(57)【要約】【課題】共通の対物レンズを用いてＢＤ若しくはＨＤ  ＤＶＤと、DVD、CDとの記録、再生が可能な光ピックアップ装置を提供することを目的とする。【解決手段】光ピックアップ装置１００は、４０５ｎｍ、６６０ｎｍ、７９０ｎｍの光を発する第１、第２、第３光源１Ａ、１Ｂ、１Ｃを備える。４０５ｎｍの光束は、カップリングレンズ３Ａにより収束光とされ、６６０ｎｍの光束はカップリングレンズ３Ｂにより平行光とされ、７９０ｎｍの光束はカップリングレンズ３Ｃにより発散光とされて対物レンズ１０に入射し、各ディスク面上にスポットを形成する。対物レンズ１０のレンズ面１１には段差構造が形成され、その作用と所定の倍率を満たす配置とにより、波長の違いと保護層の厚さの違いにより生じる球面収差を補正すると共に、温度変化による球面収差の発生量を小さく抑える。【選択図】図１
2009070545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
保護層の厚さがt1で記録密度が最も高い第１の光ディスク、保護層の厚さがt2で記録密度が前記第１の光ディスクよりも低い第２の光ディスク、及び、保護層の厚さがt3(ただし、t1≦t2<t3を満たす)で記録密度が最も低い第３の光ディスクを対象として情報を再生し、または、記録する光ピックアップ装置において、
前記第１の光ディスクの使用時に最も短い第１の波長の光束を発する第１光源と、
前記第２の光ディスクの使用時に前記第１の波長の光束よりも長い第２の波長の光束を発する第２光源と、
前記第３の光ディスクの使用時に最も長い第３の波長の光束を発する第３光源と、
少なくとも一方の面に、同心状に分割され、境界部分の段差で前記第１の波長の入射光束に対してほぼ２波長分の光路長差を与える複数の輪帯状の屈折面を備えた段差構造を有し、前記各光源からの光束を各光ディスク上に収束させる共通の対物レンズと、
前記第１光源から発した光束を前記対物レンズに対して収束光として入射させ、前記第２、第３光源から発した光束を前記対物レンズに対して所定の状態で入射させる複数のカップリングレンズとを備え、
前記第１の光ディスクの使用時の前記対物レンズの焦点距離および結像倍率をそれぞれｆ1、Ｍ1、前記第２の光ディスクの使用時の前記対物レンズの焦点距離および結像倍率をそれぞれｆ2、Ｍ2として、
−0.35＜f2×M2−f1×M1＜−0.07・・・(1)
を満たすよう前記対物レンズが配置されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
保護層の厚さがt1で記録密度が最も高い第１の光ディスク、保護層の厚さがt2で記録密度が前記第１の光ディスクよりも低い第２の光ディスク、及び、保護層の厚さがt3(ただし、t1≦t2<t3を満たす)で記録密度が最も低い第３の光ディスクを対象として情報を再生し、または、記録する光ピックアップ装置において、
前記第１の光ディスクの使用時に最も短い第１の波長の光束を発する第１光源と、
前記第２の光ディスクの使用時に前記第１の波長の光束よりも長い第２の波長の光束を発する第２光源と、
前記第３の光ディスクの使用時に最も長い第３の波長の光束を発する第３光源と、
少なくとも一方の面に、同心状に分割され、境界部分の段差で入射光束に対して光路長差を与える複数の輪帯状の屈折面を備えた段差構造を有し、前記各光源からの光束を各光ディスク上に収束させる共通の対物レンズと、
前記第１光源から発した光束を前記対物レンズに対して収束光として入射させ、前記第２、第３光源から発した光束を前記対物レンズに対して所定の状態で入射させる複数のカップリングレンズとを備え、
前記第１の光ディスクの使用時に必要な開口数をNA1、前記第２の光ディスクの使用時に必要な開口数をNA2、前記第３の光ディスクの使用時に必要な開口数をNA3として、
NA1＞NA3  かつNA2＞NA3
の関係を満たし、
前記段差構造は、開口数NA3を確保するのに必要な第1の領域において、境界部分の段差で前記第１の波長のほぼ２波長分の光路長差を付与し、
前記第１の光ディスクの使用時の前記対物レンズの焦点距離および結像倍率をそれぞれｆ1、Ｍ1、前記第２の光ディスクの使用時の前記対物レンズの焦点距離および結像倍率をそれぞれｆ2、Ｍ2として、
−0.35＜f2×M2−f1×M1＜−0.07・・・(1)
を満たすよう前記対物レンズが配置されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記第１、第２の光ディスク保護層の厚さt1及びt2が約０．６ｍｍであり、前記第３の光ディスクの保護層の厚さt3が約１．２ｍｍであり、
−0.25＜f2×M2−f1×M1＜−0.07・・・(2)
を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
さらに、以下の条件(3)、
0.05＜f1×M1＜0.25・・・(3)
を満たすように前記対物レンズを配置した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５】
さらに、以下の条件(4)、
−0.02＜f2×M2＜0.02・・・(4)
を満たすように前記対物レンズを配置したことを特徴とする請求項３または４に記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記第３の光ディスクの使用時における前記対物レンズの焦点距離および結像倍率をそれぞれｆ３、Ｍ３として、
−0.26＜f3×M3−f1×M1＜−0.15・・・(5)
を満たすよう前記対物レンズが配置されていることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記第１、第３の光ディスク保護層の厚さの差t3−t1が０．１ｍｍ以上であり、前記第２の光ディスクの保護層の厚さt2が約０．６ｍｍであり、
-0.35<f2×M2−f1×M1<-0.17    ・・・(6)
を満たすよう前記対物レンズが配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
さらに、以下の条件(7)、
0.10<f1×M1<0.35    ・・・(7)
を満たすことを特徴とする請求項7に記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
さらに、以下の条件(4)、
-0.02<f2×M2<0.02    ・・・(4)
を満たすことを特徴とする請求項７または８に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】
前記第３の光ディスクの使用時における前記対物レンズの焦点距離および結像倍率をそれぞれｆ３、Ｍ３として、以下の条件(8)、
-0.31<f3×M3−f1×M1<-0.20    ・・・(8)
を満たすことを特徴とする請求項7〜9のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１１】
前記第１の領域の外側に、前記第1、第2の波長の光束をそれぞれ前記第1、第2の光ディスク上に収束させ、前記第3の波長の光束の収束には寄与しない第２の領域を有し、
前記段差構造は、前記第２の領域において、前記第1の波長のほぼ２波長分またはほぼ−２波長分の光路長差を与える段差と、前記第１の波長のほぼ５波長分またはほぼ−５波長分の光路長差を与える段差とから構成されることを特徴とする請求項２〜１０のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１２】
前記第１の波長の光束が前記対物レンズに入射する際の有効光束径が、前記第２の波長の光束が前記対物レンズに入射する際の有効光束径より大きく、
前記第２の領域の外側に、前記第１の波長の光束のみを前記第1の光ディスク上に収束させ、前記第２、第３の光束の収束には寄与しない第３の領域を有し、
前記段差構造は、前記第３の領域において、前記第１の波長の光束に対して前記第２の
領域の段差が与えるのとは異なる光路長差を与える段差を有す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。
【請求項１３】
前記段差構造は、前記第３の領域において、前記第１の波長のほぼ１波長分またはほぼ−１波長分の光路差を与える段差を持つ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。
【請求項１４】
前記第１の波長の光束が前記対物レンズに入射する際の有効光束径が、前記第２の波長の光束が前記対物レンズに入射する際の有効光束径より小さく、
前記第２の領域の外側に、前記第２の波長の光束のみを前記第２の光ディスク上に収束させ、前記第１、第３の光束の収束には寄与しない第３の領域を有し、
前記段差構造は、前記第３の領域において、前記第２の波長の光束に対して前記第２の領域の段差が与えるのとは異なる光路長差を与える段差を有す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。
【請求項１５】
前記段差構造は、前記第３の領域において、前記第２の波長のほぼ１波長分またはほぼ−１波長分の光路差を与える段差を持つことを特徴とする請求項１４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、ＣＤやＤＶＤに加え、従来のＤＶＤより記録密度が高いＨＤ  ＤＶＤやＢＤ(ブルーレイディスク)等の光ディスクを含む３種類の規格が異なる光ディスクに対して、共通の対物レンズを用いて情報を記録し、または、再生する光ピックアップ装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
規格が異なる複数の光ディスクに対して共通の対物レンズを用いて情報を記録し、または、再生する光ピックアップ装置としては、例えば特許文献１及び２に記載されたものが知られている。特許文献１は、ＣＤ及びＤＶＤに対して共通の対物レンズを用い、温度変化による収差劣化を低減するため、光ディスクの種類に応じて対物レンズの倍率を変化させるようにした光学系を開示している。具体的には、ＤＶＤの使用時に対物レンズに対して収束光を入射させ、ＣＤの使用時にはほぼ平行な光束を入射させるようにしている。
【０００３】
また、特許文献２は、共通の対物レンズを用いてＣＤ、ＤＶＤの他、青色光を用いてＤＶＤをより高密度化した光ディスクの記録、または再生を行う装置を開示する。特許文献２では、全ての種類の光ディスクに対して無限系、すなわち、平行光を入射させる構成(第１，第２の実施形態)と、全ての種類の光ディスクに対して有限系、ここでは発散光を入射させる構成(第３の実施形態)とが開示されている。いずれの構成でも、対物レンズに回折構造を形成し、波長により異なる次数の回折光を用いることにより回折効率を維持し、光量を確保している。また、無限系では、温度補償や色収差補償を行うための光学的補正構造を有する光学素子が光路中に設けられている。一方、有限系では無限系の場合よりトラッキング特性が劣化すると共に、特に発散光を入射させる場合には温度特性が劣化するため、これを補正するために対物レンズに加えてカップリングレンズにも回折構造を形成している。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−３０６０２４号公報  図１
【特許文献２】特開２００４−２４７０２５号公報  段落００７８、００９０、００９７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された光ピックアップは、DVDとCDという2種類の光ディスクにのみ対応可能であり、ＨＤ  ＤＶＤのようにDVDよりも記録密度の高い光ディスクも含めた3種類の光ディスクへの対応は想定されていない。
【０００６】
また、特許文献２に開示された構成は、ＤＶＤよりも記録密度の高い光ディスクにも対応可能であるが、温度変化に対する収差劣化を防ぐために、対物レンズに形成した回折構造とは別に、補正用の光学素子を設ける必要があり、部品点数の増加によるコストアップを招く。また、無限系の場合、全ての波長において高い回折効率が得られる回折構造を形成することは難しい。
【０００７】
本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、共通の対物レンズを用いてDVD、CDに加え、ＨＤ  ＤＶＤ又はＢＤの記録、再生が可能であり、部品点数を増やさずに、温度変化に対する収差劣化を抑えることができる光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様にかかる光ピックアップ装置は、上記の目的を達成させるため、保護層の厚さがt1で記録密度が最も高い第１の光ディスク、保護層の厚さがt2で記録密度が第1の光ディスクよりも低い第２の光ディスク、及び、保護層の厚さがt3(ただし、t1≦t2<t3を満たす)で記録密度が最も低い第３の光ディスクを対象として情報を再生し、または、記録する構成において、
第１の光ディスクの使用時に最も短い第１の波長の光束を発する第１光源と、
第２の光ディスクの使用時に第1の波長よりも長い第２の波長の光束を発する第２光源と、
第３の光ディスクの使用時に最も長い第３の波長の光束を発する第３光源と、
少なくとも一方の面に、同心状に分割され、境界部分の段差で第１の波長の入射光束に対してほぼ２波長分の光路長差を与える複数の輪帯状の屈折面を備えた段差構造を有し、各光源からの光束を各光ディスク上に収束させる共通の対物レンズと、
第１光源から発した光束を対物レンズに対して収束光として入射させ、第２、第３光源から発した光束を対物レンズに対して所定の状態で入射させる複数のカップリングレンズとを備え、
第１の光ディスクの使用時の対物レンズの焦点距離および結像倍率をそれぞれｆ1、Ｍ1、第２の光ディスクの使用時の対物レンズの焦点距離および結像倍率をそれぞれｆ2、Ｍ2として、
−0.35＜f2×M2−f1×M1＜−0.07・・・(1)
を満たすよう対物レンズが配置されていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の第２の態様にかかる光ピックアップ装置は、保護層の厚さがt1で記録密度が最も高い第１の光ディスク、保護層の厚さがt2で記録密度が第1の光ディスクよりも低い第２の光ディスク、及び、保護層の厚さがt3(ただし、t1≦t2<t3を満たす)で記録密度が最も低い第３の光ディスクを対象として情報を再生し、または、記録する構成において、
第１の光ディスクの使用時に最も短い第１の波長の光束を発する第１光源と、
第２の光ディスクの使用時に第1の波長の光束よりも短い第２の波長の光束を発する第２光源と、
第３の光ディスクの使用時に最も長い第３の波長の光束を発する第３光源と、
少なくとも一方の面に、同心状に分割され、境界部分の段差で入射光束に対して光路長差を与える複数の輪帯状の屈折面を備えた段差構造を有し、各光源からの光束を各光ディスク上に収束させる共通の対物レンズと、
第１光源から発した光束を対物レンズに対して収束光として入射させ、第２、第３光源から発した光束を対物レンズに対して所定の状態で入射させる複数のカップリングレンズとを備え、
第１の光ディスクの使用時に必要な開口数をNA1、第２の光ディスクの使用時に必要な開口数をNA2、第３の光ディスクの使用時に必要な開口数をNA3として、
NA1＞NA3  かつNA2＞NA3
の関係を満たし、
段差構造は、開口数NA3を確保するのに必要な第1の領域において、第１の波長のほぼ２波長分の光路長差を付与し、
第１の光ディスクの使用時の対物レンズの焦点距離および結像倍率をそれぞれｆ1、Ｍ1、第２の光ディスクの使用時の対物レンズの焦点距離および結像倍率をそれぞれｆ2、Ｍ2として、
−0.35＜f2×M2−f1×M1＜−0.07・・・(1)
を満たすよう対物レンズが配置されていることを特徴とする。
【００１０】
上記第１，第２の態様のいずれにおいても、第１、第２の光ディスク保護層の厚さt1及
びt2が約０．６ｍｍであり、第３の光ディスクの保護層の厚さt3が約１．２ｍｍである場合が想定できる。
【００１１】
このような場合には、以下の条件(2)、(3)、(4)、
−0.25＜f2×M2−f1×M1＜−0.07・・・(2)
0.05＜f1×M1＜0.25・・・(3)
−0.02＜f2×M2＜0.02・・・(4)
を満たすように対物レンズを配置することが望ましい。
【００１２】
さらに、第３の光ディスクの使用時における対物レンズの焦点距離および結像倍率をそれぞれｆ３、Ｍ３、として、以下の条件(5)、
−0.26＜f3×M3−f1×M1＜−0.15・・・(5)
を満たすように対物レンズを配置することが望ましい。
【００１３】
また、上記第１，第２の態様のいずれにおいても、第１、第３の光ディスク保護層の厚さの差t3−t1が０．１ｍｍ以上であり、前記第２の光ディスクの保護層の厚さt2が約０．６ｍｍである場合が想定できる。そのような場合には、以下の(6)、(7)、(4)、(8)の条件を満たすことが望ましい。
-0.35<f2×M2−f1×M1<-0.17    ・・・(6)
0.10<f1×M1<0.35    ・・・(7)
-0.02<f2×M2<0.02    ・・・(4)
-0.31<f3×M3−f1×M1<-0.20    ・・・(8)
【００１４】
上記の第２の態様において、第１の領域の外側に、第1、第2の波長の光束をそれぞれ第1、第2の光ディスク上に収束させ、第3の波長の光束の収束には寄与しない第２の領域を有し、段差構造は、第２の領域において、第1の波長のほぼ２波長分またはほぼ−２波長分の光路長差を与える段差と、第１の波長のほぼ５波長分またはほぼ−５波長分の光路長差を与える段差とを含むことが望ましい。
【００１５】
そして、第１の波長の光束が対物レンズに入射する際の有効光束径が、第２の波長の光束が対物レンズに入射する際の有効光束径より大きい場合には、第２の領域の外側に、第１の波長の光束を第１の光ディスク上に収束させ、第２、第３の波長の光束の収束には寄与しない第３の領域を有し、段差構造は、第３領域において、第１の波長の光束に対して第２の領域の段差が与えるのとは異なる光路長差を与える段差を持つことが望ましい。
【００１６】
さらに、段差構造は、第３の領域において、第１の波長のほぼ１波長分またはほぼ−１波長分の光路差を与える段差を持つことが望ましい。
【００１７】
一方、第１の波長の光束が対物レンズに入射する際の有効光束径が、第２の波長の光束が対物レンズに入射する際の有効光束径より小さい場合には、第２の領域の外側に、第２の波長の光束を第２の光ディスク上に収束させ、第１、第３の波長の光束の収束には寄与しない第３の領域を有し、段差構造は、第３領域において、第２の波長の光束に対して第２の領域の段差が与えるのとは異なる光路長差を与える段差を持つことが望ましい。
【００１８】
この場合、段差構造は、第３の領域において、第２の波長のほぼ１波長分またはほぼ−１波長分の光路差を与える段差を持つことが望ましい。
【発明の効果】
【００１９】
上記のように対物レンズに形成された段差構造が段差毎に第１の波長で略2波長分の光路長差を付与するよう設定し、第1の波長が４００ｎｍ近傍であるのに対して第2，第3の
波長が６５０〜８００ｎｍ程度であることを前提とすると、利用する回折次数は第１の波長の光束については２次、第２，第３の波長の光束については１次となり、いずれの光ディスクに対しても高い効率で光源からの光束を利用することができる。また、このように２次、１次の回折光を使用し、各光ディスク使用時の倍率を適切に設定することにより、いずれの光ディスクの使用時にも球面収差の発生を抑えることができる。特に、記録密度の高い第１の光ディスクの使用時に対物レンズに対して収束光を入射させることにより、温度変化時に生じる球面収差を小さく抑えることができる。
【００２０】
したがって、本発明によれば、共通の対物レンズを用いてDVD、CDの他、ＨＤ  ＤＶＤやＢＤ等の高密度ディスクの記録、再生が可能であり、部品点数を増やさずに、かつ、カップリングレンズのコストを上げることなく、温度変化に対する収差劣化を抑えることができる光ピックアップ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明にかかる光ピックアップ装置の実施形態として６つの実施例を説明する。実施例１〜４の光ピックアップ装置は、保護層の厚さt1が０．６ｍｍで記録密度が最も高い第１の光ディスク(ＨＤ  ＤＶＤ)、保護層の厚さt2が０．６ｍｍで記録密度が次に高い第２の光ディスク(ＤＶＤ)、及び、保護層の厚さt3が１．２ｍｍで記録密度が最も低い第３の光ディスク(ＣＤ)を対象として情報を再生し、または、記録する装置である。また、実施例５及び６の光ピックアップ装置は、第１の光ディスクとして保護層の厚さt1が０．０８７５ｍｍのＢＤを用い、第２，第３の光ディスクとしてＤＶＤ，ＣＤをそれぞれ用いる装置である。
【実施例１】
【００２２】
図１は、実施例１にかかる光ピックアップ装置の光学系を示す説明図であり、図２は、図１に含まれる３つの光学系をそれぞれ展開して示したものである。図２(Ａ)はＨＤ  ＤＶＤ用の光学系、(Ｂ)はＤＶＤ用の光学系、(Ｃ)はＣＤ用の光学系を示す。これらの図に示されるように、実施例１の光ピックアップ装置１００は、ＨＤ  ＤＶＤの使用時に最も短い第１の波長(４０５ｎｍ)の光を発する第１光源１Ａと、ＤＶＤの使用時に次に短い第２の波長(６６０ｎｍ)の光を発する第２光源１Ｂと、ＣＤの使用時に最も長い第３の波長(７９０ｎｍ)の光を発する第３光源１Ｃとの３つのレーザー光源を備えている。
【００２３】
ＨＤ  ＤＶＤの使用時には、第１光源１Ａから発した発散光であるレーザー光は、トラッキングサーボに利用するためのサブビームを形成するための回折格子２Ａを介して、ハーフミラー５Ａで反射され、第１カップリングレンズ３Ａにより収束光に変換され、第１、第２ビームスプリッタ４１、４２を透過し、対物レンズ１０によりＨＤ  ＤＶＤの記録面上にスポットを形成する。そして、ＨＤ  ＤＶＤからの反射光は、往路と同一の光路を辿り、ハーフミラー５Ａを透過して検出器６Ａに入射する。検出器６Ａは、複数の受光エリアを有する公知の素子であり、再生信号、トラッキングエラー信号、フォーカシングエラー信号を生成する。
【００２４】
ＤＶＤの使用時には、第２光源１Ｂから発したレーザー光は、回折格子２Ｂを介してハーフミラー５Ｂで反射され、第２カップリングレンズ３Ｂにより平行光に変換され、第１ビームスプリッタ４１で反射され、第２ビームスプリッタ４２を透過し、対物レンズ１０によりＤＶＤの記録面上にスポットを形成する。そして、ＤＶＤからの反射光は、往路と同一の光路を辿り、ハーフミラー５Ｂを透過して検出器６Ｂに入射する。
【００２５】
ＣＤの使用時には、第３光源１Ｃから発したレーザー光は、回折格子２Ｃを介してハーフミラー５Ｃで反射され、第３カップリングレンズ３Ｃにより弱い発散光に変換され、第２ビームスプリッタ４２で反射され、対物レンズ１０によりＣＤの記録面上にスポットを
形成する。そして、ＣＤからの反射光は、往路と同一の光路を辿り、ハーフミラー５Ｃを透過して検出器６Ｃに入射する。
【００２６】
対物レンズ１０は、光源側のレンズ面１１と光ディスク側のレンズ面１２とが共に非球面である両凸の単レンズであり、３種類の光ディスクに対して共用される。対物レンズ１０の光源側のレンズ面１１には、同心状に分割され、境界部分の段差で入射光束に対して光路長差を与える複数の輪帯状の屈折面を備えた回折レンズ構造が形成されている。ここで、回折レンズ構造とは、波長と同程度の光路長差を持つ段差構造により回折作用を持たせている構造のことを称する。
【００２７】
光ピックアップ装置１００は、各光束により光ディスク上に形成されるスポットを光ディスクのトラックに追随させるための図示せぬトラッキング機構を備えている。対物レンズ１０は、トラッキング機構に搭載されている。
【００２８】
上記の光学系は、ＨＤ  ＤＶＤの使用時に必要な開口数をNA1、第２の光ディスクの使用時に必要な開口数をNA2、第３の光ディスクの使用時に必要な開口数をNA3として、
NA1＞NA3  かつNA2＞NA3
の関係を満たす。具体的には、NA1=0.65、NA2=0.60、NA3=0.48である。
【００２９】
回折レンズ構造は、各段差において第１の波長で略2波長分の光路長差を付与するように形成されている。これにより、利用する回折次数は第１の波長(405nm)の光束については２次、第２，第３の波長(660nm,790nm)の光束については１次となり、いずれの光ディスクに対しても高い効率で光源からの光束を利用することができる。波長405nmの光束に対して１００％の回折効率が得られるように回折レンズ構造を１次〜６次の回折次数について設計した場合、他の２波長の回折効率は以下の表１の通りとなる。
【００３０】
【表１】
2009070545.tif 000003
【００３１】
上記の結果から、４０５ｎｍの光束に対して２次の回折光を利用すると、他の２波長での回折効率も最大となることがわかる。そこで、上記のように、回折レンズ構造は、４０５ｎｍの光束に対して２次回折光を利用するように設計されている。
【００３２】
ただし、ＨＤ  ＤＶＤ使用時の結像倍率とDVD使用時の結像倍率が同じ場合、2つのディスクを互換するために有する回折面の回折作用により、温度変化による球面収差の発生量が増大する。そこで、実施例１の光ピックアップ装置１００では、回折効率を重視して４０５ｎｍの光束に対する回折次数を２次に設定しつつ、かつ、ＨＤ  ＤＶＤ使用時の結像倍率とDVD使用時の結像倍率との相対的な結像倍率差を適切に設定することにより、温度変化による球面収差の発生量を小さく抑えている。
【００３３】
具体的には、実施例１の光ピックアップ装置１００は、ＨＤ  ＤＶＤの使用時における
対物レンズ１０の焦点距離および結像倍率をそれぞれf1、M1、ＤＶＤの使用時における対物レンズ１０の焦点距離および結像倍率をそれぞれf2、M2、ＣＤの使用時における対物レンズ１０の焦点距離および結像倍率をそれぞれf3、M3、として、以下の条件 (1)を満たし、より好ましくは、条件(2)〜(5)、
−0.35＜f2×M2−f1×M1＜−0.07・・・(1)
−0.25＜f2×M2−f1×M1＜−0.07・・・(2)
0.05＜f1×M1＜0.25・・・(3)
−0.02＜f2×M2＜0.02・・・(4)
−0.26＜f3×M3−f1×M1＜−0.15・・・(5)
を満たすよう対物レンズ１０が配置されている。
【００３４】
そして、回折レンズ構造の作用と、条件(1)〜(5)を満たす配置とにより、波長の違いと保護層の厚さの違いにより生じる球面収差を補正すると共に、温度変化時の球面収差の発生量を小さく抑えるようにしている。
【００３５】
条件(1)は、ＨＤ  ＤＶＤやＢＤ使用時の倍率とDVD使用時の倍率との差を規定する。この条件(1)を満たすように、ＨＤ  ＤＶＤやＢＤ使用時の倍率をDVD使用時の倍率よりも大きくすることにより、両ディスク使用時の球面収差を抑えつつ、温度変化による球面収差の発生量を小さく抑えることができる。条件(1)の上限を超えると、温度変化による球面収差の発生量が過大となる。一方、条件(1)の下限を下回ると、温度変化による球面収差の発生量は小さくなるものの、ＨＤ  ＤＶＤやＢＤ使用時とDVD使用時に、斜入射による相対的なコマ収差の発生量が過大となる。条件(2)は、条件(1)の下限を狭めたものであり、第１の光ディスクとしてＨＤ  ＤＶＤを用いる場合に適した条件である。
【００３６】
条件(3)は、第１の光ディスクとしてＨＤ  ＤＶＤを想定した場合におけるＨＤ  ＤＶＤ使用時の倍率を規定する。この条件(3)を満たすように正の値として対物レンズに対して収束光を入射させることにより、温度変化による球面収差の発生量を小さく抑え、かつCDの結像倍率の絶対値を小さくできるため、トラッキング特性を良好に保つことができる。条件(3)の上限を超えると、ＨＤ  ＤＶＤ使用時の収束度が大きくなり過ぎ、ＨＤ  ＤＶＤ使用時のトラッキング時の収差の発生量が大きくなる。一方、条件(3)の下限を下回ると、温度変化による球面収差の発生量が過大となるとともに、ＣＤ使用時の発散度が大きくなり過ぎ、ＣＤ使用時のトラッキング特性が劣化する。
【００３７】
条件(4)は、ＤＶＤ使用時の倍率がほぼ零であること、すなわち、ほぼ無限系であることを規定する。この条件(4)を満たすことにより、ＤＶＤの使用時には対物レンズに対してほぼ平行光を入射させることができ、ＤＶＤ使用時のトラッキング特性の劣化を防ぐことができる。
【００３８】
条件(5)は、第１の光ディスクとしてＨＤ  ＤＶＤを想定した場合におけるＨＤ  ＤＶＤ使用時の倍率とＣＤ使用時の倍率との差を規定する。この条件(5)を満たすことにより、ＣＤ使用時の球面収差を良好に補正できる。条件(5)の上限を超えると、オーバーな球面収差が残存し、好ましくない。一方、条件(5)の下限を下回ると、アンダーな球面収差が発生し、好ましくない。
【００３９】
なお、実施例１では、第１、第２、第３の波長を、それぞれ４０５ｎｍ，６６０ｎｍ，７９０ｎｍに設定しているが、以下の条件(9)を満たせば、この組み合わせ以外であってもよい。
1.95＜（λ1／（n1−1））／（λ3／（n3−1））＜2.20・・・(9)
ここで、λ1は第１の波長、λ3は第３の波長、n1は第１の波長λ1に対する対物レンズ１０の屈折率、n3は第３の波長λ3に対する対物レンズの屈折率である。
【００４０】
次に、上述した実施例１の具体的な数値構成を、表２〜表１０に示す。表２は全体の仕様、表３〜表５は図２(Ａ)〜(Ｃ)に示した各光ディスク用の光学系の構成を示す。表中の記号Ｒは面の曲率半径(単位：ｍｍ)、Ｄは面間の光軸上の距離(単位：ｍｍ)、ｎは仕様波長における屈折率である。
【００４１】
【表２】
2009070545.tif 000004
【００４２】
【表３】
2009070545.tif 000005
【００４３】
【表４】
2009070545.tif 000006
【００４４】
【表５】
2009070545.tif 000007
【００４５】
第１〜第３カップリングレンズ３Ａ〜３Ｃのディスク側のレンズ面(面番号４)、対物レンズ１０のレンズ面１１及びレンズ面１２は、いずれも回転対称非球面である。回転対称非球面は、光軸からの高さがhとなる非球面上の座標点の非球面の光軸上での接平面からの距離(サグ量)をX(h)、非球面の光軸上での曲率(1/r)をＣ、円錐係数をκ、４次〜１２次の偶数次の非球面係数をA4, A6, A8, …として、以下の式(10)で表される。
Ｘ(h)=Ch2/(1+√(1-(1+κ)C2h2))+A4h４+A6h６+A8h８+…  …(10)
実施例１の第１カップリングレンズ３Ａと対物レンズ１０の円錐係数κ、非球面係数A4〜A12は、表６に示される。第２カップリングレンズ３Ｂの係数は表７、第３カップリングレンズ３Ｃの係数は表８に示される。なお、表中の記号Eは１０の累乗を示し、例えば「1.4070E-04」は「1.4070×10-04」を意味する。
【００４６】
【表６】
2009070545.tif 000008
【００４７】
【表７】
2009070545.tif 000009
【００４８】
【表８】
2009070545.tif 000010
【００４９】
対物レンズ１０のレンズ面１１に形成された回折レンズ構造による光路長の付加量は、光軸からの高さｈ、ｎ次(偶数次)の光路差関数係数Ｐn、回折次数ｍ、波長λを用いて、
φ(ｈ)＝(Ｐ2ｈ2＋Ｐ4ｈ4＋Ｐ6ｈ6＋…）×ｍ×λ
により定義される光路差関数φ(ｈ)により表すことができる。光路差関数φ(ｈ)は、回折面上での光軸からの高さｈの点において、回折レンズ構造により回折されなかった場合の仮想的な光線と、回折レンズ構造により回折された光線との光路差を示す。光路差関数係数の値を以下の表９に示す。
【００５０】
【表９】
2009070545.tif 000011
【００５１】
実施例１における回折レンズ構造の各波長の光束に対する回折次数を以下の表１０に示す。
【００５２】
【表１０】
2009070545.tif 000012
【００５３】
なお、上記の各条件式(1)〜(5),(9)に対する実施例１の値は、以下の表１１に示すとおりであり、いずれの条件も満たしている。
【００５４】
【表１１】
2009070545.tif 000013
【００５５】
続いて、実施例１の光ピックアップ装置の各ディスク使用時の球面収差を図３に示す。図３(Ａ)，(Ｂ)，(Ｃ)は、それぞれＨＤ  ＤＶＤ，ＤＶＤ，ＣＤ使用時の球面収差を示し、実線は各設計波長での球面収差、点線は波長が設計波長に対して＋５ｎｍシフトした際の球面収差を示す。
【００５６】
また、図４は、実施例１と比較例１との温度変化時(＋３０度の変化時)のＨＤ  DVDでの波面収差を示すグラフであり、縦軸が波面収差(単位：λ)、横軸が入射瞳を示す。グラフ中の太線は実施例１の値(０．０２８λrms)、細線は比較例１の値(０．０５３λrms)を示す。比較例１は、実施例１と同じ焦点距離、同じＮＡで、ＨＤ  ＤＶＤ使用時の倍率を０に設定したものである。図４に示されるように、条件式(1),(2)及び(3)を満たすように倍率を正に設定することで、温度変化時の波面収差を小さくできる。
【実施例２】
【００５７】
次に、実施例２にかかる光ピックアップ装置について説明する。実施例２の光ピックアップ装置の基本的な光学系の配置は図１に示した実施例１と同様である。そこで、全体図は省略し、各波長用の光学系を図５に示す。各光学部品の符号は実施例１と共通であるため、重複した説明は省略する。実施例２の具体的な数値構成を、表１２〜表２０に示す。表１２は全体の仕様、表１３〜表１５は図５(Ａ)〜(Ｃ)に示した各光ディスク用の光学系の構成を示す。対物レンズ１０の光源側のレンズ面１１は、ＣＤ用のNA0.47を確保するのに必要な第１領域と、それより外側の第２領域とに分割され、それぞれ設計が異なるため、領域毎に数値を記載している。
【００５８】
【表１２】
2009070545.tif 000014
【００５９】
【表１３】
2009070545.tif 000015
【００６０】
【表１４】
2009070545.tif 000016
【００６１】
【表１５】
2009070545.tif 000017
【００６２】
第１〜第３カップリングレンズ３Ａ〜３Ｃのディスク側のレンズ面(面番号４)、対物レンズ１０のレンズ面１１及びレンズ面１２は、いずれも回転対称非球面である。実施例２の第１カップリングレンズ３Ａと対物レンズ１０の円錐係数κ、非球面係数A4〜A12は、表１６に示される。第２カップリングレンズ３Ｂの係数は表１７、第３カップリングレンズ３Ｃの係数は表１８に示される。
【００６３】
【表１６】
2009070545.tif 000018
【００６４】
【表１７】
2009070545.tif 000019
【００６５】
【表１８】
2009070545.tif 000020
【００６６】
対物レンズ１０のレンズ面１１に形成された回折レンズ構造を定義する光路差関数係数の値を以下の表１９に示す。なお、第２領域は、波長４０５ｎｍの光束及び波長６６０ｎｍの光束をそれぞれＨＤ  ＤＶＤ及びＤＶＤの記録面上に収束させ、波長７９０ｎｍの光束に対しては収束に寄与しないよう構成されている。これにより、７９０ｎｍの光束に対
して開口制限機能を持たせることができ、スポット径を所望の値に設定できる。また、第２領域の段差構造は、各段差に４０５ｎｍの光束で２波長分（あるいは−2波長分）の光路長差を与える段差構造と、５波長分（あるいは略−5波長分）の光路長差を与える段差構造とを合成した形状となっている。光路長差が異なる2種類の段差を有することで、波長４０５ｎｍの光束と波長６６０ｎｍの光束を、それぞれＨＤ  ＤＶＤ及びＤＶＤの記録面上に収束させるとともに、微小な波長変化時に生じる球面収差をコントロールすることができる。表１９では、それぞれの形状を定義する２種類の光路差関数を規定している。
【００６７】
【表１９】
2009070545.tif 000021
【００６８】
実施例２における回折レンズ構造の各領域における各波長の光束に対する回折次数と有効半径とを以下の表２０に示す。
【００６９】
【表２０】
2009070545.tif 000022
【００７０】
なお、上記の各条件式(１)〜(5),(9)に対する実施例２の値は、以下の表２１に示すとおりであり、いずれの条件も満たしている。
【００７１】
【表２１】
2009070545.tif 000023
【００７２】
続いて、実施例２の光ピックアップ装置の各ディスク使用時の球面収差を図６に示す。図６(Ａ)，(Ｂ)，(Ｃ)は、それぞれＨＤ  ＤＶＤ，ＤＶＤ，ＣＤ使用時の収差を示し、実線は各設計波長での球面収差、点線は波長が設計波長に対して＋５ｎｍシフトした際の球面収差を示す。
【００７３】
また、図７は、実施例２と比較例１との温度変化時(＋３０度の変化時)の波面収差を示すグラフであり、太線は実施例２の値(０．０２３λrms)、細線は比較例１の値(０．０５３λrms)を示す。図７に示されるように、条件式（１）、（２）及び(３)を満たすように倍率を正に設定することで、温度変化時の波面収差を小さくできる。
【実施例３】
【００７４】
次に、実施例３にかかる光ピックアップ装置について説明する。実施例３の光ピックアップ装置の基本的な光学系の配置は図１に示した実施例１と同様である。そこで、全体図は省略し、各波長用の光学系を図８に示す。各光学部品の符号は実施例１と共通であるため、重複した説明は省略する。実施例３の具体的な数値構成を、表２２〜表３０に示す。表２２は全体の仕様、表２３〜表２５は図８(Ａ)〜(Ｃ)に示した各光ディスク用の光学系の構成を示す。対物レンズ１０の光源側のレンズ面１１は、ＣＤ用のNA0.47を確保するのに必要な第１領域と、それより外側でＤＶＤ用のNA0.60を確保するのに必要な第２領域と、それより外側の第３領域とに分割され、それぞれ設計が異なるため、領域毎に数値を記載している。
【００７５】
【表２２】
2009070545.tif 000024
【００７６】
【表２３】
2009070545.tif 000025
【００７７】
【表２４】
2009070545.tif 000026
【００７８】
【表２５】
2009070545.tif 000027
【００７９】
第１〜第３カップリングレンズ３Ａ〜３Ｃのディスク側のレンズ面(面番号４)、対物レンズ１０のレンズ面１１及びレンズ面１２は、いずれも回転対称非球面である。実施例３の第１カップリングレンズ３Ａと対物レンズ１０の円錐係数κ、非球面係数A4〜A12は、表２６に示される。第２カップリングレンズ３Ｂの係数は表２７、第３カップリングレンズ３Ｃの係数は表２８に示される。
【００８０】
【表２６】
2009070545.tif 000028
【００８１】
【表２７】
2009070545.tif 000029
【００８２】
【表２８】
2009070545.tif 000030
【００８３】
対物レンズ１０のレンズ面１１に形成された回折レンズ構造を定義する光路差関数係数の値を以下の表２９に示す。なお、第２領域は、波長４０５ｎｍの光束及び波長６６０ｎｍの光束をそれぞれＨＤ  ＤＶＤ及びＤＶＤの記録面上に収束させ、波長７９０ｎｍの光束に対しては収束に寄与しないよう構成されている。また、第２領域の段差構造は、各段差に４０５ｎｍの光束で２波長分（あるいは−2波長分）の光路長差を与える段差構造と、５波長分（あるいは略−5波長分）の光路長差を与える段差構造とを合成した形状となっている。表２９では、それぞれの形状を定義する２種類の光路差関数を規定している。さらに、第３領域は、波長４０５ｎｍの光束のみを収束させるよう構成されており、第３領域の回折レンズ構造が波長４０５ｎｍの光束に対して各段差に与える光路長差が、第２領域の回折レンズ構造が波長４０５ｎｍの光束に対して各段差に与える光路長差とは異なる。具体的には、第３領域の回折レンズ構造は、段差毎に波長４０５ｎｍの光束の１波長分の光路長差を与えるよう設計されている。
【００８４】
【表２９】
2009070545.tif 000031
【００８５】
実施例３における回折レンズ構造の各領域における各波長の光束に対する回折次数と有効半径とを以下の表３０に示す。
【００８６】
【表３０】
2009070545.tif 000032
【００８７】
なお、上記の各条件式(１)〜(５),(9)に対する実施例３の値は、以下の表３１に示すとおりであり、いずれの条件も満たしている。
【００８８】
【表３１】
2009070545.tif 000033
【００８９】
続いて、実施例３の光ピックアップ装置の各ディスク使用時の球面収差を図９に示す。図９(Ａ)，(Ｂ)，(Ｃ)は、それぞれＨＤ  ＤＶＤ，ＤＶＤ，ＣＤ使用時の収差を示し、実線は各設計波長での球面収差、点線は波長が設計波長に対して＋５ｎｍシフトした際の球面収差を示す。
【００９０】
また、図１０は、実施例３と比較例２との温度変化時(＋３０度の変化時)の波面収差を示すグラフであり、太線は実施例３の値(０．０１４λrms)、細線は比較例２の値(０．０６８λrms)を示す。比較例２は、実施例３と同じ焦点距離、同じＮＡで、ＨＤ  ＤＶＤ使用時の倍率を０に設定したものである。図１０に示されるように、条件式(1),(2)及び(3)を満たすように倍率を正に設定することで、温度変化時の波面収差を小さくできる。
【実施例４】
【００９１】
次に、実施例４にかかる光ピックアップ装置について説明する。図１１は、実施例４にかかる光ピックアップ装置２００の光学系を示す説明図であり、図１２は、図１１に含まれる３つの光学系を単独で展開して示したものである。図１２(Ａ)はＨＤ  ＤＶＤ用の光学系、(Ｂ)はＤＶＤ用の光学系、(Ｃ)はＣＤ用の光学系を示す。
【００９２】
実施例４では、レーザー光源と検出器とを同一基板上に一体化したモジュールを用いることにより、全体を実施例１〜３よりコンパクトに構成している。第１モジュール１Ｄは、ＨＤ  ＤＶＤ用の波長４０５ｎｍの光束を発するレーザー素子と、検出器とを同一基板上に一体化したものである。レーザー素子から発した波長４０５ｎｍの光束は、回折格子２Ｄを介して第１カップリングレンズ３Ｄにより収束光とされ、ビームスプリッタ４３を透過し、対物レンズ１０Ａに入射し、これにより収束されてＨＤ  ＤＶＤの記録面上にスポットを形成する。記録面からの反射光は、往路と同一の光路を辿り、回折格子２Ｄにより偏向されて第１モジュール１Ｄ上の検出器に入射する。
【００９３】
第２モジュール１Ｅは、ＤＶＤ用の波長６６０ｎｍの光束を発するレーザー素子と、ＣＤ用の波長７９０ｎｍの光束を発するレーザー素子と、検出器とを同一基板上に一体化したものである。各レーザー素子から発した波長６６０ｎｍ又は７９０ｎｍの光束は、回折
格子２Ｅを介して第２カップリングレンズ３Ｅにより平行光とされ、ビームスプリッタ４３により反射され、対物レンズ１０Ａに入射し、これにより収束されてＤＶＤ又はＣＤの記録面上にスポットを形成する。記録面からの反射光は、いずれも往路と同一の光路を辿り、回折格子２Ｅにより偏向されて第２モジュール１Ｅ上の検出器に入射する。
【００９４】
実施例４の具体的な数値構成を、表３２〜表３９に示す。表３２は全体の仕様、表３３〜表３５は図１２(Ａ)〜(Ｃ)に示した各光ディスク用の光学系の構成を示す。対物レンズ１０Ａの光源側のレンズ面１１Ａは、ＣＤ用のNA0.51を確保するのに必要な第１領域と、それより外側でHD ＤＶＤ用のNA0.65を確保するのに必要な第２領域と、さらに、それより外側の第３領域に分割され、それぞれ設計が異なるため、領域毎に数値を記載している。
【００９５】
【表３２】
2009070545.tif 000034
【００９６】
【表３３】
2009070545.tif 000035
【００９７】
【表３４】
2009070545.tif 000036
【００９８】
【表３５】
2009070545.tif 000037
【００９９】
第１、第２カップリングレンズ３Ｄ，３Ｅのディスク側のレンズ面(面番号４)、対物レンズ１０Ａのレンズ面１１Ａ及びレンズ面１２Ａは、いずれも回転対称非球面である。実施例４の第１カップリングレンズ３Ｄと対物レンズ１０Ａの円錐係数κ、非球面係数A4〜A12は、表３６に示される。第２カップリングレンズ３Ｅの係数は表３７に示される。
【０１００】
【表３６】
2009070545.tif 000038
【０１０１】
【表３７】
2009070545.tif 000039
【０１０２】
対物レンズ１０Ａのレンズ面１１に形成された回折レンズ構造を定義する光路差関数係数の値を以下の表３８に示す。なお、第２領域は、波長４０５ｎｍの光束及び波長６６０ｎｍの光束をそれぞれＨＤ  ＤＶＤ及びＤＶＤの記録面上に収束させ、波長７９０ｎｍの光束に対しては収束に寄与しないよう構成されている。第２領域の段差構造は、各段差に４０５ｎｍの光束で２波長分（あるいは−2波長分）の光路長差を与える段差構造と、５波長分（あるいは略−5波長分）の光路長差を与える段差構造とを合成した形状となっている。表３８では、それぞれの形状を定義する２種類の光路差関数を規定している。さらに、第３領域は、波長６６０ｎｍの光束のみを収束させるよう構成されており、第３領域の回折レンズ構造が波長６６０ｎｍの光束に対して各段差に与える光路長差が、第２領域の回折レンズ構造が波長６６０ｎｍの光束に対して各段差に与える光路長差とは異なる。具体的には、第３領域の回折レンズ構造は、段差毎に波長６６０ｎｍの光束の１波長分の光路長差を与えるよう設計されている。
【０１０３】
【表３８】
2009070545.tif 000040
【０１０４】
実施例４における回折レンズ構造の各領域における各波長の光束に対する回折次数と有効半径とを以下の表３９に示す。
【０１０５】
【表３９】
2009070545.tif 000041
【０１０６】
なお、上記の各条件式(１)〜(５),(9)に対する実施例４の値は、以下の表４０に示すとおりであり、いずれの条件も満たしている。
【０１０７】
【表４０】
2009070545.tif 000042
【０１０８】
続いて、実施例４の光ピックアップ装置の各ディスク使用時の球面収差を図１３に示す。図１３(Ａ)，(Ｂ)，(Ｃ)は、それぞれＨＤ  ＤＶＤ，ＤＶＤ，ＣＤ使用時の収差を示し、実線は各設計波長での球面収差、点線は波長が設計波長に対して＋５ｎｍシフトした際の球面収差を示す。
【０１０９】
また、図１４は、実施例４と比較例１との温度変化時(＋３０度の変化時)の波面収差を示すグラフであり、太線は実施例４の値(０．０３２λrms)、細線は比較例１の値(０．０５３λrms)を示す。図１４に示されるように、条件式(1),(2)及び(3)を満たすように倍率を正に設定することで、温度変化時の波面収差を小さくできる。
【０１１０】
上記のように、実施例１〜４は、各条件式(１)〜(５),(9)を満たしており、いずれの光ディスクの使用時にも球面収差を小さく抑えることができる。特に、記録密度の高いＨＤ
ＤＶＤの使用時に対物レンズに対して収束光を入射させることにより、温度変化時に生じる球面収差を小さく抑えることができる。また、ＤＶＤの使用時に対物レンズに対して平行光を入射させているため、ＤＶＤ使用時のトラッキング特性を良好に保つことができる。
【実施例５】
【０１１１】
次に、実施例５にかかる光ピックアップ装置について説明する。実施例５及び６の光ピックアップ装置は、第１の光ディスクとしてＢＤ、第２の光ディスクとしてＤＶＤ、第３の光ディスクとしてＣＤを利用するのに適したものである。実施例５及び６の光ディスク装置の光学系は、図１に示した実施例１の光学系とほぼ同様の構成であるため、図示は省略する。
【０１１２】
実施例５及び６ように第１の光ディスクとしてＢＤを用いる光ピックアップ装置は、条件(1)を満たし、より好ましくは、以下の(6)、(7)、(4)、(8)の条件を満たすことが望ましい。
−0.35＜f2×M2−f1×M1＜−0.07・・・(1)
-0.35<f2×M2−f1×M1<-0.17    ・・・(6)
0.10<f1×M1<0.35    ・・・(7)
-0.02<f2×M2<0.02    ・・・(4)
-0.31<f3×M3−f1×M1<-0.20    ・・・(8)
【０１１３】
条件(6)は、第1の光ディスクとしてBDを想定した場合におけるBD使用時の倍率とDVD使用時の倍率との差を規定する。この条件(6)を満たすようにＢＤ使用時の倍率をDVD使用時の倍率よりも大きくすることにより、両ディスク使用時の球面収差を抑えつつ、温度変化による球面収差の発生量を小さく抑えることができる。条件(6)の上限、下限を越えた場合の現象は、条件(1),(2)の上限、下限を越えた場合と同様である。
【０１１４】
条件(7)は、第1の光ディスクとしてBDを想定した場合におけるＢＤ使用時の倍率を規定する。この条件(7)を満たすように正の値として対物レンズに対して収束光を入射させることにより、温度変化による球面収差の発生量を小さく抑え、かつCDの結像倍率の絶対値を小さくできるため、トラッキング特性を良好に保つことができる。条件(7)の上限、下限を越えた場合の現象は、条件(3)の上限、下限を越えた場合と同様である。
【０１１５】
条件(8)は、第1の光ディスクとしてBDを想定した場合におけるBD使用時の倍率とＣD使用時の倍率との差を規定する。この条件(8)を満たすことにより、ＣＤ使用時の球面収差を良好に補正できる。条件(8)の上限、下限を越えた場合の現象は、条件(5)の上限、下限を越えた場合と同様である。
【０１１６】
図１５は、実施例５にかかる光ピックアップ装置の光学系に含まれる３つの光学系を単独で展開して示したものである。図１５(Ａ)はＢＤ用の光学系、(Ｂ)はＤＶＤ用の光学系、(Ｃ)はＣＤ用の光学系を示す。
【０１１７】
実施例５の具体的な数値構成を、表４１〜表５０に示す。表４１は全体の仕様、表４２〜表４４は図１５(Ａ)〜(Ｃ)に示した各光ディスク用の光学系の構成を示す。対物レンズ１０の光源側のレンズ面１１は、ＣＤ用のNA0.47を確保するのに必要な第１領域と、それより外側でＤＶＤ用のNA0.60を確保するのに必要な第２領域と、さらに、それより外側の第３領域に分割され、それぞれ設計が異なるため、領域毎に数値を記載している。
【０１１８】
【表４１】
2009070545.tif 000043
【０１１９】
【表４２】
2009070545.tif 000044
【０１２０】
【表４３】
2009070545.tif 000045
【０１２１】
【表４４】
2009070545.tif 000046
【０１２２】
第１、第２、第３カップリングレンズ３Ａ，３Ｂ，３Ｃのディスク側のレンズ面(面番号４)、対物レンズ１０のレンズ面１１及びレンズ面１２は、いずれも回転対称非球面である。実施例５の第１カップリングレンズ３Ａと対物レンズ１０の円錐係数κ、非球面係数A4〜A24は、表４５に示される。第２、第３カップリングレンズ３Ｂ，３Ｃの係数は表４６、表４７にそれぞれ示される。
【０１２３】
【表４５】
2009070545.tif 000047
【０１２４】
【表４６】
2009070545.tif 000048
【０１２５】
【表４７】
2009070545.tif 000049
【０１２６】
実施例５では、第１カップリングレンズ３Ａのディスク側のレンズ面(面番号４)と対物レンズ１０のレンズ面１１に回折レンズ構造が形成されている。これらの回折レンズ構造を定義する光路差関数係数の値を以下の表４８に示す。なお、第１カップリングレンズ3Aの面番号4の回折レンズ構造は、BD使用時における色収差を補正する効果を与えるよう設計されている。また、対物レンズ１０の第２領域は、波長４０５ｎｍの光束及び波長６６０ｎｍの光束をそれぞれＢＤ及びＤＶＤの記録面上に収束させ、波長７９０ｎｍの光束に対しては収束に寄与しないよう構成されている。第２領域の段差構造は、各段差に４０５ｎｍの光束で２波長分（あるいは−2波長分）の光路長差を与える段差構造と、５波長分（あるいは略−5波長分）の光路長差を与える段差構造とを合成した形状となっている。表４８では、それぞれの形状を定義する２種類の光路差関数を規定している。さらに、第３領域は、波長４０５ｎｍの光束のみを収束させるよう構成されており、第３領域の回折レンズ構造が波長４０５ｎｍの光束に対して各段差に与える光路長差が、第２領域の回折レンズ構造が波長４０５ｎｍの光束に対して各段差に与える光路長差とは異なる。具体的には、第３領域の回折レンズ構造は、段差毎に波長４０５ｎｍの光束の１波長分の光路長差を与えるよう設計されている。
【０１２７】
【表４８】
2009070545.tif 000050
【０１２８】
実施例５における回折レンズ構造の各領域における各波長の光束に対する回折次数と有効半径とを以下の表４９に示す。
【０１２９】
【表４９】
2009070545.tif 000051
【０１３０】
なお、上記の各条件(1),(6)〜(9),(4)に対する実施例５の値は、以下の表５０に示すとおりであり、条件(1)及び(6)〜(9)は満たしているが、条件(4)は満たしていない。
【０１３１】
【表５０】
2009070545.tif 000052
【０１３２】
続いて、実施例５の光ピックアップ装置の各ディスク使用時の球面収差を図１６に示す。図１６(Ａ)，(Ｂ)，(Ｃ)は、それぞれＢＤ，ＤＶＤ，ＣＤ使用時の収差を示し、実線は各設計波長での球面収差、点線は波長が設計波長に対して＋５ｎｍシフトした際の球面収差を示す。
【０１３３】
また、図１７は、実施例５の温度変化時(＋３０度の変化時)の波面収差の値(０．０２４λrms)を示す。図１７に示されるように、条件式(1),(6)及び(7)を満たすように倍率を正に設定することで、温度変化時の波面収差を小さくできる。
【実施例６】
【０１３４】
次に、実施例６にかかる光ピックアップ装置について説明する。図１８は、実施例６にかかる光ピックアップ装置の光学系に含まれる３つの光学系を単独で展開して示したものである。図１８(Ａ)はＢＤ用の光学系、(Ｂ)はＤＶＤ用の光学系、(Ｃ)はＣＤ用の光学系を示す。
【０１３５】
実施例６の具体的な数値構成を、表５１〜表５９に示す。表５１は全体の仕様、表５２〜表５４は図１８(Ａ)〜(Ｃ)に示した各光ディスク用の光学系の構成を示す。対物レンズ１０の光源側のレンズ面１１は、ＣＤ用のNA0.47を確保するのに必要な第１領域と、それより外側でＤＶＤ用のNA0.60を確保するのに必要な第２領域と、さらに、それより外側の第３領域に分割され、それぞれ設計が異なるため、領域毎に数値を記載している。
【０１３６】
【表５１】
2009070545.tif 000053
【０１３７】
【表５２】
2009070545.tif 000054
【０１３８】
【表５３】
2009070545.tif 000055
【０１３９】
【表５４】
2009070545.tif 000056
【０１４０】
第１、第２、第３カップリングレンズ３Ａ，３Ｂ，３Ｃのディスク側のレンズ面(面番号４)、対物レンズ１０のレンズ面１１及びレンズ面１２は、いずれも回転対称非球面である。実施例５の第１カップリングレンズ３Ａと対物レンズ１０の円錐係数κ、非球面係数A4〜A24は、表５５に示される。第２、第３カップリングレンズ３Ｂ，３Ｃの係数は表５６、表５７にそれぞれ示される。
【０１４１】
【表５５】
2009070545.tif 000057
【０１４２】
【表５６】
2009070545.tif 000058
【０１４３】
【表５７】
2009070545.tif 000059
【０１４４】
実施例６では、第１カップリングレンズ３Ａのディスク側のレンズ面(面番号４)と対物レンズ１０のレンズ面１１に回折レンズ構造が形成されている。これらの回折レンズ構造を定義する光路差関数係数の値を以下の表５８に示す。なお、第１カップリングレンズ3Aの面番号4の回折レンズ構造は、BD使用時における色収差を補正する効果を与えるよう設計されている。また、対物レンズ１０の第２領域は、波長４０５ｎｍの光束及び波長６６０ｎｍの光束をそれぞれＢＤ及びＤＶＤの記録面上に収束させ、波長７９０ｎｍの光束に対しては収束に寄与しないよう構成されている。第２領域の段差構造は、各段差に４０５ｎｍの光束で２波長分（あるいは−2波長分）の光路長差を与える段差構造と、５波長分（あるいは略−5波長分）の光路長差を与える段差構造とを合成した形状となっている。表４８では、それぞれの形状を定義する２種類の光路差関数を規定している。さらに、第３領域は、波長４０５ｎｍの光束のみを収束させるよう構成されており、第３領域の回折レンズ構造が波長４０５ｎｍの光束に対して各段差に与える光路長差が、第２領域の回折レンズ構造が波長４０５ｎｍの光束に対して各段差に与える光路長差とは異なる。具体的には、第３領域の回折レンズ構造は、段差毎に波長４０５ｎｍの光束の１波長分の光路長差を与えるよう設計されている。
【０１４５】
【表５８】
2009070545.tif 000060
【０１４６】
実施例６における回折レンズ構造の各領域における各波長の光束に対する回折次数と有効半径とを以下の表５９に示す。
【０１４７】
【表５９】
2009070545.tif 000061
【０１４８】
なお、上記の各条件(1),(6)〜(8),(4),(9)に対する実施例６の値は、以下の表６０に示すとおりであり、いずれの条件も満たしている。
【０１４９】
【表６０】
2009070545.tif 000062
【０１５０】
続いて、実施例６の光ピックアップ装置の各ディスク使用時の球面収差を図１９に示す。図１９(Ａ)，(Ｂ)，(Ｃ)は、それぞれＢＤ，ＤＶＤ，ＣＤ使用時の収差を示し、実線は各設計波長での球面収差、点線は波長が設計波長に対して＋５ｎｍシフトした際の球面収差を示す。
【０１５１】
また、図２０は、実施例６の温度変化時(＋３０度の変化時)の波面収差の値(０．０２４λrms)を示す。図２０に示されるように、条件式(1),(6)及び(7)を満たすように倍率を正に設定することで、温度変化時の波面収差を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【０１５２】
【図１】本発明の実施例１に係る光ピックアップ装置の光学素子の配置を示す説明図である。
【図２】実施例１の光学系を利用される光ディスク毎に独立して展開した説明図である。
【図３】実施例１の光学系の球面収差を示すグラフである。
【図４】実施例１の光学系と比較例１の光学系との波面収差を比較して示すグラフである。
【図５】本発明の実施例２に係る光ピックアップ装置の光学系を利用される光ディスク毎に独立して展開した説明図である。
【図６】実施例２の光学系の球面収差を示すグラフである。
【図７】実施例２の光学系と比較例１の光学系との波面収差を比較して示すグラフである。
【図８】実施例３の光学系を利用される光ディスク毎に独立して展開した説明図である。
【図９】実施例３の光学系の球面収差を示すグラフである。
【図１０】実施例３の光学系と比較例２の光学系との波面収差を比較して示すグラフである。
【図１１】本発明の実施例４に係る光ピックアップ装置の光学素子の配置を示す説明図である。
【図１２】実施例４の光学系を利用される光ディスク毎に独立して展開した説明図である。
【図１３】実施例４の光学系の球面収差を示すグラフである。
【図１４】実施例４の光学系と比較例１の光学系との波面収差を比較して示すグラフである。
【図１５】本発明の実施例５に係る光ピックアップ装置の光学系を利用される光ディスク毎に独立して展開した説明図である。
【図１６】実施例５の光学系の球面収差を示すグラフである。
【図１７】実施例５の光学系の波面収差を示すグラフである。
【図１８】本発明の実施例６に係る光ピックアップ装置の光学系を利用される光ディスク毎に独立して展開した説明図である。
【図１９】実施例６の光学系の球面収差を示すグラフである。
【図２０】実施例６の光学系の波面収差を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１５３】
１００、２００  光ピックアップ装置
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ  光源
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ  回折格子
３Ａ，３Ｂ，３Ｃ  カップリングレンズ
１０  対物レンズ
ＢＤ，ＨＤ  ＤＶＤ，ＤＶＤ，ＣＤ  光ディスク
【図１】
2009070545.tif 000063
【図２】
2009070545.tif 000064
【図３】
2009070545.tif 000065
【図４】
2009070545.tif 000066
【図５】
2009070545.tif 000067
【図６】
2009070545.tif 000068
【図７】
2009070545.tif 000069
【図８】
2009070545.tif 000070
【図９】
2009070545.tif 000071
【図１０】
2009070545.tif 000072
【図１１】
2009070545.tif 000073
【図１２】
2009070545.tif 000074
【図１３】
2009070545.tif 000075
【図１４】
2009070545.tif 000076
【図１５】
2009070545.tif 000077
【図１６】
2009070545.tif 000078
【図１７】
2009070545.tif 000079
【図１８】
2009070545.tif 000080
【図１９】
2009070545.tif 000081
【図２０】
2009070545.tif 000082