(57)【要約】  【課題】    ３種類の異なる光ディスクに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができるにも関わらず、小型化を図れる光ピックアップ装置及び光ディスクのドライブ装置、及びそれに用いる対物レンズ系、波長選択素子を提供する。  【解決手段】  高密度光ディスク、ＤＶＤ、ＣＤとに対してコンパチブルな光ピックアップ装置に用いられる、ＣＤのＮＡに対応した開口制限を行うための波長選択素子において、光軸を含む第１領域には保護層厚さの違いによる球面収差を補正するための位相構造が形成されており、第１領域の外側には、ＣＤのＮＡに対応した開口制限を行うための遮光構造が形成されているので、異なる種類の光ディスクに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる。【選択図】    図１ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに波長が異なる、第１波長λ１の第１光束、第２波長λ２の第２光束、第３波長λ３（但しλ１＜λ２＜λ３）の第３光束の共通光路中に配される波長選択性を有する波長選択素子であって、該波長選択素子の一方の光学面は、光軸を含む中央部分を構成する第１領域と、該第１領域の外側に位置する第２領域とに分割されており、前記第１領域には、前記第１光束乃至前記第３光束のうち、少なくとも１つの光束に対して収差補正機能を有する位相構造が形成され、前記第２領域には、前記第１光束乃至前記第３光束のうち、１つの光束のみに対して実質的に遮光機能を有する遮光構造が形成されていることを特徴とする波長選択素子。
【請求項２】
前記第２領域に形成された遮光構造により実質的に遮光される光束の波長は、前記第３波長λ３であることを特徴とする請求項１に記載の波長選択素子。
【請求項３】
前記第２領域に形成された遮光構造は、光軸を含む断面形状が矩形状のパターンが略同心円状に配された構造であって、前記遮光構造により生じる光路差は前記第１波長λ１及び前記第２波長λ２の整数倍であることを特徴とする請求項２に記載の波長選択素子。
【請求項４】
前記第２領域に形成された遮光構造により生じる光路差は前記第３波長λ３の半整数倍であることを特徴とする請求項３に記載の波長選択素子。
【請求項５】
前記矩形状のパターンは、周期的に配列されたことを特徴とする請求項４に記載の波長選択素子。
【請求項６】
前記矩形状のパターンは、非周期的に配列されたことを特徴とする請求項４に記載の波長選択素子。
【請求項７】
前記第２領域は更に、前記第１領域の外側に隣接する第２（ａ）領域と、該第２（ａ）領域の外側に位置する第２（ｂ）領域とに分割されており、前記遮光構造は、前記第２（ａ）領域と前記第２（ｂ）領域のうち、何れか一方の領域にのみ形成され、他方の領域は、前記遮光構造が形成されない連続面であることを特徴とする請求項２乃至６の何れか一項に記載の波長選択素子。
【請求項８】
前記第１領域に形成された位相構造により収差補正がなされる光束は、前記第２光束及び前記第３光束のうち何れか一方の光束であることを特徴とする請求項２乃至７の何れか一項に記載の波長選択素子。
【請求項９】
前記第１領域に形成された位相構造は、前記第２光束及び前記第３光束のうち何れか一方の光束を回折して発散光束に変換することを特徴とする請求項８に記載の波長選択素子。
【請求項１０】
前記波長選択素子の他方の光学面には、前記第２光束及び前記第３光束のうち前記第１領域に形成された位相構造により収差補正がなされる光束以外の光束に対して収差補正機能を有する第２位相構造が形成されていることを特徴とする請求項８又は９に記載の波長選択素子。
【請求項１１】
前記第２位相構造は、前記第２光束及び前記第３光束のうち、前記第１領域に形成された位相構造により収差補正がなされる光束以外の光束を回折して発散光束に変換することを特徴とする請求項１０に記載の波長選択素子。
【請求項１２】
前記第１領域に形成された位相構造により収差補正がなされる光束は、前記第３光束であって、前記位相構造は、光軸を含む断面形状が矩形状のパターンが略同心円状に配された構造であって、矩形状のパターンの１つの段差により生じる光路差は前記第１波長λ１及び前記第２波長λ２の整数倍であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の波長選択素子。
【請求項１３】
前記第２位相構造により収差補正がなされる光束は、前記第２光束であって、前記第２位相構造は、光軸を含む断面形状が階段形状のパターンが略同心円状に配された構造であって、前記階段形状のパターンの１つの段差により生じる光路差は前記第１波長λ１及び前記第３波長λ３の整数倍であることを特徴とする請求項１２に記載の波長選択素子。
【請求項１４】
前記第２位相構造は、所定のレベル面数毎にそのレベル面数に対応した高さだけ段をシフトさせたことを特徴とする請求項１３に記載の波長選択素子。
【請求項１５】
前記第１領域に形成された位相構造により収差補正がなされる光束は、前記第２光束であって、前記位相構造は、光軸を含む断面形状が階段形状のパターンが略同心円状に配された構造であって、前記階段形状のパターンの１つの段差により生じる光路差は前記第１波長λ１及び前記第３波長λ３の整数倍であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の波長選択素子。
【請求項１６】
前記位相構造は、所定のレベル面数毎にそのレベル面数に対応した高さだけ段をシフトさせたことを特徴とする請求項１５に記載の波長選択素子。
【請求項１７】
前記第２位相構造により収差補正がなされる光束は、前記第３光束であって、前記第２位相構造は、光軸を含む断面形状が矩形状のパターンが略同心円状に配された構造であって、前記矩形状のパターンの１つの段差により生じる光路差は前記第１波長λ１及び前記第２波長λ２の整数倍であることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の波長選択素子。
【請求項１８】
前記波長選択素子は樹脂製であることを特徴とする請求項１乃至１７の何れか一項に記載の波長選択素子。
【請求項１９】
前記波長選択素子は、前記位相構造及び遮光構造が形成された樹脂層をガラス基板上に形成したことを特徴とする請求項１乃至１７の何れか一項に記載の波長選択素子。
【請求項２０】
第１光源から射出される第１波長λ１の第１光束を用いて厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行い、第２光源から射出される第２波長λ２（＞λ１）の第２光束を用いて厚さｔ２（≧ｔ１）の保護層を有する第２光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行い、第３光源から射出される第３波長λ３（＞λ２）の第３光束を用いて厚さｔ３（＞ｔ２）の保護層を有する第３光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置用の対物光学系であって、
該対物光学系は、請求項１乃至１９の何れか一項に記載の波長選択素子と、該波長選択素子を通過した光束を光ディスクの情報記録面上に集光させるための集光素子とから構成され、前記波長選択素子と前記集光素子は、相対的な位置関係が固定されていることを特徴とする対物光学系。
【請求項２１】
第１光源から射出される第１波長λ１の第１光束を用いて厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行い、第２光源から射出される第２波長λ２（＞λ１）の第２光束を用いて厚さｔ２（≧ｔ１）の保護層を有する第２光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行い、第３光源から射出される第３波長λ３（＞λ２）の第３光束を用いて厚さｔ３（＞ｔ２）の保護層を有する第３光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置であって、
前記光ピックアップ装置は、前記第１光束を前記第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第２光束を前記第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第３光束を前記第３光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学系を有し、
前記対物光学系は、請求項１乃至１９の何れか一項に記載の波長選択素子と、該波長選択素子を通過した光束を光ディスクの情報記録面上に集光させるための集光素子とから構成され、前記波長選択素子と前記集光素子は、互いの相対的な位置関係が不変となるように保持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２１に記載の光ピックアップ装置を搭載し、回転する光ディスクに対して、該光ディスクの半径方向に移動自在とされた光ピックアップ装置により情報の記録及び／又は再生を行うようになっていることを特徴とする光ディスクのドライブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる種類の光ディスクに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置に用いられると好適な波長選択素子、対物光学系、及び光ピックアップ装置、光ディスクのドライブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ピックアップ装置において、光ディスクに記録された情報の再生や、光ディスクへの情報の記録のための光源として使用されるレーザ光源の短波長化が進み、例えば、青紫色半導体レーザや、第２高調波を利用して赤外半導体レーザの波長変換を行う青紫色ＳＨＧレーザ等、波長４００〜４２０ｎｍの青紫色レーザ光源が実用化されつつある。これら青紫色レーザ光源を使用すると、ＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）と同じ開口数（ＮＡ）の対物光学系を使用する場合で、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１５〜２０ＧＢの情報の記録が可能となり、対物光学系のＮＡを０．８５にまで高めた場合には、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、２３〜２５ＧＢ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及び光磁気ディスクを総称して「高密度光ディスク」という。
【０００３】
ところで、かかるタイプの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／レコーダ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／レコーダ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／レコーダに搭載される光ピックアップ装置は、高密度光ディスクとＤＶＤ、更にはＣＤとの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。
【０００４】
ここで、例えば、高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤとに対し、１つの光ピックアップ装置を用いて情報の記録及び／又は再生を行う場合、各光ディスクに対する開口数ＮＡの値が、高密度光ディスクは０．８５，ＤＶＤは０．６，ＣＤは０．４５と異なるという問題がある。
【０００５】
したがって、同一の対物レンズを用いて全ての光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行なおうとすると、異なる光ディスクへの交換の間に対物光学系の開口数を切り替える必要が生じる。開口数の大小の切替えは、光束径を変化させることによるものが一般的であるが、例えば、異なる光ディスクへの切替のタイミングに同期して液晶シャッタを駆動し、この液晶シャッタを通過する光束の径を変化させるようにすることが考えられる。
【０００６】
しかしながら、光束径を変化させるために液晶シャッタを用いた場合には、液晶シャッタをコントロールするための電気制御系が必要となり、製造コストが上昇する。また、液晶シャッタを通過し得る光は、所定の振動方向を有する偏光のみであるから、照射光を効率良く通過させるためにはこの照射光の振動方向を考慮して設計を行なう必要があり、設計の自由度が制限されるという問題もある。
【０００７】
これに対し、特許文献１には、フィルタの中央部分を構成する第１の領域と、該フィルタ中央部分の外側に位置する第２の領域とを有し、前記第１の領域には互いに異なる２つの波長λ1、λ2の光のいずれか一方の光のみに対して収差補正機能を有するゾーンプレートが形成され、前記第２の領域には該２つの波長λ1、λ2の光のうち一方の光のみに対して実質的に遮光機能を有する、回折格子が形成されてなる回折型フィルタが開示されている。かかる回折型フィルタを用いれば、ＤＶＤとＣＤとに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行うことができる。
【特許文献１】特開平１１−１９４２０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の回折型フィルタは、異なる２波長の光束に対応するものであり、例えば高密度光ディスク、ＤＶＤ、ＣＤの３種類以上の光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置に用いるには不適切である。
【０００９】
本発明は、従来の問題に鑑みてなされたものであり、３種類の異なる光ディスクに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができるにも関わらず、小型化を図れる光ピックアップ装置及び光ディスクのドライブ装置、及びそれに用いる対物光学系、波長選択素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の波長選択素子は、互いに波長が異なる、第１波長λ１の第１光束、第２波長λ２の第２光束、第３波長λ３（但しλ１＜λ２＜λ３）の第３光束の共通光路中に配される波長選択性を有する波長選択素子であって、該波長選択素子の一方の光学面は、光軸を含む中央部分を構成する第１領域と、該第１領域の外側に位置する第２領域とに分割されており、前記第１領域には、前記第１光束乃至前記第３光束のうち、少なくとも１つの光束に対して収差補正機能を有する位相構造が形成され、前記第２領域には、前記第１光束乃至前記第３光束のうち、１つの光束のみに対して実質的に遮光機能を有する遮光構造が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の波長選択素子の一例について、図１を参照しつつ説明する。図１に概略的に示した波長選択素子ＷＳＥは、図３を参照して後述するように、集光素子ＣＥと共に対物光学系ＯＢＪを構成する。波長選択素子ＷＳＥの光ディスク側の光学面Ｓ２は、光軸を含む中央部分を構成する、開口数ＮＡ３内に対応した第１領域Ｒ１と、この第１領域Ｒ１の外側に位置する第２領域Ｒ２とに分割されており、第１領域Ｒ１には、第１光束と第２光束を回折せず、第３光束を回折させる位相構造Ｄ１が形成されており、第２領域Ｒ２には、第１光束と第２光束を透過させ、第３光束のみに対して実質的に遮光機能を有する遮光構造Ｔが形成されている。ここで、「実質的に遮光機能を有する」とは、入射光を回折、又は、入射光の透過率を極端に低くすることにより、遮光構造Ｔを通過する光束が光ディスクに対する記録及び／又は再生に有効に寄与しないようにすることをいうものとする。
【００１２】
位相構造Ｄ１は、光軸を含む断面形状が矩形状のパターンが同心円上に配列された構造であって、矩形状のパターンの段差Δ１は、Δ１＝５・λ１／（Ｎ１−１）≒３・λ２／（Ｎ２−１）≒２．５・λ３／（Ｎ３−１）を満たす高さに設定されている。ここで、Ｎ１は第１波長λ１における波長選択素子ＷＳＥの屈折率であり、Ｎ２は第２波長λ２における波長選択素子ＷＳＥの屈折率であり、Ｎ３は第３波長λ３における波長選択素子ＷＳＥの屈折率である。
【００１３】
この段差Δ１により生じる光路差は第１波長λ１の５倍であり、第２波長λ２の３倍であるので、第１光束と第２光束は位相構造Ｄ１により何ら作用を受けずにそのまま透過する。
【００１４】
一方、この段差Δ１により生じる光路差は第３波長λ３の半整数倍であるので、矩形状のパターンの凹凸部を通過する第３光束の位相はπだけずれることになるため、位相構造Ｄ１に入射する第３光束はその光量の殆どが１次回折光と−１次回折光とに振り分けられる。位相構造Ｄ１は、このうち１次回折光を第３光ディスク（例えばＣＤ）の情報記録面（ＲＬ３）上に集光させるように設計されている。ここで、位相構造Ｄ１の近軸における回折パワーは負とされており、位相構造Ｄ１に入射する第３光束は、発散光束に変換されて集光素子ＣＥに入射する。この際、集光素子ＣＥの倍率変化により発生する補正不足方向の球面収差と、高密度光ディスクの保護層とＣＤの保護層の厚さの違いにより発生する補正過剰方向の球面収差とが打ち消しあい、球面収差が補正された状態で第３光束の１次回折光は第３光ディスク（例えばＣＤ）の情報記録面（ＲＬ３）上に集光する。ここで、回折パワーＰＤは、後述する光路差関数φの２次の回折面係数Ｂ２と、光ディスクに対して情報の記録／再生に使用する回折光の回折次数ｄｏｒにより、ＰＤ＝−２・ｄｏｒ・Ｂ２で定義される。本明細書においては、「回折して発散光束に変換する」とは上記式で定義される回折パワーが負であることをいうものとする。
【００１５】
また、遮光構造Ｔも位相構造Ｄ１と同様に、光軸を含む断面形状が矩形状のパターンが同心円上に配列された構造であって、矩形状のパターンの段差Δ２は、Δ２＝５・λ１／（Ｎ１−１）≒３・λ２／（Ｎ２−１）≒２．５・λ３／（Ｎ３−１）を満たす高さに設定されている。位相構造Ｄ１と同様の原理により、第１光束と第２光束は遮光構造Ｔにより何ら作用を受けずにそのまま透過する。
【００１６】
一方、遮光構造Ｔでは、凹凸部を１周期としたとき、この１周期の幅が周期的になるように矩形状のパターンを配列しているため（図１では、周期の幅を一定としている）、遮光構造Ｔに入射する第３光束は回折作用を受け、その光量の殆どが１次回折光と−１次回折光とに振り分けられる。遮光構造Ｔは、この±１次回折光が位相構造Ｄ１により第３光情報記録媒体（例えばＣＤ）の情報記録面（ＲＬ３）上に形成されたスポットから十分離れた位置に広がるフレア成分となるように設計されている。このように、遮光構造Ｔを通過する第３光束は第３光ディスク（例えばＣＤ）に対する記録／再生に有効に寄与しないので、遮光構造Ｔは開口数ＮＡ３に対応した開口制限機能を有することになる。
【００１７】
尚、図１の波長選択素子ＷＳＥでは、遮光構造Ｔの凹凸部の１周期の幅が一定となるように、矩形状のパターンを配列したが、この配列は、第３光束が回折作用を受け、更に、遮光構造Ｔを通過する第３光束の回折光がスポットから十分離れた位置に広がるような周期性を有していればよく、１周期の幅が一定となる配列の他に、１周期の幅が外周に向かうに従って小さくなる配列や、１周期の幅が外周に向かうに従って大きくなる配列であってもよい。
【００１８】
また、波長選択素子ＷＳＥの光源側の光学面Ｓ１には、第１光束と第３光束を回折せず、第２光束を回折させる第２位相構造Ｄ２が形成されている。第２位相構造Ｄ２は、光軸を含む断面形状が階段状のパターンが同心円上に配列された構造であって、所定のレベル面の個数毎（図１では５レベル毎）に、そのレベル面数に対応した段数分（図１では４段）の高さだけ段をシフトさせたものであり、その形状から鋸歯型と呼ぶ。
【００１９】
尚、光軸を含む断面形状が階段状のパターンが同心円上に配列された構造には２通りの例がある。１つは、上述した鋸歯型であり、１つは、隣接するレベル面の段差が常に１段となっているものであり、これを連続型と呼ぶ。尚、図１では鋸歯型を採用した場合を例示している。
【００２０】
図１に示した鋸歯型は、連続型よりも入射光束の波長変化に伴う球面収差変化が小さいという利点がある。ここでいう入射光束の波長変化とは、半導体レーザ光源の固体バラツキや温度変化により生じるものである。何れのタイプでも、波長変化に伴い１段毎に僅かずつ波面のズレが生じるが、連続型では、このズレが巨視的に滑らかにつながるため、大きな球面収差が発生する。一方、鋸歯型では、所定段差毎（図１では４段）にレベル面がシフトする部分で波面のズレが途切れるため、巨視的に見れば球面収差は発生しない。
【００２１】
ここで、階段状のパターンの段差Δ２は、Δ２＝２・λ１／（Ｎ１−１）≒１．２・λ２／（Ｎ２−１）≒１・λ３／（Ｎ３−１）を満たす高さに設定されている。ここで、Ｎ１は第１波長λ１における波長選択素子ＷＳＥの屈折率であり、Ｎ２は第２波長λ２における波長選択素子ＷＳＥの屈折率であり、Ｎ３は第３波長λ３における波長選択素子ＷＳＥの屈折率である。
【００２２】
この段差Δ２により生じる光路差は第１波長λ１の２倍であり、第３波長λ３の１倍であるので、第１光束と第３光束は第２位相構造Ｄ２により何ら作用を受けずにそのまま透過する。
【００２３】
一方、この段差Δ２により生じる光路差は第２波長λ２の１．２倍であるので、段差の前後のレベル面を通過する第２光束の位相は２π／５だけずれることになる。１つの鋸歯は５分割されているため、鋸歯１つ分ではちょうど第２光束の位相のずれは５×２π／５＝２πとなり、１次回折光が発生する。ここで、位相構造Ｄ１の近軸における回折パワーは負とされており、位相構造Ｄ１に入射する第３光束は、発散光束に変換されて集光素子ＣＥに入射する。この際、集光素子ＣＥの倍率変化により発生する補正不足方向の球面収差と、高密度光ディスクの保護層とＤＶＤの保護層の厚さの違いにより発生する補正過剰方向の球面収差とが打ち消しあい、球面収差が補正された状態で第２光束の１次回折光は第２光ディスク（例えばＤＶＤ）の情報記録面（ＲＬ２）上に集光する。
【００２４】
尚、第２位相構造Ｄ２は開口数ＮＡ２内に対応した領域にのみ形成されており、高密度光ディスクの保護層とＤＶＤの保護層の厚さの違いによる球面収差は開口数ＮＡ２より外側の領域では補正されないため、開口数ＮＡ２より外側の領域を通過した第２光束は、第２光ディスク（例えばＤＶＤ）の情報記録面（ＲＬ２）上に形成されたスポットから十分離れた位置に広がるフレア成分となる。従って、本実施形態の光ピックアップ装置ＰＵに使用した波長選択素子ＷＳＥは、第３光ディスク（例えばＣＤ）の開口数ＮＡ３に対応した開口制限機能だけでなく、第２光ディスク（例えばＤＶＤ）の開口数ＮＡ２に対応した開口制限機能も有するので、光ピックアップ装置の構成の簡略化や部品点数の削減等が実現できる。
【００２５】
請求項２に記載の波長選択素子は、請求項１に記載の発明において、前記第２領域に形成された遮光構造により実質的に遮光される光束の波長は、前記第３波長λ３であることを特徴とする。
【００２６】
請求項３に記載の波長選択素子は、請求項２に記載の発明において、前記第２領域に形成された遮光構造は、光軸を含む断面形状が矩形状のパターンが略同心円状に配された構造であって、前記遮光構造により生じる光路差は前記第１波長λ１及び前記第２波長λ２の整数倍であることを特徴とする。
【００２７】
請求項４に記載の波長選択素子は、請求項３に記載の発明において、前記第２領域に形成された遮光構造により生じる光路差は前記第３波長λ３の半整数倍であることを特徴とする。
【００２８】
請求項５に記載の波長選択素子は、請求項４に記載の発明において、前記矩形状のパターンは、周期的に配列されたことを特徴とする。
【００２９】
請求項６に記載の波長選択素子は、請求項４に記載の発明において、前記矩形状のパターンは、非周期的に配列されたことを特徴とする。
【００３０】
請求項７に記載の波長選択素子は、請求項２乃至６のいずれかに記載の発明において、前記第２領域は更に、前記第１領域の外側に隣接する第２（ａ）領域と、該第２（ａ）領域の外側に位置する第２（ｂ）領域とに分割されており、前記遮光構造は、前記第２（ａ）領域と前記第２（ｂ）領域のうち、何れか一方の領域にのみ形成され、他方の領域は、前記遮光構造が形成されない連続面であることを特徴とする。
【００３１】
本発明の波長選択素子の別な例を図２を参照しつつ説明する。図２の波長選択素子ＷＳＥの光ディスク側の光学面Ｓ２は、光軸を含む中央部分を構成する、開口数ＮＡ２内に対応した第１領域Ｒ１と、この第１領域Ｒ１の外側に位置する第２領域Ｒ２とに分割されており、第２領域Ｒ２は更に、第１領域Ｒ１の外側に隣接する第２（ａ）領域Ｒ２（ａ）と、第２（ａ）領域Ｒ２（ａ）の外側に位置する第２（ｂ）領域Ｒ２（ｂ）とに分割されている。
【００３２】
第１領域Ｒ１には、第１光束と第３光束を回折せず、第２光束を回折させる位相構造Ｄ１が形成されており、光源側の光学面Ｓ１には、第１光束と第２光束を回折せず、第３光束を回折させる第２位相構造Ｄ２が形成されている。図２の波長選択素子ＷＳＥにおける位相構造Ｄ１と第２位相構造Ｄ２の、それぞれの機能や構成は、それぞれ、図１の波長選択素子ＷＳＥにおける第２位相構造Ｄ２と位相構造Ｄ１と同様であるので、ここでは詳細な説明は割愛する。
【００３３】
図２の波長選択素子ＷＳＥでは、第２（ｂ）領域Ｒ２（ｂ）に、第１光束と第２光束を透過させ、第３光束のみに対して実質的に遮光機能を有する遮光構造Ｔが形成されており、この遮光構造Ｔは、光軸を含む断面形状が矩形状のパターンが同心円上に配列された構造であって、矩形状のパターンの段差Δ１は、図１の波長選択素子ＷＳＥの遮光構造Ｔと同様に、Δ１＝５・λ１／（Ｎ１−１）≒３・λ２／（Ｎ２−１）≒２．５・λ３／（Ｎ３−１）を満たす高さに設定されている。従って、第１光束と第２光束は、この遮光構造Ｔにより何ら作用を受けずにそのまま透過する。
【００３４】
そして、この矩形状のパターンは、凹凸部を１周期としたとき、第３光束の±１次回折光の回折効率が十分小さくなるように、非周期的に配列されている。このように非周期的に凹凸部を配列することで、遮光構造Ｔに入射した第３光束は回折作用を受けることなくにそのまま直進するが、段差Δ１の高さを第３波長λ３の半整数倍となっているため、隣接する凹凸部を通過する波面の位相のズレはπとなり、隣接する凹凸部を通過する波面の位相が打ち消しあう。その結果、遮光構造Ｔに入射した第３光束の０次回折光（非回折光）の透過率は極端に低くなり、遮光構造Ｔに開口数ＮＡ３に対応した開口制限機能を持たせることが可能となる。
【００３５】
また、矩形状のパターンに形状誤差があると、その誤差部分の散乱の影響で入射光束の透過率が低くなるが、遮光構造Ｔを形成する領域が大きくなるほど、この透過率低下は大きくなる。一方、遮光構造Ｔに開口数ＮＡ３に対応した開口制限機能を持たせるためには、開口数ＮＡ３の外側の領域を通過する光線のうち、第３光ディスク（例えばＣＤ）の情報記録面（ＲＬ３）上に形成されたスポット近傍に集まる光線を少なくとも遮光する必要がある。
【００３６】
図２の波長選択素子ＷＳＥでは、第２（ｂ）領域Ｒ２（ｂ）を通過する光線がスポット近傍に集まり、第２（ａ）領域Ｒ２（ａ）を通過する光線はスポットから十分遠く離れた位置に広がるため、第２（ｂ）領域Ｒ２（ｂ）にのみ遮光構造Ｔを形成し、第２（ａ）領域Ｒ２（ａ）は遮光構造Ｔが形成されない連続面とする構成とした。これにより、開口数ＮＡ３に対応した開口制限機能を持たせるとともに、矩形状のパターンに形状誤差による透過率低下の影響を小さくしている。
【００３７】
尚、図２の波長選択素子ＷＳＥとは逆に、第２（ａ）領域Ｒ２（ａ）を通過する光線がスポット近傍に集まり、第２（ｂ）領域Ｒ２（ｂ）を通過する光線はスポットから十分遠く離れた位置に広がる場合には、第２（ａ）領域Ｒ２（ａ）にのみ遮光構造Ｔを形成し、第２（ｂ）領域Ｒ２（ｂ）を遮光構造Ｔが形成されない連続面とするのが好ましい。
【００３８】
請求項８に記載の波長選択素子は、請求項２乃至７のいずれかに記載の発明において、前記第１領域に形成された位相構造により収差補正がなされる光束は、前記第２光束及び前記第３光束のうち何れか一方の光束であることを特徴とする。
【００３９】
請求項９に記載の波長選択素子は、請求項８に記載の発明において、前記第１領域に形成された位相構造は、前記第２光束及び前記第３光束のうち何れか一方の光束を回折して発散光束に変換することを特徴とする。
【００４０】
請求項１０に記載の波長選択素子は、請求項８又は９に記載の発明において、前記波長選択素子の他方の光学面には、前記第２光束及び前記第３光束のうち前記第１領域に形成された位相構造により収差補正がなされる光束以外の光束に対して収差補正機能を有する第２位相構造が形成されていることを特徴とする。
【００４１】
請求項１１に記載の波長選択素子は、請求項１０に記載の発明において、前記第２位相構造は、前記第２光束及び前記第３光束のうち、前記第１領域に形成された位相構造により収差補正がなされる光束以外の光束を回折して発散光束に変換することを特徴とする。
【００４２】
請求項１２に記載の波長選択素子は、請求項１０又は１１に記載の発明において、前記第１領域に形成された位相構造により収差補正がなされる光束は、前記第３光束であって、前記位相構造は、光軸を含む断面形状が矩形状のパターンが略同心円状に配された構造であって、矩形状のパターンの１つの段差により生じる光路差は前記第１波長λ１及び前記第２波長λ２の整数倍であることを特徴とする。
【００４３】
請求項１３に記載の波長選択素子は、請求項１２に記載の発明において、前記第２位相構造により収差補正がなされる光束は、前記第２光束であって、前記第２位相構造は、光軸を含む断面形状が階段形状のパターンが略同心円状に配された構造であって、前記階段形状のパターンの１つの段差により生じる光路差は前記第１波長λ１及び前記第３波長λ３の整数倍であることを特徴とする。
【００４４】
請求項１４に記載の波長選択素子は、請求項１３に記載の発明において、前記第２位相構造は、所定のレベル面数毎にそのレベル面数に対応した高さだけ段をシフトさせたことを特徴とする。
【００４５】
請求項１５に記載の波長選択素子は、請求項１０又は１１に記載の発明において、前記第１領域に形成された位相構造により収差補正がなされる光束は、前記第２光束であって、前記位相構造は、光軸を含む断面形状が階段形状のパターンが略同心円状に配された構造であって、前記階段形状のパターンの１つの段差により生じる光路差は前記第１波長λ１及び前記第３波長λ３の整数倍であることを特徴とする。
【００４６】
請求項１６に記載の波長選択素子は、請求項１５に記載の発明において、前記位相構造は、所定のレベル面数毎にそのレベル面数に対応した高さだけ段をシフトさせたことを特徴とする。
【００４７】
請求項１７に記載の波長選択素子は、請求項１５又は１６に記載の発明において、前記第２位相構造により収差補正がなされる光束は、前記第３光束であって、前記第２位相構造は、光軸を含む断面形状が矩形状のパターンが略同心円状に配された構造であって、前記矩形状のパターンの１つの段差により生じる光路差は前記第１波長λ１及び前記第２波長λ２の整数倍であることを特徴とする。
【００４８】
請求項１８に記載の波長選択素子は、請求項１乃至１７のいずれかに記載の発明において、前記波長選択素子は樹脂製であることを特徴とする。
【００４９】
請求項１９に記載の波長選択素子は、請求項１乃至１７のいずれかに記載の発明において、前記波長選択素子は、前記位相構造及び遮光構造が形成された樹脂層をガラス基板上に形成したことを特徴とする。
【００５０】
波長選択素子ＷＳＥとしては、あらゆる光学樹脂や光学ガラスが適用可能であるが、微細な構造である遮光構造Ｔや位相構造Ｄ１や第２位相構造Ｄ２を形成するためには、溶融状態での粘性が小さい材料、つまり光学用途に用いる樹脂（光学樹脂という）が適している。また光学樹脂を使用すると、光学ガラスを使用する場合に比して、安定した性能の素子を低コストで大量生産することが可能である。また、軽量であるので、対物光学系ＯＢＪを駆動するアクチュエータＡＣ１（図３参照）の駆動力が少なくて済む。その他、ガラス基板上に、遮光構造Ｔや位相構造Ｄ１や第２位相構造Ｄ２が形成された樹脂層を積層する所謂ハイブリッド構造の波長選択素子ＷＳＥを形成する場合には、樹脂層としては紫外線硬化樹脂が製造上適している。
【００５１】
請求項２０に記載の対物光学系は、第１光源から射出される第１波長λ１の第１光束を用いて厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行い、第２光源から射出される第２波長λ２（＞λ１）の第２光束を用いて厚さｔ２（≧ｔ１）の保護層を有する第２光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行い、第３光源から射出される第３波長λ３（＞λ２）の第３光束を用いて厚さｔ３（＞ｔ２）の保護層を有する第３光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置用の対物光学系であって、
該対物光学系は、請求項１乃至１９の何れか一項に記載の波長選択素子と、該波長選択素子を通過した光束を光ディスクの情報記録面上に集光させるための集光素子とから構成され、前記波長選択素子と前記集光素子は、相対的な位置関係が固定されていることを特徴とする。
【００５２】
請求項２１に記載の光ピックアップ装置は、  第１光源から射出される第１波長λ１の第１光束を用いて厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行い、第２光源から射出される第２波長λ２（＞λ１）の第２光束を用いて厚さｔ２（≧ｔ１）の保護層を有する第２光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行い、第３光源から射出される第３波長λ３（＞λ２）の第３光束を用いて厚さｔ３（＞ｔ２）の保護層を有する第３光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置であって、
前記光ピックアップ装置は、前記第１光束を前記第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第２光束を前記第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第３光束を前記第３光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学系を有し、
前記対物光学系は、請求項１乃至１９の何れか一項に記載の波長選択素子と、該波長選択素子を通過した光束を光ディスクの情報記録面上に集光させるための集光素子とから構成され、前記波長選択素子と前記集光素子は、互いの相対的な位置関係が不変となるように保持されていることを特徴とする。
【００５３】
請求項２２に記載の光ディスクのドライブ装置は、請求項２１に記載の光ピックアップ装置を搭載し、回転する光ディスクに対して、該光ディスクの半径方向に移動自在とされた光ピックアップ装置により情報の記録及び／又は再生を行うようになっていることを特徴とする。
【００５４】
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（例えば、ブルーレイディスク、ＢＤと略記する）の他に、ＮＡ０．６５乃至０．６７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（例えば、ＨＤ  ＤＶＤ、ＨＤと略記する）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、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。
【００５５】
更に、本明細書においては、ＤＶＤとは、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等のＤＶＤ系列光ディスクの総称であり、ＣＤとは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ａｕｄｉｏ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等のＣＤ系列光ディスクの総称である。記録密度は、高密度光ディスクが最も高く、次いでＤＶＤ、ＣＤの順に低くなる。
【００５６】
また、本明細書において、「対物光学系」は、光ピックアップ装置において光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された波長が互いに異なる光束を、記録密度が互いに異なる光ディスクのそれぞれの情報記録面上に集光する機能を有する集光素子を少なくとも含む光学系を指す。
【００５７】
更に、上述の集光素子と一体となってアクチュエータによりトラッキング及びフォーカシングを行う光学素子がある場合には、これら光学素子と集光素子とから構成される光学系が対物光学系となる。対物光学系がこのように、複数の光学素子から構成される場合には、集光素子の光学面上に位相構造を形成しても良いが、位相構造の段差部分による光束のけられの影響を低減するためには、集光素子以外の光学素子の光学面上に位相構造を形成するのが好ましい。
【発明の効果】
【００５８】
本発明によれば、３種類の異なる光ディスクに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができるにも関わらず、小型化を図れる光ピックアップ装置及び光ディスクのドライブ装置、及びそれに用いる対物光学系、波長選択素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５９】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。まず、図１を用いて本発明の実施形態に係る波長選択素子を用いた光ピックアップ装置について説明する。
【００６０】
図３は、ＢＤとＤＶＤとＣＤとの何れに対しても適切に情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置ＰＵの構成を概略的に示す図である。ＢＤの光学的仕様は、第１波長λ１＝４０５ｎｍ、保護層ＰＬ１の厚さｔ１＝０．１ｍｍ、開口数ＮＡ１＝０．８５であり、ＤＶＤの光学的仕様は、第２波長λ２＝６５８ｎｍ、保護層ＰＬ２の厚さｔ２＝０．６ｍｍ、開口数ＮＡ２＝０．６０であり、ＣＤの光学的仕様は、第３波長λ３＝７８５ｎｍ、保護層ＰＬ３の厚さｔ３＝１．２ｍｍ、開口数ＮＡ３＝０．４５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。
【００６１】
光ピックアップ装置ＰＵは、ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され４０５ｎｍ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（第１光源）、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され６５５ｎｍのレーザ光束（第２光束）を射出する第１の発光点（第２光源）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（第３光源）ＥＰ２とを一つのチップ上に形成したＤＶＤ／ＣＤ用レーザ光源ユニットＬＵ、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ共用の光検出器ＰＤ、波長選択素子ＷＳＥとこの波長選択素子ＷＳＥ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ＣＥとから構成された対物光学系ＯＢＪ、２軸アクチュエータＡＣ１、１軸アクチュエータＡＣ２、近軸における屈折力が負である第１レンズＥＸＰ１と近軸における屈折力が正である第２レンズＥＸＰ２とから構成されたエキスパンダーレンズＥＸＰ、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２、第１コリメートレンズＣＯＬ１、第２コリメートレンズＣＯＬ２、第３コリメートレンズＣＯＬ３、情報記録面ＲＬ１、ＲＬ２及びＲＬ３からの反射光束に対して非点収差を付加するためのセンサーレンズＳＥＮとから構成されている。尚、ＢＤ用の光源として、上述の青紫色半導体レーザＬＤ１の他に青紫色ＳＨＧレーザを使用することもできる。
【００６２】
光ピックアップ装置ＰＵにおいて、ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図３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、第１コリメートレンズＣＯＬ１により平行光束に変換された後、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１により反射され、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２を通過し、第１レンズＥＸＰ１、第２レンズＥＸＰ２を透過することにより拡径された後、対物光学系ＯＢＪによってＢＤ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。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ＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングが行われるようになっている。
【００６３】
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ＥＸＰ２、第１レンズＥＸＰ１、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１を透過した後、第３コリメートレンズＣＯＬ３を通過する際に収斂光束となり、センサーレンズＳＥＮにより非点収差が付加され、光検出器ＰＤの受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いてＢＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００６４】
また、光ピックアップ装置ＰＵにおいて、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、発光点ＥＰ１を発光させる。発光点ＥＰ１から射出された発散光束は、図３において破線でその光線経路を描いたように、第２コリメートレンズＣＯＬ２により平行光束に変換された後、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２により反射され、第１レンズＥＸＰ１、第２レンズＥＸＰ２を透過することにより拡径され、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。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ＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングが行われるようになっている。
【００６５】
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ＥＸＰ２、第１レンズＥＸＰ１、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１を透過した後、第３コリメートレンズＣＯＬ３を通過する際に収斂光束となり、センサーレンズＳＥＮにより非点収差が付加され、光検出器ＰＤの受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤ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。
【００６６】
また、光ピックアップ装置ＰＵにおいて、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、発光点ＥＰ２を発光させる。発光点ＥＰ２から射出された発散光束は、図３において一点鎖線でその光線経路を描いたように、第２コリメートレンズＣＯＬ２により平行光束に変換された後、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２により反射され、第１レンズＥＸＰ１、第２レンズＥＸＰ２を透過することにより拡径され、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。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ＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングが行われるようになっている。
【００６７】
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ＥＸＰ２、第１レンズＥＸＰ１、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１を透過した後、第３コリメートレンズＣＯＬ３を通過する際に収斂光束となり、センサーレンズＳＥＮにより非点収差が付加され、光検出器ＰＤの受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤ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。
【００６８】
本実施の形態の光ピックアップ装置において、波長選択素子ＷＳＥと、ＢＤの専用レンズである集光素子ＣＥは、接合部材Ｂを介して同軸で一体化されている。具体的には、円筒状の接合部材Ｂの一端に波長選択素子ＷＳＥを嵌合固定し、他端に集光素子ＣＥを嵌合固定して、これらを光軸Ｘに沿って同軸に一体化した構成となっている。尚、波長選択素子ＷＳＥと集光素子ＣＥを一体化する場合には、波長選択素子ＷＳＥと集光素子ＣＥとの、互いの相対的な位置関係が不変となるように保持されていればよく、上述のように接合部材Ｂを介する方法以外に、波長選択素子ＷＳＥと集光素子ＣＥのそれぞれのフランジ部同士を嵌合固定する方法であってもよい。
【００６９】
このように波長選択素子ＷＳＥと集光素子ＣＥとの、互いの相対的な位置関係が不変となるように保持されていることで、フォーカシングやトラッキングの際の収差の発生を抑制でき、良好なフォーカシング特性、或いはトラッキング特性を得ることができる。
【００７０】
また、エキスパンダーレンズＥＸＰの第１レンズＥＸＰ１を１軸アクチュエータＡＣ２により光軸方向に駆動させることで、ＢＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されたスポットの球面収差を補正できる。第１レンズＥＸＰ１の位置調整により補正する球面収差の発生原因は、例えば、青紫色半導体レーザＬＤ１の製造誤差による波長ばらつき、温度変化に伴う対物レンズ系の屈折率変化や屈折率分布、２層ディスク、４層ディスク等の多層ディスクの情報記録層間のフォーカスジャンプ、ＢＤの保護層の製造誤差による厚みバラツキや厚み分布、等である。尚、第１レンズＥＸＰ１の代わりに、第２レンズＥＸＰ２或いは第１コリメートレンズＣＯＬ１を光軸方向に駆動させる構成としても、ＢＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されたスポットの球面収差を補正できる。
【００７１】
また、以上の説明では、第１レンズＥＸＰ１を光軸方向に駆動させることでＢＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されたスポットの球面収差を補正する構成としたが、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２上に形成されたスポットの球面収差、更には、ＣＤの情報記録面ＲＬ３上に形成されたスポットの球面収差を補正する構成としても良い。
【００７２】
また、本実施形態においては、第１の発光点ＥＰ１と第２の発光点ＥＰ２とを一つのチップ上に形成したＤＶＤ／ＣＤ用レーザ光源ユニットＬＵを用いることとしたが、これに限らず、更にＢＤ用の波長４０５ｎｍのレーザ光束を射出する発光点も同一のチップ上に形成したＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ用の１チップレーザ光源ユニットを用いても良い。あるいは、青紫色半導体レーザと赤色半導体レーザと赤外半導体レーザの３つのレーザ光源を１つの筐体内に納めたＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ用の１キャンレーザ光源ユニットを用いても良い。
【００７３】
また、本実施形態においては、光源と光検出器ＰＤとを別体に配置する構成としたが、これに限らず、光源と光検出器とを集積化したレーザ光源モジュールを用いても良い。
【００７４】
尚、本実施形態においては、波長選択素子ＷＳＥと集光素子ＣＥとを別々の光学素子として配置する構成としたが、これに限らず、集光素子ＣＥの光学面上に、位相構造Ｄ１、遮光構造Ｔ、及び第２位相構造Ｄ２を形成することで、集光素子ＣＥに波長選択素子ＷＳＥの機能を持たせたものを対物光学系ＯＢＪとして使用しても良い。
【００７５】
（数値実施例）
次に、図１に示したごとき波長選択素子ＷＳＥと、集光素子ＣＥとから構成され、且つ図３の光ピックアップ装置に用いられる対物光学系ＯＢＪの具体的な数値実施例を例示する。尚、波長選択素子ＷＳＥと集光素子ＣＥは樹脂製である。尚、集光素子ＣＥはガラス製としてもよい。レンズデータ及び仕様を表１に示す。表１において、ｒ（ｍｍ）は曲率半径、ｄ（ｍｍ）はレンズ間隔、ＮＢＤ、ＮＤＶＤ、ＮＣＤは、それぞれ、第１波長λ１（＝４０８ｎｍ）、第２波長λ２（＝６５８ｎｍ）、第３波長λ３（＝７８５ｎｍ）に対するレンズの屈折率、νｄはｄ線のレンズのアッベ数、ｄｏｒＢＤ、ｄｏｒＤＶＤ、ｄｏｒＣＤは、それぞれ、ＢＤに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数、ＤＶＤに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数、ＣＤに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数である。また、１０のべき乗数（例えば、２．５×１０−３）を、Ｅ（例えば、２．５Ｅ―３）を用いて表すものとする。
【００７６】
【表１】
2005322301.tif 000003
【００７７】
本数値実施例では、位相構造Ｄ１と第２位相構造Ｄ２により入射光束に付加される光路差を、以下の光路差関数φ（ｍｍ）で表している。
［光路差関数］
φ＝λ／λＢ×ｄｏｒ×（Ｂ２ｙ２＋Ｂ４ｙ４＋Ｂ６ｙ６＋Ｂ８ｙ８＋Ｂ１０ｙ１０）
但し、
φ：光路差関数
λ：回折構造に入射する光束の波長
λＢ：製造波長
ｄｏｒ：光ディスクに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数
ｙ：光軸からの距離
Ｂ２，Ｂ４，Ｂ６，Ｂ８，Ｂ１０：回折面係数
【００７８】
又、対物レンズ系の光学面は、それぞれ以下の非球面表現式に表１に示す係数を代入した数式で規定される、光軸の周りに軸対称な非球面に形成されている。
［非球面表現式］
ｚ＝（ｙ２／Ｒ）／［１＋√｛１−（Ｋ＋１）（ｙ／Ｒ）２｝］＋Ａ４ｙ４＋Ａ６ｙ６＋Ａ８ｙ８＋Ａ１０ｙ１０＋Ａ１２ｙ１２＋Ａ１４ｙ１４＋Ａ１６ｙ１６＋Ａ１８ｙ１８＋Ａ２０ｙ２０
但し、
ｚ：非球面形状（非球面の面頂点から光軸に沿った方向の距離）
ｙ：光軸からの距離
Ｒ：曲率半径
Κ：コーニック係数
Ａ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０，Ａ１２，Ａ１４，Ａ１６，Ａ１８，Ａ２０：非球面係数
【００７９】
波長選択素子ＷＳＥの光ディスク側の第１領域Ｒ１（ＮＡ３内に対応する領域）に形成された位相構造Ｄ１は矩形状のパターンが配列された構造であり、その高さΔ１は３．８９μｍに設定されている。また、ＮＡ３より外側に対応する領域である第２領域Ｒ２には、位相構造と同じ高さの矩形状のパターンが配列された構造である遮光構造Ｔが形成されており、凹凸部の１周期の幅は１０μｍに設定されており、その幅は第２領域Ｒ２内で一定となっている。尚、波長選択素子ＷＳＥの光ディスク側の光学面Ｓ２において、第１領域Ｒ１の直径は２．２２ｍｍである。
【００８０】
また、本数値実施例においては、第２領域Ｒ２の周辺部を通過する光線がスポット近傍に集まり、第２領域Ｒ２の内側（第１領域Ｒ１に近い側）を通過する光線はスポットから十分遠く離れた位置に広がるため、図２に示したように、第２領域Ｒ２を、第１領域Ｒ１の外側に隣接する第２（ａ）領域Ｒ２（ａ）と、第２（ａ）領域Ｒ２（ａ）の外側に位置する第２（ｂ）領域Ｒ２（ｂ）とに分割し、第２（ｂ）領域Ｒ２（ｂ）にのみ遮光構造Ｔを形成し、第２（ａ）領域Ｒ２（ａ）は遮光構造Ｔが形成されない連続面とする構成としても、開口数ＮＡ３に対応した開口制限機能を遮光構造Ｔに持たせることが可能である。
【００８１】
尚、本数値実施例の対物光学系ＯＢＪでは、集光素子ＣＥの光源側光学面Ｓ３の面頂点位置にＮＡ１＝０．８５に対応する直径３．７４ｍｍの絞りＳＴＯが配置されているので、波長選択素子ＷＳＥを通過した第１光束乃至第３光束は、この絞りによって光束径が規制される。また、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤ、それぞれの使用時における開口数と入射瞳直径を表２に示す。
【００８２】
【表２】
2005322301.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】波長選択素子の一例を示す断面図である。
【図２】波長選択素子の別な例を示す断面図である。
【図３】本実施の形態にかかる光ピックアップ装置ＰＵの構成を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００８４】
ＡＣ１，ＡＣ２ アクチュエータ
Ｂ 接合部材
ＢＳ１ 偏光ビームスプリッタ
ＢＳ２ 偏光ビームスプリッタ
ＣＥ 集光素子
ＣＯＬ１ コリメートレンズ
ＣＯＬ２ コリメートレンズ
ＣＯＬ３ コリメートレンズ
Ｄ 位相構造
Ｄ１ 位相構造
Ｄ２ 位相構造
ＥＰ１ 発光点
ＥＰ２ 発光点
ＥＸＰ エキスパンダーレンズ
ＥＸＰ１ レンズ
ＥＸＰ２ レンズ
ＬＤ１ 青紫色半導体レーザ
ＬＵ レーザ光源ユニット
ＯＢＪ 対物光学系
ＰＤ 光検出器
ＰＬ１ 保護層
ＰＬ２ 保護層
ＰＬ３ 保護層
ＰＵ 光ピックアップ装置
Ｒ１ 領域
Ｒ２ 領域
ＲＬ１ 情報記録面
ＲＬ２ 情報記録面
ＲＬ３ 情報記録面
ＳＥＮ センサーレンズ
ＳＴＯ 絞り
ＷＳＥ 波長選択素子
【図１】
2005322301.tif 000005
【図２】
2005322301.tif 000006
【図３】
2005322301.tif 000007