(57)【要約】  第１波長λ１の第１光束を記録密度ρ１の第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、第２波長λ２（λ２＞λ１）の第２光束を記録密度ρ２（ρ２＜ρ１）の第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、第３波長λ３（λ３＞λ２）の第３光束を記録密度ρ３（ρ３＜ρ２）の第３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系を有し、前記対物光学系は位相構造を有し、前記第１光ディスク、前記第２光ディスク、前記第３光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う際の倍率を第１倍率Ｍ１、第２倍率Ｍ２、第３倍率Ｍ３としたとき、前記第１倍率Ｍ１及び前記第２倍率Ｍ２の差の絶対値｜ｄＭ１−２｜が以下の式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。｜ｄＭ１−２｜＜０．０２【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１波長λ１の第１光束を射出する第１光源；
第２波長λ２（λ２＞λ１）の第２光束を射出する第２光源；
第３波長λ３（λ３＞λ２）の第３光束を射出する第３光源；及び
前記第１光束を記録密度ρ１の第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第２光束を記録密度ρ２（ρ２＜ρ１）の第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第３光束を記録密度ρ３（ρ３＜ρ２）の第３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系と、を有する光ピックアップ装置において、
前記対物光学系は位相構造を有し、
前記第１光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う際の、前記対物光学系の倍率を第１倍率Ｍ１、前記第２光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う際の、前記対物光学系の倍率を第２倍率Ｍ２、前記第３光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う際の、前記対物光学系の倍率をＭ３としたとき、前記第１倍率Ｍ１及び前記第２倍率Ｍ２の差の絶対値｜ｄＭ１−２｜が以下の式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
｜ｄＭ１−２｜＜０．０２
【請求項２】
前記第１光源と前記第２光源は一体化されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記第１倍率Ｍ１と前記第３倍率Ｍ３の差の絶対値｜ｄＭ１−３｜、及び前記第２倍率Ｍ２と前記第３倍率Ｍ３の差の絶対値｜ｄＭ２−３｜が以下の式を満たすことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の光ピックアップ装置。
０．０２＜｜ｄＭ１−３｜
０．０２＜｜ｄＭ２−３｜
【請求項４】
前記位相構造が、回折構造であることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記光ピックアップ装置は、前記第１光束及び第２光束の共通の光路中に色収差補正素子を有することを特徴とする請求の範囲第２項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記色収差補正素子は、回折光学素子であることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記第１倍率Ｍ１及び前記第２倍率Ｍ２の少なくとも一方がゼロであり、前記第３倍率Ｍ３が以下の式を満たすことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の光ピックアップ装置。
−０．１７＜Ｍ３＜−０．０２５
【請求項８】
前記第１倍率Ｍ１、前記第２倍率Ｍ２及び前記第３倍率Ｍ３が以下の式を満たすことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の光ピックアップ装置。
Ｍ１＝０
−０．０１５＜Ｍ２＜０
−０．１７＜Ｍ３＜−０．０２５
【請求項９】
前記光ピックアップ装置は、前記第１光束及び第２光束の共通の光路中に、アクチュエータにより光軸方向に移動可能とされた可動素子を有することを特徴とする請求の範囲第２項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】
前記可動素子は、コリメートレンズ、カップリングレンズ、ビームエキスパンダのうちの何れかであることを特徴とする請求の範囲第９項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１１】
前記対物光学系が少なくとも１つのプラスチックレンズを有し、
前記光ピックアップ装置は、前記対１光束及び前記第２光束の共通の光路中に、内部に階段構造を有する複数の輪帯から構成される回折構造を有する回折光学素子を有し、
前記回折光学素子は、前記第１光束及び前記第２光束のうち、何れか一方の光束に位相差を与えず、他方の光束に位相差を与えることにより、前記回折光学素子により位相差を与えられる光束に対する前記対物光学系の温度特性を補償し、
前記対物光学系は、前記回折光学素子により位相差を与えられない光束に対する前記対物光学系の温度特性を補償することを特徴とする請求の範囲第２項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１２】
前記対物光学系が少なくとも１つのプラスチックレンズを有し、
前記光ピックアップ装置は、前記対１光束及び前記第２光束の共通の光路中に設置された、内部に階段構造を有する複数の輪帯から構成される回折構造を有する回折光学素子及び温度特性補正素子を有し、
前記回折光学素子は、前記第１光束及び前記第２光束のうち、何れか一方の光束に位相差を与えず、他方の光束に位相差を与えることにより、前記回折光学素子により位相差を与えられる光束に対する前記対物光学系の温度特性を補償し、
前記温度特性補正素子は、前記回折光学素子により位相差を与えられない光束に対する前記対物光学系の温度特性を補償することを特徴とする請求の範囲第２項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１３】
前記第１光束に対する前記対物光学系の温度特性の符号と、前記第２光束に対する前記対物光学系の温度特性の符号は、互いに異なることを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１４】
前記第１光束に対する前記対物光学系の温度特性の符号と、前記第２光束に対する前記対物光学系の温度特性の符号は、互いに異なることを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１５】
前記回折構造において、各輪帯の分割数Ｐ、各輪帯内に形成された段差の深さＤ（μｍ）、前記第１波長λ１（μｍ）、前記第２波長λ２（μｍ）、前記第１波長λ１における前記回折光学素子の屈折率Ｎが以下の式を満たすことを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の光ピックアップ装置。
０．３５μｍ＜λ１＜０．４５μｍ 
０．６３μｍ＜λ２＜０．６８μｍ 
Ｄ・（Ｎ−１）／λ１＝２・ｑ
但し、ｑは自然数であり、Ｐは４，５，６の何れかである。
【請求項１６】
前記回折構造において、各輪帯の分割数Ｐ、各輪帯内に形成された段差の深さＤ（μｍ）、前記第１波長λ１（μｍ）、前記第２波長λ２（μｍ）、前記第１波長λ１における前記回折光学素子の屈折率Ｎが以下の式を満たすことを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の光ピックアップ装置。
０．３５μｍ＜λ１＜０．４５μｍ 
０．６３μｍ＜λ２＜０．６８μｍ 
Ｄ・（Ｎ−１）／λ１＝２・ｑ
但し、ｑは自然数であり、Ｐは４，５，６の何れかである。
【請求項１７】
前記光ピックアップ装置は、前記第１光束の光路中に、球面収差補正素子を有することを特徴とする請求の範囲第２項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１８】
前記球面収差補正素子は、アクチュエータより光軸方向に移動可能とされた可動素子であることを特徴とする請求の範囲第１７項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１９】
前記可動素子は、コリメートレンズ、カップリングレンズ、ビームエキスパンダのうちの何れかであることを特徴とする請求の範囲第１８項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項２０】
前記球面収差補正素子は、液晶位相制御素子であることを特徴とする請求の範囲第１７項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項２１】
前記光ピックアップ装置は、更に、前記第１光ディスクの情報記録面上に形成されたスポットの球面収差を検出するための球面収差検出手段を有し、前記球面収差検出手段の検出結果に基づいて前記球面収差補正手段を作動させることで、前記第１光ディスクの情報記録面上に形成されたスポットの球面収差変化を補償することを特徴とする請求の範囲第１７項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項２２】
前記対物光学系は、少なくとも１つのプラスチックレンズを有し、
前記光ピックアップ装置は、前記対物光学系近傍の温度及び前記日かｉｒピックアップ装置内の温度を検出する温度検出装置を有し、前記温度検出装置の検出結果に基づいて前記球面収差手段を作動させることで、温度変化に伴う前記プラスチックレンズの球面収差変化を補償することを特徴とする請求の範囲第１７項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項２３】
前記光ピックアップ装置は、入射光束の光強度分布を変換して射出する機能を有する光強度分布変換素子を有し、前記第１光束乃至前記第３光束のうち、少なくとも１つの光束は、２つ以上の回折構造を透過した後に、前記対物光学系から射出されることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項２４】
前記光強度分布変換素子は、前記第１光束の光路中に配置され、
前記２つ以上の回折構造を透過して前記対物光学系から射出される光束が前記第１光束であることを特徴とする請求の範囲第２３項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項２５】
前記光ピックアップ装置が、２つの球面収差補正素子を有することを特徴とする請求の範囲第２項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項２６】
前記２つの球面収差補正素子のうち、一方は液晶位相制御素子であって、該液晶位相制御素子は、前記第３光ディスクに対する情報の記録及び／又は再生を行う際に、前記第３光束の球面収差を補正することを特徴とする請求の範囲第２５項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項２７】
前記液晶位相制御素子は、前記第３光束の位相制御のみを行い、前記２つの球面収差補正素子のうち、他方の球面収差補正素子は、前記第１光ディスクに対する情報の記録及び／又は再生を行う際に、前記第１光束の球面収差を補正することを特徴とする請求の範囲第２６項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項２８】
前記第１倍率Ｍ１及び前記第２倍率Ｍ２の少なくとも一方がゼロであり、前記第３倍率Ｍ３が以下の式を満たすことを特徴とする請求の範囲第２６項に記載の光ピックアップ装置。
−０．１２＜Ｍ３≦０
【請求項２９】
前記第１光ディスクの保護層厚をｔ１、前記第２光ディスクの保護層厚をｔ２、前記第２光ディスクの保護層厚をｔ３としたとき、以下の式を満たすことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の光ピックアップ装置。
ｔ１＜ｔ２＜ｔ３
【請求項３０】
前記第１光ディスクの保護層厚をｔ１、前記第２光ディスクの保護層厚をｔ２、前記第２光ディスクの保護層厚をｔ３としたとき、以下の式を満たすことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の光ピックアップ装置。
ｔ１＝ｔ２＜ｔ３
【請求項３１】
前記第１波長λ１、前記第２波長λ２、前記第３波長λ３が下記の式を満たすことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の光ピックアップ装置。
０．３５μｍ＜λ１＜０．４５μｍ 
０．６３μｍ＜λ２＜０．６８μｍ 
０．７５μｍ＜λ３＜０．８１μｍ
【請求項３２】
前記請求の範囲第２項に記載の光ピックアップ装置及び前記第１光ディスク乃至前記第３光ディスクを支持可能な光ディスク支持部を有することを特徴とする光情報記録及び／又は再生装置。
【請求項３３】
前記第１倍率Ｍ１及び前記第２倍率Ｍ２の差の絶対値｜ｄＭ１−２｜が以下の式を満たすことを特徴とする請求の範囲第1項に記載の光ピックアップ装置。
０＜｜ｄＭ１−２｜＜０．０２
【請求項３４】
前記光ピックアップ装置は、前記第１光束と前記第２光束の共通の光路に配置されたコリメータレンズを有し、
前記コリメータレンズは、前記第１倍率若しくは前記第２倍率の一方をゼロとすることを特徴とする請求の範囲第３３項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３５】
前記第１倍率Ｍ１及び前記第２倍率Ｍ２が下記の一般式を満たすことを特徴とする請求の範囲第３４項に記載の光ピックアップ装置。
Ｍ１＝０
−０．０２＜Ｍ２＜０
【請求項３６】
前記第１倍率Ｍ１及び前記第２倍率Ｍ２が下記の一般式を満たすことを特徴とする請求の範囲第３４項に記載の光ピックアップ装置。
Ｍ２＝０
０＜Ｍ１＜０．０２
【請求項３７】
前記コリメータレンズが固定されて用いられることを特徴とする請求の範囲第３５項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３８】
前記コリメータレンズは、以下の式を満たすことを特徴とする請求の範囲第３７項に記載の光ピックアップ装置。
０＜Δ２／（ｆＣＬ２＋Δ２）＜０．１
但し、Δ２は、コリメータレンズの光ディスク側面から波長λ１と波長λ２の光束が入射した時の、コリメータレンズから結像点までのそれぞれの距離の差を表し、ｆＣＬ２は、波長λ２に対するコリメータレンズの焦点距離を表す。
【請求項３９】
前記コリメータレンズが固定されて用いられることを特徴とする請求の範囲第３６項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４０】
前記コリメータレンズは、以下の式を満たすことを特徴とする請求の範囲第３９項に記載の光ピックアップ装置。
０＜Δ２／（ｆＣＬ２＋Δ２）＜０．１
但し、Δ２は、コリメータレンズの光ディスク側面から波長λ１と波長λ２の平行光束が入射した時の、コリメータレンズから結像点までのそれぞれの距離の差を表し、ｆＣＬ２は、波長λ２に対するコリメータレンズの焦点距離を表す。
【請求項４１】
前記光ピックアップ装置は、少なくとも前記第１光源と前記コリメータレンズの間に光源からの楕円光束を円形形状に変換するビーム整形光学素子を有することを特徴とする請求の範囲第３４記載の光ピックアップ装置。
【請求項４２】
前記光ピックアップ装置は、第１光検出部を有し、
前記第１光検出部は少なくとも前記第１光ディスクで反射された前記第１光束と、前記第２光ディスクで反射された第２光束とを検出可能であることを特徴とする請求の範囲第３３項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４３】
前記第１光ディスクの保護層の表面から前記第１光源までの距離及び前記第２光ディスクの保護層の表面から前記第２光源までの距離が同じであることを特徴とする請求の範囲第３３項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４４】
前記第１光ディスクの保護層の表面から前記コリメータレンズまでの距離及び前記第２光ディスクの保護層の表面から前記コリメータレンズまでの距離が同じであることを特徴とする請求の範囲第３４項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４５】
前記コリメータレンズが前記第１光源からの第１光束、前記第２光源からの第２光束及び前記第３光源からの第３光束の共通光路に配置され、前記第３倍率Ｍ３が以下の式を満たすことを特徴とする請求の範囲第３４項に記載の光ピックアップ装置。
−０．０３＜Ｍ３＜０
【請求項４６】
前記コリメータレンズは、固定されて用いられることを特徴とする請求の範囲第４５項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４７】
前記コリメータレンズは、以下の式を満たすことを特徴とする請求の範囲第４６項に記載の光ピックアップ装置。
０＜Δ３／（ｆＣＬ３＋Δ３）＜０．１
但し、Δ３はコリメータレンズの光ディスク側面から波長λ１と波長λ３の平行光束が入射した時の、コリメータレンズから結像点までのそれぞれの距離の差を表し、ｆＣＬ３は、波長λ３に対するコリメータレンズの焦点距離を表す。
【請求項４８】
前記光ピックアップ装置が、少なくとも前記第１光源と前記コリメータレンズの間に光源からの楕円光束を略円形形状に変換するビーム整形光学素子を有することを特徴とする請求の範囲第４５項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４９】
前記第１光ディスクの保護層厚をｔ１、前記第２光ディスクの保護層厚をｔ２、前記第２光ディスクの保護層厚をｔ３としたとき、以下の式を満たすことを特徴とする請求の範囲第３３項に記載の光ピックアップ装置。
ｔ１＜ｔ２＜ｔ３
【請求項５０】
前記第１光ディスクの保護層厚をｔ１、前記第２光ディスクの保護層厚をｔ２、前記第２光ディスクの保護層厚をｔ３としたとき、以下の式を満たすことを特徴とする請求の範囲第４５項に記載の光ピックアップ装置。
ｔ１＝ｔ２＜ｔ３
【請求項５１】
前記光ピックアップ装置が、前記光ディスクの情報記録面からの反射光を検出するための光検出部を有し、
前記光検出部が、前記第１光源からの第１光束と、前記第２光源からの第２光束と、前記第３光源からの第３光束の内、少なくとも２つの光束について、検出可能であることを特徴とする請求の範囲第４５記載の光ピックアップ装置。
【請求項５２】
前記第１光ディスクの保護層の表面から第１光源までの距離、前記第２光ディスクの保護層の表面から第２光源までの距離及び前記第３光ディスクの保護層の表面から第３光源までの距離の内、少なくとも２つが同じであることを特徴とする請求の範囲第４５記載の光ピックアップ装置。
【請求項５３】
前記第１光ディスクの保護層の表面からコリメータレンズまでの距離、前記第２光ディスクの保護層の表面からコリメータレンズまでの距離及び前記第３光ディスクの保護層の表面からコリメータレンズまでの距離の内、少なくとも２つが同じであることを特徴とする請求の範囲第４５項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、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ピックアップ装置において、光ディスクに記録された情報の再生や、光ディスクへの情報の記録のための光源として使用されるレーザ光源の短波長化が進み、例えば、青紫色半導体レーザや、第２高調波発生を利用して赤外半導体レーザの波長変換を行う青紫色ＳＨＧレーザ等の波長４０５nmのレーザ光源が実用化されつつある。これら青紫色レーザ光源を使用すると、ＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）と同じ開口数（ＮＡ）の対物レンズを使用する場合で、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１５〜２０ＧＢの情報の記録が可能となり、対物レンズのＮＡを０．８５にまで高めた場合には、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、２３〜２５ＧＢの情報の記録が可能となる。以下、本明細書では、青紫色レーザ光源を使用する光ディスク及び光磁気ディスクを総称して「高密度光ディスク」という。【０００３】
尚、ＮＡ０．８５の対物レンズを使用する高密度光ディスクでは、光ディスクの傾き（スキュー）に起因して発生するコマ収差が増大するため、ＤＶＤにおける場合よりも保護層を薄く設計し（ＤＶＤの０．６ｍｍに対して、０．１ｍｍ）、スキューによるコマ収差量を低減している。【０００４】
ところで、このような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、高密度光ディスクとＤＶＤ、更にはＣＤとの何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。【０００５】
高密度光ディスクとＤＶＤ、更にはＣＤとの何れに対しても互換性を維持しながら適切に情報を記録／再生できるようにする方法として、高密度光ディスク用の光学系とＤＶＤやＣＤ用の光学系とを情報を記録／再生する光ディスクの記録密度に応じて選択的に切り替える方法が考えられるが、複数の光学系が必要となるので、小型化に不利であり、また、コストが増大する。【０００６】
従って、光ピックアップ装置の構成を簡素化し、低コスト化を図るためには、互換性を有する光ピックアップ装置においても、高密度光ディスク用の光学系とＤＶＤやＣＤ用の光学系とを共通化して、光ピックアップ装置を構成する光学部品点数を極力減らすのが好ましい。そして、光ディスクに対向して配置される対物光学系を共通化することが光ピックアップ装置の構成の簡素化、低コスト化に最も有利となる。尚、記録／再生波長が互いに異なる複数種類の光ディスクに対して共通な対物光学系を得るためには、球面収差の波長依存性を有する位相構造を対物光学系に形成する必要がある。
【特許文献１】ヨーロッパ公開１３０４６８９号。
【０００７】
上記特許文献１には、位相構造としての回折構造を有し、高密度光ディスクと従来のＤＶＤ及びＣＤに対して対して共通に使用可能な対物光学系、及びこの対物光学系を搭載した光ピックアップ装置が記載されている。【０００８】
然るに、上記の特許文献１に記載されている対物光学系は、各々の光ディスクに情報の記録／再生を行う際の倍率差が大きいため、光ピックアップ装置において、対物光学系以外の光学部品を共通化したり、複数種類の光源が集積化された光源モジュール等を使用するのが困難であり、光ピックアップ装置の構成の簡素化、低コスト化を実現できない、という問題がある。
【発明の開示】
【０００９】
本発明の課題は、上述の問題を考慮したものであり、位相構造を有し、異なる３種類のディスクに対して情報の記録及び／又は再生を適切に行うことができる対物光学系を搭載した光ピックアップ装置であって、その構成の簡素化、低コスト化を実現可能な光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置を提供することである。
【００１０】
本明細書においては、情報の記録／再生用の光源として、青紫色半導体レーザや青紫色ＳＨＧレーザを使用する光ディスクを総称して「高密度光ディスク」といい、ＮＡ０．８５の対物光学系により情報の記録／再生を行い、保護層の厚さが０．１ｍｍ程度である規格の光ディスク（例えば、ブルーレイディスク）の他に、ＮＡ０．６５乃至０．６７の対物光学系により情報の記録／再生を行い、保護層の厚さが０．６ｍｍ程度である規格の光ディスク（例えば、ＨＤ  ＤＶＤ）も含むものとする。また、このような保護層をその情報記録面上に有する光ディスクの他に、情報記録面上に数〜数十ｎｍ程度の厚さの保護膜を有する光ディスクや、保護層或いは保護膜の厚さが０の光ディスクも含むものとする。また、本明細書においては、高密度光ディスクには、情報の記録／再生用の光源として、青紫色半導体レーザや青紫色ＳＨＧレーザを使用する光磁気ディスクも含まれるものとする。
【００１１】
本明細書においては、ＤＶＤとは、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等のＤＶＤ系列の光ディスクの総称であり、ＣＤとは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ａｕｄｉｏ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等のＣＤ系列の光ディスクの総称である。
【００１２】
以上の課題を解決するための本発明の第１の態様は、第１波長λ１の第１光束を射出する第１光源；第２波長λ２（λ２＞λ１）の第２光束を射出する第２光源；第３波長λ３（λ３＞λ２）の第３光束を射出する第３光源；及び前記第１光束を記録密度ρ１の第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第２光束を記録密度ρ２（ρ１＞ρ２）の第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第３光束を記録密度ρ３（ρ２＞ρ３）の第３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系と、を有する光ピックアップ装置である。更に前記対物光学系は位相構造を有する。また、前記第１の態様における光ピックアップ装置は、前記第１光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う際の、前記対物光学系の倍率を第１倍率Ｍ１、前記第２光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う際の、前記対物光学系の倍率を第２倍率Ｍ２、前記第３光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う際の、前記対物光学系の倍率をＭ３としたとき、前記第１倍率Ｍ１と前記第２倍率Ｍ２の差のの絶対値｜ｄＭ１−Ｍ２｜が０．０２より小さいことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１（ａ）】図１（ａ）は位相構造の一例を示す側面図である。
【図１（ｂ）】図１（ｂ）は位相構造の一例を示す側面図である。
【図２（ａ）】図２（ａ）は位相構造の一例を示す側面図である。
【図２（ｂ）】図２（ｂ）は位相構造の一例を示す側面図である。
【図３（ａ）】図３（ａ）は位相構造の一例を示す側面図である。
【図３（ｂ）】図３（ｂ）は位相構造の一例を示す側面図である。
【図４（ａ）】図４（ａ）は位相構造の一例を示す側面図である。
【図４（ｂ）】図４（ｂ）は位相構造の一例を示す側面図である。
【図５】図５は光ピックアップ装置の構成を示す要部平面図である。
【図６（ａ）】図６（ａ）は収差補正素子の正面図である。
【図６（ｂ）】図６（ｂ）は収差補正素子の側面図である。
【図６（ｃ）】図６（ｃ）は収差補正素子の背面図である。
【図７】図７は光ピックアップ装置の構成を示す要部平面図である。
【図８】図８は光ピックアップ装置の構成を示す要部平面図である。
【図９】図９は光ピックアップ装置の構成を示す要部平面図である。
【図１０】図１０は光ピックアップ装置の構成を示す要部平面図である。
【図１１】図１１は光ピックアップ装置の構成を示す要部平面図である。
【図１２】図１２は光ピックアップ装置の構成を示す要部平面図である。
【図１３】図１３は光ピックアップ装置の構成を示す要部平面図である。
【図１４】図１４は実施例１における縦球面収差図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
前記第１の態様に記載のように、第１光束及び第２光束に対するそれぞれの対物光学系の第１倍率Ｍ１及び第２倍率Ｍ２の差の絶対値｜ｄＭ１−Ｍ２｜が０．０２より小さくさせることで、この対物光学系を搭載する光ピックアップ装置において、対物光学系以外の光学部品を共通化したり、複数種類の光源が集積化された光源モジュール等を使用することが可能となるので、光ピックアップ装置の構成の簡略化、及び低コスト化が可能となる。【００１５】
対物光学系の光学面上に形成する位相構造は、第１波長λ１と第２波長λ２の波長差に起因する色収差、及び／又は、第１光ディスクの保護層と第２光ディスクの保護層の厚みの差に起因する球面収差を補正するための構造である。ここでいう色収差とは、波長差に起因する近軸像点位置の差、及び／又は、波長差に起因する球面収差を指す。【００１６】
上述の位相構造としては、図１に模式的に示すように、複数の輪帯１００から構成され、光軸を含む断面形状が鋸歯形状であるものや、図２に模式的に示すように、段差１０１の方向が有効径内で同一である複数の輪帯１０２から構成され、光軸を含む断面形状が階段形状であるものや、図３に模式的に示すように、内部に階段構造が形成された複数の輪帯１０３から構成されるものや、図４に模式的に示すように、段差１０４の方向が有効径途中で入れ替わる複数の輪帯１０５から構成され、光軸を含む断面形状が階段形状であるものが好ましく挙げられる。【００１７】
位相構造としては、上述の色収差及び／又は球面収差を補正する機能を有していれば特に限定はなく、透過する光束にたいして回折作用を発生させる回折構造であってもよいし、透過する光束にたいして光路差を付与するが回折作用は発生させない光路差付与構造であってもよい。例えば、図４に模式的に示した構造は、回折構造である場合もあるし、光路差付与構造である場合もある。尚、図１乃至図４は、各位相構造を平面上に形成した場合を模式的に示したものであるが、各位相構造を球面或いは非球面上に形成しても良い。【００１８】
また、本明細書において、「対物光学系」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波長が互いに異なる光束を、記録密度が互いに異なる光ディスクのそれぞれの情報記録面上に集光する機能を有する集光素子を少なくとも含む光学系を指す。対物光学系は集光素子のみから構成されていても良く、かかる場合には、集光素子の光学面上に位相構造が形成される。【００１９】
更に、上述の集光素子と一体となってアクチュエータによりトラッキング及びフォーカシングを行う光学素子がある場合には、これら光学素子と集光素子とから構成される光学系が対物光学系となる。対物光学系がこのように、複数の光学素子から構成される場合には、集光素子の光学面上に位相構造を形成しても良いが、位相構造の段差部分による光束のけられの影響を低減するためには、集光素子以外の光学素子の光学面上に位相構造を形成するのが好ましい。【００２０】
また、上述の集光素子は、プラスチックレンズであっても良いし、ガラスレンズであっても良い。【００２１】
集光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プラスチック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Ｎ405が１．５４乃至１．６０の範囲内であって、−５°Ｃから７０°Ｃ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ｄＮ405／ｄＴ（°Ｃ-1）が−１０×１０-5乃至−８×１０-5の範囲内であるプラスチック材料を使用するのがより好ましい。【００２２】
また、集光素子をガラスレンズとする場合は、ガラス転移点Ｔｇが４００°Ｃ以下であるガラス材料を使用すると、比較的低温での成形が可能となるので、金型の寿命を延ばすことが出来る。このようなガラス転移点Ｔｇが低いガラス材料としては、例えば（株）住田光学ガラス製のＫ−ＰＧ３２５や、Ｋ−ＰＧ３７５（共に製品名）がある。【００２３】
ところで、ガラスレンズは一般的にプラスチックレンズよりも比重が大きいため集光素子をガラスレンズとすると、重量が大きくなり対物光学系を駆動するアクチュエータに負担がかかる。そのため、集光素子をガラスレンズとする場合には、比重が小さいガラス材料を使用するのが好ましい。具体的には、比重が３．０以下であるのが好ましく、２．８以下であるのがより好ましい。【００２４】
また、上述の集光素子の材料として、プラスチック材料中に直径が３０ｎｍ以下の粒子を分散させた材料を使用しても良い。温度が上昇すると屈折率が下がるプラスチック材料に、温度が上昇すると屈折率が上昇する無機材料を均質に混成することで両者の屈折率の温度依存性を打ち消すことが可能となる。これにより、プラスチック材料の成形性を保持したまま、温度変化に伴う屈折率変化が小さい光学材料（以下、かかる光学材料を「アサーマル樹脂」と呼ぶ）を得ることが出来る。【００２５】
ここで、集光素子の屈折率の温度変化について説明する。温度変化に対する屈折率の変化率は、Lorentz−Lorenzの公式に基づいて、屈折率ｎを温度Ｔで微分することにより、以下の数式（数１）のＡで表される。【００２６】
【数１】
2005074388.tif 000002
【００２７】
但し、ｎはレーザ光源の波長に対する前記集光素子の屈折率であり、αは集光素子の線膨張係数であり、[R]は集光素子の分子屈折力である。【００２８】
一般的なプラスチック材料の場合は、第１項に比べて第２項の寄与が小さいので第２項はほぼ無視出来る。たとえば、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）の場合、線膨張係数αは７×１０-5である、上式に代入すると、Ａ＝−１２×１０-5となり、実測値と概ね一致する。ここで、アサーマル樹脂では、直径が３０ｎｍ以下の微粒子プラスチック材料中に分散させることにより、実質的に上式の第２項の寄与を大きくし、第１項の線膨張による変化と打ち消しあうようにさせている。具体的には、従来は−１２×１０-5程度であった温度変化に対する屈折率変化率を、絶対値で１０×１０-5未満に抑えることが好ましい。より好ましくは、８×１０-5未満、更に好ましくは、６×１０-5未満に抑えることが、集光素子の温度変化に伴う球面収差変化を低減するうえで好ましい。【００２９】
例えば、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）に、酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）の微粒子を分散させることにより、このような温度変化に対する屈折率変化の依存性を解消することが出来る。母材となるプラスチック材料は、体積比で８０、酸化ニオブは２０程度の割合であり、これらを均一に混合する。微粒子は凝集しやすいという問題があるが、粒子表面に電荷を与えて分散させる技術も知られており、必要な分散状態を生じさせることが出来る。【００３０】
尚、この体積比率は、温度変化に対する屈折率の変化の割合をコントロールするために、適宜増減できるし、複数種類のナノサイズ無機粒子をブレンドして分散させることも可能である。【００３１】
体積比率では、上記の例では８０：２０であるが、９０：１０〜６０：４０までの間で適宜調整可能である。９０：１０よりも体積比率が小さいと屈折率変化抑制の効果が小さくなり、逆に、６０：４０を超えるとアサーマル樹脂の成形性に問題が生じるために好ましくない。【００３２】
微粒子は無機物であることが好ましく、更に、酸化物であることが好ましい。そして酸化状態が飽和していて、それ以上酸化しない酸化物であることが好ましい。無機物であることは、高分子有機化合物であるプラスチック材料との反応を低く抑えるために好ましく、また酸化物であることによって、青紫色レーザの長時間の照射に伴う透過率劣化や波面収差劣化を防ぐことが出来る。特に、高温下において青紫色レーザが照射されるという過酷な条件において、酸化が促進されやすくなるが、このような無機酸化物であれば、酸化による透過率劣化や波面収差劣化を防ぐことが出来る
尚、プラスチック材料に分散させる微粒子の直径が大きいと、入射光束の散乱が生じやすくなり集光素子の透過率が低下する。高密度光ディスクにおいて、情報の記録／再生に使用される青紫色レーザの出力が十分高くない現状においては、集光素子の青紫色レーザ光束に対する透過率が低いと、記録速度の高速化、多層ディスク対応という観点で不利となる。従って、プラスチック材料に分散させる微粒子の直径は、好ましくは２０ｎｍ以下、更に好ましくは１０〜１５ｎｍ以下であることが集光素子の透過率低下を防ぐうえで好ましい。【００３３】
本発明の光ピックアップ装置においては、前記位相構造が、回折構造であることが好ましい態様の１つである。【００３４】
位相構造として回折構造を利用することで、記録密度が互いに異なる３種類の光ディスク用の互換対物光学系の特性をより向上させることが可能となる。【００３５】
本発明の光ピックアップ装置においては、第１倍率Ｍ１と第３倍率Ｍ３の倍率の差の絶対値｜ｄＭ１−Ｍ３｜及び第２倍率Ｍ２と第３倍率Ｍ３の倍率の差の絶対値｜ｄＭ２−Ｍ３｜が、以下の関係を満たすことが好ましい。【００３６】
０．０２＜｜ｄＭ１−Ｍ３｜
０．０２＜｜ｄＭ２−Ｍ３｜
第１倍率Ｍ１と第２倍率Ｍ２の差の絶対値｜ｄＭ１−Ｍ２｜を０．０２より小さくし、第１倍率Ｍ１と第３倍率Ｍ３の倍率の差の絶対値｜ｄＭ１−Ｍ３｜及び第２倍率Ｍ２と第３倍率Ｍ３の倍率の差の絶対値｜ｄＭ２−Ｍ３｜を０．０２より大きくすることで、第１光束用の光学部品と、第２光束用の光学部品とを共通化することが出来るので、光ピックアップ装置の部品点数の削減、構成の簡略化が可能となり、その結果、光ピックアップ装置の製造コストを低減出来る。【００３７】
例えば、第１光ディスクをブルーレイディスク（保護層の厚み０．１ｍｍ）、第２光ディスクをＤＶＤ（保護層の厚み０．６ｍｍ）、第３光ディスクをＣＤ（保護層の厚み１．２ｍｍ）とした場合、第１倍率Ｍ１と第２倍率Ｍ２の差の絶対値を０．０２より小さくし、位相構造の作用により第１光ディスクと第２光ディスクの保護層の厚みの差による球面収差を補正する。第１光ディスクと第３光ディスクの保護層の厚みの差による球面収差は、第１倍率Ｍ１と第３倍率Ｍ３の絶対値を０．０２より大きく異ならせることで補正する。【００３８】
また、前記光ピックアップ装置においては、前記第１光束及び第２光束の共通の光路中に色収差補正素子を有し、第１倍率Ｍ１と第２倍率Ｍ２の差の絶対値が０．０２以下であることが好ましい。【００３９】
第１倍率Ｍ１と第２倍率Ｍ２の差の絶対値を０．０２より小さくして、第１光束用の光学素子と第２光束用の光学部品とを共通化した場合、これら共通の光学部品を透過して、対物光学系に対する第１光束と第２光束の倍率が、上述の共通の光学部品の色収差の影響で互いに異なってしまう。｜ｄＭ１−Ｍ２｜＜０．０２、０．０２＜｜ｄＭ１−Ｍ３｜及び０．０２＜｜ｄＭ１−Ｍ３｜という関係を満たす対物光学系に対して、発散度合いが異なる第１光束及び第２光束が入射すると、何れかの光束に対して球面収差が発生する。第１光束と第２光束の共通の光路中に、上述の共通の光学部品の色収差を補正する機能を有する色収差補正素子を配置することで、対物光学系に入射する第１光束と、対物光学系に入射する第２光束の発散度合いを小さくすることが可能となる。かかる色収差補正素子としては、波長分散が互いに異なる正レンズと負レンズとから構成されるダブレットレンズであっても良いし、回折光学素子であっても良い。【００４０】
また、かかる色収差補正素子を、他の機能を有する光学部品と一体化するのが好ましく、これにより部品点数の削減が可能となる。例えば、光源から射出された発散光束を平行光束に変換して対物光学系に導くコリメートレンズに色収差補正素子としての機能を持たせても良いし、光源から射出された発散光束の発散度を小さく変換して対物光学系に導くカップリングレンズに色収差補正素子としての機能を持たせても良いし、複数の情報記録面を有する第１光ディスクの各々の情報記録面に対し最適なスポットを形成するために使用されるビームエキスパンダに色収差補正素子としての機能を持たせても良い。【００４１】
本発明の光ピックアップ装置において、前記色収差補正素子が、回折光学素子であることが好ましい態様の１つである。【００４２】
上述した色収差補正素子を回折光学素子とするのが最も好ましい。回折光学素子を使用すると、単レンズ構成で色収差を補正することが出来るので、部品点数削減、低コスト化に有利となる。【００４３】
回折光学素子の光学面上に形成する回折構造としては、図１に示すような光軸を含む断面形状が鋸歯形状であるものであっても良いし、図２に示すような光軸を含む断面形状が階段形状であるものであっても良いし、図３に示すような内部に階段構造が形成された複数の輪帯から構成されるものであっても良い。特に、図１や図２に示したような回折構造を使用する場合には、回折構造に第１光束が入射した場合に発生する回折光の回折次数よりも、回折構造に第２光束が入射した場合に発生する回折光の回折次数のほうが低次数となるように輪帯の段差を決定するのが好ましい。【００４４】
本発明の光ピックアップ装置においては、第１倍率Ｍ１及び第２倍率の一方がゼロであり、第３倍率Ｍ３が以下の関係を満たすことが好ましい。【００４５】
−０．１７＜Ｍ３＜−０．０２５
第１光束と第２光束を対物光学系に対して平行若しくは実質的に平行な状態で入射させ、第３光束を対物光学系に対して発散光束の状態で入射させる構成とするのが最も好ましく、光ピックアップ装置の構成の簡略化、記録密度の異なる３種類の光ディスクの各々に対する記録／再生特性の向上に有利となる。【００４６】
本発明の光ピックアップ装置において、前記第１光源と前記第２光源は一体化されていることが好ましい。【００４７】
前記第１光源と前記第２光源が一体化された光源ユニットを使用することで、光ピックアップ装置の構成の更なる簡略化が可能となる。ここで、前記第１光源と前記第２光源が一体化された光源ユニットは、第１光束を発生する発光点と第２光束を発生する発光点を同一の基板上に形成した光源ユニットであっても良いし、第１光束を発生する半導体チップと第２光束を発生する半導体チップとを１つの筐体内に納めた光源ユニットであっても良い。また、第３光ディスク用の光源ユニットとして、第３光源と第３光束用の光検出器とが一体化された光源ユニットを使用するのが好ましい。【００４８】
本発明の光ピックアップ装置において、前記第１光源と前記第２光源は一体化されているとともに、以下の関係を満たすことが好ましい態様の１つである。【００４９】
Ｍ１＝０ 
−０．０１５＜Ｍ２＜０
−０．１７＜Ｍ３＜−０．０２５
前記第１光源と前記第２光源が一体化された光源ユニットを使用する場合には、第１光束の発光点位置と第２光束の発光点位置が略一致するために、対物光学系に入射する第１光束と第２光束の発散度合いが、光源ユニットと対物光学系との間の光路中に配置された光学部品の色収差の影響で互いに異なってしまう。かかる色収差に起因する第１光束と第２光束の発散度合いの違いを吸収し、球面収差の発生を抑制するためには、対物光学系の第１光束に対する第１倍率Ｍ１と、対物光学系の第２光束の第２倍率Ｍ２の差を、第１光束と第２光束の発散度合いの違いに対応する所定量としておくことが好ましい。【００５０】
例えば、対物光学系の第１光束に対する球面収差を緩い収束光に対して最適化した場合には、対物光学系の第２光束に対する球面収差を平行光束、或いは、緩い発散光束に対して最適化するのが好ましい。より好ましくは、対物光学系の第１光束に対する球面収差を平行光束に対して最適化するとともに、対物光学系の第２光束に対する球面収差を−０．０１５＜Ｍ２＜０の関係を満たすような第２倍率Ｍ２で最適化しておくことことである。【００５１】
このとき、対物光学系の第３光束に対する球面収差は、−０．１７＜Ｍ３＜−０．０２５の関係を満たすような第３倍率Ｍ３で最適化しておくのが好ましい。【００５２】
本発明の光ピックアップ装置において、前記第１光源と前記第２光源は一体化されているとともに、前記光ピックアップ装置は、前記第１光束及び第２光束の共通の光路中に、アクチュエータにより光軸方向に移動可能とされた可動素子を有することが好ましい。【００５３】
前記第１光源と前記第２光源が一体化された光源ユニットを使用する場合には、第１光束の発光点位置と第２光束の発光点位置が略一致するために、対物光学系に入射する第１光束と第２光束の発散度合いが、光源ユニットと対物光学系との間の光路中に配置された光学部品の色収差の影響で互いに異なってしまう。かかる色収差に起因する第１光束と第２光束の発散度合いの違いを吸収し、球面収差の発生を抑制するためには、上述のように、第１光束と第２光束の共通の光路中に、アクチュエータにより光軸方向に移動可能とされた可動素子を配置するのが好ましい。第１光束と第２光束の発散度合いの違いに応じて可動素子を光軸方向に移動させることで、対物光学系に入射する光束の発散度を変化させる。これにより、対物光学系の使用倍率が設計倍率と異なることに起因する球面収差の発生を抑制することが可能となる。【００５４】
更に、前記可動素子は、コリメートレンズ、カップリングレンズ、ビームエキスパンダのうちの何れかであることが好ましい。【００５５】
可動素子としては、光源から射出された発散光束を平行光束に変換して対物光学系に導くコリメートレンズであっても良いし、光源から射出された発散光束の発散度を小さく変換して対物光学系に導くカップリングレンズであっても良いし、複数の情報記録面を有する第１光ディスクの各々の情報記録面に対し最適なスポットを形成するために使用されるビームエキスパンダであっても良い。また、上述の可動素子を光軸方向に移動させるアクチュエータとしては、ステッピングモーターやボイスコイルアクチュエータや圧電素子を利用したアクチュエータタ等を使用することが出来る。ステッピングモーターやボイスコイルアクチュエータにより光学素子を光軸方向に移動させる技術は公知であるのでここでは詳細な説明は割愛する。また、圧電素子を利用したアクチュエータとしては、以下の文献に記載されているような、圧電素子を用いた小型リニアアクチュエータを使用することが出来る。【００５６】
ＯＰＴＩＣＳ  ＤＥＳＩＧＮ，Ｎｏ．２６，１６−２１（２００２）
本発明の光ピックアップ装置において、前記対物光学系は、少なくとも１つのプラスチックレンズを有し、前記光ピックアップ装置は、前記第１光束及び第２光束の共通の光路中に、内部に階段構造を有する複数の輪帯から構成される回折構造を有する回折光学素子を有し、前記回折光学素子は、前記第１光束及び前記第２光束のうち、何れか一方の光束に位相差を与えず、他方の光束に位相差を与えることにより、前記回折光学素子により位相差を与えられる光束に対する前記対物光学系の温度特性を補償するとともに、前記回折光学素子により実質的に位相差を与えられない光束に対する前記対物光学系の温度特性は、前記対物光学系自身で補償されていることが好ましい。【００５７】
記録密度が互いに異なる複数種類の光ディスクに対してコンパチブルに記録／再生を行うための対物光学系において、プラスチックレンズをその構成要素として使用する場合には、波長が異なる複数の光束に対する温度変化に伴う集光性能の変化（本明細書では、「温度特性」という）を考慮しなくてはならない。然るに、光ピックアップ装置用の対物光学系は、構成要素の数が少ない簡略な構成の光学系が使用される。そのため、対物光学系の設計において、限られた設計自由度を、波長が異なる複数の光束の温度特性に使用すると、像高特性等の他の特性が劣悪となったり、或いは、製造誤差に対する公差が非常に狭い光学系となってしまい、光ピックアップ装置や対物光学系の量産が成立しない虞がある。【００５８】
そこで上述の記載のように、第１光束と第２光束の共通の光路中に何れか一方の光束のみに対して位相差を付加させる回折光学素子を配置して、この回折光学素子により位相差を与えられる光束に対する対物光学系の温度特性を補正し、他方の光束に対する対物光学系の温度特性は、対物光学系自身で補償しておくことにより、対物光学系の像高特性や製造誤差特性を良好に維持しつつも、光ピックアップ装置用の光学系全系として、両方の光束に対する温度特性を補償することが可能となる。【００５９】
上記回折光学素子の光学面上に形成される回折構造は、図３に模式的に示したように、内部に階段構造が形成された複数の輪帯から構成される構造であることが好ましい。この回折光学素子を、他の機能を有する光学部品と一体化するのが好ましく、これにより部品点数の削減が可能となる。例えば、光源から射出された発散光束を平行光束に変換して対物光学系に導くコリメートレンズに回折光学素子としての機能を持たせても良いし、光源から射出された発散光束の発散度を小さく変換して対物光学系に導くカップリングレンズに回折光学素子としての機能を持たせても良いし、複数の情報記録面を有する第１光ディスクの各々の情報記録面に対し最適なスポットを形成するために使用されるビームエキスパンダに回折光学素子としての機能を持たせても良い。【００６０】
尚、図１乃至図４に模式的に示したような位相構造を、対物光学系の光学面上に形成することにより、上記回折光学素子により実質的に位相差を付加されない光束に対する対物光学系の温度特性を、対物光学系自身で補償することが可能となる。或いは、対物光学系を複数の光学素子から構成して、これら光学素子のパワー配分を適切に設定することにより、上記回折光学素子により位相差を付加されない光束に対する温度特性を、対物光学系自身で補償しても良い。【００６１】
本発明の光ピックアップ装置において、前記対物光学系は、少なくとも１つのプラスチックレンズを有し、前記光ピックアップ装置は、前記第１光束及び第２光束の共通の光路中に、内部に階段構造を有する複数の輪帯から構成される回折構造を有する回折光学素子を有し、前記回折光学素子は、前記第１光束及び前記第２光束のうち、何れか一方の光束に位相差を与えず、他方の光束に位相差を与えることにより、前記回折光学素子により位相差を与えられる光束に対する前記対物光学系の温度特性を補償するとともに、前記光ピックアップ装置は、前記回折光学素子により位相差を与えられない光束に対する前記対物光学系の温度特性を補償するための温度特性補正素子を有することが好ましい態様の１つである。【００６２】
記録密度が互いに異なる複数種類の光ディスクに対してコンパチブルに記録／再生を行うための対物光学系の温度特性を補正する際には、上述のように、第１光束と第２光束の共通の光路中に何れか一方の光束のみに対して位相差を付加させる回折光学素子を配置して、この回折光学素子により位相差を与えられる光束に対する対物光学系の温度特性を補正し、他方の光束に対する対物光学系の温度特性は、第１光源と対物光学系の間の光路中に配置した温度特性補正素子により補償する構成としても良い。【００６３】
かかる構成とすることで、対物光学系の設計自由度を増やすことが出来るので、像高特性等の他の特性を向上させたり、或いは、製造誤差に対する公差を広げることが可能となる。【００６４】
上述の温度特性補正素子として好ましいのは、プラスチックコリメートレンズやプラスチックカップリングレンズである。プラスチックコリメートレンズやプラスチックカップリングレンズは、温度変化に伴い焦点距離が変化するので、これらプラスチックレンズから射出される光束の発散度が変化する。これは、対物光学系の倍率が変化することに相当するので対物光学系において球面収差が発生する。対物光学系の温度特性に対して、プラスチックコリメートレンズやプラスチックカップリングレンズの焦点距離を適切に設定することで、倍率変化に伴う球面収差と温度特性を相殺することが可能となる。【００６５】
また、上述の回折光学素子と、この温度特性補正素子とを一体化することが出来る。例えば、温度特性補正素子としての機能を有するプラスチックコリメートレンズやプラスチックカップリングレンズの光学面上に、図３に示すような回折構造を形成することにより、上述の一体化が実現可能である。【００６６】
更に、前記第１光束に対する前記対物光学系の温度特性の符号と、前記第２光束に対する前記対物光学系の温度特性の符号は、互いに異なることが好ましい。【００６７】
温度特性補正素子が、プラスチックコリメートレンズやプラスチックカップリングレンズである場合に、第１光束に対する対物光学系の温度特性の符号と、第２光束に対する対物光学系の温度特性の符号が互いに逆であることが特に有効である。例えば、第１光束と第２光束の何れか一方の光束に対する対物光学系の温度特性を補正するために、温度特性補正素子としてプラスチックコリメートレンズやプラスチックカップリングレンズを使用する場合、他方の光束に対する対物光学系の温度特性が逆に悪化してしまう。かかる場合に、上記プラスチックコリメートレンズやプラスチックカップリングレンズの光学面上に、図３に示すような回折構造を形成することにより、上記他方の光束に対する対物光学系の温度特性を補正することが可能となる。【００６８】
更に前記の光ピックアップ装置において、前記回折構造において、各輪帯の分割数Ｐ、各輪帯内に形成された段差の深さＤ（μｍ）、前記第１波長λ１（μｍ）、前記第２波長λ２（μｍ）、前記第１波長λ１における前記回折光学素子の屈折率Ｎが以下の関係を満たすことが好ましい。【００６９】
０．３５μｍ＜λ１＜０．４５μｍ 
０．６３μｍ＜λ２＜０．６８μｍ 
Ｄ・（Ｎ−１）／λ１＝２・ｑ 
但し、ｑは自然数であり、Ｐは４，５，６の何れかである。【００７０】
回折光学素子の光学面上に形成する回折構造は、上述のような構造を有するのが好ましい。第１波長λ１が０．３５μｍ＜λ１＜０．４５μｍの関係を満たす青紫色波長であり、第２波長λ２が０．６３μｍ＜λ２＜０．６８μｍの関係を満たす赤色波長である場合には、図３に示すような回折構造の各輪帯内の分割数Ｐを、４、５、６の何れかに設定し、段差の深さＤの光路長を、Ｄ・（Ｎ−１）／λ１＝２・ｑの関係を満たすように第１波長λ１の偶数倍相当としておくことで、回折構造により第１光束は位相差を付加されずそのまま透過され、第２光束は、隣り合う輪帯同士で略１波長分の位相差が与えられるので１次回折光として射出させることが可能となる。両方の波長の透過率を高く確保するためには、各輪帯内の分割数Ｐを５とするのが特に好ましい。【００７１】
本発明の光ピックアップ装置において、前記第１光束の光路中に、球面収差補正素子を有することが好ましい態様の１つである。【００７２】
光ピックアップ装置用の光学系の誤差に起因して発生する、光ディスクの情報記録面上に形成されたスポットの球面収差変化は、対物光学系の開口数ＮＡと光源の波長λにより決まり、ＮＡ4／λに比例して増大するので、光ディスクの高密度化のために対物光学系の開口数を大きくしたり、光源の波長を短くした場合には、上述の球面収差変化が大きくなり、安定した記録／再生特性が得られない虞がある。【００７３】
上述のように、第１光束の光路中に、上述の球面収差変化を補正するための球面収差補正素子を配置することで、安定した第１光ディスクに対する記録／再生特性を得ることが出来る。【００７４】
かかる球面収差補正素子により補正する球面収差変化の発生要因としては、第１光源の製造誤差による波長ばらつき、温度変化に伴う対物光学系の屈折率変化や屈折率分布、２層ディスク、４層ディスク等の多層ディスクに対する記録／再生時における層間のフォーカスジャンプ、第１光ディスクの保護層の製造誤差による厚みばらつきや厚み分布、等である。【００７５】
また、前記球面収差補正素子は、アクチュエータにより光軸方向に移動可能とされた可動素子であることが更に好ましい。【００７６】
かかる球面収差補正素子として、光軸方向に移動可能とされた可動素子を使用することにより、光軸方向への移動量に比例して球面収差を補正することが出来るので、球面収差の補正範囲が広いという利点がある。【００７７】
更に、前記可動素子が、コリメートレンズ、カップリングレンズ、ビームエキスパンダのうちの何れかであることが好ましい。【００７８】
このような可動素子としては、光源から射出された発散光束を平行光束に変換して対物光学系に導くコリメートレンズであっても良いし、光源から射出された発散光束の発散度を小さく変換して対物光学系に導くカップリングレンズであっても良いし、複数の情報記録面を有する第１光ディスクの各々の情報記録面に対し最適なスポットを形成するために使用されるビームエキスパンダであっても良い。また、上述の可動素子を光軸方向に移動させるアクチュエータとしては、ステッピングモーターやボイスコイルアクチュエータや圧電素子を利用したアクチュエータ等を使用することが出来る。【００７９】
上述の球面収差補正素子は、液晶位相制御素子であることが好ましい態様の１つである。【００８０】
液晶位相制御素子は機械的な可動部が不要であるので、液晶位相制御素子を使用することにより、光ピックアップ装置の小型化が可能となる。液晶位相制御素子を使用して球面収差を補正する技術は、以下の文献に記載されており、公知の技術であるのでここでは詳細な説明は割愛する。【００８１】
ＯＰＴＩＣＳ  ＤＥＳＩＧＮ，Ｎｏ．２１，５０−５５（２０００）
本発明の光ピックアップ装置において、前記第１光ディスクの情報記録面上に形成されたスポットの球面収差を検出するための球面収差検出手段を有し、前記球面収差検出手段の検出結果に基づいて前記球面収差補正手段を作動させることで、前記第１光ディスクの情報記録面上に形成されたスポットの球面収差変化を補償することが好ましい態様の１つである。【００８２】
球面収差補正素子により球面収差を良好に補償するためには、球面収差検出手段により第１光ディスクの情報記録面上のスポットの球面収差を検出し、その検出結果に基づいて球面収差信号生成手段により生成された球面収差信号が小さくなるように、球面収差補正素子を作動させるのが好ましい。かかる球面収差検出手段や球面収差信号生成手段に関する技術は、以下の文献に記載されており、公知の技術であるのでここでは詳細な説明は割愛する。【００８３】
ＯＰＴＩＣＳ  ＤＥＳＩＧＮ，Ｎｏ．２６，４−９（２００２）
また、上述の光ピックアップ装置において、前記対物光学系は、少なくとも１つのプラスチックレンズを有し、前記光ピックアップ装置は、前記対物光学系近傍の温度、及び／又は、前記光ピックアップ装置内の温度を検出する温度検出手段を有し、前記温度検出手段の検出結果に基づいて前記球面収差補正手段を作動させることで、温度変化に伴う前記プラスチックレンズの球面収差変化を補償することが好ましい。【００８４】
温度変化に伴い発生するプラスチックレンズの球面収差変化は、プラスチックレンズの開口数ＮＡと光源の波長λにより決まり、ＮＡ4／λに比例して増大する。従って、対物光学系に含まれる集光素子をプラスチックレンズとする場合には、温度変化に伴う上述の球面収差変化が大きくなり、対物光学系の集光性能が劣化する。この集光性能の劣化は、光ディスクの高密度化のために対物光学系の開口数を大きくしたり、光源の波長を短くした場合により顕著になる。【００８５】
温度検出手段の検出結果に基づいて球面収差補正手段を作動させることによりプラスチックレンズの球面収差変化、即ち、対物光学系の集光性能の劣化を補償することが可能となるので、第１光ディスクに対して常に安定した記録／再生を行うことができる。【００８６】
上述の球面収差補正素子は、前記第１光束及び第２光束の共通の光路中に配置されることが更に好ましい。【００８７】
記録密度が異なる複数種類の光ディスク用の光ピックアップ装置の信頼性を向上させるためには、球面収差補正素子を第１光束と第２光束の共通の光路中に配置して、第１光ディスクに対する記録／再生時だけではなく、第２光ディスクに対する記録／再生時にも球面収差を補正する構成とするのが好ましい。【００８８】
本発明の光ピックアップ装置において、前記第１光束乃至前記第３光束のうち、少なくとも１つの光束は、２つ以上の回折構造を透過した後に前記対物光学系から射出されるとともに、前記光ピックアップ装置は、入射光束の光強度分布を変換して射出する機能を有する光強度分布変換素子を有することが好ましい態様の１つである。【００８９】
記録密度が異なる複数種類の光ディスク用の光ピックアップ装置の特性を向上させるためには、その光学系中に２つ以上の回折構造を持たせるのが好ましい。然るに、回折構造の段差部による光線のケラレや、回折構造の製造誤差等により、回折構造を透過した光束は有効径周辺の光量が光軸近傍の光量よりも低くなる。２つ以上の回折構造が光路中にある場合には、かかる周辺光量の低下が顕著になるため、アポダイゼーションにより所望のスポット径を得られない虞がある。【００９０】
入射光束の光強度分布を変換して射出する機能を有する光強度分布変換素子を配置することにより、回折構造の透過光束の周辺光量低下を補償することが可能となる。光ピックアップ装置の部品点数削減のために、この光強度分布変換素子を、他の機能を有する光学素子と一体化するのが好ましい。例えば、光源から射出された発散光束を平行光束に変換して対物光学系に導くコリメートレンズに光強度分布変換素子としての機能を持たせても良いし、光源から射出された発散光束の発散度を小さく変換して対物光学系に導くカップリングレンズに光強度分布変換素子としての機能を持たせても良いし、複数の情報記録面を有する第１光ディスクの各々の情報記録面に対し最適なスポットを形成するために使用されるビームエキスパンダに光強度分布変換素子としての機能を持たせても良い。【００９１】
また、上述の光ピックアップ装置において、前記２つ以上の回折構造を透過して前記対物光学系から射出される光束は第１光束であって、前記光強度分布変換素子は、前記第１光束の光路中に配置されることが更に好ましい。【００９２】
回折構造の輪帯幅は、この回折構造により補正する収差が大きくなるほど小さくなる。光ピックアップ装置において発生する収差は対物光学系の開口数ＮＡと光源の波長λにより決まり、開口数が大きくなるほど、及び／又は、波長が短くなるほど大きくなる。従って、回折構造の透過光束の周辺光量低下は、第１光束において最も大きくなるため、周辺光量低下を補償するための強度分布変換素子は、第１光束の光路中に配置するのが最も好ましい。【００９３】
本発明の光ピックアップ装置において、前記光ピックアップ装置は、２つの球面収差補正素子を有することが好ましい。【００９４】
上述したように、光ディスクの情報記録面上に形成されたスポットの球面収差変化は、ＮＡ4／λに比例して増大する。そのため、ブルーレイディスクのごとき、高ＮＡの対物光学系を使用する光ピックアップ装置では、球面収差の発生量が大きくなるため、１つの球面収差補正素子だけでは補正能力が追いつかずにスポットに球面収差が残存する可能性がある。球面収差の発生要因が多い光ピックアップ装置ほど球面収差の発生量の総和は大きくなり前述の問題が顕在化する。例えば、対物光学系をプラスチックレンズとした場合は温度変化に伴って発生するプラスチックレンズの球面収差変化が変化し、また、情報記録層を２層以上有する高密度光ディスクでは、層間ジャンプの際の球面収差発生が大きくなる。かかる構成の光ピックアップ装置においては、２つの球面収差補正素子により球面収差補正を行うことで、より大きな量の球面収差を補正することが可能となるので、光ピックアップ装置の性能を向上させることが可能となる。【００９５】
また、高密度光ディスクだけではなく、ＮＡの小さなＣＤに対して情報の記録／再生を行う際にも球面収差を補正する構成の場合、高密度光ディスク用の球面収差補正素子と、ＣＤ用の球面収差補正素子を共通化することは困難である。【００９６】
球面収差補正素子として液晶位相制御素子を使用する場合について説明する。ＣＤ側（λ＝７８５ｎｍ、ＮＡ＝０．４５とする）で±０．０５λＲＭＳの球面収差を、高密度光ディスク用の液晶位相制御素子で補正しようとすると、高密度光ディスク側（λ＝４０５ｎｍ、ＮＡ＝０．８５とする）では、±１．２３λＲＭＳ（＝±０．０５×｛（０．８５4／４０５）／（０．４５4／７８５）｝）の補正能力が必要となる。液晶位相制御素子で補正可能な球面収差は±０．２λＲＭＳ程度であるので、高密度光ディスク用の液晶位相制御素子をＣＤ用として併用することは不可能であり、液晶位相制御素子を使用する場合には、ＣＤ側の球面収差の補正はＣＤ専用の液晶位相制御素子により行うことが好ましい。【００９７】
また、球面収差補正素子としてアクチュエータにより光軸方向に移動可能とされた可動素子を使用する場合、ＣＤのＮＡが小さいため、所望の球面収差発生を得るために必要な可動素子の移動量が大きくなり、光ピックアップ装置が大型化する。これに対して、移動量が小さくなるように可動素子の近軸パワーを大きくした場合には、高密度光ディスク側の球面収差時に、単位量の球面収差を補正するのに必要な可動素子の移動量が大きくなるため、可動素子の位置制御が困難になるという問題が発生する。従って、可動素子を使用する場合には、ＣＤ側の球面収差の補正はＣＤ専用の可動素子で行うことが好ましい。【００９８】
以上より、２つの球面収差補正素子を搭載し、一方でＣＤ側の球面収差を行い、他方で高密度光ディスク側の球面収差補正を行う構成とすることで、高密度光ディスク側だけではなく、ＮＡの小さなＣＤ側に対しても球面収差の補正をコンパクトな構成で良好に行うことが可能となり、光ピックアップ装置の信頼性を向上出来る。【００９９】
また、上述の光ピックアップ装置において、前記２つの球面収差補正素子のうち、一方は液晶位相制御素子であって、該液晶位相制御素子は、前記第３光ディスクに対する情報の記録／再生を行う際に、前記第３光束の球面収差を補正することが更に好ましい。【０１００】
一般的に、高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤに対して互換性を有する対物光学系においては、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う際の第３倍率Ｍ３を負として、対物光学系に対して発散光束が入射する構成とすることで、高密度光ディスクとＣＤとの保護層厚さの差に起因する球面収差を補正する。然るに、対物光学系に対して発散光束が入射する構成では、対物光学系が光軸垂直方向にシフトすると光源の発光点が軸外物点となるので、トラッキング駆動によりコマ収差が発生し良好なトラッキング特性が得られないという問題がある。かかるコマ収差発生を低減し、トラッキング特性を改善するためには、第３倍率Ｍ３の絶対値を小さくする必要があるが、これにより高密度光ディスクとＣＤとの保護層厚さの差に起因する球面収差の残存が大きくなるという新たな問題が発生する。【０１０１】
そこで、第３倍率Ｍ３の絶対値を小さくすることで残存した球面収差を、液晶位相制御素子（第１球面収差補正素子）により補正する構成とすることで、高密度光ディスクとＣＤとの保護層厚さの差に起因する球面収差の補正と、トラッキング駆動によるコマ収差発生の低減を両立した。【０１０２】
更に、前記液晶位相制御素子は、前記第３光束の位相制御のみを選択的に行い、前記２つの球面収差補正素子のうち、他方の球面収差補正素子は前記第１光ディスクに対する情報の記録／再生を行う際に、前記第１光束の球面収差を補正することが好ましい。【０１０３】
ＣＤ側の球面収差補正を液晶位相制御素子により効果的に行うためには、液晶位相制御素子により第３光束の位相制御のみを選択的に行い、第１光束や第２光束の位相制御を行わない構成とするのが好ましい。このように液晶位相制御素子をＣＤ専用とすることで、ＣＤのＮＡ内での位相分布が大きくとれるので第３光束に対する球面収差の補正範囲を大きく確保出来る。その結果、第３倍率Ｍ３の絶対値を更に小さくすることが出来、トラッキング駆動によるコマ収差発生をより小さく抑えることが可能となる。更に、第２球面収差補正素子により高密度光ディスク側の球面収差補正を行う構成とすることで、ＮＡの大きな高密度光ディスクに対する情報の記録／再生時の球面収差補正を行うことが可能となる。第２球面収差補正素子としては、アクチュエータにより光軸方向に移動可能とされた可動素子としても良いし、第１球面収差補正素子とは別の液晶位相制御素子としても良い。尚、アクチュエータにより光軸方向に移動可能とされた可動素子としては、コリメートレンズ、カップリングレンズ、エキスパンダーレンズの何れであっても良い。【０１０４】
また、上述の光ピックアップ装置において、第１倍率Ｍ１及び第２倍率Ｍ２のいずれかがゼロであり、第３倍率が以下の関係を満たすことが好ましい。【０１０５】
−０．１２＜Ｍ３≦０
上述したように、第３倍率の絶対値を小さくすることで残存した球面収差を、液晶位相制御素子により補正する構成としたことで、トラッキング駆動によるコマ収差発生をより小さく抑えることが可能となるが、光ピックアップ装置をかかる構成とする場合には、第１倍率Ｍ１乃至第３倍率Ｍ３が上述の関係を満たすのが好ましい。対物光学系の第１光束及び第２光束に対する球面収差を平行光束に対して最適化することで、高密度光ディスク及びＤＶＤに対する情報の記録／再生時のトラッキング特性を良好なものにすることが可能となるとともに、第３光束に対する第３倍率Ｍ３を−０．１２＜Ｍ３≦０の関係を満たす範囲の倍率とすることで、トラッキング駆動によるコマ収差発生を小さく抑えることが可能となる。【０１０６】
上記いずれかの光ピックアップ装置を搭載した光情報記録再生装置も本発明の好ましい態様の１つである。【０１０７】
本発明の光ピックアップ装置において、前記対物光学系の第１倍率Ｍ１と第２倍率Ｍ２の差の絶対値｜ｄＭ１−Ｍ２｜が、以下の関係を満たすことが好ましい態様の１つである。【０１０８】
０＜｜ｄＭ１−Ｍ２｜＜０．０２
この条件式は、第１波長λ１の第１光束を射出する第１光源と、第２波長λ２（λ２＞λ１）の第２光束を射出する第２光源と、第３波長λ３（λ３＞λ２）の第３光束を射出する第３光源と、前記第１光束を記録密度ρ１の第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第２光束を記録密度ρ２（ρ２＜ρ１）の第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第３光束を記録密度ρ３（ρ３＜ρ２）の第３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系と、を有する光ピックアップ装置において、前記対物光学系は位相構造を有し、前記第1ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う際の前記対物光学系の倍率を第1倍率Ｍ１、前記第２ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う際の前記対物光学系の倍率を第２倍率Ｍ２、前記第３ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う際の前記対物光学系の倍率を第３倍率Ｍ３とした時、前記第１倍率Ｍ１及び第２倍率Ｍ２が満たすことが望ましい条件である。【０１０９】
例えば少なくとも第１光源と第２光源を一体化した構成とした場合、第１光源からの光束を平行光束または略平行光束として前記対物光学系に入射させるためのコリメータレンズを、前記第１光束と前記第２光束の共通光路内に有する構成とすると、前記コリメータレンズの色収差によって、光源からコリメータレンズまでの距離をそれぞれの光束について変える必要が生じ、結果、コリメータや、コリメータと対物光学系の間にビームエキスパンダを設けた場合には前記ビームエキスパンダ内の可動レンズを、光軸と平行な方向に移動させて対応する必要が出てくる。又は、コリメータレンズの色収差を、コリメータレンズに設けた回折等の位相構造を用いて補正する必要が出てくる。これら構成では、レンズ駆動の手段が必要となり装置の簡素化や小型化の妨げとなってしまったり、レンズ駆動手段の追加やレンズに位相構造を加工することで金型作成が困難となることで低コスト化の妨げとなってしまったりして問題が出てくる。【０１１０】
前記第１倍率Ｍ１と第２倍率Ｍ２の差の絶対値｜ｄＭ１−Ｍ２｜が０＜｜ｄＭ１−Ｍ２｜＜０．０２の関係を満足することで、位相構造を持たない加工の容易なコリメータレンズを移動させることなく用いることが可能となり、装置の簡素化、小型化、低コスト化を達成することが出来るので望ましい。【０１１１】
また、０＜｜ｄＭ１−Ｍ２｜＜０．０２の関係を満たす場合において、前記第１倍率Ｍ１と第２倍率Ｍ２が下記の関係を満たすことが更に好ましい態様の１つである。【０１１２】
Ｍ１＝０
―０．０２＜Ｍ２＜０
また、―０．０２＜Ｍ２＜０の関係の下限を越えた場合、レンズ倍率の絶対値が大きいことからトラッキングに際して発生するレンズシフトによるコマ収差が問題となり望ましくない。更には、第２倍率Ｍ２は、λ２＞λ１であることから通常０を越えることはなく、対物光学系での収差補正を考慮すると、−０．０１＜Ｍ２＜−０．００３、であることが望ましい。【０１１３】
また、０＜｜ｄＭ１−Ｍ２｜＜０．０２の関係を満たす場合において、前記第１倍率Ｍ１と第２倍率Ｍ２が下記の関係を満たすことも更に好ましい別の態様の１つである。【０１１４】
Ｍ２＝０
０＜Ｍ１＜０．０２
また、０＜Ｍ２＜０．０２の関係の上限を越えた場合、レンズ倍率の絶対値が大きいことからトラッキングに際して発生するレンズシフトによるコマ収差が問題となり望ましくない。【０１１５】
また、前記第１光ディスクの保護層厚をｔ１、前記第２光ディスクの保護層厚をｔ２、前記第３光ディスクの保護層厚をｔ３とした時、以下の関係を満たすように前記対物光学系の収差補正がなされたことが更に好ましい。【０１１６】
ｔ１＜ｔ２＜ｔ３   
例えば、ｔ１＝０．１ｍｍ、ｔ２＝０．６ｍｍ、ｔ３＝１．２ｍｍとして設計すれば、Ｂｌｕ−ｒａｙディスクの規格に対応した記録密度が異なる３種類のディスクに対して情報の記録及び／又は再生を適切に行うことができる対物光学系となる。この際、ｔ１を０．０８７５ｍｍに設定すれば、Ｂｌｕ−ｒａｙディスクにおいて２つの記録層を有する光情報記録媒体に対して情報の記録及び／又は再生を行うのに有利な構成となる。また、この時の各波長の光束に対する開口数ＮＡ１〜ＮＡ３は、ＮＡ１＝０．８５、ＮＡ２＝０．６０〜０．６５、ＮＡ３＝０．４５〜０．５３となる。【０１１７】
更に、前記第１光ディスクの保護層厚をｔ１、前記第２光ディスクの保護層厚をｔ２、前記第３光ディスクの保護層厚をｔ３とした時、以下の関係を満たすように前記対物光学系の収差補正がなされることが好ましい。【０１１８】
ｔ１＝ｔ２＜ｔ３   
例えば、ｔ１＝ｔ２＝０．６ｍｍ、ｔ３＝１．２ｍｍとして設計すれば、ＨＤ−ＤＶＤディスクの規格に対応した記録密度が異なる３種類のディスクに対して情報の記録及び／又は再生を適切に行うことができる対物光学系となる。この時の各波長の光束に対する開口数ＮＡ１〜ＮＡ３は、ＮＡ１＝０．６５〜０．７０、ＮＡ２＝０．６０〜０．６５、ＮＡ３＝０．４５〜０．５３となる。またここで、例えばＨＤ−ＤＶＤやＤＶＤを２層ディスクとした場合等では、ｔ１≠ｔ２となってしまうこともある。但し、その際のｔ１とｔ２の差は０．１ｍｍより小さくなり、ｔ１とｔ２はほぼ等しいと言える領域である。【０１１９】
本発明の光ピックアップ装置において、少なくとも前記第１光源からの第１光束と、前記第２光源からの第２光束について、それらの内一方の光束をコリメートする１つのコリメータレンズを、それぞれの光束の共通の光路中に用い、前記それぞれの光束を、平行光束若しくは略平行光束として前記対物光学系に入射させて用いることが好ましい。【０１２０】
前記第１光束と前記第２光束の共通光路内に配置させることで、第１光束用の光学部品と、第２光束用の光学部品を共通化することが出来るので、光ピックアップ装置の部品点数の削減、構成の簡略化が可能となり、その結果、光ピックアップ装置の製造コストを低減出来る。更に本発明における、共通の光路とは、例えば第１光源と第２光源を一体化した２波長レーザ等で２つの光源間距離に起因して発生する光路の違いレベルのことを含み、例えば２つの光源間の光軸に対して垂直な平面内における距離が０．０５〜０．２ｍｍ程度であるような場合を含むものとする。例えば光束の光軸が〜±０．１ｍｍ程度シフトしていたり、２つの光束の光軸の間でなす角度が〜±１°程度傾いていたりする場合を含む。【０１２１】
また、上記の光ピックアップ装置において、前記コリメータレンズは、固定されて用いられることが好ましい。【０１２２】
コリメータレンズを移動させず固定して用いることで、コリメータを駆動するための部材が不要となり、光ピックアップ装置の部品点数の削減、構成の簡略化が可能となり、その結果、光ピックアップ装置の製造コストを低減出来る。【０１２３】
また、上記の光ピックアップ装置において、前記コリメータレンズは、以下の関係を満たすことが更に好ましい。【０１２４】
０＜Δ２／（ｆＣＬ２＋Δ２）＜０．１    
但し、
Δ２：コリメータレンズの光ディスク側面から波長λ１と波長λ２のコリメート光束が入射した時の、コリメータレンズから結像点までのそれぞれの距離の差
ｆＣＬ２：波長λ２に対するコリメータレンズの焦点距離
条件式０＜Δ２／（ｆＣＬ２＋Δ２）＜０．１は、コリメータレンズとその移動の関係を示す条件式で、この上限を越えた場合には、コリメータの移動が大きくなりすぎて装置が増大したり、波長λ２に対する対物光学系の第２倍率Ｍ２の絶対値が大きくなってしまい、トラッキング時のレンズシフトによるコマ収差が問題となったりするので、望ましくない。【０１２５】
また、コリメータレンズの色収差は、コリメータレンズを回折レンズとすることや、第１光束と第２光束の共通の光路中に、波長分散が互いに異なる正レンズと負レンズとから構成されるダブレットレンズや、回折光学素子で構成される色収差を補正する機能を有する色収差補正素子を配置することで、低減させることが可能となる。これによって対物光学系に入射する第１光束と、対物光学系に入射する第２光束の発散度合いをほぼ同じにすることが可能となり、コリメータレンズの移動量を低減させることが可能である。しかしこのような色収差補正素子を用いると部品点数が増加したり加工が困難になったりして、装置の複雑化とコストアップを招いてしまう。それらを用いずに構成することが望ましい。【０１２６】
回折や色収差補正素子を前提としない構成で、条件式０＜Δ２／（ｆＣＬ２＋Δ２）＜０．１における更に望ましい条件は、０．００６＜Δ２／（ｆＣＬ２＋Δ２）＜０．０５、となる。【０１２７】
また、少なくとも前記第１光源と前記コリメータレンズの間に光源からの楕円光束を円形形状に変換するビーム整形光学素子を用いられることも好ましい態様の１つである。【０１２８】
少なくとも前記第１光源と前記コリメータレンズの間にビーム整形光学素子を配置することで、半導体レーザからの光の光利用効率を向上させることが出来、ピックアップの高性能化が達成される。【０１２９】
このようなビーム整形素子は、例えば１方向のみに曲率を持つシリンドリカル面形状の単玉レンズで構成されたり、２つの直交する方向について曲率半径の異なるアナモフィック面で構成したものであってもよい。【０１３０】
例えば２レーザ１パッケージや３レーザ１パッケージのような波長一体化レーザの光路中にビーム整形素子を配置した場合、２つ又は３つのレーザ発光点とビーム整形素子の位置関係が、例えばシリンドリカル面で構成されるビーム整形素子については、ビーム整形素子の面が曲率を持たない方向と、前記２つ又は３つのレーザ発光点の並び方向を一致さることが望ましく、例えばアナモフィック面で構成させるビーム整形素子については、ビーム整形素子の面が曲率の大きくなる方向と、前記２つ又は３つのレーザ発光点の並び方向を一致させることが望ましい。ビーム整形素子と２つ又は３つのレーザ発光点の位置関係を上述のようにすることで、ビーム整形素子による収差の影響をなくす、又は低減することが可能となる。【０１３１】
しかし、レーザ発光点の並びと、半導体レーザの楕円光束長軸方向の関係によっては上記の限りではなく、ビーム整形素子でビーム整形する方向と半導体レーザ楕円光束の向きを所望のものとして複数光源に対応しなければならない。【０１３２】
上記の光ピックアップ装置において、前記光ディスクの情報記録面からの反射光を検出するための光検出部において、前記光検出部が、少なくとも前記第１光源からの第１光束と、前記第２光源からの第２光束について、共通のものを用いることが好ましい。【０１３３】
光検出部を共用のものとすることにより、部品点数の削減による装置の簡素化と低コスト化に効果があり望ましい。【０１３４】
また、上記の光ピックアップ装置において、前記第１光ディスクの保護層の表面から前記第１光源までの距離及び前記第２光ディスクの保護層の表面から前記第２光源までの距離が同じであることが好ましい。【０１３５】
第１光ディスクの保護層の表面から第１光源までの距離と第２光ディスクの保護層の表面から第２光源までの距離を同じとすることで、例えば第1光源と第2光源を、例えば第１光束を発生する発光点と第２光束を発生する発光点を同一の基板上に形成した光源ユニットとしたり、例えば第１光束を発生する半導体チップと第２光束を発生する半導体チップとを１つの筐体内に納めた光源ユニットしたりすることで、２つの光源を一体化した２レーザー１パッケージや、更には第３光源も一体化した３レーザー１パッケージを用いた場合に、光源から光ディスクまでの距離を光ディスクの種類によって変えないで済むので、ある種類の光ディスクから、それと異なる種類の光ディスクへ使用状態を変える時に光ディスク位置やその他コリメータ等を移動させず対応可能となる。これらの移動機構なしで複数の光ディスクに対応できることから、装置の簡素化と低コスト化に効果がある。【０１３６】
また上記の光ピックアップ装置において、少なくとも前記第１光源からの第１光束と、前記第２光源からの第２光束について、それらの内一方の光束をコリメートする１つのコリメータレンズを、それぞれの光束の共通の光路中に用い、前記第１光ディスクの保護層の表面から前記コリメータレンズまでの距離及び前記第２光ディスクの保護層の表面から前記コリメータレンズまでの距離が同じであることが好ましい。【０１３７】
第１光ディスクの保護層の表面からコリメータレンズまでの距離、及び第２光ディスクの保護層の表面からコリメータレンズまでの距離を同じとすることで、ある種類の光ディスクから、それと異なる種類の光ディスクへ使用状態を変える時に、光ディスクの保護層の表面からコリメータレンズまでの距離を同じくした光源について、それらで共通のコリメータを用いながらそれを移動させず対応することが可能となる。コリメータの移動機構なしで複数の光ディスクに対応できることから、装置の簡素化と低コスト化に効果がある。【０１３８】
本発明の光ピックアップ装置において、前記対物光学系の第３倍率Ｍ３が、以下の関係を満たすことも好ましい態様の１つである。【０１３９】
−０．０３＜Ｍ３＜０  
この条件式は、第１波長λ１の第１光束を射出する第１光源と、第２波長λ２（λ２＞λ１）の第２光束を射出する第２光源と、第３波長λ３（λ３＞λ２）の第３光束を射出する第３光源と、前記第１光束を記録密度ρ１の第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第２光束を記録密度ρ２（ρ２＜ρ１）の第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第３光束を記録密度ρ３（ρ３＜ρ２）の第３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系と、を有する光ピックアップ装置において、前記対物光学系は位相構造を有し、前記第1ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う際の前記対物光学系の倍率を第1倍率Ｍ１、前記第２ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う際の前記対物光学系の倍率を第２倍率Ｍ２、前記第３ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う際の前記対物光学系の倍率を第３倍率Ｍ３とした時、前記第３倍率Ｍ３が満たすことが望ましい条件である。【０１４０】
例えば第１光源、第２光源、第3光源、の全ての光源を一体化した3レーザ1パッケージ構成とした場合や第２光源、第3光源を一体化した２レーザ１パッケージ構成とした場合に、例えば３レーザ１パッケージにおいては、第１光源からの光束を平行光束または略平行光束として前記対物光学系に入射させるためのコリメータレンズを、前記第１光束及至前記第３光束の共通光路内に有する構成とすると、第１光束及至第３光束の第１倍率Ｍ１及至第３倍率Ｍ３をＭ１＝Ｍ２＝Ｍ３＝０にしようとした場合に、前記コリメータレンズの色収差によって、光源からコリメータレンズまでの距離をそれぞれの光束について変える必要が生じ、結果、コリメータや、コリメータと対物光学系の間にビームエキスパンダを設けた場合には前記ビームエキスパンダ内の可動レンズを、光軸と平行な方向に移動させて対応する必要が出てくる。又は、コリメータレンズの色収差を、コリメータレンズに設けた回折等の位相構造を用いて補正する必要が出てくる。【０１４１】
これら構成では、レンズ駆動の手段が必要となり装置の簡素化や小型化の妨げとなってしまったり、コリメータレンズに位相構造を加工することで、金型作成が困難となり低コスト化の妨げとなってしまったりする、等の問題が出てくる。【０１４２】
また第２光源、第３光源を一体化した２レーザ１パッケージにおいては、第２光源からの光束を平行光束または略平行光束として前記対物光学系に光束を入射させるためのコリメータレンズを、前記第２光束と前記第３光束の共通光路内に有する構成とすると、例えば第２光束と第３光束の第２倍率Ｍ２、第３倍率Ｍ３をＭ２＝Ｍ３＝０にしようとした場合に、前記コリメータレンズの色収差によって、光源からコリメータレンズまでの距離をそれぞれの光束について変える必要が生じ、結果、コリメータレンズや、コリメータレンズと対物光学系の間にビームエキスパンダを設けた場合には、前記ビームエキスパンダ内の可動レンズを、光軸と平行な方向に移動させて対応する必要が出てくる。又は、コリメータレンズの色収差を、コリメータレンズに設けた回折等の位相構造を用いて補正する必要が出てくる。これら構成においても、レンズ駆動の手段が必要となり装置の簡素化や小型化の妨げとなってしまったり、レンズ駆動手段の追加やレンズに位相構造を加工することで金型作成が困難となることで低コスト化の妨げとなってしまったりして問題が出てくる。【０１４３】
第３倍率Ｍ３が条件式−０．０３＜Ｍ３＜０を満足することで、位相構造を持たない加工の容易なコリメータレンズを移動させることなく用いることが可能となり、装置の簡素化、小型化、低コスト化を達成することが出来るので望ましい。【０１４４】
また、条件式−０．０３＜Ｍ３＜０の下限を越えた場合、レンズ倍率の絶対値が大きいことからトラッキングに際して発生するレンズシフトによるコマ収差が問題となり望ましくない。更には、第３倍率Ｍ３は、λ3＞λ２＞λ１であることから通常０を越えることはなく、対物光学系での収差補正を考慮すると、−０．０１５＜Ｍ３＜−０．００３、であることが望ましい。【０１４５】
更に上述の光ピックアップ装置において、前記第１光ディスクの保護層厚をｔ１、前記第２光ディスクの保護層厚をｔ２、前記第３光ディスクの保護層厚をｔ３とした時、以下の関係を満たすように対物光学系の収差補正がなされたことが好ましい。【０１４６】
ｔ１＜ｔ２＜ｔ３   
例えば、ｔ１＝０．１ｍｍ、ｔ２＝０．６ｍｍ、ｔ３＝１．２ｍｍとして設計すれば、Ｂｌｕ−ｒａｙディスクの規格に対応した記録密度が異なる３種類のディスクに対して情報の記録及び／又は再生を適切に行うことができる対物光学系となる。この際、ｔ１を０．０８７５ｍｍに設定すれば、Ｂｌｕ−ｒａｙディスクにおいて２つの記録層を有する光情報記録媒体に対して情報の記録及び／又は再生を行うのに有利な構成となる。また、この時の各波長の光束に対する開口数ＮＡ１〜ＮＡ３は、ＮＡ１＝０．８５、ＮＡ２＝０．６０〜０．６５、ＮＡ３＝０．４５〜０．５３となる。【０１４７】
また、前記第１光ディスクの保護層厚をｔ１、前記第２光ディスクの保護層厚をｔ２、前記第３光ディスクの保護層厚をｔ３とした時、以下の関係を満たすように対物光学系の収差補正がなされたことが好ましい。【０１４８】
ｔ１＝ｔ２＜ｔ３   
例えば、ｔ１＝ｔ２＝０．６ｍｍ、ｔ３＝１．２ｍｍとして設計すれば、ＨＤ−ＤＶＤディスクの規格に対応した記録密度が異なる３種類のディスクに対して情報の記録及び／又は再生を適切に行うことができる対物光学系となる。この時の各波長の光束に対する開口数ＮＡ１〜ＮＡ３は、ＮＡ１＝０．６５〜０．７０、ＮＡ２＝０．６０〜０．６５、ＮＡ３＝０．４５〜０．５３となる。またここで、例えばＨＤ−ＤＶＤやＤＶＤを２層ディスクとした場合等では、ｔ１≠ｔ２となってしまうこともある。但し、その際のｔ１とｔ２の差は０．１ｍｍより小さくなり、ｔ１とｔ２はほぼ等しいと言える領域である。【０１４９】
上記の光ピックアップ装置において、前記コリメータレンズが前記第１光源からの第１光束と、前記第２光源からの第２光束の共通の光路に配置され、前記対物光学系の第１倍率Ｍ１及び第２倍率Ｍ２の一方をゼロとすることが更に好ましい。【０１５０】
ここで、「共通の光路」とは、２つの光束の光軸がほぼ同じ状態であることを含み、例えば２つの光源間の光軸に対して垂直な平面内における距離が０．０５〜０．２ｍｍ程度であるような場合を含む。例えば光束の光軸が〜±０．１ｍｍ程度シフトしていたり、２つの光束の光軸の間でなす角度が〜±１°程度傾いていたりする時のことを含む。【０１５１】
これにより、コリメータレンズ部品の共通化で部品点数を減らすことができ、装置の簡素化と低コスト化に効果がある。その際、それぞれの光束を、平行光束、略平行光束として前記対物光学系に入射させて用いることによって、トラッキング時のレンズシフトでコマ収差をほとんど発生しない構成と出来るので望ましい。【０１５２】
上記の光ピックアップ装置においても、前記コリメータレンズは、固定されて用いられることが更に好ましい。【０１５３】
コリメータレンズを移動させず固定で用いることで、移動機構がないことから装置の簡素化と低コスト化に効果がある。【０１５４】
更に上記の光ピックアップ装置において、前記コリメータレンズは、以下の関係を満たすことが好ましい。【０１５５】
０＜Δ３／（ｆＣＬ３＋Δ３）＜０．１   
但し、
Δ３：コリメータレンズの光ディスク側面から波長λ１と波長λ３のコリメート光束が入射した時の、コリメータレンズから結像点までのそれぞれの距離の差
ｆＣＬ３：波長λ３に対するコリメータレンズの焦点距離
条件式０＜Δ３／（ｆＣＬ３＋Δ３）＜０．１は、コリメータレンズとその移動の関係を示す条件式で、この上限を越えた場合には、コリメータの移動が大きくなりすぎて装置が増大したり、波長λ３に対する対物光学系の第３倍率Ｍ３の絶対値が大きくなってしまい、トラッキング時のレンズシフトによるコマ収差が問題となったりするので、望ましくない。【０１５６】
また、コリメータレンズの色収差は、コリメータレンズを回折レンズとすることや、第１光束、及び／又は第２光束と第3光束の共通の光路中に、波長分散が互いに異なる正レンズと負レンズとから構成されるダブレットレンズや、回折光学素子で構成される色収差を補正する機能を有する色収差補正素子を配置することで、低減させることが可能となる。これによって対物光学系に入射する第１光束、及び／又は第２光束と、対物光学系に入射する第３光束の発散度合いをほぼ同じにすることが可能となり、コリメータレンズの移動量を低減させることが可能である。しかしこのような色収差補正素子を用いると部品点数が増加したり加工が困難になったりして、装置の複雑化とコストアップを招いてしまう。それらを用いずに構成することが望ましい。【０１５７】
回折や色収差補正素子を前提としない構成で、条件式０＜Δ３／（ｆＣＬ３＋Δ３）＜０．１における更に望ましい条件は、０．００５＜Δ３／（ｆＣＬ３＋Δ３）＜０．０６、となる。【０１５８】
上記の光ピックアップ装置においては、少なくとも前記第１光源と前記コリメータレンズの間に光源からの楕円光束を円形形状に変換するビーム整形光学素子を用いられることが好ましい。【０１５９】
少なくとも前記第１光源と前記コリメータレンズの間にビーム整形光学素子を配置することで、半導体レーザからの光の光利用効率を向上させることが出来、ピックアップの高性能化が達成される。【０１６０】
このようなビーム整形素子は、例えば１方向のみに曲率を持つシリンドリカル面形状の単玉レンズで構成されたり、２つの直交する方向について曲率半径の異なるアナモフィック面で構成したものであったりする。【０１６１】
本実施例において用いている構成のように、例えば２レーザ1パッケージや３レーザ1パッケージのような波長一体化レーザの光路中にビーム整形素子を配置した場合、２つ又は３つのレーザ発光点とビーム整形素子の位置関係が、例えばシリンドリカル面で構成されるビーム整形素子については、ビーム整形素子の面が曲率を持たない方向と、前記２つ又は３つのレーザ発光点の並び方向を一致さることが望ましく、例えばアナモフィック面で構成させるビーム整形素子については、ビーム整形素子の面が曲率の大きくなる方向と、前記2つ又は３つのレーザ発光点の並び方向を一致させることが望ましい。ビーム整形素子と2つ又は３つのレーザ発光点の位置関係を上述のようにすることで、ビーム整形素子による収差の影響をなくす、又は低減することが可能となる。【０１６２】
しかし、レーザ発光点の並びと、半導体レーザの楕円光束長軸方向の関係によっては上記の限りではなく、ビーム整形素子でビーム整形する方向と半導体レーザ楕円光束の向きを所望のものとして複数光源に対応しなければならない。【０１６３】
本発明の光ピックアップ装置において、光ディスクの情報記録面からの反射光を検出するための光検出部において、前記光検出部が、前記第１光源からの第１光束と、前記第２光源からの第２光束と、前記第３光源からの第３光束の内、少なくとも２つの光束について、共通のものを用いることも好ましい態様の１つである。【０１６４】
光検出部を共用のものとすることにより、部品点数の削減による装置の簡素化と低コスト化に効果があり望ましい。【０１６５】
本発明の光ピックアップ装置において、前記第１光ディスクの保護層の表面から第１光源までの距離、前記第２光ディスクの保護層の表面から第２光源までの距離及び前記第３光ディスクの保護層の表面から第３光源までの距離の内、少なくとも２つが同じであることも好ましい態様の１つである。【０１６６】
第１光ディスクの保護層の表面から第１光源までの距離と第２光ディスクの保護層の表面から第２光源まで、又は第３光ディスクの保護層の表面から第３光源までの距離を同じとすることで、例えば第1光源及至第３光源の内の少なくとも2つの光源を、例えば第１光束を発生する発光点と第２光束を発生する発光点を同一の基板上に形成した光源ユニットとしたり、例えば第１光束を発生する半導体チップと第２光束を発生する半導体チップとを１つの筐体内に納めた光源ユニットしたりすることで、２つの光源を一体化した2レーザー１パッケージや、更にはこれを第2光束と第3光束とした２レーザー1パッケージ、第3光源も一体化した3レーザー1パッケージ、を用いた場合に、光源から光ディスクまでの距離を光ディスクの種類によって変えないで済むので、ある種類の光ディスクから、それと異なる種類の光ディスクへ使用状態を変える時に光ディスク位置やその他コリメータ等を移動させず対応可能となる。これらの移動機構なしで複数の光ディスクに対応できることから、装置の簡素化と低コスト化に効果がある。【０１６７】
また、上記の光ピックアップ装置において、前記第１光ディスクの保護層の表面からコリメータレンズまでの距離、前記第２光ディスクの保護層の表面からコリメータレンズまでの距離及び前記第３光ディスクの保護層の表面からコリメータレンズまでの距離の内、少なくとも２つが同じであることが好ましい。【０１６８】
第１光ディスクの保護層の表面からコリメータレンズまでの距離、第２光ディスクの保護層の表面からコリメータレンズまでの距離、及び第３光ディスクの保護層の表面からコリメータレンズまでの距離の内少なくとも２つについて同じとすることで、ある種類の光ディスクから、それと異なる種類の光ディスクへ使用状態を変える時に、光ディスクの保護層の表面からコリメータレンズまでの距離を同じくした少なくとも２つの光源について、それらで共通のコリメータを用いながらそれを移動させず対応することが可能となる。コリメータの移動機構なしで複数の光ディスクに対応できることから、装置の簡素化と低コスト化に効果がある。【０１６９】
本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しつつ説明する。
[第１の実施の形態]
図５は、高密度光ディスクＨＤ（第１光ディスク）とＤＶＤ（第２光ディスク）とＣＤ（第３光ディスク）との何れに対しても、簡略な構成で適切に情報の記録／再生を行える第１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。高密度光ディスクＨＤの光学的仕様は、第１波長λ１＝４０８ｎｍ、第１保護層ＰＬ１の厚さｔ１＝０．０８７５ｍｍ、開口数ＮＡ１＝０．８５であり、ＤＶＤの光学的仕様は、第２波長λ２＝６５８ｎｍ、第２保護層ＰＬ２の厚さｔ２＝０．６ｍｍ、開口数ＮＡ２＝０．６０であり、ＣＤの光学的仕様は、第３波長λ３＝７８５ｎｍ、第３保護層ＰＬ３の厚さｔ３＝１．２ｍｍ、開口数ＮＡ３＝０．４５である。【０１７０】
第１光ディスク〜第３光ディスクの記録密度（ρ１〜ρ３）は、ρ３＜ρ２＜ρ１となっており、第１光ディスク〜第３光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う際の、対物光学系ＯＢＪの倍率（第１倍率Ｍ１〜第３倍率Ｍ３）は、Ｍ１＝Ｍ２＝０、−０．１７＜Ｍ３＜−０．０２５となっている。但し、波長、保護層の厚さ、開口数、記録密度及び倍率の組合せはこれに限られない。【０１７１】
光ピックアップ装置ＰＵ１は、高密度光ディスクＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され４０８ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する第１の発光点ＥＰ１（第１光源）と、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され６５８ｎｍのレーザ光束（第２光束）を射出する第２の発光点ＥＰ２（第２光源）と、高密度光ディスクＨＤの情報記録面ＲＬ１からの反射光束を受光する第１の受光部ＤＳ１と、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２からの反射光束を受光する第２の受光部ＤＳ２と、プリズムＰＳとから構成された高密度光ディスクＨＤ／ＤＶＤ用レーザモジュールＬＭ１、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され７８５ｎｍのレーザ光束（第３光束）を射出する赤外半導体レーザＬＤ３（第３光源）と光検出器ＰＤ３とが一体化されたＣＤ用モジュールＭＤ１、その光学面上に位相構造としての回折構造が形成された収差補正素子Ｌ１とこの収差補正素子Ｌ１を透過したレーザ光束を情報記録面ＲＬ１、ＲＬ２，ＲＬ３上に集光させる機能を有する両面が非球面とされた集光素子Ｌ２とから構成された対物光学系ＯＢＪ、開口制限素子ＡＰ、２軸アクチュエータＡＣ１、１軸アクチュエータＡＣ２、高密度光ディスクＨＤの開口数ＮＡ１に対応した絞りＳＴＯ、偏光ビームスプリッタＢＳ、コリメートレンズＣＯＬ（可動素子）、カップリングレンズＣＵＬ、ビーム整形素子ＳＨとから構成されている。【０１７２】
光ピックアップ装置ＰＵ１において、高密度光ディスクＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、高密度光ディスクＨＤ／ＤＶＤ用レーザモジュールＬＭ１を作動させて第1の発光点ＥＰ１を発光させる。第1の発光点ＥＰ１から射出された発散光束は、図５において実線でその光線経路を描いたように、プリズムＰＳで反射され、ビーム整形素子ＳＨを透過することにより、その断面形状が楕円形から円形に整形され、コリメートレンズＣＯＬを経て平行光束とされた後、偏光ビームスプリッタＢＳを透過し、絞りＳＴＯにより光束径が規制され、開口制限素子ＡＰを透過し、対物光学系ＯＢＪによって第１保護層ＰＬ１を介して情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。対物光学系ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。情報記録面ＲＬ１で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＢＪ、開口制限素子ＡＰ、偏光ビームスプリッタＢＳを透過し、コリメートレンズＣＯＬによって収斂光束とされ、ビーム整形素子ＳＨを透過した後、プリズムＰＳ内部で２回反射され受光部ＤＳ１に集光する。そして、受光部ＤＳ１の出力信号を用いて高密度光ディスクＨＤに記録された情報を読み取ることができる。【０１７３】
また、光ピックアップ装置ＰＵ１においてＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、第２光束が平行光束の状態でコリメートレンズＣＯＬから射出されるように、対物光学系ＯＢＪとコリメートレンズＣＯＬとの間の距離が、高密度光ディスクＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合よりも小さくなるように１軸アクチュエータＡＣ２によりコリメートレンズＣＯＬを移動させる。その後、対物光学系ＯＢＪと第１高密度光ディスクＨＤ／ＤＶＤ用レーザモジュールＬＭ１を作動させて第２の発光点ＥＰ２を発光させる。第２の発光点ＥＰ２から射出された発散光束は、図５において点線でその光線経路を描いたように、プリズムＰＳで反射され、ビーム整形素子ＳＨを透過することにより、その断面形状が楕円形から円形に整形され、コリメートレンズＣＯＬを経て平行光束とされた後、偏光ビームスプリッタＢＳを透過し、開口制限素子ＡＰを透過し、対物光学系ＯＢＪによって第２保護層ＰＬ２を介して情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。対物光学系ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。情報記録面ＲＬ２で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＢＪ、開口制限素子ＡＰ、偏光ビームスプリッタＢＳを透過し、コリメートレンズＣＯＬによって収斂光束とされ、ビーム整形素子ＳＨを透過した後、プリズムＰＳ内部で２回反射され受光部ＤＳ２に集光する。そして、受光部ＤＳ２の出力信号を用いてＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。
また、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図５において二点鎖線でその光線経路を描いたように、ＣＤ用モジュールＭＤ１を作動させて赤外半導体レーザＬＤ３を発光させる。赤外半導体レーザＬＤ３から射出された発散光束は、カップリングレンズＣＵＬにより発散角が変換された後、偏光ビームスプリッタＢＳにより反射され、開口制限素子ＡＰにより光束径が規制され、対物光学系ＯＢＪによって第３保護層ＰＬ３を介して情報記録面ＲＬ３上に形成されるスポットとなる。対物光学系ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。情報記録面ＲＬ３で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＢＪ、開口制限素子ＡＰを透過した後、偏光ビームスプリッタＢＳにより反射され、カップリングレンズＣＵＬにより発散角が変換され、ＣＤ用モジュールＭＤ１の光検出器ＰＤ３の受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤ３の出力信号を用いてＣＤに記録された情報を読み取ることができる。【０１７４】
次に、対物光学系ＯＢＪの構成について説明する。収差補正素子Ｌ１は、ｄ線での屈折率ｎｄが１．５０９１であり、アッベ数νｄが５６．５のプラスチックレンズであり、λ１に対する屈折率は１．５２４２、λ２に対する屈折率は１．５０６４、λ３に対する屈折率は１．５０５０である。また、集光素子Ｌ２は、ｄ線での屈折率ｎｄが１．５４３５であり、アッベ数νｄが５６．３のプラスチックレンズである。また、それぞれの光学機能部（第１光束が通過する、収差補正素子Ｌ１と集光素子Ｌ２の領域）の周囲には、光学機能部と一体に成形されたフランジ部ＦＬ１、ＦＬ２を有し、かかるフランジ部ＦＬ１、ＦＬ２の一部同士を接合することで一体化されている。【０１７５】
尚、収差補正素子L１と集光素子L２とを一体化する場合には、別部材の鏡枠を介して両者を一体化してもよい。【０１７６】
収差補正素子Ｌ１の半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１は、図６に示すように、ＮＡ２内の領域に対応する光軸を含む第１領域ＡＲＥＡ１と、ＮＡ２からＮＡ１までの領域に対応する第２領域ＡＲＥＡ２とに分割されており、第１領域ＡＲＥＡ１には、図３に示したような、その内部に階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造（以下、この回折構造を「回折構造ＨＯＥ」という。）が形成されている。【０１７７】
第１領域ＡＲＥＡ１に形成された回折構造ＨＯＥにおいて、各輪帯内に形成された階段構造の深さＤは、Ｄ・（Ｎ−１）／λ１＝２・ｑで算出される値に設定され、各輪帯内の分割数Ｐは５に設定されている。但し、λ１は第1の発光点ＥＰ１から射出されるレーザ光束の波長をミクロン単位で表したものであり（ここでは、λ１＝０．４０８μｍ）、ｑは自然数である。【０１７８】
光軸方向の深さＤがこのように設定された階段構造に対して、第１波長λ１の第１光束が入射した場合、隣接する階段構造間では２×λ１（μｍ）の光路差が発生し、第１光束は実質的に位相差が与えられないので回折されずにそのまま透過する（本明細書においては「０次回折光」という。）。【０１７９】
また、この階段構造に対して、第３波長λ３（ここでは、λ３＝０．７８５μｍ）の第３光束が入射した場合、隣接する階段構造間では（２×λ１／λ３）×λ３（μｍ）の光路差が発生する。第３波長λ３はλ１の略２倍であるので、隣接する階段構造間では略１×λ３（μｍ）の光路差が発生し、第３光束も第１光束と同様に、実質的に位相差が与えられないので回折されずにそのまま透過する（０次回折光）。【０１８０】
一方、この階段構造に対して、第２波長λ２（ここでは、λ２＝０．６５８μｍ）の第２光束が入射した場合、隣接する階段構造間では２×０．４０８×（１．５０６４−１）／（１．５２４２−１）−０．６５８＝０．１３（μｍ）の光路差が発生する。各輪帯内の分割数Ｐは５に設定されているため、隣接する輪帯同士で第２波長λ２の１波長分の光路差が生じることになり（０．１３×５＝０．６５≒１×０．６５８）、第２光束は＋１次の方向に回折する（＋１次回折光）。このときの第２光束の＋１次回折光の回折効率は、８７．５％となるが、ＤＶＤに対する情報の記録／再生には十分な光量である。【０１８１】
集光素子L２は、第１波長λ１と倍率Ｍ１＝０と第１保護層ＰＬ１との組合せに対して球面収差が最小となるように設計されている。そのため、本実施の形態のように、第１光束に対する第１倍率Ｍ１と、第２光束に対する第２倍率Ｍ２とを同じとする場合、第１保護層ＰＬ１と、第２保護層ＰＬ２の厚さの違いにより、集光素子L２と第２保護層ＰＬ２とを透過した第２光束の球面収差は補正過剰方向となってしまう。【０１８２】
回折構造ＨＯＥの各輪帯の幅は、第２光束が入射した場合に、回折作用により＋１次回折光に対して補正不足方向の球面収差が付加されるように設定されている。回折構造ＨＯＥによる球面収差の付加量と、第１保護層ＰＬ１と第２保護層ＰＬ２との厚みの差により発生する補正過剰方向の球面収差とが互いに相殺することで、回折構造ＨＯＥと第２保護層ＰＬ２とを透過した第２光束はＤＶＤの情報記録面ＲＬ２上で良好なスポットを形成する。【０１８３】
更に、収差補正素子Ｌ１の光ディスク側の光学面Ｓ２は、図６に示すように、ＮＡ２内の領域に相当する光軸を含む第３領域ＡＲＥＡ３と、ＮＡ２からＮＡ１までの領域に相当する第４領域ＡＲＥＡ４とに分割されており、図１に示したような、光軸を含む断面形状が鋸歯形状の複数の輪帯から構成された回折構造が、それぞれ、第３領域ＡＲＥＡ３と第４領域ＡＲＥＡ４に形成されている。以下、第３領域ＡＲＥＡ３、第４領域ＡＲＥＡ４に形成された回折構造をそれぞれ回折構造ＤＯＥ１、ＤＯＥ２という。【０１８４】
回折構造ＤＯＥ１、ＤＯＥ２は、青紫色領域における対物光学系ＯＢＪの色収差と、温度変化に伴う球面収差変化を抑制するための構造である。【０１８５】
回折構造ＤＯＥ１において、光軸に最も近い段差の高さｄ１は、波長３９０ｎｍ（収差補正素子Ｌ１の、波長３９０ｎｍに対する屈折率は１．５２７３である）に対して回折効率が１００％となるように設計されている。このように段差の深さが設定された回折構造ＤＯＥ１に対して、第１光束が入射すると、＋２次回折光が９６．８％の回折効率で発生し、第２光束が入射すると、＋１次回折光が９３．９％の回折効率で発生し、第３光束が入射すると、＋１次回折光が９９．２％の回折効率で発生するので、何れの波長領域において十分な回折効率が得られるとともに、青紫色領域で色収差を補正した場合でも、第２光束及び第３光束の波長領域における色収差補正が過剰になりすぎない。【０１８６】
一方、回折構造ＤＯＥ２は、第１波長λ１に対して最適化されているため、回折構造ＤＯＥ２に対して、第１光束が入射すると、＋２次回折光が１００％の回折効率で発生する。【０１８７】
本実施の形態における対物光学系ＯＢＪでは、回折構造ＤＯＥ１を波長３９０ｎｍに対して最適化することで、第１光束乃至第３光束に対して回折効率を振り分けるようにしたが、回折構造ＤＯＥ１においても回折構造ＤＯＥ２と同様に、第１波長λ１に対して最適化することで、第１光束の回折効率を重視した構成としても良い。【０１８８】
さらに、回折構造ＤＯＥ１、ＤＯＥ２は、青紫色領域において、入射光束の波長が長くなった場合に、球面収差が補正不足方向に変化し、入射光束の波長が短くなった場合に、球面収差が補正過剰方向に変化するような球面収差の波長依存性を有する。これにより、環境温度変化に伴い集光素子で発生する球面収差変化を相殺することで、高ＮＡのプラスチックレンズである対物光学系ＯＢＪの使用可能な温度範囲を広げている。【０１８９】
本実施の形態の収差補正素子Ｌ１では、半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１に回折構造ＨＯＥを形成し、光ディスク側の光学面Ｓ２に回折構造ＤＯＥを形成した構成としたが、これとは、逆に、光学面Ｓ１に回折構造ＤＯＥを形成し、光学面Ｓ２に回折構造ＨＯＥを形成した構成としてもよい。【０１９０】
また、本実施の形態の対物光学系ＯＢＪは、無限遠物点に対して正弦条件が補正された光学系であるため、有限物点に対する正弦条件を満足していない。そのため、ＣＤに対する情報の記録／再生を行う場合のように、対物光学系ＯＢＪに対して発散光束が入射する場合には、対物光学系ＯＢＪがトラッキングすると、赤外半導体レーザＬＤ３の発光点が軸外物点となるために、コマ収差が発生する。【０１９１】
カップリングレンズＣＵＬは、かかるコマ収差を低減させる機能を有するコマ収差補正素子であって、対物光学系ＯＢＪの光軸上に赤外半導体レーザＬＤ３の発光点が位置する状態で第３光束が通過する有効径内では、球面収差が回折限界以下となるように補正され、この有効径の外側では、補正過剰方向に球面収差が発生するように設計されている。【０１９２】
これにより、対物光学系ＯＢＪがトラッキングした場合には、第３光束は、大きな球面収差を持つように設計された領域を通過するので、カップリングレンズＣＵＬと対物光学系ＯＢＪを透過した第３光束にはコマ収差が付加される。カップリングレンズＣＵＬの有効径より外側の球面収差の方向と大きさは、このコマ収差と、赤外半導体レーザＬＤ３の発光点が軸外物点となることに起因するコマ収差とが相殺されるように決定されている。【０１９３】
このように設計されたカップリングレンズＣＵＬと組合せて使用することで、有限物点に対する正弦条件を満たしていない対物光学系ＯＢＪのＣＤに対するトラッキング特性を良好なものとすることが可能となる。【０１９４】
なお、コマ収差補正素子としてのカップリングレンズＣＵＬを設けずに、対物光学系ＯＢＪのトラッキングに同期して対物レンズＯＢＪをチルト駆動させることで、対物光学系ＯＢＪのトラッキングにより発生するコマ収差とチルト駆動した場合に発生するコマ収差とを相殺させる構成としても良い。対物光学系ＯＢＪを、チルト駆動させる方法としては、３軸アクチュエータによりチルト駆動させることで、対物光学系ＯＢＪのトラッキングにより発生するコマ収差とチルト駆動した場合に発生するコマ収差とを相殺させる構成としても良い。【０１９５】
また、２軸アクチュエータにおいて、光ディスクから近い側と光ディスクから遠い側との上下２段で配置された、ボビンを固定部に保持するためのサスペンションのばね剛性を、上側と下側とで異ならせておくことで、トラッキング量に対応した所定量だけ対物光学系ＯＢＪをチルトさせることが可能となる。２軸アクチュエータをこのような構成とすることで、対物光学系ＯＢＪのトラッキングにより発生するコマ収差とチルトした場合に発生するコマ収差とを相殺させる構成としても良い。【０１９６】
また、対物光学系ＯＢＪのトラッキングに同期させて、２軸アクチュエータによりコリメートレンズＣＯＬを光軸垂直方向に駆動させることで、対物光学系ＯＢＪのＣＤに対するトラッキング特性を良好なものとする構成としてもよい。【０１９７】
また、コリメートレンズＣＯＬは、１軸アクチュエータＡＣ２により光軸方向にその位置が変移可能であるように構成されており、上述したように、第１波長λ１と第２波長λ２との間の色収差を吸収し、何れの波長の光束も平行光束の状態でコリメートレンズＣＯＬから射出することが出来る。更に、高密度光ディスクＨＤに対する情報の記録／再生時にコリメートレンズＣＯＬを光軸方向に変移させることで、高密度光ディスクＨＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されたスポットの球面収差を補正することが可能となるので、高密度光ディスクＨＤに対して常に良好な記録／再生特性を維持することができる。【０１９８】
コリメートレンズＣＯＬの位置調整により補正する球面収差の発生原因は、例えば、青紫色半導体レーザＬＤ１の製造誤差による波長ばらつき、温度変化に伴う対物光学系ＯＢＪの屈折率変化や屈折率分布、２層ディスク、４層ディスク等の多層ディスクに対する記録／再生時における層間のフォーカスジャンプ、保護層ＰＬ１の製造誤差による厚みばらつきや厚み分布、等である。【０１９９】
以上の説明では、高密度光ディスクＨＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されたスポットの球面収差を補正する場合について説明したが、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２上に形成されたスポットの球面収差をコリメートレンズＣＯＬの位置調整により補正するようにしても良い。【０２００】
また、本実施の形態では、ＮＡ３に対応した開口制限行うための開口素子として、接合部材Ｂを介して対物光学系ＯＢＪと一体化された開口制限素子ＡＰを備えている。そして、２軸アクチュエータＡＣ１により、開口制限素子ＡＰと対物光学系ＯＢＪとを一体にトラッキング駆動させるようになっている。【０２０１】
開口制限素子ＡＰの光学面上には、透過率の波長選択性を有する波長選択フィルタＷＦが形成されている。この波長選択フィルタＷＦは、ＮＡ３内の領域では第１波長λ１乃至第３波長λ３の全ての波長を透過させ、ＮＡ３からＮＡ１の領域では第３波長λ３のみを遮断し、第１波長λ１及び第２波長λ２を透過する透過率の波長選択性を有しているので、かかる波長選択性によりＮＡ３に対応した開口制限を行うことができる。【０２０２】
なお、収差補正素子Ｌ１の光学機能面上に波長選択フィルタＷＦを形成してもよく、あるいは、集光素子Ｌ２の光学機能面上に形成してもよい。【０２０３】
また、回折構造ＨＯＥはＮＡ２内に対応する第１領域ＡＲＥＡ１内に形成されているので、第２領域ＡＲＥＡ２を通過する第２光束はＤＶＤの情報記録面上ＲＬ２上へのスポット形成に寄与しないフレア成分となる。これは、対物光学系ＯＢＪがＮＡ２に対する開口制限機能を有しているのと透過であり、この機能によりＮＡ２に対応した開口制限が行われる。【０２０４】
また、開口の制限方法としては、波長選択フィルタＷＦを利用する方法だけでなく、機械的に絞りを切り替える方式や後述する液晶位相制御素子ＬＣＤを利用する方式でも良い。【０２０５】
[第２の実施の形態]
図７は、高密度光ディスクＨＤ（第１光ディスク）とＤＶＤ（第２光ディスク）とＣＤ（第３光ディスク）との何れに対しても、簡略な構成で適切に情報の記録／再生を行える第２の光ピックアップ装置ＰＵ２の構成を概略的に示す図である。高密度光ディスクＨＤの光学的仕様は、第１波長λ１＝４０８ｎｍ、第１保護層ＰＬ１の厚さｔ１＝０．０８７５ｍｍ、開口数ＮＡ１＝０．８５であり、ＤＶＤの光学的仕様は、第２波長λ２＝６５８ｎｍ、第２保護層ＰＬ２の厚さｔ２＝０．６ｍｍ、開口数ＮＡ２＝０．６７であり、ＣＤの光学的仕様は、第３波長λ３＝７８５ｎｍ、第３保護層ＰＬ３の厚さｔ３＝１．２ｍｍ、開口数ＮＡ３＝０．４５である。【０２０６】
第１光ディスク〜第３光ディスクの記録密度（ρ１〜ρ３）は、ρ３＜ρ２＜ρ１となっており、第１光ディスク〜第３光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う際の、対物光学系の倍率（第１倍率Ｍ１〜第３倍率Ｍ３）は、Ｍ１＝０、−０．０１５＜Ｍ２＜０、−０．１７＜Ｍ３＜−０．０２５となっている。即ち、本実施の形態における対物光学系ＢＯＪでは、第２光束が緩い発散光束の状態で入射する構成となっている。但し、波長、保護層の厚さ、開口数、記録密度及び倍率の組合せはこれに限られない。【０２０７】
光ピックアップ装置ＰＵ２は、高密度光ディスクＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され４０８ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する青紫色半導体レーザＬＤ１（第１光源）とＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され６５８ｎｍのレーザ光束（第２光束）を射出する赤色半導体レーザＬＤ２（第２光源）とが一体化された光源ユニットＬＤＵ、高密度光ディスクＨＤとＤＶＤとの共用の光検出器ＰＤ、プリズムＰＳ、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され７８５ｎｍのレーザ光束（第３光束）を射出する赤外半導体レーザＬＤ３（第３光源）と光検出器ＰＤ３とが一体化されたＣＤ用モジュールＭＤ１、その光学面上に位相構造としての回折構造が形成された収差補正素子Ｌ１とこの収差補正素子Ｌ１を透過したレーザ光束を情報記録面ＲＬ１、ＲＬ２，ＲＬ３上に集光させる機能を有する両面が非球面とされた集光素子Ｌ２とから構成された対物光学系ＯＢＪ、開口制限素子ＡＰ、２軸アクチュエータＡＣ１、高密度光ディスクＨＤの開口数ＮＡ１に対応した絞りＳＴＯ、偏光ビームスプリッタＢＳ、コリメートレンズＣＯＬ、ビーム整形素子ＳＨ、とから構成されている。【０２０８】
尚、上記光源ユニットＬＤＵと、ビーム整形素子ＳＨと、光検出器ＰＤと、プリズムＰＳとを集積化して１つの筐体内に納めた集積化ユニットを用いても良い。【０２０９】
光ピックアップ装置ＰＵ２において、高密度光ディスクＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、まず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から射出された発散光束は、図７において実線でその光線経路を描いたように、ビーム整形素子ＳＨを透過することにより、その断面形状が楕円形から円形に整形され、プリズムＰＳを透過し、コリメートレンズＣＯＬを経て平行光束とされた後、偏光ビームスプリッタＢＳを透過し、絞りＳＴＯにより光束径が規制され、開口制限素子ＡＰを透過し、対物光学系ＯＢＪによって第１保護層ＰＬ１を介して情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。対物光学系ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。情報記録面ＲＬ１で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＢＪ、開口制限素子ＡＰ、偏光ビームスプリッタＢＳを通過し、コリメートレンズＣＯＬによって収斂光束とされ、プリズムＰＳ内部で２回反射され光検出器ＰＤに集光する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いて高密度光ディスクＨＤに記録された情報を読み取ることができる。【０２１０】
また、光ピックアップ装置ＰＵ２においてＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、まず赤色半導体レーザＬＤ２を発光させる。赤色半導体レーザＬＤ２から射出された発散光束は、図７において点線でその光線経路を描いたように、ビーム整形素子ＳＨを透過することにより、その断面形状が楕円形から円形に整形され、プリズムＰＳを透過し、コリメートレンズＣＯＬにおいて緩い発散光束とされた後、偏光ビームスプリッタＢＳを透過し、開口制限素子ＡＰを透過し、対物光学系ＯＢＪによって第２保護層ＰＬ２を介して情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。対物光学系ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。情報記録面ＲＬ２で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＢＪ、開口制限素子ＡＰ、偏光ビームスプリッタＢＳを通過し、コリメートレンズＣＯＬによって収斂光束とされ、プリズムＰＳ内部で２回反射され光検出器ＰＤに集光する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いてＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。【０２１１】
また、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図７において二点鎖線でその光線経路を描いたように、ＣＤ用モジュールＭＤ１を作動させて赤外半導体レーザＬＤ３を発光させる。赤外半導体レーザＬＤ３から射出された発散光束は、偏光ビームスプリッタＢＳにより反射され、開口制限素子ＡＰより光束径が規制され、対物光学系ＯＢＪによって第３保護層ＰＬ３を介して情報記録面ＲＬ３上に形成されるスポットとなる。対物光学系ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。情報記録面ＲＬ３で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＢＪ、開口制限素子ＡＰを透過した後、偏光ビームスプリッタＢＳにより反射され、ＣＤ用モジュールＭＤ１の光検出器ＰＤ３の受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤ３の出力信号を用いてＣＤに記録された情報を読み取ることができる。【０２１２】
対物光学系ＯＢＪの機能や構成は、第２光束が緩い発散光束の状態で入射すること以外は、第１の実施の形態における対物光学系ＯＢＪと同じであるのでここでは詳細な説明は割愛する。【０２１３】
また、開口制限素子ＡＰの構成や機能は、第１の実施の形態における開口制限素子ＡＰと同じであるのでここでは詳細な説明は割愛する。【０２１４】
本実施の形態においては、コリメートレンズＣＯＬは、発散光束として入射する第１光束を平行光束として出射するようにその屈折率や面形状が設計されていることから、コリメートレンズＣＯＬに発散光束として入射した第２光束は、コリメートレンズＣＯＬの色収差の影響でコリメートレンズＣＯＬにおいて完全に平行光束とされずに、緩い発散光束の状態で出射され対物光学系ＯＢＪに入射する。対物光学系ＯＢＪの第２光束に対する設計倍率が０である場合には、対物光学系ＯＢＪに対して発散光束の第２光束が入射すると球面収差が発生する。然るに、本実施の形態における対物光学系ＯＢＪの第２光束に対する設計倍率は、−０．０１５＜Ｍ２＜０の関係を満たすので、第２光束が発散光束として対物光学系ＯＢＪに入射した場合でも球面収差の発生は起こらない。
[第３の実施の形態]
図８は、高密度光ディスクＨＤ（第１光ディスク）とＤＶＤ（第２光ディスク）とＣＤ（第３光ディスク）との何れに対しても、簡略な構成で適切に情報の記録／再生を行える第３の光ピックアップ装置ＰＵ３の構成を概略的に示す図である。高密度光ディスクＨＤの光学的仕様は、第１波長λ１＝４０８ｎｍ、第１保護層ＰＬ１の厚さｔ１＝０．０８７５ｍｍ、開口数ＮＡ１＝０．８５であり、ＤＶＤの光学的仕様は、第２波長λ２＝６５８ｎｍ、第２保護層ＰＬ２の厚さｔ２＝０．６ｍｍ、開口数ＮＡ２＝０．６７であり、ＣＤの光学的仕様は、第３波長λ３＝７８５ｎｍ、第３保護層ＰＬ３の厚さｔ３＝１．２ｍｍ、開口数ＮＡ３＝０．４５である。【０２１５】
第１光ディスク〜第３光ディスクの記録密度（ρ１〜ρ３）は、ρ３＜ρ２＜ρ１となっており、第１光ディスク〜第３光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う際の、対物光学系の倍率（第１倍率Ｍ１〜第３倍率Ｍ３）は、Ｍ１＝Ｍ２＝０、−０．１７＜Ｍ３＜−０．０２５となっている。但し、波長、保護層の厚さ、開口数、記録密度及び倍率の組合せはこれに限られない。【０２１６】
光ピックアップ装置ＰＵ３は、高密度光ディスクＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され４０８ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する青紫色半導体レーザＬＤ１とＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され６５８ｎｍのレーザ光束（第２光束）を射出する赤色半導体レーザＬＤ２とが一体化された光源ユニットＬＤＵ、高密度光ディスクＨＤとＤＶＤとの共用の光検出器ＰＤ、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され７８５ｎｍのレーザ光束（第３光束）を射出する赤外半導体レーザＬＤ３と光検出器ＰＤ３とが一体化されたＣＤ用モジュールＭＤ１、その光学面上に位相構造としての回折構造が形成された収差補正素子Ｌ１とこの収差補正素子Ｌ１を透過したレーザ光束を情報記録面ＲＬ１、ＲＬ２，ＲＬ３上に集光させる機能を有する両面が非球面とされた集光素子Ｌ２とから構成された対物光学系ＯＢＪ、開口制限素子ＡＰ、液晶位相制御素子ＬＣＤ、２軸アクチュエータＡＣ１、高密度光ディスクＨＤの開口数ＮＡ１に対応した絞りＳＴＯ、第１の偏光ビームスプリッタＢＳ１、第２の偏光ビームスプリッタＢＳ２、コリメートレンズＣＯＬ、光強度分布変換素子ＦＴＩ、情報記録面ＲＬ１及びＲＬ２からの反射光束を分割するためのセンサーレンズＳＥＮ、ビーム整形素子ＳＨ、とから構成されている。【０２１７】
光ピックアップ装置ＰＵ３において、高密度光ディスクＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図８において実線でその光線経路を描いたように、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から射出された発散光束は、ビーム整形素子ＳＨを透過することによりその断面形状が楕円形から円形に整形された後、第１の偏光ビームスプリッタＢＳ１を透過し、コリメートレンズＣＯＬにより平行光束に変換され、光強度分布変換素子ＦＴＩを透過することにより、強度分布が変換され、第２の偏光ビームスプリッタＢＳ２を透過した後、絞りＳＴＯにより光束径が規制され、開口制限素子ＡＰ、液晶位相制御素子ＬＣＤを透過し、対物光学系ＯＢＪによって第１保護層ＰＬ１を介して情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。対物光学系ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。【０２１８】
情報記録面ＲＬ１で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＢＪ、液晶位相制御素子ＬＣＤ、開口制限素子ＡＰ、第２の偏光ビームスプリッタＢＳ２、光強度分布変換素子ＦＴＩ、コリメートレンズＣＯＬを通過した後、第１の偏光ビームスプリッタＢＳ１により反射され、センサーレンズＳＥＮにより光束分割されるとともに収斂光束に変換され、光検出器ＰＤの受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いて高密度光ディスクＨＤに記録された情報を読み取ることができる。【０２１９】
また、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図８において点線でその光線経路を描いたように、赤色半導体レーザＬＤ２を発光させる。赤色半導体レーザＬＤ２から射出された発散光束は、ビーム整形素子ＳＨを透過することによりその断面形状が楕円形から円形に整形された後、第１の偏光ビームスプリッタＢＳ１を透過し、コリメートレンズＣＯＬにより平行光束に変換され、光強度分布変換素子ＦＴＩを透過することにより、強度分布が変換され、第２の偏光ビームスプリッタＢＳ２を透過した後、開口制限素子ＡＰ、液晶位相制御素子ＬＣＤを透過し、対物光学系ＯＢＪによって第２保護層ＰＬ２を介して情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。対物光学系ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。【０２２０】
情報記録面ＲＬ２で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＢＪ、液晶位相制御素子ＬＣＤ、開口制限素子ＡＰ、第２の偏光ビームスプリッタＢＳ２、光強度分布変換素子ＦＴＩ、コリメートレンズＣＯＬを通過した後、第１の偏光ビームスプリッタＢＳ１により反射され、センサーレンズＳＥＮにより光束分割されるとともに収斂光束に変換され、光検出器ＰＤの受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いてＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。【０２２１】
また、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図８において二点鎖線でその光線経路を描いたように、ＣＤ用モジュールＭＤ１を作動させて赤外半導体レーザＬＤ３を発光させる。赤外半導体レーザＬＤ３から射出された発散光束は、第２の偏光ビームスプリッタＢＳ２により反射された後、開口制限素子ＡＰにより光束径が規制され、液晶位相制御素子ＬＣＤを透過し、対物光学系ＯＢＪによって第３保護層ＰＬ３を介して情報記録面ＲＬ３上に形成されるスポットとなる。対物光学系ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。【０２２２】
情報記録面ＲＬ３で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＢＪ、液晶位相制御素子ＬＣＤ、開口制限素子ＡＰを透過した後、第２の偏光ビームスプリッタＢＳ２により反射され、ＣＤ用モジュールＭＤ１の光検出器ＰＤ３の受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤ３の出力信号を用いてＣＤに記録された情報を読み取ることができる。【０２２３】
センサーレンズＳＥＮは、情報記録面ＲＬ１及びＲＬ２からの反射光束を、光軸近傍の光束と、光軸から離れた周辺光束とに分割し、それぞれの分割光束を光検出器ＰＤ上の異なる受光面上に集光させる機能を有する。球面収差とは光軸近傍の光束と周辺光束との焦点位置の差であるので、光検出器ＰＤにより光軸近傍の光束と周辺光束との焦点位置の差を検出することで情報記録面ＲＬ１及びＲＬ２上に集光されたスポットの球面収差を検出し、球面収差信号を生成することが可能である。この球面収差信号を液晶位相制御素子ＬＣＤの駆動回路（図示せず）にフィードバックし、球面収差信号がゼロとなるように液晶位相制御素子ＬＣＤにより、情報記録面ＲＬ１及びＲＬ２上に集光されたスポットの球面収差変化を補償する。【０２２４】
また、光検出器ＰＤは球面収差信号のほかに、フォーカス信号やトラッキング信号を検出し、対物光学系ＯＢＪを２軸アクチュエータＡＣ１により駆動するようになっている。【０２２５】
尚、上述した球面収差の検出方法以外にも、下記の特許文献２に記載されているような検出方法を使用しても良い。【０２２６】
特許文献２：特開２００２−３０４７６３号
本実施の形態の液晶位相制御素子ＬＣＤは、図示はしないが、電圧の印加により透過する光束に対して位相変化を生じせしめる液晶層と、液晶素子に電圧を印加するための互いに対向する電極層と、電極層に電圧を供給する電源と、駆動回路とから構成されている。互いに対向する電極層のうち少なくとも一方は所定のパターンに分割されており、この電極層に電圧を印加することにより液晶素子の配向状態が変化し、透過する光束に対して所定の位相を付加させることが可能となっている。これにより、高密度光ディスクＨＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されたスポットの球面収差を補正することが可能となるので、高密度光ディスクＨＤに対して常に良好な記録／再生特性を維持することができる。【０２２７】
液晶位相制御素子ＬＣＤにより補正する球面収差の発生原因は、例えば、青紫色半導体レーザＬＤ１の製造誤差による波長ばらつき、温度変化に伴う対物光学系ＯＢＪの屈折率変化や屈折率分布、２層ディスク、４層ディスク等の多層ディスクに対する記録／再生時における層間のフォーカスジャンプ、保護層ＰＬ１の製造誤差による厚みばらつきや厚み分布、等である。【０２２８】
そして、このような構成を備える光ピックアップ装置ＰＵ３により、高密度光ディスクＨＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されたスポットの球面収差の補正を行うが、他にも、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２上に形成されたスポットの球面収差や、ＣＤの情報記録面ＲＬ３上に形成されたスポットの球面収差を液晶位相制御素子ＬＣＤにより補正するようにしても良い。特に、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に、液晶位相制御素子ＬＣＤにより、第１保護層ＰＬ１と第３保護層ＰＬ３との厚さの違いに起因して発生する球面収差を補正するようにすることで、第３光束に対する対物光学系ＯＢＪの第３倍率Ｍ３を、より大きく設定することが可能となるので、トラッキング駆動の際のコマ収差の発生を小さく抑えることが可能となる。或いは、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に、対物光学系ＯＢＪのトラッキングに追従して液晶位相制御素子ＬＣＤを作動させることにより、対物光学系ＯＢＪのトラッキングにより発生するコマ収差を相殺する構成としても良い。【０２２９】
また、本実施の形態においては、ＮＡ３に対応した開口制限を開口制限素子ＡＰにより行う構成としたが、液晶位相制御素子ＬＣＤによりこの開口制限を行っても良い。液晶位相制御素子ＬＣＤにより開口制限を行う技術は、以下の文献に記載されており、公知の技術であるのでここでは詳細な説明は割愛する。【０２３０】
ＯＰＴＩＣＳ  ＤＥＳＩＧＮ，Ｎｏ．２１，５０−５５（２０００）
尚、対物光学系ＯＢＪと液晶位相制御素子ＬＣＤは、接合部材Ｂを介して一体化されている。【０２３１】
対物光学系ＯＢＪの構成や機能は、第１の実施の形態における対物光学系ＯＢＪと同じであるのでここでは詳細な説明は割愛する。【０２３２】
また、開口制限素子ＡＰの構成や機能は、第１の実施の形態における開口制限素子ＡＰのでここでは詳細な説明は割愛する。【０２３３】
また、本実施の形態においては、コリメートレンズＣＯＬの光学面上には、図１に模式的に示したような回折構造ＤＯＥ３が形成されており、第１光束と第２光束との波長差に起因した色収差をこの回折構造ＤＯＥ３で補正するため、コリメートレンズＣＯＬに発散光束として入射した第２光束は、第１光束と同様にコリメートレンズＣＯＬにおいて平行光束化され対物光学系ＯＢＪに入射するようになっている。【０２３４】
本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ３では、コリメートレンズＣＯＬに１つの回折構造を備え、対物光学系ＯＢＪに２つの回折構造（ＨＯＥとＤＯＥ）を備えており、第１光束及び第２光束の光路中に３つの回折構造を有する。そのため、これら３つの回折構造を透過した光束は有効径周辺の光量が光軸近傍の光量よりも低くなる。光強度分布変換素子ＦＴＩは、かかる周辺光量の低下を補償し、光量分布を一定にする機能を有しているので、アポダイゼーションによる情報記録面ＲＬ１やＲＬ２上のスポット径の増大を防ぐことが出来る。【０２３５】
尚、本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ３では、コリメートレンズＣＯＬと光強度分布変換素子ＦＴＩとを別体に配置する構成としたが、これら光学素子を一体化してもよい。
[第４の実施の形態]
図９は、高密度光ディスクＨＤ（第１光ディスク）とＤＶＤ（第２光ディスク）とＣＤ（第３光ディスク）との何れに対しても、簡略な構成で適切に情報の記録／再生を行える第４の光ピックアップ装置ＰＵ４の構成を概略的に示す図である。高密度光ディスクＨＤの光学的仕様は、第１波長λ１＝４０８ｎｍ、第１保護層ＰＬ１の厚さｔ１＝０．０８７５ｍｍ、開口数ＮＡ１＝０．８５であり、ＤＶＤの光学的仕様は、第２波長λ２＝６５８ｎｍ、第２保護層ＰＬ２の厚さｔ２＝０．６ｍｍ、開口数ＮＡ２＝０．６７であり、ＣＤの光学的仕様は、第３波長λ３＝７８５ｎｍ、第３保護層ＰＬ３の厚さｔ３＝１．２ｍｍ、開口数ＮＡ３＝０．４５である。【０２３６】
第１光ディスク〜第３光ディスクの記録密度（ρ１〜ρ３）は、ρ３＜ρ２＜ρ１となっており、第１光ディスク〜第３光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う際の、対物光学系の倍率（第１倍率Ｍ１〜第３倍率Ｍ３）は、Ｍ１＝Ｍ２＝０、−０．１７＜Ｍ３＜−０．０２５となっている。但し、波長、保護層の厚さ、開口数、記録密度及び倍率の組合せはこれに限られない。【０２３７】
光ピックアップ装置ＰＵ４は、高密度光ディスクＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され４０８ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する青紫色半導体レーザＬＤ１とＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され６５８ｎｍのレーザ光束（第２光束）を射出する赤色半導体レーザＬＤ２とが一体化された光源ユニットＬＤＵ、高密度光ディスクＨＤとＤＶＤとの共用の光検出器ＰＤ、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され７８５ｎｍのレーザ光束（第３光束）を射出する赤外半導体レーザＬＤ３と光検出器ＰＤ３とが一体化されたＣＤ用モジュールＭＤ１、その光学面上に位相構造としての回折構造が形成された収差補正素子Ｌ１とこの収差補正素子Ｌ１を透過したレーザ光束を情報記録面ＲＬ１、ＲＬ２，ＲＬ３上に集光させる機能を有する両面が非球面とされた集光素子Ｌ２とから構成された対物光学系ＯＢＪ、開口制限素子ＡＰ、２軸アクチュエータＡＣ１、高密度光ディスクＨＤの開口数ＮＡ１に対応した絞りＳＴＯ、第１の偏光ビームスプリッタＢＳ１、第２の偏光ビームスプリッタＢＳ２、コリメートレンズＣＯＬ、負レンズＥ１と正レンズＥ２とから構成されるビームエキスパンダＥＸＰ、情報記録面ＲＬ１及びＲＬ２からの反射光束を分割するためのセンサーレンズＳＥＮ、ビーム整形素子ＳＨ、１軸アクチュエータＡＣ２とから構成されている。【０２３８】
光ピックアップ装置ＰＵ４において、高密度光ディスクＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図９において実線でその光線経路を描いたように、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から射出された発散光束は、ビーム整形素子ＳＨを透過することによりその断面形状が楕円形から円形に整形された後、第１の偏光ビームスプリッタＢＳ１を透過し、コリメートレンズＣＯＬにより平行光束に変換され、ビームエキスパンダＥＸＰ、第２の偏光ビームスプリッタＢＳ２を透過した後、絞りＳＴＯにより光束径が規制され、開口制限素子ＡＰを透過し、対物光学系ＯＢＪによって第１保護層ＰＬ１を介して情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。対物光学系ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。【０２３９】
情報記録面ＲＬ１で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＢＪ、開口制限素子ＡＰ、第２の偏光ビームスプリッタＢＳ２、ビームエキスパンダＥＸＰ、コリメートレンズＣＯＬを通過した後、第１の偏光ビームスプリッタＢＳ１により反射され、センサーレンズＳＥＮにより光束分割されるとともに収斂光束に変換され、光検出器ＰＤの受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いて高密度光ディスクＨＤに記録された情報を読み取ることができる。【０２４０】
また、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、第２光束が平行光束の状態でビームエキスパンダＥＸＰから射出されるように、ビームエキスパンダＥＸＰの負レンズＥ１と正レンズＥ２との距離が、高密度光ディスクＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合よりも大きくなるように１軸アクチュエータＡＣ２により負レンズＥ１を移動させる。その後、図９において点線でその光線経路を描いたように、赤色半導体レーザＬＤ２を発光させる。赤色半導体レーザＬＤ２から射出された発散光束は、ビーム整形素子ＳＨを透過することによりその断面形状が楕円形から円形に整形された後、第１の偏光ビームスプリッタＢＳ１を透過し、コリメートレンズＣＯＬにより弱発散光束に変換され、ビームエキスパンダＥＸＰにより平行光束に変換され、第２の偏光ビームスプリッタＢＳ２、開口制限素子ＡＰを透過した後、対物光学系ＯＢＪによって第２保護層ＰＬ２を介して情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。対物光学系ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。【０２４１】
情報記録面ＲＬ２で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＢＪ、開口制限素子ＡＰ、第２の偏光ビームスプリッタＢＳ２、ビームエキスパンダＥＸＰ、コリメートレンズＣＯＬを通過した後、第１の偏光ビームスプリッタＢＳ１により反射され、センサーレンズＳＥＮにより光束分割されるとともに収斂光束に変換され、光検出器ＰＤの受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いてＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。【０２４２】
また、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図９において二点鎖線でその光線経路を描いたように、ＣＤ用モジュールＭＤ１を作動させて赤外半導体レーザＬＤ３を発光させる。赤外半導体レーザＬＤ３から射出された発散光束は、第２の偏光ビームスプリッタＢＳ２により反射された後、開口制限素子ＡＰにより光束径が規制され、対物光学系ＯＢＪによって第３保護層ＰＬ３を介して情報記録面ＲＬ３上に形成されるスポットとなる。対物光学系ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。【０２４３】
情報記録面ＲＬ３で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＢＪ、開口制限素子ＡＰを透過した後、第２の偏光ビームスプリッタＢＳ２により反射され、ＣＤ用モジュールＭＤ１の光検出器ＰＤ３の受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤ３の出力信号を用いてＣＤに記録された情報を読み取ることができる。【０２４４】
対物光学系ＯＢＪの構成や機能は、第１の実施の形態における対物光学系ＯＢＪと同じであるのでここでは詳細な説明は割愛する。【０２４５】
また、開口制限素子ＡＰの構成や機能は、第１の実施の形態における開口制限素子ＡＰと同じであるのでここでは詳細な説明は割愛する。【０２４６】
また、センサーレンズＳＥＮや光検出器ＰＤによる球面収差の検出は、第３の実施の形態における球面収差の検出と同じであるのでここでは詳細な説明は割愛する。【０２４７】
本実施の形態においては、コリメートレンズＣＯＬの光学機能面上には、対物光学系ＯＢＪの回折構造ＨＯＥと同様の構造の回折構造ＨＯＥ２が形成されており、コリメートレンズＣＯＬは第１光束を０次回折光として、即ち、実質的に位相差を与えずに通過させ、第２光束を１次回折光として射出する。【０２４８】
本実施の形態においては、第１光束に対する対物光学系ＯＢＪの温度特性の符号と、第２光束に対する対物光学系ＯＢＪの温度特性の符号が、互いに異なるように設計されている。そして、第１光束に対する温度特性の補正は、温度変化に伴うコリメートレンズＣＯＬからの出射光の発散度変化を利用して行うようになっている。ここで、第２光束に対する温度特性は、第１光束に対する温度特性と符号が逆であることから、温度変化に伴うコリメートレンズＣＯＬからの出射光の発散度変化により悪化することになるので、この第２光束に対する温度特性の悪化を、第２光束に対してのみ回折作用を与えるように設計された回折構造ＨＯＥ２を用いて補正するようになっている。【０２４９】
また、ビームエキスパンダＥＸＰの負レンズＥ１は、１軸アクチュエータＡＣ２により光軸方向にその位置が変移可能であるように構成されており、上述したように、第１波長λ１と第２波長λ２との間の色収差を吸収し、何れの波長の光束も平行光束の状態でビームエキスパンダＥＸＰから射出することが出来る。更に、高密度光ディスクＨＤに対する情報の記録／再生時に負レンズＥ１を光軸方向に変移させることで、高密度光ディスクＨＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されたスポットの球面収差を補正することが可能となるので、高密度光ディスクＨＤに対して常に良好な記録／再生特性を維持することができる。【０２５０】
負レンズＥ１の位置調整により補正する球面収差の発生原因は、例えば、青紫色半導体レーザＬＤ１の製造誤差による波長ばらつき、温度変化に伴う対物光学系ＯＢＪの屈折率変化や屈折率分布、２層ディスク、４層ディスク等の多層ディスクに対する記録／再生時における層間のフォーカスジャンプ、保護層ＰＬ１の製造誤差による厚みばらつきや厚み分布、等である。【０２５１】
以上の説明では、高密度光ディスクＨＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されたスポットの球面収差を補正する場合について説明したが、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２上に形成されたスポットの球面収差を負レンズＥ１の位置調整により補正するようにしても良い。【０２５２】
また、対物光学系ＯＢＪのトラッキングに同期させて、２軸アクチュエータにより負レンズＥ１を光軸垂直方向に駆動させることで、対物光学系ＯＢＪのＣＤに対するトラッキング特性を良好なものとする構成としてもよい。
[第５の実施の形態]
図１０は、高密度光ディスクＨＤ（第１光ディスク）とＤＶＤ（第２光ディスク）とＣＤ（第３光ディスク）との何れに対しても、簡略な構成で適切に情報の記録／再生を行える第５の光ピックアップ装置ＰＵ５の構成を概略的に示す図である。高密度光ディスクＨＤの光学的仕様は、第１波長λ１＝４０８ｎｍ、第１保護層ＰＬ１の厚さｔ１＝０．０８７５ｍｍ、開口数ＮＡ１＝０．８５であり、ＤＶＤの光学的仕様は、第２波長λ２＝６５８ｎｍ、第２保護層ＰＬ２の厚さｔ２＝０．６ｍｍ、開口数ＮＡ２＝０．６０であり、ＣＤの光学的仕様は、第３波長λ３＝７８５ｎｍ、第３保護層ＰＬ３の厚さｔ３＝１．２ｍｍ、開口数ＮＡ３＝０．４５である。【０２５３】
第１光ディスク〜第３光ディスクの記録密度（ρ１〜ρ３）は、ρ３＜ρ２＜ρ１となっており、第１光ディスク〜第３光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う際の、対物光学系の倍率（第１倍率Ｍ１〜第３倍率Ｍ３）は、Ｍ１＝Ｍ２＝０、−０．１２≦Ｍ３≦０となっている。但し、波長、保護層の厚さ、開口数、記録密度及び倍率の組合せはこれに限られない。【０２５４】
光ピックアップ装置ＰＵ５は、高密度光ディスクＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合合に発光され４０８ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する第１の発光点ＥＰ１（第１光源）と、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され６５８ｎｍのレーザ光束（第２光束）を射出する第２の発光点ＥＰ２（第２光源）と、高密度光ディスクＨＤの情報記録面ＲＬ１からの反射光束を受光する第１の受光部ＤＳ１と、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２からの反射光束を受光する第２の受光部ＤＳ２と、プリズムＰＳとから構成された高密度光ディスクＨＤ／ＤＶＤ用レーザモジュールＬＭ１、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され７８５ｎｍのレーザ光束（第３光束）を射出する赤外半導体レーザＬＤ３（第３光源）と光検出器ＰＤ３とが一体化されたＣＤ用レーザモジュールＬＭ２、その光学面上に位相構造としての回折構造が形成された収差補正素子Ｌ１とこの収差補正素子Ｌ１を透過したレーザ光束を情報記録面ＲＬ１、ＲＬ２，ＲＬ３上に集光させる機能を有する両面が非球面とされた集光素子Ｌ２とから構成された対物光学系ＯＢＪ、開口制限素子ＡＰ、２軸アクチュエータＡＣ１、１軸アクチュエータＡＣ２、高密度光ディスクＨＤの開口数ＮＡ１に対応した絞りＳＴＯ、偏光ビームスプリッタＢＳ、液晶位相制御素子ＬＣＤ（第１球面収差補正素子）、コリメートレンズＣＯＬ（第２球面収差補正素子）とから構成されている。【０２５５】
光ピックアップ装置ＰＵ５において、高密度光ディスクＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、高密度光ディスクＨＤ／ＤＶＤ用レーザモジュールＬＭ１を作動させて第1の発光点ＥＰ１を発光させる。第1の発光点ＥＰ１から射出された発散光束は、図１０において実線でその光線経路を描いたように、プリズムＰＳで反射され、コリメートレンズＣＯＬを経て平行光束とされた後、偏光ビームスプリッタＢＳを透過し、絞りＳＴＯにより光束径が規制され、開口制限素子ＡＰを透過し、対物光学系ＯＢＪによって第１保護層ＰＬ１を介して情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。対物光学系ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。情報記録面ＲＬ１で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＢＪ、開口制限素子ＡＰ、偏光ビームスプリッタＢＳを透過し、コリメートレンズＣＯＬによって収斂光束とされた後、プリズムＰＳ内部で２回反射され受光部ＤＳ１に集光する。そして、受光部ＤＳ１の出力信号を用いて高密度光ディスクＨＤに記録された情報を読み取ることができる。【０２５６】
また、光ピックアップ装置ＰＵ５においてＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、第２光束が平行光束の状態でコリメートレンズＣＯＬから射出されるように、対物光学系ＯＢＪとコリメートレンズＣＯＬとの間の距離が、高密度光ディスクＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合よりも小さくなるように１軸アクチュエータＡＣ２によりコリメートレンズＣＯＬを移動させる。その後、対物光学系ＯＢＪと第１高密度光ディスクＨＤ／ＤＶＤ用レーザモジュールＬＭ１を作動させて第２の発光点ＥＰ２を発光させる。第２の発光点ＥＰ２から射出された発散光束は、図１０において点線でその光線経路を描いたように、プリズムＰＳで反射され、コリメートレンズＣＯＬを経て平行光束とされた後、偏光ビームスプリッタＢＳを透過し、開口制限素子ＡＰを透過し、対物光学系ＯＢＪによって第２保護層ＰＬ２を介して情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。対物光学系ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。情報記録面ＲＬ２で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＢＪ、開口制限素子ＡＰ、偏光ビームスプリッタＢＳを透過し、コリメートレンズＣＯＬによって収斂光束とされた後、プリズムＰＳ内部で２回反射され受光部ＤＳ２に集光する。そして、受光部ＤＳ２の出力信号を用いてＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。【０２５７】
また、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、まず、第３倍率Ｍ３の絶対値を小さくしたことで残存する第１保護層ＰＬ１と第３保護層ＰＬ３の厚さの差に起因する球面収差が補正されるように、液晶位相制御素子ＬＣＤを作動させる。その後、図１０において二点鎖線でその光線経路を描いたように、ＣＤ用モジュールＭＤ２を作動させて赤外半導体レーザＬＤ３を発光させる。赤外半導体レーザＬＤ３から射出された発散光束は、偏光ビームスプリッタＢＳにより反射され、開口制限素子ＡＰにより光束径が規制され、対物光学系ＯＢＪによって第３保護層ＰＬ３を介して情報記録面ＲＬ３上に形成されるスポットとなる。対物光学系ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣによってフォーカシングやトラッキングを行う。情報記録面ＲＬ３で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＢＪ、開口制限素子ＡＰを透過した後、偏光ビームスプリッタＢＳにより反射され、ＣＤ用モジュールＭＤ２の光検出器ＰＤ３の受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤ３の出力信号を用いてＣＤに記録された情報を読み取ることができる。【０２５８】
本実施の形態においては、第３倍率Ｍ３の絶対値を小さくすることで残存した球面収差を、第３光束のみの位相制御を行うＣＤ専用の液晶位相制御素子ＬＣＤにより補正する構成としたことで、ＣＤに対する情報の記録／再生時のトラッキング駆動によるコマ収差発生を小さく抑えており、対物光学系ＯＢＪに対して発散光束が入射する構成にもかかわらず良好なトラッキング特性を得ている。尚、本実施の形態の液晶位相制御素子ＬＣＤの構成は、第３の実施の形態における液晶位相制御素子と同じであるので、ここでは詳細な説明は割愛する。【０２５９】
また、本実施の形態では、第２球面収差補正素子として、１軸アクチュエータＡＣ２により光軸方向にその位置が変移可能であるように構成されたコリメートレンズＣＯＬを使用しているが、その構成や機能は、第１の実施の形態におけるコリメートレンズＣＯＬと同じであるので、ここでは詳細な説明は割愛する。尚、第２球面収差補正素子として、上述のコリメートレンズＣＯＬの他に、第４の実施の形態と同様にエキスパンダーレンズを使用して良いし、ＣＤ用の液晶位相制御素子ＬＣＤとは別の液晶位相制御素子を使用しても良い。【０２６０】
対物光学系ＯＢＪの構成や機能は、第１の実施の形態における対物光学系ＯＢＪと同じであるのでここでは詳細な説明は割愛する。【０２６１】
また、開口制限素子ＡＰの構成や機能は、第１の実施の形態における開口制限素子ＡＰと同じであるでここでは詳細な説明は割愛する。【０２６２】
以上の第１乃至第５の実施の形態においては、第１光源乃至第３光源のうち、第１光源と第２光源とを一体化して、第３光源は別体の光源として配置する構成としたが、これに限らず、第１光源乃至第３光源の全てを一体化してもよく、あるいは、第１光源乃至第３光源のすべてを別体に配置する構成としてもよい。【０２６３】
また、第１乃至第５の実施の形態において、第１光源から射出された第１光束の断面形状を楕円形から円形に整形するために使用したビーム整形素子ＳＨは、第１光束の断面の短軸方向にのみ曲率を有する球面または非球面のシリンドリカル面を有する構成としても良いし、三角プリズムペアを使用する構成としても良い。また、ビーム整形素子ＳＨの光学面上に回折構造を形成することで、温度変化に伴う非点収差発生や、第１波長λ１と第２波長λ２間の色収差に伴う非点収差発生を補償する構成としても良い。【０２６４】
尚、第１乃至第５の実施の形態において、高密度光ディスクＨＤの情報記録面ＲＬ１からの反射光束を受光する光検出器ＰＤの信号検出精度を高めるために、対物光学系ＯＢＪの第１光束に対する透過率Ｔは片道で６０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましい。ここでいう、「透過率Ｔ」とは、ＮＡ１に対応した絞りＳＴＯを介して対物光学系ＯＢＪに入射する第１光束の強度Ｉ0に対する、情報記録面ＲＬ１上のスポットの強度Ｉ1（エアリーディスク内の強度とする）の比を指す。【０２６５】
また、第１乃至第５の実施の形態において、収差補正素子Ｌ１と集光素子Ｌ２との２つのプラスチックレンズから対物光学系ＯＢＪを構成したが、プラスチックレンズである収差補正素子Ｌ１と、ガラスレンズである集光素子Ｌ２から対物光学系ＯＢＪを構成しても良い。【０２６６】
また、第１乃至第５の実施の形態において、対物光学系ＯＢＪは２群構成としたが、３つ以上のレンズ群から構成しても良いし、集光素子だけから構成される１群構成としても良い。【０２６７】
また、第１乃至第５の実施の形態において、高密度光ディスクＨＤの光学的仕様として、第１保護層の厚さｔ１を０．１ｍｍ前後、開口数ＮＡ１を０．８５としたが、かかる仕様の光ディスク（例えば、ブルーレイディスク）のほかに、第１保護層の厚さｔ１が０．６ｍｍ前後、開口数ＮＡ１が０．６５乃至０．６７である光ディスク（例えば、ＨＤ  ＤＶＤ）に対しても、光ピックアップ装置ＰＵ１乃至ＰＵ４は適用可能である。【０２６８】
また、第１乃至第５の実施の形態の対物光学系ＯＢＪにおいて、位相構造として、図３に模式的に示したような、その内部に階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造ＨＯＥを形成する構成としたが、これに限らず、図１に模式的に示したような、光軸を含む断面形状が鋸歯形状の複数の輪帯から構成された回折構造ＤＯＥを形成しても良いし、図２に模式的に示したような、光軸を含む断面形状が階段形状の複数の輪帯から構成された回折構造を形成しても良いし、図４に模式的に示したような、光路差付与構造を形成しても良い。【０２６９】
なお、図示は省略するが、上記第１乃至第５の実施の形態に示した光ピックアップ装置ＰＵ１乃至ＰＵ４、光ディスクを回転自在に保持する回転駆動装置、これら各種装置の駆動を制御する制御装置を搭載することで、光ディスクに対する光情報の記録及び光ディスクに記録された情報の再生のうち少なくとも一方の実行が可能な光情報記録再生装置を得ることが出来る。【０２７０】
[第６の実施の形態]
図１１は、高密度光ディスクＨＤ（第１光ディスク）とＤＶＤ（第２光ディスク）とＣＤ（第３光ディスク）との何れに対しても、簡略な構成で適切に情報の記録／再生を行える第６の光ピックアップ装置ＰＵ６の構成を概略的に示す図である。高密度光ディスクＨＤの光学的仕様は、第１波長λ１＝４０８ｎｍ、第１保護層ＰＬ１の厚さｔ１＝０．０８７５ｍｍ、開口数ＮＡ１＝０．８５であり、ＤＶＤの光学的仕様は、第２波長λ２＝６５８ｎｍ、第２保護層ＰＬ２の厚さｔ２＝０．６ｍｍ、開口数ＮＡ２＝０．６７であり、ＣＤの光学的仕様は、第３波長λ３＝７８５ｎｍ、第３保護層ＰＬ３の厚さｔ３＝１．２ｍｍ、開口数ＮＡ３＝０．４５である。【０２７１】
第１光ディスク〜第３光ディスクの記録密度（ρ１〜ρ３）は、ρ３＜ρ２＜ρ１となっており、第１光ディスク〜第３光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う際の、対物光学系の倍率（第１倍率Ｍ１〜第３倍率Ｍ３）は、Ｍ１＝０、−０．０２＜Ｍ２＜０．０、−０．０３＜Ｍ３＜０．０となっている。即ち、本実施の形態における対物光学系ＢＯＪでは、第２光束及び第３光束が緩い発散光束の状態で入射する構成となっている。但し、波長、保護層の厚さ、開口数、記録密度及び倍率の組合せはこれに限られない。【０２７２】
光ピックアップ装置ＰＵ６は、高密度光ディスクＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され４０８ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する青紫色半導体レーザＬＤ１とＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され６５８ｎｍのレーザ光束（第２光束）を射出する赤色半導体レーザＬＤ２とＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され７８５ｎｍのレーザ光束（第３光束）を射出する赤外半導体レーザＬＤ３とが一体化された光源ユニットＬＤＵ、高密度光ディスクＨＤとＤＶＤとＣＤとの共用の光検出器ＰＤ、その光学面上に位相構造としての回折構造が形成された収差補正素子Ｌ１とこの収差補正素子Ｌ１を透過したレーザ光束を情報記録面ＲＬ１、ＲＬ２，ＲＬ３上に集光させる機能を有する両面が非球面とされた集光素子Ｌ２とから構成された対物光学系ＯＢＪ、２軸アクチュエータＡＣ１、高密度光ディスクＨＤの開口数ＮＡ１に対応した絞りＳＴＯ、偏光プリズムＰ、コリメートレンズＣＯＬ、情報記録面ＲＬ１、ＲＬ２及びＲＬ３からの反射光束を分割するためのセンサーレンズＳＥＮ、とから構成されている。【０２７３】
光ピックアップ装置ＰＵ６において、高密度光ディスクＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図１１において実線でその光線経路を描いたように、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から射出された発散光束は、偏光プリズムＰを透過し、コリメートレンズＣＯＬにより平行光束に変換され、１／４波長板ＲＥを透過した後、絞りＳＴＯにより光束径が規制され、対物光学系ＯＢＪによって第１保護層ＰＬ１を介して情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。対物光学系ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。【０２７４】
情報記録面ＲＬ１で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＢＪ、１／４波長板ＲＥ、コリメートレンズＣＯＬを通過した後、偏光プリズムＰにより反射され、センサーレンズＳＥＮにより光束分割されるとともに収斂光束に変換され、光検出器ＰＤの受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いて高密度光ディスクＨＤに記録された情報を読み取ることができる。【０２７５】
また、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図８において点線でその光線経路を描いたように、赤色半導体レーザＬＤ２を発光させる。赤色半導体レーザＬＤ２から射出された発散光束は、偏光プリズムＰを透過し、コリメートレンズＣＯＬにおいて緩い発散光束とされ、１／４波長板ＲＥを透過した後、絞りＳＴＯにより光束径が規制され、対物光学系ＯＢＪによって第２保護層ＰＬ２を介して情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。対物光学系ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。【０２７６】
情報記録面ＲＬ１で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＢＪ、１／４波長板ＲＥ、コリメートレンズＣＯＬを通過した後、偏光プリズムＰにより反射され、センサーレンズＳＥＮにより光束分割されるとともに収斂光束に変換され、光検出器ＰＤの受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いてＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。【０２７７】
また、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図１１において二点鎖線でその光線経路を描いたように、赤外半導体レーザＬＤ３を発光させる。赤外半導体レーザＬＤ３から射出された発散光束は、偏光プリズムＰを透過し、コリメートレンズＣＯＬにおいて緩い発散光束とされ、１／４波長板ＲＥを透過した後、対物光学系ＯＢＪによって第３保護層ＰＬ３を介して情報記録面ＲＬ３上に形成されるスポットとなる。対物光学系ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。【０２７８】
情報記録面ＲＬ１で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＢＪ、１／４波長板ＲＥ、コリメートレンズＣＯＬを通過した後、偏光プリズムＰにより反射され、センサーレンズＳＥＮにより光束分割されるとともに収斂光束に変換され、光検出器ＰＤの受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いてＣＤに記録された情報を読み取ることができる。【０２７９】
対物光学系ＯＢＪの機能や構成は、第２光束及び第３光束が緩い発散光束の状態で入射すること以外は、第１の実施の形態における対物光学系ＯＢＪと同じであるのでここでは詳細な説明は割愛する。【０２８０】
本実施の形態のように、第１光源、第２光源、第3光源の全ての光源を一体化した3レーザ1パッケージ構成とし、第１光源からの光束を平行光束として対物レンズＯＢＪに入射させるためのコリメータレンズＣＯＬを、第１光束及至第３光束の共通光路内に有する構成とした場合には、仮に第１光束及至第３光束の第１倍率Ｍ１及至第３倍率Ｍ３をＭ１＝Ｍ２＝Ｍ３＝０とすると、コリメータレンズＣＯＬの色収差によって、光源からコリメータレンズＣＯＬまでの距離をそれぞれの光束について変える必要が生じるため、例えば、コリメータレンズＣＯＬや、コリメータレンズＣＯＬと対物レンズＯＢＪの間にビームエキスパンダを設け、ビームエキスパンダ内の可動レンズを、光軸と平行な方向に移動させて対応する必要があり、又、コリメータレンズＣＯＬの色収差を、コリメータレンズＣＯＬに設けた回折等の位相構造を用いて補正する必要が出てくる。これにより、レンズ駆動の手段が必要となり装置の簡素化や小型化の妨げとなるという問題や、レンズ駆動手段の追加やレンズに位相構造を加工することで金型作成が困難となり低コスト化の妨げとなる等の問題が出てくる。【０２８１】
そこで、第２倍率が条件式−０．０２＜Ｍ２＜０を満足し、第３倍率Ｍ３が条件式−０．０３＜Ｍ３＜０を満足するような本実施の形態の構成をとることで、位相構造を持たない加工の容易なコリメータレンズを移動させることなく用いることが可能となり、装置の簡素化、小型化、低コスト化を達成することが出来るので望ましい。【０２８２】
[第７の実施の形態]
図１２は、高密度光ディスクＨＤ（第１光ディスク）とＤＶＤ（第２光ディスク）とＣＤ（第３光ディスク）との何れに対しても、簡略な構成で適切に情報の記録／再生を行える第７の光ピックアップ装置ＰＵ７の構成を概略的に示す図である。高密度光ディスクＨＤの光学的仕様は、第１波長λ１＝４０８ｎｍ、第１保護層ＰＬ１の厚さｔ１＝０．０８７５ｍｍ、開口数ＮＡ１＝０．８５であり、ＤＶＤの光学的仕様は、第２波長λ２＝６５８ｎｍ、第２保護層ＰＬ２の厚さｔ２＝０．６ｍｍ、開口数ＮＡ２＝０．６７であり、ＣＤの光学的仕様は、第３波長λ３＝７８５ｎｍ、第３保護層ＰＬ３の厚さｔ３＝１．２ｍｍ、開口数ＮＡ３＝０．４５である。【０２８３】
第１光ディスク〜第３光ディスクの記録密度（ρ１〜ρ３）は、ρ３＜ρ２＜ρ１となっており、第１光ディスク〜第３光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う際の、対物光学系の倍率（第１倍率Ｍ１〜第３倍率Ｍ３）は、Ｍ１＝０、−０．０２＜Ｍ２＜０．０、−０．１７＜Ｍ３＜−０．０２５となっている。即ち、本実施の形態における対物光学系ＢＯＪでは、第２光束が緩い発散光束の状態で入射する構成となっている。但し、波長、保護層の厚さ、開口数、記録密度及び倍率の組合せはこれに限られない。【０２８４】
光ピックアップ装置ＰＵ７は、高密度光ディスクＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され４０８ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する青紫色半導体レーザＬＤ１とＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され６５８ｎｍのレーザ光束（第２光束）を射出する赤色半導体レーザＬＤ２とが一体化された光源ユニットＬＤＵ、高密度光ディスクＨＤとＤＶＤとの共用の光検出器ＰＤ、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され７８５ｎｍのレーザ光束（第３光束）を射出する赤外半導体レーザＬＤ３と光検出器ＰＤ３とが一体化されたＣＤ用モジュールＭＤ１、レーザ光束を情報記録面ＲＬ１、ＲＬ２，ＲＬ３上に集光させる機能を有する両面が非球面とされた対物光学系ＯＢＪ、２軸アクチュエータＡＣ１、高密度光ディスクＨＤの開口数ＮＡ１に対応した絞りＳＴＯ、第１の偏光ビームスプリッタＢＳ１、ダイクロイックプリズムＤＰ、コリメートレンズＣＯＬ、情報記録面ＲＬ１及びＲＬ２からの反射光束を分割するためのセンサーレンズＳＥＮ、とから構成されている。【０２８５】
光ピックアップ装置ＰＵ７において、高密度光ディスクＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図１２において実線でその光線経路を描いたように、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から射出された発散光束は、第１の偏光ビームスプリッタＢＳ１を透過し、コリメートレンズＣＯＬにより平行光束に変換され、ダイクロイックプリズムＤＰを透過した後、絞りＳＴＯにより光束径が規制され、１／４波長板ＲＥを透過し、対物光学系ＯＢＪによって第１保護層ＰＬ１を介して情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。対物光学系ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。【０２８６】
情報記録面ＲＬ１で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＢＪ、１／４波長板ＲＥ、ダイクロイックプリズムＤＰ、コリメートレンズＣＯＬを通過した後、第１の偏光ビームスプリッタＢＳ１により反射され、センサーレンズＳＥＮにより光束分割されるとともに収斂光束に変換され、光検出器ＰＤの受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いて高密度光ディスクＨＤに記録された情報を読み取ることができる。【０２８７】
また、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図１２において点線でその光線経路を描いたように、赤色半導体レーザＬＤ２を発光させる。赤色半導体レーザＬＤ２から射出された発散光束は、第１の偏光ビームスプリッタＢＳ１を透過し、コリメートレンズＣＯＬにおいて緩い発散光束とされ、ダイクロイックプリズムＤＰを透過した後、絞りＳＴＯにより光束径が規制され、１／４波長板ＲＥを透過し、対物レンズＯＢＪによって第２保護層ＰＬ２を介して情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。対物レンズＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。【０２８８】
情報記録面ＲＬ２で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪ、１／４波長板ＲＥ、ダイクロイックプリズムＤＰ、コリメートレンズＣＯＬを通過した後、第１の偏光ビームスプリッタＢＳ１により反射され、センサーレンズＳＥＮにより光束分割されるとともに収斂光束に変換され、光検出器ＰＤの受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いてＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。【０２８９】
また、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図１２において二点鎖線でその光線経路を描いたように、ＣＤ用モジュールＭＤ１を作動させて赤外半導体レーザＬＤ３を発光させる。赤外半導体レーザＬＤ３から射出された発散光束は、カップリングレンズＣＵＬにより発散角が変換された後、ダイクロイックプリズムＤＰにより反射された後、１／４波長板ＲＥを通過して対物レンズＯＢＪによって第３保護層ＰＬ３を介して情報記録面ＲＬ３上に形成されるスポットとなる。対物レンズＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。【０２９０】
情報記録面ＲＬ３で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪ、１／４波長板ＲＥを透過した後、ダイクロイックプリズムＤＰにより反射され、カップリングレンズＣＵＬにより発散角が変換された後、ＣＤ用モジュールＭＤ１のホログラムを通過する際にその進路が変更され、光検出器ＰＤ３の受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤ３の出力信号を用いてＣＤに記録された情報を読み取ることができる。【０２９１】
対物光学系ＯＢＪの機能や構成は、第２光束が緩い発散光束の状態で入射すること以外は、第１の実施の形態における対物光学系ＯＢＪと同じであるのでここでは詳細な説明は割愛する。【０２９２】
また、カップリングレンズＣＵＬの機能や構成も、第１の実施の形態におけるカップリングレンズＣＵＬと同じであるのでここでは詳細な説明は割愛する。【０２９３】
本実施の形態のように、第１光源と第２光源とを一体化した２レーザ1パッケージ構成とし、第１光源からの光束を平行光束として対物レンズＯＢＪに入射させるためのコリメータレンズＣＯＬを、第１光束及び第２光束の共通光路内に有する構成とした場合には、仮に第１光束及び第２光束の第１倍率Ｍ１及び第２倍率Ｍ２をＭ１＝Ｍ２＝０とすると、コリメータレンズＣＯＬの色収差によって、光源からコリメータレンズＣＯＬまでの距離をそれぞれの光束について変える必要が生じるため、例えば、コリメータレンズＣＯＬや、コリメータレンズＣＯＬと対物レンズＯＢＪの間にビームエキスパンダを設け、ビームエキスパンダ内の可動レンズを、光軸と平行な方向に移動させて対応する必要があり、又、コリメータレンズＣＯＬの色収差を、コリメータレンズＣＯＬに設けた回折等の位相構造を用いて補正する必要が出てくる。これにより、レンズ駆動の手段が必要となり装置の簡素化や小型化の妨げとなるという問題や、レンズ駆動手段の追加やレンズに位相構造を加工することで金型作成が困難となり低コスト化の妨げとなる等の問題が出てくる。【０２９４】
そこで、第２倍率が条件式−０．０２＜Ｍ２＜０を満足するような本実施の形態の構成をとることで、位相構造を持たない加工の容易なコリメータレンズを移動させることなく用いることが可能となり、装置の簡素化、小型化、低コスト化を達成することが出来るので望ましい。【０２９５】
[第８の実施の形態]
図１３は、高密度光ディスクＨＤ（第１光ディスク）とＤＶＤ（第２光ディスク）とＣＤ（第３光ディスク）との何れに対しても、簡略な構成で適切に情報の記録／再生を行える第７の光ピックアップ装置ＰＵ７の構成を概略的に示す図である。高密度光ディスクＨＤの光学的仕様は、第１波長λ１＝４０８ｎｍ、第１保護層ＰＬ１の厚さｔ１＝０．０８７５ｍｍ、開口数ＮＡ１＝０．８５であり、ＤＶＤの光学的仕様は、第２波長λ２＝６５８ｎｍ、第２保護層ＰＬ２の厚さｔ２＝０．６ｍｍ、開口数ＮＡ２＝０．６７であり、ＣＤの光学的仕様は、第３波長λ３＝７８５ｎｍ、第３保護層ＰＬ３の厚さｔ３＝１．２ｍｍ、開口数ＮＡ３＝０．４５である。【０２９６】
第１光ディスク〜第３光ディスクの記録密度（ρ１〜ρ３）は、ρ３＜ρ２＜ρ１となっており、第１光ディスク〜第３光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う際の、対物光学系の倍率（第１倍率Ｍ１〜第３倍率Ｍ３）は、Ｍ１＝Ｍ２＝０、−０．０３＜Ｍ３＜０となっている。即ち、本実施の形態における対物光学系ＯＢＪでは、第３光束が緩い発散光束の状態で入射する構成となっている。但し、波長、保護層の厚さ、開口数、記録密度及び倍率の組合せはこれに限られない。【０２９７】
光ピックアップ装置ＰＵ７は、高密度光ディスクＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され４０７ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する青紫色半導体レーザＬＤ１（第１光源）、第１光束用の光検出器ＰＤ１、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され６５５ｎｍのレーザ光束（第２光束）を射出する赤色半導体レーザＬＤ２（第２光源）とＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され７８５ｎｍのレーザ光束（第３光束）を射出する赤外半導体レーザＬＤ３（第３光源）とが一体化された光源ユニットＬＵ、第２光束及び第３光束共通の光検出器ＰＤ２、第１光束のみが通過する第１コリメートレンズＣＯＬ１、第２光束及び第３光束が通過する第２コリメートレンズＣＯＬ２、その光学面上に位相構造としての回折構造が形成された収差補正素子Ｌ１とこの収差補正素子Ｌ１を透過したレーザ光束を情報記録面ＲＬ１、ＲＬ２，ＲＬ３上に集光させる機能を有する両面が非球面とされた集光素子Ｌ２とから構成された対物光学系ＯＢＪ、第１ビームスプリッターＢＳ１、第２ビームスプリッターＢＳ２、第３ビームスプリッターＢＳ３、絞りＳＴＯ、センサーレンズＳＥＮ１及びＳＥＮ２等から構成されている。【０２９８】
光ピックアップ装置ＰＵにおいて、高密度光ディスクＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図１において実線でその光線経路を描いたように、まず、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から射出された発散光束は、第１ビームスプリッターＢＳ１を通過し、第１コリメートレンズＣＯＬ１に至る。【０２９９】
そして、第１コリメートレンズＣＯＬ１を透過する際に第１光束は平行光束に変換され、第２ビームスプリッターＢＳ２及び１／４波長板ＲＥを通過して、対物光学素子ＯＢＪに至り、対物レンズＯＢＪによって第１保護層ＰＬ１を介して情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。対物光学系ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。【０３００】
情報記録面ＲＬ１で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪ、１／４波長板ＲＥ、第２ビームスプリッターＢＳ２、第１コリメートレンズＣＯＬ１を通過し、第１ビームスプリッターＢＳ１で分岐され、センサーレンズＳＥＮ１により非点収差が与えられて、光検出器ＰＤ１の受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤ１の出力信号を用いて高密度光ディスクＨＤに記録された情報を読み取ることができる。【０３０１】
また、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図１３において点線でその光線経路を描いたように、まず、赤色半導体レーザＬＤ２を発光させる。赤色半導体レーザＬＤ２から射出された発散光束は、第３ビームスプリッターＢＳ３を通過し、第２コリメートレンズＣＯＬ２に至る。【０３０２】
そして、第２コリメートレンズＣＯＬ２を透過する際に平行光束に変換され、第２ビームスプリッターＢＳ２で反射して、１／４波長板ＲＥを通過して対物レンズＯＢＪに至り、対物レンズＯＢＪによって第２保護層ＰＬ２を介して情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。対物光学系ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。【０３０３】
情報記録面ＲＬ２で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪ、１／４波長板ＲＥを通過し、第２ビームスプリッターＢＳ２で反射した後、コリメートレンズＣＯＬ２を通過し、第３ビームスプリッターＢＳ３で分岐され、光検出器ＰＤ２の受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤ２の出力信号を用いてＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。【０３０４】
また、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図１において点線でその光線経路を描いたように、まず、赤外半導体レーザＬＤ３を発光させる。赤外半導体レーザＬＤ３から射出された発散光束は、第３ビームスプリッターＢＳ３を通過し、第２コリメートレンズＣＯＬ２に至る。【０３０５】
そして、第２コリメートレンズＣＯＬ２を透過する際に緩い発散光束に変換され、第２ビームスプリッターＢＳ２で反射して、１／４波長板ＲＥを通過して対物レンズＯＢＪに至り、対物レンズＯＢＪによって第３保護層ＰＬ３を介して情報記録面ＲＬ３上に形成されるスポットとなる。対物光学系ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。【０３０６】
情報記録面ＲＬ３で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪ、１／４波長板ＲＥを通過し、第２ビームスプリッターＢＳ２で反射した後、コリメートレンズＣＯＬ２を通過し、第３ビームスプリッターＢＳ３で分岐され、光検出器ＰＤ２の受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤ２の出力信号を用いてＣＤに記録された情報を読み取ることができる。【０３０７】
本実施の形態のように、第２光源と第3光源を一体化した２レーザ１パッケージ構成とし、第２光源からの光束を平行光束として対物レンズＯＢＪに入射させるための第２コリメートレンズＣＯＬ２を、第２光束及び第３光束の共通光路内に有する構成とした場合には、仮に第２光束及び第３光束の第２倍率Ｍ２及び第３倍率Ｍ３をＭ２＝Ｍ３＝０とすると、第２コリメートレンズＣＯＬ２の色収差によって、光源から第２コリメータレンズＣＯＬ２までの距離をそれぞれの光束について変える必要が生じるため、例えば、第２コリメータレンズＣＯＬ２や、第２コリメータレンズＣＯＬ２と対物レンズＯＢＪの間にビームエキスパンダを設け、ビームエキスパンダ内の可動レンズを、光軸と平行な方向に移動させて対応する必要があり、又、第２コリメータレンズＣＯＬ２の色収差を、第２コリメータレンズＣＯＬ２に設けた回折等の位相構造を用いて補正する必要が出てくる。これにより、レンズ駆動の手段が必要となり装置の簡素化や小型化の妨げとなるという問題や、レンズ駆動手段の追加やレンズに位相構造を加工することで金型作成が困難となり低コスト化の妨げとなる等の問題が出てくる。【０３０８】
そこで、第３倍率が条件式−０．０３＜Ｍ３＜０を満足するような本実施の形態の構成をとることで、位相構造を持たない加工の容易なコリメータレンズを移動させることなく用いることが可能となり、装置の簡素化、小型化、低コスト化を達成することが出来るので望ましい。【０３０９】
なお、上記第６乃至第８の実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ６乃至ＰＵ８においても、上記第１乃至第４の実施の形態と同様に、第１光源とコリメータレンズＣＯＬの間にビーム整形光学素子を配置する構成としてもよい。これにより、光源からの光の光利用効率を向上させることが出来、ピックアップの高性能化が達成される。ビーム整形素子は、例えば１方向のみに曲率を持つシリンドリカル面形状の単玉レンズで構成されたり、２つの直交する方向について曲率半径の異なるアナモフィック面で構成したものであってもよい。【０３１０】
上記第６乃至第８の実施の形態のような３レーザ1パッケージや、或いは２レーザ1パッケージのような、波長一体化レーザの光路中にビーム整形素子を配置する場合、２つ又は３つのレーザ発光点とビーム整形素子の位置関係が、例えばシリンドリカル面で構成されるビーム整形素子については、ビーム整形素子の面が曲率を持たない方向と、前記２つ又は３つのレーザ発光点の並び方向を一致さることが望ましく、例えばアナモフィック面で構成させるビーム整形素子については、ビーム整形素子の面が曲率の大きくなる方向と、前記2つ又は３つのレーザ発光点の並び方向を一致させることが望ましい。ビーム整形素子と2つ又は３つのレーザ発光点の位置関係を上述のようにすることで、ビーム整形素子による収差の影響をなくす、又は低減することが可能となる。【０３１１】
しかし、レーザ発光点の並びと、半導体レーザの楕円光束長軸方向の関係によっては上記の限りではなく、ビーム整形素子でビーム整形する方向と半導体レーザ楕円光束の向きを所望のものとして複数光源に対応しなければならない。【０３１２】
また、上記第６及至第８の実施の形態のような３レーザ１パッケージや、或いは２レーザ１パッケージのような、波長一体化レーザの光路中にビーム整形素子を配置する場合には、各レーザの波長が異なることから、それぞれで波面収差補正のために望ましい光源からビーム整形素子までの距離が違っているという問題が生じてしまう。これを解決する手段としては、例えばビーム整形素子を光軸方向に移動させるアクチュエータを用い、ビーム整形素子を移動させて光源からビーム整形素子までの距離を各レーザに対して変える方法がある。また、ビーム整形素子を、３レーザ１パッケージや、或いは２レーザ１パッケージにおける各レーザ発光点の並び方向と同じ方向で光軸に対して傾けて配置することで、各レーザ発光点からビーム整形素子までの距離を変える方法や、ビーム整形素子を楔形状として対応する方法もある。【０３１３】
また、上記第６乃至第８の実施の形態のような３レーザ1パッケージや、或いは２レーザ1パッケージのような波長一体化レーザを光源として用いる場合には、いずれか１つの発光点を光軸上に配置することにより他の発光点から射出される光束が軸外光となることに起因したコマ収差の発生等の不具合が生じるおそれがあるため、光源から対物レンズまでの間の光路中に、各光束の光路を一致させる光路合成素子や、各光束間で生じる光路差を補正する光路長補正素子を配置することが好ましい。【０３１４】
光路合成素子としては、例えば、プリズムや回折作用を利用して各光束の光路を変更させるものが挙げられ、光路長補正素子としては、例えば、光軸を対物レンズＯＢＪの光軸に対して傾斜させた状態で配置したものが挙げられる。【０３１５】
また、上記第６乃至第８の実施の形態においても、上記第１〜第５の実施の形態と同様の開口制限素子ＡＰを配置し、２軸アクチュエータＡＣ１により、開口制限素子ＡＰと対物光学系ＯＢＪとを一体にトラッキング駆動させる構成としてもよい。【０３１６】
実施例
次に、上述した光ピックアップ装置の実施例を４例（実施例１〜４）説明する。【０３１７】
各実施例における非球面は、その面の頂点に接する平面からの変形量をＸ（ｍｍ）、光軸に垂直な方向の高さをｈ（ｍｍ）、曲率半径をｒ（ｍｍ）とするとき、次の数２に表１〜表４中の非球面係数Ａ2iを代入した数式で表される。但し、κを円錐係数とする。【０３１８】
【数２】
2005074388.tif 000003
【０３１９】
また、各実施例における重畳型回折構造（回折構造ＨＯＥ）及び回折構造ＤＯＥは、これらの構造により透過波面に付加される光路差で表される。かかる光路差は、λを入射光束の波長、λBを製造波長、光軸に垂直な方向の高さをｈ（ｍｍ）、B2jを光路差関数係数、ｎを回折次数とするとき次の数３で定義される光路差関数φb（ｍｍ）で表される。【０３２０】
【数３】
2005074388.tif 000004
【０３２１】
以降に示す実施例１〜３の数値データ表において、ＮＡ１、ｆ1、ｆ1cは、それぞれ高密度光ディスク使用時の対物レンズの開口数、対物レンズの焦点距離、コリメートレンズの焦点距離であり、ＮＡ２、ｆ2、ｆ2cは、それぞれＤＶＤ使用時の対物レンズの開口数、対物レンズの焦点距離、コリメートレンズの焦点距離であり、ＮＡ３、ｆ3、ｆ3cは、それぞれＣＤ使用時の対物レンズの開口数、対物レンズの焦点距離、コリメートレンズの焦点距離である。【０３２２】
また、Ｒ（ｍｍ）は曲率半径、ｄ（ｍｍ）はレンズ間隔、ｎは各波長（λ1〜λ３）に対するレンズの屈折率である。【０３２３】
実施例１の数値データを表１に示す。【０３２４】
【表１】
2005074388.tif 000005
【０３２５】
実施例１は、図１１に示した光ピックアップ装置ＰＵ６に対応するものであり、コリメートレンズの光ディスク側の光学面（第２面）、集光素子の光源側の光学面（第６面）及び光ディスク側の光学面（第７面）が非球面となっている。【０３２６】
また、収差補正素子の光源側の光学面（第４面）には回折構造ＨＯＥが形成され、集光素子の光源側の光学面（第６面）には回折構造ＤＯＥが形成されている。【０３２７】
図１４は、本実施例の縦球面収差図であり、高密度光ディスク（ＨＤ  ＤＶＤ）／ＤＶＤ／ＣＤのいずれにおいても、必要開口径内において、実用上支障が無い程度に収差が補正されていることが分かる。【０３２８】
実施例２の数値データを表２に示す。【０３２９】
【表２】
2005074388.tif 000006
【０３３０】
実施例２は、図１２に示した光ピックアップ装置ＰＵ７に対応するものであり、対物レンズの光源側の光学面（第２面）及び光ディスク側の光学面（第３面）が非球面となっている。また、対物レンズの光源側の光学面（第２面）には回折構造ＤＯＥが形成されている。【０３３１】
実施例３の数値データを表３に示す。【０３３２】
【表３】
2005074388.tif 000007
【０３３３】
実施例３は、図１３に示した光ピックアップ装置ＰＵ８に対応するものであり、第２コリメートレンズの光ディスク側の光学面（第４面）、収差補正素子の光源側の光学面（第８面）、集光素子の光源側の光学面（第１０面）及び光ディスク側の光学面（第１１面）が非球面となっている。【０３３４】
また、収差補正素子の光源側の光学面（第８面）と、収差補正素子の光ディスク側の光学面（第９面）のうち光軸からの高さｈが０ｍｍ≦ｈ≦１．５１２ｍｍの範囲内の領域には回折構造ＤＯＥが形成されている。【０３３５】
実施例４は、図１１に示した光ピックアップ装置ＰＵ６に対応するものである。【０３３６】
表４において、ｆ１OBJ、ＮＡ１、λ１、ｍ１OBJ、ｍ１、ｔ１は、それぞれ、高密度光ディスクＨＤ使用時の対物レンズの焦点距離、対物レンズの開口数、光学系の設計波長、対物レンズの倍率、光学系の倍率、保護層の厚さであり、ｆ２OBJ、ＮＡ２、λ２、ｍ２OBJ、ｍ２、ｔ２は、ＤＶＤ使用時の同様の値であり、ｆ２OBJ、ＮＡ２、λ２、ｍ２OBJ、ｍ２、ｔ２は、ＣＤ使用時の同様の値である。【０３３７】
また、ｒ（ｍｍ）は曲率半径、ｄ（ｍｍ）はレンズ間隔、Ｎλ１、Ｎλ２、Ｎλ３は、それぞれ、波長λ１、波長λ２、波長λ３に対するレンズの屈折率、νｄはｄ線のレンズのアッベ数である。【０３３８】
また、ｎ１、ｎ２、ｎ３は、それぞれ、重畳型回折構造で発生する第１光束、第２光束、第３光束の回折光の回折次数である。【０３３９】
本実施例の光学系は、ともにプラスチックレンズであるコリメートレンズと、プラスチックレンズである収差補正レンズとプラスチックレンズである集光レンズとから構成された対物レンズとから構成される光学系である。尚、コリメートレンズの焦点距離は１０ｍｍである。その具体的な数値データを表４に示す。【０３４０】
【表４】
2005074388.tif 000008
【０３４１】
対物レンズは、収差補正レンズの光源側の光学面（表４において第３面）に形成した第１重畳型回折構造ＨＯＥの作用により、高密度光ディスクＨＤとＤＶＤとの保護層の厚さの違いによる球面収差の補正を行い、収差補正レンズの光ディスク側の光学面（表４において第４面）に形成した重畳型回折構造ＨＯＥの作用により、高密度光ディスクＨＤとＣＤとの保護層の厚さの違いによる球面収差の補正を行うＨＤ／ＤＶＤ／ＣＤ互換レンズである。尚、集光レンズは、高密度光ディスクＨＤに対して球面収差補正が最適化されたプラスチックレンズである。【０３４２】
第１重畳型回折構造は複数の輪帯から構成されており、各輪帯は階段状に５分割されている。各輪帯内の階段構造の段差Δは、Δ＝２・λ１／（Ｎλ１−１）を満たす高さに設定されている。ここで、Ｎλ１は波長λ１における収差補正レンズの屈折率である。この階段構造により第１光束に付加される光路差は２×λ１であるので、第１光束は第１重畳型回折構造により何ら作用を受けずにそのまま透過する。また、この階段構造により第３光束に付加される光路差は１×λ３であるので、第３光束も第１重畳型回折構造により何ら作用を受けずにそのまま透過する。一方、この階段構造により第２光束に付加される光路差は約０．２×λ２であり、５分割された輪帯１つ分ではちょうど１×λ２の光路差が付加されることになり、１次回折光が発生する。このように、第２光束のみを選択的に回折させることにより、ｔ１とｔ２の差に起因する球面収差を補正する。【０３４３】
尚、第１重畳型回折構造で発生する第１光束の０次回折光（透過光）の回折効率は１００％、第２光束の１次回折光の回折効率は８７％、第３光束の０次回折光（透過光）の回折効率は１００％であり、何れの光束に対しても高い回折効率を得ている。【０３４４】
また、第２重畳型回折構造は複数の輪帯から構成されており、各輪帯は階段状に２分割されている。各輪帯内の階段構造の段差Δは、Δ＝５・λ１／（Ｎλ１−１）を満たす高さに設定されている。ここで、Ｎλ１は波長λ１における収差補正レンズの屈折率である。この階段構造により第１光束に付加される光路差は５×λ１であるので、第１光束は第２重畳型回折構造により何ら作用を受けずにそのまま透過する。また、この階段構造により第２光束に付加される光路差は３×λ３であるので、第２光束も第２重畳型回折構造により何ら作用を受けずにそのまま透過する。一方、この階段構造により第３光束に付加される光路差は約０．５×λ３であり、２分割された輪帯１つ分ではちょうど半波長分だけ光路差がずれることとになり、第２重畳型回折構造に入射する第３光束は、その光量の殆どが１次回折光と−１次回折光とに振り分けられる。第２重畳型回折構造は、このうち１次回折光をＣＤの情報記録面上に集光させるように設計されており、この回折作用を利用してｔ１とｔ２の差に起因する球面収差が補正される。【０３４５】
尚、第２重畳型回折構造で発生する第１光束の０次回折光（透過光）の回折効率は１００％、第２光束の０次回折光（透過光）の回折効率は１００％、第３光束の１次回折光の回折効率は４０．５％であり、記録時の高速化が要求される高密度光ディスクＨＤとＤＶＤに対して高い回折効率を得ている。【０３４６】
本実施例のコリメートレンズは、第１光束が平行光束の状態で射出されるように設計されているため、第２光束や第３光束は、色収差の影響で、弱い発散光束としてコリメートレンズから射出される。対物レンズの第１波長λ１と第２波長λ２に対する球面収差が、平行入射の光束にして最適化されていると、コリメートレンズから射出される光束の平行度の変化により、対物レンズの倍率が変化してしまうため球面収差が発生する。【０３４７】
本実施例のコリメートレンズと組合せで、上述の球面収差量を計算したところ、ＤＶＤ側（ＮＡ2＝０．６５）で５０ｍλＲＭＳ程度、ＣＤ側（ＮＡ3＝０．４５）で３５ｍλＲＭＳ程度の波面収差となった。【０３４８】
本実施例における対物レンズは、第２光束に対する設計倍率ｍ２OBJを−０．００６９、第３光束に対する設計倍率ｍ３OBJを−０．００８６に設定することで、上述の球面収差発生を抑えた設計となっている。
【産業上の利用可能性】
【０３４９】
本発明によれば、位相構造を有し、青紫色レーザ光源を使用する高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤを含む、記録密度が異なる３種類のディスクに対して情報の記録及び／又は再生を適切に行うことができる対物光学系を搭載した光ピックアップ装置であって、その構成の簡素化、低コスト化を実現可能な光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置を得られる。
【図１（ａ）】
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【図１（ｂ）】
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【図２（ａ）】
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【図２（ｂ）】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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【図４（ａ）】
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【図４（ｂ）】
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【図５】
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【図６（ａ）】
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【図６（ｂ）】
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【図６（ｃ）】
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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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