(57)【要約】【課題】  複数種類の光ディスクに対して互換性を有すると共に、対物光学系の光学設計の自由度を犠牲にすることなく、低コスト化、小型化に有利な光ピックアップ装置及びこの光ピックアップ装置を搭載した光情報記録再生装置を提供する。【解決手段】  本発明の光ピックアップ装置は、第１光源乃至第３光源のうち、少なくとも２つの光源は、それぞれの発光点が１つの筐体に収められたパッケージ光源ユニットであり、アクチュエータと、該アクチュエータにより光軸方向に駆動される可動レンズ群とから構成される倍率調整用光学ユニットを備える。可動レンズ群は、アクチュエータにより光軸方向に駆動されることで、パッケージ光源ユニットから射出される光束の波長に応じて、対物光学系の倍率を変化させる。【選択図】図１
2005108321.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長λ１の第１光束を射出する第１光源と、該波長λ１よりも長い波長λ２の第２光束を射出する第２光源と、該波長λ２よりも長い波長λ３の第３光束を射出する第３光源と、前記波長が互いに異なる少なくとも３種類の光源から射出された光束を記録密度が互いに異なる少なくとも３種類の光ディスクの情報記録面上に集光するための対物光学系と、倍率調整用光学ユニットとから構成される光ピックアップ装置において、
前記第１光源乃至前記第３光源のうち、少なくとも２つの光源は、それぞれの発光点が１つの筐体に収められたパッケージ光源ユニットであって、
前記倍率調整用光学ユニットは、前記パッケージ光源ユニットと、前記対物光学系との間の光路中に配設されると共に、アクチュエータと、該アクチュエータにより光軸方向に駆動される可動レンズ群とから構成され、
前記可動レンズ群は、前記アクチュエータにより光軸方向に駆動されることで、前記パッケージ光源ユニットから射出される光束の波長に応じて、前記対物光学系の倍率を変化させることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記可動レンズ群は、少なくとも２つのレンズ群から構成され、これらのレンズ群のうち、少なくとも１つのレンズ群が前記アクチュエータにより光軸方向に駆動されることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記可動レンズ群は、少なくとも１つの負レンズ群と、少なくとも１つの正レンズ群とから構成されることを特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記第１光源乃至前記第３光源のうち、前記第２光源と前記第３光源が前記パッケージ光源ユニットであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記パッケージ光源ユニットから射出される波長が互いに異なる光束により情報の記録及び／又は再生を行う光ディスクは、情報記録面を保護するための保護層の厚さが互いに異なり、
前記可動レンズ群は、前記アクチュエータにより光軸方向に駆動されることで、前記光ディスクの保護層の厚さの違いに起因する球面収差を補正することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記パッケージ光源ユニットから射出される波長が互いに異なる光束により情報の記録及び／又は再生を行う光ディスクのうち、記録密度が大きい光ディスクは、前記光源ユニット側から順に、光学的透明層と情報記録面とが交互に積層された多層構造を有し、
前記多層構造において、前記光源ユニットに最も近い情報記録面から順に、第１情報記録面、第２情報記録面、・・・、第ｎ情報記録面、としたとき、前記可動レンズ群は、前記アクチュエータにより光軸方向に駆動されることで、前記対物光学系が前記第ｉ情報記録面から前記ｊ情報記録面にフォーカスジャンプする際に発生する球面収差を補正することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記対物光学系は、プラスチックレンズを少なくとも１つ有し、前記可動レンズ群は、前記アクチュエータにより光軸方向に駆動されることで、前記対物光学系中のプラスチックレンズの環境温度変化に伴う屈折率変化及び／又は屈折率分布に起因する球面収差を補正することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
前記可動レンズ群は、前記アクチュエータにより光軸方向に駆動されることで、前記パッケージ光源ユニットから射出される波長が互いに異なる光束の波長差に起因して前記対物光学系で発生する球面収差を補正することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
前記可動レンズ群は、前記アクチュエータにより光軸方向に駆動されることで、前記パッケージ光源ユニットから射出される波長が互いに異なる光束のうち、最も波長が短い光束の波長が±１０ｎｍの範囲内で変化した際に、前記対物光学系の色収差に起因して発生する球面収差を補正することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】
前記可動レンズ群は、前記アクチュエータにより更に、光軸に対して垂直方向へのシフト駆動、及び／又は、光軸に対してチルト駆動されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１１】
前記可動レンズ群は、前記アクチュエータにより、光軸に対して垂直方向へのシフト駆動、及び／又は、光軸に対してチルト駆動されることで、前記対物光学系のトラッキング駆動により発生するコマ収差を低減することを特徴とする請求項１０に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１２】
前記可動レンズ群は、前記アクチュエータにより、光軸に対して垂直方向へのシフト駆動、及び／又は、光軸に対してチルト駆動されることで、前記光ディスクの傾きにより発生するコマ収差を低減することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１３】
前記可動レンズ群は、前記アクチュエータにより、前記光ディスクの回転に追従して光軸に対して垂直方向へのシフト駆動、及び／又は、光軸に対してチルト駆動されることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置を搭載したことを特徴とする光情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、映像情報などの光記録媒体として急速に普及しつつあるＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）は、波長６５０ｎｍの赤色半導体レーザと開口数（ＮＡ）０．６５の対物光学系を使用することで１面あたり４．７ＧＢの情報を記録が可能であるが、より高密度な情報を高い転送レートで記録／再生するために、更なる高密度化・大容量化の要望が強くなってきている。光ディスクの高密度化・大容量化を達成するためには、周知のように対物光学系で集光されるスポットの径を小さくすればよく、そのためには、レーザ光源の短波長化や対物光学系の高開口数化が必要となる。
レーザ光源の短波長化に関しては、波長４０５ｎｍの青紫色半導体レーザや青紫色ＳＨＧレーザ等が実用化されつつあり、これらの青紫色レーザ光源とＮＡ０．６５の対物光学系との組合せにより、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１面あたり１５ＧＢ程度の情報の記録が可能となる（以下、本明細書では、青紫色レーザ光源を使用する光ディスクを総称して「高密度光ディスク」と呼ぶ）。
【０００３】
また、対物光学系の高ＮＡ化に関しては、青紫色レーザ光源からの光束をＮＡ０．８５の対物光学系により集光して情報の記録／再生を行う光ディスクの規格が提案されており、この規格の光ディスクでは、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１面あたり２３ＧＢ程度の情報の記録が可能である。
尚、ＮＡ０．８５の対物光学系を使用する高密度光ディスクでは、光ディスクの傾き（スキュー）に起因して発生するコマ収差が増大するため、ＤＶＤにおける場合よりも保護層を薄く設計し（ＤＶＤの０．６ｍｍに対して、０．１ｍｍ）、スキューに対するコマ収差量を低減している。
【０００４】
ところで、このような高密度光ディスクに対して適切に情報の記録／再生ができると言うだけでは、光ディスクプレーヤの製品としての価値は十分なものとはいえない。現在において、多種多様な情報を記録したＤＶＤやＣＤ（コンパクトディスク）が販売されている現実をふまえると、高密度光ディスクに対して情報の記録／再生ができるだけでは足らず、例えばユーザが所有しているＤＶＤやＣＤに対しても同様に適切に情報の記録／再生ができるようにすることが、高密度光ディスク用の光ディスクプレーヤとしての商品価値を高めることに通じるのである。このような背景から、高密度光ディスク用の光ディスクプレーヤに搭載される光ピックアップ装置は、高密度光ディスク、ＤＶＤ、及びＣＤ何れに対しても互換性を維持しながら適切に情報を記録／再生できる性能を有することが望まれる。
高密度光ディスク、ＤＶＤ、及びＣＤ何れに対しても互換性を維持しながら適切に情報を記録／再生できるようにする方法として、高密度光ディスク用の光学部品とＤＶＤやＣＤ用の光学部品とを情報を記録／再生する光ディスクの記録密度に応じて選択的に切り替える方法が考えられるが、複数の光学部品が必要となるので、小型化に不利であり、また、コストが増大する。
【０００５】
従って、光ピックアップ装置の構成を簡素化し、低コスト化を図るためには、互換性を有する光ピックアップ装置においても、高密度光ディスク用の光学部品とＤＶＤやＣＤ用の光学部品とを共通化して、光ピックアップ装置を構成する光学部品点数を極力減らすのが好ましく、対物光学系を共通化するのが最も好ましいといえる。
また、近年の光ディスクプレーヤの低価格化に伴い、光ピックアップ装置の低コスト化が進んでおり、そのために、光ピックアップ装置を構成する光学部品点数を極力減らす努力が各製造メーカで行なわれている。そうした動きの中で、記録／再生用の波長が互いに異なる複数種類の光ディスクに対して互換性を有する光ピックアップ装置に最適なレーザ光源として、一つのチップ内に波長の異なる波長のレーザ光束を発光する発光点を形成したレーザ光源が開発されている。尚、本明細書中では、発振波長が互いに異なる複数の発光点を１つの筐体に収めたレーザ光源を「パッケージ光源ユニット」と呼ぶ。
【０００６】
このように発光点が近接して設けられているパッケージ光源ユニットと組合わせて使用可能な対物光学系は以下の参考文献（特許文献１）に開示されている。この対物光学系においては、近接して設けられた発光点から射出された波長６６０ｎｍのレーザ光束と波長７８５ｎｍのレーザ光束を、それぞれＤＶＤとＣＤとの情報記録面に収束させるために、それぞれの波長に対する対物光学系の倍率をほぼ同じに設定している。
【特許文献１】特開２００１−７６３６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、高密度光ディスク、ＤＶＤ、及びＣＤの３種類の光ディスクに対して互換性を有する対物光学系において、それぞれの波長に対する対物光学系の倍率をほぼ同じに設定すると、光学特性の改善に使用できる光学設計の自由度が奪われるために、対物光学系の光学設計の過程において、それぞれの波長に対して良好な光学性能を得ることが出来ないという問題が顕在化する。
【０００８】
本発明の課題は、上述の問題を考慮したものであり、レーザ光源波長が異なる高密度光ディスク、ＤＶＤ、及びＣＤ等の複数種類の光ディスクに対して互換性を有する対物光学系を備えた光ピックアップ装置であって、対物光学系の光学設計の自由度を犠牲にすることなく、互いに波長が異なる複数のレーザ光束を発光可能なレーザ光源を使用可能することで、低コスト化、小型化に有利な光ピックアップ装置を提供することである。
また、この光ピックアップ装置を搭載した光情報記録再生装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、波長λ１の第１光束を射出する第１光源と、該波長λ１よりも長い波長λ２の第２光束を射出する第２光源と、該波長λ２よりも長い波長λ３の第３光束を射出する第３光源と、前記波長が互いに異なる少なくとも３種類の光源から射出された光束を記録密度が互いに異なる少なくとも３種類の光ディスクの情報記録面上に集光するための対物光学系と、倍率調整用光学ユニットとから構成される光ピックアップ装置において、前記第１光源乃至前記第３光源のうち、少なくとも２つの光源は、それぞれの発光点が１つの筐体に収められたパッケージ光源ユニットであって、前記倍率調整用光学ユニットは、前記パッケージ光源ユニットと、前記対物光学系との間の光路中に配設されると共に、アクチュエータと、該アクチュエータにより光軸方向に駆動される可動レンズ群とから構成され、前記可動レンズ群は、前記アクチュエータにより光軸方向に駆動されることで、前記パッケージ光源ユニットから射出される光束の波長に応じて、前記対物光学系の倍率を変化させることを特徴とする。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、パッケージ光源ユニットと、対物光学系との間の光路路中に配設された倍率調整用光学ユニットの構成レンズ群のうち、少なくとも１つのレンズ群を、アクチュエータにより光軸方向に駆動させることで、パッケージ光源ユニットから射出される波長が互いに異なる光束の発散角を、それぞれの波長に対する対物光学系の倍率に応じた角度に変換することが可能となる。これは、可動レンズ群により、パッケージ光源ユニットから射出される光束の波長に応じて、対物光学系の倍率を変化させることと同義である。
これにより、それぞれの波長に対する倍率が互いに異なる対物光学系を搭載する場合であっても、パッケージ光源ユニットを使用可能となるので、光ピックアップ装置の光学部品点数の削減による低コスト化、小型化を実現できる。
【００１１】
本明細書においては、情報の記録／再生用の光源として、青紫色半導体レーザや青紫色ＳＨＧレーザを使用する光ディスクを総称して「高密度光ディスク」といい、ＮＡ０．８５の対物光学系により情報の記録／再生を行い、保護層の厚さが０．１ｍｍ程度である規格の光ディスクの他に、ＮＡ０．６５の対物光学系により情報の記録／再生を行い、保護層の厚さが０．６ｍｍ程度である規格の光ディスクも含むものとする。また、このような保護層をその情報記録面上に有する光ディスクの他に、情報記録面上に数〜数十ｎｍ程度の厚さの保護膜を有する光ディスクや、これらの保護層或いは保護膜の厚さが０の光ディスクも含むものとする。また、本明細書においては、高密度光ディスクには、情報の記録／再生用の光源として、青紫色半導体レーザや青紫色ＳＨＧレーザを使用する光磁気ディスクも含まれるものとする。
また、本明細書においては、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等のＤＶＤ系列の光ディスクを総称して「ＤＶＤ」といい、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ａｕｄｉｏ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等のＣＤ系列の光ディスクを総称して「ＣＤ」という。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光ピックアップ装置において、前記可動レンズ群は、少なくとも２つのレンズ群から構成され、これらのレンズ群のうち、少なくとも１つのレンズ群が前記アクチュエータにより光軸方向に駆動されることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の光ピックアップ装置において、前記可動レンズ群は、少なくとも１つの負レンズ群と、少なくとも１つの正レンズ群とから構成されることを特徴とする。
【００１３】
それぞれの波長に対する対物光学系の物点位置を光軸方向に可変調整する場合、可動レンズ群の移動量が大きすぎると、光ピックアップ装置が大型化するという問題を招来する。そこで、請求項２に記載の発明にあるように、可動レンズ群を２つ以上のレンズ群から構成することで、可動レンズ群の移動量を小さくすることができるので、光ピックアップ装置の小型化を実現できる。
また、そのためには、請求項３に記載の発明のように、可動レンズ群を少なくとも１つの負レンズ群と少なくとも１つの正レンズ群とから構成するのが、より好ましい。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記第１光源乃至前記第３光源のうち、前記第２光源と前記第３光源が前記パッケージ光源ユニットであることを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、例えば、６５５ｎｍ近傍の光束と７８５nm近傍の光束を射出する発光点を一つのチップ内に形成したレーザ光源（例えば、シャープ株式会社製のＧＨ３０７０７Ａ２Ｄなど）が使用可能になる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記パッケージ光源ユニットから射出される波長が互いに異なる光束により情報の記録及び／又は再生を行う光ディスクは、情報記録面を保護するための保護層の厚さが互いに異なり、前記可動レンズ群は、前記アクチュエータにより光軸方向に駆動されることで、前記光ディスクの保護層の厚さの違いに起因する球面収差を補正することを特徴とする。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記パッケージ光源ユニットから射出される波長が互いに異なる光束により情報の記録及び／又は再生を行う光ディスクのうち、記録密度が大きい光ディスクは、前記光源ユニット側から順に、光学的透明層と情報記録面とが交互に積層された多層構造を有し、前記多層構造において、前記光源ユニットに最も近い情報記録面から順に、第１情報記録面、第２情報記録面、・・・、第ｎ情報記録面、としたとき、前記可動レンズ群は、前記アクチュエータにより光軸方向に駆動されることで、前記対物光学系が前記第ｉ情報記録面から前記ｊ情報記録面にフォーカスジャンプする際に発生する球面収差を補正することを特徴とする。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記対物光学系は、プラスチックレンズを少なくとも１つ有し、前記可動レンズ群は、前記アクチュエータにより光軸方向に駆動されることで、前記対物光学系中のプラスチックレンズの環境温度変化に伴う屈折率変化及び／又は屈折率分布に起因する球面収差を補正することを特徴とする。
【００１９】
請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記可動レンズ群は、前記アクチュエータにより光軸方向に駆動されることで、前記パッケージ光源ユニットから射出される波長が互いに異なる光束の波長差に起因して前記対物光学系で発生する球面収差を補正することを特徴とする。
【００２０】
請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記可動レンズ群は、前記アクチュエータにより光軸方向に駆動されることで、前記パッケージ光源ユニットから射出される波長が互いに異なる光束のうち、最も波長が短い光束の波長が±１０ｎｍの範囲内で変化した際に、前記対物光学系の色収差に起因して発生する球面収差を補正することを特徴とする。
可動レンズ群をアクチュエータにより光軸方向に駆動できるように構成することで、対物光学系の倍率に応じて物点位置を光軸方向に可変調整する機能に加えて、請求項５に記載の発明のような、光ディスクの保護層の厚さの違いに起因する球面収差や、請求項６に記載の発明のような、多層ディスクの層間フォーカスジャンプ時に発生する球面収差を補正する機能を持たせることができる。
【００２１】
なお、多層ディスクの情報記録面間のフォーカスジャンプに起因して発生する球面収差は、情報記録面間の距離、対物光学系の像側開口数、記録／再生時の波長をパラメータとして発生するが、これらのパラメータは光ディスクの規格により決定されている。従って、フォーカスジャンプ時に発生する球面収差は、光ディスクの種類によりその量が決まっているので、その際に必要な可動レンズ群の移動量は、光ディスクの種類と、可動レンズ群の仕様により一意に決定される。即ち、多層ディスクの情報記録面間のフォーカスジャンプ時においては、光ディスクの種類とフォーカスジャンプの方向（例えば、第１情報記録面→第２情報記録面、或いは、第２情報記録面→第１情報記録面）を検出し、その結果により決定される方向に所定の量だけ可動レンズ群を移動させれば良い。
【００２２】
また、請求項７に記載の発明のような、対物光学系中のプラスチックレンズの環境温度変化に伴う屈折率変化及び／又は屈折率分布に起因する球面収差を補正する機能や、請求項８に記載の発明のような、パッケージ光源ユニットから射出される波長が互いに異なる光束の波長差に起因して対物光学系で発生する球面収差を補正する機能や、請求項９に記載の発明のような、例えば発光点の製造誤差などに起因して、最も波長が短い光束の波長が±１０ｎｍの範囲内で変化した際に、対物光学系の色収差に起因して発生する球面収差を補正する機能を持たせることができる。
なお、発光点の製造誤差による波長ばらつきに起因して発生する球面収差は、光ピックアップ装置の製造工程において、可動レンズ群の位置を調整すれば良いので、光ディスクに対する記録／再生時にこれを補正する必要はない。
【００２３】
請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記可動レンズ群は、前記アクチュエータにより更に、光軸に対して垂直方向へのシフト駆動、及び／又は、光軸に対してチルト駆動されることを特徴とする。
【００２４】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の光ピックアップ装置において、前記可動レンズ群は、前記アクチュエータにより、光軸に対して垂直方向へのシフト駆動、及び／又は、光軸に対してチルト駆動されることで、前記対物光学系のトラッキング駆動により発生するコマ収差を低減することを特徴とする。
請求項１１に記載の発明によれば、対物光学系のトラッキング駆動により発生するコマ収差を、可動レンズ群のシフト駆動、及び／又は、チルト駆動により発生するコマ収差で相殺することができる。
【００２５】
請求項１２に記載の発明は、請求項１０又は１１に記載の光ピックアップ装置において、前記可動レンズ群は、前記アクチュエータにより、光軸に対して垂直方向へのシフト駆動、及び／又は、光軸に対してチルト駆動されることで、前記光ディスクの傾きにより発生するコマ収差を低減することを特徴とする。
請求項１２に記載の発明によれば、光ディスクの傾きにより発生するコマ収差を、可動レンズ群のシフト駆動、及び／又は、チルト駆動により発生するコマ収差で相殺することができる。
【００２６】
請求項１３に記載の発明は、請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記可動レンズ群は、前記アクチュエータにより、前記光ディスクの回転に追従して光軸に対して垂直方向へのシフト駆動、及び／又は、光軸に対してチルト駆動されることを特徴とする。
【００２７】
請求項１４に記載の発明は、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置を搭載したことを特徴とする。
請求項１４に記載の発明によれば、請求項１乃至１３のいずれか一項と同様の効果を得られる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、レーザ光源波長が異なる高密度光ディスク、ＤＶＤ、及びＣＤ等の複数種類の光ディスクに対して互換性を有する対物光学系を備えた光ピックアップ装置であって、対物光学系の光学設計の自由度を犠牲にすることなく、互いに波長が異なる複数のレーザ光束を発光可能なレーザ光源を使用可能することで、低コスト化、小型化に有利な光ピックアップ装置及びこの光ピックアップ装置を搭載した光情報記録再生装置を得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。尚、以下に説明する光ピックアップ装置ＰＵ１〜ＰＵ４における対物光学系ＯＢＪの第１光束、第２光束、第３光束に対する倍率をそれぞれ、ｍ１、ｍ２、ｍ３とした場合、光ピックアップ装置ＰＵ１及びＰＵ４においては、ｍ１＝ｍ２＝０、ｍ３＜０であり、光ピックアップ装置ＰＵ２及びＰＵ３においては、ｍ１＝０、ｍ３＜ｍ２＜０である。
[第１の実施の形態]
【００３０】
図１は、高密度光ディスクＨＤ（第１光ディスク）とＤＶＤ（第２光ディスク）とＣＤ（第３光ディスク）との何れに対しても適切に情報の記録／再生を行える第１の光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図である。高密度光ディスクＨＤの光学的仕様は、波長λ１＝４０８ｎｍ、保護層ＰＬ１の厚さｔ１＝０．０８７５ｍｍ、開口数ＮＡ１＝０．８５であり、ＤＶＤの光学的仕様は、波長λ２＝６５８ｎｍ、保護層ＰＬ２の厚さｔ２＝０．６ｍｍ、開口数ＮＡ２＝０．６７であり、ＣＤの光学的仕様は、波長λ３＝７８５ｎｍ、保護層ＰＬ３の厚さｔ３＝１．２ｍｍ、開口数ＮＡ３＝０．５１である。但し、波長、保護層の厚さ、及び開口数の組合せはこれに限られない。
【００３１】
光ピックアップ装置ＰＵ１は、高密度光ディスクＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され４０８ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する青紫色半導体レーザＬＤ１と光検出器ＰＤ１とが一体化された高密度光ディスクＨＤ用モジュールＭＤ１、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され６５８ｎｍのレーザ光束（第２光束）を射出する第１の発光点ＥＰ１と、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され７８５ｎｍのレーザ光束（第３光束）を射出する第２の発光点ＥＰ２と、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２からの反射光束を受光する第１の受光部ＤＳ１と、ＣＤの情報記録面ＲＬ３からの反射光束を受光する第２の受光部ＤＳ２と、プリズムＰＳとから構成されたＤＶＤ／ＣＤ用レーザモジュールＬＭ１（パッケージ光源ユニット）、近軸における屈折力が負であるプラスチックレンズ（第１レンズＭＲ１）と近軸における屈折力が正であるプラスチックレンズ（第２レンズＭＲ２）との２枚のレンズから構成される可動レンズ群と、第１レンズ駆動用アクチュエータＡＣ１と、から構成される倍率調整用光学ユニットＭＲ、収差補正素子Ｌ１とこの収差補正素子Ｌ１を透過したレーザ光束を情報記録面ＲＬ１、ＲＬ２，ＲＬ３上に集光させる機能を有する両面が非球面とされた集光素子Ｌ２とから構成された対物光学系ＯＢＪ、２軸アクチュエータＡＣ２、液晶素子ＬＣ、偏光ビームスプリッタＢＳ、コリメートレンズＣＯＬ、絞りＳＴＯとから構成されている。
尚、液晶素子ＬＣは、高密度光ディスクＨＤの情報記録面間のフォーカスジャンプ時に発生する球面収差、環境温度変化に伴う屈折率変化／屈折率分布に起因して対物光学系ＯＢＪで発生する球面収差、青紫色半導体レーザＬＤ１の製造誤差による波長ばらつきに起因して対物光学系ＯＢＪで発生する球面収差等を補正するための素子である。
【００３２】
光ピックアップ装置ＰＵ１において、高密度光ディスクＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図１において実線でその光線経路を描いたように、まず、青紫色半導体レーザＬＤ１を発光させる。青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された発散光束は、コリメートレンズＣＯＬを透過することにより平行光束に変換された後、偏光ビームスプリッタＢＳ、液晶素子ＬＣを順に通過し、対物光学系ＯＢＪによって高密度光ディスクＨＤの保護層ＰＬ１を介して情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。
なお、対物光学系ＯＢＪについての詳しい説明は後述する。
【００３３】
そして、対物光学系ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣによってフォーカシングやトラッキングを行う。情報記録面ＲＬ１で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＢＪ、液晶素子ＬＣ、偏光ビームスプリッタＢＳ、コリメートレンズＣＯＬを通過し、光検出器ＰＤ１の受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤ１の出力信号を用いて高密度光ディスクＨＤに記録された情報を読み取ることができる。
また、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、まず、第１レンズ駆動用アクチュエータＡＣ１により、第１レンズＭＲ１と第２レンズＭＲ２との間隔が所定距離となるように、第１レンズを移動させておく。
そして、図１において点線でその光線経路を描いたように、第１の発光点ＥＰ１を発光させる。第１の発光点ＥＰ１から射出された発散光束は、プリズムＰＳで反射された後、第１レンズＭＲ１と第２レンズＭＲ２を通過することにより平行光束に変換され、偏光ビームスプリッタＢＳで反射され、液晶素子ＬＣを通過し、対物光学系ＯＢＪによってＤＶＤの保護層ＰＬ２を介して情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。
【００３４】
そして、対物光学系ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ２によってフォーカシングやトラッキングを行う。情報記録面ＲＬ２で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＢＪ、偏光ビームスプリッタＢＳ、液晶素子ＬＣを通過し、偏光ビームスプリッタＢＳで分岐され、第２レンズＭＲ２、第１レンズＭＲ１を通過して、プリズムＰＳ内で２回反射した後、第１の受光部ＤＳ１の受光面上に収束する。そして、第１の受光部ＤＳ１の出力信号を用いてＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。
また、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、まず、第１レンズ駆動用アクチュエータＡＣ１により、第１レンズＭＲ１と第２レンズＭＲ２との間隔が所定距離となるように、具体的には、上記ＤＶＤに対する記録／再生時よりも短くなるように、第１レンズを移動させておく。
【００３５】
そして、図１において二点鎖線でその光線経路を描いたように、第２の発光点ＥＰ２を発光させる。第２の発光点ＥＰ２から射出された発散光束は、プリズムＰＳで反射された後、第１レンズＭＲ１と第２レンズＭＲ２を通過することにより対物光学系ＯＢＪの波長λ３に対する倍率ｍ３に対応する発散光束に変換され、偏光ビームスプリッタＢＳで反射され、液晶素子ＬＣを通過し、対物光学系ＯＢＪによってＣＤの保護層ＰＬ３を介して情報記録面ＲＬ３上に形成されるスポットとなる。
【００３６】
そして、対物光学系ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ２によってフォーカシングやトラッキングを行う。情報記録面ＲＬ３で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＢＪ、偏光ビームスプリッタＢＳ、液晶素子ＬＣを通過し、偏光ビームスプリッタＢＳで分岐され、第２レンズＭＲ２、第１レンズＭＲ１を通過して、プリズムＰＳ内で２回反射した後、第２の受光部ＤＳ２の受光面上に収束する。そして、第２の受光部ＤＳ２の出力信号を用いてＣＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００３７】
次に、対物光学系ＯＢＪの構成について説明する。なお、対物光学系ＯＢＪは、後述する第２〜第４の実施の形態においても同様の構成となっている。
対物光学系ＯＢＪ１は、図２（ｂ）に示すように、収差補正素子Ｌ１とこの収差補正素子Ｌ１を透過したレーザ光束を光ディスクの情報記録面上に集光させる機能を有する両面が非球面とされた集光素子Ｌ２とから構成されている。収差補正素子Ｌ１と集光素子Ｌ２は共にプラスチックレンズであり、それぞれの光学機能部の周囲には、光学機能部と一体に成形されたフランジ部ＦＬ１、ＦＬ２が形成されており、かかるフランジ部ＦＬ１、ＦＬ２の一部同士を嵌合することで一体化されている。
【００３８】
収差補正素子Ｌ１の光源側の光学機能面Ｓ１は、図３（ａ）に示すように、ＤＶＤの開口数０．６７までの領域に対応する第１領域ＡＲＥＡ１と、ＤＶＤの開口数０．６７から高密度光ディスクＨＤの開口数０．８５までの領域に対応する第２領域ＡＲＥＡ２とに分割されており、その内部に階段構造が形成された複数の輪帯が、光軸を中心として配列された構造である階段型回折構造ＨＯＥが第１領域ＡＲＥＡ１に形成されている。
第１領域ＡＲＥＡ１に形成された階段型回折構造ＨＯＥにおいて、各輪帯内に形成された階段構造の１段あたりの深さｄ０は、ｄ０＝２×λ１／（ｎ１−１）（μｍ）で算出される値に設定され、各輪帯の分割数Ｎは５に設定されている。但し、λ１は青紫色半導体レーザから射出されるレーザ光束の波長をミクロン単位で表したものであり（ここでは、λ１＝０．４０８μｍ）、ｎ１は収差補正素子Ｌ１の波長λ１に対する屈折率である（ここでは、ｎ１＝１．５２４２）。
【００３９】
この階段型回折構造ＨＯＥに対して、波長λ１のレーザ光束が入射した場合、隣接する階段間では２×λ１（μｍ）の光路差が発生し、波長λ１のレーザ光束は実質的に位相差が与えられないので回折されずにそのまま透過する。尚、以下の説明では、階段型回折構造により実質的に位相差が与えられずにそのまま透過する光束を０次回折光という。
一方、この階段型回折構造ＨＯＥに対して、赤色半導体レーザから射出される波長λ２（ここでは、λ２＝０．６５８μｍ）のレーザ光束が入射した場合、隣接する階段間ではｄ０×（ｎ２−１）−λ２＝０．１３μｍの光路差が生じることになり、５分割された輪帯１つ分では、０．１３×５＝０．６５μｍと波長λ２の１波長分の光路差が生じるので、隣接する輪帯を透過した波面がそれぞれ１波長ずれて重なり合うことになる。即ち、この階段型回折構造ＨＯＥにより波長λ２の光束は１次方向に回折される回折光となる。尚、ｎ２は収差補正素子Ｌ２の波長λ２に対する屈折率である（ここでは、ｎ２＝１．５０６４）。このときの波長λ２のレーザ光束の１次回折光の回折効率は、８７．５％となるが、ＤＶＤに対する情報の記録／再生には十分な光量である。対物光学系ＯＢＪでは、階段型回折構造ＨＯＥの作用により、高密度光ディスクＨＤとＤＶＤとの保護層の厚さの違いに起因する球面収差を補正している。
【００４０】
また、この階段型回折構造に対して、赤外半導体レーザから射出される波長λ３（ここでは、λ３＝０．７８５μｍ）のレーザ光束が入射した場合、λ３≒２×λ１であるので、隣接する階段間では１×λ３（μｍ）の光路差が発生し、波長λ３のレーザ光束も波長λ１のレーザ光束と同様に、実質的に位相差が与えられないので回折されずにそのまま透過する（０次回折光）。対物光学系ＯＢＪでは、波長λ１と波長λ３とに対する倍率を異ならしめることで、高密度光ディスクＨＤとＣＤとの保護層の厚さの違いに起因する球面収差を補正している。
【００４１】
更に、収差補正素子Ｌ１の光ディスク側の光学機能面Ｓ２は、図３（ｃ）に示すように、ＤＶＤの開口数０．６７内の領域に相当する光軸を含む第３領域ＡＲＥＡ３と、ＤＶＤの開口数０．６７から高密度光ディスクＨＤの開口数０．８５までの領域に相当する第４領域ＡＲＥＡ４とに分割されており、ブレーズ型回折構造ＤＯＥ１、ＤＯＥ２が、それぞれ、第３領域ＡＲＥＡ３と第４領域ＡＲＥＡ４に形成されている。ブレーズ型回折構造ＤＯＥ１、ＤＯＥ２は、青紫色領域における対物光学系ＯＢＪの色収差を補正するための構造である。
また、各実施の形態の光ピックアップ装置は、ＣＤに対して記録／再生を行なう際の開口制限を行なうためのダイクロイックフィルターＤＦＬを備えており、このダイクロイックフィルターＤＦＬは、保持部材ＨＭを介して対物光学系ＯＢＪと一体となって光軸に垂直な方向に２軸アクチュエータＡＣ２により駆動される。
【００４２】
以上のように、本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ１によれば、パッケージ光源ユニットと、対物光学系ＯＢＪとの間の光路中に配設された倍率調整用光学ユニットの構成レンズ群のうち、第１レンズＭＲ１を光軸方向に駆動させることで、パッケージ光源ユニットから射出される波長が互いに異なる光束の発散角を、それぞれの波長に対する対物光学系ＯＢＪの倍率に応じた角度に変換させる。これにより、パッケージ光源ユニットから射出される光束の波長に応じて対物光学系ＯＢＪの倍率を変化させることができ、それぞれの波長に対する倍率が互いに異なる対物光学系ＯＢＪを搭載する場合であっても、パッケージ光源ユニットを使用可能となるので、光ピックアップ装置ＰＵ１の光学部品点数の削減による低コスト化、小型化を実現できる。
また、可動レンズ群を２つ以上のレンズ群から構成することで、可動レンズ群の移動量を小さくすることができるので、光ピックアップ装置ＰＵ１の小型化を実現できる。
【００４３】
[第２の実施の形態]
次に、本発明の第２の実施の形態について説明するが、上記第１の実施の形態と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
図４に示すように、光ピックアップ装置ＰＵ２は、高密度光ディスクＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され４０８ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する青紫色半導体レーザＬＤ１と光検出器ＰＤ１とが一体化された高密度光ディスクＨＤ用モジュールＭＤ１、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され６５８ｎｍのレーザ光束（第２光束）を射出する第１の発光点ＥＰ１と、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され７８５ｎｍのレーザ光束（第３光束）を射出する第２の発光点ＥＰ２と、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２からの反射光束を受光する第１の受光部ＤＳ１と、ＣＤの情報記録面ＲＬ３からの反射光束を受光する第２の受光部ＤＳ２と、プリズムＰＳとから構成されたＤＶＤ／ＣＤ用レーザモジュールＬＭ１（パッケージ光源ユニット）、近軸における屈折力が負であるプラスチックレンズ（第１レンズＭＲ１）と近軸における屈折力が正であるプラスチックレンズ（第２レンズＭＲ２）との２枚のレンズから構成される可動レンズ群と、第１レンズ駆動用アクチュエータＡＣ１と、から構成される倍率調整用光学ユニットＭＲ、収差補正素子Ｌ１とこの収差補正素子Ｌ１を透過したレーザ光束を情報記録面ＲＬ１、ＲＬ２，ＲＬ３上に集光させる機能を有する両面が非球面とされた集光素子Ｌ２とから構成された対物光学系ＯＢＪ、２軸アクチュエータＡＣ２、偏光ビームスプリッタＢＳ、コリメートレンズＣＯＬ、ビームエキスパンダ光学系ＢＥ、絞りＳＴＯとから構成されている。
【００４４】
ビームエキスパンダ光学系ＢＥは近軸における屈折力が負である第１レンズＢＥ１と近軸における屈折力が正である第２レンズＢＥ２とで構成されており、第１レンズＢＥ１は１軸アクチュエータＡＣ３により、光軸方向に移動可能とされている。
尚、ビームエキスパンダ光学系ＢＥは、高密度光ディスクＨＤの情報記録面間のフォーカスジャンプ時に発生する球面収差、環境温度変化に伴う屈折率変化／屈折率分布に起因して対物光学系ＯＢＪで発生する球面収差、青紫色半導体レーザＬＤ１の製造誤差による波長ばらつきに起因して対物光学系ＯＢＪで発生する球面収差等を補正するための素子である。
【００４５】
光ピックアップ装置ＰＵ２において、高密度光ディスクＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図４において実線でその光線経路を描いたように、まず、青紫色半導体レーザＬＤ１を発光させる。青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された発散光束は、コリメートレンズＣＯＬを透過することにより平行光束に変換された後、ビームエキスパンダ光学系ＢＥを通過することにより拡径され、偏光ビームスプリッタＢＳを通過し、対物光学系ＯＢＪによって高密度光ディスクＨＤの保護層ＰＬ１を介して情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。
【００４６】
そして、対物光学系ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣによってフォーカシングやトラッキングを行う。情報記録面ＲＬ１で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＢＪ、偏光ビームスプリッタＢＳ、ビームエキスパンダ光学系ＢＥ、コリメートレンズＣＯＬを通過し、光検出器ＰＤ１の受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤ１の出力信号を用いて高密度光ディスクＨＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００４７】
また、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、まず、第１レンズ駆動用アクチュエータＡＣ１により、第１レンズＭＲ１と第２レンズＭＲ２との間隔が所定距離となるように、第１レンズを移動させておく。
そして、図４において点線でその光線経路を描いたように、第１の発光点ＥＰ１を発光させる。第１の発光点ＥＰ１から射出された発散光束は、プリズムＰＳで反射された後、第１レンズＭＲ１と第２レンズＭＲ２を通過することにより対物光学系ＯＢＪの波長λ２に対する倍率ｍ２に対応する発散光束に変換され、偏光ビームスプリッタＢＳで反射され、対物光学系ＯＢＪによってＤＶＤの保護層ＰＬ２を介して情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。
【００４８】
そして、対物光学系ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ２によってフォーカシングやトラッキングを行う。情報記録面ＲＬ２で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＢＪ、偏光ビームスプリッタＢＳを通過し、偏光ビームスプリッタＢＳで分岐され、第２レンズＭＲ２、第１レンズＭＲ１を通過して、プリズムＰＳ内で２回反射した後、第１の受光部ＤＳ１の受光面上に収束する。そして、第１の受光部ＤＳ１の出力信号を用いてＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。
また、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、まず、第１レンズ駆動用アクチュエータＡＣ１により、第１レンズＭＲ１と第２レンズＭＲ２との間隔が所定距離となるように、具体的には、上記ＤＶＤに対する記録／再生時よりも短くなるように、第１レンズを移動させておく。
【００４９】
そして、図４において二点鎖線でその光線経路を描いたように、第２の発光点ＥＰ２を発光させる。第２の発光点ＥＰ２から射出された発散光束は、プリズムＰＳで反射された後、第１レンズＭＲ１と第２レンズＭＲ２を通過することにより対物光学系ＯＢＪの波長λ３に対する倍率ｍ３に対応する発散光束に変換され、偏光ビームスプリッタＢＳで反射され、対物光学系ＯＢＪによってＣＤの保護層ＰＬ３を介して情報記録面ＲＬ３上に形成されるスポットとなる。
【００５０】
そして、対物光学系ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ２によってフォーカシングやトラッキングを行う。情報記録面ＲＬ３で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＢＪ、偏光ビームスプリッタＢＳを通過し、偏光ビームスプリッタＢＳで分岐され、第２レンズＭＲ２、第１レンズＭＲ１を通過して、プリズムＰＳ内で２回反射した後、第２の受光部ＤＳ２の受光面上に収束する。そして、第２の受光部ＤＳ２の出力信号を用いてＣＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００５１】
[第３の実施の形態]
次に、本発明の第３の実施の形態について説明するが、上記第１の実施の形態と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５２】
図５に示すように、光ピックアップ装置ＰＵ３は、高密度光ディスクＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され第１光束を射出する第１の発光点ＥＰ１と、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され第２光束を射出する第２の発光点ＥＰ２と、高密度光ディスクＨＤの情報記録面ＲＬ１からの反射光束を受光する第１の受光部ＤＳ１と、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２からの反射光束を受光する第２の受光部ＤＳ２と、プリズムＰＳとから構成された高密度光ディスク／ＤＶＤ用レーザモジュールＬＭ１（パッケージ光源ユニット）、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され第３光束を射出する赤外半導体レーザＬＤ３と光検出器ＰＤ３とが一体化されたＣＤ用モジュールＭＤ３、近軸における屈折力が負であるプラスチックレンズ（第１レンズＭＲ１）と近軸における屈折力が正であるプラスチックレンズ（第２レンズＭＲ２）との２枚のレンズから構成される可動レンズ群と、第１レンズ駆動用アクチュエータＡＣ１と、から構成される倍率調整用光学ユニットＭＲ、収差補正素子Ｌ１とこの収差補正素子Ｌ１を透過したレーザ光束を情報記録面ＲＬ１、ＲＬ２，ＲＬ３上に集光させる機能を有する両面が非球面とされた集光素子Ｌ２とから構成された対物光学系ＯＢＪ、２軸アクチュエータＡＣ２、偏光ビームスプリッタＢＳ、コリメートレンズＣＯＬ、絞りＳＴＯとから構成されている。
【００５３】
光ピックアップ装置ＰＵ１において、高密度光ディスクＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、まず、第１レンズ駆動用アクチュエータＡＣ１により、第１レンズＭＲ１と第２レンズＭＲ２との間隔が所定距離となるように、第１レンズを移動させておく。
そして、図５において実線でその光線経路を描いたように、まず、第１の発光点ＥＰ１を発光させる。第１の発光点ＥＰ１から射出された発散光束は、プリズムＰＳで反射され、コリメートレンズＣＯＬを透過することにより平行光束に変換された後、第１レンズ及び第２レンズにより拡径され、偏光ビームスプリッタＢＳを通過し、対物光学系ＯＢＪによって高密度光ディスクＨＤの保護層ＰＬ１を介して情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。
【００５４】
そして、対物光学系ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣによってフォーカシングやトラッキングを行う。情報記録面ＲＬ１で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＢＪ、偏光ビームスプリッタＢＳ、第２レンズ、第１レンズ、コリメートレンズＣＯＬを通過し、プリズムＰＳ内で２回反射した後、第１の受光部ＤＳ１の受光面上に収束する。そして、第１の受光部ＤＳ１の出力信号を用いて高密度光ディスクＨＤに記録された情報を読み取ることができる。
また、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、まず、第１レンズ駆動用アクチュエータＡＣ１により、第１レンズＭＲ１と第２レンズＭＲ２との間隔が所定距離となるように、具体的には、上記高密度光ディスクＨＤに対する記録／再生時よりも短くなるように、第１レンズを移動させておく。
【００５５】
そして、図５において点線でその光線経路を描いたように、第２の発光点ＥＰ２を発光させる。第２の発光点ＥＰ２から射出された発散光束は、プリズムＰＳで反射され、コリメートレンズＣＯＬを透過することにより平行光束に変換された後、第１レンズＭＲ１及び第２レンズＭＲ２により対物光学系ＯＢＪの波長λ２に対する倍率ｍ２に対応する発散光束に変換され、偏光ビームスプリッタＢＳを通過し、対物光学系ＯＢＪによってＤＶＤの保護層ＰＬ２を介して情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。
【００５６】
そして、対物光学系ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣによってフォーカシングやトラッキングを行う。情報記録面ＲＬ２で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＢＪ、偏光ビームスプリッタＢＳ、第２レンズＭＲ２、第１レンズＭＲ１、コリメートレンズＣＯＬを通過し、プリズムＰＳ内で２回反射した後、第２の受光部ＤＳ２の受光面上に収束する。そして、第２の受光部ＤＳ２の出力信号を用いてＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。
また、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図５において二点鎖線でその光線経路を描いたように、まず、赤外半導体レーザＬＤ３を発光させる。赤外半導体レーザＬＤ３から射出された発散光束は、偏光ビームスプリッタＢＳで反射され、対物光学系ＯＢＪによってＣＤの保護層ＰＬ３を介して情報記録面ＲＬ３上に形成されるスポットとなる。
【００５７】
そして、対物光学系ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ２によってフォーカシングやトラッキングを行う。情報記録面ＲＬ３で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＢＪを通過し、偏光ビームスプリッタＢＳで分岐され、光検出器ＰＤ３の受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤ３の出力信号を用いてＣＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００５８】
[第４の実施の形態]
次に、本発明の第４の実施の形態について説明するが、上記第１の実施の形態と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５９】
図６に示すように、光ピックアップ装置ＰＵ４は、高密度光ディスクＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され第１光束を射出する第１の発光点ＥＰ１と、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され第２光束を射出する第２の発光点ＥＰ２と、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され第３光束を射出する第３の発光点ＥＰ３と、高密度光ディスクＨＤの情報記録面ＲＬ１からの反射光束を受光する第１の受光部ＤＳ１と、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２からの反射光束を受光する第２の受光部ＤＳ２と、ＣＤの情報記録面ＲＬ３からの反射光束を受光する第３の受光部ＤＳ３と、プリズムＰＳとから構成された高密度光ディスク／ＤＶＤ／ＣＤ用レーザモジュールＬＭ１（パッケージ光源ユニット）、近軸における屈折力が負であるプラスチックレンズ（第１レンズＭＲ１）と近軸における屈折力が正であるプラスチックレンズ（第２レンズＭＲ２）との２枚のレンズから構成される可動レンズ群と、第１レンズ駆動用アクチュエータＡＣ１と、から構成される倍率調整用光学ユニットＭＲ、収差補正素子Ｌ１とこの収差補正素子Ｌ１を透過したレーザ光束を情報記録面ＲＬ１、ＲＬ２，ＲＬ３上に集光させる機能を有する両面が非球面とされた集光素子Ｌ２とから構成された対物光学系ＯＢＪ、２軸アクチュエータＡＣ２、偏光ビームスプリッタＢＳ、コリメートレンズＣＯＬ、絞りＳＴＯ、とから構成されている。
【００６０】
光ピックアップ装置ＰＵ１において、高密度光ディスクＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、まず、第１レンズ駆動用アクチュエータＡＣ１により、第１レンズＭＲ１と第２レンズＭＲ２との間隔が所定距離となるように、第１レンズＭＲ１を移動させておく。
そして、図６において実線でその光線経路を描いたように、まず、第１の発光点ＥＰ１を発光させる。第１の発光点ＥＰ１から射出された発散光束は、プリズムＰＳで反射され、コリメートレンズＣＯＬを透過することにより平行光束に変換された後、第１レンズＭＲ１及び第２レンズＭＲ２により拡径され、対物光学系ＯＢＪによって高密度光ディスクＨＤの保護層ＰＬ１を介して情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。
【００６１】
そして、対物光学系ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣによってフォーカシングやトラッキングを行う。情報記録面ＲＬ１で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＢＪ、第２レンズＭＲ２、第１レンズＭＲ１、コリメートレンズＣＯＬを通過し、プリズムＰＳ内で２回反射した後、第１の受光部ＤＳ１の受光面上に収束する。そして、第１の受光部ＤＳ１の出力信号を用いて高密度光ディスクＨＤに記録された情報を読み取ることができる。
また、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、まず、第１レンズ駆動用アクチュエータＡＣ１により、第１レンズＭＲ１と第２レンズＭＲ２との間隔が所定距離となるように、具体的には、上記高密度光ディスクＨＤに対する記録／再生時よりも長くなるように、第１レンズを移動させておく。
そして、図６において二点鎖線でその光線経路を描いたように、第２の発光点ＥＰ２を発光させる。第２の発光点ＥＰ２から射出された発散光束は、プリズムＰＳで反射され、コリメートレンズＣＯＬを透過することにより平行光束に変換された後、第１レンズＭＲ１及び第２レンズＭＲ２により拡径され、対物光学系ＯＢＪによってＤＶＤの保護層ＰＬ２を介して情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。
【００６２】
そして、対物光学系ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣによってフォーカシングやトラッキングを行う。情報記録面ＲＬ２で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＢＪ、第２レンズＭＲ２、第１レンズＭＲ１、コリメートレンズＣＯＬを通過し、プリズムＰＳ内で２回反射した後、第２の受光部ＤＳ２の受光面上に収束する。そして、第２の受光部ＤＳ２の出力信号を用いてＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。
また、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、まず、第１レンズ駆動用アクチュエータＡＣ１により、第１レンズＭＲ１と第２レンズＭＲ２との間隔が所定距離となるように、具体的には、上記高密度光ディスクＨＤに対する記録／再生時よりも短くなるように、第１レンズＭＲ１を移動させておく。
【００６３】
そして、図６において点線でその光線経路を描いたように、第３の発光点ＥＰ３を発光させる。第３の発光点ＥＰ３から射出された発散光束は、プリズムＰＳで反射され、コリメートレンズＣＯＬを透過することにより平行光束に変換された後、第１レンズＭＲ１及び第２レンズＭＲ２により対物光学系ＯＢＪの波長λ３に対する倍率ｍ３に対応する発散光束に変換され、対物光学系ＯＢＪによってＣＤの保護層ＰＬ３を介して情報記録面ＲＬ３上に形成されるスポットとなる。
【００６４】
そして、対物光学系ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣによってフォーカシングやトラッキングを行う。情報記録面ＲＬ３で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＢＪ、第２レンズＭＲ２、第１レンズＭＲ１、コリメートレンズＣＯＬを通過し、プリズムＰＳ内で２回反射した後、第３の受光部ＤＳ３の受光面上に収束する。そして、第３の受光部ＤＳ３の出力信号を用いてＣＤに記録された情報を読み取ることができる。
なお、図示は省略するが、上記第１〜第４の実施の形態に示した光ピックアップ装置、光ディスクを回転自在に保持する回転駆動装置、これら各種装置の駆動を制御する制御装置を搭載することで、光ディスクに対する光情報の記録及び光ディスクに記録された情報の再生のうち少なくとも一方の実行が可能な光情報記録再生装置を得ることが出来る。
【００６５】
次に、上述した光ピックアップ装置ＰＵ１〜４に搭載される光ピックアップ光学系として好適な光学系を具体的な数値をあげつつ説明する。
各実施例における重畳型回折構造及び回折構造が形成される光学面の非球面は、その面の頂点に接する平面からの変形量をX(mm)、光軸に垂直な方向の高さをh(mm)、曲率半径をr(mm)とするとき、後に示す表１〜表４中の係数を次の数１に代入した数式で表される。但し、κを円錐係数、A2iを非球面係数とする。
【００６６】
【数１】
2005108321.tif 000003
表１〜表４においてNAは開口数、λ(nm)は設計波長、f(mm)は焦点距離、mは対物レンズ全系の倍率、ｔ（ｍｍ）は保護基板厚、r(mm)は曲率半径、Ｎλは設計波長に対する２５℃での屈折率、νdはｄ線におけるアッベ数を示す。また、非球面はその面の頂点に接する平面からの変形量をＸ(mm)、光軸に垂直な方向の高さをｈ(mm)、曲率半径をr(mm)とするとき、次の数１で表される。但し、κを円錐係数、A2iを非球面係数とする
【００６７】
また、各実施例における重畳型回折構造及び回折構造は、これらの構造により透過波面に付加される光路差で表される。かかる光路差は、λを入射光束の波長、λＢを製造波長、光軸に垂直な方向の高さをｈ（ｍｍ）、B2jを光路差関数係数、ｎを回折次数とするとき
次の数２で定義される光路差関数φｂ（ｍｍ）で表される。
【数２】
2005108321.tif 000004
【実施例１】
【００６８】
実施例１は、第１の光ピックアップ装置ＰＵ１に搭載する光ピックアップ光学系として最適な光学系であり、その具体的な数値データを表１に示す。
【表１−１】
2005108321.tif 000005
【表１−２】
2005108321.tif 000006
本実施例においては、波長λ２のレーザ光束を射出する発光点と、波長λ３のレーザ光束を射出する発光点とを１つの筐体に収めたパッケージ光源ユニットと、対物光学系との間の光路中に、近軸における屈折力が負であるプラスチックレンズと、近軸における屈折力が正であるプラスチックレンズとの２枚のレンズから構成される倍率調整用光学ユニットを配設している。
【００６９】
本実施例において、ＤＶＤに対する記録／再生時には、倍率調整用光学ユニットを構成する屈折力が負であるプラスチックレンズと屈折力が正であるプラスチックレンズとの間隔が２．９１３ｍｍとなるように、アクチュエータにより屈折力が負であるプラスチックレンズを移動させる。これにより、パッケージ光源ユニットから射出された波長λ２の発散光束は、平行光束に変換されて対物光学系に入射する。
また、ＣＤに対する記録／再生時には、倍率調整用光学ユニットを構成する屈折力が負であるプラスチックレンズと屈折力が正であるプラスチックレンズとの間隔が０．２５０ｍｍとなるように、アクチュエータにより屈折力が負であるプラスチックレンズを移動させる。これにより、パッケージ光源ユニットから射出された波長λ３の発散光束は、対物光学系の波長λ３に対する倍率ｍ３（＝−１／８．０００）に対応する発散光束に変換されて対物光学系に入射する。
【実施例２】
【００７０】
実施例２は、第２の光ピックアップ装置ＰＵ２に搭載する光ピックアップ光学系として最適な光学系であり、その具体的な数値データを表２に示す。
【表２−１】
2005108321.tif 000007
【表２−２】
2005108321.tif 000008
本実施例においては、波長λ２のレーザ光束を射出する発光点と、波長λ３のレーザ光束を射出する発光点とを１つの筐体に収めたパッケージ光源ユニットと、対物光学系との間の光路中に、近軸における屈折力が負であるプラスチックレンズと、近軸における屈折力が正であるプラスチックレンズとの２枚のレンズから構成される倍率調整用光学ユニットを配設している。
本実施例において、ＤＶＤに対する記録／再生時には、倍率調整用光学ユニットを構成する屈折力が負であるプラスチックレンズと屈折力が正であるプラスチックレンズとの間隔が２．７２７ｍｍとなるように、アクチュエータにより屈折力が負であるプラスチックレンズを移動させる。これにより、パッケージ光源ユニットから射出された波長λ２の発散光束は、対物光学系の波長λ２に対する倍率ｍ２（＝−１／２１．４１３）に対応する発散光束に変換されて対物光学系に入射する。
【００７１】
また、ＣＤに対する記録／再生時には、倍率調整用光学ユニットを構成する屈折力が負であるプラスチックレンズと屈折力が正であるプラスチックレンズとの間隔が０．７５０ｍｍとなるように、アクチュエータにより屈折力が負であるプラスチックレンズを移動させる。これにより、パッケージ光源ユニットから射出された波長λ３の発散光束は、対物光学系の波長λ３に対する倍率ｍ３（＝−１／８．０００）に対応する発散光束に変換されて対物光学系に入射する。
【実施例３】
【００７２】
実施例３は、第３の光ピックアップ装置ＰＵ３に搭載する光ピックアップ光学系として最適な光学系であり、その具体的な数値データを表３に示す。
【表３−１】
2005108321.tif 000009
【表３−２】
2005108321.tif 000010
本実施例においては、波長λ１のレーザ光束を射出する発光点と、波長λ２のレーザ光束を射出する発光点とを１つの筐体に収めたパッケージ光源ユニットから射出されるレーザ光束を略平行光束に変換するコリメータレンズと、対物光学系との間の光路中に、近軸における屈折力が負であるプラスチックレンズと、近軸における屈折力が正であるプラスチックレンズとの２枚のレンズから構成される倍率調整用光学ユニットを配設している。本実施例において、HDに対する記録／再生時には、倍率調整用光学ユニットを構成する屈折力が負であるプラスチックレンズと屈折力が正であるプラスチックレンズとの間隔が２．０００ｍｍとなるように、アクチュエータにより屈折力が負であるプラスチックレンズを移動させる。これにより、パッケージ光源ユニットから射出され、コリメータレンズにより平行光束に変換された波長λ１の平行光束は、倍率調整用光学ユニットにより光束径が拡大されて対物光学系に入射する。
【００７３】
また、DVDに対する記録／再生時には、倍率調整用光学ユニットを構成する屈折力が負であるプラスチックレンズと屈折力が正であるプラスチックレンズとの間隔が１．５３０ｍｍとなるように、アクチュエータにより屈折力が負であるプラスチックレンズを移動させる。これにより、パッケージ光源ユニットから射出され、コリメートレンズにより平行光束に変換された波長λ２の平行光束は、倍率調整用光学ユニットにより対物光学系の波長λ２に対する倍率ｍ２（＝−１／２１．４１３）に対応する発散光束に変換されて対物光学系に入射する。
【実施例４】
【００７４】
実施例４は、第４のピックアップ装置ＰＵ４に搭載する光ピックアップ光学系として最適な光学系であり、その具体的な数値データを表４に示す。
【表４−１】
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【表４−２】
2005108321.tif 000012
本実施例においては、波長λ１のレーザ光束を射出する発光点と、波長λ２のレーザ光束を射出する発光点と、波長λ３のレーザ光束を射出する発光点とを１つの筐体に収めたパッケージ光源ユニットから射出されるレーザ光束を略平行光束に変換するコリメータレンズと、対物光学系との間の光路中に、近軸における屈折力が負であるプラスチックレンズと、近軸における屈折力が正であるプラスチックレンズとの２枚のレンズから構成される倍率調整用光学ユニットを配設している。
本実施例において、HDに対する記録／再生時には、倍率調整用光学ユニットを構成する屈折力が負であるプラスチックレンズと屈折力が正であるプラスチックレンズとの間隔が２．０００ｍｍとなるように、アクチュエータにより屈折力が負であるプラスチックレンズを移動させる。これにより、パッケージ光源ユニットから射出され、コリメートレンズにより平行光束に変換された波長λ１の平行光束は、倍率調整用光学ユニットにより光束径は拡大されて対物光学系に入射する。
【００７５】
また、DVDに対する記録／再生時には、倍率調整用光学ユニットを構成する屈折力が負であるプラスチックレンズと屈折力が正であるプラスチックレンズとの間隔が２．１０３ｍｍとなるように、アクチュエータにより屈折力が負であるプラスチックレンズを移動させる。これにより、パッケージ光源ユニットから射出され、コリメートレンズにより平行光束に変換された波長λ２の平行光束は、倍率調整用光学ユニットにより光束径が拡大されて対物光学系に入射する。
また、ＣＤに対する記録／再生時には、倍率調整用光学ユニットを構成する屈折力が負であるプラスチックレンズと屈折力が正であるプラスチックレンズとの間隔が０．３２０ｍｍとなるように、アクチュエータにより屈折力が負であるプラスチックレンズを移動させる。これにより、パッケージ光源ユニットから射出され、コリメートレンズにより平行光束に変換された波長λ３の平行光束は、倍率調整用光学ユニットにより対物光学系の波長λ３に対する倍率ｍ３（＝−１／８．０００）に対応する発散光束に変換されて対物光学系に入射する。
【００７６】
尚、上述した実施例１〜４において、対物光学系に対して発散光束が入射する場合には、トラッキング駆動により対物光学系が光軸垂直方向にシフトすると、対物光学系の仮想物点が軸外物点となるのでコマ収差が発生する。このコマ収差の発生量が大きいと、光ディスクに対する記録／再生時に、良好なトラッキング特性が得られないという問題がある。
上述した実施例１〜４では、倍率調整用光学ユニットの屈折力が負であるプラスチックレンズを光軸垂直方向にシフトさせることで、かかる対物光学系のトラッキング駆動により発生するコマ収差を補正することが可能である。
【００７７】
図７に、実施例１の光学系において、ＣＤに対する記録／再生時に、対物光学系が光軸垂直方向にシフトした際に発生するコマ収差を、倍率調整用光学ユニットの屈折力が負であるプラスチックレンズを光軸垂直方向にシフトさせることで補正した結果を示す。
更に、図８に、実施例３の光学系において、ＤＶＤに対する記録／再生時に、対物光学系が光軸垂直方向にシフトした際に発生するコマ収差を、倍率調整用光学ユニットの屈折力が負であるプラスチックレンズを光軸垂直方向にシフトさせることで補正した結果を示す。
これらの結果から、実施例１〜４の光学系は、対物光学系のトラッキング駆動に同期させて倍率調整用光学ユニットの屈折力が負であるプラスチックレンズを光軸垂直方向にシフトさせることで、良好なトラッキング特性が得られることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】光ピックアップ装置の構成を示す要部平面図である。
【図２】対物レンズの構造を示す図面である。
【図３】収差補正素子の構造を示す図面である。
【図４】光ピックアップ装置の構成を示す要部平面図である。
【図５】光ピックアップ装置の構成を示す要部平面図である。
【図６】光ピックアップ装置の構成を示す要部平面図である。
【図７】対物レンズのシフト量と波面収差の関係を示すグラフである。
【図８】対物レンズのシフト量と波面収差の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７９】
ＡＣ    アクチュエータ
ＬＤ    光源
ＭＲ  倍率調整用光源ユニット
ＯＢＪ  対物レンズ
ＯＤ    光情報記録媒体
ＰＵ    光ピックアップ装置
ＲＬ    情報記録面
【図１】
2005108321.tif 000013
【図２】
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【図３】
2005108321.tif 000015
【図４】
2005108321.tif 000016
【図５】
2005108321.tif 000017
【図６】
2005108321.tif 000018
【図７】
2005108321.tif 000019
【図８】
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