(57)【要約】【課題】例えばＤＶＤ／ＣＤに対して情報の記録又は再生が可能でありながら、ＢＤとＨＤの情報記録面に対して、同一波長の光束を共通の対物光学素子を用いて集光することにより、情報の記録又は再生を可能とし、ＢＤに対してもＨＤに対しても、及び／又は、記録時においても再生時においても良好に作動し、しかもエラー信号の発生を抑えた光ピックアップ装置および対物光学素子並びに光学素子ユニットを提供する。【解決手段】対物光学素子は、第１光束が通過したときに、ｎ（ｎは２以上の整数）次回折光と−ｎ次回折光とを発生させる光路差付与構造を有し、ｎ次回折光は、ＢＤ又はＨＤの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、−ｎ次回折光は、ＨＤ又はＢＤの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光される。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長λ１（３８０ｎｍ＜λ１＜４５０ｎｍ）の第１光束を出射する第１光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を出射する第２光源と、波長λ３（λ２＜λ３）の第３光束を出射する第３光源と、前記第１光束乃至前記第３光束を光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子を有する集光光学系を有し、前記第１光束を厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第１光束を厚さｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護層を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第２光束を厚さｔ３（ｔ２≦ｔ３）の保護層を有する第３光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第３光束を厚さｔ４（ｔ３＜ｔ４）の保護層を有する第４光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置用の対物光学素子において、
前記対物光学素子は、第１光束が通過したときに、ｎ（ｎは２以上の整数）次回折光と−ｎ次回折光とを発生させる光路差付与構造を有し、
前記ｎ次回折光と前記−ｎ次回折光のうち一方の回折光は、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記ｎ次回折光と前記−ｎ次回折光のうち他方の回折光は、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光されることを特徴とする対物光学素子。
【請求項２】
前記ｎ次回折光と前記−ｎ次回折光のうち前記第１光ディスクの情報記録面上に集光させる回折光の回折効率をη１とし、前記第２光ディスクの情報記録面上に集光させる回折光の回折効率をη２としたときに、以下の式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の対物光学素子。
０．５≦η１／η２≦１．９      （１）
【請求項３】
前記第１光ディスクの情報記録面に集光されるスポットの強度をＩ１とし、前記第２光ディスクの情報記録面に集光されるスポットの強度をＩ２（但しＩ１＞Ｉ２）としたときに、以下の式を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の対物光学素子。
２．６≦Ｉ１／Ｉ２≦６．８      （２）
【請求項４】
前記光路差付与構造は、マルチレベル型の回折構造であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項５】
前記光路差付与構造は、光学面がマクロスコピックな包絡面に対して、以下の式を満たすように傾いていることを特徴とする請求項４に記載の対物光学素子。
０．０５≦｜ΔＤ／Ｄ｜≦０．１５      （３）
ただし
Ｄ：光路差付与構造の一つのパターン内の隣り合うレベル間で生じる位相差
ΔＤ：光路差付与構造の一つのパターン内の一つのレベル内で生じる位相差
【請求項６】
波長λ１（３８０ｎｍ＜λ１＜４５０ｎｍ）の第１光束を出射する第１光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を出射する第２光源と、波長λ３（λ２＜λ３）の第３光束を出射する第３光源と、前記第１光束乃至前記第３光束を光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子を有する集光光学系を有し、前記第１光束を厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第１光束を厚さｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護層を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第２光束を厚さｔ３（ｔ２≦ｔ３）の保護層を有する第３光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第３光束を厚さｔ４（ｔ３＜ｔ４）の保護層を有する第４光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において、
前記対物光学素子は、第１光束が通過したときに、ｎ（ｎは２以上の整数）次回折光と−ｎ次回折光とを発生させる光路差付与構造を有し、
前記ｎ次回折光と前記−ｎ次回折光のうち一方の回折光は、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記ｎ次回折光と前記−ｎ次回折光のうち他方の回折光は、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光されることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記ｎ次回折光と前記−ｎ次回折光のうち前記第１光ディスクの情報記録面上に集光させる回折光の回折効率をη１とし、前記第２光ディスクの情報記録面上に集光させる回折光の回折効率をη２としたときに、以下の式を満たすことを特徴とする請求項６に記載の光ピックアップ装置。
０．５≦η１／η２≦１．９      （１）
【請求項８】
前記第１光ディスクの情報記録面に集光されるスポットの強度をＩ１とし、前記第２光ディスクの情報記録面に集光されるスポットの強度をＩ２（但しＩ１＞Ｉ２）としたときに、以下の式を満たすことを特徴とする請求項６又は７に記載の光ピックアップ装置。
２．６≦Ｉ１／Ｉ２≦６．８      （２）
【請求項９】
前記光路差付与構造は、マルチレベル型の回折構造であることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】
前記光路差付与構造は、光学面がマクロスコピックな包絡面に対して、以下の式を満たすように傾いていることを特徴とする請求項９に記載の光ピックアップ装置。
０．０５≦｜ΔＤ／Ｄ｜≦０．１５      （３）
ただし
Ｄ：光路差付与構造の一つのパターン内の隣り合うレベル間で生じる位相差
ΔＤ：光路差付与構造の一つのパターン内の一つのレベル内で生じる位相差
【請求項１１】
前記集光光学系は、前記第１光源と前記対物光学素子との間にカップリングレンズを有し、前記カップリングレンズは、使用する光ディスクに応じて光軸方向に変位されることを特徴とする請求項６〜１０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、同一の波長の光束を用いる異なる種類の光ディスク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及びそれに用いる対物光学素子に関する。
【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。これらの光ディスクを本明細書では高密度光ディスクと呼ぶ。 
【０００３】
ところで、かかるタイプの高密度光ディスクのいずれかに対してのみ適切に情報の記録／再生ができると言うだけでは、光ディスクプレーヤ／レコーダ（光情報記録再生装置）の製品としての価値は十分なものとは言えずＢＤ及びＨＤのいずれに対しても互換性を維持しながら適切に情報を記録／再生できる性能を有することが望まれる。 
【０００４】
しかしながら、ＢＤとＨＤについては、使用する光束の波長が同一であるにも関わらずそれぞれの保護基板の厚さが異なるため、波長差を利用して保護基板の厚さの差に基づいて発生する球面収差を補正することが困難である。従って、他の光ディスクとの互換に比べて、一つの対物光学素子を用いてＢＤとＨＤの互換性を持たせることはより困難であった。 
【０００５】
ここで、特許文献１、２には、回折構造を用いてＢＤとＨＤとＤＶＤとＣＤとに対して互換使用を可能とした光ピックアップ装置が記載されている。 
【特許文献１】特許第３９５３０９１号明細書
【特許文献２】特開２００６−１４７０６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、回折構造を用いて互換を実現する際の一つの問題は、互いに保護基板厚さが異なるＢＤとＨＤとに用いる光束が同一波長であるので、保護基板厚さの差に起因した球面収差を補正するためには、ＢＤとＨＤとは異なる次数の回折光を用いる必要があり、そのため、ＢＤ用の回折光の回折効率とＨＤ用の回折光の回折効率の和が１００％以内に制限されるということがある。従って、いかにして光ディスクの情報記録面に集光するスポット強度を高めるかが重要な課題となっている。特に、同じ対物レンズを用いて、ＢＤ、ＨＤに加え、ＤＶＤ及び／又はＣＤの情報記録面に集光させる場合、光量低下の問題はより深刻である。
【０００７】
しかるに、特許文献１に開示された対物レンズは、いわゆる光軸を含む断面が鋸歯状であるブレーズタイプの回折構造を有しているために、ＢＤとＨＤに集光する回折光の回折次数ｍ、ｎは、共に０以上か又は０以下になることが一般的であり、更に回折効率を高めるためには│ｍ−ｎ│＝１とするのが好ましいとされている。ところが、│ｍ−ｎ│＝１のように、回折次数の差が低い場合、微細な回折構造のピッチがより小さくなり、対物レンズを成形する金型の加工が困難になると共に、成形時のダレ等によって設計された形状に対する誤差が増大し、光線のケラレなどによって所望の光量を得られない恐れがある。
【０００８】
一方、特許文献２に開示された対物レンズは、ＢＤに対しては０次回折光を用いて情報の記録及び／又は再生を行い、ＨＤに対しては１次回折光を用いて情報の記録及び／又は再生を行っており、上述と同様な問題が生じている。
【０００９】
本発明は、上述の問題を考慮したものであり、例えばＤＶＤ／ＣＤに対して情報の記録又は再生が可能でありながら、ＢＤとＨＤの情報記録面に対して、同一波長の光束を共通の対物光学素子を用いて集光することにより、情報の記録又は再生を可能とし、ＢＤに対してもＨＤに対しても、及び／又は、記録時においても再生時においても良好に作動する光ピックアップ装置および対物光学素子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】
【００１０】
請求項１に記載の対物光学素子は、波長λ１（３８０ｎｍ＜λ１＜４５０ｎｍ）の第１光束を出射する第１光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を出射する第２光源と、波長λ３（λ２＜λ３）の第３光束を出射する第３光源と、前記第１光束乃至前記第３光束を光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子を有する集光光学系を有し、前記第１光束を厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第１光束を厚さｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護層を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第２光束を厚さｔ３（ｔ２≦ｔ３）の保護層を有する第３光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第３光束を厚さｔ４（ｔ３＜ｔ４）の保護層を有する第４光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置用の対物光学素子において、
前記対物光学素子は、第１光束が通過したときに、ｎ（ｎは２以上の整数）次回折光と−ｎ次回折光とを発生させる光路差付与構造を有し、
前記ｎ次回折光と前記−ｎ次回折光のうち一方の回折光は、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記ｎ次回折光と前記−ｎ次回折光のうち他方の回折光は、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光されることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、前記対物光学素子は、第１光束が通過したときに、ｎ（ｎは２以上の整数）次回折光と−ｎ次回折光とを発生させる光路差付与構造を有し、前記ｎ次回折光と前記−ｎ次回折光のうち一方の回折光は、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記ｎ次回折光と前記−ｎ次回折光のうち他方の回折光は、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光されるので、使用する回折次数の差を大きく（２・ｎ、即ち４次以上の差）確保することが出来、これにより光路差付与構造のピッチを広げることが出来、製造誤差に起因する光学特性の劣化を有効に抑制できる。加えて回折次数の絶対値を等しくすることで、回折効率を有効に高めることができる。更に、第１光ディスクと第２光ディスクの情報記録及び／又は再生に用いる回折光の回折次数の絶対値を２次以上とすることで、第３光ディスクや第４光ディスクの情報記録及び／又は再生に用いる回折光の回折効率を高めることが可能となる。
【００１２】
請求項２に記載の対物光学素子は、請求項１に記載の発明において、前記ｎ次回折光と前記−ｎ次回折光のうち前記第１光ディスクの情報記録面上に集光させる回折光の回折効率をη１とし、前記第２光ディスクの情報記録面上に集光させる回折光の回折効率をη２としたときに、以下の式を満たすことを特徴とする。
０．５≦η１／η２≦１．９      （１）
【００１３】
例えばＢＤとＨＤの互換使用においては、BDでのスポットの光量をHDでのスポットの光量に対して、１．５倍から４．０倍程度に大きくすることが望ましい場合がある。一例としては、ＢＤには記録再生を行い、HDには再生のみを行なう情報記録再生装置が該当する。かかる場合、本発明によれば、光路差付与構造の形状を変えることで、（１）式を満たすように、それぞれの回折効率η１、η２を任意に制御することができる。BDのNAの方がHDのNAよりも大きいため、光学面の周辺部がBD専用領域であることを考慮すれば、これによってBDでのスポットの光量とHDでのスポットの光量との比を１．５倍から４．０倍程度とすることができる。
【００１４】
請求項３に記載の対物光学素子は、請求項１又は２に記載の発明において、前記第１光ディスクの情報記録面に集光されるスポットの強度をＩ１とし、前記第２光ディスクの情報記録面に集光されるスポットの強度をＩ２（但しＩ１＞Ｉ２）としたときに、以下の式を満たすことを特徴とする。
２．６≦Ｉ１／Ｉ２≦６．８      （２）
【００１５】
例えばＢＤとＨＤの互換使用においては、BDでのスポットの光量をHDでのスポットの光量に対して、１．５倍から４．０倍程度に大きくすることが望ましい場合がある。一例としては、ＢＤには記録再生を行い、HDには再生のみを行なう情報記録再生装置が該当する。かかる場合、本発明によれば、光路差付与構造の形状を変えることで、（２）式を満たすように、それぞれのスポットの強度Ｉ１、Ｉ２を任意に制御することができる。BDのNAの方がHDのNAよりも大きいため、光学面の周辺部がBD専用領域であることを考慮すれば、これによってBDでのスポットの光量とHDでのスポットの光量との比を１．５倍から４．０倍程度とすることができる。なお「スポットの強度」を、強度分布が均一な光束を入射させてできるスポットのビームプロファイルにおける中心部の強度として定義する。
【００１６】
請求項４に記載の対物光学素子は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記光路差付与構造は、マルチレベル型の回折構造であることを特徴とする。このような光路差付与構造は、互いに符号が異なり絶対値が等しい回折次数の回折光を発生させることができ、それにより高い回折効率を確保しながらも光路差付与構造のピッチを広げることができるため、本発明に好適である。特に、２以上の高い回折次数を用いれば回折パワーが増大し、対物光学素子の母非球面によるパワー自体が小さくても、球面収差を補正する機能が大きくなる。
【００１７】
請求項５に記載の対物光学素子は、請求項４に記載の発明において、前記光路差付与構造は、光学面がマクロスコピックな包絡面に対して、以下の式を満たすように傾いていることを特徴とする。
０．０５≦｜ΔＤ／Ｄ｜≦０．１５      （３）
ただし
Ｄ：光路差付与構造の一つのパターン内の隣り合うレベル間で生じる位相差
ΔＤ：光路差付与構造の一つのパターン内の一つのレベル内で生じる位相差
【００１８】
本発明にかかる対物光学素子の一例の拡大断面図である図１において、下方の光軸（不図示）から離れるにつれて、４つの光学面ＯＰ１〜ＯＰ４が階段状にシフトして一つの輪帯ＲＧを形成し、かかる輪帯ＲＧが光軸を中心として複数個並べて配置されている。ここで、各輪帯ＲＧの光学面ＯＰ１〜ＯＰ４は、点線で示すマクロスコピックな包絡面ＭＰに対して、傾いている。マクロスコピックな包絡面ＭＰは、各輪帯ＲＧの光軸から遠い側の先端縁ＥＧを滑らかにつないでなる曲面（但し平行平板に光路差付与構造が形成される場合は平面）である。実際の対物光学素子においては、光軸を含む断面において、隣接する輪帯ＲＧの先端縁ＥＧを結ぶ直線と、各光学面ＯＰ１〜ＯＰ４との傾き角をθとして近似的に用いることができる。マルチレベル型の回折構造の光学面をマクロスコピックな包絡面に対して、０．０５≦｜ΔD／Ｄ｜≦０．１５の条件を満たすように傾けることにより、傾けない場合に比べて、BD、HD、ＤＶＤ、ＣＤの少なくとも一つの回折効率を高めることができる。
【００１９】
請求項６に記載の光ピックアップ装置は、波長λ１（３８０ｎｍ＜λ１＜４５０ｎｍ）の第１光束を出射する第１光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を出射する第２光源と、波長λ３（λ２＜λ３）の第３光束を出射する第３光源と、前記第１光束乃至前記第３光束を光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子を有する集光光学系を有し、前記第１光束を厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第１光束を厚さｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護層を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第２光束を厚さｔ３（ｔ２≦ｔ３）の保護層を有する第３光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第３光束を厚さｔ４（ｔ３＜ｔ４）の保護層を有する第４光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において、
前記対物光学素子は、第１光束が通過したときに、ｎ（ｎは２以上の整数）次回折光と−ｎ次回折光とを発生させる光路差付与構造を有し、
前記ｎ次回折光と前記−ｎ次回折光のうち一方の回折光は、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記ｎ次回折光と前記−ｎ次回折光のうち他方の回折光は、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光されることを特徴とする。
【００２０】
請求項７に記載の光ピックアップ装置は、請求項６に記載の発明において、前記ｎ次回折光と前記−ｎ次回折光のうち前記第１光ディスクの情報記録面上に集光させる回折光の回折効率をη１とし、前記第２光ディスクの情報記録面上に集光させる回折光の回折効率をη２としたときに、以下の式を満たすことを特徴とする。
０．５≦η１／η２≦１．９      （１）
【００２１】
請求項８に記載の光ピックアップ装置は、請求項６又は７に記載の発明において、前記第１光ディスクの情報記録面に集光されるスポットの強度をＩ１とし、前記第２光ディスクの情報記録面に集光されるスポットの強度をＩ２（但しＩ１＞Ｉ２）としたときに、以下の式を満たすことを特徴とする。
２．６≦Ｉ１／Ｉ２≦６．８      （２）
【００２２】
請求項９に記載の光ピックアップ装置は、請求項６〜８のいずれかに記載の発明において、前記光路差付与構造は、マルチレベル型の回折構造であることを特徴とする。
【００２３】
請求項１０に記載の光ピックアップ装置は、請求項９に記載の発明において、前記光路差付与構造は、光学面がマクロスコピックな包絡面に対して、以下の式を満たすように傾いていることを特徴とする。
０．０５≦｜ΔＤ／Ｄ｜≦０．１５
ただし
Ｄ：光路差付与構造の一つのパターン内の隣り合うレベル間で生じる位相差
ΔＤ：光路差付与構造の一つのパターン内の一つのレベル内で生じる位相差
【００２４】
請求項１１に記載の光ピックアップ装置は、請求項６〜１０のいずれかに記載の発明において、前記集光光学系は、前記第１光源と前記対物光学素子との間にカップリングレンズを有し、前記カップリングレンズは、使用する光ディスクに応じて光軸方向に変位されることを特徴とする。
【００２５】
本発明の光ピックアップ装置は、少なくとも第１光ディスク及び第２光ディスクに対して情報の記録／再生行うものである。光ピックアップ装置は、少なくとも一つの第一光源を有する。さらに、光ピックアップ装置は、第１光束を第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、第１光束を第２光ディスクの情報記録面上に集光させるための集光光学系を有する。また、光ピックアップ装置は、第１光ディスク又は第２光ディスクの情報記録面からの反射光束を受光する受光素子を有する。
【００２６】
光ピックアップ装置が、第１光ディスク及び第２光ディスクに加えて、第３光ディスク及び／又は第４光ディスクの記録／再生を行うために、第１光源の他に、第２光源及び／又は第３光源を有している。光ピックアップ装置が、第１光ディスク及び第２光ディスクに加えて、第３光ディスク及び／又は第４光ディスクの記録／再生を行うために、集光光学系は、第２光源からの第２光束を第３光ディスクの情報記録面上に集光させ、第３光源からの第３光束を第４光ディスクの情報記録面上に集光させる。また、光ピックアップ装置は、第１光ディスク及び第２光ディスクに加えて、第３光ディスク及び／又は第４光ディスクの記録／再生を行うために、第３光ディスク又は第４光ディスクの情報記録面からの反射光束を受光する受光素子を有している。
【００２７】
第１光ディスクは、厚さがｔ１の保護基板と情報記録面とを有する。第２光ディスクは厚さがｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護基板と情報記録面とを有する。第１光ディスクと第２光ディスクは、記録／再生に用いられる光束の波長が同じである。第１光ディスクがＢＤであり、第２光ディスクがＨＤであることが好ましいが、これに限られるものではない。第３光ディスクは、厚さがｔ３（ｔ２≦ｔ３）の保護基板と情報記録面とを有する。第４光ディスクは、厚さがｔ４（ｔ３＜ｔ４）の保護基板と情報記録面とを有する。第３光ディスクがＤＶＤであり、第４光ディスクがＣＤであることが好ましいが、これに限られるものではない。なお、第１光ディスク、第２光ディスク、第３光ディスク又は第４光ディスクは、複数の情報記録面を有する複数層の光ディスクでもよい。
【００２８】
ＢＤは、ＮＡ０．８５の対物光学素子により情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．１ｍｍ程度である。また、ＨＤは、ＮＡ０．６５乃至０．６７の対物光学素子により情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．６ｍｍ程度である。更に、ＤＶＤとは、ＮＡ０．６０〜０．６７程度の対物光学素子により情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．６ｍｍ程度であるＤＶＤ系列光ディスクの総称であり、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等を含む。また、本明細書においては、ＣＤとは、ＮＡ０．４５〜０．５１程度の対物光学素子により情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが１．２ｍｍ程度であるＣＤ系列光ディスクの総称であり、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ａｕｄｉｏ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等を含む。尚、記録密度については、ＢＤの記録密度が最も高く、次いでＨＤ、ＤＶＤ、ＣＤの順に低くなる。
【００２９】
なお、保護基板の厚さｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４に関しては、以下の条件式（４）、（５）、（６）、（７）を満たすことが好ましいが、これに限られない。
【００３０】
０．０７５０ｍｍ≦ｔ１≦０．１１２５ｍｍ        （４）
０．５ｍｍ≦ｔ２≦０．７ｍｍ                    （５）
０．５ｍｍ≦ｔ３≦０．７ｍｍ                    （６）
１．０ｍｍ≦ｔ４≦１．３ｍｍ                    （７）
【００３１】
本明細書において、第１光源、第２光源又は第３光源などの光源は好ましくはレーザ光源である。レーザ光源としては、好ましくは半導体レーザを用いることが出来る。
【００３２】
また、第１光ディスクとしてＢＤを用い、第２光ディスクとしてＨＤを用いる場合、第１光源から射出される第１光束の波長λ１は、３８０ｎｍ以上、４５０ｎｍ以下であることが好ましい。また、第３光ディスクとしてＤＶＤを用い、第４光ディスクとしてＣＤを用いる場合、第２光源から射出される第２光束の波長λ２は好ましくは６３０ｎｍ以上、６７０ｎｍ以下であって、第３光源から射出される第３光束の波長λ３は好ましくは、７６０ｎｍ以上、８２０ｎｍ以下である。
【００３３】
受光素子としては、フォトダイオードなどの光検出器が好ましく用いられる。光ディスクの情報記録面上で反射した光が受光素子へ入射し、その出力信号を用いて、各光ディスクに記録された情報の読み取り信号が得られる。さらに、受光素子上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、合焦、トラッキングのために対物光学素子を移動させることが出来る。受光素子は、複数の光検出器からなっていてもよい。受光素子は、メインの光検出器とサブの光検出器を有していてもよい。例えば、情報の記録再生に用いられるメイン光を受光する光検出器の両脇に２つのサブの光検出器を設け、当該２つのサブの光検出器によってトラッキング調整用のサブ光を受光するような受光素子としてもよい。また、受光素子は各光源に対応した複数の受光部を有していてもよい。
【００３４】
集光光学系は、対物光学素子を有する。対物光学素子は、第１光束を第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光し、第１光束を第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光する。集光光学系は、対物光学素子のみを有していても良いが、対物光学素子の他にコリメートレンズ等のカップリングレンズやビームエキスパンダーを有していてもよい。カップリングレンズとは、対物光学素子と光源の間に配置され、光束の発散角を変える単レンズ又はレンズ群のことをいう。ビームエキスパンダーとは、対物光学素子と光源の間に配置され、光束の発散角は変えず、光束の径を変えるレンズ群のことをいう。また、コリメートレンズは、カップリングレンズの一種であって、コリメートレンズに入射した光束を平行光に変えるレンズをいう。更に集光光学系は、光源から射出された光束を、情報の記録再生に用いられるメイン光束と、トラッキング等に用いられる二つのサブ光束とに分割する回折光学素子などの光学素子を有していてもよい。また、集光光学系は、第１光ディスク、第２光ディスク用の対物光学素子の他に、第３光ディスク用の対物光学素子や、第４光ディスク用の対物光学素子を有していてもよい。また、第１光ディスク、第２光ディスク用の対物光学素子が、第３光ディスク及び／又は第４光ディスク用の対物光学素子を兼ねるようにしてもよい。
【００３５】
本明細書において、対物光学素子とは、光ピックアップ装置において光ディスクが装填された状態で光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する光学系を指す。好ましくは、対物光学素子とは、光ピックアップ装置において光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する光学系であって、更に、アクチュエータにより少なくとも光軸方向に一体的に変位可能とされた光学系を指す。対物光学素子は、二つ以上の複数のレンズ及び光学素子から構成されていてもよいし、単玉のレンズのみでもよい。また、対物光学素子は、ガラスレンズであってもプラスチックレンズであっても、又は、ガラスレンズの上に光硬化性樹脂などで光路差付与構造などを設けたハイブリッドレンズであってもよい。対物光学素子が複数のレンズを有する場合は、ガラスレンズとプラスチックレンズを混合して用いてもよい。対物光学素子が複数のレンズを有する場合、光路差付与構造を有する平板光学素子と非球面レンズの組み合わせであってもよいし、平板部と斜板部を有する光学素子と非球面レンズの組み合わせであってもよい。また、対物光学素子は、光路差付与構造を有していてもよい。また、対物光学素子は屈折面が非球面であることが好ましい。
【００３６】
また、対物光学素子をプラスチックレンズとする場合は、環状オレフィン系の樹脂材料を使用するのが好ましく、環状オレフィン系の中でも、波長４０５ｎｍに対する温度２５℃での屈折率が１．５４乃至１．６０の範囲内であって、−５℃から７０℃の温度範囲内での温度変化に伴う波長４０５ｎｍに対する屈折率変化率ｄＮ／ｄＴ（℃-1）が−２０×１０-5乃至−５×１０-5（より好ましくは、−１０×１０-5乃至−８×１０-5）の範囲内である樹脂材料を使用するのがより好ましい。また、対物光学素子をプラスチックレンズとする場合、カップリングレンズもプラスチックレンズとすることが好ましい。
【００３７】
第１光ディスクに対して情報を再生／記録するために必要な規格上の像側開口数をＮＡ１とし、第２光ディスクに対して情報を再生／記録するために必要な規格上の像側開口数をＮＡ２（ＮＡ１＞ＮＡ２）とし、第３光ディスクに対して情報を再生／記録するために必要な規格上の像側開口数をＮＡ３（ＮＡ２≧ＮＡ３）とし、第４光ディスクに対して情報を再生／記録するために必要な規格上の像側開口数をＮＡ４（ＮＡ３>ＮＡ４）とする。ＮＡ１は、０．８以上、０．９以下であることが好ましい。より好ましくはＮＡ１は０．８５である。ＮＡ２及びＮＡ３は、０．５５以上、０．７以下であることが好ましい。より好ましくはＮＡ２は０．６５であり、ＮＡ３は０．６５である。また、ＮＡ４は、０．４以上、０．５５以下であることが好ましい。より好ましくはＮＡ４は０．４５である。
【００３８】
対物光学素子は、少なくとも光軸を含む第１領域と、第１領域の周囲の第２領域とに分けられると好ましい。この第１領域と第２領域とは、対物光学素子の光学面上の第１領域と第２領域において、明確な構造の差異を設けてもよい。一方、対物光学素子に構成上明確な領域を設けずに、便宜上の領域としてもよい。第１領域には光路差付与構造が形成されている。第２領域は屈折面のみから形成されていても良い。
【００３９】
光路差付与構造により発生したｎ次回折光又は−ｎ次回折光は、第１光ディスクの記録／再生に用いられ、光路差付与構造により発生した−ｎ次回折光又はｎ次回折光は、第２光ディスクの記録／再生に用いられ、第２領域を通過した第１光束は、第１光ディスクの記録／再生に用いられ、第２光ディスクの記録／再生には用いられない。即ち、第２領域を通過した第１光束は、第１光ディスクの情報記録面上では、収差が非常に小さくなるが、第２光ディスクの情報記録面上では、情報の記録／再生ができないほどに収差が大きくなる。かかる場合、第１領域は、第１光ディスクと第２光ディスクの両方に用いられる所謂、共用領域（第１光ディスク用領域＋第２光ディスク用領域）であり、第２領域は、第１光ディスクのみに用いられる所謂、専用領域（第１光ディスク用領域）である、とも言える。第１領域は、ＮＡ２以下の領域である事が好ましく、第２領域は、ＮＡ２より大きく、ＮＡ１以下の領域であることが好ましい。例えば、第１光ディスクがＢＤであり、第２光ディスクがＨＤである場合、第１領域は、像側開口数（ＮＡ）が０．６５以下の領域である事が好ましく、第２領域は、像側開口数が０．６５より大きく、０．８５以下の領域であることが好ましい。
【００４０】
対物光学素子は、第３光ディスク及び／又は第４光ディスクの使用を可能とする互換用の光路差付与構造を有していてもよい。また、対物光学素子は、温度変化時や波長変化時に収差変化を補正するための光路差付与構造を有していてもよい。なお、本明細書でいう光路差付与構造とは、入射光束に対して光路差を付加する構造の総称である。光路差付与構造には、位相差を付与する位相差付与構造も含まれる。また、位相差付与構造には回折構造が含まれる。光路差付与構造は、段差を有し、好ましくは段差を複数有する。この段差により入射光束に光路差及び／又は位相差が付加される。光路差付与構造により付加される光路差は、入射光束の波長の整数倍であっても良いし、入射光束の波長の非整数倍であっても良い。段差は、光軸垂直方向に周期的な間隔をもって配置されていてもよいし、光軸垂直方向に非周期的な間隔をもって配置されていてもよい。同一領域に複数の光路差付与構造を設ける場合、これらを重畳させても良い。「重畳」とは、文字通り重ね合わせるという意味である。本明細書において、ある光路差付与構造と別の光路差付与構造がそれぞれ他の光学面に設けられている場合や、ある光路差付与構造と別の光路差付与構造とが同一の光学面にあったとしても、それぞれ異なる領域に設けられており、重なる領域が一切ない場合は、本明細書における重畳ではない。
【００４１】
光路差付与構造は、光軸を中心とする同心円状の複数の輪帯を有することが好ましい。また、光路差付与構造は、様々な断面形状（光軸を含む面での断面形状）をとり得る。一般的な光路差付与構造の断面形状としては、図２（ａ）や（ｂ）に示されるような、光路差付与構造の光軸を含む断面形状がブレーズ型形状や、図２（ｃ）や（ｄ）に示すようなマルチレベル型の形状などがある。ここで、ブレーズ型形状とは、図２（ａ）、（ｂ）に示されるように、光路差付与構造を有する光学素子の光軸を含む断面形状が、鋸歯状の形状ということであり、別の言い方としては、光路差付与構造がベース面に対して、直角でも平行でもない、斜めの面を有するということである。またマルチレベル型形状とは、図２（ｃ）、（ｄ）に示すように、一つのパターンの中に光路差付与構造が光軸から離れるにつれて順次シフトした複数の光学面と、光学面同士を連結する光軸に対してほぼ平行な面とから形成される形状である、本発明の光路差付与構造としては、マクロスコピックな包絡面に対して光学面が傾いたものが望ましい。
【００４２】
光路差付与構造は、ある単位形状が周期的に繰り返されている構造であることが好ましい。ここでいう「単位形状が周期的に繰り返されている」とは、同一の形状が同一の周期で繰り返されている形状は当然含む。さらに、周期の１単位となる単位形状が、規則性を持って、周期が徐々に長くなったり、徐々に短くなったりする形状も、「単位形状が周期的に繰り返されている」ものに含まれているとする。
【００４３】
光路差付与構造が、マルチレベル型形状を有する場合、単位形状である、階段形状が繰り返された形状となる。図２（ｃ）で示されるような数段（例えば、４，５段）の同一の小階段形状が、繰り返されるような形状等があり得る。さらに、ベース面の方向に進むに従って、徐々に階段の大きさが大きくなっていく形状や、徐々に階段の大きさが小さくなっていく形状であってもよいが、光軸方向（又は通過する光線の方向）の長さはほとんど変化しないことが好ましい。
【００４４】
尚、対物光学素子の少なくとも一つの光学面が、中央領域と、中央領域の周りの周辺領域とを有することが好ましい。更に好ましくは、対物光学素子の少なくとも一つの光学面が、周辺領域の周りに最周辺領域を有することである。最周辺領域を設けることにより、高ＮＡの光情報記録媒体に対する記録及び／又は再生をより適切に行うことが可能となる。中央領域は、対物光学素子の光軸を含む領域であることが好ましいが、含まない領域であってもよい。中央領域、周辺領域、及び最周辺領域は同一の光学面上に設けられていることが好ましい。図３に示されるように、中央領域ＣＮ、周辺領域ＭＤ、最周辺領域ＯＴは、同一の光学面上に、光軸を中心とする同心円状に設けられていることが好ましい。また、対物光学素子の中央領域には光路差付与構造が設けられ、周辺領域にも光路差付与構造が設けられていることが好ましい。最周辺領域を有する場合、最周辺領域は屈折面であってもよいし、最周辺領域に光路差付与構造が設けられていてもよい。中央領域、周辺領域、最周辺領域はそれぞれ隣接していることが好ましいが、間に僅かに隙間があっても良い。
【００４５】
対物光学素子は、対物光学素子の中央領域を通過する第一光束、第二光束及び第三光束を、それぞれ集光スポットを形成するように集光することが好ましい。好ましくは、対物光学素子は、対物光学素子の中央領域を通過する第一光束を、第１光情報記録媒体の情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。また、対物光学素子は、対物光学素子の中央領域を通過する第二光束を、第２光情報記録媒体の情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。さらに、対物光学素子は、対物光学素子の中央領域を通過する第三光束を、第３光情報記録媒体の情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。また、第１光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ１と第２光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ２が異なる場合、中央領域に設けられた少なくとも一つの光路差付与構造は、当該光路差付与構造を通過する第一光束及び第二光束に対して、第１光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ１と第２光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ２の違いにより発生する球面収差及び／又は第一光束と第二光束の波長の違いにより発生する球面収差を補正することが好ましい。さらに、中央領域に設けられた少なくとも一つの光路差付与構造は、当該光路差付与構造を通過した第一光束及び第三光束に対して、第１光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ１と第３光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ３との違いにより発生する球面収差及び／又は第一光束と第三光束の波長の違いにより発生する球面収差を補正することが好ましい。
【００４６】
また、対物光学素子の中央領域に、複数種類の光路差付与構造が重畳して設けられるようにしてもよい。
【００４７】
また、対物光学素子は、対物光学素子の周辺領域を通過する第一光束及び第二光束を、それぞれ集光スポットを形成するように集光する。好ましくは、対物光学素子は、対物光学素子の周辺領域を通過する第一光束を、第１光情報記録媒体の情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。また、対物光学素子は、対物光学素子の周辺領域を通過する第二光束を、第２光情報記録媒体の情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。また、第１光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ１と第２光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ２が異なる場合、周辺領域に設けられた少なくとも一つの光路差付与構造は、当該光路差付与構造を通過する第一光束及び第二光束に対して、第１光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ１と第２光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ２の違いにより発生する球面収差及び／又は第一光束と第二光束の波長の違いにより発生する球面収差を補正することが好ましい。
【００４８】
また、好ましい態様として、周辺領域を通過した第三光束は、第３光情報記録媒体の記録及び／又は再生に用いられない態様が挙げられる。周辺領域を通過した第三光束が、第３光情報記録媒体の情報記録面上で集光スポットの形成に寄与しないようにすることが好ましい。つまり、対物光学素子の少なくとも一種の光路差付与構造が設けられた周辺領域を通過する第三光束は、第３光情報記録媒体の情報記録面上でフレアを形成することが好ましい。対物光学素子を通過した第三光束が第３光情報記録媒体の情報記録面上で形成するスポットにおいて、光軸側（又はスポット中心部）から外側へ向かう順番で、光量密度が高いスポット中心部、光量密度がスポット中心部より低いスポット中間部、光量密度がスポット中間部よりも高くスポット中心部よりも低いスポット周辺部を有することが好ましい。スポット中心部が、光情報記録媒体の情報の記録及び／又は再生に用いられ、スポット中間部及びスポット周辺部は、光情報記録媒体の情報の記録及び／又は再生には用いられない。上記において、このスポット周辺部をフレアと言っている。つまり、対物光学素子の少なくとも一つの光路差付与構造を有する周辺領域を通過した第三光束は、第３光情報記録媒体の情報記録面上でスポット周辺部を形成する。なお、ここでいう第三光束の集光スポット又はスポットは、第一ベストフォーカスにおけるスポットであることが好ましい。また、対物光学素子を通過した第二光束においても、第２光情報記録媒体の情報記録面上で形成するスポットが、スポット中心部、スポット中間部、スポット周辺部を有することが好ましい。
【００４９】
対物光学素子が最周辺領域を有する場合、対物光学素子は、対物光学素子の最周辺領域を通過する第一光束を、第１光情報記録媒体の情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。また、最周辺領域を通過した第一光束において、第１光情報記録媒体の記録及び／又は再生時にその球面収差が補正されていることが好ましい。
【００５０】
また、好ましい態様として、最周辺領域を通過した第二光束は、第２光情報記録媒体の記録及び／又は再生に用いられず、最周辺領域を通過した第三光束は、第３光情報記録媒体の記録及び／又は再生に用いられない態様が挙げられる。最周辺領域を通過した第二光束及び第三光束が、それぞれ第２光情報記録媒体及び第３光情報記録媒体の情報記録面上での集光スポットの形成に寄与しないようにすることが好ましい。つまり、対物光学素子が最周辺領域を有する場合、対物光学素子の最周辺領域を通過する第三光束は、第３光情報記録媒体の情報記録面上でフレアを形成することが好ましい。言い換えると、対物光学素子の最周辺領域を通過した第三光束は、第３光情報記録媒体の情報記録面上でスポット周辺部を形成することが好ましい。また、対物光学素子が最周辺領域を有する場合、対物光学素子の最周辺領域を通過する第二光束は、第２光情報記録媒体の情報記録面上でフレアを形成することが好ましい。言い換えると、対物光学素子の最周辺領域を通過した第二光束は、第２光情報記録媒体の情報記録面上でスポット周辺部を形成することが好ましい。
【００５１】
対物光学素子の中央領域と周辺領域の境界は、第三光束の使用時において、０．９・ＮＡ３以上、１．２・ＮＡ３以下（より好ましくは、０．９５・ＮＡ３以上、１．１５・ＮＡ３以下）の範囲に相当する部分に形成されていることが好ましい。より好ましくは、対物光学素子の中央領域と周辺領域の境界が、ＮＡ３に相当する部分に形成されていることである。また、対物光学素子の周辺領域と最周辺領域の境界は、第二光束の使用時において、０．９・ＮＡ２以上、１．２・ＮＡ２以下（より好ましくは、０．９５・ＮＡ２以上、１．１５・ＮＡ２以下）の範囲に相当する部分に形成されていることが好ましい。より好ましくは、対物光学素子の周辺領域と最周辺領域の境界が、ＮＡ２に相当する部分に形成されていることである。対物光学素子の最外周の外側の境界は、第一光束の使用時において、０．９・ＮＡ１以上、１．２ＮＡ１以下（より好ましくは、０．９５・ＮＡ１以上、１．１５・ＮＡ１以下）の範囲に相当する部分に形成されていることが好ましい。より好ましくは、対物光学素子の最外周の外側の境界が、ＮＡ１に相当する部分に形成されていることである。
【００５２】
第一光束、第二光束及び第三光束は、平行光として対物光学素子に入射してもよいし、発散光若しくは収束光として対物光学素子に入射してもよい。好ましくは、第一光束が対物光学素子に入射する時の対物光学素子の倍率ｍ１が、下記の式（８）を満たすことである。
−０．０１＜ｍ１＜０．０１          （８）
【００５３】
一方で、第一光束を発散光として対物光学素子に入射する場合、第１光束が対物光学素子へ入射する時の、対物光学素子の倍率ｍ１が、下記の式（８‘）を満たすことが好ましい。
−０．１０＜ｍ１＜０．００          （８‘）
【００５４】
また、第二光束を平行光又は略平行光として対物光学素子に入射させる場合、第二光束がの対物光学素子への入射する時の、対物光学素子の光束の倍率ｍ２が、下記の式（９）を満たすことが好ましい。
【００５５】
−０．０１＜ｍ２＜０．０１          （９）
【００５６】
一方で、第二光束を発散光として対物光学素子に入射させる場合、第二光束が対物光学素子へ入射するときの対物光学素子の倍率ｍ２が、下記の式（９’）を満たすことが好ましい。
【００５７】
−０．１０＜ｍ２＜０．００          （９’）
【００５８】
また、第三光束を平行光又は略平行光として対物光学素子に入射させる場合、第三光束の対物光学素子への入射光束の倍率ｍ３が、下記の式（１０）を満たすことが好ましい。
【００５９】
−０．０１＜ｍ３＜０．０１          （１０）
【００６０】
一方で、第三光束を発散光として対物光学素子に入射させる場合、第三光束が対物光学素子へ入射する時の対物光学素子の倍率ｍ３が、下記の式（１０‘）を満たすことが好ましい。
【００６１】
−０．１０＜ｍ３＜０．００          （１０‘）
【００６２】
第１光ディスクと第２光ディスクのうち一方の光ディスクの情報記録面に集光される回折光の回折効率をη１とし、第１光ディスクと第２光ディスクのうち他方の光ディスクの情報記録面に集光される回折光の回折効率をη２（但しη１＞η２）としたときに、式（１）を満たすと好ましい。
０．５≦η１／η２≦１．９      （１）
【００６３】
前記第２光ディスク使用時の像側開口数の範囲内を通過する光束に関し、第１光ディスクと第２光ディスクのうち一方の光ディスクの情報記録面に集光される回折光のスポット強度をＩ１とし、第１光ディスクと前記第２光ディスクのうち他方の光ディスクの情報記録面に集光される回折光のスポット強度をＩ２（但しＩ１＞Ｉ２）としたときに、式（２）を満たすと好ましい。
２．６≦Ｉ１／Ｉ２≦６．８      （２）
【００６４】
尚、図４に示すように、第１光ディスク及び第２光ディスク用の本発明の単玉（又は２枚玉でもよい）の対物光学素子ＯＬ１と、他の光ディスク（例えば、第３光ディスク／第４光ディスク）用である別の対物光学素子ＯＬ２とを一体的に形成した光学素子ユニットを用いてもよい。尚、一体的に形成した光学素子ユニットとは、図４に示すように、第１の対物光学素子ＯＬ１及び第２の対物光学素子ＯＬ２とが融合している場合（例えば、第１の対物光学素子及び第２の対物光学素子とを有する光学素子ユニットを射出成形による一体成形により得る場合）だけでなく、図５又は図６に示すような、第１の対物光学素子と第２の対物光学素子とを別々に成形し、後で嵌合させたり、接着したり係合することなどによって一体化した光学素子であっても良い。
【００６５】
図５は、第１の対物光学素子と第２の対物光学素子とを係合して一体的に形成している光学素子ユニットの一例を示している。プラスチック製の第２の対物光学素子ＯＬ２が、その矩形板状のフランジ部ＦＬ２に段差部ＳＴを有する開口ＨＬを形成しており、開口ＨＬ内の段差部ＳＴに、フランジ部ＦＬ１を保持されるようにして、本発明のガラス製又はプラスチック製の第１の対物光学素子ＯＬ１が光軸方向から組み付けられ、接着等により一体化されて、第１の対物光学素子ＯＬ１と第２の対物光学素子ＯＬ２が並列になった光学素子ユニットＯＥが形成される。
【００６６】
図６は、第１の対物光学素子と第２の対物光学素子とを係合して一体的に形成している光学素子ユニットの別の例を示している。プラスチック製の第２の対物光学素子ＯＬ２が、その矩形板状のフランジ部ＦＬ２に段差部ＳＴを有する切欠ＣＴを形成しており、切欠ＣＴ内の段差部ＳＴに、フランジ部ＦＬ１を保持されるようにして、本発明のガラス製又はプラスチック製の第１の対物光学素子ＯＬ１が光軸直交方向から組み付けられ、接着等により一体化されて、第１の対物光学素子ＯＬ１と第２の対物光学素子ＯＬ２が並列になった光学素子ユニットＯＥが形成される。
【００６７】
尚、図７に示すように、開口ＨＬ又は切欠ＣＴ内に段差ＳＴを形成することなく、第１の対物光学素子ＯＬ１のフランジ部ＦＬ１は、フランジ部ＦＬ２の上面で支持されても良い。或いは、図示していないが、ガラス製又はプラスチック製の第１の対物光学素子ＯＬ１と、プラスチック製の第２の対物光学素子ＯＬ２とを、別部材である保持部材に組み付けることで一体化しても良い。何れの場合も、保持部材が開口を有し、そこに対物光学素子部を嵌め込むように配置する事が好ましい。
【００６８】
光情報記録再生装置は、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。
【００６９】
ここで、光情報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。
【００７０】
上述した各方式を用いる光情報記録再生装置には、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。
【００７１】
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。
【発明の効果】
【００７２】
本発明によれば、例えばＤＶＤ／ＣＤに対して情報の記録又は再生が可能でありながら、簡単且つ低コストの構成で、ＢＤ及びＨＤに対して、複雑な機構を用いることなく、低コストで、同一の光束を用いるＢＤとＨＤの一つの対物光学素子での互換を可能とし、しかもエラー信号が発生しにくい光ピックアップ装置及び対物光学素子を提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７３】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図８は、第１光ディスクであるＢＤと第２光ディスクであるＨＤと第３光ディスクであるＤＶＤと第４光ディスクであるＣＤとに対して、適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができ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９は、図８の構成をIX-IX線で切断して矢印方向に見た図であり、ハウジング１に固定された部品を示している。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できる。なお、本発明は、本実施の形態に限られるものではない。
【００７４】
次に、本実施の形態にかかる光ピックアップ装置の動作について説明する。図８，９において、ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合、光源である第１半導体レーザ５を発光させると、そこから出射された波長λ１＝４０５ｎｍ前後のレーザ光束は、青紫色用偏光ビームスプリッタ６で反射され、更に立ち上げミラー４で反射されるが、一部は立ち上げミラー４を通過してモニター手段であるパワーモニタ７で検出され、その強度をモニターすることによって不図示の駆動回路を介して第１半導体レーザ５の出射光の強度調整が行われるようになっている。立ち上げミラー４で反射された光束は、コリメートレンズ３，λ／４波長板９を通過し、対物光学素子１０により、２次（又は−２次）の回折光と最周辺領域を通過した光束が情報記録面に集光される。
【００７５】
ＢＤの情報記録面から反射した光束は、対物光学素子１０，λ／４波長板９、コリメートレンズ３を通過し、立ち上げミラー４で反射され、青紫色用偏光ビームスプリッタ６、偏光ビームスプリッタ１１を通過し、サーボレンズ１２を介して、光検出器１３に入射するので、その出力信号を用いて、ＢＤに対して情報の記録／再生を行うことができる。
【００７６】
ここで、光検出器１３上での光スポットの形状変化、強度分布変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて、第１半導体レーザ５からの光束をＢＤの情報記録面上に結像するように、アクチュエータ１４により、対物光学素子１０をボビンと一体で、フォーカシング、トラッキング駆動できるようになっている。
【００７７】
次に、ＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合、光源である第１半導体レーザ５を発光させると、そこから出射された波長λ１＝４０５ｎｍ前後のレーザ光束は、青紫色用偏光ビームスプリッタ６で反射され、更に立ち上げミラー４で反射されるが、一部は立ち上げミラー４を通過してモニター手段であるパワーモニタ７で検出され、その強度をモニターすることによって不図示の駆動回路を介して第１半導体レーザ５の出射光の強度調整が行われるようになっている。立ち上げミラー４で反射された光束は、コリメートレンズ３，λ／４波長板９を通過し、対物光学素子１０により、−２次（又は２次）の回折光が情報記録面に集光される。
【００７８】
ＨＤの情報記録面から反射した光束は、対物光学素子１０，λ／４波長板９、コリメートレンズ３を通過し、立ち上げミラー４で反射され、青紫色用偏光ビームスプリッタ６、偏光ビームスプリッタ１１を通過し、サーボレンズ１２を介して、光検出器１３に入射するので、その出力信号を用いて、ＨＤに対して情報の記録／再生を行うことができる。
【００７９】
ここで、光検出器１３上での光スポットの形状変化、強度分布変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて、第１半導体レーザ５からの光束をＨＤの情報記録面上に結像するように、アクチュエータ１４により、対物光学素子１０をボビンと一体で、フォーカシング、トラッキング駆動できるようになっている。
【００８０】
ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合、２レーザ１パッケージ１５内の第２半導体レーザを発光させると、そこから出射された波長λ２＝６６０ｎｍ前後のレーザ光束は、ＣＤ用回折格子１６を通過し、偏光ビームスプリッタ１１で反射され、青紫色用偏光ビームスプリッタ６を通過し、更に立ち上げミラー４で反射されるが、一部は立ち上げミラー４を通過してパワーモニタ７で検出され、その強度をモニターすることによって不図示の駆動回路を介して第２半導体レーザの出射光の強度調整が行われるようになっている。立ち上げミラー４で反射された光束は、コリメートレンズ３，λ／４波長板９を通過し、対物光学素子１０により、１次回折光がＤＶＤの情報記録面に集光される。
【００８１】
ＤＶＤの情報記録面から反射した光束は、対物光学素子１０，λ／４波長板９、コリメートレンズ３を通過し、立ち上げミラー４で反射され、青紫色用偏光ビームスプリッタ６、偏光ビームスプリッタ１１を通過し、サーボレンズ１２を介して、光検出器１３に入射するので、その出力信号を用いて、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行うことができる。
【００８２】
ここで、光検出器１３上での光スポットの形状変化、強度分布変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて、第２半導体レーザからの光束をＤＶＤの情報記録面上に結像するように、アクチュエータ１４により、対物光学素子１０をボビンと一体で、フォーカシング、トラッキング駆動できるようになっている。
【００８３】
ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合、２レーザ１パッケージ１５内の第３半導体レーザを発光させると、そこから出射された波長λ３＝７８５ｎｍ前後のレーザ光束は、ＣＤ用回折格子１６に入射して、トラッキング信号用の±１次回折光を生成する。かかるレーザ光束は、偏光ビームスプリッタ１１で反射され、青紫色用偏光ビームスプリッタ６を通過し、更に立ち上げミラー４で反射されるが、一部は立ち上げミラー４を通過してパワーモニタ７で検出され、その強度をモニターすることによって不図示の駆動回路を介して第３半導体レーザの出射光の強度調整が行われるようになっている。立ち上げミラー４で反射された光束は、コリメートレンズ３，λ／４波長板９を通過し、対物光学素子１０により、１次回折光がＣＤの情報記録面に集光される。
【００８４】
ＣＤの情報記録面から反射した光束は、対物光学素子１０，λ／４波長板９、コリメートレンズ３を通過し、立ち上げミラー４で反射され、青紫色用偏光ビームスプリッタ６、偏光ビームスプリッタ１１を通過し、サーボレンズ１２を介して、光検出器１３に入射するので、その出力信号を用いて、ＣＤに対して情報の記録／再生を行うことができる。
【００８５】
ここで、光検出器１３上での光スポットの形状変化、強度分布変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて、第３半導体レーザからの光束をＣＤの情報記録面上に結像するように、アクチュエータ１４により、対物光学素子１０をボビンと一体で、フォーカシング、トラッキング駆動できるようになっている。
【００８６】
（実施例）  
次に、上述の実施の形態に用いることができる対物光学素子の実施例について説明する。以下の実施例では、第１光ディスクはＢＤ、第２光ディスクはＨＤである。ここで、回折効率の計算態様について説明する。まず、ＢＤ使用時における光路差付与構造の回折効率をη１とし、ＨＤ使用時における光路差付与構造の回折効率をη２とし、（BD使用時のスポット光量）／（HD使用時のスポット光量）＝Ｒとし、ＢＤ使用時のスポットの中心強度をI1とし、ＨＤ使用時のスポットの中心強度をI2とする。
【００８７】
更に、対物光学素子において、BDとHDとの共用領域である中心領域と周辺領域との面積は、BDのNA0.85、HDのNA0.65から、最周辺領域を含む全面積の58%になる。また最周辺領域は全面積の42%になる。ここで、BDで用いる光量は、最周辺領域のすべてと共用領域のη１%との和であり、HDで用いる光量は共用領域のη2%として、
R=（42%＋58%×η1）／（５８％×η2)
となる。
【００８８】
また、スポットの中心強度についてはアポダイゼーションの違いを省略して
I1/I2=（0.85/0.65)＾2×R=1.71R
となる。以上から、各実施例について以下の数値を得る。
【００８９】
（実施例１）
対物光学素子１０は、光源側の光学面が、光軸を含む中央領域と、中央領域の周囲の周辺領域と、周辺領域の周囲の最周辺領域とに分けられており、中央領域と周辺領域には光路差付与構造が設けられている。対物光学素子１０の中央領域と周辺領域の境界は、ＣＤの像側開口数ＮＡ３に相当する部分に形成されている。また、対物光学素子１０の周辺領域と最周辺領域の境界は、ＨＤ／ＤＶＤの像側開口数ＮＡ２に相当する部分に形成されている。対物光学素子１０の最周辺領域は、ＮＡ２以上且つＢＤの像側開口数ＮＡ１に相当する部分に形成されている。
【００９０】
対物光学素子１０の中央領域から発生した第１光束の２次回折光は、ＢＤの情報記録面に集光し、中央領域から発生した第１光束の−２次回折光は、ＨＤの情報記録面に集光し、中央領域から発生した第２光束の１次回折光は、ＤＶＤの情報記録面に集光し、中央領域から発生した第３光束の１次回折光は、ＣＤの情報記録面に集光する。
【００９１】
対物光学素子１０の周辺領域から発生した第１光束の２次回折光は、ＢＤ又の情報記録面に集光し、周辺領域から発生した第１光束の−２次回折光は、ＨＤの情報記録面に集光し、周辺領域から発生した第２光束の１次回折光は、ＤＶＤの情報記録面に集光するが、周辺領域を通過した第３光束は、ＣＤの情報記録面に集光せずフレアとなる。
【００９２】
対物光学素子１０の最周辺領域を通過した第１光束は、ＢＤの情報記録面に集光するが、ＨＤの情報記録面に集光せずフレアとなり、最周辺領域を通過した第２光束は、ＤＶＤの情報記録面に集光せずフレアとなり、最周辺領域を通過した第３光束は、ＣＤの情報記録面せずフレアとなる。
【００９３】
図１０は中央領域および周辺領域の光路差付与構造の模式図である。この構造について、実施例１では、マルチレベル構造のレベル数は４、1段の深さDは0.5λ1／(n-1)  （ただしnは波長λ１における対物光学素子の屈折率）、レベル面が包絡面となす傾きは図のΔＤ／Ｄで表すこととし、実施例１では0すなわち傾いていない。
【００９４】
この光路差付与構造に、波長λ１＝４０５ｎｍの第１光束が入射したとき、＋２次および−２次の回折光の回折効率はともに４１％、波長λ２＝６５５ｎｍの第２光束が入射したときは、１次回折光の回折効率は７２％、波長λ３＝７８５ｎｍの第３光束が入射したときは、１次回折光の回折効率は８１％である。
【００９５】
回折効率の比は中央領域、周辺領域とも、η１／η２＝１．０である。又、スポット強度の比は  Ｉ１／Ｉ２＝４．８である。
【００９６】
（実施例２）
実施例１において中央領域、周辺領域の光路差付与構造をΔＤ／Ｄ＝＋０．１０傾けた例である。この光路差付与構造に、波長λ１＝４０５ｎｍの第１光束が入射したとき、＋２次および−２次の回折光の回折効率はそれぞれ、３３％，４９％、波長λ２＝６５５ｎｍの第２光束が入射したときは、１次回折光の回折効率は７６％、波長λ３＝７８５ｎｍの第３光束が入射したときは、１次回折光の回折効率は８４％である。またη１／η２＝０．６７、Ｉ１／Ｉ２＝２．２である。
【００９７】
（実施例３）
実施例１において中央領域、周辺領域の光路差付与構造をΔＤ／Ｄ＝−０．１２傾けた例である。この光路差付与構造に、波長λ１＝４０５ｎｍの第１光束が入射したとき、＋２次および−２次の回折光の回折効率はそれぞれ、５１％、３１％、波長λ２＝６５５ｎｍの第２光束が入射したときは、１次回折光の回折効率は６８％、波長λ３＝７８５ｎｍの第３光束が入射したときは、１次回折光の回折効率は７７％である。またη１／η２＝１．６、Ｉ１／Ｉ２＝６．８である。
【００９８】
（実施例４）
実施例４は中央領域および周辺領域の光路差付与構造において、マルチレベル構造のレベル数は６、1段の深さDは0.5λ1／(n-1)  とした例である。レベル面は包絡面とは傾いていない。対物光学素子１０の中央領域から発生した第１光束の３次回折光は、ＢＤの情報記録面に集光し、中央領域から発生した第１光束の−３次回折光は、ＨＤの情報記録面に集光し、中央領域から発生した第２光束の２次回折光は、ＤＶＤの情報記録面に集光し、中央領域から発生した第３光束の１次回折光は、ＣＤの情報記録面に集光する。
【００９９】
この光路差付与構造に、波長λ１＝４０５ｎｍの第１光束が入射したとき、＋３次および−３次の回折光の回折効率はそれぞれ、４１％、４１％、波長λ２＝６５５ｎｍの第２光束が入射したときは、２次回折光の回折効率は５９％、波長λ３＝７８５ｎｍの第３光束が入射したときは、１次回折光の回折効率は４０％である。またη１／η２＝１．０、Ｉ１／Ｉ２＝４．８である。
【０１００】
各実施例の値を表１にまとめて示す。尚、回折効率の計算値はスカラー計算で求めた値である。
【０１０１】
【表１】
2009259350.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明にかかる対物光学素子の一例の拡大断面図である。
【図２】光路差付与構造の断面図である。
【図３】本発明に係る対物光学素子の一例の断面図である。
【図４】本発明に係る光学素子ユニットの一例の断面図である。
【図５】本発明に係る光学素子ユニットの一例の概略斜視図である。
【図６】本発明に係る光学素子ユニットの一例の概略斜視図である。
【図７】本発明に係る光学素子ユニットの一例の概略断面図である。
【図８】本実施の形態の光ピックアップ装置の構成を概略的に示す図である。
【図９】図９の構成をIX-IX線で切断して矢印方向に見た図である。
【図１０】本発明の実施例の中央領域、周辺領域における光路差付与構造を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１ ハウジング
３ コリメートレンズ
４ ミラー
５ 半導体レーザ
６ 青紫色用偏光ビームスプリッタ
７ パワーモニタ
９ λ／４波長板
１０ 対物光学素子
１１ 偏光ビームスプリッタ
１２ サーボレンズ
１３ 光検出器
１４ アクチュエータ
１５ パッケージ
１６ ＣＤ用回折格子
【図１】
2009259350.tif 000004
【図２】
2009259350.tif 000005
【図３】
2009259350.tif 000006
【図４】
2009259350.tif 000007
【図５】
2009259350.tif 000008
【図６】
2009259350.tif 000009
【図７】
2009259350.tif 000010
【図８】
2009259350.tif 000011
【図９】
2009259350.tif 000012
【図１０】
2009259350.tif 000013