JP2004259414A - 光ピックアップ装置及び光ピックアップ装置用の対物レンズ - Google Patents

Abstract

【課題】例えば高密度ＤＶＤと従来のＤＶＤ、ＣＤの全てに対して適切に情報の記録及び／再生を行える光ピックアップ装置及び対物レンズを提供する。
【解決手段】第１半導体レーザ１０１から出射された光束は、対物レンズ（１１３，１１４）に入射する際には平行光束となっているので、温度変化や半導体レーザに特有のモードホッピング現象（光源波長のふらつき）が生じても、それに起因した収差劣化を補正しやすいという利点がある。一方、第２半導体レーザ２０１から出射された光束は、対物レンズ（１１３，１１４）に入射する際には発散光束となっているので、球面収差補正をしやすいという利点がある。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ピックアップ装置及びそれに用いられる光学素子に関し、特に、光源波長の異なる３つの光源から出射される光束を用いて、３つの異なる光情報記録媒体に対して、それぞれ情報の記録及び／又は再生が可能な光ピックアップ装置及びそれに用いられる対物レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、波長４００ｎｍ程度の青紫色半導体レーザを用いて、情報の記録／再生を行える高密度光ディスクシステムの研究・開発が急速に進んでいる。一例として、ＮＡ０．８５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報記録／再生を行う光ディスク（以下、本明細書ではかかる光ディスクを「高密度ＤＶＤ」と呼ぶ）では、ＤＶＤ（ＮＡ０．６、光源波長６５０ｎｍ、記憶容量４、７ＧＢ）と同じ大きさである直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１面あたり２０〜３０ＧＢの情報の記録が可能である。
【０００３】
ところで、このような高密度ＤＶＤに対して適切に情報を記録／再生できるというだけでは、光ピックアップ装置の製品としての価値は十分なものとはいえない。現在において、多種多様な情報を記録したＤＶＤやＣＤが販売されている現実をふまえると、高密度ＤＶＤに対して適切に情報を記録／再生できるだけでは足らず、例えばユーザーが所有している従来のＤＶＤ或いはＣＤに対しても同様に適切に情報を記録／再生できるようにすることが、互換タイプの光ピックアップ装置として製品の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、互換タイプの光ピックアップ装置に用いる集光光学系は、高密度ＤＶＤ、従来タイプのＤＶＤ、ＣＤいずれに対しても、適切に情報を記録／再生することが望まれている。このような互換タイプの光ピックアップ装置の例としては、例えば以下の特許文献１に記載されている。
【特許文献１】
特開２００１−４３５５９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、ＣＤ、ＤＶＤ、及び高密度ＤＶＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う場合、一般的には異なる波長の光源を使用する必要がある。しかるに、高密度ＤＶＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う際に用いる短波長の光源は、光学素子の温度変化に起因する屈折率変化や光源波長のふらつきなどに対して許容値が厳しいという問題がある。ところが、高密度ＤＶＤに対して好適な特性の集光光学系を設計すると、ＣＤ及びＤＶＤに対して十分な光学特性を持たせることが困難となるという問題がある。
【０００５】
更に、例えば高密度ＤＶＤのあるタイプにおいては、２層の情報記録面を有するものがあるが、このようなタイプの高密度ＤＶＤのいずれの情報記録面に対しても情報の記録及び／又は再生を適切に行うために、集光光学系をどのように設計すべきかといった問題もある。
【０００６】
本発明は、かかる問題点に鑑みて成されたものであり、例えば高密度ＤＶＤと従来のＤＶＤ、ＣＤの全てに対して適切に情報の記録及び／再生を行える光ピックアップ装置及び対物レンズを提供することを目的とする。
【０００７】
更に、本発明は、複数の層状に情報記録面を形成した光情報記録媒体の各情報記録面に対して、それぞれ適切に情報の記録及び／再生を行える光ピックアップ装置及び対物レンズを提供することを別の目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の光ピックアップ装置は、波長λ１の第１光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源と、波長λ３（λ２＜λ３）の第３光源と、対物レンズを含む集光光学系とを有し、前記集光光学系が、前記第１光源からの光束を、厚さｔ１の保護層を介して第１光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっており、又、前記第２光源からの光束を、厚さｔ２の保護層を介して第２光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっており、更に前記第３光源からの光束を、厚さｔ３（ｔ１＜ｔ３且つｔ２＜ｔ３）の保護層を介して第３光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっている光ピックアップ装置であって、
前記対物レンズは、前記第１光情報記録媒体、前記第２光情報記録媒体及び前記第３光情報記録媒体に対してそれぞれ記録及び／又は再生を行う際に、前記第１光源、前記第２光源、及び前記第３光源からそれぞれ照射された光束が共通して通過して各情報記録面に集光スポットを形成するようになっている光軸を中心とした内側領域と、前記第１光情報記録媒体及び前記第２光情報記録媒体に対してそれぞれ記録及び／又は再生を行う際に、前記第１光源及び前記第２光源からそれぞれ照射された光束が共通して通過して各情報記録面に集光スポットを形成するようになっている光軸を中心とした中間領域と、前記第１光情報記録媒体に対して記録及び／又は再生を行う際に、前記第１光源から照射された光束が通過して該情報記録面に集光スポットを形成するようになっている光軸を中心とした外側領域とを有し、
前記第１光源から出射された光束は、平行光束の状態で前記対物レンズに入射し、前記第２光源から出射された光束は、発散光束の状態で前記対物レンズに入射することを特徴とする。本発明によれば、前記第１光源から出射された光束は、前記対物レンズに入射する際には平行光束となっているので、対物レンズのトラッキングに伴う収差発生がなく、温度変化や半導体レーザの波長変化が生じても、それに起因した収差劣化を補正しやすいという利点がある。一方、前記第２光源から出射された光束は、前記対物レンズに入射する際には発散光束となっているので、球面収差補正をしやすいという利点がある。
【０００９】
請求項２に記載の光ピックアップ装置は、請求項１に記載の発明において、前記第１光源から出射された光束は通過しないが前記第２光源から出射された光束が通過する光路内に、負の屈折力を有する光学素子を配置したことを特徴とするので、前記第２光源から出射された光束を所定の有限倍率の発散光束とすることができる。
【００１０】
請求項３に記載の光ピックアップ装置は、請求項２に記載の発明において、前記負の屈折力を有する光学素子は、前記第３光源から出射された光束が通過する光路内に配置されており、前記第３光源から出射された光束は、発散光束の状態で前記対物レンズに入射することを特徴とするので、前記第３光源から出射された光束も、前記対物レンズに入射する際には発散光束となるので、球面収差補正をしやすくなる。
【００１１】
請求項４に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、前記第２光源から出射された光束を透過し、前記第３光源から出射された光束を反射するダイクロイックミラーを有することを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、前記第１光源から出射された光束及び／又は前記第２光源から出射された光束が通過する光路内に、ビームシェイパーが配置されていることを特徴とするので、前記第２光源から出射された光束の断面形状を補正できる。
【００１３】
請求項６に記載の光ピックアップ装置は、請求項５に記載の発明において、前記ビームシェイパーはビーム整形プリズムであることを特徴とする。
【００１４】
請求項７に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明において、前記第２光源から出射された光束は、コリメータを通過して平行光束とされた後、発散光束の状態で前記対物レンズに入射することを特徴とする。例えばビームシェイパーは一般的には平行光束のときに、補正機能をより発揮できるので、前記第２光源から出射された光束を前記コリメータで平行光束とした後に、ビームシェイパーで形状を補正し、その後前記負の屈折率を有する光学素子で発散光束とされると望ましい。
【００１５】
請求項８に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至７に記載の発明において、前記第２の光束が通過する光路内に回折素子が配置されていることを特徴とするので、例えば前記負の屈折率を有する光学素子の一例である凹レンズの代わりに、又はそれ加えて用いることも可能となる。
【００１６】
請求項９に記載の光ピックアップ装置は、波長λ１の第１光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源と、波長λ３（λ２＜λ３）の第３光源と、対物レンズを含む集光光学系とを有し、前記集光光学系が、前記第１光源からの光束を、厚さｔ１の保護層を介して第１光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっており、又、前記第２光源からの光束を、厚さｔ２の保護層を介して第２光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっており、更に前記第３光源からの光束を、厚さｔ３（ｔ１＜ｔ３且つｔ２＜ｔ３）の保護層を介して第３光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっている光ピックアップ装置であって、
前記対物レンズは、前記第１光情報記録媒体、前記第２光情報記録媒体及び前記第３光情報記録媒体に対してそれぞれ記録及び／又は再生を行う際に、前記第１光源、前記第２光源、及び前記第３光源からそれぞれ照射された光束が共通して通過して各情報記録面に集光スポットを形成するようになっている光軸を中心とした内側領域と、前記第１光情報記録媒体及び前記第２光情報記録媒体に対してそれぞれ記録及び／又は再生を行う際に、前記第１光源及び前記第２光源からそれぞれ照射された光束が共通して通過して各情報記録面に集光スポットを形成するようになっている光軸を中心とした中間領域と、前記第１光情報記録媒体に対して記録及び／又は再生を行う際に、前記第１光源から照射された光束が通過して該情報記録面に集光スポットを形成するようになっている光軸を中心とした外側領域とを有し、
更に、前記第１光源から出射された光束が通過する光路内に、複数の光学素子の少なくとも一つが光軸方向に可動のビームエキスパンダーを有していることを特徴とする。本発明によれば、例えば前記第１光情報記録媒体が複数の層状になった情報記録面を有している場合に、前記複数の光学素子の少なくとも一つを光軸方向に移動させることで、それらのいずれかに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行えるように前記対物レンズの焦点位置を変更できる。又、前記複数の光学素子の少なくとも一つを光軸方向に移動させることで、温度変化や半導体レーザの波長変化が生じても適切に球面収差補正を行うこともできる。
【００１７】
請求項１０に記載の光ピックアップ装置は、請求項９に記載の発明において、前記対物レンズと前記ビームエキスパンダー以外の光学素子は光軸方向に不動に取り付けられていることを特徴とする。
【００１８】
請求項１１に記載の光ピックアップ装置は、請求項９又は１０に記載の発明において、前記対物レンズの温度を直接的もしくは間接的に測定する温度センサを有し、前記温度センサからの出力に応じて、前記ビームエキスパンダーの前記少なくとも一つの光学素子を光軸方向に移動させることを特徴とするので、前記対物レンズの温度変化に起因した屈折率変化による球面収差劣化を効果的に補正できる。
【００１９】
請求項１２に記載の光ピックアップ装置は、請求項９乃至１１のいずれかに記載の発明において、前記第２の光束が通過する光路内に回折素子が配置されていることを特徴とする。
【００２０】
請求項１３に記載の光ピックアップ装置は、波長λ１の第１光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源と、波長λ３（λ２＜λ３）の第３光源と、対物レンズを含む集光光学系とを有し、前記集光光学系が、前記第１光源からの光束を、厚さｔ１の保護層を介して第１光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっており、又、前記第２光源からの光束を、厚さｔ２の保護層を介して第２光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっており、更に前記第３光源からの光束を、厚さｔ３（ｔ１＜ｔ３且つｔ２＜ｔ３）の保護層を介して第３光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっている光ピックアップ装置であって、
前記対物レンズは、前記第１光情報記録媒体、前記第２光情報記録媒体及び前記第３光情報記録媒体に対してそれぞれ記録及び／又は再生を行う際に、前記第１光源、前記第２光源、及び前記第３光源からそれぞれ照射された光束が共通して通過して各情報記録面に集光スポットを形成するようになっている光軸を中心とした内側領域と、前記第１光情報記録媒体及び前記第２光情報記録媒体に対してそれぞれ記録及び／又は再生を行う際に、前記第１光源及び前記第２光源からそれぞれ照射された光束が共通して通過して各情報記録面に集光スポットを形成するようになっている光軸を中心とした中間領域と、前記第１光情報記録媒体に対して記録及び／又は再生を行う際に、前記第１光源から照射された光束が通過して該情報記録面に集光スポットを形成するようになっている光軸を中心とした外側領域とを有し、
前記第１光源から出射された光束が通過する光路内に、前記第１光源から出射された光束に関して球面収差補正を行う球面収差補正素子を設けたことを特徴とする。本発明によれば、例えば前記第１光情報記録媒体が複数の層状になった情報記録面を有している場合に、前記球面収差補正素子により、それらのいずれかに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行えるように前記収差量を変更できる。又、前記第１光源からの光束を使用する際に温度変化や半導体レーザの波長変化が生じても適切に球面収差補正を行うこともできる。
【００２１】
請求項１４に記載の光ピックアップ装置は、請求項１３に記載の発明において、前記球面収差補正素子は、ビームエキスパンダーであることを特徴とする。
【００２２】
請求項１５に記載の光ピックアップ装置は、請求項１３又は１４に記載の発明において、前記第２光源から出射された光束が通過する光路内に、前記球面収差補正素子が配置されていることを特徴とするので、例えば前記第２光情報記録媒体が複数の層状になった情報記録面を有している場合に、前記球面収差補正素子により、それらのいずれかに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行えるように前記収差量を変更できる。又、前記第２光源からの光束を使用する際に、温度変化や半導体レーザの波長変化が生じても適切に球面収差補正を行うこともできる。
【００２３】
請求項１６に記載の光ピックアップ装置は、請求項１３乃至１５のいずれかに記載の発明において、前記第３光源から出射された光束が通過する光路内に、前記球面収差補正素子が配置されていることを特徴とするので、例えば前記第３光情報記録媒体が複数の層状になった情報記録面を有している場合に、前記球面収差補正素子により、それらのいずれかに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行えるように前記収差量を変更できる。又、前記第３光源からの光束を使用する際に、温度変化や半導体レーザに波長変化が生じても適切に球面収差補正を行うこともできる。
【００２４】
請求項１７に記載の光ピックアップ装置は、請求項１３乃至１６のいずれかに記載の発明において、前記第２の光束が通過する光路内に回折素子が配置されていることを特徴とする。
【００２５】
請求項１８に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至１７のいずれかに記載の発明において、前記第１光源から出射された光束が通過する光路と、前記第２光源から出射された光束が通過する光路と、前記第３光源から出射された光束が通過する光路のうちの２つは、前記対物レンズの光軸と交差する同一平面に配置されており、残りの光路は、前記２つの光路が配置された前記平面と前記対物レンズの光軸とが交差する点に対して、所定の距離をおいて配置されていることを特徴とするので、前記第１光源から出射された光束の光路と、前記第２光源から出射された光束の光路と、前記第３光源から出射された光束の光路のうちの２つは、前記対物レンズの光軸と交差する同一平面に配置されているので、かかる２つの光路を通過する光束を出射する２つの光源を、同じ面上に配置することができ、それによりコンパクトな構成を得ることができる。又、前記残りの光路は、前記２つの光路が配置された前記平面と前記対物レンズの光軸とが交差する点に対して、所定の距離をおいて配置されているので、前記残りの光路を通過する光束を出射する光源から、前記交差する点までの光学系はそれ専用のものを用いることができるので、より光学特性に優れる。
【００２６】
請求項１９に記載の対物レンズは、請求項１乃至１８のいずれかに記載の光ピックアップ装置に用いられることを特徴とする。
【００２７】
本明細書中において、対物レンズとは、狭義には光ピックアップ装置に光情報記録媒体を装填した状態において、最も光情報記録媒体側の位置で、これと対向すべく配置される集光作用を有するレンズを指し、広義にはそのレンズと共に、アクチュエータによって少なくともその光軸方向に作動可能なレンズを指すものとする。従って、本明細書中において、光学素子の光情報記録媒体側（像側）の開口数ＮＡとは、光学素子の最も光情報記録媒体側に位置する面の開口数ＮＡを指すものである。また、本明細書中では必要開口数ＮＡは、それぞれの光情報記録媒体の規格で規定されている開口数、あるいはそれぞれの光情報記録媒体に対して、使用する光源の波長に応じ、情報の記録または再生をするために必要なスポット径を得ることができる回折限界性能の対物レンズの開口数を示すものとする。
【００２８】
前記対物レンズの前記内側領域と、前記中間領域と、前記外側領域の区別に関しては、前記中間領域と前記外側領域に回折構造、ＮＰＳ（Ｎｏｎ Ｐｅｒｉｏｄｉｃ Ｓｕｒｆａｃｅ）構造等を設けて、前記中間領域を通過した波長λ３の光束についてはフレア化し、前記外側領域を通過した波長λ２の光束及び波長λ３の光束についてはフレア化することの他、前記対物レンズ又はその他の光学素子に波長選択性のあるダイクロイックコート等を被覆することで、前記中間領域及び外側領域における波長λ３の光束の透過を阻止し、前記外側領域における波長λ２の光束の透過を阻止することがある。ここで「フレア化する」とは、前記第１、第２又は第３光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時に、それぞれの波面収差が０．０７λ１ｒｍｓ、０．０７λ２ｒｍｓ又は０．０７λ３ｒｍｓ以上になることをいう。又、回折構造を用いる場合、前記第１、第２及び第３光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時に、少なくとも１つの光情報記録媒体に対して異なる次数の回折光を用いることも含む。
【００２９】
本明細書中において、第１光情報記録媒体とは、例えば、高密度ＤＶＤ系の光ディスクをいい、第２光情報記録媒体とは、再生専用に用いるＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏの他、再生／記録を兼ねるＤＶＤ−ＲＡＭ，ＤＶＤ−Ｒ，ＤＶＤ−ＲＷ等の各種ＤＶＤ系の光ディスクを含むものである。又、第３光情報記録媒体とは、ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ等のＣＤ系の光ディスクをいう。尚、第１光情報記録媒体の保護層の厚さｔ１と、第２光情報記録媒体の保護層の厚さｔ２とは、ｔ１＝ｔ２であってもよく、ｔ１＜ｔ２であってもよい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。図１は、高密度ＤＶＤ（第１の光ディスクともいう）、従来のＤＶＤ（第２の光ディスクともいう）及びＣＤ（第３の光ディスクともいう）の全てに対して情報の記録／再生を行える、本発明の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略断面図である。図２は、図１の構成をＩＩ−ＩＩ線で切断して矢印方向に見た図であり、図３は、図１の構成をＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断して矢印方向に見た図である。
【００３１】
図１，２において、第１光源としての第１半導体レーザ１０１（波長λ１＝３８０ｎｍ〜４５０ｎｍ）から出射された光束は、コリメータ（第１コリメータ）１０２で平行光束とされた後、回折素子１０３を通過してトラッキングエラー検出用サブビームを発生させ、プリズム（ビーム整形プリズム）からなるビームシェイパー（１０４，１０５）でビーム形状を補正され、偏光ビームスプリッタ１０６を通過して、光学素子１０７，１０８とを有するビームエキスパンダーに入射する。少なくとも一方（好ましくは光学素子１０７）が光軸方向に可動のビームエキスパンダー（１０７，１０８）は、平行光束の光束径を変更（ここでは拡大）する機能を有する。尚、ここにビームエキスパンダーを設けたのは、球面収差補正機能を持たせるほか、例えば高密度ＤＶＤが情報記録面を２層に有しているタイプの場合、光学素子１０７を光軸方向に移動させることで、情報記録面の選択を行えるようにするためでもある。同様なビームエキスパンダーは、後述する第２半導体レーザ２０１，第３半導体レーザ３０１からの光束が通過する光路内に配置してもよい。
【００３２】
図１において、ビームエキスパンダー（１０７，１０８）を透過した光束は、立ち上げミラー（反射素子）１０９で反射され、波長λ１の光束は透過するが波長λ２，３の光束は反射させるプレート型のダイクロイックミラー（第２の波長選択性素子）１１０を通過し、１／４波長板１１１を通過し、平行光束の状態で２つの光学素子１１３，１１４からなる対物レンズにおける内側領域と中間領域と外側領域の全てを通過して、第１の光ディスク１１５の保護層（厚さｔ１＝０．１〜０．７ｍｍ）を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。
【００３３】
そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ（１１４，１１３）、１／４波長板１１１、ダイクロイックミラー１１０を透過して、立ち上げミラー１０９で反射され、ビームエキスパンダー（１０８，１０７）を透過して、偏光ビームスプリッタ１０６で反射され、センサレンズ１１６を透過し、シリンドリカルレンズ１１７で非点収差が与えられ、光検出器１１８の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、第１の光ディスク１１５に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
【００３４】
また、光検出器１１８上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて２次元アクチュエータ１２０が第１半導体レーザ１０１からの光束を第１の光ディスク１１５の情報記録面上に結像するように対物レンズ（１１３，１１４）を一体で移動させるようになっている。
【００３５】
尚、本実施の形態では、前記第１半導体レーザ１０１から出射された光束の一部は、偏光ビームスプリッタ１０６から反射し、集光レンズ１２１で集光され、パワーセンサ１２２に入射して、ここでレーザパワーをモニタできるようになっている。
【００３６】
一方、図１，３において、第２光源としての第２半導体レーザ２０１（波長λ２＝６００ｎｍ〜７００ｎｍ）から出射された光束は、コリメータ（第２コリメータ）２０２で平行光束とされた後、回折素子２０３を通過してトラッキングエラー検出用サブビームを発生させ、プリズム（ビーム整形プリズム）からなるビームシェイパー（２０４，２０５）でビーム形状を補正され、偏光ビームスプリッタ２０６を通過して、ダイクロイックミラー（第１の波長選択性素子）２０８に入射する。
【００３７】
図１において、ダイクロイックミラー２０８を透過した光束は、凹レンズ１０９を通過し発散光束とされた後、ダイクロイックミラー１１０で反射され、１／４波長板１１１を通過し、２つの光学素子１１３，１１４からなる対物レンズにおける内側領域と中間領域とを通過した光束（それ以外はフレア化する）が、第２の光ディスク１１５’の保護層（厚さｔ２＝０．１〜０．７ｍｍ）を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。
【００３８】
そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ（１１４，１１３）、１／４波長板１１１、ダイクロイックミラー１１０で反射して、凹レンズ２０９及びダイクロイックミラー２０８を透過して、偏光ビームスプリッタ２０６で反射され、センサレンズ２１６を透過し、シリンドリカルレンズ２１７で非点収差が与えられ、光検出器２１８の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、第２の光ディスク１１５’に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
【００３９】
また、光検出器２１８上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて２次元アクチュエータ１２０が第２半導体レーザ２０１からの光束を第２の光ディスク１１５’の情報記録面上に結像するように対物レンズ（１１３，１１４）を一体で移動させるようになっている。
【００４０】
尚、本実施の形態では、前記第２半導体レーザ２０１から出射された光束の一部は、偏光ビームスプリッタ２０６から反射し、集光レンズ２２１で集光され、パワーセンサ２２２に入射して、ここでレーザパワーをモニタできるようになっている。
【００４１】
更に、図３において、第３光源として、ホログラム素子及び受光素子を一体パッケージとした第３半導体レーザ３０１（波長λ３＝７７０ｎｍ〜８３０ｎｍ）から出射された光束は、凸レンズ３０２を通過した後、ダイクロイックミラー２０８で反射される。
【００４２】
図１において、ダイクロイックミラー２０８を透過した光束は、凹レンズ１０９を通過し、所定の有限倍率を有する発散光束となり、ダイクロイックミラー１１０で反射され、１／４波長板１１１を通過し、２つの光学素子１１３，１１４からなる対物レンズにおける内側領域のみを通過した光束（それ以外はフレア化する）が、第３の光ディスク１１５”の保護層（厚さｔ３＝１．２ｍｍ）を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。尚、凸レンズ３０２と凹レンズ１０９とでカップリング素子を構成する。
【００４３】
そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ（１１４，１１３）、１／４波長板１１１、ダイクロイックミラー１１０で反射して、凹レンズ２０９を透過し、ダイクロイックミラー２０８で反射され、凸レンズ３０２を透過して、元の第３半導体レーザ３０１へと戻る。この第３半導体レーザ３０１は、ホログラム素子及び受光素子（不図示）が一体パッケージとして組み込まれており、戻ってきた光束はホログラムで回折され、受光素子へ入射し、その出力信号を用いて第３の光ディスクの情報の読み取り信号が得られる。
【００４４】
また、受光素子上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて２次元アクチュエータ１２０が第３半導体レーザ３０１からの光束を第３の光ディスク１１５”の情報記録面上に結像するように対物レンズ（１１３，１１４）を一体で移動させるようになっている。
【００４５】
本実施の形態の光ピックアップ装置においては、図３に示すように、第２半導体レーザ２０１から出射される光束の軸線（光路）と、第３半導体レーザ３０１から出射される光束の軸線（光路）は、対物レンズ（１１３，１１４）の光軸と交差する同一平面に配置されている。更に、図１に示すように、第１半導体レーザ１０１から出射される光束の軸線（光路）は、第２半導体レーザ２０１及び第３半導体レーザ３０１にかかる光軸が配置された平面と、対物レンズ（１１３，１１４）の光軸とが交差する点Ｐに対して、所定の距離Δをおいて配置されている。
【００４６】
本実施の形態によれば、第１半導体レーザ１０１から出射された光束は、対物レンズ（１１３，１１４）に入射する際には平行光束となっているので、温度変化や半導体レーザに特有のモードホッピング現象（光源波長のふらつき）が生じても、それに起因した収差劣化を補正しやすいという利点がある。一方、第２半導体レーザ２０１から出射された光束は、対物レンズ（１１３，１１４）に入射する際には発散光束となっているので、球面収差補正をしやすいという利点がある。
【００４７】
又、本実施の形態によれば、第１の光ディスク１１５が複数の層状になった情報記録面を有しているタイプの場合にも、球面収差補正素子であるビームシェイパーの光学素子１０７及び／又は１０８を光軸方向に移動させることで、それらのいずれかに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行えるように前記収差量を変更できる。又、第１半導体レーザ１０１からの光束を使用する際に温度変化や半導体レーザに特有のモードホッピング現象（光源波長のふらつき）が生じても適切に球面収差補正を行うこともできる。かかる場合、対物レンズ（１１３，１１４）に近接して温度センサ（不図示）を設け、それからの出力に応じてビームエキスパンダーの光学素子１０７及び／又は１０８をアクチュエータ（不図示）で光軸方向に移動させることで、より適切な球面収差補正を行える。
【００４８】
尚、第２の光ディスク１１５’及び／又は第３の光ディスク１１５”が複数の層状になった情報記録面を有しているタイプの場合には、第２半導体レーザ２０１及び／又は第３半導体レーザ３０１から出射される光束が通過する光路内に、同様なビームエキスパンダー（或いは球面収差補正素子）を配置すればよい。
【００４９】
更に、本実施の形態によれば、第２半導体レーザ２０１及び第３半導体レーザ３０１を同一基板（不図示）に設置することができ、且つ第２半導体レーザ２０１及び第３半導体レーザ３０１が取り付けられた基板とは別な基板に、第１半導体レーザ１０１を取り付けることができ、それによりいわゆる２層構造をとることができ、３つの異なる光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行うことができるにも関わらず、構成のコンパクト化を図ることができる。尚、第２半導体レーザ２０１及び第３半導体レーザ３０１が取り付けられた基板の面に対し、反対側の面に第１半導体レーザ１０１を取り付けてよいことはいうまでもない。
【００５０】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、凹レンズ２０９の代わりに同様な機能を有する回折素子を配置してもよい。第２半導体レーザ２０１から出射される光束の形状が許容範囲であれば、必ずしもビームシェイパー（２０４，２０５）を設ける必要はない。更に、第１半導体レーザ１０１等が設けられた基板と、第２半導体レーザ２０１等が設けられた基板とをユニット化し、各部品がそれぞれの基板に組み付けられた後に、基板同士を接合してもよく、それにより組立性が良好となる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、例えば高密度ＤＶＤと従来のＤＶＤ、ＣＤの全てに対して適切に情報の記録及び／再生を行える光ピックアップ装置及び対物レンズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略断面図である。
【図２】図１の構成をＩＩ−ＩＩ線で切断して矢印方向に見た図である。
【図３】図１の構成をＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断して矢印方向に見た図である。
【符号の説明】
１０１ 第１半導体レーザ
１０７，１０８ ビームエキスパンダー
１０９ 立ち上げミラー
１１０ ダイクロイックミラー
１１３，１１４ 対物レンズ
１１５，１１５’、１１５” 光ディスク
２０１ 第２半導体レーザ
３０８ ダイクロイックミラー
３０１ 第３半導体レーザ

Claims (19)

1. 波長λ１の第１光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源と、波長λ３（λ２＜λ３）の第３光源と、対物レンズを含む集光光学系とを有し、前記集光光学系が、前記第１光源からの光束を、厚さｔ１の保護層を介して第１光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっており、又、前記第２光源からの光束を、厚さｔ２の保護層を介して第２光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっており、更に前記第３光源からの光束を、厚さｔ３（ｔ１＜ｔ３且つｔ２＜ｔ３）の保護層を介して第３光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっている光ピックアップ装置であって、
   前記対物レンズは、前記第１光情報記録媒体、前記第２光情報記録媒体及び前記第３光情報記録媒体に対してそれぞれ記録及び／又は再生を行う際に、前記第１光源、前記第２光源、及び前記第３光源からそれぞれ照射された光束が共通して通過して各情報記録面に集光スポットを形成するようになっている光軸を中心とした内側領域と、前記第１光情報記録媒体及び前記第２光情報記録媒体に対してそれぞれ記録及び／又は再生を行う際に、前記第１光源及び前記第２光源からそれぞれ照射された光束が共通して通過して各情報記録面に集光スポットを形成するようになっている光軸を中心とした中間領域と、前記第１光情報記録媒体に対して記録及び／又は再生を行う際に、前記第１光源から照射された光束が通過して該情報記録面に集光スポットを形成するようになっている光軸を中心とした外側領域とを有し、
   前記第１光源から出射された光束は、平行光束の状態で前記対物レンズに入射し、
   前記第２光源から出射された光束は、発散光束の状態で前記対物レンズに入射することを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 前記第１光源から出射された光束は通過しないが前記第２光源から出射された光束が通過する光路内に、負の屈折力を有する光学素子を配置したことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
3. 前記負の屈折力を有する光学素子は、前記第３光源から出射された光束が通過する光路内に配置されており、前記第３光源から出射された光束は、発散光束の状態で前記対物レンズに入射することを特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ装置。
4. 前記第２光源から出射された光束を透過し、前記第３光源から出射された光束を反射するダイクロイックミラーを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
5. 前記第１光源から出射された光束及び／又は前記第２光源から出射された光束が通過する光路内に、ビームシェイパーが配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
6. 前記ビームシェイパーはビーム整形プリズムであることを特徴とする請求項５に記載の光ピックアップ装置。
7. 前記第２光源から出射された光束は、コリメータを通過して平行光束とされた後、発散光束の状態で前記対物レンズに入射することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
8. 前記第２の光束が通過する光路内に回折素子が配置されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
9. 波長λ１の第１光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源と、波長λ３（λ２＜λ３）の第３光源と、対物レンズを含む集光光学系とを有し、前記集光光学系が、前記第１光源からの光束を、厚さｔ１の保護層を介して第１光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっており、又、前記第２光源からの光束を、厚さｔ２の保護層を介して第２光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっており、更に前記第３光源からの光束を、厚さｔ３（ｔ１＜ｔ３且つｔ２＜ｔ３）の保護層を介して第３光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっている光ピックアップ装置であって、
   前記対物レンズは、前記第１光情報記録媒体、前記第２光情報記録媒体及び前記第３光情報記録媒体に対してそれぞれ記録及び／又は再生を行う際に、前記第１光源、前記第２光源、及び前記第３光源からそれぞれ照射された光束が共通して通過して各情報記録面に集光スポットを形成するようになっている光軸を中心とした内側領域と、前記第１光情報記録媒体及び前記第２光情報記録媒体に対してそれぞれ記録及び／又は再生を行う際に、前記第１光源及び前記第２光源からそれぞれ照射された光束が共通して通過して各情報記録面に集光スポットを形成するようになっている光軸を中心とした中間領域と、前記第１光情報記録媒体に対して記録及び／又は再生を行う際に、前記第１光源から照射された光束が通過して該情報記録面に集光スポットを形成するようになっている光軸を中心とした外側領域とを有し、
   更に、前記第１光源から出射された光束が通過する光路内に、複数の光学素子の少なくとも一つが光軸方向に可動のビームエキスパンダーを有していることを特徴とする光ピックアップ装置。
10. 前記対物レンズと前記ビームエキスパンダー以外の光学素子は光軸方向に不動に取り付けられていることを特徴とする請求項９に記載の光ピックアップ装置。
11. 前記対物レンズの温度を測定する温度センサを有し、前記温度センサからの出力に応じて、前記ビームエキスパンダーの前記少なくとも一つの光学素子を光軸方向に移動させることを特徴とする請求項９又は１０に記載の光ピックアップ装置。
12. 前記第２の光束が通過する光路内に回折素子が配置されていることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
13. 波長λ１の第１光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源と、波長λ３（λ２＜λ３）の第３光源と、対物レンズを含む集光光学系とを有し、前記集光光学系が、前記第１光源からの光束を、厚さｔ１の保護層を介して第１光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっており、又、前記第２光源からの光束を、厚さｔ２の保護層を介して第２光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっており、更に前記第３光源からの光束を、厚さｔ３（ｔ１＜ｔ３且つｔ２＜ｔ３）の保護層を介して第３光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっている光ピックアップ装置であって、
    前記対物レンズは、前記第１光情報記録媒体、前記第２光情報記録媒体及び前記第３光情報記録媒体に対してそれぞれ記録及び／又は再生を行う際に、前記第１光源、前記第２光源、及び前記第３光源からそれぞれ照射された光束が共通して通過して各情報記録面に集光スポットを形成するようになっている光軸を中心とした内側領域と、前記第１光情報記録媒体及び前記第２光情報記録媒体に対してそれぞれ記録及び／又は再生を行う際に、前記第１光源及び前記第２光源からそれぞれ照射された光束が共通して通過して各情報記録面に集光スポットを形成するようになっている光軸を中心とした中間領域と、前記第１光情報記録媒体に対して記録及び／又は再生を行う際に、前記第１光源から照射された光束が通過して該情報記録面に集光スポットを形成するようになっている光軸を中心とした外側領域とを有し、
    前記第１光源から出射された光束が通過する光路内に、前記第１光源から出射された光束に関して球面収差補正を行う球面収差補正素子を設けたことを特徴とする光ピックアップ装置。
14. 前記球面収差補正素子は、ビームエキスパンダーであることを特徴とする請求項１３に記載の光ピックアップ装置。
15. 前記第２光源から出射された光束が通過する光路内に、前記球面収差補正素子が配置されていることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の光ピックアップ装置。
16. 前記第３光源から出射された光束が通過する光路内に、前記球面収差補正素子が配置されていることを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
17. 前記第２の光束が通過する光路内に回折素子が配置されていることを特徴とする請求項１３乃至１６のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
18. 前記第１光源から出射された光束が通過する光路と、前記第２光源から出射された光束が通過する光路と、前記第３光源から出射された光束が通過する光路のうちの２つは、前記対物レンズの光軸と交差する同一平面に配置されており、
    残りの光路は、前記２つの光路が配置された前記平面と前記対物レンズの光軸とが交差する点に対して、所定の距離をおいて配置されていることを特徴とする請求項１乃至１７の光ピックアップ装置。
19. 請求項１乃至１８のいずれかに記載の光ピックアップ装置に用いられることを特徴とする対物レンズ。

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