(57)【要約】      （修正有）【課題】ＢＤとＨＤの情報記録面に対し、同一波長の光束を共通の対物レンズを用いて集光し、情報の記録又は再生を可能とし、ＢＤ又はＨＤに対し、及び／又は、記録時又は再生時において作動し、エラー信号の発生を抑えた対物光学素子および光学素子ユニットを提供する。【解決手段】対物光学素子の光路差付与構造は、光束が通過したとき、ｍ次回折光とｎ次回折光（ｍ、ｎは整数）を発生させ、ｍ、ｎは以下の式（１）を満たし、│ｍ−ｎ│＝１（１）ｍ次回折光は、第１光ディスクの情報記録面上に集光され、ｎ次回折光は、第２光ディスクの情報記録面上に集光され、第２領域を通過した光束は第１光ディスクの情報記録面上に集光され、第２領域を通過した光束は第２光ディスクの情報記録面上に集光されず、光路差付与構造は光軸を含む断面がブレーズ型形状である複数の輪帯を有し、少なくとも１つの輪帯の段差はそれより光軸から離れた輪帯の段差よりも大きい。【選択図】図８
2009187626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長λ１（３８０ｎｍ＜λ１＜４５０ｎｍ）の第１光束を出射する第１光源と、前記第１光束を光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子を有する集光光学系を有し、前記第１光束を厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第１光束を厚さｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護層を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置用の対物光学素子において、
前記対物光学素子は、光軸を含む第１領域と、その周囲に設けられた第２領域とを少なくとも有し、前記第１領域には、光路差付与構造が形成されており、
前記光路差付与構造は、第１光束が通過したときに、ｍ（ｍは整数）次回折光とｎ（ｎは整数）次回折光とを他の次数に比して最も多く発生させ、回折次数ｍ、ｎは以下の式（１）、（２）を満たし、
│ｍ−ｎ│＝１      （１）
│ｍ│＜│ｎ│    （２）
前記ｍ次回折光は、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記ｎ次回折光は、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、
更に、前記第２領域を通過した前記第１光束は、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記第２領域を通過した前記第１光束は、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光されず、
前記光路差付与構造は光軸を含む断面がブレーズ型形状である複数の輪帯を有し、少なくとも１つの前記輪帯の段差は、それより光軸から離れた前記輪帯の段差よりも小さいことを特徴とする対物光学素子。
【請求項２】
少なくとも１つの前記輪帯のブレーズ化波長は、それより光軸から離れた前記輪帯のブレーズ化波長よりも短いことを特徴とする請求項１に記載の対物光学素子。
【請求項３】
前記光路差付与構造の輪帯の段差は、前記第２領域に近づくにつれて階段状に大きくなることを特徴とする請求項１又は２に記載の対物光学素子。
【請求項４】
前記光路差付与構造の輪帯のブレーズ化波長は、前記第２領域に近づくにつれて段階的に長くなることを特徴とする請求項３に記載の対物光学素子。
【請求項５】
前記光路差付与構造の輪帯の段差は、前記第２領域に近づくにつれて順次大きくなることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項６】
前記光路差付与構造の輪帯のブレーズ化波長は、前記第２領域に近づくにつれて順次長くなることを特徴とする請求項５に記載の対物光学素子。
【請求項７】
光軸近傍の前記光路差付与構造で発生した前記ｍ次回折光の回折効率よりも、前記第１領域の周辺部の前記光路差付与構造で発生した前記ｍ次回折光の回折効率のほうが低いことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項８】
以下の式を満たすことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の対物光学素子。
│ｎ│≦１０      （３）
【請求項９】
以下のいずれかを満たすことを特徴とする請求項８に記載の対物光学素子。
（│ｍ│，│ｎ│）＝（０，１）、（１，２），（２，３）
【請求項１０】
前記対物光学素子は単玉レンズであることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項１１】
前記対物光学素子は複数の光学素子から形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項１２】
波長λ１（３８０ｎｍ＜λ１＜４５０ｎｍ）の第１光束を出射する第１光源と、前記第１光束を光ディスクの情報記録面上に集光させるための第１の対物光学素子を有する集光光学系を有し、
前記第１光束を厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第１光束を厚さｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護層を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において、
前記第１の対物光学素子は、光軸を含む第１領域と、その周囲に設けられた第２領域とを少なくとも有し、前記第１領域には、光路差付与構造が形成されており、
前記光路差付与構造は、第１光束が通過したときに、ｍ（ｍは整数）次回折光とｎ（ｎは整数）次回折光とを他の次数に比して最も多く発生させ、回折次数ｍ、ｎは以下の式（１）、（２）を満たし、
│ｍ−ｎ│＝１      （１）
│ｍ│＜│ｎ│    （２）
前記ｍ次回折光は、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記ｎ次回折光は、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、
更に、前記第２領域を通過した前記第１光束は、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記第２領域を通過した前記第１光束は、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光されず、
前記光路差付与構造は光軸を含む断面がブレーズ型形状である複数の輪帯を有し、少なくとも１つの前記輪帯の段差は、それより光軸から離れた前記輪帯の段差よりも大きいことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１３】
少なくとも１つの前記輪帯のブレーズ化波長は、それより光軸から離れた前記輪帯のブレーズ化波長よりも短い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】
前記光路差付与構造の輪帯の段差は、前記第２領域に近づくにつれて階段状に大きくなることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１５】
前記光路差付与構造の輪帯のブレーズ化波長は、前記第２領域に近づくにつれて段階的に長くなる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。
【請求項１６】
前記光路差付与構造の輪帯の段差は、前記第２領域に近づくにつれて順次大きくなることを特徴とする請求項１２又は１３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１７】
前記光路差付与構造の輪帯のブレーズ化波長は、前記第２領域に近づくにつれて順次長くなることを特徴とする請求項１６に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１８】
光軸近傍の前記光路差付与構造で発生した前記ｍ次回折光の回折効率よりも、前記第１領域の周辺部の前記光路差付与構造で発生した前記ｍ次回折光の回折効率のほうが低いことを特徴とする請求項１２〜１７のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１９】
以下の式を満たすことを特徴とする請求項１２〜１８のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
│ｎ│≦１０      （３）
【請求項２０】
以下のいずれかを満たすことを特徴とする請求項１９に記載の光ピックアップ装置。
（│ｍ│，│ｎ│）＝（０，１）、（１，２），（２，３）
【請求項２１】
前記第１の対物光学素子は単玉レンズであることを特徴とする請求項１２〜２０のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項２２】
前記第１の対物光学素子は複数の光学素子から形成されていることを特徴とする請求項１２〜２０のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項２３】
波長λ２（６３０ｎｍ＜λ２＜６８０ｎｍ）の第２光束を出射する第２光源と、波長λ３（７６０ｎｍ＜λ２＜８００ｎｍ）の第３光束を出射する第３光源と、前記第２光束、及び、前記第３光束を光ディスクの情報記録面上に集光させるための第２の対物光学素子をさらに有し、
前記第１の対物光学素子と前記第２の対物光学素子は、互いに別の光学素子であって、
前記第２光束を厚さｔ３（ｔ２≦ｔ３）の保護層を有する第３光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第３光束を厚さｔ４（ｔ３＜ｔ４）の保護層を有する第４光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う請求項１２〜２２のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同一の波長の光束を用いる異なる種類の光ディスクに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置及びそれに用いる対物光学素子並びに光学素子ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、波長４００ｎｍ程度の青紫色半導体レーザを用いて、情報の記録及び／又は再生（以下、「記録及び／又は再生」を「記録／再生」と記載する）を行える高密度光ディスクシステムの研究・開発が急速に進んでいる。一例として、ＮＡ０．８５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報記録／再生を行う光ディスク、いわゆるＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（以下、ＢＤという）では、ＤＶＤ（ＮＡ０．６、光源波長６５０ｎｍ、記憶容量４．７ＧＢ）と同じ大きさである直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１層あたり２５ＧＢの情報の記録が可能であり、又、ＮＡ０．６５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報記録／再生を行う光ディスク、いわゆるＨＤ  ＤＶＤ（以下、ＨＤという）では、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１層あたり１５ＧＢの情報の記録が可能である。これらの光ディスクを本明細書では高密度光ディスクと呼ぶ。  
【０００３】
ところで、かかるタイプの高密度光ディスクのいずれかに対してのみ適切に情報の記録／再生ができると言うだけでは、光ディスクプレーヤ／レコーダ（光情報記録再生装置）の製品としての価値は十分なものとはＢＤ及びＨＤのいずれに対しても互換性を維持しながら適切に情報を記録／再生できる性能を有することが望まれる。  
【０００４】
しかしながら、ＢＤとＨＤについては、使用する光束の波長が同一であるにも関わらずそれぞれの保護基板の厚さが異なるため、波長差を利用して保護基板の厚さの差に基づいて発生する球面収差を補正することが困難である。従って、他の光ディスクとの互換に比べて、一つの対物光学素子を用いてＢＤとＨＤの互換性を持たせることはより困難であった。  
【０００５】
ここで、特許文献１，２には、回折構造を用いて同一波長の光束を振り分けることで、一つの対物光学素子でＢＤとＨＤの互換を可能としている光ピックアップ装置が記載されている。  
【特許文献１】特許第３９５３０９１号明細書
【特許文献２】特開２００６−１４７０６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ＢＤの開口数ＮＡは０．８５程度であり、ＨＤの開口数ＮＡは０．６５程度であるから、一般的にはＢＤの開口数はＨＤの開口数より大きい。従って、対物光学素子の光学面において、光軸近傍の領域をＢＤ／ＨＤの情報記録面に集光させるために用いる共用領域とし、且つＨＤの開口数より外側の領域をＢＤの情報記録面のみに集光させるために用いる専用領域とすることが光の利用効率を高める上では好ましい。そこで、従来技術においては共用領域に回折構造を形成して、ある次数の回折光をＢＤの情報記録面に集光し、別な次数の回折光をＨＤの情報記録面に集光させ、これにより対物光学素子の入射光束に対してほぼ等しい４０％程度の光量の光束を、ＢＤ及びＨＤの情報記録面に集光させるようにしている。
【０００７】
しかしながら、このように共用領域に回折構造形成して同一波長の光束を振り分け、さらに、ＨＤの開口数より外側の領域をＢＤの専用領域とする構成とした場合、ＢＤに対する情報の記録及び／又は再生に支障が生じる。具体的には、ＢＤ側の集光スポットのサイドローブが大きくなるため、記録／再生特性の良し悪しの指標であるジッターが悪くなる。
【０００８】
本発明は、上述の問題を考慮したものであり、共用領域に回折構造形成して同一波長の光束を振り分け、さらに、ＨＤの開口数より外側の領域をＢＤの専用領域とする構成を有する対物光学素子であって、ＢＤ側の集光スポットのサイドローブが十分小さい対物光学素子を提供することを目的とする。また、この対物光学素子を搭載することで、ＢＤ側のジッターが十分に小さく、ＢＤに対して良好な記録／再生特性を有する光ピックアップ装置を提供することも本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の対物光学素子は、  波長λ１（３８０ｎｍ＜λ１＜４５０ｎｍ）の第１光束を出射する第１光源と、前記第１光束を光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子を有する集光光学系を有し、前記第１光束を厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第１光束を厚さｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護層を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置用の対物光学素子において、
前記対物光学素子は、光軸を含む第１領域と、その周囲に設けられた第２領域とを少なくとも有し、前記第１領域には、光路差付与構造が形成されており、
前記光路差付与構造は、第１光束が通過したときに、ｍ（ｍは整数）次回折光とｎ（ｎは整数）次回折光とを他の次数に比して最も多く発生させ、回折次数ｍ、ｎは以下の式（１）、（２）を満たし、
│ｍ−ｎ│＝１      （１）
│ｍ│＜│ｎ│    （２）
前記ｍ次回折光は、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記ｎ次回折光は、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、
更に、前記第２領域を通過した前記第１光束は、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記第２領域を通過した前記第１光束は、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光されず、
前記光路差付与構造は光軸を含む断面がブレーズ型形状である複数の輪帯を有し、少なくとも１つの前記輪帯の段差は、それより光軸から離れた前記輪帯の段差よりも小さいことを特徴とする。
【００１０】
以下、理解しやすいように、第１光ディスクをＢＤとし、第２光ディスクをＨＤとして説明を進める。ＢＤ／ＨＤ共用領域に回折構造を設けた上述の例では、共用領域内を通過した光束は入射光束に対して約４０％の光量であり、その外側のＢＤ専用領域内を通過した光束は入射光束に対してほぼ１００％の光量であるため、ＢＤの情報記録面に形成される集光スポットは、いわゆる超解像現象によりサイドローブの光量が大きくなる。集光スポットのサイドローブの光量が大きいと、記録・再生を行なうトラックの隣接トラックにサイドローブがのるためジッターが悪くなる。
【００１１】
本発明者は、かかるサイドローブの光量を抑えるための条件として、望ましい共用領域の光量分布を見出した。具体的には、前記第１領域に形成した前記光路差付与構造を、光軸を含む断面がブレーズ型形状である複数の輪帯を有するものとし、少なくとも１つの前記輪帯の段差を、それより光軸から離れた前記輪帯の段差よりも小さくしたのである。以下に、具体的な数値をあげつつ、その作用を以下に説明する。尚、以下の説明においては、ＢＤの記録／再生に０次回折光（回折作用を受けない光）を使用し、ＨＤの記録／再生に１次回折光を使用することとする。つまり、以下の説明では、ｍ＝０、ｎ＝１である。
【００１２】
図１（ａ）は、横軸に開口数ＮＡをとり、縦軸にＢＤ使用時の回折効率をとって示すグラフであり、図１（ｂ）は、横軸に開口数ＮＡをとり、縦軸にＨＤ使用時の回折効率をとって示すグラフであるが、第１領域と第２領域の境界を開口数ＮＡ０．６５で表すものとする。ここで、図１（ａ）のグラフＡに示す比較例は、ＢＤの記録／再生に使用する０次回折光の回折効率を４０．２％とし、ＨＤの記録／再生に使用する１次回折光の回折効率を４０．８％とした例である。光路差付与構造が形成されている開口数ＮＡ０．６５内の第１領域で回折効率が４０．２％であり、光路差付与構造が形成されていない開口数ＮＡ０．６５より外側の第２領域では回折効率が１００％となるため、表１に示したように、超解像現象によりＢＤ側の集光スポットのサイドローブの光量が２．６６％と大きくなる。
【００１３】
【表１】
2009187626.tif 000003
【００１４】
これに対し、図１（ａ）のグラフＢに示す本発明１では、ＮＡ０．６５内の領域を４つの領域に分割し、光軸を含む一番内側の領域で０次回折光の回折効率を６４．５％とし、外側の領域にいくに従い、０次回折光の回折効率をそれぞれ、５０．３％、３５．４％、１９．９％と階段的に回折効率が減少するように、各領域のブレーズ化波長を設定している。これにより、表１に示したように、ＢＤ側の集光スポットのサイドローブの光量を１．７２％に低減できる。図１（ａ）のグラフＢに示すようなある点で急激に回折効率が変化している例を、本明細書においては、「階段的」や「段階的」と表現する。尚、この例においては、光路差付与構造の輪帯の段差も、第２領域に近づくにつれて階段的に大きくなり、光路差付与構造の輪帯のブレーズ化波長も、第２領域に近づくにつれて階段的に長くなる。
【００１５】
一方、図１（ａ）のグラフＣに示す本発明２は、ＢＤ側の集光スポットのサイドローブと、ＨＤ側の集光スポットのサイドローブの光量バランスを最適化した例である。０次回折光の回折効率を光軸近傍で６４．５％とし、外側に向かうにつれて順次０次回折光の回折効率が減少し、開口数ＮＡ０．６５の直近における０次回折光の回折効率を５４．８％としている。また、図１（ｂ）に示すように、１次回折光の回折効率を光軸近傍で１９．９％とし、外側に向かうにつれて順次１次回折光の回折効率が増大し、開口数ＮＡ０．６５の直近における１次回折光の回折効率を２７．５％としている。これにより、表１に示したように、ＢＤ側の集光スポットのサイドローブの光量が２．０９％、ＨＤ側の集光スポットのサイドローブの光量が１．９２％となり、両方の光量バランスが最適化できている。図１（ａ）のグラフＣに示すようななだらかに回折効率が変化している例を、本明細書においては、「順次」と表現する。尚、この例においては、光路差付与構造の輪帯の段差も、第２領域に近づくにつれて順次大きくなり、光路差付与構造の輪帯のブレーズ化波長も、第２領域に近づくにつれて順次長くなる。
【００１６】
回折効率は、光軸を含む断面がブレーズ型形状である複数の輪帯の段差を変えることで変更できる。図２に、一般的なプラスチックの素材を用いた場合において、光路差付与構造の輪帯の段差ｄを変えた場合における各回折次数の光束の回折効率を示す。例えば、ｍ＝０として０次回折光をＢＤにおける情報の記録及び／又は再生のために使用し、ｎ＝１として１次回折光をＨＤにおける情報の記録及び／又は再生のために使用すると、段差ｄ＝０．３６μｍのときに、０次回折光と１次回折光の回折効率がほぼ等しくなり、それより段差ｄが小さくなると、０次回折光の回折効率は増大するが、１次回折光の回折効率は減少する。逆に、０．３６μｍより段差ｄが大きくなると、０次回折光の回折効率は減少するが、１次回折光の回折効率は増大する。従って、段差ｄを任意の値に設定することで、０次回折光と１次回折光の回折効率のバランスを所望の値に設定できる。例えば、同一もしくはほぼ同一の深さの隣接する複数の輪帯をグループ化し、グループ毎に光軸から離れるにつれて段差を高くすることで、階段状に０次回折光の回折効率が減少し（図１（ａ）参照）、或いは、光軸から離れるにつれて、輪帯の段差を徐々に高くすることで、徐々に０次回折光の回折効率が減少する（図１（ｂ）参照）ような特性を得ることができる。尚、表２に、比較例、本発明１、本発明２のにおけるブレーズ化波長λＢ、光路差付与構造の輪帯の段差ｄ、λＢにおけるレンズ材料の屈折率、０次回折光の回折効率、１次回折光の回折効率を示す。
【００１７】
【表２】
2009187626.tif 000004
【００１８】
加えて、図２から明らかなように、ＢＤの記録／再生に使用する回折光の次数ｍと、ＨＤの記録／再生に使用する回折光の次数ｎを（１）式を満たすように設定すると、光路差付与構造で発生する回折光のうち、最も回折効率が大きい回折光と、２番目に回折効率が大きい回折光を、それぞれの光ディスクの記録／再生に使用することができるので好ましい。さらに、（２）式を満たすようにすると、保護層が厚いＨＤを記録／再生する際のバックフォーカスを確保できるので、本発明による対物光学素子を搭載した光ピックアップ装置の動作信頼性を向上させることが可能となる。
│ｍ−ｎ│＝１      （１）
│ｍ│＜│ｎ│    （２）
【００１９】
請求項２に記載の対物光学素子は、請求項１に記載の発明において、少なくとも１つの前記輪帯のブレーズ化波長は、それより光軸から離れた前記輪帯のブレーズ化波長よりも短いことを特徴とする。
【００２０】
請求項３に記載の対物光学素子は、請求項１又は２に記載の発明において、前記光路差付与構造の輪帯の段差は、前記第２領域に近づくにつれて階段状に大きくなることを特徴とする。
【００２１】
請求項４に記載の対物光学素子は、請求項３に記載の発明において、前記光路差付与構造の輪帯のブレーズ化波長は、前記第２領域に近づくにつれて段階的に長くなることを特徴とする。
【００２２】
請求項５に記載の対物光学素子は、請求項１又は２に記載の発明において、前記光路差付与構造の輪帯の段差は、前記第２領域に近づくにつれて順次大きくなることを特徴とする。
【００２３】
請求項６に記載の対物光学素子は、請求項５に記載の発明において、前記光路差付与構造の輪帯のブレーズ化波長は、前記第２領域に近づくにつれて順次長くなることを特徴とする。
【００２４】
請求項７に記載の対物光学素子は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、光軸近傍の前記光路差付与構造で発生した前記ｍ次回折光の回折効率よりも、前記第１領域の周辺部の前記光路差付与構造で発生した前記ｍ次回折光の回折効率のほうが低いことを特徴とする。
【００２５】
請求項８に記載の対物光学素子は、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。
│ｎ│≦１０      （３）
【００２６】
請求項９に記載の対物光学素子は、請求項８に記載の発明において、以下のいずれかを満たすことを特徴とする。
（│ｍ│，│ｎ│）＝（０，１）、（１，２），（２，３）
【００２７】
請求項１０に記載の対物光学素子は、請求項１〜９のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子は単玉レンズであることを特徴とする。
【００２８】
請求項１１に記載の対物光学素子は、請求項１〜９のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子は複数の光学素子から形成されていることを特徴とする。
【００２９】
請求項１２に記載の光ピックアップ装置は、波長λ１（３８０ｎｍ＜λ１＜４５０ｎｍ）の第１光束を出射する第１光源と、前記第１光束を光ディスクの情報記録面上に集光させるための第１の対物光学素子を有する集光光学系を有し、
前記第１光束を厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第１光束を厚さｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護層を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において、
前記第１の対物光学素子は、光軸を含む第１領域と、その周囲に設けられた第２領域とを少なくとも有し、前記第１領域には、光路差付与構造が形成されており、
前記光路差付与構造は、第１光束が通過したときに、ｍ（ｍは整数）次回折光とｎ（ｎは整数）次回折光とを他の次数に比して最も多く発生させ、回折次数ｍ、ｎは以下の式（１）、（２）を満たし、
│ｍ−ｎ│＝１      （１）
│ｍ│＜│ｎ│    （２）
前記ｍ次回折光は、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記ｎ次回折光は、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、
更に、前記第２領域を通過した前記第１光束は、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記第２領域を通過した前記第１光束は、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光されず、
前記光路差付与構造は光軸を含む断面がブレーズ型形状である複数の輪帯を有し、少なくとも１つの前記輪帯の段差は、それより光軸から離れた前記輪帯の段差よりも大きいことを特徴とする。
【００３０】
請求項１３に記載の光ピックアップ装置は、請求項１２に記載の発明において、少なくとも１つの前記輪帯のブレーズ化波長は、それより光軸から離れた前記輪帯のブレーズ化波長よりも短いことを特徴とする。
【００３１】
請求項１４に記載の光ピックアップ装置は、請求項１２又は１３に記載の発明において、前記光路差付与構造の輪帯の段差は、前記第２領域に近づくにつれて階段状に大きくなることを特徴とする。
【００３２】
請求項１５に記載の光ピックアップ装置は、請求項１４に記載の発明において、前記光路差付与構造の輪帯のブレーズ化波長は、前記第２領域に近づくにつれて段階的に長くなることを特徴とする。
【００３３】
請求項１６に記載の光ピックアップ装置は、請求項１２又は１３のいずれかに記載の発明において、前記光路差付与構造の輪帯の段差は、前記第２領域に近づくにつれて順次大きくなることを特徴とする。
【００３４】
請求項１７に記載の光ピックアップ装置は、請求項１６に記載の発明において、前記光路差付与構造の輪帯のブレーズ化波長は、前記第２領域に近づくにつれて順次長くなることを特徴とする。
【００３５】
請求項１８に記載の光ピックアップ装置は、請求項１２〜１７のいずれかに記載の発明において、光軸近傍の前記光路差付与構造で発生した前記ｍ次回折光の回折効率よりも、前記第１領域の周辺部の前記光路差付与構造で発生した前記ｍ次回折光の回折効率のほうが低いことを特徴とする。
【００３６】
請求項１９に記載の光ピックアップ装置は、請求項１２〜１８のいずれかに記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。
│ｎ│≦１０      （３）
【００３７】
請求項２０に記載の光ピックアップ装置は、請求項１９に記載の発明において、以下のいずれかを満たすことを特徴とする。
（│ｍ│，│ｎ│）＝（０，１）、（１，２），（２，３）
【００３８】
請求項２１に記載の光ピックアップ装置は、請求項１２〜２０のいずれかに記載の発明において、前記第１の対物光学素子は単玉レンズであることを特徴とする。
【００３９】
請求項２２に記載の光ピックアップ装置は、請求項１２〜２０のいずれかに記載の発明において、前記第１の対物光学素子は複数の光学素子から形成されていることを特徴とする。
【００４０】
請求項２３に記載の光ピックアップ装置は、請求項１２〜２２のいずれかに記載の発明において、波長λ２（６３０ｎｍ＜λ２＜６８０ｎｍ）の第２光束を出射する第２光源と、波長λ３（７６０ｎｍ＜λ２＜８００ｎｍ）の第３光束を出射する第３光源と、前記第２光束、及び、前記第３光束を光ディスクの情報記録面上に集光させるための第２の対物光学素子をさらに有し、
前記第１の対物光学素子と前記第２の対物光学素子は、互いに別の光学素子であって、
前記第２光束を厚さｔ３（ｔ２≦ｔ３）の保護層を有する第３光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第３光束を厚さｔ４（ｔ３＜ｔ４）の保護層を有する第４光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う。
【００４１】
本発明の光ピックアップ装置は、少なくとも第１光ディスク及び第２光ディスクに対して情報の記録／再生行うものである。光ピックアップ装置は、少なくとも一つの第一光源を有する。さらに、光ピックアップ装置は、第１光束を第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、第１光束を第２光ディスクの情報記録面上に集光させるための集光光学系を有する。また、光ピックアップ装置は、第１光ディスク又は第２光ディスクの情報記録面からの反射光束を受光する受光素子を有する。
【００４２】
光ピックアップ装置が、第１光ディスク及び第２光ディスクに加えて、第３光ディスク及び／又は第４光ディスクの記録／再生を行う装置である場合は、第１光源の他に、第２光源及び／又は第３光源を有してもよい。光ピックアップ装置が、第１光ディスク及び第２光ディスクに加えて、第３光ディスク及び／又は第４光ディスクの記録／再生を行う装置である場合は、集光光学系は、第２光源からの第２光束を第３光ディスクの情報記録面上に集光させ、第３光源からの第３光束を第４光ディスクの情報記録面上に集光させる。また、光ピックアップ装置が、第１光ディスク及び第２光ディスクに加えて、第３光ディスク及び／又は第４光ディスクの記録／再生を行う装置である場合は、第３光ディスク又は第４光ディスクの情報記録面からの反射光束を受光する受光素子を有してもよい。
【００４３】
第１光ディスクは、厚さがｔ１の保護基板と情報記録面とを有する。第２光ディスクは厚さがｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護基板と情報記録面とを有する。第１光ディスクと第２光ディスクは、記録／再生に用いられる光束の波長が同じである。第１光ディスクがＢＤであり、第２光ディスクがＨＤであることが好ましいが、これに限られるものではない。第３光ディスクや第４光ディスクを用いる場合、第３光ディスクは、厚さがｔ３（ｔ２≦ｔ３）の保護基板と情報記録面とを有する。第４光ディスクは、厚さがｔ４（ｔ３＜ｔ４）の保護基板と情報記録面とを有する。第３光ディスクがＤＶＤであり、第４光ディスクがＣＤであることが好ましいが、これに限られるものではない。なお、第１光ディスク、第２光ディスク、第３光ディスク又は第４光ディスクは、複数の情報記録面を有する複数層の光ディスクでもよい。
【００４４】
ＢＤは、ＮＡ０．８５の対物光学素子により情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．１ｍｍ程度である。また、ＨＤは、ＮＡ０．６５乃至０．６７の対物光学素子により情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．６ｍｍ程度である。更に、ＤＶＤとは、ＮＡ０．６０〜０．６７程度の対物光学素子により情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．６ｍｍ程度であるＤＶＤ系列光ディスクの総称であり、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等を含む。また、本明細書においては、ＣＤとは、ＮＡ０．４５〜０．５１程度の対物光学素子により情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが１．２ｍｍ程度であるＣＤ系列光ディスクの総称であり、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ａｕｄｉｏ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等を含む。尚、記録密度については、ＢＤの記録密度が最も高く、次いでＨＤ、ＤＶＤ、ＣＤの順に低くなる。
【００４５】
なお、保護基板の厚さｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４に関しては、以下の条件式（４）、（５）、（６）、（７）を満たすことが好ましいが、これに限られない。
【００４６】
０．０７５０ｍｍ≦ｔ１≦０．１１２５ｍｍ        （４）
０．５ｍｍ≦ｔ２≦０．７ｍｍ                    （５）
０．５ｍｍ≦ｔ３≦０．７ｍｍ                    （６）
１．０ｍｍ≦ｔ４≦１．３ｍｍ                    （７）
【００４７】
本明細書において、第１光源、第２光源又は第３光源などの光源は好ましくはレーザ光源である。レーザ光源としては、好ましくは半導体レーザ、シリコンレーザ等を用いることが出来る。
【００４８】
また、第１光ディスクとしてＢＤを用い、第２光ディスクとしてＨＤを用いる場合、第１光源から射出される第１光束の波長λ１は、３８０ｎｍ以上、４５０ｎｍ以下であることが好ましい。また、第３光ディスクとしてＤＶＤを用い、第４光ディスクとしてＣＤを用いる場合、第２光源から射出される第２光束の波長λ２は好ましくは６３０ｎｍ以上、６７０ｎｍ以下であって、第３光源から射出される第３光束の波長λ３は好ましくは、７６０ｎｍ以上、８２０ｎｍ以下である。
【００４９】
受光素子としては、フォトダイオードなどの光検出器が好ましく用いられる。光ディスクの情報記録面上で反射した光が受光素子へ入射し、その出力信号を用いて、各光ディスクに記録された情報の読み取り信号が得られる。さらに、受光素子上のスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行い、この検出に基づいて、合焦、トラッキングのために対物光学素子を移動させることが出来る。受光素子は、複数の光検出器からなっていてもよい。受光素子は、メインの光検出器とサブの光検出器を有していてもよい。例えば、情報の記録再生に用いられるメイン光を受光する光検出器の両脇に２つのサブの光検出器を設け、当該２つのサブの光検出器によってトラッキング調整用のサブ光を受光するような受光素子としてもよい。また、受光素子は各光源に対応した複数の受光部を有していてもよい。
【００５０】
集光光学系は、対物光学素子を有する。対物光学素子は、第１光束を第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光し、第１光束を第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光する。集光光学系は、対物光学素子のみを有していても良いが、対物光学素子の他にコリメートレンズ等のカップリングレンズやビームエキスパンダーを有していてもよい。カップリングレンズとは、対物光学素子と光源の間に配置され、光束の発散角を変える単レンズ又はレンズ群のことをいう。ビームエキスパンダーとは、対物光学素子と光源の間に配置され、光束の発散角は変えず、光束の径を変えるレンズ群のことをいう。また、コリメートレンズは、カップリングレンズの一種であって、コリメートレンズに入射した光束を平行光に変えるレンズをいう。更に集光光学系は、光源から射出された光束を、情報の記録再生に用いられるメイン光束と、トラッキング等に用いられる二つのサブ光束とに分割する回折光学素子などの光学素子を有していてもよい。また、集光光学系は、第１光ディスク、第２光ディスク用の対物光学素子の他に、第３光ディスク用の対物光学素子や、第４光ディスク用の対物光学素子を有していてもよい。例えば、光ピックアップ装置が、本発明の第１光ディスク、第２光ディスク用の対物光学素子と、第３光ディスク及び第４光ディスク用の第２対物光学素子を有するようにしてもよい。また、第１光ディスク、第２光ディスク用の対物光学素子が、第３光ディスク及び／又は第４光ディスク用の対物光学素子を兼ねるようにしてもよい。
【００５１】
本明細書において、対物光学素子とは、光ピックアップ装置において光ディスクが装填された状態で光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する光学系を指す。好ましくは、対物光学素子とは、光ピックアップ装置において光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する光学系であって、更に、アクチュエータにより少なくとも光軸方向に一体的に変位可能とされた光学系を指す。対物光学素子は、二つ以上の複数のレンズ及び光学素子から構成されていてもよいし、単玉のレンズのみでもよい。また、対物光学素子は、ガラスレンズであってもプラスチックレンズであっても、又は、ガラスレンズの上に光硬化性樹脂などで光路差付与構造などを設けたハイブリッドレンズであってもよい。対物光学素子が複数のレンズを有する場合は、ガラスレンズとプラスチックレンズを混合して用いてもよい。対物光学素子が複数のレンズを有する場合、光路差付与構造を有する平板光学素子と非球面レンズの組み合わせであってもよいし、平板部と斜板部を有する光学素子と非球面レンズの組み合わせであってもよい。また、対物光学素子は、光路差付与構造を有していてもよい。また、対物光学素子は屈折面が非球面であることが好ましい。
【００５２】
また、対物光学素子をプラスチックレンズとする場合は、環状オレフィン系の樹脂材料を使用するのが好ましく、環状オレフィン系の中でも、波長４０５ｎｍに対する温度２５℃での屈折率が１．５４乃至１．６０の範囲内であって、−５℃から７０℃の温度範囲内での温度変化に伴う波長４０５ｎｍに対する屈折率変化率ｄＮ／ｄＴ（℃-1）が−２０×１０-5乃至−５×１０-5（より好ましくは、−１０×１０-5乃至−８×１０-5）の範囲内である樹脂材料を使用するのがより好ましい。また、対物光学素子をプラスチックレンズとする場合、カップリングレンズもプラスチックレンズとすることが好ましい。
【００５３】
第１光ディスクに対して情報を再生／記録するために必要な規格上の像側開口数をＮＡ１とし、第２光ディスクに対して情報を再生／記録するために必要な規格上の像側開口数をＮＡ２（ＮＡ１＞ＮＡ２）とし、第３光ディスクに対して情報を再生／記録するために必要な規格上の像側開口数をＮＡ３（ＮＡ２≧ＮＡ３）とし、第４光ディスクに対して情報を再生／記録するために必要な規格上の像側開口数をＮＡ４（ＮＡ３>ＮＡ４）とする。ＮＡ１は、０．８以上、０．９以下であることが好ましい。より好ましくはＮＡ１は０．８５である。ＮＡ２及びＮＡ３は、０．５５以上、０．７以下であることが好ましい。より好ましくはＮＡ２は０．６５であり、ＮＡ３は０．６５である。また、ＮＡ４は、０．４以上、０．５５以下であることが好ましい。より好ましくはＮＡ４は０．４５である。
【００５４】
対物光学素子は、少なくとも光軸を含む第１領域と、第１領域の周囲の第２領域とに分けられる。この第１領域と第２領域とは、対物光学素子の光学面上の第１領域と第２領域において、明確な構造の差異を設けてもよい。一方、対物光学素子に構成上明確な領域を設けずに、便宜上の領域としてもよい。第１領域には光路差付与構造が形成されている。第２領域は屈折面のみから形成されていても良い。光路差付与構造は、第１光束が通過したときに、ｍ（ｍは整数）次回折光とｎ（ｎは整数）次回折光とを他の次数に比して最も多く発生させる。尚、回折次数ｍ、ｎは以下の式（１）、（２）を満たす。
│ｍ−ｎ│＝１      （１）
│ｍ│＜│ｎ│    （２）
【００５５】
尚、ｍ、ｎは、以下を満たすことが好ましい。
（│ｍ│，│ｎ│）＝（０，１）、（１，２）、（２，３）
【００５６】
尚、第１領域が全面光路差付与構造を有していてもよいし、第１領域が、光路差付与構造を有する領域の他に、屈折面である第１光ディスク用領域や、第２光ディスク用領域を有してもよい。第１光ディスク用領域とは、当該領域を通過した第１光束が第１光ディスクの情報記録面上には集光するが、第２光ディスクの情報記録面上には集光しない領域であり、第２光ディスク用領域とは、当該領域を通過した第１光束が第２光ディスクの情報記録面上には集光するが、第１光ディスクの情報記録面上には集光しない領域である。
【００５７】
対物光学素子の第１領域に形成された光路差付与構造により発生したｍ次回折光は、第１光ディスクの記録／再生に用いられ、光路差付与構造により発生したｎ次回折光は、第２光ディスクの記録／再生に用いられ、第２領域を通過した第１光束は、第１光ディスクの記録／再生に用いられ、第２光ディスクの記録／再生には用いられない。即ち、第２領域を通過した第１光束は、第１光ディスクの情報記録面上では、収差が非常に小さくなるが、第２光ディスクの情報記録面上では、情報の記録／再生ができないほどに収差が大きくなる。従って第１領域は、第１光ディスクと第２光ディスクの両方に用いられる所謂、共用領域（第１光ディスク用領域＋第２光ディスク用領域）であり、第２領域は、第１光ディスクのみに用いられる所謂、専用領域（第１光ディスク用領域）である、とも言える。第１領域は、ＮＡ２以下の領域である事が好ましく、第２領域は、ＮＡ２より大きく、ＮＡ１以下の領域であることが好ましい。例えば、第１光ディスクがＢＤであり、第２光ディスクがＨＤである場合、第１領域は、像側開口数（ＮＡ）が０．６５以下の領域である事が好ましく、第２領域は、像側開口数が０．６５より大きく、０．８５以下の領域であることが好ましい。
【００５８】
対物光学素子は、第３光ディスク及び／又は第４光ディスクの使用を可能とする互換用の光路差付与構造を有していてもよい。また、対物光学素子は、温度変化時や波長変化時に収差変化を補正するための光路差付与構造を有していてもよい。なお、本明細書でいう光路差付与構造とは、入射光束に対して光路差を付加する構造の総称である。光路差付与構造には、位相差を付与する位相差付与構造も含まれる。また、位相差付与構造には回折構造が含まれる。光路差付与構造は、段差を有し、好ましくは段差を複数有する。この段差により入射光束に光路差及び／又は位相差が付加される。光路差付与構造により付加される光路差は、入射光束の波長の整数倍であっても良いし、入射光束の波長の非整数倍であっても良い。段差は、光軸垂直方向に周期的な間隔をもって配置されていてもよいし、光軸垂直方向に非周期的な間隔をもって配置されていてもよい。同一領域に複数の光路差付与構造を設ける場合、これらを重畳させても良い。「重畳」とは、文字通り重ね合わせるという意味である。本明細書において、ある光路差付与構造と別の光路差付与構造がそれぞれ他の光学面に設けられている場合や、ある光路差付与構造と別の光路差付与構造とが同一の光学面にあったとしても、それぞれ異なる領域に設けられており、重なる領域が一切ない場合は、本明細書における重畳ではない。
【００５９】
光路差付与構造は、光軸を中心とする同心円状の複数の輪帯を有することが好ましい。また、光路差付与構造は、様々な断面形状（光軸を含む面での断面形状）をとり得る。本発明では、図３（ａ）や（ｂ）に記載されるような、光路差付与構造の光軸を含む断面形状がブレーズ型形状である場合ものが好適である。ブレーズ型形状とは、図３（ａ）、（ｂ）に示されるように、光路差付与構造を有する光学素子の光軸を含む断面形状が、鋸歯状の形状ということであり、別の言い方としては、光路差付与構造がベース面に対して、直角でも平行でもない、斜めの面を有するということである。尚、段差ｄは、鋸歯状の形状の山の頂点から谷底までの光軸方向の距離をいうものとする。
【００６０】
光路差付与構造は、ある単位形状が周期的に繰り返されている構造であることが好ましい。ここでいう「単位形状が周期的に繰り返されている」とは、同一の形状が同一の周期で繰り返されている形状は当然含む。さらに、周期の１単位となる単位形状が、規則性を持って、周期が徐々に長くなったり、徐々に短くなったりする形状も、「単位形状が周期的に繰り返されている」ものに含まれているとする。
【００６１】
ブレーズ型形状を有する光路差付与構造は、単位形状である断面鋸歯状の輪帯が繰り返された形状となる。図３（ａ）に示されるように、同一の鋸歯状形状が繰り返されてもよいし、図３（ｂ）に示されるように、ベース面の方向に進むに従って、徐々に鋸歯状形状の幅が大きくなっていく形状、又は、小さくなっていく形状であってもよい。また、徐々に鋸歯状形状の幅が大きくなった形状と、徐々に鋸歯状形状の幅が小さくなっていく形状を組み合わせた形状としてもよい。但し、鋸歯状形状の幅が徐々に変化する場合であっても、鋸歯状形状において、段差ｄは、光軸近傍側の鋸歯状形状よりも、外側の鋸歯状形状の方が大きいことが好ましい。なお、ブレーズ型形状において、１つの鋸歯状形状の光軸方向の段差ｄ（鋸歯状形状を通過する光線の方向の長さとしてもよい）を、ピッチ深さということもでき、また１つの鋸歯状形状のベース面に沿った方向の長さをピッチ幅という。加えて、ある領域においては、ブレーズ型形状の段差が光軸（中心）側とは逆を向いている形状とし、他の領域においては、ブレーズ型形状の段差が光軸（中心）側を向いている形状とし、その間に、ブレーズ型形状の段差の向きを切り替えるために必要な遷移領域が設けられている形状としてもよい。この遷移領域は、光路差付与構造である光路差付与構造により付加される光路差を光路差関数で表現した時、光路差関数の極値となる点に相当する領域である。なお、光路差関数が極値となる点を持つと、光路差関数の傾きが小さくなるので、輪帯ピッチを広げることが可能となり、光路差付与構造の形状誤差による透過率低下を抑制できる。
【００６２】
尚、図４に示すように、第１光ディスク及び第２光ディスク用の本発明の単玉（又は２枚玉でもよい）の対物光学素子ＯＬ１と、他の光ディスク（例えば、第３光ディスク／第４光ディスク）用である別の対物光学素子ＯＬ２とを一体的に形成した光学素子ユニットを用いてもよい。尚、一体的に形成した光学素子ユニットとは、図４に示すように、第１の対物光学素子ＯＬ１及び第２の対物光学素子ＯＬ２とが融合している場合（例えば、第１の対物光学素子及び第２の対物光学素子とを有する光学素子ユニットを射出成形による一体成形により得る場合）だけでなく、図５又は図６に示すような、第１の対物光学素子と第２の対物光学素子とを別々に成形し、後で嵌合させたり、接着したり係合することなどによって一体化した光学素子であっても良い。
【００６３】
図５は、第１の対物光学素子と第２の対物光学素子とを係合して一体的に形成している光学素子ユニットの一例を示している。プラスチック製の第２の対物光学素子ＯＬ２が、その矩形板状のフランジ部ＦＬ２に段差部ＳＴを有する開口ＨＬを形成しており、開口ＨＬ内の段差部ＳＴに、フランジ部ＦＬ１を保持されるようにして、本発明のガラス製又はプラスチック製の第１の対物光学素子ＯＬ１が光軸方向から組み付けられ、接着等により一体化されて、第１の対物光学素子ＯＬ１と第２の対物光学素子ＯＬ２が並列になった光学素子ユニットＯＥが形成される。
【００６４】
図６は、第１の対物光学素子と第２の対物光学素子とを係合して一体的に形成している光学素子ユニットの別の例を示している。プラスチック製の第２の対物光学素子ＯＬ２が、その矩形板状のフランジ部ＦＬ２に段差部ＳＴを有する切欠ＣＴを形成しており、切欠ＣＴ内の段差部ＳＴに、フランジ部ＦＬ１を保持されるようにして、本発明のガラス製又はプラスチック製の第１の対物光学素子ＯＬ１が光軸直交方向から組み付けられ、接着等により一体化されて、第１の対物光学素子ＯＬ１と第２の対物光学素子ＯＬ２が並列になった光学素子ユニットＯＥが形成される。
【００６５】
尚、図７に示すように、開口ＨＬ又は切欠ＣＴ内に段差ＳＴを形成することなく、第１の対物光学素子ＯＬ１のフランジ部ＦＬ１は、フランジ部ＦＬ２の上面で支持されても良い。或いは、図示していないが、ガラス製又はプラスチック製の第１の対物光学素子ＯＬ１と、プラスチック製の第２の対物光学素子ＯＬ２とを、別部材である保持部材に組み付けることで一体化しても良い。何れの場合も、保持部材が開口を有し、そこに対物レンズ部を嵌め込むように配置する事が好ましい。
【００６６】
光情報記録再生装置は、上述の光ピックアップ装置を有する光ディスクドライブ装置を有する。
【００６７】
ここで、光情報記録再生装置に装備される光ディスクドライブ装置に関して説明すると、光ディスクドライブ装置には、光ピックアップ装置等を収納している光情報記録再生装置本体から光ディスクを搭載した状態で保持可能なトレイのみが外部に取り出される方式と、光ピックアップ装置等が収納されている光ディスクドライブ装置本体毎、外部に取り出される方式とがある。
【００６８】
上述した各方式を用いる光情報記録再生装置には、概ね、次の構成部材が装備されているがこれに限られるものではない。  ハウジング等に収納された光ピックアップ装置、光ピックアップ装置をハウジングごと光ディスクの内周あるいは外周に向けて移動させるシークモータ等の光ピックアップ装置の駆動源、光ピックアップ装置のハウジングを光ディスクの内周あるいは外周に向けてガイドするガイドレールなどを有した光ピックアップ装置の移送手段及び、光ディスクの回転駆動を行うスピンドルモータ等である。
【００６９】
前者の方式には、これら各構成部材の他に、光ディスクを搭載した状態で保持可能なトレイおよびトレイを摺動させるためのローディング機構等が設けられ、後者の方式にはトレイおよびローディング機構がなく、各構成部材が外部に引き出し可能なシャーシに相当するドロワーに設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００７０】
本発明によれば、簡単且つ低コストの構成で、ＢＤ及びＨＤに対して、複雑な機構を用いることなく、低コストで、同一の光束を用いるＢＤとＨＤの一つの対物光学素子での互換を可能とし、しかもエラー信号が発生しにくい光ピックアップ装置及び対物光学素子並びに光学素子ユニットを提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図８は、第１光ディスクであるＢＤと第２光ディスクであるＨＤと第３光ディスクであるＤＶＤと第４光ディスクであるＣＤとに対して、適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図である。かかる光ピックアップ装置ＰＵ１は、光情報記録再生装置に搭載できる。なお、本発明は、本実施の形態に限られるものではない。
【００７２】
光ピックアップ装置ＰＵ１は、ＢＤ／ＨＤ用の第１対物光学素子ＯＬ１、ＣＤ／ＤＶＤ用の第２対物光学素子ＯＬ２、第１反射面ＲＰ１と第２反射面ＲＰ２とを有するダイクロイックミラーＤＭ、λ／４波長板ＱＷＰ、負レンズＬ１と正レンズＬ２とから構成されたカップリングレンズＣＬ、正レンズＬ２を光軸方向に変位させるアクチュエータＡＣＴ、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、波長λ１＝４０５ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する半導体レーザＬＤ１（第１光源）と、波長λ２＝６５０ｎｍのレーザ光束（第２光束）を射出する半導体レーザ（第２光源）と波長λ３＝７８５ｎｍのレーザ光束（第３光束）を射出する半導体レーザ（第３光源）とを共通のパッケージに収容した２レーザ１パッケージ２Ｌ１Ｐ、センサ用レンズＳＬ、ＢＤの情報記録面ＲＬ１、ＨＤの情報記録面ＲＬ２、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ３、ＣＤの情報記録面ＲＬ４からの反射光束を受光する受光素子ＰＤとを有する。正レンズＬ２を光軸方向に変位させるアクチュエータＡＣＴは、主に、情報記録面を複数有する多層型の光ディスクにおいて層間ジャンプを行う際に用いられる。
【００７３】
尚、ここでは第１対物光学素子ＯＬ１として、単玉のレンズの例が示されているが、この対物光学素子に代えて、複数の光学素子からなる対物光学素子を使用してもよい。第２対物光学素子ＯＬ２としては、良く知られているＤＶＤ／ＣＤ互換用の対物光学素子を用いることができる。このように、波長λ１の光束は第１対物光学素子ＯＬ１に入射させ、波長λ２，λ３の光束は第２対物光学素子ＯＬ２に入射させると、光ピックアップ装置の構成を簡素化できる。更に、第１対物光学素子ＯＬ１と第２対物光学素子ＯＬ２とを組み合わせて、光学素子ユニットとしてもよい。
【００７４】
第１対物光学素子ＯＬ１の光学面は、開口数ＮＡ０．６５の位置を境界として、光軸を含む第１領域ＡＲ１と、第１領域ＡＲ１の周囲で屈折面のみからなる第２領域ＡＲ２とに分割されている。この第１領域ＡＲ１には光路差付与構造としてのブレーズ型形状の回折構造が設けられている。回折構造は、光軸を中心とする同心円状の複数の輪帯を有する。この場合、回折構造を通過した第１光束の０次回折光及び第２領域ＡＲ２を通過した第１光束は、ＢＤの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光するが、ＨＤの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光せずフレアとなる。一方、回折構造を通過した第１光束の１次回折光は、ＨＤの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光するが、ＢＤの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光せずフレアとなる。
【００７５】
本実施の形態では、第１領域ＡＲ１の回折構造において、ＢＤ使用時の光軸近傍では０次回折光の回折効率が大きく、開口数ＮＡ０．６５の直近（第２領域ＡＲ２との境界）に向かうにつれて階段的に又は順次０次回折光の回折効率が減少している。
【００７６】
ＢＤの記録／再生を行う場合について説明する。まず、正レンズＬ２から射出される第１光束が平行光束となる位置に、正レンズＬ２をアクチュエータＡＣＴにより光軸方向に移動させた後、青紫色半導体レーザＬＤ１を発光させる（このときの正レンズＬ２の位置を第１の位置とする）。青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された第１光束（λ１＝４０５ｎｍ）の発散光束は、ダイクロイックプリズムＤＰ、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過し、カップリングレンズＣＬにより平行光束とされた後、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、ダイクロイックミラーＤＭの第１反射面ＲＰ１を通過し第２反射面ＲＰ２で反射され、図示しない絞りによりその光束径が規制され、第１対物光学素子ＯＬ１によって厚さ０．１ｍｍの保護基板ＰＬ１を介して、ＢＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。
【００７７】
このとき、第１対物光学素子ＯＬ１の第１領域ＡＲ１に形成された回折構造から発生した０次回折光と、第２領域ＡＲ２を通過した光束が、ＢＤの情報記録面ＲＬ１上に集光されスポットを形成する。
【００７８】
情報記録面ＲＬ１上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第１対物光学素子ＯＬ１、絞りを透過した後、ダイクロイックミラーＤＭの第２反射面ＲＰ１で反射され第１反射面ＲＰ２を通過し、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、カップリングレンズＣＬにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射した後、センサ用レンズＳＬによって非点収差が与えられ、受光素子ＰＤの受光面上に収束する。そして、受光素子ＰＤの出力信号を用いて、不図示のアクチュエータにより第１対物光学素子ＯＬ１をフォーカシングやトラッキングさせることで、ＢＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００７９】
次に、ＨＤの記録／再生を行う場合について説明する。アクチュエータＡＣＴにより正レンズＬ２を第１の位置に移動させた後、青紫色半導体レーザＬＤ１を発光させる。青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された第１光束（λ１＝４０５ｎｍ）の発散光束は、ダイクロイックプリズムＤＰ、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過し、カップリングレンズＣＬにより平行光束とされた後、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、ダイクロイックミラーＤＭの第１反射面ＲＰ１を通過し第２反射面ＲＰ２で反射され、図示しない絞りによりその光束径が規制され、第１対物光学素子ＯＬ１によって厚さ０．６ｍｍの保護基板ＰＬ２を介して、ＨＤの情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。
【００８０】
このとき、第１対物光学素子ＯＬ１の第１領域ＡＲ１に形成された回折構造から発生した１次回折光が、ＨＤの情報記録面上ＲＬ２に集光されスポットを形成する。また、第１対物光学素子ＯＬ１の第２領域を通過した光束は大きな球面収差をもつため、ＨＤの情報記録面上ＲＬ２に集光されず、フレア成分となるので、ＨＤの開口に対応する開口制限素子は不要である。
【００８１】
情報記録面ＲＬ２上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第１対物光学素子ＯＬ１、絞りを透過した後、ダイクロイックミラーＤＭの第２反射面ＲＰ１で反射され第１反射面ＲＰ２を通過し、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、カップリングレンズＣＬにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射した後、センサ用レンズＳＬによって非点収差が与えられ、受光素子ＰＤの受光面上に収束する。そして、受光素子ＰＤの出力信号を用いて、不図示のアクチュエータにより第１対物光学素子ＯＬ１をフォーカシングやトラッキングさせることで、ＨＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００８２】
次に、ＤＶＤの記録／再生を行う場合について説明する。まず、２レーザ１パッケージ２Ｌ１Ｐの赤色半導体レーザから射出された第２光束（λ１＝６５０ｎｍ）が正レンズＬ２を透過後に平行光束となるように、正レンズＬ２をアクチュエータＡＣＴにより光軸方向に変位させた後（このときの正レンズＬ２の位置を第２の位置とする）、２レーザ１パッケージ２Ｌ１Ｐの赤色半導体レーザを発光させる。２レーザ１パッケージ２Ｌ１Ｐの赤色半導体レーザから射出された第２光束（λ１＝６５０ｎｍ）の発散光束は、ダイクロイックプリズムＤＰで反射され、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過し、カップリングレンズＣＬにより平行光束とされた後、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、ダイクロイックミラーＤＭの第１反射面ＲＰ１で反射され、図示しない絞りによりその光束径が規制され、第２対物光学素子ＯＬ２によって厚さ０．６ｍｍの保護基板ＰＬ３を介して、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ３上に形成されるスポットとなる。
【００８３】
情報記録面ＲＬ３上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第２対物光学素子ＯＬ２、絞りを透過した後、ダイクロイックミラーＤＭの第１反射面ＲＰ１で反射され、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、カップリングレンズＣＬにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射した後、センサ用レンズＳＬによって非点収差が与えられ、受光素子ＰＤの受光面上に収束する。そして、受光素子ＰＤの出力信号を用いて、不図示のアクチュエータにより第２対物光学素子ＯＬ２をフォーカシングやトラッキングさせることで、ＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００８４】
次に、ＣＤの記録／再生を行う場合について説明する。２レーザ１パッケージ２Ｌ１Ｐの赤外半導体レーザから射出された第３光束（λ１＝７８５ｎｍ）が正レンズＬ２を透過後に平行光束となるように、正レンズＬ２をアクチュエータＡＣＴにより光軸方向に変位させた後（このときの正レンズＬ２の位置を第３の位置とする）、２レーザ１パッケージ２Ｌ１Ｐの赤外半導体レーザを発光させる。尚、正レンズＬ２の第３の位置は、第２の位置よりもダイクロイックミラーＤＭに近い位置である。２レーザ１パッケージ２Ｌ１Ｐの赤外半導体レーザから射出された第３光束（λ３＝７８５ｎｍ）の発散光束は、ダイクロイックプリズムＤＰで反射され、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過し、カップリングレンズＣＬにより平行光束とされた後、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、ダイクロイックミラーＤＭの第１反射面ＲＰ１で反射され、図示しない絞りによりその光束径が規制され、第２対物光学素子ＯＬ２によって厚さ１．２ｍｍの保護基板ＰＬ４を介して、ＣＤの情報記録面ＲＬ４上に形成されるスポットとなる。
【００８５】
情報記録面ＲＬ４上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第２対物光学素子ＯＬ２、絞りを透過した後、ダイクロイックミラーＤＭの第１反射面ＲＰ１で反射され、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、カップリングレンズＣＬにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射した後、センサ用レンズＳＬによって非点収差が与えられ、受光素子ＰＤの受光面上に収束する。そして、受光素子ＰＤの出力信号を用いて、不図示のアクチュエータにより第２対物光学素子ＯＬ２をフォーカシングやトラッキングさせることで、ＣＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００８６】
（実施例）
次に、上述の実施の形態に用いることができる実施例について説明する。以下の実施例は、いずれも単玉レンズの対物光学素子であり、プラスチック製である。また、第１光ディスクはＢＤ、第２光ディスクはＨＤである。尚、以下に述べる実施例において設けられた光路差付与構造は、以下の光路差関数φ（ｍｍ）で表せる。
［光路差関数］
φ＝λ／λB×ｄｏｒ×（Ｂ2ｙ2＋Ｂ4ｙ4＋Ｂ6ｙ6＋Ｂ8ｙ8＋Ｂ10ｙ10）
但し、
φ：光路差関数
λ：回折構造に入射する光束の波長
λB：製造波長
ｄｏｒ：光ディスクに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数
ｙ：光軸からの距離
Ｂ2，Ｂ4，Ｂ6，Ｂ8，Ｂ10：回折面係数
【００８７】
又、対物光学素子の光学面は、それぞれ以下の非球面表現式に表に示す係数を代入した数式で規定される、光軸の周りに軸対称な非球面に形成されている。
［非球面表現式］
ｚ＝（ｙ2／Ｒ）／［１＋√｛１−（Ｋ＋１）（ｙ／Ｒ）2｝］＋Ａ4ｙ4＋Ａ6ｙ6＋Ａ8ｙ8＋Ａ10ｙ10＋Ａ12ｙ12＋Ａ14ｙ14＋Ａ16ｙ16＋Ａ18ｙ18＋Ａ20ｙ20
但し、
ｚ：非球面形状（非球面の面頂点から光軸に沿った方向の距離）
ｙ：光軸からの距離
Ｒ：曲率半径
Ｋ：コーニック係数
Ａ4，Ａ6，Ａ8，Ａ10，Ａ12，Ａ14，Ａ16，Ａ18，Ａ20：非球面係数
【００８８】
これ以降（表のレンズデータ含む）において、１０のべき乗数（例えば、２．５×１０-3）を、Ｅ（例えば、２．５×Ｅ−３）を用いて表すものとする。
【００８９】
（実施例１）
実施例１のレンズデータを表３に示す。尚、本実施例の光路差付与構造のブレーズ化波長λＢ、回折効率、段差ｄ、λＢにおける材料の屈折率は、表２（ｂ）に示した本発明１と同じである。本実施例は、階段的に変化する例である。
【００９０】
【表３】
2009187626.tif 000005
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】図１（ａ）は、横軸に開口数ＮＡをとり、縦軸にＢＤ使用時の回折効率をとって示すグラフであり、図１（ｂ）は、横軸に開口数ＮＡをとり、縦軸にＨＤ使用時の回折効率をとって示すグラフである。
【図２】一般的なプラスチックの素材を用いた場合において、光路差付与構造の輪帯の段差ｄを変えた場合における各回折次数の光束の回折効率を示す図である。
【図３】ブレーズ型形状の回折構造の断面図である。
【図４】本発明に係る光学素子ユニットの一例の断面図である。
【図５】本発明に係る光学素子ユニットの一例の概略斜視図である。
【図６】本発明に係る光学素子ユニットの一例の概略斜視図である。
【図７】本発明に係るレンズユニットの一例の断面図の一部である。
【図８】本実施の形態の光ピックアップ装置の構成を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００９２】
ＡＣＴ  アクチュエータ
ＣＬ  カップリングレンズ
ＤＭ  ダイクロイックミラー
ＤＰ  ダイクロイックプリズム
Ｌ１  負レンズ
Ｌ２  正レンズ
ＬＤ１  青紫色半導体レーザ
ＯＬ１  第１対物光学素子
ＯＬ２  第２対物光学素子
ＰＢＳ  偏光ビームスプリッタ
ＰＤ  受光素子
ＰＬ１  保護基板
ＰＬ２  保護基板
ＰＬ３  保護基板
ＰＬ４  保護基板
ＰＵ１  光ピックアップ装置
ＱＷＰ  λ／４波長板
ＲＬ１  情報記録面
ＲＬ２  情報記録面
ＲＬ３  情報記録面
ＲＬ４  情報記録面
ＲＰ１  反射面
ＲＰ２  反射面
ＳＬ  センサ用レンズ
【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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