(57)【要約】【課題】製造容易で小型・高性能なビーム整形素子を備えた複数波長対応の小型光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】複数波長光源素子（Ｑ）は、青色レーザー（ＤＢ）と赤色レーザー（ＤＲ）を有する。ビーム整形素子（ＢＣ）は、複数波長光源素子（Ｑ）から射出した青色，赤色レーザー光（ＬＢ，ＬＲ）を楕円ビームから円形ビームに変換する。ダイクロイックプリズム（Ｐ１）は、ビーム整形素子（ＢＣ）から射出した青色，赤色レーザー光（ＬＢ，ＬＲ）を光路合成する。コリメータ光学系（ＣＬ）は、ビーム整形素子（ＢＣ）から射出した青色，赤色レーザー光（ＬＢ，ＬＲ）をコリメートする。青色レーザー（ＤＢ）からビーム整形素子（ＢＣ）までの光軸上距離を、ビーム整形素子（ＢＣ）の中心厚に対して適正な大きさに設定する。【選択図】      図１
2004192690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の波長のレーザー光を射出する第１光源、及び第１の波長とは異なる第２の波長のレーザー光を射出する第２光源を少なくとも有する複数波長光源素子と、光学記録面までの厚みが互いに異なる第１，第２の光情報記録媒体について、第１の光情報記録媒体の光学記録面には第１の波長のレーザー光を合焦させ、第２の光情報記録媒体の光学記録面には第２の波長のレーザー光を合焦させる対物光学系と、を備えた光ピックアップ装置であって、
前記複数波長光源素子から射出した第１，第２の波長のレーザー光を楕円ビームから円形ビームに変換する１つのビーム整形素子と、そのビーム整形素子から射出した第１，第２の波長のレーザー光の光路合成を行う光路合成手段と、前記ビーム整形素子から射出したレーザー光のコリメートを行うコリメータ光学系とを有し、以下の条件式（１）を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置；
０．５＜ＴＢＳ／Ｓ１＜１．５    …（１）
ただし、
ＴＢＳ：ビーム整形素子の中心厚、
Ｓ１：第１の波長について第１光源からビーム整形素子までの光軸上距離、
である。
【請求項２】
前記ビーム整形素子の光入射側面と光射出側面が、楕円ビーム断面の短軸方向にのみ曲率を有するシリンドリカル面であって、その曲率を有する方向のシリンドリカル面の断面が球面又は非球面の断面形状を成すことを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記ビーム整形素子の光入射側面が、以下の条件式（２）を満たすことを特徴とする請求項２記載の光ピックアップ装置；
−０．５＜Ｒ１／Ｓ１＜−０．３  …（２）
ただし、
Ｒ１：ビーム整形素子の光入射側面の楕円ビーム断面の短軸方向の曲率半径、
Ｓ１：第１の波長について第１光源からビーム整形素子までの光軸上距離、
である。
【請求項４】
前記コリメータ光学系が負レンズと正レンズそれぞれ１枚の２群２枚構成から成ることを特徴とする請求項１，２又は３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】
本発明は光ピックアップ装置に関するものであり、例えば、青色，赤色のレーザー光源と１つのビーム整形素子を用いて、青色レーザー対応光情報記録媒体，赤色レーザー対応光情報記録媒体のいずれに対しても光情報の記録や再生を行うことが可能な複数波長対応の光ピックアップ装置（光情報記録再生装置，光磁気記録再生装置等）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光情報記録技術において、種々のビーム整形素子を用いた光ピックアップ装置が従来より提案されている。例えば特許文献１には、２つのレーザー光源の光路を合成／分岐する素子の対物レンズ側に、ビーム整形機能とコリメータレンズ機能をあわせ持ったアナモフィックカップリングレンズを配置した構成の光ピックアップ装置が示されている。特許文献２には、２種類のレーザー光源に１つのビーム整形素子を用い、そのビーム整形素子をコリメータレンズの対物レンズ側に配置した構成の光ピックアップが示されている。また特許文献３には、複数波長光源からのレーザー光に対するビーム整形及びコリメートを行うアナモフィック単レンズを用い、そのアナモフィック単レンズを光路合成手段の対物レンズ側に配置した構成の光ピックアップ装置が示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−８２２３２号公報
【特許文献２】
特開２００２−１３３７０３号公報
【特許文献３】
特開２００２−２０８１７１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１，３記載の光ピックアップ装置に用いられているアナモフィックレンズは、収差の発生を抑えるために、楕円ビーム断面の長軸方向と短軸方向とで異なるプロファイルの非球面形状を有している。このため、製造が非常に困難である。また、特許文献１〜３記載の光ピックアップ装置に用いられているビーム整形素子は、レーザー光の光路合成手段よりも対物レンズ側に配置されているため、その光路合成手段の存在により、レーザー光源からビーム整形素子までの距離が大きくなっている。したがって、光の利用効率を高くするために発散光束のＮＡ（ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  ａｐｅｒｔｕｒｅ）を高くしようとすると、ビーム整形素子が大きくなってしまう。また、ビーム整形素子を薄くしようとすると、ビーム整形素子のアナモフィック面の曲率半径が小さくなってしまい、製造が困難になる。製造のことを考慮すると面の曲率半径を大きくする必要があり、このことからビーム整形素子は厚くなり、結果として大型化したビーム整形素子が光ピックアップ装置の大型化を招くことになる。
【０００５】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、製造容易で小型・高性能なビーム整形素子を備えた複数波長対応の小型光ピックアップ装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明の光ピックアップ装置は、第１の波長のレーザー光を射出する第１光源、及び第１の波長とは異なる第２の波長のレーザー光を射出する第２光源を少なくとも有する複数波長光源素子と、光学記録面までの厚みが互いに異なる第１，第２の光情報記録媒体について、第１の光情報記録媒体の光学記録面には第１の波長のレーザー光を合焦させ、第２の光情報記録媒体の光学記録面には第２の波長のレーザー光を合焦させる対物光学系と、を備えた光ピックアップ装置であって、前記複数波長光源素子から射出した第１，第２の波長のレーザー光を楕円ビームから円形ビームに変換する１つのビーム整形素子と、そのビーム整形素子から射出した第１，第２の波長のレーザー光の光路合成を行う光路合成手段と、前記ビーム整形素子から射出したレーザー光のコリメートを行うコリメータ光学系とを有し、以下の条件式（１）を満たすことを特徴とする。
０．５＜ＴＢＳ／Ｓ１＜１．５    …（１）
ただし、
ＴＢＳ：ビーム整形素子の中心厚、
Ｓ１：第１の波長について第１光源からビーム整形素子までの光軸上距離、
である。。
【０００７】
第２の発明の光ピックアップ装置は、上記第１の発明の構成において、前記ビーム整形素子の光入射側面と光射出側面が、楕円ビーム断面の短軸方向にのみ曲率を有するシリンドリカル面であって、その曲率を有する方向のシリンドリカル面の断面が球面又は非球面の断面形状を成すことを特徴とする。
【０００８】
第３の発明の光ピックアップ装置は、上記第２の発明の構成において、前記ビーム整形素子の光入射側面が、以下の条件式（２）を満たすことを特徴とする。
−０．５＜Ｒ１／Ｓ１＜−０．３  …（２）
ただし、
Ｒ１：ビーム整形素子の光入射側面の楕円ビーム断面の短軸方向の曲率半径、
Ｓ１：第１の波長について第１光源からビーム整形素子までの光軸上距離、
である。。
【０００９】
第４の発明の光ピックアップ装置は、上記第１，第２又は第３の発明の構成において、前記コリメータ光学系が負レンズと正レンズそれぞれ１枚の２群２枚構成から成ることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施した光ピックアップ装置を、図面を参照しつつ説明する。図１，図２に、光ピックアップ装置の第１，第２の実施の形態にそれぞれ対応する光学構成を示す。図１，図２において、Ｑは複数波長光源素子、ＤＢは青色レーザーダイオードから成るレーザー光源（以下単に「青色レーザー」ともいう。）、ＤＲは赤色レーザーダイオードから成るレーザー光源（以下単に「赤色レーザー」ともいう。）、ＭＲはミラー、ＢＣはビーム整形素子、Ｐ１はダイクロイックプリズム、Ｐ２は光路合成回折素子、ＣＬはコリメータ光学系、ＯＢは対物光学系、ＤＫはディスク基板、ｓＤは光学記録面、ｓ１はビーム整形素子（ＢＣ）の第１面（光入射側面）、ｓ２はビーム整形素子（ＢＣ）の第２面（光射出側面）である。また図３〜図５に、各実施の形態に用いられるビーム整形素子（ＢＣ）の具体例１〜３をその光学断面で示す。なお、直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において、レーザー光（ＬＢ，ＬＲ）の楕円ビーム断面の短軸方向をｘ方向、長軸方向をｙ方向とし、光軸（ＡＸ）方向をｚ方向とすると、図１と図２はｙ−ｚ断面、図３〜図５はｘ−ｚ断面をそれぞれ示していることになる。
【００１１】
図１，図２に示す光ピックアップ装置は、青色レーザー対応光情報記録媒体，赤色レーザー対応光情報記録媒体のいずれに対しても光情報の記録や再生を行うことが可能な複数波長対応の光ピックアップ装置である。光情報記録媒体としては、例えばＣＤ，ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ，ＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ，ＤＶＤ−Ｒ，ＤＶＤ−ＲＷ，ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−ＲＡＭ，ＭＤ等の光ディスクが挙げられ、対物光学系（ＯＢ）の像側に位置するディスク基板（ＤＫ）は光学記録面（ｓＤ）に対するカバーガラスに相当する。青色レーザー対応光情報記録媒体と赤色レーザー対応光情報記録媒体とは、光学記録面（ｓＤ）までの厚みが互いに異なっており、青色レーザー対応光情報記録媒体の光学記録面（ｓＤ）には青色波長（第１の波長）のレーザー光（ＬＢ）が合焦し、赤色レーザー対応光情報記録媒体の光学記録面（ｓＤ）には赤色波長（第２の波長）のレーザー光（ＬＲ）が合焦するように、対物光学系（ＯＢ）が作用する。
【００１２】
第１光源としての青色レーザー（ＤＢ）と第２光源としての赤色レーザー（ＤＲ）とは、複数波長光源素子（Ｑ）において同一チップ上に配置されている。ただし、青色レーザー（ＤＢ）と赤色レーザー（ＤＲ）とが同時に点灯することはない。例えば、ディスク基板（ＤＫ）の厚さの違いやディスク基板（ＤＫ）上の光学記録面（ｓＤ）に書き込まれている何らかの情報に応じて、どちらのレーザー光源（ＤＢ，ＤＲ）を使うかが判断される。その判断を行うための手段（図示せず）を各光ピックアップ装置が備えており、そこでの判断に基づいて青色レーザー（ＤＢ），赤色レーザー（ＤＲ）のどちらかが点灯する。そして、青色，赤色レーザー光（ＬＢ，ＬＲ）のうちのいずれか一方のみが複数波長光源素子（Ｑ）から射出し、光学記録面（ｓＤ）に対する光情報の記録又は再生が行われることになる。
【００１３】
青色レーザー（ＤＢ）から射出した青色レーザー光（ＬＢ）も赤色レーザー（ＤＲ）から射出した赤色レーザー光（ＬＲ）も、ミラー（ＭＲ）で反射された後、１つのビーム整形素子（ＢＣ）に入射し、ビーム整形素子（ＢＣ）によって楕円発散ビームから円形発散ビームに変換される。ビーム整形素子（ＢＣ）の光入射側面（ｓ１）と光射出側面（ｓ２）は、レーザー光（ＬＢ，ＬＲ）の楕円ビーム断面の短軸方向（ｘ方向）にのみ曲率を有するシリンドリカル面であって、その曲率を有する方向（ｘ方向）のシリンドリカル面の断面が球面又は非球面の断面形状を成している。例えば、具体例１，２（図３，図４）では、第１面（ｓ１）が光入射側に凹の円弧面、第２面（ｓ２）が光射出側に凸の非円弧面であり、具体例３（図５）では、第１面（ｓ１）が光入射側に凹の円弧面、第２面（ｓ２）が光射出側に凸の円弧面である。なお、各レーザー光源（ＤＢ，ＤＲ）と同様、ミラー（ＭＲ）も複数波長光源素子（Ｑ）において同一チップ上に配置してもよい。
【００１４】
ビーム整形素子（ＢＣ）で円形ビームに整形されたレーザー光（ＬＢ，ＬＲ）は、青色レーザー光（ＬＢ）の光路と赤色レーザー光（ＬＲ）の光路とを合成する光路合成手段に入射する。その光路合成手段として、第１の実施の形態（図１）にはダイクロイックプリズム（Ｐ１）が用いられており、第２の実施の形態（図２）には光路合成回折素子（Ｐ２）が用いられている。ダイクロイックプリズム（Ｐ１）は、赤色レーザー光（ＬＲ）を反射させる第１ミラー面（Ｍ１）と、青色レーザー光（ＬＢ）を透過させ、かつ、赤色レーザー光（ＬＲ）を反射させるダイクロイック膜で構成された第２ミラー面（Ｍ２）と、を有しており、２つの光路は第２ミラー面（Ｍ２）で合成される。一方、光路合成回折素子（Ｐ２）は、赤色レーザー光（ＬＲ）を回折させる第１回折格子面（Ｄ１）と、青色レーザー光（ＬＢ）を透過させ、かつ、赤色レーザー光（ＬＲ）を回折させる第２回折格子面（Ｄ２）と、を有している。光路合成回折素子（Ｐ２）に入射した青色レーザー光（ＬＢ）は、第２回折格子面（Ｄ２）でも光路を変えることなく直進して０次光として射出する。光路合成回折素子（Ｐ２）に入射した赤色レーザー光（ＬＲ）は、光入射位置の第１回折格子面（Ｄ１）で回折作用を受けて光路を曲げられた後、光射出位置の第２回折格子面（Ｄ２）で再び回折作用を受けて１次光として射出する。その結果、赤色レーザー光（ＬＲ）は青色レーザー光（ＬＢ）と同じ光路をたどることになる。
【００１５】
光路合成回折素子（Ｐ２）を更に詳しく説明する。図６（Ａ）に光路合成回折素子（Ｐ２）の概略構成と各レーザー光（ＬＢ，ＬＲ）の概略光路をｙ−ｚ断面で示し、図６（Ｂ）に光路合成回折素子（Ｐ２）の概略構成を斜視図で示す。また、図７に第２回折格子面（Ｄ２）の微細構造を拡大してｙ−ｚ断面で示す。光路合成回折素子（Ｐ２）の光入射側表面に設けられている第１回折格子面（Ｄ１）と、光路合成回折素子（Ｐ２）の光射出側表面に設けられている第２回折格子面（Ｄ２）とは、青色レーザー光（ＬＢ）を透過させ、かつ、赤色レーザー光（ＬＲ）を回折させる構造を有している。図７に示すように、第２回折格子面（Ｄ２）は階段状の回折格子から成っており、１次元方向（ｘ方向）に溝が設けられた構造になっている。この階段の段差（すなわち各段高さ）Ｓを青色レーザー波長の整数倍（Ｍ倍とする）とし、その段数をＮとし、回折効率を高めるための任意の整数をＬとすると、各回折格子の高さＨが以下の式（ＤＳ）を満たす整数Ｌ，Ｍ，Ｎの組で特定される構成にすることによって、青色レーザー光（ＬＢ）を透過させ、かつ、赤色レーザー光（ＬＲ）を任意の次数Ｄ（高さＨで決まる次数）で回折させることが可能となる。このとき、各回折格子の幅（ピッチＰ）によって次数Ｄの回折方向が決まる。
【００１６】
2004192690.tif 000003
ここで、
λＢＬ：青色レーザー光（ＬＢ）の波長、
ｎＢＬ：回折格子基板媒質の青色レーザー光（ＬＢ）の波長に対する屈折率、
λＲ：赤色レーザー光（ＬＲ）の波長、
ｎＲ：回折格子基板媒質の赤色レーザー光（ＬＲ）の波長に対する屈折率、
である。
【００１７】
前述したようにビーム整形素子（ＢＣ）で円形ビームに変換された後、ダイクロイックプリズム（Ｐ１）や光路合成回折素子（Ｐ２）等の光路合成手段を通過したレーザー光（ＬＢ，ＬＲ）は、コリメータ光学系（ＣＬ）に入射して平行光にコリメートされる。コリメータ光学系（ＣＬ）としては、例えば図８に示すように、ビーム整形素子（ＢＣ）側から順に負レンズ（ＣＬ１）と正レンズ（ＣＬ２）それぞれ１枚の２群２枚構成から成るものが挙げられる。図８に示す光学構成では、ビーム整形素子（ＢＣ）として前記具体例３（図５）が用いられており、２枚のレンズ（ＣＬ１，ＣＬ２）から成るコリメータ光学系（ＣＬ）は、青色レーザー光（ＬＢ）と赤色レーザー光（ＬＲ）の両方に対応可能に構成されている。コリメータ光学系（ＣＬ）でコリメートされたレーザー光（ＬＢ，ＬＲ）は、対物光学系（ＯＢ）に入射し、ディスク基板（ＤＫ）を介して光情報記録媒体の光学記録面（ｓＤ）上で結像することになる。なお、図１，図２ではコリメータ光学系（ＣＬ）も対物光学系（ＯＢ）もレンズ１枚から成る構成が示されているが、図８に示すように複数枚のレンズでコリメータ光学系（ＣＬ）を構成してもよく、同様に対物光学系（ＯＢ）も複数枚のレンズで構成してもよい。
【００１８】
各実施の形態では、複数波長光源素子（Ｑ）が青色レーザー（ＤＢ）と赤色レーザー（ＤＲ）の２つの光源を備え、その２波長に対応した光学構成をとっているが、その波長や光源数はこれに限るものではない。複数波長の複数レーザー光源が１つのチップ上に設けられているような複数波長光源素子を備えたものであれば、レーザー光源と光路合成手段との間にビーム整形素子（ＢＣ）を配置して複数波長のレーザー光に対して共通に用いることにより、各実施の形態のタイプの光学構成を適用することが可能である。つまり、第１の波長のレーザー光を射出する第１光源、及び第１の波長とは異なる第２の波長のレーザー光を射出する第２光源を少なくとも有する複数波長光源素子と、光学記録面までの厚みが互いに異なる第１，第２の光情報記録媒体について、第１の光情報記録媒体の光学記録面には第１の波長のレーザー光を合焦させ、第２の光情報記録媒体の光学記録面には第２の波長のレーザー光を合焦させる対物光学系と、を備えた複数波長・複数光源対応の光ピックアップ装置において、レーザー光源側から、ビーム整形素子，光路合成手段，コリメータ光学系が配置された、各実施の形態のタイプの光学構成を採用してもよい。
【００１９】
製造容易で小型・高性能なビーム整形素子（ＢＣ）を備えた複数波長対応の小型光ピックアップ装置を実現するためには、各実施の形態のように複数波長光源素子（Ｑ）から射出した複数波長のレーザー光（ＬＢ，ＬＲ）を楕円ビームから円形ビームに変換する１つのビーム整形素子（ＢＣ）が、複数波長のレーザー光（ＬＢ，ＬＲ）を射出する複数波長光源素子（Ｑ）と、複数波長のレーザー光（ＬＢ，ＬＲ）を光路合成する光路合成手段（Ｐ１，Ｐ２）と、の間に位置する光学配置が望ましい。そして、それを効果的に実現するために、ビーム整形素子（ＢＣ）が以下の条件式（１）を満たすことが更に望ましい。
０．５＜ＴＢＳ／Ｓ１＜１．５    …（１）
ただし、
ＴＢＳ：ビーム整形素子（ＢＣ）の中心厚、
Ｓ１：第１の波長（各実施の形態での青色波長）について第１光源｛各実施の形態での青色レーザー（ＤＢ）｝からビーム整形素子（ＢＣ）までの光軸上距離、
である。
【００２０】
条件式（１）は、レーザー波長が変化した場合でも、ビーム整形素子（ＢＣ）を透過したレーザー光束の波面収差劣化が少なくなる条件を規定しており、条件式（１）を満たすことにより複数波長に対応することが可能となる。条件式（１）の上限又は下限を越えると、レーザー波長が変化した場合の波面収差劣化が大きくなってしまい、複数波長に対応できなくなってしまうので望ましくない。特に条件式（１）の上限を越えた場合には、ビーム整形素子（ＢＣ）の心厚が大きくなってしまうので、ビーム整形素子（ＢＣ）及び光ピックアップ装置の小型化を図る上で望ましくない。
【００２１】
条件式（１）を満たしながらビーム整形素子（ＢＣ）を薄くして小型化を図ろうとした場合、レーザー光源（ＤＢ，ＤＲ）とビーム整形素子（ＢＣ）との間に複数波長レーザー光（ＬＢ，ＬＲ）の光路合成手段（Ｐ１，Ｐ２）を設けようとすると、レーザー光源（ＤＢ，ＤＲ）からビーム整形素子（ＢＣ）までの光軸上距離が長くなってしまう。結局、ビーム整形素子（ＢＣ）を厚くしなければならなくなってしまうため望ましくない。そのことによって、ビーム整形素子（ＢＣ）の対物光学系（ＯＢ）側にあるコリメータ光学系（ＣＬ）の径が大きくなってしまう。コリメータ光学系（ＣＬ）の径が大きいと、対物光学系（ＯＢ）の径も大きくする必要が生じるため望ましくない。径の大きいコリメータ光学系（ＣＬ）との組み合わせで小型の対物光学系（ＯＢ）を用いようとすれば、コリメータ光学系（ＣＬ）からの射出光束を効率的に用いるために、ビームエキスパンダ光学系が必要になってしまう。各実施の形態のようにビーム整形素子（ＢＣ）を複数のレーザー光源（ＤＢ，ＤＲ）と光路合成手段（Ｐ１，Ｐ２）との間に配置することにより、レーザー光源（ＤＢ，ＤＲ）からビーム整形素子（ＢＣ）までの光軸上距離を短くすることが可能となる。その結果、ビーム整形素子（ＢＣ）を薄くすることができるため、ビーム整形素子（ＢＣ）を小型化することが可能となる。レーザー光源（ＤＢ，ＤＲ）からビーム整形素子（ＢＣ）までの光軸上距離が長い場合、レーザー光源（ＤＢ，ＤＲ）からの発散光束のＮＡを大きく確保しようとすると、ビーム整形素子（ＢＣ）の有効径も大きくなってしまうため、小型化を図る上では望ましくない。これらの点から、レーザー光源（ＤＢ，ＤＲ）とビーム整形素子（ＢＣ）との光軸上間隔を短くできる前記光学配置が望ましいといえる。
【００２２】
また各実施の形態のように、ビーム整形素子（ＢＣ）の光入射側面（ｓ１）と光射出側面（ｓ２）が、楕円ビーム断面の短軸方向（ｘ方向）にのみ曲率を有するシリンドリカル面であって、その曲率を有する方向のシリンドリカル面の断面が球面又は非球面の断面形状を成すことが望ましい。ビーム整形素子（ＢＣ）の各面を短軸方向（ｘ方向）と長軸方向（ｙ方向）とで異なるプロファイルを持つアナモフィック面としないことで製造が容易となり、製造において低コスト化を図ることが可能となる。
【００２３】
ビーム整形素子（ＢＣ）の光入射側面（ｓ１）は、以下の条件式（２）を満たすことが望ましい。
−０．５＜Ｒ１／Ｓ１＜−０．３  …（２）
ただし、
Ｒ１：ビーム整形素子（ＢＣ）の光入射側面（ｓ１）の楕円ビーム断面の短軸方向（ｘ方向）の曲率半径、
Ｓ１：第１の波長（各実施の形態での青色波長）について第１光源｛各実施の形態での青色レーザー（ＤＢ）｝からビーム整形素子（ＢＣ）までの光軸上距離、
である。
【００２４】
条件式（２）は、複数波長に対応する小型のビーム整形素子（ＢＣ）において、波面収差性能を確保する上で好ましい条件範囲を規定している。条件式（２）の上限又は下限を越えると、複数波長に対してビーム整形素子（ＢＣ）をアプラナティックに設計することが困難になるため望ましくない。
【００２５】
先に説明したように（図８）、コリメータ光学系（ＣＬ）は負レンズ（ＣＬ１）と正レンズ（ＣＬ２）それぞれ１枚の２群２枚構成から成ることが望ましい。複数波長に１つのコリメータ光学系（ＣＬ）で対応しようとする場合、色収差補正の観点から少なくとも負レンズと正レンズを１枚ずつ用いることが望ましい。しかし、１群２枚構成の接合単レンズでコリメータ光学系（ＣＬ）を構成すると、青色レーザー光（例えば波長４０５ｎｍ）と赤色レーザー光（例えば波長６５０ｎｍ）のように、波長が大きく変化した場合の球面収差の変動を抑えることが困難になってしまい、望ましい構成とはいえなくなる。したがって、レンズ枚数を少なくして低コスト化と小型化を達成しつつ波面収差性能を確保するためには、上記のように負レンズと正レンズそれぞれ１枚の２群２枚構成が望ましいのである。
【００２６】
また、各実施の形態のような光ピックアップ装置に用いるビーム整形素子（ＢＣ）は、以下の条件式（３）を満たすことが望ましい。
２．０＜Ｒ２／Ｒ１＜８．０    …（３）
ただし、
Ｒ１：ビーム整形素子（ＢＣ）の光入射側面（ｓ１）の楕円ビーム断面の短軸方向（ｘ方向）の曲率半径、
Ｒ２：ビーム整形素子（ＢＣ）の光射出側面（ｓ２）の楕円ビーム断面の短軸方向（ｘ方向）の曲率半径、
である。
【００２７】
条件式（３）は、複数波長に対応する小型のビーム整形素子（ＢＣ）において、波面収差性能を確保する上で好ましい条件範囲を規定している。条件式（３）の上限又は下限を越えると、複数波長に対してビーム整形素子（ＢＣ）をアプラナティックに設計することが困難になるため望ましくない。
【００２８】
以上説明した各実施の形態には以下の構成を有する発明（Ｉ）〜（Ｖ）が含まれており、その構成により、製造容易で小型・高性能なビーム整形素子を備えた複数波長対応のレーザー光学装置を実現することができる。
（Ｉ）    第１の波長のレーザー光を射出する第１光源、及び第１の波長とは異なる第２の波長のレーザー光を射出する第２光源を少なくとも有する複数波長光源素子と、その複数波長光源素子から射出した第１，第２の波長のレーザー光を楕円発散ビームから円形発散ビームに変換する１つのビーム整形素子と、そのビーム整形素子から射出した第１，第２の波長のレーザー光の光路合成を行う光路合成手段とを有し、前記条件式（１）を満たすことを特徴とするレーザー光学装置。
（ＩＩ）  前記ビーム整形素子の光入射側面と光射出側面が、楕円ビーム断面の短軸方向にのみ曲率を有するシリンドリカル面であって、その曲率を有する方向のシリンドリカル面の断面が球面又は非球面の断面形状を成すことを特徴とする上記（Ｉ）記載のレーザー光学装置。
（ＩＩＩ）    前記ビーム整形素子の光入射側面が、前記条件式（２）を満たすことを特徴とする上記（ＩＩ）記載のレーザー光学装置。
（ＩＶ）  さらに前記ビーム整形素子で円形ビームに変換されたレーザー光をコリメートするコリメータ光学系を有することを特徴とする上記（Ｉ），（ＩＩ）又は（ＩＩＩ）記載のレーザー光学装置。
（Ｖ）    前記コリメータ光学系が負レンズと正レンズそれぞれ１枚の２群２枚構成から成ることを特徴とする上記（ＩＶ）記載のレーザー光学装置。
【００２９】
【実施例】
以下、本発明を実施した光ピックアップ装置の光学構成を、コンストラクションデータ等を挙げて更に具体的に説明する。ここで挙げる実施例１〜３は、前述した各実施の形態（図１，図２）における青色レーザー（ＤＢ）からビーム整形素子（ＢＣ）までの光学構成を数値実施例として具体化したものであり、用いられているビーム整形素子（ＢＣ）は前記具体例１〜３（図３〜図５）に相当する。また実施例４は、実施例３とコリメータ光学系（ＣＬ）との組み合わせから成る光学構成（図８）を数値実施例として具体化したものである。
【００３０】
各実施例のコンストラクションデータにおいて、ｓｊ（ｊ＝０，１，２，．．．）は物体側から数えてｊ番目の面であり、例えば、ｓ０は物体面に相当するレーザー光源（ＤＢ）の発光端面、ｓ１はビーム整形素子（ＢＣ）の光入射側面（第１面）、ｓ２はビーム整形素子（ＢＣ）の光射出側面（第２面）である。また、ＣＲｘｊ（ｊ＝０，１，２，．．．），ＣＲｙｊ（ｊ＝０，１，２，．．．）は面ｓｊ（ｊ＝０，１，２，．．．）のｘ，ｙ方向の曲率半径（ｍｍ）であり、Ｔｊ（ｊ＝０，１，２，．．．）はレーザー光源（ＤＢ）側から数えてｊ番目の軸上面間隔（心厚，ｍｍ）である。ただし、ｘ方向は楕円ビーム断面の短軸方向であり、ｙ方向は楕円ビーム断面の長軸方向である。各光学要素のレンズ材料については、Ｎ（４０５），Ｎ（６５０），Ｎｄが波長４０５ｎｍ，波長６５０ｎｍ，ｄ線に対する屈折率であり、νｄがアッベ数である。また、λ１は設計波長（第１の波長）、ＭＧは整形倍率、ＮＡｘ，ＮＡｙはｘ，ｙ方向のＮＡであり、各実施例における条件式の対応値は表１に示すとおりである。
【００３１】
実施例１，２に用いられているビーム整形素子（ＢＣ）の第２面（ｓ２）は、以下の式（ＡＡＳ）で定義される面形状の非円弧面である。各実施例の非円弧面データを他のデータとあわせて示す。
ｚ（ｘ，ｙ）＝（Ｃｘ・ｘ２＋Ｃｙ・ｙ２）／｛１＋√（１−εｘ・Ｃｘ２・ｘ２−εｙ・Ｃｙ２・ｙ２）｝＋ΣＡＲｉ｛（１−ＡＰｉ）ｘ２＋（１＋ＡＰｉ）ｙ２｝ｉ  …（ＡＡＳ）
ただし、
ｘ，ｙ：光軸（ＡＸ）に対して垂直な平面内での直交座標、
ｚ（ｘ，ｙ）：座標（ｘ，ｙ）の位置での光軸（ＡＸ）方向の変位量（面頂点基準）、
Ｃｘ：ｘ方向の近軸曲率（＝１／ＣＲｘｊ）、
Ｃｙ：ｙ方向の近軸曲率（＝１／ＣＲｙｊ）、
εｘ：ｘ方向の２次曲面パラメータ、
εｙ：ｙ方向の２次曲面パラメータ、
ＡＲｉ：ｉ次の非球面係数（回転対称部）、
ＡＰｉ：ｉ次の非球面係数（非回転対称部）、
である。
【００３２】
図９，図１０；図１１，図１２；図１３，図１４は、実施例１〜３にそれぞれ対応する収差図であり、図９，図１１，図１３は波長λ＝４０５ｎｍの光線に対する軸上波面収差、図１０，図１２，図１４は波長λ＝６５０ｎｍの光線に対する軸上波面収差をそれぞれ示している。ただし、各図中、（Ａ）はｙ方向の波面収差（Ｙ−ＦＡＮ）、（Ｂ）はｘ方向の波面収差（Ｘ−ＦＡＮ）をそれぞれ示している。
【００３３】
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【００３４】
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【００３５】
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【００３６】
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【００３７】
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【００３８】
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【００３９】
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【００４０】
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【００４１】
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【００４２】
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【００４３】
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【００４４】
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【００４５】
【表１】
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【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、複数波長光源素子から射出した第１，第２の波長のレーザー光を楕円ビームから円形ビームに変換する１つのビーム整形素子が、複数波長光源素子と光路合成手段との間に配置されるとともに、条件式（１）を満たした光学配置になっているため、製造容易で小型・高性能なビーム整形素子を備えた複数波長対応の小型光ピックアップ装置を実現することができる。そして、本発明に係る光ピックアップ装置を用いれば、複数種類の光情報記録媒体に対し互換性のある複数波長対応が可能になるとともに、記録密度の向上にも寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光ピックアップ装置の第１の実施の形態を示す光学構成図。
【図２】光ピックアップ装置の第２の実施の形態を示す光学構成図。
【図３】光ピックアップ装置に用いるビーム整形素子の具体例１（実施例１）を示す光学断面図。
【図４】光ピックアップ装置に用いるビーム整形素子の具体例２（実施例２）を示す光学断面図。
【図５】光ピックアップ装置に用いるビーム整形素子の具体例３（実施例３）を示す光学断面図。
【図６】第２の実施の形態に用いる光路合成回折素子の概略構成を示す模式図。
【図７】第２の実施の形態に用いる光路合成回折素子のレーザー光射出位置における回折格子面の微細構造を示す拡大図。
【図８】ビーム整形素子（具体例３）からコリメータ光学系までの光学構成（実施例４）をを示す光路図。
【図９】実施例１の軸上波面収差（波長４０５ｎｍ）を示す収差図。
【図１０】実施例１の軸上波面収差（波長６５０ｎｍ）を示す収差図。
【図１１】実施例２の軸上波面収差（波長４０５ｎｍ）を示す収差図。
【図１２】実施例２の軸上波面収差（波長６５０ｎｍ）を示す収差図。
【図１３】実施例３の軸上波面収差（波長４０５ｎｍ）を示す収差図。
【図１４】実施例３の軸上波面収差（波長６５０ｎｍ）を示す収差図。
【符号の説明】
Ｑ    …複数波長光源素子
ＤＢ  …青色レーザー（レーザー光源，第１光源）
ＤＲ  …赤色レーザー（レーザー光源，第２光源）
ＬＢ  …青色レーザー光（第１の波長のレーザー光）
ＬＲ  …赤色レーザー光（第２の波長のレーザー光）
ＢＣ  …ビーム整形素子
ｓ１  …第１面（光入射側面）
ｓ２  …第２面（光射出側面）
Ｐ１  …ダイクロイックプリズム（光路合成手段）
Ｐ２  …光路合成回折素子（光路合成手段）
ＣＬ  …コリメータ光学系
ＯＢ  …対物光学系
ＤＫ  …ディスク基板（光情報記録媒体）
ｓＤ  …光学記録面（光情報記録媒体）
【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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