(57)【要約】【課題】  複数の発光点が近接して設けられた光源ユニットを用いた場合でも、各光束の断面形状の整形及び強度分布の変換を適切に行うことが可能な光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】  本発明の光ピックアップ装置１０は、異なる波長で発光する複数の発光点が近接して設けられた光源ユニット２０、入射した際と異なる発散角に整形するビーム整形素子４０、カップリング素子１２、カップリング素子からの出射光束を光情報記録媒体の記録面上に集光させて集光スポットを形成する対物光学素子１５等から構成される。そして、各発光点から記録面を保護する保護層の表面までの距離を光情報記録媒体の種類によらず一定に保つと共に、保護層の厚い光情報記録媒体に対しては波長の長い光束を用い、保護層の薄い光情報記録媒体に対しては波長の短い光束を用いて集光スポットを形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる波長で発光する複数の発光点が近接して設けられた光源ユニットと、
前記光源ユニットからの出射光束を、光軸に対して垂直な第１方向と、光軸と前記第１方向の両方に対して垂直な第２方向の２つの方向のうち少なくとも一方について、入射した際と異なる発散角に整形するビーム整形素子と、
前記出射光束の発散角を変換するカップリング素子と、
前記カップリング素子からの出射光束を光情報記録媒体の記録面上に集光させて集光スポットを形成する対物光学素子と、
前記集光スポットからの反射光を受光して電気信号に変換する受光部とを有し、
前記各発光点から前記記録面を保護する保護層の表面までの間隔が光情報記録媒体の種類によらず一定となるように設定されると共に、
前記保護層の厚い光情報記録媒体に対して、前記各発光点からの出射光束のうち波長の長い第１光束を用いて前記集光スポットの形成を行ない、前記保護層の薄い光情報記録媒体に対して、前記各発光点からの出射光束のうち波長の短い第２光束を用いて前記集光スポットの形成を行なうことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
異なる波長で発光する少なくとも２つの発光点が近接して設けられた光源ユニットと、
前記光源ユニットからの出射光束を、光軸に対して垂直な第１方向と、光軸と前記第１方向の両方に対して垂直な第２方向の２つの方向のうち少なくとも一方について、入射した際と異なる発散角に整形するビーム整形素子と、
前記出射光束の発散角を変換するカップリング素子と、
前記カップリング素子からの出射光束を光情報記録媒体の記録面上に集光させて集光スポットを形成する対物光学素子と、
前記集光スポットからの反射光を受光して電気信号に変換する受光部とを有し、
前記２つの発光点の各発光点から前記記録面を保護する保護層の表面までの間隔が光情報記録媒体の種類によらず一定となるように設定されると共に、
保護層の厚みが異なる２つの光情報記録媒体に対しては、そのうちの前記保護層の厚い方の光情報記録媒体に対して、前記２つの発光点からの出射光束のうち波長の長い第１光束を用いて前記集光スポットの形成を行ない、前記保護層の薄い方の光情報記録媒体に対して、前記２つの発光点からの出射光束のうち波長の短い第２光束を用いて前記集光スポットの形成を行なうことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置であって、
前記ビーム整形素子と前記カップリング素子とが一体化されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置であって、
前記ビーム整形素子と前記カップリング素子とが、それぞれの機能を合わせもつ一つの素子で構成されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、
前記ビーム整形素子と前記対物光学素子とが別体化されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、
前記ビーム整形素子、前記カップリング素子及び前記対物光学素子の全てがプラスチック製であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項７】
異なる波長で発光する複数の発光点が近接して設けられた光源ユニットと、
前記光源ユニットからの強度分布が略ガウシアン分布である出射光束のうち、有効径最外周部を通過する光束の光強度を、光軸位置を通過する光束の光強度の４５％〜９５％の間の所望の光強度に変換する光強度分布変換素子と、
前記出射光束の発散角を変換するカップリング素子と、
前記カップリング素子からの出射光束を光情報記録媒体の記録面上に集光させて集光スポットを形成する対物光学素子と、
前記集光スポットからの反射光を受光して電気信号に変換する受光部とを有し、
前記各発光点から前記記録面を保護する保護層の表面までの間隔が光情報記録媒体の種類によらず一定となるように設定されると共に、
前記保護層の厚い光情報記録媒体に対して、前記各発光点からの出射光束のうち波長の長い第１光束を用いて前記集光スポットの形成を行ない、前記保護層の薄い光情報記録媒体に対して、前記各発光点からの出射光束のうち波長の短い第２光束を用いて前記集光スポットの形成を行なうことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項８】
異なる波長で発光する少なくとも２つの発光点が近接して設けられた光源ユニットと、
前記光源ユニットからの強度分布が略ガウシアン分布である出射光束のうち、有効径最外周部を通過する光束の光強度を、光軸位置を通過する光束の光強度の４５％〜９５％の間の所望の光強度に変換する光強度分布変換素子と、
前記出射光束の発散角を変換するカップリング素子と、
前記カップリング素子からの出射光束を光情報記録媒体の記録面上に集光させて集光スポットを形成する対物光学素子と、
前記集光スポットからの反射光を受光して電気信号に変換する受光部とを有し、
前記２つの各発光点から前記記録面を保護する保護層の表面までの間隔が光情報記録媒体の種類によらず一定となるように設定されると共に、
保護層の厚みが異なる２つの光情報記録媒体に対しては、そのうちの前記保護層の厚い方の光情報記録媒体に対して、前記２つの発光点からの出射光束のうち波長の長い第１光束を用いて前記集光スポットの形成を行ない、前記保護層の薄い方の光情報記録媒体に対して、前記２つの発光点からの出射光束のうち波長の短い第２光束を用いて前記集光スポットの形成を行なうことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の光ピックアップ装置であって、
前記光強度分布変換素子と前記カップリング素子とが一体化されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１０】
請求項７又は８に記載の光ピックアップ装置であって、
前記光強度分布変換素子と前記カップリング素子とが、それぞれの機能を合わせもつ一つの素子で構成されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１１】
請求項７〜１０のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、
前記光強度分布変換素子と前記対物光学素子とが別体化されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１２】
請求項７〜１１のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、
前記光強度分布変換素子、前記カップリング素子及び前記対物光学素子の全てがプラスチック製であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１３】
異なる波長で発光する複数の発光点が近接して設けられた光源ユニットと、
前記光源ユニットからの出射光束を、光軸に対して垂直な第１方向と、光軸と前記第１方向の両方に対して垂直な第２方向の２つの方向のうち少なくとも一方について、入射した際と異なる発散角に整形するビーム整形素子と、
前記光源ユニットからの強度分布が略ガウシアン分布である出射光束のうち、有効径最外周部を通過する光束の光強度を、光軸位置を通過する光束の光強度の４５％〜９５％の間の所望の光強度に変換する光強度分布変換素子と、
前記出射光束の発散角を変換するカップリング素子と、
前記カップリング素子からの出射光束を光情報記録媒体の記録面上に集光させて集光スポットを形成する対物光学素子と、
前記集光スポットからの反射光を受光して電気信号に変換する受光部とを有し、
前記各発光点から前記記録面を保護する保護層の表面までの間隔が光情報記録媒体の種類によらず一定となるように設定されると共に、
前記保護層の厚い光情報記録媒体に対して、前記各発光点からの出射光束のうち波長の長い第１光束を用いて前記集光スポットの形成を行ない、前記保護層の薄い光情報記録媒体に対して、前記各発光点からの出射光束のうち波長の短い第２光束を用いて前記集光スポットの形成を行なうことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１４】
異なる波長で発光する少なくとも２つの発光点が近接して設けられた光源ユニットと、
前記光源ユニットからの出射光束を、光軸に対して垂直な第１方向と、光軸と前記第１方向の両方に対して垂直な第２方向の２つの方向のうち少なくとも一方について、入射した際と異なる発散角に整形するビーム整形素子と、
前記光源ユニットからの強度分布が略ガウシアン分布である出射光束のうち、有効径最外周部を通過する光束の光強度を、光軸位置を通過する光束の光強度の４５％〜９５％の間の所望の光強度に変換する光強度分布変換素子と、
前記出射光束の発散角を変換するカップリング素子と、
前記カップリング素子からの出射光束を光情報記録媒体の記録面上に集光させて集光スポットを形成する対物光学素子と、
前記集光スポットからの反射光を受光して電気信号に変換する受光部とを有し、
前記２つの発光点の各発光点から前記記録面を保護する保護層の表面までの間隔が光情報記録媒体の種類によらず一定となるように設定されると共に、
保護層の厚みが異なる２つの光情報記録媒体に対しては、そのうちの前記保護層の厚い方の光情報記録媒体に対して、前記２つの発光点からの出射光束のうち波長の長い第１光束を用いて前記集光スポットの形成を行ない、前記保護層の薄い方の光情報記録媒体に対して、前記２つの発光点からの出射光束のうち波長の短い第２光束を用いて前記集光スポットの形成を行なうことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１５】
請求項１３又は１４に記載の光ピックアップ装置であって、
前記ビーム整形素子と前記光強度分布変換素子と前記カップリング素子とが一体化されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１６】
請求項１３又は１４に記載の光ピックアップ装置であって、
前記ビーム整形素子と前記光強度分布変換素子と前記カップリング素子とが、それぞれの機能を合わせもつ一つの素子で構成されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１７】
請求項１３又は１４に記載の光ピックアップ装置であって、
前記ビーム整形素子と前記光強度分布変換素子とが一体化されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１８】
請求項１３又は１４に記載の光ピックアップ装置であって、
前記ビーム整形素子と前記光強度分布変換素子とが、それぞれの機能を合わせもつ一つの素子で構成されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１９】
請求項１３又は１４に記載の光ピックアップ装置であって、
前記ビーム整形素子とカップリング素子とが一体化されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２０】
請求項１３又は１４に記載の光ピックアップ装置であって、
前記ビーム整形素子と前記カップリング素子とが、それぞれの機能を合わせもつ一つの素子で構成されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２１】
請求項１３又は１４に記載の光ピックアップ装置であって、
前記光強度分布変換素子と前記カップリング素子とが一体化されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２２】
請求項１３又は１４に記載の光ピックアップ装置であって、
前記光強度分布変換素子と前記カップリング素子とが、それぞれの機能を合わせもつ一つの素子で構成されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２３】
請求項１３〜２２のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、
前記ビーム整形素子と前記対物光学素子とが別体化されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２４】
請求項１３〜２２のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、
前記光強度分布変換素子と前記対物光学素子とが別体化されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２５】
請求項１３〜２４のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、
前記ビーム整形素子、前記光強度分布変換素子、前記カップリング素子及び前記対物光学素子の全てがプラスチック製であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２６】
請求項１〜２５のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、
前記対物光学素子の光学面上に、入射光束に対して所定の光路差を付与する第１光路差付与構造を備えることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２７】
請求項２６に記載の光ピックアップ装置であって、
前記第１光路差付与構造が回折構造であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２８】
請求項２６又は２７に記載の光ピックアップ装置であって、
前記第１光路差付与構造により、使用環境の温度変動及び／又は入射光束の波長変動による波面収差及び／又は非点収差の劣化の発生が抑制されることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２９】
請求項１〜２８のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、
前記対物光学素子が出射光束の開口制限機能を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３０】
請求項２９に記載の光ピックアップ装置であって、
前記開口制限機能が、前記対物光学素子の光学面上の所定領域に形成されて入射光束に対して所定の光路差を付与することによりこの光束をフレア化させる第２光路差付与構造により実現されることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３１】
請求項１〜３０のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、
前記第１光束を用いて前記集光スポットの形成を行なう際の前記対物光学素子の光軸方向の位置を基準位置とした場合に、
前記第２光束を用いて前記集光スポットの形成を行なう際に、前記対物光学素子を前記基準位置に対して相対的に前記光源ユニット側に移動させることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３２】
請求項１〜３１のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、
前記第２光束の前記光源ユニットから出射された時点での光軸に対して垂直な面内での断面形状が、前記第１方向を短径、前記第２方向を長径とする楕円形状であり、該第２光束の前記第１方向のリム強度が４５〜９５％の範囲内であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３３】
請求項１〜３２のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、
前記第２光束を出射する発光点が光軸に一致するように配置されることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３４】
請求項１〜３３のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、
光学系倍率が３〜５倍の範囲内であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３５】
請求項１〜３４のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、
前記受光部は、前記第１光束の反射光と前記第２光束の反射光を共に受光するよう共用されることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３６】
請求項１〜３５のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、
前記第１光束と前記第２光束の光路を、これら光束が前記ビーム整形素子又は前記光強度分布変換素子に入射する前の時点で一致させる光路合成手段を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３７】
請求項１〜３６のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、
前記ビーム整形素子又は前記光強度分布変換素子が、通過光束のうち任意の光束に対して光学的作用を与える波長選択性を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３８】
請求項３７に記載の光ピックアップ装置であって、
前記光学的作用が、光束の斜入射により発生するコマ収差を抑える作用及び／又は前記第１光束と前記第２光束との波長差により発生する非点収差を抑える作用であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３９】
請求項３８に記載の光ピックアップ装置であって、
前記第１光束のみに対して前記光学的作用が与えられることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４０】
請求項３８又は３９に記載の光ピックアップ装置であって、
前記波長選択性が、入射光束に対して所定の光路差を付与する第３光路差付与構造により実現されることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４１】
請求項４０に記載の光ピックアップ装置であって、
前記第３光路差付与構造は、光学面上に光軸に対して垂直な第３方向に沿って直線状に伸びる第１光学機能部を、前記第３方向に対して垂直な第４方向に連続的に配置してなるコマ収差補正構造を備えることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４２】
請求項４１に記載の光ピックアップ装置であって、
前記光源ユニットが備える前記各発光点の配列方向を第５方向と規定したとき、前記第４方向と前記第５方向とが成す角の絶対値が３０度以下であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４３】
請求項４０に記載の光ピックアップ装置であって、
前記第３光路差付与構造は、光学面上に光軸に対して垂直な第６方向に沿って直線状に伸びる第２光学機能部を、前記第６方向に対して垂直な第７方向に連続的に配置してなる非点収差補正構造を備えることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４４】
請求項４３に記載の光ピックアップ装置であって、
前記光源ユニットが備える前記各発光点の配列方向を第５方向と規定したとき、前記第７方向と前記第５方向とが成す角の絶対値が３０度以下であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４５】
請求項４０に記載の光ピックアップ装置であって、
前記第３光路差付与構造は、光学面上に光軸に対して垂直な第３方向に沿って直線状に伸びる第１光学機能部を、前記第３方向に対して垂直な第４方向に連続的に配置してなるコマ収差補正構造と、光学面上に光軸に対して垂直な第６方向に沿って直線状に伸びる第２光学機能部を、前記第６方向に対して垂直な第７方向に連続的に配置してなる非点収差補正構造とを備えることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４６】
請求項４５に記載の光ピックアップ装置であって、
前記光源ユニットが備える前記各発光点の配列方向を第５方向と規定したとき、前記第４方向と前記第５方向とが成す角の絶対値が３０度以下であり、前記第７方向と前記第５方向とが成す角の絶対値が３０度以下であり、前記第４方向と前記第７方向とが成す角の絶対値が１５度以下であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４７】
請求項１〜６、１３〜４６のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、
前記光源ユニットから出射された時点での前記各光束の光軸に対して垂直な面内での断面形状が、前記第１方向を短径、前記第２方向を長径とする楕円形状であり、前記ビーム整形素子により整形された後の光束の前記第１方向の発散角をＤ１とし、前記第２方向の発散角をＤ２とした場合に、
１.０＜Ｄ２／Ｄ１＜２.０
を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
但し、Ｄ１、Ｄ２は各光束の光強度がピークに対して５０％となる位置における角度とする。
【請求項４８】
請求項７〜４６のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、
前記光源ユニットから出射された時点での前記各光束の光軸に対して垂直な面内での断面形状が、前記第１方向を短径、前記第２方向を長径とする楕円形状であり、前記光強度分布変換素子により変換された後の光束の前記第１方向のリム強度が４５〜９５％の範囲内であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４９】
請求項１〜６、１３〜４７のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、
前記ビーム整形素子がシリンドリカルレンズであり、前記光源ユニットが備える前記各発光点の配列方向と前記ビーム整形素子の軸方向とが一致することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５０】
請求項１〜６、１３〜４７のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、
前記光源ユニットが備える前記各発光点を含む平面の鉛直方向に対して、前記ビーム整形素子の光軸を傾斜させることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５１】
請求項５０に記載の光ピックアップ装置であって、
前記ビーム整形素子の光軸の傾斜方向が、前記各発光点の配列方向と一致することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５２】
請求項１〜６、１３〜４７のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、
前記ビーム整形素子は、入射面に対して出射面が相対的に傾斜した楔形状であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５３】
請求項５２に記載の光ピックアップ装置であって、
前記入射面に対する前記出射面の相対的な傾斜方向が、前記各発光点の配列方向と一致することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５４】
請求項１〜５３のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、
少なくとも前記第１光束と前記第２光束の光路を一致させる光合成手段を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５５】
請求項５４に記載の光ピックアップ装置であって、
前記光源ユニットが備える前記各発光点を含む平面の鉛直方向に対して、前記光合成手段を通過した後の前記第１光束及び前記第２光束の光路を傾斜させることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５６】
請求項５４又は５５に記載の光ピックアップ装置であって、
前記光合成手段は、入射面に対して出射面が相対的に傾斜した楔形状であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５７】
請求項４９〜５６のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、
前記ビーム整形素子は、前記光源ユニットから出射された時点での光軸に対して垂直な面内での断面形状が楕円形状である前記各光束を拡径して出射することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５８】
請求項４９〜５６のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、
前記ビーム整形素子は、前記光源ユニットから出射された時点での光軸に対して垂直な面内での断面形状が楕円形状である前記各光束を縮径して出射することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５９】
請求項３７〜５８のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、
前記ビーム整形素子と前記光強度分布変換素子のうちの少なくとも一方を、前記光情報記録媒体の種類に応じて移動させるアクチュエータを有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項６０】
請求項５９に記載の光ピックアップ装置であって、
前記アクチュエータが、前記ビーム整形素子と前記光強度分布変換素子のうちの少なくとも一方を、光軸に沿った方向に移動させることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項６１】
請求項５９又は６０に記載の光ピックアップ装置であって、
前記アクチュエータが、前記ビーム整形素子と前記光強度分布変換素子のうちの少なくとも一方を、光軸に対して垂直な方向に移動させることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項６２】
請求項５９〜６１のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、
前記アクチュエータが、圧電アクチュエータであることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項６３】
請求項１〜６２のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、
前記光源ユニットが、異なる波長で発光する３つの発光点を近接配置して構成されており、前記各発光点が一直線上に配列されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項６４】
請求項６３に記載の光ピックアップ装置であって、
前記３つの発光点のうち波長が最も短い第３光束を出射する発光点を、前記光源ユニットの前記光軸に最も近い位置に配置す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、２種類以上の光情報記録媒体間での互換性を有する光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、２種類以上の光情報記録媒体（光ディスク）の記録面に対して、二つ以上の光源からそれぞれ異なる波長の光束を出射して一つの対物レンズにより集光させることで、各光ディスクに対する読み取りや書き込みを行ういわゆる互換性を有する光ピックアップ装置が各種提案されている。
光ピックアップ装置の光源としては一般的にレーザダイオード（半導体レーザ）が用いられている。半導体レーザは活性領域の縦横の比率が異なることからビーム発散角（半値全角）が接合面に対して垂直方向と水平方向で異なり、光軸に垂直な面での断面形状が楕円状になると共にガウシアン分布等の不均一な強度分布を有する場合が多い。
そこで、光束の断面形状を楕円形から円形へ整形する技術や、不均一な強度分布をほぼ均一な強度分布に変換する技術が開示されている（例えば、特許文献１及び２参照。）。
【特許文献１】特開平６−２９４９４０号公報
【特許文献２】特開２０００−０８９１６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、近年の光ピックアップ装置の小型化及び高機能化の要求に伴い、高出力の複数のレーザダイオードを近接して配置することでこれらダイオードを一体化（１ユニット化）した光源（以下、「光源ユニット」という。）が用いられる場合がある。
光源ユニットを用いた光ピックアップ装置では、各光束の発光点がほぼ同じ位置になるため、光路長（物像間距離）がほぼ等しくなり、光学系倍率もほぼ等しくなる。
【０００４】
ここで、例えばＣＤ（コンパクトディスク）用に用いる波長７８０ｎｍの光束と、ＤＶＤ（デジタルヴァーサタイルディスク）用に用いる波長６５０ｎｍの光束とを比較すると発散角はほぼ等しくなるが、対物レンズの開口数（ＮＡ）はＤＶＤに対するものがＣＤに対するものよりも大きいので、光学系倍率がＤＶＤとＣＤとでほぼ等しいという条件下では、ＤＶＤ用の光束のリム強度が、規格上必要とされる強度（６０〜７０％程度）を下回るという問題が生じる。
【０００５】
ところが、上記特許文献１及び２に開示された技術は主に１種類の光束のみを用いる、互換性を持たない光ピックアップ装置に関する技術であり、波長が異なる２種類以上の光束を用いる互換性を有する光ピックアップ装置に適用することは困難である。また、特許文献１には１個以上のダイオードレーザを持つ光学装置にも適用可能である旨の記載はあるが、光源として各光束の光学系倍率が等しくなる光源ユニットを用いた場合における上記問題点の解決方法については記載されていない。
【０００６】
本発明の課題は、上述の問題を考慮したものであり、複数の発光点が近接して設けられた光源ユニットを用いた場合でも、各光束の断面形状の整形及び強度分布の変換を適切に行うことが可能な光ピックアップ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、異なる波長で発光する複数の発光点が近接して設けられた光源ユニットと、前記光源ユニットからの出射光束を、光軸に対して垂直な第１方向と、光軸と前記第１方向の両方に対して垂直な第２方向の２つの方向のうち少なくとも一方について、入射した際と異なる発散角に整形するビーム整形素子と、
前記出射光束の発散角を変換するカップリング素子と、
前記カップリング素子からの出射光束を光情報記録媒体の記録面上に集光させて集光スポットを形成する対物光学素子と、
前記集光スポットからの反射光を受光して電気信号に変換する受光部とを有し、
前記各発光点から前記記録面を保護する保護層の表面までの間隔が光情報記録媒体の種類によらず一定となるように設定されると共に、
前記保護層の厚い光情報記録媒体に対して、前記各発光点からの出射光束のうち波長の長い第１光束を用いて前記集光スポットの形成を行ない、前記保護層の薄い光情報記録媒体に対して、前記各発光点からの出射光束のうち波長の短い第２光束を用いて前記集光スポットの形成を行なうことを特徴とする。
【０００８】
なお、本明細書中において、「各発光点から記録面を保護する保護層の表面までの間隔が光情報記録媒体の種類によらず一定となる」とは、光ピックアップ装置の構造上、第１光束を出射する発光点から保護層の表面までの直線距離と、第２光束を出射する発光点から保護層の表面までの直線距離とが同一に保たれるという意味である。ここで、各発光点や光情報記録媒体を回転自在に保持する回転駆動装置等の組み付け誤差に起因して、上記距離が厳密な意味では同一といえないケースが想定されるが、このように組み付け誤差に起因して上記距離に変化が生じている場合でも、本明細書中では上記距離は同一であるとする。
また、一般的な光源ユニットとしては、別体のレーザダイオードを近接して位置に並べて実装して構成されるタイプや、一つの基板上に異なる材料からなるレーザダイオードを複数形成したタイプが知られており、本明細書中の光源ユニットには、これらを含むものとする。
【０００９】
また、光情報記録媒体とはＣＤ、ＤＶＤの他に、光源波長や保護基板厚が異なる種々の規格の光ディスク、例えばＣＤ−Ｒ，ＲＷ（追記型コンパクトディスク）、ＶＤ（ビデオディスク）、ＭＤ（ミニディスク）、ＭＯ（光磁気ディスク）などの一般的な光ディスクを含み、更に、情報の記録／再生用の光源として、波長４００ｎｍ程度の青紫色半導体レーザや青紫色ＳＨＧレーザを使用する高密度光ディスクも含むものとする。高密度光ディスクとしては、ＮＡ０．８５程度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（以下、HD−DVDという。）も含むものとする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、異なる波長で発光する少なくとも２つの発光点が近接して設けられた光源ユニットと、
前記光源ユニットからの出射光束を、光軸に対して垂直な第１方向と、光軸と前記第１方向の両方に対して垂直な第２方向の２つの方向のうち少なくとも一方について、入射した際と異なる発散角に整形するビーム整形素子と、
前記出射光束の発散角を変換するカップリング素子と、
前記カップリング素子からの出射光束を光情報記録媒体の記録面上に集光させて集光スポットを形成する対物光学素子と、
前記集光スポットからの反射光を受光して電気信号に変換する受光部とを有し、
前記２つの発光点の各発光点から前記記録面を保護する保護層の表面までの間隔が光情報記録媒体の種類によらず一定となるように設定されると共に、
保護層の厚みが異なる２つの光情報記録媒体に対しては、そのうちの前記保護層の厚い方の光情報記録媒体に対して、前記２つの発光点からの出射光束のうち波長の長い第１光束を用いて前記集光スポットの形成を行ない、前記保護層の薄い方の光情報記録媒体に対して、前記２つの発光点からの出射光束のうち波長の短い第２光束を用いて前記集光スポットの形成を行なうことを特徴とする。
請求項１又は２に記載の発明によれば、複数の発光点が近接して設けられた光源ユニットを用いることにより各光束の光学系倍率が等しくなる場合でも、各光束の断面形状を任意の形状に整形することが可能となり、各光束の品位を高め、良好な集光スポットの形成を実現できる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置であって、前記ビーム整形素子と前記カップリング素子とが一体化されていることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置であって、前記ビーム整形素子と前記カップリング素子とが、それぞれの機能を合わせもつ一つの素子で構成されていることを特徴とする。
請求項３又は４に記載の発明によれば、前記ビーム整形素子と前記カップリング素子とを一体化することで光ピックアップ装置を小型化できる。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、前記ビーム整形素子と前記対物光学素子とが別体化されていることを特徴とする。
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、前記ビーム整形素子、前記カップリング素子及び前記対物光学素子の全てがプラスチック製であることを特徴とする。
請求項６に記載の発明によれば、各光学素子をプラスチックで製造することによりガラスで製造する場合と比較して製造が容易になると共に製造コストを抑えることができる。
【００１３】
請求項７記載の発明は、異なる波長で発光する複数の発光点が近接して設けられた光源ユニットと、前記光源ユニットからの強度分布が略ガウシアン分布である出射光束のうち、有効径最外周部を通過する光束の光強度を、光軸位置を通過する光束の光強度の４５％〜９５％の間の所望の光強度に変換する光強度分布変換素子と、
前記出射光束の発散角を変換するカップリング素子と、
前記カップリング素子からの出射光束を光情報記録媒体の記録面上に集光させて集光スポットを形成する対物光学素子と、
前記集光スポットからの反射光を受光して電気信号に変換する受光部とを有し、
前記各発光点から前記記録面を保護する保護層の表面までの間隔が光情報記録媒体の種類によらず一定となるように設定されると共に、
前記保護層の厚い光情報記録媒体に対して、前記各発光点からの出射光束のうち波長の長い第１光束を用いて前記集光スポットの形成を行ない、前記保護層の薄い光情報記録媒体に対して、前記各発光点からの出射光束のうち波長の短い第２光束を用いて前記集光スポットの形成を行なうことを特徴とする。
【００１４】
請求項８記載の発明は、異なる波長で発光する少なくとも２つの発光点が近接して設けられた光源ユニットと、
前記光源ユニットからの強度分布が略ガウシアン分布である出射光束のうち、有効径最外周部を通過する光束の光強度を、光軸位置を通過する光束の光強度の４５％〜９５％の間の所望の光強度に変換する光強度分布変換素子と、
前記出射光束の発散角を変換するカップリング素子と、
前記カップリング素子からの出射光束を光情報記録媒体の記録面上に集光させて集光スポットを形成する対物光学素子と、
前記集光スポットからの反射光を受光して電気信号に変換する受光部とを有し、
前記２つの各発光点から前記記録面を保護する保護層の表面までの間隔が光情報記録媒体の種類によらず一定となるように設定されると共に、保護層の厚みが異なる２つの光情報記録媒体に対しては、そのうちの前記保護層の厚い方の光情報記録媒体に対して、前記２つの発光点からの出射光束のうち波長の長い第１光束を用いて前記集光スポットの形成を行ない、前記保護層の薄い方の光情報記録媒体に対して、前記２つの発光点からの出射光束のうち波長の短い第２光束を用いて前記集光スポットの形成を行なうことを特徴とする。
【００１５】
請求項７又は８に記載の発明によれば、複数の発光点が近接して設けられた光源ユニットを用いることにより各光束の光学系倍率が等しくなる場合でも、各光束の不均一な強度分布を略均一な強度分布に変換することが可能となり、各光束の品位を高め、良好な集光スポットの形成を実現できる。
【００１６】
請求項９記載の発明は、請求項７又は８に記載の光ピックアップ装置であって、前記光強度分布変換素子と前記カップリング素子とが一体化されていることを特徴とする。
請求項１０記載の発明は、請求項７又は８に記載の光ピックアップ装置であって、前記光強度分布変換素子と前記カップリング素子とが、それぞれの機能を合わせもつ一つの素子で構成されていることを特徴とする。
請求項９又は１０に記載の発明によれば、前記光強度分布変換素子と前記カップリング素子とを一体化することで光ピックアップ装置を小型化できる。
請求項１１記載の発明は、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、前記光強度分布変換素子と前記対物光学素子とが別体化されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項１２記載の発明は、請求項７〜１１のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、前記光強度分布変換素子、前記カップリング素子及び前記対物光学素子の全てがプラスチック製であることを特徴とする。
請求項１２に記載の発明によれば、各光学素子をプラスチックで製造することによりガラスで製造する場合と比較して製造が容易になると共に製造コストを抑えることができる。
【００１８】
請求項１３記載の発明は、異なる波長で発光する複数の発光点が近接して設けられた光源ユニットと、
前記光源ユニットからの出射光束を、光軸に対して垂直な第１方向と、光軸と前記第１方向の両方に対して垂直な第２方向の２つの方向のうち少なくとも一方について、入射した際と異なる発散角に整形するビーム整形素子と、
前記光源ユニットからの強度分布が略ガウシアン分布である出射光束のうち、有効径最外周部を通過する光束の光強度を、光軸位置を通過する光束の光強度の４５％〜９５％の間の所望の光強度に変換する光強度分布変換素子と、
前記出射光束の発散角を変換するカップリング素子と、
前記カップリング素子からの出射光束を光情報記録媒体の記録面上に集光させて集光スポットを形成する対物光学素子と、
前記集光スポットからの反射光を受光して電気信号に変換する受光部とを有し、
前記各発光点から前記記録面を保護する保護層の表面までの間隔が光情報記録媒体の種類によらず一定となるように設定されると共に、
前記保護層の厚い光情報記録媒体に対して、前記各発光点からの出射光束のうち波長の長い第１光束を用いて前記集光スポットの形成を行ない、前記保護層の薄い光情報記録媒体に対して、前記各発光点からの出射光束のうち波長の短い第２光束を用いて前記集光スポットの形成を行なうことを特徴とする。
【００１９】
請求項１３に記載の発明によれば、複数の発光点が近接して設けられた光源ユニットを用いることにより各光束の光学系倍率が等しくなる場合でも、各光束の断面形状を任意の形状に整形することが可能であると共に、不均一な強度分布を略均一な強度分布に変換することが可能となり、各光束の品位を高め、良好な集光スポットの形成を実現できる。
【００２０】
請求項１４記載の発明は、異なる波長で発光する少なくとも２つの発光点が近接して設けられた光源ユニットと、
前記光源ユニットからの出射光束を、光軸に対して垂直な第１方向と、光軸と前記第１方向の両方に対して垂直な第２方向の２つの方向のうち少なくとも一方について、入射した際と異なる発散角に整形するビーム整形素子と、
前記光源ユニットからの強度分布が略ガウシアン分布である出射光束のうち、有効径最外周部を通過する光束の光強度を、光軸位置を通過する光束の光強度の４５％〜９５％の間の所望の光強度に変換する光強度分布変換素子と、
前記出射光束の発散角を変換するカップリング素子と、
前記カップリング素子からの出射光束を光情報記録媒体の記録面上に集光させて集光スポットを形成する対物光学素子と、
前記集光スポットからの反射光を受光して電気信号に変換する受光部とを有し、
前記２つの発光点の各発光点から前記記録面を保護する保護層の表面までの間隔が光情報記録媒体の種類によらず一定となるように設定されると共に、
保護層の厚みが異なる２つの光情報記録媒体に対しては、そのうちの前記保護層の厚い方の光情報記録媒体に対して、前記２つの発光点からの出射光束のうち波長の長い第１光束を用いて前記集光スポットの形成を行ない、前記保護層の薄い方の光情報記録媒体に対して、前記２つの発光点からの出射光束のうち波長の短い第２光束を用いて前記集光スポットの形成を行なうことを特徴とする。
【００２１】
請求項１５記載の発明は、請求項１３又は１４に記載の光ピックアップ装置であって、前記ビーム整形素子と前記光強度分布変換素子と前記カップリング素子とが一体化されていることを特徴とする。
請求項１６記載の発明は、請求項１３又は１４に記載の光ピックアップ装置であって、前記ビーム整形素子と前記光強度分布変換素子と前記カップリング素子とが、それぞれの機能を合わせもつ一つの素子で構成されていることを特徴とする。
請求項１７記載の発明は、請求項１３又は１４に記載の光ピックアップ装置であって、前記ビーム整形素子と前記光強度分布変換素子とが一体化されていることを特徴とする。
【００２２】
請求項１８記載の発明は、請求項１３又は１４に記載の光ピックアップ装置であって、前記ビーム整形素子と前記光強度分布変換素子とが、それぞれの機能を合わせもつ一つの素子で構成されていることを特徴とする。
請求項１９記載の発明は、請求項１３又は１４に記載の光ピックアップ装置であって、前記ビーム整形素子とカップリング素子とが一体化されていることを特徴とする。
請求項２０記載の発明は、請求項１３又は１４に記載の光ピックアップ装置であって、前記ビーム整形素子と前記カップリング素子とが、それぞれの機能を合わせもつ一つの素子で構成されていることを特徴とする。
【００２３】
請求項２１記載の発明は、請求項１３又は１４に記載の光ピックアップ装置であって、前記光強度分布変換素子と前記カップリング素子とが一体化されていることを特徴とする。
請求項２２記載の発明は、請求項１３又は１４に記載の光ピックアップ装置であって、前記光強度分布変換素子と前記カップリング素子とが、それぞれの機能を合わせもつ一つの素子で構成されていることを特徴とする。
請求項１５〜２２に記載の発明によれば、一体化により光ピックアップ装置を小型化できる。
【００２４】
請求項２３記載の発明は、請求項１３〜２２のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、前記ビーム整形素子と前記対物光学素子とが別体化されていることを特徴とする。
請求項２４記載の発明は、請求項１３〜２２のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、前記光強度分布変換素子と前記対物光学素子とが別体化されていることを特徴とする。
【００２５】
請求項２５記載の発明は、請求項１３〜２４のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、
前記ビーム整形素子、前記光強度分布変換素子、前記カップリング素子及び前記対物光学素子の全てがプラスチック製であることを特徴とする。
請求項２５に記載の発明によれば、各光学素子をプラスチックで製造することによりガラスで製造する場合と比較して製造が容易になると共に製造コストを抑えることができる。
請求項２６記載の発明は、請求項１〜２５のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、前記対物光学素子の光学面上に、入射光束に対して所定の光路差を付与する第１光路差付与構造を備えることを特徴とする。
請求項２７記載の発明は、請求項２６に記載の光ピックアップ装置であって、前記第１光路差付与構造が回折構造であることを特徴とする。
【００２６】
請求項２８記載の発明は、請求項２６又は２７に記載の光ピックアップ装置であって、前記第１光路差付与構造により、使用環境の温度変動及び／又は入射光束の波長変動による波面収差及び／又は非点収差の劣化の発生が抑制されることを特徴とする。
請求項２９記載の発明は、請求項１〜２８のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、前記対物光学素子が出射光束の開口制限機能を有することを特徴とする。
請求項３０記載の発明は、請求項２９に記載の光ピックアップ装置であって、前記開口制限機能が、前記対物光学素子の光学面上の所定領域に形成されて入射光束に対して所定の光路差を付与することによりこの光束をフレア化させる第２光路差付与構造により実現されることを特徴とする。
【００２７】
請求項３１記載の発明は、請求項１〜３０のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、前記第１光束を用いて前記集光スポットの形成を行なう際の前記対物光学素子の光軸方向の位置を基準位置とした場合に、
前記第２光束を用いて前記集光スポットの形成を行なう際に、前記対物光学素子を前記基準位置に対して相対的に前記光源ユニット側に移動させることを特徴とする。
請求項３１に記載の発明によれば、各光情報記録媒体の保護層の厚みが異なることに起因して発生する収差を抑えることができる。
【００２８】
請求項３２記載の発明は、請求項１〜３１のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、前記第２光束の前記光源ユニットから出射された時点での光軸に対して垂直な面内での断面形状が、前記第１方向を短径、前記第２方向を長径とする楕円形状であり、該第２光束の前記第１方向のリム強度が４５〜９５％の範囲内であることを特徴とする。
請求項３２に記載の発明によれば、第２光束をＤＶＤに対して好適に用いることが出来る。
【００２９】
請求項３３記載の発明は、請求項１〜３２のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、前記第２光束を出射する発光点が光軸に一致するように配置されることを特徴とする。
請求項３３に記載の発明によれば、第２光束に生じる収差を抑えることが出来る。
請求項３４記載の発明は、請求項１〜３３のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、光学系倍率が３〜５倍の範囲内であることを特徴とする。
【００３０】
請求項３５記載の発明は、請求項１〜３４のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、前記受光部は、前記第１光束の反射光と前記第２光束の反射光を共に受光するよう共用されることを特徴とする。
請求項３５に記載の発明によれば、第１光束用の受光部と第２光束用の受光部を共用することができ、光ピックアップ装置の製造コストの削減及び小型化を実現できる。
請求項３６記載の発明は、請求項１〜３５のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、前記第１光束と前記第２光束の光路を、これら光束が前記ビーム整形素子又は前記光強度分布変換素子に入射する前の時点で一致させる光路合成手段を有することを特徴とする。
請求項３６に記載の発明によれば、光束の斜入射を防止でき、コマ収差を抑えることができる。
【００３１】
請求項３７記載の発明は、請求項１〜３６のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、前記ビーム整形素子又は前記光強度分布変換素子が、通過光束のうち任意の光束に対して光学的作用を与える波長選択性を有することを特徴とする。
請求項３７に記載の発明によれば、波長選択性を有することにより、光源ユニットから波長が異なる複数種類の光束が出射される場合でも、各光束毎に断面形状の整形や光強度分布の変換を行うことができる。
【００３２】
請求項３８記載の発明は、請求項３７に記載の光ピックアップ装置であって、前記光学的作用が、光束の斜入射により発生するコマ収差を抑える作用及び／又は前記第１光束と前記第２光束との波長差により発生する非点収差を抑える作用であることを特徴とする。
請求項３９記載の発明は、請求項３８に記載の光ピックアップ装置であって、前記第１光束のみに対して前記光学的作用が与えられることを特徴とする。
請求項４０記載の発明は、請求項３８又は３９に記載の光ピックアップ装置であって、前記波長選択性が、入射光束に対して所定の光路差を付与する第３光路差付与構造により実現されることを特徴とする。
【００３３】
請求項４１記載の発明は、請求項４０に記載の光ピックアップ装置であって、前記第３光路差付与構造は、光学面上に光軸に対して垂直な第３方向に沿って直線状に伸びる第１光学機能部を、前記第３方向に対して垂直な第４方向に連続的に配置してなるコマ収差補正構造を備えることを特徴とする。
請求項４２記載の発明は、請求項４１に記載の光ピックアップ装置であって、前記光源ユニットが備える前記各発光点の配列方向を第５方向と規定したとき、前記第４方向と前記第５方向とが成す角の絶対値が３０度以下であることを特徴とする。
【００３４】
請求項４３記載の発明は、請求項４０に記載の光ピックアップ装置であって、前記第３光路差付与構造は、光学面上に光軸に対して垂直な第６方向に沿って直線状に伸びる第２光学機能部を、前記第６方向に対して垂直な第７方向に連続的に配置してなる非点収差補正構造を備えることを特徴とする。
請求項４４記載の発明は、請求項４３に記載の光ピックアップ装置であって、前記光源ユニットが備える前記各発光点の配列方向を第５方向と規定したとき、前記第７方向と前記第５方向とが成す角の絶対値が３０度以下であることを特徴とする。
【００３５】
請求項４５記載の発明は、請求項４０に記載の光ピックアップ装置であって、前記第３光路差付与構造は、光学面上に光軸に対して垂直な第３方向に沿って直線状に伸びる第１光学機能部を、前記第３方向に対して垂直な第４方向に連続的に配置してなるコマ収差補正構造と、光学面上に光軸に対して垂直な第６方向に沿って直線状に伸びる第２光学機能部を、前記第６方向に対して垂直な第７方向に連続的に配置してなる非点収差補正構造とを備えることを特徴とする。
請求項４６記載の発明は、請求項４５に記載の光ピックアップ装置であって、前記光源ユニットが備える前記各発光点の配列方向を第５方向と規定したとき、前記第４方向と前記第５方向とが成す角の絶対値が３０度以下であり、前記第７方向と前記第５方向とが成す角の絶対値が３０度以下であり、前記第４方向と前記第７方向とが成す角の絶対値が１５度以下であることを特徴とする。
カップリング素子と光強度分布変換素子とを一体化した光学素子を用いる場合、光源ユニットから出射される２種類の光束（第１光束と第２光束）の波長が異なることに起因して、当該光学素子の屈折率が変化した非点収差が発生し、また、これら光束を出射する発光点のうち、一方を光軸上に配置した場合、他方から出射される光束は軸外光となり、これに起因した非点収差が発生する。従って、請求項４０〜４６に記載の発明のように、ビーム整形素子や光強度分布変換素子の光学面に、第３光路差付与構造として上記コマ収差補正構造や非点収差補正構造を設けることで、これらコマ収差や非点収差を抑えることができる。
【００３６】
請求項４７記載の発明は、請求項１〜６、１３〜４６のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、前記光源ユニットから出射された時点での前記各光束の光軸に対して垂直な面内での断面形状が、前記第１方向を短径、前記第２方向を長径とする楕円形状であり、前記ビーム整形素子により整形された後の光束の前記第１方向の発散角をＤ１とし、前記第２方向の発散角をＤ２とした場合に、１.０＜Ｄ２／Ｄ１＜２.０を満たすことを特徴とする。
但し、Ｄ１、Ｄ２は各光束の光強度がピークに対して５０％となる位置における角度とする。
請求項４８記載の発明は、請求項７〜４６のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、前記光源ユニットから出射された時点での前記各光束の光軸に対して垂直な面内での断面形状が、前記第１方向を短径、前記第２方向を長径とする楕円形状であり、前記光強度分布変換素子により変換された後の光束の前記第１方向のリム強度が４５〜９５％の範囲内であることを特徴とする。
【００３７】
請求項４９記載の発明は、請求項１〜６、１３〜４７のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、前記ビーム整形素子がシリンドリカルレンズであり、前記光源ユニットが備える前記各発光点の配列方向と前記ビーム整形素子の軸方向とが一致することを特徴とする。
請求項５０に記載の発明は、請求項１〜６、１３〜４７のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、前記光源ユニットが備える前記各発光点を含む平面の鉛直方向に対して、前記ビーム整形素子の光軸を傾斜させることを特徴とする。
請求項５１に記載の発明は、請求項５０に記載の光ピックアップ装置であって、前記ビーム整形素子の光軸の傾斜方向が、前記各発光点の配列方向と一致することを特徴とする。
【００３８】
請求項５２に記載の発明は、請求項１〜６、１３〜４７のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、前記ビーム整形素子は、入射面に対して出射面が相対的に傾斜した楔形状であることを特徴とする。
請求項５３に記載の発明は、請求項５２に記載の光ピックアップ装置であって、前記入射面に対する前記出射面の相対的な傾斜方向が、前記各発光点の配列方向と一致することを特徴とする。
【００３９】
請求項５４に記載の発明は、請求項１〜５３のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、少なくとも前記第１光束と前記第２光束の光路を一致させる光合成手段を有することを特徴とする。
請求項５５に記載の発明は、請求項５４に記載の光ピックアップ装置であって、前記光源ユニットが備える前記各発光点を含む平面の鉛直方向に対して、前記光合成手段を通過した後の前記第１光束及び前記第２光束の光路を傾斜させることを特徴とする。
請求項５６に記載の発明は、請求項５４又は５５に記載の光ピックアップ装置であって、前記光合成手段は、入射面に対して出射面が相対的に傾斜した楔形状であることを特徴とする。
【００４０】
請求項５７に記載の発明は、請求項４９〜５６のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、前記ビーム整形素子は、前記光源ユニットから出射された時点での光軸に対して垂直な面内での断面形状が楕円形状である前記各光束を拡径して出射することを特徴とする。
請求項５８に記載の発明は、請求項４９〜５６のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、前記ビーム整形素子は、前記光源ユニットから出射された時点での光軸に対して垂直な面内での断面形状が楕円形状である前記各光束を縮径して出射することを特徴とする。
【００４１】
請求項５９に記載の発明は、請求項３７〜５８のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、前記ビーム整形素子と前記光強度分布変換素子のうちの少なくとも一方を、前記光情報記録媒体の種類に応じて移動させるアクチュエータを有することを特徴とする。
請求項６０に記載の発明は、請求項５９に記載の光ピックアップ装置であって、前記アクチュエータが、前記ビーム整形素子と前記光強度分布変換素子のうちの少なくとも一方を、光軸に沿った方向に移動させることを特徴とする。
請求項６１に記載の発明は、請求項５９又は６０に記載の光ピックアップ装置であって、前記アクチュエータが、前記ビーム整形素子と前記光強度分布変換素子のうちの少なくとも一方を、光軸に対して垂直な方向に移動させることを特徴とする。
請求項６２に記載の発明は、請求項５９〜６１のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、前記アクチュエータが、圧電アクチュエータであることを特徴とする。
【００４２】
請求項５９に記載のように、アクチュエータを用いてビーム整形素子や光強度分布変換素子を移動させることによって、これら光学素子にから射出される光束に対して例えば、発散角変化や位相差付与などの光学的作用を与え、収差を補正することが可能となる。
請求項６０に記載のように、アクチュエータを用いてビーム整形素子や光強度分布変換素子を光軸に沿った方向に移動させることにより、入射光束の波長差により発生する非点収差を補正することが可能となる。
請求項６１に記載のように、アクチュエータを用いてビーム整形素子や光強度分布変換素子を光軸に対して垂直な方向に移動させることにより、光束が光学素子に対して斜入射することに起因したコマ収差を補正することが可能となる。
【００４３】
請求項６３に記載の発明は、請求項１〜６２のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置であって、前記光源ユニットが、異なる波長で発光する３つの発光点を近接配置して構成されており、前記各発光点が一直線上に配列されていることを特徴とする。
請求項６４に記載の発明は、請求項６３に記載の光ピックアップ装置であって、前記３つの発光点のうち波長が最も短い第３光束を出射する発光点を、前記光源ユニットの前記光軸に最も近い位置に配置することを特徴とする。
請求項６４に記載の発明によれば、波長が最も短い第３光束を出射する発光点を光源ユニットの光軸に最も近い位置に配置することにより、一般的に波面収差の値が最も大きくなる発光点を軸上に配置することになるので、実際の光ピックアップ装置使用時における各発光点からの光束の波面収差量を全体として抑制することができ、光ピックアップ装置の像高特性を良好なものにできる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、複数の発光点が近接して設けられた光源ユニットを用いた場合でも、各光束の断面形状の整形及び強度分布の変換を適切に行うことが可能な光ピックアップ装置を得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、図を参照して本発明の光ピックアップ装置１０を実施するための形態について詳細に説明する。本実施の形態の光ピックアップ装置は、ＤＶＤ／ＣＤ間で互換性を有するものであるが、これに限らず、高密度光ディスク／ＤＶＤ間で互換性を有する構成や、高密度光ディスク／ＤＶＤ／ＣＤの３種類の光ディスク間で互換性を有する構成としてもよい。
【００４６】
図１に示すように、光ピックアップ装置１０は、光源ユニット２０、光強度分布変換素子３０、ビーム整形素子４０、ビームスプリッタ１１、カップリング素子１２（本実施の形態においてはコリメータ）、１／４波長板１３、絞り部材１４、対物レンズ１５、シリンドリカルレンズ１６、凹レンズ１７、光センサ１８（受光部）等により概略構成されている。
なお、光ピックアップ装置１０に用いられている光学素子のうち、ビームスプリッタ１１を除く全ての光学素子はプラスチックから構成されている。
【００４７】
光源ユニット２０は、ＣＤ用として用いられる波長λ１の光束（第１光束）を出射する第１レーザダイオード２１（発光点）と、ＤＶＤ用として用いられる波長λ２の光束（第２光束、λ２＜λ１）を出射する第２レーザダイオード２２とをＹ方向に近接して配置することで一体化した構成となっている。なお、符号２３は各レーザダイオード２１、２２を内部に格納する筐体を指す。
【００４８】
このような光源ユニット２０を用いる場合、各光束の発光点がほぼ一致するため、光路長（物像間距離）がほぼ等しくなり、光学系倍率もほぼ等しくなる。なお、光学系倍率は３〜５倍の範囲内であることが好ましい。
また、光軸上に配置される第２レーザダイオード２２に対してわずかにＹ方向にずれた位置に配置される第１レーザダイオード２１からの第１光束は、図１中に点線で示すように各光学素子に対して斜入射することになる。
【００４９】
また、図２に示すように、光源ユニット２０から出射される光束（第１光束及び第２光束）は、光軸Ｌに対して垂直な第１方向（Ｙ方向）と、光軸ＬとＹ方向の両方に対して垂直な第２方向（Ｘ方向）に関して異なる発散角を有しており、光束のＸＹ断面はＹ方向を短径、Ｘ方向を長径とする略楕円形状となっている。なお、図２中には光源ユニット２０及び光強度分布変換素子３０の図示を省略している。
【００５０】
図３(ａ)は、光強度分布変換素子３０へ入射する前の光束に関して、光強度の最大値を１００％とした場合における、光軸からの高さ（Ｙ方向の距離）に応じた光強度の変化率の一例を示すグラフである。グラフより光束がガウシアン分布を持つことが分かる。
また、ガウシアン分布を持つ出射光束のうち、光強度分布変換素子３０の有効径最外周部（図３（ａ）中にＤで示す）を通過する光束の光強度（リム強度）は、光軸位置を通過する光束の光強度（１００％）の約３５％となっていることが分かる。
【００５１】
次に、以上のように構成された光ピックアップ装置１０の動作について説明する。
光源ユニット２０から出射された第１光束は、まず光強度分布変換素子３０において光強度分布が変換され、次にビーム整形素子４０において断面形状が整形されて出射される。なお、この際の光強度分布変換素子３０及びビーム整形素子４０による光束に対する作用については後述する。
【００５２】
次に、この光束はビームスプリッタ１１を経てコリメータ１２を透過し平行光束となる。そして１／４波長板１３を通過して絞り部材１４によって絞られ、対物レンズ１５によりＣＤの保護基板５０を介して記録面５１上に集光スポットを形成する。
なお、この際の対物レンズ１５の光軸方向（Ｚ方向）の位置を基準位置Ｐ１とする。
【００５３】
そして、記録面５１で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ１５、絞り部材１４、１／４波長板１３、コリメータ１２を通過して、ビームスプリッタ１１で分岐される。そして、シリンドリカルレンズ１６により非点収差が与えられ、凹レンズ１７を経て、光センサ１８上ヘ入射し、光センサ１８から出力される信号を用いて、ＣＤに記録された情報の読取信号が得られるようになっている。
光源ユニット２０から出射された第２光束も、第１光束と同様に、まず光強度分布変換素子３０において光強度分布が変換され、次にビーム整形素子４０において断面形状が整形された状態で出射される。この際の光強度分布変換素子３０及びビーム整形素子４０による光束に対する作用については後述する。
【００５４】
次に、この光束はビームスプリッタ１１を経てコリメータ１２を透過し平行光束となる。そして１／４波長板１３を通過して絞り部材１４によって絞られ、対物レンズ１５によりＤＶＤの保護基板６０を介して記録面６１上に集光スポットを形成する。
この時点では、対物レンズ１５は、図示しないアクチュエータにより、基準位置Ｐ１に対して光源ユニット２０側（Ｐ２）に移動している。これにより、ＣＤとＤＶＤとで保護層（保護基板）の厚みが異なることに起因して発生する収差を抑える構成となっている。
【００５５】
そして、記録面６１で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ１５、絞り部材１４、１／４波長板１３、コリメータ１２を通過して、ビームスプリッタ１１で分岐される。そして、シリンドリカルレンズ１６により非点収差が与えられ、凹レンズ１７を経て、第１光束と共通の光センサ１８上ヘ入射し、光センサ１８から出カされる信号を用いて、ＤＶＤに記録された情報の読取信号が得られるようになっている。
【００５６】
図１に示すように、本実施の形態における光強度分布変換素子３０は単玉の非球面レンズからなる。
光強度分布変換素子３０の入射面３１は、光軸Ｌに対して対称な非球面に形成されており、近軸の曲率半径が負となるように設計されている。
光強度分布変換素子３０の出射面３２も同様に、光軸Ｌに対して対称な非球面に形成されており、近軸の曲率半径が負となるように、さらに、出射面３２の曲率半径の絶対値が入射面３１の曲率半径の絶対値より小さくなるように設計されている。
【００５７】
また、光強度分布変換素子３０に関して、入射光束の光軸Ｌからの距離（高さ）をＨ１、高さＨ１の位置を通過した光束が光軸Ｌと成す角をθ１、焦点距離をＦ１とし、正弦条件不満足量Ｓ１を、Ｓ１＝Ｈ１／（Ｆ１×ｓｉｎθ１）−１と規定した場合に、Ｓ１＞０となるように、つまり正弦条件を満たさないように設計されている。
なお、光学系を構成するレンズ群を、意図的に正弦条件を満たさないように設計することで光束の強度分布を変更する技術については、例えば特開昭６３−１８８１１５号公報などに開示されており周知であるため、詳しい説明は省略する。
【００５８】
このように、光強度分布変換素子３０の正弦条件不満足量Ｓ１が正となるように設計することにより、光強度分布変換素子３０の入射面３１に等間隔の光束密度で光束が入射した場合、光束は出射面３２側において光軸Ｌから離れた領域の光束密度が大きくなるように（密となるように）、逆に、光軸Ｌに近い領域の光束密度が小さくなるように（疎となるように）整形されて出射されることになる。
【００５９】
これにより、図３（ｂ）に示すように、ガウシアン分布を持つ出射光束のうち、光強度分布変換素子３０の有効径最外周部（Ｄで示す）を通過する光束のリム強度を、光軸位置を通過する光束の光強度の約８５％と実用上十分な光強度に変換することができる。
なお、第２光束のＸ方向のリム強度は４５〜９５％の範囲内になることが好ましい。
【００６０】
図２に示すように、ビーム整形素子４０は、その入射面４１のＹＺ平面に関する曲率半径が無限大、ＸＺ平面に関する曲率半径がｒ（ｒ≠∞）で表される球面状の屈折面で構成されている。
また、ビーム整形素子４０により整形された後の光束のＹ方向の発散角をＤ１とし、Ｘ方向の発散角をＤ２とした場合に、１.０＜Ｄ２／Ｄ１＜２.０を満たすように、ビーム整形素子４０の入射面４１と出射面４２が設計されている。
【００６１】
従って、断面が略楕円形状の入射光束に対して入射面４１と出射面４２とで屈折作用を与え、Ｘ方向及びＹ方向に関して入射時と異なる発散角で出射することで、光束の断面形状を任意の形状（例えば円形）となるように整形して出射することができる。
【００６２】
以上のように、本実施の形態に示した光ピックアップ装置１０によれば、複数の発光点が一体化されることで各光束の光学系倍率が等しくなる光源ユニット２０を用いた場合でも、各光束の断面形状を任意の形状に整形することが可能であると共に、不均一な強度分布を略均一な強度分布に変換することが可能となり、各光束の品位を高め、良好な集光スポットの形成を実現できる。
【００６３】
なお、本発明の光ピックアップ装置１０は、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更可能である。
例えば、上記実施の形態においては光ピックアップ装置１０がビーム整形素子４０と光強度分布変換素子３０の両者を有するものとしたが、これに限らず、いずれか一方のみを有する構成であってもよい。
また、ビーム整形素子４０と光強度分布変換素子３０とカップリング素子１２とがそれぞれ別体の光学素子として配置される構成としたが、これに限らず、例えば光強度分布変換素子３０に出射光束の発散角を変換する機能も持たせることにより光強度分布変換素子３０とカップリング素子１２を一体の構成にしたり、図４に示すように、これら３つの素子全てを一体の構成にするなど、適宜変更可能である。
【００６４】
また、対物レンズ１５の光学面上に、入射光束に対して所定の光路差を付与する第１光路差付与構造（図示略）を形成してもよい。第１光路差付与構造としては、例えば、光軸を中心とした鋸歯状の回折輪帯や光軸を中心とした複数の輪帯面が光軸にほぼ平行な段差を介して連続する段差構造からなる回折構造、あるいは、光軸を中心とした複数の輪帯面が光軸にほぼ平行な段差を介して連続し、各輪帯を通過した光束が各光情報記録媒体の記録面上において位相がほぼ揃う位相シフト構造等が挙げられる。
これにより、例えば回折輪帯による回折光を用いて、使用環境の温度変動及び／又は光束の波長変動による波面収差及び／又は非点収差の劣化を抑えることができる。
【００６５】
また、対物レンズ１５の光学面上の所定領域に、入射光束に対して所定の光路差を付与することによりこの光束をフレア化させる第２光路差付与構造（図示略）を設けてもよい。第２光路差付与構造としては、上記第１光路差付与構造と同様の回折構造や位相シフト構造等が挙げられる。これにより、対物レンズ１５に入射する光束のうち、所定領域を通過する光束をフレア光とし、集光スポットの形成に寄与させない、いわゆる開口制限機能を持たせることが出来る。
【００６６】
また、上記実施の形態においては、第１光束が各光学素子に対して斜入射する構成としたが、これに限らず、第１光束と第２光束の光路を、これら光束がビーム整形素子４０又は光強度分布変換素子３０に入射する前の時点で一致させる光路合成手段（図示略）を配置してもよい。光路合成手段としては、例えば特開平１１−２３２６８５号公報に開示されているビーム整形素子のような、集積プリズムを用いた光学系を利用できる。これにより、光束の斜入射を防止し、コマ収差を抑えることができる。
【００６７】
また、ビーム整形素子４０又は光強度分布変換素子３０が、通過光束のうち任意の光束に対して光学的作用を与える波長選択性を有するものとしてもよい。
また、光学的作用としては光束の斜入射により発生するコマ収差を抑える作用や、第１光束と第２光束との波長差により発生する非点収差を抑える作用が挙げられる。
波長選択性は、例えば入射光束に対して所定の光路差を付与する第３光路差付与構造をビーム整形素子４０又は光強度分布変換素子３０の光学面に形成することにより実現されるものであり、第３光路差付与構造としては、上記第１光路差付与構造と同様の回折構造や位相シフト構造が挙げられる。
【００６８】
また、第３光路差付与構造としては、図５に示すように、ビーム整形素子４０又は光強度分布変換素子３０の光学面上に、光軸Ｌに対して垂直な方向（第３方向）に沿って直線状に伸びる第１光学機能部７０を第３方向に対して垂直な方向（第４方向）に連続的に配置する構造（コマ収差補正構造）が挙げられる。この場合、図６及び図７に示すように、光源ユニット２０が備える第１レーザダイオード２１と第２レーザダイオード２２の配列方向（第５方向）と、前記第４方向とが成す角度θの絶対値を３０度以下とする、即ち、略一致させることが好ましい。なお、図７に示すように、第５方向を基準として半時計回りの方向を角度θの正方向とする。上述のように、第２レーザダイオード２２は光軸Ｌ上に配置されるのに対して、第１レーザダイオード２１はＹ方向（図６では第５方向）にわずかにずれて配置されるので、第１レーザダイオード２１からの第１光束は各光学素子に対して斜入射することになり、この斜入射に起因したコマ収差が発生する。そこで、ビーム整形素子４０又は光強度分布変換素子３０に第３光路差付与構造を設け、第４方向に連続的に形成した第１光学機能部７０を通過する第１光束に所定の光路差を付与することで、上記コマ収差を補正することができる。
【００６９】
また、同様に、第３光路差付与構造として、ビーム整形素子４０又は光強度分布変換素子３０の光学面上に、光軸Ｌに対して垂直な方向（第６方向）に沿って直線状に伸びる第２光学機能部７１を第６方向に対して垂直な方向（第７方向）に連続的に配置する構造（非点収差補正構造）を設けても良い。この場合、上記第５方向と、第７方向とが成す角度θの絶対値を３０度以下、即ち、略一致させることが好ましい。そして、第２光学機能部７１を通過する各光束に所定の光路差を付与することで、第１レーザダイオード２１からの第１光束と第２レーザダイオード２２からの第２光束との波長差により発生する非点収差を補正することができる。
なお、上記コマ収差補正構造と非点収差補正構造を同一の光学面上に設けても良い。この場合、第４方向と第７方向とが成す角の絶対値を１５度以下とすることが好ましい。これにより、上記コマ収差と非点収差を共に実用上支障が生じない程度に抑えることができる。
【００７０】
また、所定波長の光束のみを通過させ、他の光束は反射する機能を有した多層膜を光学面に塗布することにより波長選択性を実現してもよい。あるいは光学面の形状を光軸を中心とした非対称にすることにより実現してもよい。
これにより、例えば、光源ユニット２０から波長が異なる複数種類の光束が出射される場合でも、各光束毎に断面形状の整形や光強度分布の変換を行うことができる。
また、ビーム整形素子４０の形状は、例えばトロイダル形状、シリンドリカル形状、楔形状など、適宜変更可能である。
【００７１】
ビーム整形素子４０の光学面の形状をシリンドリカル形状とする場合には、光源ユニット２０が備える第１レーザダイオード２１と第２レーザダイオード２２の配列方向（第５方向、図６を参照）と、ビーム整形素子４０の軸方向を一致させることが好ましい。特に、光ピックアップ装置１０がＨＤ−ＤＶＤ／ＤＶＤ間で互換性を有するものとした場合、ＨＤ−ＤＶＤとＤＶＤに対する対物レンズ１５の開口数ＮＡは共に０．６５程度であるため、光強度分布変換素子３０は必ずしも必要ではなく、シリンドリカル形状のビーム整形素子４０の軸方向と、第１レーザダイオード２１と第２レーザダイオード２２の配列方向（第５方向）とを一致させることで上記コマ収差及び非点収差を補正することができる。
【００７２】
また、ビーム整形素子４０の形状を、その入射面に対して出射面が相対的に傾斜する楔形状とする場合には、入射面に対する出射面の相対的な傾斜方向を上記第５方向と一致させることが好ましい。
また、ビーム整形素子４０の光軸を、上記第５方向を含む平面の鉛直方向に対して、傾斜させる構成としても良く、この場合、ビーム整形素子の光軸の傾斜方向を上記第５方向と一致させることが好ましい。
【００７３】
なお、ＨＤ−ＤＶＤ／ＤＶＤ間で互換性を有する光ピックアップ装置１０の場合、コリメータ１２とビーム整形素子４０とを別体に配置することが好ましい。この場合のビーム整形素子４０の種類としては、光源ユニット２０から出射された時点での光軸Ｌに対して垂直な面内での断面形状が楕円形状である光束を拡径して出射するタイプと縮径して出射するタイプがあるが、拡径するタイプを用いる場合、非点収差を小さくすることができるという利点があるが、ビーム整形素子４０からの出射時点の発散角が大きくなり、この光束を平行光化させるコリメータ１２の焦点距離が短くなることから、コリメータ１２に上記第３光路差付与構造を設けることが好ましく、縮径するタイプを用いる場合、非点収差を小さくすることができるという利点があるが、ビーム整形素子４０からの出射時点の発散角が小さくなり、コリメータ１２の焦点距離が長くなることから、ビーム整形素子４０に上記第３光路差付与構造を設けることが好ましい。
また、少なくとも第１光束と第２光束の光路を一致させる光合成手段を光ピックアップ装置の光学系中に配置しても良く、この場合、上記第５方向を含む平面の鉛直方向に対して、光合成手段を通過した後の第１光束及び第２光束の光路を傾斜させることが好ましい。この場合の光合成手段の形状としては、その入射面に対して出射面が相対的に傾斜した楔形状とすることが好ましい。
【００７４】
また、上述のように、光強度分布変換素子３０又はビーム整形素子４０が有する、光束の斜入射により発生するコマ収差を抑える作用や、第１光束と第２光束との波長差により発生する非点収差を抑える作用を達成させる手段として、アクチュエータによりビーム整形素子４０又は光強度分布変換素子３０を所定方向に移動させる方法が挙げられる。
例えば、図８は、図１の光ピックアップ装置１０の構成に、ビーム整形素子４０を光軸方向に移動させるためのアクチュエータを追加した光ピックアップ装置を示すものである。
【００７５】
アクチュエータとしては、例えば、従来の回転型モータや、特開平６−１２３８３０号公報に開示されているような圧電アクチュエータが挙げられる。
ビーム整形素子４０を光軸方向に移動させることにより、第１レーザダイオード２１からの第１光束と第２レーザダイオード２２からの第２光束との波長差により発生する非点収差を補正することが可能となる。なお、光強度分布変換素子３０を光軸方向に移動させた場合も同様の効果を得られる。
【００７６】
また、例えば、図９は、図１の光ピックアップ装置１０の構成に、ビーム整形素子４０を光軸に対して垂直方向に移動させるためのアクチュエータを追加した光ピックアップ装置を示すものである。
ビーム整形素子４０を光軸に対して垂直方向に移動させることにより、第１レーザダイオード２１からの第１光束が各光学素子に対して斜入射することに起因したコマ収差を補正することが可能となる。なお、光強度分布変換素子３０を光軸方向に移動させた場合も同様の効果を得られる。
【００７７】
また、上述のように、第３光路差付与構造をビーム整形素子４０又は光強度分布変換素子３０に設けることでも、上記コマ収差や非点収差を抑える効果を得られるので、第３光路差付与構造を設けたビーム整形素子４０又は光強度分布変換素子３０を、更にアクチュエータを用いて光軸方向や光軸垂直方向に移動させることで、コマ収差や非点収差を抑える効果をより向上させることができる。
【００７８】
また、本実施の形態の光ピックアップ装置１０はＤＶＤ／ＣＤ間で互換性を有するものであるが、高密度光ディスク／ＤＶＤ／ＣＤ間で互換性を有する光ピックアップ装置とする場合には、例えば、図１０に示すような構成をとることができる。
【００７９】
図１０に示す光ピックアップ装置は、光源ユニット２０、ビーム整形素子４０、ビームスプリッタ１１、カップリング素子１２（本実施の形態においてはコリメータ）、１／４波長板１３、絞り部材１４、対物レンズ１５、シリンドリカルレンズ１６、凹レンズ１７、光センサ１８（受光部）等により概略構成されており、光強度分布変換素子を備えない構成となっている。
【００８０】
光源ユニット２０は、ＣＤ用として用いられる波長λ１の光束（第１光束）を出射する第１レーザダイオード２１（発光点）と、ＤＶＤ用として用いられる波長λ２の光束（第２光束、λ２＜λ１）を出射する第２レーザダイオード２２と、高密度光ディスクとしてのＨＤ−ＤＶＤ用として用いられる波長λ３の光束（第３光束、λ３＜λ２）を出射する第３レーザダイオード２４とを、一直線上（Ｙ方向）に近接して配置することで一体化した構成となっている。なお、符号２３は各レーザダイオード２１、２２、２４を内部に格納する筐体を指す。
そして、各レーザダイオード２１、２２、２４のうち波長が最も短い第３光束を出射する第３レーザダイオード２４を、光源ユニット２０の光軸Ｌに最も近い位置（図１０では光軸上）に配置している。
【００８１】
このような光源ユニット２０を用いる場合、各光束の発光点がほぼ一致するため、光路長（物像間距離）がほぼ等しくなり、光学系倍率もほぼ等しくなる。
また、波面収差の値が最も大きくなる第３レーザダイオード２４を軸上に配置することになるので、実際の光ピックアップ装置使用時における各発光点からの光束の波面収差量を全体として抑制することができ、光ピックアップ装置の像高特性を良好なものにできる。
なお、図１０中、符合６２はＨＤ−ＤＶＤの保護基板を指し、符号６３はＨＤ−ＤＶＤの記録面を指す。
【実施例】
【００８２】
次に、実施例について説明する。
[実施例１]
本実施例における光ピックアップ装置は図４に示したものと同様の構成となっている。具体的には、光ピックアップ装置はＣＤ／ＤＶＤ間で互換性を有するものであり、ＣＤ用として波長７８５ｎｍの第１光束を出射する第１レーザダイオードとＤＶＤ用として波長６５５ｎｍの第２光束を出射する第２レーザダイオードが光源ユニット内に格納されており、光源ユニットから出射された各光束が、ビーム整形素子と光強度分布変換素子とコリメータ（カップリング素子）とが一体化された素子を通過し、その後、ビームスプリッタ、１／４波長板を通過して絞り部材によって光束径を絞られ、対物レンズを介して各光ディスクの記録面上に集光するようになっている。
【００８３】
各光学素子のレンズデータを表１、表２に示す。
【表１】
2005317168.tif 000003
【表２】
2005317168.tif 000004
【００８４】
表１に示すように、波長６５５ｎｍの第２光束を出射する第２レーザダイオードは座標（Ｘ，Ｙ）＝（０．０００，０．０００）となる光軸上に配置され、波長７８５ｎｍの第１光束を出射する第１レーザダイオードは座標（Ｘ，Ｙ）＝（０．０００，０．１１０）となるＹ軸方向（上記第５方向）にずれた位置に配置されている。
ビーム整形素子と光強度分布変換素子とコリメータとが一体化された素子の入射面（第１面）は、数１式に表１、表２に示す係数を代入した数式で規定されるアナモフィック非球面で構成されている。
【数１】
2005317168.tif 000005
なお、以下に示す各表において例えば「−５．１３００Ｅ−０１」は「−５．１３００×１０-1」を意味する。
【００８５】
更に、第１面には、第３光路差付与構造として、数２式に表１、表２に示す係数を代入した数式で規定される回折構造が形成されている。
【数２】
2005317168.tif 000006
【００８６】
ビーム整形素子と光強度分布変換素子とコリメータとが一体化された素子の出射面（第２面）は、数３式に表１、表２に示す係数を代入した数式で規定されるＹトロイダル面で構成されている。
【数３】
2005317168.tif 000007
対物レンズの入射面は、光軸を中心として光軸からの高さｈが０≦ｈ≦０．９８２の範囲内となる同心円状の中央領域（第４面）と、第４面の周囲を覆い、光軸からの高さｈが０．９８２＜ｈとなる周辺領域（第４´面）に区分されている。
第４面は、数４式に表１、表２に示す係数を代入した数式で規定される非球面で構成されている。
【数４】
2005317168.tif 000008
【００８７】
更に、第４面には光軸を中心とした回折輪帯が形成されており、回折輪帯のピッチは数５の光路差関数に表１、表２に示す係数を代入した数式で規定される。
【数５】
2005317168.tif 000009
なお、表中、「基準波長」とあるのは、いわゆるブレーズ波長を指し、その波長の光束が入射した場合に回折構造により生じるある次数の回折光の回折効率が最大（例えば１００％）となる波長のことである。
第４´面及び対物レンズの出射面（第５面）は、数４式に表１、表２に示す係数を代入した数式で規定される非球面で構成されている。
【００８８】
図１１はビーム整形素子と光強度分布変換素子とコリメータとが一体化された素子を通過する前の第２光束（波長λ＝６５５ｎｍ）の放射特性を示すグラフであり、図１２はビーム整形素子と光強度分布変換素子とコリメータとが一体化された素子を通過した後の第２光束の放射特性を示すグラフである。
【００８９】
[実施例２]
本実施例における光ピックアップ装置は、光強度分布変換素子を備えない構成となっている。具体的には、光ピックアップ装置はＨＤ−ＤＶＤ／ＤＶＤ間で互換性を有するものであり、ＤＶＤ用として波長６５５ｎｍの第１光束を出射する第１レーザダイオードとＨＤ−ＤＶＤ用として波長４０７ｎｍの第２光束を出射する第２レーザダイオードが光源ユニット内に格納されており、光源ユニットから出射された各光束が、ビーム整形素子、ビームスプリッタ、コリメータ（カップリング素子）を順に通過して、絞り部材によって光束径を絞られ、対物レンズを介して各光ディスクの記録面上に集光するようになっている。
【００９０】
各光学素子のレンズデータを表３、表４に示す。
【表３】
2005317168.tif 000010
【表４】
2005317168.tif 000011
【００９１】
表３に示すように、波長４０７ｎｍの第２光束を出射する第２レーザダイオードは座標（Ｘ，Ｙ）＝（０．０００，０．０００）となる光軸上に配置され、波長６５５ｎｍの第１光束を出射する第１レーザダイオードは座標（Ｘ，Ｙ）＝（０．０００，０．１１０）となるＹ軸方向（上記第５方向）にずれた位置に配置されている。
ビーム整形素子の入射面（第３面）及び出射面（第４面）は、数３式に表３、表４に示す係数を代入した数式で規定されるＹトロイダル面で構成されている。
【００９２】
コリメータの出射面（第８面）は、数４式に表３、表４に示す係数を代入した数式で規定される非球面で構成されている。
更に、第８面には光軸を中心とした回折輪帯が形成されており、回折輪帯のピッチは数５の光路差関数に表３、表４に示す係数を代入した数式で規定される。
対物レンズの入射面（第１０面）は、数４式に表３、表４に示す係数を代入した数式で規定される非球面で構成されている。
【００９３】
更に、第１０面には光軸を中心とした回折輪帯が形成されており、回折輪帯のピッチは数５の光路差関数に表３、表４に示す係数を代入した数式で規定される。
対物レンズの出射面（第１１面）は、数４式に表３、表４に示す係数を代入した数式で規定される非球面で構成されている。
【００９４】
[実施例３]
本実施例における光ピックアップ装置は、実施例２と同様に、光強度分布変換素子を備えない構成となっている。具体的には、光ピックアップ装置はＨＤ−ＤＶＤ／ＤＶＤ間で互換性を有するものであり、ＤＶＤ用として波長６５５ｎｍの第１光束を出射する第１レーザダイオードとＨＤ−ＤＶＤ用として波長４０７ｎｍの第２光束を出射する第２レーザダイオードが光源ユニット内に格納されており、光源ユニットから出射された各光束が、ビーム整形素子、ビームスプリッタ、コリメータ（カップリング素子）を順に通過して、絞り部材によって光束径を絞られ、対物レンズを介して各光ディスクの記録面上に集光するようになっている。
【００９５】
各光学素子のレンズデータを表５、表６に示す。
【表５】
2005317168.tif 000012
【表６】
2005317168.tif 000013
【００９６】
表５に示すように、波長４０７ｎｍの第２光束を出射する第２レーザダイオードは座標（Ｘ，Ｙ）＝（０．０００，０．０００）となる光軸上に配置され、波長６５５ｎｍの第１光束を出射する第１レーザダイオードは座標（Ｘ，Ｙ）＝（０．０００，０．１１０）となるＹ軸方向（上記第５方向）にずれた位置に配置されている。
ビーム整形素子の入射面（第３面）は、数６式に表５、表６に示す係数を代入した数式で規定されるＸトロイダル面で構成されている。
【数６】
2005317168.tif 000014
【００９７】
更に、第３面には、第３光路差付与構造として、数２式に表５、表６に示す係数を代入した数式で規定される回折構造が形成されている。この回折構造は、図５に示したような、光軸Ｌに対して垂直な方向（第３方向）に沿って直線状に伸びる第１光学機能部を第３方向に対して垂直な方向（第４方向）に連続的に配置する構造となっており、第４方向とＸ方向とが一致するようになっている。なお、図５では各第１光学機能部７０は３段に分割されているが、本実施例における分割数は５段となっている。
ビーム整形素子の出射面（第４面）は、数６式に表５、表６に示す係数を代入した数式で規定されるＸトロイダル面で構成されている。
【００９８】
コリメータの出射面（第８面）は、数４式に表５、表６に示す係数を代入した数式で規定される非球面で構成されている。
更に、第８面には光軸を中心とした回折輪帯が形成されており、回折輪帯のピッチは数５の光路差関数に表５、表６に示す係数を代入した数式で規定される。
対物レンズの入射面（第１０面）は、数４式に表５、表６に示す係数を代入した数式で規定される非球面で構成されている。
更に、第１０面には光軸を中心とした回折輪帯が形成されており、回折輪帯のピッチは数５の光路差関数に表５、表６に示す係数を代入した数式で規定される。
対物レンズの出射面（第１１面）は、数４式に表５、表６に示す係数を代入した数式で規定される非球面で構成されている。
【００９９】
[実施例４]
本実施例における光ピックアップ装置は、実施例３と同様に、光強度分布変換素子を備えない構成となっている。具体的には、光ピックアップ装置は図１０に示したようなＨＤ−ＤＶＤ／ＤＶＤ／ＣＤ間で互換性を有するものであり、図４に示すピックアップ装置を変形したものである。
変形した点について説明すると、筐体２３には、第１レーザダイオード２１、第２レーザダイオード２２、第３レーザダイオード２４が格納されている。尚、図１０の図面上、左側に配置されるのが、第１レーザダイオード２１、右側に配置されるのが第２レーザダイオード２２、中央に配置されるのが第３レーザダイオード２４である。また、この実施例では、コリメータ１２とビーム整形素子４０は別体の光学素子として配置されている。
【０１００】
第１レーザダイオード２１は、ＣＤ用として波長７８５ｎｍの第１光束を出射する。第２レーザダイオード２２は、ＤＶＤ用として波長６５５ｎｍの第２光束を出射する。第３レーザダイオード２４は、ＨＤ−ＤＶＤ用として波長４０８ｎｍの第３光束を出射する。光源ユニット２０から出射された各光束は、ビーム整形素子４０、コリメータ１２（カップリング素子）、ビームスプリッタ１１を順に通過して、絞り部材１４によって光束径が絞られ、対物レンズ１５を介して各光ディスクの記録面５１、６１、６３上に集光するようになっている。
【０１０１】
各光学素子のレンズデータを表７、表８に示す。
【表７】
2005317168.tif 000015
【表８】
2005317168.tif 000016
表７に示すように、波長４０８nmの第３光束を出射する第３レーザダイオード２４は座標（Ｘ，Ｙ）＝（０．０００、０．０００）となる光軸上に配置され、波長６５５nmの第２光束を出射する第２レーザダイオード２２は座標（Ｘ，Ｙ）＝（０．０００，０．１１０）となるＹ軸方向（上記第５方向）にずれた位置に配置され、波長７８５nmの第１光束を出射する第１レーザダイオード２４は座標（Ｘ，Ｙ）＝（０．０００，−０．１１０）となるＹ軸方向（上記第５方向）にずれた位置に配置されている。
【０１０２】
ビーム整形素子４０の入射面（第１面）及び出射面（第２面）は、数３式に表７、表８に示す係数を代入した数式で規定されるＹトロイダル面で構成されている。更に、第３面及び第４面には回折構造が形成されており、数２の光路差関数に表７、表８に示す係数を代入した数式で規定される。
コリメータ１２の出射面（第４面）は、数４式に表７、表８に示す係数を代入した数式で規定される非球面で構成されている。
対物レンズ１５の入射面（第６面）は、数４式に表７、表８に示す係数を代入した数式で規定される非球面で構成されている。更に、第６面には光軸を中心とした回折輪帯が形成されており、回折輪帯のピッチは数５の光路差関数に表７、表８に示す係数を代入した数式で規定される。
対物レンズ１５の出射面（第７面）は、数４式に表７、表８に示す係数を代入した数式で規定される非球面で構成されている。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明に係る光ピックアップ装置の構成を示す平面図である。
【図２】ビーム整形素子の形状を示す要部斜視図である。
【図３】光強度分布を示すグラフ（ａ）及び（ｂ）である。
【図４】光ピックアップ装置の他の構成を示す平面図である。
【図５】第３光路差付与構造の形状を示すための正面図（ａ）及び平面図（ｂ）である。
【図６】光源ユニットの構造を示すための正面図である。
【図７】第４方向（第７方向）と第５方向とが成す角θを説明するための図面である。
【図８】本発明に係る光ピックアップ装置の構成を示す平面図である。
【図９】本発明に係る光ピックアップ装置の構成を示す平面図である。
【図１０】本発明に係る光ピックアップ装置の構成を示す平面図である。
【図１１】放射特性を示すグラフである。
【図１２】放射特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１０４】
１２    カップリング素子
１５    対物光学素子
１８    受光部
２０    光源ユニット
３０    光強度分布変換素子
４０    ビーム整形素子
【図１】
2005317168.tif 000017
【図２】
2005317168.tif 000018
【図３】
2005317168.tif 000019
【図４】
2005317168.tif 000020
【図５】
2005317168.tif 000021
【図６】
2005317168.tif 000022
【図７】
2005317168.tif 000023
【図８】
2005317168.tif 000024
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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