(57)【要約】  対物レンズ、カップリングレンズ、光検出器の共通化を図りつつ、異なる光情報記録媒体に対して適切に情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置を提供するために、以下の３つの式、（１）０．０５≦｜Ｌ１−Ｌ２｜、（２）０．０１≦ｍ１−ｍ２、（３）０≦｜Ｍ１−Ｍ２｜≦０．１、但し、Ｌ１：第１光源から第１光情報記録媒体の光源側面までの光路長Ｌ１（ｍｍ）、  Ｌ２：第２光源から第２光情報記録媒体の光源側面までの光路長Ｌ２（ｍｍ）、ｍ１：第１光情報記録媒体の情報記録及び／又は再生時における対物レンズの光学系倍率、ｍ２：第２光情報記録媒体の情報記録及び／又は再生時における対物レンズの光学系倍率、Ｍ１：第１光情報記録媒体の情報記録及び／又は再生時における集光光学系の全光学系倍率、Ｍ２：第２光情報記録媒体の情報記録及び／又は再生時における集光光学系の全光学系倍率、を満たす光ピックアップ装置とする。
2007113995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長λ１（ｎｍ）の光束を出射する第１光源と、波長λ２（ｎｍ）（λ１＜λ２）の光束を出射する第２光源と、カップリングレンズ及び対物レンズを含む集光光学系と、光検出器とを有し、
前記第１光源からの光束は、前記集光光学系によって厚さｔ１の保護層を介して第１光情報記録媒体の情報記録面に集光され、更に前記情報記録面からの反射光が前記集光光学系を通過した後に前記光検出器で検出されることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっていると共に、前記第２光源からの光束は、前記集光光学系によって厚さｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護層を介して第２光情報記録媒体の情報記録面に集光され、更に前記情報記録面からの反射光が前記集光光学系を通過した後に前記光検出器で検出されることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっている光ピックアップ装置であって、
以下の（１）、（２）、（３）式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
０≦｜Ｌ１−Ｌ２｜≦０．５      （１）
０．０１≦ｍ１−ｍ２            （２）
０≦｜Ｍ１−Ｍ２｜≦０．１      （３）
但し、
Ｌ１：前記第１光源から前記第１光情報記録媒体の光源側面までの光路長Ｌ１（ｍｍ）
Ｌ２：前記第２光源から前記第２光情報記録媒体の光源側面までの光路長Ｌ２（ｍｍ）
ｍ１：前記第１光情報記録媒体の情報記録又は再生時における前記対物レンズの
光学系倍率
ｍ２：前記第２光情報記録媒体の情報記録又は再生時における前記対物レンズの
光学系倍率
Ｍ１：前記第１光情報記録媒体の情報記録又は再生時における前記集光光学系の
全光学系倍率
Ｍ２：前記第２光情報記録媒体の情報記録又は再生時における前記集光光学系の
全光学系倍率
【請求項２】
前記カップリングレンズは、前記波長λ１の光束に関するパワーと、前記波長λ２の光束に関するパワーとが異なることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記カップリングレンズは、第１回折構造を有し、前記波長λ１の光束及び前記波長λ２の光束は、前記第１回折構造を通過することを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記第１回折構造は、少なくとも前記波長λ１に光束に対する色収差の発生を抑制する機能を有することを特徴とする請求の範囲第３項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記第１回折構造の光軸方向の平均段差量ｄＣＰＬ（μｍ）が、以下の（４）式を満たすことを特徴とする請求の範囲第４項に記載の光ピックアップ装置。
λ１×２／（ｎ１−１）×１．０≦ｄＣＰＬ≦λ１×２／（ｎ１−１）×１．３    （４）
但し
ｎ１：前記第１回折構造を形成する材料における前記波長λ１の光に対する屈折率
【請求項６】
前記第１回折構造は、前記波長λ１の光束に対する前記カップリングレンズの光学系倍率と、前記波長λ２の光束に対する前記カップリングレンズの光学系倍率とを異ならせる機能を有することを特徴とする請求の範囲第３項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記カップリングレンズは、前記カップリングレンズを構成するレンズのうち、少なくとも１枚のレンズが光軸方向に移動可能であることを特徴とする請求の範囲第１項〜第６項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
前記カップリングレンズは、前記第１光情報記録媒体の情報の記録又は再生時と、前記第２光情報記録媒体の情報記録又は再生時とで、前記カップリングレンズを構成する複数のレンズのうち、少なくとも１つのレンズの光軸方向の位置が異なることを特徴とする請求の範囲第１項〜第７項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
前記カップリングレンズは、２枚のレンズより構成されていることを特徴とする請求の範囲第６項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】
前記カップリングレンズは、前記２枚のレンズのうち、１枚のレンズが光軸方向に可動であり、以下の（５）式を満たすことを特徴とする請求の範囲第９項に記載の光ピックアップ装置。
０．２５≦（ｆ１・ＣＰＬ／ｆ２・ＣＰＬ）×１／ｆ１・ＯＢＬ≦０．３５      （５）
但し
ｆ１・ＣＰＬ：前記波長λ１の光に対するカップリングレンズの焦点距離（ｍｍ）
ｆ２・ＣＰＬ：前記波長λ２の光に対するカップリングレンズの焦点距離（ｍｍ）
ｆ１・ＯＢＬ：前記波長λ１の光に対する対物レンズの焦点距離（ｍｍ）
【請求項１１】
前記波長λ１、前記波長λ２、前記カップリングレンズの変位量Ｄｔ１（ｍｍ）は、以下の式を満たすことを特徴とする請求の範囲第７項〜第１０項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
３５０≦λ１≦４５０              （６）
６００≦λ２≦７００              （７）
０．３≦Ｄｔ１≦２                （８）
【請求項１２】
前記波長λ１、前記波長λ２、前記カップリングレンズの変位量Ｄｔ２（ｍｍ）は、以下の式を満たすことを特徴とする請求の範囲第７項〜第１０項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
３５０≦λ１≦４５０              （９）
７００≦λ２≦８００              （１０）
１≦Ｄｔ２≦４                    （１１）
【請求項１３】
波長λ３（ｎｍ）（λ２＜λ３）の光束を出射する第３光源を有し、前記集光光学系が、前記第３光源からの光束を、厚さｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護層を介して第３光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっており、
前記対物レンズは、第２回折構造を有し、前記波長λ１の光束及び前記波長λ２の光束は、前記第２回折構造を通過するようになっており、前記第２回折構造の光軸方向の平均段差量ｄＯＢＬ（μｍ）が、以下の（１２）式を満たすことを特徴とする請求の範囲第１項〜第１２項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
λ１×２／（ｎ２−１）×１．０≦ｄＯＢＬ≦λ１×２／（ｎ２−１）×１．３      
（１２）
但し
ｎ２：前記第２回折構造を形成する材料における前記波長λ１の光に対する屈折率
【請求項１４】
前記波長λ１の光束に対する前記カップリングレンズと前記対物レンズとの間の距離（軸上の空気間隔）をＬ’（ｍｍ）としたときに、以下の（１３）式を満たすことを特徴とする請求の範囲第１項〜第１３項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
１０≦Ｌ’≦２５        （１３）
【請求項１５】
前記光源から前記光情報記録媒体に向かう光束に対して、前記光情報記録媒体から前記光検出器に向かう光束を分岐する分岐手段が設けられているとき、前記カップリングレンズは、前記対物レンズと前記分岐手段との間に配置されていることを特徴とする請求の範囲第１項〜第１４項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１６】
前記光検出器は１個からなり、少なくとも前記波長λ１の光束及び前記波長λ２の光束は、前記光検出器の同じ位置の受光部に受光されることを特徴とする請求の範囲第１項〜第１５項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１７】
前記第１光情報記録媒体に対して情報の記録及び／又は再生する際の前記対物レンズの像側開口数をＮＡ１、前記第２光情報記録媒体に対して情報の記録及び／又は再生する際の前記対物レンズの像側開口数をＮＡ２としたとき、以下を満たすことを特徴とする請求の範囲第１項〜第１６項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
｜ＮＡ１−ＮＡ２｜≦０．０５
【請求項１８】
前記第１光情報記録媒体がＨＤ  ＤＶＤであり、前記第２光情報記録媒体がＤＶＤであることを特徴とする請求の範囲第１項〜第１７項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ピックアップ装置に関し、特に異なる光情報記録媒体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関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、波長４００ｎｍ程度の青紫色半導体レーザを用いて、情報の記録及び／又は再生（以下、「記録及び／又は再生」を、「記録／再生」と記載する）を行える高密度光ディスクシステムの研究・開発が急速に進んでいる。一例として、ＮＡ０．８５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報記録／再生を行う光ディスク、いわゆるＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（以下、ＢＤという）では、ＤＶＤ（ＮＡ０．６、光源波長６５０ｎｍ、記憶容量４、７ＧＢ）と同じ大きさである直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１層あたり２３〜２７ＧＢの情報の記録が可能であり、又、ＮＡ０．６５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報記録／再生を行う光ディスク、いわゆるＨＤ  ＤＶＤ（以下、ＨＤという）では、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１層あたり１５〜２０ＧＢの情報の記録が可能である。以下、本明細書では、このような光ディスクを「高密度光ディスク」と呼ぶ。【０００３】
一方、高密度光ディスクに対してのみ情報の記録／再生ができると言うだけでは、光ディスクプレーヤやレコーダといった製品（以下、光ディスクプレーヤ／レコーダという）としての価値は十分なものとはいえない場合がある。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、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／レコーダ等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やＣＤに対しても適切に情報を記録／再生できる性能を有することが望まれる。【０００４】
ここで、高密度光ディスクとＤＶＤやＣＤに対しても互換性を維持しながら適切に情報を記録及び／又は再生できるようにする手法として、高密度光ディスク用の光学系とＤＶＤやＣＤ用の光学系とを、情報の記録及び／又は再生する光ディスクの記録密度に応じて選択的に切り替えるものが考えられるが、複数の光学系が必要となるので、小型化に不利であり、またコストが増大する。【０００５】
そこで、光ピックアップ装置の構成を簡素化し低コスト化を図るために、互換性を有する光ピックアップ装置においても、高密度光ディスク用の光学系とＤＶＤやＣＤ用の光学系とを可能な限り共通化して、光ピックアップ装置を構成する光学部品点数を極力減らすのが好ましいといえる。又、光ディスクに対向して配置される対物レンズを共通化することが光ピックアップ装置の構成の簡素化、低コスト化に最も有利となる。加えて、光ディスクからの反射光を受光する光検出器を共通化したいという要求もある。【０００６】
これに対し、特許文献１においては、ＤＶＤ用の光束とＣＤ用の光束とが共通して通過する光路中に発散角変換素子を挿入することで対物レンズを共通化した光ピックアップ装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−１４１８００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかるに、特許文献１の光ピックアップ装置はＤＶＤ／ＣＤ用の光束が通過するカップリングレンズと対物レンズ、及びＤＶＤ／ＣＤからの反射光を受光する光検出器を備えている。しかし、ＤＶＤ使用時とＣＤ使用時における光源から光ディスク（光源側面）までの距離は一致しているものの、カップリングレンズと対物レンズからなる集光光学系の倍率差が原因で光検出器の受光面上では大きさの異なる集光スポットが形成されるが、そのために光検出器側で特別な工夫が必要となることを考慮していない。すなわち、上記特許文献１の光ピックアップ装置の場合には、同じ光検出器で受光する際の信号処理に特殊な処理が必要となるという問題がある。【０００８】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、対物レンズ、カップリングレンズ、光検出器の共通化を図りつつ、光検出器側の負担が少なく、異なる光情報記録媒体に対して適切に情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置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】
【０００９】
請求の範囲第１項に記載の光ピックアップ装置は、波長λ１（ｎｍ）の光束を出射する第１光源と、波長λ２（ｎｍ）（λ１＜λ２）の光束を出射する第２光源と、カップリングレンズ及び対物レンズを含む集光光学系と、光検出器とを有し、前記第１光源からの光束は、前記集光光学系によって厚さｔ１の保護層を介して第１光情報記録媒体の情報記録面に集光され、更に前記情報記録面からの反射光が前記集光光学系を通過した後に前記光検出器で検出されることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっていると共に、前記第２光源からの光束は、前記集光光学系によって厚さｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護層を介して第２光情報記録媒体の情報記録面に集光され、更に前記情報記録面からの反射光が前記集光光学系を通過した後に前記光検出器で検出されることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっている光ピックアップ装置であって、以下の（１）、（２）、（３）式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
０≦｜Ｌ１−Ｌ２｜≦０．５      （１）
０．０１≦ｍ１−ｍ２            （２）
０≦｜Ｍ１−Ｍ２｜≦０．１      （３）
但し、
Ｌ１：前記第１光源から前記第１光情報記録媒体の光源側面までの光路長Ｌ１（ｍｍ）
Ｌ２：前記第２光源から前記第２光情報記録媒体の光源側面までの光路長Ｌ２（ｍｍ）
ｍ１：前記第１光情報記録媒体の情報記録又は再生時における前記対物レンズの
光学系倍率
ｍ２：前記第２光情報記録媒体の情報記録又は再生時における前記対物レンズの
光学系倍率
Ｍ１：前記第１光情報記録媒体の情報記録又は再生時における前記集光光学系の
全光学系倍率
Ｍ２：前記第２光情報記録媒体の情報記録又は再生時における前記集光光学系の
全光学系倍率
本発明によれば、（１）式を満たすように、各光源から、それに対応する光情報記録媒体の前記対物レンズ側の面までの光路長をほぼ一致させ、（２）式を満たすように、光源波長によって前記対物レンズの光学系倍率を異ならせ、（３）式を満たすように、各波長について前記カップリングレンズと前記対物レンズを含む前記集光光学系の全光学系倍率をほぼ一致させることにより、前記対物レンズ、前記カップリングレンズ、前記光検出器の全てを容易に共通化することができる。ここで、光検出器は１個であることが好ましいが、その受光部は複数あっても良く、また１つの受光部を複数の領域に分けて使用されるものであっても良い。さらに異なる波長の光束が光検出器に受光される際に、それぞれの光束が受光部の異なる位置に受光される態様であっても良いが、受光部の同じ位置に受光されるようにすることが、回路構成の簡単化や小型化、或いは誤検出を低減する上でもより好ましい。尚、「カップリングレンズ」とは、第１光源から対物レンズまでの光路中であって、且つ第２光源から対物レンズまでの光路中に配置される正の屈折力を有する光学素子を指す。又、「集光光学系」とは、光源から光情報記録媒体までの集光機能を有する光学系をいい、戻り光路において初めて通過することになる光検出器の手前の集光光学素子（光源から光情報記録媒体までの行きの光束が通過しない）は含まない。【００１０】
請求の範囲第２項に記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第１項に記載の光ピックアップ装置において、前記カップリングレンズは、前記波長λ１の光束に関するパワーと、前記波長λ２の光束に関するパワーとが異なることを特徴とする。これにより、光情報記録媒体（光源側面）から等距離にある前記光源からの光を、（２）式で表される前記対物レンズの光学系倍率差に応じた発散角の異なる光として出射することができる。【００１１】
請求の範囲第３項に記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第１項又は第２項に記載の光ピックアップ装置において、前記カップリングレンズは、第１回折構造を有し、前記波長λ１の光束及び前記波長λ２の光束は、前記第１回折構造を通過することを特徴とする。【００１２】
第１回折構造を、異なる波長の光束に対してカップリングレンズのパワーを変える一手段として利用することにより、屈折パワーを小さくする、すなわち光学面曲率を緩くすることが可能となり、カップリングレンズの成形性を良好なものとすることができる。あるいは光学系全体の色収差補正の一部又は全てをカップリングレンズで行うことができる。カップリングレンズは、対物レンズよりも光学面の曲率や光線角（入射／出射角）が小さいため、対物レンズに回折構造を設けるよりも、カップリングレンズに回折構造を設けることで光量ロスが少なくできる。【００１３】
請求の範囲第４項に記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第３項に記載の光ピックアップ装置において、前記第１回折構造は、少なくとも前記波長λ１に光束に対する色収差の発生を抑制する機能を有することを特徴とする。【００１４】
請求の範囲第５項に記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第４項に記載の光ピックアップ装置において、前記第１回折構造の光軸方向の平均段差量ｄＣＰＬ（μｍ）が、以下の（４）式を満たすことを特徴とする。
λ１×２／（ｎ１−１）×１．０≦ｄＣＰＬ≦λ１×２／（ｎ１−１）×１．３  
（４）
但し
ｎ１：前記第１回折構造を形成する材料における前記波長λ１の光に対する屈折率
（４）式を満たすように前記第１回折構造を設計すれば、かかる第１回折構造を通過したときに、第１光情報記録媒体が高密度光ディスク、第２光情報記録媒体がＤＶＤのときは、波長λ１の光束は２次回折光が最も強度が高まり、波長λ２の光束は１次回折光が最も強度が高まり、第１光情報記録媒体がＤＶＤ、第２光情報記録媒体がＣＤのときは、波長λ１の光束は１次回折光が最も強度が高まり、波長λ２の光束は１次回折光が最も強度が高まるので、それぞれの回折光における光の利用効率が高くできるとともに、低次の回折光を用いているため、波長、温度変化による回折効率変動を小さくすることができる。なお、平均段差量ｄＣＰＬは、前記カップリングレンズの一面において、第１光情報記録媒体に対する情報の記録／再生に使用される領域を通過する波長λ１の光束と、第２光情報記録媒体に対する情報／再生に使用される領域を通過する波長λ２の光束とが、共に通過する領域内の回折構造の全ての段差量の平均値を指す。この第１回折構造はカップリングレンズの一面に設けることが好ましい。また、より好ましい態様では、平均段差量ｄＣＰＬは、前記カップリングレンズの一面に形成されている段差量の総和を、段差の数で割った値となる。また、前記カップリングレンズは基準使用状態では使用されない光線が通過する領域（情報の記録／再生に使用される光束が通過する領域）よりも外側の部分にも回折構造が形成されていることが好ましい。これは、一般に、情報の記録／再生時に前記カップリングレンズが光ピックアップ装置内に固定されて用いられることに対し、前記対物レンズがトラッキングした場合においても、前記対物レンズの絞り内の全領域に前記カップリングレンズからの所定の光を入射させるためである。従って、前記カップリングレンズの全ての回折構造を当該第１回折構造とするのが望ましい。
請求の範囲第６項に記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第３項に記載の光ピックアップ装置において、前記第１回折構造は、前記波長λ１の光束に対する前記カップリングレンズの光学系倍率と、前記波長λ２の光束に対する前記カップリングレンズの光学系倍率とを異ならせる機能を有することを特徴とする。【００１５】
請求の範囲第７項に記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第１項〜第６項のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記カップリングレンズは、前記カップリングレンズを構成するレンズのうち、少なくとも１枚のレンズが光軸方向に移動可能であることを特徴とする。【００１６】
請求の範囲第８項に記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第１項〜第７項のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記カップリングレンズは、前記第１光情報記録媒体の情報の記録又は再生時と、前記第２光情報記録媒体の情報記録又は再生時とで、前記カップリングレンズを構成する複数のレンズのうち、少なくとも１つのレンズの光軸方向の位置が異なることを特徴とする。【００１７】
これにより、光束の波長によって、言い換えれば何れの光情報記録媒体に対して情報の記録／再生を行うかによって、前記カップリングレンズのパワーを変化させる一手段として利用することができる。同様にパワーを変える一手段である回折構造と比較した場合の利点として、光の利用効率が高いこと、光束の波長によらず同じ一つの波長であっても任意にパワーを変換可能であることが挙げられる。また第１光情報記録媒体が高密度ＤＶＤであり、第２光情報記録媒体がＣＤである場合には、波長比が約１：２であることから回折構造によってカップリングレンズのパワーを変化させることを利用できないため、かかる構成が有効である。【００１８】
少なくとも１枚のレンズを移動可能として光学系倍率（パワー）を変化させる、複数枚構成のカップリングレンズを用いた例を以下に示す。通常、集光光学系の全光学系倍率は、情報の記録／再生が可能な所定の値にする必要がある。ここで、波長λ１の光束及び波長λ２の光束に対する各光源から光情報記録媒体までのそれぞれの距離が等しくなるように設定する場合、具体的には、波長λ１の光束及び波長λ２の光束に対して１つの光検出器を共用する場合には、波長λ１の光束及び波長λ２の光束に対して、言い換えれば第１光情報記録媒体に対する情報の記録／再生時と第２光情報記録媒体に対する情報の記録／再生時とで、集光光学系の全光学系倍率は同じとなるようにする必要がある。そこで、カップリングレンズを複数のレンズから構成し、複数のレンズのうち一部のレンズを光軸方向に移動させることで、カップリングレンズのパワーが変化するようにする。即ち、波長λ１の光束に対しても、波長λ２の光束に対しても集光光学系の全光学系倍率が同じとなるように、一部のレンズを光軸方向に移動させ、カップリングレンズとしてのパワーを変化させる。これにより、第１光情報記録媒体及び第２光情報記録媒体に対してそれぞれ情報の記録／再生を行う際に、集光光学系の全光学系倍率を一定にしつつ、カップリングレンズの光学系倍率（パワー）を変化させることができる。【００１９】
請求の範囲第９項に記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第６項に記載の光ピックアップ装置において、前記カップリングレンズは、２枚のレンズより構成されていることを特徴とする。【００２０】
請求の範囲第１０項に記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第９項に記載の光ピックアップ装置において、前記カップリングレンズは、前記２枚のレンズのうち、１枚のレンズが光軸方向に可動であり、以下の（５）式を満たすことを特徴とする。
０．２５≦（ｆ１・ＣＰＬ／ｆ２・ＣＰＬ）×１／ｆ１・ＯＢＬ≦０．３５      （５）
但し
ｆ１・ＣＰＬ：前記波長λ１の光に対するカップリングレンズの焦点距離（ｍｍ）
ｆ２・ＣＰＬ：前記波長λ２の光に対するカップリングレンズの焦点距離（ｍｍ）
ｆ１・ＯＢＬ：前記波長λ１の光に対する対物レンズの焦点距離（ｍｍ）
（５）式を満たすようにすることで、各波長についてカップリングレンズと対物レンズを含む集光光学系の全光学系倍率をほぼ一致させることができる。例えば、対物レンズは同じ（焦点距離・光学系倍率は一定）のまま、カップリングレンズの光学系倍率を変化させることで、全光学系倍率を波長λ１の光束と波長λ２の光束とで等しくすることが可能となる。【００２１】
請求の範囲第１１項に記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第７項〜第１０項のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記波長λ１、前記波長λ２、前記カップリングレンズの変位量Ｄｔ１（ｍｍ）は、以下の式を満たすことを特徴とする。
３５０≦λ１≦４５０              （６）
６００≦λ２≦７００              （７）
０．３≦Ｄｔ１≦２                （８）
これにより、例えば高密度光ディスクとＤＶＤとについて前記光検出器の共通化を図れる。変位量Ｄｔ１が上限値以下であれば省スペースの光ピックアップ装置を提供でき、下限値以上であれば前記カップリングレンズの移動感度が緩くなって、駆動装置は位置精度の低い、製造容易なものとすることができる。尚、本明細書中、「カップリングレンズの変位量」とは、第１光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時におけるカップリングレンズの位置と、第２光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時におけるカップリングレンズの位置との光軸方向の変位量をいうものとする。尚、「カップリングレンズの位置」とは、カップリングレンズが１枚のレンズで構成されている場合には、そのレンズの位置を表し、カップリングレンズが２枚のレンズで構成され、そのうち１枚のレンズの位置を変位させる場合には、その変位される１枚のレンズの位置を表すものとする。また、複数枚のレンズで構成され、そのうちの複数のレンズ若しくは複数枚のレンズ全ての位置を変位させる場合には、そのうちの最も変位量が大きい１枚のレンズの位置を「カップリングレンズの位置」とする。【００２２】
請求の範囲第１２項に記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第７項〜第１０項のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記波長λ１、前記波長λ２、前記カップリングレンズの変位量Ｄｔ２（ｍｍ）は、以下の式を満たすことを特徴とする。
３５０≦λ１≦４５０              （９）
７００≦λ２≦８００              （１０）
１≦Ｄｔ２≦４                    （１１）
これにより、例えば高密度光ディスクとＣＤとについて前記光検出器の共通化を図れる。変位量Ｄｔ２が上限値以下であれば省スペースの光ピックアップ装置を提供でき、下限値以上であれば前記カップリングレンズの移動感度が緩くなって、駆動装置は位置精度の低い、製造容易なものとすることができる。【００２３】
請求の範囲第１３項に記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第１項〜第１２項のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、波長λ３（ｎｍ）（λ２＜λ３）の光束を出射する第３光源を有し、前記集光光学系が、前記第３光源からの光束を、厚さｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護層を介して第３光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっており、前記対物レンズは、第２回折構造を有し、前記波長λ１の光束及び前記波長λ２の光束は、前記第２回折構造を通過するようになっており、前記第２回折構造の光軸方向の平均段差量ｄＯＢＬ（μｍ）が、以下の（１２）式を満たすことを特徴とする。
λ１×２／（ｎ２−１）×１．０≦ｄＯＢＬ≦λ１×２／（ｎ２−１）×１．３
（１２）
但し
ｎ２：前記第２回折構造を形成する材料における前記波長λ１の光に対する屈折率
（１２）式を満たすように前記第２回折構造を形成すれば、かかる第２回折構造を通過したときに、第１光情報記録媒体が高密度光ディスク、第２光情報記録媒体がＤＶＤのときは、波長λ１の光束は２次回折光が最も強度が高まり、波長λ２の光束は１次回折光が最も強度が高まり、第１光情報記録媒体がＤＶＤ、第２光情報記録媒体がＣＤのときは、波長λ１の光束は１次回折光が最も強度が高まり、波長λ２の光束は１次回折光が最も強度が高まるので、それぞれの光束における光の利用効率が高くできるとともに、低次の回折光を用いているため、波長、温度変化による回折効率変動を小さくすることができる。なお、平均段差量ｄＯＢＪは、（１）、（２）及び（３）式を満たす複数の光源からの各波長の光束が、それぞれの情報の記録／再生に利用される領域であって、且つ複数の光源からの光束が共通して通過する領域に形成されている回折構造の段差量の平均値を指す。従って、例えば波長λ１、λ２及びλ３の光束が使用される光ピックアップ装置において、波長λ３の光束が（１）、（２）及び（３）式を満たさない場合には、平均段差量ｄＯＢＪは、それぞれの情報の記録／再生に利用される領域を通過した波長λ１とλ２の光束が、共通して通過する領域の回折構造段差量平均値となり、波長λ３の光束が（１）、（２）及び（３）式を満たす場合には、それぞれの情報の記録／再生に利用される領域を通過した３つの波長の光束が、共通して通過する領域の回折構造段差量平均値となる。【００２４】
請求の範囲第１４項に記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第１項〜第１３項のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記波長λ１の光束に対する前記カップリングレンズと前記対物レンズとの間の距離（軸上の空気間隔）をＬ’（ｍｍ）としたときに、以下の（１３）式を満たすことを特徴とする。
１０≦Ｌ’≦２５        （１３）
請求の範囲第１５項に記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第１項〜第１４項のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記光源から前記光情報記録媒体に向かう光束に対して、前記光情報記録媒体から前記光検出器に向かう光束を分岐する分岐手段が設けられているとき、前記カップリングレンズは、前記対物レンズと前記分岐手段との間に配置されていることを特徴とする。これにより往路、復路共に同一のカップリングレンズを使用することができるため、光ピックアップ装置はコンパクト・安価となる。【００２５】
請求の範囲第１６項に記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第１項〜第１５項のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記光検出器は１個からなり、少なくとも前記波長λ１の光束及び前記波長λ２の光束は、前記光検出器の同じ位置の受光部に受光されることを特徴とする。
請求の範囲第１７項に記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第１項〜第１６項のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記第１光情報記録媒体に対して情報の記録及び／又は再生する際の前記対物レンズの像側開口数をＮＡ１、前記第２光情報記録媒体に対して情報の記録及び／又は再生する際の前記対物レンズの像側開口数をＮＡ２としたとき、以下の式を満たすことを特徴とする。
｜ＮＡ１−ＮＡ２｜≦０．０５
請求の範囲第１８項に記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第１項〜第１７項のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、前記第１光情報記録媒体がＨＤ  ＤＶＤであり、前記第２光情報記録媒体がＤＶＤであることを特徴とする。【００２６】
本明細書中において、対物レンズとは、光ピックアップ装置に光情報記録媒体を装填した状態において、最も光情報記録媒体側の位置で、これと対向すべく配置される集光作用を有するレンズ及び、そのレンズを駆動するアクチュエータに取り付けられて、そのレンズと共に一体的に駆動される集光作用を有する光学素子又はレンズを有する場合には、それら光学素子又はレンズを含めた光学素子群をさすものとする。つまり、対物レンズは、好ましくは単玉のレンズであるが、複数のレンズや複数の光学素子からなっていても良い。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、対物レンズ、カップリングレンズ、光検出器の共通化を図りつつ、異なる光情報記録媒体に対して適切に情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】異なる光情報記録媒体（光ディスクともいう）であるＨＤとＤＶＤとＣＤに対して適切に情報の記録／再生を行える本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
ＣＰＬ  カップリングレンズ
ＤＰ１  第１ダイクロイックプリズム
ＤＰ２  第２ダイクロイックプリズム
ＬＤ１  第１の半導体レーザ
ＬＤ２  第２の半導体レーザ
ＬＤ３  第３の半導体レーザ
ＯＢＪ  対物レンズ
ＰＢＳ  偏光ビームスプリッタ
ＰＤ  光検出器
ＰＵ１  光ピックアップ装置
ＱＷＰ  λ／４波長板
ＳＮ  センサーレンズ
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、異なる光情報記録媒体（光ディスクともいう）であるＨＤとＤＶＤとＣＤに対して適切に情報の記録／再生を行える本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図である。かかる光ピックアップ装置ＰＵ１は、光情報記録再生装置に搭載される。【００３１】
光ピックアップ装置ＰＵ１は、高密度光ディスクであるＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光されλ１＝４０６ｎｍの青紫色レーザ光束（第１光束）を射出する第１半導体レーザ（第１光源）ＬＤ１、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光されλ２＝６６０ｎｍの赤色レーザ光束（第２光束）を射出する第２半導体レーザ（第２光源）ＬＤ２、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光されλ３＝７８３ｎｍの赤外レーザ光束（第３光束）を射出する第３半導体レーザ（第３光源）ＬＤ３、ＨＤ／ＤＶＤ／ＣＤ共用の光検出器ＰＤ、カップリングレンズＣＰＬ、入射したレーザ光束を光ディスクの情報記録面上に集光させる機能を有し、所定の回折構造を有すると共にプラスチック製で単玉である対物レンズＯＢＪ、分岐手段である偏光ビームスプリッタＰＢＳ、第１ダイクロイックプリズムＤＰ１，第２ダイクロイックプリズムＤＰ２、λ／４波長板ＱＷＰ、光ディスク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ＳＮとから構成されている。尚、ＨＤ用の光源として、上述の半導体レーザＬＤ１の他に青紫色ＳＨＧレーザを使用することもできる。【００３２】
本実施の形態において、カップリングレンズＣＰＬは、使用する光ディスクに応じて光軸方向に変位可能に設けられていて、光軸方向の位置を変えることで、入射光束の波長に応じて出射角を変更するようになっているが、これに代えて或いはこれに加えて回折構造を有していても良い。又、第１半導体レーザＬＤ１と、ＨＤの光源側の面との間の光路長Ｌ１、第２半導体レーザＬＤ２と、ＤＶＤの光源側の面との間の光路長Ｌ２、第３半導体レーザＬＤ３と、ＣＤの光源側の面との間の光路長Ｌ３は、互いに等しいか、又はその差が０．５ｍｍ以下である。【００３３】
光ピックアップ装置ＰＵ１において、ＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、第１半導体レーザＬＤ１を発光させる。第１半導体レーザＬＤ１から射出された発散光束は、第１ダイクロイックプリズムＤＰ１、第２ダイクロイックプリズムＤＰ２、偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過した後、カップリングレンズＣＰＬにより収束光束に変換され、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、図示しない絞りにより光束径が規制され、対物レンズＯＢＪによってＨＤの保護層を介して情報記録面上に形成されるスポットとなる。対物レンズＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータ（不図示）によってフォーカシングやトラッキングを行う。【００３４】
ＨＤの情報記録面で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪ及びλ／４波長板ＱＷＰを透過した後、カップリングレンズＣＰＬを透過した後、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、センサーレンズＳＮ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ＨＤに記録された情報を読み取ることができる。【００３５】
また、光ピックアップ装置ＰＵ１において、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、第２半導体レーザＬＤ２を発光させる。第２半導体レーザＬＤ２から射出された発散光束は、第１ダイクロイックプリズムＤＰ１で反射され、第２ダイクロイックプリズムＤＰ２、偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過した後、カップリングレンズＣＰＬにより平行光束、上記ＨＤの場合よりは弱い収束光束又は後述のＣＤの場合よりは弱い発散光束のいずれかに変換され、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、図示しない絞りにより光束径が規制され、対物レンズＯＢＪによってＤＶＤの保護層を介して情報記録面上に形成されるスポットとなる。対物レンズＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータ（不図示）によってフォーカシングやトラッキングを行う。【００３６】
ＤＶＤの情報記録面で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪ及びλ／４波長板ＱＷＰを透過した後、カップリングレンズＣＰＬを透過した後、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、センサーレンズＳＮ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。【００３７】
また、光ピックアップ装置ＰＵ１において、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、第３半導体レーザＬＤ３を発光させる。第３半導体レーザＬＤ３から射出された発散光束は、第２ダイクロイックプリズムＤＰ２で反射され、偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過した後、カップリングレンズＣＰＬにより発散光束に変換され、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、図示しない絞りにより光束径が規制され、対物レンズＯＢＪによってＣＤの保護層を介して情報記録面上に形成されるスポットとなる。対物レンズＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータ（不図示）によってフォーカシングやトラッキングを行う。【００３８】
ＣＤの情報記録面で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪ及びλ／４波長板ＱＷＰを透過した後、カップリングレンズＣＰＬを透過した後、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、センサーレンズＳＮ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。尚、半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ３は、１つのパッケージに収容されて、いわゆる３レーザ１パッケージを構成していても良い。かかる場合、ダイクロイックプリズムは不要となる。
（実施例）
以下、上述した実施の形態に好適な実施例について説明する。尚、これ以降（表のレンズデータ含む）において、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。【００３９】
また、以下の各実施例のレンズデータにおける第５面及び第８面は仮想面であり、実際には存在しない面である。また、第１０面及び第１０’面は、光軸からの高さｈにより一つの面を２つの領域に区分けして記載したものであり、第１０面は高さｈが、０ｍｍ≦ｈ＜１．４１０ｍｍを満たす領域を指し、第１０’面は高さｈが、１．４１０ｍｍ≦ｈを満たす領域を指すものである。【００４０】
対物光学系の光学面は、それぞれ数１式に、表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。【００４１】
【数１】
2007113995.tif 000003
【００４２】
また、回折構造（位相構造）により各波長の光束に対して与えられる光路差は、数２式の光路差関数に、表に示す係数を代入した数式で規定される。【００４３】
【数２】
2007113995.tif 000004
【００４４】
（実施例１）
実施例１のレンズデータを表１〜表３に示す。【００４５】
【表１】
2007113995.tif 000005
【００４６】
【表２】
2007113995.tif 000006
【００４７】
【表３】
2007113995.tif 000007
【００４８】
（実施例２）
実施例２のレンズデータを表４〜表６に示す。【００４９】
【表４】
2007113995.tif 000008
【００５０】
【表５】
2007113995.tif 000009
【００５１】
【表６】
2007113995.tif 000010
【００５２】
（実施例３）
実施例３のレンズデータを表７〜表９に示す。【００５３】
【表７】
2007113995.tif 000011
【００５４】
【表８】
2007113995.tif 000012
【００５５】
【表９】
2007113995.tif 000013
【００５６】
（実施例４）
実施例４のレンズデータを表１０〜表１２に示す。【００５７】
【表１０】
2007113995.tif 000014
【００５８】
【表１１】
2007113995.tif 000015
【００５９】
【表１２】
2007113995.tif 000016
【００６０】
実施例５のレンズデータを表１３〜表１５に示す。本例は、カップリングレンズが単玉の屈折面で構成されたものであり、カップリングレンズが移動することによりＨＤとＤＶＤとの互換を行うものである。【００６１】
【表１３】
2007113995.tif 000017
【００６２】
【表１４】
2007113995.tif 000018
【００６３】
【表１５】
2007113995.tif 000019
【００６４】
実施例６のレンズデータを表１６〜表１８に示す。本例は、回折面を有する単レンズでカップリングレンズを構成したものであり、この回折によりＨＤとＤＶＤとでカップリングレンズからの出射光束角を変えての互換を行うものである。【００６５】
【表１６】
2007113995.tif 000020
【００６６】
【表１７】
2007113995.tif 000021
【００６７】
【表１８】
2007113995.tif 000022
【００６８】
請求の範囲に掲げた数値を表１９及び表２０にまとめて示す。【００６９】
【表１９】
2007113995.tif 000023
【００７０】
【表２０】
2007113995.tif 000024
【００７１】
なお、実施例４の対物レンズのｄＯＢＬの空欄は、対物レンズが屈折面で構成されているためであり、実施例５のカップリングレンズのｄＣＰＬの空欄は、カップリングレンズが屈折面で構成されているためである。
【図１】
2007113995.tif 000025
【国際調査報告】
2007113995.tif 000026
2007113995.tif 000027
2007113995.tif 000028
2007113995.tif 000029