JP2003281775A - 互換型光ピックアップ - Google Patents

互換型光ピックアップ

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JP2003281775A
JP2003281775A JP2002323070A JP2002323070A JP2003281775A JP 2003281775 A JP2003281775 A JP 2003281775A JP 2002323070 A JP2002323070 A JP 2002323070A JP 2002323070 A JP2002323070 A JP 2002323070A JP 2003281775 A JP2003281775 A JP 2003281775A
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栄 万 安
Chong-Sam Chung
鐘 三 鄭
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偕 貞 徐
Jin-Kyung Lee
鎮 京 李
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鐘 培 金
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 短波長光源のモードホッピングによるデフォ
ーカスを減らせ、発散レンズを備えることによって長波
長光源で出射された光に対して対物レンズと低密度光デ
ィスクとの衝突が生じないように十分な作動距離を確保
しうる互換型光ピックアップを提供する。 【解決手段】 高密度光ディスクに適した短波長光と少
なくとも１種の低密度光ディスクに適した少なくとも１
つの長波長光を出射し、前記高密度光ディスク及び低密
度光ディスクから反射された光を受光して検出させる光
ユニットと、入射される短波長光及び長波長光を集束し
て高密度光ディスク及び低密度光ディスクに光スポット
を形成させる対物レンズと、前記光ユニット側から入射
される短波長光を回折させ、前記短波長光の波長変動に
よる色収差を補正する回折素子と、前記光ユニットから
前記対物レンズ側に進行する前記長波長光を屈折させ、
少なくとも１種の低密度光ディスクに対する作動距離を
延ばす発散レンズとを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は複数波長の光を使用
して相異なるフォーマットを有する複数の光ディスクを
記録及び／または再生可能な互換型光ピックアップに係
り、特に高密度光ディスクのための記録及び／または再
生モード転換時光源の出力変動によって対物レンズから
生じる色収差を補正可能な互換型光ピックアップに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】対物レンズにより集束形成された光スポ
ットを用いて光ディスクに／から任意の情報を記録／再
生する光記録再生機器において、記録容量は光スポット
の大きさにより決定される。光スポットの大きさＳは式
（３）のように、光の波長λに比例し、対物レンズの開
口数（ＮＡ、Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｐｅｒｔｕｒｅ）
に反比例する。
【０００３】
【数１】 したがって、光ディスクの高密度化のために光ディスク
に集束される光スポットの大きさを減少させるために
は、青紫色レーザーのような短波長光源と開口数０．６
以上の対物レンズの採用が必須である。
【０００４】したがって、現在開発されている次世代Ｄ
ＶＤ、いわゆるＨＤ−ＤＶＤ用の光ピックアップは、光
ディスクに集束される光スポットの大きさをさらに縮
め、従来のＣＤやＤＶＤ系の光ディスクから得られる情
報記録密度に比べて高い情報記録密度を得るように、青
紫色光を出射する光源及び０．６以上の開口数を有する
対物レンズを採用する予定である。
【０００５】ところが、一般に光ピックアップで対物レ
ンズの材料として使用するガラス及びプラスチックのよ
うな光学材料は６５０ｎｍよりも短波長帯域で非常に激
しい屈折率の変化を示す。
【０００６】表１は対物レンズモールディングガラス材
料として用いられるＨｏｙａ社のＭ−ＢａＣＤ５Ｎの波
長による屈折率の変化を示す。
【０００７】
【表１】 表１から分かるように、光学材料は１ｎｍ程度の小さな
波長変化に対して、ＤＶＤ用光ピックアップに使われる
赤色波長に比べて短い青紫色波長帯域で４倍程度大きい
屈折率の変化を示す。
【０００８】このような短波長での光学材料の急激な屈
折率変動は、記録／再生を反復して転換する記録可能な
高密度光ピックアップではデフォーカスによる性能劣化
の主要な原因となる。すなわち、光ピックアップでは相
異なる記録光パワーと再生光パワーとを使用するが、通
常光源の出力を高めるとその光源から出射される光の波
長は長くなる。記録及び／または再生モード変換時の光
出力変化による波長変動により対物レンズから発生する
色収差はデフォーカス（モードホッピングによるデフォ
ーカス）を誘発する。ここで、モードホッピング（ｍｏ
ｄｅ ｈｏｐｐｉｎｇ）とは、光源自体の条件、例え
ば、温度変化時に波長が断続的に増減する現象を意味す
る。光出力を増加させるために注入電流を増加させれば
内部発熱により光源内部の温度が上がるために、前記の
ようなモードホッピングが起こる。
【０００９】このような波長変動に伴うデフォーカス
は、アクチュエータで対物レンズを調整して補正が可能
であるが、アクチュエータで対物レンズを駆動して波長
変動に追従するのに相対的に長時間がかかるので、この
間は再生及び記録信号の品質が劣化される。記録のため
に光出力を増加させる時のデフォーカスは記録光パワー
の不足を誘発し、再生のために出力減少時のデフォーカ
スはジッタを増加させる。
【００１０】すなわち、光ディスクに情報を記録するた
めに光源の出力を増加させれば光源から出射される光の
波長が、例えば４０６ｎｍと延びて光ディスクに集束さ
れる光スポットにデフォーカスが生じてアクチュエータ
がこれに追従するまでは正しく記録を行えない。そし
て、再生のために光源の出力を減少させれば、光源の波
長が、例えば、４０５ｎｍに短くなり、この場合にもア
クチュエータは延びた波長に合わせて追従した状態であ
るために、再びデフォーカスが生じる。このようにデフ
ォーカスが生じれば、再生信号にはデフォーカスによっ
てジッタが増加する。
【００１１】したがって、記録／再生が反復される記録
可能な高密度用光ピックアップは記録／再生出力変動に
伴う光源から出射される光の波長が変わっても、これに
よる色収差発生を抑制または補償できる光学系構造を有
する必要がある。
【００１２】一方、光ディスクの傾斜により生じるコマ
収差Ｗ３１は、光ディスクの傾斜角をθ、光ディスクの
屈折率をｎ、光ディスクの厚さをｄ、対物レンズの開口
数をＮＡとする時、例えば、式（４）のような関係式で
示される。
【００１３】
【数２】 ここで、光ディスクの屈折率及び厚さは各々光入射面か
ら記録面に至る光学媒質の屈折率及び厚さを示す。
【００１４】式（４）を考慮すれば、光ディスクの傾斜
による公差を確保しようとすれば、高密度化のために対
物レンズの開口数を高めることによって光ディスクを薄
くする必要がある。ＣＤの１．２ｍｍからＤＶＤの０．
６ｍｍに薄くし、次世代ＤＶＤ、いわゆるＨＤ−ＤＶＤ
（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ ＤｉｇｉｔａｌＶｅ
ｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）は０．１ｍｍになる可能性
が高い。もちろん、ＣＤの場合０．４５からＤＶＤの場
合０．６に対物レンズの開口数が高まり、ＨＤ−ＤＶＤ
の場合には対物レンズの開口数が０．８５になる可能性
が高い。また、ＨＤ−ＤＶＤの場合には、記録容量を考
慮すれば、青紫色光源が採用される可能性が高い。この
ように新たな規格の光ディスクを開発するに当たって、
問題となるのは既存の光ディスクとの互換性である。
【００１５】例えば、既存の光ディスクのうち一回記録
用のＤＶＤ−Ｒ及びＣＤ−Ｒは波長によって反射率が顕
著に落ちるために、６５０ｎｍと７８０ｎｍ波長の光源
の使用が必須である。したがって、ＤＶＤ−Ｒ及び／ま
たはＣＤ−Ｒとの互換性を考慮すれば、ＨＤ−ＤＶＤを
記録及び／または再生できる互換型光ピックアップは２
つまたは３つの異なる波長の光源を採用する必要があ
る。
【００１６】この際、異なる波長の複数の光源を採用す
る互換型光ピックアップは、装置の大きさ、組立性、価
格などを考慮する時、単一の対物レンズを備えることが
望ましい。
【００１７】ところが、０．８５のように高開口数を有
する対物レンズを１枚に設計、製作するには相当な技術
が要求され、前記のように高開口数を有しつつ作動距離
をＤＶＤ用対物レンズのように長くするのは難しい。本
技術分野では、青紫色光源と０．１ｍｍ厚さのＨＤ−Ｄ
ＶＤに対して、対物レンズは通常０．６ｍｍの作動距離
を有するように設計される。ＤＶＤ用光源及びＣＤ用光
源から出射された光をＨＤ−ＤＶＤに対して０．６ｍｍ
の作動距離を有する対物レンズに集束してＤＶＤ及びＣ
Ｄに光スポットを形成する時、作動距離は各々０．３２
ｍｍ，−０．０３ｍｍとなる。これはＣＤが対物レンズ
と衝突することを意味する。
【００１８】ＣＤ用光源とコリメーティングレンズとの
間の距離を狭めてＣＤ用光源から出射された光を発散光
の形に対物レンズに入射させる場合、作動距離を確保し
うる。しかし、この場合に光学系は有限光学系になるた
めに、アクチュエータの半径方向への移動による収差特
性が急激に劣化されて望ましくない。
【００１９】要約すれば、赤色波長より短波長の光源を
用いる記録／再生が反復される記録可能な高密度用光ピ
ックアップは記録及び／または再生モード変換時のデフ
ォーカスを抑制または補償できる光学系構造が必要であ
る。また、高密度用光ピックアップは相対的に低密度の
ＤＶＤ及び／またはＣＤとの互換性を考慮する時、ＤＶ
Ｄ及び／またはＣＤ用光に対する作動距離を延ばす必要
がある。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記問題点を
勘案して案出されたものであって、短波長光源のモード
ホッピングによるデフォーカスを減らし、短波長光源と
少なくとも１つの長波長光源とを採用し、高密度及び相
対的に厚い低密度光ディスクを互換する時、長波長光源
から出射された光に対して対物レンズと低密度光ディス
クとが衝突しないように十分な作動距離を確保できる互
換型光ピックアップを提供するところにその目的があ
る。
【００２１】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明に係る互換型光ピックアップは、高密度光ディ
スクに適した短波長光と少なくとも１種の低密度光ディ
スクに適した少なくとも１つの長波長光を出射し、前記
高密度光ディスク及び低密度光ディスクから反射された
光を受光して検出させる光ユニットと、入射される短波
長光及び長波長光を集束して高密度光ディスク及び低密
度光ディスクに光スポットを形成させる対物レンズと、
前記光ユニット側から入射される短波長光を回折させ、
前記短波長光の波長変動による色収差を補正する回折素
子と、前記光ユニットから前記対物レンズ側に進行する
前記長波長光を屈折させ、少なくとも１種の低密度光デ
ィスクに対する作動距離を延ばす発散レンズとを含むこ
とを特徴とする。
【００２２】本発明の特徴によれば、前記短波長光及び
長波長光は相互直交する偏光であり、前記回折素子は、
一偏光の短波長光は回折させ、これに直交する他の偏光
の長波長光はそのまま透過させる偏光ホログラム素子で
あることが望ましい。
【００２３】この際、前記偏光ホログラム素子は、前記
短波長光に対する１次回折効率を高められるようにブレ
ーズタイプよりなることが望ましい。
【００２４】前記低密度光ディスクは、記録密度及び厚
さの相異なる第１及び第２低密度光ディスクを含み、前
記長波長光は前記第１低密度光ディスクに適した波長λ
１を有する第１長波長光と、前記第２低密度光ディスク
に適した波長λ２を有する第２長波長光とを含むことが
望ましい。
【００２５】本発明の他の特徴によれば、前記回折素子
は、階段型構造のパターンが形成されたホログラム素子
であり、前記パターンの段差ｄは前記第１及び第２長波
長光の波長λ１、λ２に対して、前記ホログラム素子を
なす光学媒質の屈折率をｎ１１，ｎ２２とする時、次の
式、 （ｎ１１−ｎ０’）ｄ＝ｇλ１ （ｎ２２−ｎ０”）ｄ＝ｈλ２ ここで、ｇ，ｈは整数±０．０７以内の数であり、ｎ
０’，ｎ０”は各々波長λ１、λ２に対する空気領域の
屈折率である。を満たすことが望ましい。
【００２６】この際、前記回折素子にはブレーズタイプ
のパターンが形成されることが望ましい。一方、前記第
１低密度光ディスクはＤＶＤ、第２低密度光ディスクは
ＣＤであることが望ましく、前記高密度光ディスクは前
記第１低密度光ディスクより薄い厚さ、例えば約０．１
ｍｍの厚さを有することが望ましい。
【００２７】前記対物レンズは前記高密度光ディスクに
適するように０．７以上の開口数を有することが望まし
い。
【００２８】前記対物レンズの作動距離は０．７ｍｍ以
下であることが望ましい。一方、前記第１長波長光及び
第２長波長光に対して各々位相差変化を生じ、第１及び
第２低密度光ディスク採用時の収差を補正させる第１及
び第２位相補正器をさらに備えることが望ましい。
【００２９】前記第１及び第２位相補正器は、複数の位
相遅延領域を備え、前記第１位相補正器は、波長λ，λ
２の短波長光及び第２長波長光が各々前記第１位相補正
器の一位相遅延領域を通過する時の位相遅延量をａ、
ａ’、これに隣接した第１位相補正器の他の位相遅延領
域を通過する時の位相遅延量をｂ、ｂ’とする時、次の
式（１）、 （ａ−ｂ）＝ｌλ （ａ’−ｂ’）＝ｍλ２ （１） ここで、ｌ，ｍは整数±０．０７以内の数である。を満
たし、前記第２位相補正器は波長λ，λ１の短波長光及
び第１長波長光が各々前記第２位相補正器の一位相遅延
領域を通過する時の位相遅延量をｃ、ｃ’、これに隣接
した第２位相補正器の他の位相遅延領域を通過する時の
位相遅延量をｄ、ｄ’とする時、次の式（２）、 （ｃ−ｄ）＝ｐλ （ｃ’−ｄ’）＝ｑλ１ （２） ここで、ｐ，ｑは整数±０．０７以内の数である。を満
たすことが望ましい。
【００３０】より具体的に、前記第１位相補正器には階
段型構造よりなるパターンが形成されており、前記パタ
ーンの階段が前記位相遅延領域に各々対応し、前記階段
の段差ｓ１は前記波長λ，λ２に対して前記第１位相補
正器をなす光学媒質の屈折率を各々ｎ，ｎ２とする時、
次の式、 （ｎ−ｎ０）ｓ１＝ｌλ （ｎ２−ｎ０”）ｓ１＝ｍλ２ ここで、ｎ０，ｎ０”は各々λ，λ２に対する空気領域
の屈折率である。を満たす。
【００３１】また、前記第２位相補正器には階段型構造
よりなるパターンが形成されていて、前記パターンの階
段は前記位相遅延領域に各々対応されて、前記階段の段
差ｓ２は前記波長λ，λ１に対し前記第２位相補正器を
なす光学媒質の屈折率を各々ｎ’、ｎ１’とする時、次
の式、 （ｎ’−ｎ０）ｓ２＝ｐλ （ｎ１’−ｎ０’）ｓ２＝ｑλ１ ここで、ｎ０，ｎ０’は各々λ，λ１に対する空気領域
の屈折率である。を満たすことが望ましい。
【００３２】一方、前記第１及び第２低密度光ディスク
のうち何れか１つの低密度光ディスクの記録及び／また
は再生に適するように、前記第１及び第２長波長光のう
ち何れか１つの長波長光に対して前記対物レンズの有効
開口数を変更させる開口フィルターをさらに備えること
が望ましい。
【００３３】前記開口フィルターは、中心部に入射され
る光はそのまま進行させ、前記中心部の外側に入射され
る光の進行を波長によって選択的に妨害するように形成
された波長選択性コーティング部材及びホログラムタイ
プの回折部材のうち何れか１つで有り得る。
【００３４】前記開口フィルターは、前記第１及び第２
位相補正器のうち何れか１つの位相補正器に一体形成さ
れうる。
【００３５】一方、前記短波長光は青紫色波長領域の光
であり、前記第１長波長光は赤色波長領域の光であり、
前記第２長波長光は赤外線波長領域の光であることが望
ましい。具体的に、前記λは４００〜４１０ｎｍ、前記
λ１は６３５及び６５０ｎｍのうち何れか１つの波長、
λ２は約７８０ｎｍで有り得る。
【００３６】前記光ユニット側から前記回折素子に入射
される短波長光が平行光である時、前記発散レンズは、
前記回折素子により前記短波長光に加えた光学的なパワ
ーを相殺し、前記対物レンズに平行した短波長光を入射
させることが望ましい。
【００３７】前記回折素子及び発散レンズは前記対物レ
ンズと一体駆動されることが望ましい。前記短波長光に
対する光効率を高められるように、前記回折素子と対物
レンズとの間に波長板をさらに備えることが望ましい。
【００３８】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づき、本
発明を詳細に説明する。
【００３９】図１を参照すれば、本発明に係る互換型光
ピックアップは、光ユニット１と、光ユニット１側から
入射される短波長光及び長波長光を集束して高密度光デ
ィスク５０ａ及び低密度光ディスク５０ｂ，５０ｃに光
スポットを形成させる対物レンズ４０と、光ユニット１
側から入射される短波長光を回折させる回折素子１５
と、光ユニット１から対物レンズ４０側に進む長波長光
を屈折させ少なくとも１種の低密度光ディスク５０ｂ，
５０ｃに対する作動距離を延ばす発散レンズ１７を含ん
で構成される。
【００４０】光ユニット１は、高密度光ディスク５０ａ
と少なくとも１種の低密度光ディスク５０ｂ，５０ｃと
を互換して記録及び／または再生するように高密度光デ
ィスク５０ａに適した短波長光１ａと少なくとも１種の
低密度光ディスク５０ｂ，５０ｃに適した少なくとも１
つの長波長光１ｂ，１ｃを出射する。そして、光ユニッ
ト１は高密度光ディスク５０ａ及び低密度光ディスク５
０ｂ，５０ｃから反射された光を受光して情報信号及び
誤差信号を検出する。
【００４１】高密度光ディスク５０ａは、例えば、２０
ＧＢ以上の貯蔵容量を有する次世代ＤＶＤ系の光ディス
ク（以下、ＨＤ−ＤＶＤ）であって、ＤＶＤより薄く形
成しうる。低密度光ディスク５０ｂ，５０ｃとしては記
録密度及び厚さの相異なる第１及び第２低密度光ディス
ク５０ｂ，５０ｃを備えられる。高密度光ディスク５０
ａがＨＤ−ＤＶＤである場合、第１低密度光ディスク５
０ｂはＤＶＤ系の光ディスク（以下、ＤＶＤ）、第２低
密度光ディスク５０ｃは、ＣＤ系の光ディスク（以下、
ＣＤ）である。
【００４２】本発明に係る互換型光ピックアップが記録
密度の相異なる３種の光ディスク、すなわち、高密度光
ディスク５０ａ、第１及び第２低密度光ディスク５０
ｂ，５０ｃを互換して記録及び／または再生させる場
合、長波長光１ｂ，１ｃは第１低密度光ディスク５０ｂ
に適した波長λ１を有する第１長波長光１ｂと、第２低
密度光ディスク５０ｃに適した波長λ２を有する第２長
波長光１ｃとなる。
【００４３】本発明に係る互換型光ピックアップがＣ
Ｄ、ＤＶＤ、ＨＤ−ＤＶＤを互換して記録及び／または
再生される場合、短波長光１ａは青紫色波長領域、例え
ば、約４００〜４１０ｎｍ範囲内の波長の光であり、第
１長波長光１ｂは赤色波長領域、例えば、約６３５また
は６５０ｎｍ波長の光であり、第２長波長光１ｃは赤外
線波長領域、例えば、約７８０ｎｍ波長の光であること
が望ましい。
【００４４】対物レンズ４０は、高密度光ディスク５０
ａを記録及び／または再生できるように、０．７以上、
望ましくは０．８５の開口数を有する。対物レンズ４０
は、０．７ｍｍ以下の作動距離を有しうる。これは後述
するように、発散レンズ１７により高密度光ディスク５
０ａより厚い第１及び／または第２低密度光ディスク５
０ｂ，５０ｃの採用時に作動距離を延ばすことができ
て、対物レンズ４０と第１及び第２低密度光ディスク５
０ｂ，５０ｃとの衝突を防止できるからである。
【００４５】光ユニット１は相互直交する偏光の短波長
光１ａと第１及び第２長波長光１ｂ，１ｃを出射させう
る。ここで、例えば、短波長光１ａはＰ偏光を、第１及
び第２長波長光１ｂ，１ｃはＳ偏光を有する。
【００４６】回折素子１５は偏光型回折素子であって、
一偏光の短波長光１ａは回折させ、これに直交する他の
偏光の第１及び第２長波長光１ｂ，１ｃはそのまま透過
させる偏光ホログラム素子を具備しうる。
【００４７】偏光ホログラム素子は、周知の如く透過タ
イプの場合に特定偏光の光に対しては回折作用を行い、
一方これに直交する偏光の光に対しては回折作用無しに
透過させる。
【００４８】本実施例において、この偏光ホログラム素
子は短波長光１ａに対する有効光として用いられる１次
回折光に対して回折効率を高められるブレーズタイプ
（ｂｌａｚｅｄ ｔｙｐｅ）に形成されたことが望まし
い。ここで、ブレーズタイプの偏光ホログラム素子は後
述する図２に示されたブレーズタイプの非偏光ホログラ
ム素子と類似した構造である。前記ブレーズタイプの偏
光ホログラム素子は、例えば偏光によって屈折率の異な
る異方性光学材質で形成されうる。
【００４９】代案として、回折素子１５は入射光の偏光
に関係なく短波長光１ａに対してのみ位相差変化を発生
させる複数の位相遅延領域を備え、前記複数の位相遅延
領域が周期的に反復されて短波長光１ａのみを回折させ
る構造よりなりうる。この際、回折素子１５はブレーズ
タイプで形成され、短波長光１ａに対して１次回折光の
光効率を向上させうることが望ましい。
【００５０】前記複数の位相遅延領域は、第１及び第２
長波長光１ｂ，１ｃに対して１つの位相遅延領域とそれ
に隣接した他の位相遅延領域での位相差が各々式（５）
のようにほぼ第１長波長光１ｂの波長λ１と第２長波長
光１ｃの波長λ２の整数倍になることが望ましい。
【００５１】すなわち、第１及び第２長波長光１ｂ，１
ｃが各々回折素子１５の一位相遅延領域を通過する時の
位相遅延量をＩ，ｉ’、前記第１及び第２長波長光１
ｂ，１ｃが各々回折素子１５の他の位相遅延領域を通過
する時の位相遅延量をｊ、ｊ’とする時、隣接した位相
遅延領域間の位相差は式（５）を満たすことが望まし
い。
【００５２】 （ｉ−ｊ）＝ｇλ１ （ｉ’−ｊ’）＝ｈλ２ （５） ここで、ｇ，ｈは整数±０．０７以内、望ましくは整数
±０．０５以内の数である。
【００５３】この場合、回折素子１５は第１及び第２長
波長光１ｂ，１ｃを位相変化なしにそのまま透過させう
るので、第１及び第２長波長光１ｂ，１ｃは回折させな
い。一方、短波長光１ａに対しては回折素子１５で位相
変化が生じ、その複数の位相遅延領域が周期的な反復構
造により短波長光１ａを回折させる。
【００５４】具体的な実施例として、回折素子１５は非
偏光型回折素子であって、図２に示されたように、プレ
ート型光学媒質の少なくとも一面に短波長光１ａを回折
させうるように階段型構造よりなるパターンを周期的に
形成したホログラム素子を備えられる。図２は、回折素
子１５が４階段構造よりなるブレーズタイプのホログラ
ム素子の例を示す。図２において、部材番号１５ａは回
折素子１５を製作するのに使われるガラスなどの光学媒
質部分であり、１６は階段型構造のパターンを形成して
光学媒質が除去された空気領域である。また、ｄは段差
の大きさを意味する。
【００５５】この際、回折素子１５のパターンの段差の
大きさは、第１及び第２長波長光１ｂ，１ｃをほとんど
そのまま透過させるように、式（５）の条件を満たす、
第１及び第２長波長光１ｂ，１ｃの波長λ１、λ２のほ
ぼ整数倍に該当する大きさに形成されることが望まし
い。ここで、前記パターンの段階は各々前記位相遅延領
域に対応する。
【００５６】回折素子１５のパターンの段差の大きさｄ
は式（５）に対応して式（６）を満たすことが望まし
い。
【００５７】 （ｎ１１−ｎ０’）ｄ＝ｇλ１ （ｎ２２−ｎ０”）ｄ＝ｈλ２ （６） ここで、ｎ１１、ｎ２２は回折素子１５をなす光学媒質
の第１及び第２長波長光１ｂ，１ｃの波長λ１、λ２に
対する屈折率であり、ｎ０’、ｎ０”は第１及び第２長
波長光１ｂ，１ｃの波長λ１、λ２に対する空気領域の
屈折率である。
【００５８】図３は、回折素子１５の光学媒質としてＭ
−ＬａＣ１３０＿ＨＯＹＡを使用する時、段差ｄの大き
さによる第１長波長光１ｂの波長λ１と第２長波長光１
ｃの波長λ２に対する位相差を示すグラフである。図３
のグラフは、高密度光ディスク５０ａ、第１及び第２低
密度光ディスク５０ｂ，５０ｃを各々ＨＤ−ＤＶＤ、Ｄ
ＶＤ、ＣＤとし、短波長光１ａの波長λが４００ｎｍ、
第１及び第２長波長光１ｂ，１ｃの波長λ１、λ２が各
々６５０ｎｍ，７８０ｎｍである場合に得られたもので
ある。ここで、Ｍ−ＬａＣ１３０＿ＨＯＹＡの屈折率は
波長４００ｎｍ，６５０ｎｍ，７８０ｎｍに対して各々
１．７１５５６６，１．６８９８５８，１．６８４６５
７である。
【００５９】図３を参照すれば、光学媒質としてＭ−Ｌ
ａＣ１３０＿ＨＯＹＡを使用し、段差ｄが５．６６μｍ
である階段型パターンを形成すれば、ＤＶＤ用第１長波
長光１ｂの波長λ１に対しては整数倍に近い０．００７
λ１、ＣＤ用第２長波長光１ｃの波長λ２に対しては整
数倍に近い０．０３２λ２の位相差が生じ、ＨＤ−ＤＶ
Ｄ用短波長光１ａの波長λに対しては０．１４λの位相
差が生じる。
【００６０】したがって、Ｍ−ＬａＣ１３０＿ＨＯＹＡ
を光学媒質として使用して段差ｄ５．６６μｍになる複
数の階段を有するパターンを周期的に形成すれば、式
（６）を満たす回折素子１５が得られる。
【００６１】前記のような偏光型または非偏光型回折素
子１５は、グレーティング方程式から分かるように、同
一次数の回折光の回折角が大きくなるにつれて、入射光
の波長が延びると焦点距離を短くする。
【００６２】したがって、前記のような回折素子１５を
備えると、短波長光１ａの波長が延びて対物レンズ４０
の焦点距離が長くなる時、逆に回折素子１５では焦点距
離が短くなるので、焦点距離の増減が互いに相殺され、
高密度光ディスク５０ａに対して記録及び／または再生
モード転換時のモードホッピングによるデフォーカスを
減らせる。
【００６３】また、前記のような回折素子１５を備える
と、短波長光１ａに対しては記録及び／または再生モー
ド転換時のモードホッピングによるデフォーカスを減ら
せ、長波長光１ｂ，１ｃに対しては回折素子１５により
ほとんど影響を受けず進行させうる。
【００６４】発散レンズ１７は、回折素子１５と対物レ
ンズ４０との間の光路上に配置されうる。発散レンズ１
７は、光ユニット１から対物レンズ４０側に進行する第
１及び第２長波長光１ｂ，１ｃを屈折させて発散光とし
て対物レンズ４０に入射させる。本発明者らは、発散レ
ンズ１７を適用する場合、高密度光ディスク５０ａ、す
なわちＨＤ−ＤＶＤに対して開口数０．８５であり、
０．６ｍｍの作動距離を有する対物レンズにより、第２
長波長光１ｃを集束する場合、第２低密度光ディスク５
０ｃ、すなわちＣＤに対して、例えば０．２３ｍｍの作
動距離を確保可能なことを確認した。ここで、作動距離
０．６ｍｍの対物レンズ４０を使用する場合、ＤＶＤに
対しては問題無いことを前で言及した。
【００６５】このように、対物レンズ４０の入射瞳側に
発散レンズ１７を備えると、ＨＤ−ＤＶＤに対して普通
の作動距離（例えば、０．６ｍｍ）を有する対物レンズ
４０を使用する場合にも、ＤＶＤだけでなくＣＤに対し
て十分な作動距離を確保しうる。したがって、ＣＤ記録
及び／または再生時、光ディスクと対物レンズ４０との
衝突が防止される。
【００６６】一方、発散レンズ１７がなければ、回折素
子１５により回折された短波長光１ａは回折角により対
物レンズ４０に収束光として入射される。しかし、前記
の通り対物レンズ４０の入射瞳側に発散レンズ１７が配
置された場合には、回折素子１５により回折された短波
長光１ａはこの発散レンズ１７により屈折されて対物レ
ンズ４０に略平行光として入射される。これは、図１に
示されたように、回折素子１５に入射される短波長光１
ａが平行光である時、発散レンズ１７が回折素子１５に
より短波長光１ａに加えられた光学的なパワーを相殺す
るからである。
【００６７】本発明において、回折素子１５と発散レン
ズ１７とは、高密度光ディスク５０ａ用短波長光１ａに
対しては光学的なパワーをほとんど持っていないことが
望ましく、このために、回折素子１５及び発散レンズ１
７は、対物レンズ４０と一体駆動されることが望まし
い。すなわち、回折素子１５及び発散レンズ１７は、対
物レンズ４０が設けられるアクチュエータ（図示せず）
のボビンに設けられることが望ましい。
【００６８】一方、本発明に係る互換型光ピックアップ
は、高密度光ディスク５０ａ用短波長光１ａに対する効
率を向上させるために、波長板１９をさらに備えること
が望ましい。波長板１９は、図１のように回折素子１５
と対物レンズ４０との間に配置される場合、短波長光１
ａに対しては１／４波長板の役割を行い、第１及び第２
長波長光１ｂ，１ｃに対しては略１／２波長板の役割を
行うことが望ましい。
【００６９】ここで、回折素子１５として偏光ホログラ
ム素子を備える場合には、波長板１９を、図１に示され
たように、回折素子１５と対物レンズ４０との間に配す
ることが望ましい。回折素子１５として非偏光型回折素
子１５を備える場合には、後述する図８に示されたよう
に、波長板（図８の６９）の位置が変更しうる。
【００７０】一方、第１及び第２低密度光ディスク５０
ｂ，５０ｃが高密度光ディスク５０ａと異なる厚さを有
すれば、第１長波長光１ｂを対物レンズ４０に集束して
第１低密度光ディスク５０ｂに光スポットを形成する
時、高密度光ディスク５０ａと第１低密度光ディスク５
０ｂとの厚さ差による球面収差が生じる。同様に、第２
長波長光１ｃを対物レンズ４０に集束して第２低密度光
ディスク５０ｃに光スポットを形成する時、高密度光デ
ィスク５０ａと第２低密度光ディスク５０ｃとの厚さ差
による球面収差が生じる。また、第１及び第２長波長光
１ｂ，１ｃを対物レンズ４０により集束する時、短波長
光１ａとの波長差による色収差が生じる。
【００７１】したがって、前記のように、高密度光ディ
スク５０ａと第１及び第２低密度光ディスク５０ｂ，５
０ｃを互換して記録及び／または再生する場合、本発明
に係る互換型光ピックアップは、第１及び第２低密度光
ディスク５０ｂ，５０ｃの採用時の収差を補正可能に第
１及び第２位相補正器２０，３０をさらに備えることが
望ましい。
【００７２】第１位相補正器２０は、第１低密度光ディ
スク５０ｂの記録及び／または再生時に第１長波長光１
ｂに対して生じる球面収差及び／または色収差などを補
正するためのものである。また、第２位相補正器３０は
第２低密度光ディスク５０ｃの記録及び／または再生時
に第２長波長光１ｃに対して生じる球面収差及び／また
は色収差などを補正するためのものである。
【００７３】第１位相補正器２０は第１低密度光ディス
ク５０ｂの記録及び／または再生時に生じる収差を補正
するために、第１長波長光１ｂに対してのみ位相差変化
を生じる複数の位相遅延領域を備える。前記複数の位相
遅延領域は、図２に基づいて説明した非偏光型回折素子
１５の場合と類似した原理により特定波長の光に対して
のみ位相差変化を生じるように、短波長光１ａ及び第２
長波長光１ｃに対して一位相遅延領域とそれに隣接した
他の位相遅延領域での位相差が各々式（７）のように略
短波長光１ａの波長λ、第２長波長光１ｃの波長λ２の
整数倍になることが望ましい。
【００７４】すなわち、短波長光１ａ及び第２長波長光
１ｃが各々第１位相補正器２０の一位相遅延領域を通過
する時の位相遅延量をａ，ａ’、短波長光１ａ及び第２
長波長光１ｃが各々第１位相補正器２０の他の位相遅延
領域を通過する時の位相遅延量をｂ，ｂ’とする時、隣
接した位相遅延領域間の位相差は式（７）を満たすこと
が望ましい。
【００７５】 （ａ−ｂ）＝ｌλ （ａ’−ｂ’）＝ｍλ２ （７） ここで、ｌ，ｍは整数±０．０７以内、より望ましくは
整数±０．０５以内の数である。
【００７６】この場合、第１位相補正器２０は第１長波
長光１ｂに対しては位相変化を生じつつ短波長光１ａ及
び第２長波長光１ｃは位相変化無しにそのまま透過させ
うる。
【００７７】同様に、第２位相補正器３０は第２低密度
光ディスク５０ｃの記録及び／または再生時に生じる収
差を補正するために、入射される第２長波長光１ｃに対
してのみ位相差変化を生じる複数の位相遅延領域を備え
る。前記複数の位相遅延領域は、短波長光１ａ及び第１
長波長光１ｂに対して一位相遅延領域とそれに隣接した
他の位相遅延領域での位相差が各々略短波長光１ａの波
長λと第１長波長光１ｂの波長λ１との整数倍になるこ
とが望ましい。すなわち、短波長光１ａ及び第１長波長
光１ｂが各々第２位相補正器３０の一位相遅延領域を通
過する時の位相遅延量をｃ，ｃ’、短波長光１ａ及び第
１長波長光１ｂが各々第２位相補正器３０の他の位相遅
延領域を通過する時の位相遅延量をｄ，ｄ’とする時、
隣接した位相遅延領域間の位相差は式（８）を満たすこ
とが望ましい。
【００７８】 （ｃ−ｄ）＝ｐλ （ｃ’−ｄ’）＝ｑλ１ （８） ここで、ｐ，ｑは整数±０．０７以内、より望ましくは
整数±０．０５以内の数である。
【００７９】この場合、第２位相補正器３０は第２長波
長光１ｃに対しては位相変化を生じつつ短波長光１ａ及
び第１長波長光１ｂは位相変化なしにそのまま透過させ
うる。
【００８０】第１及び第２位相補正器２０，３０は、図
４に示されたように、プレート型光学媒質の少なくとも
一面に、第１及び第２低密度光ディスク５０ｂ，５０ｃ
の互換時に生じる収差を補正できる位相差変化を生じる
ように階段型構造よりなるパターンを形成した構造より
なりうる。図４において、部材番号２１は第１及び第２
位相補正器２０，３０の製作に用いられるガラスなどの
光学媒質部分であり、２３は階段型構造のパターンを形
成して光学媒質を除去した空気領域である。また、ｓは
段差の大きさを意味する。
【００８１】この際、第１及び第２位相補正器２０，３
０それぞれのパターンの段差大きさは、式（７）及び
（８）の条件を満たすように、１波長の光に対してのみ
位相差変化を生じる作用を行い、残りの２波長の光をほ
とんどそのまま透過させるように、略２波長の整数倍に
該当する大きさに形成されたことが望ましい。ここで、
前記パターンの階段は各々前記位相遅延領域に対応す
る。
【００８２】すなわち、第１位相補正器２０のパターン
の段差大きさｓ１は、式（７）に対応して式（９）を満
たすことが望ましい。
【００８３】 （ｎ−ｎ０）ｓ１＝ｌλ （ｎ２−ｎ０”）ｓ１＝ｍλ２ （９） ここで、ｎ，ｎ２は第１位相補正器２０をなす光学媒質
の短波長光１ａ及び第２長波長光１ｃの波長λ，λ２に
対する屈折率であり、ｎ０，ｎ０”は短波長光１ａ及び
第２長波長光１ｃの波長λ，λ２に対する空気領域の屈
折率である。
【００８４】また、第２位相補正器３０のパターンの段
差の大きさｓ２は、式（８）に対応して式（１０）を満
たすことが望ましい。
【００８５】 （ｎ’−ｎ０）ｓ２＝ｐλ （ｎ１’−ｎ０’）ｓ２＝ｑλ１ （１０） ここで、ｎ’，ｎ１’は第２位相補正器３０をなす光学
媒質の短波長光１ａ及び第１長波長光１ｂの波長λ，λ
１に対する屈折率であり、ｎ０，ｎ０’は短波長光１ａ
及び第１長波長光１ｂの波長λ，λ１に対する空気領域
の屈折率である。
【００８６】図５は第１位相補正器２０の光学媒質とし
てＢＫ７を使用する時、段差ｓ１の大きさによるＨＤ−
ＤＶＤ用短波長光１ａの波長λとＣＤ用第２長波長光１
ｃの波長λ２に対する位相差を示すグラフである。図５
のグラフは、高密度光ディスク５０ａ、第１及び第２低
密度光ディスク５０ｂ，５０ｃを各々ＨＤ−ＤＶＤ，Ｄ
ＶＤ，ＣＤとし、短波長光１ａの波長λが４００ｎｍ、
第１及び第２長波長光１ｂ，１ｃの波長λ１，λ２が各
々６５０ｎｍ、７８０ｎｍである場合に得られたもので
ある。ここで、ガラス材質のＢＫ７の屈折率は各々波長
４００ｎｍ，６５０ｎｍ，７８０ｎｍに対して１．５３
０８４９，１．５１４５２０，１．５１１１８３であ
る。
【００８７】図５を参照すれば、光学媒質としてＢＫ７
を使用し、段差ｓ１が１．５μｍである階段型パターン
を形成すれば、ＨＤ−ＤＶＤ用短波長光１ａの波長λに
対しては整数倍に近い０．９９λの位相差が生じ、ＣＤ
用第２長波長光１ｃの波長λ２に対しては整数倍に近い
０．９８λ２の位相差が生じ、ＤＶＤ用第１長波長光１
ｂの波長λ１に対しては０．２０λ１の位相差が生じ
る。ここで、位相補正器に形成されたパターンの段差の
大きさが所定波長の光に対する位相差の整数倍というこ
とは、その波長の光が位相補正器を通過する時、パター
ン形状による位相差変化が生じないことを意味する。
【００８８】したがって、ＢＫ７を光学媒質として用い
て段差ｓ１が１．５μｍになるようにパターンを形成す
れば、式（７）及び式（９）を満たす第１位相補正器２
０が得られる。
【００８９】また、第１位相補正器２０のように所定の
光学媒質に式（１０）の条件を満たす階段型構造のパタ
ーンを形成すれば、短波長光１ａ及び第１長波長光１ｂ
はほとんどそのまま通過させ、第２長波長光１ｃに対し
てのみ位相差変化を生じる第２位相補正器３０が得られ
る。第２位相補正器３０の具体例については後述する。
【００９０】前述したように、第１位相補正器２０に式
（９）を満たす段差ｓ１を有するパターンを形成すれ
ば、短波長光１ａ及び第２長波長光１ｃは第１位相補正
器２０をほとんどそのまま透過するが、第１長波長光１
ｂは第１位相補正器２０を通過しつつ、そのパターン形
状による位相差変化が生じる。また、第２位相補正器３
０に式（１０）を満たす段差ｓ２を有するパターンを形
成すれば、短波長光１ａ及び第１長波長光１ｂは第２位
相補正器３０をほとんどそのまま透過するが、第２長波
長光１ｃは第２位相補正器３０を通過しつつそのパター
ン形状による位相差変化が生じる。
【００９１】したがって、パターンの段差を２波長の整
数倍に製作して１波長に対してのみ位相差変化を生じる
作用を行う２種の位相補正器、すなわち第１及び第２位
相補正器２０，３０を備えた本発明に係る互換型光ピッ
クアップは、厚さの相異なる３枚の光ディスク５０ａ，
５０ｂ，５０ｃの互換採用時の収差発生を十分に抑制し
うる。
【００９２】また、図１を参照すれば、本発明に係る互
換型光ピックアップは第１長波長光１ｂに対して対物レ
ンズ４０の有効開口数を変更させるための第１開口フィ
ルター２５と、第２長波長光１ｃに対して対物レンズ４
０の有効開口数を変更させるための第２開口フィルター
３５とをさらに備えることが望ましい。
【００９３】第１及び第２開口フィルター２５，３５
は、中心部に入射される光はそのまま進行させ、その外
側のリング部２５ａ，３５ａに入射される光の進行を波
長によって選択的に妨害して対物レンズ４０の有効開口
数を変更させうる波長選択性コーティング部材またはホ
ログラムタイプの回折部材であることが望ましい。
【００９４】第１及び第２開口フィルター２５，３５
は、図１に示されたように、リング部２５ａ，３５ａの
内側が開口された形よりなり、第１及び第２位相補正器
２０，３０に各々一体形成されたことが望ましい。
【００９５】第１開口フィルター２５のリング部２５ａ
は、第１長波長光１ｂの進行だけを遮断し、残りの短波
長光１ａ及び第２長波長光１ｃはそのまま透過させる。
この際、第１開口フィルター２５のリング部２５ａの内
径は第１低密度光ディスク５０ｂの記録及び／または再
生に適した対物レンズ４０の有効開口数を達成可能な大
きさに形成されたことが望ましい。例えば、第１低密度
光ディスク５０ｂがＤＶＤである場合、第１開口フィル
ター２５のリング部２５ａの内径は対物レンズ４０の有
効開口数０．６を達成可能な大きさに形成されたことが
望ましい。
【００９６】第２開口フィルター３５のリング部３５ａ
は第２長波長光１ｃの進行だけを遮断し、残りの短波長
光１ａ及び第１長波長光１ｂはそのまま透過させる。こ
の際、第２開口フィルター３５のリング部３５ａの内径
は第２低密度光ディスク５０ｃの記録及び／または再生
に適した対物レンズ４０の有効開口数を達成可能な大き
さに形成されたことが望ましい。例えば、第２低密度光
ディスク５０ｃがＣＤである場合、第２開口フィルター
３５のリング部３５ａの内径は対物レンズ４０の有効開
口数０．４５を達成可能な大きさに形成されたことが望
ましい。
【００９７】一方、本発明の一実施例に係る互換型光ピ
ックアップの光学的構成度を概略的に示す図６を参照す
れば、光ユニット１は、高密度光ディスク５０ａの記録
及び／または再生に適した波長λの短波長光１ａを出射
する第１光源２と、高密度光ディスク５０ａから反射さ
れた光を受光して検出する第１光検出器１３と、第１及
び第２低密度光ディスク５０ｂ，５０ｃの記録及び／ま
たは再生に適した波長λ１，λ２の第１及び第２長波長
光１ｂ，１ｃを出射する第１及び第２光モジュール７，
８と、第１光源２、第１及び第２光モジュール７，８か
ら出射された短波長光１ａ、第１及び第２長波長光１
ｂ，１ｃの進行経路を変換するための第１ないし第３光
路変換器３，６，４を含んで構成されうる。
【００９８】高密度光ディスク５０ａとしてＨＤ−ＤＶ
Ｄを適用する場合、第１光源２としては、例えば４００
ｎｍ波長の短波長光１ａを出射する青紫色半導体レーザ
ーを備えられる。
【００９９】第１光モジュール７は第１長波長光１ｂを
出射する光源及び第１低密度光ディスク５０ｂから反射
された第１長波長光１ｂを受光する光検出器が一体化し
た構造である。同様に、第２光モジュール８は第２長波
長光１ｃを出射する光源及び第２低密度光ディスク５０
ｃから反射された第２長波長光１ｃを受光する光検出器
が一体化した構造である。第１及び第２低密度光ディス
ク５０ｂ，５０ｃとしてＤＶＤ，ＣＤを適用する場合、
第１及び第２光モジュール７，８の光源としては、各々
例えば６５０ｎｍ波長の第１長波長光１ｂを出射する赤
色半導体レーザー及び７８０ｎｍ波長の第２長波長光１
ｃを出射する赤外線半導体レーザーを備えられる。
【０１００】ここで、第１及び第２光モジュール７，８
の構造は本技術分野において周知のものなので、ここで
はその詳細な説明及び図示を省略する。
【０１０１】図６に示された互換型光ピックアップは、
回折素子１５として偏光ホログラム素子を備える場合に
適した光学的構成であって、第１光源２は、例えばＰ偏
光の短波長光１ａを出射し、第１及び第２光モジュール
７，８は、例えばＳ偏光の第１及び第２長波長光１ｂ，
１ｃを出射することが望ましい。
【０１０２】第１光路変換器３としては、短波長光１ａ
に対する光効率を高めるために、偏光ビームスプリッタ
を備えることが望ましい。第２光路変換器１０としては
第１及び第２光モジュール７，８から出射された第１及
び第２長波長光１ｂ，１ｃを類似した割合で透過及び反
射させるように、Ｓ偏光に対して、例えば透過率：反射
率が５：５であるビームスプリッタを備えられる。第３
光路変換器４として、例えば短波長光１ａに対して透過
率が９０％以上と高く、第１及び第２長波長光１ｂ，１
ｃに対してはＳ偏光に対して９０％以上の反射率を有す
るビームスプリッタを備えられる。
【０１０３】一方、光ユニット１は第３光路変換器４と
対物レンズ４０との間の光路上には第１光源２、第１及
び第２光モジュール７，８から出射された短波長光１
ａ、第１及び第２長波長光１ｂ，１ｃを集束して略平行
光に変換させるコリメーティングレンズ５をさらに備え
ることが望ましい。
【０１０４】回折素子１５として偏光ホログラム素子を
備える場合、波長板１９は図６に示されたように、回折
素子１５と対物レンズ４０との間に配置されることが望
ましい。本実施例において、波長板１９は前述したよう
に、短波長光１ａに対しては１／４波長板、第１及び第
２長波長光１ｂ，１ｃに対しては１／２波長板としての
役割をする。
【０１０５】この場合、図７Ａに短波長光１ａの偏光変
化を例示したように、短波長光１ａが光ユニット１側か
ら入射される時はＰ偏光に偏光ホログラム素子により回
折される一方、高密度光ディスク５０ａから反射されて
入射される時はＳ偏光になって偏光ホログラム素子によ
り回折されない。また、図７Ｂ及び図７Ｃに第１及び第
２長波長光１ｂ，１ｃの偏光変化を例示したように、第
１及び第２長波長光１ｂ，１ｃは光ユニット１側から入
射される時と第１及び第２低密度光ディスク５０ｂ，５
０ｃから反射されて入射される時とが両方Ｓ偏光である
ために、偏光ホログラム素子により回折されない。
【０１０６】一方、図６に示されたように、高密度光デ
ィスク５０ａから反射されて回折素子１５を経た短波長
光１ａは回折素子１５から回折されないために、コリメ
ーティングレンズ５側に戻ってくる短波長光１ａは発散
光となり、この発散光はコリメーティングレンズ５によ
り概略的に平行光に変わって第３及び第１光路変換器
４，３を経て第１光検出器１３側に向かう。この際、第
１光検出器１３側に向かう短波長光１ａはほとんど平行
光の形であるために、第１光路変換器３と第１光検出器
１３との間には前記平行光を集束するためのコンデンシ
ングレンズ９をさらに備えることが望ましい。また、コ
ンデンシングレンズ９と第１光検出器１３との間にはセ
ンシングレンズ１１をさらに備えることが望ましい。セ
ンシングレンズ１１は周知の如く、フォーカスエラー信
号のＳカーブのゼロ位置と高密度光ディスク５０ａの情
報面の位置とを一致させるように、光軸に沿って位置調
整されるレンズである。
【０１０７】図８は、本発明の他の実施例に係る互換型
光ピックアップの光学的構成図を概略的に示す図であ
る。図６のような部材番号は実質的に同一または類似し
た機能を行う部材を示すので、その反復的な説明は省略
する。
【０１０８】図８を参照すれば、本発明の他の実施例に
係る互換型光ピックアップは偏光に関係なく特定波長の
光に対してのみ選択的回折が可能な回折素子１５（図４
及び図５参照）を備える。この場合、図６とは違って波
長板６９を回折素子１５と対物レンズ４０との間に配す
る必要がない。図８は光ユニット１が短波長光１ａに対
する光効率を高めるために、第１光路変換器３で偏光ビ
ーム分割器を備え、第１光路変換器３と第３光路変換器
４との間に波長板６９を備えた例を示す。この際、波長
板６９は短波長光１ａの波長に対して１／４波長板であ
ることが望ましい。
【０１０９】一方、偏光に関係なく特定波長の光に対し
てのみ選択的回折が可能な回折素子１５を備えれば、高
密度光ディスク５０ａから反射された短波長光１ａも回
折素子１５を通過しつつ回折される。したがって、高密
度光ディスク５０ａで反射された短波長光１ａは光ユニ
ット１から出射される時と同一な光路を経て戻り、収束
光の形態に第１光検出器１３側に進行する。したがっ
て、図６の場合とは違って第１光路変換器３と第１光検
出器１３との間にコンデンシングレンズを備えなくても
よい。
【０１１０】図６及び図８は、本発明に係る互換型光ピ
ックアップの光学的構造の例を示した図であり、他にも
多様な光学的構造が本発明に係る互換型光ピックアップ
に適用されうる。
【０１１１】さらに、図６及び図８では立方ビームスプ
リッタ型光路変換器を備えた例を示したが、本発明がこ
れに限定されるものではなく、第１ないし第３光路変換
器３，１０，４に対する多様な変形が可能である。
【０１１２】前述したような本発明に係る互換型光ピッ
クアップでの光の進行過程を図６に示した光学的構成に
ついて例を挙げて説明すれば次の通りである。
【０１１３】まず、高密度光ディスク５０ａが採用され
た場合、第１光源２から出射されたＰ偏光の短波長光１
ａは第１光路変換器３及び第３光路変換器４を順次に透
過した後、コリメーティングレンズ５により平行光に変
わって光ユニット１から出射される。この光ユニット１
から出射されたＰ偏光の短波長光１ａは回折素子１５で
回折され、発散レンズ１７によりほぼ平行光の形にな
り、波長板１９で一円偏光に変わって第１及び第２位相
補正器２０，３０側に進行する。短波長光１ａは第１及
び第２位相補正器２０，３０、第１及び第２開口フィル
ター２５，３５をそのまま透過し、対物レンズ４０によ
り集束されて高密度光ディスク５０ａの記録面に光スポ
ットとして収束される。この高密度光ディスク５０ａで
反射されつつ直交する他の円偏光よりなる短波長光１ａ
は順次に対物レンズ４０、第１及び第２位相補正器２
０，３０などを経て、波長板１９を経つつＳ偏光にな
る。このＳ偏光の短波長光１ａは発散レンズ１７に入射
され、発散レンズ１７により発散光の形に変わり、回折
素子１５をそのまま通過して光ユニット１側に入射され
る。光ユニット１側に入射された短波長光１ａはコリメ
ーティングレンズ５により略平行光の形になり、第３光
路変換器４を透過して第１光路変換器３に入射される。
短波長光１ａは第１光路変換器３から反射されてコンデ
ンシングレンズ９に入射され、コンデンシングレンズ９
及びセンシングレンズ１１により集束されて第１光検出
器１３に受光される。
【０１１４】第１低密度光ディスク５０ｂが採用された
場合、第１光モジュール７から出射されたＳ偏光の第１
長波長光１ｂは第２光路変換器６を透過して第３光路変
換器４に入射される。第１長波長光１ｂは第３光路変換
器４から反射されてコリメーティングレンズ５に入射さ
れ、コリメーティングレンズ５により略平行光に変わ
る。このＳ偏光の第１長波長光１ｂは回折素子１５をそ
のまま透過し、発散レンズ１７により発散光になる。こ
のＳ偏光の第１長波長光１ｂは波長板１９を通過しつつ
略Ｐ偏光の光に変わり、第１位相補正器２０に入射され
る。第１長波長光１ｂは第１位相補正器２０で球面収差
及び／または色収差を補正可能に位相差変化が生じ、第
１開口フィルター２５に入射される。この第１長波長光
１ｂは第１開口フィルター２５によりその一部が遮断さ
れ、そのリング部２５ａの内側に進行する部分だけが第
１開口フィルター２５を通過し、第１低密度光ディスク
５０ｂを記録及び／または再生するのに適した有効開口
数、例えば０．６の開口数を達成可能な大きさになる。
この第１長波長光１ｂは第２位相補正器３０及び第２開
口フィルター３５をそのまま通過して対物レンズ４０に
入射され、対物レンズ４０により集束されて第１光ディ
スク５０ｂの記録面に光スポットとして収束される。第
１低密度光ディスク５０ｂで反射された第１長波長光１
ｂは波長板１９を経つつＳ偏光になり、前記と反対経路
を経て第１光モジュール７に戻る。
【０１１５】第２低密度光ディスク５０ｃが採用された
場合、第２光モジュール８から出射されたＳ偏光の第２
長波長光１ｃは第２及び第３光路変換器６，４で順次に
反射された後、コリメーティングレンズ５により略平行
光に変わる。このＳ偏光の第２長波長光１ｃは回折素子
１５をそのまま透過し、発散レンズ１７により発散光に
なる。このＳ偏光の第２長波長光１ｃは波長板１９を通
過しつつ略Ｐ偏光の光に変わり、第１位相補正器２０に
入射される。第２長波長光１ｃは第１位相補正器２０及
び第１開口フィルター２５をそのまま通過した後、第２
位相補正器３０に入射される。第２長波長光１ｃは第２
位相補正器３０球面収差及び／または色収差を補正可能
に位相差変化が生じ、第２開口フィルター３５によりそ
の一部が遮断される。第２長波長光１ｃのリング部３５
ａの内側に進行する部分だけが第２開口フィルター３５
を通過し、第２低密度光ディスク５０ｃを記録及び／ま
たは再生するのに適した有効開口数、例えば０．４５の
開口数を達成可能な大きさになる。この第２長波長光１
ｃは対物レンズ４０により集束されて第２低密度光ディ
スク５０ｃの記録面に光スポットとして集束される。第
２低密度光ディスク５０ｃから反射されたＰ偏光の第２
長波長光１ｃは波長板１９を経つつＳ偏光になり、前記
と反対経路を経て第２光モジュール８に戻る。
【０１１６】以下では前記のような本発明に係る互換型
光ピックアップの光学的設計例を説明する。
【０１１７】図９Ａないし図９Ｃは、各々図６及び図８
の互換型光ピックアップをＨＤ−ＤＶＤ，ＤＶＤ，ＣＤ
の記録及び／または再生に寄与する光学系別に分離し、
その時の短波長光１ａ、第１及び第２長波長光１ｂ，１
ｃの光路を示したものであり、表２は図９Ａないし図９
Ｃの光路が得られる設計例を示す。表２において短波長
光１ａ、第１及び第２長波長光１ｂ，１ｃは各々波長４
００ｎｍ，６５０ｎｍ，７８０ｎｍの場合である。
【０１１８】
【表２】 表２において、面Ｓ２，Ｓ３，Ｓ１３，Ｓ１４の厚さ／
間隔データは各々上からＨＤ−ＤＶＤ，ＤＶＤ，ＣＤに
関するものである。面Ｓ２とＳ３との間の厚さは４００
ｎｍ用第１光源２に対してはウィンドウの厚さであり、
６５０ｎｍ，７８０ｎｍ用第１及び第２光モジュール
７，８に対しては透明部材の厚さである。
【０１１９】表２において、Ｋは前記非球面Ｓ２，Ｓ３
の円錐定数であり、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，
Ｊは非球面係数である。非球面Ｓ２，Ｓ３に対する非球
面式は非球面の頂点からの深さをｚとする時、式（１
１）のようである。
【０１２０】
【数３】 ここで、ｈは光軸からの高さ、ｃは曲率、Ａ〜Ｊは非球
面係数である。
【０１２１】表２において、面Ｓ１０は回折素子（ホロ
グラム素子）１５の回折面を、Ｃ１はパワーを示す係数
である。ホログラム素子の位相係数は回転対称形式で示
せば式（１２）のようである。
【０１２２】
【数４】 ここで、φは位相差、Ｃｎは係数、ｒは極座標である。
【０１２３】
【表３】 表３は表２の設計において光学媒質として使われるガラ
ス材質のＢＫ７＿ＨＯＹＡ，Ｍ−ＢａＣＤ５Ｎ＿ＨＯＹ
Ａ，Ｍ−ＬａＣ１３０＿ＨＯＹＡ、そして光ディスク媒
質の‘ＣＧ’の波長４００ｎｍ，６５０ｎｍ，７８０ｎ
ｍに対する屈折率、図９Ａないし図９Ｃでの対物レンズ
４０に入射される４００ｎｍ波長の短波長光１ａ、６５
０ｎｍ波長の第１長波長光１ｂ、７８０ｎｍ波長の第２
長波長光１ｃが対物レンズ４０に入射される入射瞳の直
径を示す。
【０１２４】表２及び表３の光学的データを有する場
合、図９Ａから分かるように、０．１ｍｍ厚さのＨＤ−
ＤＶＤに対しては略０．６ｍｍの作動距離が得られる。
図９ｂから分かるように、厚さ０．６ｍｍのＤＶＤに対
しては略０．５７ｍｍの作動距離が得られる。図９Ｃか
ら分かるように、厚さ１．２ｍｍのＣＤに対しては略
０．２３ｍｍの作動距離が得られる。ここで、図９Ａな
いし図９Ｃにおいて、ＨＤ−ＤＶＤ，ＤＶＤ，ＣＤに対
する対物レンズ４０の作動距離０．６ｍｍ，０．５７ｍ
ｍ，０．２３ｍｍは表２に示したＨＤ−ＤＶＤ，ＤＶ
Ｄ，ＣＤに対する対物レンズ４０の作動距離０．６４１
８１０ｍｍ，０．６１４９２ｍｍ，０．２６７３２ｍｍ
から対物レンズ形状による０．０４ｍｍを引いた値であ
る。
【０１２５】したがって、表２及び表３、図９Ａないし
図９Ｃに基づいた具体的な実施例から分かるように、本
発明に係る互換型光ピックアップは第１及び第２長波長
光１ｂ，１ｃに対して発散レンズ１７により作動距離を
延ばせるために、高密度光ディスク５０ａに対して０．
７ｍｍ以下の短い作動距離を有するように設計された対
物レンズ４０を適用する場合にも、高密度光ディスク５
０ａに比べて相当厚い第２低密度光ディスク５０ｃの採
用時、対物レンズ４０と第２低密度光ディスク５０ｃと
が衝突することを防止できる程度に十分な作動距離を確
保しうる。
【０１２６】また、本発明に係る互換型光ピックアップ
が、表２及び表３、図９Ａないし図９Ｃに基づいて説明
した具体例のような光学的データを有し、前述したよう
な回折素子１５を備える場合、表４、図１０Ａ及び図１
０Ｂから分かるように、短波長光１ａの波長変動に対し
て収差を顕著に減らせる。
【０１２７】表４は波長変動のない正常状態と、モード
ホッピングにより波長が１ｎｍだけ延びた時の、対物レ
ンズ４０自体（ＯＬ ｏｎｌｙ）による収差及びデフォ
ーカス量、本発明に係る互換型光ピックアップでのよう
に第１光源（ＬＤ）２、コリメーティングレンズ（Ｃ
Ｌ）５、回折素子（回折面）１５及び対物レンズ（Ｏ
Ｌ）４０を全て適用した場合（ＬＤ＋ＣＬ＋回折面＋Ｏ
Ｌ）の収差及びデフォーカス量を示す。モードホッピン
グにより波長が１ｎｍだけ延びた時、図１０Ａは対物レ
ンズ４０自体による色収差も、図１０Ｂは第１光源２、
コリメーティングレンズ５、回折素子１５及び対物レン
ズ４０を全て適用した場合の色収差図を示す。
【０１２８】
【表４】 表４、図１０Ａ及び図１０Ｂから分かるように、本発明
に係る互換型光ピックアップのように、回折素子１５を
備える場合、モードホッピングによる波長変化時の収差
及びデフォーカス量が顕著に減少することが分かる。表
４では、モードホッピング時のＬＤ＋ＣＬ＋回折面＋Ｏ
Ｌに対する収差量が０．０３５３λであると示されてい
るが、通常的な収差許容値が０．０３５λである点を考
慮する時、０．０３５３λ程度の収差量は許容可能な程
度である。
【０１２９】一方、表４では実際使用条件を考慮し、第
１光源（ＬＤ）２、コリメーティングレンズ（ＣＬ）
５、回折素子（回折面）１５及び対物レンズ（ＯＬ）４
０を全て適用した場合（ＬＤ＋ＣＬ＋回折面＋ＯＬ）の
収差及びデフォーカス量を表示した。
【０１３０】ここで、本発明のように回折素子１５を備
えた時の収差及びデフォーカス変化を観察するために、
回折面＋ＯＬの結合時の収差及びデフォーカス値を観察
すれば次の通りである。回折面＋ＯＬである場合、定常
状態での収差は０．００６５１λであり、モードホッピ
ングにより波長が１ｎｍ延びた時の収差及びデフォーカ
スは各々０．０２１７１λ、５６ｎｍである。
【０１３１】一方、表５を参照すれば、ＨＤ−ＤＶＤ，
ＤＶＤ，ＣＤに採用する時、表２の設計データを有する
対物レンズ４０の短波長光１ａ、第１及び第２長波長光
１ｂ，１ｃに対する焦点距離は各々略２．２８６ｍｍ，
２．３５９ｍｍ，２．３７５ｍｍであり、対物レンズ４
０の有効径（開口数）は短波長光１ａ、第１及び第２長
波長光１ｂ，１ｃに対して各々略３．９ｍｍ（ＮＡ＝
０．８５），２．８ｍｍ（ＮＡ＝０．６０）、２．１ｍ
ｍ（ＮＡ＝０．４５）である。
【０１３２】
【表５】 一方、表２の設計データで製作された対物レンズ４０と
してＤＶＤ及びＣＤを互換する時に生じる収差（ＯＰＤ
ｒｍｓ）の大きさを見ると、表５に示したように、対物
レンズ４０に波長４００ｎｍの短波長光１ａを集束して
厚さ０．１ｍｍのＨＤ−ＤＶＤ５０ａに光スポットを形
成する時には収差がほとんど生じない。一方、対物レン
ズ４０に波長が６５０ｎｍの第１長波長光１ｂを集束し
て厚さ０．６ｍｍのＤＶＤ５０ｂに光スポットを形成す
る時には０．３０λ１の収差、対物レンズ４０に波長７
８０ｎｍの第２長波長光１ｃを集束して厚さ１．２ｍｍ
のＣＤ５０ｃに光スポットを形成する時には０．１８λ
２の収差が生じる。すなわち、対物レンズ４０にＤＶＤ
及びＣＤ互換時には発散レンズ１７の作用による発散光
により一部球面収差が補正されるが、相変らず光ピック
アップにおいて通常の収差許容値である０．０３５λを
大きく超えた収差が残存する。
【０１３３】しかし、対物レンズ４０の入射瞳側に本発
明に係る第１及び第２位相補正器２０，３０を配すれ
ば、後述のようにＤＶＤ及びＣＤ互換時に生じる収差を
顕著に減らせる。
【０１３４】以下では、本発明に係る互換型光ピックア
ップに適用可能な第１及び第２位相補正器２０，３０の
具体例及びこのような第１及び第２位相補正器２０，３
０を用いると、ＤＶＤ及びＣＤ互換時に生じる収差を顕
著に減らせることを説明する。第１及び第２位相補正器
２０，３０の具体例は高密度光ディスク５０ａ、第１及
び第２低密度光ディスク５０ｂ，５０ｃが各々ＨＤ−Ｄ
ＶＤ，ＤＶＤ，ＣＤであり、短波長光１ａ、第１及び第
２長波長光１ｂ，１ｃの波長λ，λ１，λ２が各々４０
０ｎｍ，６５０ｎｍ，７８０ｎｍの場合について説明す
る。
【０１３５】表６は、第１及び第２位相補正器２０，３
０の具体例及びそれによる第１及び第２位相補正器２
０，３０を用いる時の残存収差を示す。図１１は、第１
位相補正器２０の光学媒質としてＦＣＤ１を使用する
時、段差ｓ１の大きさによるＨＤ−ＤＶＤ用の短波長光
１ａの波長λとＣＤ用第２長波長光１ｃの波長λ２に対
する位相差を示すグラフである。図１２は、第２位相補
正器３０の光学媒質としてＭ−ＮｂＦＤ８３を使用する
時、段差ｓ２の大きさによるＨＤ−ＤＶＤ用短波長光１
ａの波長λとＤＶＤ用第１長波長光１ｂの波長λ１に対
する位相差を示すグラフである。表６、図１１及び図１
２のグラフは、ＨＤ−ＤＶＤ用短波長光１ａの波長λを
４００ｎｍ、ＣＤ用第２長波長光１ｃの波長λ２を７８
０ｎｍ、ＤＶＤ用第１長波長光１ｂの波長λ１を６５０
ｎｍとして得られたものである。
【０１３６】
【表６】 表６及び図１１を参照すれば、第１位相補正器２０の光
学媒質としてＦＣＤ１を使用する場合、段差ｓ１が１．
５７μｍである時、ＨＤ−ＤＶＤ用短波長光１ａの波長
λに対しては整数倍に近い０．９９λの位相差が生じ、
ＣＤ用第２長波長光１ｃの波長λ２に対しては整数倍に
近い０．９９λ２の位相差が生じ、ＤＶＤ用第１長波長
光１ｂの波長λ１に対しては０．２０λ１の位相差が生
じる。
【０１３７】このように、第１位相補正器２０の光学媒
質としてＦＣＤ１を使用して段差ｓ１を１．５７μｍ、
パターンを５階段構造で形成すれば、ＨＤ−ＤＶＤ用短
波長光１ａとＣＤ用第２長波長光１ｃは第１位相補正器
２０を通過しつつ位相差変化がほとんど生じない一方、
ＤＶＤ用第１長波長光１ｂは第１位相補正器２０を通過
しつつ位相差変化が生じる。したがって、第１位相補正
器２０にＤＶＤ用第１長波長光１ｂに対する収差を相殺
可能な位相差変化を発生させるパターンを形成すれば、
ＤＶＤ用第１長波長光１ｂに対する収差の補正が可能で
ある。
【０１３８】表６及び図１２を参照すれば、第２位相補
正器３０の光学媒質としてＭ−ＮｂＦＤ８３を使用する
場合、段差ｓ２が３．２μｍである時、ＨＤ−ＤＶＤ用
短波長光１ａの波長λに対しては整数倍に近い０．９９
λの位相差が生じ、ＤＶＤ用第１長波長光１ｂの波長λ
１に対しては整数倍に近い０．００λ１の位相差が生
じ、ＣＤ用第２長波長光１ｃの波長λ２に対しては０．
２９λ２の位相差が生じる。
【０１３９】このように、第２位相補正器３０の光学媒
質としてＭ−ＮｂＦＤ８３を使用して段差ｓ２を３．２
μｍ、パターンを２階段構造で形成すれば、ＨＤ−ＤＶ
Ｄ用短波長光１ａとＤＶＤ用第１長波長光１ｂとは第２
位相補正器３０を通過しつつ位相差変化がほとんど生じ
ない一方、ＣＤ用第２長波長光１ｃは第２位相補正器３
０を通過しつつ位相差変化が生じる。したがって、第２
位相補正器３０にＣＤ用第２長波長光１ｃに対して収差
を相殺できる位相差変化を生じるようにパターンを形成
すれば、ＣＤ用第２長波長光１ｃに対する収差の補正が
可能である。
【０１４０】一方、図１３は、ＤＶＤの採用時補正しな
ければならない球面収差に該当する位相差を２次元で示
す図である。図１４は、図１３に示された位相差（収
差）を補正するために５階段構造のパターンが形成され
た第１位相補正器２０で生じる位相差変化を２次元で示
す図である。図１５は、図１３及び図１４を重畳させた
１次元位相差の断面を示す。図１３及び図１５に示した
補正しなければならない位相差はＤＶＤ採用時に生じる
収差に対する位相差を逆相で示したものである。図１５
において、横軸は図１３及び図１４の横軸と同じスケー
ルを示し、縦軸は位相差を波長の単位で示したものであ
る。
【０１４１】図１５から分かるように、前述したような
本発明に係る第１位相補正器２０によれば、ＤＶＤ採用
時に生じる収差を十分に補正できる。
【０１４２】この際、第１位相補正器２０に形成される
パターンの段差ｓ１の大きさがＨＤ−ＤＶＤ用短波長光
１ａの波長λの整数倍の値、ＣＤ用第２長波長光１ｃの
波長λ２の整数倍の値とは前述した誤差範囲内で微小な
差がある。したがって、ＣＤ記録及び／または再生時に
は図１６ａに示されたように第１位相補正器２０による
位相差が残存しうる。また、ＨＤ−ＤＶＤ記録及び／ま
たは再生時には、図１６Ｂに示したように第１位相補正
器２０による位相差が残存しうる。図１６Ａ及び図１６
Ｂのように短波長光及び第２長波長光１ａ，１ｃに対し
て第１位相補正器２０により位相差が残存するが、この
ような残存する位相差による収差量は表６から分かるよ
うに、０．０３５λより遥かに小さな値であって、十分
に許容可能な程度である。ここで、図１６Ａ及び図１６
Ｂにおいて横軸は図１５の横軸と同じスケールを示し、
縦軸は位相差を波長の単位で示したものである。
【０１４３】例えば、図１７は、ＣＤ採用時に補正しな
ければならない球面収差に該当する位相差を２次元で示
す図である。図１８は、図１７の位相差（収差）を補正
するために２階段構造のパターンが形成された第２位相
補正器３０で生じる位相差変化を２次元で示す図であ
る。図１９は、図１７及び図１８を重畳させた１次元位
相差の断面を示す。図１９において横軸は図１７及び図
１８の横軸と同じスケールを示し、縦軸は位相差を波長
単位で示す。
【０１４４】図１９から分かるように、前述したような
本発明に係る第２位相補正器３０によれば、ＣＤ採用時
に生じる収差を十分に補正しうる。
【０１４５】この際、第２位相補正器３０に形成される
パターンの段差ｓ２の大きさが第１位相補正器２０と同
様に、ＨＤ−ＤＶＤ用短波長光１ａの波長λの整数倍の
値と、ＤＶＤ用第１長波長光１ｂの波長λ１の整数倍の
値とは前述した誤差範囲内で微小な差がある。したがっ
て、ＤＶＤ記録及び／または再生時には、図２０Ａに示
したように第２位相補正器３０による位相差が残存する
ことがある。また、ＨＤ−ＤＶＤ記録及び／または再生
時には図２０Ｂに示されたように第２位相補正器３０に
よる位相差が残存することがある。図２０Ａ及び図２０
Ｂのように、短波長光１ａ及び第１長波長光１ｂに対し
て第２位相補正器３０により位相差が残存するが、この
ような残存する位相差による収差量は、表６から分かる
ように、十分に許容可能な範囲である。ここで、図２０
Ａ及び図２０Ｂにおいて横軸は図１９の横軸と同じスケ
ールを示し、縦軸は位相差を波長単位で示したものであ
る。
【０１４６】以上では回折素子１５、第１及び第２位相
補正器２０，３０の階段構造のパターンが図２及び図４
に基づき、物理的な階段構造よりなるものと説明及び図
示したが、本発明に係る回折素子１５、第１及び第２位
相補正器２０，３０は物理的な階段構造に対応する位相
差変化を生じる屈折率変化構造を有するように形成され
ても良い。
【０１４７】例えば、第１及び第２位相補正器２０，３
０として、式（７）及び（８）の条件を満たすように製
作及び駆動され、特定の一波長の光に対しては位相補正
機能を行い、残りの２波長の光はほとんどそのまま透過
させる液晶パネルを備えることもできる。
【０１４８】以上では、本発明に係る互換型光ピックア
ップが高密度光ディスク５０ａ、第１及び第２低密度光
ディスク５０ｂ，５０ｃを互換採用するように備えられ
た場合について説明及び図示したが、本発明が必ずしも
これに限定されるものではない。例えば、本発明に係る
互換型光ピックアップは、高密度光ディスク５０ａと第
１低密度光ディスク５０ｂとを互換採用するように備え
ても良い。この場合、非偏光型回折素子のパターンの段
差ｄは前記第１長波長光の波長λ１に対して、この回折
素子をなす光学媒質の屈折率をｎ１１とする時、（ｎ１
１−ｎ０’）ｄ＝ｇλ１を満たすことが望ましい。この
際、ｇは整数±０．０７以内の数であり、ｎ０’は波長
λ１に対する空気領域の屈折率である。
【０１４９】このように何れか２つのフォーマットの光
ディスクを互換するための本発明に係る互換型光ピック
アップの光学的構成は前述したように光学的構成を適切
に変更することによって得られるので、これについては
その詳細な説明を省略する。
【０１５０】以上で使用した光学材質（光学媒質）に対
する記号はＨＯＹＡ社のカタログでそのまま引用したこ
とを明らかにする。
【０１５１】
【発明の効果】前述したような本発明に係る互換型光ピ
ックアップは、回折素子を備えることによって、短波長
光源のモードホッピングによるデフォーカスを減らせ、
発散レンズを備えることによって長波長光源から出射さ
れた光に対して対物レンズと低密度光ディスクとの衝突
が生じないように十分な作動距離を確保しうる。
【０１５２】また、本発明に係る互換型光ピックアップ
は、相異なる波長の３つの光を使用して高密度光ディス
ク、第１及び第２低密度光ディスク、例えばＨＤ−ＤＶ
Ｄ，ＤＶＤ，ＣＤを互換して記録及び／または再生する
時、特定波長の光に対しては位相差変化を生じつつ残り
の２つの波長の光はほとんどそのまま透過させる１対の
位相補正器を備えることによって、第１及び第２低密度
光ディスクの記録及び／または再生時に生じる収差を十
分に補正しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る互換型光ピックアップを概略的に
示す図である。
【図２】本発明に係る互換型光ピックアップに適用され
る非偏光型回折素子の実施例を説明するための図であ
る。
【図３】図２の非偏光型回折素子の光学媒質としてＭ−
ＬａＣ１３０＿ＨＯＹＡを使用する時、段差ｄの大きさ
による第１長波長光の波長λ１と第２長波長光の波長λ
２とに対する位相差を示すグラフである。
【図４】本発明に係る互換型光ピックアップに適用され
る第１及び第２位相補正器である一実施例を説明するた
めの図である。
【図５】第１位相補正器の光学媒質としてＢＫ７を使用
する時、段差ｓ１の大きさによるＨＤ−ＤＶＤ用短波長
光の波長λとＣＤ用第２長波長光の波長λ２とに対する
位相差を示すグラフである。
【図６】本発明の一実施例に係る互換型光ピックアップ
の光学的構成図を概略的に示す図である。
【図７Ａ】図１において短波長光と第１及び第２長波長
光とが相互直交する偏光であり、偏光型回折素子を備え
る時、短波長光、第１及び第２長波長光の偏光変化を例
示した図である。
【図７Ｂ】図１において短波長光と第１及び第２長波長
光とが相互直交する偏光であり、偏光型回折素子を備え
る時、短波長光、第１及び第２長波長光の偏光変化を例
示した図である。
【図７Ｃ】図１において短波長光と第１及び第２長波長
光とが相互直交する偏光であり、偏光型回折素子を備え
る時、短波長光、第１及び第２長波長光の偏光変化を例
示した図である。
【図８】本発明の他の実施例に係る互換型光ピックアッ
プの光学的構成図を概略的に示す図である。
【図９Ａ】図６及び図８に示された互換型光ピックアッ
プをＨＤ−ＤＶＤ，ＤＶＤ，ＣＤの記録及び／または再
生に寄与する光学系別に分離し、その時の短波長光、第
１及び第２長波長光の光路を示す図である。
【図９Ｂ】図６及び図８に示された互換型光ピックアッ
プをＨＤ−ＤＶＤ，ＤＶＤ，ＣＤの記録及び／または再
生に寄与する光学系別に分離し、その時の短波長光、第
１及び第２長波長光の光路を示す図である。
【図９Ｃ】図６及び図８に示された互換型光ピックアッ
プをＨＤ−ＤＶＤ，ＤＶＤ，ＣＤの記録及び／または再
生に寄与する光学系別に分離し、その時の短波長光、第
１及び第２長波長光の光路を示す図である。
【図１０Ａ】モードホッピングにより波長が１ｎｍだけ
延びた時、対物レンズ自体による色収差図である。
【図１０Ｂ】モードホッピングにより波長が１ｎｍだけ
延びた時、本発明に係る互換型光ピックアップでの第１
光源、コリメーティングレンズ、回折素子及び対物レン
ズを全て適用した場合の色収差図である。
【図１１】第１位相補正器の光学媒質としてＦＣＤ１を
使用する時、段差ｓ１の大きさによるＨＤ−ＤＶＤ用短
波長光の波長λとＣＤ用第２長波長光の波長λ２とに対
する位相差を示すグラフである。
【図１２】第２位相補正器の光学媒質としてＭ−ＮｂＦ
Ｄ８３を使用する時、段差ｓ２の大きさによるＨＤ−Ｄ
ＶＤ用短波長光の波長λとＤＶＤ用第１長波長光の波長
λ１とに対する位相差を示すグラフである。
【図１３】ＤＶＤ採用時に補正しなければならない球面
収差に該当する位相差を２次元で示す図である。
【図１４】図１３に示された位相差（収差）を補正する
ために５階段構造のパターンが形成された第１位相補正
器で生じる位相差変化を２次元で示す図である。
【図１５】図１３及び図１４を重畳させた１次元位相差
断面である。
【図１６Ａ】ＣＤ記録及び／または再生時に第１位相補
正器により残存する位相差を示す図である。
【図１６Ｂ】ＨＤ−ＤＶＤ記録及び／または再生時に第
１位相補正器により残存する位相差を示す図である。
【図１７】ＣＤ採用時に補正しなければならない球面収
差に該当する位相差を２次元で示す図である。
【図１８】図１７の位相差（収差）を補正するために２
階段構造のパターンが形成された第２位相補正器で生じ
る位相差変化を２次元で示す図である。
【図１９】図１７及び図１８を重畳させた１次元位相差
断面を示す図である。
【図２０Ａ】ＤＶＤ記録及び／または再生時に第２位相
補正器により残存する位相差を示す図である。
【図２０Ｂ】ＨＤ−ＤＶＤ記録及び／または再生時に第
２位相補正器により残存する位相差を示す図である。
【符号の説明】
１ 光ユニット １５ 回折素子 １７ 発散レンズ ４０ 対物レンズ ５０ａ 高密度光ディスク ５０ｂ，５０ｃ 低密度光ディスク
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 13/00 Ｇ０２Ｂ 13/00 13/18 13/18 (72)発明者 鄭 鐘 三 大韓民国京畿道水原市八達区靈通２洞988 −２番地 サルグゴル東亜アパート718棟 1904号 (72)発明者 徐 偕 貞 大韓民国京畿道華城市泰安邑餠店里201− １番地 新美洲アパート106棟1504号 (72)発明者 李 鎮 京 大韓民国京畿道水原市八達区靈通洞1036− 10番地204号 (72)発明者 金 鐘 培 大韓民国ソウル特別市麻浦区上水洞94−16 番地 Ｆターム(参考） 2H049 AA04 AA14 AA37 AA57 AA63 AA64 BA05 BA07 BA42 BA45 BB03 BC21 CA01 CA05 CA09 CA15 CA17 CA20 2H087 KA13 LA01 PA04 PA17 PB04 QA01 QA06 QA21 QA26 QA32 QA42 QA45 RA05 RA11 RA41 RA46 5D119 BA01 JA02 JA43 JA46 JB01

Claims (31)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高密度光ディスクに適した短波長光と少
    なくとも１種の低密度光ディスクに適した少なくとも１
    つの長波長光を出射し、前記高密度光ディスク及び低密
    度光ディスクから反射された光を受光して検出させる光
    ユニットと、 入射される短波長光及び長波長光を集束して高密度光デ
    ィスク及び低密度光ディスクに光スポットを形成させる
    対物レンズと、 前記光ユニット側から入射される短波長光を回折させ、
    前記短波長光の波長変動による色収差を補正する回折素
    子と、 前記光ユニットから前記対物レンズ側に進行する前記長
    波長光を屈折させ、少なくとも１種の低密度光ディスク
    に対する作動距離を延ばす発散レンズとを含むことを特
    徴とする互換型光ピックアップ。
  2. 【請求項２】 前記短波長光及び長波長光は相互直交す
    る偏光であり、 前記回折素子は、 一偏光の短波長光は回折させ、これに直交する他の偏光
    の長波長光はそのまま透過させる偏光ホログラム素子で
    あることを特徴とする請求項１に記載の互換型光ピック
    アップ。
  3. 【請求項３】 前記偏光ホログラム素子は、 前記短波長光に対する１次回折効率を高められるように
    ブレーズタイプよりなることを特徴とする請求項２に記
    載の互換型光ピックアップ。
  4. 【請求項４】 前記低密度光ディスクは記録密度及び厚
    さの相異なる第１及び第２低密度光ディスクを含み、 前記長波長光は前記第１低密度光ディスクに適した波長
    λ１を有する第１長波長光と、前記第２低密度光ディス
    クに適した波長λ２を有する第２長波長光とを含むこと
    を特徴とする請求項２に記載の互換型光ピックアップ。
  5. 【請求項５】 前記低密度光ディスクは記録密度及び厚
    さの相異なる第１及び第２低密度光ディスクを含み、 前記長波長光は前記第１低密度光ディスクに適した波長
    λ１を有する第１長波長光と、前記第２低密度光ディス
    クに適した波長λ２を有する第２長波長光とを含むこと
    を特徴とする請求項１に記載の互換型光ピックアップ。
  6. 【請求項６】 前記低密度光ディスクは記録密度及び厚
    さの相異なる第１及び第２低密度光ディスクを含み、 前記長波長光は前記第１低密度光ディスクに適した波長
    λ１を有する第１長波長光と、前記第２低密度光ディス
    クに適した波長λ２を有する第２長波長光とを含み、 前記回折素子は、階段型構造のパターンが形成されたホ
    ログラム素子であり、前記パターンの段差ｄは前記第１
    及び第２長波長光の波長λ１、λ２に対して、前記ホロ
    グラム素子をなす光学媒質の屈折率をｎ１１，ｎ２２と
    する時、次の式、 （ｎ１１−ｎ０’）ｄ＝ｇλ１ （ｎ２２−ｎ０”）ｄ＝ｈλ２ ここで、ｇ，ｈは整数±０．０７以内の数であり、ｎ
    ０’，ｎ０”は各々波長λ１、λ２に対する空気領域の
    屈折率である。を満たすことを特徴とする請求項１に記
    載の互換型光ピックアップ。
  7. 【請求項７】 前記第１低密度光ディスクはＤＶＤ系の
    光ディスクであり、第２低密度光ディスクはＣＤ系の光
    ディスクであることを特徴とする請求項４ないし６のう
    ち何れか一項に記載の互換型光ピックアップ。
  8. 【請求項８】 前記高密度光ディスクは前記第１低密度
    光ディスクより薄いことを特徴とする請求項７に記載の
    互換型光ピックアップ。
  9. 【請求項９】 前記高密度光ディスクは約０．１ｍｍの
    厚さよりなることを特徴とする請求項８に記載の互換型
    光ピックアップ。
  10. 【請求項１０】 前記対物レンズは前記高密度光ディス
    クに適するように０．７以上の開口数を有することを特
    徴とする請求項８に記載の互換型光ピックアップ。
  11. 【請求項１１】 前記対物レンズの作動距離は０．７ｍ
    ｍ以下であることを特徴とする請求項１０に記載の互換
    型光ピックアップ。
  12. 【請求項１２】 前記対物レンズは０．８５の開口数を
    有することを特徴とする請求項１０に記載の互換型光ピ
    ックアップ。
  13. 【請求項１３】 前記第１長波長光及び第２長波長光に
    対して各々位相差変化を生じ、第１及び第２低密度光デ
    ィスク採用時の収差を補正させる第１及び第２位相補正
    器をさらに備えることを特徴とする請求項４ないし６の
    うち何れか一項に記載の互換型光ピックアップ。
  14. 【請求項１４】 前記第１及び第２位相補正器は、複数
    の位相遅延領域を備え、 前記第１位相補正器は、波長λ，λ２の短波長光及び第
    ２長波長光が各々前記第１位相補正器の一位相遅延領域
    を通過する時の位相遅延量をａ、ａ’、これに隣接した
    第１位相補正器の他の位相遅延領域を通過する時の位相
    遅延量をｂ、ｂ’とする時、次の式（１）、 （ａ−ｂ）＝ｌλ （ａ’−ｂ’）＝ｍλ２ （１） ここで、ｌ，ｍは整数±０．０７以内の数である。を満
    たし、 前記第２位相補正器は波長λ，λ１の短波長光及び第１
    長波長光が各々前記第２位相補正器の一位相遅延領域を
    通過する時の位相遅延量をｃ、ｃ’、これに隣接した第
    ２位相補正器の他の位相遅延領域を通過する時の位相遅
    延量をｄ、ｄ’とする時、次の式（２）、 （ｃ−ｄ）＝ｐλ （ｃ’−ｄ’）＝ｑλ１ （２） ここで、ｐ，ｑは整数±０．０７以内の数である。を満
    たすことを特徴とする請求項１３に記載の互換型光ピッ
    クアップ。
  15. 【請求項１５】 前記第１位相補正器には階段型構造よ
    りなるパターンが形成されており、前記パターンの階段
    が前記位相遅延領域に各々対応し、前記階段の段差ｓ１
    は前記波長λ，λ２に対して前記第１位相補正器をなす
    光学媒質の屈折率を各々ｎ，ｎ２とする時、次の式、 （ｎ−ｎ０）ｓ１＝ｌλ （ｎ２−ｎ０”）ｓ１＝ｍλ２ ここで、ｎ０，ｎ０”は各々λ，λ２に対する空気領域
    の屈折率である。を満たすことを特徴とする請求項１４
    に記載の互換型光ピックアップ。
  16. 【請求項１６】 前記第２位相補正器には階段型構造よ
    りなるパターンが形成されていて、前記パターンの階段
    は前記位相遅延領域に各々対応されて、前記階段の段差
    ｓ２は前記波長λ，λ１に対して前記第２位相補正器を
    なす光学媒質の屈折率を各々ｎ’、ｎ１’とする時、次
    の式、 （ｎ’−ｎ０）ｓ２＝ｐλ （ｎ１’−ｎ０’）ｓ２＝ｑλ１ ここで、ｎ０，ｎ０’は各々λ，λ１に対する空気領域
    の屈折率である。を満たすことを特徴とする請求項１４
    に記載の互換型光ピックアップ。
  17. 【請求項１７】 前記第１及び第２低密度光ディスクの
    うち何れか１つの低密度光ディスクの記録及び／または
    再生に適するように、前記第１及び第２長波長光のうち
    何れか１つの長波長光に対して前記対物レンズの有効開
    口数を変更させる開口フィルターをさらに備えることを
    特徴とする請求項１３に記載の互換型光ピックアップ。
  18. 【請求項１８】 前記開口フィルターは、中心部に入射
    される光はそのまま進行させ、前記中心部の外側に入射
    される光の進行を波長によって選択的に妨害するように
    形成された波長選択性コーティング部材及びホログラム
    タイプの回折部材のうち何れか１つであることを特徴と
    する請求項１７に記載の互換型光ピックアップ。
  19. 【請求項１９】 前記開口フィルターは、前記第１及び
    第２位相補正器のうち何れか１つの位相補正器に一体形
    成されたことを特徴とする請求項１７に記載の互換型光
    ピックアップ。
  20. 【請求項２０】 前記第１及び第２低密度光ディスクの
    うち何れか１つの低密度光ディスクの記録及び／または
    再生に適するように、前記第１及び第２長波長光のうち
    何れか１つの長波長光に対して前記対物レンズの有効開
    口数を変更させる開口フィルターをさらに備えることを
    特徴とする請求項１ないし６のうち何れか一項に記載の
    互換型光ピックアップ。
  21. 【請求項２１】 前記開口フィルターは、中心部に入射
    される光はそのまま進行させ、前記中心部の外側に入射
    される光の進行を波長によって選択的に妨害するように
    形成された波長選択性コーティング部材及びホログラム
    タイプの回折部材のうち何れか１つであることを特徴と
    する請求項２０に記載の互換型光ピックアップ。
  22. 【請求項２２】 前記短波長光は青紫色波長領域の光で
    あり、前記第１長波長光は赤色波長領域の光であり、前
    記第２長波長光は赤外線波長領域の光であることを特徴
    とする請求項４ないし６のうち何れか一項に記載の互換
    型光ピックアップ。
  23. 【請求項２３】 前記λは４００〜４１０ｎｍほど、前
    記λ１は６３５及び６５０ｎｍほどのうち何れか１つの
    波長、λ２は約７８０ｎｍであることを特徴とする請求
    項２２に記載の互換型光ピックアップ。
  24. 【請求項２４】 前記回折素子は、階段型構造のパター
    ンが形成されたホログラム素子であり、前記ホログラム
    素子のパターンの段差ｄは前記長波長光の波長λに対し
    て、このホログラム素子をなす光学媒質の屈折率をｎと
    する時、次の式、 （ｎ−ｎ０）ｄ＝ｇλ ここで、ｇは整数±０．０７以内の数であり、ｎ０は波
    長λに対する空気領域の屈折率である。を満たすことを
    特徴とする請求項１に記載の互換型光ピックアップ。
  25. 【請求項２５】 前記ホログラム素子にはブレーズタイ
    プのパターンが形成されることを特徴とする請求項６ま
    たは２４に記載の互換型光ピックアップ。
  26. 【請求項２６】 前記光ユニット側から前記回折素子に
    入射される短波長光が平行光である時、前記発散レンズ
    は、前記回折素子により前記短波長光に加えた光学的な
    パワーを相殺し、前記対物レンズに平行した短波長光を
    入射させることを特徴とする請求項１ないし６、２４の
    うち何れか一項に記載の互換型光ピックアップ。
  27. 【請求項２７】 前記回折素子及び発散レンズは前記対
    物レンズと一体駆動されることを特徴とする請求項２６
    に記載の互換型光ピックアップ。
  28. 【請求項２８】 前記短波長光に対する光効率を高めら
    れるように、前記回折素子と対物レンズとの間に波長板
    をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし４のう
    ち何れか一項に記載の互換型光ピックアップ。
  29. 【請求項２９】 前記波長板は前記短波長光に対して約
    １／４波長板の役割を行い、前記長波長光に対しては約
    １／２波長の役割を行わせることを特徴とする請求項２
    ８に記載の互換型光ピックアップ。
  30. 【請求項３０】 前記短波長光に対する光効率を高めら
    れるように、波長板、をさらに備えることを特徴とする
    請求項１、５、６、２４のうち何れか一項に記載の互換
    型光ピックアップ。
  31. 【請求項３１】 前記波長板は前記短波長光に対して約
    １／４波長板の役割を行うことを特徴とする請求項３０
    に記載の互換型光ピックアップ。
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