(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長λ１の第１の光源及び波長λ２の第２の光源からの光束の発散状態を変換するカップリングレンズと、該発散状態が変換された光束を光情報記録媒体の記録面に集光するための対物レンズとを含む集光光学系と、前記記録面からの反射光及び／又は透過光を検出するための検出器とを有し、透明基板厚さが異なる第１及び第２の光情報記録媒体に対して、情報の記録及び／又は再生が可能な情報記録再生用の光ピックアップ装置において、
前記第１の光源と前記第２の光源をユニット化し、
前記カップリングレンズは、前記波長λ１の光源からの光束と前記波長λ２の光源からの光束に対して同じバックフォーカスを有する回折パターンを、少なくとも一面に形成していることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
波長λ１の第１の光源及び波長λ２の第２の光源からの光束の発散状態を変換するカップリングレンズと、該発散状態が変換された光束を光情報記録媒体の記録面に集光するための対物レンズとを含む集光光学系と、前記記録面からの反射光及び／又は透過光を検出するための検出器とを有し、透明基板厚さが異なる第１及び第２の光情報記録媒体に対して、情報の記録及び／又は再生が可能な情報記録再生用の光ピックアップ装置において、
前記第１の光源と前記第２の光源をユニット化し、
前記カップリングレンズは、少なくとも１面からなる回折パターンであって、
前記波長λ１の光源からの光束と波長λ２の光源からの光束に対して同じバックフォーカスを有し、前記集光光学系の光軸に対して斜方から入射した光束の主光線を光軸とほぼ平行な方向に出射させる回折パターンを有していることを特徴とする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単レンズであることを特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記カップリングレンズは、一面にのみ回折パターンを有すことを特徴とする請求項２又は３に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記カップリングレンズは、両面に回折パターンを有し、前記両面の回折パターンの回折効果によって、前記波長λ１の光源からの光束と波長λ２の光源からの光束に対して同じバックフォーカスを有し、前記集光光学系の光軸に対して斜方から入射した光束の主光線を光軸とほぼ平行な方向に出射させるようになっていることを特徴とする請求項３に記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記カップリングレンズは、両面に回折パターンを有し、一方の面における回折パターンの回折効果によって、前記波長λ１の光源からの光束と波長λ２の光源からの光束に対して同じバックフォーカスを有し、他方の面における回折パターンの回折効果によって、前記集光光学系の光軸に対して斜方から入射した光束の主光線を光軸とほぼ平行な方向に出射させるようになっていることを特徴とする請求項３に記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
波長λ１の第１の光源及び波長λ２の第２の光源からの光束の発散状態を変換するカップリングレンズと、該発散状態が変換された光束を光情報記録媒体の記録面に集光するための対物レンズとを含む集光光学系と、前記記録面からの反射光及び／又は透過光を検出するための検出器とを有し、透明基板厚さが異なる第１及び第２の光情報記録媒体に対して、情報の記録及び／又は再生が可能な情報記録再生用の光ピックアップ装置において、
前記第１の光源と前記第２の光源がユニット化されており、
前記カップリングレンズは、前記波長λ１の光源からの光束と波長λ２の光源からの光束に対して同じバックフォーカスを有する回折パターンを、少なくとも一面に形成しており、前記第１の光源又は前記第２の光源から出射した光束のうち、前記集光光学系の光軸に対して斜方から入射した光束の前記集光光学系における軸外コマ収差を補正するような軸外特性を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項８】
前記波長λ１と前記波長λ２が、λ１＜λ２なる関係を有し、前記第１の光情報記録媒体の透明基板の厚さをｔ１とし、前記第２の光情報記録媒体の透明基板の厚さをｔ２としたときに、ｔ１＜ｔ２なる関係が成立することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
前記第２の光源から出射した光束が、前記集光光学系の光軸に対して斜方から入射することを特徴とする請求項８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が入射された発散光束を光軸に対してほぼ平行光束にするコリメータであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１１】
波長λ１の第１の光源及び波長λ２の第２の光源からの光束の発散状態を変換するカップリングレンズと、該発散状態が変換された光束を光情報記録媒体の記録面に集光するための対物レンズとを含む集光光学系と、前記記録面からの反射光及び／又は透過光を検出するための検出器とを有し、透明基板厚さが異なる第１及び第２の光情報記録媒体に対して、情報の記録及び／又は再生が可能な情報記録再生用の光ピックアップ装置用のカップリングレンズにおいて、
前記第１の光源と前記第２の光源がユニット化されており、
前記カップリングレンズは、少なくとも１面からなる回折パターンであって、前記波長λ１の光源からの光束と波長λ２の光源からの光束に対して同じバックフォーカスを有し、前記集光光学系の光軸に対して斜方から入射した光束の主光線を光軸とほぼ平行な方向に出射させる回折パターンを有していることを特徴とする光ピックアップ装置用のカップリングレンズ。
【請求項１２】
前記カップリングレンズは単レンズであることを特徴とする請求項１１に記載の光ピックアップ装置用のカップリングレンズ。
【請求項１３】
前記カップリングレンズは、一面にのみ回折パターンを有すことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の光ピックアップ装置用のカップリングレンズ。
【請求項１４】
前記カップリングレンズは、両面に回折パターンを有し、前記両面の回折パターンの回折効果によって、前記波長λ１の光源からの光束と波長λ２の光源からの光束に対して同じバックフォーカスを有し、前記集光光学系の光軸に対して斜方から入射した光束の主光線を光軸とほぼ平行な方向に出射させるようになっていることを特徴とする請求項１２に記載の光ピックアップ装置用のカップリングレンズ。
【請求項１５】
前記カップリングレンズは、両面に回折パターンを有し、一方の面における回折パターンの回折効果によって、前記波長λ１の光源からの光束と波長λ２の光源からの光束に対して同じバックフォーカスを有し、他方の面における回折パターンの回折効果によって、前記集光光学系の光軸に対して斜方から入射した光束の主光線を光軸とほぼ平行な方向に出射させるようになっていることを特徴とする請求項１２に記載の光ピックアップ装置用のカップリングレンズ。
【請求項１６】
波長λ１の第１の光源及び波長λ２の第２の光源からの光束の発散状態を変換するカップリングレンズと、該発散状態が変換された光束を光情報記録媒体の記録面に集光するための対物レンズとを含む集光光学系と、前記記録面からの反射光及び／又は透過光を検出するための検出器とを有し、透明基板厚さが異なる第１及び第２の光情報記録媒体に対して、情報の記録及び／又は再生が可能な情報記録再生用の光ピックアップ装置用のカップリングレンズにおいて、
前記第１の光源と前記第２の光源がユニット化されており、
前記カップリングレンズは、前記波長λ１の光源からの光束と波長λ２の光源からの光束に対して同じバックフォーカスを有する回折パターンを、少なくとも一面に形成しており、前記第１の光源又は前記第２の光源から出射した光束のうち、前記集光光学系の光軸に対して斜方から入射した光束の前記集光光学系における軸外コマ収差を補正するような軸外特性を有することを特徴とする光ピックアップ装置用のカップリングレンズ。
【請求項１７】
前記波長λ１と前記波長λ２が、λ１＜λ２なる関係を有し、前記第１の光情報記録媒体の透明基板の厚さをｔ１とし、前記第２の光情報記録媒体の透明基板の厚さをｔ２としたときに、ｔ１＜ｔ２なる関係が成立することを特徴とする請求項１１〜１６のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置用のカップリングレンズ。
【請求項１８】
前記第２の光源から出射した光束が、前記集光光学系の光軸に対して斜方から入射することを特徴とする請求項１７に記載の光ピックアップ装置用のカップリングレンズ。
【請求項１９】
前記カップリングレンズが入射された発散光束を光軸に対してほぼ平行光束にするコリメータであることを特徴とする請求項１１〜１８のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置用のカップリングレンズ。
【請求項２０】
光束の発散状態を変換するカップリングレンズにおいて、
異なる少なくとも２つの波長の光源からの光束に対して、同じバックフォーカスを有する少なくとも１面からなら回折パターンを有し、
前記異なる少なくとも２つの波長のそれぞれの光束のうち、前記カップリングレンズの光軸に対して斜方から入射した光束の主光線を前記カップリングレンズの光軸とほぼ平行な方向に出射することを特徴とするカップリングレンズ。
【請求項２１】
前記カップリングレンズは単レンズであることを特徴とする請求項２０に記載のカップリングレンズ。
【請求項２２】
前記カップリングレンズは、１面にのみ回折パターンを有することを特徴とする請求項２０又は２１に記載のカップリングレンズ。
【請求項２３】
前記カップリングレンズは、両面に回折パターンを有し、前記両面の回折パターンによって、異なる少なくとも２つの波長の光源からの光束に対して同じバックフォーカスを有し、
前記両面の回折パターンの回折効果によって、前記カップリングレンズの光軸に対して斜方から入射した光束の主光線を前記カップリングレンズの光軸とほぼ平行な方向に出射することを特徴とする請求項２１に記載のカップリングレンズ。
【請求項２４】
前記カップリングレンズは、両面に回折パターンを有し、一方の面における回折パターンの回折効果によって、異なる少なくとも２つの波長の光源からの光束に対して同じバックフォーカスを有し、
他方の面における回折パターンの回折効果によって、前記カップリングレンズの光軸に対して斜方から入射した光束の主光線を前記カップリングレンズの光軸とほぼ平行な方向に出射することを特徴とする請求項２１に記載のカップリングレンズ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば２つのレーザをユニット化した２レーザ１パッケージの光源を含む光ピックアップ装置用のカップリングレンズ、及び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、従来の光ディスクである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ディスクであるＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）の開発が進んでいる。このような光情報記録媒体としての光ディスクなどを媒体とした光情報記録再生装置の光学系において、記録信号の高密度化を図るため、対物レンズが記録媒体上に集光するスポットを小さくすることが要求されている。このため、光源であるレーザの短波長化と対物レンズの高ＮＡ化とが図られているという実情がある。
【０００３】
例えば、ＤＶＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置においては、６３５ｎｍの短波長半導体レーザを光源として使用したとき、かかるレーザ光を集光させる対物レンズの光ディスク側の開口数ＮＡを約０．６としている。なお、ＣＤ、ＤＶＤの他に、種々の規格の光ディスク、例えばＣＤ−Ｒ（追記型コンパクトディスク）、ＭＤ（ミニディスク）なども商品化されて普及している。
【０００４】
一方、ＣＤ−Ｒに対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置においては、光源の波長λ＝７８０ｎｍである必要があるが、他の光ディスクにおいては、特定の光源波長以外の波長の光源を使用することができ、かかる場合、使用する光源波長λに応じて必要開口数ＮＡが変わるようになっている。例えば、ＣＤの場合は必要開口数ＮＡ＝λ（μｍ）／１．７３、ＤＶＤの場合は必要開口数ＮＡ＝λ（μｍ）／１．０６で近似される。本明細書でいう開口数（必要開口数）は、光ディスク側から見た集光光学系の開口数のことであり、必要開口数とは光ディスクの記録面上で要求されるスポットサイズｄと使用波長λとから算出される開口数であり、一般的にはＮＡ＝０．８３×λ÷ｄである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように市場には透明基板厚さ、記録密度、使用波長などが異なる様々な光ディスクが存在するが、個々の光ディスクに対して、情報の記録及び／又は再生を行うことができる専用の情報記録再生装置を購入することはユーザーにとって大きな負担となる。そこで、様々な光ディスクに対応できる互換性のある光ピックアップ装置を備えた情報記録再生装置が提案されている。
【０００６】
このような光ピックアップ装置として、異なる光ディスクそれぞれに対応した集光光学系を備え、再生する光ディスクにより集光光学系を切り換えるようにしたものが提案されている。しかしながら、この光ピックアップ装置では、集光光学系が複数必要となるため構成が複雑となり、高コストとなって好ましくない。そこで、１つの集光光学系を用いて複数の光ディスクを再生する光ピックアップ装置が提案されている。
【０００７】
ところで、上述したように、ＣＤに対して情報の記録／再生を行うためには通常７８０ｎｍの波長のレーザ光源を用い、一方、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行うためには通常６３５ｎｍの波長のレーザ光源を用いる必要がある。ここで、異なる波長のレーザ光を照射する単一のレーザ光源はまだ実用化されていないため、上述した光ピックアップ装置においては、異なる波長の２つのレーザ光源を設ける必要がある。
【０００８】
２つのレーザ光源から、単一の集光光学系を介して光ディスク上に各レーザ光を照射する場合、一つの態様としては、ビームスプリッタを用いることによって、異なる位置に配置された２つのレーザ光源からのレーザ光束を、集光光学系の光軸に沿って光ディスク上に照射することが出来る。ところが、かかる態様では、ビームスプリッタを光路内に挿入する必要があり、それにより光ピックアップ装置が大型化するという問題がある。
【０００９】
これに対し、２つのレーザを並列させて配置すれば、ビームスプリッタを設ける必要はなくなって、光ピックアップ装置の簡素化、低コスト化が図れる。ところが、並列させたレーザ光源からの各レーザ光束のうち、一方を集光光学系の光軸に沿うようにして照射させると、他方は集光光学系の光軸外を通過するか、或いは集光光学系の光軸に対して斜めに入射することとなる。集光光学系に対して、このように不正常な態様でレーザ光が入射すると、収差の悪化などの不具合が生じる。但し、各レーザ光源が独立ならば別々に移動させることができるので、各レーザ光源ごとに収差性能が良好となるように位置の最適化及び微調整は可能である。
【００１０】
一方、並列させた２つのレーザ光源を１パッケージ化した、いわゆる２レーザ１パッケージなるレーザ光源も開発されている。かかるレーザ光源ユニットを用いれば、光ピックアップ装置の更なる簡素化、低コスト化が図れる。
【００１１】
ところが、２レーザ１パッケージ化したレーザ光源ユニットでは、個々のレーザ光源の間隔が固定されているため、光軸に対して垂直な方向に加えて、光軸に沿った方向にも、別々に位置の調整が出来なくなるという問題がある。
【００１２】
本発明は、例えば２レーザ１パッケージのごときレーザ光源ユニットを用いた場合でも、良好に情報記録／再生が可能な光ピックアップ装置用のカップリングレンズ及び光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の光ピックアップ装置は、波長λ１の第１の光源及び波長λ２の第２の光源からの光束の発散状態を変換するカップリングレンズと、該発散状態が変換された光束を光情報記録媒体の記録面に集光するための対物レンズとを含む集光光学系と、前記記録面からの反射光及び／又は透過光を検出するための検出器とを有し、透明基板厚さが異なる第１及び第２の光情報記録媒体に対して、情報の記録及び／又は再生が可能な情報記録再生用の光ピックアップ装置において、前記第１の光源と前記第２の光源をユニット化し、前記カップリングレンズは、前記波長λ１の光源からの光束と前記波長λ２の光源からの光束に対して同じバックフォーカスを有する回折パターンを、少なくとも一面に形成していることを特徴とするものである。
【００１４】
前記カップリングレンズが、前記波長λ１の光源からの光束と前記波長λ２の光源からの光束との色収差を補正する回折パターンを、少なくとも一面に有しているので、前記第１の光源と前記第２の光源がユニット化されており、２つの光源が別々に前記集光光学系の光軸に沿った方向に移動できないように位置が固定されている場合でも、前記回折パターンの回折効果によって、前記波長λ１の光源からの光束と前記波長λ２の光源からの光束に対して同じバックフォーカスを有するようにでき、それにより良好な情報の記録／再生が可能となる。尚、ユニット化とは、例えば前記第１の光源と前記第２の光源とが１パッケージに固定収納されているようなものをいうが、これに限られず、２つの光源が収差補正不能なように固定されている状態を広く含むものである。
【００１５】
本発明の第１の波長の光源と第２の波長の光源としては、ブルーレーザ光源レッドレーザ光源など様々なものが考えられる。また、波長の異なる３光源が存在する場合に、そのうちの２光源が上述した関係になっていれば足りる。カップリングレンズとしては、単レンズの他、例えば通常のレンズと殆どパワーを有しない回折パターンを形成した板部材とを組み合わせた２枚レンズ、接合レンズ、ハイブリッドレンズなども考えられる。カップリングレンズの素材としてはガラスも考えられるが、回折パターンを形成するには樹脂が好ましい。集光光学系には、レンズばかりでなくミラーを設けたものも含む。
【００１６】
請求項２に記載の光ピックアップ装置は、波長λ１の第１の光源及び波長λ２の第２の光源からの光束の発散状態を変換するカップリングレンズと、該発散状態が変換された光束を光情報記録媒体の記録面に集光するための対物レンズとを含む集光光学系と、前記記録面からの反射光及び／又は透過光を検出するための検出器とを有し、透明基板厚さが異なる第１及び第２の光情報記録媒体に対して、情報の記録及び／又は再生が可能な情報記録再生用の光ピックアップ装置において、前記第１の光源と前記第２の光源をユニット化し、前記カップリングレンズは、少なくとも１面からなる回折パターンであって、前記波長λ１の光源からの光束と波長λ２の光源からの光束に対して同じバックフォーカスを有し、前記集光光学系の光軸に対して斜方から入射した光束の主光線を光軸とほぼ平行な方向に出射させる回折パターンを有していることを特徴とする。尚、本明細書中における集光光学系の光軸とは、カップリングレンズの中心を通る軸を意味する。集光光学系がミラー等を有する場合、その反射角に応じて光軸の角度が変わるからである。主光線とは絞り等の開口によって制限された光束の中心の光線を意味する。
【００１７】
前記カップリングレンズが、前記波長λ１の光源からの光束と波長λ２の光源からの光束との色収差を補正する回折パターンを、少なくとも一面に有しているので、前記第１の光源と前記第２の光源がユニット化されており、２つの光源が別々に、前記集光光学系の光軸に沿った方向に移動できないように位置が固定されている場合でも、前記回折パターンの回折効果によって、前記波長λ１の光源からの光束と前記波長λ２の光源からの光束に対して同じバックフォーカスを有するようにでき、それにより良好な情報の記録／再生が可能となる。又、前記カップリングレンズが、前記第１の光源又は前記第２の光源から出射した光束のうち、前記集光光学系の光軸に対して斜方から入射した光束の主光線を光軸とほぼ平行な方向に出射させるようになっているので、一方の光源が、前記集光光学系の光軸に沿った方向に光束を照射しない位置に配置されている場合でも、かかる光源が、あたかも前記集光光学系の光軸上にあるように、かかる光軸方向に光束を照射できるため、より良好な情報記録／再生が可能となる。
【００１８】
請求項３に記載の光ピックアップ装置は、前記カップリングレンズが単レンズであることを特徴とする。
【００１９】
請求項４に記載の光ピックアップ装置は、前記カップリングレンズが、一面にのみ回折パターンを有し、さらに前記回折パターンの回折効果によって、前記集光光学系の光軸に対して斜方から入射した光束の主光線を光軸とほぼ平行な方向に出射させるようになっていることを特徴とする。
【００２０】
請求項５に記載の光ピックアップ装置は、前記カップリングレンズが、両面に回折パターンを有し、前記両面の回折パターンの回折効果によって、前記波長λ１の光源からの光束と前記波長λ２の光源からの光束に対して同じバックフォーカスを有するようにでき、かつ前記集光光学系の光軸に対して斜方から入射した光束の主光線を光軸とほぼ平行な方向に出射させるようになっていることを特徴とする。
【００２１】
請求項６に記載の光ピックアップ装置は、前記カップリングレンズが、両面に回折パターンを有し、一方の面における回折パターンの回折効果によって、前記波長λ１の光源からの光束と前記波長λ２の光源からの光束に対して同じバックフォーカスを有するようにでき、かつ他方の面における回折パターンの回折効果によって，前記集光光学系の光軸に対して斜方から入射した光束の主光線を光軸とほぼ平行な方向に出射させるようになっていることを特徴とする。
【００２２】
請求項７に記載の光ピックアップ装置は、波長λ１の第１の光源及び波長λ２の第２の光源からの光束の発散状態を変換するカップリングレンズと、該発散状態が変換された光束を光情報記録媒体の記録面に集光するための対物レンズとを含む集光光学系と、前記記録面からの反射光及び／又は透過光を検出するための検出器とを有し、透明基板厚さが異なる第１及び第２の光情報記録媒体に対して、情報の記録及び／又は再生が可能な情報記録再生用の光ピックアップ装置において、前記第１の光源と前記第２の光源がユニット化されており、前記カップリングレンズは、前記波長λ１の光源からの光束と前記波長λ２の光源からの光束に対して同じバックフォーカスを有する回折パターンを、少なくとも一面に形成しており、前記カップリングレンズは、前記第１の光源又は前記第２の光源から出射した光束のうち，前記集光光学系の光軸に対して斜方から入射した光束の前記集光光学系における軸外コマ収差を補正するような軸外特性を有することを特徴とする。
【００２３】
前記カップリングレンズが、前記波長λ１の光源からの光束と前記波長λ２の光源からの光束に対して同じバックフォーカスを有する回折パターンを、少なくとも一面に有しているので、前記第１の光源と前記第２の光源がユニット化されており、２つの光源が別々に前記集光光学系の光軸に沿った方向に移動できないように位置が固定されている場合でも、前記回折パターンの回折効果によって、前記波長λ１の光源からの光束と前記波長λ２の光源からの光束に対して同じバックフォーカスを有するようにでき、それにより良好な情報の記録／再生が可能となる。又、前記カップリングレンズが、前記第１の光源又は前記第２の光源から出射した光束のうち、前記集光光学系の光軸に対して斜方から入射した光束の主光線を光軸とほぼ平行な方向に出射させるようになっているので、一方の光源が、前記集光光学系の光軸に沿った方向に光束を照射しない位置に配置されている場合でも、かかる光源が、あたかも前記集光光学系の光軸上にあるように、かかる光軸方向に光束を照射できるため、より良好な情報記録／再生が可能となる。更に、一定の像高を生じる軸外光には、対物レンズ及び透明基板を通過することにより所定のコマ収差が生ずるので、前記カップリングレンズでこのコマ収差をうち消すように、逆のコマ収差を与えることが出来れば、前記集光光学系の光軸に対して斜方から入射した光束について集光光学系全体でコマ収差を効果的に減少させることが出来、それにより良好な情報記録／再生が可能となる。
【００２４】
請求項８に記載の光ピックアップ装置は、前記波長λ１と前記波長λ２が、λ１＜λ２なる関係を有し、前記第１の光情報記録媒体の透明基板の厚さをｔ１とし、前記第２の光情報記録媒体の透明基板の厚さをｔ２としたときに、ｔ１＜ｔ２なる関係が成立することを特徴とするので、例えばＣＤやＤＶＤなどの異なる記録媒体に対して情報の記録／再生を行うことが可能となる。
【００２５】
請求項９に記載の光ピックアップ装置は、前記第２の光源から出射した光束が、前記集光光学系の光軸に対して斜方から入射することを特徴とする。
【００２６】
請求項１０に記載の光ピックアップ装置は、前記カップリングレンズが入射された発散光束を光軸に対してほぼ平行光束にするコリメータであることを特徴とする。
【００２７】
請求項１１に記載の光ピックアップ装置用カップリングレンズは、波長λ１の第１の光源及び波長λ２の第２の光源からの光束の発散状態を変換するカップリングレンズと、該発散状態が変換された光束を光情報記録媒体の記録面に集光するための対物レンズとを含む集光光学系と、前記記録面からの反射光及び／又は透過光を検出するための検出器とを有し、透明基板厚さが異なる第１及び第２の光情報記録媒体に対して、情報の記録及び／又は再生が可能な情報記録再生用の光ピックアップ装置用のカップリングレンズにおいて、前記第１の光源と前記第２の光源がユニット化されており、前記カップリングレンズは、前記波長λ１の光源からの光束と前記波長λ２の光源からの光束に対して同じバックフォーカスを有する回折パターンを、少なくとも一面に形成しており、前記カップリングレンズは、前記第１の光源又は前記第２の光源から出射した光束のうち、前記集光光学系の光軸に対して斜方から入射した光束の主光線を光軸とほぼ平行な方向に出射させるようになっていることを特徴とする。
【００２８】
前記カップリングレンズが、前記波長λ１の光源からの光束と前記波長λ２の光源からの光束に対して同じバックフォーカスを有する回折パターンを、少なくとも一面に有しているので、前記第１の光源と前記第２の光源がユニット化されており、２つの光源が別々に、前記集光光学系の光軸に沿った方向に移動できないように位置が固定されている場合でも、前記回折パターンの回折効果によって、前記波長λ１の光源からの光束と前記波長λ２の光源からの光束に対して同じバックフォーカスを有するようにでき、それにより良好な情報の記録／再生が可能となる。又、前記カップリングレンズが、前記第１の光源又は前記第２の光源から出射した光束のうち、前記集光光学系の光軸に対して斜方から入射した光束の主光線を光軸とほぼ平行な方向に出射させるようになっているので、一方の光源が、前記集光光学系の光軸に沿った方向に光束を照射しない位置に配置されている場合でも、かかる光源が、あたかも前記集光光学系の光軸上にあるように、かかる光軸方向に光束を照射できるため、より良好な情報記録／再生が可能となる。
【００２９】
請求項１２に記載のカップリングレンズが単レンズであることを特徴とする。
【００３０】
請求項１３に記載の光ピックアップ装置用カップリングレンズは、前記カップリングレンズが、一面にのみ回折パターンを有し、前記回折パターンの回折効果によって、さらに前記集光光学系の光軸に対して斜方から入射した光束の主光線を光軸とほぼ平行な方向に出射させるようになっていることを特徴とする。
【００３１】
請求項１４に記載の光ピックアップ装置用カップリングレンズは、前記カップリングレンズが、両面に回折パターンを有し、前記両面の回折パターンの回折効果によって、前記波長λ１の光源からの光束と前記波長λ２の光源からの光束に対して同じバックフォーカスを有するようにでき、かつ前記集光光学系の光軸に対して斜方から入射した光束の主光線を光軸とほぼ平行な方向に出射させるようになっていることを特徴とする。
【００３２】
請求項１５に記載の光ピックアップ装置用カップリングレンズは、前記カップリングレンズが、両面に回折パターンを有し、一方の面における回折パターンの回折効果によって、前記波長λ１の光源からの光束と前記波長λ２の光源からの光束に対して同じバックフォーカスを有するようにでき、かつ他方の面における回折パターンの回折効果によって，前記集光光学系の光軸に対して斜方から入射した光束の主光線を光軸とほぼ平行な方向に出射させるようになっていることを特徴とする。
【００３３】
請求項１６に記載の光ピックアップ装置用カップリングレンズは、波長λ１の第１の光源及び波長λ２の第２の光源からの光束の発散状態を変換するカップリングレンズと、該発散状態が変換された光束を光情報記録媒体の記録面に集光するための対物レンズとを含む集光光学系と、前記記録面からの反射光及び／又は透過光を検出するための検出器とを有し、透明基板厚さが異なる第１及び第２の光情報記録媒体に対して、情報の記録及び／又は再生が可能な情報記録再生用の光ピックアップ装置用のカップリングレンズにおいて、前記第１の光源と前記第２の光源がユニット化されており、前記カップリングレンズは、前記波長λ１の光源からの光束と前記波長λ２の光源からの光束に対して同じバックフォーカスを有する回折パターンを、少なくとも一面に形成しており、前記カップリングレンズは、前記第１の光源又は前記第２の光源から出射した光束のうち，前記集光光学系の光軸に対して斜方から入射した光束の前記集光光学系における軸外コマ収差を補正するような軸外特性を有することを特徴とする。
【００３４】
前記カップリングレンズが、前記波長λ１の光源からの光束と前記波長λ２の光源からの光束に対して同じバックフォーカスを有する回折パターンを、少なくとも一面に有しているので、前記第１の光源と前記第２の光源がユニット化されており、２つの光源が別々に前記集光光学系の光軸に沿った方向に移動できないように位置が固定されている場合でも、前記回折パターンの回折効果によって、前記波長λ１の光源からの光束と前記波長λ２の光源からの光束に対して同じバックフォーカスを有するようにでき、それにより良好な情報の記録／再生が可能となる。又、前記カップリングレンズが、前記第１の光源又は前記第２の光源から出射した光束のうち、前記集光光学系の光軸に対して斜方から入射した光束の主光線を光軸とほぼ平行な方向に出射させるようになっているので、一方の光源が、前記集光光学系の光軸に沿った方向に光束を照射しない位置に配置されている場合でも、かかる光源が、あたかも前記集光光学系の光軸上にあるように、かかる光軸方向に光束を照射できるため、より良好な情報記録／再生が可能となる。更に、一定の像高を生じる軸外光には、対物レンズ及び透明基板を通過することにより所定のコマ収差が生ずるので、前記カップリングレンズでこのコマ収差をうち消すように、逆のコマ収差を与えることが出来れば、前記集光光学系の光軸に対して斜方から入射した光束について集光光学系全体でコマ収差を効果的に減少させることが出来、それにより良好な情報記録／再生が可能となる。
【００３５】
請求項１７に記載の光ピックアップ装置用カップリングレンズは、前記波長λ１と前記波長λ２が、λ１＜λ２なる関係を有し、前記第１の光情報記録媒体の透明基板の厚さをｔ１とし、前記第２の光情報記録媒体の透明基板の厚さをｔ２としたときに、ｔ１＜ｔ２なる関係が成立することを特徴とするので、例えばＣＤやＤＶＤなどの異なる記録媒体に対して情報の記録／再生を行うことが可能となる。
【００３６】
請求項１８に記載の光ピックアップ装置用カップリングレンズは、前記第２の光源から出射した光束が、前記集光光学系の光軸に対して斜方から入射することを特徴とする。
【００３７】
請求項１９に記載の光ピックアップ装置用カップリングレンズは、前記カップリングレンズが入射された発散光束を光軸に対してほぼ平行光束にするコリメータであることを特徴とする。
【００３８】
請求項２０に記載のカップリングレンズは、光束の発散状態を変換するカップリングレンズにおいて、異なる少なくとも２つの波長の光源からの光束において異なる少なくとも２つの波長の光源からの光束に対して同じバックフォーカスを有する回折パターンを少なくとも１面に形成しており、前記異なる少なくとも２つの波長のそれぞれの光束のうち、前記カップリングレンズの光軸に対して斜方から入射した光束の主光線を前記カップリングレンズの光軸とほぼ平行な方向に出射することを特徴とする。
【００３９】
前記カップリングレンズが、異なる少なくとも２つの波長の光源からの光束に対して同じバックフォーカスを有する回折パターンを少なくとも一面に有しているので、２つの光源が別々に、前記カップリングレンズの光軸に沿った方向に移動できないように位置が固定されている場合でも、前記回折パターンの回折効果によって、色収差補正を行うことが出来、それにより良好な情報の記録／再生が可能となる。又、前記カップリングレンズが、異なる波長の光源から出射した光束のうち、前記カップリングレンズの光軸に対して斜方から入射した光束の主光線を光軸とほぼ平行な方向に出射させるようになっているので、一方の光源が、前記集光光学系の光軸に沿った方向に光束を照射しない位置に配置されている場合でも、かかる光源が、あたかも前記集光光学系の光軸上にあるように、かかる光軸方向に光束を照射できるため、より良好な情報記録／再生が可能となる。
【００４０】
請求項２１に記載のカップリングレンズが単レンズであることを特徴とする。
【００４１】
請求項２２に記載のカップリングレンズは、１面にのみ回折パターンを有し、前記回折パターンの回折効果によって、さらに前記カップリングレンズの光軸に対して斜方から入射した光束の主光線を前記カップリングレンズの光軸とほぼ平行な方向に出射することを特徴とする。
【００４２】
請求項２３に記載のカップリングレンズは、両面に回折パターンを有し、前記両面の回折パターンによって、異なる少なくとも２つの波長の光源からの光束に対して同じバックフォーカスを有するようにでき、かつ前記両面の回折パターンの回折効果によって、前記カップリングレンズの光軸に対して斜方から入射した光束の主光線を前記カップリングレンズの光軸とほぼ平行な方向に出射することを特徴とする。
【００４３】
請求項２４に記載のカップリングレンズは、両面に回折パターンを有し、一方の面における回折パターンの回折効果によって、異なる少なくとも２つの波長の光源からの光束に対して同じバックフォーカスを有するようにでき、かつ他方の面における回折パターンの回折効果によって、前記カップリングレンズの光軸に対して斜方から入射した光束の主光線を前記カップリングレンズの光軸とほほ平行な方向に出射することを特徴とする。
【００４４】
本明細書中で用いる回折パターン（又は回折面）とは、光学素子の表面、例えばレンズの表面に、レリーフを設けて、回折によって光線の角度を変える作用を持たせた形態（又は面）のことをいい、一つの光学面に回折を生じる領域と生じない領域がある場合は、回折を生じる領域をいう。レリーフの形状としては、例えば、光学素子の表面に、光軸を中心とする略同心円状の輪帯として形成され、光軸を含む平面でその断面をみれば各輪帯は鋸歯のような形状が知られているが、そのような形状を含むものである。
【００４５】
本明細書中において、カップリングレンズとは、狭義には光ピックアップ装置において、光源からの発散光をほぼ平行な光束に変換するレンズもしくはレンズ群をいうが、これに限られない。
【００４６】
本明細書中において、光情報記録媒体（光ディスク）としては、例えば、CD-R, CD-RW, CD-Video, CD-ROM等の各種ＣＤ、DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R, DVD+RW、DVD-RW,DVD-Video等の各種ＤＶＤ、或いはＭＤ等のディスク状の現在の光情報記録媒体および次世代の記録媒体なども含まれる。多くの光情報記録媒体の情報記録面上には透明基板が存在する。しかしながら、透明基板の厚さが殆どゼロに近いもの、あるいは透明基板が全くないものも存在もしくは提案されている。説明の都合上、本明細書中「透明基板を介して」と記載することがあるが、かかる透明基板は厚さがゼロである、すなわち透明基板が全くない場合も含むものである。
【００４７】
本明細書中において、情報の記録および再生とは、上記のような情報記録媒体の情報記録面上に情報を記録すること、情報記録面上に記録された情報を再生することをいう。本発明の光ピックアップ装置は、記録だけ或いは再生だけを行うために用いられるものであってもよいし、記録および再生の両方を行うために用いられるものであってもよい。また、或る情報記録媒体に対しては記録を行い、別の情報記録媒体に対しては再生を行うために用いられるものであってもよいし、或る情報記録媒体に対しては記録または再生を行い、別の情報記録媒体に対しては記録及び再生を行うために用いられるものであってもよい。なお、ここでいう再生とは、単に情報を読み取ることを含むものである。
【００４８】
本発明の光ピックアップ装置は、各種のプレーヤまたはドライブ等、あるいはそれらを組み込んだＡＶ機器、パソコン、その他の情報端末等の音声および／または画像の記録および／または再生装置に搭載することができる。
【００４９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施の形態による光ピックアップ用光学系を構成する各レンズは、次の［数１］で表される非球面形状を光学面の少なくとも一面に有している。但し、Ｚ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、κは円錐係数、Ａｉは非球面係数、Ｐｉは非球面べき数である。
【００５０】
【数１】
0004366813.tif 000002
【００５１】
回折面は、形状が光軸に対して回転対称な多項式によって表されるものと、光軸と垂直で互いに直交する２つの軸（Ｘ，Ｙ）の多項式によって表されるものがある。
【００５２】
光軸に対して回転対称な多項式で表される回折面は、光路差関数として［数２］により、又、光軸と垂直な軸（Ｘ，Ｙ）の多項式で表される回折面は光路差関数として［数３］により、単位をｍｍとして表わされている。但しＸ，Ｙ，Ｚは右手系の直交座標系、光路差関数の設計波長は７８０ｎｍである。図１に、かかる座標系を示す。
【００５３】
【数２】
0004366813.tif 000003
【００５４】
【数３】
0004366813.tif 000004
【００５５】
（実施例１）
［表１］に、実施例１における、対物レンズとカップリングレンズ光学系からなる光ピックアップ装置用の集光光学系に関するデータを示す。尚、これより示すレンズデータ内において、１０のべき乗数（例えば、２．５×１０−３）を、Ｅ（例えば、２．５×Ｅ−３）を用いて表している。また、回転対称な多項式によって表される回折パターンの回折による１次光は、回折後収束する方向に光線の角度が変化する光のことを意味する。
【００５６】
【表１】
0004366813.tif 000005
【００５７】
対物レンズは、コリメータ側の面が同心円状に分割された複数の輪帯面（第１，２，３輪帯）からなり、各輪帯はその球面収差を利用して波長の異なる複数の光源、および厚みの異なる透明基板に対して、第１，３輪帯が短い波長，薄い基板に対して回折限界内に収差補正されており、第２輪帯が長い波長において厚い基板に対して回折限界内に収差補正された特殊対物レンズである。第２輪帯のｄ’は、第２輪帯の形状を非球面形状式に従って光軸まで延長したときの光軸との交点と、対物レンズの透明基板側の面との光軸上の間隔を示している。この対物レンズは光源側の面から平行光が入射した場合に性能が良好に保たれるように設計されている。
【００５８】
カップリングレンズとして、オレフィン系樹脂からなるＨＯＥコリメータを用いた。コリメータの対物レンズ側の面には、光軸と略同心円状に鋸刃状の回折パターンが設けられている。かかる素材の屈折率を、［表２］に示す。
【００５９】
【表２】
0004366813.tif 000006
【００６０】
図２は、実施例１のコリメータ単体の色収差を示すグラフである。図２によれば、波長にかかわらずバックフォーカスが移動していないことがわかる。異なる波長の２光源が１パッケージ化されたユニット（例えば２レーザ１パッケージ）を用いた光ピックアップ装置等の場合、波長が異なる光源の光軸方向の位置が同じ場合に、軸上色収差のあるコリメータを用いると、少なくとも１つの光源からの光はコリメータ出射後に平行光とならず、光ピックアップ光学系全体の性能が悪化するが、本実施例のコリメータを用いると、２つの異なる波長の両方共にコリメータから平行光が出射し、光ピックアップ光学系全体の性能が良好に保たれる。
（実施例２）
ビ―ムスプリッタ等の光学素子を用いずに複数の波長の光源を利用する場合、少なくとも１つの光源は光軸から離れた位置に設置せざるをえない。従来のコリメータを用いた場合、軸外から出射した光線はコリメータ出射後、光軸に対して傾きを持った光線となり、対物レンズ及び透明基板を通過するとコマ収差を発生し、集光光学系全体の性能を悪化させる。［表３］に実施例２のコリメータに関するデータを示す。コリメータの光源側の面に回折格子を有している。本実施例のコリメータを、波長６５０ｎｍの光源が光軸上に設置され、波長７８０ｎｍの光源が光軸から０．１ｍｍの距離に設置されるような光ピックアップ光学系にて用いると、波長６５０ｎｍの光源からの光に対しては０次光、波長７８０ｎｍの光源に対しては１次光を利用することにより、どちらの光源からの光もコリメータ出射後は光軸に対して平行な光ヘと変換される。
【００６１】
【表３】
0004366813.tif 000007
【００６２】
（実施例３）
［表４］に実施例３のコリメータに関するデータを示す。コリメータの光源側の面に（Ｘ，Ｙ）の多項式で表される回折パターンを有している。実施例２のコリメータと同様、光軸上の波長６５０ｎｍの光源に対して０次光を、光軸から０．１ｍｍ離れた位置にある波長７８０ｎｍの光源に対して１次光を利用することにより、どちらの光源からの光も、光軸に対して平行な光として出射することが可能である。コリメータの光源と反対側の面から波長７８０ｎｍの平行光を、直径５ｍｍの開口を通して入射し、波面収差を計算すると、実施例２の回折格子を有したコリメータでは標準偏差値で０．０１０λのコマ収差が発生するが、実施例３のコリメータでは回折格子の代わりに（Ｘ，Ｙ）の多項式で表される回折パターンを用いることで、０．０００λに補正されている。
【００６３】
【表４】
0004366813.tif 000008
【００６４】
（実施例４）
［表５］に実施例４のコリメータに関するデータを示す。コリメータの光源側の面に（Ｘ、Ｙ）の多項式で表される回折パターンを有しており、反対側の面には光軸に対して回転対称な多項式によって表される回折パターンを有している。光源と反対側の面に設けられた回折パターンによる１次回折光を利用することにより、波長６５０ｎｍの光源と波長７８０ｎｍの光源の光軸方向の位置が同じ場合でも、コリメータ出射後に光軸に対して平行な光が得られる。光源側の面に設けられた回折パターンによる１次回折光は、光軸から０．１ｍｍ離れた位置に設置された波長７８０ｎｍの光源からの光束の主光線を光軸に平行な光線に変換する機能を有する。よって、本実施例のコリメータを、波長６５０ｎｍの光源と波長７８０ｎｍの光源が０．１ｍｍの間隔で並列に設置された、２レーザが１パッケージとなった光源ユニットとともに、光ピックアップ光学系にて用いることにより、どちらの光源からの光もコリメータ出射後に光軸に対して平行な光へと変換される。
【００６５】
【表５】
0004366813.tif 000009
【００６６】
（実施例５）
［表６］に実施例５の光ピックアップ光学系に関するデータを示す。従来のコリメータを用いた場合、軸外の光源から出射した光線はコリメータ出射後、光軸に対して傾きを持った光線となり、対物レンズ及び透明基板を通過するとコマ収差を発生し、集光光学系全体の性能を悪化させる。本実施例のコリメータでは、軸外光源を用いた時に対物レンズ及び透明基板にて発生するコマ収差を補正するような軸外特性をコリメータに持たせてある。波長７８０ｎｍの光源が光軸から０．１ｍｍ離れた位置に設置されているような光ピックアップ光学系にて、透明基板側のＮＡが０．４５になるような開ロ制限を設けて、光学系全体の波面収差を計算すると、コマ収差は標準偏差値で０．００１λ以下に補正されている。
【００６７】
【表６】
0004366813.tif 000010
【００６８】
尚、コリメータは、一面にのみ回折パターンを有し、回折パターンの回折効果によって、色収差補正がなされ、かつ／又は前記集光光学系の光軸に対して斜方から入射した光束の主光線を光軸とほぼ平行な方向に出射させるようになっていても良く、或いは、コリメータの両面に回折パターンを有し、前記両面の回折パターンの回折効果によって、色収差補正がなされ、かつ／又は前記集光光学系の光軸に対して斜方から入射した光束の主光線を光軸とほぼ平行な方向に出射させるようになっていても良く、更には、コリメータの両面に回折パターンを有し、一方の面における回折パターンの回折効果によって、色収差補正がなされ、かつ他方の面における回折パターンの回折効果によって，前記集光光学系の光軸に対して斜方から入射した光束の主光線を光軸とほぼ平行な方向に入射させるようになっていても良い。
【００６９】
図３は、本実施の形態の光ピックアップ装置を示す概略図である。図３に示す光ピックアップ装置１００においては、２レーザ１パッケージである第１半導体レーザ１１１と第２半導体レーザ１１２とが並列に固定されてユニット化されている。コリメータ１３０は、上記実施例１〜５を用いることが出来る。
【００７０】
第１の光ディスク（例えばＤＶＤ）を再生する場合、集光光学系を構成するコリメータ（カップリングレンズ）１３０と対物レンズ１６０の光軸上に配置された光源としての第１半導体レーザ１１１から出射された光束（波長６３５又は６５０ｎｍ）は、ビームスプリッタ２３０及びコリメータ１３０を透過し平行光束となる。さらに絞り１７０によって絞られ、対物レンズ１６０により第１の光ディスク２００の透明基板２１０を介して情報記録面２２０に集光される。
【００７１】
そして、情報記録面２２０で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ１６０、絞り１７０を介して、コリメータ１３０を透過し、ビームスプリッタ２３０で反射されて、センサレンズ３１０を介して光検出器３００上へ入射し、その出力信号を用いて、第１光ディスク２００に記録された情報の読み取り信号が得られる。
【００７２】
また、光検出器３００上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行い、２次元アクチュエータ１５０により、合焦、トラッキングのために対物レンズ１６０を移動させることができる。
【００７３】
２レーザ１パッケージである第１半導体レーザ１１１と第２半導体レーザ１１２とが並列に固定されてユニット化されており、２つの光源が別々に集光光学系の光軸に沿った方向に移動できないように位置が固定されている場合であっても、色収差補正を行うことが出来る。
【００７４】
第２の光ディスク（例えばＣＤ）を再生する場合、集光光学系の軸外に配置された光源としての第２半導体レーザ１１２から出射された光束（波長７８０ｎｍ）は、コリメータ１３０の光軸と略同軸になるように斜めに入射し、更にコリメータ１３０を透過してほぼ平行光束となる。さらに絞り１７０、対物レンズ１６０を介して第２の光ディスク２００の透明基板２１０を介して情報記録面２２０’に集光される。
【００７５】
そして、情報記録面２２０’で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ１６０、絞り１７０を介して、コリメータ１３０を透過し、ビームスプリッタ２３０で反射されて光検出器３００上へ入射し、その出力信号を用いて、第２の光ディスク２００に記録された情報の読み取り信号が得られる。
【００７６】
また、光検出器３００上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行い、この検出に基づいて２次元アクチュエータ１５０により、合焦、トラッキングのために対物レンズ１６０を移動させることが出来る。
【００７７】
本実施の形態の如く、情報記録のためにより精度良く収斂させるべきＤＶＤ用のレーザ光は、第１の半導体レーザ１１１を、集光光学系の光軸上に配置することによって、その光軸に沿った方向に照射させて、集光光学系の最良の光学特性を発揮できるようにし、一方、情報記録のためにＤＶＤほど精度良く収斂させる必要のないＣＤ用のレーザ光は、第２の半導体レーザ１１２から、コリメータ１３０の光軸に対し斜めに入射させて、その後平行光に変換するようにしている。尚、第２の半導体レーザ１１２からのレーザ光を、コリメータ１３０の軸外から光軸に対して斜めに入射させた場合、対物レンズ１６０を通過する際に生じるコマ収差をうち消すように、コリメータ１３０を通過した第２の半導体レーザ１１２からのレーザ光にコマ収差を生じさせれば、集光光学系全体で、コマ収差を良好に補正できる。
【００７８】
【発明の効果】
本発明によると、例えば２レーザ１パッケージのごときレーザ光源ユニットを用いた場合でも、良好に情報記録／再生が可能な光ピックアップ装置用のカップリングレンズ及び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】
【図１】  コリメータの回折面の光路差関数にかかる座標系を示す図である。
【図２】  実施例１のコリメータ単体の色収差を示すグラフである。
【図３】  本実施の形態の光ピックアップ装置を示す概略図である。
【符号の説明】
１００  光ピックアップ装置
１１１  第１の半導体レーザ
１１２  第２の半導体レーザ
１３０  コリメータ
１６０  対物レンズ
１７０  絞り
２００  第１の光ディスク又は第２の光ディスク
３００  光検出器
【図１】
0004366813.tif 000011
【図２】
0004366813.tif 000012
【図３】
0004366813.tif 000013