(57)【要約】      （修正有）【課題】光ピックアップ装置において、複数の波長を用いて複数の情報記録媒体に対応する場合に、特に保護基板の厚い媒体に対するトラッキング特性を向上させること。【解決手段】二枚のレンズが各々光軸方向に移動可能である発散角変更素子を光路中に配置し、トラッキング手段により対物光学素子が移動した場合に発生するコマ収差を一方の前記レンズを移動させることにより解消してトラッキング特性を向上させ、また他方のレンズを移動させることによりディスク厚によって発生する球面収差を補正する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長λ１の第１光源から出射される光束を用いて保護基板厚ｔ１の第１情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行ない、
波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源から出射される光束を用いて保護基板厚ｔ２（ｔ１≦ｔ２）の第２情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行ない、
波長λ３（λ２＜λ３）の第３光源から出射される光束を用いて保護基板厚ｔ３（ｔ２＜ｔ３）の第３情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行う光ピックアップ装置であって、
前記各光源が出射した光束を、前記各情報記録媒体の情報記録面に集光させるために、共通に用いられる対物光学素子と、
前記対物光学素子を、光軸と垂直なトラッキング方向に移動可能なトラッキング手段と、
前記第１ないし第３光源から前記対物光学素子に至る光路との間に配置され、光軸方向に移動可能であって、前記対物光学素子に入射する光束の発散角を変更する第１発散角変更素子と、
前記第１ないし第３光源から前記対物光学素子に至る光路との間に配置され、光軸方向に移動可能であって、移動量に応じて球面収差を発生する第２発散角変更素子とを備え、
再生および／または記録する対象の情報記録媒体に応じて、前記保護基板の厚さの差に応じて発生する球面収差を解消するように、前記第１発散角変更素子が光軸方向に移動し、
かつ、前記トラッキング手段が前記対物光学素子を移動させた際に生じるコマ収差を解消するように、前記第２発散角変更素子が光軸方向に移動することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記第１素子は、光軸方向に移動することにより、光源から出射される光束の発散角を変更して出射する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】
前記第１素子は、光軸方向に移動することにより、光源から出射される光束の発散角を変更せずに出射する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４】
少なくとも、前記第３情報記録媒体に対して、情報の再生および／または記録を行う際に、前記トラッキング手段によって前記対物光学素子を移動させた際に生じるコマ収差が、前記対物光学素子に球面波の光束を入射させた場合よりも小さいことを特徴とする請求項１ないし３の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記第２発散角変更素子が光軸方向に移動することによって発生する球面収差は、補正過剰方向の球面収差であることを特徴とする請求項１ないし３の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記第２発散角変更素子は、少なくとも１つの非球面を有し、当該非球面は、４次の非球面係数が０でないことを特徴とする請求項１ないし５の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
６次、８次、１０次の非球面係数のうち、少なくとも１つが０ではないことを特徴とする請求項６記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
波長λ１の第１光源から出射される光束を用いて保護基板厚ｔ１の第１情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行ない、
波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源から出射される光束を用いて保護基板厚ｔ２（ｔ１≦ｔ２）の第２情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行ない、
波長λ３（λ２＜λ３）の第３光源から出射される光束を用いて保護基板厚ｔ３（ｔ２＜ｔ３）の第３情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行う光ピックアップ装置であって、
前記各光源が出射した光束を、前記各情報記録媒体の情報記録面に集光させるために、共通に用いられる対物光学素子と、
前記対物光学素子を、光軸と垂直なトラッキング方向に移動可能なトラッキング手段と、
前記第１ないし第３光源から前記対物光学素子に至る光路との間に配置され、屈折力を有し、光軸方向に移動することにより、前記対物光学素子に入射する光束の発散角を変更可能な第１発散角変更素子と、
前記第１発散角変更素子と前記対物光学素子との間に配置され、光軸方向に移動することにより、前記対物光学素子に入射する光束の発散角を変更可能な第２発散角変更素子とを備え、
前記第１発散角変更素子が取りうる前記２つの位置と、前記第２発散角変更素子が取りうる前記２つの位置との組合せのうち、少なくとも３通りの組合せが、前記第１乃至第３情報記録媒体の保護基板厚の差によって生じる球面収差を解消する光学系を構成することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項９】
前記第１発散角変更素子および前記第２発散角変更素子の少なくとも一方は、光源側端と対物素子側端の間の、複数の所定位置で停止しうることを特徴とする請求項８記載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】
前記第１発散角変更素子および前記第２発散角変更素子の他方は、光源側と対物素子側の２つの位置を取りうることを特徴とする請求項８又は９記載の光ピックアップ装置。
【請求項１１】
前記第１発散角変更素子および前記第２発散角変更素子は、互いに正の屈折力を有することを特徴とする請求項８ないし１０の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１２】
前記第１発散角変更素子および前記第２発散角変更素子は、互いに符号の異なる屈折力を有することを特徴とする請求項８ないし１０の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１３】
前記第１発散角変更素子または前記第２発散角変更素子の一方が取りうる２つの位置が、前記第１情報記録媒体の第１記録層と第２層との厚さの差によって生じる球面収差を解消し、
他方が取りうる２つの位置が、前記第１情報記録媒体と前記第３情報記録媒体の保護基板厚の差によって生じる球面収差を解消することを特徴とする請求項８ないし１２の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１４】
前記第１発散角変更素子と、前記第２発散角変更素子のうちの一方が、カップリングレンズであり、他方がビームエキスパンダーを構成する素子のひとつであることを特徴とする請求項１ないし１３の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１５】
前記カップリングレンズがコリメータであることを特徴とする請求項１４記載の光ピックアップ装置。
【請求項１６】
前記第１発散角変更素子と、前記第２発散角変更素子とが、互いに等しい屈折力を有することを特徴とする請求項１ないし１５記載の光ピックアップ装置。
【請求項１７】
前記第１発散角変更素子と、前記第２発散角変更素子とが、符号の異なる屈折力を有することを特徴とする請求項１ないし１５の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１８】
前記第１発散角変更素子がビームエキスパンダーを構成する素子の一方であり、前記第２発散角変更素子が前記ビームエキスパンダーを構成する素子の他方であることを特徴とする請求項１ないし１３の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１９】
前記第１発散角変更素子と、前記第２発散角変更素子とが、符号の異なる屈折力を有することを特徴とする請求項１８記載の光ピックアップ装置。
【請求項２０】
波長λ１の第１光源から出射される光束を用いて保護基板厚ｔ１の第１情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行ない、
波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源から出射される光束を用いて保護基板厚ｔ２（ｔ１≦ｔ２）の第２情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行ない、
波長λ３（λ２＜λ３）の第３光源から出射される光束を用いて保護基板厚ｔ３（ｔ２＜ｔ３）の第３情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行う光ピックアップ装置であって、
前記各光源が出射した光束を、前記各情報記録媒体の情報記録面に集光させるために、共通に用いられる対物光学素子と、
前記対物光学素子を、光軸と垂直なトラッキング方向に移動可能なトラッキング手段と、
前記第１ないし第３光源から前記対物光学素子に至る光路との間に配置され、光軸方向に移動可能であって、前記対物光学素子に入射する光束の発散角を変更する第１発散角変更素子と、
前記第１ないし第３光源から前記対物光学素子に至る光路との間に配置され、電気的信号の印加量に応じて球面収差を発生する収差補正手段とを備え、
再生および／または記録する対象の情報記録媒体に応じて、前記保護基板の厚さの差に応じて発生する球面収差を解消するように、前記第１発散角変更素子が光軸方向に移動し、
かつ、前記トラッキング手段が前記対物光学素子をトラッキングさせた際に生じるコマ収差を解消するように、前記収差補正手段に印加する電気的信号を変更することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２１】
前記収差補正手段が液晶によって構成されていることを特徴とする請求項２０記載の光ピックアップ装置。
【請求項２２】
前記収差補正手段は、前記トラッキング方向に少なくとも２つの領域を有し、該領域毎に異なった収差補正が可能であることを特徴とする請求項２０又は２１記載の光ピックアップ装置。
【請求項２３】
前記対物光学素子と前記収差補正手段とが一体に構成されてなり、前記収差補正手段から出射される光束が、トラッキングによって生じるコマ収差と逆位相のコマ収差を有することを特徴とする請求項２０ないし２２の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項２４】
前記対物光学素子と前記収差補正手段とが別体に構成されてなり、前記収差補正手段から出射される光束は、補正過剰方向の球面収差を有することを特徴とする請求項２０ないし２２の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項２５】
波長λ１の第１光源から出射される光束を用いて保護基板厚ｔ１の第１情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行ない、
波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源から出射される光束を用いて保護基板厚ｔ２（ｔ１≦ｔ２）の第２情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行ない、
波長λ３（λ２＜λ３）の第３光源から出射される光束を用いて保護基板厚ｔ３（ｔ２＜ｔ３）の第３情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行う光ピックアップ装置であって、
前記光源側の第１素子、前記情報記録媒体側の第２素子の、２つの光学素子から構成され、該第１素子と該第２素子の相対位置を変化させることが可能であるとともに、前記各光源が出射した光束を、前記各情報記録媒体の情報記録面に集光させるために、共通に用いられる対物光学素子と、
前記対物光学素子を、光軸と垂直なトラッキング方向に移動可能なトラッキング手段と、
前記第１ないし第３光源から前記対物光学素子に至る光路との間に配置され、光軸方向に移動可能であって、前記対物光学素子に入射する光束の発散角を変更する発散角変更素子と、
再生および／または記録する対象の情報記録媒体に応じて、前記保護基板の厚さの差に応じて発生する球面収差を解消するように、前記発散角変更素子が光軸方向に移動し、
かつ、前記トラッキング手段が前記対物光学素子をトラッキングさせた際に生じるコマ収差を解消するように、前記第１素子と前記第２素子の相対位置が変化することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２６】
前記対物光学素子において、前記第１素子のみが移動可能であることを特徴とする請求項２５記載の光ピックアップ装置。
【請求項２７】
前記対物光学素子において、前記第２素子のみが移動可能であることを特徴とする請求項２５記載の光ピックアップ装置。
【請求項２８】
前記対物光学素子において、前記第１素子と前記第２素子の両方が移動可能であることを特徴とする請求項２５記載の光ピックアップ装置。
【請求項２９】
前記対物光学素子において、前記第１素子と前記第２素子の光軸を前記トラッキング方向に移動せしめることが可能であることを特徴とする請求項２５ないし２８の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３０】
前記対物光学素子において、前記第１素子と前記第２素子の光軸を傾けることが可能であることを特徴とする請求項２５ないし２９の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３１】
前記第１発散角変更素子がカップリングレンズであることを特徴とする請求項２０ないし３０の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３２】
前記カップリングレンズがコリメータであることを特徴とする請求項３１記載の光ピックアップ装置。
【請求項３３】
前記第１発散角変更素子がビームエキスパンダーを構成する素子の１つであることを特徴とする請求項２０ないし３０の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３４】
前記第１光源に対する前記対物光学素子の倍率ｍ１、前記第２光源に対する前記対物光学素子の倍率ｍ２、前記第３光源に対する前記対物光学素子の倍率ｍ３のうち、少なくとも１つが０でないことを特徴とする請求項１ないし３３の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３５】
前記対物光学素子は、前記第１情報記録媒体の情報再生および／または記録に最適化されていることを特徴とする請求項１ないし３４の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３６】
前記対物光学素子は単玉であることを特徴とする請求項１ないし３５の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３７】
前記対物光学素子は、２枚玉であることを特徴とする請求項１ないし３５の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３８】
前記対物光学素子は、前記第１情報記録媒体の情報再生および／または記録と、前記第２情報記録媒体の情報再生および／または記録が可能であることを特徴とする請求項１ないし３７の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３９】
前記第１情報記録媒体と前記第２情報記録媒体の互換が波長選択回折素子によって達成されることを特徴とする請求項３８記載の光ピックアップ装置。
【請求項４０】
前記第１情報記録媒体と前記第２情報記録媒体との互換が光束の波長毎に異なった次数の回折光を出射する回折素子によって達成されることを特徴とする請求項３８記載の光ピックアップ装置。
【請求項４１】
前記第１情報記録媒体と前記第２情報記録媒体との互換が光束の波長毎に異なった位相差を付与する位相差付与構造によって達成されることを特徴とする請求項３８記載の光ピックアップ装置。
【請求項４２】
波長λ１の第１光源から出射される光束を用いて保護基板厚ｔ１の第１情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行ない、
波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源から出射される光束を用いて保護基板厚ｔ２（ｔ１≦ｔ２）の第２情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行ない、
波長λ３（λ２＜λ３）の第３光源から出射される光束を用いて保護基板厚ｔ３（ｔ２＜ｔ３）の第３情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行う光ピックアップ装置であって、
前記光源側の第１素子、前記情報記録媒体側の第２素子の、２つの光学素子から構成され、かつ該２つの光学素子の光軸方向距離を変化せしめることが可能であるとともに、前記各光源が出射した光束を、前記各情報記録媒体の情報記録面に集光させるために、共通に用いられる対物光学素子と、
前記対物光学素子を、光軸と垂直なトラッキング方向に移動可能なトラッキング手段とを備え、
再生および／または記録する対象の情報記録媒体に応じて、前記保護基板の厚さの差に応じて発生する球面収差を解消するように、前記対物光学素子を構成する前記第１素子と前記第２素子との距離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４３】
前記第１素子と前記第２素子との距離が、次の関係を満たすことを特徴とする請求項４２記載の光ピックアップ装置。
Ｄ３  ＞  Ｄ２  ＞  Ｄ１
ただし、Ｄ１：前記第１情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行う際の前記第１素子と前記第２素子との距離
Ｄ２：前記第２情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行う際の前記第１素子と前記第２素子との距離
Ｄ３：前記第３情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行う際の前記第１素子と前記第２素子との距離
【請求項４４】
前記第１素子が光軸方向に移動することを特徴とする請求項４２又は４３記載の光ピックアップ装置。
【請求項４５】
前記第２素子が光軸方向に移動することを特徴とする請求項４２又は４３記載の光ピックアップ装置。
【請求項４６】
前記第１素子および前記第２素子ともに光軸方向に移動することを特徴とする請求項４２又は４３記載の光ピックアップ装置。
【請求項４７】
前記第２素子が正レンズであることを特徴とする請求項４２ないし４６の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４８】
前記第１素子が正レンズであることを特徴とする請求項４２ないし４７の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４９】
前記第１素子が負レンズであることを特徴とする請求項４２ないし４７の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５０】
前記第１光源に対する前記対物光学素子の倍率ｍ１、前記第２光源に対する前記対物光学素子の倍率ｍ２、前記第３光源に対する前記対物光学素子の倍率ｍ３が共に等しいことを特徴とする請求項４２ないし４９の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５１】
ｍ１＝ｍ２＝ｍ３＝０であることを特徴とする請求項５０記載の光ピックアップ装置。
【請求項５２】
前記対物光学素子に入射する光束が、前記第１光源および前記第２光源は無限平行光であり、前記第３光源は有限発散光であることを特徴とする請求項４２ないし４９の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５３】
前記対物光学素子に入射する光束が、前記第１光源は無限平行光であり、前記第２光源および前記第３光源は有限発散光であることを特徴とする請求項４２ないし４９の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５４】
前記対物光学素子に入射する光束が、前記第１光源は有限収束光であり、前記第３光源は有限発散光であることを特徴とする請求項４２ないし４９の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５５】
前記第１ないし第３光源から前記対物光学素子に至る光路との間に配置され、前記各光源から出射される光束の発散角を所定の発散角に変更せしめて出射する発散角変更素子を備えることを特徴とする請求項４２ないし５４の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５６】
前記第１光源ないし前記第３光源が、単一のパッケージに収納された光源ユニットであることを特徴とする請求項１ないし５５の何れか一項に記載の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、光ピックアップ装置、及び光ピックアップ装置に用いられる光学素子に関するものであり、より詳しくは、複数の層を有する光ディスクへの情報の書き込みに適した光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から現在にかけて、ＣＤ（コンパクト・ディスク）、ＤＶＤ（ディジタル・ビデオ・ディスク、あるいはディジタル・バーサタイル・ディスク）などの光情報記録媒体（光ディスク、あるいはメディアともいう）に対して情報の再生・記録を行うための光ピックアップ装置（光ヘッド、光ヘッド装置などともいわれる）が開発・製造され、一般に普及している。
【０００３】
また最近では、波長４０５ｎｍ程度の光源を用いた、より高密度の情報記録を可能とした光情報記録媒体の規格についても研究開発も行われている。
【０００４】
そしてこのような光ピックアップ装置は、光源（主にレーザーダイオードが用いられる）から出射された光束を、ビーム整形プリズム、コリメータ、ビームスプリッタ、対物光学素子等の光学素子からなる光学系を介して光ディスクの情報記録面に集光させてスポットを形成し、記録面上の情報記録孔（ピットともいう）からの反射光を、再度光学系を介して今度はセンサー上に集光させ、電気信号に変換することにより情報を再生する。この際、情報記録孔の形状によって反射光の光束も変化するため、これを利用して、「０」「１」の情報を区別する。なお、光ディスクの情報記録面の上には保護基板（プラスティック製の保護層。カバーガラス、あるいは単に基板ともいう）が設けられている。
【０００５】
またＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等の記録型メディアに情報の記録を行う場合、記録面上にレーザー光束によるスポットを形成し、記録面上の記録材に熱化学変化を生ぜしめる。これによってたとえばＣＤ−Ｒの場合は熱拡散性色素が不可逆変化することにより、情報記録孔と同様の形状が形成される。ＣＤ−ＲＷの場合は相変化型材料を用いているため、熱化学変化によって結晶状態と非晶質状態との間で可逆変化するので、情報の書き換えが可能である。
【０００６】
そしてＣＤ規格の光ディスクから情報を再生するための光ピックアップ装置は、対物レンズのＮＡが０．４５前後であり、用いられる光源の波長は７８５ｎｍ前後である。また記録用としては、０．５０程度のものが用いられることが多い。なお、ＣＤ規格の光ディスクの保護基板厚さは１．２ｍｍである。
【０００７】
さて光情報記録媒体としてＣＤが広く普及しているが、ここ数年、ＤＶＤが普及している。これはＣＤに比べて保護基板厚を薄くし、さらに情報記録孔を小さくすることにより、情報記録量を多くしたもので、ＣＤが約６００〜７００ＭＢ（メガバイト）程度であるのに対し、約４．７ＧＢ（ギガバイト）という大容量の記録容量を有し、映画等の動画像を記録した頒布媒体として用いられることが多い。
【０００８】
またＤＶＤ規格の光ディスクから情報を再生するための光ピックアップ装置は、原理的にはＣＤ用のそれと同じであるが、前述のように情報記録孔が小さくなっていること等から、対物レンズのＮＡが０．６０前後であり、用いられる光源の波長は６５５ｎｍ前後のものが用いられている。また記録用としては、０．６５程度のものが用いられることが多い。なお、ＤＶＤ規格の光ディスクの保護基板厚さは０．６ｍｍである。
【０００９】
またＤＶＤ規格の光ディスクについても記録型のものが既に実用化されており、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ／Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ／Ｒなどの各規格がある。これらに関する技術的原理もまた、ＣＤ規格の場合と同じである。
【００１０】
また波長４０５ｎｍ程度の青紫色光源を用いた大容量の光ディスクについては２種類の規格が提案されている。一方はディスクの基板厚が０．１ｍｍで、対物レンズのＮＡが０．８５程度である、Ｂｌｕ−Ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（ＢＤともいう）であり、他方はディスクの基板厚が０．６ｍｍで、対物レンズのＮＡが０．６５程度である、ＨＤ−ＤＶＤである。いずれも容量は単層で約２０ＧＢ（ギガバイト）程度である。これらの規格においても、信号の読み出し・記録については従来の規格と原理的には同じである。
【００１１】
さて、これらのような青紫色レーザー光源を用いた大容量の光ディスクと、既存のＣＤ、ＤＶＤとの互換が求められており、特に同一の対物光学素子を介して、情報の再生および／または記録が行えることが要求されている。
【００１２】
この場合、各メディアの基板厚差にもとづく球面収差の補正および波長差に基づく収差の補正が必要であり、従来様々な方法が提案されているが、３つのメディアの互換を行うことは容易ではない。
基本的に、ＮＡがもっとも大きいメディアを基準として対物光学素子を設計し、他のメディアに対して補正を行うようにせしめることが行なわれる。
【００１３】
特許文献１には、異なった保護基板厚の光ディスクに対応するために、光路差付与構造の一種である回折構造を用いることによって、保護基板厚の異なる光ディスクごとに、最適な集光スポットを形成する技術が開示されている（特許文献１参照）。
【００１４】
また特許文献２には、異なった保護基板厚の光ディスクに対応するために、コリメータなどを駆動することによって、対物レンズに入射する光束の倍率を変更することにより、保護基板厚の異なる光ディスクごとに、最適な集光スポットを形成する技術が開示されている（特許文献２参照）。
【００１５】
【特許文献１】特開２００１−６０３３６号公報
【００１６】
【特許文献２】特開平９−１７０２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
一般に光ピックアップ装置においては、対物光学素子に入射する光束は、無限平行光であることがもっとも好ましく、一般には光源から出射された発散光束をコリメータレンズによって平行光とした後に、対物光学素子に入射させる構成をとっている。この場合、光路中に回折構造を有する素子を配置した場合、ケラレによる光量損失を防止することができるという利点がある。
【００１８】
しかし、特許文献１の技術のように、回折構造を用いて３種類の保護基板の厚さの差を解消しようとすると、異次回折光を用いることになり、回折効率が低下し、光量不足になり、集光スポット形成に問題が生じてしまう。
【００１９】
さらに、もっとも基板厚が厚く、かつもっともＮＡの小さいＣＤに対する補正量が大きくなるため、無限平行光を対物光学素子に入射させるとＷＤが短くなってしまうという問題がある（ＷＤ＝ワーキングディスタンス、作動距離とも云う。対物光学素子のディスク側の最突出部位と、ディスクとの間隙）。ＷＤが短いと、ディスクが対物光学素子と衝突してしまう可能性が高く、ピックアップの構造上好ましくない。
【００２０】
ところで、低コスト化、省スペース化のために、有限発散光を対物光学素子に入射させる構成がとられるようになってきているが、このような「有限化」は、単一のメディア（光情報記録媒体）のみについて記録／再生する場合は比較的問題が小さい。
【００２１】
そして特許文献２のように、対物レンズに入射する光束の倍率を変更することによって、球面収差を発生させ、基板厚差に基づく球面収差とキャンセルさせて、集光スポットを形成することも可能であり、この場合は特にＣＤを有限発散光とすることにより、ＷＤを長く確保することができる。
【００２２】
しかし、有限発散光が対物レンズに入射する場合、対物レンズがトラッキングすると、光束が斜入射するため、コマ収差が発生する（無限平行光の場合は発生しない）。とくに複数規格の記録／再生に対応する互換対物光学素子の場合は、基準となっている対物レンズからの補正量が大きい程、トラッキング特性が悪化するという問題がある。
【００２３】
しかしながら上記の技術には、トラッキング特性が悪化することや、その改善についてはなんら示唆・開示がされていない。
【００２４】
そこで本発明においては、３種類のメディアに対して、単一の光学素子で互換を達成する光学系において、もっとも基板厚の厚いメディアに対するＷＤを確保しつつ、かつトラッキング特性の悪化が生じない光ピックアップ装置を実現することを目的とする。
【００２５】
本発明者らは検討の結果、トラッキングに応じて発生する収差を補正するために、光路中に配置される別の素子を必要に応じて移動させることにより、意図的に収差を生じせしめて、コマ収差と打ち消しあうように作用させて、良好な波面を形成する方法を知見した。
【００２６】
このような構成によると、微細な構造を有する回折素子を必須とせずに、単一の対物光学素子のみで複数の情報記録媒体に対応することができ、ＷＤの確保および良好なトラッキング特性を実現することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
上記課題を解決するため、本発明に関する光ピックアップ装置では、波長λ１の第１光源から出射される光束を用いて保護基板厚ｔ１の第１情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行ない、波長λ（λ１＜λ２）の第２光源から出射される光束を用いて保護基板厚ｔ２（ｔ１≦ｔ２）の第２情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行ない、波長λ３（λ２＜λ３）の第３光源から出射される光束を用いて保護基板厚ｔ３（ｔ２＜ｔ３）の第３情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行う光ピックアップ装置であって、前記各光源が出射した光束を、前記各情報記録媒体の情報記録面に集光させるために、共通に用いられる対物光学素子と、前記対物光学素子を、光軸と垂直なトラッキング方向に移動可能なトラッキング手段と、前記第１ないし第３光源から前記対物光学素子に至る光路との間に配置され、光軸方向に移動可能であって、前記対物光学素子に入射する光束の発散角を変更する第１発散角変更素子と、前記第１ないし第３光源から前記対物光学素子に至る光路との間に配置され、光軸方向に移動可能であって、移動量に応じて球面収差を発生する第２発散角変更素子とを備え、再生および／または記録する対象の情報記録媒体に応じて、前記保護基板の厚さの差に応じて発生する球面収差を解消するように、前記第１発散角変更素子が光軸方向に移動し、かつ、前記トラッキング手段が前記対物光学素子を移動させた際に生じるコマ収差を解消するように、前記第２発散角変更素子が光軸方向に移動することを特徴とする。
【００２８】
本発明の具体的な態様では、前記第１素子は、光軸方向に移動することにより、光源から出射される光束の発散角を変更して出射することを特徴とする。
【００２９】
本発明の別の具体的な態様では、前記第１素子は、光軸方向に移動することにより、光源から出射される光束の発散角を変更せずに出射することを特徴とする。
【００３０】
本発明の別の具体的な態様では、少なくとも、前記第３情報記録媒体に対して、情報の再生および／または記録を行う際に、前記トラッキング手段によって前記対物光学素子を移動させた際に生じるコマ収差が、前記対物光学素子に球面波の光束を入射させた場合よりも小さいことを特徴とする。
【００３１】
本発明の別の具体的な態様では、前記第２発散角変更素子が光軸方向に移動することによって発生する球面収差は、補正過剰方向の球面収差であることを特徴とする。
【００３２】
本発明の別の具体的な態様では、前記第２発散角変更素子は、少なくとも１つの非球面を有し、当該非球面は、４次の非球面係数が０でないことを特徴とする。
【００３３】
本発明の別の具体的な態様では、６次、８次、１０次の非球面係数のうち、少なくとも１つが０ではないことを特徴とする。
【００３４】
また本発明に関する光ピックアップ装置では、波長λ１の第１光源から出射される光束を用いて保護基板厚ｔ１の第１情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行ない、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源から出射される光束を用いて保護基板厚ｔ２（ｔ１≦ｔ２）の第２情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行ない、波長λ３（λ２＜λ３）の第３光源から出射される光束を用いて保護基板厚ｔ３（ｔ２＜ｔ３）の第３情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行う光ピックアップ装置であって、前記各光源が出射した光束を、前記各情報記録媒体の情報記録面に集光させるために、共通に用いられる対物光学素子と、前記対物光学素子を、光軸と垂直なトラッキング方向に移動可能なトラッキング手段と、前記第１ないし第３光源から前記対物光学素子に至る光路との間に配置され、屈折力を有し、光軸方向に移動することにより、前記対物光学素子に入射する光束の発散角を変更可能な第１発散角変更素子と、前記第１発散角変更素子と前記対物光学素子との間に配置され、光軸方向に移動することにより、前記対物光学素子に入射する光束の発散角を変更可能な第２発散角変更素子とを備え、前記第１発散角変更素子が取りうる前記２つの位置と、前記第２発散角変更素子が取りうる前記２つの位置との組合せのうち、少なくとも３通りの組合せが、前記第１乃至第３情報記録媒体の保護基板厚の差によって生じる球面収差を解消する光学系を構成することを特徴とする。
【００３５】
本発明の具体的な態様では、前記第１発散角変更素子および前記第２発散角変更素子の少なくとも一方は、光源側端と対物素子側端の間の、複数の所定位置で停止しうることを特徴とする。
【００３６】
本発明の別の具体的な態様では、前記第１発散角変更素子および前記第２発散角変更素子の他方は、光源側と対物素子側の２つの位置を取りうることを特徴とする。
【００３７】
本発明の別の具体的な態様では、前記第１発散角変更素子および前記第２発散角変更素子は、互いに正の屈折力を有することを特徴とする。
【００３８】
本発明の別の具体的な態様では、前記第１発散角変更素子および前記第２発散角変更素子は、互いに符号の異なる屈折力を有することを特徴とする。
【００３９】
本発明の別の具体的な態様では、前記第１発散角変更素子または前記第２発散角変更素子の一方が取りうる２つの位置が、前記第１情報記録媒体の第１記録層と第２層との厚さの差によって生じる球面収差を解消し、他方が取りうる２つの位置が、前記第１情報記録媒体と前記第３情報記録媒体の保護基板厚の差によって生じる球面収差を解消することを特徴とする。
【００４０】
本発明の別の具体的な態様では、前記第１発散角変更素子と、前記第２発散角変更素子のうちの一方が、カップリングレンズであり、他方がビームエキスパンダーを構成する素子のひとつであることを特徴とする。
【００４１】
本発明の別の具体的な態様では、前記カップリングレンズがコリメータであることを特徴とする。
【００４２】
本発明の別の具体的な態様では、前記第１発散角変更素子と、前記第２発散角変更素子とが、互いに等しい屈折力を有することを特徴とする。
【００４３】
本発明の別の具体的な態様では、前記第１発散角変更素子と、前記第２発散角変更素子とが、符号の異なる屈折力を有することを特徴とする。
【００４４】
本発明の別の具体的な態様では、前記第１発散角変更素子がビームエキスパンダーを構成する素子の一方であり、前記第２発散角変更素子が前記ビームエキスパンダーを構成する素子の他方であることを特徴とする。
【００４５】
本発明の別の具体的な態様では、前記第１発散角変更素子と、前記第２発散角変更素子とが、符号の異なる屈折力を有することを特徴とする。
【００４６】
また本発明に関する光ピックアップ装置では、波長λ１の第１光源から出射される光束を用いて保護基板厚ｔ１の第１情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行ない、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源から出射される光束を用いて保護基板厚ｔ２（ｔ１≦ｔ２）の第２情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行ない、波長λ３（λ２＜λ３）の第３光源から出射される光束を用いて保護基板厚ｔ３（ｔ２＜ｔ３）の第３情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行う光ピックアップ装置であって、前記各光源が出射した光束を、前記各情報記録媒体の情報記録面に集光させるために、共通に用いられる対物光学素子と、前記対物光学素子を、光軸と垂直なトラッキング方向に移動可能なトラッキング手段と、前記第１ないし第３光源から前記対物光学素子に至る光路との間に配置され、光軸方向に移動可能であって、前記対物光学素子に入射する光束の発散角を変更する第１発散角変更素子と、前記第１ないし第３光源から前記対物光学素子に至る光路との間に配置され、電気的信号の印加量に応じて球面収差を発生する収差補正手段とを備え、再生および／または記録する対象の情報記録媒体に応じて、前記保護基板の厚さの差に応じて発生する球面収差を解消するように、前記第１発散角変更素子が光軸方向に移動し、かつ、前記トラッキング手段が前記対物光学素子をトラッキングさせた際に生じるコマ収差を解消するように、前記収差補正手段に印加する電気的信号を変更することを特徴とする。
【００４７】
本発明の具体的な態様では、前記収差補正手段が液晶によって構成されていることを特徴とする。
【００４８】
本発明の別の具体的な態様では、前記収差補正手段は、前記トラッキング方向に少なくとも２つの領域を有し、該領域毎に異なった収差補正が可能であることを特徴とする。
【００４９】
本発明の別の具体的な態様では、前記対物光学素子と前記収差補正手段とが一体に構成されてなり、前記収差補正手段から出射される光束が、トラッキングによって生じるコマ収差と逆位相のコマ収差を有することを特徴とする。
【００５０】
本発明の別の具体的な態様では、前記対物光学素子と前記収差補正手段とが別体に構成されてなり、前記収差補正手段から出射される光束は、補正過剰方向の球面収差を有することを特徴とする。
【００５１】
また本発明に関する光ピックアップ装置では、λ１の第１光源から出射される光束を用いて保護基板厚ｔ１の第１情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行ない、
波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源から出射される光束を用いて保護基板厚ｔ２（ｔ１≦ｔ２）の第２情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行ない、波長λ３（λ２＜λ３）の第３光源から出射される光束を用いて保護基板厚ｔ３（ｔ２＜ｔ３）の第３情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行う光ピックアップ装置であって、前記光源側の第１素子、前記情報記録媒体側の第２素子の、２つの光学素子から構成され、該第１素子と該第２素子の相対位置を変化させることが可能であるとともに、前記各光源が出射した光束を、前記各情報記録媒体の情報記録面に集光させるために、共通に用いられる対物光学素子と、前記対物光学素子を、光軸と垂直なトラッキング方向に移動可能なトラッキング手段と、前記第１ないし第３光源から前記対物光学素子に至る光路との間に配置され、光軸方向に移動可能であって、前記対物光学素子に入射する光束の発散角を変更する発散角変更素子と、再生および／または記録する対象の情報記録媒体に応じて、前記保護基板の厚さの差に応じて発生する球面収差を解消するように、前記発散角変更素子が光軸方向に移動し、かつ、前記トラッキング手段が前記対物光学素子をトラッキングさせた際に生じるコマ収差を解消するように、前記第１素子と前記第２素子の相対位置が変化することを特徴とする。
【００５２】
本発明の具体的な態様では、前記対物光学素子において、前記第１素子のみが移動可能であることを特徴とする。
【００５３】
本発明の別の具体的な態様では、前記対物光学素子において、前記第２素子のみが移動可能であることを特徴とする。
【００５４】
本発明の別の具体的な態様では、前記対物光学素子において、前記第１素子と前記第２素子の両方が移動可能であることを特徴とする。
【００５５】
本発明の別の具体的な態様では、前記対物光学素子において、前記第１素子と前記第２素子の光軸を前記トラッキング方向に移動せしめることが可能であることを特徴とする。
【００５６】
本発明の別の具体的な態様では、前記対物光学素子において、前記第１素子と前記第２素子の光軸を傾けることが可能であることを特徴とする。
【００５７】
本発明の別の具体的な態様では、前記第１発散角変更素子がカップリングレンズであることを特徴とする。
【００５８】
本発明の別の具体的な態様では、前記カップリングレンズがコリメータであることを特徴とする。
【００５９】
本発明の別の具体的な態様では、前記第１発散角変更素子がビームエキスパンダーを構成する素子の１つであることを特徴とする。
【００６０】
本発明の別の具体的な態様では、前記第１光源に対する前記対物光学素子の倍率ｍ１、前記第２光源に対する前記対物光学素子の倍率ｍ２、前記第３光源に対する前記対物光学素子の倍率ｍ３のうち、少なくとも１つが０でないことを特徴とする。
【００６１】
本発明の別の具体的な態様では、前記対物光学素子は、前記第１情報記録媒体の情報再生および／または記録に最適化されていることを特徴とする。
【００６２】
本発明の別の具体的な態様では、前記対物光学素子は単玉であることを特徴とする。
【００６３】
本発明の別の具体的な態様では、前記対物光学素子は、２枚玉であることを特徴とする。
【００６４】
本発明の別の具体的な態様では、前記対物光学素子は、前記第１情報記録媒体の情報再生および／または記録と、前記第２情報記録媒体の情報再生および／または記録が可能であることを特徴とする。
【００６５】
本発明の別の具体的な態様では、前記第１情報記録媒体と前記第２情報記録媒体の互換が波長選択回折素子によって達成されることを特徴とする。
【００６６】
本発明の別の具体的な態様では、前記第１情報記録媒体と前記第２情報記録媒体との互換が光束の波長毎に異なった次数の回折光を出射する回折素子によって達成されることを特徴とする。
【００６７】
本発明の別の具体的な態様では、前記第１情報記録媒体と前記第２情報記録媒体との互換が光束の波長毎に異なった位相差を付与する位相差付与構造によって達成されることを特徴とする。
【００６８】
また本発明に関する光ピックアップ装置では、波長λ１の第１光源から出射される光束を用いて保護基板厚ｔ１の第１情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行ない、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源から出射される光束を用いて保護基板厚ｔ２（ｔ１≦ｔ２）の第２情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行ない、波長λ３（λ２＜λ３）の第３光源から出射される光束を用いて保護基板厚ｔ３（ｔ２＜ｔ３）の第３情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行う光ピックアップ装置であって、前記光源側の第１素子、前記情報記録媒体側の第２素子の、２つの光学素子から構成され、かつ該２つの光学素子の光軸方向距離を変化せしめることが可能であるとともに、前記各光源が出射した光束を、前記各情報記録媒体の情報記録面に集光させるために、共通に用いられる対物光学素子と、前記対物光学素子を、光軸と垂直なトラッキング方向に移動可能なトラッキング手段とを備え、再生および／または記録する対象の情報記録媒体に応じて、前記保護基板の厚さの差に応じて発生する球面収差を解消するように、前記対物光学素子を構成する前記第１素子と前記第２素子との距離を変化させることを特徴とする。
【００６９】
本発明の具体的な態様では、前記第１素子と前記第２素子との距離が、次の関係を満たすことを特徴とする。
【００７０】
Ｄ３  ＞  Ｄ２  ＞  Ｄ１
ただし、Ｄ１：前記第１情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行う際の前記第１素子と前記第２素子との距離
Ｄ２：前記第２情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行う際の前記第１素子と前記第２素子との距離
Ｄ３：前記第３情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行う際の前記第１素子と前記第２素子との距離
本発明の別の具体的な態様では、前記第１素子が光軸方向に移動することを特徴とする。
【００７１】
本発明の別の具体的な態様では、前記第２素子が光軸方向に移動することを特徴とする。
【００７２】
本発明の別の具体的な態様では、前記第１素子および前記第２素子ともに光軸方向に移動することを特徴とする。
【００７３】
本発明の別の具体的な態様では、前記第２素子が正レンズであることを特徴とする。
【００７４】
本発明の別の具体的な態様では、前記第１素子が正レンズであることを特徴とする。
【００７５】
本発明の別の具体的な態様では、前記第１素子が負レンズであることを特徴とする。
【００７６】
本発明の別の具体的な態様では、前記第１光源に対する前記対物光学素子の倍率ｍ１、前記第２光源に対する前記対物光学素子の倍率ｍ２、前記第３光源に対する前記対物光学素子の倍率ｍ３が共に等しいことを特徴とする。
【００７７】
本発明の別の具体的な態様では、ｍ１＝ｍ２＝ｍ３＝０であることを特徴とする。
【００７８】
本発明の別の具体的な態様では、前記対物光学素子に入射する光束が、前記第１光源および前記第２光源は無限平行光であり、前記第３光源は有限発散光であることを特徴とする。
【００７９】
本発明の別の具体的な態様では、前記対物光学素子に入射する光束が、前記第１光源は無限平行光であり、前記第２光源および前記第３光源は有限発散光であることを特徴とする。
【００８０】
本発明の別の具体的な態様では、前記対物光学素子に入射する光束が、前記第１光源は有限収束光であり、前記第３光源は有限発散光であることを特徴とする。
【００８１】
本発明の別の具体的な態様では、前記第１ないし第３光源から前記対物光学素子に至る光路との間に配置され、前記各光源から出射される光束の発散角を所定の発散角に変更せしめて出射する発散角変更素子を備えることを特徴とする。
【００８２】
本発明の別の具体的な態様では、前記第１光源ないし前記第３光源が、単一のパッケージに収納された光源ユニットであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００８３】
本発明によれば、複数の情報記録媒体に対して互換を達成する光ピックアップ装置において、微細な構造を有する回折素子を必ずしも必要とすることなく、ＷＤの確保および良好なトラッキング特性を実現する光ピックアップ装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８４】
以下図面に基づいて本発明の内容を詳細に説明するが、本発明の実施形態はこれらに限定されるものではない。
〔第１実施形態〕
請求項１ないし７の発明について説明する。
【００８５】
図１を用いて、本発明に関する基本的な光ピックアップの構成について説明する。
【００８６】
本実施例では、使用波長が４０５ｎｍのいわゆる青紫色レーザー光源を用いた「高密度な光ディスク」、ＤＶＤ、ＣＤの３フォーマット互換の光ピックアップ装置をターゲットとしており、第１情報記録媒体として保護基板厚ｔ１が０．１ｍｍの「高密度な光ディスク」、第２情報記録媒体として保護基板厚ｔ２が０．６ｍｍのＤＶＤ、第３情報記録媒体として保護基板厚ｔ３が１．２ｍｍのＣＤを想定している。それぞれＤ１、Ｄ２、Ｄ３が情報記録面を示している。なおＤ０は保護基板の表面を示す。
【００８７】
図１は、本発明に関わる光ピックアップ装置を示す模式図である。
【００８８】
レーザーダイオードＬＤ１は、第１光源であり、波長λ１が４０７ｎｍの青紫色レーザーが用いられるが、波長が３９０ｎｍ〜４２０ｎｍである範囲のものを適宜採用することができる。レーザーダイオードＬＤ２は、第２の光源（ＤＶＤ用の光源）、第３の光源（ＣＤ用の光源）の、２つの発光点を同一のパッケージに収めた、いわゆる２レーザー１パッケージの光源ユニットである。第２光源は波長λ２が６５５ｎｍの赤色レーザーが用いられるが、波長が６３０ｎｍ〜６８０ｎｍである範囲のものを適宜採用することができる。第３光源は、波長λ３が７８５ｎｍの赤外レーザーが用いられるが、波長が７５０ｎｍ〜８００ｎｍである範囲のものを適宜採用することができる。
【００８９】
このパッケージのうち、一方の光源を光軸上に位置するように調整するので、他方の光源については光軸上からやや離れた処に位置するため、像高が生じてしまうが、この特性を改善するための技術も既に知られており、それらの技術を必要に応じて適用できる。ここでは補正板ＤＰを用いることによりその補正を行っている。補正板ＤＰにはグレーティングが形成されており、それによって光軸からのズレを補正すると共に、センサーＳ２への集光にも寄与する。
【００９０】
ビームスプリッタＢＳ１はＬＤ１およびＬＤ２から入射する光源光束を対物光学素子であるＯＢＬの方向へ透過させる。
【００９１】
ＬＤ１から投光された光束は、ビーム品位向上のため、ビームシェイパーＢＳＬに入射してから上述のＢＳ１を経て、コリメータＣＬに入射し、これによって無限平行光にコリメートされたのち、偏光ビームスプリッタＢＳ３、さらに凹レンズと凸レンズとから構成されるビームエキスパンダーＢＥを経て対物光学素子（光ディスクに最も近い光学素子）であるガラス製の単玉対物光学素子ＯＢＬに入射する。ＯＢＬは「高密度な光ディスク」に最適化されたレンズである。そして第１光情報記録媒体の保護基板を介して情報記録面上に集光スポットを形成し、情報記録面上で反射したのち、同じ経路をたどって、ＢＳ３によってセンサーレンズＳＬ１を経てセンサーＳ１に集光する。このセンサーによって光電変換され、電気的な信号となる。
【００９２】
なおビームエキスパンダーＢＥとＯＢＬとの間には図示しないλ／４（四分の一波長）板が配置されており、行きと帰りとで丁度半波長分位相がずれて偏光方向が変わる。このため復路の光束はＢＳ３によって進行方向が変わる。
【００９３】
ビームエキスパンダーＢＥを構成する凹レンズと凸レンズは、個別に光軸方向に進退できるように、アクチュエータＡＣ２とＡＣ３とを備えている。つまり、これらのうち一つを進退させることにより、ＯＢＬに入射する光束の発散角度を有限発散光に変更し、情報記録媒体の種類毎に異なる基板厚の差によって生じる球面収差あるいは加えて使用波長の差に基づいて生じる球面収差を打ち消すことができ、互換が達成できる。この際に進退する素子が、第１発散角変更素子に相当する。
【００９４】
ビームシェイパーＢＳＬは、光軸に対して垂直なある方向と、この方向に対して垂直な方向の、２つの方向に対してそれぞれ異なった曲率を有している（光軸について、回転非対象な曲率を有している）。
【００９５】
光源から出射された光束は、半導体光源の構造上、光軸に対して垂直なある方向と、この方向に対して垂直な方向の、２つの方向に対してそれぞれ発散角が異なっており、光軸方向から見て楕円状のビームとなっているが、このままでは光ディスク用の光源光束として好ましくないため、ビームシェイパーＢＳＬによって各々の方向に異なった屈折作用を与えることにより、出射光束が略円形断面のビームとなるようにしている。
【００９６】
またここではＬＤ１の光路中にビームシェイパーＢＳＬを配置しているが、ＬＤ２の光路に配置することも当然可能である。
【００９７】
ＬＤ２から投光された光束も、ＬＤ１の場合と同様に、光ディスク（第２光情報記録媒体、第３光情報記録媒体）に集光スポットを形成し、反射して最終的にセンサーＳ２に集光する。ＢＳ２によって光路が一致するようにせしめられているだけであって、ＬＤ１の場合と変わりはない。
【００９８】
なお対物光学素子ＯＢＬは、この図では単一のガラス製レンズであるが、必要に応じて複数の光学素子から構成されるようにしてもよい。例えばプラスティック製レンズとガラス製レンズとを組み合わせた２枚玉構成でも良いし、プラスティック製レンズを２枚組み合わせた構成でも良い。この場合、基本的な軸外特性が向上するという利点がある。
【００９９】
また各ＬＤから投光された光束が光ディスクの保護基板を介して情報記録面に集光する状態が描かれているが、再生／記録する記録媒体の規格ごとに、光源と保護基板表面との距離は変わらないが、対物光学素子の基本的な位置（基準位置）がアクチュエータＡＣ１によって切り替わり、その基準位置から光軸方向Ｆに進退して、ピント合わせ（フォーカシング）を行う。ＡＣ１は２軸アクチュエータであり、必要に応じて光軸と垂直方向ＴＲに揺動して、トラッキングを行うトラッキング手段としても機能する。
【０１００】
そして各々の光情報記録媒体の保護基板厚、さらにピットの大きさにより、対物光学素子ＯＢＬに要求される開口数も異なる。ここでは、ＣＤ用の開口数は０．４５、ＤＶＤおよび「高密度な光ディスク」の開口数は０．８５としている。ただし、ＣＤについては０．４３〜０．５０、ＤＶＤについては０．５８〜０．６８の範囲で適宜選択可能である。
【０１０１】
なおＩＲは不要光をカットするための絞りである。
【０１０２】
さて上述の通り、たとえばＡＣ２を駆動し、第１発散角変更素子としてＢＥのうち凸レンズを進退させて、対物光学素子ＯＢＬに入射する光束の発散角を変更して、基板厚差に基づく球面収差を補正する。ここでは凸レンズから出射する光束の発散角じたいが変化する（請求項２）。
【０１０３】
この場合、ＯＢＬがトラッキングすると、球面収差を有する発散光束がＯＢＬに斜入射するため、コマ収差が発生する。したがって基板厚が厚くなるにしたがい、トラッキング特性が悪化する。
【０１０４】
そこでこれを解消するため、ＡＣ３を駆動して、第２発散角変更素子としてＢＥのうち凹レンズを進退させ、さらに球面収差を生ぜしめることにより、結果的にコマ収差を解消する。ここで生ぜしめる球面収差は、当然ながら、ＯＢＬに球面波の光束を入射させた場合よりも小さくなっている（請求項４）。
【０１０５】
また、球面収差によってコマ収差を補正することから、補正過剰方向（オーバー）の球面収差であることが必要である（請求項５）。
【０１０６】
そして、このような球面収差を生じるためには、第２発散角変更素子は、非球面を有することが望ましく、特に４次の非球面係数が０でない非球面である（請求項６）。
【０１０７】
また、その他の収差補正の点から、６次、８次、１０次の非球面係数のうち、少なくとも１つが０ではないことが好ましい（請求項７）。
【０１０８】
さてここでは第１発散角変更素子、第２発散角変更素子を、それぞれＢＥを構成する素子に担わせているが、役割を逆転させることも、また他の素子を採用することも可能である。
【０１０９】
たとえば、第１発散角変更素子としてビームエキスパンダーＢＥのうち、凹レンズを採用すれば、出射する光束の発散角を変えないままで出射することができるので調整しやすいという利点がある（請求項３）。この場合は結果的にＯＢＬに入射する光束の発散角変わるので、互換が達成できる。
【０１１０】
そして図２に示すように、第１光源、第２光源、第３光源を１つのユニットとした、いわゆる３レーザー１パッケージの光源ユニットを採用することも可能である（請求項５６）。この場合の光学的作用は図１の場合とほぼ同じであり、特に光学素子の点数を減らすことができ、シンプルな光学系を得ることが出来る。
【０１１１】
なお、とくに第３情報記録媒体に対して、対物光学素子の正弦条件違反量を低減させるといった改良も可能である。
〔第２実施形態〕
図３を用いて、請求項８ないし１９の発明について説明する。
【０１１２】
図３は、第１実施形態においてアクチュエータＡＣ２、ＡＣ３としてリニア駆動のものを採用し、駆動構造を工夫した場合の一例であり、図１においてビームエキスパンダーＢＥを突き当て式の構造にしている。
この形態は、保護基板の厚さの差に基づいて生じる球面収差、あるいは加えて使用波長の差に基づいて生じる球面収差の補正のために、負レンズ（凹レンズ）ＢＥａと正レンズ（凸レンズ）ＢＥｂとから構成されるビームエキスパンダーＢＥを用いる。負レンズＢＥａと正レンズＢＥｂとは光源側から順に、光軸方向に互いに独立に移動可能である。
この保護基板の厚さの差に基づいて生じる球面収差の補正について、基本的な構成と動作は第１実施形態と同じである。
【０１１３】
使用する光情報記録媒体は、第１実施形態と同様、「高密度な光ディスク」、ＤＶＤ、ＣＤである。それぞれの記録／再生に使用する光源の波長は、同じく４０７ｎｍ、６５５ｎｍ、７８５ｎｍである。またＢＤは２層タイプを想定しており、２層の情報記録面をそれぞれ、Ｌ０、Ｌ１とし、ディスク表面からそれぞれの情報記録面までの深さを０．１００ｍｍおよび０．０７５ｍｍとする。
【０１１４】
対物光学素子ＯＢＬは、波長４０７ｎｍの無限光が入射した時、保護層厚が０．１００ｍｍである「高密度な光ディスク」のＬ０に対して球面収差が補正されている。またこの対物光学素子は、図示しない波長選択回折構造が設けられており、波長６５５ｎｍの無限光が入射した時、ＤＶＤに対しても球面収差が補正されている、互換対物素子である。
【０１１５】
対物光学素子は、ＢＤのＬ１に対しては、発散度の弱い発散光束が入射した時球面収差が補正され、ＣＤに対しては発散度の強い発散光束が入射した時球面収差が補正される。
【０１１６】
またビームエキスパンダーＢＥの負レンズＢＥａおよび正レンズＢＥｂは、光軸方向に移動することにより、それぞれ光源側、対物光学素子側の、すくなくとも２つの位置を取ることができる（請求項１０）。またここではそれぞれに位置規制部材Ｇａ、Ｇｂを有しており、突き当てによる位置規制が可能である。また別途エンコーダを設けるなどして、
任意あるいは所定の位置で停止できるように位置制御を行うこともできる（請求項９）。
負レンズＢＥａが光源側の位置にあり、正レンズＢＥｂが対物光学素子側の位置にあるときは、正レンズＢＥｂからは無限光が出射され、対物光学素子を通った波長４０７ｎｍの光束は、保護層厚０．１００ｍｍのＢＤに対して球面収差が補正される。またこのとき対物光学素子を通った波長６５５ｎｍの光束は、保護層厚０．６ｍｍのＤＶＤに対して球面収差が補正される。
【０１１７】
また負レンズＢＥａが対物光学素子側の位置にあり、正レンズＢＥｂが対物光学素子側の位置にあるときは、正レンズＢＥｂからは発散度の弱い発散光が出射され、対物光学素子を通った光束は、保護層厚０．０７５ｍｍのＢＤに対して球面収差が補正されている。
【０１１８】
また負レンズＢＥａが光源側の位置にあり、正レンズＢＥｂが光源側の位置にあるときは、正レンズＢＥｂからは発散度の強い発散光が出射され、対物光学素子を通った光束は、保護層厚１．２ｍｍのＣＤに対して球面収差が補正されている。
【０１１９】
このように本実施形態では、二つの移動可能な光学素子の位置を、それぞれ２点切り替え方式で定めるので、アクチュエータを位置決め部材に突き当てることで位置を定めることができる。したがって位置センサーが不要であり、また制御回路も簡単である。
【０１２０】
さらに２層タイプのＤＶＤに対しても、負レンズＢＥａの位置をそれぞれの層に応じて切り替えることにより、ＤＶＤの２層間の保護層厚によって生じる球面収差の差を低減することができる。
【０１２１】
また上記の実施形態では、２層間の保護層厚によって生じる球面収差を補正するために、負レンズＢＥａを移動し、ＢＤとCDとの保護層厚差によって生じる球面収差を補正するために正レンズＢＥｂを移動しているが、この役割が逆となるように負レンズＢＥａと正レンズＢＥｂとを設計しても良い。
【０１２２】
また対物光学素子は波長４０７ｎｍの無限光が入射した時、ＢＤの２つの層の中間の保護層厚に相当する０．０８７５ｍｍの保護層厚に対して球面収差が補正されているレンズであっても良い。この場合は、正レンズＢＥｂを射出した光束は、ＢＤの保護層厚の薄い層に対しては、収束の弱い収束光束であり、ＢＤの保護層厚の厚い層に対しては、発散度の弱い発散光束となるように、負レンズＢＥａと正レンズＢＥｂとを設計すれば良い。
【０１２３】
またビームエキスパンダーＢＥに入射する光束は無限光であってもよいし、有限光であっても良い。
【０１２４】
以上説明してきた通り、ここでは第１発散角変更素子がＢＥａ、第２発散角変更素子がＢＥｂである。
【０１２５】
またビームエキスパンダーＢＥについて、正レンズと負レンズとからなる系を例としてあげているが（請求項１２）、共に正の屈折力を有する系であってもよい（請求項１１）。
【０１２６】
そして上述のように、２層の記録層を有する情報記録媒体に対して、ビームエキスパンダーＢＥの駆動を利用することもできる（請求項１３）。
【０１２７】
そして、ＢＥ以外に、光路中に存在するカップリングレンズ、あるいはコリメータレンズを、第１発散角変更素子、あるいは第２発散角変更素子のいずれかとして採用することができる（請求項１４）。
【０１２８】
この場合、屈折力の組合せによって、様々なバリエーションが考えられ、たとえば請求項１５ないし１９のような組合せによって光学系を構成できる。
〔第３実施形態〕
図４を用いて請求項２０ないし２４の発明について説明する。
【０１２９】
第１実施形態と同じ構成については同符号を付してある。またそれらの機能や作用も同じである。
【０１３０】
ここでは、第１発散角変更手段として、ビームエキスパンダーＢＥの凹レンズを採用し、光軸方向に進退可能な構成としている。この凹レンズが進退することにより、保護基板の厚さの差に基づいて生じる球面収差の補正、あるいは加えて使用波長の差に基づいて生じる球面収差の補正を行う点は、第１実施形態と同じである。
【０１３１】
そのため、異なった情報記録媒体ごとの互換は可能であるが、トラッキングによるコマ収差の発生を解消する必要がある。
【０１３２】
ここでは、第１実施形態と同様に、対物光学素子ＯＢＬに入射する光束に球面収差を持たせることによって、コマ収差と打ち消し合わせる点は同じであるが、その機能を電気的信号の印加によって発生する収差量が変化する、収差補正手段に担わせている（請求項２０）。
【０１３３】
この例では、対物光学素子ＯＢＬよりも光源側に、収差補正手段として液晶素子ＬＣＤを備えている（請求項２１）。
【０１３４】
図４の例では、ＯＢＬと、液晶素子ＬＣＤとが一体化されており、２軸アクチュエータＡＣ１によって、一体にフォーカシング・トラッキングする。液晶素子ＬＣＤは図示しない電源部および制御部に接続されており、印加電圧・電流に応じて、主としてトラッキング方向に異なった収差を生ぜしめることが可能である。
【０１３５】
また、液晶素子ＬＣＤは、トラッキング方向にコマ収差を生じる作用を与えるため、トラッキング方向に少なくとも２つの複数の領域を形成されている（請求項２２）。
【０１３６】
そして、対物光学素子ＯＢＬと収差補正手段ＬＣＤとが一体に構成されている場合、ＬＣＤから出射される光束が、トラッキングによって生じるコマ収差と逆位相のコマ収差を有するようにせしめられる（請求項２３）。
【０１３７】
これに対して、図５のように、対物光学素子ＯＢＬと、収差補正手段である液晶素子ＬＣＤとを別体に構成することもできる。このようにすると、ボビンを小型化できる。この場合、アクチュエータＡＣ１によって対物光学素子ＯＢＬがフォーカシング・トラッキングした際、ＬＣＤから出射される光束は、対物光学素子ＯＢＬに斜入射することになる。
【０１３８】
そこでこのような場合は、液晶素子ＬＣＤから出射される光束を補正過剰方向の球面収差を有するようにせしめることにより、コマ収差の発生を解消できる（請求項２４）。
〔第４実施形態〕
図６を用いて、請求項２５ないし３０の発明について説明する。
【０１３９】
第１実施形態と同じ構成については同符号を付してある。またそれらの機能や作用も同じである。
【０１４０】
ここでは、第１発散角変更手段として、ビームエキスパンダーＢＥの凸レンズを採用し、光軸方向に進退可能な構成としている。この凸レンズが進退することにより、保護基板の厚さの差に基づいて生じる球面収差の補正、あるいは加えて使用波長の差に基づいて生じる球面収差の補正を行う点は、作用的には第１実施形態と同じである。もちろん、凹レンズを進退させる構成であってもよい。
【０１４１】
そのため、異なった情報記録媒体ごとの互換は可能であるが、トラッキングによるコマ収差の発生を解消する必要がある。
【０１４２】
ここでは、対物光学素子ＯＢＬを２つの光学素子から構成し、互いの相対的な位置を変更することによって、対物光学素子としてコマ収差を発生させ、このコマ収差と、トラッキングによるコマ収差とを打ち消しあうようにさせている（請求項２５）。
【０１４３】
図６の例では、対物光学素子ＯＢＬは、凸レンズである第１素子Ｌ１と、同じく凸レンズであるＬ２とから構成されているユニットである。ここでＬ１は凸レンズであるが、光学設計によっては凹レンズとすることも可能である。
【０１４４】
そして、対物光学素子を構成するユニットは一体に保持されて、アクチュエータＡＣ１によってフォーカシング・トラッキングを行うようになっているが、Ｌ２はユニット内で別途アクチュエータＡＣ３によってトラッキング方向へシフトすることが可能な構成となっている（請求項２７、２９）。
【０１４５】
これにより、対物光学素子全体がトラッキングした際に、斜入射となる光束によって生じるコマ収差に対して、対物光学素子内で第２素子であるＬ２が適宜シフトすることにより、意図的に逆符号のコマ収差を発生させて、打ち消し合わせるようにしている。たとえば、第２素子Ｌ２が、トラッキング手段であるＡＣ１が対物光学素子ＯＢＬ全体を移動させた方向と逆方向に移動させる。
【０１４６】
これ以外にも、たとえば第１素子であるＬ１をトラッキング方向にシフトさせる構成でもよいし、Ｌ１、Ｌ２の両方をシフト可能とする構成でも良い（請求項２６、２８）。
【０１４７】
また図７に示す構成のように、アクチュエータＡＣ４によって、第２光学素子Ｌ２の光軸を傾けることが可能な構成にしても良い（請求項３０）。また、シフトさせる構成と、光軸を傾ける構成とを組み合わせてもよい。
【０１４８】
上述してきたとおり、基板厚差に基づく球面収差を補正するのは、第１発散角補正手段である。これまでの例では主にビームエキスパンダーを構成する光学素子の一方にその役割りを担わせているが、これはもちろんカップリングレンズや、コリメータレンズであってもかまわない（請求項３１、３２）。とくに３光源を一体化した光源ユニットを用いる場合は、共通の光路に配置したカップリングレンズを進退させることで、各波長に最適な発散角の出射光を形成できる。そして、上述してきたとおり、ビームエキスパンダーを構成する光学素子の一つに、この役割を担わせてもよい（請求項３３）。またビームエキスパンダーは、上述の各例では凹レンズと凸レンズとの組合せタイプであるが、凸レンズと凸レンズとを組合せるタイプでも良い。
【０１４９】
ここで第１実施形態から第４実施形態に共通に採用可能な構成について説明する。
【０１５０】
上述してきた通り、保護基板の厚さが厚くなるに応じて、球面収差が大きくなるので、これを補正するためにカップリングレンズ、あるいはビームエキスパンダーなどを光軸方向に進退させて、対物光学素子に入射する光束の発散角を変えて、その収差を打ち消すようにしている。そしてこのために、ワーキングディスタンスも確保できる。この際、対物光学素子ＯＢＬを第１情報記録媒体に最適化しておき（請求項３５）、かつもっとも開口が大きく、光量を取り込む必要がある第１情報記録媒体に対しては、無限平行光を入射させることが好ましい。そしてその他の情報記録媒体に対しては、球面収差を補正するため、発散光束を入射させる。したがって、第１光源に対する対物光学素子ＯＢＬの倍率ｍ１、第２光源に対する対物光学素子ＯＢＬの倍率ｍ２、第３光源に対する前記対物光学素子ＯＢＬの倍率ｍ３のうち、少なくとも１つは０でない（請求項３４）。
【０１５１】
そして、対物光学素子ＯＢＬを単玉から構成すると、簡単な構造となり、組立て誤差を低減できるので好ましい（請求項３６）。
【０１５２】
また対物光学素子ＯＢＬを、それぞれ屈折力を有する２枚の光学素子を組み合わせた構造にしてもよい（請求項３７）。この場合、単玉の場合に比べてそれぞれの対物光学素子の見込角を小さくすることができ、レンズの製造上有利である。さらに基本的な軸外特性を良好にできるという利点もある。
【０１５３】
この場合、光源側の光学素子をプラスティック製、情報記録媒体側の光学素子をガラス製としても良いし、２枚ともプラスティック製としても良いが、情報記録媒体側の光学素子は温度変化による屈折率変化の小さい素材で構成されることが好ましい。また情報記録媒体側の光学素子の、情報記録媒体に対向する面は、光線が集中することから、当然にエネルギーが集中し、光学素子の素材がダメージを受け易い。したがって、反射防止コート、プラスティック素材などについて、ダメージを受け難い素材や構成を選択することが好ましい。
【０１５４】
さらに、対物光学素子ＯＢＬは、第１情報記録媒体専用ではなく、対物光学素子ＯＢＬ単体で、第１情報記録媒体と、第２情報記録媒体との互換が可能な対物光学素子であっても良い（請求項３８）。この場合は、使用する波長が異なることから、波長の差に基づいて光路差を付与するような構造にしておけば良い。そして光量を十分に使い、かつトラッキングよるコマ収差を低減することが必要なことから、第１情報記録媒体と、第２情報記録媒体の両方に対して、無限平行光を入射するようにしておくことが好ましい。
【０１５５】
波長差によって光路差を付与する構造の例としては、波長選択回折素子や、光束の波長毎に異なった次数の回折光を出射する回折素子や、光束の波長毎に異なった位相差を付与する位相差付与構造素子があげられる（請求項３９、請求項４０、請求項４１）。
【０１５６】
光路差付与構造の代表的なものは、請求項４０にあげるような鋸歯状の回折構造である。
【０１５７】
これは光軸を中心として、同心円状に細かい段差を設けたものであり、隣り合う輪帯を通過した光束は、所定の光路差を与えられる。
【０１５８】
そしてこの鋸歯のピッチ（回折パワー）や深さ（ブレイズド化波長）を設定することにより、たとえば第１情報記録媒体に対しては、特定のＮＡ内の第１光源からの光束が８次回折光による集光スポットとして形成され、第２情報記録媒体に対しては、同じＮＡ内の第２光源からの光束が５次回折光による集光スポットとして形成されるようになっている。しかしその外側の領域（特定のＮＡ以上の領域）からの光束については、ＤＶＤの場合は集光スポット形成に寄与するし、ＣＤの場合はフレア光となって集光スポット形成には寄与しない。
【０１５９】
このように、特に回折次数が異なる光を利用することにより、各々の場合における回折効率を高くすることができ、光量を確保することができる。
【０１６０】
このような回折構造は、光路差付与構造の一例であるが、他に公知の「位相差付与構造」や「波長選択回折素子（マルチレベル構造ともいう）」も採用することができる。
【０１６１】
位相差付与構造は、輪帯位相補正対物レンズ方式が、例えば特開平１１−２７５９号や特開平１１−１６１９０号にその実施例が記載されている。
【０１６２】
特開平１１−２７５９号に記載されているのは、上述の通り基本的な対物レンズの面形状をＤＶＤの記録再生において最適となるように設定し、ＣＤの記録再生のために位相補正方式による補正を行う場合である。つまりＤＶＤ系で波面収差が最小となるように設計された対物レンズの表面に輪帯状に段差を形成し、ＤＶＤ系での波面収差増大を抑制しつつＣＤ系での波面収差を減少させるものである。
【０１６３】
この技術ではＤＶＤ波長に対して位相制御素子は位相分布をほとんど変化させないため、ＲＭＳ波面収差はＤＶＤ系に最適設計された対物レンズの値を維持し、ＣＤ系のＲＭＳ波面収差を低減するように作用するため、記録再生性能が波面収差に敏感なＤＶＤ系に対して有効である。
【０１６４】
またこれとは逆に基本的な対物レンズの光学性能を、ＣＤの記録再生において最適となるように設定し、ＤＶＤの記録再生のために位相補正方式による補正を行う場合が特開平１０−３３４５０４号に記載されている。
【０１６５】
これらは何れも、ＤＶＤの記録再生、ＣＤの記録再生共に、そのＲＭＳ（Root Mean Square）波面収差は改善されている。
【０１６６】
輪帯位相補正対物レンズの場合、例えば特開平１１−１６１９０号には、ＣＤとＤＶＤとの中間の基板厚の光ディスクを想定して、このような光ディスクの記録再生に最適となるように基本的な対物レンズの面形状を設定し、さらに位相補正方式によりＤＶＤとＣＤの両方のＲＭＳ（Root Mean Square）波面収差補正を行う場合について記載されている。
【０１６７】
また特開２００１−５１１９２号では、各輪帯の段差量と面形状とを変えることで、ＲＭＳ（Root Mean Square）波面収差を小さくし、光線の集光位置を一点にする技術が開示されている。
また、「波長選択回折素子（マルチレベル構造ともいう）」とは、所定の段数を有する階段状の形状を、周期的に繰り返した形状であることから、重畳型回折構造ともいう。この階段の段数や、段の高さ、幅（ピッチ）は適宜設定でき、たとえば特開平９−５４９７３号に記載されている。このような階段構造により、複数の波長に対して選択的に回折作用を生ぜしめることが可能になっている。そして他の波長に対しては回折せず、素通しとなって、光学的作用を生じない。
【０１６８】
またここでは、光ディスクフォーマットの基盤厚差にもとづく球面収差を補正する目的で光路差付与構造が採用されているが、それだけでなく、使用温度による屈折率変化によって生じる収差の補正、使用波長の波長差や、使用波長の変動（モードホップ）に基づいて生じる収差の補正にも、もちろん使用可能である。特に波長差による収差の場合、前者の場合は５０ナノメートル以上の波長差に基づいて生じる球面色収差の補正であり、後者の場合は５ｎｍ以内の微小な波長変動を補正する。
【０１６９】
この例では、回折構造を対物光学素子に設けた例を説明したが、コリメータやカップリングレンズなどの他の素子に設けることはもちろん可能である。
【０１７０】
また屈折面、非球面を有する光学素子に、このような素材を用いることが、もっとも好ましい。
〔第５実施形態〕
図８を用いて請求項４２ないし５５の発明について説明する。
【０１７１】
第１実施形態と同じ構成については同符号を付してある。またそれらの機能や作用も同じである。
【０１７２】
ここでは、対物光学素子ＯＢＬを、各々屈折力を有する２枚の光学素子、第１素子Ｌ１、第２素子Ｌ２から構成し、それらの群間距離を変更することが可能な構成となっている。そしてこれらＬ１、Ｌ２は図示しないボビンに一体に保持されており、フォーカシング・トラッキングにあたっては、群間距離の関係は変わらないようになっている。
【０１７３】
さて、これまでの実施形態では、保護基板厚の差によって生じる球面収差の補正、あるいは加えて使用波長の差に基づいて生じる球面収差の補正のために、対物光学素子に入射する光束の発散度合いを変化させて対応させていたが、この形態では、対物光学素子自身の屈折力を変化させることにより、各情報記録媒体ごとに最適な集光スポットの形成を行う。そして一体のままトラッキングするので、対物光学素子ＯＢＬ総体に対する入射光束の発散角変化を低減することが可能となる。したがってトラッキングに伴うコマ収差の発生も微小になり、好ましい。
【０１７４】
第１素子Ｌ１と第２素子Ｌ２との距離は、対応する情報記録媒体によって変化するが、保護基板の厚さが厚い情報記録媒体ほど、群間距離を長くし、保護基板の厚さが薄い情報記録媒体ほど、群間距離を短くする（請求項４３）。このように群間距離を設定することにより、屈折力を弱める、あるいは強めることによって、各情報記録媒体ごとに最適な集光スポット形成を行うことができる。
【０１７５】
また、この例では、第２素子Ｌ２のみが光軸方向に進退する構成である（請求項４５）、第１素子Ｌ１が光軸方向に進退する構成であってもよいし（請求項４４）、第１素子Ｌ１、第２素子Ｌ２の両方が進退する構成であってもよい（請求項４６）。
【０１７６】
また、第２素子は正レンズであることが好ましい（請求項４７）。とくに、光源側を屈折面、情報記録媒体側を平面に近い面とすることにより、集光スポットの波面を良好にすることができる。また第１素子は正レンズであってもよいし（請求項４８）、負レンズであってもよい（請求項４９）。なお、図９は第２素子を負レンズ（凹レンズ）とし、かつ第２素子が光軸方向に進退する例を示した図である。
【０１７７】
そして、この発明の場合は、対物光学素子ＯＢＬに入射する光束の倍率を全て等しい構成とすることができる（請求項５０）。こうすると、光学系全体をシンプルな構成とすることができる。とくに、すべて無限平行光とすることにより、光量損失を低減させることができる（請求項５１）。
【０１７８】
対物光学素子ＯＢＬに入射する光束の倍率としては、第１光源および第２光源を無限平行光とし、第３光源は有限発散光とする構成でもよい（請求項５２）。この場合、光量の損失や集光スポット性能に精度が要求される第１情報記録媒体および第２情報記録媒体に対しては光量の損失を低減でき、第３情報記録媒体に対してはワーキングディスタンスを確保することができる。
【０１７９】
また、第１光源を無限平行光とし、第２光源および第３光源は有限発散光とする構成でもよい（請求項５３）。この場合でも、対物光学素子の群間距離を適宜設定することにより、良好な集光スポットを形成することができる。
【０１８０】
さらに、第１光源を有限収束光とし、第３光源を有限発散光とする構成でもよい（請求項５４）。この場合、第２光源の倍率は有限収束、無限平行、有限発散のいずれでもよい。
【０１８１】
さらにまた、発散角変更素子を光源と対物光学素子との間に配置して、必要に応じて発散角を調整することもできる。そしてすべての光源を無限平行光として出射することもできる（請求項５５）。
【０１８２】
また先に説明した、各種の光路差付与構造を本実施の形態に適用して、様々な要因に基づいて生じる収差補正を行うことができる。
【０１８３】
ここまで、各実施形態について、主に光源ユニットが２つに分かれている例について説明してきたが、第１実施形態で図２を用いて説明した通り、全ての発明について、第１光源ないし第３光源が、単一のパッケージに収納された光源ユニットを用いた光学系とすることができる（請求項５６）。
【０１８４】
さらに、上述の各例ではビームシェイパーＢＳＬを採用しているが、入射光束の強度分布を変化させる光強度分布変換素子も光源の近傍に採用することができる。光強度分布変換素子は、おもにガウシアン分布の入射光束を、異なった光強度分布の光束として出射する光学素子である。これは目的に応じて、出射光束の光強度分布が略均一となるようにせしめたり、出射光束の最辺縁部の光強度が、光軸近傍の光強度の４５〜９０％となるようにせしめることが可能である。
〔実施例〕
次に、上述した実施形態のうち、対物光学素子で２つの情報記録媒体の互換を行い、ビームエキスパンダーの一部を光軸方向に進退させてもう一つの情報記録媒体と互換する光学系の数値例について説明する。
本実施例における非球面は、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に表１中の非球面係数Ａ２ｉを代入した数式で表される。但し、κを円錐係数とする。
【０１８５】
【数１】
2005293775.tif 000003
【０１８６】
また、本実施例においては波長選択回折構造である重畳型回折構造を用いている。これは、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。
【０１８７】
【数２】
2005293775.tif 000004
【０１８８】
表１において、ＮＡ１、ｆ１、λ１、ｍ１、ｔ１は、それぞれ、「高密度な光ディスク」使用時の対物光学系ＯＢＪの開口数、対物光学系ＯＢＪの焦点距離、対物光学系ＯＢＪの波長、対物光学系ＯＢＪの倍率、保護基板の厚さであり、ＮＡ２、ｆ２、λ２、ｍ２、ｔ２は、ＤＶＤ使用時の同様の値であり、ＮＡ３、ｆ３、λ３、ｍ３、ｔ３は、ＣＤ使用時の同様の値である。
【０１８９】
また、ｒ（ｍｍ）は曲率半径、ｄ１（ｍｍ）、ｄ２（ｍｍ）、ｄ３（ｍｍ）は、それぞれ、「高密度な光ディスク」使用時、ＤＶＤ使用時、ＣＤ使用時のレンズ間隔、Ｎλ１、Ｎλ２、Ｎλ３は、それぞれ、波長λ１、波長λ２、波長λ３に対するレンズの屈折率、νｄはｄ線のレンズのアッベ数である。
【０１９０】
また、ｎ１、ｎ２、ｎ３は、それぞれ、重畳型回折構造で発生する第１光束、第２光束、第３光束の回折光の回折次数である。
〔実施例１〕
実施例１の光学系は、ともにプラスチックレンズである負レンズと正レンズとから構成されたエキスパンダーレンズと、ともにプラスチックレンズである収差補正素子と集光素子とから構成された対物光学系とから構成される光学系である。その具体的な数値データを表１に示す。
【０１９１】
【表１】
2005293775.tif 000005
【０１９２】
【表２】
2005293775.tif 000006
【０１９３】
対物光学系は、収差補正素子の光源側の光学面（表１において第５面）に形成した重畳型回折構造の作用により、「高密度な光ディスク」とＤＶＤとの保護基板の厚さの違いによる球面収差を補正したＨＤ／ＤＶＤ互換レンズである。尚、集光素子は、「高密度な光ディスク」に対して球面収差補正が最適化されたレンズである。
【０１９４】
この重畳型回折構造は複数の輪帯から構成されており、各輪帯は階段状に５分割されている。各輪帯内の階段構造の段差Δは、Δ＝２・λ１／（Ｎλ１−１）を満たす高さに設定されている。ここで、Ｎλ１は波長λ１における収差補正素子Ｌ１の屈折率である。この階段構造により第１光束に付加される光路差は２λ１であるので、第１光束は重畳型回折構造により何ら作用を受けずにそのまま透過する。また、この階段構造により第３光束に付加される光路差は１λ３であるので、第３光束も重畳型回折構造により何ら作用を受けずにそのまま透過する。一方、この階段構造により第２光束に付加される光路差は約０．２λ２であり、５分割された輪帯１つ分ではちょうど１λ２の光路差が付加されることになり、１次回折光が発生する。このように、第２光束のみを選択的に回折させることにより、ｔ１とｔ２の差に起因する球面収差を補正している。
【０１９５】
尚、重畳型回折構造で発生する第１光束の０次回折光（透過光）の回折効率は１００％、第２光束の１次回折光の回折効率は８７％、第３光束の０次回折光（透過光）の回折効率は１００％であり、何れの光束に対しても高い回折効率を得ている。
【０１９６】
また、「高密度な光ディスク」とＣＤとの保護基板の厚さの違いによる球面収差は、エキスパンダーレンズの負レンズと正レンズとの間隔が「高密度な光ディスク」の場合よりも広くなるように負レンズを動かして、対物光学系の倍率を変化させることで補正している。
【０１９７】
また、入射光束の波長が変わると、色収差の影響で、エキスパンダーレンズから射出される光束の発散度が変化する。そこで、ＤＶＤに対する記録／再生時には、エキスパンダーレンズから射出される第２光束が平行光束となるように、負レンズと正レンズとの間隔が「高密度な光ディスク」の場合よりも広くなるように負レンズを動かしている。
【図面の簡単な説明】
【０１９８】
【図１】第１実施形態に関わる光ピックアップの模式図である。
【図２】別の第１実施形態に関わる光ピックアップの模式図である。
【図３】第２実施形態に関わる光ピックアップの模式図である。
【図４】第３実施形態に関わる光ピックアップの模式図である。
【図５】別の第３実施形態に関わる光ピックアップの模式図である。
【図６】第４実施形態に関わる光ピックアップの模式図である。
【図７】別の第４実施形態に関わる光ピックアップの模式図である。
【図８】第５実施形態に関わる光ピックアップの模式図である。
【図９】別の第５実施形態に関わる光ピックアップの模式図である。
【符号の説明】
【０１９９】
ＬＤ１      光源
ＬＤ２      光源
Ｓ１      受光センサー
Ｓ２      受光センサー
ＳＬ１      センサーレンズ
ＳＬ２      センサーレンズ
ＢＳ１      プリズム（ビームスプリッタ）
ＢＳ２      プリズム（ビームスプリッタ）
ＢＳ３      プリズム（ビームスプリッタ）
ＣＬ      コリメータ
ＯＢＬ      対物光学素子
ＤＰ      回折板
ＢＥ      ビームエキスパンダー
ＡＣ１      アクチュエータ
ＡＣ２      アクチュエータ
ＡＣ３      アクチュエータ
ＡＣ４      アクチュエータ
ＡＣ５      アクチュエータ
ＡＣ６      アクチュエータ
ＡＣ７      アクチュエータ
Ｄ０      保護基板表面
Ｄ１      第１情報記録媒体の情報記録面
Ｄ２      第２情報記録媒体の情報記録面
Ｄ３      第３情報記録媒体の情報記録面
Ｇａ      位置規制部材
Ｇｂ      位置規制部材
【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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