(57)【要約】  本発明は、簡素な構成で適切な収差補正を行える光ピックアップ装置及び光情報記録媒体の記録・再生装置を提供する。この光ピックアップ装置は、厚みｔ１の保護層を有する第１光情報記録媒体及び厚みｔ２の保護層を有する第２光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行うもので、波長λ１の第１光束を出射する第１光源と、波長λ２の第２光束を出射する第２光源と、入射する第１及び第２光束の出射角を変換する単玉レンズである出射角変換素子と、第１及び第２光束を第１及び第２光情報記録媒体の情報記録面に集光する対物光学素子と、第１及び第２光源から出射した第１及び第２光束と、第１及び前記第２光情報記録媒体の各情報記録面で反射した第１及び第２光束とを分離させる分離手段と、反射した第１及び第２光束を共に受光する光検出器とを有し、第１及び前記第２光束が通過する出射角変換素子の光学面が両面共に屈折面で構成されていることを特徴とする。
2007010770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚みｔ１の保護層厚を有する第１光情報記録媒体及び厚みｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護層厚を有する第２光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行う光ピックアップ装置であって、
前記第１光情報記録媒体の情報の記録又は再生に用いられ、波長λ１（３５０≦λ１（ｎｍ）≦４８０）を有する第１光束を出射する第１光源と、
前記第２光情報記録媒体の情報の記録又は再生に用いられ、波長λ２（λ１＜λ２）を有する第２光束を出射する第２光源と、
前記第１光束と前記第２光束が共に通過する共通光路中に固定的に配置され、入射する前記第１光束及び第２光束の出射角を変換する、単玉のレンズである出射角変換素子と、
前記第１光束及び前記第２光束をそれぞれ前記第１光情報記録媒体及び第２光情報記録媒体の情報記録面に集光する対物光学素子と、
前記第１光源及び前記第２光源から出射した前記第１光束及び前記第２光束と、前記第１光情報記録媒体及び前記第２光情報記録媒体の各情報記録面で反射した前記第１光束及び前記第２光束とを分離させる分離手段と、
前記反射した第１光束及び第２光束を共に受光する光検出器とを有し、
前記第１光束及び前記第２光束が通過する前記出射角変換素子の光学面が両面共に屈折面で構成されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記対物光学素子は、下記条件式（１）を満たすように構成されてい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。
条件式（１）
０≦Ｍ１＜1（ただし｜ｍ１｜≦０．０９１）
〔式中、Ｍ１はｍ２／ｍ１であり、ｍ1は前記第１光情報記録媒体の情報記録又は再生時における波長λ１に対する対物光学素子の光学倍率、ｍ２は前記第２光情報記録媒体の情報記録又は再生時における波長λ２に対する対物光学素子の光学倍率である。〕
【請求項３】
前記対物光学素子は、下記条件式（２）を満たすように構成されていることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の光ピックアップ装置。
条件式（２）
０．５≦Ｍ１＜1（ただし｜ｍ１｜≦０．０６）
〔式中、Ｍ１、ｍ１、ｍ２は、それぞれ前記条件式（１）におけるＭ１、ｍ１、ｍ２と同義である。〕
【請求項４】
前記対物光学素子は、下記条件式（３）を満たすように構成されてい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。
条件式（３）
ｍ１−０．０６≦ｍ２（ただし０≦ｍ１、ｍ２≦０）
〔式中、ｍ１、ｍ２は、それぞれ前記条件式（１）におけるｍ１、ｍ２と同義である。〕
【請求項５】
前記対物光学素子は、波長λ１の光束に対する前記対物光学素子の焦点距離ｆ１が、１．６ｍｍ以上、４．０ｍｍ以下であ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６】
前記対物光学素子の少なくとも１面の光学面は、光軸を中心とした輪帯状の段差構造を有す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７】
前記段差構造の、光軸に平行な平均段差量ｄは、下記条件式（４）を満たす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。
条件式（４）
３×λ１／（ｎ１−１）≦ｄ≦２×λ２／（ｎ２−１）
〔式中、λ１は第１光源の出射する波長、λ２は第２光源の出射する波長、ｎ１は前記第１光束における前記対物光学素子の屈折率、ｎ２は前記第２光束における前記対物光学素子の屈折率である。〕
【請求項８】
前記段差構造の、光軸に平行な平均段差量ｄは、下記条件式（５）を満たす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。
条件式（５）
１×λ２／（ｎ２−１）≦ｄ≦２×λ１／（ｎ１−１）
〔式中、λ１、λ２、ｎ１、ｎ２は、それぞれ前記条件式（４）におけるλ１、λ２、ｎ１、ｎ２と同義である。〕
【請求項９】
波長λ３（λ２＜λ３）を有する第３光束を出射する第３光源を有し、出射した前記第３光束を前記対物光学素子により厚みｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護層厚を有する第３光情報記録媒体の情報記録面に集光させて当該情報記録媒体の情報の記録又は再生を行う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１０】
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波長λ１に対する前記対物光学素子の光学倍率ｍ１は、０．０１以上である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。
【請求項１１】
前記出射角変換素子と、前記対物光学素子との間に、電圧印加状態によって、透過する光束に与える位相差の量を変化させることができる液晶素子を備え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１２】
厚みｔ１の保護層厚を有する第１光情報記録媒体及び厚みｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護層厚を有する第２光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行う光ピックアップ装置を有する光情報記録媒体の記録・再生装置であって、
前記光ピックアップ装置は、
前記第１光情報記録媒体の情報の記録又は再生に用いられ、波長λ１（３５０≦λ１（ｎｍ）≦４８０）を有する第１光束を出射する第１光源と、
前記第２光情報記録媒体の情報の記録又は再生に用いられ、波長λ２（λ１＜λ２）を有する第２光束を出射する第２光源と、
前記第１光束と前記第２光束が共に通過する共通光路中に固定的に配置され、入射する前記第１光束及び前記第２光束の出射角を変換する、単玉のレンズである出射角変換素子と、
前記第１光束及び前記第２光束をそれぞれ前記第１光情報記録媒及び前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光する対物光学素子と、
前記第１光源及び前記第２光源から出射した前記第１光束及び前記第２光束と、前記第１光情報記録媒体及び第２光情報記録媒体の各情報記録面で反射した第１光束及び第２光束とを分離させる分離手段と、
前記反射した第１光束及び第２光束を共に受光する光検出器とを有し、
前記第１光束及び前記第２光束が通過する前記出射角変換素子の光学面が両面共に屈折面で構成されていることを特徴とする光情報記録媒体の記録・再生装置。
【請求項１３】
厚みｔ１の保護層厚を有する第１光情報記録媒体及び厚みｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護層厚を有する第２光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行う光ピックアップ装置であって、
前記第１光情報記録媒体の情報の記録又は再生に用いられ、波長λ１（３５０≦λ１（ｎｍ）≦４８０）を有する第１光束を出射する第１光源と、
前記第２光情報記録媒体の情報の記録又は再生に用いられ、波長λ２（λ１＜λ２）を有する第２光束を出射する第２光源と、
前記第１光束と前記第２光束が共に通過する共通光路中に固定的に配置され、入射する前記第１光束及び前記第２光束の出射角を変換する、単玉のレンズである出射角変換素子と、
前記第１光束及び前記第２光束をそれぞれ前記第１光情報記録媒体及び第２光情報記録媒体の情報記録面に集光する対物光学素子と、
前記第１光源及び前記第２光源から出射した第１光束及び第２光束と、前記第１光情報記録媒体及び前記第２光情報記録媒体の各情報記録面で反射した第１光束及び第２光束とを分離させる分離手段と、
前記反射した第１光束又は第２光束を受光する少なくとも一つの光検出器とを有し、
前記第１光束及び前記第２光束が通過する前記出射角変換素子の光学面が両面ともに屈折面で構成されており、かつ下記条件式（６）を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
条件式（６）
０．９×ｌ１≦ｌ２≦１．１×ｌ１
〔式中、ｌ１は前記第１光源から前記出射角変換素子までの光学的距離であり、ｌ２は前記第２光源から前記出射角変換素子までの光学的距離である。〕
【請求項１４】
前記対物光学素子は、下記条件式（１）を満たすように構成されていることを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の光ピックアップ装置。
条件式（１）
０≦Ｍ１＜1（ただし｜ｍ１｜≦０．０９１）
〔式中、Ｍ１はｍ２／ｍ１であり、ｍ1は前記第１光情報記録媒体の情報記録又は再生時における波長λ１に対する対物光学素子の光学倍率、ｍ２は前記第２光情報記録媒体の情報記録又は再生時における波長λ２に対する対物光学素子の光学倍率である。〕
【請求項１５】
前記対物光学素子は、下記条件式（２）を満たすように構成されていることを特徴とする請求の範囲第１４項に記載の光ピックアップ装置。
条件式（２）
０．５≦Ｍ１＜1（ただし｜ｍ１｜≦０．０６）
〔式中、Ｍ１、ｍ１、ｍ２は、それぞれ前記条件式（１）におけるＭ１、ｍ１、ｍ２と同義である。〕
【請求項１６】
前記対物光学素子は、下記条件式（３）を満たすように構成されていることを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の光ピックアップ装置。
条件式（３）
ｍ１−０．０６≦ｍ２（ただし０≦ｍ１、ｍ２≦０）
〔式中、ｍ１、ｍ２は、それぞれ前記条件式（１）におけるｍ１、ｍ２と同義である。〕
【請求項１７】
前記対物光学素子は、波長λ１の光束に対する前記対物光学素子の焦点距離ｆ１が、１．６ｍｍ以上、４．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１８】
厚みｔ１の保護層厚を有する第１光情報記録媒体及び厚みｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護層厚を有する第２光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行う光ピックアップ装置を有する光情報記録媒体の記録・再生装置であって、
前記第１光情報記録媒体の情報の記録又は再生に用いられ、波長λ１（３５０≦λ１（ｎｍ）≦４８０）を有する第１光束を出射する第１光源と、
前記第２光情報記録媒体の情報の記録又は再生に用いられ、波長λ２（λ１＜λ２）を有する第２光束を出射する第２光源と、
前記第１光束と前記第２光束が共に通過する共通光路中に固定的に配置され、入射する前記第１光束及び前記第２光束の出射角を変換する、単玉のレンズである出射角変換素子と、
前記第１光束及び前記第２光束をそれぞれ前記第１光情報記録媒体及び前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光する対物光学素子と、
前記第１光源及び前記第２光源から出射した前記第１光束及び前記第２光束と、前記第１光情報記録媒体及び前記第２光情報記録媒体の各情報記録面で反射した前記第１光束及び前記第２光束とを分離させる分離手段と、
前記反射した第１光束又は第２光束を受光する少なくとも一つの光検出器とを有し、
前記第１光束及び前記第２光束が通過する前記出射角変換素子の光学面が両面ともに屈折面で構成されており、かつ下記条件式（６）を満たすことを特徴とする光情報記録媒体の記録・再生装置。
条件式（６）
０．９×ｌ１≦ｌ２≦１．１×ｌ１
〔式中、ｌ１は前記第１光源から前記出射角変換素子までの光学的距離であり、ｌ２は前記第２光源から前記出射角変換素子までの光学的距離である。〕
【請求項１９】
厚みｔ１の保護層厚を有する第１光情報記録媒体及び厚みｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護層厚を有する第２光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行う光ピックアップ装置であって、
前記第１光情報記録媒体の情報の記録又は再生に用いられ、波長λ１（３５０＜＝λ１（ｎｍ）＜＝４８０）を有する第１光束を出射する第１光源と、
前記第２光情報記録媒体の情報の記録又は再生に用いられ、波長λ２（λ１＜λ２）を有する第２光束を出射する第２光源と、
前記第１光束と前記第２光束が共に通過する共通光路中に固定的に配置され、入射する前記第１光束及び前記第２光束の出射角を変換する、単玉のレンズである出射角変換素子と、
前記第１光束及び前記第２光束をそれぞれ前記第１光情報記録媒体及び前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光する対物光学素子を有し、
前記第１光束及び前記第２光束が通過する前記出射角変換素子の光学面が両面共に屈折面で構成されており、
前記第１光束が、収束光として前記対物光学素子に入射することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２０】
厚みｔ１の保護層厚を有する第１光情報記録媒体及び厚みｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護層厚を有する第２光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行う光ピックアップ装置を有する光情報記録媒体の記録・再生装置であって、
前記第１光情報記録媒体の情報の記録又は再生に用いられ、波長λ１（３５０＜＝λ１（ｎｍ）＜＝４８０）を有する第１光束を出射する第１光源と、
前記第２光情報記録媒体の情報の記録又は再生に用いられ、波長λ２（λ１＜λ２）を有する第２光束を出射する第２光源と、
前記第１光束と前記第２光束が共に通過する共通光路中に固定的に配置され、入射する前記第１光束及び前記第２光束の出射角を変換する、単玉のレンズである出射角変換素子と、
前記第１光束及び前記第２光束をそれぞれ前記第１光情報記録媒体及び第２光情報記録媒体の情報記録面に集光する対物光学素子を有し、
前記第１光束及び前記第２光束が通過する前記出射角変換素子の光学面が両面共に屈折面で構成されており、
前記第１光束が、収束光として前記対物光学素子に入射することを特徴とする光情報記録媒体の記録・再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ピックアップ装置及び光情報記録媒体の記録・再生装置に関する。
【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、情報の記録や再生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・再生装置を行う光ディスク、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・再生装置を行う光ディスク、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。尚、ＢＤでは、光ディスクの傾き（スキュー）に起因して発生するコマ収差が増大するため、ＤＶＤにおける場合よりも保護層を薄く設計し（ＤＶＤの０．６ｍｍに対して、０．１ｍｍ）、スキューによるコマ収差量を低減している。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・再生装置ができると言うだけでは、光ディスクプレーヤ及び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踏まえると、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や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及び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や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、更にはＣＤとの何れに対しても適切に情報を記録・再生装置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、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、情報を記録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光学系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。【０００６】
しかるに、光ピックアップ装置において共通の対物光学素子を用いて互換を実現しようとする場合、それぞれの光ディスクに用いられる光源波長などが異なるため、光ディスクの情報記録面上に良好に収差補正のなされた集光スポットを形成するためには何らかの工夫が必要となる。【０００７】
一つの収差補正の態様としては、光源と対物光学素子との間に光軸方向に変位可能なカップリングレンズを配置し、使用する光ディスクに応じて光軸方向に変位させることによって、対物光学素子に入射する光束の発散度合いを変えることが考えられる。しかしながら、カップリングレンズを光軸方向に変位させるためには、別個にアクチュエータが必要となり、設置スペースを確保するために光ピックアップ装置が大型化し、コストが増大するという問題がある。光源と対物光学素子との間に液晶素子を挿入する場合も、同様なコストの問題が生じる。【０００８】
又、別の収差補正の態様としては、カップリングレンズの光学面に波長選択性の回折構造などを形成することによって、通過する光束に応じてカップリングレンズを通過する光束の発散角或いは収束角を変化させ、対物光学素子に入射する光束の発散度合いを変えることも考えられる。かかる構成によれば、カップリングレンズは固定されているのでアクチュエータは不要となるが、その光学面に回折構造を形成することにより光の利用効率が低下するという問題がある。【０００９】
これに対し、ダブレットコリメータを用いて色収差補正を行う方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。【００１０】
特許文献１に開示されている技術によれば、正レンズと負レンズを貼り合わせたダブレットコリメータを必須構成要素としているため、光学系の製造工程が増加するという問題がある。又、特許文献１の技術では、光検出器が光源ごとに必要となり、光ピックアップ装置が大型化すると共に、コストが増大するという問題もある。
【特許文献１】特開２００５−１２２８９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
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、簡素な構成で適切な収差補正を行える光ピックアップ装置及び光情報記録媒体の記録・再生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】
【００１２】
上記目的は、以下に記載する構成によって達成可能である。【００１３】
厚みｔ１の保護層厚を有する第１光情報記録媒体及び厚みｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護層厚を有する第２光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行う光ピックアップ装置であって、前記第１光情報記録媒体の情報の記録又は再生に用いられ、波長λ１（３５０≦λ１（ｎｍ）≦４８０）を有する第１光束を出射する第１光源と、前記第２光情報記録媒体の情報の記録又は再生に用いられ、波長λ２（λ１＜λ２）を有する第２光束を出射する第２光源と、前記第１光束と前記第２光束が共に通過する共通光路中に固定的に配置され、入射する前記第１光束及び第２光束の出射角を変換する、単玉のレンズである出射角変換素子と、前記第１光束及び前記第２光束をそれぞれ前記第１光情報記録媒体及び第２光情報記録媒体の情報記録面に集光する対物光学素子と、前記第１光源及び前記第２光源から出射した前記第１光束及び前記第２光束と、前記第１光情報記録媒体及び前記第２光情報記録媒体の各情報記録面で反射した前記第１光束及び前記第２光束とを分離させる分離手段と、前記反射した第１光束及び第２光束を共に受光する光検出器とを有し、前記第１光束及び前記第２光束が通過する前記出射角変換素子の光学面が両面共に屈折面で構成されていることを特徴とする光ピックアップ装置。【００１４】
または、厚みｔ１の保護層厚を有する第１光情報記録媒体及び厚みｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護層厚を有する第２光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行う光ピックアップ装置であって、前記第１光情報記録媒体の情報の記録又は再生に用いられ、波長λ１（３５０≦λ１（ｎｍ）≦４８０）を有する第１光束を出射する第１光源と、前記第２光情報記録媒体の情報の記録又は再生に用いられ、波長λ２（λ１＜λ２）を有する第２光束を出射する第２光源と、前記第１光束と前記第２光束が共に通過する共通光路中に固定的に配置され、入射する前記第１光束及び前記第２光束の出射角を変換する、単玉のレンズである出射角変換素子と、前記第１光束及び前記第２光束をそれぞれ前記第１光情報記録媒体及び第２光情報記録媒体の情報記録面に集光する対物光学素子と、前記第１光源及び前記第２光源から出射した第１光束及び第２光束と、前記第１光情報記録媒体及び前記第２光情報記録媒体の各情報記録面で反射した第１光束及び第２光束とを分離させる分離手段と、前記反射した第１光束又は第２光束を受光する少なくとも一つの光検出器とを有し、前記第１光束及び前記第２光束が通過する前記出射角変換素子の光学面が両面ともに屈折面で構成されており、かつ下記条件式（６）を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。【００１５】
条件式（６）
０．９×ｌ１≦ｌ２≦１．１×ｌ１
上記条件式（６）において、ｌ１は前記第１光源から前記出射角変換素子までの光学的距離であり、ｌ２は前記第２光源から前記出射角変換素子までの光学的距離である。【００１６】
または、厚みｔ１の保護層厚を有する第１光情報記録媒体及び厚みｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護層厚を有する第２光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行う光ピックアップ装置であって、前記第１光情報記録媒体の情報の記録又は再生に用いられ、波長λ１（３５０≦λ１（ｎｍ）≦４８０）を有する第１光束を出射する第１光源と、前記第２光情報記録媒体の情報の記録又は再生に用いられ、波長λ２（λ１＜λ２）を有する第２光束を出射する第２光源と、前記第１光束と前記第２光束が共に通過する共通光路中に固定的に配置され、入射する前記第１光束及び前記第２光束の出射角を変換する、単玉のレンズである出射角変換素子と、前記第１光束及び前記第２光束をそれぞれ前記第１光情報記録媒体及び前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光する対物光学素子を有し、前記第１光束及び前記第２光束が通過する前記出射角変換素子の光学面が両面共に屈折面で構成されており、前記第１光束が、収束光として前記対物光学素子に入射することを特徴とする光ピックアップ装置。【００１７】
また、本発明の目的は、以下の構成によっても達成可能である。【００１８】
１）厚みｔ１の保護層厚を有する第１光情報記録媒体及び厚みｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護層厚を有する第２光情報記録媒体の情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置であって、
前記第１光情報記録媒体の情報の記録及び／又は再生に用いられ、波長λ１（３５０ｎｍ≦λ１≦４８０ｎｍ）を有する第１光束を出射する第１光源と、
前記第２光情報記録媒体の情報の記録及び／又は再生に用いられ、波長λ２（６４０ｎｍ≦λ２≦６８０ｎｍ）を有する第２光束を出射する第２光源と、
前記第１光束と前記第２光束が共に通過する共通光路中に固定的に配置され、入射する前記第１及び第２光束の出射角を変換する出射角変換素子と、
前記第１及び第２光束をそれぞれ前記第１及び第２光情報記録媒体の情報記録面に集光する対物光学素子と、
前記第１及び第２光源と前記出射角変換素子との間の光路中に設けられ、前記第１及び第２光源から出射した第１及び第２光束と、前記第１及び第２光情報記録媒体の各情報記録面で反射した第１及び第２光束とを分離させる分離手段と、
前記反射した第１及び第２光束を共に受光する光検出器とを有し、
前記第１及び第２光束が通過する出射角変換素子の光学面が両面ともに屈折面で構成されていることを特徴とする光ピックアップ装置。【００１９】
１）の構成によれば、両面共に屈折面からなる発散角変更素子であるカップリングレンズ（コリメータ含む）を用いているので光量の低下が抑制され、適切なスポット光を光情報記録媒体の情報記録面に集光させることができる。また発散角変更素子が一つであり、受光素子の数を減らすことができるので、コンパクトで低コストの光ピックアップ装置を構成できる。このような光ピックアップ装置は、以下の光ピックアップ装置用光学系の設計方法により得ることができる。【００２０】
対物光学素子と固定配置された発散角変換素子とを用いて、光源から出射された波長λ１の光束により第１光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録が可能であるとともに、光源から出射された波長λ２（λ１＜λ２）の光源により第２光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録が可能である光ピックアップ装置用光学系の設計方法であって、前記第１光情報記録媒体または前記第２光情報記録媒体のいずれか一方に対する、対物光学素子の所望の倍率ｍ１を設定する第１工程と、ｍ１を設定した際の光源を使用した場合の前記光ピックアップ装置用光学系全体における光学系の所望の倍率Ｍｔを設定する第２工程と、前記倍率ｍ１及び倍率Ｍｔに基づいて、ｍ１を設定した際の光源を使用した場合の前記屈折面により構成される光学面を有する発散角変換素子の倍率Ｍｃｎを決定する第３工程と、前記倍率Ｍｔ及びＭｃｎに基づいて、前記第１又は第２光情報記録媒体の他方に対する、対物光学素子の倍率ｍ２を決定する第４工程と、前記倍率ｍ１，ｍ２，Ｍｔ及びＭｃｎに基づいて設計される光学系について、以下の（イ）〜（ニ）の特性の内、少なくとも一つの特性において予め定めた基準を満たしているか否かを検証する第５工程と、を有し、前記第５工程により基準を満たしていないと判断された場合には、新たに設定した倍率ｍ１に基づいて前記第１乃至第４工程を行う事を特徴とする。
（イ）環境温度が所定温度上昇した際の波面収差変化量
（ロ）前記対物光学素子が所定距離トラッキングした際のコマ収差の発生量
（ハ）前記対物光学素子と前記第１光情報記録媒体との作動距離
（ニ）使用する光束の波長が所定量変動した際の波面収差変化量
まず、異なる光情報記録媒体（光ディスクともいう）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用光学系の従来設計方法について説明する。ここで、光ピックアップ装置用光学系がカップリングレンズと対物光学素子などの複数の光学素子を含む場合、これらの光学素子の設計仕様を一度に決定することは困難である。そこで、従来の場合には、まず異なる光ディスク使用時における対物光学素子の倍率を決定している。【００２１】
より具体的には、まずＡ工程として、第１光情報記録媒体及び第２光情報記録媒体の対物光学素子の倍率ｍ１、ｍ２を設定する。次に、Ｂ工程として、上記（イ）〜（ニ）の４つの特性のうち、少なくとも１つの特性を検証して、あらかじめ定めた基準を満たしているかどうかを判断する。満たしていない場合は、Ａ工程に戻り、前記倍率ｍ１、ｍ２として新たな値を設定して、更にＢ工程を実行する。倍率ｍ１，ｍ２が、あらかじめ定めた基準を満たしている場合、Ｃ工程として、それらに基づいて、カップリングレンズの倍率Ｍｃｎと、光ピックアップ装置用光学系全体における光学系の倍率Ｍｔを決定する。【００２２】
しかるに、従来設計方法で、最初に第１光情報記録媒体及び第２光情報記録媒体の対物光学素子の倍率ｍ１、ｍ２を設定してしまうと、カップリングレンズの倍率Ｍｃｎの選択の範囲が限られるという問題がある。特に、光ピックアップ装置の低コスト化・コンパクト化を図るため光検出器を共通に用いようとすると、第１の光源から光検出器までの光路長と、第２の光源から光検出器までの光路長とを一致させる必要があるが、そのような場合であって、且つ、上述のようなカップリングレンズの倍率の範囲が限られている場合に、カップリングレンズに回折構造を設けることなく或いは光軸方向に変位させることなく、屈折面だけのカップリングレンズを用いて色収差を良好に補正することは、理論的にはともかく実用設計上は不可能といえる。従って、必然的に光ピックアップ装置の高コスト化・大型化を招くこととなる。【００２３】
これに対し、上記設計方法によれば先ず第１工程で、前記第１光情報記録媒体または前記第２光情報記録媒体のいずれか一方に対する対物光学素子の倍率ｍ１を設定する。次に、第２工程で光学系全体における倍率Ｍｔを設定する。なお、Ｍｔは、対物レンズとカップリングレンズ間の距離や、光源とカップリングレンズの間の距離や、そのピックアップ装置が記録に用いられるのか、再生に用いられるのか等のピックアップ装置の仕様に基づいて定められる。第３工程でこれらに基づいて屈折面により構成される光学面を有する発散角変換素子の倍率Ｍｃｎを決定している。また、Ｍｃｎは、ｍ１やＭｔの他、カップリングレンズと対物レンズの間の光学素子の配置等も考慮して設定する必要がある。従って、前記第２工程で、発散角変換素子を屈折面で構成し、且つ固定的に配置するという条件が予め設定される事となるため、回折構造等を有する光学面を含む発散角変換素子を含む光学系の倍率とは異なり、倍率Ｍｃｎを一義的に決定する事が出来る。そして第４工程で倍率Ｍｔ及びＭｃｎに基づいて、前記第１又は第２光情報記録媒体の他方に対する、対物光学素子の倍率ｍ２を決定する事によって、前記光ピックアップ装置用光学系の設計値がすべて暫定的に決定された時点では、屈折面のみから光学面を構成し且つ固定的に用いる発散角変換素子（例えばカップリングレンズ）が必ず成立していることとなる。【００２４】
しかしながら、このようにして暫定的に決定された前記光ピックアップ装置用光学系の設計値が適切か否かは、上記（イ）〜（ニ）の４つの特性に対して、予め定められた基準を満たしているかどうかの検証が必要となる。そこで、前記第５工程として、設定された前記倍率ｍ１と、決定された前記倍率ｍ２、Ｍｔ及びＭｃｎとに基づいて設計される前記光ピックアップ装置用光学系について、上記（イ）〜（ニ）の４つの特性のうち、少なくとも１つの特性を検証して、あらかじめ定めた基準を満たしているかどうかを判断し、満たしていない場合は、前記第１工程に戻って前記倍率ｍ１として異なった値を設定し、更に前記第２〜第４工程を繰り返すことで最適値を求めることができる。【００２５】
このように本発明によれば、屈折面で構成される光学面を有し固定的に配置された発散
角変換素子を含む、複数の光ディスクに対して互換可能な光ピックアップ装置用光学系と
して、光学特性の優れた光学系を簡易に設計する事が可能となる。【００２６】
さらに、前記第５工程において、設定された前記倍率ｍ１と、決定された前記倍率ｍ２、Ｍｔ及びＭｃｎとに基づいて設計される前記光ピックアップ装置用光学系について、上記（イ）〜（ニ）の４つの特性のうち、全ての特性を検証すれば、より光ピックアップ装置に好適な光学系を提供できる。【００２７】
上記設計方法により設計される光ピックアップ装置用光学系は、波長λ１の光束と波長λ２（λ１＜λ２）の光束とが共通して通過する光路中に固定的に配置され、屈折面のみからなる発散角変換素子と、前記発散角変換素子を通過した光束を、第１集光スポット径ｄ１の第１光情報記録媒体又は第２集光スポット径ｄ２（ｄ１＜ｄ２）の第２光情報記録媒体の情報記録面に集光する対物光学素子とを有することが好ましい。【００２８】
即ち、屈折面のみから光学面を構成し且つ固定的に用いる発散角変換素子（例えばカップリングレンズ）を用いた、高密度光ディスクと別の光ディスクと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用光学系は、上記設計方法により実際的に設計されることができるようになったといえる。【００２９】
次に、以下に述べる実施の態様では、高密度光ディスクと別の光ディスクと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おいて、屈折面のみから光学面を構成し且つ固定的に用いる出射角変換素子と、両光情報記録媒体使用時に共通に用いる光検出器を有する（または、第１光源と出射角変換素子の間の光学的距離と、第２光源と出射角変換素子の間の光学的距離がほぼ等しいとする）ための条件について規定している。【００３０】
２）の構成による光ピックアップ装置は、１）に記載の光ピックアップ装置において、前記対物光学素子は、以下の条件式：
０．５≦Ｍ１＜1（ただし｜ｍ１｜≦０．０６）・・・（１）
を満たす様構成されていることを特徴とする。
ただし、Ｍ１はｍ２／ｍ１であり、ｍ１は（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）波長λ１に対する対物光学素子の光学倍率、ｍ２は（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）波長λ２に対する対物光学素子の光学倍率である。【００３１】
条件式（１）で規定する条件で倍率比Ｍ１を定めることにより、前記対物光学素子は波長λ１と波長λ２の発散光又は収束光を、それぞれの光情報記録媒体上により適切に集光することができ、さらに前記対物光学素子がトラッキングした場合に生じるコマ収差を低減できる。なお、倍率比Ｍ１については、前記出射角変換素子が屈折面のみから光学面を構成しているため、倍率比は１以上にはならない。【００３２】
３）の構成による光ピックアップ装置は、１）に記載の光ピックアップ装置において、前記対物光学素子は以下の条件式：
ｍ１−０．０６≦ｍ２（ただし０≦ｍ１、ｍ２≦０）・・・（２）
を満たす様構成されていることを特徴とする。【００３３】
前記対物光学素子は、波長λ１の発散光又は平行光と波長λ２の収束光又は平行光を、それぞれの光情報記録媒体上に集光することができ、さらに前記対物光学素子がトラッキングした場合に生じるコマ収差を低減できる。【００３４】
又、倍率比Ｍ１が（１）式の上限未満であり且つ倍率ｍ１が（２）式の上限以下であれば、前記第２光情報記録媒体使用時におけるワーキングディスタンスを０．４ｍｍ以上確保できる。更に、倍率比Ｍ１が（１）式の下限以上で且つ倍率ｍ１が（２）式の下限以上である場合はｆ＝３．１のようにｆがやや長い場合であっても、温度特性がマレシャル限界を超えることなく、ｆ１＝１．６のように短い場合であっても、トラッキング時にマレシャル限界を超えにくくなるので、好ましい。即ち、（１）、（２）式を満たすことで、屈折面のみから光学面を構成し且つ固定的に用いる出射角変換素子と、両光情報記録媒体使用時に共通に用いる光検出器とを備えた光ピックアップ装置であってより好ましい性能を有するものを提供できる。【００３５】
４）の構成による光ピックアップ装置は、２）又は３）に記載の構成において、前記対物光学素子は以下の条件式：
１．７５ｍｍ≦ｆ１≦４ｍｍ・・・（３）
を満たす様構成されていることを特徴とする。
ただし、ｆ１は波長λ１の光束に対する前記対物光学素子の焦点距離である。【００３６】
ｆ１≦４ｍｍであれば、波長λ１の光と波長λ２の光に共通して出射角変換素子を使用するコンパクトなピックアップ装置をより効果的に縮小化することができ、１．７５ｍｍ≦ｆ１であれば実現可能な対物光学素子とすることができる。【００３７】
５）の構成による光ピックアップ装置は、４）に記載の構成において、前記出射角変換素子は、前記出射角変換素子に入射する第１光束について、収束光または平行光を出射するよう構成されていることを特徴とするので、前記対物光学素子が、前記出射角変換素子から出射される光束を前記対物光学素子に入射させることにより、それぞれの光情報記録媒体上に適切に集光することができる。【００３８】
６）の構成による光ピックアップ装置は、５）に記載の構成において、前記対物光学素子の少なくとも１面には、光軸を中心とした輪帯状の段差構造を有し、当該段差構造の、光軸に平行な平均段差量ｄは、以下の条件式；
３×λ１／（ｎ１−１）≦ｄ≦２×λ２／（ｎ２−１）・・・（４）
を満たすことを特徴とするので、波長λ１と波長λ２の光束を、高い回折効率でもって前記対物光学素子から出射することができる。【００３９】
上記条件式（４）において、λ１は第１光源の出射する波長、λ２は第２光源の出射する波長、ｎ１は前記第１光束における前記対物光学素子の屈折率、ｎ２は前記第２光束における前記対物光学素子の屈折率である。【００４０】
７）の構成による光ピックアップ装置は、５）に記載の構成に記載の発明において、前記対物光学素子の少なくとも１面には、光軸を中心とした輪帯状の段差構造を有し、当該段差構造の、光軸に平行な平均段差量ｄは、以下の条件式；
１×λ２／（ｎ２−１）≦ｄ≦２×λ１／（ｎ１−１）・・・（５）
を満たすことを特徴とするので、波長λ１と波長λ２の光束を、高い回折効率でもって前
記対物光学素子から出射することができる。【００４１】
８）の構成による光ピックアップ装置は、２）に記載の構成において、前記光ピックアップ装置は、波長λ３（７３０ｎｍ≦λ３≦７８０ｎｍ）を有する第３光束を出射する第３光源を有し、出射した第３光束を前記対物光学素子により厚みｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護層厚を有する第３光情報記録媒体の情報記録面に集光させて当該情報記録媒体の情報の記録及び／又は再生を行い、前記光検出器は前記第１乃至第３光情報記録媒体の情報記録面から反射した第１乃至第３光束をそれぞれ受光するよう構成され、以下の条件式：
０．０１≦ｍ１・・・（６）
を満たすよう構成したことを特徴とするので、前記対物光学素子における波長λ３の光束に対する光学系倍率を０に近づけることができ、それにより前記対物光学素子がトラッキングした場合に生じるコマ収差を低減できる。また３つの異なる波長の光束を１つの検出器で受光することで、光ピックアップ装置をよりコンパクトにすることができる。【００４２】
９）の構成による光ピックアップ装置は、６）に記載の構成において、前記光ピックアップ装置は、波長λ３（７３０ｎｍ≦λ３≦７８０ｎｍ）を有する第３光束を出射する第３光源を有し、出射した第３光束を前記対物光学素子により厚みｔ３（ｔ１＜ｔ３）の保護層厚を有する第３光情報記録媒体の情報記録面に集光させて当該情報記録媒体の情報の記録及び／又は再生を行い、前記光検出器は前記第１乃至第３光情報記録媒体の情報記録面から反射した第１乃至第３光束をそれぞれ受光するよう構成され、以下の条件式：
０．０１≦ｍ１・・・（６）
を満たすよう構成したことを特徴とするので、前記対物光学素子における波長λ３の光束に対する光学系倍率を０に近づけることができ、それにより前記対物光学素子がトラッキングした場合に生じるコマ収差を低減できる。また３つの異なる波長の光束を１つの検出器で受光することで、光ピックアップ装置をよりコンパクトにすることができる。【００４３】
１０）の構成による光ピックアップ装置は、３）に記載の構成において、前記光ピックアップ装置は、波長λ３（７３０ｎｍ≦λ３≦７８０ｎｍ）を有する第３光束を出射する第３光源を有し、出射した第３光束を前記対物光学素子により厚みｔ３（ｔ１＜ｔ３）の保護層厚を有する第３光情報記録媒体の情報記録面に集光させて当該情報記録媒体の情報の記録及び／又は再生を行い、前記光検出器は前記第１乃至第３光情報記録媒体の情報記録面から反射した第１乃至第３光束をそれぞれ受光するよう構成され、以下の条件式：
０≦ｍ１＜０．０１・・・（７）
を満たすよう構成したことを特徴とするので、倍率ｍ１をほぼ０に近づけることで、波長λ１の光束が前記対物光学素子に入射した際のトラッキング特性を向上させることができる。【００４４】
１１）の構成による光ピックアップ装置は、７）に記載の構成において、前記光ピックアップ装置は、波長λ３（７３０ｎｍ≦λ３≦７８０ｎｍ）を有する第３光束を出射する第３光源を有し、出射した第３光束を前記対物光学素子により厚みｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護層厚を有する第３光情報記録媒体の情報記録面に集光させて当該情報記録媒体の情報の記録及び／又は再生を行い、前記光検出器は前記第１乃至第３光情報記録媒体の情報記録面から反射した第１乃至第３光束をそれぞれ受光するよう構成され、以下の条件式：
０≦ｍ１＜０．０１・・・（７）
を満たすよう構成したことを特徴とするので、倍率ｍ１をほぼ０に近づけることで、波長λ１の光束が前記対物光学素子に入射した際のトラッキング特性を向上させることができる。【００４５】
１２）の構成による光ピックアップ装置は、１）乃至１１）のいずれかの構成に記載の発明において、前記出射角変換素子と、前記対物光学素子との間に、電圧印加状態によって、透過する光束に与える位相差の量を変化させることができる液晶素子を備えることを特徴とする。【００４６】
本発明によれば、前記液晶素子によって、通過する光束の位相状態を任意にコントロールできるので、前記発散角変更素子によって出射される光束の発散角と、前記対物光学素子における最も適切な入射角とに差があっても、形成される集光スポットに含まれる球面収差を解消することができる。これにより、光ピックアップ装置における光源の配置（光路長を決定する）や、光学素子の設計及びレイアウトに自由度が増すという利点がある。なお、液晶素子としては、例えばＵＳＰ６０７８５５４に記載されているものがある。【００４７】
１３）の構成による光ピックアップ装置は、１２）に記載の構成において、前記液晶素子は、前記第１光情報記録媒体の情報の記録及び／又は再生を行う場合であって、当該第１光情報記録媒体の情報記録面が複数層ある場合、ある情報記録面の集光スポットと、別の情報記録面の集光スポットとの間で生じる球面収差を補正することを特徴とするので、前記第１光束を用いて、前記第１情報記録媒体の複数の記録層に対応する場合、前記対物光学素子の光軸方向移動では、光情報記録媒体の傾きや、トラッキングによるコマ収差の影響が無視できなくなるので、前記液晶素子によって通過する光束に位相差を与えて集光位置を変えることにより、好適なスポット形成が行える。【００４８】
１４）の構成による光ピックアップ装置は、１２）又は１３）に記載の構成において、前記液晶素子は、前記第３光情報記録媒体の情報の記録及び／又は再生を行う場合、前記出射角変換素子から発散光束として出射された光束を、平行光束または有限収束光束にして、前記対物光学素子に入射させることを特徴とする。【００４９】
ワーキングディスタンス、トラッキング特性などを考慮した場合、対物光学素子に無限平行光を入射させる構成が一般的であるが、波長、光学素子の屈折率、分散、光学素子の設計、そして光ピックアップ装置のレイアウト（光路長、配置）によっては、かならずしも無限平行光を入射させることが好ましいとはいえない場合もある。特に、複数の光情報記録媒体に対する互換使用を考慮した場合、長波長の光束、保護基板厚が厚い光情報記録媒体に対しては、球面収差補正のために発散光を対物光学素子に入射させることが多く、それがためにワーキングディスタンスが短くなり、またトラッキングによるコマ収差の発生が顕著になるという課題がある。【００５０】
また共通の発散角変更素子を用いた場合、波長差や光路長の制限から、比較的長い波長の光束に対して平行光を出射させるように構成することが難しいという問題がある。これには、発散角変更素子を光軸方向に移動させる、あるいは回折構造を設けるといった対策があるが、いずれもコストアップやスペース増大、光量低下の課題が残る。【００５１】
そこで１２）、１３）及び１４）の構成によれば、前記液晶素子によって、通過する光束において位相状態を任意にコントロールすることにより、前記発散角変更素子によって出射される光束の発散角と、前記対物光学素子における最も適切な入射角とに差があっても、形成される集光スポットに含まれる球面収差を解消することができる。これにより、光ピックアップ装置における光源の配置（光路長を決定する）や、光学素子の設計及びレイアウトに自由度が増すという利点がある。【００５２】
ここでは、保護層の厚みがｔ１＜ｔ３であることから、何も補正をしなければ第３光情報記録媒体の情報記録面上で波長λ３の光束は、波長λ１の光束よりオーバーな球面収差を生じるが、前記液晶素子によって前記対物光学素子に、より発散角の大きい光束を入射させることで当該オーバーな球面収差をキャンセルすることができる。【００５３】
１５）の構成による光ピックアップ装置は、１２）又は１３）に記載の構成において、前記液晶素子は、前記第３光情報記録媒体の情報記録面に形成される集光スポットについて、発散光束が前記液晶素子によって位相差が与えられずに前記対物光学素子に入射して集光スポットが形成された場合よりも、オーバーな球面収差を有するような集光スポットが形成される位相差を与えることを特徴とする。【００５４】
１５）に記載の構成によれば、保護層の厚みがｔ１＜ｔ３であることから、第３光情報記録媒体の情報記録面上で波長λ３の光束は、波長λ１の光束よりオーバーな球面収差を生じるが、前記液晶素子で生じるアンダーな球面収差により、これをキャンセルすることができる。【００５５】
１６）に記載の構成は、１２）乃至１５）のいずれかに記載の構成において、前記液晶素子は、光軸非回転対称な位相差を与えることが可能であって、前記第１乃至第３光情報記録媒体の情報の記録及び／又は再生を行う場合、前記光情報記録媒体の情報記録面に形成される集光スポットについて、コマ収差の補正を行うことを特徴とする。【００５６】
一般的な光ピックアップ装置において、光情報記録媒体の情報記録面に対して行う情報の再生／記録にあたっては、対物光学素子のトラッキング動作が必須となっているが、それによりコマ収差の発生が不可避となる。この現象は、対物光学素子への入射光束が有限発散光であるほど顕著になるという傾向がある。【００５７】
これを解消するために、対物光学素子の正弦条件を調整する設計思想が知られているが、対応できる範囲には限界がある。特に、コマ収差の発生は、短波長になるほど顕著になる。そこで１６）に記載の構成によれば、光軸非対称な補正を行うことにより、トラッキングコマが生じても、それを解消することにより、好適な集光スポットを形成できる。【００５８】
１７）に記載の構成は、１２）乃至１６）のいずれかに記載の構成において、前記液晶素子は、光軸非回転対称な位相差を与えることが可能であって、前記第１乃至第３光情報記録媒体の情報の記録及び／又は再生を行う場合、前記光情報記録媒体の情報記録面に形成される集光スポットについて、非点収差の補正を行うことを特徴とする。【００５９】
光学素子の成形に当たっては、かならずしも回転対称な素子が得られるとは限らず、硝材の複屈折、製造時の微差により、非点収差が生じる場合がある。また、光源にもそのような非点収差が存するものがある。これに対し、光ピックアップ装置の組立時に、光学素子を回転させて、非点収差を調整しながら取り付けるなどの工夫が行われているが、そのような組立方法によって対応できる範囲にも限界があり、また光学素子の形状も、必ずしも回転対称ではない。【００６０】
１７）に記載の構成によれば、前記液晶素子により光軸非対称な位相差を与えることで補正を行うことにより、非点収差を解消でき、好適な集光スポットを形成できる。なお、この場合は、光ピックアップ装置の個体ごとのキャリブレーションを行って、補正量を個々に決定する構成をとることも可能である。【００６１】
上記構成によれば、簡素な構成で適切な収差補正を行える光ピックアップ装置及び光情報記録媒体記録／再生装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００６２】
本発明により、簡素な構成で適切な収差補正を行える光ピックアップ装置及び光情報記録媒体の記録・再生装置を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【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・再生装置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。
【図２】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・再生装置を行える本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ２の構成を概略的に示す図である。
【図３】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・再生装置を行える本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ３の構成を概略的に示す図である。
【図４】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・再生装置を行える本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ４の構成を概略的に示す図である。
【図５】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・再生装置を行える本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ５の構成を概略的に示す図である。
【図６】光ピックアップ装置用光学系の設計方法の一例を示すフローチャートである。
【図７】焦点距離３．１ｍｍの対物光学素子の光源側にカップリングレンズを配置して、光ピックアップ装置用光学系全体の倍率Ｍｔを８とした場合の倍率ｍ１、ｍ２をプロットした図である。
【図８】焦点距離１．６ｍｍの対物光学素子の光源側にカップリングレンズを配置して、光ピックアップ装置用光学系全体の倍率Ｍｔを８とした場合の倍率ｍ１、ｍ２をプロットした図である。
【図９】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・再生装置を行える本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ６の構成を概略的に示す図である。
【図１０】実施例５の光学系及び対物光学素子を用いた場合の、ＨＤの縦球面収差図（ａ）、ＤＶＤの縦球面収差図（ｂ）、ＣＤの縦球面収差図（ｃ）である。
【図１１】実施例６の光学系及び対物光学素子を用いた場合の、ＨＤの縦球面収差図（ａ）、ＤＶＤの縦球面収差図（ｂ）、ＣＤの縦球面収差図（ｃ）である。
【図１２】実施例７の光学系及び対物光学素子を用いた場合の、ＨＤの縦球面収差図（ａ）、ＤＶＤの縦球面収差図（ｂ）、ＣＤの縦球面収差図（ｃ）である。
【符号の説明】
【００６４】
ＣＵＬ  カップリングレンズ
ＣＵＬ１  第１カップリングレンズ
ＣＵＬ２  第２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
ＨＬ  ホロレーザ
ＨＭ  ハーフミラー
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  対物光学素子
ＰＢＳ  偏光ビームスプリッタ
ＰＢＳ１  第１偏光ビームスプリッタ
ＰＢＳ２  第２偏光ビームスプリッタ
ＰＤ  光検出器
ＰＤ１  第１光検出器
ＰＤ２  第２光検出器
ＰＵ１〜ＰＵ５  光ピックアップ装置
ＱＷＰ  λ／４波長板
ＳＥＮ  センサーレンズ
ＳＴＯ  絞り
【発明を実施するための最良の形態】
【００６５】
本発明の光ピックアップ装置は、厚みｔ１の保護層厚を有する第１光情報記録媒体及び厚みｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護層厚を有する第２光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行う光ピックアップ装置である。【００６６】
光ピックアップ装置は、少なくとも、第１光源、第２光源、出射角変換素子、対物光学素子、分離手段及び光検出器を有する。【００６７】
第１光源は、第１光情報記録媒体の情報の記録及び／又は再生に用いられ、波長λ１（３５０＜＝λ１（ｎｍ）＜＝４８０）を有する第１光束を出射する。【００６８】
第２光源は、第２光情報記録媒体の情報の記録及び／又は再生に用いられ、波長λ２（λ１＜λ２）を有する第２光束を出射する。【００６９】
出射角変換素子は、第１光束と第２光束が共に通過する共通光路中に固定的に配置され、入射する第１光束及び第２光束の出射角を変換する、単玉のレンズである。また、第１及び第２光束が通過する出射角変換素子の光学面が両面共に屈折面で構成されている。また、出射角変換素子は、出射角変換素子に入射する第１光束について、収束光を出射し、出射角変換素子に入射する第２光束について、収束光または平行光（特に好ましくは収束光）を出射するよう構成されていることが好ましい。出射角変換素子は、所謂コリメーターレンズを含むカップリングレンズである。【００７０】
対物光学素子は、第１光束及び第２光束をそれぞれ第１光情報記録媒体及び第２光情報記録媒体の情報記録面に集光する。なお、対物光学素子の光学面は、両面とも屈折面であってもよいし、少なくとも１つの光学面が回折構造などの光路差付与構造（例えば、光軸を中心とした輪帯状の段差構造など）を有していてもよい。好ましくは、対物光学素子の少なくとも１つの光学面が回折構造などの光路差付与構造を有することである。出射角変換素子で発生した第１光束と第２光束の色収差が、対物光学素子によって補正される。
分離手段は、第１光源及び第２光源から出射した第１光束及び第２光束と、第１光情報記録媒体及び第２光情報記録媒体の各情報記録面で反射した第１光束及び第２光束とを分離させる。分離手段は、第１光源及び第２光源と、出射角変換素子との間の光路中に設けられていることが好ましい。分離手段の例としては、ダイクロイックプリズムなどが挙げられる。【００７１】
光検出器は、反射した第１光束及び第２光束を共に受光する共通の光検出器であることが好ましいが、第１光束と第２光束それぞれに対して受光する異なる２つの光検出器であってもよい。但し、異なる２つの光検出器を用いる場合は、下記条件式（６）を満たすことが必須となる。【００７２】
条件式（６）
０．９×ｌ１≦ｌ２≦１．１×ｌ１
上記条件式（６）において、ｌ１は前記第１光源から前記出射角変換素子までの光学的距離であり、ｌ２は前記第２光源から前記出射角変換素子までの光学的距離である。【００７３】
なお、より好ましくは、下記条件式（６′）を満たすことである。【００７４】
条件式（６′）
０．９５×ｌ１≦ｌ２≦１．０５×ｌ１
ｔ１は、０．０７５０ｍｍ以上、０．１２５ｍｍ以下であるか、または０．５ｍｍ以上、０．７ｍｍ以下であることが好ましい。ｔ２は、０．５ｍｍ以上、０．７ｍｍ以下であるか、１．０ｍｍ以上、１．３ｍｍ以下であることが好ましい。なお、第１光情報記録媒体としては、ＢＤやＨＤが好ましく用いられる。第２光情報記録媒体としては、ＤＶＤが好ましく用いられるが、ＣＤであってもよい。特に好ましくは、第１光情報記録媒体としてＨＤを用い、第２光情報記録媒体としてＤＶＤを用いる組み合わせが好ましい。【００７５】
なお、λ２は、第２光情報記録媒体としてＤＶＤを用いる場合は、６４０ｎｍ以上、６８０ｎｍであることが好ましいが、第２光情報記録媒体としてＣＤを用いる場合は、７３０ｎｍ以上、７８０ｎｍ以下であることが好ましい。【００７６】
本明細書中において、対物光学素子とは、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を含む光学素子を指し、そのレンズと共に、アクチュエータによって少なくともその光軸方向に作動可能なレンズ群または単玉のレンズを指すものとする。なお、対物光学素子の素材にはこだわらず、ガラスやプラスチックなど種々の素材を用いることができる。また発散角変換素子について「固定的に配置」とは、係る第１光情報記録媒体及び第２光情報記録媒体それぞれの記録又は再生時もしくは第１光情報記録媒体乃至第３光情報記録媒体それぞれの記録又は再生時において、光軸方向における波長λ１、λ２を出射する光源からの距離が変位しない状態で配置されている事をいう。更に、「集光」とは、入射する光束を回折限界の微少スポットにまで収束させる事をいう。また「第１及び第２光束を共に受光する光検出器」もしくは「ＨＤ／ＤＶＤ共用の光検出器」とは、少なくとも受光面がこれらの光束に対して共通に用いられる受光面で構成されている光検出器の事をいう。【００７７】
また、第１光源からの第一光束は、収束光として対物光学素子に入射することが好ましい。第２光源からの第二光束は、平行光又は収束光として対物光学素子に入射することが好ましく、更に好ましくは収束光である。【００７８】
また、下記条件式（１）を満たすように構成されていることが好ましい。【００７９】
条件式（１）
０≦Ｍ１＜1（ただし｜ｍ１｜≦０．０９１）
条件式（１）において、Ｍ１はｍ２／ｍ１であり、ｍ1は前記第１光情報記録媒体の情報記録又は再生時における波長λ１に対する対物光学素子の光学倍率、ｍ２は前記第２光情報記録媒体の情報記録又は再生時における波長λ２に対する対物光学素子の光学倍率である。なお、上記条件式にも内包されて表されているが、ｍ１≠ｍ２であることが好ましい。さらに、ｍ１が０より大きいことが好ましい。【００８０】
更に好ましくは、下記条件式（２）を満たすことである。【００８１】
条件式（２）
０．５≦Ｍ１＜1（ただし｜ｍ１｜≦０．０６）
より好ましくは、下記条件式（２′）を満たすことである。【００８２】
条件式（２′）
０．５≦Ｍ１＜1（ただし｜ｍ１｜≦０．０６）
また、条件式（１）を満たさない場合、条件式（３）を満たすことが好ましい。【００８３】
条件式（３）
ｍ１−０．０６≦ｍ２（ただし０≦ｍ１、ｍ２≦０）
また、条件式（３）において、ｍ１が０より大きいことが更に好ましい。【００８４】
加えて、波長λ１の光束に対する前記対物光学素子の焦点距離ｆ１が、１．６ｍｍ以上、４．０ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、焦点距離ｆ１が、１．７５ｍｍ以上、４．０ｍｍ以下である。【００８５】
次に、対物光学素子が、光路差付与構造を有している場合、当該光路差付与構造の、光軸に平行な平均段差量ｄは、下記条件式（４）または（５）を満たすことが好ましい。なお、平段差量とは、光路差付与構造における全段差の段差量の平均値である。【００８６】
条件式（４）
３×λ１／（ｎ１−１）≦ｄ≦２×λ２／（ｎ２−１）
条件式（５）
１×λ２／（ｎ２−１）≦ｄ≦２×λ１／（ｎ１−１）
さらに、光ピックアップ装置が、波長λ３（λ２＜λ３）を有する第３光束を出射する第３光源を有するようにしてもよい。その場合、出射した第３光束を対物光学素子により厚みｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護層厚を有する第３光情報記録媒体の情報記録面に集光させて当該情報記録媒体の情報の記録又は再生を行う。この場合、第１光束、第２光束又は第３光束のうち、少なくとも２つの光束が、収束光として対物光学素子に入射することが好ましい。また、この場合、第１光情報記録媒体がＨＤ／ＤＶＤであり、第２光情報記録媒体がＤＶＤであり、第３光情報記録媒体がＣＤであることが好ましい。したがって、λ３が７３０ｎｍ以上、７８０ｎｍ以下であることが好ましい。なお、第１光情報記録媒体がＨＤであり、第２光情報記録媒体がＤＶＤである場合、第１光束は対物光学素子に収束光として入射することが好ましく、第２光束は対物光学素子に平行光又は収束光として入射することが好ましく、特に好ましくは収束光である。【００８７】
光ピックアップ装置が第３光源を有する場合、光検出器は、第１光情報記録媒体乃至第３光情報記録媒体の情報記録面から反射した第１光束乃至第３光束を全て受光する共通の光検出器としても良いし、第１光束や第２光束を受光する光検出器とは別の光検出器としても良い。【００８８】
更に、光ピックアップ装置が第３光源を有する場合、第１光情報記録媒体の情報記録又は再生時における波長λ１に対する対物光学素子の光学倍率ｍ１は、０．０１以上であることが好ましい。【００８９】
本発明に係る光情報の記録・再生装置は、上述の光ピックアップ装置を有する光ディスクドライブ装置を有する。【００９０】
ここで、光情報の記録・再生装置に装備される光ディスクドライブ装置に関して説明すると、光ディスクドライブ装置には、光ピックアップ装置等を収納している光情報記録及び再生装置本体から光ディスクを搭載した状態で保持可能なトレイのみが外部に取り出される方式と、光ピックアップ装置等が収納されている光ディスクドライブ装置本体毎、外部に取り出される方式とがある。【００９１】
上述した各方式を用いる光情報の記録・再生装置には、概ね、次の構成部材が装備されているがこれに限られるものではない。ハウジング等に収納された光ピックアップ装置、光ピックアップ装置をハウジングごと光ディスクの内周あるいは外周に向けて移動させるシークモータ等の光ピックアップ装置の駆動源、光ピックアップ装置のハウジングを光ディスクの内周あるいは外周に向けてガイドするガイドレールなどを有した光ピックアップ装置の移送手段及び、光ディスクの回転駆動を行うスピンドルモータ等である。【００９２】
前者の方式には、これら各構成部材の他に、光ディスクを搭載した状態で保持可能なトレイおよびトレイを摺動させるためのローディング機構等が設けられ、後者の方式にはトレイおよびローディング機構がなく、各構成部材が外部に引き出し可能なシャーシに相当するドロワーに設けられていることが好ましい。【００９３】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。【００９４】
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、光情報の記録・再生装置に搭載できる。【００９５】
光ピックアップ装置ＰＵ１は、ＨＤに対して情報の記録・再生を行う場合に発光されλ１＝４０７ｎｍ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ＬＤ１、ＤＶＤに対して情報の記録・再生を行う場合に発光されλ２＝６５５ｎｍ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ＬＤ２，ＣＤに対して情報の記録・再生を行う場合に発光されλ３＝７８５ｎｍ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ＬＤ３、ＨＤ／ＤＶＤ／ＣＤ共用の光検出器ＰＤ、回折構造を形成されていない屈折面のみからなる光学面を有するカップリングレンズ（出射角変換素子ともいう、以下同じ）ＣＵＬ、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する対物光学素子ＯＢＪ、第１ダイクロイックプリズムＤＰ１、偏光ビームスプリッタ（分離手段ともいう、以下同じ）ＰＢＳ、ハーフミラーＨＭ、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ＳＥＮとから構成されている。対物光学素子ＯＢＪの光学面には、波長λ１の光束が通過したときに２次回折光の光量が最も高くなり、波長λ２、λ３の光束が通過したときに１次回折光の光量が最も高くなる回折構造が形成されている。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。【００９６】
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（第１光源ともいう、以下同じ）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を通過し、偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過し、ハーフミラーＨＭを通過した後、カップリングレンズＣＵＬにより収束角θ１の有限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ＳＴＯにより光束径が規制され、対物光学素子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。対物光学素子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。【００９７】
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、再び対物光学素子ＯＢＪ及びλ／４波長板ＱＷＰを透過した後、カップリングレンズＣＵＬ、ハーフミラーＨＭを通過して、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射し、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ＨＤに記録された情報を読み取ることができる。【００９８】
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（第２光源ともいう、以下同じ）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、偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過し、ハーフミラーＨＭを通過した後、カップリングレンズＣＵＬにより収束角θ２（θ１≠θ２）の有限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ＳＴＯにより光束径が規制され、対物光学素子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。対物光学素子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。【００９９】
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、再び対物光学素子ＯＢＪ及びλ／４波長板ＱＷＰを透過した後、カップリングレンズＣＵＬ、ハーフミラーＨＭを通過して、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射し、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。【０１００】
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（第３光源ともいう、以下同じ）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、ハーフミラーＨＭで反射され、カップリングレンズＣＵＬにより発散角θ３の有限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ＳＴＯにより光束径が規制され、対物光学素子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。対物光学素子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。【０１０１】
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、再び対物光学素子ＯＢＪ及びλ／４波長板ＱＷＰを透過した後、カップリングレンズＣＵＬ、ハーフミラーＨＭを通過して、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射し、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。【０１０２】
図２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ＰＵ２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ＰＵ２は、光情報の記録・再生装置に搭載できる。【０１０３】
光ピックアップ装置ＰＵ２は、ＨＤに対して情報の記録・再生を行う場合に発光されλ１＝４０７ｎｍ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ＬＤ１、ＤＶＤに対して情報の記録・再生を行う場合に発光されλ２＝６５５ｎｍ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ＬＤ２、ＣＤに対して情報の記録・再生を行う場合に発光されλ３＝７８５ｎｍの赤外レーザ光束（第３光束）を射出する第３半導体レーザと光検出器とを一体で構成したホロレーザＨＬ、ＨＤ／ＤＶＤ共用の光検出器ＰＤ、回折構造を形成されていない屈折面のみからなる光学面を有する第１カップリングレンズＣＵＬ１、ＣＤ専用の第２カップリングレンズＣＵＬ２，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する対物光学素子ＯＢＪ、第１ダイクロイックプリズムＤＰ１、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、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ＳＥＮとから構成されている。対物光学素子ＯＢＪの光学面には、波長λ１の光束が通過したときに２次回折光の光量が最も高くなり、波長λ２、λ３の光束が通過したときに１次回折光の光量が最も高くなる回折構造が形成されている。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。【０１０４】
光ピックアップ装置ＰＵ２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を通過し、偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過し、第２ダイクロイックプリズムＤＰ２を通過した後、第１カップリングレンズＣＵＬ１により収束角θ１の有限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ＳＴＯにより光束径が規制され、対物光学素子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。対物光学素子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。【０１０５】
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、再び対物光学素子ＯＢＪ及びλ／４波長板ＱＷＰを透過した後、第１カップリングレンズＣＵＬ１、第２ダイクロイックプリズムＤＰ２を通過して、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射し、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ＨＤに記録された情報を読み取ることができる。【０１０６】
また、光ピックアップ装置ＰＵ２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、偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過し、第２ダイクロイックプリズムＤＰ２を通過した後、第１カップリングレンズＣＵＬ１により収束角θ２（θ１≠θ２）の有限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ＳＴＯにより光束径が規制され、対物光学素子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。対物光学素子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。【０１０７】
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、再び対物光学素子ＯＢＪ及びλ／４波長板ＱＷＰを透過した後、第１カップリングレンズＣＵＬ１、第２ダイクロイックプリズムＤＰ２を通過して、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射し、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。【０１０８】
また、光ピックアップ装置ＰＵ２において、ＣＤに対して情報の記録・再生を行う場合には、ホロレーザＨＬの第３半導体レーザを発光させる。第３半導体レーザから射出された発散光束は、第２カップリングレンズＣＵＬ２を通過し、第２ダイクロイックプリズムＤＰ２で反射され、第１カップリングレンズＣＵＬ１により発散角θ３の有限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ＳＴＯにより光束径が規制され、対物光学素子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。対物光学素子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。【０１０９】
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、再び対物光学素子ＯＢＪ及びλ／４波長板ＱＷＰを透過した後、第１カップリングレンズＣＵＬ１を通過し、第２ダイクロイックプリズムＤＰ２で反射されて、第２カップリングレンズＣＵＬ２を介してホロレーザＨＬの光検出器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。【０１１０】
図３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ＰＵ３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ＰＵ３は、光情報の記録・再生装置に搭載できる。【０１１１】
光ピックアップ装置ＰＵ３は、ＨＤに対して情報の記録・再生を行う場合に発光されλ１＝４０７ｎｍ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ＬＤ１、ＤＶＤに対して情報の記録・再生を行う場合に発光されλ２＝６５５ｎｍ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ＬＤ２、ＣＤに対して情報の記録・再生を行う場合に発光されλ３＝７８５ｎｍ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ＬＤ３，ＨＤ／ＤＶＤ共用の第１光検出器ＰＤ１、ＣＤ専用の第２光検出器ＰＤ２、回折構造を形成されていない屈折面のみからなる光学面を有するカップリングレンズＣＵＬ、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する対物光学素子ＯＢＪ、第１ダイクロイックプリズムＤＰ１、第１偏光ビームスプリッタＰＢＳ１、第２ダイクロイックプリズムＤＰ２、第２偏光ビームスプリッタＰＢＳ２、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ＳＥＮとから構成されている。対物光学素子ＯＢＪの光学面には、波長λ１の光束が通過したときに２次回折光の光量が最も高くなり、波長λ２、λ３の光束が通過したときに１次回折光の光量が最も高くなる回折構造が形成されている。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。【０１１２】
光ピックアップ装置ＰＵ３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を通過し、第１偏光ビームスプリッタＰＢＳ１を通過し、第２ダイクロイックプリズムＤＰ２を通過した後、カップリングレンズＣＵＬにより収束角θ１の有限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ＳＴＯにより光束径が規制され、対物光学素子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。対物光学素子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。【０１１３】
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、再び対物光学素子ＯＢＪ及びλ／４波長板ＱＷＰを透過した後、カップリングレンズＣＵＬ、第２ダイクロイックプリズムＤＰ２を通過して、第１偏光ビームスプリッタＰＢＳ１で反射し、センサーレンズＳＥＮにより非点収差が付加され、第１光検出器ＰＤ１の受光面上に収束する。そして、第１光検出器ＰＤ１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。【０１１４】
また、光ピックアップ装置ＰＵ３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１偏光ビームスプリッタＰＢＳ１を通過し、第２ダイクロイックプリズムＤＰ２を通過した後、カップリングレンズＣＵＬにより収束角θ２（θ１≠θ２）の有限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ＳＴＯにより光束径が規制され、対物光学素子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。対物光学素子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。【０１１５】
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、再び対物光学素子ＯＢＪ及びλ／４波長板ＱＷＰを透過した後、カップリングレンズＣＵＬ、第２ダイクロイックプリズムＤＰ２を通過して、第１偏光ビームスプリッタＰＢＳ１で反射し、センサーレンズＳＥＮにより非点収差が付加され、第１光検出器ＰＤ１の受光面上に収束する。そして、第１光検出器ＰＤ１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。【０１１６】
また、光ピックアップ装置ＰＵ３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偏光ビームスプリッタＰＢＳ２を通過し、第２ダイクロイックプリズムＤＰ２で反射され、カップリングレンズＣＵＬにより発散角θ３の有限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ＳＴＯにより光束径が規制され、対物光学素子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。対物光学素子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。【０１１７】
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、再び対物光学素子ＯＢＪ及びλ／４波長板ＱＷＰを透過した後、カップリングレンズＣＵＬを通過し、第２ダイクロイックプリズムＤＰ２で反射され、更に第２偏光ビームスプリッタＰＢＳ２で反射され、第２光検出器ＰＤ２の受光面上に収束する。そして、第２光検出器ＰＤ２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。【０１１８】
図４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ＰＵ４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ＰＵ４は、光情報の記録・再生装置に搭載できる。【０１１９】
光ピックアップ装置ＰＵ４は、ＨＤに対して情報の記録・再生を行う場合に発光されλ１＝４０７ｎｍ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ＬＤ１、ＤＶＤに対して情報の記録・再生を行う場合に発光されλ２＝６５５ｎｍ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ＬＤ２、ＣＤに対して情報の記録・再生を行う場合に発光されλ３＝７８５ｎｍの赤外レーザ光束（第３光束）を射出する第３半導体レーザと光検出器とを一体で構成したホロレーザＨＬ、ＨＤ／ＤＶＤ共用の光検出器ＰＤ、回折構造を形成されていない屈折面のみからなる光学面を有するＨＤ／ＤＶＤ共用の第１カップリングレンズＣＵＬ１、ＣＤ専用の第２カップリングレンズＣＵＬ２，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する対物光学素子ＯＢＪ、第１ダイクロイックプリズムＤＰ１、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、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ＳＥＮとから構成されている。対物光学素子ＯＢＪの光学面には、波長λ１の光束が通過したときに２次回折光の光量が最も高くなり、波長λ２、λ３の光束が通過したときに１次回折光の光量が最も高くなる回折構造が形成されている。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。【０１２０】
光ピックアップ装置ＰＵ４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を通過し、偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過し、第１カップリングレンズＣＵＬ１により収束角θ１の有限収束光束に変換され、第２ダイクロイックプリズムＤＰ２を通過し、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、図示しない絞りＳＴＯにより光束径が規制され、対物光学素子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。対物光学素子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。【０１２１】
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、再び対物光学素子ＯＢＪ及びλ／４波長板ＱＷＰを透過した後、第２ダイクロイックプリズムＤＰ２、第１カップリングレンズＣＵＬ１を通過して、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射し、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ＨＤに記録された情報を読み取ることができる。【０１２２】
また、光ピックアップ装置ＰＵ４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、偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過し、第１カップリングレンズＣＵＬ１により収束角θ２（θ１≠θ２）の有限収束光束に変換され、第２ダイクロイックプリズムＤＰ２を通過し、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、図示しない絞りＳＴＯにより光束径が規制され、対物光学素子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。対物光学素子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。【０１２３】
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、再び対物光学素子ＯＢＪ及びλ／４波長板ＱＷＰを透過した後、第２ダイクロイックプリズムＤＰ２、第１カップリングレンズＣＵＬ１を通過して、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射し、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。【０１２４】
また、光ピックアップ装置ＰＵ４において、ＣＤに対して情報の記録・再生を行う場合には、ホロレーザＨＬの第３半導体レーザを発光させる。第３半導体レーザから射出された発散光束は、第２カップリングレンズＣＵＬ２により発散角θ３の有限発散光束に変換され、第２ダイクロイックプリズムＤＰ２で反射され、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、図示しない絞りＳＴＯにより光束径が規制され、発散光束の状態で対物光学素子ＯＢＪに入射し、そこから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。対物光学素子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。【０１２５】
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、再び対物光学素子ＯＢＪ及びλ／４波長板ＱＷＰを透過した後、第２ダイクロイックプリズムＤＰ２で反射されて、第２カップリングレンズＣＵＬ２を介してホロレーザＨＬの光検出器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。【０１２６】
図５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ＰＵ５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ＰＵ５は、光情報の記録・再生装置に搭載できる。【０１２７】
光ピックアップ装置ＰＵ５は、ＨＤに対して情報の記録・再生を行う場合に発光されλ１＝４０７ｎｍ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ＬＤ１、ＤＶＤに対して情報の記録・再生を行う場合に発光されλ２＝６５５ｎｍ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ＬＤ２，ＣＤに対して情報の記録・再生を行う場合に発光されλ３＝７８５ｎｍ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ＬＤ３，ＨＤ／ＣＤ共用の第１光検出器ＰＤ１、ＤＶＤ専用の第２光検出器ＰＤ２、回折構造を形成されていない屈折面のみからなる光学面を有するカップリングレンズＣＵＬ、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する対物光学素子ＯＢＪ、第１ダイクロイックプリズムＤＰ１、第１偏光ビームスプリッタＰＢＳ１、第２ダイクロイックプリズムＤＰ２、第２偏光ビームスプリッタＰＢＳ２、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ＳＥＮとから構成されている。対物光学素子ＯＢＪの光学面には、波長λ１の光束が通過したときに２次回折光の光量が最も高くなり、波長λ２、λ３の光束が通過したときに１次回折光の光量が最も高くなる回折構造が形成されている。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。【０１２８】
光ピックアップ装置ＰＵ５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を通過し、第１偏光ビームスプリッタＰＢＳ１を通過した後、カップリングレンズＣＵＬにより収束角θ１の有限収束光束に変換され、第２ダイクロイックプリズムＤＰ２を通過し、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、図示しない絞りＳＴＯにより光束径が規制され、対物光学素子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。対物光学素子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。【０１２９】
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、再び対物光学素子ＯＢＪ及びλ／４波長板ＱＷＰを透過した後、第２ダイクロイックプリズムＤＰ２、カップリングレンズＣＵＬを通過して、第１偏光ビームスプリッタＰＢＳ１で反射し、センサーレンズＳＥＮにより非点収差が付加され、第１光検出器ＰＤ１の受光面上に収束する。そして、第１光検出器ＰＤ１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。【０１３０】
また、光ピックアップ装置ＰＵ５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２偏光ビームスプリッタＰＢＳ２を通過し、第２ダイクロイックプリズムＤＰ２で反射され、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、図示しない絞りＳＴＯにより光束径が規制され、対物光学素子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。対物光学素子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。【０１３１】
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、再び対物光学素子ＯＢＪ及びλ／４波長板ＱＷＰを透過した後、第２ダイクロイックプリズムＤＰ２で反射され、更に第２偏光ビームスプリッタＰＢＳ２で反射され、第２光検出器ＰＤ２の受光面上に収束する。そして、第２光検出器ＰＤ２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。【０１３２】
また、光ピックアップ装置ＰＵ５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１ダイクロイックプリズムＤＰ１で反射され、第１偏光ビームスプリッタＰＢＳ１を通過した後、カップリングレンズＣＵＬにより収束角θ３（θ１≠θ３）の有限収束光束に変換され、第２ダイクロイックプリズムＤＰ２を通過し、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、図示しない絞りＳＴＯにより光束径が規制され、対物光学素子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。対物光学素子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。【０１３３】
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、再び対物光学素子ＯＢＪ及びλ／４波長板ＱＷＰを透過した後、第２ダイクロイックプリズムＤＰ２、カップリングレンズＣＵＬを通過して、第１偏光ビームスプリッタＰＢＳ１で反射し、センサーレンズＳＥＮにより非点収差が付加され、第１光検出器ＰＤ１の受光面上に収束する。そして、第１光検出器ＰＤ１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。【０１３４】
図９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ＰＵ６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ＰＵ６は、光情報の記録・再生装置に搭載できる。【０１３５】
光ピックアップ装置ＰＵ６は、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ＬＤ１、ＤＶＤに対して情報の記録・再生を行う場合に発光されλ２＝６５５ｎｍ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ＬＤ２及びＣＤに対して情報の記録・再生を行う場合に発光されλ３＝７８５ｎｍ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ＬＤ３を備えた２レーザ１パッケージ２Ｌ１Ｐ，ＨＤ／ＤＶＤ／ＣＤ共用の光検出器ＰＤ、回折構造を形成されていない屈折面のみからなる光学面を有するカップリングレンズ（出射角変換素子ともいう、以下同じ）ＣＵＬ、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する対物光学素子ＯＢＪ、偏光ビームスプリッタ（分離手段ともいう、以下同じ）ＰＢＳ、ハーフミラーＨＭ、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シリンドリカルレンズＣＹ及びセンサーレンズＳＥＮと、液晶素子ＬＣＤ、光源から出射した光束を記録・再生用のメインビームとトラッキングエラー信号検出用のサブビームに分離するための光学手段である回折格子Ｇとから構成されている。対物光学素子ＯＢＪの光学面には、波長λ１の光束が通過したときに３次回折光の光量が最も高くなり、波長λ２、λ３の光束が通過したときに２次回折光の光量が最も高くなる回折構造が形成されている。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。【０１３６】
光ピックアップ装置ＰＵ６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、実線で示すようにハーフミラーＨＭを通過し、カップリングレンズＣＵＬにより収束角θ１の有限収束光束又は無限平行光束に変換され、液晶素子ＬＣＤを通過して所定の位相状態（位相状態を変換しない場合を含む）を与えられ、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、絞りＳＴＯにより光束径が規制され、対物光学素子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。対物光学素子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。【０１３７】
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、再び対物光学素子ＯＢＪ、λ／４波長板ＱＷＰ及び液晶素子ＬＣＤを透過した後、カップリングレンズＣＵＬを通過して、ハーフミラーＨＭで反射され、また偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、シリンドリカルレンズＣＹとセンサーレンズＳＥＮを通過することで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。【０１３８】
また、光ピックアップ装置ＰＵ６において、ＤＶＤに対して情報の記録・再生を行う場合には、２レーザ１パッケージ２Ｌ１Ｐの第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、一点鎖線で示すように、回折格子Ｇを通過した後、偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過し、ハーフミラーＨＭで反射され、カップリングレンズＣＵＬにより収束角θ２（θ１≠θ２）の有限発散光束又は無限平行光束に変換され、液晶素子ＬＣＤを通過して所定の位相状態を与えられ、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、絞りＳＴＯにより光束径が規制され、対物光学素子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。対物光学素子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。【０１３９】
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、再び対物光学素子ＯＢＪ、λ／４波長板ＱＷＰ及び液晶素子ＬＣＤを透過した後、カップリングレンズＣＵＬを通過して、ハーフミラーＨＭで反射され、また偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、シリンドリカルレンズＣＹとセンサーレンズＳＥＮを通過することで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。【０１４０】
また、光ピックアップ装置ＰＵ６において、ＣＤに対して情報の記録・再生を行う場合には、２レーザ１パッケージ２Ｌ１Ｐの第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、点線で示すように、回折格子Ｇを通過した後、偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過し、ハーフミラーＨＭで反射され、カップリングレンズＣＵＬにより収束角θ３の有限収束光束、有限発散光束又は無限平行光束に変換され、液晶素子ＬＣＤを通過して所定の位相状態を与えられ、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、図示しない絞りＳＴＯにより光束径が規制され、対物光学素子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。対物光学素子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。【０１４１】
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、再び対物光学素子ＯＢＪ、λ／４波長板ＱＷＰ及び液晶素子ＬＣＤを透過した後、カップリングレンズＣＵＬを通過して、ハーフミラーＨＭで反射され、また偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、シリンドリカルレンズＣＹとセンサーレンズＳＥＮを通過することで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。【０１４２】
なお、液晶素子ＬＣＤは、ＨＤの情報記録面が複数層ある場合、ある情報記録面の集光スポットと、別の情報記録面の集光スポットとの間で生じる球面収差を補正して、複数層への情報の記録及び／又は再生を行うために用いることもできる。又、液晶素子ＬＣＤは、通過する光束に対して光軸非回転対称な位相差を与えることで、コマ収差の補正や非点収差の補正も行える。【０１４３】
次に、本実施の形態にかかる光ピックアップ装置用光学系（ここではカップリングレンズと対物光学素子）の設計方法について説明する。図６は、図１〜５に示す光ピックアップ装置用光学系の設計方法の一例を示すフローチャートである。図７は、焦点距離３．１ｍｍの対物光学素子の光源側にカップリングレンズを配置して、光ピックアップ装置用光学系全体の倍率Ｍｔを８とした場合の倍率ｍ１、ｍ２をプロットした図である。図８は、焦点距離１．６ｍｍの対物光学素子の光源側にカップリングレンズを配置して、光ピックアップ装置用光学系全体の倍率Ｍｔを８とした場合の倍率ｍ１、ｍ２をプロットした図である。【０１４４】
図６において、ステップＳ１０１で、ＨＤ（またはＤＶＤ）使用時の対物光学素子の倍率ｍ１を設定する。続くステップＳ１０２で、光ピックアップ装置用光学系全体における光学系の倍率Ｍｔを設定する。Ｍｔは光ピックアップ装置の仕様に基づいて決められる。更にステップＳ１０３で、設定された倍率ｍ１及びＭｔをもとに、屈折面のみから光学面を構成可能なカップリングレンズの倍率Ｍｃｎを決定する。続くステップＳ１０４で、倍率Ｍｔ及びＭｃｎに基づいて、ＤＶＤ（又はＨＤ）使用時の対物光学素子の倍率ｍ２を決定する。【０１４５】
ステップＳ１０５では、倍率ｍ１、ｍ２、Ｍｔ及びＭｃｎに基づいて、光ピックアップ装置用光学系に関する以下の（イ）〜（ニ）の４つの特性のうち、少なくとも１つの特性を検証して、あらかじめ定めた基準を満たしているかどうかを判断する。
（イ）環境温度が所定温度上昇した際の波面収差変化量
（ロ）対物光学素子が所定距離トラッキングした際のコマ収差の発生量
（ハ）対物光学素子とＨＤとの作動距離
（ニ）使用する光束の波長が所定量変動した際の波面収差変化量
ここで、一例として、（イ）環境温度が３０℃上昇した際の波面収差変化量（温度特性という）について検証する。図７において点線で示すグラフは、ｆ＝３．１とし、対物レンズの回折効率が最も高くなる回折次数が、４０５ｎｍの光束に対しては２次、６５０ｎｍに対しては１次、７８０ｎｍに対しては１次である場合に、環境温度が３０℃上昇したときに、波面収差劣化が０．０１５λｒｍｓとなる場合の倍率ｍ１、ｍ２の組み合わせを示している。環境温度が３０℃上昇した際の波面収差劣化は０．０４０λｒｍｓ以下であることが好ましいため、ｍ１とｍ２は、点線グラフよりも下方の範囲を選択することが好ましいといえる。次に、実線で示すグラフは、光ピックアップ装置用光学系全体の倍率Ｍｔ＝８を満たすためのｍ１とｍ２の設計値を示している。ここでカップリングレンズに回折構造を設けることなく、また光軸方向に変位させることなく、光ピックアップ装置用光学系全体の倍率Mtを８とするためには、実線と点線の交点である倍率（即ち、ｍ１＝０．０５８、ｍ２＝０．０５４）及び実線が点線よりも下方に位置する範囲の倍率とすれば良いことが分かる。次に、図８において点線で示すグラフは、ｆ＝１．６とし、対物レンズの回折効率が最も高くなる回折次数が、４０５ｎｍの光束に対しては２次、６５０ｎｍに対しては１次、７８０ｎｍに対しては１次である場合に、環境温度が３０℃上昇したときに、波面収差劣化が０．０１５λｒｍｓとなる場合の倍率ｍ１、ｍ２の組み合わせを示している。環境温度が３０℃上昇した際の波面収差劣化は０．０１５λｒｍｓ以下であることが好ましいため、ｍ１とｍ２は、点線グラフよりも下方の範囲を選択することが好ましいといえる。次に、実線で示すグラフは、光ピックアップ装置用光学系全体の倍率Ｍｔ＝８を満たすためのｍ１とｍ２の設計値を示している。ここでカップリングレンズに回折構造を設けることなく、また光軸方向に変位させることなく、光ピックアップ装置用光学系全体の倍率Mtを８とするためには、実線と点線の交点である倍率（即ち、ｍ１＝０．０５５、ｍ２＝０．０５０）及び実線が点線よりも下方に位置する範囲の倍率とすれば良いことが分かる。【０１４６】
このようにして、（ロ）〜（ニ）の条件について同様に検証し、全ての条件を満足しなければ、図６のステップＳ１０１に戻って、倍率ｍ１を設定しなおして、ステップＳ１０２〜Ｓ１０４を繰り返す。一方、全ての条件を満足すれば、光ピックアップ装置用光学系の設計が終了する。【０１４７】
本実施の形態の設計方法によれば、異なる光ディスクに対して互換可能に情報の記録又は再生を行える光ピックアップ装置に用いることができ、カップリングレンズに回折構造を設けることなく、また光軸方向に変位させることのない光ピックアップ装置用光学系を設計できるので、回折構造を設けたカップリングレンズを用いる場合に比べると、光の利用効率を高めることができる。又、カップリングレンズが屈折面のみであるので、金型の製造が容易になり、成形時間が短縮化され、短時間で大量生産が可能となる。一方、光軸方向に変位させるカップリングレンズを用いる場合に比べると、可動部分を有しないために構成の簡素化・低コスト化を図ることができる。
【実施例】
【０１４８】
以下、本実施の形態に好適な実施例について説明する。ここで、実施例１〜４は、図１〜３に示すピックアップ装置であればどれに対しても用いることができるものであり、実施例５〜７は、図９に示す光ピックアップ装置に用いることができるものである。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。【０１４９】
対物光学系の光学面は、それぞれ下記数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。 【０１５０】
【数１】
2007010770.tif 000003
【０１５１】
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、下記数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。 【０１５２】
【数２】
2007010770.tif 000004
【０１５３】
実施例１
実施例１のレンズデータを表１に示す。実施例１は、波長λ１の光束に対して焦点距離３．１ｍｍの対物光学素子を用いて、光学系全体の倍率Ｍｔ＝９倍になるように設計したものである。波長λ１とλ２の光束に対して光検出器は同一のものを使用可能な配置となっている。このときｍ１（対物光学素子の倍率）は０．０９であり、温度変化の際の球面収差劣化は十分許容できる。Ｍ１＝０．９６５である。
【０１５４】
【表１】
2007010770.tif 000005
【０１５５】
実施例２
実施例２のレンズデータを表２に示す。実施例２は、波長λ１の光束に対して焦点距離３．１ｍｍの対物光学素子を用いて、光学系全体の倍率Ｍｔ＝８倍になるように設計したものである。波長λ１とλ２の光束に対して光検出器は同一のものを使用可能な配置となっている。このときｍ１（対物光学素子の倍率）は０．０３であり、波長変化の際の球面収差劣化は十分許容できるが、温度変化時の球面収差劣化が０．０５１λｒｍｓである。倍率ｍ１が０．０１より小さくなると、温度変化時の球面収差劣化がさらに悪化し、光ピックアップ全体での波面収差劣化を０．０７λｒｍｓに抑えることが困難になってくるので、ｍ１≧０．０１とするのが好ましい。Ｍ１＝０．８６３である。【０１５６】
【表２】
2007010770.tif 000006
【０１５７】
実施例３
実施例３のレンズデータを表３に示す。実施例３は、波長λ１の光束に対して焦点距離１．６ｍｍの対物光学素子を用いて、光学系全体の倍率Ｍｔ＝８倍になるように設計したものである。波長λ１とλ２の光束に対して光検出器は同一のものを使用可能な配置となっている。このときｍ１（対物光学素子の倍率）は０．０５であり、波長λ１の光で記録及び又は再生を行なう場合のワーキングディスタンスが０．５１ｍｍである。倍率ｍ１が０．０８を超える場合には、波長λ１の光束使用時のワーキングディスタンスが０．４ｍｍよりも短くなり、光ディスクと対物光学素子が干渉する恐れがあるので、ｍ１≦０．０８とするのが好ましい。Ｍ１＝０．９０１である。【０１５８】
【表３】
2007010770.tif 000007
【０１５９】
実施例４
実施例４のレンズデータを表４に示す。実施例４は、波長λ１の光束に対して焦点距離１．７５ｍｍの対物光学素子を用いて、光学系全体の倍率Ｍｔ＝８倍になるように設計したものである。波長λ１とλ２の光束に対して光検出器は同一のものを使用可能な配置となっている。このときｍ１（対物光学素子の倍率）は０．０８であり、波長λ３の光束で記録及び又は再生を行なう場合のワーキングディスタンスが０．４２ｍｍである。倍率ｍ１が０．０８を超える場合には、波長λ３の光束使用時のワーキングディスタンスが０．４ｍｍよりも短くなり、光ディスクと対物光学素子が干渉するおそれがあるので、ｍ１≦０．０８とするのが好ましい。なお、Ｍ１＝０．９２６である。【０１６０】
【表４】
2007010770.tif 000008
【０１６１】
表５に、実施例１〜４における請求の範囲で用いた数値を示す。表５において、（イ）は、環境温度が基準温度（例えば、２５℃）から３０℃上昇したときの波面収差変化量であり、（ロ）は、対物光学素子が光軸から０．０２５ｍｍトラッキングしたときのコマ収差及び非点収差の発生量であり、（ハ）は、対物光学素子とＨＤとの作動距離を示し、（ニ）は、使用する光束の波長が基準波長から５ｎｍ長くなったときの波面収差変化量である。【０１６２】
【表５】
2007010770.tif 000009
【０１６３】
表６に、実施例５〜７における光学系のレンズデータを示す。ここで、表６の第８面（絞り面）は、実施例５〜７の第１面（絞り面）に対応する。即ち、表６に示す光学系は、実施例５〜７の実施例に共通して用いることができる。なお、対物光学素子を交換した場合には、物像間距離が記載の数値に一致するように、第７面ｄｉを調整する。【０１６４】
【表６】
2007010770.tif 000010
【０１６５】
実施例５
実施例５のレンズデータを表７に示す。図１０は、実施例５の光学系及び対物光学素子を用いた場合の、ＨＤの縦球面収差図（ａ）、ＤＶＤの縦球面収差図（ｂ）、ＣＤの縦球面収差図（ｃ）であり、それぞれ縦軸が光軸からの距離を表す。実施例５においては、ＣＤ側対物光学素子の光学系倍率＝０のとき、球面収差がオーバー側になるように、液晶素子ＬＣＤが駆動される。なお、ｍ１−０．０６＝−０．０６、ｍ２＝−０．００４であり、ｍ１−０．０６＜＝ｍ２を満たしている。【０１６６】
【表７】
2007010770.tif 000011
【０１６７】
実施例６
実施例６のレンズデータを表８に示す。図１１は、実施例６の光学系及び対物光学素子を用いた場合の、ＨＤの縦球面収差図（ａ）、ＤＶＤの縦球面収差図（ｂ）、ＣＤの縦球面収差図（ｃ）であり、それぞれ縦軸が光軸からの距離を表す。実施例６においては、ＣＤ側対物光学素子の光学系倍率＝０のとき、球面収差がゼロとなるように、液晶素子ＬＣＤが駆動される。なお、ｍ１−０．０６＝−０．０６、ｍ２＝−０．００４であり、ｍ１−０．０６＜＝ｍ２を満たしている。【０１６８】
【表８】
2007010770.tif 000012
【０１６９】
実施例７
実施例６のレンズデータを表９に示す。図１２は、実施例７の光学系及び対物光学素子を用いた場合の、ＨＤの縦球面収差図（ａ）、ＤＶＤの縦球面収差図（ｂ）、ＣＤの縦球面収差図（ｃ）であり、それぞれ縦軸が光軸からの距離を表す。実施例７においては、ＣＤ側対物光学素子の光学系倍率＝０のとき、球面収差がアンダー側になるように、液晶素子ＬＣＤが駆動される。なお、ｍ１−０．０６＝−０．０６、ｍ２＝−０．００４であり、ｍ１−０．０６＜＝ｍ２を満たしている。【０１７０】
【表９】
2007010770.tif 000013
【０１７１】
本発明は、以上の実施の形態及び実施例に限定されるものではない。例えば、ＢＤとＤＶＤ又はＣＤに対して互換可能に情報の記録又は再生を行える光ピックアップ装置、或いはＢＤとＤＶＤとＣＤに対して互換可能に情報の記録又は再生を行える光ピックアップ装置についても、本発明は適用可能である。【０１７２】
本発明は、明細書に記載の実施例に限定されるものではなく、他の実施例・変形例を含むことは、本明細書に記載された実施例や思想から本分野の当業者にとって明らかである。明細書の記載及び実施例は、あくまでも例証を目的としており、本発明の範囲は後述するクレームによって示されている。
【図１】
2007010770.tif 000014
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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