(57)【要約】【課題】コンパクトな構成を有しながらも、高密度ＤＶＤに対して、或いは高密度ＤＶＤと従来のＤＶＤの双方に対して適切に情報の記録及び／再生を行える光ピックアップ装置及び、それに用いることのできる光学系を提供する。【解決手段】対物レンズ１６単体のみでは、波長λ１の半導体レーザ１１１からの光束と、波長λ２の半導体レーザ１２１からの光束の双方に対して、各条件において収差劣化のない集光スポットを形成することが困難という実情に鑑み、本発明では、対物レンズ１６の回折構造と、コリメータ１１５，１２５とを用いて、各収差劣化をバランス良く抑えることで、例えば高密度ＤＶＤと従来のＤＶＤの双方に対して適切に情報の記録及び／再生を行うようにしている。【選択図】　　　図１
2004145907.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長λ１（３８０ｎｍ＜λ１＜４５０ｎｍ）の第１光源と、波長λ２（６００ｎｍ＜λ２＜７００ｎｍ）の第２光源と、集光光学系とを有し、前記集光光学系が、回折構造を有する集光光学素子と、前記第１光源及び／又は前記第２光源と前記集光光学素子との間に配置された補正素子とを備え、前記集光光学系が、前記第１光源からの光束を、厚さｔ１の保護層を介して第１光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっており、且つ前記第２光源からの光束を、厚さｔ２の保護層を介して第２光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっている光ピックアップ装置において、
前記第１光源からの光束が前記集光光学素子の回折構造を通過することにより発生するＮ次回折光を用いて、前記第１光情報記録媒体の情報記録面に第１スポットが形成され、前記第２光源からの光束が前記集光光学素子の回折構造を通過することにより発生するＭ（Ｍ≠Ｎ）次回折光を用いて、前記第２光情報記録媒体の情報記録面に第２スポットが形成され、
前記第１光情報記録媒体の情報記録面に形成された前記第１スポットにおいて前記第１光源の波長変化により劣化する球面収差と、温度変化により劣化する球面収差とが、情報の記録及び／又は再生に必要な範囲に抑えられ、
前記第２光情報記録媒体の情報記録面に形成された前記第２スポットにおいて、前記第２光源の波長変化により劣化する球面収差と、温度変化により劣化する球面収差とが、情報の記録及び／又は再生に必要な範囲に抑え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２】
前記第１光情報記録媒体の情報記録面に形成された前記第１スポットにおいて、光源の波長が変化した場合における集光スポットの色収差が、情報の記録及び／又は再生に必要な範囲に抑えられ、
前記第２光情報記録媒体の情報記録面に形成された前記第２スポットにおいて、光源の波長が変化した場合における集光スポットの色収差が、情報の記録及び／又は再生に必要な範囲に抑えられていることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記第１光情報記録媒体の保護層の厚さｔ１及び前記第２光情報記録媒体の保護層の厚さｔ２は、それぞれ、
０．５ｍｍ≦ｔ１≦０．７ｍｍ　　　　　　　　　　　　　（１）
０．５ｍｍ≦ｔ２≦０．７ｍｍ　　　　　　　　　　　　　（２）
を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記集光光学素子の少なくとも一つの光学面の一部における、前記第１光情報記録媒体と前記第２光情報記録媒体に対して情報の記録及び／又は再生を行う際に共通して光束が通過する領域に前記回折構造が設けられ、前記第１光源からの光束が通過したときに、３ｍ（ｍは正の整数、以下同じ）次回折光の回折効率が、発生する他の次数の回折光の回折効率より高くなり、前記第２光源からの光束が通過したときに、２ｍ次回折光の回折効率が、発生する他の次数の回折光の回折効率より高くなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記集光光学素子の少なくとも一つの光学面の一部における、前記第１光情報記録媒体と前記第２光情報記録媒体に対して情報の記録及び／又は再生を行う際に共通して光束が通過する領域に前記回折構造が設けられ、前記第１光源からの光束が通過したときに、８ｐ（ｐは正の整数、以下同じ）次回折光の回折効率が、発生する他の次数の回折光の回折効率より高くなり、前記第２光源からの光束が通過したときに、５ｐ次回折光の回折効率が、発生する他の次数の回折光の回折効率より高くなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記集光光学素子の少なくとも一つの光学面の一部における、前記第１光情報記録媒体と前記第２光情報記録媒体に対して情報の記録及び／又は再生を行う際に共通して光束が通過する領域に前記回折構造が設けられ、前記第１光源からの光束が通過したときに、２ｎ（ｎは正の整数、以下同じ）次回折光の回折効率が、発生する他の次数の回折光の回折効率より高くなり、前記第２光源からの光束が通過したときに、ｎ次回折光の回折効率が、発生する他の次数の回折光の回折効率より高くなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記補正素子は、前記第１光源からの光束のみが通過する光路内、又は前記第２光源からの光束のみが通過する光路内に配置されていることを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
前記補正素子は、前記第２光源からの光束のみが通過する光路内に配置されており、前記第１情報記録媒体の情報記録面に形成される前記第１スポットにおける光源の波長が変化した場合の集光スポットの色収差は、前記集光光学素子により情報の記録及び／又は再生に必要な範囲に抑えられており、前記第２情報記録媒体の情報記録面に形成される前記第２スポットにおける光源の波長が変化した場合の集光スポットの色収差は、前記補正素子により情報の記録及び／又は再生に必要な範囲に抑えられていることを特徴とする請求項７に記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
前記集光光学素子に設けられた回折構造のうち、前記第１光情報記録媒体と前記第２光情報記録媒体に対して情報の記録及び／又は再生を行う際に共通して光束が通過する領域に存在する回折輪帯の数Ｎ１は、
１１５／Ａ≦Ｎ１≦１５５／Ａ　　　　　　　　　　　　　　　　　　（３）
（但し、Ａは３ｍ又は８ｐであり、波長λ１の光束における回折効率が、発生する他の次数の回折光の回折効率より高い次数）
を満たすことを特徴とする請求項８に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】
前記補正素子は、少なくとも一つの光学面に回折構造を有し、前記補正素子の回折構造における回折輪帯数Ｎ２は、
１５／ｋ≦Ｎ２≦４５／ｋ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（４）
（但し、ｋは、波長λ２の光束における回折効率が、発生する他の次数の回折光の回折効率より高い次数）
を満たすことを特徴とする請求項８又は９に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１１】
前記補正素子の回折構造の回折パワーは正であることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１２】
前記補正素子は、前記第１光源からの光束のみが通過する光路内に配置されており、前記第１情報記録媒体の情報記録面に形成される前記第１スポットにおける光源の波長が変化した場合の集光スポットの色収差は、前記補正素子により情報の記録及び／又は再生に必要な範囲に抑えられており、前記第２情報記録媒体の情報記録面に形成される前記第２スポットにおける光源の波長が変化した場合の集光スポットの色収差は、前記集光光学素子により情報の記録及び／又は再生に必要な範囲に抑えられていることを特徴とする請求項７に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１３】
前記集光光学素子に設けられた回折構造のうち、前記第１光情報記録媒体と前記第２光情報記録媒体に対して情報の記録及び／又は再生を行う際に共通して光束が通過する領域に存在する回折輪帯の数Ｎ１は、
４５／Ａ≦Ｎ１≦６５／Ａ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（５）
（但し、Ａは３ｍ又は８ｐであり、波長λ１の光束における回折効率が、発生する他の次数の回折光の回折効率より高い次数）
を満たすことを特徴とする請求項１２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１４】
前記補正素子は、少なくとも一つの光学面に回折構造を有し、前記補正素子の回折構造における回折輪帯数Ｎ２は、
３０／ｋ≦Ｎ２≦８０／ｋ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（６）
（但し、ｋは、波長λ２の光束における回折効率が、発生する他の次数の回折光の回折効率より高い次数）
を満たすことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１５】
前記補正素子の回折構造の回折パワーは負であることを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１６】
前記補正素子は、前記第１光源からの光束が通過する光路及び前記第２光源からの光束が通過する光路内に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１７】
前記第１情報記録媒体の情報記録面に形成される前記第１スポット及び前記第２情報記録媒体の情報記録面に形成される前記第２スポットにおける光源の波長が変化した場合の集光スポットの色収差は、前記集光光学素子により情報の記録及び／又は再生に必要な範囲に抑えられており、前記第１情報記録媒体の情報記録面に形成される前記第１スポット及び前記第２情報記録媒体の情報記録面に形成される前記第２スポットの温度変化により劣化する球面収差は、前記補正素子により情報の記録及び／又は再生に必要な範囲に抑えられていることを特徴とする請求項１６に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１８】
前記集光光学素子に設けられた回折構造のうち、前記第１光情報記録媒体と前記第２光情報記録媒体に対して情報の記録及び／又は再生を行う際に共通して光束が通過する領域に存在する回折輪帯の数Ｎ１は、
１４４／（２ｎ）≦Ｎ１≦１７６／（２ｎ）　　　　　　　　　　　　　（７）
（但し、２ｎは、波長λ１の光束における回折効率が、発生する他の次数の回折光の回折効率より高い次数）
を満たすことを特徴とする請求項１２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１９】
前記補正素子は、少なくとも一つの光学面に回折構造を有し、前記補正素子の回折構造における回折輪帯数Ｎ２は、
３０／ｋ≦Ｎ２≦８０／ｋ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（８）
（但し、ｋは、波長λ２の光束における回折効率が、発生する他の次数の回折光の回折効率より高い次数）
を満たすことを特徴とする請求項１７又は１８に記載の光ピックアップ装置。
【請求項２０】
前記補正素子の回折構造の回折パワーは正であることを特徴とする請求項１６乃至１９のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項２１】
前記第１光源からの光束に関する前記集光光学素子の焦点距離ｆ１は、
１．８ｍｍ≦ｆ１≦３．０ｍｍ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（９）
を満たすことを特徴とする請求項１乃至２０のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項２２】
前記集光光学素子と前記補正素子とを組み合わせた光学系の倍率ｍｔは、
−１／３≦ｍｔ≦−１／１０　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１０）
を満たすことを特徴とする請求項１乃至２１のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項２３】
光源波長の変動により劣化する球面収差を情報の記録及び／又は再生に必要な範囲に抑えるとは、光源波長λが１０ｎｍ変化したときに、波面収差の球面収差変化量を０．０６５λｒｍｓ以下に抑えることであることを特徴とする請求項１乃至２２のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項２４】
光源の波長が変化した場合の集光スポットの色収差を、情報の記録及び／又は再生に必要な範囲に抑えるとは、光源波長λが１ｎｍ変動したときに、変化前の最良像面位置において波面収差を０．０２λｒｍｓ以下に抑えることであることを特徴とする請求項１乃至２３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項２５】
前記温度変化により劣化する球面収差を情報の記録及び／又は再生に必要な範囲に抑えるとは、温度が３０℃変化したときに、波面収差の球面収差変化量を０．０４λｒｍｓ以下に抑えることであることを特徴とする請求項１乃至２４のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項２６】
前記第１光情報記録媒体に対して情報を記録及び／または再生するのに必要な前記集光光学素子の像側開口数をＮＡ１としたときに、
０．６３≦ＮＡ１≦０．６７　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１１）
を満たすことを特徴とする請求項１乃至２５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項２７】
前記第２光情報記録媒体に対して情報を記録及び／または再生するのに必要な前記集光光学素子の像側開口数をＮＡ２としたときに、
０．６３≦ＮＡ２≦０．６７　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１２）
を満たすことを特徴とする請求項１乃至２６のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項２８】
前記第１光源における温度に対する波長の変動Δλ１／ΔＴは、
０．０３ｎｍ≦Δλ１／ΔＴ≦０．１ｎｍ　　　　　　　　　　　　　　　　（１３）
を満たすことを特徴とする請求項１乃至２７のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項２９】
前記第２光源における温度に対する波長の変動Δλ２／ΔＴは、
０．１５ｎｍ≦Δλ２／ΔＴ≦０．２５ｎｍ　　　　　　　　　　　　　　　（１４）
を満たすことを特徴とする請求項１乃至２８のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項３０】
波長λ３（７５０ｎｍ＜λ３＜８００ｎｍ）の第３光源を有し、前記集光光学系は、前記第３光源からの発散光束を、厚さｔ３の保護層を介して第３光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項３１】
前記波長λ３の入射光束に対する前記集光光学素子の光学系倍率はｍｏは、
−１／１２＜ｍｏ＜−１／１４　　　　　　　　　　　　　　（１５）
を満たすことを特徴とする請求項３０に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３２】
波長λ３（７５０ｎｍ＜λ３＜８００ｎｍ）の第３光源を有し、前記集光光学系は、前記第３光源からの発散光束を、厚さｔ３の保護層を介して第３光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっており、前記第３光源からの光束が通過したときに、（３ｍ／２）次（但し３ｍ／２は整数）回折光の回折効率が、発生する他の次数の回折光の回折効率より高くなることを特徴とする請求項４，７乃至１５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項３３】
前記波長λ３の入射光束に対する前記集光光学素子の光学系倍率はｍｏは、
−１／１２＜ｍｏ＜−１／１４　　　　　　　　　　　　　　（１６）
を満たすことを特徴とする請求項３２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３４】
波長λ３（７５０ｎｍ＜λ３＜８００ｎｍ）の第３光源を有し、前記集光光学系は、前記第３光源からの発散光束を、厚さｔ３の保護層を介して第３光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっており、前記第３光源からの光束が通過したときに、４ｐ次回折光の回折効率が、発生する他の次数の回折光の回折効率より高くなることを特徴とする請求項５，７乃至１５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項３５】
前記波長λ３の入射光束に対する前記集光光学素子の光学系倍率はｍｏは、
−１／１２＜ｍｏ＜−１／１４　　　　　　　　　　　　　　（１７）
を満たすことを特徴とする請求項３４に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３６】
波長λ３（７５０ｎｍ＜λ３＜８００ｎｍ）の第３光源を有し、前記集光光学系は、前記第３光源からの発散光束を、厚さｔ３の保護層を介して第３光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっており、前記第３光源からの光束が通過したときに、ｎ次回折光の回折効率が、発生する他の次数の回折光の回折効率より高くなることを特徴とする請求項１６乃至２０のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項３７】
前記第２光源と前記第３光源とは、前記集光光学素子からの光軸上の距離が等しくなる位置に配置されていることを特徴とする請求項３６に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３８】
前記波長λ３の入射光束に対する前記集光光学素子の光学系倍率はｍｏは、
−１／１２＜ｍｏ＜−１／１４　　　　　　　　　　　　　　（１８）
を満たすことを特徴とする請求項３６又は３７に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３９】
前記第３光源からの光束のみが通過する光路内に、前記第３光源からの光束の発散角又は収束角を変更するカップリングレンズを有することを特徴とする請求項３０乃至３８のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項４０】
波長λ１（３８０ｎｍ＜λ１＜４５０ｎｍ）の第１光源と、集光光学系とを有し、前記集光光学系が、回折構造を有する集光光学素子と、前記第１光源と前記集光光学素子との間に配置された補正素子とを備え、前記集光光学系が、前記第１光源からの光束を、厚さｔ１の保護層を介して第１光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となる光ピックアップ装置において、
前記第１光情報記録媒体の情報記録面に形成された前記第１スポットにおいて前記第１光源の波長変化により劣化する球面収差と、温度変化により劣化する球面収差とが、情報の記録及び／又は再生に必要な範囲に抑え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４１】
前記集光光学素子は、前記第１光源からの光束を集光するための集光光学素子を含み、前記集光光学素子の少なくとも一つの光学面の一部には、回折構造が形成されており、前記第１光源からの光束が前記集光光学素子の回折構造を通過したときに回折効率が最大となる回折光の次数をＫＢＯＬとし、前記集光光学素子の回折構造の輪帯数をｎＢＯＬとしたときに、
９０＜ｎＢＯＬ・ＫＢＯＬ＜１３０　　　　　　　　　　　　　　　（１９）
を満たすことを特徴とする請求項４０に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４２】
前記補正素子の少なくとも一つの光学面の一部には、回折構造が形成されており、前記第１光源からの光束が前記補正素子の回折構造を通過したときに回折効率が最大となる回折光の次数をＫＣＯＬとし、前記補正素子の回折構造の輪帯数をｎＣＯＬとしたときに、
３０＜ｎＣＯＬ・ＫＣＯＬ＜１３０　　　　　　　　　　　　　　　（２０）
を満たすことを特徴とする請求項４０又は４１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４３】
前記第１光情報記録媒体の情報記録面に形成された前記第１スポットにおいて、光源の波長が変化した場合の集光スポットの色収差が、情報の記録及び／又は再生に必要な範囲に抑えられていることを特徴とする請求項４０乃至４２のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項４４】
前記第１光情報記録媒体の保護層の厚さｔ１は、
０．５ｍｍ≦ｔ１≦０．７ｍｍ　　　　　　　　　　　　　　（２１）
を満たすことを特徴とする請求項４０乃至４３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項４５】
前記第１光源からの光束に関する前記集光光学素子の焦点距離ｆ１は、
１．８ｍｍ≦ｆ１≦３．０ｍｍ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（２２）
を満たすことを特徴とする請求項４０乃至４４のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項４６】
前記集光光学素子と前記補正素子とを組み合わせた光学系の倍率ｍｔは、
−１／３≦ｍｔ≦−１／１０　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（２３）
を満たすことを特徴とする請求項４０乃至４５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項４７】
前記光源波長の変動により劣化する球面収差を情報の記録及び／又は再生に必要な範囲に抑えるとは、光源波長λが１０ｎｍ変化したときに、波面収差の球面収差変化量を０．０７λｒｍｓ以下に抑えることであることを特徴とする請求項４０乃至４６のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項４８】
光源の波長が変化した場合の集光スポットの色収差を、情報の記録及び／又は再生に必要な範囲に抑えるとは、光源波長λが１ｎｍ変動したときに、変化前の最良像面位置において波面収差を０．０２λｒｍｓ以下に抑えることであることを特徴とする請求項４０乃至４７のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項４９】
前記温度変化により劣化する球面収差を情報の記録及び／又は再生に必要な範囲に抑えるとは、温度が３０℃変化したときに、波面収差の球面収差変化量を０．０４λｒｍｓ以下に抑えることであることを特徴とする請求項４０乃至４８のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項５０】
前記第１光情報記録媒体に対して情報を記録及び／または再生するのに必要な前記集光光学素子の像側開口数をＮＡ１としたときに、
０．６３≦ＮＡ１≦０．６７　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（２４）
を満たすことを特徴とする請求項４０乃至４９のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項５１】
前記第１光源における温度に対する波長の変動Δλ１／ΔＴは、
０．０３ｎｍ≦Δλ１／ΔＴ≦０．１ｎｍ　　　　　　　　　　　　　　　　　（２５）
を満たすことを特徴とする請求項４０乃至５０のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項５２】
請求項１乃至５１のいずれかに記載の光ピックアップ装置に用いることを特徴とする集光光学素子。
【請求項５３】
請求項１乃至５１のいずれかに記載の光ピックアップ装置に用いることを特徴とする補正素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ピックアップ装置及びそれに用いる光学素子に関し、特に、青紫色レーザ及びそれ以外のレーザを用いて情報の記録及び／又は再生が可能な光ピックアップ装置及びそれに用いる光学素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、短波長赤色半導体レーザの実用化に伴い、従来の光ディスク（光情報記録媒体ともいう）である、ＣＤ（コンパクトディスク）と同程度の大きさで大容量化させた高密度の光ディスクであるＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）が開発・製品化されているが、近い将来には、より高密度な次世代の光ディスクが登場することが予想される。このような次世代の光ディスクを媒体とした光情報記録再生装置（光ピックアップ装置ともいう）の集光光学系では、記録信号の高密度化を図るため、或いは高密度記録信号を再生するため、対物レンズを介して情報記録面上に集光するスポッ卜の径を小さくすることが要求される。そのためには、光源であるレーザの短波長化や対物レンズの高開口数化が必要となる。短波長レーザ光源としてその実用化が期待されているのは、波長４００ｎｍ程度の青紫色半導体レーザである。
【０００３】
このような波長４００ｎｍ程度の青紫色半導体レーザを用いて、情報の記録／再生を行える高密度光ディスクシステムの研究・開発が進んでいる。一例として、ＮＡ０．８５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報記録／再生を行う光ディスク（以下、本明細書ではかかる光ディスクを「高密度ＤＶＤ」と呼ぶ）では、ＤＶＤ（ＮＡ０．６、光源波長６５０ｎｍ、記憶容量４、７ＧＢ）と同じ大きさである直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１面あたり２０〜３０ＧＢの情報の記録が可能である。
【０００４】
ここで、かかる高密度ＤＶＤ用の光ピックアップ装置において、高ＮＡの対物レンズをプラスチックレンズとした場合、温度変化に伴う屈折率変化により発生する球面収差が問題となる。かかる問題は、温度変化に伴う屈折率変化において、プラスチックレンズがガラスレンズに比べて２桁程度大きいことに起因して発生する。この温度収差は、ＮＡの４乗に比例するので、高密度ＤＶＤに用いられるＮＡ０．８５の対物レンズをプラスチックレンズとした場合には、使用可能な温度範囲が非常に狭くなってしまうので、実使用上問題となる。又、半導体レーザは、モードホップと呼ばれる波長変動現象を本来的に引き起こすため、モードホップが生じても情報記録面上の集光スポットにおける収差を抑制する必要がある。加えて、一般に半導体レーザは、発信波長の個体間バラツキがあるが、ある程度バラツキのある半導体レーザと対物レンズの組み合わせでも、情報の記録／再生を可能とする程度に適切な集光スポットを形成する必要がある。そのためには、何らかの手法によって、光源波長変動によって生じる球面収差を抑制しなくてはならない。
【０００５】
更に、このように高密度ＤＶＤに対して適切に情報を記録／再生できるというだけでは、光ピックアップ装置の製品としての価値は十分なものとはいえない。現在において、多種多様な情報を記録したＤＶＤが販売されている現実をふまえると、高密度ＤＶＤに対して適切に情報を記録／再生できるだけでは足らず、例えばユーザーが所有している従来のＤＶＤに対しても同様に適切に情報を記録／再生できるようにすることが、互換タイプの光ピックアップ装置として製品の価値を高めることに通じるのである。このような背景から、互換タイプの光ピックアップ装置に用いる集光光学系は、高密度ＤＶＤに対して情報を記録／再生する際にその情報記録面に形成された集光スポットにおいて、温度変化に起因した収差劣化、波長変動に起因した収差劣化、及びモードホップ時の収差劣化（又は色収差）を全て適正に抑える必要があると共に、従来のＤＶＤに対して情報を記録／再生する際にその情報記録面に形成された集光スポットにおいて、温度変化に起因した収差劣化、波長変動に起因した収差劣化、及びモードホップ時の収差劣化（又は色収差）を全て適正に抑える必要があるといえる。しかるに、このような複数の収差条件を単一の集光光学系で満足させることは極めて困難といえる。しかしながら、青紫色レーザ光と従来のレーザ光とをそれぞれ別個に集光するために、個々に対物レンズを含む集光光学系を２つ設けると、光ピックアップ装置の大型化を招き、又コストも増大するという問題がある。尚、青紫色レーザ光と従来のレーザ光とを単一の集光光学系で集光させる構成は、例えば以下の特許文献１に開示されているが、温度特性や波長特性を考慮した設計について開示がない。
【特許文献１】
特開２０００−９３１７９
【０００６】
本発明は、かかる問題点に鑑みて成されたものであり、コンパクトな構成を有しながらも、高密度ＤＶＤに対して、或いは高密度ＤＶＤと従来のＤＶＤの双方に対して適切に情報の記録及び／再生を行える光ピックアップ装置及び、それに用いることのできる光学系を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の光ピックアップ装置は、波長λ１（３８０ｎｍ＜λ１＜４５０ｎｍ）の第１光源と、波長λ２（６００ｎｍ＜λ２＜７００ｎｍ）の第２光源と、集光光学系とを有し、前記集光光学系が、回折構造を有する集光光学素子と、前記第１光源及び／又は前記第２光源と前記集光光学素子との間に配置された補正素子とを備え、前記集光光学系が、前記第１光源からの光束を、厚さｔ１の保護層を介して第１光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっており、且つ前記第２光源からの光束を、厚さｔ２の保護層を介して第２光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっている光ピックアップ装置において、前記第１光源からの光束が前記集光光学素子の回折構造を通過することにより発生するＮ次回折光を用いて、前記第１光情報記録媒体の情報記録面に第１スポットが形成され、前記第２光源からの光束が前記集光光学素子の回折構造を通過することにより発生するＭ（Ｍ≠Ｎ）次回折光を用いて、前記第２光情報記録媒体の情報記録面に第２スポットが形成され、前記第１光情報記録媒体の情報記録面に形成された前記第１スポットにおいて前記第１光源の波長変化により劣化する球面収差と、温度変化により劣化する球面収差とが、情報の記録及び／又は再生に必要な範囲に抑えられ、前記第２光情報記録媒体の情報記録面に形成された前記第２スポットにおいて、前記第２光源の波長変化により劣化する球面収差と、温度変化により劣化する球面収差とが、情報の記録及び／又は再生に必要な範囲に抑えられているものである。すなわち、前記集光光学素子単体のみでは、波長λ１の光源からの光束と、波長λ２の光源からの光束の双方に対して、各条件において収差劣化のない集光スポットを形成することが困難という実情に鑑み、本発明では、前記集光光学素子の回折構造と、前記補正素子とを用いて、各収差劣化をバランス良く抑えることで、例えば高密度ＤＶＤと従来のＤＶＤの双方に対して適切に情報の記録及び／再生を行うようにしているのである。尚、後述するように、前記補正素子は、前記第１光源からの光束のみを通過させる場合と、前記第１光源からの光束のみを通過させる場合と、双方の光源からの光束を通過させる場合とが存在する。
【０００８】
請求項２に記載の光ピックアップ装置は、前記第１光情報記録媒体の情報記録面に形成された前記第１スポットにおいて、光源の波長が変化した場合における集光スポットの色収差が、情報の記録及び／又は再生に必要な範囲に抑えられ、前記第２光情報記録媒体の情報記録面に形成された前記第２スポットにおいて、光源の波長が変化した場合における集光スポットの色収差が、情報の記録及び／又は再生に必要な範囲に抑えられているので、例えば高密度ＤＶＤと従来のＤＶＤの双方に対して適切に情報の記録及び／再生を行うことができる。
【０００９】
請求項３に記載の光ピックアップ装置は、前記第１光情報記録媒体の保護層の厚さｔ１及び前記第２光情報記録媒体の保護層の厚さｔ２は、それぞれ、
０．５ｍｍ≦ｔ１≦０．７ｍｍ　　　　　　　　　　　　　（１）
０．５ｍｍ≦ｔ２≦０．７ｍｍ　　　　　　　　　　　　　（２）
を満たすと好ましい。
【００１０】
請求項４に記載の光ピックアップ装置は、前記集光光学素子の少なくとも一つの光学面の一部における、前記第１光情報記録媒体と前記第２光情報記録媒体に対して情報の記録及び／又は再生を行う際に共通して光束が通過する領域に前記回折構造が設けられ、前記第１光源からの光束が通過したときに、３ｍ（ｍは正の整数、以下同じ）次回折光の回折効率が、発生する他の次数の回折光の回折効率より高くなり、前記第２光源からの光束が通過したときに、２ｍ次回折光の回折効率が、発生する他の次数の回折光の回折効率より高くなると好ましい。
【００１１】
請求項５に記載の光ピックアップ装置は、前記集光光学素子の少なくとも一つの光学面の一部における、前記第１光情報記録媒体と前記第２光情報記録媒体に対して情報の記録及び／又は再生を行う際に共通して光束が通過する領域に前記回折構造が設けられ、前記第１光源からの光束が通過したときに、８ｐ（ｐは正の整数、以下同じ）次回折光の回折効率が、発生する他の次数の回折光の回折効率より高くなり、前記第２光源からの光束が通過したときに、５ｐ次回折光の回折効率が、発生する他の次数の回折光の回折効率より高くなると好ましい。
【００１２】
請求項６に記載の光ピックアップ装置は、前記集光光学素子の少なくとも一つの光学面の一部における、前記第１光情報記録媒体と前記第２光情報記録媒体に対して情報の記録及び／又は再生を行う際に共通して光束が通過する領域に前記回折構造が設けられ、前記第１光源からの光束が通過したときに、２ｎ（ｎは正の整数、以下同じ）次回折光の回折効率が、発生する他の次数の回折光の回折効率より高くなり、前記第２光源からの光束が通過したときに、ｎ次回折光の回折効率が、発生する他の次数の回折光の回折効率より高くなると好ましい。
【００１３】
請求項７に記載の光ピックアップ装置は、前記補正素子は、前記第１光源からの光束のみが通過する光路内、又は前記第２光源からの光束のみが通過する光路内に配置されていると好ましい。
【００１４】
請求項８に記載の光ピックアップ装置は、前記補正素子は、前記第２光源からの光束のみが通過する光路内に配置されており、前記第１情報記録媒体の情報記録面に形成される前記第１スポットにおける光源の波長が変化した場合の集光スポットの色収差は、前記集光光学素子により情報の記録及び／又は再生に必要な範囲に抑えられており、前記第２情報記録媒体の情報記録面に形成される前記第２スポットにおける光源の波長が変化した場合の集光スポットの色収差は、前記補正素子により情報の記録及び／又は再生に必要な範囲に抑えられていると好ましい。
【００１５】
請求項９に記載の光ピックアップ装置は、前記集光光学素子に設けられた回折構造のうち、前記第１光情報記録媒体と前記第２光情報記録媒体に対して情報の記録及び／又は再生を行う際に共通して光束が通過する領域に存在する回折輪帯の数Ｎ１は、
１１５／Ａ≦Ｎ１≦１５５／Ａ　　　　　　　　　　　　　　　　　　（３）
（但し、Ａは３ｍ又は８ｐであり、波長λ１の光束における回折効率が、発生する他の次数の回折光の回折効率より高い次数）
を満たすと好ましい。
【００１６】
請求項１０に記載の光ピックアップ装置は、前記補正素子は、少なくとも一つの光学面に回折構造を有し、前記補正素子の回折構造における回折輪帯数Ｎ２は、
１５／ｋ≦Ｎ２≦４５／ｋ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（４）
（但し、ｋは、波長λ２の光束における回折効率が、発生する他の次数の回折光の回折効率より高い次数）
を満たすと好ましい。
【００１７】
請求項１１に記載の光ピックアップ装置は、前記補正素子の回折構造の回折パワーは正であると好ましい。
【００１８】
請求項１２に記載の光ピックアップ装置は、前記補正素子は、前記第１光源からの光束のみが通過する光路内に配置されており、前記第１情報記録媒体の情報記録面に形成される前記第１スポットにおける光源の波長が変化した場合の集光スポットの色収差は、前記補正素子により情報の記録及び／又は再生に必要な範囲に抑えられており、前記第２情報記録媒体の情報記録面に形成される前記第２スポットにおける光源の波長が変化した場合の集光スポットの色収差は、前記集光光学素子により情報の記録及び／又は再生に必要な範囲に抑えられていると好ましい。
【００１９】
請求項１３に記載の光ピックアップ装置は、前記集光光学素子に設けられた回折構造のうち、前記第１光情報記録媒体と前記第２光情報記録媒体に対して情報の記録及び／又は再生を行う際に共通して光束が通過する領域に存在する回折輪帯の数Ｎ１は、
４５／Ａ≦Ｎ１≦６５／Ａ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（５）
（但し、Ａは３ｍ又は８ｐであり、波長λ１の光束における回折効率が、発生する他の次数の回折光の回折効率より高い次数）
を満たすと好ましい。
【００２０】
請求項１４に記載の光ピックアップ装置は、前記補正素子は、少なくとも一つの光学面に回折構造を有し、前記補正素子の回折構造における回折輪帯数Ｎ２は、
３０／ｋ≦Ｎ２≦８０／ｋ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（６）
（但し、ｋは、波長λ２の光束における回折効率が、発生する他の次数の回折光の回折効率より高い次数）
を満たすと好ましい。
【００２１】
請求項１５に記載の光ピックアップ装置は、前記補正素子の回折構造の回折パワーは負であると好ましい。
【００２２】
請求項１６に記載の光ピックアップ装置は、前記補正素子は、前記第１光源からの光束が通過する光路及び前記第２光源からの光束が通過する光路内に配置されていると好ましい。
【００２３】
請求項１７に記載の光ピックアップ装置は、前記第１情報記録媒体の情報記録面に形成される前記第１スポット及び前記第２情報記録媒体の情報記録面に形成される前記第２スポットにおける光源の波長が変化した場合の集光スポットの色収差は、前記集光光学素子により情報の記録及び／又は再生に必要な範囲に抑えられており、前記第１情報記録媒体の情報記録面に形成される前記第１スポット及び前記第２情報記録媒体の情報記録面に形成される前記第２スポットの温度変化により劣化する球面収差は、前記補正素子により情報の記録及び／又は再生に必要な範囲に抑えられていると好ましい。
【００２４】
請求項１８に記載の光ピックアップ装置は、前記集光光学素子に設けられた回折構造のうち、前記第１光情報記録媒体と前記第２光情報記録媒体に対して情報の記録及び／又は再生を行う際に共通して光束が通過する領域に存在する回折輪帯の数Ｎ１は、
１４４／（２ｎ）≦Ｎ１≦１７６／（２ｎ）　　　　　　　　　　　　　（７）
（但し、２ｎは、波長λ１の光束における回折効率が、発生する他の次数の回折光の回折効率より高い次数）
を満たすと好ましい。
【００２５】
請求項１９に記載の光ピックアップ装置は、前記補正素子は、少なくとも一つの光学面に回折構造を有し、前記補正素子の回折構造における回折輪帯数Ｎ２は、
３０／ｋ≦Ｎ２≦８０／ｋ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（８）
（但し、ｋは、波長λ２の光束における回折効率が、発生する他の次数の回折光の回折効率より高い次数）
を満たすと好ましい。
【００２６】
請求項２０に記載の光ピックアップ装置は、前記補正素子の回折構造の回折パワーは正であると好ましい。
【００２７】
請求項２１に記載の光ピックアップ装置は、前記第１光源からの光束に関する前記集光光学素子の焦点距離ｆ１は、
１．８ｍｍ≦ｆ１≦３．０ｍｍ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（９）
を満たすと好ましい。
【００２８】
請求項２２に記載の光ピックアップ装置は、前記集光光学素子と前記補正素子とを組み合わせた光学系の倍率ｍｔは、
−１／３≦ｍｔ≦−１／１０　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１０）
を満たすと好ましい。
【００２９】
請求項２３に記載の光ピックアップ装置は、前記光源波長の変動により劣化する球面収差を情報の記録及び／又は再生に必要な範囲に抑えるとは、光源波長λが１０ｎｍ変化したときに、波面収差の球面収差変化量を０．０７λｒｍｓ以下に抑えることであると好ましい。
【００３０】
請求項２４に記載の光ピックアップ装置は、光源の波長が変化した場合の集光スポットの色収差を、情報の記録及び／又は再生に必要な範囲に抑えるとは、光源波長λが１ｎｍ変動したときに、変化前の最良像面位置において波面収差を０．０２λｒｍｓ以下に抑えることであると好ましい。
【００３１】
請求項２５に記載の光ピックアップ装置は、前記温度変化により劣化する球面収差を情報の記録及び／又は再生に必要な範囲に抑えるとは、温度が３０℃変化したときに、波面収差の球面収差変化量を０．０４λｒｍｓ以下に抑えることであると好ましい。尚、本明細書中、λとは入射光束の光源波長をいうものとする。
【００３２】
請求項２６に記載の光ピックアップ装置は、前記第１光情報記録媒体に対して情報を記録及び／または再生するのに必要な前記集光光学素子の像側開口数をＮＡ１としたときに、
０．６３≦ＮＡ１≦０．６７　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１１）
を満たすと好ましい。
【００３３】
請求項２７に記載の光ピックアップ装置は、前記第２光情報記録媒体に対して情報を記録及び／または再生するのに必要な前記集光光学素子の像側開口数をＮＡ２としたときに、
０．６３≦ＮＡ２≦０．６７　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１２）
を満たすと好ましい。
【００３４】
請求項２８に記載の光ピックアップ装置は、前記第１光源における温度に対する波長の変動Δλ１／ΔＴは、
０．０３ｎｍ≦Δλ１／ΔＴ≦０．１ｎｍ　　　　　　　　　　　　　　　　（１３）
を満たすと好ましい。
【００３５】
請求項２９に記載の光ピックアップ装置は、前記第２光源における温度に対する波長の変動Δλ２／ΔＴは、
０．１５ｎｍ≦Δλ２／ΔＴ≦０．２５ｎｍ　　　　　　　　　　　　　　　（１４）
を満たすと好ましい。
【００３６】
請求項３０に記載の光ピックアップ装置は、波長λ３（７５０ｎｍ＜λ３＜８００ｎｍ）の第３光源を有し、前記集光光学系は、前記第３光源からの発散光束を、厚さｔ３の保護層を介して第３光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっていると、例えば高密度ＤＶＤ、従来のＤＶＤに加え、更にＣＤに対しても情報の記録／再生が可能となる。
【００３７】
請求項３１に記載の光ピックアップ装置は、前記波長λ３の入射光束に対する前記集光光学素子の光学系倍率はｍｏは、
−１／１２＜ｍｏ＜−１／１４　　　　　　　　　　　　　　（１５）
を満たすと好ましい。
【００３８】
請求項３２に記載の光ピックアップ装置は、波長λ３（７５０ｎｍ＜λ３＜８００ｎｍ）の第３光源を有し、前記集光光学系は、前記第３光源からの発散光束を、厚さｔ３の保護層を介して第３光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっており、前記第３光源からの光束が通過したときに、（３ｍ／２）次（但し３ｍ／２は整数）回折光の回折効率が、発生する他の次数の回折光の回折効率より高くなると好ましい。
【００３９】
請求項３３に記載の光ピックアップ装置は、前記波長λ３の入射光束に対する前記集光光学素子の光学系倍率はｍｏは、
−１／１２＜ｍｏ＜−１／１４　　　　　　　　　　　　　　（１６）
を満たすと好ましい。
【００４０】
請求項３４に記載の光ピックアップ装置は、波長λ３（７５０ｎｍ＜λ３＜８００ｎｍ）の第３光源を有し、前記集光光学系は、前記第３光源からの発散光束を、厚さｔ３の保護層を介して第３光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっており、前記第３光源からの光束が通過したときに、ｎ次回折光の回折効率が、発生する他の次数の回折光の回折効率より高くなると好ましい。
【００４１】
請求項３５に記載の光ピックアップ装置は、前記波長λ３の入射光束に対する前記集光光学素子の光学系倍率はｍｏは、
−１／１２＜ｍｏ＜−１／１４　　　　　　　　　　　　　　（１７）
を満たすと好ましい。
【００４２】
請求項３６に記載の光ピックアップ装置は、波長λ３（７５０ｎｍ＜λ３＜８００ｎｍ）の第３光源を有し、前記集光光学系は、前記第３光源からの発散光束を、厚さｔ３の保護層を介して第３光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっており、前記第３光源からの光束が通過したときに、ｎ次回折光の回折効率が、発生する他の次数の回折光の回折効率より高くなると好ましい。
【００４３】
請求項３７に記載の光ピックアップ装置は、前記第２光源と前記第３光源とは、前記集光光学素子からの光軸上の距離が等しくなる位置に配置されていると好ましい。尚、「集光光学素子からの光軸上の距離が等しくなる位置に配置されている」とは、例えば２レーザ１パッケージのように、半導体レーザである前記第２光源と前記第３光源とが、光軸に直交する同一基板上に設置されたごとき状態をいう。
【００４４】
請求項３８に記載の光ピックアップ装置は、前記波長λ３の入射光束に対する前記集光光学素子の光学系倍率はｍｏは、
−１／１２＜ｍｏ＜−１／１４　　　　　　　　　　　　　　（１８）
を満たすと好ましい。
【００４５】
請求項３９に記載の光ピックアップ装置は、前記第３光源からの光束のみが通過する光路内に、前記第３光源からの光束の発散角又は収束角を変更するカップリングレンズを有すると、前記第３の光情報記録媒体に対しても適切に情報の記録／再生を行うことができる。
【００４６】
請求項４０に記載の光ピックアップ装置は、波長λ１（３８０ｎｍ＜λ１＜４５０ｎｍ）の第１光源と、集光光学系とを有し、前記集光光学系が、回折構造を有する集光光学素子と、前記第１光源と前記集光光学素子との間に配置された補正素子とを備え、前記集光光学系が、前記第１光源からの光束を、厚さｔ１の保護層を介して第１光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となる光ピックアップ装置において、前記第１光情報記録媒体の情報記録面に形成された前記第１スポットにおいて前記第１光源の波長変化により劣化する球面収差と、温度変化により劣化する球面収差とが、情報の記録及び／又は再生に必要な範囲に抑えられているので、例えば高密度ＤＶＤに対して適切に情報の記録／再生を行うことができる。
【００４７】
請求項４１に記載の光ピックアップ装置は、前記集光光学素子は、前記第１光源からの光束を集光するための集光光学素子を含み、前記集光光学素子の少なくとも一つの光学面の一部には、回折構造が形成されており、前記第１光源からの光束が前記集光光学素子の回折構造を通過したときに回折効率が最大となる回折光の次数をＫＢＯＬとし、前記集光光学素子の回折構造の輪帯数をｎＢＯＬとしたときに、
９０＜ｎＢＯＬ・ＫＢＯＬ＜１３０　　　　　　　　　　　　　　　（１９）
を満たすと好ましい。
【００４８】
請求項４２に記載の光ピックアップ装置は、前記補正素子の少なくとも一つの光学面の一部には、回折構造が形成されており、前記第１光源からの光束が前記補正素子の回折構造を通過したときに回折効率が最大となる回折光の次数をＫＣＯＬとし、前記補正素子の回折構造の輪帯数をｎＣＯＬとしたときに、
３０＜ｎＣＯＬ・ＫＣＯＬ＜１３０　　　　　　　　　　　　　　　（２０）
を満たすと好ましい。
【００４９】
請求項４３に記載の光ピックアップ装置は、前記第１光情報記録媒体の情報記録面に形成された前記第１スポットにおいて、光源の波長が変化した場合の集光スポットの色収差が、情報の記録及び／又は再生に必要な範囲に抑えられていると好ましい。
【００５０】
請求項４４に記載の光ピックアップ装置は、前記第１光情報記録媒体の保護層の厚さｔ１は、
０．５ｍｍ≦ｔ１≦０．７ｍｍ　　　　　　　　　　　　　　（２１）
を満たすと好ましい。
【００５１】
請求項４５に記載の光ピックアップ装置は、前記第１光源からの光束に関する前記集光光学素子の焦点距離ｆ１は、
１．８ｍｍ≦ｆ１≦３．０ｍｍ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（２２）
を満たすと好ましい。
【００５２】
請求項４６に記載の光ピックアップ装置は、前記集光光学素子と前記補正素子とを組み合わせた光学系の倍率ｍｔは、
−１／３≦ｍｔ≦−１／１０　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（２３）
を満たすと好ましい。
【００５３】
請求項４７に記載の光ピックアップ装置は、前記光源波長の変動により劣化する球面収差を情報の記録及び／又は再生に必要な範囲に抑えるとは、光源波長λが１０ｎｍ変化したときに、波面収差の球面収差変化量を０．０７λｒｍｓ以下に抑えることであると好ましい。
【００５４】
請求項４８に記載の光ピックアップ装置は、光源の波長が変化した場合の集光スポットの色収差を、情報の記録及び／又は再生に必要な範囲に抑えるとは、光源波長λが１ｎｍ変動したときに、変化前の最良像面位置において波面収差を０．０２λｒｍｓ以下に抑えることであると好ましい。
【００５５】
請求項４９に記載の光ピックアップ装置は、前記温度変化により劣化する球面収差を情報の記録及び／又は再生に必要な範囲に抑えるとは、温度が３０℃変化したときに、波面収差の球面収差変化量を０．０４λｒｍｓ以下に抑えることであると好ましい。
【００５６】
請求項５０に記載の光ピックアップ装置は、前記第１光情報記録媒体に対して情報を記録及び／または再生するのに必要な前記集光光学素子の像側開口数をＮＡ１としたときに、
０．６３≦ＮＡ１≦０．６７　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（２４）
を満たすと好ましい。
【００５７】
請求項５１に記載の光ピックアップ装置は、前記第１光源における温度に対する波長の変動Δλ１／ΔＴは、
０．０３ｎｍ≦Δλ１／ΔＴ≦０．１ｎｍ　　　　　　　　　　　　　　　　　（２５）
を満たすと好ましい。
【００５８】
請求項５２に記載の集光光学素子は、請求項１乃至５１のいずれかに記載の光ピックアップ装置に用いることを特徴とする。
【００５９】
請求項５３に記載の補正素子は、請求項１乃至５１のいずれかに記載の光ピックアップ装置に用いることを特徴とする。
【００６０】
本明細書中で用いる「回折構造」とは、集光光学素子又は補正素子の表面に、レリーフを設けて、回折によって光束を集光あるいは発散させる作用を持たせた部分のことをいう。レリーフの形状としては、集光光学素子又は補正素子の表面に、光軸を中心とする略同心円状の輪帯として形成され、光軸を含む平面でその断面をみれば各輪帯は鋸歯のような形状が知られているが、そのような形状を含むものであり、そのような形状を特に「回折輪帯」という。
【００６１】
回折構造が、集光光学素子、補正素子に２面以上形成されている場合には、式（３）、（４）、（５）、・・・の回折輪帯数は、各面の回折輪帯数の総和とする。
【００６２】
本明細書中において、集光光学素子とは、狭義には光ピックアップ装置に光情報記録媒体を装填した状態において、最も光情報記録媒体側の位置で、これと対向すべく配置される集光作用を有するレンズ（例えば対物レンズ）を指し、広義にはそのレンズと共に、アクチュエータによって少なくともその光軸方向に作動可能なレンズを指すものとする。従って、本明細書中において、集光光学素子の光情報記録媒体側（像側）の開口数ＮＡとは、集光光学素子の最も光情報記録媒体側に位置する面の開口数ＮＡを指すものである。また、本明細書中では必要開口数ＮＡは、それぞれの光情報記録媒体の規格で規定されている開口数、あるいはそれぞれの光情報記録媒体に対して、使用する光源の波長に応じ、情報の記録または再生をするために必要なスポット径を得ることができる回折限界性能の対物レンズの開口数を示すものとする。
【００６３】
本明細書中において、第１光情報記録媒体とは、例えば、高密度ＤＶＤ系の光ディスクをいい、第２光情報記録媒体とは、再生専用に用いるＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏの他、再生／記録を兼ねるＤＶＤ−ＲＡＭ，ＤＶＤ−Ｒ，ＤＶＤ−ＲＷ等の各種ＤＶＤ系の光ディスクを含むものである。又、第３光情報記録媒体とは、ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ等のＣＤ系の光ディスクをいう。更に、本明細書中で保護層の厚さｔといった時は、ｔ＝０を含むものである。
【００６４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。図１は、高密度ＤＶＤ（第１の光ディスクともいう）と従来のＤＶＤ（第２の光ディスクともいう）の双方に対して情報の記録／再生を行える、第１の実施の形態にかかる光情報記録再生装置又は光ピックアップ装置の概略構成図である。図１においては、第１光源としての第１半導体レーザ１１１（波長λ１＝３８０ｎｍ〜４５０ｎｍ）から出射された光束は、１／４波長板１１３及び第１のビームスプリッタ１１４を透過し、補正素子であるコリメータ１１５で平行光束に変換された後、更に第２のビームスプリッタ１１６を通過し、さらに絞り１７によって絞られ、集光光学素子としての対物レンズ１６により第１の光ディスク２０の保護層２１（厚さｔ１＝０．５〜０．７ｍｍ）を介して情報記録面２２に集光される。
【００６５】
そして情報記録面２２で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ１６、絞り１７を透過して、第２のビームスプリッタ１１６，コリメータ１１５を通過し、第１のビームスプリッタ１１４に入射し、ここで反射され、シリンドリカルレンズ１１７で非点収差が与えられ、凹レンズ１１８を介して光検出器１１９上へ入射し、その出力信号を用いて、第１の光ディスク２０に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
【００６６】
また、光検出器１１９上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて２次元アクチュエータ（不図示）が第１の半導体レーザ１１１からの光束を第１の光ディスク２０の記録面２２上に結像するように対物レンズ１６を移動させると共に、半導体レーザ１１１からの光束を所定のトラックに結像するように対物レンズ１６を移動させる。
【００６７】
一方、第２半導体レーザ１２１（波長λ２＝６００ｎｍ〜７００ｎｍ）から出射された光束は、１／４波長板１２３及び第３のビームスプリッタ１２４を透過し、補正素子であるコリメータ１２５で平行光束に変換された後、更に第２のビームスプリッタ１１６を通過し、さらに絞り１７によって絞られ、対物レンズ１６により第２の光ディスク２０の保護層２１（厚さｔ２＝０．５〜０．７ｍｍ）を介して情報記録面２２に集光される。
【００６８】
そして情報記録面２２で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ１６、絞り１７を透過して、第２のビームスプリッタ１１６に入射し，ここで反射され、コリメータ１２５を通過し、第３のビームスプリッタ１２４に入射し、更に反射され、シリンドリカルレンズ１２７で非点収差が与えられ、凹レンズ１２８を介して光検出器１２９上へ入射し、その出力信号を用いて、第２の光ディスク２０に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
【００６９】
また、光検出器１２９上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて２次元アクチュエータ（不図示）が第２の半導体レーザ１２１からの光束を第２の光ディスク２０の記録面２２上に結像するように対物レンズ１６を移動させると共に、半導体レーザ１２１からの光束を所定のトラックに結像するように対物レンズ１６を移動させる。
【００７０】
尚、図１では第１半導体レーザ１１１と対物レンズ１６との間、及び第２半導体レーザ１２１と対物レンズ１６との間の光路内に、それぞれ補正素子としてのコリメータ１１５，１２５を挿入しているが、補正機能を備えたコリメータを、いずれかの光路内に挿入しても良い。後述する実施例は、コリメータ１２５（ＤＶＤ用）のみが補正機能を有し、高密度ＤＶＤ、ＤＶＤ及びＣＤの互換性を持たせた（これらの光情報記録媒体のいずれに対しても情報の記録／再生を行えるようにするの意味、以下同じ）場合（実施例１）、コリメータ１１５（高密度ＤＶＤ用）のみが補正機能を有し、高密度ＤＶＤ及びＤＶＤの互換性を持たせた（実施例２）場合、或いは高密度ＤＶＤ、ＤＶＤ及びＣＤの互換性を持たせた（実施例３，４，５）場合に相当する。尚、実施例１，３，４、５の場合、図１では第３の光情報記録媒体（ここではＣＤ）の光源や光路は省略して示されている。これらの場合、第３の光情報記録媒体に対して情報の記録／再生を行わない、高密度ＤＶＤとＤＶＤとの間でのみ互換性を持たせた光ピックアップ装置に用いることもできる。
【００７１】
図２は、高密度ＤＶＤのみに対して情報の記録／再生を行う、第２の実施の形態にかかる光情報記録再生装置又は光ピックアップ装置の概略構成図である。図２においては、第１光源としての第１半導体レーザ１１１（波長λ１＝３８０ｎｍ〜４５０ｎｍ）から出射された光束は、１／４波長板１１３及びビームスプリッタ１１４を透過し、補正素子であるコリメータ１１５で平行光束に変換された後、さらに絞り１７によって絞られ、集光光学素子としての対物レンズ１６により第１の光ディスク２０の保護層２１（厚さｔ１＝０．５〜０．７ｍｍ）を介して情報記録面２２に集光される。
【００７２】
そして情報記録面２２で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ１６、絞り１７を透過して、コリメータ１１５を通過し、ビームスプリッタ１１４に入射し、ここで反射され、シリンドリカルレンズ１１７で非点収差が与えられ、凹レンズ１１８を介して光検出器１１９上へ入射し、その出力信号を用いて、第１の光ディスク２０に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
【００７３】
また、光検出器１１９上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて２次元アクチュエータ（不図示）が第１の半導体レーザ１１１からの光束を第１の光ディスク２０の記録面２２上に結像するように対物レンズ１６を移動させると共に、半導体レーザ１１１からの光束を所定のトラックに結像するように対物レンズ１６を移動させる。
【００７４】
以下、上述の実施の形態に好適な実施例について説明する。
対物レンズの両面は［数１］で示される非球面である。ただし、Ｚは光軸方向の軸で、ｈは光軸からの高さ、ｒは近軸曲率半径、κは円錐係数、Ａ２ｉは非球面係数である。
【数１】
2004145907.tif 000003
【００７５】
更に、対物レンズの光源側非球面の表面には回折構造が一体で形成されている。この回折構造は、ブレーズ化波長λＢに対する光路差関数Φにより単位をｍｍとして［数２］で表される。この２次係数が回折部分の近軸的なパワーが表される。また、２次以外の係数、例えば４次、６次係数等で球面収差を制御できる。ここで制御できるとは、屈折部分が有する球面収差を回折部分で逆特性の球面収差を持たせてトータルとして球面収差を補正したり、回折部分の波長依存性を利用して、入射波長によって球面収差を補正したりフレアを生じさせたりすることができる。この場合、温度変化時の球面収差も、屈折部分の球面収差の温度変化と回折部分の球面収差変化のトータルと考えることが出来る。
【数２】
2004145907.tif 000004
【００７６】
（実施例１）
本実施例は、図１における第２の半導体レーザ１２１と対物レンズ１６の間の光路内にのみ補正素子としてのコリメータ１２５を挿入した場合（すなわちコリメータ１１５には補正機能なし）に好適な実施例である。表１，２に、本実施例にかかる光学系（対物レンズ＋コリメータ）のレンズデータを示す。表１，２より明らかであるが、対物レンズ１６において、第１半導体レーザ１１１と第２半導体レーザ１２１とが通過する領域（共用領域という）に回折構造が設けられ、またコリメータ１２５にも回折構造が設けられている。尚、これ以降（表のレンズデータ含む）において、１０のべき乗数（例えば、２．５×１０−３）を、Ｅ（例えば、２．５×Ｅ―３）を用いて表すものとする。
【表１】
2004145907.tif 000005
【表２】
2004145907.tif 000006
【００７７】
本実施例の仕様は、以下の通りである。
（１）対物レンズ共用領域回折輪帯数（１次回折）Ｎ１：２３
（２）コリメータ輪帯数（２次回折）Ｎ２：１８
（３）高密度ＤＶＤ（第１光ディスク）側光学系倍率ｍｏ：−１／６
（４）保護層の厚さｔ１，ｔ２：０．６ｍｍ、ｔ３：１．２ｍｍ
（５）対物レンズ共用領域の回折構造により最大の回折効率となる回折光の次数
高密度ＤＶＤ：従来のＤＶＤ：ＣＤ＝６：４：３
（６）各波長の光に対する対物レンズの光学系倍率
高密度ＤＶＤ：従来のＤＶＤ：ＣＤ＝０：０：−１／１２．７
【００７８】
尚、本実施例の集光光学系は、請求項４，３２等の光ピックアップ装置に用いると好適である。
【００７９】
（実施例２〜５）
本実施例２〜５は、図１における第１の半導体レーザ１１１と対物レンズ１６の間の光路内にのみ補正素子としてのコリメータ１１５を挿入した場合（すなわちコリメータ１２５には補正機能なし）に好適な実施例である。
【００８０】
（実施例２）
表３、４に、実施例２にかかる集光光学系（対物レンズ＋コリメータ）のレンズデータを示す。
【表３】
2004145907.tif 000007
【表４】
2004145907.tif 000008
【００８１】
本実施例の仕様は、以下の通りである。
（１）対物レンズ共用領域回折輪帯数（１次回折）Ｎ１：１６
（２）コリメータ輪帯数（２次回折）Ｎ２：１８
（３）高密度ＤＶＤ（第１光ディスク）側光学系倍率ｍｏ：−１／６
（４）保護層の厚さｔ１，ｔ２：０．６ｍｍ
（５）対物レンズ共用領域の回折構造により最大の回折効率となる回折光の次数
高密度ＤＶＤ：従来のＤＶＤ＝３：２
（６）各波長の光に対する対物レンズの光学系倍率
高密度ＤＶＤ：従来のＤＶＤ＝０：０
【００８２】
尚、本実施例の集光光学系は、請求項４、１２等の光ピックアップ装置に用いると好適である。
【００８３】
（実施例３）
本実施例も、図２に示す光ピックアップ装置に好適な実施例である。表５に、本実施例にかかる集光光学系（対物レンズ＋コリメータ）のレンズデータを示す。
【表５】
2004145907.tif 000009
【００８４】
本実施例の仕様は、以下の通りである。
（１）対物レンズ共用領域回折輪帯数（１次回折）Ｎ１：８１
（２）コリメータ輪帯数（１次回折）Ｎ２：３６６
（３）第１光ディスク側光学系倍率ｍｏ：−１／６
（４）保護層の厚さｔ１，ｔ２：０．６ｍｍ、ｔ：１．２ｍｍ
（５）対物レンズ共用領域の回折構造により最大の回折効率となる回折光の次数
高密度ＤＶＤ：従来のＤＶＤ：ＣＤ＝６：４：３
（６）各波長の光に対する対物レンズの光学系倍率
高密度ＤＶＤ：従来のＤＶＤ：ＣＤ＝０：０：−１／１３．２
【００８５】
尚、本実施例の集光光学系は、請求項４，３２等の光ピックアップ装置に用いると好適である。
【００８６】
（実施例４）
本実施例は、図２に示す光ピックアップ装置に好適な実施例である。表６に、本実施例にかかる集光光学系（対物レンズ＋コリメータ）のレンズデータを示す。
【表６】
2004145907.tif 000010
【００８７】
本実施例の仕様は、以下の通りである。
（１）対物レンズ共用領域回折輪帯数（１次回折）Ｎ１：８１
（２）コリメータ輪帯数（１次回折）Ｎ２：１
（３）第１光ディスク側光学系倍率ｍ：−１／６
（４）保護層の厚さｔ１，ｔ２：０．６ｍｍ，ｔ３：１．２ｍｍ
（５）対物レンズ共用領域の回折構造により最大の回折効率となる回折光の次数
高密度ＤＶＤ：従来のＤＶＤ：ＣＤ＝２：１：１
（６）各波長の光に対する対物レンズの光学系倍率
高密度ＤＶＤ：従来のＤＶＤ：ＣＤ＝０：−１／１３．１：−１／１３．０
【００８８】
尚、本実施例の集光光学系は、請求項３，３６等の光ピックアップ装置に用いると好適である。
【００８９】
（実施例５）
本実施例の集光光学系は、請求項５，３４等の光ピックアップ装置に用いると好適である。表７に、本実施例にかかる集光光学系（対物レンズ＋コリメータ）のレンズデータを示す。
【表７】
2004145907.tif 000011
【００９０】
本実施例の仕様は、以下の通りである。
（１）対物レンズ共用領域回折輪帯数（１次回折）Ｎ１：６１
（２）コリメータ輪帯数（２次回折）Ｎ２：３７７
（３）高密度ＤＶＤ（第１光ディスク）側光学系倍率ｍ：−１／６
（４）保護層の厚さｔ１，ｔ２：０．６ｍｍ、ｔ３：１．２ｍｍ
（５）対物レンズ共用領域の回折構造により最大の回折効率となる回折光の次数
高密度ＤＶＤ：従来のＤＶＤ：ＣＤ＝８：５：４
（６）各波長の光に対する対物レンズの光学系倍率
高密度ＤＶＤ：従来のＤＶＤ：ＣＤ＝０：−１／３３３：−１／１３．４
【００９１】
（実施例６）
表８に、実施例６にかかる集光光学系の対物レンズのレンズデータを示し、表９に、実施例６にかかる集光光学系のコリメータのレンズデータを示す。尚、実施例６及び後述する実施例７の集光光学系は、図２の光ピックアップ装置に用いることができるものである。
【表８】
2004145907.tif 000012
【表９】
2004145907.tif 000013
【００９２】
本実施例の仕様は、以下の通りである。
（１）対物レンズ回折輪帯数（１次回折）Ｎ１：１００
（２）コリメータ輪帯数（１次回折）Ｎ２：４８
（３）コリメータと対物レンズを組み合わせた光学系倍率ｍｔ：−１／６
（４）保護層の厚さ：０．６ｍｍ
【００９３】
（実施例７）
表１０に、実施例７にかかる集光光学系のコリメータのレンズデータを示す。尚、このコリメータとともに用いられる対物レンズは、表８に示す実施例６のものを流用できる。
【表１０】
2004145907.tif 000014
【００９４】
本実施例の仕様は、以下の通りである。
（１）対物レンズ回折輪帯数（１次回折）Ｎ１：１００
（２）コリメータ輪帯数（１次回折）Ｎ２：３９
（３）コリメータと対物レンズを組み合わせた光学系倍率ｍｔ：−１／６
（４）保護層の厚さ：０．６ｍｍ
【００９５】
以上の実施例１〜７の各波面収差は、表１１に示すように良好なものとなった。
【表１１】
2004145907.tif 000015
【００９６】
【発明の効果】
本発明によれば、コンパクトな構成を有しながらも、高密度ＤＶＤに対して、或いは高密度ＤＶＤと従来のＤＶＤの双方に対して適切に情報の記録及び／再生を行える光ピックアップ装置及び、それに用いることのできる光学系を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態にかかる光情報記録再生装置又は光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図２】第２の実施の形態にかかる光情報記録再生装置又は光ピックアップ装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１６　対物レンズ
１７　絞り
２０　光ディスク
１１１，１２１　半導体レーザ
１１５，１２５　コリメータ
１１９，１２９　光検出器
【図１】
2004145907.tif 000016
【図２】
2004145907.tif 000017