(57)【要約】      （修正有）【課題】簡単に、低コストで、同一の光束で一つの対物光学素子でＢＤとＨＤの互換を可能とし、光利用効率が高い対物光学素子を提供する。【解決手段】対物光学素子は、ガラスの第１光学素子の上にプラスチックの第２光学素子を密着してあり、温度変化による収差を抑えることができる。又、第２光学素子の光学面は、屈折面であって光軸を中心とする同心円状の複数の領域に分割されてなり、複数の領域は、第１と第２の光ディスク用領域を有し、隣接する第１と第２の光ディスク用領域との間には段差があり、第１光ディスク用領域を通過した第１光束は、第１光ディスクの記録再生に用いられ、第２光ディスク用領域を通過した第１光束は、第２光ディスクの記録再生に用いられるので、回折構造を用いずに互換を実現できる。更に、第２光学素子の光学面に形成される同心円状の領域は、回折構造ほど微細でないため、製造が容易で光軸合わせも厳密でない。【選択図】図１
2009037721.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において、
前記対物光学素子は、ガラス製の第１光学素子の上に、プラスチック製の第２光学素子を密着してなり、
前記対物光学素子の光学面は、光軸を中心とする同心円状の複数の領域に分割されてなり、前記複数の領域は、第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域とを有し、隣接する少なくとも１組の前記第１光ディスク用領域と前記第２光ディスク用領域との間には段差が設けられており、
前記第１光ディスク用領域を通過した前記第１光束は、前記第１光ディスクの記録及び／又は再生に用いられるが、前記第２光ディスクの記録及び／又は再生に用いられず、
前記第２光ディスク用領域を通過した前記第１光束は、前記第２光ディスクの記録及び／又は再生に用いられるが、前記第１光ディスクの記録及び／又は再生に用いられないことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記第２光学素子は、前記第１光学素子の光学面の全面を覆っていることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記第２光学素子は、前記第１光学素子の光学面の一部を輪帯状に覆っていることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記対物光学素子の光学面の最外周には、前記第１光ディスク用領域が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記対物光学素子の光学面の最外周には、前記第２光ディスク用領域が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記第１光ディスク用領域を通過した前記第１光束は、前記第２光ディスク用領域を通過した光束よりも光源側の位置に集光することを特徴とすることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記対物光学素子は、前記第１光ディスク用領域及び前記第２光ディスク用領域を合わせて、３以上、１０以下の輪帯を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
前記対物光学素子は、前記第１光ディスク用領域及び前記第２光ディスク用領域を合わせて、５以上、１０以下の輪帯を有する事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】
前記第１光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスと、前記第２光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスとが異なることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】
前記第１光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスＷＤ１と、前記第２光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスＷＤ２とが、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項９に記載の光ピックアップ装置。
−０．３６ｍｍ  ≦  ＷＤ１−ＷＤ２  ≦  ０．１７ｍｍ
【請求項１１】
前記第１光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスＷＤ１と、前記第２光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスＷＤ２とが、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項９に記載の光ピックアップ装置。
｜ＷＤ１−ＷＤ２｜≧０．１ｍｍ
【請求項１２】
前記第１光源と前記対物光学素子との間に、色収差補正手段を設けたことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１３】
前記色収差補正手段は、少なくとも１つの素子が光軸方向に移動可能なカップリングレンズ又はビームエキスパンダーである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】
前記色収差補正手段は、液晶素子である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１５】
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に用いる対物光学素子において、
前記対物光学素子は、ガラス製の第１光学素子の上に、プラスチック製の第２光学素子を密着してなり、
前記対物光学素子の光学面は、光軸を中心とする同心円状の複数の領域に分割されてなり、前記複数の領域は、第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域とを有し、隣接する少なくとも１組の前記第１光ディスク用領域と前記第２光ディスク用領域との間には段差が設けられており、
前記第１光ディスク用領域を通過した前記第１光束は、前記第１光ディスクの記録及び／又は再生に用いられるが、前記第２光ディスクの記録及び／又は再生に用いられず、
前記第２光ディスク用領域を通過した前記第１光束は、前記第２光ディスクの記録及び／又は再生に用いられるが、前記第１光ディスクの記録及び／又は再生に用いられないことを特徴とする対物光学素子。
【請求項１６】
前記第２光学素子は、前記第１光学素子の光学面の全面を覆っていることを特徴とする請求項１５に記載の対物光学素子。
【請求項１７】
前記第２光学素子は、前記第１光学素子の光学面の一部を輪帯状に覆っていることを特徴とする請求項１５に記載の対物光学素子。
【請求項１８】
前記対物光学素子の光学面の最外周には、前記第１光ディスク用領域が形成されていることを特徴とする請求項１５〜１７のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項１９】
前記対物光学素子の光学面の最外周には、前記第２光ディスク用領域が形成されていることを特徴とする請求項１５〜１７のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項２０】
前記第１光ディスク用領域を通過した前記第１光束は、前記第２光ディスク用領域を通過した光束よりも光源側の位置に集光することを特徴とすることを特徴とする請求項１５〜１９のいずれかに記載の光対物光学素子。
【請求項２１】
前記対物光学素子は、前記第１光ディスク用領域及び前記第２光ディスク用領域を合わせて、３以上、１０以下の輪帯を有することを特徴とする請求項１５〜２０のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項２２】
前記対物光学素子は、前記第１光ディスク用領域及び前記第２光ディスク用領域を合わせて、５以上、１０以下の輪帯を有する事を特徴とする請求項２１に記載の対物光学素子。
【請求項２３】
前記第１光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスと、前記第２光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスとが異なることを特徴とする請求項１５〜２２のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項２４】
前記第１光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスＷＤ１と、前記第２光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスＷＤ２とが、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項２３に記載の対物光学素子。
−０．３６ｍｍ  ≦  ＷＤ１−ＷＤ２  ≦  ０．１７ｍｍ
【請求項２５】
前記第１光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスＷＤ１と、前記第２光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスＷＤ２とが、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項２３に記載の対物光学素子。
｜ＷＤ１−ＷＤ２｜≧０．１ｍｍ
【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対物光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、波長４００ｎｍ程度の青紫色半導体レーザを用いて、情報の記録及び／又は再生（以下、「記録及び／又は再生」を「記録／再生」と記載する）を行える高密度光ディスクシステムの研究・開発が急速に進んでいる。一例として、ＮＡ０．８５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報記録／再生を行う光ディスク、いわゆるＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（以下、ＢＤという）では、ＤＶＤ（ＮＡ０．６、光源波長６５０ｎｍ、記憶容量４、７ＧＢ）と同じ大きさである直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１層あたり２３〜２７ＧＢの情報の記録が可能であり、又、ＮＡ０．６５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報記録／再生を行う光ディスク、いわゆるＨＤ ＤＶＤ（以下、ＨＤという）では、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１層あたり１５〜２０ＧＢの情報の記録が可能である。
【０００３】
ところで、かかるタイプの高密度光ディスクに対して適切に情報の記録／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いえない。現在において、多種多様な情報を記録したＤＶＤやＣＤ（コンパクトディスク）が販売されている現実をふまえると、高密度光ディスクに対して情報の記録／再生ができるだけでは足らず、例えばユーザが所有しているＤＶＤやＣＤに対しても同様に適切に情報の記録／再生ができるようにすることが、高密度光ディスク用の光ディスクプレーヤ／レコーダとしての商品価値を高めることに通じるのである。このような背景から、高密度光ディスク用の光ディスクプレーヤ／レコーダに搭載される光ピックアップ装置は、複数の種類の光ディスク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】
特に、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】
そのような中、特許文献１には、液晶を用いて、ＢＤとＨＤの記録／再生時に異なる収差を与え、一つの対物光学素子での互換を可能としている対物光学素子及び光ピックアップ装置が記載されている。 
【０００６】
また、特許文献２には、回折効果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ピックアップ装置が記載されている。
【特許文献１】特開２００７−２６５４０号公報
【特許文献２】特開２００６−１４７０６９号公報
【特許文献３】特開２００４−３０７２５号公報
【特許文献４】特開２００５−２２７７８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
然るに、上記の特許文献１に記載された光ピックアップ装置は、液晶を必要とするため、電力の供給、電気的制御などが必要となり、機構が複雑化し、コストが高くなってしまうという問題があった。 
【０００８】
また、上記の特許文献２に記載された光ピックアップ装置のように、回折効果を用いてＢＤとＨＤの互換を実現する場合、例えば光源から回折構造を通過して一方の光ディスクへ向かう光の利用効率（ここでいう利用効率は、対物光学素子の光源側の光学面に入射した光量に対して、光ディスク上のスポットに寄与する光量の比率）が４０％（理論上５０％を超えない）であるとすると、光ディスクから同じ回折構造を通過して光検出器に向かう光の利用効率（ここでいう利用効率は、対物光学素子の光ディスク側の光学面に入射した光量に対して、光検出器上のスポットに寄与する光量の比率）は４０％になるから、トータルの利用効率で（ここでいう利用効率は、対物光学素子の光源側の光学面に入射した光量に対して、光検出器上のスポットに寄与する光量の比率）１６％の光しか利用できず、光源の発光強度を大幅に高める必要があり実用化は極めて困難であるといえる。  
【０００９】
特許文献３においては、光学面に、段差により仕切られた３つの輪帯状領域を形成し、ＤＶＤとＣＤとに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行えるようにした光ピックアップ装置の対物光学素子が開示されている。しかるに、かかる対物光学素子をプラスチックで形成しようとすると、温度補償又は色収差補償のための回折構造を設ける必要があるが、特に開口数が大きい仕様の高密度光ディスク用の光ピックアップ装置に使用する場合、曲率の大きな光学面に形成する回折構造のピッチが細かくなりすぎて製造が困難になるという問題に加え、一般的にはトレードオフの関係である温度補償と色収差補償をどのようにして両立するかという問題もある。
【００１０】
これに対し特許文献４には、ガラス製のハーフボールレンズの表面に、ＵＶ硬化又は熱硬化製の樹脂を付着させ、かかる樹脂に回折構造を形成したハイブリッドレンズが開示されている。しかしながら、かかるハイブリッドレンズを高密度光ディスク用の光ピックアップ装置に用いた場合に、使用する短波長光束について回折構造により色収差補正を行おうとしても、曲率の大きな光学面に形成する回折構造のピッチが細かくなりすぎて製造が困難になるという問題は残る。又、ハーフボールレンズと微細な回折構造の光軸を精度良く合わせないと、光学特性が劣化するという問題もある。
【００１１】
これに対し、プラスチックに比べ、温度変化に対する屈折率変化の小さいガラス製のレンズを用いて対物光学素子を形成することも考えられる。しかしながら、ガラスは、プラスチックに比べ成形性が劣るため、ガラス製のレンズの光学面に段差を形成しようとすると、製造工数や手間がかかるという問題がある。一方で、プラスチック製のレンズを用いると、上述のように温度変化時に屈折率や大きさが変化するという問題があり、温度特性を補償するための構造が必要となり、構成が複雑になるという問題がある。
【００１２】
本発明は、上述の問題を考慮したものであり、複雑な機構を用いることなく、低コストで、同一の光束を用いて一つの対物光学素子でＢＤとＨＤの互換使用を可能とし、しかも、比較的製造が容易で光利用効率を高く確保できる光ピックアップ装置及び対物光学素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１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、
前記対物光学素子は、ガラス製の第１光学素子の上に、プラスチック製の第２光学素子を密着してなり、
前記対物光学素子の光学面は、光軸を中心とする同心円状の複数の領域に分割されてなり、前記複数の領域は、第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域とを有し、隣接する少なくとも１組の前記第１光ディスク用領域と前記第２光ディスク用領域との間には段差が設けられており、
前記第１光ディスク用領域を通過した前記第１光束は、前記第１光ディスクの記録及び／又は再生に用いられるが、前記第２光ディスクの記録及び／又は再生に用いられず、
前記第２光ディスク用領域を通過した前記第１光束は、前記第２光ディスクの記録及び／又は再生に用いられるが、前記第１光ディスクの記録及び／又は再生に用いられないことを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、前記対物光学素子は、ガラス製の第１光学素子の上に、プラスチック製の第２光学素子を密着してなるので、温度変化に起因して発生する収差を抑えることができる。又、対物光学素子の光学面は、光軸を中心とする同心円状の複数の領域に分割されてなり、前記複数の領域は、第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域とを有し、隣接する少なくとも１組の前記第１光ディスク用領域と前記第２光ディスク用領域との間には段差が設けられており、前記第１光ディスク用領域を通過した前記第１光束は、前記第１光ディスクの記録及び／又は再生に用いられるが、前記第２光ディスクの記録及び／又は再生に用いられず、前記第２光ディスク用領域を通過した前記第１光束は、前記第２光ディスクの記録及び／又は再生に用いられるが、前記第１光ディスクの記録及び／又は再生に用いられないので、回折構造を用いることなく、光に利用効率を維持しながら前記第１光ディスクと前記第２光ディスクの互換を実現できる。更に、前記第２光学素子の光学面に形成される同心円状の領域は、回折構造ほど微細でないため、製造が容易であり、また回折構造を設ける場合に比べて、光軸合わせも厳密に行う必要も少なく、型合わせが簡略化される。
【００１５】
請求項２に記載の光ピックアップ装置は、請求項１に記載の発明において、前記第２光学素子は、前記第１光学素子の光学面の全面を覆っていることを特徴とする。
【００１６】
請求項３に記載の光ピックアップ装置は、請求項１に記載の発明において、前記第２光学素子は、前記第１光学素子の光学面の一部を輪帯状に覆っていることを特徴とする。
【００１７】
請求項４に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子の光学面の最外周には、前記第１光ディスク用領域が形成されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項５に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子の光学面の最外周には、前記第２光ディスク用領域が形成されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項６に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記第１光ディスク用領域を通過した前記第１光束は、前記第２光ディスク用領域を通過した光束よりも光源側の位置に集光することを特徴とすることを特徴とする。
【００２０】
請求項７に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子は、前記第１光ディスク用領域及び前記第２光ディスク用領域を合わせて、３以上、１０以下の輪帯を有することを特徴とする。
【００２１】
請求項８に記載の光ピックアップ装置は、請求項７に記載の発明において、前記対物光学素子は、前記第１光ディスク用領域及び前記第２光ディスク用領域を合わせて、５以上、１０以下の輪帯を有する事を特徴とする。
【００２２】
請求項９に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜８のいずれかに記載の発明において、前記第１光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスと、前記第２光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスとが異なることを特徴とする。
【００２３】
請求項１０に記載の光ピックアップ装置は、請求項９に記載の発明において、前記第１光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスＷＤ１と、前記第２光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスＷＤ２とが、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
−０．３６ｍｍ  ≦  ＷＤ１−ＷＤ２  ≦  ０．１７ｍｍ
【００２４】
請求項１１に記載の光ピックアップ装置は、請求項９に記載の発明において、前記第１光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスＷＤ１と、前記第２光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスＷＤ２とが、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
｜ＷＤ１−ＷＤ２｜≧０．１ｍｍ
【００２５】
請求項１２に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜１１のいずれかに記載の発明において、前記第１光源と前記対物光学素子との間に、色収差補正手段を設けたことを特徴とする。
【００２６】
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、前記色収差補正手段は、少なくとも１つの素子が光軸方向に移動可能なカップリングレンズ又はビームエキスパンダーであることを特徴とする。
【００２７】
請求項１４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、前記色収差補正手段は、液晶素子であることを特徴とする。
【００２８】
請求項１５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に用いる対物光学素子において、
前記対物光学素子は、ガラス製の第１光学素子の上に、プラスチック製の第２光学素子を密着してなり、
前記対物光学素子の光学面は、光軸を中心とする同心円状の複数の領域に分割されてなり、前記複数の領域は、第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域とを有し、隣接する少なくとも１組の前記第１光ディスク用領域と前記第２光ディスク用領域との間には段差が設けられており、
前記第１光ディスク用領域を通過した前記第１光束は、前記第１光ディスクの記録及び／又は再生に用いられるが、前記第２光ディスクの記録及び／又は再生に用いられず、
前記第２光ディスク用領域を通過した前記第１光束は、前記第２光ディスクの記録及び／又は再生に用いられるが、前記第１光ディスクの記録及び／又は再生に用いられないことを特徴とする。
【００２９】
請求項１６に記載の対物光学素子は、請求項１５に記載の発明において、前記第２光学素子は、前記第１光学素子の光学面の全面を覆っていることを特徴とする。
【００３０】
請求項１７に記載の対物光学素子は、請求項１５に記載の発明において、前記第２光学素子は、前記第１光学素子の光学面の一部を輪帯状に覆っていることを特徴とする。
【００３１】
請求項１８に記載の対物光学素子は、請求項１５〜１７のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子の光学面の最外周には、前記第１光ディスク用領域が形成されていることを特徴とする。
【００３２】
請求項１９に記載の対物光学素子は、請求項１５〜１７のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子の光学面の最外周には、前記第２光ディスク用領域が形成されていることを特徴とする。
【００３３】
請求項２０に記載の対物光学素子は、請求項１５〜１９のいずれかに記載の発明において、前記第１光ディスク用領域を通過した前記第１光束は、前記第２光ディスク用領域を通過した光束よりも光源側の位置に集光することを特徴とすることを特徴とする。
【００３４】
請求項２１に記載の対物光学素子は、請求項１５〜２０のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子は、前記第１光ディスク用領域及び前記第２光ディスク用領域を合わせて、３以上、１０以下の輪帯を有することを特徴とする。
【００３５】
請求項２２に記載の対物光学素子は、請求項２１に記載の発明において、前記対物光学素子は、前記第１光ディスク用領域及び前記第２光ディスク用領域を合わせて、５以上、１０以下の輪帯を有する事を特徴とする。
【００３６】
請求項２３に記載の対物光学素子は、請求項１５〜２２のいずれかに記載の発明において、前記第１光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスと、前記第２光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスとが異なることを特徴とする。
【００３７】
請求項２４に記載の対物光学素子は、請求項２３に記載の発明において、前記第１光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスＷＤ１と、前記第２光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスＷＤ２とが、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
−０．３６ｍｍ  ≦  ＷＤ１−ＷＤ２  ≦  ０．１７ｍｍ
【００３８】
請求項２５に記載の対物光学素子は、請求項２３に記載の発明において、前記第１光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスＷＤ１と、前記第２光ディスクの記録及び／又は再生時における前記対物光学素子のワーキングディスタンスＷＤ２とが、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
｜ＷＤ１−ＷＤ２｜≧０．１ｍｍ
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
なお、保護基板の厚さｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４に関しては、以下の条件式（１）、（２）、（３）、（４）を満たすことが好ましいが、これに限られない。
【００４４】
０．０７５０ｍｍ≦ｔ１≦０．１１２５ｍｍ        （１）
０．５ｍｍ≦ｔ２≦０．７ｍｍ                    （２）
０．５ｍｍ≦ｔ３≦０．７ｍｍ                    （３）
１．０ｍｍ≦ｔ４≦１．３ｍｍ                    （４）
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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ター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、光軸方向に可動であって、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、少なくとも１つの素子が光軸方向に可動であって、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、コリメーターレンズは、カップリングレンズの一種であって、コリメーターレンズに入射した光束を平行光に変えるレンズをいう。カップリングレンズやビームエキスパンダーは、色収差補正手段として色収差補正のために用いることができるが、これに限らず液晶素子などを用いてもよい。
【００４９】
更に集光光学系は、光源から射出された光束を、情報の記録再生に用いられるメイン光束と、トラッキング等に用いられる二つのサブ光束とに分割する回折光学素子などの光学素子を有していてもよい。また、集光光学系は、第１光ディスク、第２光ディスク用の対物光学素子の他に、第３光ディスク用の対物光学素子や、第４光ディスク用の対物光学素子を有していてもよい。また、第１光ディスク、第２光ディスク用の対物光学素子が、第３光ディスク及び／又は第４光ディスク用の対物光学素子を兼ねるようにしてもよい。
【００５０】
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、ガラス製の第１光学素子の光源側又は光ディスク側の面上に、プラスチック製の第２光学素子を密着してなる。プラスチックとしては、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、光硬化性樹脂などを用いることができる。対物光学素子は、屈折面が非球面であることが好ましいが、付加的に光路差付与構造を形成しても良い。
【００５１】
尚、図１、２、１２、１３に示す例のように、第２光学素子は、前記第１光学素子の光学面の全面を覆っていてもよいし、図１４に示す例のように、第２光学素子が、第１光学素子の光学面の一部を輪帯状に覆っていてもよい。
【００５２】
第１光ディスクに対して情報を再生及び／又は記録するために必要な対物光学素子の像側開口数をＮＡ１とし、第２光ディスクに対して情報を再生及び／又は記録するために必要な対物光学素子の像側開口数をＮＡ２（ＮＡ１＞ＮＡ２）とし、第３光ディスクに対して情報を再生及び／又は記録するために必要な対物光学素子の像側開口数をＮＡ３（ＮＡ２≧ＮＡ３）とし、第４光ディスクに対して情報を再生及び／又は記録するために必要な対物光学素子の像側開口数を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。ＮＡ２及びＮＡ３は、０．５５以上、０．７以下であることが好ましい。また、ＮＡ４は、０．４以上、０．５５以下であることが好ましい。
【００５３】
対物光学素子の第２光学素子の光学面は、屈折面であって光軸を中心とする同心円状の複数の領域に分割されてなり、かかる複数の領域は、第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域とを有し、隣接する少なくとも１組の前記第１光ディスク用領域と前記第２光ディスク用領域との間には段差が設けられている。対物光学素子の第１光ディスク用領域を通過した第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。一方、第２光ディスク用領域を通過した第１光束は、第２光ディスクの記録／再生に用いられ、第１光ディスクの記録／再生には用いられない。対物光学素子の光軸を含む最も中心に近い領域が第１光ディスク用領域であっても良いし、第２光ディスク用領域であっても良い。又、対物光学素子の光学面の最外周が第１光ディスク用領域であっても良いし、第２光ディスク用領域であっても良いが、第１光ディスク用領域であることが好ましい。第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域は交互に設けられていることが好ましいが、これに限られない。第１光ディスク用領域を通過した第１光束は、第２光ディスク用領域を通過した光束よりも光源側の位置に集光すると好ましい。
【００５４】
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、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。
【００５５】
第１光ディスク用領域を通過した第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り、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い。逆に、第２光ディスク用領域を通過した第１光束は、第１光ディスクの情報記録面上では、情報の記録／再生ができないほどに収差が大きくなり、第２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。
【００５６】
この例においては、第１光ディスク用領域及び第２光ディスク用領域は、共に屈折面であることが好ましく、この場合、屈折作用を利用して、第１光ディスク用領域を通過した光束を第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、第２光ディスク用領域を通過した光束を第２光ディスクの情報記録面上に集光させるということを成し遂げている。このような構成とすることで、光ディスクの情報記録面上での反射光が補正面を通過する際に、光量のロスを低減する事ができるため好ましい。この場合、受光素子として比較的低感度の受光素子を用いることが可能となるので、光ピックアップ装置のコストを削減することが可能となる。
【００５７】
また、対物光学素子の製造を容易にするという観点から、第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域とを合わせた輪帯数が、３以上、１０以下であることが好ましい。輪帯数を３とする場合、例えば、図１に示すように、第２光学素子ＯＥの光学面において、光軸を含む最も中央の領域を第１光ディスク用領域ＢＡ１とし、その周りを第２光ディスク用領域ＨＡ、更にその周りの最外周の領域（第２領域）を第１光ディスク用領域ＢＡ２とする例などが考えられる。尚、本発明者は、鋭意研究の結果、スポットのサイドロープを小さくし、しかも、対物光学素子の製造を容易にするという観点からは、第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域とを合わせた輪帯数を５以上、１０以下とすることが好ましいことを見出した。更に好ましくは、輪帯数を６以上、１０以下とすることである。
【００５８】
次に、第２光ディスクの記録及び／又は再生を行う際に、第１光ディスク用領域を通過した光束が、デフォーカスエリアにかぶらないようにするために、第１光ディスク用領域を通過した光束が、第２光ディスクの情報記録面上でフレアになるような対物光学素子であることが好ましい。尚、具体的に「フレアにする」とは、第２光ディスクの情報記録面上で第１光ディスク用領域を通過した光がドーナツ型領域に分布することをいう。特に、第１光ディスクがＢＤであって、第２光ディスクがＨＤである場合、そのドーナツ型領域の内径をΦ０．０３０ｍｍ以上となるようにすることが好ましい。複数のドーナツ型領域となる場合には、各ドーナツ型領域の内径のうち、最も小さい径がΦ０．０３０ｍｍ以上であることが好ましい。また、第１光ディスクがＢＤであって、第２光ディスクがＨＤである場合に、良好なフレアを発生させるためには、第１光ディスク（ＢＤ）における対物光学素子のワーキングディスタンス（ＷＤBD）と、第２光ディスク（ＨＤ）における対物光学素子のワーキングディスタンス（ＷＤHD）との差の値を（ＷＤBD−ＷＤHD）、−０．３６（ｍｍ）以上、０．１７（ｍｍ）以下とすることが好ましい。より好ましくは、−０．１０（ｍｍ）以上、０．１５（ｍｍ）以下とすることである。別の観点からは、以下の条件式（５）を満たすことが好ましい。
２・ｆ１・ＮＡ１´> ２・ｆ２・ＮＡ２´               （５）
尚、ｆ１は第１光束における対物光学素子の第１光ディスク用領域の焦点距離、ｆ２は第１光束における対物光学素子の第２光ディスク用領域の焦点距離、ＮＡ１´は対物光学素子の第１光ディスク用領域の正弦条件を満足する最大開口数、ＮＡ２´物光学素子の第２光ディスク用領域の正弦条件を満足する最大開口数を示す。
【００５９】
次に、対物光学素子の軸外特性を良好にするための構成として、１）第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域との非球面形状を変える等の構成が考えられる。尚、ここでいう軸外特性を良好にするとは、光束が０．５°の斜入射で対物光学素子に入射したときに、波面収差が０．１ＲＭＳ以下となることをいう。
【００６０】
１）の第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域との非球面形状を異ならせる構成の場合、第１光ディスクの記録及び／又は再生時における対物光学素子のワーキングディスタンス（ＷＤ1）と、第２光ディスクの記録及び／又は再生時における対物光学素子のワーキングディスタンス（ＷＤ2）との差の絶対値（｜ＷＤ1−ＷＤ2|）を０．１（ｍｍ）以上とするように設計する事が好ましい。
【００６１】
尚、単玉の対物光学素子の光ディスク側の光学面において、第１光ディスクの記録及び／又は再生に用いられる光束が通過する領域と、第２光ディスクの記録及び／又は再生に用いられる光束が通過する領域とが、重ならないような対物光学素子であると、光量のロスを減らすことができるため好ましい。この観点を重視する場合は、対物光学素子の輪帯数が少ない方が好ましい。例えば、３輪帯の対物光学素子であることが好ましい。
【００６２】
また、単玉の対物光学素子を薄型化すると言う観点からは、第２光学素子の光学面表面に段差を設け、その段差はその段差を境とする光軸に近い側の領域が遠い側の領域よりも光路が短くなる段差であることが望ましい。例えば、図２に示す例は、図１に示す対物光学素子の第２光学素子に対し、中央の領域である第１光ディスク用領域において対物光学素子を薄型化する段差をさらに設けた例である。尚、このような段差を設けた場合でも球面収差と、正弦条件が必要な程度に補正されていることが望ましい。
【００６３】
図２に示す例に限らず、第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域との間の段差が、薄型化に寄与する段差であっても良い。
【００６４】
対物光学素子の光学面に設けられたすべての段差の、光軸方向の符号込みの長さの和Δ（符号は、各段差の光軸に近い側の領域が遠い側の領域よりも光路が短くなる場合を正とする）は以下の条件式（６）を満たすことが望ましい。
０．１ｍｍ  ≦  Δ  ≦  １．０ｍｍ            （６）
下限以上であると薄型化の効果が大きく、上限以下であると、薄型化しながら正弦条件を必要な程度に補正することが出来る。尚、「符号込みの長さの和」とは、正の長さの値と、負の長さの値が共に存在していた場合、それらをそのまま足すことをいう。例えば、正の長さの値が＋１であって、負の長さの値が−０．５であった場合は、（＋１）＋（−０．５）＝＋０．５、即ち、＋０．５が「符号込みの長さの和」である。
【００６５】
尚、図１に示すように、第２光学素子に、第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域を設ける場合、各領域の境界で大きな段差（例えば、光軸方向に５０μｍ以上の段差）を生じる可能性がある。この様な大きな段差は、対物光学素子を金型を用いて成形する場合、後述するように、金型から第２光学素子を成形する際の支障となる可能性があり、対物光学素子の製造がより困難なものとなる。そこで、各領域の境界で大きな段差（例えば、光軸方向に５０μｍ以上の段差）を生じる場合には、金型から抜きやすくするために、その段差部分に光軸に対して傾いている傾斜面（テーパ）を設けることが好ましい。例えば、図１に示すような、中間の領域が光軸方向に凹んでいる形状の場合には、図３に示すように、段差面が光軸の方を向いている面ＳＳ１のみを傾斜面とし、段差面が光軸とは逆の方向を向いている面ＳＳ２は傾斜面としないことが、光学性能に与える影響を最低限にし、テーパを設ける事による光量のロスを低減でき、金型から抜きやすくできるため、好ましい。
【００６６】
なお、第１光ディスクと第２光ディスクだけでなく、他の光ディスクに対する互換も一つの対物光学素子で行う場合、以下のような態様が考えられる。
【００６７】
第一の例としては、例えば、第３光源から射出される波長λ３の第３光束を当該対物光学素子により第４光ディスクの情報記録面上に集光させる場合であって、波長λ３が波長λ１の略整数倍である場合、回折構造によって第４光ディスクとの互換を可能にしようとすると、１）λ１の第１光束とλ３の第３光束とで、回折角を異ならせることが困難となり、また、２）第１光束と第３光束の回折角を異ならせることができる特殊な回折構造を用いた場合は、光利用効率が低下する、という問題がある。そこで、第１光ディスク用領域、第２光ディスク用領域に加えて、第４光ディスク用領域を設けるようにしてもよい。例えば、図４に示すように、光軸を含む内側の領域から順に、第４光ディスク用領域ＣＤ、第１光ディスク用領域ＢＤ、第２光ディスク用領域ＨＤ、更にその外側に、第２領域である第１光ディスク用領域ＢＤを設ける例などが考えられる。尚、波長λ３が波長λ１の略整数倍であるとは、以下の条件式（７）を満たすことをいう。
（ｍ−０．２）・λ１≦λ３≦（ｍ＋０．２）・λ１ （７）
尚、ｍは２以上の任意の正の整数を表す。
【００６８】
また、上述のような第４光ディスク用領域を設ける場合、第４光ディスク用領域の最大像側開口数を、第４光ディスクの記録及び／又は再生に用いられる規格とされている開口数よりも小さくすることが好ましい。従って、第４光ディスク用領域の最大有効径が、２・ｆ４・ＮＡ４より小さくなる事が好ましい。なお、ｆ４は、第３光束における対物光学素子の第４光ディスク用領域の焦点距離、ＮＡ４は、第４光ディスクの記録及び／又は再生に必要と規格で定められている像側開口数を示す。例えば、第４光ディスクがＣＤである場合、第４光ディスク用領域の最大像側開口数が０．４５より小さい事が好ましい。より好ましくは、０．４３以下である。また、第４光ディスクがＣＤである場合、第４光ディスク用領域の最大有効径が、２・ｆＣＤ・０．４５より小さい事が好ましく、より好ましくは、２・ｆＣＤ・０．４３以下である。なお、ｆＣＤは、ＣＤ用の光束における対物光学素子のＣＤ専用領域の焦点距離を表す。
【００６９】
さらに、第４光ディスク用領域、第１光ディスク用領域、第２光ディスク用領域の少なくとも一つに、光路差付与構造を設けることにより、第３光ディスク（例えば、ＤＶＤ）の記録及び／又は再生を可能にするようにしてもよい。例えば、図５に示すように、光軸を含む内側の領域から順に、第４光ディスク用領域ＣＤ、第１光ディスク用領域ＢＤ、第２光ディスク用領域ＨＤ、更にその外側に、第２領域である第１光ディスク用領域ＢＤとし、第４光ディスク用領域ＣＤ、内側の第１光ディスク用領域ＢＤ及び第２光ディスク用領域ＨＤに、第３光ディスクの記録及び／又は再生を可能とする光路差付与構造ＤＶＤを設ける例などが考えられる。
【００７０】
また、本発明の対物光学素子を、第１光ディスク、第２光ディスクを含む複数種類の光ディスクの記録層を一枚の光ディスクに積層させたハイブリッド光ディスクに適用する場合、第１光ディスクにおける対物光学素子のワーキングディスタンス（ＷＤ1）と、第２光ディスクにおける対物光学素子のワーキングディスタンス（ＷＤ2）とが異なることが好ましい。第１光ディスクがＢＤであって、第２光ディスクがＨＤである場合、即ち、ＢＤとＨＤとを積層させたハイブリッド光ディスクを用いる場合、更に好ましくは、これらのワーキングディスタンスの差の値を（ＷＤ1−ＷＤ2）、５０μｍ以上、２５０μｍ以下とする事が好ましい。更に好ましくは、１００μｍ以上、２５０μｍ以下とする事である。尚、複数種類の光ディスクの記録層を一枚の光ディスクに積層させた例としては、特開２００７−４２２５４に開示されているＢＤ／ＨＤ／ＤＶＤの各記録層を片面に積層したハイブリッドディスクなどが挙げられる。
【００７１】
尚、図６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光ディスク及び／又は第４光ディスク）用の対物光学素子ＯＬ２とを一体的に形成したレンズユニットを用いてもよい。尚、一体的に形成したレンズユニットとは、図６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レンズ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７又は図８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。
【００７２】
図７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レンズ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、本発明のガラス製及び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が並列になったレンズユニットＯＥが形成される。
【００７３】
図８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レンズ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、本発明のガラス製及び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が並列になったレンズユニットＯＥが形成される。
【００７４】
尚、図９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、ガラス製及び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。
【００７５】
第１光束は、平行光として対物光学素子に入射してもよいし、発散光若しくは収束光として対物光学素子に入射してもよい。好ましくは、第１光束の、対物光学素子への入射光束の倍率ｍ１が、下記の式（８）を満たすことである。
【００７６】
−０．０２＜ｍ１＜０．０２          （８）
【００７７】
一方で、第１光束を発散光として対物光学素子に入射させる場合、第１光束の対物光学素子への入射光束の倍率ｍ１が、下記の式（９）を満たすことが好ましい。
【００７８】
−０．１０＜ｍ１＜０．００          （９）
【００７９】
尚、第１光ディスクの記録及び／又は再生時と、第２光ディスク記録及び／又は再生時の両方において正弦条件を両立させるためには、以下の条件式（１０）を満たすことが好ましい。
ｍ１１＜ｍ１２          （１０）
尚、ｍ１１は、第１光ディスクの記録及び／又は再生時の、第１光束の対物光学素子への入射光束の倍率を示し、ｍ１２は、第２光ディスクの記録及び／又は再生時の、第１光束の対物光学素子への入射光束の倍率を示す。
【００８０】
例えば、第１光ディスクの記録及び／又は再生時には、第１光束を対物光学素子に無限平行光として入射させ、第２光ディスクの記録及び／又は再生時には、第１光束を対物光学素子に有限収束光として入射させる態様が、好ましい一例として挙げられる。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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】
【００８５】
本発明によれば、複雑な機構を用いることなく、低コストで、同一の光束を用いて一つの対物光学素子でＢＤとＨＤの互換使用を可能とし、しかも、比較的製造が容易で光利用効率を高く確保できる光ピックアップ装置及び対物光学素子を提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８６】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１０は、第１光ディスクであるＢＤと第２光ディスクであるＨＤ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。
【００８７】
光ピックアップ装置ＰＵ１は、対物光学素子ＯＥ、λ／４波長板ＱＷＰ、コリメートレンズＣＬ、偏光プリズムＰＢＳ、４０５ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する半導体レーザＬＤ（第１光源）と、センサ用レンズＳＬ、ＢＤの情報記録面ＲＬ１及びＨＤの情報記録面ＲＬ２からの反射光束を受光する受光素子ＰＤとを有する。尚、カップリングレンズであるコリメートレンズＣＬは、不図示のアクチュエータによって、色収差補正のために光軸方向に変位可能となっている。
【００８８】
対物光学素子ＯＥは、ガラス製の第１光学素子ＯＥ１の光源側の面上に、プラスチック製の第２光学素子ＯＥ２を密着してなり、対物光学素子の光学面は、光軸を中心とする同心円状の複数の領域に分割されてなり、この複数の領域は、第２光ディスク用領域ＡＲ１、ＡＲ３と第１光ディスク用領域ＡＲ２、ＡＲ４とを交互に有し、第２光ディスク用領域ＡＲ１、ＡＲ３と第１光ディスク用領域ＡＲ２、ＡＲ４との間には段差が設けられている。尚、ここでは、対物光学素子ＯＥの光軸が第２光ディスク用領域ＡＲ１を通過し、最外周に第１光ディスク用領域ＡＲ４を配置しているが、対物光学素子ＯＥの光軸が通過する位置に第２光ディスク用領域を配置しても良く、最外周に第２光ディスク用領域を配置しても良い。
【００８９】
ＢＤの記録／再生を行う場合について説明する。まず、青紫色半導体レーザＬＤから射出された第１光束（λ１＝４０５ｎｍ）の発散光束は、偏光プリズムＰＢＳを透過し、コリメートレンズＣＬにより平行光束とされた後、１／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、図示しない絞りによりその光束径が規制され、対物光学素子ＯＥによって厚さ０．０８７５ｍｍ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。
【００９０】
このとき、第１光ディスク用領域ＡＲ２，ＡＲ４を通過した第１光束は、ＢＤの情報記録面ＲＬ１上に集光されスポットを形成し、第２光ディスク用領域ＡＲ１，ＡＲ３を通過した第１光束はＢＤの情報記録面ＲＬ１上ではフレアとなる。
【００９１】
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、再び対物光学素子ＯＥ、絞りを透過した後、１／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、偏光プリズムＰＢＳで反射した後、センサ用レンズＳＬによって、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、２軸アクチュエータＡＣにより対物光学素子ＯＥ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。
【００９２】
次に、ＨＤの記録／再生を行う場合について説明する。青紫色半導体レーザＬＤから射出された第１光束（λ１＝４０５ｎｍ）の発散光束は、偏光プリズムＰＢＳを透過し、コリメートレンズＣＬにより平行光束とされた後、１／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、図示しない絞りによりその光束径が規制され、対物光学素子ＯＥ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。
【００９３】
このとき、第２光ディスク用領域ＡＲ１，ＡＲ３を通過した第１光束は、ＨＤの情報記録面ＲＬ２上に集光されスポットを形成し、第１光ディスク用領域ＡＲ２、ＡＲ４を通過した第１光束はＨＤの情報記録面ＲＬ２上ではフレアとなる。
【００９４】
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、再び対物光学素子ＯＥ、絞りを透過した後、１／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、偏光プリズムＰＢＳで反射した後、センサ用レンズＳＬによって、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、２軸アクチュエータＡＣにより対物光学素子ＯＥ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。
【００９５】
次に、対物光学素子ＯＥの成形方法について述べる。まず、図１１（ａ）に示すように、非球面転写面ＵＭａを有する上型ＵＭと、非球面転写面ＬＭ１ａを有する第１の下型ＬＭ１との間に、加熱したガラス素材ＧＬのプリフォームを投入し、次いで図１１（ｂ）に示すように、上型ＵＭと第１の下型ＬＭ１とによりガラス素材ＧＬを挟み込んで加圧する。一定時間冷却した後、第１の下型ＬＭ１を離型させると、図１１（ｃ）に示すように、非球面転写面ＬＭ１ａを転写された非球面を下面に有する第１光学素子ＯＥ１が成形される。このとき、上型ＵＭは第１光学素子ＯＥ１に対して離型されない状態に維持される。
【００９６】
更に、第１の下型ＬＭ１の代わりに、第１光ディスク領域と第２光ディスク領域に対応した輪帯状領域を形成した非球面転写面ＬＭ２ａを有する第２の下型ＬＭ２を上型ＵＭに対して位置決めし、第１光学素子ＯＥ１に対向させた後、図１１（ｄ）に示すように型締めを行う。そして、ゲートＧＴを介して外部より熱硬化性樹脂ＰＬを注入し、第２の下型ＬＭ２を介して熱硬化性樹脂ＰＬを加熱して硬化させる。これにより、非球面転写面ＬＭ２ａを転写した薄膜状の第２光学素子ＯＥ２が第１光学素子ＯＥ１上に密着接合するようになるので、図１１（ｅ）に示すように、上型ＵＭと第１の下型ＬＭ１とを離型させることで、対物光学素子ＯＥを成形することができる。
【００９７】
（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。実施例１は、ガラス製の第１光学素子ＯＥ１に第２光学素子ＯＥ２を密着させた対物光学素子ＯＥであり、以下の実施例において、第１光ディスクはＢＤ、第２光ディスクはＨＤである。
【００９８】
尚、以降の表中のｒｉは曲率半径、ｄｉは第ｉ面から第ｉ＋１面までの光軸方向の位置、ｎｉは各面の屈折率を表している。尚、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。また、対物光学素子の光学面は、それぞれ数１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。
【００９９】
【数１】
2009037721.tif 000003
【０１００】
ここで、Ｘ（ｈ）は光軸方向の軸（光の進行方向を正とする）、κは円錐係数、Ａiは非球面係数、ｈは光軸からの高さ、ｒは近軸曲率半径である。
【０１０１】
（実施例１）
実施例１は、対物光学素子おける光軸を含む最も中心の領域が第２光ディスク用領域であり、そこから光軸直交方向の外側に向かって、順に第１光ディスク用領域、第２光ディスク用領域、第１光ディスク用領域が順に設けられている４輪帯の構造である。全ての領域が、非球面形状を有しており、２つの第１光ディスク用領域は同じ非球面形状を有している。また、中心の第１光ディスク用領域とその外側の第２光ディスク用領域との間の段差の量をできるだけ減らし、製造しやすい設計となっている。レンズ形状並びに、ＢＤとＨＤそれぞれに対する集光状態を図１２，１３に示す。図１２がＢＤに対する集光状態であり、図１３がＨＤに対する集光状態である。また、図１２において、ＢＤ用領域とＨＤ用領域の境界を点線で示している。段差が小さいため図では分かりにくいが、４輪帯の構造となっている。尚、図１３においては、第２光ディスクに集光する光束と、絞りＡＰとの間を通過する第１光束は、第１光ディスク領域を通過することでフレアになる。
【０１０２】
表１に実施例１のレンズデータを示す。
【０１０３】
【表１】
2009037721.tif 000004
【０１０４】
本発明の対物光学素子は、上述したような第１光学素子の光学面全体に薄膜状の樹脂を形成したものに限られない。例えば図１４に示すように、第１光学素子ＯＥ１の光学面の一部のみに、輪帯状に樹脂を付着させて第２光学素子ＯＥ２としたものも、同様な効果を有する本発明の対物光学素子である。又、光学面の最外周は、第１光ディスク用領域でも第２光ディスク用領域でも良い。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明に係る対物光学素子の一例の断面図である。
【図２】本発明に係る対物光学素子の一例の断面図である。
【図３】本発明に係る対物光学素子の一例の断面図の一部である。
【図４】本発明に係る対物光学素子の一例を光軸方向から見た際の概略図である。
【図５】本発明に係る対物光学素子の一例を光軸方向から見た際の概略図である。
【図６】本発明に係るレンズユニットの一例の断面図である。
【図７】本発明に係るレンズユニットの一例の概略斜視図である。
【図８】本発明に係るレンズユニットの一例の概略斜視図である。
【図９】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１０】本発明に係る光ピックアップ装置の構成を概略的に示す図である。
【図１１】対物光学素子の製造工程を説明するための図である。
【図１２】本発明に係る対物光学素子の一例の断面図である。
【図１３】本発明に係る対物光学素子の一例の断面図である。
【図１４】本発明の別な例にかかる対物光学素子の断面図である。
【符号の説明】
【０１０６】
ＡＲ２、ＡＲ４  第１光ディスク領域
ＡＲ１，ＡＲ３  第２光ディスク領域
ＢＡ            ＢＤ専用領域
ＨＡ            ＨＤ専用領域
ＯＥ            対物光学素子
Ｓ１            第１光学面
Ｓ２            第２光学面
ＰＵ１            光ピックアップ装置
ＬＤ            青紫色半導体レーザ
ＬＭ１          第１の下型
ＬＭ２          第２の下型
ＡＣ              二軸アクチュエータ
ＰＢＳ            偏光プリズム
ＣＬ              コリメートレンズ
ＰＬ１            保護基板
ＰＬ２            保護基板
ＲＬ１            情報記録面
ＲＬ２            情報記録面
ＱＷＰ            λ／４波長板
ＵＭ            上型
【図１】
2009037721.tif 000005
【図２】
2009037721.tif 000006
【図３】
2009037721.tif 000007
【図４】
2009037721.tif 000008
【図５】
2009037721.tif 000009
【図６】
2009037721.tif 000010
【図７】
2009037721.tif 000011
【図８】
2009037721.tif 000012
【図９】
2009037721.tif 000013
【図１０】
2009037721.tif 000014
【図１１】
2009037721.tif 000015
【図１２】
2009037721.tif 000016
【図１３】
2009037721.tif 000017
【図１４】
2009037721.tif 000018