(57)【要約】  光が回折素子を通る際に生じる光路長の差が波長により異なることを利用して、開口制限する光に略半波長の光路長の差を与え、回折方向を光軸に対して非対称になるよう回折格子を構成する。この回折格子の構成により、光ディスクへの収束光も光ディスクからの反射光も開口制限し、１つの対物レンズを用いて複数の光ディスクを記録／再生する光ピックアップを実現する。この光ピックアップは、不要光が光検出器に入射することを防止し、回折素子の低コスト化を可能にする。
2007058348.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長λ１の光を出射する第１の光源と、
波長λ２の光を出射する第２の光源と、
波長λ３の光を出射する第３の光源と、
保護層厚ｔ１の第１の光ディスクに対しては波長λ１の光を収束し、保護層厚ｔ２の第２の光ディスクに対しては波長λ２の光を収束し、保護層厚ｔ３の第３の光ディスクに対しては波長λ３の光を収束する対物レンズと、
光ディスクからの反射光を検出する検出器と、
光源からの出射光と光ディスクからの反射光とを透過又は回折させる回折開口素子と
を備え、
前記回折開口素子は、
光軸を中心とする内半径がＲ１で、外半径がＲ２（Ｒ２＞Ｒ１）以上である環状の第１の回折領域と、
前記光軸を中心とする内半径がＲ２である環状の第２の回折領域と、を有し、
前記第１の回折領域は、波長λ１の光と波長λ２の光とを透過させ、波長λ３の光の回折方向が前記光軸に対して非対称となるように構成され、
前記第２の回折領域は、波長λ１の光を透過させ、波長λ２の光の回折方向が前記光軸に対して非対称となるように構成されたことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２】
前記第１及び第２の回折領域は、前記回折開口素子の一方の面に形成されており、
前記第１の回折領域の前記光軸を中心とする外半径はＲ２であることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
【請求項３】
前記第１の回折領域は、前記回折開口素子の一方の面に形成されており、前記第２の回折領域は、前記回折開口素子の他方の面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
【請求項４】
前記回折開口素子は、前記対物レンズと別体で構成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光ピックアップ。
【請求項５】
前記対物レンズが、前記第１の光ディスクに対しては波長λ１の光を開口数ＮＡ１で収束し、前記第２の光ディスクに対しては波長λ２の光を開口数ＮＡ２で収束し、前記第３の光ディスクに対しては波長λ３の光を開口数ＮＡ３で収束するとき、
前記第１の回折領域の内半径Ｒ１の円周上の位置を通る波長λ３の光が開口数ＮＡ３に相当し、前記第２の回折領域の内半径Ｒ２の円周上の位置を通る波長λ２の光が開口数ＮＡ２に相当することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光ピックアップ。
【請求項６】
前記開口数ＮＡ１、ＮＡ２及びＮＡ３は、ＮＡ１＞ＮＡ２＞ＮＡ３の関係にあることを特徴とする請求項５に記載の光ピックアップ。
【請求項７】
前記開口数ＮＡ１は０．８５であり、前記開口数ＮＡ２は０．６から０．６５であり、前記開口数ＮＡ３は０．４５から０．５であることを特徴とする請求項６に記載の光ピックアップ。
【請求項８】
前記第１の回折領域は、回折格子の方向により複数の第１の領域に分割され、当該分割された第１の領域の回折格子の方向が、前記光軸を挟んで対称位置にある第１の領域の回折格子の方向と異なるように構成され、
前記第２の回折領域は、回折格子の方向により複数の第２の領域に分割され、当該分割された第２の領域の回折格子の方向が、前記光軸を挟んで対称位置にある第２の領域の回折格子の方向と異なるように構成されたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の光ピックアップ。
【請求項９】
前記第１の回折領域は、前記第１の領域の回折格子の方向が、前記光軸を挟んで対称位置にある第１の領域の回折格子の方向と直交するように構成され、
前記第２の回折領域は、前記第２の領域の回折格子の方向が、前記光軸を挟んで対称位置にある第２の領域の回折格子の方向と直交するように構成されたことを特徴とする請求項８に記載の光ピックアップ。
【請求項１０】
前記回折開口素子は、前記回折開口素子の波長λ３の光に対する屈折率をｎ３、前記第１の回折領域の回折格子の深さをｈ１とするとき、
ｋ３＝ｈ１×（ｎ３−１）／λ３
２．４≦ｋ３≦２．６
の関係を満たすように構成されたことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の光ピックアップ。
【請求項１１】
前記回折開口素子は、前記回折開口素子の波長λ２の光に対する屈折率をｎ２、前記第２の回折領域の回折格子の深さをｈ２とするとき、
ｋ２＝ｈ２×（ｎ２−１）／λ２
０．４≦ｋ２≦０．６
の関係を満たすように構成されたことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の光ピックアップ。
【請求項１２】
前記回折開口素子は、前記回折開口素子の波長λ２の光に対する屈折率をｎ２、前記第２の回折領域の回折格子の深さをｈ２とするとき、
ｋ２＝ｈ２×（ｎ２−１）／λ２
２．４≦ｋ２≦２．６
の関係を満たすように構成されたことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の光ピックアップ。
【請求項１３】
前記回折開口素子は、前記回折開口素子の波長λ２の光に対する屈折率をｎ２、前記第２の回折領域の回折格子の深さをｈ２とするとき、
ｋ２＝ｈ２×（ｎ２−１）／λ２
３．４≦ｋ２≦３．６
の関係を満たすように構成されたことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の光ピックアップ。
【請求項１４】
前記保護層の厚みｔ１、ｔ２及びｔ３は、ｔ１＜ｔ２＜ｔ３の関係にあることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の光ピックアップ。
【請求項１５】
前記保護層の厚みｔ１が略０．０７５ｍｍあるいは略０．１ｍｍであり、前記保護層の厚みｔ２が略０．６ｍｍであり、前記保護層の厚みｔ３が略１．２ｍｍであることを特徴とする請求項１４に記載の光ピックアップ。
【請求項１６】
前記波長λ１は３９０ｎｍから４２０ｎｍの波長帯域にあり、前記波長λ２は６４０ｎｍから６８０ｎｍの波長帯域にあり、前記波長λ３は７５０ｎｍから８３０ｎｍの波長帯域にあることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の光ピックアップ。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれかに記載の光ピックアップと、
光ディスクを回転するモータと、
前記光ピックアップから得られる信号に基づいて、前記モータ、前記光ピックアップに用いた光学レンズ及び、前記光ピックアップに用いた光源の少なくともいずれかを制御及び駆動する電気回路と
を備えることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の光ディスク装置と、
入力された情報及び前記光ディスク装置から再生された情報の少なくともいずれかに基づいて演算を行う演算装置と、
前記入力された情報、前記光ディスク装置から再生された情報及び前記演算装置によって演算された結果の少なくともいずれかを出力する出力装置と
を備えることを特徴とするコンピュータ。
【請求項１９】
請求項１７に記載の光ディスク装置と、
画像情報を前記光ディスク装置に記録する信号に変換する記録用信号処理回路と、
前記光ディスク装置から得られる信号を画像情報に変換する再生用信号処理回路と
を備えることを特徴とする光ディスクレコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクなどの光情報媒体上に、情報を記録あるいは再生、消去を行う光ピックアップと、この光ピックアップを用いた光ディスク装置と、その装置を応用したパーソナルコンピュータと、ビデオ・オーディオ信号を記録する光ディスクレコーダ等のシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクの第１世代といえるコンパクトディスク（以下、ＣＤと記す）では、対物レンズの開口数を０．４５から０．５とし、波長７８０ｎｍの赤外光を用いて、保護層厚１．２ｍｍの光ディスクに記録または再生（以下、記録／再生と記す）している。なお、本明細書中において、保護層とは光ディスクに光束が入射する面から情報記録面までの透明な媒体を指す。また、第２世代のデジタルバーサタイルディスク（以下、ＤＶＤと記す）では、対物レンズの開口数を０．６とし、波長６５５ｎｍの赤色光を用いて、保護層厚０．６ｍｍの光ディスクに記録／再生している。そして、第３世代のブルーレイディスク（以下、ＢＤと記す）では、対物レンズの開口数を０．８５とし、波長４０５ｎｍの青色光を用いて、保護層厚０．１ｍｍまたは０．０７５ｍｍの光ディスクに記録／再生している。【０００３】
このように、第３世代の光ディスクは、波長の短い青色レーザと、開口数の大きい光学系を用いて、従来以上に高密度化を図っており、今後の拡大が期待されている。しかし、高密度光ディスクであるＢＤにおいても、ＤＶＤやＣＤで蓄積された資産の継承が望まれ、これらの光ディスクに記録／再生できる小型で安価な光ディスク装置が求められている。このため、保護層厚の異なる光ディスクを１つの対物レンズにより記録／再生できる３波長対応の光ピックアップか開発されている。この光ピックアップにおいては、保護層厚の差による球面収差を主にホログラム等を用いて補正し、開口を光学フィルターや回折素子を用いて規制している。【０００４】
従来より、異なる種類の光ディスクに、異なる波長の光束を開口制限して記録／再生する構成が開示されている。この構成を図１７を用いて説明する。図１７は従来の光ピックアップの一例の概略構成を示している。図１７において、青色レーザ６０から出射した波長４０５ｎｍの光束６１は、コリメートレンズ６２により平行光束に集光され後、偏光ビームスプリッタ６３、ダイクロイックプリズム６４を透過して、ミラー６５で反射し、１／４波長板６６で円偏光とされ、波長選択アパーチャー６７を透過し、対物レンズ６８により、保護層厚０．１ｍｍの光ディスク５１上に開口数ＮＡ１で収束する。光ディスク５１から反射した光は、対物レンズ６８、波長選択アパーチャー６７、１／４波長板６６を透過して、往路と直交した直線偏光になり、偏光ビームスプリッタ６３で反射して、検出レンズ６９により収束され、光検出器７１の受光面に入射する。その出力信号を用いて、情報信号と制御信号を得る。【０００５】
ホログラムユニット７２は、赤色レーザ７２ａ、赤外レーザ７２ｂ、ホログラム７２ｃ、受光素子７２ｄ、７２ｅを一体化して構成されている。赤色レーザ７２ａから出射した光束７３は、コリメートレンズ７４により集光され、ダイクロイックプリズム６４、ミラー６５で反射して、１／４波長板６６で円偏光となり、波長選択アパーチャー６７で開口を規制され、対物レンズ６８により、保護層厚０．６ｍｍの光ディスク５２上に開口数ＮＡ２で収束する。光ディスク５２から反射した光は、対物レンズ６８、波長選択アパーチャー６７、１／４波長板６６を透過して、往路と直交した直線偏光になり、ダイクロイックプリズム６４を反射して、コリメートレンズ７４により収束され、ホログラム７２ｃで回折して、受光素子７２ｄに入射する。受光素子７２ｄの出力より情報信号と制御信号を得る。【０００６】
また、赤外レーザ７２ｂから出射した光束７５は、コリメートレンズ７４により集光され、ダイクロイックプリズム６４、ミラー６５で反射して、１／４波長板６６で円偏光となり、波長選択アパーチャー６７で開口を規制され、対物レンズ６８により、保護層厚１．２ｍｍの光ディスク５３上に開口数ＮＡ３で収束する。光ディスク５３から反射した光は、対物レンズ６８、波長選択アパーチャー６７、１／４波長板６６を透過して、往路と直交した直線偏光になり、ダイクロイックプリズム６４を反射して、コリメートレンズ７４により収束され、ホログラム７２ｃで回折して、受光素子７２ｅに入射する。受光素子７２ｅの出力より情報信号と制御信号を得る。【０００７】
なお、各ディスクの保護層厚の差により発生する球面収差の補正は球面収差補正手段（図示せず）により行なっている。【０００８】
波長選択アパーチャー６７を図１８に示す。図１８において、波長選択アパーチャー６７の中心部６７ａは、開口数ＮＡ３に相当する領域であって、光束６１、７３、７５を透過するように光学多層膜が形成されている。中周部６７ｂは開口数ＮＡ３からＮＡ２に相当する領域であり、光束６１と光束７３を透過し、光束７５を反射するように光学多層膜が形成されている。また、外周部６７ｃは開口数ＮＡ２より大きな領域であり、光束６１を透過し、光束７３と光束７５を反射するように光学多層膜が形成されている。よって、光束７５は開口数ＮＡ３で光ディスク５３に収束し、光束７３は開口数ＮＡ２で光ディスク５２に収束する。なお、中心部６７ａは、ここを透過した光束６１、７３の位相と、中周部６７ｂ、外周部６７ｃを透過した光束６１、７３の位相を合わせるため、光学多層膜を形成する必要がある（たとえば特許文献１）。【０００９】
第２の従来例としては、回折素子を用いて開口制限する光ピックアップの構成が開示されている。この構成について、図１９を用いて説明する。図１９は従来の光ピックアップの一例の概略構成を示す。青色レーザ８０から出射した波長４０５ｎｍの光束８１は、コリメートレンズ８２により平行光束に集光された後、偏光ビームスプリッタ８３、ビームエキスパンダー８４、偏光ビームスプリッタ８５、回折光学素子８６を透過して、対物レンズ８７により保護層厚０．１ｍｍの光ディスク５１上に開口数ＮＡ１で収束する。光ディスク５１から反射した光は、再び対物レンズ８７、回折光学素子８６、偏光ビームスプリッタ８５、ビームエキスパンダー８４を通過し、偏光ビームスプリッタ８３で反射して、検出レンズ８８により非点収差が与えられ、光検出器８９の受光面上に収束する。光検出器８９からは情報信号と制御信号が検出される。【００１０】
また、赤色レーザ９０から出射した波長６５５ｎｍの光束９１は、偏光ビームスプリッタ９２、９３を通過し、コリメートレンズ９４により平行光束に集光された後、偏光ビームスプリッタ８５で反射し、回折光学素子８６により光束径が規制され、対物レンズ８７によって保護層０．６ｍｍの光ディスク５２上に開口数ＮＡ２で収束する。光ディスク５２から反射した光は、再び対物光レンズ８７、回折光学素子８６を通過し、偏光ビームスプリッタ８５で反射して、コリメートレンズ９４により収束され、偏光ビームスプリッタ９３で反射し、検出レンズ９５によって非点収差を与えられ、光検出器９６の受光面上に収束する。光検出器９６から情報信号と制御信号が検出される。【００１１】
次に、赤外レーザ９７から出射した波長７８０ｎｍの光束９８は、偏光ビームスプリッタ９２で反射し、偏光ビームスプリッタ９３を通過して、コリメートレンズ９４により平行光束に集光された後、偏光ビームスプリッタ８５で反射し、回折光学素子８６により光束径が規制され、対物レンズ８７によって保護層１．２ｍｍの光ディスク５３上に開口数ＮＡ３で収束する。光ディスク５３から反射した光は、再び対物レンズ８７、回折光学素子８６を通過し、偏光ビームスプリッタ８５で反射され、コリメートレンズ９４により収束され、偏光ビームスプリッタ９３で反射し、検出レンズ９５によって非点収差を与えられ、光検出器９６の受光面上に収束する。光検出器９６から情報信号と制御信号が検出される。【００１２】
なお、各ディスクの保護層厚の差により発生する球面収差は、別途設けられたホログラムにより補正される。【００１３】
回折光学素子８６を図２０Ａ及び図２０Ｂに示す。図２０Ａにおいて、回折光学素子８６は、開口数がＮＡ３に相当する範囲で回折構造のない領域８６１と、開口数がＮＡ３からＮＡ２に相当する範囲で回折構造８６ａを備える領域８６２と、開口数がＮＡ２に相当する範囲の外側で回折構造８６ｂを備える領域８６３とからなり、各回折構造は図２０Ｂに示すような階段構造になっている。回折構造８６ａは階段構造の１段が波長λ１及びλ２の略整数倍の光路差が発生するよう設定されており、光束８１、９１は回折されずに透過し、光束９８は回折して不要光となる。回折構造８６ｂは階段構造の１段が波長λ１の略整数倍の光路差が発生するよう設定されており、光束８１は回折されずに透過し、光束９１、９８は回折して不要光となる。よって、光束９８は開口数ＮＡ３で光ディスク５３に収束し、光束９１は開口数ＮＡ２で光ディスク５２に収束する（たとえば特許文献２）。【００１４】
第１の従来例では、波長選択アパーチャー６７によりＤＶＤとＣＤの開口制限を行うため、１つの面に３種類の光学多層膜を設ける必要がある。この光学多層膜は、高屈折率の誘電体膜として、例えば青色光に対して透過率が良好なＴa2Ｏ5を用い、低屈折率の誘電体膜としてＳiＯ2を用いて、交互に積層して構成することができる。このような光学多層膜を形成するには、まず、金属膜を蒸着した後、ホトレジストにより中周部６７ｂと外周部６７ｃをマスキングして、中心部６７ａの金属膜をエッチングにより除去し、光束６１、光束７３及び光束７５が透過する光学多層膜を蒸着する。その後、中周部６７ｂと外周部６７ｃの金属膜と光学多層膜をリフトオフにより除去し、内周部６７ａの光学多層膜が完成する。次に、再び、金属膜を蒸着した後、ホトレジストにより中心部６７ａと外周部６７ｃをマスキングして、中周部６７ｂの金属膜をエッチングにより除去し、光束６１と光束７３が透過し光束７５が反射する光学多層膜を蒸着する。その後、中心部６７ａと外周部６７ｃの金属膜と光学多層膜をリフトオフにより除去し、中周部６７ｂの光学多層膜が完成する。次に、光束６１が透過し光束７３と光束７５が反射する外周部６７ｃの光学多層膜を同様の行程により形成する。【００１５】
このように、光学多層膜を用いた波長選択アパーチャーは、金属膜の蒸着、マスキング、光学多層膜の蒸着、リフトオフの行程を３回繰り返すため、製造プロセスが複雑になり、製造コストが高くなるという課題がある。【００１６】
第２の従来例では、回折光学素子８６によりＤＶＤおよびＣＤの開口制限を行っている。領域８６２を通る光束９８は光ディスク５３の情報記録面に収束しないように、回折構造８６ａで回折し、領域８６３を通る光束９１、９８は光ディスク５２、５３の情報記録面に収束しないように、回折構造８６ｂで回折している。このような構成では、光ディスクの情報記録面に収束する光束の開口制限はできるが、光ディスクから反射した回折光が、再び回折開口素子８６で回折すると、領域８６１を通り光ディスク５３で反射した光束と同一の光路になって、光検出器９６に受光されてしまう。これを図２１を用いて説明する。【００１７】
図２１は対物レンズ８７と回折光学素子８６の断面図であり、光ディスク５３に収束する光の伝搬を示す。領域８６２を通る光束９８は回折構造８６ａで回折し、例えば＋１次回折光は図のような光路を通って、光ディスク５３に到達し、光ディスク５３の情報記録面で反射する。光ディスク５３で反射した＋１次回折光は、再び回折構造８６ａに入射し回折する。この＋１次回折光の回折で発生する−１次回折光は、光束９８が領域８６１を回折作用を受けずに透過し、光ディスク５３で反射して戻る光束と同じ光路になり、光検出器９６に入射する。また、回折構造８６ａで発生した−１次回折光が、光ディスク５３で反射し、再び回折して＋１次回折光になると、同じように光検出器９６に入射する。これは、＋１次回折光と−１次回折光だけではなく、ｍを自然数とするとき、＋ｍ次回折光と−ｍ次回折光についても同様に、領域８６１を透過した光束と同じ光路になり、光検出器９６に入射する。さらに、回折構造８６ｂで回折する光束９１、９８についても同様である。つまり、往路の開口制限はできても、復路の開口制限はできず、再生信号あるいは制御信号に不要光が重畳して信号品質を劣化させることになる。【００１８】
なお、回折構造８６ａ、８６ｂは、図２０Ｂのように階段状になっており、特定の回折光を強く発生させることにより、上記回折光が光検出器に入射する際の光量を低減させる効果はあるが、回折構造を鋸歯形状にすることはできず、光検出器９６に入射する回折光を避けることはできない。また、回折構造を階段状にすることで、溝が深くなり、形状誤差による透過ロス、回折ロスが増加する。
【特許文献１】特開２００３−２５５２２１号公報（第１２−１３頁、図１０）
【特許文献２】特開２００５−２５９３３２号公報（第２０−２４頁、図１、２）
【発明の開示】
【００１９】
本発明は、前記のような従来の問題を解決した開口制限手段を提供するものであり、異なる種類の光ディスクの互換再生や互換記録を１つの対物レンズを用いて実現し、安価で安定して情報の記録／再生ができる光ピックアップ、光ディスク装置、コンピュータ及び光ディスクレコーダを提供することを目的とする。
【００２０】
前記目的を達成するために、本発明の望ましい第１の構成に係る光ピックアップは、波長λ１の光を出射する第１の光源と、波長λ２の光を出射する第２の光源と、波長λ３の光を出射する第３の光源と、保護層厚ｔ１の第１の光ディスクに対しては波長λ１の光を収束し、保護層厚ｔ２の第２の光ディスクに対しては波長λ２の光を収束し、保護層厚ｔ３の第３の光ディスクに対しては波長λ３の光を収束する対物レンズと、光ディスクからの反射光を検出する光検出器と、光源からの出射光と光ディスクからの反射光とを透過又は回折させる回折開口素子とを備え、前記回折開口素子は、光軸を中心とする内半径がＲ１で、外半径がＲ２（Ｒ２＞Ｒ１）以上である環状の第１の回折領域と、前記光軸を中心とする内半径がＲ２である環状の第２の回折領域と、を有し、前記第１の回折領域は、波長λ１の光と波長λ２の光とを透過させ、波長λ３の光の回折方向が前記光軸に対して非対称となるように構成され、前記第２の回折領域は、波長λ１の光を透過させ、波長λ２の光の回折方向が前記光軸に対して非対称となるように構成される。
【００２１】
本発明は、１つの対物レンズによりＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤを記録／再生する光ピックアップにおいて、各波長の光を、各光ディスクに応じて開口制限する手段として、光学多層膜を用いた光学フィルターによらず、回折開口素子により十分な開口制限作用を持たせるように構成したものである。回折開口素子はインジェクションにより多量で安価に作製することができ、複数の光ディスクを記録／再生する互換ヘッドを廉価に提供できる。この結果、今後の高密度光ディスクの普及に貢献できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１における光ピックアップの基本構成と光の伝搬の様子を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１における対物レンズの断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１における回折開口素子の断面図で、光軸から一端までの拡大図である。
【図４】本発明の実施の形態１における光路長の差と０次光との関係を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１における回折開口素子の第１の回折領域で回折した光の伝搬の様子を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１における回折開口素子の回折格子パターンを示す第１の模式図である。
【図７】本発明の実施の形態１における回折開口素子の第２の回折領域で回折した光の伝搬の様子を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１における回折開口素子の回折格子パターンを示す第２の模式図である。
【図９】本発明の実施の形態１における回折開口素子の回折格子パターンを示す第３の模式図である。
【図１０】本発明の実施の形態１における回折開口素子の回折格子パターンを示す第４の模式図である。
【図１１】本発明の実施の形態２における回折開口素子の断面図で、光軸から一端までの拡大図である。
【図１２】本発明の実施の形態２における回折開口素子の第１の回折領域の回折格子パターンを示す模式図である。
【図１３】本発明の実施の形態２における回折開口素子の第２の回折領域の回折格子パターンを示す模式図である。
【図１４】本発明の実施の形態３における光ディスク装置の概略構成図である。
【図１５】本発明の実施の形態４におけるコンピュータの概略斜視図である。
【図１６】本発明の実施の形態５における光ディスクレコーダの概略斜視図である。
【図１７】従来の光ピックアップの一例の概略構成を示す図である。
【図１８】従来の光ピックアップの波長選択アパーチャーの平面図である。
【図１９】従来の光ピックアップの他の一例の概略構成を示す図である。
【図２０】図２０Ａは従来の光ピックアップの回折光学素子の断面図であり、図２０Ｂは図２０Ａに示す回折光学素子の一部の拡大図である。
【図２１】従来の光ピックアップの回折光学素子で回折した光の伝搬の様子を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。【００２４】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における光ピックアップを示す構成図である。図１において、光ピックアップは、青色レーザ１、赤色レーザ２、赤外レーザ３、回折格子７、８、９、ダイクロイックプリズム１０、１１、ビームスプリッタ１２、コリメートレンズ１３、波長板１４、ミラー１５、対物レンズ１６、回折開口素子１７、鏡筒１８、検出レンズ１９、光検出器２０を備える。【００２５】
青色レーザ１は波長λ１（略４０５ｎｍ）の光を出射する。赤色レーザ２は波長λ２（略６５５ｎｍ）の光を出射する。赤外レーザ３は波長λ３（略７８０ｎｍ）の光を出射する。光ディスク５１は保護層厚ｔ１が約０．０７５ｍｍまたは約０．１ｍｍの光ディスクであり、波長λ１の光束によって記録／再生される光情報媒体、例えばＢＤ用の光ディスクである。光ディスク５２は保護層厚ｔ２が約０．６ｍｍの光ディスクであり、波長λ２の光束によって記録／再生される光情報媒体、例えばＤＶＤ用の光ディスクである。光ディスク５３は保護層厚ｔ３が約１．２ｍｍの光ディスクであり、波長λ３の光束によって記録／再生される光情報媒体、例えばＣＤ用の光ディスクである。図１では光ディスク５１を実線で示し、光ディスク５２を点線で示し、光ディスク５３を一点鎖線で示し、光束が入射する面から情報記録面までの保護層のみを示している。実際には、光ディスク５１、５２、５３は、機械的強度を確保し、外形をＣＤと同じ１．２ｍｍにするため、基材を張り合わせている。光ディスク５２は、厚み０．６ｍｍの基材を張り合わせ、光ディスク５１は厚み１．１ｍｍの基材を張り合わせているが、本発明の図面では、簡単にするため、基材は省略している。対物レンズ１６は光ディスク５１、５２、５３に光を収束させる。対物レンズ１６は、レンズ表面にはホログラム１６ａが形成されている。ホログラム１６ａで発生する回折光の波長依存性を利用して、光ディスク５１、５２、５３の保護層厚の違いによる球面収差を補正する。このように構成された光ピックアップの動作について説明する。【００２６】
記録密度の高い光ディスク５１を記録／再生する際には、青色レーザ１から出射した波長λ１の光束４が回折格子７により主光束と２つの副光束に分けられ、ダイクロイックプリズム１０、１１を透過して、ビームスプリッタ１２に入射する。ダイクロイックプリズム１０は波長λ１の光を透過し、波長λ２の光を反射するよう構成され、ダイクロイックプリズム１１は波長λ１とλ２の光を透過し、波長λ３の光を反射するよう構成されている。また、ビームスプリッタ１２は、波長λ１、λ２の光に対しては、偏光面が入射面に水平方向の直線偏光（以下、Ｓ偏光と記す）を反射し、それと直交する方向の直線偏光（以下、Ｐ偏光と記す）を透過する偏光分離特性を持ち、波長λ３の光に対してはＳ偏光の一部を反射し、Ｓ偏光の一部を透過する特性を持った光路分岐素子である。青色レーザ１から出射した光束４は、Ｓ偏光でビームスプリッタ１２に入射するよう設定されており、ビームスプリッタ１２を反射して、コリメートレンズ１３により集光され、波長板１４で直線偏光から円偏光に変換される。コリメートレンズ１３は矢印Ｘの方向に移動可能に構成され、光ディスク５１の保護層厚ｔ１が０．０７５ｍｍのときは、コリメートレンズ１３を発光点から遠ざける方向に移動させ、保護層厚ｔ１が０．１ｍｍのときは、コリメートレンズ１３を発光点に近づける方向に移動させて、球面収差が少なくなる位置に設定し、２層の光ディスク５１に対応している。波長板１４は波長λ１、λ２の光に対しては、１／４波長板として作用し、波長λ３の光に対しては、波長板として作用しないよう設計されている。さらに、光束４はミラー１５で反射し、回折開口素子１７を透過して、鏡筒１８に設けられた開口１８ａにより開口数ＮＡ１になるよう開口制限され、対物レンズ１６に入射する。ここで、光束４は、対物レンズ１６のレンズ面に形成されたホログラム１６ａにより回折し、対物レンズ１６の屈折作用を受け、保護層厚ｔ１を通して、光ディスク５１の情報記録面に開口数ＮＡ１で収束する。光ディスク５１の情報記録面で反射した光束４は、往路と反対回りの円偏光となり、もとの光路を逆にたどって、対物レンズ１６、回折開口素子１７を通り、波長板１４によりＰ偏光に変換され、コリメートレンズ１３により収束されて、ビームスプリッタ１２を透過する。収束光となった光束４は、検出レンズ１９によって非点収差が与えられ、光検出器２０に入射し、受光素子２０ａにより光電変換される。検出レンズ１９はビームスプリッタ１２の入射面に対して４５°傾いた方向にレンズ作用をもつシリンドリカルレンズにより構成されている。光束４に非点収差が与えられることにより、非点収差法によるフォーカス信号を得ることができ、回折格子７によって形成された主光束と２つの副光束よりデファレンシャルプッシュプル法（以下、ＤＰＰと記す）を構成し、トラッキング信号を得ることができる。また、光検出器２０の出力より情報信号を得ることができる。【００２７】
次に、光ディスク５２を記録／再生する際には、赤色レーザ２から出射した波長λ２の光束５が回折格子８により主光束と２つの副光束に分けられ、ダイクロイックプリズム１０で反射し、ダイクロイックプリズム１１を透過して、ビームスプリッタ１２に入射する。赤色レーザ２から出射した光束５は、Ｓ偏光でビームスプリッタ１２に入射するよう設定されており、ビームスプリッタ１２を反射して、コリメートレンズ１３により集光され、波長板１４により直線偏光から円偏光に変換される。さらに、光束５はミラー１５で反射して、回折開口素子１７により開口制限され、対物レンズ１６に入射する。ここで、光束５は対物レンズ１６の表面に形成されたホログラム１６ａで回折し、対物レンズ１６の屈折作用を受け、保護層厚ｔ２を通して、光ディスク５２の情報記録面に開口数ＮＡ２で収束する。光ディスク５２の情報記録面で反射した光束５は、往路と反対回りの円偏光となり、もとの光路を逆にたどって、対物レンズ１６、回折開口素子１７を通り、波長板１４によりＰ偏光に変換され、コリメートレンズ１３により収束され、ビームスプリッタ１２を透過する。収束光となった光束５は、検出レンズ１９によって非点収差が与えられ、光検出器２０に入射し、受光素子２０ａにより光電変換される。光検出器２０の出力を演算することによって、前記同様にフォーカス信号とトラッキング信号および情報信号を得る。【００２８】
次に、光ディスク５３を記録／再生する際には、赤外レーザ３から出射した波長λ３の光束６が回折格子９により主光束と２つの副光束に分けられ、ダイクロイックプリズム１１を反射して、ビームスプリッタ１２に入射する。赤外レーザ３から出射した光束６は、Ｓ偏光でビームスプリッタ１２に入射するよう設定されており、Ｓ偏光の一部がここを反射して、コリメートレンズ１３により集光される。さらに、光束６は波長板１４を透過して、ミラー１５で反射し、回折開口素子１７により開口制限されて、対物レンズ１６に入射する。ここで、光束６はホログラム１６ａで回折し、対物レンズ１６の屈折作用を受け、保護層厚ｔ３を通して光ディスク５３の情報記録面に開口数ＮＡ３で収束する。光ディスク５３の情報記録面で反射した光束６は、もとの光路を逆にたどって、対物レンズ１６、回折開口素子１７を通り、波長板１４を透過して、コリメートレンズ１３により収束され、ビームスプリッタ１２にＳ偏光で入射する。光束６はＳ偏光の一部がここを透過し、検出レンズ１９によって非点収差が与えられ、光検出器２０に入射し、受光素子２０ａにより光電変換される。光検出器２０の出力を演算することによって、前記同様にフォーカス信号とトラッキング信号および情報信号を得る。ＣＤ用の光ディスクには複屈折の大きなものがあり、光束４、５のように、偏光分離による光路分岐を行うと、光検出器２０に光が伝搬しないことがある。このため、光束６は偏光方向によらず、一定の光を反射し、一定の光を透過するよう光路分岐することが望ましい。また、前記フォーカス信号により、対物レンズ１６を保持する鏡筒１８を、光ディスク５１、５２、５３の面振れに追従させ、トラッキング信号により、光ディスク５１、５２、５３に形成されたトラックに追従させるよう構成されている。【００２９】
図２は対物レンズ１６の断面図であり、光ディスク５１、５２、５３に収束する光の伝搬を示す。ホログラム１６ａは対物レンズ１６の表面に同心円状に形成された鋸歯状の回折格子であり、光束４、５、６に対して＋１次回折光を最も強く発生するように設計されている。この＋１次回折光の波長依存性を利用して、光ディスク５１、５２、５３の保護層厚の差によって生じる球面収差を補正している。つまり、前記光束４の＋１次回折光は対物レンズ１６の屈折作用を受け、保護層厚ｔ１を通して、光ディスク５１の情報記録面に良好な光スポットを形成し、前記光束５の＋１次回折光は対物レンズ１６の屈折作用を受け、保護層厚ｔ２を通して、光ディスク５２の情報記録面に良好な光スポットを形成し、前記光束６の＋１次回折光は対物レンズ１６の屈折作用を受け、保護層厚ｔ３を通して、光ディスク５３の情報記録面に良好な光スポットを形成する。この球面収差の補正は、ホログラムの＋１次回折光以外の回折光を利用することもできる。例えば、波長λ１の光束４に対しては＋３次回折光を利用し、光束５、６に対しては＋２次回折光を利用することでも可能である。【００３０】
次に、図３から図１０を用いて回折開口素子１７の働きと構成を説明する。図３は回折開口素子１７の断面であり、光軸から一端までの拡大図を示す。図３の回折開口素子１７において、半径Ｒ１を通る波長λ３の光が開口数ＮＡ３で光ディスク５３に収束し、半径Ｒ２を通る波長λ２の光が開口数ＮＡ２で光ディスク５２に収束する。半径Ｒ１の内部は、回折格子のない平面領域１７ａであり、半径Ｒ１からＲ２の範囲は、第１の回折領域１７ｂであり、半径Ｒ２の外側は、第２の回折領域１７ｃである。第１の回折領域１７ｂは、光軸を中心とする内半径Ｒ１、外半径Ｒ２を有する環状の領域であり、第２の回折領域１７ｃは、光軸を中心とする内半径Ｒ２の環状の領域である。また、第１および第２の回折領域１７ｂ、１７ｃの回折格子は、それぞれ深さがｈ１、ｈ２の矩形形状をしており、回折した光は回折角の小さい方から＋１次、＋２次、＋３次・・・の回折光を発生し、その反対側に対称に−１次、−２次、−３次・・・の回折光を発生する。ここで、光路長の差を、光束が回折領域を通る際に回折格子の段差の有無によって生じる光路長の差異とすると、波長λに対する屈折率をｎとして、この光路長の差Ｌは、回折格子の深さｈと、媒質と空気との屈折率の差（ｎ−１）との積で表わされ、下記のようになる。
Ｌ＝ｈ×（ｎ−１）【００３１】
この、光路長の差Ｌが波長λのｋ倍とすると
ｋλ＝ｈ×（ｎ−１）      ・・・（１）
となる。【００３２】
光路長の差Ｌと、０次光（回折作用を受けず透過する光）の関係を求めると、図４のようになる。図４において横軸は波長を単位とする光路長の差Ｌであり０波長から１波長の範囲を示し、縦軸はスカラーで計算したときの０次光の割合を示す。０次光が１００％とは全ての光束が回折せずに透過し、０％とは全て光束が回折することを意味する。また、０次光の割合は、波面が１波長ずれると０波長と等価になるから、１波長以上の０次光の割合は、０波長から１波長の特性を繰り返すことになり、０波長から１波長の光路長の差Ｌに対する０次光の割合より、全ての光路長の差Ｌに対する０次光の割合を求めることができる。これより、光束が第１の回折領域１７ｂを通過する際に発生する光路長の差Ｌを、波長λ１とλ２の整数倍とし、波長λ３の整数倍＋半波長とすれば、波長λ１の光束４と波長λ２の光束５を透過させ、波長λ３の光束６を回折させることができ、光束６を開口数ＮＡ３に設定することができる。一例として、回折開口素子１２の材料を、ホウケイ酸クラウンガラス（ＢＫ７）とし、第１の回折領域１７ｂの格子の深さｈ１を３．８２μｍとすると、波長λが４０５ｎｍのときのＢＫ７の屈折率ｎは１．５３０２となるから、（１）式よりｋは５．００となり、光束４に発生する光路長の差Ｌは５波長となる。よって、０次光の割合は０波長と等価により、波長λ１の光束４は１００％近く透過する。また、波長λが６５５ｎｍのときのＢＫ７の屈折率ｎは、１．５１４４となるから、（１）式よりｋは３．００となり、光束５に発生する光路長の差Ｌは３波長となる。よって、０次光の割合は０波長と等価により、波長λ２の光束５は１００％近く透過する。一方、波長λが７８０ｎｍのときのＢＫ７の屈折率ｎは１．５１１２となるから（１）式よりｋは２．５０となり、光束５に発生する光路長の差は２．５波長になる。０次光の割合は０．５波長と等価により、波長λ３の光束６は１００％近く回折して０次光は透過せず、開口を規制することができる。【００３３】
次に、光束が第２の回折領域１７ｃを通過する際に発生する光路長の差Ｌを、波長λ１の整数倍とし、波長λ２とλ３の整数倍＋半波長とすれば、波長λ１の光束４を透過させ、波長λ２の光束５と波長λ３の光束６を回折させることができる。光束５を回折させることにより、開口数をＮＡ２に設定することができ、光束６を回折させることにより、この領域においても開口制限することができる。一例として、第２の回折領域１７ｃの回折格子の深さｈ２を０．７０μｍとすると、波長λが４０５ｎｍのとき（１）式よりｋは０．９２となり、光束４に発生する光路長の差Ｌは０．９２波長となる。よって、波長λ１の光束４は略９５％透過する。また、波長λが６５５ｎｍのとき（１）式よりｋは０．５５となり、光束５に発生する光路長の差Ｌは、０．５５波長となるため、波長λ２の光束５は略９７．５％回折し、開口数をＮＡ２に設定することができる。一方、波長λが７８０ｎｍのとき（１）式よりｋは０．４６となり、光束５に発生する光路長の差Ｌは０．４６波長となるため、波長λ３が７８０ｎｍの光束６は略９８％回折し、波長λ２同様に開口制限することができる。第２の回折領域１７ｃでは、波長λ２、λ３の光束５、６を同時に１００％回折することはできず、２〜３％は０次光として透過するが、実用上問題はない。なお、第１及び第２の回折領域１７ｂ、１７ｃを透過する０次光は、概ね±１０％以下であればよい。±１０％の０次光は、光ディスク５１、５２、５３で反射して、再び第１及び第２の回折領域１７ｂ、１７ｃを透過すると±１％になり、光検出器２０に入射しても許容できる範囲である。図３より回折領域を透過する０次光が±１０％になる光路長の差は（ｋ±０．１）λになる。【００３４】
また、第２の回折領域１７ｃの回折格子の深さを、光束５のみ１００％近く回折するよう設定し、その結果発生する光束６の０次光は球面収差により開口制限してもよい。波長λ３の光束６は開口数が大きくなると、対物レンズ１６の表面に形成されたホログラム１６ａによる球面収差の補正が困難になり、開口数ＮＡ２以上の領域を通る光束６は、開口数ＮＡ３内を透過した光束６と同じ位置に収束することはない。また、光ディスク５３からの反射光も球面収差により、平面領域１７ａを通る光束６と同じ光路には戻らず、拡散することになる。【００３５】
さらに、光束６の球面収差による開口制限を積極的に利用し、第２の回折領域１７ｃでは、光路長の差Ｌを、波長λ１の整数倍とし、波長λ２の整数倍＋半波長として、波長λ１の光束４を透過させ、波長λ２の光束５を回折させることにより、光束５を開口数ＮＡ２に設定し、光束６は、球面収差により開口制限を行うこともできる。一例として、第２の回折領域１７ｃの格子の深さｈ２を３．１２μｍとすると、波長λが４０５ｎｍのときの（１）式よりｋは４．０８となり、光束４に発生する光路長の差は４．０８波長となる。よって、０．０８波長と等価になり、波長λ１の光束４は略９５％透過する。また、波長λが６５５ｎｍのときの（１）式よりｋは２．４５となり、光束５に発生する光路長の差は２．４５波長になる。よって、０．４５波長と等価になり、波長λ２の光束５は略９７．５％回折し、開口数をＮＡ２に設定することができる。また、同様に、第２の回折領域１７ｃの回折格子の深さｈ２を４．５２μｍとすると、光束４に発生する光路長の差は５．９１波長となり、略９５％が透過し、波長λが６５５ｎｍのとき、光束５に発生する光路長の差は、３．５５波長となり、光束５は略９７．５％回折し、同様に開口数ＮＡ２に設定することができる。なお、上記の説明では、回折開口素子１７の材料としてＢＫ７を例に説明したが、材料は限定されるものではない。低コストで量産するには、樹脂材料を用いて成形する方法が適している。また例えば、回折開口素子１７は、樹脂材料を加熱溶融し、金型内に加圧注入し、固化させて成形を行うインジェクション・モールド（射出成形）によって大量生産が可能であり、製造コストの大幅な低減が実現される。【００３６】
このような回折開口素子１７による開口制限は、従来例のように、回折格子を光軸に対して対称に形成すると、往路の光束を開口制限できても、光ディスク５１、５２、５３からの反射光は、平面領域１７ａを通る光束６と同じ光路を通って、光検出器２０に入射してしまう。本発明ではこれを解決するため、第１の回折領域１７ｂでは、波長λ３の光束６を光軸に対して非対称に回折し、第２の回折領域１７ｃでは、波長λ２、λ３の光束５、６、または波長λ２の光束５のみを光軸に対して非対称に回折するよう構成した。これを図５から図７を用いて説明する。図５は回折開口素子１７と対物レンズ１６の断面図であり、光ディスク５３に収束する光束６の伝搬を示す。図６は回折開口素子１７の正面図であり、回折格子のパターンを模式的に表している。また、図７は回折開口素子１７と対物レンズ１６の断面図であり、光ディスク５２に収束する光束５の伝搬を示す。【００３７】
図６において、第１の回折領域１７ｂは２つの領域１７ｂ１、１７ｂ２に分割され、その回折格子の方向は互いに直交し、第２の回折領域１７ｃも２つの領域１７ｃ１、１７ｃ２に分割され、その回折格子の方向は互いに直交している。このため、領域１７ｂ１に入射した光束６は、回折開口素子１７の正面から見てＡ方向に回折して複数の次数の回折光となり、領域１７ｂ２に入射した光束６は、Ｂ方向に回折して複数の次数の回折光となる。Ａ方向に回折した光束６の内、例えば＋１次回折光６ａは、図５に示すように、対物レンズ１６を通って、光ディスク５３に到達し、光ディスク５３の情報記録面で反射して、再び対物レンズ１６を通る。対物レンズ１６を出射した＋１次回折光６ｂは、対物レンズ１６に入射する＋１次回折光６ａと概略並行になる。この＋１次回折光６ｂが、領域１７ｂ２に入射すると、領域１７ｂ１の回折方向と直交したＢ方向に回折するため、図５の断面図から見ると直進することになり、平面領域１７ａを通る光束６と同じ光路には戻らない。これは、領域１７ｂ１で発生する−１次光についても、＋ｍ次光、−ｍ次光についても同様になり、平面領域１７ａを通る光束６と同じ光路に戻ることはない。【００３８】
また、領域１７ｂ２に入射した光束６は、Ｂ方向に回折して複数の次数の回折光となり、各回折光は対物レンズ１６を通って、光ディスク５３で反射し、再び対物レンズ１６を通って領域１７ｂ１に入射する。領域１７ｂ１に入射した各回折光は、Ａ方向に回折するため、平面領域１７ａを通る光束６と同じ光路には戻らない。よって、波長λ３の光束６は、第１の回折領域１７ｂで略１００％回折し、回折した光は光ディスク５３で反射して、再び第１の回折領域１７ｂで回折するが、その回折光は、光検出素子２０ａに入射することはない。このため、本発明により光束６を往路においても復路においても開口制限することができる。【００３９】
次に、第２の回折領域１７ｃにおいて、領域１７ｃ１に入射した光束５および光束６は、第１の回折領域１７ｂと同様に、回折開口素子１７の正面から見てＡ方向に回折して複数の次数の回折光となり、領域１７ｃ２ではＢ方向に回折して複数の次数の回折光となる。図７に示すように、Ａ方向に回折した光束５の内、例えば＋１次回折光は、対物レンズ１６を通って、光ディスク５２で反射し、再び対物レンズ１６を通って、領域１７ｃ２に入射する。領域１７ｃ２に入射した＋１次回折光は、Ｂ方向に回折するため、平面領域１７ａを通る光束５と同じ光路は通らない。これは、領域１７ｃ１で発生する−１次光についても、＋ｍ次光、−ｍ次光についても同様になり、平面領域１７ａを通る光束５と同じ光路に戻ることはない。【００４０】
また、領域１７ｃ２に入射した光束５は、Ｂ方向に回折して複数の次数の回折光となり、各回折光は対物レンズ１６を通って、光ディスク５２で反射し、再び対物レンズ１６を通って領域１７ｃ１に入射する。領域１７ｃ１に入射した各回折光は、Ａ方向に回折するため、平面領域７２ａを通る光束５と同じ光路には戻らない。これは、領域１７ｃ１、１７ｃ２に入射した光束６についても同様になる。よって、波長λ２の光束５と波長λ３の光束６は、第２の回折領域１７ｃで略９７％回折し、回折した光は、光ディスク５３で反射して、再び第２の回折領域１７ｃで回折するが、その回折光は、光検出素子２０ａに入射することはない。このため、光束５、光束６を往路においても復路においても開口制限することができる。なお、前記のように開口数がＮＡ２以上で、光束６の球面収差が大きくなり、回折開口素子１７による開口制限する必要がない場合は、第２の回折領域１７ｃを、光束５のみ開口数がＮＡ２になるよう回折するよう構成してもよい。【００４１】
光束５、光束６が光軸に対して非対称に回折させるための回折格子は、図８、図９、図１０に示すように構成してもよい。図８、図９、図１０は共に回折開口素子１７の正面図であり、回折格子のパターンを模式的に表している。図８において、第１の回折領域１７ｂは２つの領域１７ｂ３と１７ｂ４に分割され、領域１７ｂ３の回折格子は円周方向であり、領域１７ｂ４の回折格子は半径方向である。よって、領域１７ｂ３に入射した光束６は、回折開口素子１７の正面から見てＣ方向に回折し、光ディスクで反射した回折光は、領域１７ｂ４でＤ方向に回折するため、平面領域１７ａを通る光束６と同じ光路には戻らない。よって、光束６を往路も復路も開口制限することができる。また、第２の回折領域１７ｃも同様に、領域１７ｃ３の回折格子は円周方向で、領域１７ｃ４の回折格子は半径方向であり、領域１７ｃ３に入射した光束５、６はＣ方向に回折し、領域１７ｃ４に入射した光束５、６はＤ方向に回折するため、平面領域１７ａを通る光束５、６と同じ光路に戻ることはない。よって、光束５と６を往路も復路も開口制限することができる。【００４２】
次に、図９において、第１の回折領域１７ｂは２つの領域１７ｂ５と１７ｂ６に分割され、領域１７ｂ５と１７ｂ６の回折格子は、図示したような斜め方向で、互いに直交している。領域１７ｂ５に入射した光束６はＥ方向に回折し、光ディスク５３で反射した回折光は、領域１７ｂ６でＦ方向に回折するため、回折光は、平面領域１７ａを通る光束６と同じ光路には戻らず、光束６を往路も復路も開口制限することができる。また、第２の回折領域１７ｃも同様であり、領域１７ｃ５に入射した光束５、６はＥ方向に回折し、領域１７ｂ６に入射した光束５、６はＦ方向に回折するため、平面領域１７ａを通る光束５、６と同じ光路には戻らない。よって、光束５と６を往路も復路も開口制限することができる。【００４３】
次に、図１０において、第１の回折領域１７ｂは４つの領域１７ｂ７から１７ｂ１０に分割され、光軸を挟んで向かい合う領域の回折格子は互いに直交しており、回折方向はＧからＪのようになる。領域１７ｂ７、１７ｂ８に入射した光束６はＧ方向とＨ方向に回折し、光ディスク５３で反射した回折光は、それぞれ領域１７ｂ９、１７ｂ１０でＩ方向とＪ方向に回折するため、平面領域１７ａを通る光束６と同じ光路にはならず、光束６を往路も復路も開口数ＮＡ３に開口制限することができる。また、第２の回折領域１７ｃも同様であり、領域１７ｃ７から１７ｃ１０で回折した光束５、６は、平面領域１７ａを通る光束５、６と同じ光路には戻らず、光束５と６を往路も復路も開口制限することができる。このように４分割にすることにより、例えば図６の領域１７ｂ１と１７ｂ２の境界領域で回折した光の一部が、平面領域１７ａを通る光束６と同じ光路に戻ることを防げる。なお、さらに分割数を増やしてもよい。【００４４】
また、本実施の形態では、回折方向を光軸を挟んで直交方向にしたが、必ずしも直交方向にする必要はなく、平面領域１７ａを通る光束６と同じ光路に戻らないように、回折方向を設定すればよい。少なくとも、回折方向は光軸を挟んで対称であってはならない。【００４５】
以上説明したように、波長λ１の光束４は、鏡筒１８の開口部１８ａで開口数ＮＡ１になるよう開口制限し、波長λ２の光束５は回折開口素子１７の第２の回折領域１７ｃで開口数ＮＡ２になるよう開口制限し、波長λ３の光束６は回折開口素子１７の第１の回折領域１７ｂで開口数ＮＡ３になるよう開口制限することにより、各光ディスク５１、５２、５３に収束する光束４、５、６の開口数を設定することができる。【００４６】
また、フォーカス検出は、非点収差法を例に説明したが、ナイフエッジ法やスポットサイズディテクション法等その他の方式でもよく、トラッキング検出はＤＰＰ法を例に説明したが、位相差法やプッシュプル法あるいはその他の方式でもよい。さらに、本実施形態では、光ディスク５１、５２、５３の保護層厚の違いにより発生する球面収差を、ホログラムの回折光を利用して補正したが、レンズの組み合わせによる補正、発散光による補正等を用いてもよい。【００４７】
本実施の形態では、図５に示すように、回折開口素子１７を対物レンズ１６と別体に構成し、光源１、２、３と対物レンズ１６との光路中であって、対物レンズ１６の近傍の位置に配置したが、本実施の形態はこの構成に限るものではない。対物レンズ１６の表面上に回折開口素子１７を形成しても良い。【００４８】
本実施の形態によれば、波長の異なる複数の光束を用いて複数の光ディスクを記録／再生する光ピックアップにおいて、回折開口素子を用いて、各光ディスクに収束する光束の開口数を設定し、十分な開口性能を確保することができる。この回折開口素子は、インジェクションで多量に作製することができるため、安価で実用的な光ピックアップを供給することができる。【００４９】
（実施の形態２）
図１１は本発明の実施の形態２における回折開口素子の断面図であり、光軸から一端までの拡大図を示す。図１１において、回折開口素子２１には、２つの面２１１、２１２に回折領域が設けられている。一方の面２１１は、半径Ｒ１の内側に平面領域２１ａがあり、半径Ｒ１の外側に回折格子の深さがｈ１の第１の回折領域２１ｂが設けられ、他方の面２１２は、半径Ｒ２の内側に平面領域２１ｃがあり、半径Ｒ２の外側に回折格子の深さがｈ２の第２の回折領域２１ｄが設けられている。すなわち、面２１１には、光軸を中心とする内半径Ｒ１、回折格子の深さｈ１の環状の第１の回折領域２１ｂが形成される。また、第１の回折領域２１ｂの外半径はＲ２（Ｒ２＞Ｒ１）以上である。一方、面２１２には、光軸を中心とする内半径Ｒ２、回折格子の深さｈ２の第２の回折領域２１ｄが形成される。そして、半径Ｒ１を通る波長λ３の光が開口数ＮＡ３で光ディスク５３に収束し、半径Ｒ２を通る波長λ２の光が開口数ＮＡ２で光ディスク５２に収束する。また、光ピックアップの構成は、実施の形態１の回折開口素子１７を、図１１の回折開口素子２１に置き換えたものであり、動作は同じである。つまり、図１の青色レーザ１から出射した波長λ１の光束４は、本実施の形態の回折開口素子２１を透過し、開口１８ａで開口制限され、対物レンズ１６により、保護層厚ｔ１を通して光ディスク５１の情報記録面に開口数ＮＡ１で収束される。また、赤色レーザ２から出射した波長λ２の光束５は、本実施の形態の回折開口素子２１で開口制限され、対物レンズ１６により、保護層厚ｔ２を通して光ディスク５２の情報記録面に開口数ＮＡ２で収束する。赤外レーザ３から出射した波長λ３の光束６は、本実施の形態の回折開口素子２１で開口制限され、対物レンズ１６により、光ディスク５３の情報記録面に開口数ＮＡ３で収束する。光ディスク５１、５２、５３で反射した光束は、光検出器２０で受光され、情報信号を得る。また、対物レンズ１６はホログラム１６ａの回折を利用することにより、光束４を保護層厚ｔ１を通して、光ディスク５１の情報記録面に良好な光スポットを形成し、前記光束５を保護層厚ｔ２を通して、光ディスク５２の情報記録面に良好な光スポットを形成し、前記光束６を、保護層厚ｔ３を通して、光ディスク５３の情報記録面に良好な光スポットを形成することができる。【００５０】
次に、図１１を用いて回折開口素子２１の働きを説明する。図１１において、第１の回折領域２１ｂを通る光束の光路長の差を、波長λ１とλ２の整数倍とし、波長λ３の整数倍＋半波長にして、波長λ１の光束４と波長λ２の光束５を透過し、波長λ３の光束６を回折する。光束６を回折させることにより、開口制限して開口数ＮＡ３に設定することができる。回折開口素子２１の材料をＢＫ７とし、回折格子の深さｈ１を、実施の形態１の第１の回折領域１７ｂの回折格子の深さと同じ３．８２μｍとすると、実施の形態１と同様に、波長λが４０５ｎｍのとき、光路長の差は５波長で、０波長と等価になり、波長λが６５５ｎｍのとき、光路長の差は３波長で、０波長と等価になる。よって図４より、波長λ１の光束４と波長λ２の光束５は１００％近く透過する。一方、波長λが７８０ｎｍのときは、光路長の差は２．５波長で、０．５波長と等価になり、波長λ３の光束６は１００％近く回折し０次光は透過しないため、光束６を開口数ＮＡ３に開口制限することができる。【００５１】
次に、第２の回折領域２１ｄの光路長の差を、波長λ１の整数倍とし、波長λ２の整数倍＋半波長とすれば、波長λ１の光束４を透過し、波長λ２の光束５を回折することができる。光束５を回折させることにより、光束５を開口数ＮＡ２に開口制限することができる。実施の形態１の第２の回折領域１７ｃと同様に回折格子の深さｈ２を０．７０μｍとすると、波長λが４０５ｎｍのとき、光路長の差は０．９２波長となり、図４より波長λ１の光束４は略９５％透過する。一方、波長λが６５５ｎｍのとき、光路長の差は０．５５波長となり、波長λ２の光束５は略９７．５％回折し、開口数ＮＡ２に開口制限することができる。第２の回折領域２１ｄでは、波長λ２の光束５を同時に１００％回折することはできず、２〜３％は０次光として透過するが、実用上問題はない。【００５２】
さらに、実施の形態１と同様に、第２の回折領域２１ｄの回折格子の深さｈ２を３．１２μｍとすると、波長λ１の光束４に発生する光路長の差は０．０８波長と等価になり、略９５％透過し、波長λ２の光束５に発生する位相段差は０．４５波長と等価になり、略９７．５％回折し、開口数ＮＡ２に開口制限することができる。また、回折格子の深さｈ２を４．５２μｍとすると、波長λ１の光束４に発生する光路長の差は０．９波長と等価になり、略９５％透過し、波長λ２の光束５に発生する光路長の差は０．５５波長になり、略９７．５％回折し、開口数ＮＡ２に開口制限することができる。【００５３】
なお、上記の説明では、回折開口素子２１の材料としてＢＫ７を例に説明したが、実施の形態１と同様に材料は限定されるものではない。【００５４】
第１の回折領域２１ｂは、波長λ３の光束６を光軸に対して非対称に回折し、第２の回折領域２１ｄでは、波長λ２の光束５を光軸に対して非対称に回折するよう構成している。これを図１２と図１３を用いて説明する。図１２と図１３は回折開口素子２１の面２１１と面２１２の正面図であり、回折格子のパターンを模式的に表している。図１２において、第１の回折領域２１ｂは２つの領域２１ｂ１と２１ｂ２に分割され、その回折格子の方向は図１２に示すように、互いに直交している。領域２１ｂ１に入射した光束６は、面２１１の正面から見てＡ方向に回折して複数の次数の回折光となり、対物レンズ１６を通って、光ディスク５３で反射され、再び対物レンズ１６を通って、領域２１ｂ２に入射するが、領域２１ｂ２は、領域２１ｂ１に対して回折方向が直交しているため、平面領域２１ａを通る光束６と同じ光路には戻らない。領域２１ｂ２に入射し光束６は、Ｂ方向に回折し複数の次数の回折光となり、光ディスク５３で反射して、領域２１ｂ１に入射するが、回折方向が直交しているため、同様に、平面領域２１ａを通る光束６と同じ光路には戻らない。【００５５】
また、図１３において第２の回折領域２１ｄは２つの領域２１ｄ１と２１ｄ２に分割され、その回折格子の方向は図に示すように、互いに直交している。領域２１ｄ１に入射した光束５は、面２１２の正面から見てＡ方向に回折して複数の次数の回折光となり、対物レンズ１６を通って、光ディスク５２で反射され、再び対物レンズ１６を通って、領域２１ｄ２に入射するが、領域２１ｄ２は、領域２１ｄ１に対して回折方向が直交しているため、平面領域２１ｃを通る光束５と同じ光路には戻らない。領域２１ｄ２に入射し光束５は、Ｂ方向に回折し複数の次数の回折光となり、光ディスク５２で反射して、領域２１ｄ１に入射するが、回折方向が直交しているため、同様に、平面領域２１ｃを通る光束５と同じ光路には戻らない。【００５６】
本実施の形態では、光束６と光束５の回折領域を分けているため、それぞれに適した光路長の差を与えることができる。上記説明で、光束５の回折効率は略９７．５％としたが、光路長の差を半波長にすることで、１００％近く回折させることができる。【００５７】
以上説明したように、本発明により、光ディスク５２、５３への収束する光束５、６と、光ディスク５２、５３からの反射した光束５、６をともに開口制限できるようにした。また、非対称に回折するための回折格子は、実施の形態１の図８、９、１０で説明したようなパターンでもよい。回折方向を光軸を挟んで直交方向にしたが、必ずしも直交方向にする必要はなく、平面領域２１ａ、２１ｃを通る光束６、５と同じ光路に戻らないように、回折方向を設定すればよい。【００５８】
このように、波長λ１の光束４は、鏡筒１８の開口部１８ａで開口数ＮＡ１になるよう開口制限し、波長λ２の光束５は回折開口素子２１の第２の回折領域２１ｄで開口数ＮＡ２になるよう開口制限し、波長λ３の光束６は回折開口素子２１の第１の回折領域２１ｂで開口数ＮＡ３になるよう開口制限することにより、各光ディスク５１、５２、５３に収束する光束４、５、６の開口数を設定することができる。【００５９】
本実施の形態においても、上記の実施の形態１と同様、回折開口素子２１を、対物レンズ１６と別体に構成しても良いし、対物レンズ１６の表面上に形成しても良い。【００６０】
以上、本実施の形態によれば、波長の異なる複数の光束を用いて複数の光ディスクを記録／再生する光ピックアップにおいて、回折開口素子を用いて、各光ディスクに収束する光束の開口数を設定し、十分な開口性能を確保することができる。この回折開口素子は、インジェクションで多量に作製することができるため、安価で実用的な光ピックアップを供給することができる。【００６１】
（実施の形態３）
図１４は、実施の形態１又は実施の形態２の光ピックアップを用いた光ディスク装置の概略構成図である。光ディスク装置１０７は、駆動装置１０１、光ヘッド１０２、電気回路１０３、モータ１０４及びターンテーブル１０５を備える。図１４において光ディスク１００は、ターンテーブル１０５に搭載され、モータ１０４によって回転される。実施の形態１又は２に示した光ピックアップ１０２は、光ディスク１００の所望の情報の存在するトラックのところまで、駆動装置１０１によって移送される。【００６２】
光ピックアップ１０２は、光ディスク１００との位置関係に対応して、フォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号を電気回路１０３へ送る。電気回路１０３はこの信号に対応して、光ピックアップ１０２へ、対物レンズを駆動させるための信号を送る。この信号によって、光ピックアップ１０２は、光ディスク１００に対してフォーカス制御とトラッキング制御とを行い、情報の読み出し、書き込み又は消去を行う。【００６３】
以上の説明において、搭載する光ディスク１００は、保護層厚がｔ１、ｔ２、ｔ３のいずれかの光ディスクである。本実施の形態の光ディスク装置１０７は、実施の形態１又は実施の形態２の光ピックアップを用いるので、１つの光ピックアップにより、記録密度の異なる複数の光ディスクに対応することができる。【００６４】
（実施の形態４）
本実施の形態は、前記実施の形態３に係る光ディスク装置１０７を具備したコンピュータの実施の形態である。図１５は、本実施の形態に係るコンピュータの斜視図である。図１５に示したコンピュータ１０９は、実施の形態３に係る光ディスク装置１０７と、情報の入力を行うためのキーボード１１１とマウス１１２などの入力装置１１６と、入力装置１１６から入力された情報や、光ディスク装置１０７から読み出した情報などに基づいて演算を行うＣＰＵなどの演算装置１０８と、演算装置１０８によって演算された結果の情報を表示するブラウン管や、液晶表示装置などの出力装置１１０とを備えている。【００６５】
なお、コンピュータ１０９は、入力装置１１６及び出力装置１１０を備えず、光ディスク装置１０７及び演算装置１０８のみを備える構成であってもよい。また、コンピュータ１０９は、光ディスク装置１０７に記録する情報を取り込んだり、光ディスク装置１０７によって読み出した情報を外部に出力する有線または無線の入出力端子を搭載してもよい。【００６６】
本実施の形態に係るコンピュータ１０９は、前記実施形態３に係る光ディスク装置１０７を具備しており、異なる種類の光ディスクを安定に記録又は再生できるので、広い用途に使用できる。【００６７】
（実施の形態５）
本実施の形態は、前記実施の形態３に係る光ディスク装置１０７を具備した光ディスクレコーダの実施の形態である。図１６は、本実施の形態に係る光ディスクレコーダの斜視図である。図１６に示した光ディスクレコーダ１１５は、実施の形態３に係る光ディスク装置１０７と、画像信号を光ディスク装置１０７によって、光ディスクへ記録する情報信号に変換する記録信号処理回路１１３を備えている。【００６８】
光ディスクレコーダ１１５は、光ディスク装置１０７から得られる情報信号を、画像信号に変換する再生信号処理回路１１４も有することが望ましい。この構成によれば、既に記録した部分を再生することも可能となる。さらに、情報を表示するブラウン管、液晶表示装置などの出力装置１１０を備えてもよい。【００６９】
本実施の形態に係る光ディスクレコーダ１１５は、前記実施形態３に係る光ディスク装置１０７を具備しており、異なる種類の光ディスクを安定に記録又は再生できるので、広い用途に使用できる。【００７０】
なお、上述した具体的実施の形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。【００７１】
本発明の望ましい第１の構成に係る光ピックアップは、波長λ１の光を出射する第１の光源と、波長λ２の光を出射する第２の光源と、波長λ３の光を出射する第３の光源と、保護層厚ｔ１の第１の光ディスクに対しては波長λ１の光を収束し、保護層厚ｔ２の第２の光ディスクに対しては波長λ２の光を収束し、保護層厚ｔ３の第３の光ディスクに対しては波長λ３の光を収束する対物レンズと、光ディスクからの反射光を検出する光検出器と、光源からの出射光と光ディスクからの反射光とを透過又は回折させる回折開口素子とを備え、前記回折開口素子は、光軸を中心とする内半径がＲ１で、外半径がＲ２（Ｒ２＞Ｒ１）以上である環状の第１の回折領域と、前記光軸を中心とする内半径がＲ２である環状の第２の回折領域と、を有し、前記第１の回折領域は、波長λ１の光と波長λ２の光とを透過させ、波長λ３の光の回折方向が前記光軸に対して非対称となるように構成され、前記第２の回折領域は、波長λ１の光を透過させ、波長λ２の光の回折方向が前記光軸に対して非対称となるように構成される。【００７２】
上記の光ピックアップでは、３波長λ１、λ２、λ３を用いた光学系において、回折開口素子の第１及び第２の回折領域の回折方向を光軸に対して非対称になるよう構成することにより、光源からの出射光も光ディスクからの反射光も開口制限することができる。【００７３】
上記の光ピックアップにおいて、前記第１及び第２の回折領域は、前記回折開口素子の一方の面に形成されており、前記第１の回折領域の前記光軸を中心とする外半径はＲ２であることが望ましい。【００７４】
この構成によれば、回折開口素子の開口制限により発生した回折光が、光ディスクから反射して再び回折開口素子で回折しても、開口内を通る光と同じ光路にならず、回折光が光検出器で受光されることはない。【００７５】
上記の光ピックアップにおいて、前記第１の回折領域は、前記回折開口素子の一方の面に形成されており、前記第２の回折領域は、前記回折開口素子の他方の面に形成されていることが望ましい。【００７６】
この構成によれば、回折開口素子の開口制限により発生した回折光が、光ディスクで反射して再び回折開口素子で回折しても、開口内を通る光と同じ光路にならず、回折光が光検出器で受光されることはない。また、第１の回折領域と第２の回折領域を異なる面に形成するので、λ２とλ３の光を各々最適に回折させることができる。【００７７】
上記の光ピックアップにおいて、前記回折開口素子は、前記対物レンズと別体で構成されることが望ましい。【００７８】
この構成によれば、回折開口素子を大量生産することができ、生産コストの低減を図ることができる。【００７９】
上記の光ピックアップにおいて、前記対物レンズが、前記第１の光ディスクに対しては波長λ１の光を開口数ＮＡ１で収束し、前記第２の光ディスクに対しては波長λ２の光を開口数ＮＡ２で収束し、前記第３の光ディスクに対しては波長λ３の光を開口数ＮＡ３で収束するとき、前記第１の回折領域の内半径Ｒ１の円周上の位置を通る波長λ３の光が開口数ＮＡ３に相当し、前記第２の回折領域の内半径Ｒ２の円周上の位置を通る波長λ２の光が開口数ＮＡ２に相当することが望ましい。【００８０】
この構成によれば、第１の回折領域で波長λ３の光の開口数をＮＡ３とし、第２の回折領域で波長λ２の光の開口数をＮＡ２となるように開口制限することができる。【００８１】
上記の光ピックアップにおいて、前記開口数ＮＡ１、ＮＡ２及びＮＡ３は、ＮＡ１＞ＮＡ２＞ＮＡ３の関係にあることが望ましい。【００８２】
この構成によれば、対物レンズの開口数が異なる光ディスクのそれぞれの光の開口制限を行うことができる。【００８３】
上記の光ピックアップにおいて、前記開口数ＮＡ１は０．８５であり、前記開口数ＮＡ２は０．６から０．６５であり、前記開口数ＮＡ３は０．４５から０．５であることが望ましい。【００８４】
この構成によれば、対物レンズの開口数の異なるＣＤ、ＤＶＤ及びＢＤのそれぞれの光の開口制限を行うことができる。【００８５】
上記の光ピックアップにおいて、前記第１の回折領域は、回折格子の方向により複数の第１の領域に分割され、当該分割された第１の領域の回折格子の方向が、前記光軸を挟んで対称位置にある第１の領域の回折格子の方向と異なるように構成され、前記第２の回折領域は、回折格子の方向により複数の第２の領域に分割され、当該分割された第２の領域の回折格子の方向が、前記光軸を挟んで対称位置にある第２の領域の回折格子の方向と異なるように構成されることが望ましい。【００８６】
この構成によれば、光源からの光が回折開口素子で回折したときの回折方向と、光ディスクからの反射光が再び回折開口素子で回折したときの回折方向とが一致しないため、回折光が光検出器に受光されることはない。【００８７】
上記の光ピックアップにおいて、前記第１の回折領域は、前記第１の領域の回折格子の方向が、前記光軸を挟んで対称位置にある第１の領域の回折格子の方向と直交するように構成され、前記第２の回折領域は、前記第２の領域の回折格子の方向が、前記光軸を挟んで対称位置にある第２の領域の回折格子の方向と直交するように構成されることが望ましい。【００８８】
この構成によれば、光源からの光が回折開口素子で回折したときの回折方向と、光ディスクからの反射光が再び回折開口素子で回折したときの回折方向とが直交するため、回折光が光検出器に受光されることはない。【００８９】
上記の光ピックアップにおいて、前記回折開口素子は、前記回折開口素子の波長λ３の光に対する屈折率をｎ３、前記第１の回折領域の回折格子の深さをｈ１とするとき、
ｋ３＝ｈ１×（ｎ３−１）／λ３
２．４≦ｋ３≦２．６
の関係を満たすように構成されることが望ましい。【００９０】
この構成によれば、前記第１の回折領域を通る波長λ１とλ２の光束を透過し、波長λ３の光束を回折させることができる。【００９１】
上記の光ピックアップにおいて、前記回折開口素子は、前記回折開口素子の波長λ２の光に対する屈折率をｎ２、前記第２の回折領域の回折格子の深さをｈ２とするとき、
ｋ２＝ｈ２×（ｎ２−１）／λ２
０．４≦ｋ２≦０．６
の関係を満たすように構成されることが望ましい。【００９２】
この構成によれば、前記第２の回折領域を通る波長λ１の光束を透過し、波長λ２とλ３の光束を回折させることができる。【００９３】
上記の光ピックアップにおいて、前記回折開口素子は、前記回折開口素子の波長λ２の光に対する屈折率をｎ２、前記第２の回折領域の回折格子の深さをｈ２とするとき、
ｋ２＝ｈ２×（ｎ２−１）／λ２
２．４≦ｋ２≦２．６
の関係を満たすように構成されることが望ましい。【００９４】
この構成によれば、前記第２の回折領域を通る波長λ１の光束を透過し、波長λ２の光束を回折させることができる。【００９５】
上記の光ピックアップにおいて、前記回折開口素子は、前記回折開口素子の波長λ２の光に対する屈折率をｎ２、前記第２の回折領域の回折格子の深さをｈ２とするとき、
ｋ２＝ｈ２×（ｎ２−１）／λ２
３．４≦ｋ２≦３．６
の関係を満たすように構成されることが望ましい。【００９６】
この構成によれば、前記第２の回折領域を通る波長λ１の光束を透過し、波長λ２の光束を回折させることができる。【００９７】
上記の光ピックアップにおいて、前記保護層の厚みｔ１、ｔ２及びｔ３は、ｔ１＜ｔ２＜ｔ３の関係にあることが望ましい。【００９８】
この構成によれば、保護層の厚みの異なる光ディスクを記録／再生することができる。【００９９】
上記の光ピックアップにおいて、前記保護層の厚みｔ１が略０．０７５ｍｍあるいは略０．１ｍｍであり、前記保護層の厚みｔ２が略０．６ｍｍであり、前記保護層の厚みｔ３が略１．２ｍｍであることが望ましい。【０１００】
この構成によれば、保護層の厚みの異なるＢＤとＤＶＤおよびＣＤ用の光ディスクを記録／再生することができる。【０１０１】
上記の光ピックアップにおいて、前記波長λ１は３９０ｎｍから４２０ｎｍの波長帯域にあり、前記波長λ２は６４０ｎｍから６８０ｎｍの波長帯域にあり、前記波長λ３は７５０ｎｍから８３０ｎｍの波長帯域にあることが望ましい。【０１０２】
この構成によれば、波長の異なるＤとＤＶＤおよびＣＤ用の光ディスクを記録／再生することができる。【０１０３】
本発明の望ましい第２の構成に係る光ディスク装置は、上記のいずれかの光ピックアップと、光ディスクを回転するモータと、前記光ピックアップから得られる信号に基づいて、前記モータ、前記光ピックアップに用いた光学レンズ及び、前記光ピックアップに用いた光源の少なくともいずれかを制御及び駆動する電気回路とを備える。【０１０４】
上記の光ディスク装置では、モータによって、第１の光ディスク、第２の光ディスク及び第３の光ディスクが回転され、電気回路によって、光ヘッドから得られる信号に基づいて、モータ、光ヘッドに用いた光学レンズ、及び光ヘッドに用いた光源の少なくとも１つが制御及び駆動されるので、上記の光ヘッドを光ディスク装置に適用することができる。【０１０５】
本発明の望ましい第３の構成に係るコンピュータは、上記の光ディスク装置と、入力された情報及び前記光ディスク装置から再生された情報の少なくともいずれかに基づいて演算を行う演算装置と、前記入力された情報、前記光ディスク装置から再生された情報及び前記演算装置によって演算された結果の少なくともいずれかを出力する出力装置とを備える。【０１０６】
上記のコンピュータでは、演算装置によって、入力装置又は入力端子から入力された情報及び光ディスク装置から再生された情報の少なくともいずれかに基づいて演算が行われ、出力装置又は出力端子によって、入力装置又は入力端子から入力された情報、光ディスク装置から再生された情報及び演算装置によって演算された結果の少なくともいずれかが出力されるので、上記の光ヘッドを備える光ディスク装置をコンピュータに適用することができる。【０１０７】
本発明の望ましい第４の構成に係る光ディスクレコーダは、上記の光ディスク装置と、画像情報を前記光ディスク装置に記録する信号に変換する記録用信号処理回路と、前記光ディスク装置から得られる信号を画像情報に変換する再生用信号処理回路とを備える。【０１０８】
上記の光ディスクレコーダでは、記録用信号処理回路によって、画像情報が光ディスク装置に記録する信号に変換され、再生用信号処理回路によって、光ディスク装置から得られる信号が画像情報に変換されるので、上記の光ヘッドを備える光ディスク装置を光ディスクレコーダに適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明に係る光ピックアップは、異なる種類の光ディスクの互換再生や互換記録を１つの対物レンズを用いて実現し、光ディスクが異なっても最適な開口数に設定でき、安定した情報の再生又は記録ができる。よって、この応用機器である光ディスク装置、コンピュータ、光ディスクレコーダなどに適している。
【図１】
2007058348.tif 000003
【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】
2007058348.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
2007058348.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
2007058348.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成20年4月24日(2008.4.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長λ１の光を出射する第１の光源と、
波長λ２の光を出射する第２の光源と、
波長λ３の光を出射する第３の光源と、
保護層厚ｔ１の第１の光ディスクに対しては波長λ１の光を収束し、保護層厚ｔ２の第２の光ディスクに対しては波長λ２の光を収束し、保護層厚ｔ３の第３の光ディスクに対しては波長λ３の光を収束する対物レンズと、
光ディスクからの反射光を検出する検出器と、
光源からの出射光と光ディスクからの反射光とを透過又は回折させる回折開口素子と
を備え、
前記回折開口素子は、
光軸を中心とする内半径がＲ１で、外半径がＲ２（Ｒ２＞Ｒ１）以上である環状の第１の回折領域と、
前記光軸を中心とする内半径がＲ２である環状の第２の回折領域と、を有し、
前記第１の回折領域は、波長λ１の光と波長λ２の光とを透過させ、波長λ３の光の回折方向が前記光軸に対して非対称となるように構成され、
前記第２の回折領域は、波長λ１の光を透過させ、波長λ２の光の回折方向が前記光軸に対して非対称となるように構成されたことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２】
前記第１及び第２の回折領域は、前記回折開口素子の一方の面に形成されており、
前記第１の回折領域の前記光軸を中心とする外半径はＲ２であることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
【請求項３】
前記第１の回折領域は、前記回折開口素子の一方の面に形成されており、前記第２の回折領域は、前記回折開口素子の他方の面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
【請求項４】
前記回折開口素子は、前記対物レンズと別体で構成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光ピックアップ。
【請求項５】
前記対物レンズが、前記第１の光ディスクに対しては波長λ１の光を開口数ＮＡ１で収束し、前記第２の光ディスクに対しては波長λ２の光を開口数ＮＡ２で収束し、前記第３の光ディスクに対しては波長λ３の光を開口数ＮＡ３で収束するとき、
前記第１の回折領域の内半径Ｒ１の円周上の位置を通る波長λ３の光が開口数ＮＡ３に相当し、前記第２の回折領域の内半径Ｒ２の円周上の位置を通る波長λ２の光が開口数ＮＡ２に相当することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光ピックアップ。
【請求項６】
前記開口数ＮＡ１、ＮＡ２及びＮＡ３は、ＮＡ１＞ＮＡ２＞ＮＡ３の関係にあることを特徴とする請求項５に記載の光ピックアップ。
【請求項７】
前記開口数ＮＡ１は０．８５であり、前記開口数ＮＡ２は０．６から０．６５であり、前記開口数ＮＡ３は０．４５から０．５であることを特徴とする請求項６に記載の光ピックアップ。
【請求項８】
前記第１の回折領域は、回折格子の方向により複数の第１の領域に分割され、当該分割された第１の領域の回折格子の方向が、前記光軸を挟んで対称位置にある第１の領域の回折格子の方向と異なるように構成され、
前記第２の回折領域は、回折格子の方向により複数の第２の領域に分割され、当該分割された第２の領域の回折格子の方向が、前記光軸を挟んで対称位置にある第２の領域の回折格子の方向と異なるように構成されたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の光ピックアップ。
【請求項９】
前記第１の回折領域は、前記第１の領域の回折格子の方向が、前記光軸を挟んで対称位置にある第１の領域の回折格子の方向と直交するように構成され、
前記第２の回折領域は、前記第２の領域の回折格子の方向が、前記光軸を挟んで対称位置にある第２の領域の回折格子の方向と直交するように構成されたことを特徴とする請求項８に記載の光ピックアップ。
【請求項１０】
前記回折開口素子は、前記回折開口素子の波長λ３の光に対する屈折率をｎ３、前記第１の回折領域の回折格子の深さをｈ１とするとき、
ｋ３＝ｈ１×（ｎ３−１）／λ３
２．４≦ｋ３≦２．６
の関係を満たすように構成されたことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の光ピックアップ。
【請求項１１】
前記回折開口素子は、前記回折開口素子の波長λ２の光に対する屈折率をｎ２、前記第２の回折領域の回折格子の深さをｈ２とするとき、
ｋ２＝ｈ２×（ｎ２−１）／λ２
０．４≦ｋ２≦０．６
の関係を満たすように構成されたことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の光ピックアップ。
【請求項１２】
前記回折開口素子は、前記回折開口素子の波長λ２の光に対する屈折率をｎ２、前記第２の回折領域の回折格子の深さをｈ２とするとき、
ｋ２＝ｈ２×（ｎ２−１）／λ２
２．４≦ｋ２≦２．６
の関係を満たすように構成されたことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の光ピックアップ。
【請求項１３】
前記回折開口素子は、前記回折開口素子の波長λ２の光に対する屈折率をｎ２、前記第２の回折領域の回折格子の深さをｈ２とするとき、
ｋ２＝ｈ２×（ｎ２−１）／λ２
３．４≦ｋ２≦３．６
の関係を満たすように構成されたことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の光ピックアップ。
【請求項１４】
前記保護層の厚みｔ１、ｔ２及びｔ３は、ｔ１＜ｔ２＜ｔ３の関係にあることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の光ピックアップ。
【請求項１５】
前記保護層の厚みｔ１が略０．０７５ｍｍあるいは略０．１ｍｍであり、前記保護層の厚みｔ２が略０．６ｍｍであり、前記保護層の厚みｔ３が略１．２ｍｍであることを特徴とする請求項１４に記載の光ピックアップ。
【請求項１６】
前記波長λ１は３９０ｎｍから４２０ｎｍの波長帯域にあり、前記波長λ２は６４０ｎｍから６８０ｎｍの波長帯域にあり、前記波長λ３は７５０ｎｍから８３０ｎｍの波長帯域にあることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の光ピックアップ。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれかに記載の光ピックアップと、
光ディスクを回転するモータと、
前記光ピックアップから得られる信号に基づいて、前記モータ、前記光ピックアップに用いた光学レンズ及び、前記光ピックアップに用いた光源の少なくともいずれかを制御及び駆動する電気回路と
を備えることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の光ディスク装置と、
入力された情報及び前記光ディスク装置から再生された情報の少なくともいずれかに基づいて演算を行う演算装置と、
前記入力された情報、前記光ディスク装置から再生された情報及び前記演算装置によって演算された結果の少なくともいずれかを出力する出力装置と
を備えることを特徴とするコンピュータ。
【請求項１９】
請求項１７に記載の光ディスク装置と、
画像情報を前記光ディスク装置に記録する信号に変換する記録用信号処理回路と、
前記光ディスク装置から得られる信号を画像情報に変換する再生用信号処理回路と
を備えることを特徴とする光ディスクレコーダ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクなどの光情報媒体上に、情報を記録あるいは再生、消去を行う光ピックアップと、この光ピックアップを用いた光ディスク装置と、その装置を応用したパーソナルコンピュータと、ビデオ・オーディオ信号を記録する光ディスクレコーダ等のシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクの第１世代といえるコンパクトディスク（以下、ＣＤと記す）では、対物レンズの開口数を０．４５から０．５とし、波長７８０ｎｍの赤外光を用いて、保護層厚１．２ｍｍの光ディスクに記録または再生（以下、記録／再生と記す）している。なお、本明細書中において、保護層とは光ディスクに光束が入射する面から情報記録面までの透明な媒体を指す。また、第２世代のデジタルバーサタイルディスク（以下、ＤＶＤと記す）では、対物レンズの開口数を０．６とし、波長６５５ｎｍの赤色光を用いて、保護層厚０．６ｍｍの光ディスクに記録／再生している。そして、第３世代のブルーレイディスク（以下、ＢＤと記す）では、対物レンズの開口数を０．８５とし、波長４０５ｎｍの青色光を用いて、保護層厚０．１ｍｍまたは０．０７５ｍｍの光ディスクに記録／再生している。
【０００３】
このように、第３世代の光ディスクは、波長の短い青色レーザと、開口数の大きい光学系を用いて、従来以上に高密度化を図っており、今後の拡大が期待されている。しかし、高密度光ディスクであるＢＤにおいても、ＤＶＤやＣＤで蓄積された資産の継承が望まれ、これらの光ディスクに記録／再生できる小型で安価な光ディスク装置が求められている。このため、保護層厚の異なる光ディスクを１つの対物レンズにより記録／再生できる３波長対応の光ピックアップか開発されている。この光ピックアップにおいては、保護層厚の差による球面収差を主にホログラム等を用いて補正し、開口を光学フィルターや回折素子を用いて規制している。
【０００４】
従来より、異なる種類の光ディスクに、異なる波長の光束を開口制限して記録／再生する構成が開示されている。この構成を図１７を用いて説明する。図１７は従来の光ピックアップの一例の概略構成を示している。図１７において、青色レーザ６０から出射した波長４０５ｎｍの光束６１は、コリメートレンズ６２により平行光束に集光され後、偏光ビームスプリッタ６３、ダイクロイックプリズム６４を透過して、ミラー６５で反射し、１／４波長板６６で円偏光とされ、波長選択アパーチャー６７を透過し、対物レンズ６８により、保護層厚０．１ｍｍの光ディスク５１上に開口数ＮＡ１で収束する。光ディスク５１から反射した光は、対物レンズ６８、波長選択アパーチャー６７、１／４波長板６６を透過して、往路と直交した直線偏光になり、偏光ビームスプリッタ６３で反射して、検出レンズ６９により収束され、光検出器７１の受光面に入射する。その出力信号を用いて、情報信号と制御信号を得る。
【０００５】
ホログラムユニット７２は、赤色レーザ７２ａ、赤外レーザ７２ｂ、ホログラム７２ｃ、受光素子７２ｄ、７２ｅを一体化して構成されている。赤色レーザ７２ａから出射した光束７３は、コリメートレンズ７４により集光され、ダイクロイックプリズム６４、ミラー６５で反射して、１／４波長板６６で円偏光となり、波長選択アパーチャー６７で開口を規制され、対物レンズ６８により、保護層厚０．６ｍｍの光ディスク５２上に開口数ＮＡ２で収束する。光ディスク５２から反射した光は、対物レンズ６８、波長選択アパーチャー６７、１／４波長板６６を透過して、往路と直交した直線偏光になり、ダイクロイックプリズム６４を反射して、コリメートレンズ７４により収束され、ホログラム７２ｃで回折して、受光素子７２ｄに入射する。受光素子７２ｄの出力より情報信号と制御信号を得る。
【０００６】
また、赤外レーザ７２ｂから出射した光束７５は、コリメートレンズ７４により集光され、ダイクロイックプリズム６４、ミラー６５で反射して、１／４波長板６６で円偏光となり、波長選択アパーチャー６７で開口を規制され、対物レンズ６８により、保護層厚１．２ｍｍの光ディスク５３上に開口数ＮＡ３で収束する。光ディスク５３から反射した光は、対物レンズ６８、波長選択アパーチャー６７、１／４波長板６６を透過して、往路と直交した直線偏光になり、ダイクロイックプリズム６４を反射して、コリメートレンズ７４により収束され、ホログラム７２ｃで回折して、受光素子７２ｅに入射する。受光素子７２ｅの出力より情報信号と制御信号を得る。
【０００７】
なお、各ディスクの保護層厚の差により発生する球面収差の補正は球面収差補正手段（図示せず）により行なっている。
【０００８】
波長選択アパーチャー６７を図１８に示す。図１８において、波長選択アパーチャー６７の中心部６７ａは、開口数ＮＡ３に相当する領域であって、光束６１、７３、７５を透過するように光学多層膜が形成されている。中周部６７ｂは開口数ＮＡ３からＮＡ２に相当する領域であり、光束６１と光束７３を透過し、光束７５を反射するように光学多層膜が形成されている。また、外周部６７ｃは開口数ＮＡ２より大きな領域であり、光束６１を透過し、光束７３と光束７５を反射するように光学多層膜が形成されている。よって、光束７５は開口数ＮＡ３で光ディスク５３に収束し、光束７３は開口数ＮＡ２で光ディスク５２に収束する。なお、中心部６７ａは、ここを透過した光束６１、７３の位相と、中周部６７ｂ、外周部６７ｃを透過した光束６１、７３の位相を合わせるため、光学多層膜を形成する必要がある（たとえば特許文献１）。
【０００９】
第２の従来例としては、回折素子を用いて開口制限する光ピックアップの構成が開示されている。この構成について、図１９を用いて説明する。図１９は従来の光ピックアップの一例の概略構成を示す。青色レーザ８０から出射した波長４０５ｎｍの光束８１は、コリメートレンズ８２により平行光束に集光された後、偏光ビームスプリッタ８３、ビームエキスパンダー８４、偏光ビームスプリッタ８５、回折光学素子８６を透過して、対物レンズ８７により保護層厚０．１ｍｍの光ディスク５１上に開口数ＮＡ１で収束する。光ディスク５１から反射した光は、再び対物レンズ８７、回折光学素子８６、偏光ビームスプリッタ８５、ビームエキスパンダー８４を通過し、偏光ビームスプリッタ８３で反射して、検出レンズ８８により非点収差が与えられ、光検出器８９の受光面上に収束する。光検出器８９からは情報信号と制御信号が検出される。
【００１０】
また、赤色レーザ９０から出射した波長６５５ｎｍの光束９１は、偏光ビームスプリッタ９２、９３を通過し、コリメートレンズ９４により平行光束に集光された後、偏光ビームスプリッタ８５で反射し、回折光学素子８６により光束径が規制され、対物レンズ８７によって保護層０．６ｍｍの光ディスク５２上に開口数ＮＡ２で収束する。光ディスク５２から反射した光は、再び対物光レンズ８７、回折光学素子８６を通過し、偏光ビームスプリッタ８５で反射して、コリメートレンズ９４により収束され、偏光ビームスプリッタ９３で反射し、検出レンズ９５によって非点収差を与えられ、光検出器９６の受光面上に収束する。光検出器９６から情報信号と制御信号が検出される。
【００１１】
次に、赤外レーザ９７から出射した波長７８０ｎｍの光束９８は、偏光ビームスプリッタ９２で反射し、偏光ビームスプリッタ９３を通過して、コリメートレンズ９４により平行光束に集光された後、偏光ビームスプリッタ８５で反射し、回折光学素子８６により光束径が規制され、対物レンズ８７によって保護層１．２ｍｍの光ディスク５３上に開口数ＮＡ３で収束する。光ディスク５３から反射した光は、再び対物レンズ８７、回折光学素子８６を通過し、偏光ビームスプリッタ８５で反射され、コリメートレンズ９４により収束され、偏光ビームスプリッタ９３で反射し、検出レンズ９５によって非点収差を与えられ、光検出器９６の受光面上に収束する。光検出器９６から情報信号と制御信号が検出される。
【００１２】
なお、各ディスクの保護層厚の差により発生する球面収差は、別途設けられたホログラムにより補正される。
【００１３】
回折光学素子８６を図２０Ａ及び図２０Ｂに示す。図２０Ａにおいて、回折光学素子８６は、開口数がＮＡ３に相当する範囲で回折構造のない領域８６１と、開口数がＮＡ３からＮＡ２に相当する範囲で回折構造８６ａを備える領域８６２と、開口数がＮＡ２に相当する範囲の外側で回折構造８６ｂを備える領域８６３とからなり、各回折構造は図２０Ｂに示すような階段構造になっている。回折構造８６ａは階段構造の１段が波長λ１及びλ２の略整数倍の光路差が発生するよう設定されており、光束８１、９１は回折されずに透過し、光束９８は回折して不要光となる。回折構造８６ｂは階段構造の１段が波長λ１の略整数倍の光路差が発生するよう設定されており、光束８１は回折されずに透過し、光束９１、９８は回折して不要光となる。よって、光束９８は開口数ＮＡ３で光ディスク５３に収束し、光束９１は開口数ＮＡ２で光ディスク５２に収束する（たとえば特許文献２）。
【特許文献１】特開２００３−２５５２２１号公報（第１２−１３頁、図１０）
【特許文献２】特開２００５−２５９３３２号公報（第２０−２４頁、図１、２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
第１の従来例では、波長選択アパーチャー６７によりＤＶＤとＣＤの開口制限を行うため、１つの面に３種類の光学多層膜を設ける必要がある。この光学多層膜は、高屈折率の誘電体膜として、例えば青色光に対して透過率が良好なＴａ２Ｏ５を用い、低屈折率の誘電体膜としてＳｉＯ２を用いて、交互に積層して構成することができる。このような光学多層膜を形成するには、まず、金属膜を蒸着した後、ホトレジストにより中周部６７ｂと外周部６７ｃをマスキングして、中心部６７ａの金属膜をエッチングにより除去し、光束６１、光束７３及び光束７５が透過する光学多層膜を蒸着する。その後、中周部６７ｂと外周部６７ｃの金属膜と光学多層膜をリフトオフにより除去し、内周部６７ａの光学多層膜が完成する。次に、再び、金属膜を蒸着した後、ホトレジストにより中心部６７ａと外周部６７ｃをマスキングして、中周部６７ｂの金属膜をエッチングにより除去し、光束６１と光束７３が透過し光束７５が反射する光学多層膜を蒸着する。その後、中心部６７ａと外周部６７ｃの金属膜と光学多層膜をリフトオフにより除去し、中周部６７ｂの光学多層膜が完成する。次に、光束６１が透過し光束７３と光束７５が反射する外周部６７ｃの光学多層膜を同様の行程により形成する。
【００１５】
このように、光学多層膜を用いた波長選択アパーチャーは、金属膜の蒸着、マスキング、光学多層膜の蒸着、リフトオフの行程を３回繰り返すため、製造プロセスが複雑になり、製造コストが高くなるという課題がある。
【００１６】
第２の従来例では、回折光学素子８６によりＤＶＤおよびＣＤの開口制限を行っている。領域８６２を通る光束９８は光ディスク５３の情報記録面に収束しないように、回折構造８６ａで回折し、領域８６３を通る光束９１、９８は光ディスク５２、５３の情報記録面に収束しないように、回折構造８６ｂで回折している。このような構成では、光ディスクの情報記録面に収束する光束の開口制限はできるが、光ディスクから反射した回折光が、再び回折開口素子８６で回折すると、領域８６１を通り光ディスク５３で反射した光束と同一の光路になって、光検出器９６に受光されてしまう。これを図２１を用いて説明する。
【００１７】
図２１は対物レンズ８７と回折光学素子８６の断面図であり、光ディスク５３に収束する光の伝搬を示す。領域８６２を通る光束９８は回折構造８６ａで回折し、例えば＋１次回折光は図のような光路を通って、光ディスク５３に到達し、光ディスク５３の情報記録面で反射する。光ディスク５３で反射した＋１次回折光は、再び回折構造８６ａに入射し回折する。この＋１次回折光の回折で発生する−１次回折光は、光束９８が領域８６１を回折作用を受けずに透過し、光ディスク５３で反射して戻る光束と同じ光路になり、光検出器９６に入射する。また、回折構造８６ａで発生した−１次回折光が、光ディスク５３で反射し、再び回折して＋１次回折光になると、同じように光検出器９６に入射する。これは、＋１次回折光と−１次回折光だけではなく、ｍを自然数とするとき、＋ｍ次回折光と−ｍ次回折光についても同様に、領域８６１を透過した光束と同じ光路になり、光検出器９６に入射する。さらに、回折構造８６ｂで回折する光束９１、９８についても同様である。つまり、往路の開口制限はできても、復路の開口制限はできず、再生信号あるいは制御信号に不要光が重畳して信号品質を劣化させることになる。
【００１８】
なお、回折構造８６ａ、８６ｂは、図２０Ｂのように階段状になっており、特定の回折光を強く発生させることにより、上記回折光が光検出器に入射する際の光量を低減させる効果はあるが、回折構造を鋸歯形状にすることはできず、光検出器９６に入射する回折光を避けることはできない。また、回折構造を階段状にすることで、溝が深くなり、形状誤差による透過ロス、回折ロスが増加する。
【００１９】
本発明は、前記のような従来の問題を解決した開口制限手段を提供するものであり、異なる種類の光ディスクの互換再生や互換記録を１つの対物レンズを用いて実現し、安価で安定して情報の記録／再生ができる光ピックアップ、光ディスク装置、コンピュータ及び光ディスクレコーダを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
前記目的を達成するために、本発明の望ましい第１の構成に係る光ピックアップは、波長λ１の光を出射する第１の光源と、波長λ２の光を出射する第２の光源と、波長λ３の光を出射する第３の光源と、保護層厚ｔ１の第１の光ディスクに対しては波長λ１の光を収束し、保護層厚ｔ２の第２の光ディスクに対しては波長λ２の光を収束し、保護層厚ｔ３の第３の光ディスクに対しては波長λ３の光を収束する対物レンズと、光ディスクからの反射光を検出する光検出器と、光源からの出射光と光ディスクからの反射光とを透過又は回折させる回折開口素子とを備え、前記回折開口素子は、光軸を中心とする内半径がＲ１で、外半径がＲ２（Ｒ２＞Ｒ１）以上である環状の第１の回折領域と、前記光軸を中心とする内半径がＲ２である環状の第２の回折領域と、を有し、前記第１の回折領域は、波長λ１の光と波長λ２の光とを透過させ、波長λ３の光の回折方向が前記光軸に対して非対称となるように構成され、前記第２の回折領域は、波長λ１の光を透過させ、波長λ２の光の回折方向が前記光軸に対して非対称となるように構成される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、１つの対物レンズによりＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤを記録／再生する光ピックアップにおいて、各波長の光を、各光ディスクに応じて開口制限する手段として、光学多層膜を用いた光学フィルターによらず、回折開口素子により十分な開口制限作用を持たせるように構成したものである。回折開口素子はインジェクションにより多量で安価に作製することができ、複数の光ディスクを記録／再生する互換ヘッドを廉価に提供できる。この結果、今後の高密度光ディスクの普及に貢献できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における光ピックアップを示す構成図である。図１において、光ピックアップは、青色レーザ１、赤色レーザ２、赤外レーザ３、回折格子７、８、９、ダイクロイックプリズム１０、１１、ビームスプリッタ１２、コリメートレンズ１３、波長板１４、ミラー１５、対物レンズ１６、回折開口素子１７、鏡筒１８、検出レンズ１９、光検出器２０を備える。
【００２４】
青色レーザ１は波長λ１（略４０５ｎｍ）の光を出射する。赤色レーザ２は波長λ２（略６５５ｎｍ）の光を出射する。赤外レーザ３は波長λ３（略７８０ｎｍ）の光を出射する。光ディスク５１は保護層厚ｔ１が約０．０７５ｍｍまたは約０．１ｍｍの光ディスクであり、波長λ１の光束によって記録／再生される光情報媒体、例えばＢＤ用の光ディスクである。光ディスク５２は保護層厚ｔ２が約０．６ｍｍの光ディスクであり、波長λ２の光束によって記録／再生される光情報媒体、例えばＤＶＤ用の光ディスクである。光ディスク５３は保護層厚ｔ３が約１．２ｍｍの光ディスクであり、波長λ３の光束によって記録／再生される光情報媒体、例えばＣＤ用の光ディスクである。図１では光ディスク５１を実線で示し、光ディスク５２を点線で示し、光ディスク５３を一点鎖線で示し、光束が入射する面から情報記録面までの保護層のみを示している。実際には、光ディスク５１、５２、５３は、機械的強度を確保し、外形をＣＤと同じ１．２ｍｍにするため、基材を張り合わせている。光ディスク５２は、厚み０．６ｍｍの基材を張り合わせ、光ディスク５１は厚み１．１ｍｍの基材を張り合わせているが、本発明の図面では、簡単にするため、基材は省略している。対物レンズ１６は光ディスク５１、５２、５３に光を収束させる。対物レンズ１６は、レンズ表面にはホログラム１６ａが形成されている。ホログラム１６ａで発生する回折光の波長依存性を利用して、光ディスク５１、５２、５３の保護層厚の違いによる球面収差を補正する。このように構成された光ピックアップの動作について説明する。
【００２５】
記録密度の高い光ディスク５１を記録／再生する際には、青色レーザ１から出射した波長λ１の光束４が回折格子７により主光束と２つの副光束に分けられ、ダイクロイックプリズム１０、１１を透過して、ビームスプリッタ１２に入射する。ダイクロイックプリズム１０は波長λ１の光を透過し、波長λ２の光を反射するよう構成され、ダイクロイックプリズム１１は波長λ１とλ２の光を透過し、波長λ３の光を反射するよう構成されている。また、ビームスプリッタ１２は、波長λ１、λ２の光に対しては、偏光面が入射面に水平方向の直線偏光（以下、Ｓ偏光と記す）を反射し、それと直交する方向の直線偏光（以下、Ｐ偏光と記す）を透過する偏光分離特性を持ち、波長λ３の光に対してはＳ偏光の一部を反射し、Ｓ偏光の一部を透過する特性を持った光路分岐素子である。青色レーザ１から出射した光束４は、Ｓ偏光でビームスプリッタ１２に入射するよう設定されており、ビームスプリッタ１２を反射して、コリメートレンズ１３により集光され、波長板１４で直線偏光から円偏光に変換される。コリメートレンズ１３は矢印Ｘの方向に移動可能に構成され、光ディスク５１の保護層厚ｔ１が０．０７５ｍｍのときは、コリメートレンズ１３を発光点から遠ざける方向に移動させ、保護層厚ｔ１が０．１ｍｍのときは、コリメートレンズ１３を発光点に近づける方向に移動させて、球面収差が少なくなる位置に設定し、２層の光ディスク５１に対応している。波長板１４は波長λ１、λ２の光に対しては、１／４波長板として作用し、波長λ３の光に対しては、波長板として作用しないよう設計されている。さらに、光束４はミラー１５で反射し、回折開口素子１７を透過して、鏡筒１８に設けられた開口１８ａにより開口数ＮＡ１になるよう開口制限され、対物レンズ１６に入射する。ここで、光束４は、対物レンズ１６のレンズ面に形成されたホログラム１６ａにより回折し、対物レンズ１６の屈折作用を受け、保護層厚ｔ１を通して、光ディスク５１の情報記録面に開口数ＮＡ１で収束する。光ディスク５１の情報記録面で反射した光束４は、往路と反対回りの円偏光となり、もとの光路を逆にたどって、対物レンズ１６、回折開口素子１７を通り、波長板１４によりＰ偏光に変換され、コリメートレンズ１３により収束されて、ビームスプリッタ１２を透過する。収束光となった光束４は、検出レンズ１９によって非点収差が与えられ、光検出器２０に入射し、受光素子２０ａにより光電変換される。検出レンズ１９はビームスプリッタ１２の入射面に対して４５°傾いた方向にレンズ作用をもつシリンドリカルレンズにより構成されている。光束４に非点収差が与えられることにより、非点収差法によるフォーカス信号を得ることができ、回折格子７によって形成された主光束と２つの副光束よりデファレンシャルプッシュプル法（以下、ＤＰＰと記す）を構成し、トラッキング信号を得ることができる。また、光検出器２０の出力より情報信号を得ることができる。
【００２６】
次に、光ディスク５２を記録／再生する際には、赤色レーザ２から出射した波長λ２の光束５が回折格子８により主光束と２つの副光束に分けられ、ダイクロイックプリズム１０で反射し、ダイクロイックプリズム１１を透過して、ビームスプリッタ１２に入射する。赤色レーザ２から出射した光束５は、Ｓ偏光でビームスプリッタ１２に入射するよう設定されており、ビームスプリッタ１２を反射して、コリメートレンズ１３により集光され、波長板１４により直線偏光から円偏光に変換される。さらに、光束５はミラー１５で反射して、回折開口素子１７により開口制限され、対物レンズ１６に入射する。ここで、光束５は対物レンズ１６の表面に形成されたホログラム１６ａで回折し、対物レンズ１６の屈折作用を受け、保護層厚ｔ２を通して、光ディスク５２の情報記録面に開口数ＮＡ２で収束する。光ディスク５２の情報記録面で反射した光束５は、往路と反対回りの円偏光となり、もとの光路を逆にたどって、対物レンズ１６、回折開口素子１７を通り、波長板１４によりＰ偏光に変換され、コリメートレンズ１３により収束され、ビームスプリッタ１２を透過する。収束光となった光束５は、検出レンズ１９によって非点収差が与えられ、光検出器２０に入射し、受光素子２０ａにより光電変換される。光検出器２０の出力を演算することによって、前記同様にフォーカス信号とトラッキング信号および情報信号を得る。
【００２７】
次に、光ディスク５３を記録／再生する際には、赤外レーザ３から出射した波長λ３の光束６が回折格子９により主光束と２つの副光束に分けられ、ダイクロイックプリズム１１を反射して、ビームスプリッタ１２に入射する。赤外レーザ３から出射した光束６は、Ｓ偏光でビームスプリッタ１２に入射するよう設定されており、Ｓ偏光の一部がここを反射して、コリメートレンズ１３により集光される。さらに、光束６は波長板１４を透過して、ミラー１５で反射し、回折開口素子１７により開口制限されて、対物レンズ１６に入射する。ここで、光束６はホログラム１６ａで回折し、対物レンズ１６の屈折作用を受け、保護層厚ｔ３を通して光ディスク５３の情報記録面に開口数ＮＡ３で収束する。光ディスク５３の情報記録面で反射した光束６は、もとの光路を逆にたどって、対物レンズ１６、回折開口素子１７を通り、波長板１４を透過して、コリメートレンズ１３により収束され、ビームスプリッタ１２にＳ偏光で入射する。光束６はＳ偏光の一部がここを透過し、検出レンズ１９によって非点収差が与えられ、光検出器２０に入射し、受光素子２０ａにより光電変換される。光検出器２０の出力を演算することによって、前記同様にフォーカス信号とトラッキング信号および情報信号を得る。ＣＤ用の光ディスクには複屈折の大きなものがあり、光束４、５のように、偏光分離による光路分岐を行うと、光検出器２０に光が伝搬しないことがある。このため、光束６は偏光方向によらず、一定の光を反射し、一定の光を透過するよう光路分岐することが望ましい。また、前記フォーカス信号により、対物レンズ１６を保持する鏡筒１８を、光ディスク５１、５２、５３の面振れに追従させ、トラッキング信号により、光ディスク５１、５２、５３に形成されたトラックに追従させるよう構成されている。
【００２８】
図２は対物レンズ１６の断面図であり、光ディスク５１、５２、５３に収束する光の伝搬を示す。ホログラム１６ａは対物レンズ１６の表面に同心円状に形成された鋸歯状の回折格子であり、光束４、５、６に対して＋１次回折光を最も強く発生するように設計されている。この＋１次回折光の波長依存性を利用して、光ディスク５１、５２、５３の保護層厚の差によって生じる球面収差を補正している。つまり、前記光束４の＋１次回折光は対物レンズ１６の屈折作用を受け、保護層厚ｔ１を通して、光ディスク５１の情報記録面に良好な光スポットを形成し、前記光束５の＋１次回折光は対物レンズ１６の屈折作用を受け、保護層厚ｔ２を通して、光ディスク５２の情報記録面に良好な光スポットを形成し、前記光束６の＋１次回折光は対物レンズ１６の屈折作用を受け、保護層厚ｔ３を通して、光ディスク５３の情報記録面に良好な光スポットを形成する。この球面収差の補正は、ホログラムの＋１次回折光以外の回折光を利用することもできる。例えば、波長λ１の光束４に対しては＋３次回折光を利用し、光束５、６に対しては＋２次回折光を利用することでも可能である。
【００２９】
次に、図３から図１０を用いて回折開口素子１７の働きと構成を説明する。図３は回折開口素子１７の断面であり、光軸から一端までの拡大図を示す。図３の回折開口素子１７において、半径Ｒ１を通る波長λ３の光が開口数ＮＡ３で光ディスク５３に収束し、半径Ｒ２を通る波長λ２の光が開口数ＮＡ２で光ディスク５２に収束する。半径Ｒ１の内部は、回折格子のない平面領域１７ａであり、半径Ｒ１からＲ２の範囲は、第１の回折領域１７ｂであり、半径Ｒ２の外側は、第２の回折領域１７ｃである。第１の回折領域１７ｂは、光軸を中心とする内半径Ｒ１、外半径Ｒ２を有する環状の領域であり、第２の回折領域１７ｃは、光軸を中心とする内半径Ｒ２の環状の領域である。また、第１および第２の回折領域１７ｂ、１７ｃの回折格子は、それぞれ深さがｈ１、ｈ２の矩形形状をしており、回折した光は回折角の小さい方から＋１次、＋２次、＋３次・・・の回折光を発生し、その反対側に対称に−１次、−２次、−３次・・・の回折光を発生する。ここで、光路長の差を、光束が回折領域を通る際に回折格子の段差の有無によって生じる光路長の差異とすると、波長λに対する屈折率をｎとして、この光路長の差Ｌは、回折格子の深さｈと、媒質と空気との屈折率の差（ｎ−１）との積で表わされ、下記のようになる。
【００３０】
Ｌ＝ｈ×（ｎ−１）
この、光路長の差Ｌが波長λのｋ倍とすると
ｋλ＝ｈ×（ｎ−１）      ・・・（１）
となる。
【００３１】
光路長の差Ｌと、０次光（回折作用を受けず透過する光）の関係を求めると、図４のようになる。図４において横軸は波長を単位とする光路長の差Ｌであり０波長から１波長の範囲を示し、縦軸はスカラーで計算したときの０次光の割合を示す。０次光が１００％とは全ての光束が回折せずに透過し、０％とは全て光束が回折することを意味する。また、０次光の割合は、波面が１波長ずれると０波長と等価になるから、１波長以上の０次光の割合は、０波長から１波長の特性を繰り返すことになり、０波長から１波長の光路長の差Ｌに対する０次光の割合より、全ての光路長の差Ｌに対する０次光の割合を求めることができる。これより、光束が第１の回折領域１７ｂを通過する際に発生する光路長の差Ｌを、波長λ１とλ２の整数倍とし、波長λ３の整数倍＋半波長とすれば、波長λ１の光束４と波長λ２の光束５を透過させ、波長λ３の光束６を回折させることができ、光束６を開口数ＮＡ３に設定することができる。一例として、回折開口素子１２の材料を、ホウケイ酸クラウンガラス（ＢＫ７）とし、第１の回折領域１７ｂの格子の深さｈ１を３．８２μｍとすると、波長λが４０５ｎｍのときのＢＫ７の屈折率ｎは１．５３０２となるから、（１）式よりｋは５．００となり、光束４に発生する光路長の差Ｌは５波長となる。よって、０次光の割合は０波長と等価により、波長λ１の光束４は１００％近く透過する。また、波長λが６５５ｎｍのときのＢＫ７の屈折率ｎは、１．５１４４となるから、（１）式よりｋは３．００となり、光束５に発生する光路長の差Ｌは３波長となる。よって、０次光の割合は０波長と等価により、波長λ２の光束５は１００％近く透過する。一方、波長λが７８０ｎｍのときのＢＫ７の屈折率ｎは１．５１１２となるから（１）式よりｋは２．５０となり、光束５に発生する光路長の差は２．５波長になる。０次光の割合は０．５波長と等価により、波長λ３の光束６は１００％近く回折して０次光は透過せず、開口を規制することができる。
【００３２】
次に、光束が第２の回折領域１７ｃを通過する際に発生する光路長の差Ｌを、波長λ１の整数倍とし、波長λ２とλ３の整数倍＋半波長とすれば、波長λ１の光束４を透過させ、波長λ２の光束５と波長λ３の光束６を回折させることができる。光束５を回折させることにより、開口数をＮＡ２に設定することができ、光束６を回折させることにより、この領域においても開口制限することができる。一例として、第２の回折領域１７ｃの回折格子の深さｈ２を０．７０μｍとすると、波長λが４０５ｎｍのとき（１）式よりｋは０．９２となり、光束４に発生する光路長の差Ｌは０．９２波長となる。よって、波長λ１の光束４は略９５％透過する。また、波長λが６５５ｎｍのとき（１）式よりｋは０．５５となり、光束５に発生する光路長の差Ｌは、０．５５波長となるため、波長λ２の光束５は略９７．５％回折し、開口数をＮＡ２に設定することができる。一方、波長λが７８０ｎｍのとき（１）式よりｋは０．４６となり、光束５に発生する光路長の差Ｌは０．４６波長となるため、波長λ３が７８０ｎｍの光束６は略９８％回折し、波長λ２同様に開口制限することができる。第２の回折領域１７ｃでは、波長λ２、λ３の光束５、６を同時に１００％回折することはできず、２〜３％は０次光として透過するが、実用上問題はない。なお、第１及び第２の回折領域１７ｂ、１７ｃを透過する０次光は、概ね±１０％以下であればよい。±１０％の０次光は、光ディスク５１、５２、５３で反射して、再び第１及び第２の回折領域１７ｂ、１７ｃを透過すると±１％になり、光検出器２０に入射しても許容できる範囲である。図３より回折領域を透過する０次光が±１０％になる光路長の差は（ｋ±０．１）λになる。
【００３３】
また、第２の回折領域１７ｃの回折格子の深さを、光束５のみ１００％近く回折するよう設定し、その結果発生する光束６の０次光は球面収差により開口制限してもよい。波長λ３の光束６は開口数が大きくなると、対物レンズ１６の表面に形成されたホログラム１６ａによる球面収差の補正が困難になり、開口数ＮＡ２以上の領域を通る光束６は、開口数ＮＡ３内を透過した光束６と同じ位置に収束することはない。また、光ディスク５３からの反射光も球面収差により、平面領域１７ａを通る光束６と同じ光路には戻らず、拡散することになる。
【００３４】
さらに、光束６の球面収差による開口制限を積極的に利用し、第２の回折領域１７ｃでは、光路長の差Ｌを、波長λ１の整数倍とし、波長λ２の整数倍＋半波長として、波長λ１の光束４を透過させ、波長λ２の光束５を回折させることにより、光束５を開口数ＮＡ２に設定し、光束６は、球面収差により開口制限を行うこともできる。一例として、第２の回折領域１７ｃの格子の深さｈ２を３．１２μｍとすると、波長λが４０５ｎｍのときの（１）式よりｋは４．０８となり、光束４に発生する光路長の差は４．０８波長となる。よって、０．０８波長と等価になり、波長λ１の光束４は略９５％透過する。また、波長λが６５５ｎｍのときの（１）式よりｋは２．４５となり、光束５に発生する光路長の差は２．４５波長になる。よって、０．４５波長と等価になり、波長λ２の光束５は略９７．５％回折し、開口数をＮＡ２に設定することができる。また、同様に、第２の回折領域１７ｃの回折格子の深さｈ２を４．５２μｍとすると、光束４に発生する光路長の差は５．９１波長となり、略９５％が透過し、波長λが６５５ｎｍのとき、光束５に発生する光路長の差は、３．５５波長となり、光束５は略９７．５％回折し、同様に開口数ＮＡ２に設定することができる。なお、上記の説明では、回折開口素子１７の材料としてＢＫ７を例に説明したが、材料は限定されるものではない。低コストで量産するには、樹脂材料を用いて成形する方法が適している。また例えば、回折開口素子１７は、樹脂材料を加熱溶融し、金型内に加圧注入し、固化させて成形を行うインジェクション・モールド（射出成形）によって大量生産が可能であり、製造コストの大幅な低減が実現される。
【００３５】
このような回折開口素子１７による開口制限は、従来例のように、回折格子を光軸に対して対称に形成すると、往路の光束を開口制限できても、光ディスク５１、５２、５３からの反射光は、平面領域１７ａを通る光束６と同じ光路を通って、光検出器２０に入射してしまう。本発明ではこれを解決するため、第１の回折領域１７ｂでは、波長λ３の光束６を光軸に対して非対称に回折し、第２の回折領域１７ｃでは、波長λ２、λ３の光束５、６、または波長λ２の光束５のみを光軸に対して非対称に回折するよう構成した。これを図５から図７を用いて説明する。図５は回折開口素子１７と対物レンズ１６の断面図であり、光ディスク５３に収束する光束６の伝搬を示す。図６は回折開口素子１７の正面図であり、回折格子のパターンを模式的に表している。また、図７は回折開口素子１７と対物レンズ１６の断面図であり、光ディスク５２に収束する光束５の伝搬を示す。
【００３６】
図６において、第１の回折領域１７ｂは２つの領域１７ｂ１、１７ｂ２に分割され、その回折格子の方向は互いに直交し、第２の回折領域１７ｃも２つの領域１７ｃ１、１７ｃ２に分割され、その回折格子の方向は互いに直交している。このため、領域１７ｂ１に入射した光束６は、回折開口素子１７の正面から見てＡ方向に回折して複数の次数の回折光となり、領域１７ｂ２に入射した光束６は、Ｂ方向に回折して複数の次数の回折光となる。Ａ方向に回折した光束６の内、例えば＋１次回折光６ａは、図５に示すように、対物レンズ１６を通って、光ディスク５３に到達し、光ディスク５３の情報記録面で反射して、再び対物レンズ１６を通る。対物レンズ１６を出射した＋１次回折光６ｂは、対物レンズ１６に入射する＋１次回折光６ａと概略並行になる。この＋１次回折光６ｂが、領域１７ｂ２に入射すると、領域１７ｂ１の回折方向と直交したＢ方向に回折するため、図５の断面図から見ると直進することになり、平面領域１７ａを通る光束６と同じ光路には戻らない。これは、領域１７ｂ１で発生する−１次光についても、＋ｍ次光、−ｍ次光についても同様になり、平面領域１７ａを通る光束６と同じ光路に戻ることはない。
【００３７】
また、領域１７ｂ２に入射した光束６は、Ｂ方向に回折して複数の次数の回折光となり、各回折光は対物レンズ１６を通って、光ディスク５３で反射し、再び対物レンズ１６を通って領域１７ｂ１に入射する。領域１７ｂ１に入射した各回折光は、Ａ方向に回折するため、平面領域１７ａを通る光束６と同じ光路には戻らない。よって、波長λ３の光束６は、第１の回折領域１７ｂで略１００％回折し、回折した光は光ディスク５３で反射して、再び第１の回折領域１７ｂで回折するが、その回折光は、光検出素子２０ａに入射することはない。このため、本発明により光束６を往路においても復路においても開口制限することができる。
【００３８】
次に、第２の回折領域１７ｃにおいて、領域１７ｃ１に入射した光束５および光束６は、第１の回折領域１７ｂと同様に、回折開口素子１７の正面から見てＡ方向に回折して複数の次数の回折光となり、領域１７ｃ２ではＢ方向に回折して複数の次数の回折光となる。図７に示すように、Ａ方向に回折した光束５の内、例えば＋１次回折光は、対物レンズ１６を通って、光ディスク５２で反射し、再び対物レンズ１６を通って、領域１７ｃ２に入射する。領域１７ｃ２に入射した＋１次回折光は、Ｂ方向に回折するため、平面領域１７ａを通る光束５と同じ光路は通らない。これは、領域１７ｃ１で発生する−１次光についても、＋ｍ次光、−ｍ次光についても同様になり、平面領域１７ａを通る光束５と同じ光路に戻ることはない。
【００３９】
また、領域１７ｃ２に入射した光束５は、Ｂ方向に回折して複数の次数の回折光となり、各回折光は対物レンズ１６を通って、光ディスク５２で反射し、再び対物レンズ１６を通って領域１７ｃ１に入射する。領域１７ｃ１に入射した各回折光は、Ａ方向に回折するため、平面領域１７ａを通る光束５と同じ光路には戻らない。これは、領域１７ｃ１、１７ｃ２に入射した光束６についても同様になる。よって、波長λ２の光束５と波長λ３の光束６は、第２の回折領域１７ｃで略９７％回折し、回折した光は、光ディスク５３で反射して、再び第２の回折領域１７ｃで回折するが、その回折光は、光検出素子２０ａに入射することはない。このため、光束５、光束６を往路においても復路においても開口制限することができる。なお、前記のように開口数がＮＡ２以上で、光束６の球面収差が大きくなり、回折開口素子１７による開口制限する必要がない場合は、第２の回折領域１７ｃを、光束５のみ開口数がＮＡ２になるよう回折するよう構成してもよい。
【００４０】
光束５、光束６が光軸に対して非対称に回折させるための回折格子は、図８、図９、図１０に示すように構成してもよい。図８、図９、図１０は共に回折開口素子１７の正面図であり、回折格子のパターンを模式的に表している。図８において、第１の回折領域１７ｂは２つの領域１７ｂ３と１７ｂ４に分割され、領域１７ｂ３の回折格子は円周方向であり、領域１７ｂ４の回折格子は半径方向である。よって、領域１７ｂ３に入射した光束６は、回折開口素子１７の正面から見てＣ方向に回折し、光ディスクで反射した回折光は、領域１７ｂ４でＤ方向に回折するため、平面領域１７ａを通る光束６と同じ光路には戻らない。よって、光束６を往路も復路も開口制限することができる。また、第２の回折領域１７ｃも同様に、領域１７ｃ３の回折格子は円周方向で、領域１７ｃ４の回折格子は半径方向であり、領域１７ｃ３に入射した光束５、６はＣ方向に回折し、領域１７ｃ４に入射した光束５、６はＤ方向に回折するため、平面領域１７ａを通る光束５、６と同じ光路に戻ることはない。よって、光束５と６を往路も復路も開口制限することができる。
【００４１】
次に、図９において、第１の回折領域１７ｂは２つの領域１７ｂ５と１７ｂ６に分割され、領域１７ｂ５と１７ｂ６の回折格子は、図示したような斜め方向で、互いに直交している。領域１７ｂ５に入射した光束６はＥ方向に回折し、光ディスク５３で反射した回折光は、領域１７ｂ６でＦ方向に回折するため、回折光は、平面領域１７ａを通る光束６と同じ光路には戻らず、光束６を往路も復路も開口制限することができる。また、第２の回折領域１７ｃも同様であり、領域１７ｃ５に入射した光束５、６はＥ方向に回折し、領域１７ｂ６に入射した光束５、６はＦ方向に回折するため、平面領域１７ａを通る光束５、６と同じ光路には戻らない。よって、光束５と６を往路も復路も開口制限することができる。
【００４２】
次に、図１０において、第１の回折領域１７ｂは４つの領域１７ｂ７から１７ｂ１０に分割され、光軸を挟んで向かい合う領域の回折格子は互いに直交しており、回折方向はＧからＪのようになる。領域１７ｂ７、１７ｂ８に入射した光束６はＧ方向とＨ方向に回折し、光ディスク５３で反射した回折光は、それぞれ領域１７ｂ９、１７ｂ１０でＩ方向とＪ方向に回折するため、平面領域１７ａを通る光束６と同じ光路にはならず、光束６を往路も復路も開口数ＮＡ３に開口制限することができる。また、第２の回折領域１７ｃも同様であり、領域１７ｃ７から１７ｃ１０で回折した光束５、６は、平面領域１７ａを通る光束５、６と同じ光路には戻らず、光束５と６を往路も復路も開口制限することができる。このように４分割にすることにより、例えば図６の領域１７ｂ１と１７ｂ２の境界領域で回折した光の一部が、平面領域１７ａを通る光束６と同じ光路に戻ることを防げる。なお、さらに分割数を増やしてもよい。
【００４３】
また、本実施の形態では、回折方向を光軸を挟んで直交方向にしたが、必ずしも直交方向にする必要はなく、平面領域１７ａを通る光束６と同じ光路に戻らないように、回折方向を設定すればよい。少なくとも、回折方向は光軸を挟んで対称であってはならない。
【００４４】
以上説明したように、波長λ１の光束４は、鏡筒１８の開口部１８ａで開口数ＮＡ１になるよう開口制限し、波長λ２の光束５は回折開口素子１７の第２の回折領域１７ｃで開口数ＮＡ２になるよう開口制限し、波長λ３の光束６は回折開口素子１７の第１の回折領域１７ｂで開口数ＮＡ３になるよう開口制限することにより、各光ディスク５１、５２、５３に収束する光束４、５、６の開口数を設定することができる。
【００４５】
また、フォーカス検出は、非点収差法を例に説明したが、ナイフエッジ法やスポットサイズディテクション法等その他の方式でもよく、トラッキング検出はＤＰＰ法を例に説明したが、位相差法やプッシュプル法あるいはその他の方式でもよい。さらに、本実施形態では、光ディスク５１、５２、５３の保護層厚の違いにより発生する球面収差を、ホログラムの回折光を利用して補正したが、レンズの組み合わせによる補正、発散光による補正等を用いてもよい。
【００４６】
本実施の形態では、図５に示すように、回折開口素子１７を対物レンズ１６と別体に構成し、光源１、２、３と対物レンズ１６との光路中であって、対物レンズ１６の近傍の位置に配置したが、本実施の形態はこの構成に限るものではない。対物レンズ１６の表面上に回折開口素子１７を形成しても良い。
【００４７】
本実施の形態によれば、波長の異なる複数の光束を用いて複数の光ディスクを記録／再生する光ピックアップにおいて、回折開口素子を用いて、各光ディスクに収束する光束の開口数を設定し、十分な開口性能を確保することができる。この回折開口素子は、インジェクションで多量に作製することができるため、安価で実用的な光ピックアップを供給することができる。
【００４８】
（実施の形態２）
図１１は本発明の実施の形態２における回折開口素子の断面図であり、光軸から一端までの拡大図を示す。図１１において、回折開口素子２１には、２つの面２１１、２１２に回折領域が設けられている。一方の面２１１は、半径Ｒ１の内側に平面領域２１ａがあり、半径Ｒ１の外側に回折格子の深さがｈ１の第１の回折領域２１ｂが設けられ、他方の面２１２は、半径Ｒ２の内側に平面領域２１ｃがあり、半径Ｒ２の外側に回折格子の深さがｈ２の第２の回折領域２１ｄが設けられている。すなわち、面２１１には、光軸を中心とする内半径Ｒ１、回折格子の深さｈ１の環状の第１の回折領域２１ｂが形成される。また、第１の回折領域２１ｂの外半径はＲ２（Ｒ２＞Ｒ１）以上である。一方、面２１２には、光軸を中心とする内半径Ｒ２、回折格子の深さｈ２の第２の回折領域２１ｄが形成される。そして、半径Ｒ１を通る波長λ３の光が開口数ＮＡ３で光ディスク５３に収束し、半径Ｒ２を通る波長λ２の光が開口数ＮＡ２で光ディスク５２に収束する。また、光ピックアップの構成は、実施の形態１の回折開口素子１７を、図１１の回折開口素子２１に置き換えたものであり、動作は同じである。つまり、図１の青色レーザ１から出射した波長λ１の光束４は、本実施の形態の回折開口素子２１を透過し、開口１８ａで開口制限され、対物レンズ１６により、保護層厚ｔ１を通して光ディスク５１の情報記録面に開口数ＮＡ１で収束される。また、赤色レーザ２から出射した波長λ２の光束５は、本実施の形態の回折開口素子２１で開口制限され、対物レンズ１６により、保護層厚ｔ２を通して光ディスク５２の情報記録面に開口数ＮＡ２で収束する。赤外レーザ３から出射した波長λ３の光束６は、本実施の形態の回折開口素子２１で開口制限され、対物レンズ１６により、光ディスク５３の情報記録面に開口数ＮＡ３で収束する。光ディスク５１、５２、５３で反射した光束は、光検出器２０で受光され、情報信号を得る。また、対物レンズ１６はホログラム１６ａの回折を利用することにより、光束４を保護層厚ｔ１を通して、光ディスク５１の情報記録面に良好な光スポットを形成し、前記光束５を保護層厚ｔ２を通して、光ディスク５２の情報記録面に良好な光スポットを形成し、前記光束６を、保護層厚ｔ３を通して、光ディスク５３の情報記録面に良好な光スポットを形成することができる。
【００４９】
次に、図１１を用いて回折開口素子２１の働きを説明する。図１１において、第１の回折領域２１ｂを通る光束の光路長の差を、波長λ１とλ２の整数倍とし、波長λ３の整数倍＋半波長にして、波長λ１の光束４と波長λ２の光束５を透過し、波長λ３の光束６を回折する。光束６を回折させることにより、開口制限して開口数ＮＡ３に設定することができる。回折開口素子２１の材料をＢＫ７とし、回折格子の深さｈ１を、実施の形態１の第１の回折領域１７ｂの回折格子の深さと同じ３．８２μｍとすると、実施の形態１と同様に、波長λが４０５ｎｍのとき、光路長の差は５波長で、０波長と等価になり、波長λが６５５ｎｍのとき、光路長の差は３波長で、０波長と等価になる。よって図４より、波長λ１の光束４と波長λ２の光束５は１００％近く透過する。一方、波長λが７８０ｎｍのときは、光路長の差は２．５波長で、０．５波長と等価になり、波長λ３の光束６は１００％近く回折し０次光は透過しないため、光束６を開口数ＮＡ３に開口制限することができる。
【００５０】
次に、第２の回折領域２１ｄの光路長の差を、波長λ１の整数倍とし、波長λ２の整数倍＋半波長とすれば、波長λ１の光束４を透過し、波長λ２の光束５を回折することができる。光束５を回折させることにより、光束５を開口数ＮＡ２に開口制限することができる。実施の形態１の第２の回折領域１７ｃと同様に回折格子の深さｈ２を０．７０μｍとすると、波長λが４０５ｎｍのとき、光路長の差は０．９２波長となり、図４より波長λ１の光束４は略９５％透過する。一方、波長λが６５５ｎｍのとき、光路長の差は０．５５波長となり、波長λ２の光束５は略９７．５％回折し、開口数ＮＡ２に開口制限することができる。第２の回折領域２１ｄでは、波長λ２の光束５を同時に１００％回折することはできず、２〜３％は０次光として透過するが、実用上問題はない。
【００５１】
さらに、実施の形態１と同様に、第２の回折領域２１ｄの回折格子の深さｈ２を３．１２μｍとすると、波長λ１の光束４に発生する光路長の差は０．０８波長と等価になり、略９５％透過し、波長λ２の光束５に発生する位相段差は０．４５波長と等価になり、略９７．５％回折し、開口数ＮＡ２に開口制限することができる。また、回折格子の深さｈ２を４．５２μｍとすると、波長λ１の光束４に発生する光路長の差は０．９波長と等価になり、略９５％透過し、波長λ２の光束５に発生する光路長の差は０．５５波長になり、略９７．５％回折し、開口数ＮＡ２に開口制限することができる。
【００５２】
なお、上記の説明では、回折開口素子２１の材料としてＢＫ７を例に説明したが、実施の形態１と同様に材料は限定されるものではない。
【００５３】
第１の回折領域２１ｂは、波長λ３の光束６を光軸に対して非対称に回折し、第２の回折領域２１ｄでは、波長λ２の光束５を光軸に対して非対称に回折するよう構成している。これを図１２と図１３を用いて説明する。図１２と図１３は回折開口素子２１の面２１１と面２１２の正面図であり、回折格子のパターンを模式的に表している。図１２において、第１の回折領域２１ｂは２つの領域２１ｂ１と２１ｂ２に分割され、その回折格子の方向は図１２に示すように、互いに直交している。領域２１ｂ１に入射した光束６は、面２１１の正面から見てＡ方向に回折して複数の次数の回折光となり、対物レンズ１６を通って、光ディスク５３で反射され、再び対物レンズ１６を通って、領域２１ｂ２に入射するが、領域２１ｂ２は、領域２１ｂ１に対して回折方向が直交しているため、平面領域２１ａを通る光束６と同じ光路には戻らない。領域２１ｂ２に入射した光束６は、Ｂ方向に回折し複数の次数の回折光となり、光ディスク５３で反射して、領域２１ｂ１に入射するが、回折方向が直交しているため、同様に、平面領域２１ａを通る光束６と同じ光路には戻らない。
【００５４】
また、図１３において第２の回折領域２１ｄは２つの領域２１ｄ１と２１ｄ２に分割され、その回折格子の方向は図に示すように、互いに直交している。領域２１ｄ１に入射した光束５は、面２１２の正面から見てＡ方向に回折して複数の次数の回折光となり、対物レンズ１６を通って、光ディスク５２で反射され、再び対物レンズ１６を通って、領域２１ｄ２に入射するが、領域２１ｄ２は、領域２１ｄ１に対して回折方向が直交しているため、平面領域２１ｃを通る光束５と同じ光路には戻らない。領域２１ｄ２に入射し光束５は、Ｂ方向に回折し複数の次数の回折光となり、光ディスク５２で反射して、領域２１ｄ１に入射するが、回折方向が直交しているため、同様に、平面領域２１ｃを通る光束５と同じ光路には戻らない。
【００５５】
本実施の形態では、光束６と光束５の回折領域を分けているため、それぞれに適した光路長の差を与えることができる。上記説明で、光束５の回折効率は略９７．５％としたが、光路長の差を半波長にすることで、１００％近く回折させることができる。
【００５６】
以上説明したように、本発明により、光ディスク５２、５３への収束する光束５、６と、光ディスク５２、５３からの反射した光束５、６をともに開口制限できるようにした。また、非対称に回折するための回折格子は、実施の形態１の図８、９、１０で説明したようなパターンでもよい。回折方向を光軸を挟んで直交方向にしたが、必ずしも直交方向にする必要はなく、平面領域２１ａ、２１ｃを通る光束６、５と同じ光路に戻らないように、回折方向を設定すればよい。
【００５７】
このように、波長λ１の光束４は、鏡筒１８の開口部１８ａで開口数ＮＡ１になるよう開口制限し、波長λ２の光束５は回折開口素子２１の第２の回折領域２１ｄで開口数ＮＡ２になるよう開口制限し、波長λ３の光束６は回折開口素子２１の第１の回折領域２１ｂで開口数ＮＡ３になるよう開口制限することにより、各光ディスク５１、５２、５３に収束する光束４、５、６の開口数を設定することができる。
【００５８】
本実施の形態においても、上記の実施の形態１と同様、回折開口素子２１を、対物レンズ１６と別体に構成しても良いし、対物レンズ１６の表面上に形成しても良い。
【００５９】
以上、本実施の形態によれば、波長の異なる複数の光束を用いて複数の光ディスクを記録／再生する光ピックアップにおいて、回折開口素子を用いて、各光ディスクに収束する光束の開口数を設定し、十分な開口性能を確保することができる。この回折開口素子は、インジェクションで多量に作製することができるため、安価で実用的な光ピックアップを供給することができる。
【００６０】
（実施の形態３）
図１４は、実施の形態１又は実施の形態２の光ピックアップを用いた光ディスク装置の概略構成図である。光ディスク装置１０７は、駆動装置１０１、光ヘッド１０２、電気回路１０３、モータ１０４及びターンテーブル１０５を備える。図１４において光ディスク１００は、ターンテーブル１０５に搭載され、モータ１０４によって回転される。実施の形態１又は２に示した光ピックアップ１０２は、光ディスク１００の所望の情報の存在するトラックのところまで、駆動装置１０１によって移送される。
【００６１】
光ピックアップ１０２は、光ディスク１００との位置関係に対応して、フォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号を電気回路１０３へ送る。電気回路１０３はこの信号に対応して、光ピックアップ１０２へ、対物レンズを駆動させるための信号を送る。この信号によって、光ピックアップ１０２は、光ディスク１００に対してフォーカス制御とトラッキング制御とを行い、情報の読み出し、書き込み又は消去を行う。
【００６２】
以上の説明において、搭載する光ディスク１００は、保護層厚がｔ１、ｔ２、ｔ３のいずれかの光ディスクである。本実施の形態の光ディスク装置１０７は、実施の形態１又は実施の形態２の光ピックアップを用いるので、１つの光ピックアップにより、記録密度の異なる複数の光ディスクに対応することができる。
【００６３】
（実施の形態４）
本実施の形態は、前記実施の形態３に係る光ディスク装置１０７を具備したコンピュータの実施の形態である。図１５は、本実施の形態に係るコンピュータの斜視図である。図１５に示したコンピュータ１０９は、実施の形態３に係る光ディスク装置１０７と、情報の入力を行うためのキーボード１１１とマウス１１２などの入力装置１１６と、入力装置１１６から入力された情報や、光ディスク装置１０７から読み出した情報などに基づいて演算を行うＣＰＵなどの演算装置１０８と、演算装置１０８によって演算された結果の情報を表示するブラウン管や、液晶表示装置などの出力装置１１０とを備えている。
【００６４】
なお、コンピュータ１０９は、入力装置１１６及び出力装置１１０を備えず、光ディスク装置１０７及び演算装置１０８のみを備える構成であってもよい。また、コンピュータ１０９は、光ディスク装置１０７に記録する情報を取り込んだり、光ディスク装置１０７によって読み出した情報を外部に出力する有線または無線の入出力端子を搭載してもよい。
【００６５】
本実施の形態に係るコンピュータ１０９は、前記実施形態３に係る光ディスク装置１０７を具備しており、異なる種類の光ディスクを安定に記録又は再生できるので、広い用途に使用できる。
【００６６】
（実施の形態５）
本実施の形態は、前記実施の形態３に係る光ディスク装置１０７を具備した光ディスクレコーダの実施の形態である。図１６は、本実施の形態に係る光ディスクレコーダの斜視図である。図１６に示した光ディスクレコーダ１１５は、実施の形態３に係る光ディスク装置１０７と、画像信号を光ディスク装置１０７によって、光ディスクへ記録する情報信号に変換する記録信号処理回路１１３を備えている。
【００６７】
光ディスクレコーダ１１５は、光ディスク装置１０７から得られる情報信号を、画像信号に変換する再生信号処理回路１１４も有することが望ましい。この構成によれば、既に記録した部分を再生することも可能となる。さらに、情報を表示するブラウン管、液晶表示装置などの出力装置１１０を備えてもよい。
【００６８】
本実施の形態に係る光ディスクレコーダ１１５は、前記実施形態３に係る光ディスク装置１０７を具備しており、異なる種類の光ディスクを安定に記録又は再生できるので、広い用途に使用できる。
【００６９】
なお、上述した具体的実施の形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。
【００７０】
本発明の望ましい第１の構成に係る光ピックアップは、波長λ１の光を出射する第１の光源と、波長λ２の光を出射する第２の光源と、波長λ３の光を出射する第３の光源と、保護層厚ｔ１の第１の光ディスクに対しては波長λ１の光を収束し、保護層厚ｔ２の第２の光ディスクに対しては波長λ２の光を収束し、保護層厚ｔ３の第３の光ディスクに対しては波長λ３の光を収束する対物レンズと、光ディスクからの反射光を検出する光検出器と、光源からの出射光と光ディスクからの反射光とを透過又は回折させる回折開口素子とを備え、前記回折開口素子は、光軸を中心とする内半径がＲ１で、外半径がＲ２（Ｒ２＞Ｒ１）以上である環状の第１の回折領域と、前記光軸を中心とする内半径がＲ２である環状の第２の回折領域と、を有し、前記第１の回折領域は、波長λ１の光と波長λ２の光とを透過させ、波長λ３の光の回折方向が前記光軸に対して非対称となるように構成され、前記第２の回折領域は、波長λ１の光を透過させ、波長λ２の光の回折方向が前記光軸に対して非対称となるように構成される。
【００７１】
上記の光ピックアップでは、３波長λ１、λ２、λ３を用いた光学系において、回折開口素子の第１及び第２の回折領域の回折方向を光軸に対して非対称になるよう構成することにより、光源からの出射光も光ディスクからの反射光も開口制限することができる。
【００７２】
上記の光ピックアップにおいて、前記第１及び第２の回折領域は、前記回折開口素子の一方の面に形成されており、前記第１の回折領域の前記光軸を中心とする外半径はＲ２であることが望ましい。
【００７３】
この構成によれば、回折開口素子の開口制限により発生した回折光が、光ディスクから反射して再び回折開口素子で回折しても、開口内を通る光と同じ光路にならず、回折光が光検出器で受光されることはない。
【００７４】
上記の光ピックアップにおいて、前記第１の回折領域は、前記回折開口素子の一方の面に形成されており、前記第２の回折領域は、前記回折開口素子の他方の面に形成されていることが望ましい。
【００７５】
この構成によれば、回折開口素子の開口制限により発生した回折光が、光ディスクで反射して再び回折開口素子で回折しても、開口内を通る光と同じ光路にならず、回折光が光検出器で受光されることはない。また、第１の回折領域と第２の回折領域を異なる面に形成するので、λ２とλ３の光を各々最適に回折させることができる。
【００７６】
上記の光ピックアップにおいて、前記回折開口素子は、前記対物レンズと別体で構成されることが望ましい。
【００７７】
この構成によれば、回折開口素子を大量生産することができ、生産コストの低減を図ることができる。
【００７８】
上記の光ピックアップにおいて、前記対物レンズが、前記第１の光ディスクに対しては波長λ１の光を開口数ＮＡ１で収束し、前記第２の光ディスクに対しては波長λ２の光を開口数ＮＡ２で収束し、前記第３の光ディスクに対しては波長λ３の光を開口数ＮＡ３で収束するとき、前記第１の回折領域の内半径Ｒ１の円周上の位置を通る波長λ３の光が開口数ＮＡ３に相当し、前記第２の回折領域の内半径Ｒ２の円周上の位置を通る波長λ２の光が開口数ＮＡ２に相当することが望ましい。
【００７９】
この構成によれば、第１の回折領域で波長λ３の光の開口数をＮＡ３とし、第２の回折領域で波長λ２の光の開口数をＮＡ２となるように開口制限することができる。
【００８０】
上記の光ピックアップにおいて、前記開口数ＮＡ１、ＮＡ２及びＮＡ３は、ＮＡ１＞ＮＡ２＞ＮＡ３の関係にあることが望ましい。
【００８１】
この構成によれば、対物レンズの開口数が異なる光ディスクのそれぞれの光の開口制限を行うことができる。
【００８２】
上記の光ピックアップにおいて、前記開口数ＮＡ１は０．８５であり、前記開口数ＮＡ２は０．６から０．６５であり、前記開口数ＮＡ３は０．４５から０．５であることが望ましい。
【００８３】
この構成によれば、対物レンズの開口数の異なるＣＤ、ＤＶＤ及びＢＤのそれぞれの光の開口制限を行うことができる。
【００８４】
上記の光ピックアップにおいて、前記第１の回折領域は、回折格子の方向により複数の第１の領域に分割され、当該分割された第１の領域の回折格子の方向が、前記光軸を挟んで対称位置にある第１の領域の回折格子の方向と異なるように構成され、前記第２の回折領域は、回折格子の方向により複数の第２の領域に分割され、当該分割された第２の領域の回折格子の方向が、前記光軸を挟んで対称位置にある第２の領域の回折格子の方向と異なるように構成されることが望ましい。
【００８５】
この構成によれば、光源からの光が回折開口素子で回折したときの回折方向と、光ディスクからの反射光が再び回折開口素子で回折したときの回折方向とが一致しないため、回折光が光検出器に受光されることはない。
【００８６】
上記の光ピックアップにおいて、前記第１の回折領域は、前記第１の領域の回折格子の方向が、前記光軸を挟んで対称位置にある第１の領域の回折格子の方向と直交するように構成され、前記第２の回折領域は、前記第２の領域の回折格子の方向が、前記光軸を挟んで対称位置にある第２の領域の回折格子の方向と直交するように構成されることが望ましい。
【００８７】
この構成によれば、光源からの光が回折開口素子で回折したときの回折方向と、光ディスクからの反射光が再び回折開口素子で回折したときの回折方向とが直交するため、回折光が光検出器に受光されることはない。
【００８８】
上記の光ピックアップにおいて、前記回折開口素子は、前記回折開口素子の波長λ３の光に対する屈折率をｎ３、前記第１の回折領域の回折格子の深さをｈ１とするとき、
ｋ３＝ｈ１×（ｎ３−１）／λ３
２．４≦ｋ３≦２．６
の関係を満たすように構成されることが望ましい。
【００８９】
この構成によれば、前記第１の回折領域を通る波長λ１とλ２の光束を透過し、波長λ３の光束を回折させることができる。
【００９０】
上記の光ピックアップにおいて、前記回折開口素子は、前記回折開口素子の波長λ２の光に対する屈折率をｎ２、前記第２の回折領域の回折格子の深さをｈ２とするとき、
ｋ２＝ｈ２×（ｎ２−１）／λ２
０．４≦ｋ２≦０．６
の関係を満たすように構成されることが望ましい。
【００９１】
この構成によれば、前記第２の回折領域を通る波長λ１の光束を透過し、波長λ２とλ３の光束を回折させることができる。
【００９２】
上記の光ピックアップにおいて、前記回折開口素子は、前記回折開口素子の波長λ２の光に対する屈折率をｎ２、前記第２の回折領域の回折格子の深さをｈ２とするとき、
ｋ２＝ｈ２×（ｎ２−１）／λ２
２．４≦ｋ２≦２．６
の関係を満たすように構成されることが望ましい。
【００９３】
この構成によれば、前記第２の回折領域を通る波長λ１の光束を透過し、波長λ２の光束を回折させることができる。
【００９４】
上記の光ピックアップにおいて、前記回折開口素子は、前記回折開口素子の波長λ２の光に対する屈折率をｎ２、前記第２の回折領域の回折格子の深さをｈ２とするとき、
ｋ２＝ｈ２×（ｎ２−１）／λ２
３．４≦ｋ２≦３．６
の関係を満たすように構成されることが望ましい。
【００９５】
この構成によれば、前記第２の回折領域を通る波長λ１の光束を透過し、波長λ２の光束を回折させることができる。
【００９６】
上記の光ピックアップにおいて、前記保護層の厚みｔ１、ｔ２及びｔ３は、ｔ１＜ｔ２＜ｔ３の関係にあることが望ましい。
【００９７】
この構成によれば、保護層の厚みの異なる光ディスクを記録／再生することができる。
【００９８】
上記の光ピックアップにおいて、前記保護層の厚みｔ１が略０．０７５ｍｍあるいは略０．１ｍｍであり、前記保護層の厚みｔ２が略０．６ｍｍであり、前記保護層の厚みｔ３が略１．２ｍｍであることが望ましい。
【００９９】
この構成によれば、保護層の厚みの異なるＢＤとＤＶＤおよびＣＤ用の光ディスクを記録／再生することができる。
【０１００】
上記の光ピックアップにおいて、前記波長λ１は３９０ｎｍから４２０ｎｍの波長帯域にあり、前記波長λ２は６４０ｎｍから６８０ｎｍの波長帯域にあり、前記波長λ３は７５０ｎｍから８３０ｎｍの波長帯域にあることが望ましい。
【０１０１】
この構成によれば、波長の異なるＤとＤＶＤおよびＣＤ用の光ディスクを記録／再生することができる。
【０１０２】
本発明の望ましい第２の構成に係る光ディスク装置は、上記のいずれかの光ピックアップと、光ディスクを回転するモータと、前記光ピックアップから得られる信号に基づいて、前記モータ、前記光ピックアップに用いた光学レンズ及び、前記光ピックアップに用いた光源の少なくともいずれかを制御及び駆動する電気回路とを備える。
【０１０３】
上記の光ディスク装置では、モータによって、第１の光ディスク、第２の光ディスク及び第３の光ディスクが回転され、電気回路によって、光ヘッドから得られる信号に基づいて、モータ、光ヘッドに用いた光学レンズ、及び光ヘッドに用いた光源の少なくとも１つが制御及び駆動されるので、上記の光ヘッドを光ディスク装置に適用することができる。
【０１０４】
本発明の望ましい第３の構成に係るコンピュータは、上記の光ディスク装置と、入力された情報及び前記光ディスク装置から再生された情報の少なくともいずれかに基づいて演算を行う演算装置と、前記入力された情報、前記光ディスク装置から再生された情報及び前記演算装置によって演算された結果の少なくともいずれかを出力する出力装置とを備える。
【０１０５】
上記のコンピュータでは、演算装置によって、入力装置又は入力端子から入力された情報及び光ディスク装置から再生された情報の少なくともいずれかに基づいて演算が行われ、出力装置又は出力端子によって、入力装置又は入力端子から入力された情報、光ディスク装置から再生された情報及び演算装置によって演算された結果の少なくともいずれかが出力されるので、上記の光ヘッドを備える光ディスク装置をコンピュータに適用することができる。
【０１０６】
本発明の望ましい第４の構成に係る光ディスクレコーダは、上記の光ディスク装置と、画像情報を前記光ディスク装置に記録する信号に変換する記録用信号処理回路と、前記光ディスク装置から得られる信号を画像情報に変換する再生用信号処理回路とを備える。
【０１０７】
上記の光ディスクレコーダでは、記録用信号処理回路によって、画像情報が光ディスク装置に記録する信号に変換され、再生用信号処理回路によって、光ディスク装置から得られる信号が画像情報に変換されるので、上記の光ヘッドを備える光ディスク装置を光ディスクレコーダに適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本発明に係る光ピックアップは、異なる種類の光ディスクの互換再生や互換記録を１つの対物レンズを用いて実現し、光ディスクが異なっても最適な開口数に設定でき、安定した情報の再生又は記録ができる。よって、この応用機器である光ディスク装置、コンピュータ、光ディスクレコーダなどに適している。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明の実施の形態１における光ピックアップの基本構成と光の伝搬の様子を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１における対物レンズの断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１における回折開口素子の断面図で、光軸から一端までの拡大図である。
【図４】本発明の実施の形態１における光路長の差と０次光との関係を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１における回折開口素子の第１の回折領域で回折した光の伝搬の様子を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１における回折開口素子の回折格子パターンを示す第１の模式図である。
【図７】本発明の実施の形態１における回折開口素子の第２の回折領域で回折した光の伝搬の様子を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１における回折開口素子の回折格子パターンを示す第２の模式図である。
【図９】本発明の実施の形態１における回折開口素子の回折格子パターンを示す第３の模式図である。
【図１０】本発明の実施の形態１における回折開口素子の回折格子パターンを示す第４の模式図である。
【図１１】本発明の実施の形態２における回折開口素子の断面図で、光軸から一端までの拡大図である。
【図１２】本発明の実施の形態２における回折開口素子の第１の回折領域の回折格子パターンを示す模式図である。
【図１３】本発明の実施の形態２における回折開口素子の第２の回折領域の回折格子パターンを示す模式図である。
【図１４】本発明の実施の形態３における光ディスク装置の概略構成図である。
【図１５】本発明の実施の形態４におけるコンピュータの概略斜視図である。
【図１６】本発明の実施の形態５における光ディスクレコーダの概略斜視図である。
【図１７】従来の光ピックアップの一例の概略構成を示す図である。
【図１８】従来の光ピックアップの波長選択アパーチャーの平面図である。
【図１９】従来の光ピックアップの他の一例の概略構成を示す図である。
【図２０Ａ】従来の光ピックアップの回折光学素子の断面図である。
【図２０Ｂ】図２０Ａに示す回折光学素子の一部の拡大図である。
【図２１】従来の光ピックアップの回折光学素子で回折した光の伝搬の様子を示す図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2007058348.tif 000024
【図２】
2007058348.tif 000025
【図３】
2007058348.tif 000026
【図４】
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【図５】
2007058348.tif 000028
【図６】
2007058348.tif 000029
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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