(57)【要約】【課題】収差補正素子をフレア光の回避のために傾けて配置しても、発生する収差を抑制して、良好な記録／再生の信号を得る。【解決手段】光源から対物レンズ１０８へ向かう光の一部が、平板素子の収差補正素子１０７の入射面で透過せずに正反射光となり発生するフレア光を回避するため、収差補正素子１０７を傾けることで生じるコマ収差を２波長レーザユニット１２０の各半導体レーザの画角によって生じるコマ収差により低減するように、収差補正素子１０７の傾斜方向と２波長レーザユニット１２０の配置を工夫する。２波長レーザユニット１２０のＣＤ系半導体レーザ１１６ａから出射し、対物レンズ１０８に斜めに入射する光に対して、収差補正素子１０７の光軸を対物レンズ１０８に斜めに入射する光とは反対方向に傾けて、収差補正素子１０７の傾斜に伴うコマ収差を２波長レーザユニット１２０の画角によるコマ収差により打ち消す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録密度の異なる３種類の光記録媒体に対して記録，再生，消去のうち１以上行う光ピックアップにおいて、
前記光記録媒体の記録密度が大きい順に第１，第２，第３の光記録媒体として、前記第１の光記録媒体に対応した第１の波長λ１を有する第１の光束を出射する第１の光源と、前記第２の光記録媒体に対応した第２の波長λ２を有する第２の光束を出射する第２の光源と、前記第３の光記録媒体に対応した第３の波長λ３を有する第３の光束を出射する第３の光源と、前記第１〜第３の光束を前記第１〜第３の光記録媒体の各記録面に集光させる単一の対物レンズと、前記対物レンズと前記第１〜第３の光源の間に設けた収差補正素子とを備え、
前記光源の第１，第２，第３の波長がλ１＜λ２＜λ３の関係であり、前記収差補正素子に、前記対物レンズ側の面で前記第１，第３の主たる光束を回折せずに前記第２の主たる光束を＋１次で回折し、前記第２の光束が前記第２の光記録媒体の基板を透過する際に生じる球面収差を打ち消す回折構造と、前記光源側の面で前記第１，第２の主たる光束を回折せずに前記第３の主たる光束を＋１次で回折し、前記第３の光束が前記第３の光記録媒体の基板を透過する際に生じる球面収差を打ち消す回折構造を設け、
前記第２，第３の光源を一体構成した光源ユニットで前記第２の光源を前記対物レンズの光軸上となるように配置し、前記第３の光源と前記対物レンズとの光軸ズレに伴って生じるコマ収差を打ち消す方向に前記収差補正素子を前記光軸に対して傾けて配置したことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２】
前記第２，第３の光源を一体構成した光源ユニットで前記第３の光源を対物レンズの光軸上となるように配置し、前記第２の光源と前記対物レンズとの光軸ズレに伴って生じるコマ収差を打ち消す方向に収差補正素子を前記光軸に対して傾けて配置したことを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項３】
記録密度の異なる３種類の光記録媒体に対して記録，再生，消去のうち１以上行う光ピックアップにおいて、
前記光記録媒体の記録密度が大きい順に第１，第２，第３の光記録媒体として、前記第１の光記録媒体に対応した第１の波長λ１を有する第１の光束を出射する第１の光源と、前記第２の光記録媒体に対応した第２の波長λ２を有する第２の光束を出射する第２の光源と、前記第３の光記録媒体に対応した第３の波長λ３を有する第３の光束を出射する第３の光源と、前記第１〜第３の光束を前記第１〜第３の光記録媒体の各記録面に集光させる単一の対物レンズと、前記対物レンズと前記第１〜第３の光源の間に設けた収差補正素子とを備え、
前記光源の第１，第２，第３の波長がλ１＜λ２＜λ３の関係であり、前記収差補正素子に、前記対物レンズ側の面で前記第１，第３の主たる光束を回折せずに前記第２の主たる光束を＋１次で回折し、前記第２の光束が前記第２の光記録媒体の基板を透過する際に生じる球面収差を打ち消す回折構造と、前記光源側の面で前記第１，第２の主たる光束を回折せずに前記第３の主たる光束を＋１次で回折し、前記第３の光束が前記第３の光記録媒体の基板を透過する際に生じる球面収差を打ち消す回折構造を設け、
前記第１，第２，第３の光源を一体構成し、かつ前記第１，第２の光源を近接させた光源ユニットの前記第１，第２の光源を前記対物レンズの光軸上となるように配置し、前記第３の光源と前記対物レンズとの光軸ズレに伴って生じるコマ収差を打ち消す方向に前記収差補正素子を前記光軸に対して傾けて配置したことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項４】
前記第１，第２，第３の光源を一体構成し、かつ前記第１，第３の光源を近接させた光源ユニットの前記第１，第３の光源を対物レンズの光軸上となるように配置し、前記第２の光源と前記対物レンズとの光軸ズレに伴って生じるコマ収差を打ち消す方向に収差補正素子を前記光軸に対して傾けて配置したことを特徴とする請求項３記載の光ピックアップ。
【請求項５】
記録密度の異なる３種類の光記録媒体に対して記録，再生，消去のうち１以上行う光ピックアップにおいて、
前記光記録媒体の記録密度が大きい順に第１，第２，第３の光記録媒体として、前記第１の光記録媒体に対応した第１の波長λ１を有する第１の光束を出射する第１の光源と、前記第２の光記録媒体に対応した第２の波長λ２を有する第２の光束を出射する第２の光源と、前記第３の光記録媒体に対応した第３の波長λ３を有する第３の光束を出射する第３の光源と、前記第１〜第３の光束を前記第１〜第３の光記録媒体の各記録面に集光させる単一の対物レンズと、前記対物レンズと前記第１〜第３の光源の間に設けた収差補正素子とを備え、
前記光源の第１，第２，第３の波長がλ１＜λ２＜λ３の関係であり、前記収差補正素子のどちらか一方の面に、第１の領域として、前記第１の主たる光束を回折せずに前記第２，第３の主たる光束をそれぞれ異なる次数で回折し、前記第２，第３の光束が前記第２，第３の光記録媒体の基板をそれぞれ透過する際に生じる球面収差を同時に打ち消す回折構造と、第２の領域として、前記第１，第３の主たる光束を回折せずに前記第２の主たる光束を−１次あるいは＋１次で回折し、または前記第１の領域で主たる光束を回折する次数とは異なる次数で回折し、前記第２の光束が前記第２の光記録媒体の基板を透過する際に生じる球面収差を打ち消す回折構造を設け、
前記第２，第３の光源を一体構成した光源ユニットで前記第２の光源を前記対物レンズの光軸上となるように配置し、前記第３の光源と前記対物レンズとの光軸ズレに伴って生じるコマ収差を打ち消す方向に前記収差補正素子を前記光軸に対して傾け、かつ前記光軸と垂直方向にシフトさせて配置したことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項６】
前記第２，第３の光源を一体構成した光源ユニットで前記第３の光源を対物レンズの光軸上となるように配置し、前記第２の光源と前記対物レンズとの光軸ズレに伴って生じるコマ収差を打ち消す方向に収差補正素子を前記光軸に対して傾け、かつ前記光軸と垂直方向にシフトさせて配置したことを特徴とする請求項５記載の光ピックアップ。
【請求項７】
記録密度の異なる３種類の光記録媒体に対して記録，再生，消去のうち１以上行う光ピックアップにおいて、
前記光記録媒体の記録密度が大きい順に第１，第２，第３の光記録媒体として、前記第１の光記録媒体に対応した第１の波長λ１を有する第１の光束を出射する第１の光源と、前記第２の光記録媒体に対応した第２の波長λ２を有する第２の光束を出射する第２の光源と、前記第３の光記録媒体に対応した第３の波長λ３を有する第３の光束を出射する第３の光源と、前記第１〜第３の光束を前記第１〜第３の光記録媒体の各記録面に集光させる単一の対物レンズと、前記対物レンズと前記第１〜第３の光源の間に設けた収差補正素子とを備え、
前記光源の第１，第２，第３の波長がλ１＜λ２＜λ３の関係であり、前記収差補正素子のどちらか一方の面に、第１の領域として、前記第１の主たる光束を回折せずに前記第２，第３の主たる光束をそれぞれ異なる次数で回折し、前記第２，第３の光束が前記第２，第３の光記録媒体の基板をそれぞれ透過する際に生じる球面収差を同時に打ち消す回折構造と、第２の領域として、前記第１，第３の主たる光束を回折せずに前記第２の主たる光束を−１次あるいは＋１次で回折し、または前記第１の領域で主たる光束を回折する次数とは異なる次数で回折し、前記第２の光束が前記第２の光記録媒体の基板を透過する際に生じる球面収差を打ち消す回折構造を設け、
前記第１，第２，第３の光源を一体構成し、かつ前記第１，第３の光源を近接させた光源ユニットの前記第１，第３の光源を前記対物レンズの光軸上となるように配置し、前記第２の光源と前記対物レンズとの光軸ズレに伴って生じるコマ収差を打ち消す方向に前記収差補正素子を前記光軸に対して傾け、かつ前記光軸と垂直方向にシフトさせて配置することを特徴とする光ピックアップ。
【請求項８】
前記第１，第２，第３の光源を一体構成し、かつ前記第１，第２の光源を近接させた光源ユニットの前記第１，第２の光源を対物レンズの光軸上となるように配置し、前記第３の光源と前記対物レンズとの光軸ズレに伴って生じるコマ収差を打ち消す方向に収差補正素子を前記光軸に対して傾け、かつ前記光軸と垂直方向にシフトさせて配置することを特徴とする請求項７記載の光ピックアップ。
【請求項９】
記録密度の異なる複数種類の光記録媒体に対して記録，再生，消去のうち１以上行う光情報処理装置であって、
請求項１〜８のいずれか１項に記載の光ピックアップを備えたことを特徴とする光情報処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ピックアップおよび光情報処理装置に係り、特に、光源の波長または光記録媒体の透明基板厚が異なることで、記録密度が異なる複数種類の光記録媒体に対して情報を記録，再生する際に、互換性を有し、また、光源として２波長以上の光源を１つのパッケージに収めた光源ユニットを用い、単一の対物レンズで波長または透明基板厚が異なることで発生する収差を補正する素子からなる装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
映像情報、音声情報、またはコンピュータ上のデータを保存する手段として、記録容量０．６５ＧＢのＣＤ、記録容量４．７ＧＢのＤＶＤなどの光記録媒体が普及しつつある。そして、近年、さらなる記録密度の向上および大容量化の要求が強くなっている。
【０００３】
このような光記録媒体の記録密度を向上させる手段としては、光記録媒体に情報の書き込みまたは読み出しを行う光ピックアップにおいて、対物レンズの開口数（以下、ＮＡという）を大きくすること、あるいは光源の波長を短くすることにより、この対物レンズによって集光され、光記録媒体上に形成されるビームスポットを小径化することが有効である。
【０００４】
そこで、例えば「ＣＤ系光記録媒体」では、対物レンズのＮＡが０．５０、光源の波長が７８０ｎｍとされているのに対して、「ＣＤ系光記録媒体」よりも高記録密度化がなされた「ＤＶＤ系光記録媒体」では、対物レンズのＮＡが０．６５、光源の波長が６６０ｎｍとされている。そして、光記録媒体は、前述したように、さらなる記録密度の向上および大容量化が望まれており、そのためには、対物レンズのＮＡを０．６５よりもさらに大きく、あるいは光源の波長を６６０ｎｍよりもさらに短くすることが望まれている。
【０００５】
このような大容量の光記録媒体および光情報処理装置として、青色の波長領域の光源とＮＡ０．８５の対物レンズを用いて、２２ＧＢ相当の容量確保を満足する「Ｂlu-ray Ｄisc」の規格（以下、ＢＤという）が提案されている。
【０００６】
ＢＤのような高密度な情報の記録および／または再生を行える光ピックアップであっても、従来から大量に供給されたＣＤ、ＤＶＤに対しても情報の記録および／または再生を確保する必要がある。記録，再生すべき光記録媒体の種類に応じて、適切な波長の光源を選択し、この選択した光束に対して適切な光学処理を施し、それぞれの光記録媒体の基板厚さの違いによって生じる球面収差を補正することが望ましい。その収差を補正する手段として、回折構造を有する収差補正素子が提案されている。
【０００７】
この収差補正素子は一般に平板の素子となるが、このような平板素子を光ピックアップに搭載する場合、傾けて配置される。これは、光源から対物レンズへ向かう光束の一部が、平板部品の入射面で、透過せずに正反射光となり、その正反射光が信号光と重なり、ノイズ光となるという問題を避けるためである。
【特許文献１】特開２００６−９９９２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、回折構造を有する収差補正素子を斜め配置した場合、コマ収差が発生してしまう。特許文献１には回折構造のバリなどに起因して回折構造を有する収差補正素子が傾いてしまうことに対する組み付け方法が提案されている。特許文献１によれば回折構造が形成されている収差補正素子の中心を光軸垂直な方向にシフトさせることにより、例えば収差補正素子の一方の面である対物レンズ側の回折面のコマ収差を補正することができる。収差補正素子の他方の面に関しては、別途補正が必要となる。
【０００９】
また、光ピックアップは、その小型化、組付工数の低減を図るために、複数の光源を１つのパッケージに入れた光源ユニットが用いられることがある。このような、２波長の光源ユニットとして、例えばＣＤ，ＤＶＤに対応した２波長の光源ユニットでは、配置される２つの光源は数百ミクロン程度の間隔を有する。このような間隔を利用することで、前述した補正できない収差補正素子の他方の面収差を低減できることが特許文献１に記載されているが、その具体的構成が明記されていない。
【００１０】
そこで、本発明は、単一の対物レンズで複数種類の光記録媒体に集光可能な光ピックアップに、回折構造を有する収差補正素子によって、収差補正素子をフレア光の回避のために積極的に傾けて配置させても、発生する収差を抑制して、複数種類の各光記録媒体に対して良好な記録／再生の信号を得ることができる光ピックアップおよび光情報処理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】
【００１１】
前記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載した光ピックアップは、記録密度の異なる３種類の光記録媒体に対して記録，再生，消去のうち１以上行う光ピックアップにおいて、光記録媒体の記録密度が大きい順に第１，第２，第３の光記録媒体として、第１の光記録媒体に対応した第１の波長λ１を有する第１の光束を出射する第１の光源と、第２の光記録媒体に対応した第２の波長λ２を有する第２の光束を出射する第２の光源と、第３の光記録媒体に対応した第３の波長λ３を有する第３の光束を出射する第３の光源と、第１〜第３の光束を第１〜第３の光記録媒体の各記録面に集光させる単一の対物レンズと、対物レンズと第１〜第３の光源の間に設けた収差補正素子とを備え、光源の第１，第２，第３の波長がλ１＜λ２＜λ３の関係であり、収差補正素子に、対物レンズ側の面で第１，第３の主たる光束を回折せずに第２の主たる光束を＋１次で回折し、第２の光束が第２の光記録媒体の基板を透過する際に生じる球面収差を打ち消す回折構造と、光源側の面で第１，第２の主たる光束を回折せずに第３の主たる光束を＋１次で回折し、第３の光束が第３の光記録媒体の基板を透過する際に生じる球面収差を打ち消す回折構造を設け、第２，第３の光源を一体構成した光源ユニットで第２の光源を対物レンズの光軸上となるように配置し、第３の光源と対物レンズとの光軸ズレに伴って生じるコマ収差を打ち消す方向に収差補正素子を光軸に対して傾けて配置したことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２に記載した光ピックアップは、請求項１の光ピックアップにおいて、第２，第３の光源を一体構成した光源ユニットで第３の光源を対物レンズの光軸上となるように配置し、第２の光源と対物レンズとの光軸ズレに伴って生じるコマ収差を打ち消す方向に収差補正素子を光軸に対して傾けて配置したことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３に記載したように、記録密度の異なる３種類の光記録媒体に対して記録，再生，消去のうち１以上行う光ピックアップにおいて、光記録媒体の記録密度が大きい順に第１，第２，第３の光記録媒体として、第１の光記録媒体に対応した第１の波長λ１を有する第１の光束を出射する第１の光源と、第２の光記録媒体に対応した第２の波長λ２を有する第２の光束を出射する第２の光源と、第３の光記録媒体に対応した第３の波長λ３を有する第３の光束を出射する第３の光源と、第１〜第３の光束を第１〜第３の光記録媒体の各記録面に集光させる単一の対物レンズと、対物レンズと第１〜第３の光源の間に設けた収差補正素子とを備え、光源の第１，第２，第３の波長がλ１＜λ２＜λ３の関係であり、収差補正素子に、対物レンズ側の面で第１，第３の主たる光束を回折せずに第２の主たる光束を＋１次で回折し、第２の光束が第２の光記録媒体の基板を透過する際に生じる球面収差を打ち消す回折構造と、光源側の面で第１，第２の主たる光束を回折せずに第３の主たる光束を＋１次で回折し、第３の光束が第３の光記録媒体の基板を透過する際に生じる球面収差を打ち消す回折構造を設け、第１，第２，第３の光源を一体構成し、かつ第１，第２の光源を近接させた光源ユニットの第１，第２の光源を対物レンズの光軸上となるように配置し、第３の光源と対物レンズとの光軸ズレに伴って生じるコマ収差を打ち消す方向に収差補正素子を光軸に対して傾けて配置したことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項４に記載した光ピックアップは、請求項３の光ピックアップにおいて、第１，第２，第３の光源を一体構成し、かつ第１，第３の光源を近接させた光源ユニットの第１，第３の光源を対物レンズの光軸上となるように配置し、第２の光源と対物レンズとの光軸ズレに伴って生じるコマ収差を打ち消す方向に収差補正素子を光軸に対して傾けて配置したことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項５に記載した光ピックアップは、記録密度の異なる３種類の光記録媒体に対して記録，再生，消去のうち１以上行う光ピックアップにおいて、光記録媒体の記録密度が大きい順に第１，第２，第３の光記録媒体として、第１の光記録媒体に対応した第１の波長λ１を有する第１の光束を出射する第１の光源と、第２の光記録媒体に対応した第２の波長λ２を有する第２の光束を出射する第２の光源と、第３の光記録媒体に対応した第３の波長λ３を有する第３の光束を出射する第３の光源と、第１〜第３の光束を第１〜第３の光記録媒体の各記録面に集光させる単一の対物レンズと、対物レンズと第１〜第３の光源の間に設けた収差補正素子とを備え、光源の第１，第２，第３の波長がλ１＜λ２＜λ３の関係であり、収差補正素子のどちらか一方の面に、第１の領域として、第１の主たる光束を回折せずに第２，第３の主たる光束をそれぞれ異なる次数で回折し、第２，第３の光束が第２，第３の光記録媒体の基板をそれぞれ透過する際に生じる球面収差を同時に打ち消す回折構造と、第２の領域として、第１，第３の主たる光束を回折せずに第２の主たる光束を−１次あるいは＋１次で回折し、または第１の領域で主たる光束を回折する次数とは異なる次数で回折し、第２の光束が第２の光記録媒体の基板を透過する際に生じる球面収差を打ち消す回折構造を設け、第２，第３の光源を一体構成した光源ユニットで第２の光源を対物レンズの光軸上となるように配置し、第３の光源と対物レンズとの光軸ズレに伴って生じるコマ収差を打ち消す方向に収差補正素子を光軸に対して傾け、かつ光軸と垂直方向にシフトさせて配置したことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項６に記載した光ピックアップは、請求項５の光ピックアップにおいて、第２，第３の光源を一体構成した光源ユニットで第３の光源を対物レンズの光軸上となるように配置し、第２の光源と対物レンズとの光軸ズレに伴って生じるコマ収差を打ち消す方向に収差補正素子を光軸に対して傾け、かつ光軸と垂直方向にシフトさせて配置したことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項７に記載した光ピックアップは、記録密度の異なる３種類の光記録媒体に対して記録，再生，消去のうち１以上行う光ピックアップにおいて、光記録媒体の記録密度が大きい順に第１，第２，第３の光記録媒体として、第１の光記録媒体に対応した第１の波長λ１を有する第１の光束を出射する第１の光源と、第２の光記録媒体に対応した第２の波長λ２を有する第２の光束を出射する第２の光源と、第３の光記録媒体に対応した第３の波長λ３を有する第３の光束を出射する第３の光源と、第１〜第３の光束を第１〜第３の光記録媒体の各記録面に集光させる単一の対物レンズと、対物レンズと第１〜第３の光源の間に設けた収差補正素子とを備え、光源の第１，第２，第３の波長がλ１＜λ２＜λ３の関係であり、収差補正素子のどちらか一方の面に、第１の領域として、第１の主たる光束を回折せずに第２，第３の主たる光束をそれぞれ異なる次数で回折し、第２，第３の光束が第２，第３の光記録媒体の基板をそれぞれ透過する際に生じる球面収差を同時に打ち消す回折構造と、第２の領域として、第１，第３の主たる光束を回折せずに第２の主たる光束を−１次あるいは＋１次で回折し、または第１の領域で主たる光束を回折する次数とは異なる次数で回折し、第２の光束が第２の光記録媒体の基板を透過する際に生じる球面収差を打ち消す回折構造を設け、第１，第２，第３の光源を一体構成し、かつ第１，第３の光源を近接させた光源ユニットの第１，第３の光源を対物レンズの光軸上となるように配置し、第２の光源と対物レンズとの光軸ズレに伴って生じるコマ収差を打ち消す方向に収差補正素子を光軸に対して傾け、かつ光軸と垂直方向にシフトさせて配置することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項８に記載した光ピックアップは、請求項７の光ピックアップにおいて、第１，第２，第３の光源を一体構成し、かつ第１，第２の光源を近接させた光源ユニットの第１，第２の光源を対物レンズの光軸上となるように配置し、第３の光源と対物レンズとの光軸ズレに伴って生じるコマ収差を打ち消す方向に収差補正素子を光軸に対して傾け、かつ光軸と垂直方向にシフトさせて配置することを特徴とする。
【００１９】
また、請求項９に記載した光情報処理装置は、記録密度の異なる複数種類の光記録媒体に対して記録，再生，消去のうち１以上行う光情報処理装置であって、請求項１〜８のいずれか１項に記載の光ピックアップを備えたことを特徴とする。
【００２０】
前記構成によれば、回折構造を有する収差補正素子によって、収差補正素子をフレア光の回避のために傾けて配置しても、発生する収差を抑制して、複数種類の各光記録媒体に対して良好な記録／再生の信号を得ることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、回折構造を有する収差補正素子によって、収差補正素子をフレア光の回避のために傾けて配置しても、これにより発生する収差を抑制して、複数種類の各光記録媒体に対して良好な記録／再生の信号を得ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は本発明の実施形態１における光ピックアップの概略構成を示す図である。図１に示すように、単一の対物レンズ１０８で、異なる光源波長を用いて、３種類の光記録媒体（ＢＤ系，ＤＶＤ系，ＣＤ系）を異なる開口数：ＮＡで記録または再生を行う互換型の光ピックアップである。
【００２３】
ＢＤ系、ＤＶＤ系，ＣＤ系の光記録媒体１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃの基板厚は、それぞれ０．１ｍｍ，０．６ｍｍ，１．２ｍｍであり、またＢＤ系，ＤＶＤ系，ＣＤ系の光記録媒体１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃに対応する。開口数（ＮＡ）は、それぞれＮＡ０．８５，ＮＡ０．６５，ＮＡ０．５０であり、第１，第２，第３の光源の波長λ１，λ２，λ３は、それぞれλ１＝３９５〜４１５ｎｍ，λ２＝６５０〜６７０ｎｍ，λ３＝７７０〜８０５ｎｍである。
【００２４】
図１に示す光ピックアップは、ＢＤ系光記録媒体１０９ａに対して、半導体レーザ１０１，コリメートレンズ１０２，偏光ビームスプリッタ１０３，波長選択性ビームスプリッタ１０４，偏向プリズム１０５，１／４波長板１０６，収差補正素子１０７，対物レンズ１０８，検出レンズ１１０，受光素子１１２により構成される。第１の光源である半導体レーザ１０１の中心波長は４０５ｎｍであり、対物レンズ１０８の開口数（ＮＡ）は０．８５である。また、ＢＤ系光記録媒体１０９ａの基板厚は０．１ｍｍである。
【００２５】
半導体レーザ１０１の出射光は、コリメートレンズ１０２により略平行光にされる。コリメートレンズ１０２を通過した光は偏光ビームスプリッタ１０３に入射し、偏向プリズム１０５により偏向される。そして、１／４波長板１０６で円偏光に変換され、収差補正素子１０７，対物レンズ１０８を介してＢＤ系光記録媒体１０９ａに集光されることにより、情報の記録，再生がされる。そして、ＢＤ系光記録媒体１０９ａからの反射光は１／４波長板１０６を通過した後、往路の光の偏光方向とは直交する直線偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ１０３により反射，入射光と分離して偏向され、検出レンズ１１０により受光素子１１２上に導かれ、再生信号，フォーカス誤差信号，トラック誤差信号が検出される。
【００２６】
なお、この光ピックアップにおいては、ＤＶＤ系光記録媒体１０９ｂ用のレーザ光と、ＣＤ系光記録媒体１０９ｃ用のレーザ光と発生する２波長レーザユニット１２０を有しており、すなわち、互いに波長の異なるレーザ光を出射することができる。
【００２７】
また、ＤＶＤ系光記録媒体１０９ｂに対して、中心波長が６６０ｎｍのＤＶＤ系半導体レーザ１１３ａから出射した光は、コリメートレンズ１１５，波長選択性ビームスプリッタ１０４を経て、偏向プリズム１０５により偏向される。そして、１／４波長板１０６，収差補正素子１０７，対物レンズ１０８を介して、ＤＶＤ系光記録媒体１０９ｂに集光される。このＤＶＤ系光記録媒体１０９ｂの基板厚は０．６ｍｍであり、開口数（ＮＡ）は０．６５である。ＮＡの切り替えは、収差補正素子１０７により制限される。そして、ＤＶＤ系光記録媒体１０９ｂからの反射光は対物レンズ１０８，１／４波長板１０６を通過した後、波長選択性ビームスプリッタ１０４により偏向され、ホログラム素子１１４により入射光と分離してＤＶＤ系受光素子１１３ｃ上に導かれ、再生信号，フォーカス誤差信号，トラック誤差信号が検出される。
【００２８】
さらに、ＣＤ系光記録媒体１０９ｃに対して、中心波長が７８５ｎｍのＣＤ系半導体レーザ１１６ａから出射した光は、コリメートレンズ１１５，波長選択性ビームスプリッタ１０４を経て、偏向プリズム１０５により偏向される。そして、１／４波長板１０６，収差補正素子１０７，対物レンズ１０８を介して、ＣＤ系光記録媒体１０９ｃに集光される。このＣＤ系光記録媒体１０９ｃの基板厚は１．２ｍｍであり、対物レンズの開口数（ＮＡ）は０．５０である。ＮＡの切り替えは、収差補正素子１０７により制限される。そして、ＣＤ系光記録媒体１０９ｃからの反射光は対物レンズ１０８，１／４波長板１０６を通過した後、波長選択性ビームスプリッタ１０４により偏向され、ホログラム素子１１４により入射光と分離してＣＤ系受光素子１１６ｃ上に導かれ、再生信号，フォーカス誤差信号，トラック誤差信号が検出される。
【００２９】
また、光ピックアップの構成はこれに限定されるものでなく、例えば２波長レーザユニット１２０のように１つのパッケージに収められている受光素子を他のパッケージに収めてもよい。すなわち、図１に示す２波長レーザユニット１２０の代わりに、ＤＶＤ系，ＣＤ系受光素子１１３ｃ，１１６ｃ、ホログラム素子１１４を除いた２波長レーザユニットを用い、受光素子、ホログラムは別の位置に配置してもよい。さらに、ＤＶＤ系，ＣＤ系受光素子１１３ｃ，１１６ｃのように各波長に対応して受光素子を配置する代わりに、共通の受光素子で２つの波長の光を受光してもよい。
【００３０】
ここで、対物レンズ１０８は厚さ０．１ｍｍのＢＤ系光記録媒体１０９ａを高精度に記録／再生できるように最適に設計されている。設計波長は４０５ｎｍであり、波長４０５ｎｍでは波面収差０．０１λｒｍｓ以下と十分小さくなるよう設計されている。対物レンズ１０８は、高ＮＡ化，短波長化に伴い製造誤差の影響を受けやすい、言い方をかえると製造マージンが狭いため、本実施形態１では対物レンズ１０８は３種類の光記録媒体のうちのＢＤ系光記録媒体１０９ａに対応した設計としている。
【００３１】
なお、本実施形態１の対物レンズ１０８は、厚さ０．１ｍｍのＢＤ系光記録媒体１０９ａに最適に設計されているが、これに限定されるものではない。例えば、情報記録面を２層有する２層Ｂlu-ray Ｄiscの光記録媒体では、情報記録面を光入射側から０．０７５ｍｍと０．１００ｍｍの位置に情報記録面を有するため、その中間値の厚さ０．０８７５ｍｍを設計中央値とした対物レンズであってもよい。
【００３２】
図２に対物レンズ１０８の具体的な構成例を示す。本実施形態１の対物レンズ１０８は両面非球面形状であり、面の頂点を原点とし、光軸方向をＸ軸とした直交座標系において、ｒを近軸曲率半径、κを円錐形数、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｊ，・・・を非球面係数とするとき、面の光軸方向の距離ｘと半径Ｒの関係より、非球面形状は、（数１）
【００３３】
【数１】
2008071415.tif 000003
で表される。各面および各領域の面データを（表１）に示す。
【００３４】
【表１】
2008071415.tif 000004
ここで、ガラスの硝材は住田光学製のＫＶＣ８１、対物レンズ１０８の有効瞳半径は２．１５ｍｍである。なお、対物レンズ１０８の材料としては、ガラスに限らず、樹脂を用いてもよい。
【００３５】
図３〜図６は収差補正素子１０７を説明するための図であり、図３，図４は拡大された断面図、図５，図６は各回折面を示す図である。
【００３６】
図１に示すように、収差補正素子１０７は、ＤＶＤ系光記録媒体１０９ｂに対して、６６０ｎｍのＤＶＤ系半導体レーザ１１３ａから出射した光が、対物レンズ１０８で基板厚の違いにより発生する球面収差を補正、および対物レンズ１０８のＮＡを切り替えするための開口制限の機能を有するとともに、ＣＤ系光記録媒体１０９ｃに対して、７８５ｎｍのＣＤ系半導体レーザ１１６ａから出射した光が、対物レンズ１０８で基板厚の違いにより発生する球面収差を補正、および対物レンズ１０８のＮＡを切り替えするための開口制限の機能を有する。
【００３７】
図３，図４に本実施形態１の収差補正素子１０７の断面図を示す。収差補正素子１０７の材料としては、ガラスや樹脂あるいはガラス基板上にＵＶ樹脂層を設けて、この樹脂層に回折構造を設けたものであればよいが、ガラスと比べて軽く、成型加工が容易で大量生産がしやすいという観点から樹脂が望ましい。本実施形態１の収差補正素子１０７は、対物レンズ保持体１０８ｂに搭載され、フォーカシングやトラッキングのために可動することから、軽い方が望ましい。樹脂としては、例えばＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート：４０５ｎｍ，６６０ｎｍ，７８５ｎｍの各波長での屈折率は、１．５１，１．４９，１．４８）や、吸湿特性がよい日本ゼオン社製の光学樹脂であるゼオネックスなどが挙げられる。
【００３８】
なお、回折構造の作製方法としては、材料がガラスの場合はエッチングやモールディングで行えばよく、また樹脂材料の場合はインプリントやモールディングで行えばよい。
【００３９】
ＤＶＤ系補正用の回折面５３は、図５に示すように光束が通過する範囲内に、同心円状に分割された２つの第１，第２の領域５３ａ，５３ｂを有する。第１の領域５３ａはＤＶＤ系光記録媒体１０９ｂに対するＮＡ０．６５の領域に相当し、本実施形態１では半径１．５７ｍｍと設定する。第１の領域５３ａには、回折構造が形成されてなり、波長４０５ｎｍの第１の光束については、その大半が０次光で透過し、波長６６０ｎｍの第２の光束については、その大半が１次回折光となり、波長７８５ｎｍの第３の光束については、その大半が０次光で透過する。
【００４０】
第２の領域５３ｂは、ＤＶＤ系光記録媒体１０９ｂに対するＮＡ０．６５からＢＤ系光記録媒体１０９ｃに対するＮＡ０．８５の領域に相当し、本実施形態１では半径１．５７ｍｍから２．２ｍｍに設定する。そして、第２の領域５３ｂは回折構造が形成されない平坦な構造となっている。
【００４１】
ＣＤ系補正用の回折面５２は、図６に示すように光束が通過する範囲内に、同心円状に分割された２つの第１，第２の領域５２ａ，５２ｂを有する。第１の領域５２ａはＣＤ系光記録媒体１０９ｃに対するＮＡ０．５０の領域に相当し、本実施形態１では半径１．３２ｍｍと設定する。第１の領域５２ａには、回折構造が形成されてなり、波長４０５ｎｍの第１の光束、波長６６０ｎｍの第２の光束については、その大半が０次光で透過し、波長７８５ｎｍの第３の光束については、その大半が１次回折光となる。
【００４２】
第２の領域５２ｂは、ＣＤ系光記録媒体１０９ｃに対するＮＡ０．５０からＢＤ系光記録媒体１０９ａに対するＮＡ０．８５の領域に相当し、本実施形態１では半径１．３２ｍｍから２．２ｍｍに設定する。第２の領域５２ｂは回折構造が形成されない平坦な構造となっている。
【００４３】
回折面５３の第１の領域５３ａは、光軸垂直面内で光軸中心に同心円状のパターンからなる回折構造が形成されていて、＋１次回折光を生成する。同心円状の回折パターンは、ＢＤ系光記録媒体１０９ａに対して最適設計された対物レンズ１０８で波長６６０ｎｍ、基板厚０．６ｍｍのＤＶＤ系光記録媒体１０９ｂに集光した際に発生する球面収差を打ち消すように設計されており、結果、ＤＶＤ系光記録媒体１０９ｂ上に回折限界まで集光するスポットを形成する。
【００４４】
回折面５２の第１の領域５２ａは、光軸垂直面内で光軸中心に同心円状のパターンからなる回折構造が形成されていて、＋１次回折光を生成する。同心円状の回折パターンは、ＢＤ系光記録媒体１０９ａに対して最適設計された対物レンズ１０８で波長７８５ｎｍ、基板厚１．２ｍｍのＣＤ系光記録媒体１０９ｃに集光した際に発生する球面収差を打ち消すように設計されており、結果、ＣＤ系光記録媒体１０９ｃ上に回折限界まで集光するスポットを形成する。
【００４５】
回折面５２，５３の両面で回折構造の外側（輪帯領域）の第２の領域５２ｂ，５３ｂは回折構造が形成されない平坦部であり、第２の光束，第３の光束をそのまま透過させる。例えば、第１の領域５３ａを透過した光はＤＶＤ系光記録媒体１０９ｂに対しては対物レンズ１０８より集光され、第２の領域５３ｂを通過した光はＤＶＤ系光記録媒体１０９ｂに対しては集光されず、図７（ａ），（ｂ）に示すような散乱光となり集光には作用せず、記録再生に影響しない。すなわち、特別な構造やコートを行わずにＤＶＤ系光記録媒体１０９ｂに対するＮＡ０．６５の制限を行うことができる。
【００４６】
次に、収差補正素子１０７に形成される回折面５３，５２の各段の高さについて説明する。まず、回折面５３の各段の高さについて図８を用いて説明する。回折光学系では、入射光すべてのエネルギーが出射光に変換されるのではなく、回折効率と呼ばれる効率でしか変換されない。図８の点線に示すような鋸歯状のキノフォーム形状は、ある波長でブレーズ化されると、その波長での回折効率は薄型近似の場合、理論的には１００％である。
【００４７】
回折面５３は、３波長のうち、６６０ｎｍの第２の光束に対してのみ１次の回折光として使用し、回折面５２は、３波長のうち、７８５ｎｍの第３の光束に対してのみ１次の回折光として使用する図８に示すような階段近似した形状とする。また、階段状にすると、理想的なキノフォーム形状を製作するよりも容易となる。
【００４８】
図９（ａ），（ｂ）に階段状の溝深さＤと効率の関係を示す。図９（ａ）は回折面５３の第１の領域５３ａとして、４段の階段構成を選択した場合で、ＢＤ＿０次光，ＤＶＤ＿−１次光，ＤＶＤ＿０次光，ＤＶＤ＿＋１次光，ＣＤ＿０次光に対する結果である。材料にＰＭＭＡを用いる場合、溝深さＤを５．９μｍとすると、どの波長に対しても所望の効率を得ることができる。効率は、第１の光束の０次透過光，第２の光束の１次回折光，第３の光束の０次透過光でそれぞれ７２％，６５％，６３％となる。５．９μｍの溝深さＤは一段に換算すると０．１９６μｍの溝深さとなる。
【００４９】
図９（ｂ）は回折面５２の第１の領域５２ａとして、２段の階段構成を選択した場合で、ＢＤ＿０次光，ＤＶＤ＿０次光，ＣＤ＿＋１次光，ＣＤ＿０次光に対する結果である。材料にＰＭＭＡを用いる場合、溝深さＤを３．７μｍとすると、どの波長に対しても所望の効率を得ることができる。効率は、第１の光束の０次透過光，第２の光束の１次回折光，第３の光束の０次透過光でそれぞれ８１％，７６％，３９％となる。
【００５０】
また、収差補正素子１０７の回折面５３で第１の領域５３ａの断面は、図３に示されるように同心円上に形成された複数の輪帯状凹凸部からなる。各輪帯状凹凸部は階段状であり、４つの段を有する。輪帯状凹凸部のピッチは、この回折構造がレンズ効果を有するように内側から外側に向かって徐々に狭くなっている。
【００５１】
この輪帯状凹凸部のピッチは、ＤＶＤ系光記録媒体１０９ｂに対しては、＋１次回折光で収差を補正するよう設定される。
回折面の光路差関数は（数２）
【００５２】
【数２】
2008071415.tif 000005
と定義される。
【００５３】
ただし、光軸垂直面の光軸と交わる点を原点とし、光軸方向をＸ軸とした直交座標系において、φ：光路差関数、Ｒ：半径（光軸からの距離）、Ｃ１，Ｃ２，・・・：光路差係数である。
【００５４】
ＤＶＤ系補正用の回折面５３の第１の領域５３ａの光路差係数を（表２（ａ））、同様に、ＣＤ系補正用の回折面５２の第１の領域５２ａの光路差係数を（表２（ｂ））に示す。
【００５５】
【表２】
2008071415.tif 000006
次に、本実施形態１の収差補正素子１０７の外形形状について、詳細に説明する。図５，図６に示したように、収差補正素子１０７の外形の形状は、回折部（第１の領域）と平坦部（第２の領域）との境界と同様の円形状とする。なお、円形状とは、多角形を含み、図１０に示すような８角形においても、同様の効果が得られる。さらに、これらの円形状、多角形形状は外形形状が光束有効径の３０％増しの場合であり、それ以上に外形形状が大きい場合は四角の形状であってもよい。
【００５６】
本実施形態１で用いているＰＭＭＡ等の樹脂は、射出成形ができる等の強みがあるため光学部品に最も広く使用され、大量生産しやすいという特徴があるが、一方で吸湿性が弱点として挙げられる。これは屈折率や透過率といった光学特性を変動させるだけでなく、変形としても現れる。
【００５７】
図１１（ａ）〜（ｄ）に収差補正素子が四角形状の場合の波長４０５ｎｍの透過波面の実測結果を示す。図１１（ａ）は光線有効径内の第１の領域５３ａ，第２の領域５３ｂにおける透過波面測定の結果であり、波面形状を示す。図１１（ｂ），（ｃ）は図１１（ａ）の結果を各領域に分割して波面測定した結果である。図１１（ｂ）は回折部のみの透過波面形状５３ｇ、図１１（ｃ）は平坦部のみの透過波面形状５３ｆを示す。波面形状をもとに波面収差を計算させたところ、図１１（ａ）の光線有効径（第１，第２の領域５３ａ，５３ｂ）内の波面形状はＰＶ値が０．５λ、波面収差０．１λｒｍｓと波面精度が非常に悪い。通常、光学部品の波面収差は０．０２λｒｍｓ以下であることが望ましい。
【００５８】
図１１（ｂ）の回折部（第１の領域５３ａ）内の波面収差は、０．０２λｒｍｓとなり良好な波面精度であるのに対して、図１１（ｃ）の平坦部（第２の領域５３ｂ）の波面収差は０．１３λｒｍｓと大きく、光線有効径内の波面精度が悪い原因は、平坦部にあることがわかる。図１１（ｄ）は平坦部の波面形状を円周方向に沿って、プロットしたものである。平坦部は収差補正素子１０７の四角の形状に沿って、うねりが発生しており波面劣化の要因となっていると考えられる。
【００５９】
収差補正素子１０７の回折部と平坦部との境界において、外形の四角形の辺から近いところ５３ｄと遠いところ５３ｅが存在し、近いところ５３ｄと遠いところ５３ｅではＰＭＭＡの吸湿に差異がある。この吸湿の差異が変形の差異となり、うねりが発生している。
【００６０】
また、図１２（ａ）〜（ｄ）に収差補正素子が円形状の場合の波長４０５ｎｍの透過波面の実測結果を示す。図１２（ａ）は光線有効径内の第１の領域５３ａ，第２の領域５３ｂにおける透過波面測定の結果であり、波面形状を示す。図１２（ｂ），（ｃ）は図１２（ａ）の結果を各領域に分割して波面測定した結果である。図１２（ｂ）は回折部のみの透過波面形状５３ｇ、図１２（ｃ）は平坦部のみの透過波面形状５３ｆを示す。図１２（ｄ）は平坦部の波面形状を円周方向に沿って、プロットしたものである。図１２（ａ）の光線有効径（第１，第２の領域５３ａ，５３ｂ）内の波面形状より波面収差を計算するとＰＶ値が０．１λ、波面収差０．０２λｒｍｓ、図１２（ｂ）の回折部（第１の領域５３ａ）内の波面収差は、０．０１５λｒｍｓ、図１２（ｃ）の平坦部（第２の領域５３ｂ）の波面収差は０．０１７λｒｍｓであり、周辺部のうねりはなく良好な波面精度である。
【００６１】
このように、収差補正素子１０７の外形形状を、回折部と平坦部との境界と同様の円形状にすることで、ＰＭＭＡの吸湿による形状の変化が均一化され、うねりを低減することができ、高精度な光ピックアップを提供することができる。
【００６２】
図１３は光ピックアップのアクチュエータ部の概略構成を示す図である。光ピックアップは対物レンズ１０８と、この対物レンズ１０８を保持する対物レンズ保持体１０８ｂとを備えている。また、対物レンズ保持体１０８ｂを支持するベース部２５と、このベース部２５と対物レンズ保持体１０８ｂとの間に介在される弾性支持機構２６，２７とを備えている。弾性支持機構２６，２７は、対物レンズ保持体１０８ｂをフォーカス方向，トラッキング方向の計２方向に動けるよう、ベース部２５に対して弾性的に支持している。ここで、前述のフォーカス方向とは図１３のＺ軸方向（対物レンズ１０８の光軸方向）をいい、トラッキング方向とは図１３のＸ軸方向（光記録媒体１０９の半径方向）をいう。
【００６３】
また、図１３には示されない駆動手段を備えており、この駆動手段は、例えば対物レンズ保持体１０８ｂに設けられた永久磁石と、ベース部２５に対して相対的に固定された駆動コイルとからなる、いわゆるボイスコイルモータによって構成されている。そして、この駆動手段は、駆動コイルへの入力電流に応じて、対物レンズ保持体１０８ｂを前記２方向に駆動するようになっている。駆動手段の駆動コイルへの入力電流を制御して、光記録媒体１０９の情報記録面における記録トラック上に所定のレーザ光スポットを追従させるフォーカスサーボおよびトラッキングサーボを行う。
【００６４】
図３に示す断面図は、本実施形態１における収差補正素子１０７と対物レンズ１０８の構成を模式的に示す図である。図３に示すように、収差補正素子１０７と対物レンズ１０８は、対物レンズ保持体１０８ｂにより同軸で一体化されている。具体的には、一端に、収差補正素子１０７を固定し、他端に対物レンズ１０８を固定して、これらを光軸に沿って同軸に一体化した構成となっている。
【００６５】
光記録媒体を記録／再生するときに、対物レンズ１０８はトラッキング制御により、光軸に対して垂直方向に±０．５ｍｍ程度の範囲内で移動する。ところが、ＤＶＤ系光記録媒体１０９ｂやＣＤ系光記録媒体１０９ｃに対しては、収差補正素子１０７により回折を受けるため、収差補正素子１０７が移動せずに、対物レンズ１０８だけが移動すると、収差が発生して集光スポットが劣化してしまう。そこで、収差補正素子１０７と対物レンズ１０８を一体化させ、トラッキング制御時に一体で移動させることにより、良好な集光スポットを得る構成としている。
【００６６】
また、図１に示すように、ＤＶＤ／ＣＤ用の２波長レーザユニット１２０を用いれば、光ピックアップの小型化、組付工数の低減が図れる。しかしながら、このような２波長レーザユニット１２０では、２光源は数百ミクロン程度の間隔を有する。そのため、ＤＶＤ系半導体レーザ１１３ａ（光源）を対物レンズ１０８およびコリメートレンズ１１５の光軸上に配置した場合、ＣＤ系半導体レーザ１１６ａ（光源）からの光は図１４に示す（破線の光束）ように像高をもってしまい、結果、図１５に示すようなコマ収差が発生してしまう。図１５は像面上での波面収差であり、横軸は瞳半径位置、縦軸が波面収差であって、コマ収差と呼ばれる非対称な形状になっている。
【００６７】
ところで、本実施形態１の収差補正素子１０７のような平板素子を用いる場合、フレア光への配慮が必要である。光源から対物レンズ１０８へ向かう光の一部は、光学部品の入射面で、透過せずに正反射光となる。収差補正素子１０７を入射光に対して垂直に配置した場合、その正反射光が光記録媒体１０９からの反射光、すなわち信号光と図１６（ａ）に示すように受光素子上に重なってしまい、ノイズ光となる場合がある。そこで対処手段として、光学部品への入射面をわずかに傾ける方法がある。図１６（ｂ）に示すように収差補正素子１０７を傾斜配置させることにより、信号光への正反射光を重畳させずに済む。
【００６８】
しかしながら、収差補正素子１０７が傾斜すると、これに伴って回折領域が光軸に対して傾斜するとともに、その中心が光軸垂直な方向にシフトする。このような傾斜やシフトは、回折領域に形成される回折構造により回折作用を受けないＢＤ用の波長４０５ｎｍの第１の光束に関する集光特性に特に影響を与えないが、回折構造により回折作用を受けるＤＶＤ用の波長６６０ｎｍの第２の光束や、ＣＤ用の波長７８５ｎｍの第３の光束に関する集光特性に影響を与え、集光に際して収差が生じる。
【００６９】
そこで、本実施形態１の収差補正素子は、次のようなレイアウトをとっている。まず、図４に示すように、取りつけ精度が要求されるＤＶＤ系補正用の回折面５３を対物レンズ側に配置し、その回折パターンの中心を対物レンズの光軸と略一致させた。回折によってパワーをもった光が光軸に対して傾斜配置した平板を通過した場合の収差の方が大きいため、取りつけ精度が要求されるＤＶＤ系補正用の回折面５３を対物レンズ側に配置した。なお、コマ収差は、一般に対物レンズのＮＡ値の３乗と、光記録媒体の基板厚と、光源（レーザ光）の波長の逆数とに比例する。
【００７０】
ここで、収差補正素子１０７において、回折面５３の第１の領域５３ａは、例えばＤＶＤ用のもので、ＮＡ０．６５，基板厚０．６ｍｍ，波長６６０ｎｍであり、回折面５２の第１の領域５２aは、例えばＣＤ用のもので、ＮＡ０．５０，基板厚１．２ｍｍ，波長７８５ｎｍである。よって、ＣＤ用の第１の領域５２ａの位置ズレに対し、ＤＶＤ用の第１の領域５３ａの位置ズレによって生じるコマ収差の方が大きくなる。
【００７１】
このＣＤ用のコマ収差については、ＣＤ用の回折面５２の第１の領域５２ａを通過した光は傾斜した平板を通過するとともに、回折面５２が光軸に対してシフトしてしまい、コマ収差が発生する。ここで、本実施形態１は、ＣＤ用のコマ収差については、前記２波長レーザユニットを用いることによって発生する画角によるコマ収差と、収差補正素子１０７の傾斜に伴うコマ収差によって低減するように、収差補正素子１０７の傾斜方向と２波長レーザユニットの配置を工夫する。
【００７２】
図１７に示すように２波長レーザユニット１２０のＣＤ系半導体レーザ１１６ａから出射し、対物レンズ１０８に斜めに入射する光に対して、収差補正素子１０７の光軸を対物レンズ１０８に斜めに入射する光とは反対方向に傾けることにより、図１８に示すように、収差補正素子１０７の傾斜に伴うコマ収差と、２波長レーザユニット１２０の画角によるコマ収差とにより打ち消すことが可能となる。
【００７３】
例えば、対物レンズ、収差補正素子を用いた光学系において、収差補正素子を対物レンズの光軸に対して２°傾けた場合、ＣＤ系の発生コマ収差量は０．０３λｒｍｓ程度である。これに対し、対物レンズの入射光を、対物レンズの光軸に対して収差補正素子を傾ける方向とは反対の方向に０．０５°程度傾けて入射させることにより、発生コマ収差量を０．０１λｒｍｓ程度にすることができる。
【００７４】
なお、対物レンズへの入射光の角度：θは、２波長レーザユニットのＤＶＤ系，ＣＤ系の各半導体レーザの間隔（ＣＤ系半導体レーザの光軸からのズレ）：ΔＸと、コリメートレンズの焦点距離：ｆによって定まる（θ＝ａｓｉｎ（Δｘ／ｆ））。よって、光学系として、最適なコリメートレンズの焦点距離、あるいは収差補正素子の傾斜角を選択すればよい。
【００７５】
また、本実施形態１においては、ＢＤ，ＤＶＤ，ＣＤ系の３種類の光記録媒体に集光する光ピックアップの構成について説明したが、「ＢＤとＤＶＤ」，「ＢＤとＣＤ」，「ＤＶＤとＣＤ」の２種類の光記録媒体に集光する光ピックアップであってもよい。
【００７６】
すなわち、「ＢＤとＤＶＤ」の場合、
ＢＤ用の対物レンズ、ＤＶＤ用の収差補正素子、ＢＤ用とＤＶＤ用の２つの光源を備えた光源ユニットからなる光ピックアップにおいて、ＢＤ用の光源を対物レンズの光軸上に配置し、ＤＶＤ用の収差補正素子を光軸に対して傾けて配置し、ＤＶＤ用の光源が対物レンズの光軸からずれた位置に配置されることにより対物レンズへ斜め入射することに伴い発生するコマ収差と、収差補正素子を斜め配置することにより発生するコマ収差を打ち消す構成であってもよい。
【００７７】
また、「ＢＤとＣＤ」の場合、
ＢＤ用の対物レンズ、ＣＤ用の収差補正素子、ＢＤ用とＣＤ用の２つの光源を備えた光源ユニットからなる光ピックアップにおいて、ＢＤ用の光源を対物レンズの光軸上に配置し、ＣＤ用の収差補正素子を光軸に対して傾けて配置し、ＣＤ用の光源が対物レンズの光軸からずれた位置に配置されることにより対物レンズへ斜め入射することに伴い発生するコマ収差と、収差補正素子を斜め配置することにより発生するコマ収差を打ち消す構成であってもよい。
【００７８】
また、「ＤＶＤとＣＤ」の場合、
ＤＶＤ用の対物レンズ、ＣＤ用の収差補正素子、ＤＶＤ用とＣＤ用の２つの光源を備えた光源ユニットからなる光ピックアップにおいて、ＤＶＤ用の光源を対物レンズの光軸上に配置し、ＣＤ用の収差補正素子を光軸に対して傾けて配置し、ＣＤ光源が対物レンズの光軸からずれた位置に配置されることにより対物レンズへ斜め入射することに伴い発生するコマ収差と、収差補正素子を斜め配置することにより発生するコマ収差を打ち消す構成であってもよい。
【００７９】
なお、本実施形態１では、収差補正素子を斜め配置する構成について説明してきたが、収差補正素子は図１９に示すようなフランジ部１０７ｂを有し、回折構造が形成された面のみが対物レンズ１０８の光軸に対して傾いた構造であってもよい。
【００８０】
図２０は本発明の実施形態２における光ピックアップの概略構成を示す図である。単一の対物レンズ１０８で、異なる光源波長を用いて、３種類の光記録媒体を異なるＮＡで記録または再生を行う互換型の光ピックアップである。本実施形態２において、前述した実施形態１で説明した光ピックアップと異なる点は、３波長レーザユニットを用いていることである。これにより、光学部品点数の削減ができ、組付工程の低減、低コスト化が可能となる。
【００８１】
以下、本実施形態２の光ピックアップについて説明する。ここで、実施形態１を示す図１において説明した構成要件に対応し同等の機能を有するものには同一の符号を付し示す。
【００８２】
また、本実施形態２における３種類のＢＤ系，ＤＶＤ系，ＣＤ系の光記録媒体において、基板厚は、それぞれ０．１ｍｍ，０．６ｍｍ，１．２ｍｍであり、ＮＡは、それぞれＮＡ０．８５，ＮＡ０．６５，ＮＡ０．５０であり、使用波長は、それぞれλ１＝３９５〜４１５ｎｍ，λ２＝６５０〜６７０ｎｍ，λ３＝７７０〜８０５ｎｍである。
【００８３】
図２０に示す光ピックアップは、ＢＤ系光記録媒体１０９ａに対してＢＤ系半導体レーザ２０１と、ＤＶＤ系光記録媒体１０９ｂに対してＤＶＤ系半導体レーザ２１３ａと、ＣＤ系光記録媒体１０９ｃに対してＣＤ系半導体レーザ２１６ａとから光を発生する３波長レーザユニット２２０を有しており、すなわち、互いに波長の異なるレーザ光を出射することができる。
【００８４】
ＢＤ系光記録媒体１０９ａに対して、光ピックアップは、ＢＤ系半導体レーザ２０１，コリメートレンズ２１５，偏向プリズム１０５，１／４波長板１０６，収差補正素子１０７，対物レンズ１０８より構成される。第１の光源であるＢＤ系半導体レーザ２０１の中心波長は４０５ｎｍであり、対物レンズ１０８のＮＡは０．８５である。またＢＤ系光記録媒体１０９ａの基板厚は０．１ｍｍである。
【００８５】
ＢＤ系半導体レーザ２０１からの出射光は、コリメートレンズ２１５により略平行光にされる。コリメートレンズ２１５を通過した光は偏向プリズム１０５より偏向される。そして、１／４波長板１０６で円偏光に変換され、収差補正素子１０７，対物レンズ１０８を介してＢＤ系光記録媒体１０９ａに集光されることにより、情報の記録／再生がされる。
【００８６】
また、ＢＤ系光記録媒体１０９ａからの反射光は、１／４波長板１０６を通過した後、往路の光の偏光方向とは直交する直線偏光に変換され、ホログラム素子２１４により回折され、入射光と分離してＢＤ系およびＤＶＤ系受光素子２１３ｃ上に導かれ、再生信号，フォーカス誤差信号，トラック誤差信号が検出される。ここで、ホログラム素子２１４は偏光選択性のものを用いることが望ましい。すなわち光記録媒体へ向かう往路に対してはそのまま透過し、光記録媒体で反射された往路とは直交する偏光方向の復路光を回折させるような偏光選択性のホログラム素子がよい。
【００８７】
また、ＤＶＤ系光記録媒体１０９ｂに対して、中心波長が６６０ｎｍのＤＶＤ系半導体レーザ２１３ａから出射した光は、コリメートレンズ２１５を通過し、偏向プリズム１０５より偏向される。そして、１／４波長板１０６，収差補正素子１０７、対物レンズ１０８を介して、ＤＶＤ系光記録媒体１０９ｂに集光される。ＤＶＤ系光記録媒体１０９ｂの基板厚は０．６ｍｍであり、ＮＡは０．６５である。ＮＡの切り替えは、収差補正素子１０７により行う。ＤＶＤ系光記録媒体１０９ｂからの反射光は対物レンズ１０８、１／４波長板１０６を通過した後、ホログラム素子２１４により回折され、入射光と分離してＢＤ系およびＤＶＤ系受光素子２１３ｃ上に導かれ、再生信号，フォーカス誤差信号，トラック誤差信号が検出される。
【００８８】
なお、ＢＤ系およびＤＶＤ系受光素子２１３ｃは、ここではＢＤ系の信号検出と共用しているが、別個の受光素子を設けてもよい。例えば、図２０に示すコリメートレンズ２１５と偏向プリズム１０５の光路間に、波長選択性ビームスプリッタ１０４，検出レンズ１１０，受光素子１１２を設けて構成してもよい。
【００８９】
さらに、ＣＤ系光記録媒体１０９ｃに対して、中心波長が７８５ｎｍのＣＤ系半導体レーザ２１６ａから出射した光は、コリメートレンズ２１５を経て、偏向プリズム１０５より偏向される。そして、１／４波長板１０６，収差補正素子１０７，対物レンズ１０８を介して、ＣＤ系光記録媒体１０９ｃに集光される。ＣＤ系光記録媒体１０９ｃの基板厚は１．２ｍｍであり、対物レンズ１０８のＮＡは０．５０である。ＮＡの切り替えは、収差補正素子１０７により制限される。
【００９０】
ＣＤ系光記録媒体１０９ｃからの反射光は対物レンズ１０８，１／４波長板１０６を通過した後、偏向プリズム１０５により偏向され、ホログラム素子２１４により入射光と分離してＣＤ系受光素子２１６ｃ上に導かれ、再生信号，フォーカス誤差信号，トラック誤差信号が検出される。
【００９１】
なお、受光素子を３波長レーザユニットの外部に配置したり、３波長で受光素子を共通化してもよいことは実施形態１と同じである。
【００９２】
図２１は本実施形態２で用いられる３波長レーザユニット２２０内の各半導体レーザの縦断面構造を説明する図である。図２１から明らかなように、左側部分には、ＢＤ系半導体レーザ２０１とＤＶＤ系半導体レーザ２１３ａが２層構造に配置されてなり、右側部分には、単独のＣＤ系半導体レーザ２１６ａが形成されている。
【００９３】
図２１に示すように、ＢＤ系半導体レーザ２０１とＤＶＤ系半導体レーザ２１３ａは近接配置されている。また、前述のとおり高ＮＡ、短波長ほどコマ収差の発生量が大きくなる。そこで本実施形態２では、図２１の左側の半導体レーザが２層配置されている部分を光軸上に配置し、ＣＤ系半導体レーザ２１６ａは光軸からずらして配置するとともに、実施形態１と同様に、収差補正素子１０７を斜め配置することで発生するコマ収差を打ち消すような光学系のレイアウトを選べばよい。
【００９４】
図２２は本発明の実施形態３における光ピックアップの概略構成を示す図である。単一の対物レンズ１０８で、異なる光源波長を用いて、３種類の光記録媒体を異なるＮＡで記録または再生を行う互換型の光ピックアップである。本実施形態３は、収差補正素子２０７と２波長レーザユニット１２１（光源）内の配置を除いて、図１に示した実施形態１と同様の構成である。
【００９５】
以下、本実施形態３の光ピックアップについて説明する。本実施形態３の光ピックアップにおける収差補正素子２０７は、実施形態１と異なり一方の面で２つの異なる光記録媒体で発生する球面収差を補正する。これにより、他方の面に、波長板や色収差補正など、異なる機能を有する光学素子を一体に形成できるため、光学部品点数の削減ができ、組付工程の低減、低コスト化が可能となる。
【００９６】
また、図２３は収差補正素子２０７を説明するための図であり、図２４は拡大された断面図、図２５は各回折面を示す図である。収差補正素子２０７は、ＤＶＤ系光記録媒体１０９ｂに対して、６６０ｎｍのＤＶＤ系半導体レーザ０１３ａから出射した光が、対物レンズ１０８で基板厚の違いにより発生する球面収差を補正、および対物レンズ１０８のＮＡを切り替えるための開口制限の機能を有するとともに、ＣＤ系光記録媒体１０９ｃに対して、７８５ｎｍのＣＤ系半導体レーザ１１６ａから出射した光が、対物レンズ１０８で基板厚の違いにより発生する球面収差を補正、および対物レンズ１０８のＮＡを切り替えるための開口制限の機能を有する。
【００９７】
図２４に本実施形態３の収差補正素子２０７の断面図を示す。収差補正素子２０７の材料としては、ガラスや樹脂、あるいはガラス基板上にＵＶ樹脂層を設け、この樹脂層に回折構造を形成したものであればよいが、ガラスと比べて軽く、成型加工が容易で大量生産がしやすいという観点から樹脂が望ましい。本実施形態３の収差補正素子２０７は、対物レンズ保持体１０８ｂに搭載され、フォーカシングやトラッキングのために可動するため、軽い方が望ましい。樹脂として、例えばＰＭＭＡ（４０５ｎｍ，６６０ｎｍ，７８５ｎｍの各波長での屈折率は、１．５１，１．４９，１．４８）や、吸湿特性がよい日本ゼオン社製の光学樹脂であるゼオネックスなどが挙げられる。
【００９８】
回折面５４は、図２５に示すように光束が通過する範囲内に、同心円状に分割された３つの第１，第２，第３の領域５４ａ，５４ｂ，５４ｃを有する。第１の領域５４ａはＣＤ系光記録媒体１０９ｃに対するＮＡ０．４５の領域に相当し、本実施形態３では半径１．２５ｍｍと設定する。第１の領域５４ａには、回折構造が形成されており、波長４０５ｎｍの第１の光束については、その大半が０次光で透過し、波長６６０ｎｍの第２の光束については、その大半が−１次回折光となり、波長７８５ｎｍの第３の光束については、その大半が−２次回折光となる。
【００９９】
第２の領域５４ｂはＤＶＤ系光記録媒体１０９ｂに対するＮＡ０．６５の領域に相当し、本実施形態３では半径１．７１５ｍｍと設定する。第２の領域５４ｂにも、回折構造が形成されており、波長４０５ｎｍの第１の光束については、その大半が０次光で透過し、波長６６０ｎｍの第２の光束については、その大半が１次回折光となり、波長７８５ｎｍの第３の光束については、その大半が０次光で透過する。
【０１００】
第３の領域５４ｃは、ＤＶＤ系光記録媒体１０９ｂに対するＮＡ０．６５からＢＤ系光記録媒体１０９ａに対するＮＡ０．８５の領域に相当し、本実施形態３では半径１．７１５ｍｍから２．２ｍｍに設定する。そして第３の領域５４ｃは回折構造が形成されない平坦な構造となっている。
【０１０１】
また、回折面５４の第１の領域５４ａは、光軸垂直面内で光軸中心に同心円状のパターンからなる回折構造が形成されていて、波長６６０ｎｍに対しては−１次回折光を生成する。同心円状の回折パターンは、ＢＤ系光記録媒体１０９ａに対して最適設計された対物レンズ１０８で波長６６０ｎｍ、基板厚０．６ｍｍのＤＶＤ系光記録媒体１０９ｂに集光した際に発生する球面収差を打ち消すように設計されており、結果、ＤＶＤ系光記録媒体１０９ｂ上に回折限界まで集光するスポットを形成する。
【０１０２】
同時に回折面５４の第１の領域５４ａは、光軸垂直面内で光軸中心に同心円状のパターンからなる回折構造が形成されていて、波長７８５ｎｍに対しては−２次回折光を生成する。同心円状の回折パターンは、ＢＤ系光記録媒体１０９ａに対して最適設計された対物レンズ１０８で波長７８５ｎｍ、基板厚１．２ｍｍのＣＤ系光記録媒体１０９ｃに集光した際に発生する球面収差を打ち消すように設計されており、結果、ＣＤ系光記録媒体１０９ｃ上に回折限界まで集光するスポットを形成する。
【０１０３】
回折面５４の回折構造の外側（輪帯領域）である第３の領域５４ｃは、回折構造が形成されない平坦部であり、第２の光束，第３の光束をそのまま透過させる。例えば、第１，第２の領域５４ａ，５４ｂを透過した光はＤＶＤ系光記録媒体１０９ｂに対しては対物レンズ１０８により集光され、第３の領域５４ｃを通過した光はＤＶＤ系光記録媒体１０９ｂに対しては集光されず、前述の図７（ｂ）に示すような散乱光となり集光には作用せず、記録再生に影響しない。すなわち、特別な構造やコートを行わずにＤＶＤ系光記録媒体１０９ｂに対するＮＡ０．６５の制限を行う。
【０１０４】
次に、収差補正素子２０７に形成される回折面５４の各段の高さについて説明する。図２６（ａ），（ｂ），（ｃ）、図２７（ａ），（ｂ），（ｃ）に階段状の溝深さＤと効率の関係を示す。図２６（ａ），（ｂ），（ｃ）は回折面５４の第１の領域５４ａとして、４段の階段構成を選択した場合で、ＢＤ＿０次光，ＤＶＤ＿−１次光，ＣＤ＿−２次光に対する結果である。材料にＰＭＭＡを用いる場合、溝深さＤを７．２μｍとすると、どの波長に対しても所望の効率を得ることができる。効率は、第１の光束の０次透過光，第２の光束の−１次回折光，第３の光束の−２次回折光でそれぞれ８６％，６７％，３９％となる。７．２μｍの溝深さＤは一段に換算すると２．４μｍの溝深さとなる。
【０１０５】
図２７（ａ），（ｂ），（ｃ）は回折面５４の第２の領域５４ｂとして、５段の階段構成を選択した場合で、ＢＤ＿０次光，ＤＶＤ＿＋１次光，ＣＤ＿０次光に対する結果である。材料にＰＭＭＡを用いる場合、溝深さＤを６．４μｍとすると、どの波長に対しても所望の効率を得ることができる。効率は、第１の光束の０次透過光，第２の光束の＋１次回折光，第３の光束の０次回折光でそれぞれ８４％，７３％，７８％となる。６．４μｍの溝深さＤは一段に換算すると１．６μｍの溝深さとなる。
【０１０６】
また、収差補正素子２０７の回折面５４の第１の領域５４ａの断面は、図２４に示されるように同心円上に形成された複数の輪帯状凹凸部からなる。各輪帯状凹凸部は階段状であり、４つの段を有する。輪帯状凹凸部のピッチは、この回折構造がレンズ効果を有するように内側から外側に向かって徐々に狭くなっている。
【０１０７】
回折面５４の第１の領域５４ａの光路差係数を（表３（ａ））、同様に、回折面５４の第２の領域５４ｂの光路差係数を（表３（ｂ））に示す。
【０１０８】
【表３】
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次に、本実施形態３における２波長レーザユニット１２１について説明する。実施形態１で説明したように、ＤＶＤ／ＣＤ用の２波長レーザユニット１２１を用いれば、光ピックアップの小型化、組付工数の低減が図れる。しかしながら、このような２波長レーザユニット１２１では、光源に数百ミクロン程度の間隔を有している。本実施形態３において、実施形態１とは異なる、ＣＤ系半導体レーザ１１６ａ（光源）を対物レンズ１０８およびコリメートレンズ１１５の光軸上に配置した場合について説明する。２波長レーザユニット１２１のＤＶＤ系半導体レーザ１１３ａ（光源）からの光は図２８に示す（実線の光束）ように像高をもってしまい、結果、前述した図１５に示すようなコマ収差が発生してしまう。
【０１０９】
また、本実施形態３の収差補正素子２０７のような平板素子を用いる場合、フレア光への配慮が必要である。光源から対物レンズ１０８へ向かう光の一部は、光学部品の入射面で、透過せずに正反射光となる。収差補正素子１０７を入射光に対して垂直に配置した場合、その正反射光が光記録媒体１０９からの反射光、すなわち信号光と図１６（ａ）に示すように受光素子上に重なってしまい、ノイズ光となる場合がある。そこで対処手段として、光学部品への入射面をわずかに傾ける方法がある。図１６（ｂ）に示すように収差補正素子２０７を傾斜配置させることにより、信号光への正反射光を重畳させずに済む。
【０１１０】
しかしながら、収差補正素子２０７が傾斜すると、これに伴って回折領域が光軸に対して傾斜するとともに、その中心が光軸垂直な方向にシフトする。このような傾斜やシフトは、回折領域に形成される回折構造により回折作用を受けないＢＤ用の波長４０５ｎｍの第１の光束に関する集光特性に特に影響を与えないが、回折構造により回折作用を受けるＤＶＤ用の波長６６０ｎｍの第２の光束や、ＣＤ用の波長７８５ｎｍの第３の光束に関する集光特性に影響を与え、集光に際して収差が生じる。
【０１１１】
そこで、本実施形態３の収差補正素子は、次のようなレイアウトをとっている。図２８に示すように２波長レーザユニット１２１において、光束をＤＶＤ系半導体レーザ１１３ａから出射し、対物レンズ１０８に斜めに入射する。例えば、０．３５ｄｅｇ斜めに入射すると、ＤＶＤはコマ収差が０．０４λｒｍｓ発生してしまう。
【０１１２】
この画角によるコマ収差を、収差補正素子２０７の傾斜とシフトに伴うコマ収差とで、低減するように、収差補正素子２０７の傾斜とシフト方向と２波長レーザユニット１２１の配置を工夫する。
【０１１３】
図２９に収差補正素子のシフトに伴うコマ収差を示す。本実施形態３の収差補正素子はシフトに対し、ＤＶＤ系でコマ収差が大きく発生するのに対して、ＣＤ系のコマ収差の発生量は小さい。そのため、対物レンズに斜めに入射する際に発生するコマ収差を補正するのは２波長レーザユニットのＤＶＤ系とした。
【０１１４】
なお、前記の構成に限らず、収差補正素子のシフトに対し、ＣＤ系でコマ収差が大きく発生する場合は、実施形態１，２の図１７，図２０，図２１と同様の光源配置となる。
【０１１５】
図２８に示すように２波長レーザユニット１２１のＤＶＤ系半導体レーザ１１３ａから出射し、対物レンズ１０８に斜めに入射する光に対して、収差補正素子２０７の光軸を対物レンズ１０８に斜めに入射する光と同じ方向に傾け、かつシフトさせることにより、図１８に示すように収差補正素子の傾斜とシフトに伴うコマ収差と、２波長レーザユニット１２１の画角によるコマ収差を打ち消すことが可能となる。
【０１１６】
例えば、ＤＶＤ系半導体レーザ１１３ａから出射した光が０．３５ｄｅｇ斜めに入射する場合、前述の対物レンズ，収差補正素子を用いた光学系において、収差補正素子を対物レンズの光軸に対して２°傾け、０．０３５ｍｍシフトさせた場合、ＤＶＤ系の発生コマ収差量を０．０１λｒｍｓ程度にすることができる。
【０１１７】
なお、対物レンズへの入射光の角度：θは、２波長レーザユニットのＤＶＤ系，ＣＤ系の各半導体レーザの間隔（ＣＤ系半導体レーザの光軸からのズレ）：ΔＸと、コリメートレンズの焦点距離：ｆによって定まる（θ＝ａｓｉｎ（Δｘ／ｆ））。よって、光学系として、最適なコリメートレンズの焦点距離、あるいは収差補正素子の傾斜角を選択すればよい。
【０１１８】
図３０は本発明の実施形態４における光ピックアップの概略構成を示す図である。単一の対物レンズ１０８で、異なる光源波長を用いて、３種類の光記録媒体を異なるＮＡで記録または再生を行う互換型の光ピックアップである。本実施形態４において、前述した実施形態３で説明した光ピックアップとは異なる点は、３波長レーザユニットを用いていることである。
【０１１９】
以下、本実施形態４の光ピックアップについて説明する。図３０に示す光ピックアップは、ＢＤ系光記録媒体１０９ａに対してＢＤ系半導体レーザ２０１と、ＤＶＤ系光記録媒体１０９ｂに対してＤＶＤ系半導体レーザ２１６ａと、ＣＤ系光記録媒体１０９ｃに対してＣＤ系半導体レーザ２１３ａから発生する３波長レーザユニット２２１を有しており、すなわち、互いに波長の異なるレーザ光を出射することができる。
【０１２０】
ＢＤ系光記録媒体１０９ａに対して、光ピックアップは、ＢＤ系半導体レーザ２０１，コリメートレンズ２１５，偏向プリズム１０５，１／４波長板１０６，収差補正素子２０７，対物レンズ１０８より構成される。第１の光源であるＢＤ系半導体レーザ２０１の中心波長は４０５ｎｍであり、対物レンズ１０８のＮＡは０．８５である。ＢＤ系光記録媒体１０９ａの基板厚は０．１ｍｍである。
【０１２１】
ＢＤ系半導体レーザ２０１の出射光は、コリメートレンズ２１５により略平行光にされる。コリメートレンズ２１５を通過した光は偏向プリズム１０５より偏向される。そして、１／４波長板１０６で円偏光に変換され、収差補正素子１０７，対物レンズ１０８を介してＢＤ系光記録媒体１０９ａに集光されることにより、情報の記録／再生がされる。
【０１２２】
また、ＢＤ系光記録媒体１０９ａからの反射光は、１／４波長板１０６を通過した後、往路の光の偏光方向とは直交する直線偏光に変換され、ホログラム素子２１４により回折され、入射光と分離してＢＤ系およびＤＶＤ系受光素子２１３ｃ上に導かれ、再生信号，フォーカス誤差信号，トラック誤差信号が検出される。ここで、ホログラム素子２１４は偏光選択性のものを用いることが望ましい。すなわち光記録媒体へ向かう往路に対してはそのまま透過し、光記録媒体で反射された往路とは直交する偏光方向の復路光を回折させるような偏光選択性のホログラム素子がよい。
【０１２３】
また、ＤＶＤ系光記録媒体１０９ｂに対して、中心波長が６６０ｎｍのＤＶＤ系半導体レーザ２１３ａから出射した光は、コリメートレンズ２１５を通過し、偏向プリズム１０５により偏向される。そして、１／４波長板１０６，収差補正素子１０７，対物レンズ１０８を介して、ＤＶＤ系光記録媒体１０９ｂに集光される。ＤＶＤ系光記録媒体１０９ｂの基板厚は０．６ｍｍであり、ＮＡは０．６５である。ＮＡの切り替えは、収差補正素子２０７により行う。
【０１２４】
ＤＶＤ系光記録媒体１０９ｂからの反射光は対物レンズ１０８，１／４波長板１０６を通過した後、ホログラム素子２１４により回折され、入射光と分離してＢＤ系およびＤＶＤ系受光素子２１３ｃ上に導かれ、再生信号，フォーカス誤差信号，トラック誤差信号が検出される。
【０１２５】
なお、ＢＤ系およびＤＶＤ系受光素子２１３ｃは、ここではＢＤ系の信号検出と共用しているが、別個の受光素子を設けてもよい。例えば、図２０に示すコリメートレンズ２１５と偏向プリズム１０５の光路間に、波長選択性ビームスプリッタ１０４，検出レンズ１１０，受光素子１１２を設けて構成してもよい。
【０１２６】
さらに、ＣＤ系光記録媒体１０９ｃに対して、中心波長が７８５ｎｍのＣＤ系半導体レーザ２１６ａから出射した光は、コリメートレンズ２１５を経て、偏向プリズム１０５により偏向される。そして、１／４波長板１０６，収差補正素子１０７，対物レンズ１０８を介して、ＣＤ系光記録媒体１０９ｃに集光される。ＣＤ系光記録媒体１０９ｃの基板厚は１．２ｍｍであり、対物レンズ１０８のＮＡは０．５０である。ＮＡの切り替えは、収差補正素子１０７により制限される。
【０１２７】
ＣＤ系光記録媒体１０９ｃからの反射光は対物レンズ１０８，１／４波長板１０６を通過した後、偏向プリズム１０５により偏向され、ホログラム素子２１４により入射光と分離してＣＤ系受光素子２１６ｃ上に導かれ、再生信号，フォーカス誤差信号，トラック誤差信号が検出される。
【０１２８】
また、受光素子を３波長レーザユニットの外部に配置したり、３波長で受光素子を共通化してもよいことは実施形態１と同じである。
【０１２９】
図３１は本実施形態４で用いられる３波長レーザユニット２２１内の縦断面構造を説明する図である。図３１から明らかなように、左側部分には、ＢＤ系半導体レーザ２０１とＣＤ系半導体レーザ２１６ａが２層構造に配置されてなり、右側部分には、単独のＤＶＤ系半導体レーザ２１３ａが形成されている。なお、前述の構成に限らず、図２１で説明したような光源配置でもよい。
【０１３０】
３波長レーザユニットは、図３１に示すように、ＢＤ系半導体レーザ２０１とＣＤ系半導体レーザ２１６ａは近接配置されている。そして、前述のとおり高ＮＡ、短波長ほどコマ収差の発生量が大きくなる。そこで本実施形態４では、図３１の左側の半導体レーザが２層配置されている部分を光軸上に配置し、ＤＶＤ系半導体レーザは光軸からずらして配置するとともに、実施形態３と同様に、収差補正素子２０７を斜めに傾けかつシフト配置することで発生するコマ収差を打ち消すような光学系のレイアウトを選べばよい。
【０１３１】
なお、前述の構成に限らず、収差補正素子のシフトや傾き特性によっては、ＤＶＤ系とＣＤ系の光源配置が逆となる。
【０１３２】
図３２は本発明の実施形態５における収差補正素子を示す拡大された断面図である。図３２に示すように、単一の対物レンズ１０８で、異なる光源波長を用いて、後述する４種類の光記録媒体を異なるＮＡで記録または再生を行う互換型の光ピックアップに用いる収差補正素子２０８である。本実施形態５の収差補正素子２０８においても、前述した各実施形態と同様にシフトと傾きでコマ収差を補正することができる。図２２，図２３記載の光ピックアップの収差補正素子２０７に代わり、収差補正素子２０８を用いる。
【０１３３】
４種類の光記録媒体は、前述したＢＤ系，ＤＶＤ系，ＣＤ系に加え、ＢＤ系と同様に、青色の波長領域の光源を用いて、ＮＡ０．６５の対物レンズを用いて、２０ＧＢ相当の容量確保を満足する「ＨＤ−ＤＶＤ」の規格（以下、ＨＤという）のＨＤ系である。
【０１３４】
ＢＤ系，ＨＤ系，ＤＶＤ系，ＣＤ系光記録媒体１０９ａ，１０９ｄ，１０９ｂ，１０９ｃの基板厚は、それぞれ０．１ｍｍ，０．６ｍｍ，０．６ｍｍ，１．２ｍｍであり、ＮＡは、それぞれＮＡ０．８５，ＮＡ０．６５，ＮＡ０．６５，ＮＡ０．５０であり、使用波長は、それぞれλ１＝３９５〜４１５ｎｍ，λ１＝３９５〜４１５ｎｍ，λ２＝６５０〜６７０ｎｍ，λ３＝７７０〜８０５ｎｍである。
【０１３５】
収差補正素子２０８は回折面５４と回折面５５により構成されている。回折面５４の回折構造は実施形態３，４の回折構造と同様である。そして、回折面５５は、２焦点レンズを実現し、ＢＤ系光記録媒体１０９ａ、ＨＤ系光記録媒体１０９ｄに良好な集光スポットを形成し、ＤＶＤ系，ＣＤ系の光束に対しては、０次回折光として効率よく透過させるよう構成されている。本実施形態５の収差補正素子も実施形態３と同様に、斜めに傾けかつシフト配置することで発生するコマ収差を打ち消すような光学系レイアウトを選べばよい。
【０１３６】
図３３は本発明の実施形態６における光情報処理装置の概略構成を示す図である。本実施形態６は、光情報処理装置の一形態であり、前述の実施形態１〜５のいずれかの光ピックアップを用いて、光記録媒体に対する情報の再生、記録、消去のうちの少なくとも１つを行う装置である。
【０１３７】
前述した光ピックアップに相当する光ピックアップ９１を備えて構成されている。そして光記録媒体１０９を回転駆動するスピンドルモータ９８と、情報信号の記録再生を行うにあたって使用される光ピックアップ９１と、光ピックアップ９１を光記録媒体１０９の内外周に移動操作するための送りモータ９２と、所定の変調および復調処理を行う変復調回路９４と、光ピックアップ９１のサーボ制御などを行うサーボ制御回路９３と、光情報処理装置の全体の制御を行うシステムコントローラ９６とを備えている。
【０１３８】
スピンドルモータ９８は、サーボ制御回路９３により駆動制御され、所定の回転数で回転駆動される。すなわち、記録再生の対象となる光記録媒体１０９は、スピンドルモータ９８の駆動軸上にチャッキングされ、サーボ制御回路９３により駆動制御される。このスピンドルモータ９８によって、所定の回転数で回転駆動される。
【０１３９】
光ピックアップ９１は、光記録媒体１０９に対する情報信号の記録および再生を行うとき、前述したように、回転駆動される光記録媒体１０９に対してレーザ光を照射し、その戻り光を検出する。この光ピックアップ１０９は、変復調回路９４に接続されている。そして、情報信号の記録を行う際には、外部回路９５から入力され変復調回路９４によって所定の変調処理が施された信号が光ピックアップ１０９に供給される。光ピックアップ１０９は、変復調回路９４から供給される信号に基づいて、光記録媒体１０９に対して、光強度変調が施されたレーザ光を照射する。また、情報信号の再生を行う際には、光ピックアップ９１は、回転駆動される光記録媒体１０９に対して、一定の出力のレーザ光を照射し、その戻り光から再生信号が生成され、この再生信号が変復調回路９４に供給される。
【０１４０】
また、光ピックアップ９１は、サーボ制御回路９３にも接続されている。そして、情報信号の記録再生時に、回転駆動される光記録媒体１０９によって反射されて戻ってきた戻り光から、前述したように、フォーカスサーボ信号およびトラッキングサーボ信号が生成され、それらのサーボ信号がサーボ制御回路９３に供給される。
【０１４１】
変復調回路９４は、システムコントローラ９６および外部回路９５に接続されている。この変復調回路９４は、情報信号を光記録媒体１０９に記録するときには、システムコントローラ９６による制御のもとで、光記録媒体１０９に記録する信号を外部回路９５から受け取り、この信号に対して所定の変調処理を施す。
【０１４２】
変復調回路９４によって変調された信号は、光ピックアップ９１に供給される。また、変復調回路９４は、情報信号を光記録媒体１０９から再生するときには、システムコントローラ９６による制御のもとで、光記録媒体１０９から再生された再生信号を光ピックアップ９１から受け取り、再生信号に対して所定の復調処理を施す。そして、変復調回路９４によって復調された信号は、変復調回路９４から外部回路９５へ出力される。
【０１４３】
送りモータ９２は、情報信号の記録および再生を行うとき、光ピックアップ９１を光記録媒体１０９の半径方向で所定の位置に移動させるためのものであり、サーボ制御回路９３からの制御信号に基づいて駆動される。すなわち、送りモータ９２は、サーボ制御回路９３に接続されており、サーボ制御回路９３により制御される。
【０１４４】
サーボ制御回路９３は、システムコントローラ９６による制御のもとで、光ピックアップ９１が光記録媒体１０９に対向する所定の位置に移動されるように、送りモータ９２を制御する。また、サーボ制御回路９３は、スピンドルモータ９８にも接続されており、システムコントローラ９６による制御のもとで、スピンドルモータ９８の動作を制御する。すなわち、サーボ制御回路９３は、光記録媒体１０９に対する情報信号の記録および再生時に、光記録媒体１０９が所定の回転数で回転駆動されるように、スピンドルモータ９８を制御する。
【０１４５】
また、光記録媒体１０９の種類を判別する方法として、トラッキングサーボ信号やフォーカスサーボ信号を用いてもよい。複数種の光記録媒体に記録および再生処理する光情報処理装置に本発明の光ピックアップを具備することで、基板厚の異なる光記録媒体１０９に情報の記録，再生を行う品質の精度を高めることができる。
【０１４６】
以上のように、本実施形態６の光情報処理装置によれば、単一の対物レンズにより異なる基板厚さを有する複数種類の光記録媒体（例えば、ＢＤ系，ＨＤ系，ＤＶＤ系，ＣＤ系）の面上に良好なスポットが形成でき光記録媒体に対して情報信号の記録，再生または消去の最適な処理を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１４７】
本発明に係る光ピックアップおよび光情報処理装置は、回折構造を有する収差補正素子によって、収差補正素子をフレア光の回避のために傾けて配置させても、発生する収差を抑制して、複数種類の各光記録媒体に対して良好な記録／再生の信号を得ることができ、単一の対物レンズで複数種類の光記録媒体に集光可能な光ピックアップで安定した記録，再生の最適な処理動作ができ、異なる光記録媒体に対して互換性を有する装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１４８】
【図１】本発明の実施形態１における光ピックアップの概略構成を示す図
【図２】対物レンズの具体的な構成例を示す図
【図３】収差補正素子の近傍を拡大した断面図
【図４】収差補正素子を拡大した断面図
【図５】収差補正素子のＤＶＤ系補正用の回折面を示す図
【図６】収差補正素子のＣＤ系補正用の回折面を示す図
【図７】ＤＶＤ系光記録媒体の光束を示す（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図
【図８】回折面の高さ（溝深さ）を説明する図
【図９】（ａ）はＤＶＤ用回折面、（ｂ）はＣＤ用回折面の階段状の溝深さと効率の関係を示す図
【図１０】収差補正素子の外形形状を示す図
【図１１】（ａ）〜（ｄ）は収差補正素子が四角形状で波長４０５ｎｍの透過光の波面形状を示す図
【図１２】（ａ）〜（ｄ）は収差補正素子が円形状で波長４０５ｎｍの透過光の波面形状を示す図
【図１３】光ピックアップのアクチュエータ部の概略構成を示す図
【図１４】対物レンズに斜め入射する光路を説明する図
【図１５】ＣＤ系の斜め入射光に伴うコマ収差を示す図
【図１６】フレア光の（ａ）は受光素子へ入射、（ｂ）受光素子を回避した状態を説明する図
【図１７】収差補正素子と２波長レーザユニットの配置を示す図
【図１８】ＣＤ系の斜め入射光と収差補正素子の配置に伴うコマ収差を示す図
【図１９】収差補正素子の構成例を示す図
【図２０】本発明の実施形態２における光ピックアップの概略構成を示す図
【図２１】３波長レーザユニット内の各半導体レーザの縦断面構造を示す図
【図２２】本発明の実施形態３における光ピックアップの概略構成を示す図
【図２３】収差補正素子の近傍を拡大した断面図
【図２４】収差補正素子を拡大した断面図
【図２５】収差補正素子のＤＶＤ系，ＣＤ系補正用の回折面を示す図
【図２６】（ａ）は第１の光束、（ｂ）は第２の光束、（ｃ）は第３の光束に対する階段形状４段の深さと効率の関係を示す図
【図２７】（ａ）は第１の光束、（ｂ）は第２の光束、（ｃ）は第３の光束に対する階段形状５段の深さと効率の関係を示す図
【図２８】収差補正素子と２波長レーザユニットの配置を示す図
【図２９】収差補正素子のシフトに伴うコマ収差を示す図
【図３０】本発明の実施形態４における光ピックアップの概略構成を示す図
【図３１】３波長レーザユニット内の各半導体レーザの縦断面構造を示す図
【図３２】本発明の実施形態５における収差補正素子の近傍を拡大した断面図
【図３３】本発明の実施形態６における光情報処理装置の概略構成を示す図
【符号の説明】
【０１４９】
２２  ピッチ
２５  ベース部
２６，２７  弾性支持機構
５２，５３，５４，５５  回折面
５２ａ，５３ａ，５４ａ  第１の領域
５２ｂ，５３ｂ，５４ｂ  第２の領域
５３ｄ  近いところ
５３ｅ  遠いところ
５３ｆ，５３ｇ  透過波面形状
５４ｃ  第３の領域
９１  光ピックアップ
９２  送りモータ
９３  サーボ制御回路
９４  変復調回路
９５  外部回路
９６  システムコントローラ
９８  スピンドルモータ
１０１  半導体レーザ
１０２，１１５，２１５  コリメートレンズ
１０３  偏光ビームスプリッタ
１０４  波長選択性ビームスプリッタ
１０５  偏向プリズム
１０６  １／４波長板
１０７，２０７，２０８  収差補正素子
１０８  対物レンズ
１０８ｂ  対物レンズ保持体
１０９  光記録媒体
１０９ａ  ＢＤ系光記録媒体
１０９ｂ  ＤＶＤ系光記録媒体
１０９ｃ  ＣＤ系光記録媒体
１１０  検出レンズ
１１２  受光素子
１１３ａ，２１３ａ  ＤＶＤ系半導体レーザ
１１３ｃ，２１３ｃ  ＤＶＤ系受光素子
１１４，２１４  ホログラム素子
１１６ａ，２１６ａ  ＣＤ系半導体レーザ
１１６ｃ，２１６ｃ  ＣＤ系受光素子
１２０，１２１  ２波長レーザユニット
２０１  ＢＤ系半導体レーザ
２２０，２２１  ３波長レーザユニット
【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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【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２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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