(57)【要約】      （修正有）【課題】異なる３種類の波長を用いて複数種類の光ディスクに対して記録、再生を行う光ピックアップで、構成部品を共通化し、各フォーマットに対応する適切なフォーカス引き込み範囲を設定する。【解決手段】  厚さの異なる保護層を有する第１乃至第３の光ディスクに対応する第１乃至第３の波長の光ビームを出射する各出射部と、各光ビームを光ディスクの信号記録面上に集光する集光光学デバイス３６と、光軸方向の位置に応じて光ビームを所定の発散角となるように変換する発散角変換素子３７と共通の受光部４０を有する光検出器４１とを備え、集光光学デバイスは、略平行光とされた第１の波長の光ビームを第１の光ディスクの信号記録面に集光し、所定の拡散光とされた第２の波長の光ビームを第２の光ディスクの信号記録面に集光し、所定の拡散光とされた第３の波長の光ビームを第３の光ディスクの信号記録面に集光するように形成されている。【選択図】図２
2009129502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の厚さで形成された保護層を有する第１の光ディスクと、上記第１の厚さより大きな第２の厚さで形成された保護層を有する第２の光ディスクと、上記第２の厚さより大きな第３の厚さで形成された保護層を有する第３の光ディスクとに対して対応する波長の光ビームを選択的に照射することにより情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップにおいて、
上記第１の光ディスクに対応した第１の波長の光ビームを出射する第１の出射部と、
上記第２の光ディスクに対応し且つ上記第１の波長より長い第２の波長の光ビームを出射する第２の出射部と、
上記第３の光ディスクに対応し且つ上記第２の波長より長い第３の波長の光ビームを出射する第３の出射部と、
上記第１乃至第３の波長の光ビームをそれぞれ対応する光ディスクの信号記録面上に集光する集光光学デバイスと、
上記第１乃至第３の出射部と、上記集光光学デバイスとの間の光路上に配置され且つ光軸方向に移動可能とされ、移動された光軸方向の位置に応じて第１乃至第３の波長の光ビームの発散角を所定の発散角となるように変換する発散角変換素子と、
上記光ディスクで反射された戻りの第１乃至第３の波長の光ビームを受光する共通の受光部を有する光検出器とを備え、
上記集光光学デバイスは、上記発散角変換素子により発散角を変換され略平行光とされた第１の波長の光ビームを上記第１の光ディスクの信号記録面に良好に集光し、上記発散角変換素子により発散角を変換され所定の発散角の拡散光とされた第２の波長の光ビームを上記第２の光ディスクの信号記録面に良好に集光し、上記発散角変換素子により発散角を変換され所定の発散角の拡散光とされた第３の波長の光ビームを上記第３の光ディスクの信号記録面に良好に集光するように形成されている光ピックアップ。
【請求項２】
上記第２の波長の光ビームは、上記集光光学デバイスへの入射倍率ｍ２が、−１／４０≦ｍ２≦−１／２００の関係式を満たすように上記集光光学デバイスに入射され、
上記第３の波長の光ビームは、上記集光光学デバイスへの入射倍率ｍ３が、−１／４０≦ｍ３≦−１／２００の関係式を満たすように上記集光光学デバイスに入射される請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項３】
上記光路分離手段と上記受光部との間には、少なくとも上記戻りの第１乃至第３の波長の光ビームの発散角を変換して上記受光部上に集光させるマルチレンズが設けられ、
上記発散角変換素子を構成する材料の材料分散１／νｃｌと、上記マルチレンズを構成する材料の材料分散１／νｍｌとが、（νｍｌ／νｃｌ）≦１の関係式を満たすように、上記発散角変換素子及び上記マルチレンズが構成されている請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項４】
上記第１の出射部は、第１の光源部に設けられ、
上記第２の出射部と、上記第３の出射部とは、上記第１の光源部とは異なる位置に配置される第２の光源部に設けられ、
上記第２の出射部と、上記第３の出射部とは、この第２及び第３の出射部から出射される光ビームの光軸に直交する同一平面内に各発光点が位置するように配置されている請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項５】
上記集光光学デバイスは、少なくとも一方の面に各波長の光ビームの収差を低減する回折構造を有する対物レンズである請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項６】
上記集光光学デバイスは、対物レンズと、
上記対物レンズで光ディスクに集光される光ビームの入射側の位置に設けられ、上記対物レンズにより光ディスクに集光される各波長の光ビームの収差を低減する回折光学素子とからなる請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項７】
上記発散角変換素子は、上記第１の波長の光ビームが入射される場合には、この光ビームの発散角を変換して平行光となるようにして出射させる位置に移動され、上記第２の波長の光ビームが入射される場合には、この光ビームの発散角を変換して所定の発散角の拡散光となるようにして出射させる位置に移動され、上記第３の波長の光ビームが入射される場合には、この光ビームの発散角を変換して所定の発散角の拡散光となるようにして出射させる位置に移動され、
上記集光光学デバイスは、上記発散角変換素子によりそれぞれ所定の発散角となるように変換された第１乃至第３の波長の光ビームをそれぞれ対応する光ディスクの信号記録面に良好に集光できるように形成されている請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項８】
第１の厚さで形成された保護層を有する第１の光ディスクと、上記第１の厚さより大きな第２の厚さで形成された保護層を有する第２の光ディスクと、上記第２の厚さより大きな第３の厚さで形成された保護層を有する第３の光ディスクとから任意に選択される光ディスクを保持して回転駆動する駆動手段と、
上記駆動手段によって回転駆動される光ディスクに対し対応する波長の光ビームを選択的に照射することにより情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップとを有する光ディスク装置において、
上記光ピックアップは、上記第１の光ディスクに対応した第１の波長の光ビームを出射する第１の出射部と、
上記第２の光ディスクに対応し且つ上記第１の波長より長い第２の波長の光ビームを出射する第２の出射部と、
上記第３の光ディスクに対応し且つ上記第２の波長より長い第３の波長の光ビームを出射する第３の出射部と、
上記第１乃至第３の波長の光ビームをそれぞれ対応する光ディスクの信号記録面上に集光する集光光学デバイスと、
上記第１乃至第３の出射部と、上記集光光学デバイスとの間の光路上に配置され且つ光軸方向に移動可能とされ、移動された光軸方向の位置に応じて第１乃至第３の波長の光ビームの発散角を所定の発散角となるように変換する発散角変換素子と、
上記光ディスクで反射された戻りの第１乃至第３の波長の光ビームを受光する共通の受光部を有する光検出器とを備え、
上記集光光学デバイスは、上記発散角変換素子により発散角を変換され略平行光とされた第１の波長の光ビームを上記第１の光ディスクの信号記録面に良好に集光し、上記発散角変換素子により発散角を変換され所定の発散角の拡散光とされた第２の波長の光ビームを上記第２の光ディスクの信号記録面に良好に集光し、上記発散角変換素子により発散角を変換され所定の発散角の拡散光とされた第３の波長の光ビームを上記第３の光ディスクの信号記録面に良好に集光するように形成されている光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる３種類の光ディスクに対して情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ及びこれを用いた光ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代光ディスクフォーマットとして、青紫色半導体レーザによる波長４０５ｎｍ程度の光ビームを用いて信号の記録再生を行う高密度記録が可能な光ディスク（以下、「高密度記録光ディスク」という。）が提案されている。この高密度記録光ディスクは、信号記録層を保護する保護層（カバー層）の厚さを薄く、例えば０．１ｍｍとした構造のものが提案されている。
【０００３】
これらの高密度記録光ディスクに対応する光ピックアップを提供するに際して、従来の使用波長が７８５ｎｍ付近であるＣＤ（Compact Disc）、使用波長が６５５ｎｍ付近であるＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等のフォーマットの異なる光ディスクとの互換性を有するものが望まれる。このように、ディスク構造及びこれに伴うレーザ仕様が異なるフォーマットの光ディスク間の互換性を有する光ピックアップ及び光ディスク装置が必要とされる。
【０００４】
ところで、上述したような高密度記録光ディスク並びにＤＶＤ，ＣＤ等の光ディスクには、それぞれ、普及するメディアやこれを記録再生する装置の統一性・互換性を守るための規格（フォーマット）が存在する。これらの規格書（フォーマットブック）には、製品技術に関して、さまざまな要求事項が記載されているが、上述したような異なる３種類の光ディスクに対して、情報信号の記録又は再生を実現する所謂３波長互換を実現するためには、特にその記載事項の一つであるフォーカスサーボ等のためのサーボ信号に対する要求事項を満足することが重要となってくる。
【０００５】
上述したような３波長互換を行う場合には、ＤＶＤ、ＣＤ等の光ディスクに対する従来のシステムに加えて、高密度記録光ディスクに対するシステムを実現可能とする必要があり、そのためには、複数種類のフォーマットに対応したフォーカスサーボに適したフォーカスエラー信号の要求仕様を満たす必要がある。そして、このような複数種類のフォーマットで決められた光ディスクの仕様の違いにより、それぞれの光ディスクのフォーマットに対応したフォーカスサーボに適したフォーカスエラー信号の要求仕様が、異なっている。
【０００６】
特に、フォーカスエラー信号の波形は、光ピックアップの光学系及び電気系と関わり合いが深く、光学系の復路系の倍率（以下、「復路倍率」ともいう。）でＳ字波形の引き込み範囲（以下、「フォーカス引き込み範囲」ともいう。）という指標が制約されることとなる。そして、このフォーカス引き込み範囲が各光ディスクのフォーマットに適合しない場合には、フォーカスサーボの感度が低下したり、フォーカス外れが発生し適切なフォーカスサーボを行うことができず、これにより、記録・再生を良好に行うことができないといった問題が発生するおそれがあった。使用波長としての３波長それぞれにおいて適切なフォーカス引き込み範囲を与えるためには、それぞれ最適な復路倍率に設定する必要がある。復路倍率は、主に対物レンズの焦点距離、対物レンズへの入射倍率、その他の復路光学系に配置される光学部品の焦点距離により決まる。以上のようなことに鑑みて、従来は、図１２に示すように、各波長間で所定の復路倍率差を与えるために焦点距離の異なる対物レンズを２つ以上設ける方法や、図１３に示すように、受光素子を２つ以上用い、復路系の共通光路以外の光路に曲率の異なるカップリングレンズとしてのマルチレンズを個別に配置する方法等が用いられ、又は検討されてきた。ここで、図１２及び図１３に示す従来検討されてきた光ピックアップの構成について説明する。
【０００７】
図１２に示す光ピックアップ１３０は、２種類の対物レンズ１３４Ａ，１３４Ｂを設けることにより、異なる種類の光ディスクの記録及び／又は再生を実現するものであり、ＣＤ等の光ディスクに対して波長７８５ｎｍ程度の光ビームを出射する出射部と、ＤＶＤ等の光ディスクに対して波長６５５ｎｍ程度の光ビームを出射する出射部とを有するレーザダイオード等の光源部１３２と、高密度記録光ディスクに対して波長４０５ｎｍ程度の光ビームを出射する出射部を有するレーザダイオード等の光源部１３１と、ＤＶＤ、ＣＤ等の光ディスク用の対物レンズ１３４Ｂと、高密度記録光ディスク用の対物レンズ１３４Ａとを備える。また、この光ピックアップ１３０は、コリメータレンズ１３７Ａ，１３７Ｂ、１／４波長板１４５Ａ，１４５Ｂ、立ち上げミラー１４６Ａ，１４６Ｂ、ビームスプリッタ１３８，１３９、グレーティング１４３，１４４、光検出器１４１、マルチレンズ１４２等を備える。
【０００８】
光源部１３２より出射された波長７８５ｎｍ程度の光ビームは、ビームスプリッタ１３８、ビームスプリッタ１３９を透過し、対物レンズ１３４Ｂへと入射する。この対物レンズ１３４Ｂによって厚さ１．１ｍｍの保護層（カバー層）を有する光ディスクの信号記録面に集光される。
【０００９】
同様に、光源部１３２より出射された波長６５５ｎｍ程度の光ビームは、まったく同一の光路によって対物レンズ１３４Ｂへと入射し、厚さ０．６ｍｍの保護層を有する光ディスクの信号記録面に集光される。光ディスクの信号記録面で反射された波長７８５ｎｍ及び波長６５５ｎｍの戻り光は、ビームスプリッタ１３９を経て、フォトディテクタ等を有する光検出器１４１で検出される。
【００１０】
光源部１３１より出射された波長４０５ｎｍ程度の光ビームは、ビームスプリッタ１３８で反射され、ビームスプリッタ１３９を経て対物レンズ１３４Ａへと入射する。この対物レンズ１３４Ａによって厚さ約０．１ｍｍの保護層を有する光ディスクの信号記録面に集光される。光ディスクの信号記録面で反射された波長４０５ｎｍの戻り光は、ビームスプリッタ１３９を経て、光検出器１４１で検出される。
【００１１】
この光ピックアップ１３０の復路光学系において、ＤＶＤ／ＣＤ用の対物レンズ１３４Ｂと、高密度記録光ディスク用の対物レンズ１３４Ａとの焦点距離等を適宜調整することにより、ＤＶＤ及びＣＤ等の光ディスク用の波長７８５ｎｍ及び波長６５５ｎｍの光ビームの復路倍率と、高密度記録光ディスク用の波長４０５ｎｍの光ビームの復路倍率とを設定して、各波長それぞれにおいて適切なフォーカス引き込み範囲を与えることができる。
【００１２】
以上のような図１２に示す光ピックアップ１３０は、上述のようなＤＶＤ／ＣＤ用の対物レンズ１３４Ｂと、高密度記録光ディスク用の対物レンズ１３４Ａとの２種類の対物レンズを設けることにより、異なる３種類の光ディスクの記録及び／又は再生を実現するとともに、各光ディスクに対して適切なフォーカス引き込み範囲を設定し、すなわち、複数種類の光ディスク間の互換を実現する。
【００１３】
しかし、図１２に示す光ピックアップ１３０は、部品点数が増加することや、２つの対物レンズ１３４Ａ，１３４Ｂを対物レンズ駆動用のアクチュエータに搭載する必要があるため、アクチュエータの重量が増大し、感度が低下する等の問題があった。これに対し、上述のような問題を解消するため、３波長の光ビームに対応する共通の対物レンズを有する図１３に示す光ピックアップ１６０が検討されている。
【００１４】
図１３に示す光ピックアップ１６０は、ＣＤ等の光ディスクに対して波長７８５ｎｍ程度の光ビームを出射する出射部を有するレーザダイオード等の光源部１６３と、ＤＶＤ等の光ディスクに対して波長６５５ｎｍ程度の光ビームを出射する出射部を有するレーザダイオード等の光源部１６２と、高密度記録光ディスクに対して波長４０５ｎｍ程度の光ビームを出射する出射部を有するレーザダイオード等の光源部１６１と、高密度記録光ディスク、ＤＶＤ、ＣＤ用の共通の対物レンズ１６４と、収差補正用の回折光学素子１６５とを備える。
【００１５】
また、この光ピックアップ１６０は、可動コリメータレンズ１６７、１／４波長板１７５、立ち上げミラー１７６、ビームスプリッタ１６８Ａ，１６８Ｂ，１６９Ａ、グレーティング１７３Ａ，１７３Ｂ，１７３Ｃ等を備える。
【００１６】
さらに、この光ピックアップ１６０は、復路の光路中に、ＤＶＤ、ＣＤ等の光ディスク用の戻り光検出系としてマルチレンズ１７２Ｂ及び光検出器１７１Ｂと、高密度記録光ディスク用の戻り光検出系としてマルチレンズ１７２Ａ及び光検出器１７１Ａと、それぞれの戻り光検出系に所定の光ビームを導くビームスプリッタ１６９Ｂとを備える。
【００１７】
光源部１６３より出射された波長７８５ｎｍ程度の光ビームは、ビームスプリッタ１６８Ｂで反射され、ビームスプリッタ１６９Ａを透過して対物レンズ１６４へと入射する。この対物レンズ１６４によって厚さ１．１ｍｍ程度の保護層を有する光ディスクの信号記録面に集光される。
【００１８】
光源部１６２より出射された波長６５５ｎｍ程度の光ビームは、ビームスプリッタ１６８Ａで反射され、ビームスプリッタ１６８Ｂ，１６９Ａを透過して対物レンズ１６４へと入射する。この対物レンズ１６４によって厚さ０．６ｍｍの保護層を有する光ディスクの信号記録面に集光される。光ディスクの信号記録面で反射された波長７８５ｎｍ及び波長６５５ｎｍの戻り光は、ビームスプリッタ１６９Ａを経て、ビームスプリッタ１６９Ｂで反射されて、マルチレンズ１７２Ｂによりフォトディテクタ等を有する光検出器１７１Ｂで検出される。
【００１９】
光源部１６１より出射された波長４０５ｎｍ程度の光ビームは、ビームスプリッタ１６８Ａ，１６８Ｂ，１６９Ａを透過され、対物レンズ１６４へと入射する。この対物レンズ１６４によって厚さ約０．１ｍｍの保護層を有する光ディスクの信号記録面に集光される。光ディスクの信号記録面で反射された波長４０５ｎｍの戻り光は、ビームスプリッタ１６９Ａを経て、ビームスプリッタ１６９Ｂを透過されて、マルチレンズ１７２Ａによりフォトディテクタ等を有する光検出器１７１Ａで検出される。
【００２０】
この光ピックアップ１６０の復路光学系において、ＤＶＤ／ＣＤ用のマルチレンズ１７２Ｂと、高密度記録光ディスク用のマルチレンズ１７２Ａとの焦点距離及び配置を適宜調整することにより、ＤＶＤ及びＣＤ等の光ディスク用の波長７８５ｎｍ及び波長６５５ｎｍの光ビームの復路倍率と、高密度記録光ディスク用の波長４０５ｎｍの光ビームの復路倍率とを設定して、各波長それぞれにおいて適切なフォーカス引き込み範囲を与えることができる。
【００２１】
以上のような図１３に示す光ピックアップ１６０は、３波長の光ビームに対応する対物レンズ１６４と、収差補正用の回折光学素子１６５とを設けることにより、異なる３種類の光ディスクの記録及び／又は再生を実現するとともに、各光ディスクに対して適切なフォーカス引き込み範囲を設定し、すなわち、複数種類の光ディスク間の互換を実現する。
【００２２】
しかし、図１３に示す光ピックアップ１６０は、受光素子を有する光検出器を２個設ける必要により部品点数が多くなり、低コスト化と小型化の面から問題がある。すなわち、かかる光ピックアップ１６０は、例えば、２つの光検出器が必要であるためにコストがかかるのみならず、これらの光検出器に対応する光ビームを分離して入射させるビームスプリッタ等の素子も必要となり、また、それぞれの光検出器の受光素子上に集光させる倍率変換レンズとしてのマルチレンズ等の部品も複数個必要となり、さらに配線も二箇所から引き回すために構成が複雑となり、これにより、全体としての構成が複雑になるとともに装置の小型化を妨げる等の問題があった。
【００２３】
このように、上述の図１２及び図１３に示す光ピックアップでは、部品点数が多くなり、光学系が複雑になるという問題があった。また、複数の対物レンズや受光素子を設けることで、それを調整する工程も増え、光ピックアップを作製するのに多大な時間を要し、装置の構成が複雑となったり、小型化の妨げとなるという問題があった。
【００２４】
このように、フォーカス引き込み範囲を適正なものとするという観点から各フォーマットに対応させた復路倍率を最適なものにすることと、各光ディスクに対応した各使用波長に対して対物レンズと受光素子とを共通化することにより、３波長互換と装置の小型化及び構成の簡素化とを可能にすることを両立させることは非常に困難であった。
【００２５】
【特許文献１】特開２００７−２２０２１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
本発明の目的は、異なる３種類の波長を用いて複数種類の光ディスクに対して記録及び／又は再生を行う光ピックアップであって、構成部品を共通化して構成の簡素化、装置の小型化を可能とするとともに、それぞれの光ディスクのフォーマットに対応する適切なフォーカス引き込み範囲とすることを可能として、構成の小型化と良好なサーボ信号を得て３波長互換を両立させることを可能とする光ピックアップ及びこれを用いた光ディスク装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明に係る光ピックアップは、第１の厚さで形成された保護層を有する第１の光ディスクと、上記第１の厚さより大きな第２の厚さで形成された保護層を有する第２の光ディスクと、上記第２の厚さより大きな第３の厚さで形成された保護層を有する第３の光ディスクとに対して対応する波長の光ビームを選択的に照射することにより情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップにおいて、上記第１の光ディスクに対応した第１の波長の光ビームを出射する第１の出射部と、上記第２の光ディスクに対応し且つ上記第１の波長より長い第２の波長の光ビームを出射する第２の出射部と、上記第３の光ディスクに対応し且つ上記第２の波長より長い第３の波長の光ビームを出射する第３の出射部と、上記第１乃至第３の波長の光ビームをそれぞれ対応する光ディスクの信号記録面上に集光する集光光学デバイスと、上記第１乃至第３の出射部と、上記集光光学デバイスとの間の光路上に配置され且つ光軸方向に移動可能とされ、移動された光軸方向の位置に応じて第１乃至第３の波長の光ビームの発散角を所定の発散角となるように変換する発散角変換素子と、上記光ディスクで反射された戻りの第１乃至第３の波長の光ビームを受光する共通の受光部を有する光検出器とを備え、上記集光光学デバイスは、上記発散角変換素子により発散角を変換され略平行光とされた第１の波長の光ビームを上記第１の光ディスクの信号記録面に良好に集光し、上記発散角変換素子により発散角を変換され所定の発散角の拡散光とされた第２の波長の光ビームを上記第２の光ディスクの信号記録面に良好に集光し、上記発散角変換素子により発散角を変換され所定の発散角の拡散光とされた第３の波長の光ビームを上記第３の光ディスクの信号記録面に良好に集光するように形成されている。
【００２８】
また、本発明に係る光ディスク装置は、第１の厚さで形成された保護層を有する第１の光ディスクと、上記第１の厚さより大きな第２の厚さで形成された保護層を有する第２の光ディスクと、上記第２の厚さより大きな第３の厚さで形成された保護層を有する第３の光ディスクとから任意に選択される光ディスクを保持して回転駆動する駆動手段と、上記駆動手段によって回転駆動される光ディスクに対し対応する波長の光ビームを選択的に照射することにより情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップとを有する光ディスク装置であり、この光ディスク装置に用いる光ピックアップとして、上述したようなものを用いたものである。
【発明の効果】
【００２９】
本発明は、３種類の使用波長に対応する共通の対物レンズと共通の受光素子を有する共通の光学系を用いて、各光ディスクに対して対応する波長の光ビームを集光するとともに、光ディスクからの反射光を検出して、複数種類の光ディスクに情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップの光学系において、それぞれの使用波長に応じて復路系の倍率を最適なものとすることができ、これにより、それぞれの各光ディスクのフォーマットに対応する適切なフォーカス引き込み範囲を設定することを可能とし、構成の簡素化及び装置の小型化を実現するとともに各光ディスクに対して良好な記録及び／又は再生を実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明を適用した光ピックアップを用いた光ディスク装置について、図面を参照して説明する。
【００３１】
本発明が適用された光ディスク装置１は、図１に示すように、光ディスク２から情報記録再生を行う光ピックアップ３と、光ディスク２を回転操作する駆動手段としてのスピンドルモータ４と、光ピックアップ３を光ディスク２の径方向に移動させる送りモータ５とを備えている。この光ディスク装置１は、フォーマットの異なる３種類の光ディスク及び記録層が積層化された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３規格間互換性を実現した光ディスク装置である。
【００３２】
ここで用いられる光ディスクは、例えば、発光波長が７８５ｎｍ程度の半導体レーザを用いたＣＤ(Compact Disc）、ＣＤ−Ｒ（Recordable）、ＣＤ−ＲＷ（ReWritable）等の光ディスクや、発光波長を６５５ｎｍ程度の半導体レーザを用いたＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＤＶＤ−Ｒ（Recordable）、ＤＶＤ−ＲＷ（ReWritable）、ＤＶＤ＋ＲＷ（ReWritable）等の光ディスクや、さらに発光波長が短い４０５ｎｍ程度（青紫色）の半導体レーザを用いた高密度記録が可能なＢＤ（Blu-ray Disc（登録商標））等の高密度記録光ディスクである。
【００３３】
特に、以下で光ディスク装置１により情報の再生又は記録を行う３種類の光ディスク２として、０．１ｍｍ程度の第１の厚さで形成された保護層を有し波長４０５ｎｍ程度の光ビームを記録再生光として使用する高密度記録が可能な上述したＢＤ等の第１の光ディスク１１と、０．６ｍｍ程度の第２の厚さで形成された保護層を有し波長６５５ｎｍ程度の光ビームを記録再生光として使用するＤＶＤ等の第２の光ディスク１２と、１．１ｍｍ程度の第３の厚さで形成された保護層を有し波長７８５ｎｍ程度の光ビームを記録再生光として使用するＣＤ等の第３の光ディスク１３とを用いるものとして説明する。
【００３４】
光ディスク装置１において、スピンドルモータ４及び送りモータ５は、ディスク種類判別手段ともなるシステムコントローラ７からの指令に基づいて制御されるサーボ制御部９によりディスク種類に応じて駆動制御されており、例えば、第１の光ディスク１１、第２の光ディスク１２、第３の光ディスク１３に応じて所定の回転数で駆動される。
【００３５】
光ピックアップ３は、３波長互換光学系を有する光ピックアップであり、規格の異なる光ディスクの記録層に対して異なる波長の光ビームを保護層側から照射するとともに、この光ビームの記録層における反射光を検出する。光ピックアップ３は、検出した反射光から各光ビームに対応する信号を出力する。
【００３６】
光ディスク装置１は、光ピックアップ３から出力された信号に基づいてフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、ＲＦ信号等を生成するプリアンプ１４と、プリアンプ１４からの信号を復調し又は外部コンピュータ１７等からの信号を変調するための信号変復調器及びエラー訂正符号ブロック（以下、信号変復調器＆ＥＣＣブロックと記す。）１５と、インターフェース１６と、Ｄ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器１８と、オーディオ・ビジュアル処理部１９と、オーディオ・ビジュアル信号入出力部２０とを備える。
【００３７】
このプリアンプ１４は、光検出器からの出力に基づいて、非点収差法等によってフォーカスエラー信号を生成し、また、３ビーム法、ＤＰＤ法、ＤＰＰ法等によってトラッキングエラー信号を生成し、更にＲＦ信号を生成し、ＲＦ信号を、信号変調＆ＥＣＣブロック１５に出力する。また、プリアンプ１４は、フォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号とをサーボ制御部９に出力する。
【００３８】
信号変調＆ＥＣＣブロック１５は、第１の光ディスクに対して、データの記録を行うとき、インタフェース１６又はＤ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器１８から入力されたディジタル信号に対して、ＬＤＣ−ＥＣＣ及びＢＩＳ等のエラー訂正方式によってエラー訂正処理を行い、次いで、１−７ＰＰ方式等の変調処理を行う。また、信号変調＆ＥＣＣブロック１５は、第２の光ディスクに対してデータを記録するとき、ＰＣ（Product Code）等のエラー訂正方式に従ってエラー訂正処理を行い、次いで、８−１６変調等の変調処理を行う。更に、信号変調＆ＥＣＣブロック１５は、第３の光ディスクに対してデータを記録するとき、ＣＩＲＣ等のエラー訂正方式によってエラー訂正処理を行い、次いで、８−１４変調処理等の変調処理を行う。そして、信号変調＆ＥＣＣブロック１５は、変調されたデータをレーザ制御部２１に出力する。更に、信号変調＆ＥＣＣブロック１５は、各光ディスクの再生を行うとき、プリアンプ１４から入力されたＲＦ信号に基づいて復調処理を行い、更に、エラー訂正処理を行って、インタフェース１６又はデータをＤ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器１８に出力する。
【００３９】
なお、データ圧縮してデータ記録するときには、圧縮伸長部を変調＆ＥＣＣブロック１５とインタフェース１６又はＤ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器１８との間に設けても良い。この場合、データは、ＭＰＥＧ２やＭＰＥＧ４といった方式でデータが圧縮される。
【００４０】
サーボ制御部９は、プリアンプ１４からフォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号が入力される。サーボ制御部９は、フォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号が０となるようなフォーカスサーボ信号やトラッキングサーボ信号を生成し、これらのサーボ信号に基づいて、対物レンズを駆動する２軸アクチュエータ等の対物レンズ駆動部を駆動制御する。また、プリアンプ１４からの出力より、同期信号等を検出して、ＣＬＶ（Constant Linear Velocity）やＣＡＶ（Constant Angular Velocity）、更にはこれらの組み合わせの方式等で、スピンドルモータをサーボ制御する。
【００４１】
レーザ制御部２１は、光ピックアップ３のレーザ光源を制御する。特に、この具体例では、レーザ制御部２１は、記録モード時と再生モード時とでレーザ光源の出力パワーを異ならせる制御を行っている。また、光ディスク２の種類に応じてもレーザ光源の出力パワーを異ならせる制御を行っている。レーザ制御部２１は、ディスク種類判別部２２によって検出された光ディスク２の種類に応じて光ピックアップ３のレーザ光源を切り換えている。
【００４２】
ディスク種類判別部２２は、第１〜第３の光ディスク１１，１２，１３の間の表面反射率、形状的及び外形的な違い等から反射光量の変化を検出し光ディスク２の異なるフォーマットを検出することができる。
【００４３】
光ディスク装置１を構成する各ブロックは、ディスク種類判別部２２における検出結果に応じて、装着される光ディスク２の仕様に基づく信号処理ができるように構成されている。
【００４４】
システムコントローラ７は、ディスク種類判別部２２で判別された光ディスクの種類に応じて装置全体を制御する。また、システムコントローラ７は、ユーザからの操作入力に応じて、光ディスク最内周にあるプリマスタードピットやグルーブ等に記録されたアドレス情報や目録情報（Table Of Contents；ＴＯＣ）に基づいて、記録再生を行う光ディスクの記録位置や再生位置を特定し、特定した位置に基づいて、各部を制御する。
【００４５】
以上のように構成された光ディスク装置１は、スピンドルモータ４によって、光ディスク２を回転操作し、サーボ制御部９からの制御信号に応じて送りモータ５を駆動制御し、光ピックアップ３を光ディスク２の所望の記録トラックに対応する位置に移動することで、光ディスク２に対して情報の記録再生を行う。
【００４６】
具体的には、光ディスク装置１により記録再生するときには、サーボ制御部９は、ＣＡＶやＣＬＶやこれらの組み合わせで光ディスク２を回転する。光ピックアップ３は、光源から光ビームを照射して光検出器により光ディスク２からの戻りの光ビームを検出し、フォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号を生成し、これらフォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号に基づいて対物レンズ駆動機構により対物レンズを駆動してフォーカスサーボ及びトラッキングサーボを行う。
【００４７】
また、光ディスク装置１により記録する際には、外部コンピュータ１７からの信号がインターフェース１６を介して信号変復調＆ＥＣＣブロック１５に入力される。信号変復調＆ＥＣＣブロック１５は、インターフェース１６又はＡ／Ｄ変換器１８から入力されたディジタルデータに対して上述したような所定のエラー訂正符号を付加し、更に所定の変調処理を行った後に記録信号を生成する。レーザ制御部２１は、信号変復調＆ＥＣＣブロック１５で生成された記録信号に基づいて、光ピックアップ３のレーザ光源を制御して、所定の光ディスクに記録する。
【００４８】
また、光ディスク２に記録された情報を光ディスク装置１により再生する際には、光検出器で検出された信号に対して、信号変復調＆ＥＣＣブロック１５が復調処理を行う。信号変復調＆ＥＣＣブロック１５により復調された記録信号がコンピュータのデータストレージ用であれば、インターフェース１６を介して外部コンピュータ１７に出力される。これにより、外部コンピュータ１７は、光ディスク２に記録された信号に基づいて動作することができる。また、信号変復調＆ＥＣＣブロック１５により復調された記録信号がオーディオビジュアル用であれば、Ｄ／Ａ変換器１８でデジタルアナログ変換され、オーディオビジュアル処理部１９に供給される。そしてオーディオビジュアル処理部１９でオーディオビジュアル処理が行われ、オーディオビジュアル信号入出力部２０を介して、図示しない外部のスピーカやモニターに出力される。
【００４９】
ここで、上述した記録再生用光ピックアップ３について詳しく説明する。
【００５０】
本発明を適用した光ピックアップ３は、図２に示すように、第１の波長の光ビームを出射する第１の出射部を有する第１の光源部３１と、第１の波長より長い第２の波長の光ビームを出射する第２の出射部と、第２の波長より長い第３の波長の光ビームを出射する第３の出射部とを有する第２の光源部３２と、この第１乃至第３の出射部から出射された光ビームを光ディスク２の信号記録面上に集光する集光光学デバイス３６を構成する対物レンズ３４及び回折光学素子３５と、第１乃至第３の出射部と、集光光学デバイス３６との間の光路上に配置され且つ光軸方向に移動可能とされ、第１乃至第３の波長の光ビームの発散角を変換して略平行光の状態又は所定の発散角を有する状態となるように調整して出射させる発散角変換素子としてのコリメータレンズ３７とを備える。
【００５１】
また、光ピックアップ３は、対物レンズ３４により光ディスク２の信号記録面に集光されてこの信号記録面で反射された戻りの第１乃至第３の波長の光ビーム（以下、「復路の光ビーム」ともいう。）の光路を第１乃至第３の出射部から出射された往路の各光ビームの光路とを分離する光路分離手段として機能する第１及び第２のビームスプリッタ３８，３９と、この第１及び第２のビームスプリッタ３８，３９により分離された復路（戻り）の第１乃至第３の波長の光ビームを受光する共通の受光部４０を有する光検出器４１と、第１のビームスプリッタ３８と受光部４０との間に設けられ、第１のビームスプリッタ３８からの復路の第１乃至第３の波長の光ビームを受光部４０の受光面に集光させるカップリングレンズとして機能するマルチレンズ４２とを備える。
【００５２】
また、光ピックアップ３は、第１の光源部３１の第１の出射部と第１のビームスプリッタ３８との間に設けられ、第１の出射部から出射された第１の波長の光ビームをトラッキングエラー信号等の検出のために３ビームに回折する第１のグレーティング４３と、第２の光源部３２の第２及び第３の出射部と第２のビームスプリッタ３９との間に設けられ、第２及び第３の出射部から出射された第２及び第３の波長の光ビームをそれぞれトラッキングエラー信号等の検出のために３ビームに回折する第２のグレーティング４４とを備える。
【００５３】
さらに、光ピックアップ３は、コリメータレンズ３７と対物レンズ３４との間に設けられ、入射した第１乃至第３の波長の光ビームに１／４波長の位相差を与える１／４波長板４５と、対物レンズ３４と１／４波長板４５との間に設けられ、対物レンズ３４及び回折光学素子３５の光軸に直交する平面内で上述した光学部品を経由された光ビームを反射して立ち上げることにより対物レンズ３４及び回折光学素子３５の光軸方向に光ビームを出射させる立ち上げミラー４６とを有する。
【００５４】
第１の光源部３１は、第１の光ディスク１１に対して４０５ｎｍ程度の第１の波長の光ビームを出射する第１の出射部を有する。第２の光源部３２は、第２の光ディスク１２に対して６５５ｎｍ程度の第２の波長の光ビームを出射する第２の出射部と、７８５ｎｍ程度の第３の光ディスクに対して第３の波長の光ビームを出射する第３の出射部とを有する。この第２の光源部３２において、第２及び第３の出射部は、この第２及び第３の出射部から出射される第２及び第３の波長の光ビームの光軸に直交する同一平面内に各発光点が位置するように配置されている。尚、ここでは、第１の出射部を第１の光源部３１に配置し、第２及び第３の出射部を第２の光源部３２に配置するように構成したが、これに限られるものではなく、第１乃至第３の出射部をそれぞれ別々の光源部３１，３２，３３に配置するように構成してもよいが、上述のように第２及び第３の出射部を共通の光源部に配置するように構成した方が構成の簡素化、装置の小型化に有利である。
【００５５】
第１のグレーティング４３は、第１の光源部３１と第１のビームスプリッタ３８との間に設けられ、第１の光源部３１の第１の出射部から出射された第１の波長の光ビームをトラッキングエラー信号等の検出のために３ビームに回折して第１のビームスプリッタ３８側に出射させる。
【００５６】
第２のグレーティング４４は、第２の光源部３２と第２のビームスプリッタ３９との間に設けられ、第２の光源部３２の第２及び第３の出射部から出射された第２及び第３の波長の光ビームをトラッキングエラー信号等の検出のためにそれぞれ３ビームに回折して第２のビームスプリッタ３９側に出射させる。この第２のグレーティング４４は、波長依存性を有する所謂２波長グレーティングであり、第２及び第３の波長の光ビームに対して所定の３ビームに回折する機能を有している。
【００５７】
第１のビームスプリッタ３８は、第１のグレーティング４３で回折され入射された第１の波長の光ビームを反射させて第２のビームスプリッタ３９側に出射させるとともに、復路の第１乃至第３の波長の光ビームを透過させてマルチレンズ４２側に出射させる分離面３８ａを有している。この分離面３８ａは、波長依存性、偏光依存性等を有して形成されることにより上述のような機能を発揮する。そして、第１のビームスプリッタ３８は、この分離面３８ａにより、復路の第１の波長の光ビームの光路と、第１の出射部から出射された往路の第１の波長の光ビームの光路とを分離する光路分離手段として機能する。
【００５８】
第２のビームスプリッタ３９は、第１のビームスプリッタ３８からの往路の第１の波長の光ビームを透過させてコリメータレンズ３７側に出射させ、第２のグレーティング４４からの往路の第２及び第３の波長の光ビームを反射させてコリメータレンズ３７側に出射させて導くとともに、復路の第１乃至第３の波長の光ビームを透過させて第１のビームスプリッタ３８側に出射させる合成分離面３９ａを有している。この合成分離面３９ａは、波長依存性、偏光依存性等を有して形成されることにより上述のような機能を発揮する。そして、第２のビームスプリッタ３９は、この合成分離面３９ａにより、往路の第１の波長の光ビームの光路と、往路の第２及び第３の波長の光ビームの光路とを合成してコリメータレンズ３７側に導く光路合成手段として機能する。また、第２のビームスプリッタ３９は、この合成分離面３９ａにより、復路の第２及び第３の波長の光ビームの光路と、第２及び第３の出射部から出射された往路の第２及び第３の波長の光ビームの光路とを分離する光路分離手段として機能する。
【００５９】
尚、この光ピックアップ３では、第１及び第２のビームスプリッタ３８，３９に光路分離手段としての機能を持たせるとともに、第２のビームスプリッタ３９に光路合成手段としての機能を持たせるように構成したが、これに限られるものではなく、往路における第１乃至第３の波長の光ビームの光路を合成する光路合成手段と、復路における第１乃至第３の波長の光ビームの光路を、この各第１乃至第３の波長の光ビームの往路の光路から分離して受光部４０側に導くようにする光路分離手段とを設けるように構成すればよい。
【００６０】
コリメータレンズ３７は、第２のビームスプリッタ３９と、１／４波長板４５との間に設けられるとともに光軸方向に移動可能とされ、移動された光軸方向の位置に応じて第１乃至第３の波長の光ビームの発散角を所定の発散角となるように変換する発散角変換素子として機能する。このコリメータレンズ３７は、例えば、Ｓ−ＢＳＬ７（株式会社オハラ製）等の低Ｔｇ光学ガラス等の材料により形成されている。また、光ピックアップ３には、このコリメータレンズ３７を光軸方向に駆動して移動させるコリメータレンズ駆動手段４７が設けられている。
【００６１】
光ピックアップ３におけるコリメータレンズ３７は、第１の光ディスク１１に対して記録・再生を行う場合には、図３（ａ）に示すように、第１の波長の光ビームの発散角を変換して平行光Ｂ１となる状態として出射させることができる第１の位置Ｐ１にコリメータレンズ駆動手段４７により移動され、第２の光ディスク１２に対して記録・再生を行う場合には、図３（ｂ）に示すように、第２の波長の光ビームの発散角を変換して後述のような所定の発散角の拡散光Ｂ２となる状態として出射させることができる第２の位置Ｐ２にコリメータレンズ駆動手段４７により移動され、第３の光ディスク１３に対して記録・再生を行う場合には、第３の波長の光ビームの発散角を変換して後述のような所定の発散角の拡散光Ｂ３となる状態として出射させることができる第３の位置Ｐ３にコリメータレンズ駆動手段４７により移動される。尚、この第２及び第３の位置Ｐ２，Ｐ３は、第１の位置Ｐ１に比べて光源部３１，３２側の位置である。
【００６２】
具体的に、コリメータレンズ３７は、第１の波長の光ビームの発散角を変換して対物レンズ３４等により構成される集光光学デバイス３６への入射倍率が以下の式（１）で示される関係式を満足するｍ１となるように調整し、第２の波長の光ビームの発散角を変換して対物レンズ３４等により構成される集光光学デバイス３６への入射倍率が以下の式（２）で示される関係式を満足するｍ２となるように調整し、第３の波長の光ビームの発散角を変換して対物レンズ３４等により構成される集光光学デバイス３６への入射倍率が以下の式（３）で示される関係式を満足するｍ３となるように調整する。
ｍ１＝０  ・・・（１）
−１／４０≦ｍ２≦−１／２００  ・・・（２）
−１／４０≦ｍ３≦−１／２００  ・・・（３）
【００６３】
ここで、集光光学デバイス３６への各波長の光ビームの入射倍率ｍｎ（第１の波長のときはｎ＝１とし、第２の波長のときはｎ＝２とし、第３の波長のときはｎ＝３とする）は、当該波長の光ビームに対する集光光学デバイス３６の焦点距離をＳｏｎ（ｎ＝１，２，３）とし、図３（ｂ）に示すように、この集光光学デバイス３６に入射する拡散光の仮想的な発光位置Ｐｖｌから集光光学デバイス３６の前側主点（物側手平面）Ｐｏｂまでの距離をＸｎ（ｎ＝１，２，３）としたとき、ｍｎ＝Ｓｏｎ／（−Ｘｎ）で表される。尚、図３及びここの説明では、焦点距離Ｓｏｎを、集光光学デバイス３６の焦点距離としたが、実際には、集光光学デバイス３６を構成する屈折レンズとしての対物レンズ３４の焦点距離であり、同様に距離Ｘｎを決定するＰｏｂも、実際には対物レンズ３４の前側主点を意味するものである。これは、集光光学デバイス３６を構成する他の部品としての回折光学素子３５が屈折力を有さず、倍率には関係しないからである。また、ｍ１，ｍ２，ｍ３で表される入射倍率は、負の場合には光軸から離れる方向、すなわち発散状態の光ビームであるものとし、正の場合には光軸に近づく方向、すなわち、収束状態の光ビームであるものとする。後述する集光光学デバイス３６は、第１乃至第３の波長の光ビームがそれぞれｍ１，ｍ２，ｍ３の状態で入射された状態で、対応する各光ディスクの信号記録面に良好に集光できるように形成されている。よって、式（２）又は式（３）で規定される入射倍率ｍ２，ｍ３で入射される第２及び第３の波長の光ビームは、有限系で且つ発散状態であることを意味し、式（１）で規定される入射倍率ｍ１は、無限系すなわち平行光の状態であることを意味している。尚、集光光学デバイス３６を構成する対物レンズ３４は、後述のようにその入射側に収差補正用の回折光学素子３５が設けられていることにより各波長の光ビームに対して収差を発生させることなく良好に光ディスクの信号記録面に光ビームを集光させることができる。
【００６４】
このとき、コリメータレンズ駆動手段４７は、ディスク種類判別部２２で検出された光ディスク２の種類に応じて、システムコントローラ７に制御されることにより、コリメータレンズ３７を駆動して上述の第１乃至第３の位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に移動させる。
【００６５】
以上のようなコリメータレンズ３７及びコリメータレンズ駆動手段４７を有する光ピックアップ３は、共通の対物レンズ３４を用いて各波長の光ビームを対応する光ディスクの信号記録面に集光させる構成を備えるとともに、コリメータレンズ３７の位置を使用する波長に応じて変化させることで、第１の波長の光ビームは、略平行光となるようにして対物レンズ３４に入射させ、第２及び第３の波長の光ビームは、所定の発散角の拡散光となるようにして対物レンズ３４に入射させる構成により、各波長の戻り光学系（復路光学系）の倍率（以下、「復路倍率」ともいう。）を所定の倍率にすることができ、これによりフォーカス引き込み範囲を各フォーマットに適合した所望の値とすることを可能とする。ここで、所定の倍率とは、フォーカス引き込み範囲を第１乃至第３の光ディスクの各フォーマットに適合させることができる程度の倍率をいう。また、フォーカス引き込み範囲とは、制御信号に応じてアクチュエータが駆動してフォーカス動作を実行しうる範囲をいい、具体的には、図４に示すように横軸に対物レンズのデフォーカス量をとり、縦軸に後述のように算出されるフォーカスエラー信号ＦＥをとったときに、現れるＳ字波形のピーク間（以下、「Ｓ字ｐ−ｐ」ともいう。）、すなわち、上限ピーク位置と下限ピーク位置との横軸方向の距離である。
【００６６】
ここで、戻りの光学系の倍率を所定の倍率とすることで、フォーカス引き込み範囲を適合させることができることについて説明する。
【００６７】
上述のような第１乃至第３の光ディスクのフォーカス引き込み範囲の目安はフォーマットにより規定されているが、一般的に実際に設定される、第１の光ディスクのフォーカス引き込み範囲は、第２及び第３の光ディスクのフォーカス引き込み範囲より短く設定することが好ましい。また、その一方で、上述したフォーカス引き込み範囲を示すＳ字ｐ−ｐ（Ｓｊｉ）は、非点隔差をΔとし、光学系の復路倍率をＭとしたときに、Ｓｊｉ＝Δ／（２×Ｍ２）の関係を満たす。ここで、非点隔差Δは、マルチレンズ４２等により発生する非点収差により形成される前焦線と後焦線との焦線間の距離を意味する。また、復路倍率Ｍは、復路光学系に配置される光学部品の焦点距離等により算出される値であり、この点については後述する。そして、フォーカス引き込み範囲を所望の値に設定するためには、少なくとも第１の光ディスクに対する第１の波長の光ビームの復路倍率Ｍ１を、第２及び第３の光ディスクに対する第２及び第３の波長の光ビームの復路倍率Ｍ２，Ｍ３より大きくする必要がある。
【００６８】
すなわち、上述したように、各波長の光ビームの復路倍率を所定の値となるように設定することにより、各光ディスクに対応して各波長の光ビーム毎に所望のフォーカス引き込み範囲を得ることができる。
【００６９】
尚、式（２）及び式（３）中において、上限である−１／２００は、これ以下であれば所定の復路倍率が得られ、換言すると復路倍率が所定値まで引き下げるための限界値であり、これ以上となると所望の復路倍率を得ることができず、下限である−１／４０は、コリメータレンズ３７の光軸方向への駆動量であるストローク量との関係でこれ以上であればストロークを所定値以下とすることができ、換言するとストローク量を所定値以下とするための限界値であり、これ以下となるとコリメータレンズ３７のストローク量が大きくなってしまい、装置の大型化や、さらには、光学系のバランスを損なうといった問題を招来してしまうこととなる。
【００７０】
また、各波長に対する復路倍率Ｍは、次のように設定されている。復路光学系において、復路倍率Ｍは、通過する光ビームの発散角を変換する、すなわち屈折力を有する光学部品により決定されるものであり、ここでは、集光光学デバイス３６と、コリメータレンズ３７と、マルチレンズ４２とにより決定されている。そして、図５に示すように、集光光学デバイス３６（対物レンズ３４）の焦点距離と、コリメータレンズ３７とマルチレンズ４２とを仮想的に合成した仮想合成レンズ４９の焦点距離とに基づいて、復路倍率Ｍは、次の関係式Ｍ＝Ｓｃｍ／Ｓｏにより算出される値である。ここでＳｏ及びＳｃｍは、各波長に応じて異なる距離を有している。尚、図５は、復路光学系を模式的に表したものであり、図５中Ｓｏは、集光光学デバイス３６の焦点距離を示し、Ｓｃｍは、仮想合成レンズ４９の焦点距離を示し、Ｐｏｂは、集光光学デバイス３６の物側主平面（前側主点）を示し、Ｐｏｚは、集光光学デバイス３６の像側主平面（後側主点）を示し、Ｐｇｂは、仮想合成レンズ４９の物側手平面（前側主点）を示し、Ｐｇｚは、仮想合成レンズ４９の像側主平面（後側主点）を示すものである。尚、この光ピックアップ３では、復路光学系において、屈折力を有して配置される光学部品としてコリメータレンズ３７及びマルチレンズ４２を配置したため、これらを仮想的に合成した仮想合成レンズ４９により復路倍率Ｍを算出するようにしたが、他に屈折力を有して配置される光学部品が設けられている場合には、上述した仮想合成レンズ４９に換えて復路光学系における集光光学デバイス３６以外の全ての屈折力を有する光学部品を合成することにより得られる仮想合成レンズの焦点距離を以下のように算出して、これに基づいて上述のように復路倍率Ｍを算出することができる。
【００７１】
ここで、各波長毎にＳｏ及びＳｃｍの値について検討する。まず、集光光学デバイス３６の焦点距離Ｓｏについては、往路の光ビームの観点から検討すると、上述したように、この集光光学デバイス３６は、第１の波長の光ビームが無限系（平行光入射）で第１の光ディスクの信号記録面に適切に集光できるように形成されているとともに、第２及び第３の波長の光ビームが有限系で且つ発散状態で第２、第３の光ディスクの信号記録面に適切に集光できるように形成されている。そして、一般的に、あるレンズから同程度の距離に適切に集光するレンズにおいて、平行状態の入射で適切に集光する光ビームの波長に対する焦点距離に対して、発散状態の入射で適切に集光する光ビームの波長に対する焦点距離は長い。これを、上述した集光光学デバイス３６に当てはめると、平行光の状態で入射して適切に集光される第１の波長の光ビームに対する焦点距離Ｓｏ１に対して、拡散光の状態で入射して適切に集光される第２及び第３の波長の光ビームに対する焦点距離Ｓｏ２、Ｓｏ３が大きいことを意味し、すなわち、次の関係式Ｓｏ１＜Ｓｏ２，Ｓｏ１＜Ｓｏ３を満たすことを意味する。
【００７２】
次に、コリメータレンズ３７とマルチレンズ４２との仮想合成レンズ４９の焦点距離Ｓｃｍについて、復路の光ビームの観点から検討する。まず、一般的な、仮想合成レンズの焦点距離について図６を用いて説明する。光軸方向に所定の距離ｄだけ離間した２枚のレンズ４９Ａ，４９Ｂのそれぞれの焦点距離をｆ１，ｆ２としたときに、これらの合成レンズ４９Ｃの合成焦点距離ｆ’は、式（４）で算出されることが知られており、これを変形して式（５）のような関係が得られる。
１／ｆ’＝（１／ｆ１）＋（１／ｆ２）−（ｄ／（ｆ１×ｆ２））  ・・・（４）
ｆ’＝（ｆ１×ｆ２）／（ｆ１＋ｆ２−ｄ）  ・・・（５）
【００７３】
そして、このことを上述したコリメータレンズ３７及びマルチレンズ４２の関係にあてはめると、上述したように、このコリメータレンズ３７とマルチレンズ４２との距離は、第１の光ディスクに対して記録再生を行う第１の波長の光ビームを通過させる場合の距離ｄ１に対して、第２及び第３の光ディスクに対して記録再生を行う第２、第３の波長の光ビームを通過させる場合の距離ｄ２、ｄ３が小さくなっている。これは、上述したように第２及び第３の光ディスクの場合のコリメータレンズ３７の位置である第２及び第３の位置Ｐ２，Ｐ３が、第１の光ディスクの場合のコリメータレンズ３７の位置である第１の位置Ｐ１に比べて光源部３１，３２側、すなわち、マルチレンズ４２側の位置となるように、コリメータレンズ３７が移動されるからである。その一方で、コリメータレンズ３７及びマルチレンズ４２の、各波長に対する個々の焦点距離の変化は少ない。これらのことは、第１の波長の光ビームに対する仮想合成レンズの焦点距離Ｓｃｍ１に対して、第２及び第３の波長の光ビームに対する焦点距離Ｓｃｍ２，Ｓｃｍ３が小さいことを意味している。これは、第１の波長に対して第２及び第３の波長の場合には、式（５）の分母においてｄの値が小さく、すなわち式（５）の分母が大きくなり、式（５）のｆ’により得られるこれらの仮想合成レンズ４９の焦点距離が小さくなるからである。そして、各波長に対する焦点距離において、次の関係式Ｓｃｍ１＞Ｓｃｍ２，Ｓｃｍ１＞Ｓｃｍ３を満たすことを意味している。
【００７４】
そして、この各波長に対する焦点距離Ｓｏ１，Ｓｏ２，Ｓｏ３，Ｓｃｍ１，Ｓｃｍ２，Ｓｃｍ３の各関係式から、第１の波長に対する復路倍率Ｍ１に対して、第２及び第３の波長に対する復路倍率Ｍ２，Ｍ３は、上述したＭ＝Ｓｃｍ／ＳＯの関係式において、分母Ｓｏ２，Ｓｏ３がＳｏ１に対して大きく、分子Ｓｃｍ２，Ｓｃｍ３がＳｃｍ１に対して小さく、結果として小さくなることを意味し、すなわち、次の関係式Ｍ１＞Ｍ２、及び関係式Ｍ１＞Ｍ３の関係を満たすこととなる。そして、フォーカス引き込み範囲Ｓｊｉ（＝Δ／２Ｍ２）は、この復路倍率の関係から、第１の波長を用いる場合のフォーカス引き込み範囲は、第２及び第３の波長を用いる場合のフォーカス引き込み範囲に比べて小さく設定されることとなる。
【００７５】
また、以上のことから、上述したように、集光光学デバイス３６への入射倍率ｍ２，ｍ３を所定の倍率に設定し、すなわち、例えば式（２）及び式（３）を満たすように設定することにより、第１の波長に対する復路倍率Ｍ１に対して、第２及び第３の波長に対する復路倍率Ｍ２，Ｍ３を、適宜設定することが可能となり、受光素子である受光部４０が共通でこの受光部４０と対物レンズ３４との間の復路共通の光学系において、コリメータレンズ３７を各波長に応じて異なる位置に配置して、それに対応した対物レンズ３４を有する構成により、フォーカス引き込み範囲をフォーマットに応じてそれぞれ適切な値とすることが可能となる。このようにフォーカス引き込み範囲を適切なものとすることにより、フォーカスサーボの感度が低下したり、フォーカス外れが発生し適切なフォーカスサーボが阻害されてしまうことを防止して、良好な記録再生特性を可能とする。
【００７６】
ここで、共通復路光学系で第１の波長に対する復路倍率を１５倍と固定して各光学部品を配置した例において、第２及び第３の波長の光ビームの集光光学デバイス３６への入射有限倍率ｍ２，ｍ３を変化させた場合の復路倍率Ｍ２，Ｍ３の変化の関係を図７に示す。また、表１〜表４に、このときの第２及び第３の波長の光ビームの集光光学デバイス３６への入射倍率ｍ２，ｍ３を、「−１／２０」、「−１／６０」、「−１／１００」及び「１／∞」として、最適な対物レンズ３４及び回折光学素子３５を形成したときの、各波長に対する「対物レンズの焦点距離」、各波長における集光光学デバイス３６への「入射倍率ｍ」、各波長に対する「往路倍率」、各波長に対する「復路倍率Ｍ」、第１の波長を用いる場合の位置を基準とした第２及び第３の波長を用いる場合のコリメータレンズ３７の「ストローク量」、及び、各波長におけるフォーカス引き込み範囲を示す所謂「ｓ字ｐ−ｐ」の関係を示す。
【００７７】
【表１】
2009129502.tif 000003
【００７８】
【表２】
2009129502.tif 000004
【００７９】
【表３】
2009129502.tif 000005
【００８０】
【表４】
2009129502.tif 000006
【００８１】
また、ここで、図７（ａ）は、第３の光ディスク（ＣＤ等）に対する第３の波長の光ビームの集光光学デバイス３６に対する入射倍率の変化に伴う第３の波長の光ビームに対する復路倍率Ｍ３の変化を示す破線ＬＭ３と、コリメータレンズ３７のストローク量（移動量）の変化を示す実線ＬＣ３とを示すものである。ここで、ストローク量は、第１の波長のときのコリメータレンズ３７の位置を基準としたもので、この位置に対する当該第３の波長のときのコリメータレンズ３７の位置への必要移動量を示す。図７（ａ）中横軸は、第３の波長の光ビームの入射倍率をｍ３としたときの（−ｍ３）の値を示すものであり、縦軸は、破線ＬＭ３に対しては第３の波長の光ビームに対する復路倍率Ｍ３を示し、実線ＬＣ３に対してはコリメータレンズ３７のストローク量（ｍｍ）を示すものである。
【００８２】
また、図７（ｂ）は、第２の光ディスク（ＤＶＤ等）に対する第２の波長の光ビームの集光光学デバイス３６に対する入射倍率の変化に伴う第２の波長の光ビームに対する復路倍率Ｍ２の変化を示す破線ＬＭ２と、コリメータレンズ３７の移動量の変化を示す実線ＬＣ２とを示すものである。図７（ｂ）中横軸は、第２の波長の光ビームの入射倍率をｍ２としたときの（−ｍ２）の値を示すものであり、縦軸は、破線ＬＭ２に対しては第２の波長の光ビームに対する復路倍率Ｍ２を示し、実線ＬＣ２に対してはコリメータレンズ３７の移動量（ｍｍ）を示すものである。
【００８３】
また、図７（ｃ）は、第２及び第３の光ディスクに対する第２、第３の波長の光ビームの集光光学デバイス３６に対する入射倍率の変化と比較して第１の波長の光ビームに対する復路倍率Ｍ１の変化を示す破線ＬＭ１と、第１の波長に対するコリメータレンズ３７の移動量の変化を示す実線ＬＣ１を示すものである。図７（ｃ）中横軸は、第２又は第３の波長の光ビームの入射倍率ｍ２，ｍ３のいずれかをｍとしたときの（−ｍ）の値を示すものであり、縦軸は、破線ＬＭ１に対しては第１の波長の光ビームに対する復路倍率Ｍ１を示し、実線ＬＣ１に対してはコリメータレンズ３７の移動量（ｍｍ）を示すものである。ここで、図７（ｃ）において横軸を第２，第３の波長の光ビームの入射倍率のいずれかとしたのは、第１の波長の光ビームは平行光である無限系であるので、第２，第３の波長における有限倍率の変化に対する第２，第３の復路倍率Ｍ２，Ｍ３（図７（ａ），図７（ｂ））と比較するための復路倍率Ｍ１を示すための図である。尚、この図７（ａ）及び図７（ｂ）において、ハッチングされた範囲は、復路倍率及びストローク量の観点から後述のように適切な範囲を示すものであり、具体的には、横軸における０．００５〜０．０２５の範囲を示すものである。
【００８４】
図７（ａ）〜図７（ｂ）に示すように、第２及び第３の波長における集光光学デバイス３６への入射倍率ｍ２，ｍ３がｍ２，ｍ３≦−１／２００の範囲（０．００５≦（−ｍ２），（−ｍ３））で、復路倍率Ｍ２，Ｍ３を、図７（ｃ）に示す復路倍率Ｍ１に対して十分に小さい値とすることができ、これによりフォーカス引き込み範囲を適切な値に設定することができる。尚、光ディスクの各フォーマットは、上述した規格書により規定されているものであり、可動コリメータレンズ３７と、第１の波長に対して無限系で且つ第２及び第３の波長に対して有限系の対物レンズ３４とを用いた光ピックアップ３においては、上述の範囲において、Ｍ１とＭ２及びＭ３との間で適切な復路倍率の関係とし、所望のフォーカス引き込み範囲が得られるものである。
【００８５】
その一方で、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、入射有限倍率（−ｍ２），（−ｍ３）を大きくすると復路倍率Ｍ１と、復路倍率Ｍ２、Ｍ３との間の復路倍率差を有するという観点では優れているが、その一方でコリメータレンズ３７を駆動させるストローク量が増加してしまうという問題がある。このストローク量の増大は、光ピックアップを構成する上で、コリメータレンズ３７用のアクチュエータの大型化や、光学系の大型化等の重大な問題を引き起こしてしまう。コリメータレンズ３７のストローク量の観点からは、第２及び第３の波長における集光光学デバイス３６への入射倍率ｍ２，ｍ３が−１／４０≦ｍ２，ｍ３の範囲（（−ｍ２），（−ｍ３）≦０．０２５）で、コリメータレンズ３７のストローク量を、適切な範囲とすることができ、これにより、光ピックアップ３の構成上の問題や、装置の大型化の問題等の発生を防止できる。
【００８６】
また、上述した−１／４０≦ｍ２，ｍ３≦−１／２００の範囲のうち、表２及び表３で示されるｍ２，ｍ３＝−１／６０、ｍ２，ｍ３＝−１／１００の場合には、特に、第１の波長の復路倍率Ｍ１＝１５．００であるのに対して、第２の波長の復路倍率Ｍ２＝１３．５５，１３．８２であり、第３の波長の復路倍率Ｍ３＝１３．５３，１３．６５であり、すなわち、第１の波長に対する復路倍率Ｍ１と比べて第２及び第３の波長に対する復路倍率Ｍ２，Ｍ３に十分な倍率差を与えて、所望のフォーカス引き込み範囲を設定することができるとともに、コリメータレンズ３７のストローク量も、第２の波長の場合に、−２．７０，−１．４３であり、第３の波長の場合に、−１．８４，−１．２０であり、装置の構成上十分に問題のない値に抑えることができ、換言すると、このｍ２，ｍ３が−１／６０〜−１／１００の範囲は、装置の大型化等の問題を招来することなく、フォーカス引き込み範囲をさらに優れた範囲とすることができる。
【００８７】
以上のようにコリメータレンズ３７及びコリメータレンズ駆動手段４７は、装着された光ディスクの種類に応じて、対応する波長の光ビームの発散角を調整して、所望の入射倍率ｍ１，ｍ２，ｍ３で集光光学デバイス３６に入射するような状態の平行光又は拡散光として、集光光学デバイス３６側に向けて出射させることができる。尚、このコリメータレンズ３７及びコリメータレンズ駆動手段４７は、通過した光ビームの発散角を調整して、集光光学デバイス３６への入射倍率を各波長毎に適切な範囲にすることができるのみならず、装着された光ディスクが信号記録面を複数有する所謂多層光ディスクであった場合には、そのいずれの信号記録面への記録及び／又は再生をも可能とする。
【００８８】
１／４波長板４５は、コリメータレンズ３７により発散角を変換された往路の第１乃至第３の波長の光ビームに、１／４波長の位相を付与することにより、直線偏光状態から円偏光状態として立ち上げミラー４６に出射させ、立ち上げミラー４６から導かれた復路の第１乃至第３の波長の光ビームに、１／４波長の位相を付与することにより、円偏光状態から直線偏光状態としてコリメータレンズ３７側に出射させる。
【００８９】
立ち上げミラー４６は、１／４波長板４５により１／４波長の位相差を付与された光ビームを反射して、対物レンズ３４の光軸にその光軸を合わせた状態で回折光学素子３５側に出射させる。
【００９０】
対物レンズ３４は、入射した第１乃至第３の波長の光ビームを光ディスク２の信号記録面上に集光させる。この対物レンズ３４は、図示しない２軸アクチュエータ等の対物レンズ駆動機構によって移動自在に保持されている。そして、この対物レンズ３４は、光検出器４１で検出された光ディスク２からの戻り光により生成されたトラッキングエラー信号及びフォーカスエラー信号に基づいて、２軸アクチュエータ等により移動操作されることにより、光ディスク２に近接離間する方向及び光ディスク２の径方向の２軸方向へ移動される。対物レンズ３４は、第１乃至第３の出射部からの光ビームが光ディスク２の信号記録面上で常に焦点が合うように、この光ビームを集束するとともに、この集束された光ビームを光ディスク２の信号記録面上に形成された記録トラックに追従させる。尚、対物レンズ３４が保持される対物レンズ駆動機構のレンズホルダに、この対物レンズ３４と一体になるように後述の回折光学素子３５を保持するように構成されており、対物レンズ３４のトラッキング方向への移動等の視野振りの際にも回折光学素子３５に設けた回折部５０の後述の作用効果を適切に発揮することができる。
【００９１】
回折光学素子３５は、その一方の面として例えば、入射側の面に複数の回折領域からなる回折部５０が設けられており、この回折部５０により、複数の回折領域毎に通過する第１乃至第３の波長の光ビームのそれぞれを所定の次数となるように回折して対物レンズ３４に入射させ、すなわち、所定の発散角を有する拡散状態又は収束状態の光ビームとして対物レンズ３４に入射させることで、この単一の対物レンズ３４を用いて第１乃至第３の波長の光ビームをそれぞれに対応する３種類の光ディスクの信号記録面に球面収差を発生しないように適切に集光することを可能とする。
【００９２】
具体的に、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、回折光学素子３５の入射側の面に設けられた回折部５０は、最内周部に設けられ略円形状の第１の回折領域（以下、「内輪帯」ともいう。）５１と、第１の回折領域５１の外側に設けられ輪帯状の第２の回折領域（以下、「中輪帯」ともいう。）５２と、第２の回折領域５２の外側に設けられ輪帯状の第３の回折領域（以下、「外輪帯」ともいう。）５３とを有する。
【００９３】
内輪帯である第１の回折領域５１は、輪帯状で且つ所定の深さを有する第１の回折構造が形成され、通過する第１の波長の光ビームの対物レンズ３４を介して第１の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の次数の回折光に対して最大の回折効率となるように発生させる。
【００９４】
また、第１の回折領域５１は、第１の回折構造により、通過する第２の波長の光ビームの対物レンズ３４を介して第２の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の次数の回折光に対して最大の回折効率となるように発生させる。
【００９５】
また、第１の回折領域５１は、第１の回折構造により、通過する第３の波長の光ビームの対物レンズ３４を介して第３の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の次数の回折光に対して最大の回折効率となるように発生させる。
【００９６】
このように、第１の回折領域５１は、上述の各波長の光ビームに対して上述の所定の次数の回折光が支配的となるのに適するような回折構造が形成されているため、第１の回折領域５１を通過して所定の次数の回折光とされた各波長の光ビームが対物レンズ３４によりそれぞれの光ディスクの信号記録面に集光される際の球面収差を補正して低減することを可能とする。
【００９７】
中輪帯である第２の回折領域５２は、輪帯状で且つ所定の深さを有し第１の回折構造とは異なる構造とされた第２の回折構造が形成され、通過する第１の波長の光ビームの対物レンズ３４を介して第１の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の次数の回折光に対して最大の回折効率となるように発生させる。
【００９８】
また、第２の回折領域５２は、第２の回折構造により、通過する第２の波長の光ビームの対物レンズ３４を介して第２の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の次数の回折光に対して最大の回折効率となるように発生させる。
【００９９】
また、第２の回折領域５２は、第２の回折構造により、通過する第３の波長の光ビームの対物レンズ３４を介して第３の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の次数の回折光に対して最大の回折効率となるように発生させる。尚、第２の回折領域５２は、第２の回折構造により、通過する第３の波長の光ビームの対物レンズ３４を介して第３の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する次数の回折光の回折効率を十分に低減することができる。
【０１００】
このように、第２の回折領域５２は、上述の各波長の光ビームに対して上述の所定の次数の回折光が支配的となるのに適するような回折構造が形成されているため、第２の回折領域５２を通過して所定の次数の回折光とされた第１及び第２の波長の光ビームが対物レンズ３４によりそれぞれの光ディスクの信号記録面に集光される際の球面収差を補正して低減することを可能とする。
【０１０１】
外輪帯である第３の回折領域５３は、輪帯状で且つ所定の深さを有し第１及び第２の回折構造とは異なる構造とされた第３の回折構造が形成され、通過する第１の波長の光ビームの対物レンズ３４を介して第１の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の次数の回折光に対して最大の回折効率となるように発生させる。
【０１０２】
また、第３の回折領域５３は、第３の回折構造により、通過する第２の波長の光ビームの対物レンズ３４を介して第２の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の次数の回折光に対して最大の回折効率となるように発生させる。尚、第３の回折領域５３は、第３の回折構造により、通過する第２の波長の光ビームの対物レンズ３４を介して第２の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する次数の回折光の回折効率を十分に低減することができる。
【０１０３】
また、第３の回折領域５３は、第３の回折構造により、通過する第３の波長の光ビームの対物レンズ３４を介して第３の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の次数の回折光に対して最大の回折効率となるように発生させる。尚、第３の回折領域５３は、第３の回折構造により、通過する第３の波長の光ビームの対物レンズ３４を介して第３の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する次数の回折光の回折効率を十分に低減することができる。
【０１０４】
このように、第３の回折領域５３は、上述の各波長の光ビームに対して上述の所定の次数の回折光が支配的となるのに適するような回折構造が形成されているため、第３の回折領域５３を通過して所定の次数の回折光とされた第１の波長の光ビームが対物レンズ３４により光ディスクの信号記録面に集光される際の球面収差を補正して低減することを可能とする。
【０１０５】
ここで、上述の第１乃至第３の回折領域５１，５２，５３には、例えば、光軸を中心とした輪帯状でこの輪帯の断面形状が、所定の深さのブレーズ形状又は階段形状となるように形成されている。各回折領域５１，５２，５３の各回折構造において、溝深さ及び溝幅は、上述したように光ディスクの信号記録面で集光されるスポットが最適となるような所定の次数の回折光の回折角度、及びこの次数の回折光の回折効率が所定の範囲となるように形成されている。
【０１０６】
また、第１乃至第３の回折領域５１，５２，５３は、通過する各波長の光ビームに対して開口制限を行うよう機能している。すなわち、第１の回折領域５１は、例えばＮＡ＝０．４５程度に対応する大きさに形成されており、第２の回折領域５２は、例えばＮＡ＝０．６程度に対応する大きさに形成されており、第３の回折領域５３は、例えばＮＡ＝０．８５程度に対応する大きさに形成されている。この第１乃至第３の回折領域５１，５２，５３は、通過する第１の波長の光ビームについて例えば０．８５程度のＮＡとなるように開口制限を行うことを可能とし、通過する第２の波長の光ビームについて例えば０．６０程度のＮＡとなるように開口制限を行うことを可能とし、通過する第３の波長の光ビームについて例えば０．４５程度のＮＡとなるように開口制限を行うことを可能とする。このように、第１乃至第３の回折領域５１，５２，５３からなる回折部５０は、３種類の光ディスク及び３種類の波長の光ビームに対応した開口数で開口制限を行うことができ、これにより従来光ピックアップに必要であった開口制限フィルター等を設けることや、これを配置させる際の調整を不要とし、光ピックアップの構成の簡素化、小型化、及び低コスト化を可能とする。
【０１０７】
また、上述では、図９（ａ）に示すように、対物レンズ３４とは別体に設けた回折光学素子３５の入射側の面に、３つの回折領域５１，５２，５３からなる回折部５０を設けるように構成したが、これに限られるものではなく、回折光学素子３５の出射側の面に設けてもよい。さらに、第１乃至第３の回折領域５１，５２，５３を有する回折部５０は、対物レンズ３４の入射側又は出射側の面に一体に設けるように構成してもよく、例えば図９（ｂ）に示すように、その入射側の面に回折部５０を有する対物レンズ３４Ｂを設けるように構成してもよい。例えば、対物レンズ３４Ｂの入射側の面に回折部５０が設けられる場合には、対物レンズとしての機能として要求される入射側の面の面形状を基準として、これに上述のような回折構造の面形状を合わせたような面形状が形成されることとなる。このように構成される対物レンズ３４Ｂは、上述した回折光学素子３５及び対物レンズ３４が２つの素子により集光光学デバイス３６として機能していたのに対して、１つの素子のみで、３つの異なる波長の光ビームをそれぞれに対応する光ディスクの信号記録面に球面収差を発生しないように適切に集光する集光光学デバイスとして機能する。回折部５０を対物レンズ３４Ｂに一体に設け、これを本発明を適用した光ピックアップを構成する集光光学デバイスとすることにより、さらなる光学部品の削減、及び構成の小型化を可能とする。回折部５０と同様の機能を有する回折部を入射側又は出射側の面に一体に設けられた対物レンズ３４Ｂは、光ピックアップに用いられることにより収差等を低減して光ピックアップの３波長互換を実現するとともに、部品点数を削減して、構成の簡素化及び小型化を可能とし、高生産性、低コスト化を実現する。
【０１０８】
以上のように、対物レンズ３４及び回折光学素子３５からなる集光光学デバイス３６、並びに対物レンズ３４Ｂからなる集光光学デバイスは、上述したように、コリメータレンズ３７により発散角を変換され略平行光とされた第１の波長の光ビームを第１の光ディスクの信号記録面に良好に集光させ、コリメータレンズ３７により発散角を変換され所定の発散角の拡散光とされた第２の波長の光ビームを第２の光ディスクの信号記録面に良好に集光させ、コリメータレンズ３７により発散角を変換され所定の発散角の拡散光とされた第３の波長の光ビームを第３の光ディスクの信号記録面に良好に集光させるように形成されている。すなわち、この集光光学デバイス３６等は、入射倍率がｍ１，ｍ２，ｍ３程度とされた各波長の光ビームを適切に対応する光ディスクの信号記録面に集光させる。
【０１０９】
マルチレンズ４２は、第１のビームスプリッタ３８と受光部４０との間の光路上に配置され、各光ディスクの信号記録面で反射され、対物レンズ３４、回折光学素子３５、立ち上げミラー４６、１／４波長板４５、及びコリメータレンズ３７を経由して、第２及び第１のビームスプリッタ３９，３８を透過されて往路の光ビームより分離された戻りの第１乃至第３の波長の光ビームに所定の倍率及び屈折力を付与して光検出器４１のフォトディテクタ等の受光部４０の受光面に適切に集光する。このとき、マルチレンズ４２は、フォーカスエラー信号等の検出のための非点収差を戻りの光ビームに付与する。このように、マルチレンズ４２は、非点収差を付与するとともに入射した復路の各波長の光ビームを共通の受光部４０上に集光するための屈折力を付与する素子として機能する。
【０１１０】
このマルチレンズ４２は、例えば、上述したコリメータレンズ３７と同様にＳ−ＢＳＬ７（νｄ＝６４．１）等により構成されるようにしても良いが、コリメータレンズ３７よりも材料分散が大きい材料により形成されるように構成してもよく、例えば、アッベ数が小さく材料分散が大きなＳ−ＮＰＨ２（νｄ＝１８．９）（株式会社オハラ製）等の低Ｔｇ光学ガラス等により形成されるようにしてもよい。マルチレンズ４２は、コリメータレンズ３７よりも材料分散が大きい材料により形成されるように構成されることにより、第１の波長の場合と、第２及び第３の波長の場合とで復路倍率に倍率差をつける機能を有し、すなわち、第１の波長に対する復路倍率Ｍ１に対して、第２及び第３の波長に対する復路倍率Ｍ２，Ｍ３を小さくすることに寄与し、これにより、第１の波長に対するフォーカス引き込み範囲に対して、第２及び第３の波長に対するフォーカス引き込み範囲を大きくすることに寄与し、上述の集光光学デバイス３６への入射倍率ｍ１，ｍ２，ｍ３を適切な範囲とする構成と組み合わせることにより、フォーカス引き込み範囲をフォーマットに応じてそれぞれ、より適切な値とすることを可能とする。
【０１１１】
尚、材料のアッベ数をνとしたときに、材料分散は、１／νで表される。そして、マルチレンズ４２の構成材料のアッベ数をνｍｌとし、コリメータレンズ３７の構成材料のアッベ数をνｃｌとしたとき、マルチレンズ４２の材料分散（１／νｍｌ）がコリメータレンズ３７の材料分散（１／νｃｌ）より大きいことは、（１／νｃｌ）≦（１／νｍｌ）ことを意味し、これを変形すると（νｍｌ／νｃｌ）≦１であることを意味する。
【０１１２】
ここで、復路光学系に配置され、戻り光を受光部４０の受光面に集光するマルチレンズ４２の材質として高分散特性を有する硝材等を選択することで、第１の波長に対する復路倍率Ｍ１に対して、第１の波長よりも波長の長い第２及び第３の波長に対する復路倍率Ｍ２，Ｍ３を小さくできることについて説明する。この構成及び機能は、屈折率が波長に依存するものであり、コリメータレンズ３７やマルチレンズ４２を構成する材料においては、一般的に短い波長となるにつれてその波長の光ビームに対する屈折率が大きくなることを利用するものである。尚、マルチレンズ４２に材料分散の大きい材料を用いることにより上述のような機能を持たせるためにはマルチレンズ４２を負の屈折力を有するレンズとして構成する必要がある。
【０１１３】
コリメータレンズ３７は、正の屈折力を有するレンズであり、例えば、図１０（ａ）に示すように同じ状態（平行状態）で第１乃至第３の波長の光ビームが入射した場合には、第１の波長の光ビームの集光位置Ｐｃ１に対して、第１の波長よりも波長が長い第２及び第３の波長の光ビームの集光位置Ｐｃ２，Ｐｃ３が進行方向側、すなわち奥側に位置することになる。この集光位置の間隔ｄｃは、材料分散（１／ν）が小さいほど小さくなる。尚、実際には、対物レンズ３４及び回折光学素子３５からなる集光光学デバイス３６の各波長に対する焦点距離や、コリメータレンズ３７の位置が異なることから、各波長の光ビームにおいて、同じ状態でコリメータレンズ３７に入射するとは限らないが、図１０（ａ）は、あくまで、コリメータレンズ３７の材料分散による各波長の集光位置の差分のみを示すための概念的な図である。また、図１０（ａ）及び後述の図１０（ｂ）において、第２及び第３の波長の光ビームの集光位置Ｐｃ２，Ｐｃ３，Ｐｍ２，Ｐｍ３が、同じ位置に集光するような図となっているが、厳密には僅かに異なる位置に位置することとなるが、これらの図は、あくまで、第１の波長の光ビームと、第２及び第３の光ビームとの集光位置に差分を設ける機能を示すための図であり、説明の便宜上及び図を明瞭なものとするため同じ位置に位置するようにしているものである。
【０１１４】
その一方で、マルチレンズ４２は、負の屈折力を有するレンズであった場合には、例えば、図１０（ｂ）に示すように同じ状態（収束状態）で第１乃至第３の波長の光ビームが入射した場合には、第１の波長の光ビームの集光位置Ｐｍ１に対して第２及び第３の波長の光ビームの集光位置Ｐｍ２，Ｐｍ３が進行方向と逆側、すなわち手前側に位置することになる。この集光位置ｄｍの間隔は、材料分散が大きいほど大きくなる。尚、実際には、上述のコリメータレンズ３７の材料分散により、第１の波長の光ビームと、第２及び第３の波長の光ビームとで、同じ状態でマルチレンズ４２に入射するとは限らないが、図１０（ｂ）は、あくまで、マルチレンズ４２の材料分散による各波長の集光位置の差分のみを示すための概念的な図である。
【０１１５】
以上のことから、コリメータレンズ３７の材料分散に比べてマルチレンズ４２の材料分散を大きく設定することにより、同じ状態で入射すると仮定した場合の、第１の波長の光ビームの集光位置に対して、第２及び第３の波長の光ビームの集光位置をより手前側にすることができる。このことは、上述した復路倍率Ｍを算出（Ｍ＝Ｓｃｍ／Ｓｏ）する際の第１の波長における焦点距離Ｓｃｍ１に対して第２及び第３の波長における焦点距離Ｓｃｍ２，Ｓｃｍ３を小さくすることを意味し、第１の波長における復路倍率Ｍ１に対して第２及び第３の波長における復路倍率Ｍ２，Ｍ３を小さくする効果がある。尚、復路倍率Ｍに対しては、上述の効果があるが、実際には、図１０（ｃ）に示すように、第２及び第３の波長の光ビームは、戻りの光学系においては収束状態でコリメータレンズ３７に入射するので、第１乃至第３の波長の光ビームが同じ集光位置Ｐｍ１，Ｐｍ２’，Ｐｍ３’、すなわち同じ受光面上に集光することができる。
【０１１６】
このように、復路光学系に配置するマルチレンズ４２の材質に高分散特性を持つ硝材を選択的に利用するようにすることで、フォーカス引き込み範囲を各フォーマットに適合させるための、さらに第１の波長と、第２及び第３の波長との間での復路倍率の倍率差を与えることが可能となる。ここで、倍率差を与える素子が復路光学系にのみに配置されるマルチレンズ４２であるため、コリメータレンズ３７のストローク量としては拡大する必要なく、光学系として有利であるとともに、小型化を実現するを構成とすることが可能となる。
【０１１７】
ここで、マルチレンズ４２を構成する材料の材料分散の値を変化させた場合の一例として、上述した図７及び表２に示した第２及び第３の波長の光ビームの集光光学デバイス３６への入射倍率ｍ２，ｍ３がｍ２，ｍ３＝−１／６０である場合において、マルチレンズ４２を構成する材料を、コリメータレンズ３７と同等のアッベ数（νｄ＝６４．１）を有する材料から、高分散の材料となるようにアッベ数νｄ＝１８．９を有する材料まで変化させたときの第２及び第３の波長の光ビームに対する復路倍率の変化を図１１に示すとともに、マルチレンズ４２のアッベ数をνｄ＝６４．１，１８．９とした場合の、表１〜表４に示した各数値と同様の各数値をそれぞれ表５及び表６に示す。
【０１１８】
【表５】
2009129502.tif 000007
【０１１９】
【表６】
2009129502.tif 000008
【０１２０】
尚、ここで、図１１中横軸は、材料分散比としてνｍｌ／νｃｌを示し、縦軸は、第２及び第３の波長の復路倍率Ｍを示し、破線ＬＭν２は、マルチレンズ４２の材料分散（アッベ数）を変化させたときの第２の波長に対する復路倍率Ｍ２の変化を示すものであり、実線ＬＭν３は、マルチレンズ４２の材料分散（アッベ数）を変化させたときの第３の波長に対する復路倍率Ｍ３の変化を示すものである。尚、この図１１において、マルチレンズ４２の材料分散（アッベ数）を変化させたときにも第１の波長に対する復路倍率Ｍ１が１５．００で変化しないものとして、第２及び第３の波長に対する復路倍率Ｍ２，Ｍ３を算出したものである。
【０１２１】
図１１及び表５，６に示すように、マルチレンズ４２の材料分散を大きくし（アッベ数νｍｌを小さくし）、マルチレンズ４２の材料分散（１／νｍｌ）に対するコリメータレンズ３７の材料分散（１／νｃｌ）の比を示す材料分散比（νｍｌ／νｃｌ）が小さくなるにつれて、第２及び第３の波長に対する復路倍率Ｍ２，Ｍ３を小さくでき、これにより固定された第１の波長に対する復路倍率Ｍ１に対して十分に小さい値とすることができ、よって、フォーカス引き込み範囲を適切な値に設定することができる。すなわち、例えば表１〜４及び図７を用いて上述したように、集光光学デバイス３６への入射倍率ｍ１，ｍ２，ｍ３を適切な範囲に設定する構成により、第２及び第３の波長に対する復路倍率Ｍ２，Ｍ３を、第１の波長に対する復路倍率Ｍ１に比べて、Ｍ２＝１３．５５，Ｍ３＝１３．５３と小さくできる（表５参照）のに加えて、例えば、表６に示すように、マルチレンズ４２の材料分散（１／νｍｌ）を大きする構成により、第２及び第３の波長に対する復路倍率Ｍ２，Ｍ３を、さらに、Ｍ２＝１３．３３，Ｍ３＝１３．２６とより小さくすることができ、これにより、第１の波長に対する復路倍率Ｍ１との倍率差をより大きくすることによりフォーカス引き込み範囲をさらに適切な値に設定することができるものである。
【０１２２】
光検出器４１は、フォトディテクタ等の受光素子からなる受光部４０を有し、マルチレンズ４２で集光された戻りの第１乃至第３の波長の光ビームをこの共通の受光部４０で受光して、情報信号とともに、フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号等の各種検出信号を検出する。
【０１２３】
以上のように構成された光ピックアップ３は、光検出器４１によって得られたフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号に基づいて、対物レンズ３４を駆動変位させることによって、光ディスク２の信号記録面に対して対物レンズ３４が合焦位置に移動されて、光ビームが光ディスク２の信号記録面に合焦されて、光ディスク２に対して情報の記録又は再生が行われる。
【０１２４】
光ピックアップ３は、第１乃至第３の波長の光ビームを出射する第１乃至第３の出射部と、第１乃至第３の出射部から出射された第１乃至第３の波長の光ビームを光ディスクの信号記録面に集光する集光光学デバイス３６を構成する対物レンズ３４と、第１乃至第３の波長の光ビームの往路の光路上に配置される回折光学素子３５の一方の面に設けられる回折部５０とを備え、回折部５０が、第１乃至第３の回折領域５１，５２，５３を有し、第１乃至第３の回折領域５１，５２，５３が、輪帯状で且つ所定の深さを有するそれぞれ異なる回折構造とされるとともに、各波長の光ビームに対して上述のような所定の回折次数の回折光が支配的となるように発生させる第１乃至第３の回折構造を有するように構成されていることにより、それぞれ使用波長を異にする３種類の光ディスクに対して、共通の一の対物レンズ３４を用いてそれぞれ対応する光ビームを信号記録面に適切に集光することを可能として、構成を複雑にすることなく、対物レンズ３４を共通とした３波長互換を実現してそれぞれの光ディスクに対して良好な情報信号の記録及び／又は再生を実現する。
【０１２５】
尚、ここで、対物レンズ３４と、対物レンズ３４で光ディスクに集光される光ビームの入射側の位置に設けられ、対物レンズ３４により光ディスクに集光される各波長の光ビームの収差を低減する回折部５０を有する回折光学素子３５とから光ピックアップ３を構成する集光光学デバイス３６を構成して対物レンズを共通とした３波長互換を実現するようにしたが、光ピックアップ３を構成する集光光学デバイス３６は、これに限られるものではなく、上述したような少なくとも一方の面に回折部５０として各波長の光ビームの収差を低減する回折構造を有する対物レンズ３４Ｂにより構成されるようにしてもよく、その場合には、さらなる構成の簡素化及び小型化を可能とする。また、ここでは、第１乃至第３の回折領域５１，５２，５３からなる所謂一面に３輪体を備えた回折部５０により収差低減を実現したが、これに限られるものではなく例えば光学素子の両面に設けた回折構造によりこの回折部５０と同様の機能を持たせるようにしてもよいが、上述した回折部５０を設ける構成とした場合の方が、装置の小型化や構成の簡素化、さらには光利用効率の向上や調整工程の省略化等に有利である。
【０１２６】
以上のように、光ピックアップ３は、集光光学デバイス３６を構成する回折光学素子３５の一方の面に設けられ、第１乃至第３の回折領域５１，５２，５３を有する回折部５０により、各波長の光ビームに対して領域毎に最適な回折効率及び回折角を与えることができ、保護層の厚さ等のフォーマットが異なる３種類の第１乃至第３の光ディスク１１，１２，１３の信号記録面における球面収差を十分に低減でき、対物レンズ３４等の光学部品を共通化することにより、装置の小型化及び構成の簡素化を可能とするとともに、異なる３波長の光ビームを用いて、複数種類の光ディスク１１，１２，１３に対して信号の読み取り及び書き込みを可能とする。
【０１２７】
さらに、光ピックアップ３は、光軸方向に移動可能とされ、移動された光軸方向の位置に応じて各波長の光ビームの発散角を所定の発散角となるように変換する発散角変換素子としてのコリメータレンズ３７を備え、集光光学デバイス３６が、コリメータレンズ３７により略平行光とされた第１の波長の光ビームを第１の光ディスクの信号記録面に良好に集光し、コリメータレンズ３７により所定の拡散光とされた第２の波長の光ビームを第２の光ディスクの信号記録面に良好に集光し、コリメータレンズ３７により所定の拡散光とされた第３の波長の光ビームを第３の光ディスクの信号記録面に良好に集光するように形成されていることにより、使用波長に応じて復路系の光学倍率を最適なものとすることができ、すなわち、第１の光ディスクの使用波長である第１の波長における復路倍率Ｍ１に対して、第２及び第３の光ディスクそれぞれの使用波長である第２、第３の波長における復路倍率Ｍ２，Ｍ３を小さくすることができ、これにより、３種類の使用波長に対応する共通の集光光学デバイス３６と共通の受光部４０を有する共通の光学系を用いて、各光ディスクに対して対応する波長の光ビームを集光するとともに、光ディスクからの反射光を検出して、複数種類の光ディスクに情報信号の記録再生を行う光学系において、各光ディスクのフォーマットに対応する適切なフォーカス引き込み範囲を設定することができ、各光ディスクに対して良好な記録及び／又は再生を実現する。そして、この光ピックアップ３は、フォーカス引き込み範囲を所定の要求する範囲に設定することにより、既存のシステムに対してシステムの大幅な変更の必要がなく信頼性の高い記録再生を行うことを実現する。
【０１２８】
このように、この光ピックアップ３は、共通の対物レンズ３４と共通の受光部４０により、フォーカス引き込み範囲等を含めた適切な３波長互換を実現し、対物レンズ３４及び光検出器４１の光学部品を共通化して部品点数を削減するのみならず、その間の光路上に配置される種々の光学部品を共通化することを実現して、小型化及び低コスト化を実現するとともに、部品共通化により各波長ごとに設けた個々の部品毎に特性ばらつきがあった場合等の影響を防止して光ピックアップとしての特性を向上させることができる。
【０１２９】
また、この光ピックアップ３は、３波長互換を１つの対物レンズ３４により実現することにより、複数の対物レンズを用いていた場合の問題点である、アクチュエータの感度が低下する等の問題や、個々の対物レンズのアクチュエータへの取り付け角度に誤差があった場合の特性の劣化等の問題を解消して、良好な記録再生特性を実現する。また、この光ピックアップ３は、３波長互換を１つの受光部４０により実現することにより、複数の受光素部を設ける場合の問題点である、配線を複数引き回すための構成が煩雑となったり小型化を妨げるという問題点を解消して、簡素な構成及び小型化を実現する。さらに、この光ピックアップ３は、全体として上述のように構成部品を削減することで、製造上において必要となる調整工程を少なくして、製造の容易化及び低コスト化を実現する。
【０１３０】
ところで、上述の光ピックアップ３の回折部５０を有する回折光学素子３５及び対物レンズ３４は、上述したように入射した光ビームを所定の位置に集光させる集光光学デバイス３６として機能するものである。上述では、この集光光学デバイス３６を構成する、回折部５０が設けられた回折光学素子３５及び対物レンズ３４を一体となるように、対物レンズ３４を駆動する対物レンズ駆動機構等のアクチュエータに設けるように構成したが、このアクチュエータのレンズホルダに組み付ける際の組み付け精度を高めるとともに組付けを容易にするために回折光学素子３５及び対物レンズ３４をユニット状にして一体としたような集光光学ユニットとして構成してもよい。例えば、回折光学素子３５及び対物レンズ３４を、スペーサ等を用いて、位置、間隔及び光軸を合わせながらホルダにより固定することで一体化して構成でき、この構成により調整工程を簡素化するとともに回折部５０及び対物レンズ３４の調整を精度良くでき光ピックアップとしての特性を向上させることができる。
【０１３１】
次に、上述のように構成された光ピックアップ３における、第１及び第２の光源部３１，３２の各出射部から出射された光ビームの光路について、図２を用いて説明する。まず、第１の光ディスク１１に対して第１の波長の光ビームを出射させて情報の読み取り又は書き込みを行うときの光路について説明する。
【０１３２】
光ディスク２の種類が第１の光ディスク１１であることを判別したディスク種類判別部２２は、第１の光源部３１の第１の出射部から第１の波長の光ビームを出射させる。
【０１３３】
第１の出射部から出射された第１の波長の光ビームは、第１のグレーティング４３によりトラッキングエラー信号等の検出のため３ビームに分割され、第１のビームスプリッタ３８に入射される。第１のビームスプリッタ３８に入射された第１の波長の光ビームは、その分離面３８ａで反射され、第２のビームスプリッタ３９側に出射される。
【０１３４】
第２のビームスプリッタ３９に入射された第１の波長の光ビームは、その合成分離面３９ａを透過されて、コリメータレンズ３７側に出射され、コリメータレンズ３７により発散角を変換されて略平行光とされ、１／４波長板４５に所定の位相差を付与され、立ち上げミラー４６で反射されて集光光学デバイス３６の回折光学素子３５側に出射される。このとき、コリメータレンズ３７は、コリメータレンズ駆動手段４７により第１の位置に移動されて、第１の波長の光ビームを略平行光の状態で出射させ、換言すると、集光光学デバイス３６への入射倍率ｍ１をｍ１＝０とするように制御されている。
【０１３５】
回折光学素子３５に入射した第１の波長の光ビームは、その入射側の面に設けられた回折部５０の第１乃至第３の回折領域５１，５２，５３により、各領域を通過した光ビームがそれぞれ上述のように所定の回折次数が支配的となるようにして出射され、集光光学デバイス３６の対物レンズ３４に入射される。尚、回折光学素子３５から出射される第１の波長の光ビームは、所定の発散角の状態とされているのみならず、所定の開口制限がされた状態とされている。
【０１３６】
対物レンズ３４に入射した第１の波長の光ビームは、各領域５１，５２，５３を通過した光ビームが球面収差を低減できるような発散角の状態で入射されているので、対物レンズ３４により、第１の光ディスク１１の信号記録面に適切に集光される。
【０１３７】
第１の光ディスク１１で集光された光ビームは、信号記録面で反射し、対物レンズ３４、回折光学素子３５、立ち上げミラー４６、１／４波長板４５、コリメータレンズ３７を経由して、第２のビームスプリッタ３９の合成分離面３９ａを透過され、第１のビームスプリッタ３８の分離面３８ａを透過されて、マルチレンズ４２側に出射される。
【０１３８】
第１及び第２のビームスプリッタ３８，３９により往路の光ビームの光路から光路分岐された第１の波長の光ビームは、マルチレンズ４２により非点収差及び所定の屈折力を付与されて、光検出器４１の受光部４０の受光面上に収束されて検出される。このとき、第１の光ディスクからの戻りの光学系における復路倍率Ｍ１は、上述した入射倍率ｍ１を所定の値となるようにされ、集光光学デバイス３６がこの状態で適切に集光させるような構成とされていることから、後述の復路倍率Ｍ２，Ｍ３よりも大きな値とされている。
【０１３９】
次に、第２の光ディスク１２に対して第２の波長の光ビームを出射させて情報の読み取り又は書き込みを行うときの光路について説明する。
【０１４０】
光ディスク２の種類が第２の光ディスク１２であることを判別したディスク種類判別部２２は、第２の光源部３２の第２の出射部から第２の波長の光ビームを出射させる。
【０１４１】
第２の出射部から出射された第２の波長の光ビームは、第２のグレーティング４４によりトラッキングエラー信号等の検出のため３ビームに分割され、第２のビームスプリッタ３９に入射される。第２のビームスプリッタ３９に入射された第２の波長の光ビームは、その合成分離面３９ａで反射され、コリメータレンズ３７側に出射され、コリメータレンズ３７により発散角を変換されて所定の発散角の拡散光とされ、１／４波長板４５に所定の位相差を付与され、立ち上げミラー４６で反射されて集光光学デバイス３６の回折光学素子３５側に出射される。このとき、コリメータレンズ３７は、コリメータレンズ駆動手段４７により第２の位置に移動されて、第２の波長の光ビームを所定の発散角を有する拡散光の状態で出射させ、換言すると、集光光学デバイス３６への入射倍率ｍ２を−１／４０≦ｍ２≦−１／２００とするように制御されている。
【０１４２】
回折光学素子３５に入射した第２の波長の光ビームは、その入射側の面に設けられた回折部５０の第１乃至第３の回折領域５１，５２，５３により、各領域を通過した光ビームがそれぞれ上述のような所定の回折次数が支配的となるようにして出射され、集光光学デバイス３６の対物レンズ３４に入射される。尚、回折光学素子３５から出射される第２の波長の光ビームは、所定の発散角の状態とされているのみならず、対物レンズ３４に入射することにより開口制限の効果が得られる状態とされている。
【０１４３】
対物レンズ３４に入射した第２の波長の光ビームは、第１及び第２の回折領域５１，５２を通過した光ビームが球面収差を低減できるような発散角の状態で入射されているので、対物レンズ３４により、第２の光ディスク１２の信号記録面に適切に集光される。
【０１４４】
第２の光ディスク１２の信号記録面で反射された光ビームの復路の光路については、上述した第１の波長の光ビームと同様であるので、省略する。但し、このとき、第２の光ディスクからの戻りの光学系における復路倍率Ｍ２は、上述した入射倍率ｍ２を所定の範囲内の値となるようにされ、集光光学デバイス３６がこの状態で適切に集光させるような構成とされていることから、上述の復路倍率Ｍ１よりも小さな値とされている。
【０１４５】
次に、第３の光ディスク１３に対して第３の波長の光ビームを出射させて情報の読み取り又は書き込みを行うときの光路について説明する。
【０１４６】
光ディスク２の種類が第３の光ディスク１３であることを判別したディスク種類判別部２２は、第２の光源部３２の第３の出射部から第３の波長の光ビームを出射させる。
【０１４７】
第３の出射部から出射された第３の波長の光ビームは、第２のグレーティング４４によりトラッキングエラー信号等の検出のため３ビームに分割され、第２のビームスプリッタ３９に入射される。第２のビームスプリッタ３９に入射された第３の波長の光ビームは、その合成分離面３９ａで反射され、コリメータレンズ３７側に出射され、コリメータレンズ３７により発散角を変換されて所定の発散角の拡散光とされ、１／４波長板４５に所定の位相差を付与され、立ち上げミラー４６で反射されて集光光学デバイス３６の回折光学素子３５側に出射される。このとき、コリメータレンズ３７は、コリメータレンズ駆動手段４７により第３の位置に移動されて、第３の波長の光ビームを所定の発散角を有する拡散光の状態で出射させ、換言すると、集光光学デバイス３６への入射倍率ｍ３を−１／４０≦ｍ３≦−１／２００とするように制御されている。
【０１４８】
回折光学素子３５に入射した第３の波長の光ビームは、その入射側の面に設けられた回折部５０の第１乃至第３の回折領域５１，５２，５３により、各領域を通過した光ビームがそれぞれ上述のような所定の回折次数が支配的となるようにして出射され、集光光学デバイス３６の対物レンズ３４に入射される。尚、回折光学素子３５から出射される第３の波長の光ビームは、所定の発散角の状態とされているのみならず、対物レンズ３４に入射することにより開口制限の効果が得られる状態とされている。
【０１４９】
対物レンズ３４に入射した第３の波長の光ビームは、第１の回折領域５１を通過した光ビームが球面収差を低減できるような発散角の状態で入射されているので、対物レンズ３４により、第３の光ディスク１３の信号記録面に適切に集光される。
【０１５０】
第３の光ディスク１３の信号記録面で反射された光ビームの復路の光路については、上述した第１の波長の光ビームと同様であるので、省略する。但し、このとき、第３の光ディスクからの戻りの光学系における復路倍率Ｍ３は、上述した入射倍率ｍ３を所定の範囲内の値となるようにされ、集光光学デバイス３６がこの状態で適切に集光させるような構成とされていることから、上述の復路倍率Ｍ１よりも小さな値とされている。
【０１５１】
本発明を適用した光ピックアップ３は、第１乃至第３の波長の光ビームを出射する第１乃至第３の出射部と、第１乃至第３の出射部から出射された第１乃至第３の波長の光ビームをそれぞれ対応する光ディスクの信号記録面上に集光する集光光学デバイス３６と、光軸方向に移動可能とされ、移動された光軸方向の位置に応じて第１乃至第３の波長の光ビームの発散角を所定の発散角となるように変換する発散角変換素子としてコリメータレンズ３７と、光ディスクで反射された戻りの第１乃至第３の波長の光ビームの光路を第１乃至第３の出射部から出射された各光ビームの光路と分離する光路分離手段として第１及び第２のビームスプリッタ３８，３９と、この第１及び第２のビームスプリッタ３８，３９により各往路光から分離された戻りの第１乃至第３の波長の光ビームを受光する３波長間において共通の受光部４０を有する光検出器４１とを備え、集光光学デバイス３６が、コリメータレンズ３７により発散角を変換され略平行光とされた第１の波長の光ビームを第１の光ディスクの信号記録面に良好に集光し、且つコリメータレンズ３７により発散角を変換され所定の発散角の拡散光とされた第２の波長の光ビームを第２の光ディスクの信号記録面に良好に集光し、且つコリメータレンズ３７により発散角を変換され所定の発散角の拡散光とされた第３の波長の光ビームを第３の光ディスクの信号記録面に良好に集光するように形成されている構成により、このような３種類の使用波長に対応する共通の集光光学デバイス３６と共通の受光部４０を有する共通の光学系を用いて、各光ディスクに対して対応する波長の光ビームを集光するとともに、光ディスクからの反射光を検出して、装置の小型化及び構成の簡素化を達成した上で、複数種類の光ディスクに情報信号の記録及び／又は再生を行うことを可能とするとともに、このような共通の光学系における、それぞれの使用波長に応じて復路系の光学倍率（復路倍率）を最適なものとすることができ、これにより、それぞれの各光ディスクのフォーマットに対応するフォーカス引き込み範囲を設定することを可能とし、各光ディスクに対する互換性をより発揮することを可能とし、よって、構成の簡素化及び装置の小型化を実現するとともに各光ディスクに対して互換性を発揮して良好な記録及び／又は再生を実現する。
【０１５２】
また、光ピックアップ３は、コリメータレンズ３７及びコリメータレンズ駆動手段４７により、第１の波長の光ビームが、集光光学デバイス３６への入射倍率ｍ１が、ｍ１＝０の関係式を満たすように集光光学デバイス３６に入射され、第２の波長の光ビームが、集光光学デバイス３６への入射倍率ｍ２が、−１／４０≦ｍ２≦−１／２００の関係式を満たすように集光光学デバイス３６に入射され、第３の波長の光ビームが、集光光学デバイス３６への入射倍率ｍ３が、−１／４０≦ｍ３≦−１／２００の関係式を満たすように集光光学デバイス３６に入射されるよう構成されており、例えば対物レンズ３４及び回折光学素子３５により構成される集光光学デバイス３６が、この入射倍率ｍ１，ｍ２，ｍ３とされた各波長の光ビームを対応する光ディスクに球面収差を低減させた状態で各信号記録面に良好に集光するように形成されていることから、第１の波長に対する復路倍率Ｍ１に対して、第２及び第３の波長に対する復路倍率Ｍ２，Ｍ３を十分に小さくすることができ、これにより、各光ディスクのフォーマットに対応するフォーカス引き込み範囲を設定することを実現する。これにより、光ピックアップ３は、構成の簡素化及び装置の小型化を実現するとともに各光ディスクに対して互換性を発揮して良好な記録及び／又は再生を実現する。
【０１５３】
また、光ピックアップ３は、第１のビームスプリッタ３８と受光部４０との間には、戻りの第１乃至第３の波長の光ビームの発散角を変換して受光部４０上に集光させるマルチレンズ４２が設けられ、コリメータレンズ３７を構成する材料の材料分散１／νｃｌと、マルチレンズ４２を構成する材料の材料分散１／νｍｌとが、（νｍｌ／νｃｌ）≦１の関係式を満たすように、コリメータレンズ３７及びマルチレンズ４２の構成材料が決定されていることから、このコリメータレンズ３７及びマルチレンズ４２の仮想的に合成した仮想合成レンズ４９の各波長に対する焦点距離をＳｃｍ１，Ｓｃｍ２，Ｓｃｍ３としたときに、Ｓｃｍ１＞Ｓｃｍ２，Ｓｃｍ３の関係とすることができ、これにより、第１の波長に対する復路倍率Ｍ１に対して、第２及び第３の波長に対する復路倍率Ｍ２，Ｍ３をより小さくすることができ、これにより、各光ディスクのフォーマットに対応するフォーカス引き込み範囲を設定することを実現する。これにより、光ピックアップ３は、構成の簡素化及び装置の小型化を実現するとともに各光ディスクに対して互換性を発揮して良好な記録及び／又は再生を実現する。
【０１５４】
また、光ピックアップ３は、第１の出射部が、第１の光源部３１に設けられ、第２の出射部及び第３の出射部とが、第１の光源部３１とは異なる位置に配置される第２の光源部３２に設けられ、第２の出射部と、第３の出射部とが、この第２及び第３の出射部から出射される光ビームの光軸に直交する同一平面内に各発光点が位置するように配置されている構成により第２及び第３の出射部が異なる配置とされている場合に比較してさらに構成部品の簡素化及び装置の小型化を実現し、上述した可動とされたコリメータレンズ３７とあわせることにより、光学系の互換性を実現するとともに、第１の波長の光ビームを出射する出射部と、第２及び第３の波長の光ビームを出射部とを異なる位置に配置されていることにより、上述したような復路倍率の倍率差を設ける構成を可能とするものである。
【０１５５】
また、本発明を適用した光ピックアップ３は、対物レンズ３４を３波長に対して共通とすることができるので、アクチュエータにおける可動部の重量が増大することによる感度低下等の問題の発生を防止できる。また、本発明を適用した光ピックアップ３は、３波長互換の際の共通の対物レンズ３４を用いた場合に問題となる球面収差を光学素子の一面に設けた回折部５０により十分に低減できるので、従来のような球面収差低減用の回折部を複数面に設けた場合の各回折部間の位置合わせや、複数の回折部を設けることによる回折効率の低下等の問題を防止でき、すなわち、組立工程の簡素化及び光の利用効率の向上を実現する。また、本発明を適用した光ピックアップ３は、上述のように回折部５０を光学素子の一面に設ける構成を可能とすることにより、対物レンズ３４及び回折光学素子３５に換えて回折部５０を有する対物レンズ３４Ｂを有するように構成することを可能とし、この回折部５０を対物レンズに一体とする構成により、さらなる構成の簡素化、アクチュエータの可動部の重量を小さくすること、組立工程の簡素化及び光の利用効率の向上を実現する。
【０１５６】
さらに、本発明を適用した光ピックアップ３は、上述した回折光学素子３５の一面に設けられた回折部５０により３波長互換を実現するのみならず、３種類の光ディスク及び３種類の波長の光ビームに対応した開口数で開口制限を行うことができ、これにより従来必要であった開口制限フィルター等を設けることや、これを配置させる際の調整を不要とし、さらに、構成の簡素化、小型化、及び低コスト化を実現する。
【０１５７】
本発明を適用した光ディスク装置１は、第１乃至第３の光ディスクから任意に選択される光ディスクを保持して回転駆動する駆動手段と、この駆動手段によって回転駆動される光ディスクに対し波長を異にする複数の光ビームを選択的に照射することにより情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップとを備え、この光ピックアップとして上述した光ピックアップ３を用いたことにより、第１乃至第３の波長の光ビームの光路上の光学素子の一面に設けられた回折部により、それぞれ使用波長を異にする３種類の光ディスクに対して、共通の一の対物レンズ３４を用いてそれぞれ対応する光ビームを信号記録面に適切に集光することを可能として、構成を複雑にすることなく、対物レンズ３４を共通した３波長互換を実現するので、構成の簡素化及び小型化を可能とするとともに良好な記録・再生特性を得ることを実現する。
【図面の簡単な説明】
【０１５８】
【図１】本発明を適用した光ディスク装置を示すブロック回路図である。
【図２】本発明を適用した光ピックアップの光学系を示す光路図である。
【図３】本発明を適用した光ピックアップにおいて、この光ピックアップを構成するコリメータレンズを移動させることで、集光光学デバイスへの入射倍率を変化させることについて説明するための模式的な図であり、（ａ）は、コリメータレンズを第１の位置Ｐ１に移動させることで第１の波長の光ビームを平行光Ｂ１として出射させることを示す図であり、（ｂ）は、コリメータレンズを第２又は第３の位置Ｐ２，Ｐ３に移動させることで第２、第３の波長の光ビームを拡散光Ｂ２，Ｂ３として出射させることを示す図である。
【図４】対物レンズのデフォーカス量と、フォーカスエラー信号との関係、及びフォーカス引き込み範囲を示す図である。
【図５】光ピックアップの復路の光学系における復路倍率を説明するための図であり、集光光学デバイスと、コリメータレンズ及びマルチレンズ等からなる仮想合成レンズとを模式的に示す図である。
【図６】一般的な複数のレンズから仮想合成レンズの焦点距離を得ることを説明するための図であり、（ａ）は、実際のレンズの配置を示し、（ｂ）は、これらのレンズの仮想合成レンズを示す図である。
【図７】第２及び第３の波長における集光光学デバイスへの入射倍率（有限倍率）を変化させたときの復路倍率とコリメータレンズのストローク量との変化を示す図であり、（ａ）は、第３の波長における入射倍率の変化に対する復路倍率Ｍ３及びストローク量の変化を示す図であり、（ｂ）は、第２の波長における入射倍率の変化に対する復路倍率Ｍ２及びストローク量の変化を示す図であり、（ｃ）は、これらと比較するために第２及び／又は第３の波長における入射倍率を変化させたときの、第１の波長の復路倍率Ｍ１及びストローク量の変化を示す図である。
【図８】本発明を適用した光ピックアップを構成する回折光学素子を説明するための図であり、（ａ）は、回折光学素子の平面図であり、（ｂ）は、回折光学素子の断面図である。
【図９】本発明を適用した光ピックアップを構成する集光光学デバイスの例について説明するための図であり、（ａ）は、入射側の面に回折部を有する回折光学素子と、対物レンズとにより構成された例の集光光学デバイスを示す側面図であり、（ｂ）は、その入射側の面に回折部が一体に形成された対物レンズにより構成された例の集光光学デバイスを示す側面図である。
【図１０】本発明を適用した光ピックアップにおいて、コリメータレンズの材料分散と、マルチレンズの材料分散により各波長の光ビームの集光位置が変化することを説明するための図であり、（ａ）は、第１の波長の場合と、第２及び第３の波長の場合とでコリメータレンズの材料分散により集光位置、すなわち集光状態が異なることを示す図であり、（ｂ）は、第１の波長の場合と、第２及び第３の波長の場合とでマルチレンズの材料分散により集光位置、すなわち集光状態が異なることを示す図であり、（ｃ）は、コリメータレンズとマルチレンズとの材料分散により第１の波長の場合と集光位置が異なる第２及び第３の波長の場合の集光位置が、コリメータレンズへの入射状態が変わることで同一位置に集光されることを示すための図である。
【図１１】本発明を適用した光ピックアップにおいて、マルチレンズを構成する材料分散の値を変えた場合の状態を説明するための図であり、コリメータレンズとマルチレンズとの材料分散比（νｍｌ／νｃｌ）の変化に対する復路倍率の変化を示す図である。
【図１２】従来の光ピックアップの光学系の例を示す図であり、対物レンズを複数有する例を示す光路図である。
【図１３】従来の光ピックアップの光学系の例を示す図であり、受光素子を複数有する例を示す光路図である。
【符号の説明】
【０１５９】
１  光ディスク装置、  ２  光ディスク、  ３  光ピックアップ、  ４  スピンドルモータ、  ５  送りモータ、  ９  サーボ制御部、２２  ディスク種類判別部、  ３１  第１の光源部、  ３２  第２の光源部、  ３４  対物レンズ、  ３５  回折光学素子、  ３６  集光光学デバイス、  ３７  コリメータレンズ、  ３８  第１のビームスプリッタ、  ３９  第２のビームスプリッタ、  ４０  受光部、  ４１  光検出器、  ４２  マルチレンズ、  ４３  第１のグレーティング、  ４４  第２のグレーティング、  ４５  １／４波長板、  ４６  立ち上げミラー、  ４７  コリメータレンズ駆動手段、  ５０  回折部、  ５１  第１の回折領域、  ５２  第２の回折領域、  ５３  第３の回折領域
【図１】
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【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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【図１３】
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