(57)【要約】【課題】３種類の光記録媒体と対応する第１〜第３レーザー光を収差補正素子組立体に入射させる際にできるだけ多くのレーザー光を平行光の状態で収差補正素子組立体に入射させる。【解決手段】第１〜第３光記録媒体の各基板厚さの異なりによって発生する球面収差を補正するために、収差補正素子組立体２１を第１〜第３レーザー光源１１，３１，４１と対物レンズ２６との間に設け、第１，第２，第３レーザー光源１１，３１，４１から出射した第１，第２，第３レーザー光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を平行光の状態で収差補正素子組立体２１に入射させる。【選択図】図１
2005085340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１光記録媒体と、前記第１光記録媒体よりも記録密度が低く且つ前記第１光記録媒体よりも基板厚さが厚い第２光記録媒体と、前記第２光記録媒体よりも記録密度が低く且つ前記第２光記録媒体よりも基板厚さが厚い第３光記録媒体と、前記第１〜第３光記録媒体の各信号面を適宜組み合わせて一体的に積層した組み合わせ型光記録媒体とを選択的に記録又は再生する光ピックアップ装置において、
前記第１光記録媒体に対応して第１レーザー光を出射させる第１レーザー光源と、
前記第２光記録媒体に対応して前記第１レーザー光よりも波長が長い第２レーザー光を出射させる第２レーザー光源と、
前記第３光記録媒体に対応して前記第２レーザー光よりも波長が長い第３レーザー光を出射させる第３レーザー光源と、
第１光記録媒体用として開口数（ＮＡ）が０．７５以上に設定され、且つ、互いに対向する第１，第２面のうち少なくとも一方の面が非球面に形成されて、前記第１〜第３レーザー光を前記第１〜第３光記録媒体の各信号面に集光させる対物レンズ、
前記第１〜第３レーザー光源と前記対物レンズとの間に設けられ、前記第１〜第３光記録媒体の各基板厚さの異なりによって発生する球面収差を補正するために、枠体内で光透過性基板と光透過性を有する回折格子基板との間に液晶層を封入した収差補正素子組立体とを備え、
前記光透過性基板は、前記液晶層が接する上面と前記第１〜第３レーザー光がそれぞれ平行光の状態で選択的に入射する下面とを有し、前記下面中で所定径の内周領域に光透過性平坦部が円形状に形成され、且つ、前記光透過性平坦部に連接した外周領域に前記第３，第２レーザー光に対して前記対物レンズへの開口数をそれぞれ所定値に制限する第３，第２レーザー光用開口制限部が外周に向かって順にリング状に形成され、
前記回折格子基板は、前記第１〜第３レーザー光が前記対物レンズ側に出射する上面と前記液晶層が接する下面とを有し、前記上面中で前記光透過性基板の前記光透過性平坦部と前記液晶層を介して対向する内周領域に前記第１レーザー光を透過させ且つ前記第２，第３レーザー光を回折させる回折格子パターン部が形成される共にこの回折格子パターン部の外側に平坦面が形成され、
前記液晶層は、前記回折格子基板の下面（又は前記光透過性基板の上面）に凸レンズ状の球面（又は非球面）を形成することで凹レンズ状の球面（又は非球面）屈折機能が付加されると共に、前記第１，第２光記録媒体に対して非動作状態に設定して前記第１，第２レーザー光をそのまま透過させる一方、前記第３光記録媒体に対して動作状態に設定して前記第３レーザー光を前記凹レンズ状の球面（又は非球面）屈折機能により屈折させることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
第１光記録媒体と、前記第１光記録媒体よりも記録密度が低く且つ前記第１光記録媒体よりも基板厚さが厚い第２光記録媒体と、前記第２光記録媒体よりも記録密度が低く且つ前記第２光記録媒体よりも基板厚さが厚い第３光記録媒体と、前記第１〜第３光記録媒体の各信号面を適宜組み合わせて一体的に積層した組み合わせ型光記録媒体とを選択的に記録又は再生する光ピックアップ装置において、
前記第１光記録媒体に対応して第１レーザー光を出射させる第１レーザー光源と、
前記第２光記録媒体に対応して前記第１レーザー光よりも波長が長い第２レーザー光を出射させる第２レーザー光源と、
前記第３光記録媒体に対応して前記第２レーザー光よりも波長が長い第３レーザー光を出射させる第３レーザー光源と、
第１光記録媒体用として開口数（ＮＡ）が０．７５以上に設定され、且つ、互いに対向する第１，第２面のうち少なくとも一方の面が非球面に形成されて、前記第１〜第３レーザー光を前記第１〜第３光記録媒体の各信号面に集光させる対物レンズ、
前記第１〜第３レーザー光源と前記対物レンズとの間に設けられ、前記第１〜第３光記録媒体の各基板厚さの異なりによって発生する球面収差を補正するために、枠体内で光透過性基板と光透過性を有する回折格子基板との間に液晶層を封入した収差補正素子組立体とを備え、
前記光透過性基板は、前記液晶層が接する上面と前記第１〜第３レーザー光がそれぞれ平行光の状態で選択的に入射する下面とを有し、前記下面中で所定径の内周領域に光透過性平坦部が円形状に形成され、且つ、前記光透過性平坦部に連接した外周領域に前記第３レーザー光に対して前記対物レンズへの開口数を所定値に制限する第３レーザー光用開口制限部が外周に向かってリング状に形成され、
前記回折格子基板は、前記第１〜第３レーザー光が前記対物レンズ側に出射する上面と前記液晶層が接する下面とを有し、前記上面中で前記光透過性基板の前記光透過性平坦部と前記液晶層を介して対向する内周領域に前記第１レーザー光を透過させ且つ前記第２，第３レーザー光を回折させる回折格子パターン部が形成される共にこの回折格子パターン部の外側に平坦面が形成され、
前記液晶層は、前記回折格子基板の下面（又は前記光透過性基板の上面）に凸レンズ状の球面（又は非球面）を形成することで凹レンズ状の球面（又は非球面）屈折機能が付加されると共に、前記第１，第２光記録媒体に対して非動作状態に設定して前記第１，第２レーザー光をそのまま透過させる一方、前記第３光記録媒体に対して動作状態に設定して前記第３レーザー光を前記凹レンズ状の球面（又は非球面）屈折機能により屈折させることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３】
第１光記録媒体と、前記第１光記録媒体よりも記録密度が低く且つ前記第１光記録媒体よりも基板厚さが厚い第２光記録媒体と、前記第２光記録媒体よりも記録密度が低く且つ前記第２光記録媒体よりも基板厚さが厚い第３光記録媒体と、前記第１〜第３光記録媒体の各信号面を適宜組み合わせて一体的に積層した組み合わせ型光記録媒体とを選択的に記録又は再生する光ピックアップ装置において、
前記第１光記録媒体に対応して第１レーザー光を出射させる第１レーザー光源と、
前記第２光記録媒体に対応して前記第１レーザー光よりも波長が長い第２レーザー光を出射させる第２レーザー光源と、
前記第３光記録媒体に対応して前記第２レーザー光よりも波長が長い第３レーザー光を出射させる第３レーザー光源と、
第１光記録媒体用として開口数（ＮＡ）が０．７５以上に設定され、且つ、互いに対向する第１，第２面のうち少なくとも一方の面が非球面に形成されて、前記第１〜第３レーザー光を前記第１〜第３光記録媒体の各信号面に集光させる対物レンズ、
前記第１〜第３レーザー光源と前記対物レンズとの間に設けられ、前記第１〜第３光記録媒体の各基板厚さの異なりによって発生する球面収差を補正するために、枠体内で光透過性基板と光透過性を有する回折格子基板との間に液晶層を封入した収差補正素子組立体とを備え、
前記光透過性基板は、前記液晶層が接する上面と前記第１〜第３レーザー光がそれぞれ平行光の状態で選択的に入射する下面とを有し、前記下面中で所定径の内周領域に光透過性平坦部が円形状に形成され、且つ、前記光透過性平坦部に連接した外周領域に前記第３，第２レーザー光に対して前記対物レンズへの開口数をそれぞれ所定値に制限する第３，第２レーザー光用開口制限部が外周に向かって順にリング状に形成され、
前記回折格子基板は、前記第１〜第３レーザー光が前記対物レンズ側に出射する上面と前記液晶層が接する下面とを有し、前記上面中で前記光透過性基板の前記光透過性平坦部と前記液晶層を介して対向する内周領域に前記第１レーザー光を透過させ且つ前記第２，第３レーザー光を回折させる回折格子パターン部が形成される共にこの回折格子パターン部の外側に平坦面が形成され、
前記液晶層は、前記回折格子基板の下面（又は前記光透過性基板の上面）に階段状回折格子面（又はブレーズ状回折格子面）を形成することで回折機能が付加されると共に、前記第１，第２光記録媒体に対して非動作状態に設定して前記第１，第２レーザー光をそのまま透過させる一方、前記第３光記録媒体に対して動作状態に設定して前記第３レーザー光を前記回折機能により回折させることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４】
第１光記録媒体と、前記第１光記録媒体よりも記録密度が低く且つ前記第１光記録媒体よりも基板厚さが厚い第２光記録媒体と、前記第２光記録媒体よりも記録密度が低く且つ前記第２光記録媒体よりも基板厚さが厚い第３光記録媒体と、前記第１〜第３光記録媒体の各信号面を適宜組み合わせて一体的に積層した組み合わせ型光記録媒体とを選択的に記録又は再生する光ピックアップ装置において、
前記第１光記録媒体に対応して第１レーザー光を出射させる第１レーザー光源と、
前記第２光記録媒体に対応して前記第１レーザー光よりも波長が長い第２レーザー光を出射させる第２レーザー光源と、
前記第３光記録媒体に対応して前記第２レーザー光よりも波長が長い第３レーザー光を出射させる第３レーザー光源と、
第１光記録媒体用として開口数（ＮＡ）が０．７５以上に設定され、且つ、互いに対向する第１，第２面のうち少なくとも一方の面が非球面に形成されて、前記第１〜第３レーザー光を前記第１〜第３光記録媒体の各信号面に集光させる対物レンズ、
前記第１〜第３レーザー光源と前記対物レンズとの間に設けられ、前記第１〜第３光記録媒体の各基板厚さの異なりによって発生する球面収差を補正するために、枠体内で光透過性基板と光透過性を有する回折格子基板との間に液晶層を封入した収差補正素子組立体とを備え、
前記光透過性基板は、前記液晶層が接する上面と前記第１〜第３レーザー光がそれぞれ平行光の状態で選択的に入射する下面とを有し、前記下面中で所定径の内周領域に光透過性平坦部が円形状に形成され、且つ、前記光透過性平坦部に連接した外周領域に前記第３レーザー光に対して前記対物レンズへの開口数を所定値に制限する第３レーザー光用開口制限部が外周に向かってリング状に形成され、
前記回折格子基板は、前記第１〜第３レーザー光が前記対物レンズ側に出射する上面と前記液晶層が接する下面とを有し、前記上面中で前記光透過性基板の前記光透過性平坦部と前記液晶層を介して対向する内周領域に前記第１レーザー光を透過させ且つ前記第２，第３レーザー光を回折させる回折格子パターン部が形成される共にこの回折格子パターン部の外側に平坦面が形成され
前記液晶層は、前記回折格子基板の下面（又は前記光透過性基板の上面）に階段状回折格子面（又はブレーズ状回折格子面）を形成することで回折機能が付加されると共に、前記第１，第２光記録媒体に対して非動作状態に設定して前記第１，第２レーザー光をそのまま透過させる一方、前記第３光記録媒体に対して動作状態に設定して前記第３レーザー光を前記回折機能により回折させることを特徴とする光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長が異なる第１〜第３レーザー光を用いて基板厚さが異なる第１〜第３光記録媒体を選択的に記録又は再生する際に、開口数（ＮＡ）が０．７５以上である一つの対物レンズと、この対物レンズを用いた時に第１〜第３光記録媒体の基板厚さの異なりによって生じる球面収差を補正するために、枠体内で光透過性基板と光透過性を有する回折格子基板との間に液晶層を封入した収差補正素子組立体（波長選択フィルタ）とを少なくとも備えた光ピックアップ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、円盤状の光ディスクやカード状の光カードなどの光記録媒体は、映像情報とか音声情報やコンピュータデータなどの情報信号を透明基板上で螺旋状又は同心円状に形成したトラックに高密度に記録し、且つ、記録済みのトラックを再生する際に所望のトラックを高速にアクセスできることから多用されている。
【０００３】
この種の光記録媒体となる光ディスクとして例えばＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）やＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）などは既に市販されているが、最近になって光ディスクに対してより一層高密度化を図るために、ＣＤ，ＤＶＤよりも情報信号を超高密度に記録又は再生できる超高密度光ディスク（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）の開発が盛んに行われている。
【０００４】
まず、上記したＣＤは、従来、波長が７８０ｎｍ前後のレーザー光を開口数（ＮＡ）＝０．４５程度の対物レンズで絞り込んだレーザービームをディスク基板に照射して、ディスク基板のレーザービーム入射面から略１．２ｍｍ隔てた信号面上に情報信号を記録又は再生している。
【０００５】
また、上記したＤＶＤは、従来、波長が６５０ｎｍ前後のレーザー光を開口数（ＮＡ）＝０．６程度の対物レンズで絞り込んだレーザービームをディスク基板に照射して、ディスク基板のレーザービーム入射面から略０．６ｍｍ隔てた信号面上に情報信号を記録又は再生している。この際、ＤＶＤの記録容量はＣＤよりも６〜８倍高めてディスク基板の直径が１２ｃｍの時に片面で４．７ＧＢ（ギガバイト）程度である。
【０００６】
また、上記した超高密度光ディスクは、波長が４５０ｎｍ以下のレーザー光を開口数（ＮＡ）＝０．７５以上の対物レンズで絞り込んだレーザービームをディスク基板に照射して、レーザービーム入射面から略０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍ隔てた信号面上に情報信号を記録又は再生できるように開発が進められている。この際、超高密度光ディスクの記録容量はディスク基板の直径が１２ｃｍの時に片面で２５ＧＢ（ギガバイト）前後である。
【０００７】
ところで、ディスク基板厚さが異なる３種類の光ディスクを記録又は再生する光ヘッド装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−６７９７２号公報（第１９頁、第８図）
【非特許文献１】「青色／ＤＶＤ／ＣＤ互換ヘッド，ＭＩＣＲＯＯＰＴＩＣＳ  ＮＥＷＳ  Ｖｏｌ．２０Ｎｏ．３，微小光学研究グループ機関誌，２００２．９．６」（第２０〜２１頁、第２図，第７図）。
【０００８】
図２３は従来の光ヘッド装置の形態を示した図、
図２４（ａ）〜（ｃ）は従来の光ヘッド装置において、３種類の光学系からの出射光を３種類の光ディスクにそれぞれ照射する状態を模式的に示した図である。
【０００９】
図２３に示した従来の光ヘッド装置１１０は、上記した特許文献１及び非特許文献１に開示されているものであり、ここでは特許文献１及び非特許文献１を参照して簡略に説明する。
【００１０】
図２３に示した如く、従来の光ヘッド装置１１０は、３種類の光ディスク１０１〜１０３にそれぞれ対応した第１〜第３光学系１１１〜１１３と、第１，第２干渉フィルタ１１４，１１５と、波長選択フィルタ１１６と、対物レンズ１１７とで構成されている。
【００１１】
上記した３種類の第１〜第３光学系１１１〜１１３は、内部に半導体レーザーと、光ディスクからの反射光を受光する光検出器をそれぞれ備えている。この際、第１光学系１１１内の半導体レーザーの波長は４０５ｎｍであり、また、第２光学系１１２内の半導体レーザーの波長は６５０〜６６０ｎｍ程度であり、更に、第３光学系１１３内の半導体レーザーの波長は７８０〜７８５ｎｍ程度である。
【００１２】
上記した第１干渉フィルタ１１４は、波長４０５ｎｍの光を透過させ、且つ、波長６５０〜６６０ｎｍの光を反射させる働きを有する。また、第２干渉フィルタ１１５は、波長４０５ｎｍ，６５０〜６６０ｎｍの光を透過させ、且つ、波長７８０〜７８５ｎｍの光を反射させる働きを有する。
【００１３】
そして、第１光学系１１１内の半導体レーザーからの出射光は、第１，第２干渉フィルタ１１４，１１５を順に透過し、図２４（ａ）に示したように平行光の状態で波長選択フィルタ１１６に入射した後に波長選択フィルタ１１６をそのまま透過して対物レンズ１１７に入射し、ディスク基板厚さ０．１ｍｍの次世代規格の光ディスク１０１上に集光される。この後、光ディスク１０１からの反射光は、上記とは逆に戻り第１光学系１１１内の光検出器で受光される。
【００１４】
また、第２光学系１１２内の半導体レーザーからの出射光は、第１干渉フィルタ１１４で反射されて第２干渉フィルタ１１５を透過して、図２４（ｂ）に示したように拡散光（＝発散光）の状態で波長選択フィルタ１１６に入射した後に波長選択フィルタ１１６で回折されて対物レンズ１１７に入射し、ディスク基板厚さ０．６ｍｍのＤＶＤ規格の光ディスク１０２上に集光される。この後、光ディスク１０２からの反射光は、上記とは逆に戻り第２光学系１１２内の光検出器で受光される。
【００１５】
また、第３光学系１１３内の半導体レーザーからの出射光は、第２干渉フィルタ１１５で反射されて、図２４（ｃ）に示したように拡散光（＝発散光）の状態で波長選択フィルタ１１６に入射した後に波長選択フィルタ１１６で回折されて対物レンズ１１７に入射し、ディスク基板厚さ１．２ｍｍのＣＤ規格の光ディスク１０３上に集光される。この後、光ディスク１０３からの反射光は、上記とは逆に戻り第３光学系１１３内の光検出器で受光される。
【００１６】
上記構成による従来の光ヘッド装置１１０によれば、光ディスク１０１〜１０３の各ディスク基板厚さが異なることによって発生する球面収差を波長選択フィルタ１１６によって補正することで、３種類の光ディスク１０１〜１０３を記録又は再生できるように構成されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ところで、上記した特許文献１及び非特許文献１に開示された従来の光ヘッド装置１１０において、第１〜第３光学系１１１〜１１３内の各半導体レーザーからの各出射光を波長選択フィルタ１１６，対物レンズ１１７に順に入射させる際に、図２４（ａ）〜（ｃ）に示したように、第１光学系１１１内の半導体レーザーからの出射光は平行光の状態で波長選択フィルタ１１６に入射させているものの、第２，第３光学系１１２，１１３内の各半導体レーザーからの各出射光は拡散光（＝発散光）の状態で波長選択フィルタ１１６に入射させている。ここで、拡散光を波長選択フィルタ１１６に入射させた場合に、拡散光の光軸が対物レンズ１１７の光軸に対してズレた場合に平行光よりも球面収差の悪化が著しく、且つ、平行光よりも組み立て時の光軸調整が難しい。
【００１８】
また、上記した非特許文献１には、第１〜第３光学系１１１〜１１３を組み立てるにあたって、各光学系１１１〜１１３の光軸と対物レンズ１１７の光軸とのズレによる対物レンズシフトを考慮する場合とか、あるいは、対物レンズシフトにより生じるコマ収差を補正する場合に、対物レンズシフト（μｍ）に対するＲＭＳ波面収差（λ  ｒｍｓ．）が図２５に示したように開示されている。
【００１９】
図２５は従来の光ヘッド装置において、ＤＶＤ及びＣＤに対して対物レンズシフト時の波面収差を示した図である。
【００２０】
図２５において、一般的には、対物レンズシフトに対して対物レンズ１１７の中心軸から±３００μｍの許容誤差が望まれるために、この範囲内でのデータが示されているが、ＤＶＤ，ＣＤとも、波面収差は対物レンズシフトがない場合には小さいものの、倍率の絶対値が大きい（入射共役長が短い）ために対物レンズシフトが大きくなると波面収差が急激に増加する。尚、上記した入射共役長とは、対物レンズとレーザー光源との間隔である（但し、対物レンズとレーザー光源との間に何ら光学素子がない場合である）。
【００２１】
この場合、図示から判断すると、対物レンズシフトが略±１５０μｍを越えた場合に周知のマレシャルクライテリオンの０．０７λ  ｒｍｓ．を超えてしまい、実用的でないことが確認できる。
【００２２】
そこで、次世代規格の超高密度光ディスク（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ），ＤＶＤ，ＣＤなど３種類の光記録媒体を一つの対物レンズで記録又は再生する光ピックアップ装置において、３種類の光記録媒体と対応する第１〜第３レーザー光を収差補正素子組立体（波長選択フィルタ）に入射させる際にできるだけ多くのレーザー光を平行光の状態で収差補正素子組立体に入射させることが望まれていると共に、対物レンズのシフト時における波面収差を低減し、実用化レベルに達することができる光ピックアップ装置が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、第1の発明は、第１光記録媒体と、前記第１光記録媒体よりも記録密度が低く且つ前記第１光記録媒体よりも基板厚さが厚い第２光記録媒体と、前記第２光記録媒体よりも記録密度が低く且つ前記第２光記録媒体よりも基板厚さが厚い第３光記録媒体と、前記第１〜第３光記録媒体の各信号面を適宜組み合わせて一体的に積層した組み合わせ型光記録媒体とを選択的に記録又は再生する光ピックアップ装置において、
前記第１光記録媒体に対応して第１レーザー光を出射させる第１レーザー光源と、
前記第２光記録媒体に対応して前記第１レーザー光よりも波長が長い第２レーザー光を出射させる第２レーザー光源と、
前記第３光記録媒体に対応して前記第２レーザー光よりも波長が長い第３レーザー光を出射させる第３レーザー光源と、
第１光記録媒体用として開口数（ＮＡ）が０．７５以上に設定され、且つ、互いに対向する第１，第２面のうち少なくとも一方の面が非球面に形成されて、前記第１〜第３レーザー光を前記第１〜第３光記録媒体の各信号面に集光させる対物レンズ、
前記第１〜第３レーザー光源と前記対物レンズとの間に設けられ、前記第１〜第３光記録媒体の各基板厚さの異なりによって発生する球面収差を補正するために、枠体内で光透過性基板と光透過性を有する回折格子基板との間に液晶層を封入した収差補正素子組立体とを備え、
前記光透過性基板は、前記液晶層が接する上面と前記第１〜第３レーザー光がそれぞれ平行光の状態で選択的に入射する下面とを有し、前記下面中で所定径の内周領域に光透過性平坦部が円形状に形成され、且つ、前記光透過性平坦部に連接した外周領域に前記第３，第２レーザー光に対して前記対物レンズへの開口数をそれぞれ所定値に制限する第３，第２レーザー光用開口制限部が外周に向かって順にリング状に形成され、
前記回折格子基板は、前記第１〜第３レーザー光が前記対物レンズ側に出射する上面と前記液晶層が接する下面とを有し、前記上面中で前記光透過性基板の前記光透過性平坦部と前記液晶層を介して対向する内周領域に前記第１レーザー光を透過させ且つ前記第２，第３レーザー光を回折させる回折格子パターン部が形成される共にこの回折格子パターン部の外側に平坦面が形成され、
前記液晶層は、前記回折格子基板の下面（又は前記光透過性基板の上面）に凸レンズ状の球面（又は非球面）を形成することで凹レンズ状の球面（又は非球面）屈折機能が付加されると共に、前記第１，第２光記録媒体に対して非動作状態に設定して前記第１，第２レーザー光をそのまま透過させる一方、前記第３光記録媒体に対して動作状態に設定して前記第３レーザー光を前記凹レンズ状の球面（又は非球面）屈折機能により屈折させることを特徴とする光ピックアップ装置である。
【００２４】
また、第２の発明は、第１光記録媒体と、前記第１光記録媒体よりも記録密度が低く且つ前記第１光記録媒体よりも基板厚さが厚い第２光記録媒体と、前記第２光記録媒体よりも記録密度が低く且つ前記第２光記録媒体よりも基板厚さが厚い第３光記録媒体と、前記第１〜第３光記録媒体の各信号面を適宜組み合わせて一体的に積層した組み合わせ型光記録媒体とを選択的に記録又は再生する光ピックアップ装置において、
前記第１光記録媒体に対応して第１レーザー光を出射させる第１レーザー光源と、
前記第２光記録媒体に対応して前記第１レーザー光よりも波長が長い第２レーザー光を出射させる第２レーザー光源と、
前記第３光記録媒体に対応して前記第２レーザー光よりも波長が長い第３レーザー光を出射させる第３レーザー光源と、
第１光記録媒体用として開口数（ＮＡ）が０．７５以上に設定され、且つ、互いに対向する第１，第２面のうち少なくとも一方の面が非球面に形成されて、前記第１〜第３レーザー光を前記第１〜第３光記録媒体の各信号面に集光させる対物レンズ、
前記第１〜第３レーザー光源と前記対物レンズとの間に設けられ、前記第１〜第３光記録媒体の各基板厚さの異なりによって発生する球面収差を補正するために、枠体内で光透過性基板と光透過性を有する回折格子基板との間に液晶層を封入した収差補正素子組立体とを備え、
前記光透過性基板は、前記液晶層が接する上面と前記第１〜第３レーザー光がそれぞれ平行光の状態で選択的に入射する下面とを有し、前記下面中で所定径の内周領域に光透過性平坦部が円形状に形成され、且つ、前記光透過性平坦部に連接した外周領域に前記第３レーザー光に対して前記対物レンズへの開口数を所定値に制限する第３レーザー光用開口制限部が外周に向かってリング状に形成され、
前記回折格子基板は、前記第１〜第３レーザー光が前記対物レンズ側に出射する上面と前記液晶層が接する下面とを有し、前記上面中で前記光透過性基板の前記光透過性平坦部と前記液晶層を介して対向する内周領域に前記第１レーザー光を透過させ且つ前記第２，第３レーザー光を回折させる回折格子パターン部が形成される共にこの回折格子パターン部の外側に平坦面が形成され、
前記液晶層は、前記回折格子基板の下面（又は前記光透過性基板の上面）に凸レンズ状の球面（又は非球面）を形成することで凹レンズ状の球面（又は非球面）屈折機能が付加されると共に、前記第１，第２光記録媒体に対して非動作状態に設定して前記第１，第２レーザー光をそのまま透過させる一方、前記第３光記録媒体に対して動作状態に設定して前記第３レーザー光を前記凹レンズ状の球面（又は非球面）屈折機能により屈折させることを特徴とする光ピックアップ装置である。
【００２５】
また、第３の発明は、第１光記録媒体と、前記第１光記録媒体よりも記録密度が低く且つ前記第１光記録媒体よりも基板厚さが厚い第２光記録媒体と、前記第２光記録媒体よりも記録密度が低く且つ前記第２光記録媒体よりも基板厚さが厚い第３光記録媒体と、前記第１〜第３光記録媒体の各信号面を適宜組み合わせて一体的に積層した組み合わせ型光記録媒体とを選択的に記録又は再生する光ピックアップ装置において、
前記第１光記録媒体に対応して第１レーザー光を出射させる第１レーザー光源と、
前記第２光記録媒体に対応して前記第１レーザー光よりも波長が長い第２レーザー光を出射させる第２レーザー光源と、
前記第３光記録媒体に対応して前記第２レーザー光よりも波長が長い第３レーザー光を出射させる第３レーザー光源と、
第１光記録媒体用として開口数（ＮＡ）が０．７５以上に設定され、且つ、互いに対向する第１，第２面のうち少なくとも一方の面が非球面に形成されて、前記第１〜第３レーザー光を前記第１〜第３光記録媒体の各信号面に集光させる対物レンズ、
前記第１〜第３レーザー光源と前記対物レンズとの間に設けられ、前記第１〜第３光記録媒体の各基板厚さの異なりによって発生する球面収差を補正するために、枠体内で光透過性基板と光透過性を有する回折格子基板との間に液晶層を封入した収差補正素子組立体とを備え、
前記光透過性基板は、前記液晶層が接する上面と前記第１〜第３レーザー光がそれぞれ平行光の状態で選択的に入射する下面とを有し、前記下面中で所定径の内周領域に光透過性平坦部が円形状に形成され、且つ、前記光透過性平坦部に連接した外周領域に前記第３，第２レーザー光に対して前記対物レンズへの開口数をそれぞれ所定値に制限する第３，第２レーザー光用開口制限部が外周に向かって順にリング状に形成され、
前記回折格子基板は、前記第１〜第３レーザー光が前記対物レンズ側に出射する上面と前記液晶層が接する下面とを有し、前記上面中で前記光透過性基板の前記光透過性平坦部と前記液晶層を介して対向する内周領域に前記第１レーザー光を透過させ且つ前記第２，第３レーザー光を回折させる回折格子パターン部が形成される共にこの回折格子パターン部の外側に平坦面が形成され、
前記液晶層は、前記回折格子基板の下面（又は前記光透過性基板の上面）に階段状回折格子面（又はブレーズ状回折格子面）を形成することで回折機能が付加されると共に、前記第１，第２光記録媒体に対して非動作状態に設定して前記第１，第２レーザー光をそのまま透過させる一方、前記第３光記録媒体に対して動作状態に設定して前記第３レーザー光を前記回折機能により回折させることを特徴とする光ピックアップ装置である。
【００２６】
更に、第４の発明は、第１光記録媒体と、前記第１光記録媒体よりも記録密度が低く且つ前記第１光記録媒体よりも基板厚さが厚い第２光記録媒体と、前記第２光記録媒体よりも記録密度が低く且つ前記第２光記録媒体よりも基板厚さが厚い第３光記録媒体と、前記第１〜第３光記録媒体の各信号面を適宜組み合わせて一体的に積層した組み合わせ型光記録媒体とを選択的に記録又は再生する光ピックアップ装置において、
前記第１光記録媒体に対応して第１レーザー光を出射させる第１レーザー光源と、
前記第２光記録媒体に対応して前記第１レーザー光よりも波長が長い第２レーザー光を出射させる第２レーザー光源と、
前記第３光記録媒体に対応して前記第２レーザー光よりも波長が長い第３レーザー光を出射させる第３レーザー光源と、
第１光記録媒体用として開口数（ＮＡ）が０．７５以上に設定され、且つ、互いに対向する第１，第２面のうち少なくとも一方の面が非球面に形成されて、前記第１〜第３レーザー光を前記第１〜第３光記録媒体の各信号面に集光させる対物レンズ、
前記第１〜第３レーザー光源と前記対物レンズとの間に設けられ、前記第１〜第３光記録媒体の各基板厚さの異なりによって発生する球面収差を補正するために、枠体内で光透過性基板と光透過性を有する回折格子基板との間に液晶層を封入した収差補正素子組立体とを備え、
前記光透過性基板は、前記液晶層が接する上面と前記第１〜第３レーザー光がそれぞれ平行光の状態で選択的に入射する下面とを有し、前記下面中で所定径の内周領域に光透過性平坦部が円形状に形成され、且つ、前記光透過性平坦部に連接した外周領域に前記第３レーザー光に対して前記対物レンズへの開口数を所定値に制限する第３レーザー光用開口制限部が外周に向かってリング状に形成され、
前記回折格子基板は、前記第１〜第３レーザー光が前記対物レンズ側に出射する上面と前記液晶層が接する下面とを有し、前記上面中で前記光透過性基板の前記光透過性平坦部と前記液晶層を介して対向する内周領域に前記第１レーザー光を透過させ且つ前記第２，第３レーザー光を回折させる回折格子パターン部が形成される共にこの回折格子パターン部の外側に平坦面が形成され
前記液晶層は、前記回折格子基板の下面（又は前記光透過性基板の上面）に階段状回折格子面（又はブレーズ状回折格子面）を形成することで回折機能が付加されると共に、前記第１，第２光記録媒体に対して非動作状態に設定して前記第１，第２レーザー光をそのまま透過させる一方、前記第３光記録媒体に対して動作状態に設定して前記第３レーザー光を前記回折機能により回折させることを特徴とする光ピックアップ装置である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る光ピックアップ装置によれば、とくに、波長が異なる第１〜第３レーザー光を用いて基板厚さが異なる第１〜第３光記録媒体を選択的に記録又は再生する際に、開口数（ＮＡ）が０．７５以上である一つの対物レンズと、この対物レンズを用いた時に第１〜第３光記録媒体の基板厚さの異なりによって生じる球面収差を補正するために、枠内で光透過性基板と光透過性を有する回折格子基板との間に液晶層を封入した収差補正素子組立体（波長選択フィルタ）とを少なくとも備え、且つ、第１〜第３レーザー光を平行光の状態で収差補正素子組立体に入射させているために、第１〜第３レーザー光の光軸が対物レンズの光軸に対して僅かにズレた場合でも球面収差の悪化が少なくなると共に、光ピックアップ装置を組み立てる時に光軸調整が容易となる。
【００２８】
また、第１光記録媒体用として設計した対物レンズを用い、且つ、収差補正素子組立体内の液晶層を第１，第２光記録媒体に対して非動作状態に設定する一方、第３光記録媒体に対して動作状態に設定することで、第３レーザー光に対してのみ液晶層の凹レンズ状の屈折機能又は液晶層の回折機能を働かせることができるので、とくに、第２，第３記録媒体に対する対物レンズシフト時の波面収差を従来例よりも向上させることができ、これにより第１〜第３光記録媒体を良好に記録又は再生することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下に本発明に係る光ピックアップ装置の一実施例を図１乃至図２２を参照して詳細に説明する。
【００３０】
本発明に係る光ピックアップ装置は、波長が異なる第１〜第３レーザー光を用いて基板厚さが異なる第１〜第３光記録媒体を選択的に記録又は再生する際に、次世代光ディスク規格の第１光記録媒体（超高密度光ディスク：Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）に対応して設計した一つの対物レンズと、この対物レンズを用いた時に第１〜第３光記録媒体の基板厚さの異なりによって生じる球面収差を補正するために、枠体内で光透過性基板と光透過性を有する回折格子基板との間に液晶層を封入した収差補正素子組立体（波長選択フィルタ）とを少なくとも備えたことを特徴とするものである。
【実施例１】
【００３１】
図１は本発明に係る実施例１の光ピックアップ装置の全体構成を示した図である。
【００３２】
図１に示した如く、本発明に係る実施例１の光ピックアップ装置１０Ａは、波長λ１が４５０ｎｍ以下の第１レーザー光Ｌ１により情報信号を基板厚さが薄い信号面１ｂに超高密度に記録又は再生する第１光記録媒体（超高密度光ディスク）１と、波長λ２が第１レーザー光Ｌ１の波長λ１より長く６５０ｎｍ前後の第２レーザー光Ｌ２により情報信号を前記した信号面１ｂよりも基板厚さが厚い信号面２ｂに高密度に記録又は再生する第２光記録媒体（ＤＶＤ）２と、波長λ３が第２レーザー光Ｌ２の波長λ２より長く７８０ｎｍ前後の第３レーザー光Ｌ３により情報信号を前記した信号面２ｂよりも基板厚さが厚い信号面３ｂに記録又は再生する第３光記録媒体（ＣＤ）３と、第１〜第３レーザー光Ｌ１〜Ｌ３のいずれかが入射するレーザービーム入射面を共通化し且つ第１〜第３光記録媒体１〜３の各信号面１ｂ〜３ｂを適宜組み合わせて一体的に積層した組み合わせ型光記録媒体とを選択的に適用可能に開発したものである。
【００３３】
尚、第１〜第３光記録媒体１〜３の各信号面１ｂ〜３ｂを適宜組み合わせて一体的に積層した組み合わせ型光記録媒体としては、ここでの図示を省略するものの、第１光記録媒体の信号面１ｂと第２光記録媒体の信号面２ｂとの組み合わせとか、第１光記録媒体の信号面１ｂと第３光記録媒体の信号面３ｂとの組み合わせとか、第２光記録媒体の信号面２ｂと第３光記録媒体の信号面３ｂとの組み合わせとかがあり、これらの組み合わせ型光記録媒体は合計のディスク基板厚さが略１．２ｍｍに形成されるものであるが、以下の説明では個々の光記録媒体について詳述し、組み合わせ型光記録媒体の場合はその応用であるので説明は省略する。
【００３４】
また、以下の説明では、第１〜第３光記録媒体１〜３として、円盤状の光ディスクに適用した場合について説明するが、これに限ることなく、カード状の光記録媒体であっても良い。
【００３５】
そして、上記した第１〜第３光記録媒体１〜３は、光ディスク駆動装置５内に回転自在に設けたスピンドルモータ６の軸に固着したターンテーブル７上に選択的に装着されるようになっている。
【００３６】
ここで、上記した第１光記録媒体となる超高密度光ディスク（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）１は、次世代光ディスク規格に基づいてレーザービーム入射面１ａと信号面１ｂとの間のディスク基板厚さｔ１が略０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍに薄く設定されて、この上に補強板を貼り合せて合計厚さが厚く形成されており、この合計厚さは例えば略１．２ｍｍである。尚、以下の説明では、第１光記録媒体を超高密度光ディスク１と記す。
【００３７】
また、上記した第２光記録媒体となるＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）２は、ＤＶＤ規格に基づいてレーザービーム入射面２ａと信号面２ｂとの間のディスク基板厚さｔ２が超高密度光ディスク１よりも厚く略０．６ｍｍに設定されて、この上に略０．６ｍｍの補強板を貼り合せて合計厚さが略１．２ｍｍに形成されている。尚、以下の説明では、第２光記録媒体をＤＶＤ２と記す。
【００３８】
また、上記した第３光記録媒体となるＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）３は、ＣＤ規格に基づいてレーザービーム入射面３ａと信号面３ｂとの間のディスク基板厚さｔ３がＤＶＤ２よりも厚く略１．２ｍｍに設定されている。尚、以下の説明では、第３光記録媒体をＣＤ３と記す。
【００３９】
尚、この実施例１では、超高密度光ディスク１，ＤＶＤ２，ＣＤ３の各ディスク基板厚さｔ１，ｔ２，ｔ３が、例えば０．１ｍｍ，０．６ｍｍ，１．２ｍｍにそれぞれ設定されているものとする。
【００４０】
また、超高密度光ディスク１のレーザービーム入射面１ａ又はＤＶＤ２のレーザービーム入射面２ａもしくはＣＤ３のレーザービーム入射面３ａの下方には、本発明に係る実施例１の光ピックアップ装置１０Ａが各光ディスク１，２，３の径方向に移動自在に設けられている。
【００４１】
上記した本発明に係る実施例１の光ピックアップ装置１０Ａ内には、超高密度光ディスク１に対応して波長λ１が４５０ｎｍ以下の第１レーザー光Ｌ１を出射するための第１レーザー光源（以下、青色半導体レーザーと記す）１１と、ＤＶＤ２に対応して波長λ２が６５０ｎｍ前後の第２レーザー光Ｌ２を出射するためにＤＶＤ用集積デバイス３０内の第２レーザー光源（以下、赤色半導体レーザーと記す）３１と、ＣＤ３に対応して波長λ３が７８０ｎｍ前後の第３レーザー光Ｌ３を出射するためにＣＤ用集積デバイス４０内の第３レーザー光源（以下、赤外半導体レーザーと記す）４１とが設けられている。
【００４２】
尚、この実施例１では、青色半導体レーザー１１から出射される第１レーザー光Ｌ１の波長λ１は例えば４０５ｎｍに設定され、また、赤色半導体レーザー３１から出射される第２レーザー光Ｌ２の波長λ２は例えば６６０ｎｍに設定され、更に、赤外半導体レーザー４１から出射される第３レーザー光Ｌ３の波長λ３は例えば７８０ｎｍに設定されているものとする。
【００４３】
まず、超高密度光ディスク１に対応して青色半導体レーザー１１側について説明すると、青色半導体レーザー１１から出射した波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１は直線偏光（ｐ偏光）の発散光であり、この発散光がコリメータレンズ１２で平行光となり、第１レーザー光Ｌ１の平行光が偏光ビームスプリッタ１３の偏光選択性誘電体多層膜１３ａ（ｐ偏光：反射、ｓ偏光：透過）で反射されて９０°方向を転じ、この後、第１レーザー光Ｌ１は第１ダイクロイックプリズム１４のダイクロイック膜１４ａ（波長λ１：透過、波長λ２：反射）を透過し、位相板１５を透過して円偏光となる。この際、位相板１５は波長λ１の第１レーザー光Ｌ１が透過するときに（λ１）／４の位相差を与え、後述する波長λ２の第２レーザー光Ｌ２が透過するときには（λ２）／４の位相差を与えるものである。
【００４４】
また、位相板１５を透過した第１レーザー光Ｌ１は、第２ダイクロイックプリズム１６のダイクロイック膜１６ａ（波長λ１：透過，波長λ２：透過、波長λ３：反射）を透過し、立ち上げ用の平面ミラー１７で９０°光線方向を転じて、この後、第１レーザー光Ｌ１の平行光をレンズホルダ２０内の下方部位に収納した収差補正素子組立体２１に入射させている。
【００４５】
上記した収差補正素子組立体２１は、各光記録媒体１〜３の各基板厚さの異なりによって発生する球面収差を補正するために、各レーザー光源１１，３１，４１と対物レンズ２６との間に設けられており、枠体２２内の下方部位で青色半導体レーザー１１，赤色半導体レーザー３１，赤外半導体レーザー４１側に向かって光透過性基板２３が収納され、且つ、枠体２２内の上方部位で対物レンズ２６側に向かって光透過性を有する回折格子基板２５が収納されていると共に、光透過性基板２３と回折格子基板２５との間に液晶層２４が封入されている。
【００４６】
そして、収差補正素子組立体２１内の液晶層２４を動作させないで第１レーザー光Ｌ１を収差補正素子組立体２１内の光透過性基板２３と液晶層２４とを順に透過させ、更に、回折格子基板２５で回折させることなく０次光をそのまま透過させた後に、更に、レンズホルダ２０内の上方部位に収納した対物レンズ２６に入射させ、この第１レーザー光Ｌ１を対物レンズ２６で絞って得た第１レーザービームを超高密度光ディスク１のレーザービーム入射面１ａから入射させて信号面１ｂ上に集光している。
【００４７】
尚、第１レーザー光Ｌ１に対する収差補正素子組立体２１の作用についての詳細は後述する。
【００４８】
この際、対物レンズ２６は、超高密度光ディスク用として開口数が０．７５以上に設定され、且つ、互いに対向する第１，第２面２６ａ，２６ｂのうち少なくとも一方の面が非球面に形成されているものであるが、この実施例１では開口数（ＮＡ）が０．８５の単玉レンズであり、且つ、後述するように収差補正素子組立体２１側と対向する第１面２６ａ及び各光ディスク１，２，３側と対向する第２面２６ｂが共に非球面に形成されて、波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１に対して無限共役で最適化されている。そして、第１レーザー光Ｌ１に対して球面収差が最小となる対物レンズ２６と超高密度光ディスク１のレーザービーム入射面１ａとの間の距離、すなわち作動距離は０．５ｍｍである。
【００４９】
また、レンズホルダ２０内の下方部位に収納した収差補正素子組立体２１と、レンズホルダ２０内の上方部位に収納した対物レンズ２６とは、レンズホルダ２０内で光軸を合わせて一体化することによりコマ収差の発生を抑えており、本発明の要部となる収差補正素子組立体２１と対物レンズ２６については、後で詳述する。
【００５０】
また、レンズホルダ２０の外周にはフォーカスコイル２７とトラッキングコイル２８とが一体的に取り付けられ、且つ、レンズホルダ２０の外周に固着させた不図示の複数本のサスペンションワイヤを介してレンズホルダ２０が超高密度光ディスク１，ＤＶＤ２，ＣＤ３のフォーカス方向とトラッキング方向とに揺動可能に支持されている。
【００５１】
そして、フォーカスコイル２７とトラッキングコイル２８と不図示の永久磁石とにより、収差補正素子組立体２１と対物レンズ２６とがレンズホルダ２０と一体となって超高密度光ディスク１のフォーカス方向とトラッキング方向とに制御されている。尚、後述するＤＶＤ２，ＣＤ３の場合にも、収差補正素子組立体２１と対物レンズ２６とがレンズホルダ２０と一体となってフォーカス方向とトラッキング方向とに制御されるものである。
【００５２】
この後、対物レンズ２６で集光した第１レーザービームによって超高密度光ディスク１の信号面１ｂへの再生、記録、または消去が行われる。
【００５３】
更にこの後、超高密度光ディスク１の信号面１ｂで反射された第１レーザービームによる戻りの第１反射光は往路と反対回りの円偏光となって対物レンズ２６に再入射し、この対物レンズ２６により平行光となり、収差補正素子組立体２１を通過した後に平面ミラー１７で９０°光線方向を転じ、第２ダイクロイックプリズム１６のダイクロイック膜１６ａを透過し、位相板１５を透過して往路とは偏光方向が直交した直線偏光（ｓ偏光）となり、第１ダイクロイックプリズム１４のダイクロ膜１４ａを透過する。この際、位相板１５を透過した第１反射光は往路と偏光方向が直交した直線偏光（ｓ偏光）であるので、偏光ビームスプリッタ１３の偏光選択性誘電体多層膜１３ａを透過し、シリンドリカルレンズ１８で収束光となり、第１光検出器１９に集光する。そして、第１光検出器１９で超高密度光ディスク１の信号面１ｂを再生した時のトラッキングエラー信号，フォーカスエラー信号，メインデータ信号を検出している。
【００５４】
次に、ＤＶＤ２に対応して赤色半導体レーザー３１側について説明すると、赤色半導体レーザー３１から出射した波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２は直線偏光（ｐ偏光）の発散光であり、この発散光がＤＶＤ用集積デバイス３０中のホログラム素子３３を通過してコリメータレンズ３４で平行光となる。
【００５５】
尚、上記したＤＶＤ用集積デバイス３０は、赤色半導体レーザー３１と、この赤色半導体レーザー３１の右方に設置した第２光検出器３２と、赤色半導体レーザー３１及び第２光検出器３２の上方に設置したホログラム素子３３とを不図示の半導体基板上で一体化したものである。
【００５６】
また、コリメータレンズ３４を透過した第２レーザー光Ｌ２は、第１ダイクロイックプリズム１４のダイクロイック膜１４ａで反射されて９０°光線方向を転じ、位相板１５を透過して円偏光となり、第２ダイクロイックプリズム１６のダイクロイック膜１６ａを透過する。この後、立ち上げ用の平面ミラー１７で９０°光線方向を転じ、更に、第２レーザー光Ｌ２の平行光を収差補正素子組立体２１に入射させている。
【００５７】
そして、収差補正素子組立体２１内の液晶層２４を動作させないで第２レーザー光Ｌ２を収差補正素子組立体２１内の光透過性基板２３の外周領域で対物レンズ２６への開口数（ＮＡ）が０．６相当になるように開口制限させるも、光透過性基板２３の内周領域及び外周領域の内側と、液晶層２４とを順に透過させ、更に、収差補正素子組立体２１内の回折格子基板２５の内周領域で回折させた１次光によって球面収差を補正した後に、１次光による拡散光が対物レンズ２６に入射され、この第２レーザー光Ｌ２を対物レンズ２６で絞って得た第２レーザービームをＤＶＤ２のレーザービーム入射面２ａから入射させて信号面２ｂ上に集光している。
【００５８】
尚、第２レーザー光Ｌ２に対する収差補正素子組立体２１の作用についての詳細は後述する。
【００５９】
この後、対物レンズ２６で集光した第２レーザービームによってＤＶＤ２の信号面２ｂへの再生、記録、または消去が行われる。
【００６０】
更にこの後、ＤＶＤ２の信号面２ｂで反射された第２レーザービームによる戻りの第２反射光は往路と反対回りの円偏光となって対物レンズ２６に再入射し、１次光の第２反射光が対物レンズ２６により収束光となり、更に、収差補正素子組立体２１により平行光となった後に平面ミラー１７で９０°光線方向を転じ、第２ダイクロイックプリズム１６のダイクロイック膜１６ａを透過して、位相板１５を透過後に往路とは反対の直線偏光（ｓ偏光）となって、第１ダイクロイックプリズム１４のダイクロイック膜１４ａで反射されて９０°光線方向を転じ、コリメータレンズ３４で収束光となり、ＤＶＤ用集積デバイス３０中のホログラム素子３３によって回折し、第２光検出器３２に集光する。そして、第２光検出器３２でＤＶＤ２の信号面２ｂを再生した時のトラッキングエラー信号，フォーカスエラー信号，メインデータ信号を検出している。
【００６１】
この際、赤色半導体レーザー３１とＤＶＤ２の信号面２ｂとの間の光軸上に配置された集光光学系によって発生する球面収差を収差補正素子組立体２１で補正しているが、この球面収差が最小となった時に、対物レンズ２６とＤＶＤ２のレーザービーム入射面２ａとの間の距離、すなわち作動距離は０．３５ｍｍ程度である。
【００６２】
上記説明したように、ＤＶＤ２側では無偏光光学系であるが、往路と直交した直線偏光となるので、赤色半導体レーザー３１への第２反射光が与える影響はほとんどない。
【００６３】
次に、ＣＤ３に対応して赤外半導体レーザー４１側について説明すると、赤外半導体レーザー４１から出射した波長λ３＝７８０ｎｍの第３レーザー光Ｌ３は直線偏光（ｐ偏光）の発散光であり、この発散光がＣＤ用集積デバイス４０中のホログラム素子４３を通過してコリメータレンズ４４で平行光となる。
【００６４】
尚、上記したＣＤ用集積デバイス４０は、先に述べたＤＶＤ用集積デバイス３０と略同様な構成であり、赤外半導体レーザー４１と、この赤色半導体レーザー４１の右方に設置した第３光検出器４２と、赤外半導体レーザー４１及び第３光検出器４２の上方に設置したホログラム素子４３とを不図示の半導体基板上で一体化したものである。
【００６５】
また、コリメータレンズ４４を透過した第３レーザー光Ｌ３は、位相板４５を透過して円偏光となり、第２ダイクロイックプリズム１６のダイクロイック膜１６ａで反射されて９０°光線方向を転ずる。位相板４５は波長λ３の第３レーザー光Ｌ３が透過するときに（λ３）／４の位相差を与えるものである。この後、立ち上げ用の平面ミラー１７で９０°光線方向を転じ、更に、第３レーザー光Ｌ３の平行光を収差補正素子組立体２１に入射させている。
【００６６】
そして、収差補正素子組立体２１内の液晶層２４を動作させて第３レーザー光Ｌ３を収差補正素子組立体２１内の光透過性基板２３の外周領域で対物レンズ２６への開口数（ＮＡ）が０．４５相当になるように開口制限させるも、光透過性基板２３の内周領域を透過させた後に液晶層２４で外側に向かって僅かに屈折させ、更に、収差補正素子組立体２１内の回折格子基板２５の内周領域で第２レーザー光Ｌ２よりも拡散度を強めて回折させた１次光によって球面収差を補正した後に、第２レーザー光Ｌ２よりも拡散度を強めて回折された１次光による拡散光が対物レンズ２６に入射され、この第３レーザー光Ｌ３を対物レンズ２６で絞って得た第３レーザービームをＣＤ３のレーザービーム入射面３ａから入射させて信号面３ｂ上に集光している。
【００６７】
尚、第３レーザー光Ｌ３に対する収差補正素子組立体２１の作用についての詳細は後述する。
【００６８】
この後、対物レンズ２６で集光した第３レーザービームによってＣＤ３の信号面３ｂへの再生、記録、または消去が行われる。
【００６９】
更にこの後、ＣＤ３の信号面３ｂで反射された第３レーザービームによる戻りの第３反射光は往路と反対回りの円偏光となって対物レンズ２６に再入射し、１次光の第３反射光が対物レンズ２６により収束光となり、更に、収差補正素子組立体２１により平行光となった後に平面ミラー１７で９０°光線方向を転じ、第２ダイクロイックプリズム１６のダイクロイック膜１６ａで反射されて、位相板４５を透過後に往路とは反対の直線偏光（ｓ偏光）となり、コリメータレンズ４４で収束光となり、ＣＤ用集積デバイス４０中のホログラム素子４３によって回折し、第３光検出器４２に集光する。そして、第３光検出器４２でＣＤ３の信号面３ｂを再生した時のトラッキングエラー信号，フォーカスエラー信号，メインデータ信号を検出している。
【００７０】
この際、赤外半導体レーザー４１とＣＤ３の信号面３ｂとの間の光軸上に配置された集光光学系によって発生する球面収差を、収差補正素子組立体２１により第３レーザー光Ｌ３の平行光を第２レーザー光Ｌ２より拡散度を強めて回折させた１次光で補正しているが、この球面収差が最小となった時に、対物レンズ２６とＣＤ３のレーザービーム入射面３ａとの間の距離、すなわち作動距離は０．１３ｍｍ程度である。
【００７１】
上記説明したように、ＣＤ３側でも無偏光光学系であるが、往路と直交した直線偏光となるので、赤外半導体レーザー４１への第３反射光が与える影響はほとんどない。
【００７２】
ここで、実施例１の要部となる収差補正素子組立体２１と対物レンズ２６とについて図２〜図８を用いて順に説明する。
【００７３】
図２は図１に示した実施例１における収差補正素子組立体を説明するための図であり、（ａ）は上面図，（ｂ）は正面図，（ｃ）は凹凸状回折格子パターン部の凹凸形状図、
図３は超高密度光ディスク用として無限共役に最適化された対物レンズを用いて、超高密度光ディスク，ＤＶＤ，ＣＤを記録又は再生する場合を拡大して示した図、
図４は図２に示した収差補正素子組立体と、図３に示した対物レンズとにより、超高密度光ディスクを記録又は再生する場合を模式的に示した図、
図５は図２に示した収差補正素子組立体と、図３に示した対物レンズとにより、ＤＶＤを記録又は再生する場合を説明するための光線図、
図６は図２に示した収差補正素子組立体と、図３に示した対物レンズとにより、ＣＤを記録又は再生する場合を説明するための光線図、
図７は図２に示した収差補正素子組立体と、図３に示した対物レンズとにより、ＤＶＤ，ＣＤを記録又は再生した時に、ＤＶＤ，ＣＤに対して対物レンズシフト時の最良像面での波面収差を示した図、
図８は図２に示した収差補正素子組立体に、波長λ１〜λ３の第１〜第３レーザー光が入射した時の各回折効率と、凹凸状回折格子パターン部中の凹部の深さとの関係を示した図である。
【００７４】
まず、図２（ａ），（ｂ）に示した如く、実施例１の要部となる収差補正素子組立体２１では、枠体２２が上下を開口され且つ外側面及び内側面が正方形状に形成されており、この枠体２２内の下方部位に収納された光透過性基板２３と、枠体２２内の上方部位に収納された回折格子基板２５との間に液晶層２４が封入されている。
【００７５】
この際、光透過性基板２３及び回折格子基板２５は、光透過性のあるＳＩＬＩＣＡ（合成石英）とか、ＢＫ７（ホウケイ酸クラウンガラス）とか、透明樹脂などを用いて外形形状が５ｍｍ角の正方形状に形成されているが、この実施例１では両基板２３，２５共に厚さが１ｍｍのＳＩＬＩＣＡ（合成石英）を用いている。
【００７６】
そして、光透過性基板２３及び回折格子基板２５の硝材にＳＩＬＩＣＡ（合成石英）を用いた場合には、青色半導体レーザー１１（図１）から出射した波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１に対する屈折率Ｎ１は１．４６９５８であり、また、赤色半導体レーザー３１（図１）から出射した波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２に対する屈折率Ｎ２は１．４５６２７であり、更に、赤外半導体レーザー４１から出射した波長λ３＝７８０ｎｍの第３レーザー光Ｌ３に対する屈折率Ｎ３は１．４５３６７である。
【００７７】
まず、枠体２２内の下方部位に収納される光透過性基板２３は、液晶層２４と接する上面２３ａと、第１〜第３レーザー光Ｌ１〜Ｌ３が選択的に入射する下面２３ｂとが共に平坦面に形成されており、且つ、上面２３ａに液晶層２４を動作させるための下側透明電極（図示せず）が膜付けされている一方、下面２３ｂに光透過性平坦部２３ｂ１が中心“Ｏ”を中心にして直径φ１．８７ｍｍ以内の内周領域に円形状に形成され、且つ、光透過性平坦部２３ｂ１の外周に隣接して直径φ１．８７ｍｍ以上で直径φ２．６４ｍｍ以下の外周領域内に第３レーザー光Ｌ３に対して対物レンズ２６への開口数（ＮＡ）を０．４５相当になるように開口制限する第３レーザー光用開口制限部２３ｂ２がダイクロイック膜を用いてリング状に成膜されており、更に、第３レーザー光用開口制限部２３ｂ２の外周に隣接して直径φ２．６４ｍｍ以上で直径φ３．７４ｍｍ以下の外周領域内に第２レーザー光Ｌ２に対して対物レンズ２６への開口数（ＮＡ）を０．６相当になるように開口制限する第２レーザー光用開口制限部２３ｂ３がダイクロイック膜を用いてリング状に成膜されている。
【００７８】
従って、光透過性基板２３は、第１〜第３レーザー光源１１，３１，４１（図１）側の下面２３ｂに、円形状の光透過性平坦部２３ｂ１と、リング状の第３レーザー光用開口制限部２３ｂ２と、リング状の第２レーザー光用開口制限部２３ｂ３とが中心“Ｏ”から外周に向かって順に形成されていることになる。
【００７９】
この際、光透過性基板２３の下面２３ｂに形成した第３レーザー光用開口制限部２３ｂ２は、波長選択性を有するダイクロイック膜により青色半導体レーザー１１（図１）から出射した波長λ１＝４０５ｎｍ±８ｎｍの第１レーザー光Ｌ１を透過し、且つ、赤色半導体レーザー３１（図１）から出射した波長λ２＝６６０ｎｍ±１０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２を透過する一方、赤外半導体レーザー４１（図１）から出射した波長λ３＝７８０±１０ｎｍの第３レーザー光Ｌ３を遮蔽する特性を有している。
【００８０】
また、光透過性基板２３の下面２３ｂに形成した第２レーザー光用開口制限部２３ｂ３は、波長選択性を有するダイクロイック膜により青色半導体レーザー１１（図１）から出射した波長λ１＝４０５ｎｍ±８ｎｍの第１レーザー光Ｌ１を透過する一方、赤色半導体レーザー３１（図１）から出射した波長λ２＝６６０ｎｍ±１０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２を遮蔽し、且つ、赤外半導体レーザー４１（図１）から出射した波長λ３＝７８０±１０ｎｍの第３レーザー光Ｌ３を遮蔽する特性を有している。
【００８１】
尚、光透過性基板２３の下面２３ｂに形成した第３レーザー光用開口制限部２３ｂ２及び第２レーザー光用開口制限部２３ｂ３として波長選択性を有するダイクロイック膜を成膜せずに、これらに代えて同様の性能を有し、且つ、下記する回折格子基板２５に形成した凹凸状回折格子パターン部２５ａ１とは凹凸寸法が異なる凹凸状の回折格子を第３，第２レーザー光用開口制限部２３ｂ２，２３ｂ３の幅寸法で分割してそれぞれリング状に形成しても良い。あるいは、液晶層２４内を第３，第２レーザー光用開口制限部２３ｂ２，２３ｂ３の幅寸法で分割し、偏光方向によって第３，第２レーザー光Ｌ３，Ｌ２を遮蔽するように開口制限の役割を持たせても良い。
【００８２】
次に、枠体２２内の上方部位に収納される回折格子基板２５は、第１〜第３レーザー光Ｌ１〜Ｌ３が対物レンズ２６（図１）側に出射する上面２５ａと、液晶層２４が接する下面（２５ｂ）とを有し、上面２５ａ中で光透過性基板２３の光透過性平坦部２３ｂ１と液晶層２４を介して対向し、且つ、中心“Ｏ”を中心にした直径φ２．６４ｍｍの内周領域内に凹凸状回折格子パターン部２５ａ１が形成されていると共に、この凹凸状回折格子パターン部２５ａ１の外周に隣接した外周領域は凹凸状回折格子パターン部が形成されていない平坦な上面（平坦面）２５ａとなっている。
【００８３】
また、回折格子基板２５は、液晶層２４と接する下面（２５ｂ）が凸レンズ状の球面（又は非球面）２５ｂ１に形成されることで、液晶層２４の上面に凹レンズ状の球面（又は非球面）屈折機能が付加されると共に、この凸レンズ状の球面（又は非球面）２５ｂ１に沿って液晶層２４を動作させるための上側透明電極（図示せず）が膜付けされている。
【００８４】
また、図２（ｃ）に示した如く、回折格子基板２５の上面２５ａに形成した凸状回折格子パターン部２５ａ１は、凹凸部が径方向に複数本リング状に形成され、且つ、凹凸部の繰り返し周期Ｔが内周部から外周部に向かうにつれて徐々に狭めて形成されている。
【００８５】
また、回折格子基板２５の上面２５ａの内周領域において、段差が１段の凹凸状回折格子パターン部２５ａ１中の凹部の深さｄは、青色半導体レーザー１１（図１）から出射した波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１に対して回折作用が発生しないように下記の数１から求めると、全く回折せずに第１レーザー光Ｌ１の０次光をそのまま透過するようになっている。即ち、凹凸状回折格子パターン部２５ａ１中の凹部の深さｄが位相差２πの整数倍の時、０次回折効率が１００％となる。
【数１】
2005085340.tif 000003
【００８６】
上記した数１中で自然数ｋをｋ＝１とした場合に、回折格子基板２５の上面２５ａに形成した段差が１段の凹凸状回折格子パターン部２５ａ１中の凹部の深さｄは０．７６３μｍとなっている。
【００８７】
尚、後述する数５において、凹凸状回折格子パターン部２５ａ１をｎ値化した場合に段差数をｎ−１（但しｎは２以上の自然数）で表示しており、凹凸状回折格子パターン部２５ａ１の段差数が上記したように１段の場合に段差数ｎ−１中でｎ＝２を代入すれば、数５から凹凸状回折格子パターン部２５ａ１の段差が１段の場合に、波長λｉの第ｉレーザー光Ｌｉ（例えば、第２レーザー光Ｌ２の時にｉ＝２，第３レーザー光Ｌ３の時にｉ＝３）に対する１次光における最大回折効率が得られる凹凸状回折格子パターン部２５ａ１の凹凸部全体の深さｄｉが求められるが、これについては後で詳述する。
【００８８】
更に、回折格子基板２５の上面２５ａに形成した凹凸状回折格子パターン部２５ａ１は、後述するように赤色半導体レーザー３１（図１）から出射した波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２の平行光を回折させて得た１次光を対物レンズ２６を介してＤＶＤ２（図１）の信号面２ｂ上に照射した時に、この信号面２ｂ上での第２レーザー光Ｌ２のスポットが開口数（ＮＡ）＝０．６相当になり、第２レーザー光Ｌ２の１次光の球面収差が最小となるように下記の数２に示した位相差関数Φ（ｘ）により凹凸状回折格子パターン部２５ａ１の中心“Ｏ”からの半径方向の距離ｘにおける位相差が求まり、その位相差を２値化することによって半径方向の凹凸形状が決定する。尚、この数２によって求まる凹凸面形状をＢＩＮ２面（Ｂｉｎａｒｙ２面）と以下呼称する場合もある。
【数２】
2005085340.tif 000004
【００８９】
上記した数２において、凹凸状回折格子パターン部２５ａ１に対する位相差関数Φ（ｘ）中の位相差関数係数Ａ２〜Ａ８の一例を下記の表１に示す。
【表１】
2005085340.tif 000005
【００９０】
更に、光透過性基板２３の下面２３ｂ及び回折格子基板２５の上面２５ａに、反射率が０．５％以下の反射防止膜（図示せず）を成膜することで光透過率が９８％以上になっている。
【００９１】
次に、光透過性基板２３の上面２３ａと、光透過性を有する回折格子基板２５の下面（２５ｂ）との間に封入される液晶層２４は、例えば、ゲストホスト型液晶で一軸性の複屈折材料からなり、厚さが０．０５ｍｍ程度である。尚、図２及び図４〜図６中では１ｍｍ厚さの光透過性基板２３及び回折格子基板２５に対して、厚さが０．０５ｍｍ程度の液晶層２４を誇張して厚く図示している。
【００９２】
この際、液晶層２４の屈折率は、図示しない下側透明電極と上側透明電極との間に印加する電圧によって変化する。即ち、液晶層２４に電圧を印加しない時の非動作状態では液晶層２４内が長軸方向に対して平行になり、入射したレーザー光の偏光方向に依存せずに、全面透過する。この時、非動作状態の液晶層２４の屈折率ＮＬ１は略１．４５〜１．４７程度に設定されている。
【００９３】
一方、液晶層２４に電圧を印加した時の動作状態では液晶層２４内が長軸方向に対して直角になり、ｐ偏光のレーザー光のみを透過する。この時、動作状態の液晶層２４の屈折率ＮＬ２は１．７程度に上昇する。従って、この実施例１では、前述したように回折格子基板２５の下面（２５ｂ）に凸レンズ状の球面（又は非球面）２５ｂ１が形成されているために、この球面（又は非球面）２５ｂ１によって液晶層２４の上面は凹レンズ状の球面（又は非球面）屈折機能が働くことになる。
【００９４】
次に、図３に示した如く、実施例１の要部となる対物レンズ２６は、超高密度光ディスク用として設計されたものであり、硝材として例えばＮＢＦ１（ＨＯＹＡ製光学ガラス）を用いて、収差補正素子組立体２１と対向する第１面２６ａ側を非球面に形成すると共に、超高密度光ディスク１，ＤＶＤ２，ＣＤ３と対向する第２面２６ｂ側も非球面に形成している。
【００９５】
この際、対物レンズ２６の第２面２６ｂと超高密度光ディスク１のレーザービーム入射面１ａとの間の作動距離ＷＤ１は０．５ｍｍ程度であり、また、対物レンズ２６の第２面２６ｂとＤＶＤ２のレーザービーム入射面２ａとの間の作動距離ＷＤ２は０．３５ｍｍ程度であり、更に、対物レンズ２６の第２面２６ｂとＣＤ３のレーザービーム入射面３ａとの間の作動距離ＷＤ３は０．１３ｍｍ程度である。
【００９６】
そして、対物レンズ２６の硝材にＮＢＦ１（ＨＯＹＡ製光学ガラス）を用いた場合には、青色半導体レーザー１１（図１）から出射した波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１に対する屈折率Ｎ４は１．７６８９８５であり、また、赤色半導体レーザー３１（図１）から出射した波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２に対する屈折率Ｎ５は１．７３８５３２であり、更に、赤外半導体レーザー４１（図１）から出射した波長λ３＝７８０ｎｍの第３レーザー光Ｌ３に対する屈折率Ｎ６は１．７３３１７５０４である。
【００９７】
ここで、波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１により超高密度光ディスク１を記録又は再生するように無限共役で最適に設計した対物レンズ２６の仕様を下記の表２に示す。
【表２】
2005085340.tif 000006
【００９８】
この表２から、青色半導体レーザー１１（図１）から出射した第１レーザー光Ｌ１の設計波長λ１を例えば４０５ｎｍに設定し、且つ、対物レンズ２６は開口数（ＮＡ）が０．８５のものを使用する。
【００９９】
次に、対物レンズ２６の第１面２６ａ及び第２面２６ｂを非球面に形成する際、下記する数３の多項式を用いて非球面を表すものとする。
【数３】
2005085340.tif 000007
【０１００】
上記した数３の多項式を用いた時に、対物レンズ２６の第１面２６ａを非球面に形成するための非球面係数Ｂ４〜Ｂ１２の一例を下記の表３に示す。
【表３】
2005085340.tif 000008
【０１０１】
また、上記した数３の多項式を用いた時に、対物レンズ２６の第２面２６ｂを非球面に形成するための非球面係数Ｂ４〜Ｂ１０の一例を下記の表４に示す。
【表４】
2005085340.tif 000009
【０１０２】
更に、図２に示した収差補正素子組立体２１と、図３に示した対物レンズ２６とをレンズホルダ２０内に収納した時に、超高密度光ディスク１，ＤＶＤ２，ＣＤ３に対する各光学面関係についてそれぞれ下記の表５，表６，表７に順に示す。
【表５】
2005085340.tif 000010
【０１０３】
【表６】
2005085340.tif 000011
【０１０４】
【表７】
2005085340.tif 000012
【０１０５】
上記した表５〜表７から、収差補正素子組立体２１の合計厚さは、１．０ｍｍの光透過性基板２３と、０．００５ｍｍの液晶層２４と、１．０ｍｍの回折格子基板２５とを加算して図２（ｂ）に示したように２．００５ｍｍとなる。また、収差補正素子組立体２１と対物レンズ２６との間の空間は３．３ｍｍである。また、液晶層２４の面形状は、光透過性基板２３の下面（２３ｂ）に形成した凸レンズ状の球面（又は非球面）２３ｂ１による凹レンズ状の球面（又は非球面）である。また、回折格子基板２５の面形状は、先に説明した数２で求めた凹凸状回折格子パターン部２５ｂ１によるＢＩＮ２面である。また、対物レンズ２６の第１面２６ａの頂点における曲率半径は１．８１２１７１ｍｍであり、第２面２６ｂの頂点における曲率半径は−６．５０７５８４ｍｍであり、対物レンズ２６のレンズ厚さが３．１０４ｍｍである。
【０１０６】
次に、図２に示した収差補正素子組立体２１と、図３に示した対物レンズ２６とをレンズホルダ２０内に収納した状態で、超高密度光ディスク１，ＤＶＤ２，ＣＤ３を記録又は再生する場合について図４〜図６を用いて順に説明する。
【０１０７】
ここで、図４に示した如く、レンズホルダ２０内に収納した収差補正素子組立体２１と対物レンズ２６とにより超高密度光ディスク１を記録又は再生する場合に、対物レンズ２６の第２面２６ｂと超高密度光ディスク１のレーザービーム入射面１ａとの間で作動距離ＷＤ１が０．５ｍｍ程度に設定されている状態で青色半導体レーザー１１（図１）から出射した波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１をコリメータレンズ１２（図１）で平行光にし、この平行光を収差補正素子組立体２１に入射させている。
【０１０８】
この際、収差補正素子組立体２１内の液晶層２４は電圧を印加することなく予め非動作状態に設定されており、非動作状態の液晶層２４の屈折率ＮＬ１は前述したように略１．４５〜１．４７程度であり、一方、収差補正素子組立体２１内でＳＩＬＩＣＡ（合成石英）を用いた光透過性基板２３及び回折格子基板２５の各屈折率Ｎ１は波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１に対して前述したように１．４６９５８である。従って、超高密度光ディスク１の場合に、非動作状態の液晶層２４の屈折率ＮＬ１と、第１レーザー光Ｌ１に対する光透過性基板２３及び回折格子基板２５の各屈折率Ｎ１とが略同じ程度の値になっているため、第１レーザー光Ｌ１は液晶層２４で屈折されずにそのまま透過されるようになっている。
【０１０９】
上記の状態で、第１レーザー光Ｌ１の平行光を収差補正素子組立体２１に入射させた時に、この第１レーザー光Ｌ１を収差補正素子組立体２１内の光透過性基板２３の下面２３ｂの内周領域に円形状に形成した光透過性平坦部２３ｂ１と、この光透過性平坦部２３ｂ１の外側にダイクロイック膜を用いてリング状に順に成膜した第３レーザー光用開口制限部２３ｂ２及び第２レーザー光用開口制限部２３ｂ３とをそのまま透過させ、この後、この平行光を液晶層２４で屈折させることなくそのまま透過させ、更に、回折格子基板２５の上面２５ａの内周領域に形成した凹凸状回折格子パターン部２５ａ１でも回折させずに０次光をそのまま透過させ、平行光のままで対物レンズ２６の第１面２６ａに入射させている。
【０１１０】
そして、対物レンズ２６の第１，第２面２６ａ，２６ｂで絞った第１レーザービームを超高密度光ディスク１のレーザービーム入射面１ａから入射させてディスク基板厚さが０．１ｍｍの信号面１ｂ上に集光している。
【０１１１】
この場合には、波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１に対して、液晶層２４で屈折が生じず且つ回折格子基板２５の上面２５ａに形成した凹凸状回折格子パターン部２５ａ１で回折が生じないため、収差補正素子組立体２１での反射並びに吸収以外の光量損失がなく、前記したように凹凸状回折格子パターン部２５ａ１中の凹部の深さｄが０．７６３μｍに形成されている場合に、０次光の回折効率は１００％である。現時点では、波長λ１＝４０５ｎｍの青色半導体レーザー１１（図１）の出力が低いため、実施例１の光ピックアップ装置１０Ａの各光学部品においては、光量損失が少ないことが必須となっている。
【０１１２】
次に、図５に示した如く、レンズホルダ２０内に収納した収差補正素子組立体２１と対物レンズ２６とによりＤＶＤ２を記録又は再生する場合に、対物レンズ２６の第２面２６ｂとＤＶＤ２のレーザービーム入射面２ａとの間で作動距離ＷＤ２が０．３５ｍｍ程度に設定されている状態で赤色半導体レーザー３１（図１）から出射した波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２をコリメータレンズ３４（図１）で平行光にし、この平行光を収差補正素子組立体２１に入射させている。
【０１１３】
この際、収差補正素子組立体２１内の液晶層２４は電圧を印加することなく予め非動作状態に設定されており、非動作状態の液晶層２４の屈折率ＮＬ１は前述したように略１．４５〜１．４７程度であり、一方、収差補正素子組立体２１内でＳＩＬＩＣＡ（合成石英）を用いた光透過性基板２３及び回折格子基板２５の各屈折率Ｎ２は波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２に対して前述したように１．４５６２７である。従って、ＤＶＤ２の場合も、非動作状態の液晶層２４の屈折率ＮＬ１と、第２レーザー光Ｌ２に対する光透過性基板２３及び回折格子基板２５の各屈折率Ｎ２とが略同じ程度の値になっているため、第２レーザー光Ｌ２は液晶層２４で屈折されずにそのまま透過されるようになっている。
【０１１４】
上記の状態で、第２レーザー光Ｌ２の平行光を収差補正素子組立体２１に入射させた時に、この第２レーザー光Ｌ２を収差補正素子組立体２１内の光透過性基板２３の下面２３ｂの外周領域にダイクロイック膜を用いてリング状に成膜した第２レーザー光用開口制限部２３ｂ３で遮蔽して対物レンズ２６への開口数（ＮＡ）が０．６相当になるように開口制限させるも、光透過性基板２３の下面２３ｂの内周領域に円形状に形成した光透過性平坦部２３ｂ１及びこの光透過性平坦部２３ｂ１の外側にダイクロイック膜を用いてリング状に成膜した第３レーザー光用開口制限部２３ｂ２を透過させ、この後、この平行光を液晶層２４で屈折させることなくそのまま透過させ、更に、回折格子基板２５の上面２５ａの内周領域に形成した凹凸状回折格子パターン部２５ａ１で回折させた１次光によって球面収差を補正して、回折させて得た１次光による拡散光を対物レンズ２６の第１面２６ａに入射させている。
【０１１５】
そして、対物レンズ２６の第１，第２面２６ａ，２６ｂで絞った第２レーザービームをＤＶＤ２のレーザービーム入射面２ａから入射させてディスク基板厚さが０．６ｍｍの信号面２ｂ上に集光している。
【０１１６】
この場合、対物レンズ２６は超高密度光ディスク用として設計されているので、赤色半導体レーザー３１（図１）から出射した波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２に対して球面収差が大きくなるものの、回折格子基板２５の上面２５ａに形成した凹凸状回折格子パターン部２５ａ１で第２レーザー光Ｌ２に対して波面補正を行うことによって球面収差を補正しているので、ＤＶＤ２への記録又は再生に支障をきたさない。
【０１１７】
更に、図６に示した如く、レンズホルダ２０内に収納した収差補正素子組立体２１と対物レンズ２６とによりＣＤ３を記録又は再生する場合に、対物レンズ２６の第２面２６ｂとＣＤ３のレーザービーム入射面３ａとの間で作動距離ＷＤ３が０．１３ｍｍ程度に設定されている状態で赤外半導体レーザー４１（図１）から出射した波長λ３＝７８０ｎｍの第３レーザー光Ｌ３をコリメータレンズ４４（図１）で平行光とし、この平行光を収差補正素子組立体２１に入射させている。
【０１１８】
この際、収差補正素子組立体２１内の液晶層２４は電圧を印加して予め動作状態に設定されており、動作状態の液晶層２４の屈折率ＮＬ２は前述したように略１．７程度であり、一方、収差補正素子組立体２１内でＳＩＬＩＣＡ（合成石英）を用いた光透過性基板２３及び回折格子基板２５の各屈折率Ｎ３は波長λ３＝７８０ｎｍの第３レーザー光Ｌ３に対して前述したように１．４５３６７である。従って、ＣＤ３の場合には、動作状態の液晶層２４の屈折率ＮＬ２と、第３レーザー光Ｌ３に対する光透過性基板２３及び回折格子基板２５の各屈折率Ｎ３とが異なる値となり、液晶層２４と基板２３，２５間で屈折率差が生じているので、第３レーザー光Ｌ３に対して液晶層２４で屈折作用が生じることになる。
【０１１９】
上記の状態で、第３レーザー光Ｌ３の平行光を収差補正素子組立体２１に入射させた時に、この第３レーザー光Ｌ３を収差補正素子組立体２１内の光透過性基板２３の下面２３ｂの外周領域にダイクロイック膜を用いてリング状に順に成膜した第３レーザー光用開口制限部２３ｂ２及び第２レーザー光用開口制限部２３ｂ３で遮蔽して対物レンズ２６への開口数（ＮＡ）が０．４５相当になるように開口制限させるも、光透過性基板２３の下面２３ｂの内周領域に円形状に形成した光透過性平坦部２３ｂ１を透過させ、この後、この平行光を回折格子基板２５の下面（２５ｂ）に形成した凸レンズ状の球面（又は非球面）２５ｂ１により液晶層２４の上面で凹レンズ状の球面（又は非球面）屈折機能を働かせて第３レーザー光Ｌ３を外側に向かって僅かに屈折させ、更に、回折格子基板２５の上面２５ａの内周領域に形成した凹凸状回折格子パターン部２５ａ１で第２レーザー光Ｌ２よりも拡散度を強めて回折させた１次光によって球面収差を補正して、第２レーザー光Ｌ２よりも拡散度を強めて回折させて得た１次光による拡散光を対物レンズ２６の第１面２６ａに入射させている。
【０１２０】
そして、対物レンズ２６の第１，第２面２６ａ，２６ｂで絞った第３レーザービームをＣＤ３のレーザービーム入射面３ａから入射させてディスク基板厚さが１．２ｍｍの信号面３ｂ上に集光している。
【０１２１】
この場合、対物レンズ２６は超高密度光ディスク用として設計されているので、赤外半導体レーザー４１（図１）から出射した波長λ３＝７８０ｎｍの第３レーザー光Ｌ３に対して球面収差が大きくなるものの、回折格子基板２５の上面２５ａに形成した凹凸状回折格子パターン部２５ａ１の周期Ｔ｛図２（ｃ）｝が第２レーザービームに対して最適設計されているので、この凹凸状回折格子パターン部２５ａ１によって第３レーザー光Ｌ３に対して波面補正を行って球面収差を補正し、更に不足する球面収差補正量に対して液晶層２４の凹レンズ状の球面（又は非球面）屈折機能により拡散光とした第３レーザー光Ｌ３に対して有限補正を行って、波面補正と有限補正とを併せて球面収差を補正しているので、ＣＤ３への記録又は再生に支障をきたさない。
【０１２２】
上記から実施例１の光ピックアップ装置１０Ａでは、収差補正素子組立体２１に入射させる第１〜第３レーザー光Ｌ１〜Ｌ３の光束に対して、先に発明が解決しようとする課題でも述べたように、レーザー光の光束はできるだけ拡散光よりも平行光の状態で収差補正素子組立体２１に入射させることが望ましく、この実施例１では超高密度光ディスク用の第１レーザー光Ｌ１とＤＶＤ用の第２レーザー光Ｌ２とＣＤ用の第３レーザー光Ｌ３とを平行光の状態で収差補正素子組立体２１に入射させているために、第１〜第３レーザー光Ｌ１〜Ｌ３の光軸が対物レンズ２６の光軸に対して僅かにズレた場合でも球面収差の悪化が少なくなると共に、光ピックアップ装置１０Ａを組み立てる時に光軸調整が容易となる。
【０１２３】
また、第２，第３レーザー光Ｌ２，Ｌ３を平行光の状態で収差補正素子組立体２１に入射させているために、下記するようにＤＶＤ２，ＣＤ３に対する対物レンズシフト時の波面収差を従来例よりも向上させることができる。
【０１２４】
ここで、先に発明が解決しようとする課題で述べたように、図１に示した実施例１の光ピックアップ装置１０Ａを組み立てる際に、３種類の光学系の光軸と対物レンズ２６の光軸とのズレによる対物レンズシフト量が重要であることから、図７には、光ピックアップ装置１０Ａ内で対物レンズ２６のシフト量の許容範囲を±３００μｍ以内として対物レンズ２６を１００μｍ間隔でシフトした時の、ＤＶＤ２，ＣＤ３に対するそれぞれの波面収差を示している。
【０１２５】
図７から、ＤＶＤ２，ＣＤ３ともに対物レンズシフト時の波面収差は、マレシャルクライテリオンの０．０７λ  ｒｍｓ．以下である。この実施例１では、ＤＶＤ２を記録又は再生する場合に、波長λ２が６６０ｎｍである第２レーザー光Ｌ２を収差補正素子組立体２１に平行光の状態で入射させることにより、ＤＶＤ２に対して対物レンズシフト時の波面収差が良好になっている。また、ＣＤ３を記録又は再生する場合にも、波長λ３が７８０ｎｍである第３レーザー光Ｌ３を収差補正素子組立体２１に平行光の状態で入射させることにより、ＣＤ３に対しても対物レンズシフト時の波面収差が良好になっている。
【０１２６】
ここで、レンズホルダ２０内に収納した収差補正素子組立体２１と対物レンズ２６とにより超高密度光ディスク１，ＤＶＤ２，ＣＤ３を選択的に記録又は再生する場合に、回折格子基板２５の上面２５ａに形成した凹凸状回折格子パターン部２５ａ１中の凹凸部の周期Ｔ｛図２（ｃ）｝が波長に比べて十分大きく、薄い素子とみなせる時に、凹凸状回折格子パターン部２５ａ１を透過した後のｍ次回折効率ηｍはスカラー理論を用いて、下記の数４で表される。
【数４】
2005085340.tif 000013
【０１２７】
この際、数４中の凹凸状回折格子パターン部２５ａ１中の凹凸部の周期Ｔは、計算を容易にするために一定な値として計算しているものであるが、前述したように凹凸状回折格子パターン部２５ａ１中の凹凸部の周期Ｔは内周部から外周部に向かうにつれて徐々に狭めて形成されている。
【０１２８】
次に、図８は超高密度光ディスク用である波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１と、ＤＶＤ用である波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２と、ＣＤ用である波長λ＝７８０ｎｍの第３レーザー光Ｌ３とを回折格子基板２５の上面２５ａに形成した凹凸状回折格子パターン部２５ａ１に入射させた時に、第１レーザー光Ｌ１の０次光の回折効率と、第２レーザー光Ｌ２の１次光の回折効率と、第３レーザー光Ｌ３の１次光の回折効率とを上記した数４を用いて算出した結果を表している。
【０１２９】
ここで、前述したように、回折格子基板２５の上面２５ａに形成した凹凸状回折格子パターン部２５ａ１中の凹部の深さｄ＝０．７６３μｍは、超高密度光ディスク用である波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１に対応して設計した値であり、この凹凸状回折格子パターン部２５ａ１中の凹部の深さｄが０．７６３μｍ（波長λ１に対して、位相差２π）である時に第１レーザー光Ｌ１の０次光の回折効率は図８中のＱ線上で１００％となる。
【０１３０】
一方、凹凸状回折格子パターン部２５ａ１中の凹部の深さｄが０．７６３μｍである時に、ＤＶＤ用である波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２に対する１次光の回折効率は３７．１％となり、また、ＣＤ用である波長λ３＝７８０ｎｍの第３レーザー光Ｌ３に対する１次光の回折効率は４０．５％となり、この４０．５％の値は第３レーザー光Ｌ３に対して最大回折効率となる。
【０１３１】
上記に対して、ＤＶＤ用である波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２に対する１次光の回折効率が最大となる条件を求めると、図８中のＰ線上で凹凸状回折格子パターン部２５ａ１中の凹部の深さｄが０．６４２μｍとなり、この時に第２レーザー光Ｌ２に対する１次光の最大回折効率は４０．５％である。一方、凹凸状回折格子パターン部２５ａ１中の凹部の深さｄが０．６４２μｍである時には、超高密度光ディスク用である波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１に対する０次光の回折効率は７７．２％となり、また、ＣＤ用であるλ３＝７８０ｎｍの第３レーザービームに対する１次光の回折効率は３８．１％となる。
【０１３２】
上記から超高密度光ディスク１と、ＤＶＤ２と、ＣＤ３とを記録又は再生するシステムが成立するためには、波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１と、波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２と、波長λ３＝７８０ｎｍの第３レーザー光Ｌ３とに対して共に、収差補正素子組立体２１内の回折格子基板２５上での高い回折効率が得られることが望ましい。この際、ＤＶＤ用となる波長λ２が６６０ｎｍ程度の赤色半導体レーザー３１（図１）は高出力のものが量産できるようになってきているとはいうものの、少しでも高い回折効率が望ましい。一方、超高密度光ディスク用となる波長λ１が４０５ｎｍ程度の青色半導体レーザー１１（図１）は低出力ではあるが、１００％の回折効率が必須ではなく、多少の回折効率の低下は許容される。例えば、超高密度光ディスク１での回折効率は７０％以上を確保しつつ、若干の犠牲を払い、ＤＶＤ２，ＣＤ３で最大回折効率に近く、高い回折効率を保った、バランスの取れた設計が求められる。
【０１３３】
上記条件を考慮すると、回折格子基板２５の上面２５ａに形成した凹凸状回折格子パターン部２５ａ１中の凹部の深さｄは、第１レーザー光Ｌ１に対して略最大回折効率が得られる深さと、第２レーザー光Ｌ２に対して略最大回折効率が得られる深さとの間（図８中のＰ線とＱ線とに挟まれた区間）になるように設定すると、波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１に対して回折効率が７７％以上得られ、且つ、波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２及び波長λ３＝７８０ｎｍの第３レーザー光Ｌ３に対して回折効率が共に３７％以上得られる。
【０１３４】
上記した凹凸状回折格子パターン部２５ａ１を作製する時に、１０ｎｍ程度の深さ誤差が生じる場合があっても、図８中のＰ線とＱ線とに挟まれた区間（波長λ１に対して、位相差１．６８πから２πの範囲）であれば、共に高い回折効率を確保できる。
【０１３５】
更に、回折格子基板２５の上面２５ａに形成した凹凸状回折格子パターン部２５ａ１は、段差が１段の凹凸構造であるので、第２レーザー光Ｌ２の１次光と対称に−１次光や高次光が発生するが、第２レーザー光Ｌ２の１次光以外の回折光はＤＶＤ２の信号面２ｂ上には結像しないので、影響はほとんどない。
【０１３６】
尚、一般的に、波長λｉの第ｉレーザー光Ｌｉに対して、ｎ値化した（凹凸段差がｎ−１段）凹凸状回折格子パターン部２５ａ１中の凹部全体の深さｄｉは、下記の数５の関係を満たす時、１次回折効率が最大となる。尚、凹凸状回折格子パターン部２５ａ１中で一段当たりの深さは、凹凸状回折格子パターン部２５ａ１中の凹部全体の深さｄｉを段差数ｎ−１で除算すれば良い。
【数５】
2005085340.tif 000014
【０１３７】
また、上記した数５において、凹凸状回折格子パターン部２５ａ１の段差が１段、即ち、段差数ｎ−１中でｎ＝２の場合に、波長λ２（λｉ中でｉ＝２）の第２レーザー光Ｌ２に対して回折格子基板２５の屈折率がＮ２で、且つ、１次光の回折効率が最大となる図８中のＰ線と対応した凹凸状回折格子パターン部２５ａ１中の凹部の深さｄｐは下記の数６で表される。
【数６】
2005085340.tif 000015
【０１３８】
更に、前記した数１において、波長λ１の第１レーザー光Ｌ１に対して回折格子基板２５の屈折率がＮ１で、且つ、０次光の回折効率が最大となる図８中のＱ線と対応した凹凸状回折格子パターン部２５ａ１中の凹部の深さｄｑは下記の数７で表される。
【数７】
2005085340.tif 000016
【０１３９】
上記から、超高密度光ディスク１，ＤＶＤ２，ＣＤ３ともに高効率でバランスの良い回折効率を取るためには、凹凸状回折格子パターン部２５ａ１中の凹部の深さｄを数６で得られた凹部の深さｄｐと、数７で得られた凹部の深さｄｑとの間になるように設定することが望ましい。
【０１４０】
尚、実施例１では、回折格子基板２５の上面２５ａに形成した凹凸状回折格子パターン部２５ａの段差が１段の場合を説明したが、凹凸状回折格子パターン部２５ａ１は段差が１段に限らず、複数段の階段状回折格子パターン部（図示せず）としても良い。
【０１４１】
次に、本発明に係る実施例１の光ピックアップ装置１０Ａにおいて、先に説明した収差補正素子組立体２１内で光透過性基板２３の下面２３ｂの外周領域に形成した第２レーザー光用開口制限部２３ｂ３を削除して、一部簡素化を図った変形例の収差補正素子組立体２１’を適用した場合について、先に説明した図１と、新たな図９〜図１２とを用いて説明する。尚、図９〜図１２中において、実施例１と同じ構成部材は同じ符番を付して図示し、詳細な説明を省略する。
【０１４２】
図９は本発明に係る実施例１の光ピックアップ装置において、一部簡素化を図った変形例の収差補正素子組立体を説明するための図であり、（ａ）は上面図，（ｂ）は正面図，（ｃ）は凹凸状回折格子パターン部の凹凸形状図、
図１０は図９に示した変形例の収差補正素子組立体と、図３に示した対物レンズとにより、超高密度光ディスクを記録又は再生する場合を模式的に示した図、
図１１は図９に示した変形例の収差補正素子組立体と、図３に示した対物レンズとにより、ＤＶＤを記録又は再生する場合を説明するための光線図、
図１２は図９に示した変形例の収差補正素子組立体と、図３に示した対物レンズとにより、ＣＤを記録又は再生する場合を説明するための光線図である。
【０１４３】
本発明に係る実施例１の光ピックアップ装置１０Ａにおいて、先に説明した収差補正素子組立体２１に代えて一部簡素化を図った変形例の収差補正素子組立体２１’は、図１に示したように、レンズホルダ２０内の下方部位に収納されており、この収差補正素子組立体２１’の上方部位に対物レンズ２６が収納されている。
【０１４４】
図９（ａ），（ｂ）に示した如く、一部簡素化を図った変形例の収差補正素子組立体２１’は、先に図２（ａ），（ｂ）を用いて説明した収差補正素子組立体２１と略同様に、枠体２２内の下方部位に収納された光透過性基板２３’と、枠体２２内の上方部位に収納された回折格子基板２５との間に液晶層２４が封入されており、ここでは光透過性基板２３’の下面２３ｂのみが先に説明した収差補正素子組立体２１内の光透過性基板２３の下面２３ｂに対して一部異なっているだけである。
【０１４５】
即ち、上記した光透過性基板２３’の下面２３ｂには、光透過性平坦部２３ｂ１が中心“Ｏ”を中心にして直径φ１．８７ｍｍ以内の内周領域に円形状に形成され、且つ、光透過性平坦部２３ｂ１の外周に隣接して直径φ１．８７ｍｍ以上で直径φ３．７４ｍｍ以下の外周領域内に第３レーザー光Ｌ３に対して対物レンズ２６への開口数（ＮＡ）を０．４５相当になるように開口制限する第３レーザー光用開口制限部２３ｂ４がダイクロイック膜を用いてリング状に成膜されている。
【０１４６】
この際、光透過性基板２３’の下面２３ｂに形成した第３レーザー光用開口制限部２３ｂ４は、波長選択性を有するダイクロイック膜により青色半導体レーザー１１（図１）から出射した波長λ１＝４０５ｎｍ±８ｎｍの第１レーザー光Ｌ１を透過する一方、赤色半導体レーザー３１（図１）から出射した波長λ２＝６６０ｎｍ±１０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２を遮蔽し、且つ、赤外半導体レーザー４１（図１）から出射した波長λ３＝７８０±１０ｎｍの第３レーザー光Ｌ３を遮蔽する特性を有している。
【０１４７】
更に、光透過性基板２３’の下面２３ｂに形成した第３レーザー光用開口制限部２３ｂ４は、先に、図２（ａ），（ｂ）で説明した光透過性基板２３の下面２３ｂに形成した第３，第２レーザー光用開口制限部２３ｂ２，２３ｂ３を含む領域に成膜されており、第２レーザー光用開口制限部２３ｂ３が成膜されない分だけ、変形例の収差補正素子組立体２１’を安価に製作できるものである。
【０１４８】
そして、上記のように構成した変形例の収差補正素子組立体２１’と対物レンズ２６とをレンズホルダ２０内に収納して、超高密度光ディスク１，ＤＶＤ２，ＣＤ３を記録又は再生する時の光線図は図１０，図１１，図１２に示した如くとなる。
【０１４９】
ここで、図１０に示した如く、レンズホルダ２０内に収納した変形例の収差補正素子組立体２１’と対物レンズ２６とにより超高密度光ディスク１を記録又は再生する場合に、対物レンズ２６の第２面２６ｂと超高密度光ディスク１のレーザービーム入射面１ａとの間で作動距離ＷＤ１が０．５ｍｍ程度に設定されている状態で青色半導体レーザー１１（図１）から出射した波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１をコリメータレンズ１２（図１）で平行光にし、この平行光を収差補正素子組立体２１’に入射させている。
【０１５０】
この際、収差補正素子組立体２１’内の液晶層２４は実施例１と同様に電圧を印加することなく予め非動作状態に設定されているので、前述したように、非動作状態の液晶層２４の屈折率ＮＬ１と、第１レーザー光Ｌ１に対する光透過性基板２３’及び回折格子基板２５の各屈折率Ｎ１とが略同じ程度の値になっているため、第１レーザー光Ｌ１は液晶層２４で屈折されずにそのまま透過されるようになっている。
【０１５１】
上記の状態で、第１レーザー光Ｌ１の平行光を収差補正素子組立体２１’に入射させた時に、この第１レーザー光Ｌ１を収差補正素子組立体２１’内の光透過性基板２３’の下面２３ｂの内周領域に円形状に形成した光透過性平坦部２３ｂ１と、この光透過性平坦部２３ｂ１の外側にダイクロイック膜を用いてリング状に成膜した第３レーザー光用開口制限部２３ｂ４とをそのまま透過させ、この後、この平行光を液晶層２４で屈折させることなくそのまま透過させ、更に、回折格子基板２５の上面２５ａの内周領域に形成した凹凸状回折格子パターン部２５ａ１でも回折させずに０次光をそのまま透過させ、平行光のままで対物レンズ２６の第１面２６ａに入射させている。
【０１５２】
そして、対物レンズ２６の第１，第２面２６ａ，２６ｂで絞った第１レーザービームを超高密度光ディスク１のレーザービーム入射面１ａから入射させてディスク基板厚さが０．１ｍｍの信号面１ｂ上に集光している。
【０１５３】
この場合には、波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１に対して、液晶層２４で屈折が生じず且つ回折格子基板２５の上面２５ａに形成した凹凸状回折格子パターン部２５ａ１で回折が生じないため、収差補正素子組立体２１’での反射並びに吸収以外の光量損失がなく、前記したように凹凸状回折格子パターン部２５ａ１中の凹部の深さｄが０．７６３μｍの場合に、０次光の回折効率は１００％である。
【０１５４】
次に、図１１に示した如く、レンズホルダ２０内に収納した変形例の収差補正素子組立体２１’と対物レンズ２６とによりＤＶＤ２を記録又は再生する場合に、対物レンズ２６の第２面２６ｂとＤＶＤ２のレーザービーム入射面２ａとの間で作動距離ＷＤ２が０．３５ｍｍ程度に設定されている状態で赤色半導体レーザー３１（図１）から出射した波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２をコリメータレンズ３４（図１）で平行光にし、この平行光を収差補正素子組立体２１’に入射させている。
【０１５５】
この際、収差補正素子組立体２１’内の液晶層２４は電圧を印加することなく予め非動作状態に設定されているので、前述したように、非動作状態の液晶層２４の屈折率ＮＬ１と、第２レーザー光Ｌ２に対する光透過性基板２３’及び回折格子基板２５の各屈折率Ｎ２とが略同じ程度の値になっているため、第２レーザー光Ｌ２は液晶層２４で屈折されずにそのまま透過されるようになっている。
【０１５６】
上記の状態で、第２レーザー光Ｌ２の平行光を収差補正素子組立体２１’に入射させた時に、この第２レーザー光Ｌ２を収差補正素子組立体２１’内の光透過性基板２３’の下面２３ｂの内周領域に円形状に形成した光透過性平坦部２３ｂ１と、この光透過性平坦部２３ｂ１の外側にダイクロイック膜を用いてリング状に成膜した第３レーザー光用開口制限部２３ｂ４とをそのまま透過させ、この後、この平行光を液晶層２４で屈折させることなくそのまま透過させ、更に、回折格子基板２５の上面２５ａの内周領域に形成した凹凸状回折格子パターン部２５ａ１で回折させた１次光によって球面収差を補正して、回折させて得た１次光による拡散光を対物レンズ２６の第１面２６ａに入射させている。
【０１５７】
この際、光透過性基板２３’の下面２３ｂに入射させた平行光のうちで回折格子基板２５の上面２５ａの内周領域に形成した凹凸状回折格子パターン部２５ａ１より外側でφ２．６４ｍｍ以上の外周領域の平行光は凹凸状回折格子パターン部が形成されていない平坦な上面２５ａの外周領域をそのまま透過させて対物レンズ２６に入射させているので、収差補正素子組立体２１’上での周辺部の収差は大きく、内周と外周の波面は非連続で変化し、波面の連続性が保たれなくなり、対物レンズ２６を通過した外周光はＤＶＤ２の信号面２ｂ上でスポット形成に寄与しない。言い換えると、前述したように、回折格子基板２５の上面２５ａの内周領域に形成した凹凸状回折格子パターン部２５ａ１はＤＶＤ２に対して対物レンズ２６への開口数が０．６相当になるように形成されているため、第２レーザー光Ｌ２による外周の平行光は凹凸状回折格子パターン部２５ａ１を通過しないのでＤＶＤ２に対して対物レンズ２６への開口数が制限された状態でスポット形成に寄与しない。
【０１５８】
一方、光透過性基板２３’の下面２３ｂに入射させた平行光のうちで回折格子基板２５の上面２５ａの内周領域に形成した凹凸状回折格子パターン部２５ａ１より内側でφ２．６４ｍｍ以内の内周領域の平行光のみを凹凸状回折格子パターン部２５ａ１で回折させた１次光によって球面収差を補正して対物レンズ２６の第１面２６ａに入射させているので、ＤＶＤ２の信号面２ｂ上でスポットが形成される。
【０１５９】
そして、対物レンズ２６の第１，第２面２６ａ，２６ｂで絞った第２レーザービームをＤＶＤ２のレーザービーム入射面２ａから入射させてディスク基板厚さが０．６ｍｍの信号面２ｂ上に集光している。
【０１６０】
この場合、対物レンズ２６は超高密度光ディスク用として設計されているので、赤色半導体レーザー３１（図１）から出射した波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２に対して球面収差が大きくなるものの、回折格子基板２５の上面２５ａに形成した凹凸状回折格子パターン部２５ａ１で第２レーザー光Ｌ２に対して波面補正を行うことによって球面収差を補正しているので、ＤＶＤ２への記録又は再生に支障をきたさない。
【０１６１】
更に、図１２に示した如く、レンズホルダ２０内に収納した変形例の収差補正素子組立体２１’と対物レンズ２６とによりＣＤ３を記録又は再生する場合に、対物レンズ２６の第２面２６ｂとＣＤ３のレーザービーム入射面３ａとの間で作動距離ＷＤ３が０．１３ｍｍ程度に設定されている状態で赤外半導体レーザー４１（図１）から出射した波長λ３＝７８０ｎｍの第３レーザー光Ｌ３をコリメータレンズ４４（図１）で平行光とし、この平行光を収差補正素子組立体２１’に入射させている。
【０１６２】
この際、収差補正素子組立体２１’内の液晶層２４は電圧を印加して予め動作状態に設定されているので、前述したように、動作状態の液晶層２４の屈折率ＮＬ２と、第３レーザー光Ｌ３に対する光透過性基板２３’及び回折格子基板２５の各屈折率Ｎ３とが異なる値となり、液晶層２４と基板２３’，２５間で屈折率差が生じているので、第３レーザー光Ｌ３に対して液晶層２４で屈折作用が生じることになる。
【０１６３】
上記の状態で、第３レーザー光Ｌ３の平行光を収差補正素子組立体２１’に入射させた時に、この第３レーザー光Ｌ３を収差補正素子組立体２１’内の光透過性基板２３’の下面２３ｂの外周領域にダイクロイック膜を用いてリング状に成膜した第３レーザー光用開口制限部２３ｂ４で遮蔽して対物レンズ２６への開口数（ＮＡ）が０．４５相当になるように開口制限させるも、光透過性基板２３’の下面２３ｂの内周領域に円形状に形成した光透過性平坦部２３ｂ１を透過させ、この後、この平行光を回折格子基板２５の下面（２５ｂ）に形成した凸レンズ状の球面（又は非球面）２５ｂ１により液晶層２４の上面で凹レンズ状の球面（又は非球面）屈折機能を働かせて第３レーザー光Ｌ３を外側に向かって僅かに屈折させ、更に、回折格子基板２５の上面２５ａの内周領域に形成した凹凸状回折格子パターン部２５ａ１で第２レーザー光Ｌ２よりも拡散度を強めて回折させた１次光によって球面収差を補正して、第２レーザー光Ｌ２よりも拡散度を強めて回折させて得た１次光による拡散光を対物レンズ２６の第１面２６ａに入射させている。
【０１６４】
そして、対物レンズ２６の第１，第２面２６ａ，２６ｂで絞った第３レーザービームをＣＤ３のレーザービーム入射面３ａから入射させてディスク基板厚さが１．２ｍｍの信号面３ｂ上に集光している。
【０１６５】
この場合、対物レンズ２６は超高密度光ディスク用として設計されているので、赤外半導体レーザー４１（図１）から出射した波長λ３＝７８０ｎｍの第３レーザー光Ｌ３に対して球面収差が大きくなるものの、回折格子基板２５の上面２５ａに形成した凹凸状回折格子パターン部２５ａ１の周期Ｔ｛図９（ｃ）｝が第２レーザービームに対して最適設計されているので、この凹凸状回折格子パターン部２５ａ１によって第３レーザー光Ｌ３に対して波面補正を行って球面収差を補正し、更に不足する球面収差補正量に対して液晶層２４の凹レンズ状の球面（又は非球面）屈折機能により拡散光とした第３レーザー光Ｌ３に対して有限補正を行って、波面補正と有限補正とを併せて球面収差を補正しているので、ＣＤ３への記録又は再生に支障をきたさない。
【０１６６】
そして、一部簡素化を図った変形例の収差補正素子組立体２１’を用いた場合でも、超高密度光ディスク用の第１レーザー光Ｌ１とＤＶＤ用の第２レーザー光Ｌ２とＣＤ用の第３レーザー光Ｌ３とを平行光の状態で収差補正素子組立体２１’に入射させているために、先に説明した収差補正素子組立体２１と同様に、第１〜第３レーザー光Ｌ１〜Ｌ３の光軸が対物レンズ２６の光軸に対して僅かにズレた場合でも球面収差の悪化が少なくなると共に、光ピックアップ装置１０Ａを組み立てる時に光軸調整が容易となり、更に、先に図７を用いて説明したと同様に、ＤＶＤ２，ＣＤ３に対する対物レンズシフト時の波面収差を従来例よりも向上させることができる。
【０１６７】
更に、一部簡素化を図った変形例の収差補正素子組立体２１’でも、回折格子基板２５の上面２５ａに形成した凹凸状回折格子パターン部２５ａ１中の凹部の深さｄを、先に図８を用いて説明したと同様に、波長λ１が４０５ｎｍである第１レーザー光Ｌ１に対して略最大回折効率が得られる深さと、波長λ２が６６０ｎｍである第２レーザー光Ｌ２に対して略最大回折効率が得られる深さとの間になるように設定することで、前述したように波長λ３が７８０ｎｍである第３レーザー光Ｌ３に対しても略最大回折効率が得られるために、超高密度光ディスク１，ＤＶＤ２，ＣＤ３を良好に記録又は再生できる。
【０１６８】
尚、以上詳述した実施例１，この実施例１を一部変形した変形例の収差補正素子組立体２１，２１’では、回折格子基板２５の下面（２５ｂ）に形成した凸レンズ状の球面（又は非球面）２５ｂ１により液晶層２４の上面に凹レンズ状の球面（又は非球面）屈折機能を持たせたが、これに限らず、ここでの図示を省略するものの、回折格子基板２５の下面（２５ｂ）を平坦に形成し且つ光透過性基板２３，２３’の上面２３ａに凸レンズ状の球面（又は非球面）を形成すれば、液晶層２４の下面に凹レンズ状の球面（又は非球面）屈折機能を持たせることができる。この場合には、光透過性基板２３，２３’及び回折格子基板２５を前記したＳＩＬＩＣＡ（合成石英）よりも屈折率が高い材料を用い、液晶層２４の非動作時に液晶層２４の屈折率を光透過性基板２３，２３’及び回折格子基板２５の屈折率と略同じ値になるように高く設定し、一方、液晶層２４の動作時に液晶層２４の屈折率を光透過性基板２３，２３’及び回折格子基板２５の屈折率よりも低い値となるように液晶層２４に電圧を印加すれば良いものである。
【実施例２】
【０１６９】
図１３は本発明に係る実施例２光ピックアップ装置の全体構成を示した図、
図１４は図１３に示した実施例２における収差補正素子組立体を説明するための図であり、（ａ）は上面図，（ｂ）は正面図，（ｃ）は凹凸状回折格子パターン部の凹凸形状図、
図１５は図１４に示した収差補正素子組立体と、図３に示した対物レンズとにより、超高密度光ディスクを記録又は再生する場合を模式的に示した図、
図１６は図１４に示した収差補正素子組立体と、図３に示した対物レンズとにより、ＤＶＤを記録又は再生する場合を説明するための光線図、
図１７は図１４に示した収差補正素子組立体と、図３に示した対物レンズとにより、ＣＤを記録又は再生する場合を説明するための光線図、
図１８は図１４に示した収差補正素子組立体と、図３に示した対物レンズとにより、ＤＶＤ，ＣＤを記録又は再生した時に、ＤＶＤ，ＣＤに対して対物レンズシフト時の最良像面での波面収差を示した図である。
【０１７０】
図１３に示した本発明に係る実施例２の光ピックアップ装置１０Ｂは、先に図１を用いて説明した本発明に係る実施例１の光ピックアップ装置１０Ａに対して収差補正素子組立体５１のみが異なるものであり、ここでは説明の便宜上、先に示した構成部材に対しては同一の符号を付して図示し、且つ、実施例１に対して異なる構成部材に新たな符号を付して異なる点を中心にして説明する。
【０１７１】
図１３に示した如く、本発明に係る実施例２の光ピックアップ装置１０Ｂも、実施例１と同様に、超高密度光ディスク１と、超高密度光ディスク１よりも記録密度が低く且つ超高密度光ディスク１よりもディスク基板厚さが厚いＤＶＤ２と、ＤＶＤ２よりも記録密度が低く且つＤＶＤ２よりもディスク基板厚さが厚いＣＤ３と、第１〜第３光記録媒体１〜３の各信号面１ｂ〜３ｂを適宜組み合わせて一体的に積層した組み合わせ型光記録媒体とを選択的に記録又は再生できるように開発したものである。
【０１７２】
この際、超高密度光ディスク用に設計した対物レンズ２６は、実施例１と同じ仕様であるので説明を省略するが、レンズホルダ２０の下方部位に実施例２の要部となる収差補正素子組立体５１が収納されている点が実施例１に対して異なる点である。
【０１７３】
即ち、図１４（ａ），（ｂ）に示した如く、実施例２の要部となる収差補正素子組立体５１では、枠体５２が上下を開口され且つ外側面及び内側面が正方形状に形成されており、この枠体５２内の下方部位に収納された光透過性基板５３と、枠体５２内の上方部位に収納された回折格子基板５５との間に液晶層５４が封入されている。
【０１７４】
この際、光透過性基板５３及び回折格子基板５５は、光透過性のあるＳＩＬＩＣＡ（合成石英）とか、ＢＫ７（ホウケイ酸クラウンガラス）とか、透明樹脂などを用いて外形形状が５ｍｍ角の正方形状に形成されているが、この実施例２でも両基板５３，５５共に厚さが１ｍｍのＳＩＬＩＣＡ（合成石英）を用いている。
【０１７５】
まず、枠体５２内の下方部位に収納される光透過性基板５３は、実施例１と同じように、液晶層５４と接する上面５３ａと、第１〜第３レーザー光Ｌ１〜Ｌ３が選択的に入射する下面５３ｂとが共に平坦面に形成されており、且つ、上面５３ａに液晶層５４を動作させるための下側透明電極（図示せず）が膜付けされている一方、下面５３ｂに光透過性平坦部５３ｂ１が中心“Ｏ”を中心にして直径φ１．８７ｍｍ以内の内周領域に円形状に形成され、且つ、光透過性平坦部５３ｂ１の外周に隣接して直径φ１．８７ｍｍ以上で直径φ２．６４ｍｍ以下の内側外周領域内に第３レーザー光Ｌ３に対して対物レンズ２６への開口数（ＮＡ）を０．４５相当に開口制限する第３レーザー光用開口制限部５３ｂ２がダイクロイック膜を用いてリング状に成膜されており、更に、第３レーザー光用開口制限部５３ｂ２の外周に隣接して直径φ２．６４ｍｍ以上で直径φ３．７４ｍｍ以下の外周領域内に第２レーザー光Ｌ２に対して対物レンズ２６への開口数（ＮＡ）を０．６相当になるように開口制限する第２レーザー光用開口制限部５３ｂ３がダイクロイック膜を用いてリング状に成膜されている。
【０１７６】
従って、光透過性基板５３は、第１〜第３レーザー光源１１，３１，４１（図１）側の下面５３ｂに、円形状の光透過性平坦部５３ｂ１と、リング状の第３レーザー光用開口制限部５３ｂ２と、リング状の第２レーザー光用開口制限部５３ｂ３とが中心“Ｏ”から外周に向かって順に形成されていることになる。この際、第３，第２レーザー光用開口制限部５３ｂ２，５３ｂ３に成膜される各ダイクロイック膜の波長選択特性は実施例１と同じである。
【０１７７】
次に、枠体５２内の上方部位に収納される回折格子基板５５は、実施例１と同様に、第１〜第３レーザー光Ｌ１〜Ｌ３が対物レンズ２６（図１）側に出射する上面５５ａと、液晶層５４が接する下面５５ｂとを有し、上面５５ａ中で光透過性基板５３の光透過性平坦部５３ｂ１と液晶層５４を介して対向し、且つ、中心“Ｏ”を中心にした直径φ２．６４ｍｍの内周領域内に凹凸状回折格子パターン部５５ａ１が形成されていると共に、この凹凸状回折格子パターン部５５ａ１の外周に隣接した外周領域は凹凸状回折格子パターン部が形成されていない平坦な上面（平坦面）５５ａとなっている。
【０１７８】
また、図１４（ｃ）に示した如く、回折格子基板５５の上面５５ａに形成した凸状回折格子パターン部５５ａ１は、凹凸部が径方向に複数本リング状に形成され、且つ、凹凸部の繰り返し周期Ｔが内周部から外周部に向かうにつれて徐々に狭めて形成されていると共に、凹凸状回折格子パターン部５５ａ１中の凹部の深さｄは先に説明した数１により設定され、また、凹凸状回折格子パターン部５５ａ１の中心“Ｏ”からの半径方向の距離ｘにおける位相差は先に説明した数２及び表１により設定されている。
【０１７９】
また、回折格子基板５５は、液晶層５４と接する下面５５ｂ側が実施例１に対して異なっており、この下面５５ｂ側で中心“Ｏ”を中心にした直径φ２．６４ｍｍの内周領域内に階段状回折格子面（又はブレーズ状回折格子面）５５ｂ１が形成されることで、液晶層５４の上面に回折機能が付加されると共に、この階段状回折格子面（又はブレーズ状回折格子面）５５ｂ１の外周に隣接した外周領域は階段状回折格子面（又はブレーズ状回折格子面）が形成されていない平坦な下面５５ｂとなっている。尚、ブレーズ状回折格子面の図示を省略しているものの、ブレーズ状回折格子面は鋸歯状の回折格子が複数本リング状に形成されているものである。
【０１８０】
そして、回折格子基板５５の下面５５ｂに形成した階段状回折格子面（又はブレーズ状回折格子面）５５ｂ１に沿って液晶層５４を動作させるための上側透明電極（図示せず）が膜付けされている。
【０１８１】
この際、階段状回折格子面（又はブレーズ状回折格子面）５５ｂ１は、階段の段数を増やしてブレーズ形状に近づけるほど、高い回折効率が得られると共に、先に説明した数２によって求まるＢＩＮ２面（回折面）に形成されている。
【０１８２】
ここで、先に説明した数２において、階段状回折格子面（又はブレーズ状回折格子面）５５ｂ１に対する位相差関数Φ（ｘ）中の位相差関数係数Ａ２〜Ａ８の一例を下記の表８に示す。
【表８】
2005085340.tif 000017
【０１８３】
上記から回折格子基板５５は、液晶層５４に接する下面５５ｂに階段状回折格子面（又はブレーズ状回折格子面）５５ｂ１を形成することで液晶層５４の上面に回折機能を付加し、且つ、対物レンズ２６側の上面５５ａの内周領域に階段状回折格子面（又はブレーズ状回折格子面）５５ｂ１と異なる形状で凹凸状回折格子パターン部５５ａ１を形成すると共にこの凹凸状回折格子パターン部５５ａ１の外側を平坦に形成したものである。
【０１８４】
次に、光透過性基板５３の上面５３ａと、光透過性を有する回折格子基板５５の下面５５ｂとの間に封入される液晶層５４は、実施例１と同様に、例えば、ゲストホスト型液晶で一軸性の複屈折材料からなり、厚さが０．０５ｍｍ程度である。また、液晶層５４の屈折率は実施例１と同じであり、非動作時の屈折率ＮＬ１は略１．４５〜１．４７程度に設定され、一方、動作時の屈折率ＮＬ２は略１．７程度に上昇する。
【０１８５】
従って、この実施例２では、前述したように回折格子基板５５の下面５５ｂに階段状回折格子面（又はブレーズ状回折格子面）５５ｂ１が形成されているために、この階段状回折格子面（又はブレーズ状回折格子面）５５ｂ１によって液晶層５４の上面は回折機能が働くことになる。尚、図１４〜図１７中では１ｍｍ厚さの光透過性基板５３及び回折格子基板５５に対して、厚さが０．０５ｍｍ程度の液晶層５４を誇張して厚く図示している。
【０１８６】
ここで、上記のように構成した収差補正素子組立体５１と対物レンズ２６とをレンズホルダ２０内に収納した時に、超高密度光ディスク１，ＤＶＤ２，ＣＤ３に対する各光学面関係についてそれぞれ下記の表９，表１０，表１１に順に示す。
【表９】
2005085340.tif 000018
【０１８７】
【表１０】
2005085340.tif 000019
【０１８８】
【表１１】
2005085340.tif 000020
【０１８９】
上記した表９〜表１１では、先に実施例１で説明した表５〜表７に対して液晶層５４の面形状が回折格子基板５５の下面５５ｂに形成した階段状回折格子面（又はブレーズ状回折格子面）５５ｂ１によるＢＩＮ２面（回折面）になっている点が異なるものである。
【０１９０】
これに伴って、収差補正素子組立体５１と対物レンズ２６とをレンズホルダ２０内に収納した時に、超高密度光ディスク１，ＤＶＤ２，ＣＤ３を記録又は再生する時の光線図は図１５，図１６，図１７に示した如くとなる。
【０１９１】
ここで、図１５，図１６，図１７にそれぞれ示した超高密度光ディスク１，ＤＶＤ２，ＣＤ３への各動作は、先に説明した実施例１で図４，図５，図６を用いて説明した各動作と略同じであるので以下簡略に説明する。
【０１９２】
まず、図１５に示した如く、超高密度光ディスク１を記録又は再生する場合には、収差補正素子組立体５１内の液晶層５４を非動作状態に設定した上で、第１レーザー光Ｌ１の平行光を収差補正素子組立体５１内の光透過性基板５３の下面５３ｂに形成した光透過性平坦部５３ｂ１及び第３，第２レーザー光用開口制限部５３ｂ２，５３ｂ３と、液晶層５４とを順に透過させ、この後、回折格子基板５５の上面５５ａに形成した凹凸状回折格子パターン部５５ａ１で回折させることなくそのまま透過して０次光による平行光を対物レンズ２６に入射している。
【０１９３】
また、図１６に示した如く、ＤＶＤ２を記録又は再生する場合には、収差補正素子組立体５１内の液晶層５４を非動作状態に設定した上で、第２レーザー光Ｌ２の平行光を収差補正素子組立体５１内の光透過性基板５３の下面５３ｂに形成した第２レーザー光用開口制限部５３ｂ３で対物レンズ２６への開口数が０．６相当になるように開口制限させるも、光透過性基板５３の下面５３ｂに形成した光透過性平坦部５３ｂ１及び第３レーザー光用開口制限部５３ｂ２と、液晶層５４とを順に透過させ、この後、回折格子基板５５の上面５５ａに形成した凹凸状回折格子パターン部５５ａ１で回折させた１次光によって球面収差を補正してこの１次光による拡散光を対物レンズ２６に入射している。
【０１９４】
また、図１７に示した如く、ＣＤ３を記録又は再生する場合には、収差補正素子組立体５１内の液晶層５４を動作状態に設定した上で、第３レーザー光Ｌ３の平行光を収差補正素子組立体５１内の光透過性基板５３の下面５３ｂに形成した第３，第２レーザー光用開口制限部５３ｂ２，５３ｂ３で対物レンズ２６への開口数が０．４５相当になるように開口制限させるも、光透過性基板５３の下面５３ｂに形成した光透過性平坦部５３ｂ１を透過させ、この後、回折格子基板５５の下面５５ｂに形成した階段状回折格子面（又はブレーズ状回折格子面）５５ｂ１により液晶層５４の上面で回折機能を働かせて第３レーザー光Ｌ３を外側に向かって僅かに回折させ、更に、回折格子基板２５の上面２５ａに形成した凹凸状回折格子パターン部２５ａ１で第２レーザー光Ｌ２よりも拡散度を強めて回折させた１次光によって球面収差を補正してこの１次光による拡散光を対物レンズ２６に入射させている。
【０１９５】
そして、実施例２における光ピックアップ装置１０Ｂ内で対物レンズ２６のシフト量の許容範囲を±３００μｍ以内として対物レンズ２６を１００μｍ間隔でシフトした時の、ＤＶＤ２，ＣＤ３に対するそれぞれの波面収差は図１８に示した結果が得られた。
【０１９６】
図１８から、ＤＶＤ２，ＣＤ３ともに対物レンズシフト時の波面収差は、マレシャルクライテリオンの０．０７λ  ｒｍｓ．以下である。この実施例２でも、ＤＶＤ２を記録又は再生する場合に、波長λ２が６６０ｎｍである第２レーザー光Ｌ２を収差補正素子組立体５１に平行光の状態で入射させることにより、ＤＶＤ２に対して対物レンズシフト時の波面収差が良好になっている。また、ＣＤ３を記録又は再生する場合にも、波長λ３が７８０ｎｍである第３レーザー光Ｌ３を収差補正素子組立体５１に平行光の状態で入射させることにより、ＣＤ３に対しても対物レンズシフト時の波面収差が良好になっていると共に、回折格子基板５５の下面５５ｂに形成した階段状回折格子面（又はブレーズ状回折格子面）５５ｂ１を精度良く形成することで、先に図７で示した実施例１よりもＣＤ３に対して対物レンズシフト時の波面収差がより改善できた。
【０１９７】
また、実施例２の収差補正素子組立体５１でも、回折格子基板５５の上面５５ａに形成した凹凸状回折格子パターン部５５ａ１中の凹部の深さｄを、先に図８を用いて説明したと同様に、波長λ１が４０５ｎｍである第１レーザー光Ｌ１に対して略最大回折効率が得られる深さと、波長λ２が６６０ｎｍである第２レーザー光Ｌ２に対して略最大回折効率が得られる深さとの間になるように設定することで、前述したように波長λ３が７８０ｎｍである第３レーザー光Ｌ３に対しても略最大回折効率が得られるために、超高密度光ディスク１，ＤＶＤ２，ＣＤ３を良好に記録又は再生できる。
【０１９８】
次に、本発明に係る実施例２の光ピックアップ装置１０Ｂにおいて、先に説明した収差補正素子組立体５１内で光透過性基板５３の下面５３ｂの外周領域に形成した第２レーザー光用開口制限部５３ｂ３を削除して、一部簡素化を図った変形例の収差補正素子組立体５１’を適用した場合について、先に説明した図１３と、新たな図１９〜図２２とを用いて説明する。尚、図１９〜図２２中において、実施例２と同じ構成部材は同じ符番を付して図示し、詳細な説明を省略する。
【０１９９】
図１９は本発明に係る実施例２の光ピックアップ装置において、一部簡素化を図った変形例の収差補正素子組立体を説明するための図であり、（ａ）は上面図，（ｂ）は正面図，（ｃ）は凹凸状回折格子パターン部の凹凸形状図、
図２０は図１９に示した変形例の収差補正素子組立体と、図３に示した対物レンズとにより、超高密度光ディスクを記録又は再生する場合を模式的に示した図、
図２１は図１９に示した変形例の収差補正素子組立体と、図３に示した対物レンズとにより、ＤＶＤを記録又は再生する場合を説明するための光線図、
図２２は図１９に示した変形例の収差補正素子組立体と、図３に示した対物レンズとにより、ＣＤを記録又は再生する場合を説明するための光線図である。
【０２００】
本発明に係る実施例２の光ピックアップ装置１０Ｂにおいて、先に説明した収差補正素子組立体５１に代えて一部簡素化を図った変形例の収差補正素子組立体５１’は、図１８に示したように、レンズホルダ２０内の下方部位に収納されており、この収差補正素子組立体５１’の上方部位に対物レンズ２６が収納されている。
【０２０１】
図１９（ａ），（ｂ）に示した如く、一部簡素化を図った変形例の収差補正素子組立体５１’は、先に図１４（ａ），（ｂ）を用いて説明した収差補正素子組立体５１と略同様に、枠体５２内の下方部位に収納された光透過性基板５３’と、枠体５２内の上方部位に収納された回折格子基板５５との間に液晶層５４が封入されており、ここでは光透過性基板５３’の下面５３ｂのみが先に説明した収差補正素子組立体５１内の光透過性基板５３の下面５３ｂに対して一部異なっているだけである。
【０２０２】
即ち、上記した光透過性基板５３’の下面５３ｂには、光透過性平坦部５３ｂ１が中心“Ｏ”を中心にして直径φ１．８７ｍｍ以内の内周領域に円形状に形成され、且つ、光透過性平坦部５３ｂ１の外周に隣接して直径φ１．８７ｍｍ以上で直径φ３．７４ｍｍ以下の外周領域内に第３レーザー光Ｌ３に対して対物レンズ２６への開口数（ＮＡ）を０．４５相当になるよう開口制限する第３レーザー光用開口制限部５３ｂ４がダイクロイック膜を用いてリング状に成膜されている。
【０２０３】
従って、光透過性基板５３’の下面５３ｂに形成した第３レーザー光用開口制限部５３ｂ４は、先に、図１４（ａ），（ｂ）で説明した第３，第２レーザー光用開口制限部５３ｂ２，５３ｂ３を含む領域に成膜されており、第２レーザー光用開口制限部５３ｂ３が成膜されない分だけ、変形例の収差補正素子組立体５１’を安価に製作できるものである。
【０２０４】
そして、上記のように構成した変形例の収差補正素子組立体５１’と対物レンズ２６とをレンズホルダ２０内に収納して、超高密度光ディスク１，ＤＶＤ２，ＣＤ３を記録又は再生する時の光線図は図２０，図２１，図２２に示した如くとなる。
【０２０５】
ここで、図２０，図２１，図２２にそれぞれ示した超高密度光ディスク１，ＤＶＤ２，ＣＤ３への各動作は、先に説明した実施例１の変形例で図１０，図１１，図１２を用いて説明した各動作と略同じであるので以下簡略に説明する。
【０２０６】
まず、図２０に示した如く、超高密度光ディスク１を記録又は再生する場合には、収差補正素子組立体５１’内の液晶層５４を非動作状態に設定した上で、第１レーザー光Ｌ１の平行光を収差補正素子組立体５１’内の光透過性基板５３’の下面５３ｂに形成した光透過性平坦部５３ｂ１及び第３レーザー光用開口制限部５３ｂ４と、液晶層５４とを順に透過させ、この後、回折格子基板５５の上面５５ａに形成した凹凸状回折格子パターン部５５ａ１で回折させることなくそのまま透過して０次光による平行光を対物レンズ２６に入射している。
【０２０７】
また、図２１に示した如く、ＤＶＤ２を記録又は再生する場合には、収差補正素子組立体５１’内の液晶層５４を非動作状態に設定した上で、第２レーザー光Ｌ２の平行光を収差補正素子組立体５１’内の光透過性基板５３’の下面５３ｂに形成した光透過性平坦部５３ｂ１及び第３レーザー光用開口制限部５３ｂ４と、液晶層５４とを順に透過させ、この後、回折格子基板５５の上面５５ａに形成した凹凸状回折格子パターン部５５ａ１で回折させた１次光によって球面収差を補正してこの１次光による拡散光を対物レンズ２６に入射している。この際、光透過性基板５３’の下面５３ｂに入射させた平行光のうちで回折格子基板５５の上面５５ａの内周領域に形成した凹凸状回折格子パターン部５５ａ１より外側でφ２．６４ｍｍ以上の外周領域の平行光は凹凸状回折格子パターン部が形成されていない平坦な上面５５ａの外周領域をそのまま透過させて対物レンズ２６に入射させているので、対物レンズ２６を通過した外周光はＤＶＤ２の信号面２ｂ上でスポット形成に寄与しない。
【０２０８】
一方、光透過性基板５３’の下面５３ｂに入射させた平行光のうちで回折格子基板５５の上面５５ａの内周領域に形成した凹凸状回折格子パターン部５５ａ１より内側でφ２．６４ｍｍ以内の内周領域の平行光のみを凹凸状回折格子パターン部５５ａ１で回折させた１次光によって球面収差を補正して対物レンズ２６の第１面２６ａに入射させているので、ＤＶＤ２の信号面２ｂ上でスポットが形成される。
【０２０９】
また、図２２に示した如く、ＣＤ３を記録又は再生する場合には、収差補正素子組立体５１’内の液晶層５４を動作状態に設定した上で、第３レーザー光Ｌ３の平行光を収差補正素子組立体５１’内の光透過性基板５３’の下面５３ｂに形成した第３レーザー光用開口制限部５３ｂ４で対物レンズ２６への開口数が０．４５相当になるように開口制限させるも、光透過性基板５３’の下面５３ｂに形成した光透過性平坦部５３ｂ１を透過させ、この後、回折格子基板５５の下面５５ｂに形成した階段状回折格子面（又はブレーズ状回折格子面）５５ｂ１により液晶層５４の上面で回折機能を働かせて第３レーザー光Ｌ３を外側に向かって僅かに回折させ、更に、回折格子基板２５の上面２５ａに形成した凹凸状回折格子パターン部２５ａ１で第２レーザー光Ｌ２よりも拡散度を強めて回折させた１次光によって球面収差を補正してこの１次光による拡散光を対物レンズ２６に入射させている。
【０２１０】
そして、上記した変形例の収差補正素子組立体５１’でも第２実施例と略同様な効果が得られる。
【０２１１】
尚、以上詳述した実施例２，この実施例２を一部変形した変形例の収差補正素子組立体５１，５１’では、回折格子基板５５の下面５５ｂに形成した階段状回折格子面（又はブレーズ状回折格子面）５５ｂ１により液晶層５４の上面に回折機能を持たせたが、これに限らず、ここでの図示を省略するものの、回折格子基板５５の下面５５ｂを平坦に形成し且つ光透過性基板５３，５３’の上面５３ａに階段状回折格子面（又はブレーズ状回折格子面）を形成すれば、液晶層５４の下面に回折機能を持たせることができる。この場合にも実施例１で述べたと同様に、光透過性基板５３，５３’及び回折格子基板５５を前記したＳＩＬＩＣＡ（合成石英）よりも屈折率が高い材料を用い、液晶層５４の非動作時に液晶層５４の屈折率を光透過性基板５３，５３’及び回折格子基板５５の屈折率と略同じ値になるように高く設定し、一方、液晶層５４の動作時に液晶層５４の屈折率を光透過性基板５３，５３’及び回折格子基板５５の屈折率よりも低い値となるように液晶層５４に電圧を印加すれば良いものである。
【図面の簡単な説明】
【０２１２】
【図１】本発明に係る実施例１の光ピックアップ装置の全体構成を示した図である。
【図２】図１に示した実施例１における収差補正素子組立体を説明するための図であり、（ａ）は上面図，（ｂ）は正面図，（ｃ）は凹凸状回折格子パターン部の凹凸形状図である。
【図３】超高密度光ディスク用として無限共役に最適化された対物レンズを用いて、超高密度光ディスク，ＤＶＤ，ＣＤを記録又は再生する場合を拡大して示した図である。
【図４】図２に示した収差補正素子組立体と、図３に示した対物レンズとにより、超高密度光ディスクを記録又は再生する場合を模式的に示した図である。
【図５】図２に示した収差補正素子組立体と、図３に示した対物レンズとにより、ＤＶＤを記録又は再生する場合を説明するための光線図である。
【図６】図２に示した収差補正素子組立体と、図３に示した対物レンズとにより、ＣＤを記録又は再生する場合を説明するための光線図である。
【図７】図２に示した収差補正素子組立体と、図３に示した対物レンズとにより、ＤＶＤ，ＣＤを記録又は再生した時に、ＤＶＤ，ＣＤに対して対物レンズシフト時の最良像面での波面収差を示した図である。
【図８】図２に示した収差補正素子組立体に、波長λ１〜λ３の第１〜第３レーザー光が入射した時の各回折効率と、凹凸状回折格子パターン部中の凹部の深さとの関係を示した図である。
【図９】本発明に係る実施例１の光ピックアップ装置において、一部簡素化を図った変形例の収差補正素子組立体を説明するための図であり、（ａ）は上面図，（ｂ）は正面図，（ｃ）は凹凸状回折格子パターン部の凹凸形状図である。
【図１０】図９に示した変形例の収差補正素子組立体と、図３に示した対物レンズとにより、超高密度光ディスクを記録又は再生する場合を模式的に示した図である。
【図１１】図９に示した変形例の収差補正素子組立体と、図３に示した対物レンズとにより、ＤＶＤを記録又は再生する場合を説明するための光線図である。
【図１２】図９に示した変形例の収差補正素子組立体と、図３に示した対物レンズとにより、ＣＤを記録又は再生する場合を説明するための光線図である。
【図１３】本発明に係る実施例２光ピックアップ装置の全体構成を示した図である。
【図１４】図１３に示した実施例２における収差補正素子組立体を説明するための図であり、（ａ）は上面図，（ｂ）は正面図，（ｃ）は凹凸状回折格子パターン部の凹凸形状図である。
【図１５】図１４に示した収差補正素子組立体と、図３に示した対物レンズとにより、超高密度光ディスクを記録又は再生する場合を模式的に示した図である。
【図１６】図１４に示した収差補正素子組立体と、図３に示した対物レンズとにより、ＤＶＤを記録又は再生する場合を説明するための光線図である。
【図１７】図１４に示した収差補正素子組立体と、図３に示した対物レンズとにより、ＣＤを記録又は再生する場合を説明するための光線図である。
【図１８】図１４に示した収差補正素子組立体と、図３に示した対物レンズとにより、ＤＶＤ，ＣＤを記録又は再生した時に、ＤＶＤ，ＣＤに対して対物レンズシフト時の最良像面での波面収差を示した図である。
【図１９】本発明に係る実施例２の光ピックアップ装置において、一部簡素化を図った変形例の収差補正素子組立体を説明するための図であり、（ａ）は上面図，（ｂ）は正面図，（ｃ）は凹凸状回折格子パターン部の凹凸形状図である。
【図２０】図１９に示した変形例の収差補正素子組立体と、図３に示した対物レンズとにより、超高密度光ディスクを記録又は再生する場合を模式的に示した図である。
【図２１】図１９に示した変形例の収差補正素子組立体と、図３に示した対物レンズとにより、ＤＶＤを記録又は再生する場合を説明するための光線図である。
【図２２】図１９に示した変形例の収差補正素子組立体と、図３に示した対物レンズとにより、ＣＤを記録又は再生する場合を説明するための光線図である。
【図２３】従来の光ヘッド装置の形態を示した図である。
【図２４】（ａ）〜（ｃ）は従来の光ヘッド装置において、３種類の光学系からの出射光を３種類の光ディスクにそれぞれ照射する状態を模式的に示した図である。
【図２５】従来の光ヘッド装置において、ＤＶＤ及びＣＤに対して対物レンズシフト時の波面収差を示した図である。
【符号の説明】
【０２１３】
１…第１光記録媒体（超高密度光ディスク）、
１ａ…レーザービーム入射面、１ｂ…信号面、
２…第２光記録媒体（ＤＶＤ）、２ａ…レーザービーム入射面、２ｂ…信号面、
３…第３光記録媒体（ＤＶＤ）、３ａ…レーザービーム入射面、３ｂ…信号面、
５…光ディスク駆動装置、６…スピンドルモータ、７…ターンテーブル、
１０Ａ…本発明に係る実施例１の光ピックアップ装置、
１０Ｂ…本発明に係る実施例２の光ピックアップ装置、
１１…第１レーザー光源（青色半導体レーザー）、
１２…コリメータレンズ、１３…偏光ビームスプリッタ、
１４…第１ダイクロイックプリズム、１５…位相板、
１６…第２ダイクロイックプリズム、１７…平面ミラー、２０…レンズホルダ、
２１…実施例１の収差補正素子組立体、
２１’…実施例１の収差補正素子組立体を一部変形させた変形例の収差補正素子組立体、
２２…枠体、２３，２３’…光透過性基板、２３ａ…上面、２３ｂ…下面、
２３ｂ１…光透過性平坦部、２３ｂ２…第３レーザー光用開口制限部、
２３ｂ３…第２レーザー光用開口制限部、２３ｂ４…第３レーザー光用開口制限部、
２４…液晶層、
２５…回折格子基板、２５ａ…上面、２５ａ１…凹凸状回折格子パターン部、
２５ｂ…下面、２５ｂ１…凸レンズ状の球面（又は非球面）、
２６…対物レンズ、２６ａ…第１面、２６ｂ…第２面、
３０…ＤＶＤ用集積デバイス、
３１…第２レーザー光源（赤色半導体レーザー）、
３４…コリメータレンズ、
４０…ＣＤ用集積デバイス、
４１…第３レーザー光源（赤外半導体レーザー）、
４４…コリメータレンズ、４５…位相板、
５１…実施例２の収差補正素子組立体、
５１’…実施例２の収差補正素子組立体を一部変形させた変形例の収差補正素子組立体、
５２…枠体、５３，５３’…光透過性基板、５３ａ…上面、５３ｂ…下面、
５３ｂ１…光透過性平坦部、５３ｂ２…第３レーザー光用開口制限部、
５３ｂ３…第２レーザー光用開口制限部、５３ｂ４…第３レーザー光用開口制限部、
５４…液晶層、
５５…回折格子基板、
５５ａ…上面、５５ａ１…凹凸状回折格子パターン部、５５ｂ…下面、
５５ｂ１…階段状回折格子面（又はブレーズ状回折格子面）、
ｄ…回折格子基板の凹凸状回折格子パターン部中の凹部の深さ、
Ｌ１〜Ｌ３…第１〜第３レーザー光、
λ１〜λ３…第１〜第３レーザー光の波長。
【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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