(57)【要約】【課題】  ３種類の使用波長と、共通の一の対物レンズとを用いて、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の光学系において、共通の光学部品としての、偏光状態を変換する素子の構成の簡素化と歩留まりの向上を実現する。【解決手段】  第１の波長の光ビームを出射する第１の出射部と、第２の波長の光ビームを出射する第２の出射部と、第３の波長の光ビームを出射する第３の出射部と、第１乃至第３の出射部から出射された光ビームを一の光路に合成するビームスプリッタ３７と、光路合成された第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、ビームスプリッタ３７と集光光学デバイス３６との間に設けられる位相子とを備え、第１の波長の光ビームは、円偏光の状態で対応する光ディスクの信号記録面に集光され、第２及び第３の波長の光ビームは、楕円偏光又は直線偏光の状態で対応する光ディスクの信号記録面上に集光される。【選択図】  図２
2009157973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数種類の光ディスクから任意に選択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において、
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の出射部から出射された光ビームを一の光路に合成する光路合成素子と、
上記光路合成素子により光路を合成された第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と、
上記光ディスクで反射された戻りの光ビームを受光する受光部と、
上記光路合成素子と上記集光光学デバイスとの間に設けられ、入射した光ビームに位相差を付与して偏光状態を変換する位相子とを備え、
上記第１の波長の光ビームは、円偏光の状態で対応する光ディスクの信号記録面に集光され、
上記第２及び第３の波長の光ビームは、楕円偏光又は直線偏光の状態で対応する光ディスクの信号記録面上に集光される光ピックアップ。
【請求項２】
さらに、上記第１乃至第３の出射部から出射され、上記光ディスクに対して平行な平面内を、少なくとも上記光路合成素子を経由して導かれた第１乃至第３の波長の光ビームを反射して上記光ディスクに対して垂直な方向に向けて上記集光光学デバイスに導く立ち上げミラーを備え、
上記第１の出射部は、第１の光源部に配置され、
上記第２及び第３の出射部は、上記第１の光源部と異なる位置に位置する第２の光源部に配置されるとともに、上記第２及び第３の出射部から出射される光ビームの進行方向に直交する平面内に近接して配置され、
上記受光部は、少なくとも対応する光ディスクで反射された戻りの第２の波長の光ビームを受光する受光領域と、対応する光ディスクで反射された戻りの第３の波長の光ビームを受光する受光領域とを有し、
上記立ち上げミラーに入射する光ビームの進行方向を上記光ディスクに投影された方向と、上記光ディスクの半径方向に直交するタンジェンシャル方向とがなす角度をθとし、
上記第２の光源部において、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸を設定するとともに、上記第２及び第３の出射部から出射される光ビームの進行方向を＋Ｚ軸方向とし、上記第２及び第３の出射部から上記光ディスクに向けて上記光ディスクに直交する方向を＋Ｙ軸方向とし、上記Ｚ軸に直交する面内において、上記＋Ｙ軸方向を上記＋Ｚ軸方向に向かって左側に９０°回転させた方向を＋Ｘ軸方向とし、上記第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電界振動方向と、上記Ｘ軸方向とがなす角度をφとしたとき、
上記集光光学デバイスにより集光される対応する光ディスク上の第２及び第３の波長の光ビームの楕円偏光の長軸方向又は直線偏光の方向が、上記タンジェンシャル方向に対して３０〜６０°又は１２０〜１５０°となり、且つ上記第２及び第３の波長の光ビームを受光する各受光領域が重ならないように決定されたθ及びφとなるようにされている請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項３】
上記位相子は、一定の入射角度で入射される少なくとも使用波長範囲の任意の波長の、任意の偏光状態の光に対して、直線複屈折の性質において、一定の光学軸方位とリタデーション量を持つ、一軸異方性媒質として振舞う単一位相子である請求項２記載の光ピックアップ。
【請求項４】
上記単一位相子は、ｎを任意の整数又は０としたときに、上記第１の波長の光ビームに対して付与する位相差が±｛（２ｎ＋１）／４｝λである請求項３記載の光ピックアップ。
【請求項５】
上記θ及び上記φは、θ＝φ＝２２．５°、又はθ＝φ＝１５７．５°の関係を満足する請求項２記載の光ピックアップ。
【請求項６】
複数種類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、
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有する光ディスク装置において、
上記光ピックアップは、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の出射部から出射された光ビームを一の光路に合成する光路合成素子と、
上記光路合成素子により光路を合成された第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と、
上記光ディスクで反射された戻りの光ビームを受光する受光部と、
上記光路合成素子と上記集光光学デバイスとの間に設けられ、入射した光ビームに位相差を付与して偏光状態を変換する位相子とを備え、  
上記第１の波長の光ビームは、円偏光の状態で対応する光ディスクの信号記録面に集光され、
上記第２及び第３の波長の光ビームは、楕円偏光又は直線偏光の状態で対応する光ディスクの信号記録面上に集光される光ディスク装置。
【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の光ピックアップ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】
従来、異なるフォーマットとされた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方法として、例えば、図１９に示すようなＤＶＤ・ＣＤ用、及び、高密度記録光ディスク用の２種類の対物レンズと２種類の光学系を設け、それぞれの対物レンズを使用波長毎に切り換える方式のものがある。
【０００５】
図１９に示す光ピックアップ１３０は、２種類の対物レンズ１３３，１３４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１３４と、高密度記録光ディスク用の対物レンズ１３３とを備える。また、この光ピックアップは、コリメータレンズ１４２Ａ，１４２Ｂ、１／４波長板１４３Ａ，１４３Ｂ、立ち上げミラー１４４Ａ，１４４Ｂ、ビームスプリッタ１３７，１３８、グレーティング１３９，１４０、光検出器１４５、マルチレンズ１４６等を備える。
【０００６】
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１３７、ビームスプリッタ１３８を透過し、対物レンズ１３４へと入射する。この対物レンズ１３４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。
【０００７】
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１３４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１３８を経て、フォトディテクタ等を有する光検出器１４５で検出される。
【０００８】
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１３７で反射され、ビームスプリッタ１３８を経て対物レンズ１３３へと入射する。この対物レンズ１３３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１３８を経て、光検出器１４５で検出される。
【０００９】
以上のような図１９に示す光ピックアップは、上述のようなＤＶＤ／ＣＤ用の対物レンズ１３４と、高密度記録光ディスク用の対物レンズ１３３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／又は再生を実現し、すなわち、複数種類の光ディスク間の互換を実現する。
【００１０】
しかしながら、上述のような光ピックアップでは、以下のような問題がある。すなわち、上述の光ピックアップでは、２種類の対物レンズ１３３，１３４を用いることによって、立ち上げミラー、コリメータレンズ或いは１／４波長板といった２種類の光学系のそれぞれの光路内に挿入する必要のある部品点数が増大することとなる。このため、高コストになり、光ピックアップが大型化してしまうといった問題がある。さらに、上述の光ピックアップでは、２つの対物レンズ１３３，１３４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、感度が低下するという問題もあった。
【００１１】
これに対し、上述のような問題を解消するとともに、さらに光学部品の簡素化を可能とするため複数種類の光ディスク及び３種類の使用波長に対して共通の単一の対物レンズを備える光ピックアップも検討されている。３種類の光ビームに対応した対物レンズを設ける場合には、対物レンズに入射する前の光路上に回折光学素子等の回折部を設け、対物レンズに対して拡散・収束光の状態で入射させ、使用波長とメディアとの組み合わせによって生じる球面収差を補正することにより、その互換性を達成するものである。
【００１２】
このような共通の一の対物レンズを用いる場合には、一般的に、記録再生特性の観点から光ディスク上に導かれる各光ビームを円偏光の状態とするために、上述した１／４波長板１４３Ａ，１４３Ｂの両方の機能を兼ね備えた素子、すなわち使用する３つの異なる波長の光ビームのそれぞれに対して所定の位相差を付与して各光ビームを円偏光の状態で光ディスクに導く広帯域波長板等を設けることも考えられる。
【００１３】
しかし、この３つの異なる波長の光ビームのそれぞれを円偏光の状態とするために各光ビームに対して所定の位相差を付与する広帯域波長板等の素子は、複数の位相子により構成されており、構成が複雑で、製造が煩雑であるとともに、各波長の光ビームを完全円偏光となる条件にする必要があることから設計自由度が制限されることとなり、量産におけるばらつきのマージンが厳しくなってしまい、歩留まりの低下や高コスト化を招くことになるといった問題があった。
【００１４】
【特許文献１】特開２００５−５０４６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、３種類の使用波長を用いて複数種類の光ディスクに対し、共通の一の対物レンズを用いて光ビームを信号記録面に集光する光ピックアップの光学系において、情報信号の良好な記録及び／又は再生特性を実現するための共通の光学部品としての、各波長の光ビームの偏光状態を変換する素子の構成の簡素化と歩留まりの向上を実現して、構成の簡素化及び歩留まりの向上と、良好な情報信号の記録及び／又は再生とを両立して実現する光ピックアップ及びこの光ピックアップ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】
【００１６】
この目的を達成するため、本発明に係る光ピックアップは、複数種類の光ディスクから任意に選択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において、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の出射部から出射された光ビームを一の光路に合成する光路合成素子と、上記光路合成素子により光路を合成された第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と、上記光ディスクで反射された戻りの光ビームを受光する受光部と、上記光路合成素子と上記集光光学デバイスとの間に設けられ、入射した光ビームに位相差を付与して偏光状態を変換する位相子とを備え、上記第１の波長の光ビームは、円偏光の状態で対応する光ディスクの信号記録面に集光され、上記第２及び第３の波長の光ビームは、楕円偏光又は直線偏光の状態で対応する光ディスクの信号記録面上に集光される。
【００１７】
また、本発明に係る光ディスク装置は、複数種類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、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て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】
【００１８】
本発明は、光路合成素子と、この光路合成された第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に集光する集光光学デバイスと、光路合成素子と集光光学デバイスとの間に設けられ、光ビームに所定の位相差を付与して偏光状態を変換する位相子とを備え、第１の波長の光ビームを円偏光の状態で対応する光ディスクの信号記録面に集光させ、第２及び第３の波長の光ビームを所定の方向に向けられた楕円偏光又は直線偏光の状態で対応する光ディスクの信号記録面上に集光させることにより、情報信号の良好な記録及び／又は再生特性を実現するための偏光状態を変換する素子として、複雑な構成のものを用いる必要やこの複雑な構成の素子を用いた場合にも高い精度を要求する必要を排除することができ、これにより、光学部品の構成の簡素化、歩留まりの向上による光ピックアップとしての構成の簡素化及び低コスト化を実現するとともに、３種類の使用波長を用いて複数種類の光ディスクに対してそれぞれ良好な記録及び／又は再生を実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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、インターフェース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、インターフェース１６又はデータをＤ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器１８に出力する。
【００２８】
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とインターフェース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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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２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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
本発明を適用した光ピックアップ３は、例えば使用波長の異なる上述した第１乃至第３の光ディスク等の複数種類の光ディスクから任意に選択されて、上述したように駆動手段で回転駆動された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／又は再生を行うものである。
【００４０】
具体的に、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の波長の光ビームの光路と、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の波長の光ビームの光路とを合成する光路合成素子としての第１のビームスプリッタ３７と、第１のビームスプリッタ３７と集光光学デバイス３６との間の光路上に設けられ、入射した光ビームに位相差を付与して偏光状態を変換する位相子として、少なくとも第１の波長の光ビームに所定の位相差を付与することにより光ディスク上に集光されるときの偏光状態を円偏光状態とする単一位相子３９と、単一位相子３９と第１のビームスプリッタ３７との間の光路上に設けられ、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とするコリメータレンズ４０とを備える。
【００４１】
また、光ピックアップ３は、上述した第１のビームスプリッタ３７とともに、集光光学デバイス３６の対物レンズ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２のビームスプリッタ３８と、この第１及び第２のビームスプリッタ３７，３８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受光部４１を有する光検出器４２と、第２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４１の受光面に集光させるとともにフォーカスエラー信号等の検出のために非点収差を付与するマルチレンズ４３とを備える。
【００４２】
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３７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４４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３８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４５とを備える。
【００４３】
さらに、光ピックアップ３は、集光光学デバイス３６と単一位相子３９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とを備える。
【００４４】
このように、光ピックアップ３において、第１の光ディスクに対応する第１の波長の光ビームの出射部から光ディスクまで導く往路系は、第１の光源部３１と、３ビームを得るための第１のグレーティング４４と、第２及び第３の波長の光ビームと光路を合成するための第１のビームスプリッタ３７と、発散状態の光を平行光とするためのコリメータレンズ４０と、直線偏光状態の光を円偏光状態に変換する単一位相子３９と、光ディスクの信号記録面に垂直入射させるため光ビームの進行方向を変換するための立ち上げミラー４６と、光ディスク２の信号記録面に結像させるための集光光学デバイス３６とからなる。また、この第１の波長の光ビームの光ディスクから受光部まで導く復路系は、往路系と共通の集光光学デバイス３６、立ち上げミラー４６、単一位相子３９、コリメータレンズ４０、第１のビームスプリッタ３７に加えて、第２のビームスプリッタ３８と、フォーカスサーボに必要な非点収差を付与するマルチレンズ４３と、ＲＦ信号や各種サーボ信号を検出するための受光部４１とからなる。
【００４５】
また、光ピックアップ３において、第２及び第３の光ディスクに対応する第２及び第３の波長の光ビームの往路系は、第２の光源部３２と、３ビームを得るための第２のグレーティング４５と、復路の光ビームを往路の光ビームと分離するための第２のビームスプリッタ３８と、第１の波長の光ビームと光路を合成するための第１のビームスプリッタ３７と、発散状態の光を平行光とするためのコリメータレンズ４０と、上述した第１の波長の光ビームのための単一位相子３９と、光ディスクの信号記録面に垂直入射させるため光ビームの進行方向を変換するための立ち上げミラー４６と、光ディスク２の信号記録面に結像させるための集光光学デバイス３６とからなる。また、第２及び第３の波長の光ビームの復路系は、上述した第１の波長の光ビームの復路系と共通である。
【００４６】
また、この光ピックアップ３において、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以外の光学部品、すなわち、第１及び第２の光源部３１，３２、第１及び第２のビームスプリッタ３７，３８、単一位相子３９、コリメータレンズ４０、受光部４１、マルチレンズ４３、並びに第１及び第２のグレーティング４４，４５に入射され又は出射される光ビームの光路は、光ディスク２の信号記録面に略平行な平面内上を導かれることとなり、すなわち、これらの光学部品は、図３に示すように、略同一平面内に配置されている。そして、このような同一平面内で経由された光ビームがこの光ビームを反射して集光光学デバイス３６側に立ち上げる立ち上げミラー４６に入射する往路の光ビームの進行方向を、図４に示すような光ディスク２に投影された方向（以下、「引き出し方向」ともいう。）と、光ディスク２のラジアル方向（半径方向）Ｒａｄに直交するタンジェンシャル方向Ｔａｎと、の間の角度θが所定の角度となるように、各光学部品が配置されている。換言すると、角度θは、立ち上げミラー４６への往路の光ビームの進行方向と、タンジェンシャル方向とのなす角度を意味するものである。尚、図４は、光ディスクに直交する方向からの平面図であり、立ち上げミラー４６への往路光の進行方向（入射方向）ＤＬ１を示すとともに、この進行方向を光ディスクへ投影した投影方向ＤＬ２を示すものである。
【００４７】
さらに、上述のような光学系において、第１及び第２の光源部３１，３２から出射された光ビームが、第１及び第２のビームスプリッタ３７，３８や立ち上げミラー４６により光路を変更されることから、以下の説明においては、各構成を詳細に説明するために、第１の光源部３１と、第２の光源部３２と、光ディスクの信号記録面と、受光部４１との部分におけるそれぞれに対応したＸＹＺ座標系ＣＳ３１，ＣＳ３２，ＣＳ２，ＣＳ４１を図４に示すように設定し、これを用いて各構成の説明をするものとする。
【００４８】
ここで、採用するＸＹＺ座標系は、所謂右手座標系であり、右手の中指、人差し指及び親指をそれぞれが直交する方向に向けた際に、中指を向けた方向をＸ軸のプラス方向（正方向）（以下、「第１の方向」又は「＋Ｘ軸方向」ともいう。）とし、親指を向けた方向をＹ軸のプラス方向（正方向）（以下、「第２の方向」又は「＋Ｙ軸方向」ともいう。）とし、人差し指を向けた方向をＺ軸のプラス方向（正方向）（以下、「第３の方向」又は「＋Ｚ軸方向」ともいう。）としたものである。そして、各座標系ＣＳ３１，ＣＳ３２，ＣＳ２，ＣＳ４１において、第３の方向である＋Ｚ軸方向（Ｚ軸正方向）を光ビームの進行方向に設定し、座標系ＣＳ３１，ＣＳ３２の第１及び第２の光源部３１，３２におけるこれらが配置された平面から光ディスク２の信号記録面に向けた方向を第２の方向である＋Ｙ軸方向（Ｙ軸正方向）に設定したものである。
【００４９】
換言すると、互いに直交する第１乃至第３の方向を設定し、光ビームの進行方向を第３の方向とし、座標系ＣＳ３１，ＣＳ３２の第１及び第２の光源部３１，３２における光ディスクに直交する方向であって光ディスクに向けた方向を第２の方向とし、第３の方向に直交する面内において第３の方向に向かって第２の方向を９０°左に回転させた方向を第１の方向として設定したものである。
【００５０】
そして、光ディスク２の信号記録面と、受光部４１とにおけるＸＹＺ座標系ＣＳ２，ＣＳ４１は、それぞれこの第１及び第２の光源部３１，３２におけるＸＹＺ座標系ＣＳ３１，ＣＳ３２に対応したものであり、すなわち、このＸＹＺ座標系ＣＳ２，ＣＳ４１において、第３の方向である＋Ｚ軸方向は、第１及び第２の光源部３１，３２と同様に光ビームの進行方向であり、第１及び第２の方向である＋Ｘ軸方向及び＋Ｙ軸方向は、その方向に向けて光が分布していたとすれば第１及び第２のビームスプリッタ３７，３８や立ち上げミラー４６により反射されて光路が変更された際に分布する位置に向けた方向である。
【００５１】
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。
【００５２】
また、第１の光源部３１は、図５に示すように、第１の出射部から出射される第１の波長の光ビームの電界振動方向が、Ｙ軸の正及び負の方向Ｄ１となるように構成されている。以下において、この電界振動方向のことを「偏光方向」ともいう。換言すると、第１の出射部は、第１のビームスプリッタ３７に対してＳ偏光の状態で入射されるように配置されている。具体的には、図６に示すように、この第１の出射部としての発光点となる活性層３１ａが、例えば上述したＸＹＺ座標系のＹ軸に平行でＹ軸上に位置するように配置されている。ここの記載及び後述の記載において、第１乃至第３の出射部から出射される各光ビームの電界振動方向は、各光ビームの電界ベクトルの振動方向と同じである。また、ここでは、第１の出射部から出射される第１の波長の光ビームの電界振動方向を、Ｙ軸の正及び負の方向となるように構成したが、これに限られるものではなく、当該光ビームの電界振動方向を、Ｘ軸の正及び負の方向となるように構成してもよい。
【００５３】
また、第２の光源部３２は、図７に示すように、第２の出射部から出射される第２の波長の光ビームの電界振動方向、すなわち偏光方向が、Ｘ軸に対して所定の角度φを有する方向Ｄ２となるように構成されている。同様に、第３の出射部から出射される第３の波長の光ビームの電界振動方向、すなわち偏光方向は、Ｘ軸に対して所定の角度φを有する方向Ｄ３となっている。ここで、角度φは、ＸＹ平面内において、Ｘ軸からＹ軸に向かう方向を正の角度とし、すなわち、−Ｚ軸方向に向かって、すなわち図７に示すような−Ｚ軸方向に向けた平面内において、Ｘ軸から左回りに回転する方向に向けた角度を正の角度としている。ここで、第２及び第３の出射部から出射される各光ビームの電界振動方向は、それぞれの光ビームの電界ベクトルの振動方向と同じである。尚、ここでは、第２及び第３の出射部から出射される光ビームの電界振動方向が、ともに角度φを有するものとして説明するが、それぞれの光ビームにおいて後述のように要求される範囲内であればこの電界振動方向として異なる角度を有していても良い。ただし、ここで説明する例のように、同じ角度φを有するように構成した方が、第２の光源部３２としては簡易な構成となる。
【００５４】
具体的には、図８に示すようにこの第２の出射部としての発光点となる活性層３２ａと、この第３の出射部としての発光点となる活性層３２ｂとが、例えば上述したＸＹＺ座標系のＸＹ平面内におけるＸ軸に対して所定の角度φを有する直線上に位置するように配置されている。また、この第２及び第３の出射部の発光点は、Ｘ軸に対して所定の角度φを有する直線上に位置して配置されており、さらに第２の出射部の発光点は、ＸＹ軸の交点、すなわち光学部品の光路上であるＺ軸上に位置して配置されている。このように、この光ピックアップ３においては、角度φは、第２及び第３の出射部から出射される出射光の電界振動方向を示すとともに、第２及び第３の出射部の発光位置の配置方向をも示すものである。
【００５５】
第１のグレーティング４４は、第１の光源部３１と第１のビームスプリッタ３７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３７側に出射させる。
【００５６】
第２のグレーティング４５は、第２の光源部３２と第２のビームスプリッタ３８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３８側に出射させる。この第２のグレーティング４５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３７は、第１のグレーティング４４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コリメータレンズ４０側に出射させ、第２のビームスプリッタ３８からの往路の第２及び第３の波長の光ビームを透過させてコリメータレンズ４０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２のビームスプリッタ３８側に出射させて導く合成分離面３７ａを有している。この合成分離面３７ａは、例えば波長依存性、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。例えば具体的に、第１のビームスプリッタ３７は、第１の波長の光ビームのＳ偏光成分を反射するとともにＰ偏光成分を透過させ、第２及び第３の波長の光ビームを透過させる。そして、第１のビームスプリッタ３７は、この合成分離面３７ａにより、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、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合成する光路合成素子として機能する。また、第１のビームスプリッタ３７は、この合成分離面３７ａ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素子として機能する。
【００５８】
第２のビームスプリッタ３８は、第２のグレーティング４５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第１のビームスプリッタ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側に出射させて導く分離面３８ａを有している。この分離面３８ａは、例えば波長依存性、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。例えば具体的に、第２及び第３の波長の光ビームに対して無偏光特性を有し、第１の波長の光ビームのＰ偏光成分を透過させる分光特性を有する。そして、第２のビームスプリッタ３８は、この分離面３８ａ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素子として機能する。
【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３７，３８に光路分離素子としての機能を持たせて、これらの素子により光路分離手段としてのその機能を発揮させるとともに、第１のビームスプリッタ３７に光路合成素子としての機能を持たせて、この素子により光路合成手段としてのその機能を発揮さ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４１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４０は、第１のビームスプリッタ３７と、単一位相子３９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。また、光ピックアップ３には、このコリメータレンズ４０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。コリメータレンズ駆動手段４７は、例えば、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４０を駆動して所定の発散角となるように変換する位置に駆動される。
【００６１】
単一位相子３９は、例えば一枚の波長板により構成されるものであり、入射した第１乃至第３の波長の光ビームに対して所定の位相差を付与して偏光状態を変換するものである。特に、この単一位相子３９は、第１の波長の光ビームに対して付与する位相差が±｛（２ｎ＋１）／４｝λとして構成されている。ここで、ｎは任意の整数又は０であるものとする。単一位相子３９は、コリメータレンズ４０により発散角を変換され入射された往路の第１乃至第３の波長の光ビームのうち、第１の波長の光ビームに対して上述のような所定の位相差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、光ディスクで反射され立ち上げミラー４６から導かれた復路の第１の波長の光ビームに、１／４波長の位相差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４０側に出射させる。
【００６２】
また、この単一位相子３９は、所謂広帯域波長板のような機能を有しないことと、上述のように第１の波長の光ビームに対して上述のような機能を有することから、入射した往路の第２及び第３の波長の光ビームに対して所定の位相差を付与することとなり、円偏光状態ではなく、楕円偏光状態または直線偏光状態として立ち上げミラー４６に出射させることとなる。この光ピックアップ３においては、この光ピックアップ３を構成する光学部品の配置を調整して、上述した引き出し方向θ及び出射光ビームの電界振動方向φを所定の状態とすることにより、第２及び第３の光ディスクの信号記録面上の第２及び第３の波長の光ビームの楕円偏光の長軸方向（長軸方位）が、所定の方向として、タンジェンシャル方向に対して３０〜６０°又は１２０〜１５０°となるようにされている。ここでは、第２及び第３の光ディスクの信号記録面上の第２及び第３の波長の光ビームの状態が楕円偏光であるものとして説明したが、条件によっては、この第２及び第３の波長の光ビームの状態が直線偏光である場合があり、その場合には、その直線偏光の方向が、所定の方向として、タンジェンシャル方向に対して３０〜６０°又は１２０〜１５０°となるようにされている。
【００６３】
具体的に、この単一位相子３９は、図９に示すように、上述したようにＸＹＺ座標系において、Ｙ軸に対して、角度Ψ’を有する方向Ｄ４に進相軸又は遅相軸を有するように、配置されている。この角度Ψ’と後述の角度Ψは、ＸＹ平面内に置いて、Ｙ軸からＸ軸に向かう方向を正の角度とし、すなわち、−Ｚ軸方向に向かって、すなわち、図９に示すような−Ｚ軸方向に向けた平面内において、Ｙ軸から右回りに回転する方向に向けた角度を正の角度としている。換言すると、この単一位相子３９の進相軸又は遅相軸を示す方向Ｄ４は、タンジェンシャル方向Ｔａｎに対して、Ψ（＝Ψ’＋θ）の角度を有している。そして、対物レンズ３４により信号記録面に集光される第１の波長の光ビームを円偏光状態とするために、このタンジェンシャル方向Ｔａｎに対する角度Ψは、Ψ＝４５°＋θの関係を有する。尚、図９中においては、これらの関係を示すために、第１の波長の電場振動方向Ｄ１と、第２及び第３の波長の電場振動方向Ｄ２，Ｄ３とを合わせて示している。
【００６４】
そして、この所定の進相軸及び遅相軸が設定された単一位相子３９により所定の位相差を付与された第１乃至第３の波長の光ビームは、後述の立ち上げミラー４６及び集光光学デバイス３６を経由して、図１０〜図１２に示すような円偏光状態又は楕円偏光状態で対応する光ディスクの信号記録面に集光される。すなわち、単一位相子３９により所定の位相差を付与された第１の波長の光ビームは、図１０に示すように、信号記録面上で円偏光状態とされている。また、単一位相子３９により所定の位相差を付与された第２の波長の光ビームは、図１１に示すように、タンジェンシャル方向Ｔａｎに対して角度αを有した所定の方向Ｄ５に偏光方向を向けられた楕円偏光状態とされている。また、単一位相子３９により所定の位相差を付与された第３の波長の光ビームは、図１２に示すように、タンジェンシャル方向Ｔａｎに対して角度βを有した所定の方向Ｄ６に偏光方向を向けられた楕円偏光状態とされている。尚、図１０〜図１２は、それぞれ対応する光ディスクの位置におけるＸＹＺ座標系ＣＳ２のＸＹ平面を示す平面図である。また、図１１及び図１２は、楕円偏光状態となる場合の図について示すものであり、ある一定の条件の場合には、直線偏光状態となる場合がある。
【００６５】
また、このとき、光ディスクの信号記録面上の各スポット位置は、引き出し方向θ及び第２及び第３の出射部の発光位置の配置方向φにより、図１３に示すような位置とされている。すなわち、第１及び第２の波長の光ビームについて、それぞれ、第１及び第２のグレーティング４４，４５により分割された３ビームは、この３ビームのうちメインビームＳ１ａ，Ｓ２ａがＺ軸上に位置するとともに、サブビームＳ１ｂ，Ｓ１ｃ，Ｓ２ｂ，Ｓ２ｃがタンジェンシャル方向Ｔａｎに位置するように、集光される。また、第３の波長の光ビームについて、第２のグレーティング４５により分割された３ビームは、この３ビームのうちメインビームＳ３ａがＺ軸を通過してＸ軸に対して角度φの直線上に位置するとともに、サブビームＳ３ｂ，Ｓ３ｃがこのメインビームを通過してタンジェンシャル方向Ｔａｎと平行な直線上に位置するように、集光される。これは、第３の波長の光ビームが上述の図８を用いて説明したように、Ｚ軸上に位置した第２の出射部に対して、ＸＹ平面内でＸ軸に対して所定の角度φを有する方向に所定の距離だけ離間した位置に配置された第３の出射部から出射されているからである。また、上述した第１及び第２のグレーティング４４，４５は、ＸＹＺ座標系において、Ｙ軸に対して所定の角度θを有する方向に３ビームに分割するように配置されている。
【００６６】
また、ここで、単一位相子とは、一定の入射角度で入射される、波長範囲３００〜９００ｎｍである任意の波長の、任意の偏光状態の光に対して、直線複屈折の性質において、一定の光学軸方位と波長に応じたリタデーション量（位相差量）を持つ、一軸異方性媒質として振る舞う光学素子を意味する。ここの単一位相子の定義には、一軸異方性の光学軸やリタデーション量が素子の場所によって異なる場合も含まれている。また、吸収や旋光性を併せ持つ素子の場合には、吸収や旋光性を無視して、この直線複屈折の性質のみについて、上述のような定義に含まれるか否かにより単一位相子に該当するか否かを判断されるものとする。ここで、例えば、１枚の水晶板は旋光性を持つが、単一位相子の範疇に含まれる。ここでは、波長範囲３００〜９００ｎｍとしたが、少なくとも使用波長の範囲である第１の波長〜第３の波長（ｎｍ）を所定の波長範囲として、この所定の波長範囲内で上述のように振る舞う素子を所定の単一位相子としてもよい。
【００６７】
また、上記の単一位相子の定義は、次のように言い換えることができる。ある光学素子において、この光学素子の直線複屈折を表すジョーンズ行列をＭとすると、Ｍの固有ベクトルが実数で表される場合に、当該光学素子は、単一位相子であり、そして、Ｍの固有ベクトルが虚数になる場合に、当該光学素子は、単一位相子ではない。
【００６８】
また、単一位相子である波長板は、一枚の波長板で構成することができる。２枚以上を用いても構成することが可能であるが、一枚で構成することが可能である。一方、単一位相子でない波長板は、２枚以上の波長板を接着等により組み合わせて構成する必要がある。つまり、単一位相子は、単一位相子でない波長板と比べて枚数が少ない分、構造が簡素である。すなわち、単一位相子は、例えば、一枚の波長板で構成することができるので、その構成を簡素化して製造工程も簡易なものとすることができ、さらに、２枚以上の波長板で構成する場合にも、その機能を考慮すれば構成を簡素化して製造工程も簡素なものとすることができる。さらに、単一位相子を複数枚組み合わせて構成された波長板は、位相子としての機能のみを持つ部分全体として上述の単一位相子の定義を満たせば、単一位相子であるといえる。
【００６９】
一般的に、従来における、３種類の波長を用い、且つ３種類の波長に共通の１つの対物レンズを有する、３波長互換を可能とする光ピックアップでは、３種類の使用波長の共通の光路上に、一つの素子で３つの波長に対して１／４波長板として作用する、いわゆる広帯域波長板が用いられることが考えられる。ここで用いられる広帯域波長板は、２枚以上の波長板から構成されており、さらに上述のような定義の範囲に含まれないことから、単一位相子ではない波長板である。
【００７０】
ここで説明する本発明を適用した光ピックアップ３では、「光学系の工夫」により、すなわち、上述したように光学系における引き出し方向θ及び電界振動方向φについて一定の条件を課し、信号記録面上の第２及び第３の波長の光ビームの楕円偏光の長軸方向又は直線偏光の方向を所定の範囲とする構成により、当該光ピックアップの光学系を構成するための、各波長の光ビームに共通の光路上に配置され、且つ入射する光ビームに位相差を付与して偏光状態を変換する、例えば波長板等の位相子に要求される位相特性が、後述のように緩和されるため、従来必要とされていた厳格な仕様が要求される広帯域波長板を用いる必要がなく、例えば単一位相子のみを用いた簡素な構成の３波長互換を可能とする光ピックアップの実現を可能にする。
【００７１】
すなわち、この光ピックアップ３においては、３つの使用波長のうち長波長側の２つの波長（λ２、λ３）について、一定の条件を課すことで、楕円偏光による使用を可能にし、光学系内に配置する波長板の位相設計自由度及び作成時の位相ばらつきの範囲を拡大する。そして、このような設計自由度の拡大により、いわゆる広帯域波長板を用いずに、簡易な構成とされた単一位相子のみにより３波長互換の光ピックアップを構成することを可能とし、光ピックアップの光学系の簡素化を実現する。ここで、要求される一定の条件とは、上述したように、一般的には楕円偏光とされる、対物レンズにより対応する光ディスク上の第２及び第３の波長の光ビームの、楕円偏光状態を表す楕円の長軸の方向（以下、「偏光方向」ともいう。）が、タンジェンシャル方向（光ディスクのトラック接線方向）Ｔａｎに対して、上述したような所定の方向となることである。尚、最適な条件としては、後述のように、この長軸の方位が、略４５度又は略１３５度となるようにすることである。
【００７２】
ここで、上述した引き出し方向θ及び出射直後の第２及び第３の波長の光ビームの電界振動方向φを所定の状態とすることで、第２及び第３の波長の光ビームの楕円偏光の長軸方向が、タンジェンシャル方向に対して３０〜６０°又は１２０〜１５０°にすることができ、これにより、光ディスク上の偏光状態が円偏光状態ではない場合においてもこの光ピックアップ３の記録再生特性を良好な状態に維持することができることについて説明する。
【００７３】
尚、ここでは、第２及び第３の光ディスクの信号記録面上の第２及び第３の波長の光ビームの状態が楕円偏光であるものとして説明したが、この第２及び第３の波長の光ビームの状態が直線偏光である場合についても、直線偏光の方向がタンジェンシャル方向に対して所定の３０〜６０°又は１２０〜１５０°の範囲の角度とされていれば、以下で説明する楕円偏光状態の場合と同様である。
【００７４】
まず、第２及び第３の波長の光ビームの楕円偏光の長軸方向（偏光方向）が、タンジェンシャル方向に対して４５°又は１３５°が最も記録再生特性を最適な状態にすることができることについて説明し、その後に、タンジェンシャル方向に対して３０〜６０°又は１２０〜１５０°にすることにより、良好な記録再生特性を維持できることについて説明する。
【００７５】
一般的に、記録再生特性に、対物レンズにより光ディスクの信号記録面上の集光される光の偏光依存性が現れる理由の一つは、記録面に形成されているピットの周辺の電場に対する境界条件が、トラックの接線方向（タンジェンシャル方向）に平行な電場（以下、「タンジェンシャル偏光」という。）と、この接線方向に垂直な電場（以下、「ラジアル偏光」という。）と、のそれぞれに対して異なることに起因するものである。そして、これら偏光成分のそれぞれに対して、ピットによる再生波形が異なり、再生特性の指標であるジッター値も異なることになる。
【００７６】
また、一般的に、光ディスク（記録媒体）の規格では、標準の光学系が定義されており、その標準の光学系で一定の記録再生特性が得られることが保証されている。上述の偏光依存性による特性を最適にするためには、対物レンズにより光ディスクに集光される光のラジアル偏光成分と、タンジェンシャル偏光成分と、のそれぞれの割合を、標準光学系のラジアル偏光成分とタンジェンシャル偏光成分とのそれぞれと一致するようにすればよいことになる。
【００７７】
ここで、光ディスクの規格の標準の光学系は、記録媒体である光ディスクに所定の光を照射する照射光学系（往路光学系）と、記録媒体である光ディスクで反射された反射光を検出する反射光検出光学系（復路光学系）と、照射光学系の光源からの光路と反射光検出光学系の受光部への光路とを分離する偏光ビームスプリッタと、偏光状態を変換するための１／４波長板とによって構成され、対物レンズで光ディスクに集光される光が完全円偏光となるように、光源から出射される光の偏光方向が設定される。この場合、光ディスクにより反射されて受光部（光検出器）に到達する光のうち、光ディスクの記録面でラジアル偏光であった成分と、タンジェンシャル偏光であった成分との比は、光ディスクの透明保護層の複屈折の大きさや方向によらず、１対１の一定比の関係となることが分かっている。
【００７８】
上述した光ピックアップ３における光学系では、第２及び第３の波長に対して、往路光学系と復路光学系を分離する素子（第２のビームスプリッタ３８）は、標準光学系のように、偏光ビームスプリッタではなく、位相差を付与して偏光状態を変換する位相子（波長板）も単一位相子３９を用いているので広帯域波長板ではないから、標準光学系のように１／４波長板として機能しないため、光学系全体にわたって標準光学系と完全に同じ偏光状態とすることはできない。しかし、このような光ピックアップ３において、記録面のラジアル偏光とタンジェンシャル偏光との比を、標準光学系におけるそれらの比と同様の１対１の関係とすることによって、すなわち、対物レンズにより集光される楕円偏光状態の光の偏光方向をタンジェンシャル方向に対して４５度又は１３５度とすることによって、実用上問題のない記録再生特性を確保できる。
【００７９】
次に、この光ピックアップ３における良好な記録再生特性を維持できる範囲について、再生ジッター値の観点と、プッシュプル信号レベルの観点とから説明する。まず、再生ジッター値の観点から説明する。上述のように光ピックアップ３の光学系において、対物レンズで光ディスクに集光される第２の波長の光ビームの偏光方向を０〜９０°の範囲で変化させた場合の、第２の光ディスクの例としてＤＶＤ−ＲＯＭメディアにおける再生ジッター値の変化を、計算機シミュレーションにより算出した結果を図１４に示す。尚、図１４は、光学系及び記録メディアの条件を、光ディスクの規格を満たす範囲で様々に変化させ計算を行い、偏光依存性による悪化が最大となるケースを選んで図示したものである。図１４に示すように、得られたジッター値は、およそ１５％付近でエラーレートの増大が顕著となり、既存の再生信号処理系は、概ねこの付近を上限として想定している。図１４に示すように、偏光方向をおよそ６０°（４５＋１５）以下とすることでジッターを１５％以下に抑えることができる。
【００８０】
次に、プッシュプル信号レベルの観点から説明する。上述のような光ピックアップ３では、上述した再生ジッター値の他に、プッシュプル信号レベルを一定レベル以下に抑える必要がある。上述した光ピックアップ３の光学系において、対物レンズで光ディスクに集光される第２の波長の光ビームの偏光方向を０〜９０°の範囲で変化させた場合の、第２の光ディスクの例としてＤＶＤ−Ｒメディアにおけるプッシュプル信号レベル（「ｎＰＰレベル」ともいう。）の変化を、計算機シミュレーションで算出した結果を図１５に示す。尚、図１５は、上述と同様に、光学系及び記録メディアの条件を、光ディスクの規格を満たす範囲で様々に変化させ計算を行い、偏光依存性による悪化が最大となるケースを選んで図示したものである。ここで、プッシュプル信号レベルが大きいと、フォーカス信号に対してプッシュプル信号がリークして、良好なフォーカス状態を維持できなくなる。光ピックアップ３における第１乃至第３の出射部と略同等の、青色ＬＤや赤色ＬＤを用いた一般的な光ディスクのフォーマットでは、プッシュプル信号レベルを概ね０．６付近を上限として想定している。図１５に示すように、偏光方向をおおよそ３０°（４５−１５）以上とすれば、プッシュプル信号レベルに対する上述の条件が満たされる。
【００８１】
以上のように、再生ジッター値及びプッシュプル信号レベルの観点から、光ピックアップ３の光学系において、対物レンズにより集光される第２の波長の光ビームの偏光方向を４５°±１５°の範囲とすることで、適切な記録再生特性を確保することができる。同様に、この偏光方向を１３５°±１５°の範囲とすることで、適切な記録再生特性を確保することができる。また、同様に、光ピックアップ３の光学系において、対物レンズにより集光される第３の波長の光ビームの偏光方向を４５°±１５°又は１３５°±１５°の範囲とすることで、適切な記録再生特性を確保することができる。
【００８２】
尚、この光ピックアップ３の光学系では、上述したように、楕円偏光状態又は直線偏光状態となるように対物レンズ３４により集光される第２及び第３の波長の光ビームの偏光方向が上述のようになるように光学系を構成する。ここで、第１の波長に対しても同様の偏光方向の条件を導入することにより、偏光状態の自由度の増加を図るように構成してもよいが、第１の波長に対しては、検出器の感度が低く、往復光学系を分離するビームスプリッタに偏光ビームスプリッタとして機能しない素子を用いることによる検出光光量の減少の影響が懸念されるため、上述で説明したように、第１の波長に対しては、標準光学系や従来の光学系と同様に、偏光光学系を用い、光ディスク上の光は略完全円偏光になるように構成する方が好ましい。
【００８３】
次に、上述した引き出し方向θ（以下では、「光学系引き出し方向θ」ともいう。）及び出射直後の第２及び第３の波長の光ビームの電界振動方向φ（以下では、「ＬＤ回転角φ」ともいう。）を所定の状態とすることで、第２及び第３の波長の光ビームの楕円偏光の長軸方向が、タンジェンシャル方向に対して３０〜６０°又は１２０〜１５０°にすることができることについて説明する。
【００８４】
すなわち、上述したように、光ピックアップ３においては、第１の波長の光ビームを完全円偏光とし、第２及び第３の波長の光ビームの楕円偏光の長軸方向が、タンジェンシャル方向に対して３０〜６０°又は１２０〜１５０°とする必要があるために、光学系引き出し方向θ（°）と、ＬＤ回転角φ（°）とが、以下の条件式（１）〜式（９）を満たすようにしなければならない。
【００８５】
【数１】
2009157973.tif 000003
【００８６】
ここで、δＯｐｔ１（λｎ）は、光源（第２の光源部３２の第２及び第３の出射部）から単一位相子３９までの光路上の光学素子の、立ち上げミラー４６でｐ及びｓ偏光の「電場振動面」と平行な方向（ここではｙ及びｘ軸方向）に沿った波長λ＝λｎ（第２の波長の場合はｎ＝２，第３の波長の場合はｎ＝３）の偏光に対する「位相差」の合計（単一位相子３９の位相差は含まれない）である。
【００８７】
また、δＯｐｔ２（λｎ）は、単一位相子３９から対物レンズ３４までの光路上の光学素子の、立ち上げミラー４６でｐ及びｓ偏光の「電場振動面」と平行な方向（ここではｙ及びｘ軸方向）に沿った波長λ＝λｎ（ｎ＝２，３）の偏光に対する「位相差」の合計（単一位相子３９の位相差は含まれない）である。
【００８８】
また、ｔｐＯｐｔ１（λｎ），ｔｓＯｐｔ１（λｎ）は、光源（第２の光源部３２の第２及び第３の出射部）から単一位相子３９までの光路上の光学素子の、それぞれ、立ち上げミラー４６でｐ及びｓ偏光の「電場振動面」と平行な方向（ここではｙ及びｘ軸方向）に沿った波長λ＝λｎ（ｎ＝２，３）の偏光に対する「振幅透過率」の総乗である。
【００８９】
また、ｔｐＯｐｔ２（λｎ），ｔｓＯｐｔ２（λｎ）は、単一位相子３９から対物レンズ３４までの光路上の光学素子の、それぞれ、立ち上げミラー４６でｐ及びｓ偏光の電場振動面と平行な方向（ここではｙ及びｘ軸方向）に沿った波長λ＝λｎ（ｎ＝２，３）の偏光に対する「振幅透過率」の総乗である。
【００９０】
また、δＱ（λｎ）は、単一位相子３９による波長λ＝λｎ（ｎ＝１，２，３）の偏光に対する「位相差」である。また、Ｅｘは、電場のｘ方向成分を示し、Ｅｙは、電場のｙ方向成分を示し、Ｅｘｏｕｔは、対物レンズ３４により光ディスク側に出射される光の電場のｘ方向成分を示し、Ｅｙｏｕｔは、対物レンズ３４により光ディスク側に出射される光の電場のｙ方向成分を示す。また、Ｌ（Ｅｘ，Ｅｙ）は、Ｅｘ及びＥｙから偏光の長軸方向（楕円偏光方向の楕円の長軸方向、直線偏光方向の直線の方向）を算出する演算を示し、特に、Ｅｘ＝Ｅｘｏｕｔ、Ｅｙ＝Ｅｙｏｕｔで、且つｎ＝２又はｎ＝３でこの演算を行った場合には、それぞれα及びβを算出する演算を示すものである。
【００９１】
上述のような、式（１）〜式（９）を満たすφ、θは、電子計算機等を用いて一般的な数値解析で算出することができる。その一例について、表１から表４に代表的なθ、φの組み合わせを示す。尚、ここでは、上述したようにΨ＝４５°＋θであるので、式中（Ψ−２θ）を、（Ψ−２θ）＝（４５°−θ）として、各組み合わせが算出されたものである。
【００９２】
【表１】
2009157973.tif 000004
【００９３】
【表２】
2009157973.tif 000005
【００９４】
【表３】
2009157973.tif 000006
【００９５】
【表４】
2009157973.tif 000007
【００９６】
以上の表１〜表４に示すように、式（１）〜式（９）を満たす引き出し方向θ及び出射直後の第２及び第３の波長の光ビームの電界振動方向φとなるように各構成部品を配置することで、光学系における第２及び第３の波長の光ビームの楕円偏光の長軸方向を、タンジェンシャル方向に対して所定の角度範囲（３０〜６０°又は１２０〜１５０°）とすることができ、これにより、適切な記録再生特性を維持することができる。
【００９７】
また、例えば、表２における例として、θ＝２２．５°、φ＝２２．５°で、α＝４４．５°、β＝４１．３の例においては、第１の波長の光ビームの信号記録面上の楕円率が１．０すなわち円形状であり、第２の波長の光ビームの信号記録面上の楕円率が０．１で、第３の波長の光ビームの信号記録面上の楕円率が０．２であった。
【００９８】
このように、光ピックアップ３は、従来の光ピックアップの問題点として、３つの異なる波長の光ビームのそれぞれを円偏光の状態とするために各光ビームに対して所定の位相差を付与する広帯域波長板等の素子が、複数の位相子により構成されており、構成が複雑で、製造が煩雑であるとともに、各波長の光ビームを完全円偏光となる条件にする必要があることから設計自由度が制限されることとなり、量産におけるバラツキのマージンが厳しくなってしまい、歩留まりの低下や高コスト化を招くことになるといった問題のみならず、その一方で、３種類の使用波長とされた複数種類の光ディスクに対して対物レンズや各光学部品を共通化して３波長互換を簡素な構成で実現するために、ここで用いられる共通の波長板に３波長に対して円偏光状態にする機能を有する複雑で高精度な広帯域波長板を設けない場合には記録・再生特性に不具合が発生するおそれがあるといった問題をも解消するものである。
【００９９】
すなわち、光ピックアップ３は、光路合成素子として第１のビームスプリッタ３７と、この第１のビームスプリッタ３７により合成された第１乃至第３の波長の光ビームの光路上に配置され通過する光ビームに所定の位相差を付与して偏光状態を変換する位相子として単一位相子３９とを備え、第１の波長の光ビームを集光光学デバイス３６を介して円偏光の状態で対応する第１の光ディスクの信号記録面に集光させ、第２及び第３の波長の光ビームを集光光学デバイス３６を介して、上述のような所定の角度範囲内の所定の方向に向けられた楕円偏光又は直線偏光の状態で対応する第２及び第３の光ディスクの信号記録面上に集光させることにより、情報信号の良好な記録及び／又は再生を実現するための偏光状態を変換する素子（位相子）として、複雑な構成のものを用いる必要を排除することができ、これにより、光学部品の構成の簡素化、歩留まりの向上による光ピックアップとしての構成の簡素化及び低コスト化を実現するとともに、３種類の使用波長を用いて複数種類の光ディスクに対してそれぞれ良好な記録及び／又は再生を実現する。
【０１００】
尚、ここで説明する光ピックアップ３においては、光路合成素子と集光光学デバイスとの間の３波長に共通の光路上に設けられ、入射した光ビームに位相差を付与して偏光状態を変換する位相子として、上述したような単一位相子３９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、本発明を適用した光ピックアップを構成する位相子として第１乃至第３の波長に対して所望の位相差を付与する広帯域波長板を設けるように構成してもよい。この広帯域波長板は、第１の波長λ１の光ビームに対して±｛（２ｎ＋１）／４｝λ１の位相差を付与するとともに、第２及び第３の波長λｎ（ｎ＝２，３）の一方又は両方の光ビームに対して±｛（２ｎ＋１）／４｝λｎに近い位相差を付与するものである。さらに、この広帯域波長板については、第２又は第３の波長λｎ（ｎ＝２又は３）の光ビームに対して±｛（２ｎ＋１）／４｝λｎの位相差を付与するように構成してもよい。上述の単一位相子３９に換えて、光ピックアップを構成する位相子としてこのような広帯域波長板を有する光ピックアップは、従来の広帯域波長板のように第２及び第３の波長の光ビームに対して厳格な位相差を付与する必要を排除でき、すなわちこの位相子が厳格な位相差を付与しないことにより、第２及び／又は第３の波長の光ビームが対応する光ディスクの信号記録面上で円偏光状態以外の状態、例えば楕円偏光状態となったとしても、この光ビームを集光光学デバイス３６を介して、上述のような所定の角度範囲内の所定の方向に向けられた楕円偏光（直線偏光）の状態で対応する光ディスクの信号記録面上に集光させることにより、情報信号の良好な記録及び／又は再生を実現でき、換言すると情報信号の良好な記録及び／又は再生をするための偏光状態を変換する素子（位相子）として、複雑な構成を用いた場合にも高い精度を要求する必要を排除することができ、これにより、光学部品の構成の簡素化、歩留まりの向上による光ピックアップとしての構成の簡素化及び低コスト化を実現するとともに、３種類の使用波長を用いて複数種類の光ディスクに対してそれぞれ良好な記録及び／又は再生を実現する。
【０１０１】
そして、立ち上げミラー４６は、単一位相子３９により、所定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。ここで、立ち上げミラー４６は、第１乃至第３の出射部から出射され、上記光ディスクに対して平行な平面内を、第１及び第２のグレーティング４４，４５、第１及び第２のビームスプリッタ３７，３８、コリメータレンズ４０、単一位相子３９等を経由して導かれた第１乃至第３の波長の光ビームを反射して、対物レンズ３４の光軸方向、すなわち光ディスクに対して垂直な方向に向けて対物レンズ３４及び回折光学素子３５からなる集光光学デバイス３６に導くものである。そして、上述したように、この立ち上げミラー４６に入射する往路の光ビームの進行方向ＤＬ１と、タンジェンシャル方向Ｔａｎとが、光ディスクと平行な平面内でなす角度θが所定の角度となるように、各光学部品が配置されている。
【０１０２】
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４２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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
具体的に、図１６（ａ）及び図１６（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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
また、上述では、図１７（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１７（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。
【０１２０】
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４０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４０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４０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。
【０１２１】
マルチレンズ４３は、第２のビームスプリッタ３８と受光部４１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、単一位相子３９、及びコリメータレンズ４０を経由して、第１及び第２のビームスプリッタ３７，３８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屈折力を付与して光検出器４２のフォトディテクタ等の受光部４１の受光面に適切に集光する。このとき、マルチレンズ４３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。
【０１２２】
光検出器４２は、フォトディテクタ等の受光素子からなる受光部４１を有し、マルチレンズ４３で集光された戻りの第１乃至第３の波長の光ビームを受光部４１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。ここで、受光部４１は、図１８に示すように、光ディスクで反射された第１及び第２の波長の戻りの光ビームを受光する受光領域４１ａ，４１ｂ，４１ｃと、光ディスクで反射された第３の波長の戻りの光ビームを受光する受光領域４１ｄ，４１ｅ，４１ｆとを有している。尚、図１８は、受光部４１の座標系ＣＳ４１のＺ軸正方向からＺ軸負方向へ向けたＸＹ平面を示すものであり、図１８中のＴａｎは、光ディスクの座標系ＣＳ２のタンジェンシャル方向に対応する方向（以下、「タンジェンシャル方向」という。）を示すものである。ここで、第３の波長の戻りの光ビームを受光する受光領域４１ｄ，４１ｅ，４１ｆが受光領域４１ａ，４１ｂ，４１ｃとは別個に設けられているのは、上述した第２の光源部３２において、第３の出射部が、光軸に一致する箇所に設けられた第２の出射部に対して一定の距離だけ離間して設けられているからであり、上述した角度φ及び角度θは、この受光領域４１ｄ，４１ｅ，４１ｆが、受光領域４１ａ，４１ｂ，４１ｃと干渉しないように考慮して設けられている。また、受光領域４１ａの中心位置と、受光領域４１ｄの中心位置との距離が、第２の光源部３２の第２及び第３の出射部のそれぞれの発光点の距離と、往路及び復路の光学倍率に基づいた距離となるように各受光領域が配置されている。また、受光領域４１ａ，４１ｂ，４１ｃは、略タンジェンシャル方向に並んで配置されている。また、受光領域４１ｄ，４１ｅ，４１ｆは、タンジェンシャル方向に平行な直線上に略並んで配置されている。
【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４２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、第１乃至第３の出射部から出射された光ビームを一の光路に合成して、集光光学デバイス３６に導く光路合成素子として第１のビームスプリッタ３７と、この第１のビームスプリッタ３７と集光光学デバイス３６との間の光路上に設けられ、入射した光ビームに位相差を付与して偏光状態を変換する単一位相子３９等の位相子とを備え、第１の波長の光ビームが、円偏光の状態で対応する光ディスクの信号記録面に集光され、第２及び第３の波長の光ビームが、所定の方向に向けられた楕円偏光又は直線偏光の状態で対応する光ディスクの信号記録面に集光されるように構成されていることから、情報信号の良好な記録及び／又は再生特性を実現するための偏光状態を変換する素子として、複雑な構成のものを用いる必要やこの複雑な構成の素子を用いた場合にも高い精度を要求する必要を排除することができ、これにより、光学部品の構成の簡素化、歩留まりの向上による光ピックアップとしての構成の簡素化及び低コスト化を実現するとともに、３種類の使用波長を用いて複数種類の光ディスクに対してそれぞれ良好な記録及び／又は再生を実現する。
【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と単一位相子３９等の共通の位相子と、により、光ディスクの信号記録面上（以下、「光ディスク盤面上」ともいう。）の偏光状態等を含めた適切な３波長互換を実現し、光学部品を共通化して部品点数を削減するのみならず、３波長に共通で入射した光ビームに位相差を付与して偏光状態を変換する素子を、例えば単一位相子により構成することを可能としてこれにより当該素子の簡素化を可能とし、また、当該素子を、例えば広帯域波長板等の位相子により構成する場合にも、第１の波長の光ビームに対して厳格な位相差を付与するようにすればよく、第２及び第３の波長の光ビームに対しては厳格な位相差を付与する必要を排除してこれにより当該素子の歩留まりの向上を可能とし、光ピックアップとしての構成の簡素化及び構成部品の歩留まりの向上等による低コスト化と、良好な情報信号の記録及び／又は再生とを両立して実現する
【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、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１のビームスプリッタ３７に入射される。第１のビームスプリッタ３７に入射された第１の波長の光ビームは、その合成分離面３７ａで反射され、コリメータレンズ４０側に出射される。
【０１３４】
コリメータレンズ４０に入射された第１の波長の光ビームは、コリメータレンズ４０により発散角を変換されて略平行光とされ、単一位相子３９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、単一位相子３９は、第１の波長の光ビームが、第１の光ディスクの信号記録面上において円偏光状態となるように所定の位相差を付与する。
【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。このとき、第１の波長の光ビームは、光ディスク盤面上で円偏光状態とされているので、この波長に対しては標準の光学系であり、すなわち、ジッター値も優れており、良好な記録再生特性が得られる。
【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、単一位相子３９、コリメータレンズ４０を経由して、第１のビームスプリッタ３７の合成分離面３７ａを透過され、第２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４３側に出射される。
【０１３８】
第１及び第２のビームスプリッタ３７，３８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４３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４２の受光部４１の受光面上に収束されて検出される。
【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４５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３８に入射される。第２のビームスプリッタ３８に入射された第２の波長の光ビームは、その分離面３８ａで反射され、第１のビームスプリッタ３７側に出射される。
【０１４２】
第１のビームスプリッタ３７に入射された第２の波長の光ビームは、その合成分離面３７ａを透過されて、コリメータレンズ４０側に出射され、コリメータレンズ４０により発散角を変換されて略平行光とされ、単一位相子３９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、単一位相子３９は、第２の波長の光ビームが、第２の光ディスクの信号記録面上において所定の方向、すなわちタンジェンシャル方向Ｔａｎに対して角度αを有する方向Ｄ５（図１１参照）に偏光方向を向けられた楕円偏光状態、又は直線偏光状態となるように所定の位相差を付与する。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。このとき、第２の波長の光ビームは、光ディスク盤面上で所定の方向を向けられた楕円偏光状態等とされているので、上述したラジアル偏光成分とタンジェンシャル偏光成分とを標準光学系に対して略同等とでき、偏光依存性の影響を排除して、ジッター値を優れたものにすることができ、良好な記録再生特性を維持することができる。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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４５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３８に入射される。第２のビームスプリッタ３８に入射された第３の波長の光ビームは、その分離面３８ａで反射され、第１のビームスプリッタ３７側に出射される。
【０１４９】
第１のビームスプリッタ３７に入射された第３の波長の光ビームは、その合成分離面３７ａを透過されて、コリメータレンズ４０側に出射され、コリメータレンズ４０により発散角を変換されて平行光又は拡散光とされ、単一位相子３９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、単一位相子３９は、第３の波長の光ビームが、第３の光ディスクの信号記録面上において所定の方向、すなわちタンジェンシャル方向Ｔａｎに対して角度βを有する方向Ｄ６（図１２参照）に偏光方向を向けられた楕円偏光状態、又は直線偏光状態となるように所定の位相差を付与する。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。このとき、第３の波長の光ビームは、光ディスク盤面上で所定の方向を向けられた楕円偏光状態とされているので、上述したラジアル偏光成分とタンジェンシャル偏光成分とを標準光学系に対して略同等とでき、偏光依存性の影響を排除して、ジッター値を優れたものにすることができ、良好な記録再生特性を維持することができる。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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一の光路に合成する光路合成素子として第１のビームスプリッタ３７と、第１のビームスプリッタ３７により光路を合成された第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、光ディスクで反射された戻りの光ビームを受光する受光部４１と、第１のビームスプリッタ３７と集光光学デバイス３６との間に設けられ、入射した光ビームに所定の位相差を付与して偏光状態を変換する単一位相子３９等の位相子とを備え、第１の波長の光ビームは、円偏光の状態で対応する光ディスクの信号記録面に集光され、第２及び第３の波長の光ビームは、所定の方向に向けられた楕円偏向又は直線偏光の状態で対応する光ディスクの信号記録面上に集光されることにより、情報信号の良好な記録及び／又は再生特性を実現するための偏光状態を変換する素子として、複雑な構成のものを用いる必要を排除することができ、これにより、光学部品の構成の簡素化、歩留まりの向上による光ピックアップとしての構成の簡素化及び低コスト化を実現するとともに、３種類の使用波長を用いて複数種類の光ディスクに対してそれぞれ良好な記録及び／又は再生を実現する。
【０１５４】
また、本発明を適用した光ピックアップ３は、さらに、第１乃至第３の出射部から出射され、光ディスクに対して平行な平面内を、少なくとも光路合成を行う第１のビームスプリッタ３７を経由して導かれた第１乃至第３の波長の光ビームを反射して、光ディスクに対して垂直な方向に向けて集光光学デバイス３６に導く立ち上げミラー４６を備え、立ち上げミラー４６に入射する往路の光ビームの進行方向ＤＬ１を光ディスクに投影された方向ＤＬ２と、タンジェンシャル方向Ｔａｎとがなす角をθとし、第２及び第３の出射部が設けられた第２の光源部３２の位置に、ＸＹＺ座標系を設定したときに、第２及び第３の波長の光ビームの電界振動方向と、Ｘ軸方向とがなす角度をφとしたとき、光ディスクの信号記録面上の第２及び第３の波長の光ビームの楕円偏光の楕円の長軸方向又は直線偏光の直線の方向が、タンジェンシャル方向Ｔａｎに対して３０〜６０°又は１２０〜１５０°となるように、θ及び第２及び第３の波長のそれぞれのφが設定されていることにより、すなわち、所望のθ，φとなるように各光学部品が配置されていることにより、第２及び第３の波長の光ビームの信号記録面上の偏光状態が楕円偏光又は直線偏光とされているが、その偏光方向を所定の方向とすることができ、すなわち、ジッター値の観点やプッシュプル信号レベルの観点から問題のない程度であって、ラジアル偏光成分とタンジェンシャル偏光成分との割合を、標準光学系のそれぞれの割合と略同程度にできるような偏光方向とすることができ、このように偏光依存性の影響を排除することにより、情報信号の良好な記録及び／又は再生特性を維持したまま、３波長に共通の光路上に配置され各波長の光ビームに所定の位相差を付与して偏光状態を変換する素子として、例えば単一位相子を設けた場合には複雑な構成のものを用いる必要を排除して光学部品の構成の簡素化を実現することができ、また、当該素子として、例えば広帯域波長板等の位相子を設けた場合にもこの位相子として厳格な位相差を設定する必要を排除してこれにより当該素子の歩留まりの向上を実現することができ、これにより、光ピックアップとしての構成の簡素化及び低コスト化を実現するとともに、３波長の使用波長を用いて複数種類の光ディスクに対してそれぞれ良好な記録及び／又は再生を実現する。
【０１５５】
また、本発明を適用した光ピックアップ３は、第１の出射部が、第１の光源部３１に配置されており、第２及び第３の出射部が、第１の光源部３１と異なる位置に位置する第２の光源部３２に配置されるとともに、第２及び第３の出射部から出射される光ビームの進行方向に直交する平面内に近接して配置されており、受光部４１が、対応する光ディスクで反射された戻りの第１及び第２の波長の光ビームをそれぞれ受光する受光領域４１ａ，４１ｂ，４１ｃと、対応する光ディスクで反射された戻りの第３の波長の光ビームを受光する受光領域４１ｄ，４１ｅ，４１ｆとを有し、上述したθ及びφが、光ディスクの信号記録面上の第２及び第３の波長の光ビームの楕円偏光の楕円の長軸方向又は直線偏光の直線の方向が、タンジェンシャル方向Ｔａｎに対して３０〜６０°又は１２０〜１５０°となるように、且つ第２の波長の光ビームを受光する受光領域と第３の波長の光ビームを受光する受光領域とが重ならないように、θ及び第２及び第３の波長のそれぞれのφが設定されていることにより、すなわち、所望のθ，φとなるように各光学部品が配置されていることにより、まず、第２及び第３の出射部を共通の光源部として第２の光源部３２に配置することにより構成の簡素化を可能とするとともに、受光部４１が、同一の光源部３２に配置された第２及び第３の出射部から出射された光ビームに対してそれぞれに対応する各受光領域４１ａ〜４１ｃ，４１ｄ〜４１ｆが干渉を起こすことなく、第１乃至第３の波長の光ビームに対して共通の受光部とすることができ、これにより構成の簡素化を可能とし、さらに、情報信号の良好な記録及び／又は再生特性を実現するための偏光状態を変換する素子として、複雑な構成のものを用いる必要やこの複雑な構成の素子を用いた場合にも高い精度を要求する必要を排除することができ、これにより、光学部品の構成の簡素化、歩留まりの向上を可能とし、以上のことにより、良好な記録再生特性を発揮するとともに、光ピックアップとしてのさらなる構成の簡素化、小型化及び低コスト化を実現する。
【０１５６】
また、本発明を適用した光ピックアップ３は、上述したように、θ＝φ＝２２．５°、又はθ＝φ＝１５７．５とすることにより、すなわち、このθ，φとなるように各光学部品が配置されていることにより、第２及び第３の波長の光ビームの信号記録面上の楕円偏光状態の偏光方向を所定の方向とすることができ、すなわち、ラジアル偏光成分とタンジェンシャル偏光成分との割合を、標準光学系のそれぞれの割合と略同一にでき、ジッター値やプッシュプル信号レベルも良好な状態とできるような偏光方向とすることができ、偏光依存性の影響をほとんど排除することにより、情報信号の良好な記録及び／又は再生特性を維持したまま、３波長に共通の光路上に配置され各波長の光ビームに所定の位相差を付与して偏光状態を変換する素子として、複雑な構成のものを用いる必要及び複雑な構成を用いた場合にも高い精度を要求する必要を排除することができ、これにより、光学部品の構成の簡素化、歩留まりの向上を実現することができ、これにより、光ピックアップとしての構成の簡素化及び低コスト化を実現するとともに、３波長の使用波長を用いて複数種類の光ディスクに対してそれぞれ良好な記録及び／又は再生を実現する。
【０１５７】
また、この光ピックアップ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。
【０１５８】
さらに、この光ピックアップ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。
【０１５９】
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、情報信号の良好な記録及び／又は再生特性を実現するための偏光状態を変換する素子として、複雑な構成のものを用いる必要を排除することができ、これにより、光学部品の構成の簡素化、歩留まりの向上による光ピックアップ及び装置全体としての構成の簡素化及び低コスト化を実現するとともに、３種類の使用波長を用いて複数種類の光ディスクに対してそれぞれ良好な記録及び／又は再生を実現する。
【図面の簡単な説明】
【０１６０】
【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の光学系を構成する各光学部品の配置状態を説明するための平面図である。
【図４】本発明を適用した光ピックアップの光学系における、立ち上げミラーへの往路の光ビームの進行方向を示すとともに、第１及び第２の光源部、光ディスクの信号記録面、及び受光部におけるそれぞれ対応したＸＹＺ座標系を説明するための平面図である。
【図５】光ピックアップを構成する第１の光源部の第１の出射部から出射される光ビームの電界振動方向を説明するための図であり、第１の光源部の座標系ＣＳ３１のＺ軸正方向からＺ軸負方向へ向けたＸＹ平面を示す平面図である。
【図６】第１の光源部の第１の出射部となる活性層の配置状態を説明するための図であり、第１の光源部の座標系ＣＳ３１のＺ軸正方向からＺ軸負方向へ向けたＸＹ平面を示す平面図である。
【図７】光ピックアップを構成する第２の光源部の第２及び第３の出射部から出射される光ビームの電界振動方向を説明するための図であり、第２の光源部の座標系ＣＳ３２のＺ軸正方向からＺ軸負方向へ向けたＸＹ平面を示す平面図である。
【図８】第２の光源部の第２及び第３の出射部となる活性層の配置状態を説明するための図であり、第２の光源部の座標系ＣＳ３２のＺ軸正方向からＺ軸負方向へ向けたＸＹ平面を示す平面図である。
【図９】光ピックアップを構成する単一位相子の進相軸又は遅相軸について説明するためのＸＹＺ座標系のＺ軸正方向からＺ軸負方向へ向けたＸＹ平面を示す平面図である。
【図１０】単一位相子に位相差を付与された第１の波長の光ビームの第１の光ディスクの信号記録面上の偏光状態を示す図であり、光ディスクの信号記録面の座標系ＣＳ２のＺ軸正方向からＺ軸負方向へ向けたＸＹ平面を示す平面図である。
【図１１】単一位相子に位相差を付与された第２の波長の光ビームの第２の光ディスクの信号記録面上の偏光状態及び偏光方向を示す図であり、光ディスクの信号記録面の座標系ＣＳ２のＺ軸正方向からＺ軸負方向へ向けたＸＹ平面を示す平面図である。
【図１２】単一位相子に位相差を付与された第３の波長の光ビームの第３の光ディスクの信号記録面上の偏光状態及び偏光方向を示す図であり、光ディスクの信号記録面の座標系ＣＳ２のＺ軸正方向からＺ軸負方向へ向けたＸＹ平面を示す平面図である。
【図１３】本発明を適用した光ピックアップの光学系により、光ディスクの信号記録面上に集光される第１乃至第３の波長の光ビームの、それぞれのメインビーム及びサブビームのスポット位置の関係を示すための図であり、光ディスクの信号記録面の座標系ＣＳ２のＺ軸正方向からＺ軸負方向へ向けたＸＹ平面を示す平面図である。
【図１４】光ディスクの信号記録面上の楕円偏光状態又は直線偏光状態の偏光方向のタンジェンシャル方向に対する角度について説明するための図であり、偏光方向の変化に対する再生ジッター値の変化を示す図である。
【図１５】光ディスクの信号記録面上の楕円偏光状態又は直線偏光状態の偏光方向のタンジェンシャル方向に対する角度について説明するための図であり、偏光方向の変化に対するプッシュプル信号レベルの変化を示す図である。
【図１６】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１７】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１８】本発明を適用した光ピックアップを構成する受光部の各受光領域を示す平面図である。
【図１９】従来の光ピックアップの光学系の例を示す光路図である。
【符号の説明】
【０１６１】
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  第１のビームスプリッタ、  ３８  第２のビームスプリッタ、  ３９  単一位相子、  ４０  コリメータレンズ、  ４１  受光部、  ４２  光検出器、  ４３  マルチレンズ、  ４４  第１のグレーティング、  ４５  第２のグレーティング、  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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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