(57)【要約】【課題】異なる波長の光束を用いて且つ異なる保護基板厚さの２種類の光情報記録媒体に光束を集光させるにあたり、いずれの光情報記録媒体に集光させる場合にも光利用効率を高めることである。【解決手段】光ピックアップ装置１の対物レンズ１４の入射面１４１に、波長λ１（６５５ｎｍ）及び波長λ２（７８５ｎｍ）の光束が通過する共用領域部を設ける。共用領域部は、輪帯状光学機能面と、光軸に平行な距離ｘが５．５μｍ≦ｘ≦７μｍを満たす段差面とを備える。光源部１１１から出射された波長λ１の光束を、対物レンズ１４の共用領域部を通過させて、保護基板厚ｔ１の光情報記録媒体であるＤＶＤ２１に集光させる。また、光源部１１２から出射された波長λ２の光束を、対物レンズ１４の共用領域部を通過させて、保護基板厚ｔ２の光情報記録媒体であるＣＤ２２に集光させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも対物光学素子を含むと共に１又は複数の光学素子からなる光学素子部を有し、第１の波長λ１（６３０［ｎｍ］≦λ１≦６８０［ｎｍ］）の光束を保護基板厚ｔ１の第１の光情報記録媒体の情報記録面に集光し、第２の波長λ２（７６０［ｎｍ］≦λ２≦６８０［ｎｍ］）の光束を保護基板厚ｔ２（ｔ１＜ｔ２）の第２の光情報記録媒体の情報記録面に集光する集光光学系において、
前記対物光学素子部の前記第１の波長λ１及び前記第２の波長λ２の各光束に対する光学系倍率ｍ１，ｍ２は、
ｍ１≠０，ｍ２≠０
を満たし、
前記光学素子部の少なくとも１つの光学面に、前記第１の波長λ１の光束が通過すると共に通過後の前記第１の波長λ１の光束が前記第１の光情報記録媒体の情報記録面に集光し、前記第２の波長λ２の光束が通過すると共に通過後の前記第２の波長λ２の光束が前記第２の光情報記録媒体の情報記録面に集光する共用領域部を備え、
前記共用領域部に、光軸を中心とした輪帯状光学機能面が段差面を介して連続的に複数形成され、
前記段差面の光軸に平行な距離ｘは、
５．５［μｍ］≦ｘ≦７［μｍ］
を満たすことを特徴とする集光光学系。
【請求項２】
前記輪帯状光学機能面の数は、４〜６０のうちのいずれか一つであることを特徴とする請求項１に記載の集光光学系。
【請求項３】
前記共用領域部を備える光学素子は、カップリングレンズであることを特徴とする請求項１又は２に記載の集光光学系。
【請求項４】
前記共用領域部を備える光学素子は、前記対物光学素子であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の集光光学系。
【請求項５】
前記光学系倍率ｍ１は、
−１／３≦ｍ１＜０
を満たすことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の集光光学系。
【請求項６】
前記光学系倍率ｍ２は、
−１／３≦ｍ２＜０
を満たすことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の集光光学系。
【請求項７】
前記第１の波長λ１の光束に対する焦点距離ｆ１は、
ｆ１≦４［ｍｍ］
を満たすことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の集光光学系。
【請求項８】
前記第２の波長λ２の光束に対する焦点距離ｆ２は、
ｆ２≦４［ｍｍ］
を満たすことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の集光光学系。
【請求項９】
前記第１の波長λ１の光束に対する像側の開口数ＮＡ１は、
０．５５≦ＮＡ１≦０．６７
を満たすことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の集光光学系。
【請求項１０】
第２の波長λ２の光束に対する像側の開口数ＮＡ２は、
０．４４≦ＮＡ２≦０．５５
を満たすことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の集光光学系。
【請求項１１】
前記共用領域部は、前記輪帯状光学機能面により入射光を回折する回折構造部を備えることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の集光光学系。
【請求項１２】
前記回折構造部により回折された前記第１の波長λ１の回折光のうち、最大の回折効率となる回折光の回折次数Ｋ１は５であり、
前記回折構造部により回折された前記第２の波長λ２の回折光のうち、最大の回折効率となる回折光の回折次数Ｋ２は４であることを特徴とする請求項１１に記載の集光光学系。
【請求項１３】
前記輪帯状光学機能面を通過する前記第１の波長λ１及び前記第２の波長λ２は、前記輪帯状光学機能面によって屈折する方向へ出射されることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の集光光学系。
【請求項１４】
前記波長λ１の光束を出射する第１の光源と、前記波長λ２の光束を出射する第２の光源と、請求項１から１３のいずれか一項に記載の集光光学系とを備え、前記第１の光源から出射された前記波長λ１の光束を前記集光光学系により前記第１の光情報記録媒体の情報記録面に集光して情報の記録及び再生のうちの少なくとも一つを行い、
前記第２の光源から出射された前記波長λ２の光束を前記集光光学系により前記第２の光情報記録媒体の情報記録面に集光して情報の記録及び再生のうちの少なくとも一つを行うことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１５】
前記第１の光源及び前記第２の光源は、一体化されることを特徴とする請求項１４に記載の光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光情報記録媒体に光を集光させる集光光学系及びその集光光学系を備える光ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光源から出射されたレーザ光を対物レンズにより光情報記録媒体の情報記録面に集光させて、その情報記録面上の情報を記録、再生する光ピックアップ装置があった。情報の記録密度は、集光に用いるレーザ光の波長を短くすることにより大きくすることができる。光情報記録媒体は、情報の記録密度や保護基板厚等の条件によりいくつかの規格に分けられる。例えば、保護基板厚が１．２［ｍｍ］で、比較的記録密度が小さく使用基準波長が７８５［ｎｍ］の光束を用いるＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｋ）や、保護基板厚が０．６［ｍｍ］で、比較的記録密度が大きく使用基準波長が６５５［ｎｍ］の光束を用いるＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）等の規格がある。使用基準波長は、動作時の基準となる波長である。実際に使用される光は、使用基準波長からの波長誤差を有する。
【０００３】
また、同一の光ピックアップ装置で、ＣＤ及びＤＶＤの情報の記録、再生が可能な構成が考えられている。例えば、像側の開口数が低いＣＤ用の光と、像側の開口数が高いＤＶＤ用の光束の両方が通過する共用領域を対物レンズに設ける。その共用領域に、輪帯状凹部や輪帯状凸部を設ける。これは、光線が厚さの異なる素子を通過する場合に、その通過後の光線は位相が異なることを利用して、入射光に位相差を与えるためである。この位相差付与により、ＣＤ及びＤＶＤの情報の記録、再生時に発生する収差を低減させる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２８７９４８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に記載の構成は、隣り合う輪帯状凹部や輪帯状凸部の段差に、ＤＶＤに対応する波長の光が隣り合う輪帯状凹部と輪帯状凸部を通過した場合に、１波長の光路差が付与される深さを採用している。このため、輪帯凹凸部を形成する前に比べて、ＤＶＤ側の波面収差の劣化を抑えながらＣＤ側の波面収差を低減する事ができるが、ＣＤを用いる場合に、その段差による光路差が、ＣＤに対応する波長の整数倍からのずれが大きく、集光スポットの波面収差を低減することは限界があった。
【０００６】
従って、例えば、ＣＤに対応する波長の入射光における１次回折光相当の光路差付与と、ＤＶＤに対応する波長の入射光における１次回折光相当の光路差付与との両方を考慮して波面収差を軽減するには、ＣＤ及びＤＶＤに対応する各波長間のある１つの波長の１次回折相当の深さの段差を設けるしかない。この場合には、ＣＤ及びＤＶＤの両方の波面収差の低減に限界が生ずる。
【０００７】
このため、対物レンズから出射された光の集光スポットの波面収差を、ＣＤ及びＤＶＤにおいて共に低下させるには限界があった。また、集光スポットの波面収差が増加するとその光利用効率も低下する。これらにより、ＣＤ及びＤＶＤのいずれか一方を犠牲にすることなく光利用効率を高めることができなかった。
【０００８】
本発明の課題は、異なる波長で且つ異なる保護基板厚さの２種類の光情報記録媒体に光を集光させるに当たり、いずれの光情報記録媒体に集光させる場合にも光利用効率を高めることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、
少なくとも対物光学素子を含むと共に１又は複数の光学素子からなる光学素子部を有し、第１の波長λ１（６３０［ｎｍ］≦λ１≦６８０［ｎｍ］）の光束を保護基板厚ｔ１の第１の光情報記録媒体の情報記録面に集光し、第２の波長λ２（７６０［ｎｍ］≦λ２≦６８０［ｎｍ］）の光束を保護基板厚ｔ２（ｔ１＜ｔ２）の第２の光情報記録媒体の情報記録面に集光する集光光学系において、
前記対物光学素子部の前記第１の波長λ１及び前記第２の波長λ２の各光束に対する光学系倍率ｍ１，ｍ２は、
ｍ１≠０，ｍ２≠０
を満たし、
前記光学素子部の少なくとも１つの光学面に、前記第１の波長λ１の光束が通過すると共に通過後の前記第１の波長λ１の光束が前記第１の光情報記録媒体の情報記録面に集光し、前記第２の波長λ２の光束が通過すると共に通過後の前記第２の波長λ２の光束が前記第２の光情報記録媒体の情報記録面に集光する共用領域部を備え、
前記共用領域部に、光軸を中心とした輪帯状光学機能面が段差面を介して連続的に複数形成され、
前記段差面の光軸に平行な距離ｘは、
５．５［μｍ］≦ｘ≦７［μｍ］
を満たすことを特徴とする。
【００１０】
集光光学系を構成する光学素子としては、対物光学素子（対物レンズ）だけでなく、例えば、カップリングレンズ、ビームエキスパンダ、ビームシェイパ、収差補正用の補正板等の部材を含めてもよい。
また、光学素子としては、単一の光学素子で構成されているものに限定されず、複数の光学素子を組合わせる構成としてもよい。そして、光学素子の光源側又は像側の少なくとも一面に輪帯状光学機能面及び段差面を形成する。更に、光学素子が複数ある場合には、１つ又は複数の光学素子の少なくとも一面に輪帯状光学機能面及び段差面を形成する。
また、保護基板は、光情報記録媒体の情報記録面を保護するために、情報記録面の形成された光学的に透明な平行平板を指す。保護基板厚は、その平行平板の厚さを示す。
また、光情報記録媒体への集光とは、集光光学系が出射した光束を光情報記録媒体の保護基板を介して情報記録面に集光させることである。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、集光光学系において、光学素子部の少なくとも１つの光学面に、第１の波長λ１の光束が通過してその通過後の光束が第１の光情報記録媒体の情報記録面に集光され且つ第２の波長λ２の光束が通過してその通過後の光束が第２の光情報記録媒体の情報記録面に集光する共用領域部を備え、その共用領域部が、輪帯状光学機能面と、光軸に平行な距離ｘが５．５［μｍ］≦ｘ≦７［μｍ］である段差面とを備える。
光軸に平行な距離ｘが５．５［μｍ］より小さい場合には、波長λ１の光束のほぼ５倍の距離からのずれが大きくなり、第１及び第２の光情報記録媒体の情報記録面に集光される波長λ１及び波長λ２の光束の光利用効率が低下する。また、光軸に平行な距離ｘが７［μｍ］より大きい場合にも、波長λ１の光束のほぼ５倍の距離からのずれが大きくなり、第１及び第２の光情報記録媒体の情報記録面に集光される波長λ１及び波長λ２の光束の光利用効率が低下する。光利用効率とは、集光光学系の対物光学素子への入射光量に対する集光スポットの光量の割合である。
【００１２】
このため、隣り合う輪帯状光学機能面を通過した第１の波長λ１の光束はほぼ５×λ１の光路差を有するが、第１の光情報記録媒体の集光スポットにおいて位相が合っているためその光利用効率を高くすることができる。また、隣り合う輪帯状光学機能面を通過した第２の波長λ２の光束はほぼ４×λ２の光路差を有するが、第２の光情報記録媒体の集光スポットにおいて位相が合っているためその光利用効率を高めることができる。
【００１３】
また、第１の波長λ１及び第２の波長λ２の各光束に対する光学系倍率ｍ１，ｍ２が、ｍ１≠０，ｍ２≠０を満たす。このため、有限系の光束を用いて第１又は第２の光情報記録媒体に集光させるので、コリメータレンズ等の光束を平行化する光学素子を設ける必要がなく、部品点数を減らし、集光光学系を有する光ピックアップ装置等の機器を小型化及び低コスト化することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の集光光学系において、
前記輪帯状光学機能面の数は、４〜６０のうちのいずれか一つであることを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、輪帯状光学機能面の数は、４〜６０のうちのいずれか一つである。このため、輪帯状光学機能面の数を保護基板厚ｔ１，ｔ２に対して適切な値にできて、十分な光利用効率が得られ且つ輪帯状光学機能面の作成を容易にすることができる。輪帯状光学機能面の数が４よりも小さい場合には、保護基板厚の薄い光情報記録媒体に対して、輪帯状光学機能面の十分な光学機能を実現することが困難となる。また、輪帯状光学機能面の数が６０よりも大きい場合には、輪帯状光学機能面の光軸に垂直な距離も小さくなり、輪帯状光学機能面を作成するのが困難となる。その上、輪帯状光学機能面の数が６０よりも大きい場合には、光情報記録媒体の輪帯状光学機能面に対して、光束を通過しない段差面の面積割合が大きくなり、光利用効率が低下する。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の集光光学系において、
前記共用領域部を備える光学素子は、カップリングレンズであることを特徴とする。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、共用領域部を備える光学素子は、カップリングレンズである。このため、対物光学素子に請求項１又は２に記載の輪帯状光学機能面及び段差面とは異なる輪帯状光学機能面及び段差面を設けることによって他の補正効果をもたせることができる。また、輪帯状光学機能面及び段差面を有しない一般的で安価な対物光学素子を用いることができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の集光光学系において、
前記共用領域部を備える光学素子は、前記対物光学素子であることを特徴とする。
【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、共用領域部を備える光学素子は、対物光学素子である。このため、集光光学系の部品点数を少なくし、小型化及び低コスト化することができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の集光光学系において、
前記光学系倍率ｍ１は、
−１／３≦ｍ１＜０
を満たすことを特徴とする。
【００２１】
請求項５に記載の発明によれば、光学系倍率ｍ１は、−１／３≦ｍ１＜０を満たす。このため、光学系倍率ｍ１が正であることによる集光光学系の大型化を防ぐことができる。また、光学系倍率ｍ１が−１／３より小さく、光源が光軸からずれることを起因とする誤差特性により、第１及び第２の光情報記録媒体に集光させる光束の波面収差が大きくなることを防ぐことができる。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の集光光学系において、
前記光学系倍率ｍ２は、
−１／３≦ｍ２＜０
を満たすことを特徴とする。
【００２３】
請求項６に記載の発明によれば、光学系倍率ｍ２は、−１／３≦ｍ２＜０を満たす。このため、光学系倍率ｍ２が正であることによる集光光学系を用いる機器の大型化を防ぐことができる。また、光学系倍率ｍ２が−１／３より小さく、光源が光軸からずれることを起因とする誤差特性により、第１及び第２の光情報記録媒体に集光させる光束の波面収差が大きくなることを防ぐことができる。
【００２４】
請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の集光光学系において、
前記第１の波長λ１の光束に対する焦点距離ｆ１は、
ｆ１≦４［ｍｍ］
を満たすことを特徴とする。
【００２５】
請求項７に記載の発明によれば、第１の波長λ１の光束に対する焦点距離ｆ１は、ｆ１≦４［ｍｍ］である。このため、焦点距離ｆ１を小さくし、集光光学系を備える光ピックアップ装置等の機器を小型化することができる。
【００２６】
請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれか一項に記載の集光光学系において、
前記第２の波長λ２の光束に対する焦点距離ｆ２は、
ｆ２≦４［ｍｍ］
を満たすことを特徴とする。
【００２７】
請求項８に記載の発明によれば、第２の波長λ２の光束に対する焦点距離ｆ２は、ｆ２≦４［ｍｍ］である。このため、焦点距離ｆ２を小さくし、集光光学系を備える光ピックアップ装置等の機器を小型化することができる。
【００２８】
請求項９に記載の発明は、請求項１から８のいずれか一項に記載の集光光学系において、
前記第１の波長λ１の光束に対する像側の開口数ＮＡ１は、
０．５５≦ＮＡ１≦０．６７
を満たすことを特徴とする。
【００２９】
像側の開口数とは、光情報記録媒体上の最良像点における集光スポットの形成に寄与する光束が制限された結果として定義される像側の開口数である。また、光学素子が複数ある場合に、像側の開口数とは、集光光学系の最も光情報記録媒体に近い光学素子の像側の開口数を指す。
【００３０】
請求項９に記載の発明によれば、第１の波長λ１の光束に対する像側の開口数ＮＡ１は、０．５５≦ＮＡ１≦０．６７を満たす。このため、第１の光情報記録媒体の情報の記録密度に対応して適切に光束を集光させることができる。
【００３１】
請求項１０に記載の発明は、請求項１から９のいずれか一項に記載の集光光学系において、
第２の波長λ２の光束に対する像側の開口数ＮＡ２は、
０．４４≦ＮＡ２≦０．５５
を満たすことを特徴とする。
【００３２】
請求項１０に記載の発明によれば、第２の波長λ２の光束に対する像側の開口数ＮＡ２は、０．４４≦ＮＡ２≦０．５５を満たす。このため、第２の光情報記録媒体の情報の記録密度に対応して適切に光束を集光させることができる。
【００３３】
請求項１１に記載の発明は、請求項１から１０のいずれか一項に記載の集光光学系において、
前記共用領域部は、前記輪帯状光学機能面により入射光を回折する回折構造部を備えることを特徴とする。
【００３４】
請求項１１に記載の発明によれば、前記共用領域部は、前記輪帯状光学機能面により入射光を回折する回折構造部を備える。このため、回折構造部の回折により、第１及び第２の光情報記録媒体に集光させる光束の光線収差を低減させて、光軸上の焦点の位置をほぼ一点に合わせることができる。
【００３５】
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の集光光学系において、
前記回折構造部により回折された前記第１の波長λ１の回折光のうち、最大の回折効率となる回折光の回折次数Ｋ１は５であり、
前記回折構造部により回折された前記第２の波長λ２の回折光のうち、最大の回折効率となる回折光の回折次数Ｋ２は４であることを特徴とする。
【００３６】
請求項１２に記載の発明によれば、回折構造部により回折された第１の波長λ１の回折光のうち、最大の回折効率となる回折光の回折次数Ｋ１は５であり、回折された第２の波長λ２の回折光のうち、最大の回折効率となる回折光の回折次数Ｋ２は４である。このため、第１の波長λ１の５次回折光により回折効率が最大になるので、第１の光情報記録媒体に集光する光束の光利用効率を高めることができる。これとともに、第２の波長λ２の４次回折光により回折効率が最大になるので、第２の光情報記録媒体に集光する光束の光利用効率を高めることができる。
【００３７】
請求項１３に記載の発明は、請求項１から１０のいずれか一項に記載の集光光学系において、
前記輪帯状光学機能面を通過する前記第１の波長λ１及び前記第２の波長λ２は、前記輪帯状光学機能面によって屈折する方向へ出射されることを特徴とする。
【００３８】
請求項１３に記載の発明によれば、輪帯状光学機能面を通過する第１の波長λ１及び第２の波長λ２は、輪帯状光学機能面によって屈折する方向へ出射される。このため、隣り合う輪帯状光学機能面を通過した第１の波長λ１の屈折された光束はほぼ５×λ１の光路差を有するが、第１の光情報記録媒体の集光スポットにおいて位相が合っているためその光利用効率を高くすることができる。また、隣り合う輪帯状光学機能面を通過した第２の波長λ２の屈折された光束はほぼ４×λ２の光路差を有するが、第２の光情報記録媒体の集光スポットにおいて位相が合っているためその光利用効率を高めることができる。更に、回折構造部を設ける場合に比べて、輪帯状光学機能面の数を少なくすることができ、集光光学系の作成を容易にすることができる。
【００３９】
請求項１４に記載の発明は、前記波長λ１の光束を出射する第１の光源と、前記波長λ２の光束を出射する第２の光源と、請求項１から１３のいずれか一項に記載の集光光学系とを備え、
前記第１の光源から出射された前記波長λ１の光束を前記集光光学系により前記第１の光情報記録媒体の情報記録面に集光して情報の記録及び再生のうちの少なくとも一つを行い、
前記第２の光源から出射された前記波長λ２の光束を前記集光光学系により前記第２の光情報記録媒体の情報記録面に集光して情報の記録及び再生のうちの少なくとも一つを行う光ピックアップ装置であることを特徴とする。
【００４０】
情報の記録とは、集光光学系が出射した光束を光情報記録媒体の保護基板を介して情報記録面に集光させ、その情報記録面に情報を記録することである。
また、情報の再生とは、集光光学系が出射した光束を光情報記録媒体の保護基板を介して情報記録面に集光させ、その情報記録面に記録された情報を再生することである。
【００４１】
請求項１４に記載の発明によれば、光ピックアップ装置は、第１の波長λ１の光束を出射する第１の光源と、第２の波長λ２の光束を出射する第２の光源と、請求項１から１３のいずれか一項に記載の集光光学系とを備えて、第１及び第２の光情報記録媒体の情報記録面に光束を集光して情報の記録及び再生のうちの少なくとも一つを行うことができる。このため、請求項１から１３のいずれか一項に記載の効果を有するとともに、第１の波長λ１の光束を集光光学系により第１の光情報記録媒体の情報記録面に集光して情報の記録及び再生のうちの少なくとも一つを行い、第２の波長λ２の光束を集光光学系により第２の光情報記録媒体の情報記録面に集光して情報の記録及び再生のうちの少なくとも一つを行うことができる。
【００４２】
請求項１５に記載の発明は、請求項１４に記載の光ピックアップ装置において、前記第１の光源及び前記第２の光源は、一体化されることを特徴とする。
【００４３】
請求項１５に記載の発明によれば、第１の光源及び第２の光源は、一体化される。このため、第１の光源及び第２の光源が１つとなり、光ピックアップ装置も小型化することができる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００４５】
先ず、図１を参照して本実施の形態の光ピックアップ装置１を説明する。図１は、本実施の形態に係る対物レンズ１４を備える光ピックアップ装置１の概略構成図である。
【００４６】
本実施の形態の光ピックアップ装置１は、半導体レーザ光源１１から出射される光束Ｌを、光情報記録媒体の一例であるＣＤ２１又はＤＶＤ２０に集光して、その情報を記録又は再生する装置である。
【００４７】
図１に示すように、光ピックアップ装置１は、光束を出射する半導体レーザ光源１１と、半導体レーザ光源１１から出射された光束を通過させ、またＤＶＤ２１又はＣＤ２２で反射された光束を分岐するビームスプリッタ１２と、ビームスプリッタ１２を通過した光束の絞り１３と、絞り１３を通過した光束をＤＶＤ２１又はＣＤ２２に集光させる集光光学系（光学素子部、対物光学素子）としての対物レンズ１４と、対物レンズ１４を、光軸方向及びＤＶＤ２１又はＣＤ２２の情報記録面に平行で円周と垂直方向に移動する２次元アクチュエータ１５と、ビームスプリッタ１２により分岐された光束に非点収差を与えるシリンドリカルレンズ１６と、凹レンズ１７と、ＤＶＤ２１又はＣＤ２２からの反射光を検出する光検出器３０とを備える。また、光ピックアップ装置１内に、ＤＶＤ２１又はＣＤ２２をセット可能である。
【００４８】
また、対物レンズ１４は、両面非球面の単玉レンズであり、半導体レーザ光源１１から出射された光束が入射する入射面１４１と、ＤＶＤ２１、ＣＤ２２へ出射光を出射する出射面１４２と、外周に設けられたフランジ部１４ａとを備える。このフランジ部１４ａにより対物レンズ１４を光ピックアップ装置１に容易に取り付けることができる。また、フランジ部１４ａは対物レンズ１４の光軸Ｌに対しほぼ垂直方向に延びた面を有するので、取付の精度を高くすることが容易にできる。図１中の、ＤＶＤ２１に対応する光束の光軸Ｌ１及びＣＤ２２に対応する光束のＬ２とは別に、対物レンズ１４自体の光軸を光軸Ｌ（図示せず）とする。また、対物レンズ１４の材料には、例えばオレフィン系樹脂等の光学的に透明なプラスチックが使用される。プラスチックを用いることにより、対物レンズ１４の軽量化及び低コスト化を実現でき、後述する回折構造部Ａを容易に作成することができる。
【００４９】
また、半導体レーザ光源１１は、ＤＶＤ２１に集光させるための、使用基準波長λ０１が６５５［ｎｍ］の光束を出射するＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）等の光源部１１１と、ＣＤ２２に集光させるための、使用基準波長λ０２が７８５［ｎｍ］の光束を出射するＬＤ等の光源部１１２とが、一体（１パッケージ）に設けられている。使用基準波長λ０１，λ０２は、それぞれＤＶＤ，ＣＤの規格の基準波長である。また、実際に光源部１１１，１１２からそれぞれ出射される光束の波長を使用波長λ１１，λ１２とする。使用波長λ１１，λ１２は、光源部１１１，１１２の温度変化やモードホップ等により、それぞれ使用基準波長λ０１，λ０２からの誤差を有する可能性のある波長となる。
【００５０】
また、ＤＶＤ２１は、情報が記録される情報記録面２１ａと、情報記録面２１ａを保護するために情報記録面２１ａ上に形成された保護基板２１ｂとを備える。また、ＣＤ２２は、情報が記録される情報記録面２２ａと、情報記録面２２ａを保護するために情報記録面２２ａ上に形成された保護基板２２ｂとを備える。保護基板２１ｂ、２２ｂの材料には、例えばポリカーボネート樹脂（ＰＣ）等の光学的に透明な材料が使用される。
【００５１】
また、対物レンズ１４は、有限系の光束を集光させる構成となる。有限系の光束を用いる構成の場合、使用波長λ１１の光束を集光させる場合の光学系倍率ｍ１が、ｍ１≠０を満たし、且つ使用波長λ１２の光束を集光させる場合の光学系倍率ｍ２が、ｍ２≠０を満たす。
【００５２】
ここで、図１とともに図２及び図３を参照して、光ピックアップ装置１の動作を説明する。図２は、ＤＶＤ２１に集光させる際の対物レンズ１４の断面図である。図３は、ＣＤ２２に集光させる際の対物レンズ１４の断面図である。また、図２及び図３において、対物レンズ１４のフランジ部１４ａは省略されている。先ず、ＤＶＤ２１に情報を記録又は再生する場合を説明する。
【００５３】
先ず、半導体レーザ光源１１の光源部１１１から、使用波長λ１１の光束が出射される。そして、その光束は、半導体レーザ光源１１と対物レンズ１４との間に配置されたビームスプリッタ１２を通過し、絞り１３により絞られて、対物レンズ１４へ向かう。
【００５４】
そして、その光束は、対物レンズ１４の入射面１４１に入射し、出射面１４２から出射されてＤＶＤ２１の情報記録面２１ａ上に、焦点Ｌ１ａとして集光される。ＤＶＤ２１に情報を記録及び再生するいずれの場合にも、情報記録面２２上に焦点Ｌ１ａとして集光される。半導体レーザ光源１１から出射される光束の強度は、情報の再生の場合よりも情報の記録の場合を高くするように設定されている。
【００５５】
そして、ＤＶＤ２１に記録された情報を再生する場合に、対物レンズ１６から出射された光束は、更に情報記録面２１ａで情報ピットにより変調されて反射される。その反射された光束は、再び対物レンズ１６、絞り１３を順に介して、光路変更手段としてのビームスプリッタ１２によって反射して分岐される。その分岐された光束は、シリンドリカルレンズ１６により非点収差が与えられ、凹レンズ１７を経て、光検出器３０上ヘ入射する。光検出器３０は凹レンズ１７からの入射光を検出して信号を出力し、その出力された信号を用いて、ＤＶＤ２１に記録された情報の読み取り信号が得られる。
【００５６】
また、光検出器３０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。この検出結果に基づいて、２次元アクチュエータ１５は、光源部１１１から出射された光束を焦点Ｌ１ａとしてＤＶＤ２１の情報記録面２１ａ上に結像するように、対物レンズ１４を光軸Ｌ１方向に移動させる。これとともに、半導体レ―ザ光源１１から出射された光束を、情報記録面２１ａ上の所定のトラックに結像するように対物レンズ１６を、情報記録面２１ａに平行で、トラックの円周と垂直方向に移動させる。
【００５７】
ＣＤ２２に情報を記録又は再生する場合にも同様である。ＣＤ２２に情報を記録又は再生する場合に、光源部１１２から出射された光束は、ビームスプリッタ１２、絞り１３を通過して、対物レンズ１４の入射面１４１に入射し、出射面１４２から出射されてＣＤ２２の情報記録面２２ａ上に焦点Ｌ２ａとして集光する。そして、ＣＤ２２の情報を再生する場合に、情報記録面２２ａで反射された光束は、対物レンズ１４、絞り１３を介して、ビームスプリッタ１２により反射して分岐され、シリンドリカルレンズ１６、凹レンズ１７を介して、光検出器３０に入射する。
【００５８】
ＤＶＤ２１の記録密度に対応して、ＤＶＤ２１に光束を入射させる場合の像側（光情報記録媒体側）の開口数ＮＡ１は大きくする必要がある。これに比べてＣＤ２２の記録密度に対応して、ＣＤ２２に光束を入射させる場合の像側の開口数ＮＡ２は小さくする必要がある。よって図２及び図３に示すように、ＤＶＤ２１に光束を入射させる場合には、光軸Ｌ１を中心とした直径の大きな光束を対物レンズ１４に入射させる。また、ＣＤ２２に光束を入射させる場合には、光軸Ｌ２を中心とした直径の比較的小さな光束を対物レンズ１４に入射させる。
【００５９】
図２〜図４に示すように、対物レンズ１４の入射面１４１は、光軸Ｌを中心とする同心円状の光学機能領域である。図４は、対物レンズ１４における入射面１４１の平面図である。入射面１４１は、ＤＶＤ２１及びＣＤ２２に集光させる場合に共通して光束が通過する共用領域部１４１ａと、ＤＶＤ２１に集光させる場合のみに光束が通過するＤＶＤ専用領域部１４１ｂとを有する。共用領域部１４１ａは、同心円状の輪帯からなる鋸歯状の回折構造部Ａが形成されている。回折構造部Ａは、入射した光束を回折する機能を有する。
【００６０】
図５は、共用領域部１４１ａにおける回折構造部Ａの断面図である。図５に示すように、入射光束を回折する回折構造部Ａは、輪帯状光学機能面Ａ１と、輪帯状光学機能面Ａ１間に設けられる段差面Ａ２とを有する。
【００６１】
また、対物レンズ１４には、次の〔数１〕の非球面形状式で表される母非球面が形成されている。
【数１】
2004171716.tif 000003
【００６２】
ここで、Ｚは、光軸方向の変位（入射面１４１へ入射する入射光束の進行方向を正とする）である。また、ｈは光軸に対して垂直な方向の軸の値（光軸からの高さ）である。Ｒ０は近軸曲率半径である。κは円錐係数である。Ａｉは非球面係数である。Ｐｉは非球面の冪数である。
【００６３】
また、一般に、回折輪帯のピッチは、光路差関数Φを使って定義される。具体的には、光路差関数Φは単位を［ｍｍ］として〔数２〕で表される。
【数２】
2004171716.tif 000004
λ０は使用基準波長であり、例えば使用基準波長λ０１，λ０２となる。λＢは製造波長（ブレーズ波長）である。また、全回折次数のうち、回折効率が最大となる回折次数をＫとする。製造波長とは、回折次数Ｋにおいて回折効率が１００％となる波長のことである。また、回折効率とは、回折構造部により回折される全次数の回折光の出射光量に対する、所定次数の回折光の出射光量の割合である。
【００６４】
輪帯数ｎはΦ／λ０の式により求められる。また、回折光の次数は、回折光が光軸へ向かう方向の回折光の次数を正とする。Ｃ２ｉは光路差関数の係数である。
【００６５】
また、対物レンズ１６のレンズデータは次の〔表１〕に表される。
【表１】
2004171716.tif 000005
【００６６】
〔表１〕において、ｒｊ［ｍｍ］が近軸曲率半径を示し、ｄｊ［ｍｍ］が光軸上の変位を示し、ｎｊが屈折率を示す。また、ｊは面番号である。面番号ｊは、０が物点を示し、１が絞り１３による絞り面を示す。また、面番号ｊは、２，２’が、対物レンズ１４の入射面１４１を示し、ｊ＝２，２’それぞれに対する領域を第２面、第２’面とする。第２面とは、入射面１４１の共用領域部１４１ａを示す。共用領域部１４１ａは、ここでは図２に示す光軸からの高さｈが、０＜ｈ≦１．７６３［ｍｍ］を満たす領域とする。また、第２’面とは、入射面１４１のＤＶＤ専用領域部１４１ｂを示す。ＤＶＤ専用領域部１４１ｂは、ここでは光軸からの高さｈが、１．７６３［ｍｍ］＜ｈを満たす領域とする。
【００６７】
また、面番号ｊは、３が対物レンズ１４の出射面１４２を示し、４が光情報記録媒体の保護基板（ＤＶＤ２１又ＣＤ２２の保護基板２１ａ，２２ａ）を示し、５が光情報記録媒体の情報記録面（ＤＶＤ２１又ＣＤ２２の情報記録面２１ｂ，２２ｂ）を示す。また、光軸上の変位ｄｊは、第ｊ面から第ｊ＋１面までの変位を示す。特に、変位ｄ２’は、第２面から第２’面までの変位を示す。
【００６８】
近軸曲率半径ｒｊ、光軸上の変位ｄｊ及び屈折率ｎｊは、それぞれ面番号ｊに対応する面での値を示す。特に、光軸上の変位ｄｊ及び屈折率ｎｊは、ＤＶＤ２１，ＣＤ２２にそれぞれ対応する使用基準波長λ１１（＝６５５［ｎｍ］），λ１２（＝７８５［ｎｍ］）に対応して各値が示される。また、使用基準波長λ１１の光束が対物レンズ１４に入射した際の、対物レンズ１４の主点から情報記録面２１ａ上の焦点Ｌ１ａまでの光軸Ｌ１上の焦点距離ｆ１は３．４０［ｍｍ］である。また、使用基準波長λ１１の光束を入射した際の、対物レンズ１４の像側の開口率ＮＡ１は０．６０である。また、使用基準波長λ０１の光束を入射させる場合の光学系倍率ｍ１は−１／６である。保護基板２１ｂの厚さは、０．６［ｍｍ］である。
【００６９】
また、使用基準波長λ１２の光束が対物レンズ１４に入射した際の、対物レンズ１４の主点から情報記録面２２ａ上の焦点Ｌ２ａまでの光軸Ｌ１上の焦点距離ｆ２は３．４７［ｍｍ］である。また、使用基準波長λ１２の光束が対物レンズ１４に入射した際の対物レンズ１４の像側の開口率ＮＡ２は０．４４である。また、使用基準波長λ０２の光束を入射させる場合の光学系倍率ｍ２は−１／５．９である。保護基板２１ｂの厚さは、１．２［ｍｍ］である。
【００７０】
次に、〔表２〕に、〔数１〕の母非球面の式Ｚに代入するための、対物レンズ１４の第２面、第２’面及び第３面の円錐係数κ、非球面係数Ａｉ及び冪数Ｐｉを示す。また、〔表２〕に、〔数２〕の光路差関数Φに代入するための、光路差関数係数Ｃｉを示す。
【表２】
2004171716.tif 000006
なお、光路差関数係数Ｃｉとともに製造波長λＢを示した。〔表２〕における製造波長λＢは、仮の値であり、１［ｍｍ］とした。また、「Ｅ−ｔ（ｔは整数）」は、「１０−ｔ」を示す。
【００７１】
次に、下記の〔表３〕に、対物レンズ１４の第２面（共用領域部１４１ａ）の回折構造部Ａの段差面Ａ２の段差量ｘｄを示す。
【表３】
2004171716.tif 000007
【００７２】
〔表３〕のデータは、〔表１〕及び〔表２〕に示される対物レンズ１４において、更に、製造波長λＢをＤＶＤに対応する使用基準波長λ０１である６５５［ｎｍ］にし、回折効率が最大となる回折次数Ｋ１を５とし、その回折効率を１００％にした場合の第２面（共用領域部１４１ａ）での値である。〔表３〕には、各回折輪帯の輪帯番号と、各回折輪帯の開始高さｈｓ［ｍｍ］と、各回折輪帯の終了高さｈｌ［ｍｍ］と、終了高さｈｌでの段差量ｘｄ［ｍｍ］とが示される。輪帯番号は、光軸から遠ざかるに従い増加している。開始高さｈｓ、終了高さｈｌ及び段差量ｘｄは、図５に示される。また、開始高さｈｓ及び終了高さｈｌの始点は、光軸Ｌであるとする。
【００７３】
〔表３〕の、各回折輪帯の開始高さｈｓ、終了高さｈｌ及び段差量ｘｄにより設計された回折構造部Ａを有する対物レンズ１４は、ＤＶＤに対応する使用基準波長λ０１の光束を回折して５次回折光を出射し、その回折効率は１００％となる。また、使用基準波長λ０１と使用基準波長λ０２との比から、〔表３〕のデータを満たす回折構造部Ａにおいて、ＣＤに対応する使用基準波長λ０２の光束に対応する回折効率が最大となる回折次数Ｋ２は４となる。よって、対物レンズ１４は、ＣＤに対応する使用基準波長λ０２の光束を回折して４次回折光を出射し、その回折効率はほぼ９３％となる。
【００７４】
また、従来のように、ＤＶＤに対応する波長の光束の１次回折相当の段差を設ける場合の、ＣＤに対応する波長の光束の回折効率はほぼ９１％となる。よって、ＤＶＤに対応する波長の光束の１次回折相当の段差の構成に比べて、本実施の形態の５次回折相当の段差の構成の方が、ＣＤに対応する波長の光束に対する回折効率が高いので、その光利用効率も高くなる。実際には、使用波長λ１１，λ１２を対物レンズ１４に入射する。
【００７５】
段差面Ａ２に５次回折相当の段差を設ける場合に、段差量ｘｄ［μｍ］は、
５．５［μｍ］≦ｘｄ≦７［μｍ］
を満たすことが好ましい。なぜなら、段差量ｘｄが５．５［μｍ］より小さい場合には、使用波長λ０１の光束の５倍の段差量からのずれが大きくなり、ＤＶＤ２１及びＣＤ２２の情報記録面に集光される使用波長λ０１及び使用波長λ０２の光束の光利用効率が低下するからである。また、段差量ｘｄが７［μｍ］より大きい場合にも、使用波長λ０１の光束の５倍の段差量からのずれが大きくなり、ＤＶＤ２１及びＣＤ２２の情報記録面に集光される使用波長λ０１及び使用波長λ０２の光束の光利用効率が低下するからである。〔表３〕に示す段差量ｘｄは、５．５［μｍ］≦ｘ≦７［μｍ］の条件を満たしている。
【００７６】
以上により、対物レンズ１４は、〔表３〕に示す段差量ｘｄの回折構造部Ａが設けられ、使用波長λ１１の入射光束に対して最大の回折効率となる回折次数が５となるように回折する。このため、使用波長λ１１に対して最大の回折効率となる５次回折光をＤＶＤ２１に集光してその光利用効率を高めることができる。これとともに、使用波長λ１２に対して最大の回折効率となる４次回折光をＣＤ２２に集光してその光利用効率を高めることができる。
【００７７】
また、回折構造部Ａの回折機能により、ＤＶＤ２１、ＣＤ２２に集光させる光の光線収差を低減させることができる。このため、光軸上の焦点の位置をほぼ一点に合わせることができる。
【００７８】
また、使用波長λ１１，λ１２それぞれに対する光学系倍率ｍ１，ｍ２が、ｍ１≠０，ｍ２≠０を満たすように、有限系の入射光束を用いて光情報記録媒体に集光させる。このため、コリメータレンズ等の光束を平行化する光学素子を設ける必要がなく、部品点数を減らし、光ピックアップ装置１を小型化及び低コスト化することができる。
【００７９】
また、光学系倍率ｍ１，ｍ２は、−１／３≦ｍ１＜０，−１／３≦ｍ２＜０を満たすのがより好ましい。光学系倍率ｍ１，ｍ２が−１／３より小さければ、光源が光軸からずれることを起因とする誤差特性により、光情報記録媒体に集光させる光束の波面収差が大きくなる。また、光学系倍率ｍ１，ｍ２が正の値となる場合には、対物レンズ１４が大型化する。本実施の形態の光学系倍率ｍ１，ｍ２は、この好ましい範囲内である。
【００８０】
また、対物レンズ１４の入射面１４１上に、回折構造部Ａを有する共用領域部１４１ａを設けた。このため、回折構造部Ａを対物レンズ１４と別個に設ける構成に比べて、集光光学系の部品点数を少なくし、小型化及び低コスト化することができる。
【００８１】
また、〔表３〕から回折構造部Ａの回折輪帯数は５５なので、４〜６０の範囲内となる。このため、回折構造部Ａは作成しやすく、且つ十分な光利用効率が得られる。なぜなら、回折輪帯数が４よりも小さい場合には、保護基板厚の薄いＤＶＤ２１に対して、回折構造部Ａの十分な回折機能を実現することが困難となる。また、回折輪帯数が６０よりも大きい場合には、そのピッチも小さくなり、回折構造部Ａを作成するのが困難となる。その上、回折輪帯数が６０よりも大きい場合には、回折構造部Ａ上の回折が行われない段差面Ａ２の面積割合が大きくなり、回折効率が低下する。
【００８２】
また、使用基準波長の異なる光源部１１１，１１２を一体化して半導体レーザ光源１１とした。このため、半導体レーザ光源を小型化することができ、光ピックアップ装置１を小型化することができる。
【００８３】
また、使用波長λ１１，λ１２それぞれの焦点距離ｆ１，ｆ２は、ｆ１≦４［ｍｍ］，ｆ２≦４［ｍｍ］を満たす。このため、焦点距離ｆ１，ｆ２を小さくし、光ピックアップ装置１を小型化することができる。
【００８４】
また、使用波長λ１１の像側の開口数ＮＡ１は、０．５５≦ＮＡ１≦０．６７を満たす。このため、ＤＶＤ２１の情報の記録密度に対応して適切に光束を集光させ、ＤＶＤ２１の情報を適切に記録及び再生することができる。
【００８５】
また、使用波長λ１２の像側の開口数ＮＡ２は、０．４４≦ＮＡ２≦０．５５を満たす。このため、ＣＤ２２の情報の記録密度に対応して適切に光束を集光させ、ＣＤ２２の情報を適切に記録及び再生することができる。
【００８６】
また、対物レンズ１４の共用領域部１４１ａの回折構造部Ａに代えて、屈折のみにより出射光の進行方向が決まる構造部を設ける構成でもよい。例えば、［特許文献１］に記載されているような位相シフト構造部を設ける構成である。この場合、隣り合う輪帯状凹部又は輪帯状凸部が、ＤＶＤに対応する使用基準波長λ０１の５次回折に相当する段差量を有する。言い換えれば、隣り合う輪帯状凹部又は輪帯状凸部を通過する使用基準波長λ０１の光束は、ほぼ５倍の光路差が付与されて出射される段差量を有する。そして、この段差量の輪帯状凹部又は輪帯状凸部を共用領域部に設ける構成となる。この段差量の輪帯状凹部又は輪帯状凸部が設けられた場合に、ＣＤに対応する使用基準波長λ０２の光束が共用領域部に入射されると、隣り合う輪帯状凹部又は輪帯状凸部を通過する使用基準波長λ０２の光束は、ほぼ４倍の光路差が付与されて出射される。
【００８７】
よって、隣り合う輪帯状光学機能面を通過した使用波長λ１１の光束は５×λ１２の光路差を有するが、ＤＶＤ２１の集光スポットにおいて位相が合っているためその光利用効率を高くすることができる。また、隣り合う輪帯状光学機能面を通過した使用波長λ１２の光束は４×λ１２の光路差を有するが、ＣＤ２２の集光スポットにおいて位相が合っているためその光利用効率を高めることができる。
【００８８】
使用基準波長λ０１のほぼ５倍の光路差の光束を生成するような段差量の輪帯状凹部又は輪帯状凸部を設けた場合の、ＣＤ２２に集光させる使用波長λ１２の光束の光利用効率は、従来の使用基準波長λ０１のほぼ１倍の光路差の光束を生成するような段差量の輪帯状凹部又は輪帯状凸部を設けた場合の、ＣＤ２２に集光させる光束の光利用効率に比べて大きい。つまり、ＣＤ２２に集光させる光束の光利用効率は、使用基準波長λ０１のほぼ５倍の光路差の光束を生成する構成が、使用基準波長λ０１のほぼ１倍の光路差の光束を生成する構成に比べて大きい。更に、輪帯状凹部又は輪帯状凸部を設ける場合は、回折構造部Ａを設けた場合の輪帯状光学機能面Ａ１の数に比べて、輪帯状凹部又は輪帯状凸部の数を少なくすることができ、集光光学系の作成を容易にすることができる。
【００８９】
なお、本実施の形態では、対物レンズ１４に共用領域部１４１ａを設ける構成としたが、これに限るものではない。例えば、共用領域部を有しない対物レンズと、共用領域部を有する別個のカップリングレンズとを設ける構成でもよい。この場合には、対物レンズ１４に、輪帯状光学機能面Ａ１及び段差面Ａ２とは異なる輪帯状光学機能面及び段差面を設けることによって他の補正効果をもたせることができる。また、輪帯状光学機能面及び段差面を有しない一般的で安価な対物レンズを用いることができる。また、共用領域部を有しない対物レンズと、共用領域部を有するカップリングレンズとが一体となった集光光学系を用いる構成でもよい。
【００９０】
以上、本発明の実施の形態につき説明したが、本発明は、必ずしも上述した手段及び手法にのみ限定されるものではなく、本発明にいう目的を達成し、本発明にいう効果を有する範囲内において適宜に変更実施が可能なものである。
【００９１】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、集光光学系において、光学素子部の少なくとも１つの光学面に、第１の波長λ１の光束が通過してその通過後の光束が第１の光情報記録媒体の情報記録面に集光され且つ第２の波長λ２の光束が通過してその通過後の光束が第２の光情報記録媒体の情報記録面に集光する共用領域部を備え、その共用領域部が、輪帯状光学機能面と、光軸に平行な距離ｘが５．５［μｍ］≦ｘ≦７［μｍ］である段差面とを備える。このため、隣り合う輪帯状光学機能面を通過した第１の波長λ１の光束はほぼ５×λ１の光路差を有するが、第１の光情報記録媒体の集光スポットにおいて位相が合っているためその光利用効率を高くすることができる。また、隣り合う輪帯状光学機能面を通過した第２の波長λ２の光束はほぼ４×λ２の光路差を有するが、第２の光情報記録媒体の集光スポットにおいて位相が合っているためその光利用効率を高めることができる。
【００９２】
また、第１の波長λ１及び第２の波長λ２の各光束に対する光学系倍率ｍ１，ｍ２が、ｍ１≠０，ｍ２≠０を満たす。このため、有限系の光束を用いて第１又は第２の光情報記録媒体に集光させるので、コリメータレンズ等の光束を平行化する光学素子を設ける必要がなく、部品点数を減らし、集光光学系を備える光ピックアップ装置等の機器を小型化及び低コスト化することができる。
【００９３】
請求項２に記載の発明によれば、輪帯状光学機能面の数は、４〜６０のうちのいずれか一つである。このため、輪帯状光学機能面の数を保護基板厚ｔ１，ｔ２に対して適切な値にできて、十分な光利用効率が得られ且つ輪帯状光学機能面の作成を容易にすることができる。
【００９４】
請求項３に記載の発明によれば、共用領域部を備える光学素子は、カップリングレンズである。このため、対物光学素子に請求項１又は２に記載の輪帯状光学機能面及び段差面とは異なる輪帯状光学機能面及び段差面を設けることによって他の補正効果をもたせることができる。また、輪帯状光学機能面及び段差面を有しない一般的で安価な対物光学素子を用いることができる。
【００９５】
請求項４に記載の発明によれば、共用領域部を備える光学素子は、対物光学素子である。このため、集光光学系の部品点数を少なくし、小型化及び低コスト化することができる。
【００９６】
請求項５に記載の発明によれば、光学系倍率ｍ１は、−１／３≦ｍ１＜０を満たす。このため、光学系倍率ｍ１が正であることによる集光光学系の大型化を防ぐことができる。また、光学系倍率ｍ１が−１／３より小さく、光源が光軸からずれることを起因とする誤差特性により、第１及び第２の光情報記録媒体に集光させる光束の波面収差が大きくなることを防ぐことができる。
【００９７】
請求項６に記載の発明によれば、光学系倍率ｍ２は、−１／３≦ｍ２＜０を満たす。このため、光学系倍率ｍ２が正であることによる集光光学系を用いる機器の大型化を防ぐことができる。また、光学系倍率ｍ２が−１／３より小さく、光源が光軸からずれることを起因とする誤差特性により、第１及び第２の光情報記録媒体に集光させる光束の波面収差が大きくなることを防ぐことができる。
【００９８】
請求項７に記載の発明によれば、第１の波長λ１の光束に対する焦点距離ｆ１は、ｆ１≦４［ｍｍ］である。このため、焦点距離ｆ１を小さくし、集光光学系を備える光ピックアップ装置等の機器を小型化することができる。
【００９９】
請求項８に記載の発明によれば、第２の波長λ２の光束に対する焦点距離ｆ２は、ｆ２≦４［ｍｍ］である。このため、焦点距離ｆ２を小さくし、集光光学系を備える光ピックアップ装置等の機器を小型化することができる。
【０１００】
請求項９に記載の発明によれば、第１の波長λ１の光束に対する像側の開口数ＮＡ１は、０．５５≦ＮＡ１≦０．６７を満たす。このため、第１の光情報記録媒体の情報の記録密度に対応して適切に光束を集光させることができる。
【０１０１】
請求項１０に記載の発明によれば、第２の波長λ２の光束に対する像側の開口数ＮＡ２は、０．４４≦ＮＡ２≦０．５５を満たす。このため、第２の光情報記録媒体の情報の記録密度に対応して適切に光束を集光させることができる。
【０１０２】
請求項１１に記載の発明によれば、前記共用領域部は、前記輪帯状光学機能面により入射光を回折する回折構造部を備える。このため、回折構造部の回折により、第１及び第２の光情報記録媒体に集光させる光束の光線収差を低減させて、光軸上の焦点の位置をほぼ一点に合わせることができる。
【０１０３】
請求項１２に記載の発明によれば、回折構造部により回折された第１の波長λ１の回折光のうち、最大の回折効率となる回折光の回折次数Ｋ１は５であり、回折された第２の波長λ２の回折光のうち、最大の回折効率となる回折光の回折次数Ｋ２は４である。このため、第１の波長λ１の５次回折光により回折効率が最大になるので、第１の光情報記録媒体に集光する光束の光利用効率を高めることができる。これとともに、第２の波長λ２の４次回折光により回折効率が最大になるので、第２の光情報記録媒体に集光する光束の光利用効率を高めることができる。
【０１０４】
請求項１３に記載の発明によれば、輪帯状光学機能面を通過する第１の波長λ１及び第２の波長λ２は、輪帯状光学機能面によって屈折する方向へ出射される。このため、隣り合う輪帯状光学機能面を通過した第１の波長λ１の屈折された光束はほぼ５×λ１の光路差を有するが、第１の光情報記録媒体の集光スポットにおいて位相が合っているためその光利用効率を高くすることができる。また、隣り合う輪帯状光学機能面を通過した第２の波長λ２の屈折された光束はほぼ４×λ２の光路差を有するが、第２の光情報記録媒体の集光スポットにおいて位相が合っているためその光利用効率を高めることができる。更に、回折構造部を設ける場合に比べて、輪帯状光学機能面の数を少なくすることができ、集光光学系の作成を容易にすることができる。
【０１０５】
請求項１４に記載の発明によれば、光ピックアップ装置は、第１の波長λ１の光束を出射する第１の光源と、第２の波長λ２の光束を出射する第２の光源と、請求項１から１３のいずれか一項に記載の集光光学系とを備えて、第１及び第２の光情報記録媒体の情報記録面に光束を集光して情報の記録及び再生のうちの少なくとも一つを行うことができる。このため、請求項１から１３のいずれか一項に記載の効果を有するとともに、第１の波長λ１の光束を集光光学系により第１の光情報記録媒体の情報記録面に集光して情報の記録及び再生のうちの少なくとも一つを行い、第２の波長λ２の光束を集光光学系により第２の光情報記録媒体の情報記録面に集光して情報の記録及び再生のうちの少なくとも一つを行うことができる。
【０１０６】
請求項１５に記載の発明によれば、第１の光源及び第２の光源は、一体化される。このため、第１の光源及び第２の光源が一つになり、光ピックアップ装置も小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る対物レンズ１６を備える光ピックアップ装置１の概略構成図である。
【図２】ＤＶＤ２１に集光させる際の対物レンズ１４の断面図である。
【図３】ＣＤ２２に集光させる際の対物レンズ１４の断面図である。
【図４】対物レンズ１４における入射面１４１の平面図である。
【図５】共用領域部１４１ａにおける回折構造部Ａの断面図である。
【符号の説明】
１…光ピックアップ装置
１１…半導体レーザ光源
１１１，１１２…光源部
１２…ビームスプリッタ
１３…絞り
１４…対物レンズ
１４１…入射面
１４１ａ…共用領域部
１４１ｂ…ＤＶＤ専用領域部
Ａ…回折構造部
Ａ１…輪帯状光学機能面
Ａ２…段差面
１４２…出射面
１４ａ…フランジ部
１５…２次元アクチュエータ
１６…シリンドリカルレンズ
１７…凹レンズ
２１…ＤＶＤ
２２…ＣＤ
２１ａ，２２ａ…情報記録面
２１ｂ，２２ｂ…保護基板
３０…光検出器
Ｌ１，Ｌ２…光軸
【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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