(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の記録容量を有する第１光情報記録媒体に対して所定の波長の光を出射する第１光源と、
前記第１の記録容量とは異なる記録容量の第２の記録容量を有する第２光情報記録媒体に対して、前記第１光源から出射される光の波長よりも長い波長の光を出射する第２光源と、
前記第１光源から出射される光の光軸と前記第２光源から出射される光の光軸とをほぼ一致させる合成手段と、
前記合成手段から出る光を第１及び第２光情報記録媒体の各々に集光させるカップリングレンズと対物レンズとを有する集光手段と、
第１及び第２光情報記録媒体の各々から反射した光を受光する受光手段と、
を有する光ピックアップ装置において、
前記第１光源と第１光情報記録媒体との間にある光学素子による結像倍率をｍ１、前記第２光源と第２光情報記録媒体との間にある光学素子による結像倍率をｍ２としたとき、１．３≦ｍ２／ｍ１となるように、前記合成手段と前記第２光源との間にレンズを設けたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記第２光源から出射される光は、第２光情報記録媒体へ光情報の記録及び第２光情報記録媒体に記録された光情報の再生が行われることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記第１光源から出射される光は、第１光情報記録媒体に記録された光情報の再生が行われることを特徴とする請求項２記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記集光手段は、前記第１光源から出射される光を第１光情報記録媒体として透明基板の厚さｔ１の第１光情報記録媒体上に集光させ、前記第２光源から出射される光を第２光情報記録媒体として透明基板の厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の第２光情報記録媒体上に集光させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記集光手段は、前記合成手段から出る前記第１光源から出射された波長λ１の光を第１光情報記録媒体として厚さｔ１の透明基板を介して情報記録面上で所定の大きさの第１ビームスポットとして、前記合成手段から出る前記第２光源から出射された波長λ２の光を第２光情報記録媒体として厚さｔ２（≠ｔ１）の透明基板を介して情報記録面上で前記第１ビームスポットとは異なる大きさの第２ビームスポットとして集光することを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記第１光源から出射される光の波長をλ１、前記第２光源から出射される光の波長をλ２とすると、
６１０ｎｍ≦λ１≦６７０ｎｍ
７６０ｎｍ≦λ２≦８３０ｎｍ
であり、第１光情報記録媒体はＤＶＤ方式の光ディスク、第２光情報記録媒体はＣＤ−Ｒ方式の光ディスクであることを特徴とする請求項１〜５の何れか一つに記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記集光手段を構成する光学素子の少なくとも１つの光学面は、光軸を中心としたリング状の不連続面を、有効径内に有することを特徴とする請求項１〜６の何れか１つに記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
光情報記録媒体から反射した光を前記受光手段に導く分離手段を、前記合成手段と前記集光手段の間に設けたことを特徴とする請求項1〜７の何れか１つに記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
前記レンズと前記合成手段とは、一体的に構成されることを特徴とする請求項１〜８の何れか１つに記載の光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透明基板の厚さが異なる光情報記録媒体に記録及び／又は光情報記録媒体の情報を再生する光ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、短波長赤色半導体レーザ実用化に伴い、従来の光情報記録媒体（以下、光ディスクともいう）であるＣＤ（コンパクトディスク）と同程度の大きさで大容量化させた高密度の光情報記録媒体であるＤＶＤ（デジタルビデオディスク）の開発が進んできている。このＤＶＤでは、６３５ｎｍもしくは６５０ｎｍの短波長半導体レーザを使用したときの対物レンズの光ディスク側の開口数ＮＡを０．６としている。なお、ＤＶＤは、トラックピッチ０．７４μｍ、最短ピット長０．４μｍであり、ＣＤのトラックピッチ１．６μｍ、最短ピット長０．８３μｍに対して半分以下に高密度化されている。
【０００３】
この新たな光情報記録媒体であるＤＶＤの記録／再生する光ピックアップ装置には、透明基板の厚さがＤＶＤの０．６ｍｍに対して１．２ｍｍと異なるＣＤとの互換性が要求され、種々検討がなされている。その一つとして特開平７−５７２７１号公報に記載されるような１つの短波長赤色半導体レーザ（光源）と１つの集光光学系でＤＶＤ及びＣＤの再生を行う光ピックアップ装置が提案されている。
【０００４】
ところが、上記公報に記載されるような短波長赤色半導体レーザ１つを光源として用いた光ピックアップ装置では、書き込み可能な光情報記録媒体であるＣＤ−Ｒ（追記型コンパクトディスク）に対して記録及び／又は再生ができない。これは、ＣＤ−Ｒの反射率が短波長側では低下しており必要とする信号（再生信号やフォーカスエラー信号）が得られないためである。
【０００５】
そこで、特開平８−５５３６３号公報に記載されるように、光学系を一つとした上で、光源及び検出光学系を対応ディスク毎（ＤＶＤ用とＣＤ−Ｒ用）に設ける光ピックアップ装置が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、光情報記録媒体に情報を記録する際には、再生時の数倍の集光光量を必要とする。特開平８−５５３６３号公報に記載された光ピックアップ装置で、光情報記録媒体に記録しようとすると、集光光量不足の問題が生じる。
【０００７】
そこで、本発明は、複数種の光情報記録媒体の再生を低コストかつ複雑化せずに実現し、更に、光情報記録媒体への記録する際にも十分な集光光量を得ることを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、以下の構成により解決することができる。
【００１１】
（１）第１の記録容量を有する第１光情報記録媒体に対して所定の波長の光を出射する第１光源と、前記第１の記録容量とは異なる記録容量の第２の記録容量を有する第２光情報記録媒体に対して、前記第１光源から出射される光の波長よりも長い波長の光を出射する第２光源と、前記第１光源から出射される光の光軸と前記第２光源から出射される光の光軸とをほぼ一致させる合成手段と、前記合成手段から出る光を第１及び第２光情報記録媒体の各々に集光させるカップリングレンズと対物レンズとを有する集光手段と、第１及び第２光情報記録媒体の各々から反射した光を受光する受光手段と、を有する光ピックアップ装置において、
前記第１光源と第１光情報記録媒体との間にある光学素子による結像倍率をｍ１、前記第２光源と第２光情報記録媒体との間にある光学素子による結像倍率をｍ２としたとき、１．３≦ｍ２／ｍ１となるように、前記合成手段と前記第２光源との間にレンズを設けたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【００１２】
（２）前記第２光源から出射される光は、第２光情報記録媒体へ光情報の記録及び第２光情報記録媒体に記録された光情報の再生が行われることを特徴とする（１）記載の光ピックアップ装置。
【００１３】
（３）前記第１光源から出射される光は、第１光情報記録媒体に記録された光情報の再生が行われることを特徴とする（２）記載の光ピックアップ装置。
【００１４】
（４）前記集光手段は、前記第１光源から出射される光を第１光情報記録媒体として透明基板の厚さｔ１の第１光情報記録媒体上に集光させ、前記第２光源から出射される光を第２光情報記録媒体として透明基板の厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の第２光情報記録媒体上に集光させることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか一つに記載の光ピックアップ装置。
【００１５】
（５）前記集光手段は、前記合成手段から出る前記第１光源から出射された波長λ１の光を第１光情報記録媒体として厚さｔ１の透明基板を介して情報記録面上で所定の大きさの第１ビームスポットとして、前記合成手段から出る前記第２光源から出射された波長λ２の光を第２光情報記録媒体として厚さｔ２（≠ｔ１）の透明基板を介して情報記録面上で前記第１ビームスポットとは異なる大きさの第２ビームスポットとして集光することを特徴とする（１）〜（４）の何れか１つに記載の光ピックアップ装置。
【００１６】
（６） 前記第１光源から出射される光の波長をλ１、前記第２光源から出射される光の波長をλ２とすると、
６１０ｎｍ≦λ１≦６７０ｎｍ
７６０ｎｍ≦λ２≦８３０ｎｍ
であり、第１光情報記録媒体はＤＶＤ方式の光ディスク、第２光情報記録媒体はＣＤ−Ｒ方式の光ディスクであることを特徴とする（１）〜（５）の何れか一つに記載の光ピックアップ装置。
【００１７】
（７） 前記集光手段を構成する光学素子の少なくとも１つの光学面は、光軸を中心としたリング状の不連続面を、有効径内に有することを特徴とする（１）〜（６）の何れか１つに記載の光ピックアップ装置。
【００１９】
（８）光情報記録媒体から反射した光を前記受光手段に導く分離手段を、前記合成手段と前記集光手段の間に設けたことを特徴とする（１）〜（７）の何れか１つに記載の光ピックアップ装置。
【００２０】
（９）前記レンズと前記合成手段とは、一体的に構成されることを特徴とする（１）〜（８）の何れか１つに記載の光ピックアップ装置。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を適用した実施の形態を説明する。なお、同一の機能・構成要素を用いる場合には同じ図番を付している。また、以下の実施の形態における説明において、第１光情報記録媒体（第１光ディスク）は、再生専用の光ディスク、更に詳細には透明基板の厚さｔ１＝０．６ｍｍのＤＶＤ方式の光ディスクとして、第２光情報記録媒体（第２光ディスク）は、再生及び記録可能な光ディスク、更に詳細には透明基板の厚さｔ１＝１．２ｍｍのＣＤ−Ｒ方式の光ディスクとして説明する。
【００２２】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態について、光ピックアップ装置の概略構成図である図１に基づいて説明する。まず、ＤＶＤ方式の光ディスク（第１光ディスク）を再生する場合について説明する。
【００２３】
第１光源である第１半導体レーザ１１は、再生専用の第１光ディスク１０に記録された情報を再生するための光を出射する光源であり、本実施の形態では、第１光ディスクがＤＶＤ方式であるので波長λ１が６１０〜６７０ｎｍの短波長半導体レーザである。第１半導体レーザ１１から出射した光は、ダイクロイックプリズム２０に入射する。このダイクロイックプリズム２０は、第１半導体レーザ１１から出射される光の光軸と後述する第２半導体レーザ１２から出射される光の光軸とをほぼ一致させる合成手段であり、本実施の形態では、第１半導体レーザ１１から出射される波長の光は反射させ、第１半導体レーザ１１から出射される波長の光は透過させることで一致させている。第１半導体レーザ１１から出射した光が光軸を曲げられてダイクロイックプリズム２０から出た光は、後述する偏光ビームスプリッタ４０を透過し、集光手段３０に入射する。
【００２４】
集光手段３０は、ダイクロイックプリズム２０から出る光を光ディスク１０上（詳細には、光ディスク１０の透明基板を介して情報記録面上）に集光させる手段である。この集光手段３０は、カップリングレンズ３１と対物レンズ３２とを有しており、本実施の形態では、カップリングレンズ３１としてはダイクロイックプリズム２０及び偏光ビームスプリッタ４０から出た光を平行光にするコリメータレンズを用い、対物レンズ３２としては平行光を光ディスク１０上に集光させる無限系の対物レンズを用いている。
【００２５】
なお、集光手段３０内には、１／４波長板３５及び絞り３６が設けられている。１／４波長板３５はカップリングレンズ３１を透過した光を直線偏光から円偏光に変え、絞り３６は該平行光束をＤＶＤの再生に必要な対物レンズ３２の光ディスク１０側の開口数に制限する。
【００２６】
そして、光ディスク１０上（詳細には情報記録面で情報ピットにより変調されて）から反射した光束は、再び対物レンズ３２、１／４波長板３５、カップリングレンズ３１を透過して偏光ビームスプリッタ４０に入射する。この偏光ビームスプリッタ４０は、光ディスク１０上から反射した光を後述する受光手段５０に導くために光束を分離する分離手段であって、集光手段３０とダイクロイックプリズム２０との間に設けられている。本実施の形態では、偏光ビームスプリッタ４０によって、光ディスク１０上から反射した光を反射させ曲げるように構成している。
【００２７】
偏光ビームスプリッタ４０で反射した光は受光手段５０によって受光される。受光手段５０は、光検出器５１によって光ディスク１０上から反射した光の光量分布変化を検出して、図示しない演算処理回路によって合焦検出・トラック検出・情報の読み取りがなされる。本実施の形態では、非点収差法により合焦検出を行うので、受光手段５０は、非点収差を発生させるシリンドリカルレンズ５２を有している。なお、合焦検出・トラック検出は、ナイフエッジ法、ＳＳＤ法、プッシュブル法、３ビーム法など種々の公知の方法により行うことができる。
【００２８】
演算処理回路によって得られた合焦検出に基づいて図示しない２次元アクチュエータ（フォーカス制御用）が第１半導体レーザ１１からの光を第１光ディスク１０上に結像するように対物レンズ３２を移動させる。このとき、第１光ディスク（ＤＶＤ（ｔ１＝０．６ｍｍ））１０の情報記録面上のビームスポットが最小となるよう（ベストフォーカス）に対物レンズ３２を、２次元アクチュエータで駆動する。また、トラック検出に基づいて図示しない２次元アクチュエータ（トラッキング制御用）が第１半導体レーザ１１からの光を所定のトラックに結像するように対物レンズ３２を移動させる。
【００２９】
ところで、本実施の形態の光ピックアップ装置は、第２光ディスクの再生或いは記録のために第２半導体レーザ１２を備えている。第２光源である第２半導体レーザ１２は、再生及び記録可能な第２光ディスク１０に記録された情報を再生及び第２光ディスク１０へ情報を記録するための光源であり、本実施の形態では、第２光ディスクがＣＤ−Ｒ方式であるので波長λ２（＞λ１）が７６０〜８３０ｎｍの半導体レーザである。
【００３０】
また、本実施の形態の光ピックアップ装置は、光ディスクへ情報を記録させる際に集光光量をより上げるために、第１半導体レーザ１１から出射される光の場合と第２半導体レーザ１２から出射される光の場合とで、ダイクロイックプリズム２０から出る光の発散度を略同じにする変換手段である正の屈折率を有するレンズ６０を、ダイクロイックプリズム２０と第２半導体レーザ１２との間に設けている。これにより、１つの集光手段３０で、本実施の形態ではＤＶＤの再生とＣＤ−Ｒの記録・再生を行うことができる。
【００３１】
即ち、第２光ディスクに記録を行う場合、より高い効率で第２半導体レーザからの出射光を第２光ディスク上へ導く必要があるため、第２半導体レーザ１２から出た光束のうち第２光ディスクに導かれる光束の発散角の開口数である結合開口数ＮＡａ（＝ｓｉｎ（ａ））を大きくする。一方、第１光ディスクの再生を行う場合は、集光されるスポットサイズを小さく絞るため、対物レンズに入射する光束のレンズ周辺での強度は５０％程度あることが望ましく、第１半導体レーザ１１から出た光束のうち第１光ディスクに導かれる光束の発散角の開口数である結合開口数ＮＡｂ（＝ｓｉｎ（ｂ））は、前記結合開口数ＮＡａとは異なる。即ち、再生専用の第１半導体レーザ１１側の結合開口数ＮＡｂの値と記録を行う第２半導体レーザ１２側の結合開口数ＮＡａの値との間には差があり、これを共通の集光手段３０で達成するために、少なくとも一方の半導体レーザと合成手段２０との間に、レーザの発散角を集光手段３０側からみて変換する変換手段６０を設けている。
【００３２】
ここで、ＣＤ−Ｒ方式の光ディスク（第２光ディスク）に記録された情報を再生或いは情報を記録する場合について説明する。
【００３３】
第２半導体レーザ１２から出射した光束は、変換手段であるレンズ６０によって発散度が変換（第１半導体レーザ１１から出射される光の場合と第２半導体レーザ１２から出射される光の場合とで、ダイクロイックプリズム２０から出る光の発散度を略同じにするように）され、ダイクロイックプリズム２０、偏光ビームスプリッタ４０を透過して、集光手段３０へ入射し、カップリングレンズ３１、１／４波長板３５を透過して円偏光の平行光束となる。この光束は、絞り３６によって絞られ、対物レンズ３２により第２光ディスク１０上に集光される（記録の場合、ここで第２光ディスクへ情報の記録が行われる）。そして、第２光ディスク１０から反射した光束は、再び対物レンズ３２、１／４波長板３５、カップリングレンズ３１を透過して偏光ビームスプリッタ４０に入射し、ここで反射してシリンドリカルレンズ５２により非点収差が与えられ光検出器５１上へ入射し、光検出器５１から出力される信号を用いて光ディスク２０に記録された情報の読みとり信号が得られる。また、光検出器３０上でのスポットの形状変化による光量分布変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。なお、ＣＤ−Ｒ（第２光ディスク１０）の再生／記録する際にはＤＶＤ（第１光ディスク）と比して透明基板の厚さが異なるので、同じ集光手段３０を用いた本実施の場合、透明基板の厚さが厚くなることで球面収差が発生し、近軸焦点位置より後方のビームスポットが最小錯乱円となる位置では、スポットサイズが大きく第２光ディスクのピット（情報）を読むことはできない。しかしながら、この最小錯乱円となる位置より対物レンズ３２に近い前側位置には、スポット全体の大きさは最小錯乱円よりも大きいが、中央部に光量が集中した核と核の周囲に不要光であるフレアとが形成される。この核を第２光ディスクのピット（情報）を再生する（読む）ために利用し、第２光ディスク再生時には、対物レンズ３２をデフォーカス（前ピン）状態になるように２次元アクチュエータを駆動する。
【００３４】
ところで、上述した変換手段であるレンズ６０は、第１及び第２光源と光ディスクとは共役の関係になるので、第１半導体レーザ１１と光ディスクとの間にある光学素子による結像倍率をｍ１、第２半導体レーザ１２と光ディスクとの間にある光学素子による結像倍率をｍ２としたとき、１．３≦ｍ２／ｍ１となるような変換手段である。この結像倍率比（ｍ２／ｍ１）の条件の下限を越えると、第１半導体レーザによる第１光ディスク上の集光スポットの径を適切な大きさにすると第２半導体レーザによる第２光ディスク上の集光スポットの光量が低下し再生／記録が困難になり、或いは、第２半導体レーザによる第２光ディスク上の集光スポットの光量を適切にすると第１半導体レーザによる第１光ディスク上の集光スポットの径が大きくなり再生が困難になる。この結像倍率比の下限は、１．５≦ｍ２／ｍ１であることが更に好ましい。
【００３５】
また、上記の結像倍率比ｍ２／ｍ１の条件は、３．３以下（ｍ２／ｍ１≦３．３）であることが好ましい。この上限を越えると、第１半導体レーザによる第１光ディスク上の集光スポットの光量を適切にすると第２半導体レーザによる第２光ディスク上の集光スポットの径が大きくなり再生／記録が困難になり、或いは、第２半導体レーザによる第２光ディスク上の集光スポットの径を適切な大きさにすると第１半導体レーザによる第１光ディスク上の集光スポットの光量が低下し再生が困難になり、更に、変換手段が複雑（例えば、複雑な光学面が必須）となり制作が難しくなる。
【００３６】
更に、上記の結像倍率ｍ１は、１／６≦｜ｍ１｜≦１／９の条件を満たすことが好ましい。この上限を越えると集光光量が低下し、また、下限を越えるとスポット径が大きくなり、再生が困難になる。また上記結像倍率ｍ２は、１／３≦｜ｍ２｜≦１／５の条件を満たすことが好ましい。この上限を越えると集光光量が低下し、また、下限を越えるとスポット径が大きくなり、再生が困難になる。
【００３７】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について、光ピックアップ装置の概略構成図である図２に基づいて説明する。第２の実施の形態は、上述した第１の実施の形態における第１光源１１、第２光源１２、合成手段２０、分離手段４０、受光手段５０の配置を変更したものであって、第１の実施の形態と同じ機能・構成要素に対しては同じ図番を付しており、説明を省略する。
【００３８】
本実施の形態においては、合成手段であるダイクロイック偏光プリズム２１は、第２半導体レーザ１２から出射された光（但し、変換手段であるレンズ６０によって発散度が変換された光）のｓ偏光成分を反射し、第１半導体レーザ１１から出射された光を透過することによって、第１半導体レーザ１１から出射される光の光軸と第２半導体レーザ１２から出射される光の光軸とをほぼ一致させている。
【００３９】
また、本実施の形態においては、分離手段であるダイクロイック偏光ビームスプリッタ４１は、第１半導体レーザ１１から出射された光のｓ偏光成分を反射させるとともに、光ディスク１０から反射した光のｐ偏光成分を透過させることにより、光ディスク１０上から反射した光を受光手段５０に導くために光束を分離する。
【００４０】
本実施の形態においてＤＶＤ方式の光ディスク（第１光ディスク）に記録された情報を再生する際には、第１半導体レーザ１１から出射した光束を、偏光プリズム４１にｓ偏光成分となるよう入射させ、これによって反射され、ダイクロイック偏光プリズム２１を透過し、集光手段３０へ入射する。この光は、カップリングレンズ３１、１／４波長板３５を透過して円偏光の平行光束となる。そしてこの光束は、絞り３６によって絞られ、対物レンズ３２により第１光ディスク１０上に集光される。そして、第１光ディスク１０から反射した光束は、再び対物レンズ３２、１／４波長板３５、カップリングレンズ３１、ダイクロイック偏光プリズム２１、ダイクロイック偏光ビームスプリッタ４１を透過し、シリンドリカルレンズ５２により非点収差が与えられ光検出器５１上へ入射し、光検出器５１から出力される信号を用いて光ディスク２０に記録された情報の読みとり信号が得られる。また、光検出器３０上でのスポットの形状変化による光量分布変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。
【００４１】
本実施の形態においてＣＤ−Ｒ方式の光ディスク（第２光ディスク）に記録された情報を再生或いは記録する際には、第２半導体レーザ１２から出射した光束が、変換手段であるレンズ６０によって発散度が変換（第１半導体レーザ１１から出射される光の場合と第２半導体レーザ１２から出射される光の場合とで、ダイクロイック偏光プリズム２１から出る光の発散度を略同じにするように）され、ダイクロイック偏光プリズム２１にｓ偏光成分となるように入射し、これによって反射され、集光手段３０へ入射する。この光は、カップリングレンズ３１、１／４波長板３５、（絞り３６により絞られ）対物レンズ３２により第２光ディスク１０上に集光される（記録の場合、ここで第２光ディスク１０へ情報が記録される）。そして、第２光ディスク１０から反射した光束は、再び対物レンズ３２、１／４波長板３５、カップリングレンズ３１、ダイクロイック偏光プリズム２１、ダイクロイック偏光ビームスプリッタ４１を透過し、光検出器５１上へ入射し、光検出器５１から出力される信号を用いて光ディスク１０に記録された情報の読みとり信号が得られる。また、光検出器５１上でのスポットの形状変化による光量分布変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。
【００４２】
本実施の形態においても、上述した第１の実施の形態と同様に変換手段である正の屈折率を有するレンズ６０を、ダイクロイック偏光プリズム２１と第２半導体レーザ１２との間に設けることにより、１つの集光手段３０で、本実施の形態ではＤＶＤの再生とＣＤ−Ｒの記録・再生を行うことができ、しかも、ＣＤ−Ｒの記録時にはＣＤ−Ｒ上の集光光量を十分に上げることができる。また、変換手段であるレンズ６０は、上述した第１の実施の形態と同様に、別な観点で見ると、１．３≦ｍ２／ｍ１となるような変換手段である。更に、結像倍率比の下限は、１．５≦ｍ２／ｍ１であることが好ましい。また、この結像倍率の上限は、３．３以下が好ましい。更に、上記の結像倍率ｍ１及びｍ２は、１／６≦｜ｍ１｜≦１／９、１／３≦｜ｍ２｜≦１／５の条件を満たすことが好ましい。
【００４３】
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態について、光ピックアップ装置の概略構成図である図３に基づいて説明する。第３の実施の形態は、上述した第１の実施の形態における第１光源１１、第２光源１２、合成手段２０、分離手段４０、受光手段５０の配置を変更したものであって、第１の実施の形態と同じ機能・構成要素に対しては同じ図番を付しており、説明を省略し、異なる点のみを説明する。
【００４４】
本実施の形態で、第１の実施の形態と機能的に変わった点は、分離手段である偏光ビームスプリッタ４２が、第１半導体レーザ１１から出射された光或いは第２半導体レーザ１２から出射された光（合成手段であるダイクロイックプリズム２０から出る光）を反射させるとともに、光ディスク１０から反射した光を透過させることにより、光ディスク１０上から反射した光を受光手段５０に導くために光束を分離する。
【００４５】
ここで、偏光ビームスプリッタ４２は、第１半導体レーザ１１の波長ではｐ偏光ｓ偏光共に略同じ反射率となる無偏光性ビームスプリッタであり、第２半導体レーザ１２の波長ではｓ偏光の反射率が大きくｐ偏光の透過率が大となるほぼ偏光ビームスプリッタとしての特性を有する。このようなビームスプリッタ４２を用いることで第２半導体レーザ１１から第１光ディスクに向かう光量を高く保ち、かつ、第１半導体レーザ１１でのＤＶＤ再生時に光ディスク基板の複屈折による再生信号のゆらぎを小さくおさえることができる。
【００４６】
（第４の実施の形態）
次に、第４の実施の形態について、光ピックアップ装置の概略構成図である図４に基づいて説明する。上述した第１〜第３の実施の形態では、１つの受光手段５０で、第１光ディスクから反射した光と第２光ディスクから反射した光を検出するよう構成したが、第４の実施の形態では、２つの受光手段（第１受光手段５３、第２受光手段５４）を設け、第１受光手段５３は第１光ディスクから反射した光を、第２受光手段５４は第２光ディスクから反射した光を検出するように構成した点で大きく異なる。
【００４７】
このために、本実施の形態では、分離手段として、第１受光手段５３のための第１偏光ビームスプリッタ４３と第２受光手段５４のための第２偏光ビームスプリッタ４４とを設けている。
【００４８】
本実施の形態においてＤＶＤ方式の光ディスク（第１光ディスク）に記録された情報を再生する際には、第１半導体レーザ１１から出射した光束が、偏光プリズム４３を透過して、ダイクロイックプリズム２０で反射し、集光手段３０へ入射する。この光は、カップリングレンズ３１、１／４波長板３５、（絞り３６によって絞られ）対物レンズ３２により第１光ディスク１０上に集光される。そして、第１光ディスク１０から反射した光束は、再び対物レンズ３２、１／４波長板３５、カップリングレンズ３１を透過し、ダイクロイックプリズム２０、第１偏光ビームスプリッタ４３で反射して、第１シリンドリカルレンズ５６により非点収差が与えられ第１光検出器５５上へ入射し、第１光検出器５５から出力される信号を用いて光ディスク１０に記録された情報の読みとり信号が得られる。また、第１光検出器５５上でのスポットの形状変化による光量分布変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。
【００４９】
また、本実施の形態においてＣＤ−Ｒ方式の光ディスク（第２光ディスク）に記録された情報を再生或いは第２光ディスクに情報を記録する際には、第２半導体レーザ１２から出射した光束が、変換手段であるレンズ６０によって発散度が変換（第１半導体レーザ１１から出射される光の場合と第２半導体レーザ１２から出射される光の場合とで、ダイクロイックプリズム２０から出る光の発散度を略同じにするように）され、第２偏光ビームスプリッタ４４、ダイクロイックプリズム２０を透過して、集光手段３０へ入射する。この光は、カップリングレンズ３１、１／４波長板３５、（絞り３６により絞られ）対物レンズ３２により第２光ディスク１０上に集光される。そして、第２光ディスク１０から反射した光束は、再び対物レンズ３２、１／４波長板３５、カップリングレンズ３１、ダイクロイックプリズム２０を透過し、第２偏光ビームスプリッタ４４で反射して、第２シリンドリカルレンズ５７を介して、第２光検出器５８上へ入射し、第２光検出器５８から出力される信号を用いて光ディスク１０に記録された情報の読みとり信号が得られる。また、光検出器３０上でのスポットの形状変化による光量分布変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。
【００５０】
変換手段であるレンズ６０は、上述した第１〜第３の実施の形態と同様の機能を有しているので、説明は省略するが、本実施の形態においても、１つの集光手段３０で、本実施の形態ではＤＶＤの再生とＣＤ−Ｒの記録・再生を行うことができ、しかも、ＣＤ−Ｒの記録時にはＣＤ−Ｒ上の集光光量を十分に上げることができる。
【００５１】
次に、上述した第１〜第４の実施の形態において、好ましく用いられる対物レンズ３２について説明する。好ましい対物レンズ３２は、両面非球面形状を呈した正の屈折力を有した凸単レンズであり、少なくとも１つの屈折面（光学面）に、光軸を中心としたリング状の不連続面を、有効径（絞り３６によって絞られる径）内に有するものである。更に詳細には、対物レンズ３２は、光源側の屈折面に光軸と同軸上に複数のリング状の分割面から構成され、各分割面の境界に光軸方向の段差を設けたものである。
【００５２】
これをより具体的に図５に基づいて説明する。図５は、対物レンズ３２を模式的に示した断面図（ａ）（ｃ）及び光源側から見た正面図（ｂ）であり、（ａ）は第１の光ディスク１０としてＤＶＤに集光させたときの模式図であり、（ｃ）は第２の光ディスク１０としてＣＤ−Ｒに集光させたときの模式図である。なお、一点鎖線は光軸を示している。
【００５３】
対物レンズ３２は、光源側の屈折面Ｓ１及び光ディスク１０側の屈折面Ｓ２はともに非球面形状を呈した正の屈折力を有した凸レンズであり、光源側の屈折面Ｓ１は、光軸と同心状に複数（本実施の形態では３つ）の第１分割面Ｓｄ１〜第３分割面Ｓｄ３から構成し、分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３の境界は段差を設ける。そして、第１分割面Ｓｄ１及び第３分割面Ｓｄ３は、第１半導体レーザ１１から出射して第１光ディスクに集光させた光束の最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下となるような第１非球面で形成し、また、第２分割面は、第１非球面を有するレンズを介して第２半導体レーザ１２の光束を第２光ディスクに集光させた時の球面収差の発生量よりも、少ない球面収差となるように第２非球面で形成し、この第１非球面の第２光ディスクの情報の再生に必要な対物レンズ３２の光ディスク側の開口数である必要開口数近傍に、第２非球面を合成した対物レンズ３２とする。
【００５４】
この対物レンズ３２において、光軸を含む第１分割面Ｓｄ１を通過する光束（第１光束）は第１光ディスクに記録された情報の再生及び第２光ディスクに記録された情報の記録／再生に利用し、第１分割面Ｓｄ１より外側の第２分割面Ｓｄ２を通過する光束（第２光束）は主に第２光ディスクに記録された情報の記録／再生に利用し、第２分割面Ｓｄ２より外側の第３分割面Ｓｄ３を通過する光束（第３光束）は主に第１光ディスクに記録された情報の再生に利用する。この対物レンズ３２によると、光源からの光を光量損失をおさえつつ、１つの集光光学系で２つの光ディスクの再生／記録が可能となる。しかも、この場合第２光ディスクの再生時には第３光束の大部分は不要光であるが、この不要光が第２光ディスクの再生には利用されないので、絞り３６を第１光ディスクの再生に必要な開口数にしておくだけで、絞り３６の開口数を変える手段を何ら必要とせずに再生することができる。
【００５５】
次に、上述した第１〜第４の実施の形態に好ましく用いられる対物レンズ３２の具体的な数値例を示す。なお、カップリングレンズ３１としてコリメータレンズを用い、このコリメータレンズの設計を最適にすることにより対物レンズへは略無収差の平行光束を入射させることができるため、以下の例においては略無収差の平行光束を出射できるコリメータレンズを使用することを前提として、対物レンズへ光束が入射して以降の構成を示す。また、対物レンズの光源側の配置される絞りを第１面として、ここから順に第ｉ番目のレンズ面の曲率半径をｒｉ、ＤＶＤ再生時の第ｉ番目の面と第ｉ＋１番目の面との間の距離をｄｉ（ＣＤ−Ｒ再生／記録時は、ｄｉ′に記載された数値に変わる）、その間隔の半導体レーザの光束の波長での屈折率をｎｉで表している。
【００５６】
また、光学面に非球面を用いた場合の非球面の式は、
【００５７】
【数１】
0003896617.tif 000002
【００５８】
に基づくものとする。但し、Ｘは光軸方向の軸、Ｈは光軸と垂直方向の軸、光の進行方向を正とし、ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐係数、Ａｊは非球面係数、Ｐｊは非球面のべき数（但し、Ｐｊ≧３）である。
【００５９】
本例は、上述したように屈折面Ｓ１を３分割し、第１分割面Ｓｄ１〜第３分割面Ｓｄ３の境界に段差を設けた対物レンズ３２の例である。
【００６０】
表１及び表２に対物レンズの光学データを示す。
【００６１】
【表１】
0003896617.tif 000003
【００６２】
【表２】
0003896617.tif 000004
【００６３】
なお、本実施例の対物レンズは、第１非球面が光軸と交わる位置と第２非球面が光軸と交わる位置とが同じである。また、表１のｎｉ′は、第２光源（λ２＝７８０ｎｍ）における屈折率を示している。
【００６４】
また、図６にＤＶＤ再生時の最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示し、図７にＣＤ−Ｒ再生時に最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示す。
【００６５】
なお、以上の説明において、第２光ディスクへ情報の書き込み時は、再生時よりも第２半導体レーザ１２のパワーを数倍にあげるように制御する。また、第２光ディスクから反射した光の検出は、フレアがあるため、このフレアが検出器の受光面に入らない（或いは、光検出に悪影響を与えない）ように、検出器を設けることが好ましく、例えば、特願平８−２４７７３１号に記載されるような検出器が用いられる。
【００６６】
また、以上の説明においては、集光手段３０として、カップリングレンズ（コリメータレンズ）３１と無限系の対物レンズ３２とを用いたが、カップリングレンズ３１がなく合成手段２０から出る光が直接入射するような対物レンズで構成したり、合成手段２０から出る光の発散度合を減じるカップリングレンズ３１と該発散光が入射するような対物レンズとで構成したり、光源からの光束を収れん光に変更するカップリングレンズとその収れん光が入射するような対物レンズとで構成してもよい。
【００６７】
また、以上の説明においては、合成手段としてダイクロイックプリズムを使用したが、これに限られず、同様の機能を有する光学素子、例えば、ホログラム素子や偏光素子などを用いることができる。
【００６８】
また、以上の説明においては、分離手段として偏光ビームスプリッタを使用したが、これに限られず、同様の機能を有する光学素子、例えば、平行平板のハーフミラーやホログラム素子などを用いることができる。
【００６９】
また、以上の説明においては、変換手段としてレンズ６０を合成手段と第２光源との間に設けたが、これに限られず、同様の機能を有する変換手段を合成手段と第１光源との間に設けてもよく、また、合成手段と第２光源との間及び合成手段と第１光源との間の両方に光学素子を設けてもよい。更に、第１光ディスクをＤＶＤ、第２光ディスクをＣＤ−Ｒとした場合、合成手段と第１光源との間に設けた同様の機能を有する変換手段を負の屈折力を有するレンズとするとよく、更にこの場合、変換手段をガラスレンズ、カップリングレンズをプラスチックレンズとすることにより温度補償に優れた光学系となる。
【００７０】
また、以上の説明においては、合成手段と変換手段とは別体の光学素子で構成したが、一体に構成してもよく、例えば、入射面及び／又はダイクロイック面にパワーを有するホログラムを形成したダイクロイックプリズムや、合成と同時に発散度の変換を行うように２光源を近接して配置してパワーを持たせたホログラムビームスプリッタなどを用いることができる。
【００７１】
また、以上の説明においては、ＣＤ−Ｒ（記録可能なメディア）とＤＶＤ（再生専用のメディア）で説明したが、ＣＤ（再生専用のメディアであって、ＣＤ−Ｒの読み出し専用としてもよい）とＤＶＤ−Ｒ（記録可能なメディア）にも適用することができ、この場合、ＤＶＤ−Ｒは第２光源（この場合第２光源の波長は６１０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下となる）から出射した光を、ＣＤは第１光源（この場合第１光源の波長は７６０ｎｍ以上８３０ｎｍ以下となる）から出射した光を、光情報記録媒体上に集光させるようにし、このときの結像倍率比の条件は、上述した場合と同じである。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明した本発明によると、複数の光情報記録媒体を記録／再生を低コストかつ複雑化せずに実現し、更に、光情報記録媒体への記録する際にも十分な集光光量を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図２】第２の実施の形態の光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図３】第３の実施の形態の光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図４】第４の実施の形態の光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図５】好ましい対物レンズを模式的に示した断面図（ａ）（ｃ）及び光源側から見た正面図（ｂ）である。
【図６】ＤＶＤ再生時の最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図である。
【図７】ＣＤ−Ｒ再生時に最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図である。
【符号の説明】
１０  光ディスク（光情報記録媒体）
１１  第１半導体レーザ（第１光源）
１２  第２半導体レーザ（第２光源）
２０、２１  ダイクロイックプリズム（合成手段）
３０  集光手段
３１  カップリングレンズ
３２  対物レンズ
３６  絞り
４０〜４４  偏光ビームスプリッタ（分離手段）
５０、５３、５４  受光手段
５１、５５、５８  光検出器
６０  レンズ（変換手段）
【図１】
0003896617.tif 000005
【図２】
0003896617.tif 000006
【図３】
0003896617.tif 000007
【図４】
0003896617.tif 000008
【図５】
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【図６】
0003896617.tif 000010
【図７】
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