１｜≦３．１７８となる。パラメータｍｏ３については略「２」であれば良く、回折効率が５０％以上となるための範囲は、１．５５７≦｜ｍｏ３｜≦２．４４３となる。また、回折効率が７０％以上となるための範囲は、１．６７６≦｜ｍｏ３｜≦２．３２４となる。また、回折効率が９０％以上となるための範囲は、１．８２２≦｜ｍｏ３｜≦２．１７８となる。なお、使用する回折次数は本実施形態以外のものであっても良い。すなわち、ｍｏ１＝３ｊ，ｍｏ３＝２ｊ（ｊは１以上の整数）としても良い。
【０１２１】
以上説明したように、本実施形態の光ピックアップ装置に用いる光学素子は、等方性材料からなる第１部材１１ａと、入射偏光方向によって屈折率が異なる第２部材１１ｂと、等方性材料からなる第３部材１１ｃとが順に積層され、第１部材１１ａと第２部材１１ｂの境界に第１回折部１１ｄが設けられ、第３部材１１ｃには階段状の第２回折部１１ｅが設けられている。この光学素子は、ＢＤ２１に適用するレーザ光に対しては、第１回折部１１ｄ及び第２回折部１１ｅがともに作用せず、ＨＤ−ＤＶＤ２２に適用するレーザ光に対しては、第２回折部１１ｅは作用せず、第１回折部１１ｄが作用した結果の回折光を出射し、ＤＶＤ２３に適用するレーザ光に対しては、第１回折部１１ｄは作用せず、第２回折部１１ｅが作用した結果の回折光を出射し、ＣＤ２４に適用するレーザ光に対しては、第２回折部１１ｅは作用せず、第１回折部１１ｄが作用した結果の回折光を出射する。したがって、光記録媒体２１〜２４に対する記録又は再生を行う際に、すべての光記録媒体に対して、高い回折効率を得ることができ、且つ適切に球面収差を補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明の一実施形態にかかる光ピックアップ装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】偏光面切換方法を説明するための図である。
【図３】光学素子の断面図である。
【図４】光学素子の機能を説明するための図である。
【図５】第１光記録媒体に対する記録又は再生を行う際の縦収差及び正弦条件を示す図である。
【図６】第２光記録媒体に対する記録又は再生を行う際の縦収差及び正弦条件を示す図である。
【図７】第３光記録媒体に対する記録又は再生を行う際の縦収差及び正弦条件を示す図である。
【図８】第４光記録媒体に対する記録又は再生を行う際の縦収差及び正弦条件を示す図である。
【図９】第２回折部の回折効率が５０％以上になるパラメータｋの小数部分の範囲を示す図である。
【図１０】第２回折部の回折効率が７０％以上になるパラメータｋの小数部分の範囲を示す図である。
【図１１】第２回折部の回折効率が９０％以上になるパラメータｋの小数部分の範囲を示す図である。
【図１２】パラメータｍｏ１に対する回折効率を示す図である。
【図１３】パラメータｍｏ３に対する回折効率を示す図である。
【図１４】パラメータｍｇｉに対する回折効率を示す図である。
【図１５】第２の実施形態における第２光記録媒体に対する記録又は再生を行う際の縦収差及び正弦条件を示す図である。
【図１６】第２の実施形態における第４光記録媒体に対する記録又は再生を行う際の縦収差及び正弦条件を示す図である。
【図１７】従来の光ピックアップ装置の全体構成の一例を示すブロック図である。
【図１８】従来の光ピックアップ装置の偏光選択性回折格子の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１２３】
１  光ピックアップ装置
２  第１レーザ光源
８  偏光面切換素子（１／２波長板）
１１  光学素子
１１ａ  第１部材（等方性材料）
１１ｂ  第２部材（複屈折材料）
１１ｃ  第３部材（等方性材料）
１１ｄ  第１回折部
１１ｅ  第２回折部
１２  対物レンズ
１５  第２レーザ光源
１７ａ  第３レーザ光源
２１  第１光記録媒体（ＢＤ）
２２  第２光記録媒体（ＨＤ−ＤＶＤ）
２３  第３光記録媒体（ＤＶＤ）
２４  第４光記録媒体（ＣＤ）
【図１】
2008226327.tif 000024
【図２】
2008226327.tif 000025
【図３】
2008226327.tif 000026
【図４】
2008226327.tif 000027
【図５】
2008226327.tif 000028
【図６】
2008226327.tif 000029
【図７】
2008226327.tif 000030
【図８】
2008226327.tif 000031
【図９】
2008226327.tif 000032
【図１０】
2008226327.tif 000033
【図１１】
2008226327.tif 000034
【図１２】
2008226327.tif 000035
【図１３】
2008226327.tif 000036
【図１４】
2008226327.tif 000037
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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