JP2005293708A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 少なくとも３種類の光ディスク間で互換性を有し、且つ、各光束の対物レンズへの斜入射に起因した収差の発生を抑えることができる光ピックアップ装置を提供する。
【解決手段】 本発明の光ピックアップ装置は、波長λ１〜λ３の第１〜第３光束を出射する第１〜第３発光点を１つの筐体内に近接配置することで一体化した光源ユニットを備え、光源ユニットを光ピックアップ装置の光学系中の所定位置に配置した状態における、対物光学系の光軸に直交する平面上であって、光軸から距離ｄ１、ｄ２だけ離れた位置を第１位置、第２位置と規定し、第１〜第３発光点をそれぞれ第１位置及び第２位置に仮想的に配置した場合に発生する波面収差の値が最も大きくなる発光点を選択し、当該発光点を光源ユニットの光軸上に配置する。
【選択図】図２

Description

本発明は、３種類以上の光ディスク間での互換性を有する光ピックアップ装置に関する。

近年、波長６５０ｎｍの赤色半導体レーザと開口数（ＮＡ）０．６の対物光学系を使用するＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）や、更なる高密度化・大容量化を図るべく、例えば、波長４０５ｎｍの青紫色半導体レーザや青紫色ＳＨＧレーザとＮＡ０．６５以上の対物光学系を使用する光ディスク（以下、「高密度光ディスク」という。）の開発が進められており、発振波長が互いに異なる複数の発光点を用いて複数種類の光ディスクに対する読み取りや書き込みを行ういわゆる互換性を有する光ピックアップ装置が各種提案されている。

互換性を有する光ピックアップ装置では、複数の発光点と各光ディスクからの反射光を受光する複数の受光センサとをそれぞれ別体に配置したものや、複数の発光点を１つの筐体内に近接して格納することでユニット化したもの（以下、「光源ユニット」という。例えば、特許文献１参照）や、更に、複数の発光点のみならず複数の受光センサも１つの筐体に格納することでユニット化したものが知られている。
特許文献１に開示された光ピックアップ装置は、パッケージの内部に２つの半導体レーザ素子と信号検出用のフォトダイオードを格納することでユニット化し、波長分離素子で分離した光ディスクからの反射光を一つのフォトダイオードで読み取るものである。
特開２００２−２９８４２３号公報

しかしながら、特許文献１に開示された発明を含む従来の光源ユニットでは、２つの光源を光軸に対して直交する方向に配置する構成となっていることが多い。
従って、例えば、一方の光源を光軸上に配置した場合には、他方の光源が軸外物点となり、他方の光源から出射された光束は対物レンズに対して斜入射することになり、コマ収差の発生を招くという問題がある。このような光束の斜入射の問題は、２つの光源を光軸から等距離だけ離れた位置に配置した場合にも同様に発生する。

本発明の課題は、上述の問題を考慮したものであり、少なくとも３種類の光ディスク間で互換性を有し、且つ、各光束の対物レンズへの斜入射に起因した収差の発生を抑えることができる光ピックアップ装置を提供することである。

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。
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。

以上の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、波長λ１（３５０ｎｍ≦λ１≦４５０ｎｍ）の第１光束を出射する第１発光点と、波長λ２（６００ｎｍ≦λ２≦７００ｎｍ）の第２光束を出射する第２発光点と、波長λ３（７５０ｎｍ≦λ３≦８５０ｎｍ）の第３光束を出射する第３発光点とを１つの筐体内に近接配置することで一体化した光源ユニットと、前記第１光束を保護基板厚ｔ１の第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第２光束を保護基板厚ｔ２（ｔ２≧ｔ１）の第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第３光束を保護基板厚ｔ３（ｔ３＞ｔ２）の第３光ディスクの情報記録面上に集光させる対物レンズを含む対物光学系とを備える光ピックアップ装置であって、前記光源ユニットを前記光ピックアップ装置の光学系中の所定位置に配置した状態における、前記対物光学系の光軸に直交する平面上であって、前記光軸から距離ｄ１だけ離れた位置を第１位置、前記光軸から距離ｄ２だけ離れた位置を第２位置と規定し、前記第１〜第３発光点をそれぞれ前記第１位置及び前記第２位置に仮想的に配置した場合に、前記第１〜第３光束が軸外光となることに起因して前記各光ディスクの情報記録面上に発生する波面収差の値が最も大きくなる発光点が前記光源ユニットの前記光軸に最も近い位置に配置されることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、波面収差の値が最も大きくなる発光点を軸上に配置するので、実際の光ピックアップ装置使用時における各発光点からの光束の波面収差量を全体として抑制することができ、光ピックアップ装置の像高特性を良好なものにできる。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の光ピックアップ装置において、前記第１〜第３発光点のうち波面収差の値が最も大きくなる発光点以外の発光点をそれぞれ前記第１位置及び前記第２位置に仮想的に配置した場合に、これら発光点からの前記光束が軸外光となることに起因して前記各光ディスクの情報記録面上に発生する波面収差の値が大きい方の発光点を前記第１位置及び前記第２位置のうち、より前記光軸に近い方の位置に配置したことを特徴とする。

請求項２に記載の発明のように、波面収差の値が２番目に大きくなる発光点を第１位置と第２位置のうちより光軸に近い方に配置し、波面収差の値が最も小さくなる発光点を光軸から最も離れた位置に配置する光源ユニットの構成をとることにより、光ピックアップ装置の像高特性をより良好なものにできる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置において、
０．０５ｍｍ≦ｄ１≦０．１５ｍｍ
０．０５ｍｍ≦ｄ２≦０．１５ｍｍ
を満たすことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置において、
ｄ１＞ｄ２且つ０．１５ｍｍ≦ｄ１≦０．２５ｍｍ
又は、
ｄ２＞ｄ１且つ０．１５ｍｍ≦ｄ２≦０．２５ｍｍ
を満たすことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、
前記第１〜第３光束のうちの少なくともいずれか２つの光束は、前記対物レンズに対して平行光として入射することを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、
前記第１〜第３発光点が前記光軸に直交する平面上で一直線上に配置されていることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項６に記載の光ピックアップ装置において、
波面収差の値が最も大きくなる前記発光点が、一直線上の両端に配置されている前記発光点の間に配置されていることを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項６に記載の光ピックアップ装置において、
波面収差の値が最も大きくなる前記発光点が、一直線上の両端のうちいずれか一方に配置されていることを特徴とする。

請求項９記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、
前記光軸に直交する平面上において、前記第１発光点、前記第２発光点及び前記第３発光点を相互に結んだ線分が三角形状になっていることを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、請求項９に記載の光ピックアップ装置において、
前記三角形状が直角三角形状であることを特徴とする。

請求項１１記載の発明は、請求項１０に記載の光ピックアップ装置において、
前記直角三角形状の直角となる頂角の位置に波面収差の値が最も大きくなる前記発光点が配置されていることを特徴とする。

請求項１２記載の発明は、波長λ１（３５０ｎｍ≦λ１≦４５０ｎｍ）の第１光束を出射する第１発光点と、波長λ２（６００ｎｍ≦λ２≦７００ｎｍ）の第２光束を出射する第２発光点と、波長λ３（７５０ｎｍ≦λ３≦８５０ｎｍ）の第３光束を出射する第３発光点とを１つの筐体内に近接配置することで一体化した光源ユニットと、前記第１光束を保護基板厚ｔ１の第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第２光束を保護基板厚ｔ２（ｔ２≧ｔ１）の第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第３光束を保護基板厚ｔ３（ｔ３＞ｔ２）の第３光ディスクの情報記録面上に集光させる対物レンズを含む対物光学系とを備える光ピックアップ装置であって、前記光源ユニットを前記光ピックアップ装置の光学系中の所定位置に配置した状態において、前記第１〜第３発光点をそれぞれ前記対物光学系の光軸上に仮想的に配置した場合に、前記各光ディスクをチルトさせたことに起因して前記各光ディスクの情報記録面上に発生する波面収差の値が最も大きくなる発光点が前記光源ユニットの前記光軸に最も近い位置に配置されることを特徴とする。
ここで、「前記光源ユニットを前記光ピックアップ装置の光学系中の所定位置に配置した状態において、前記第１〜第３発光点をそれぞれ前記対物光学系の光軸上に仮想的に配置した場合」とは、光ピックアップ装置中で、光源ユニットが実際に配置される位置において、対物光学系の光軸上に対して離れた発光点を、その離れた最短距離分だけその最短距離方向に移動させて対物光学系の光軸上に配置する想定をすることを主旨としたものである。尚、実際に波面収差を測定する際には、当該発光点をこの主旨に従って位置させるように光源ユニットを適宜配置させて測定することもできることは勿論である。」

請求項１２に記載の発明によれば、波面収差の値が最も大きくなる発光点を軸上に配置するので、実際の光ピックアップ装置使用時における各発光点からの光束の波面収差量を全体として抑制することができ、光ピックアップ装置のチルト感度マージンを良好なものにできる。

請求項１３記載の発明は、請求項１２に記載の光ピックアップ装置において、前記第１〜第３発光点のうち波面収差の値が最も大きくなる発光点以外の発光点をそれぞれ前記光軸上に仮想的に配置した場合に、前記各光ディスクをチルトさせたことに起因して前記各光ディスクの情報記録面上に発生する波面収差の値が大きい方の発光点を、波面収差の値が最も大きくなる前記発光点を配置した位置の次に前記光軸に近い位置に配置したことを特徴とする。

請求項１３に記載の発明のように、波面収差の値が２番目に大きくなる発光点を、波面収差の値が最も大きくなる発光点を配置した位置の次に光軸に近い位置に配置し、波面収差の値が最も小さくなる発光点を光軸から最も離れた位置に配置する光源ユニットの構成をとることにより、光ピックアップ装置のチルト感度マージンをより良好なものにできる。

請求項１４記載の発明は、請求項１２又は１３に記載の光ピックアップ装置において、
０．０５ｍｍ≦ｄ１≦０．１５ｍｍ
０．０５ｍｍ≦ｄ２≦０．１５ｍｍ
を満たすことを特徴とする。

請求項１５記載の発明は、請求項１２又は１３に記載の光ピックアップ装置において、
ｄ１＞ｄ２且つ０．１５ｍｍ≦ｄ１≦０．２５ｍｍ
又は、
ｄ２＞ｄ１且つ０．１５ｍｍ≦ｄ２≦０．２５ｍｍ
を満たすことを特徴とする。

請求項１６記載の発明は、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記第１〜第３光束のうちの少なくともいずれか２つの光束は、前記対物レンズに対して平行光として入射することを特徴とする。

請求項１７記載の発明は、請求項１２〜１６のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記第１〜第３発光点が前記光軸に直交する平面上で一直線上に配置されていることを特徴とする。

請求項１８記載の発明は、請求項１７に記載の光ピックアップ装置において、波面収差の値が最も大きくなる前記発光点が、一直線上の両端に配置されている前記発光点の間に配置されていることを特徴とする。

請求項１９記載の発明は、請求項１７に記載の光ピックアップ装置において、波面収差の値が最も大きくなる前記発光点が、一直線上の両端のうちいずれか一方に配置されていることを特徴とする。

請求項２０記載の発明は、請求項１２〜１６のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記光軸に直交する平面上において、前記第１発光点、前記第２発光点及び前記第３発光点を相互に結んだ線分が三角形状になっていることを特徴とする。

請求項２１記載の発明は、請求項２０に記載の光ピックアップ装置において、前記三角形状が直角三角形状であることを特徴とする。

請求項２２記載の発明は、請求項２１に記載の光ピックアップ装置において、前記直角三角形状の直角となる頂角の位置に波面収差の値が最も大きくなる前記発光点が配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、少なくとも３種類の光ディスク間で互換性を有し、且つ、各光束の対物レンズへの斜入射に起因した収差の発生を抑えることができる光ピックアップ装置を得られる。

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
図１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適切に情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置ＰＵの構成を概略的に示す図である。
本実施の形態において、高密度光ディスクＨＤの光学的仕様は、波長λ１＝４０７ｎｍ、保護層ＰＬ１の厚さｔ１＝０．６ｍｍ、開口数ＮＡ１＝０．６５であり、ＤＶＤの光学的仕様は、波長λ２＝６５８ｎｍ、保護層ＰＬ２の厚さｔ２＝０．６ｍｍ、開口数ＮＡ２＝０．６５であり、ＣＤの光学的仕様は、波長λ３＝７８５ｎｍ、保護層ＰＬ３の厚さｔ３＝１．２ｍｍ、開口数ＮＡ３＝０．５０である。但し、波長、保護層の厚さ、及び開口数の組合せはこれに限られない。

光ピックアップ装置ＰＵは、光源ユニットＬＤ、受光素子ユニットＰＤ（受光素子）、コリメートレンズＣＯＬ、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レンズＯＢＪ、２軸アクチュエータＡＣ、絞りＳＴＯ、偏光ビームスプリッタＢＳ等から概略構成されており、コリメートレンズＣＯＬ及び対物レンズＯＢＪとで対物光学系が構成されている。
対物レンズＯＢＪを構成する収差補正素子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発光点ＥＰ１からのレーザ光束が通過する、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。
また、図１の円中の拡大図に示すように、収差補正素子Ｌ１の半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１には、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が形成されており、また、集光素子Ｌ２の半導体レーザ側の光学面Ｓ３には、鋸歯状の回折構造ＤＯＥが形成されている。
受光素子ユニットＰＤには、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受光部と、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２からの反射光束を受光する受光部と、ＣＤの情報記録面ＲＬ３からの反射光束を受光する受光部とが一体化されている。

光源ユニットＬＤは、矩形状の筐体１０、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波長４０８ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する第１発光点ＥＰ１、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され波長６５８ｎｍのレーザ光束（第２光束）を射出する第２発光点ＥＰ２、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され波長７８５ｎｍのレーザ光束（第３光束）を射出する第３発光点ＥＰ３等から概略構成されており、筐体１０内に第１〜第３発光点ＥＰ１〜ＥＰ３を近接配置することで一体化されている。
光源ユニットＬＤの設計手法について説明すると、図２に示すように、まず、光源ユニットＬＤを光学系中の所定位置に配置すると共に、光源ユニットＬＤの前面Ｆを対物光学系の光軸Ｌに直交する平面に一致させた状態を想定する。

そして、光源ユニットＬＤの表面上であって、光軸から距離ｄ１だけ離れた位置を第１位置Ｐ１、光軸から距離ｄ２だけ離れた位置を第２位置Ｐ２と規定し、第１〜第３発光点ＥＰ１〜ＥＰ３をそれぞれ第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ２に仮想的に配置した場合における、第１〜第３光束の波面収差の値、つまり、第１位置Ｐ１又は第２位置Ｐ２からの第１〜第３光束が対物レンズＯＢＪに対して軸外光として入射することに起因して、対物レンズＯＢＪを通過した後の第１〜第３光束により情報記録面ＲＬ１〜ＲＬ３上に生じる波面収差の値を測定する。
そして、測定した波面収差が最も大きくなる発光点（例えば第１位置Ｐ１に配置した場合の第３発光点ＥＰ３）を選択し、当該発光点を光源ユニットＬＤの光軸Ｌ上に配置することを決定する。

次に、第１〜第３発光点ＥＰ１〜ＥＰ３のうち波面収差の値が最も大きくなる発光点以外の発光点（例えば第１発光点ＥＰ１と第２発光点ＥＰ２）をそれぞれ第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ２に仮想的に配置した場合に、これら発光点からの光束が軸外光となることに起因して各情報記録面上に発生する波面収差の値を測定する。
そして、測定した波面収差の値が大きい方の発光点（例えば第２発光点ＥＰ２）を選択し、当該発光点を第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ２のうち、より光軸Ｌに近い方の位置（例えば第１位置Ｐ１）に配置することを決定する。
そして、残りの発光点（例えば第１発光点ＥＰ１）を第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ２のうち、光軸Ｌから遠い方の位置（例えば第２位置Ｐ２）に配置することを決定する。

このように、波面収差の値が最も大きくなる発光点（例えば第３発光点ＥＰ３）を光軸Ｌ上に配置し、波面収差の値が２番目に大きくなる発光点（例えば第２発光点ＥＰ２）を第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２のうちより光軸Ｌに近い方に配置し、波面収差の値が最も小さくなる発光点（例えば第１発光点ＥＰ１）を光軸Ｌから最も離れた位置に配置する光源ユニットＬＤの構成をとることにより、実際の光ピックアップ装置ＰＵ使用時における各発光点ＥＰ１〜ＥＰ３からの光束の波面収差量を全体として抑制することができ、光ピックアップ装置ＰＵの像高特性を良好なものにできる。
本実施の形態では、第１〜第３発光点ＥＰ１〜ＥＰ３を光源ユニットＬＤの前面において一直線上に配置すると共に、測定した波面収差が最も大きくなる発光点を光軸Ｌ上で、且つ、３つの発光点の真中に配置している。この場合、上記ｄ１及びｄ２は、共に０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍの範囲内とすることが好ましい。

なお、図２では、光軸Ｌを、第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２とを結ぶ直線上であって、第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との間に位置させた光源ユニットＬＤを表したが、図３に示すように、光軸Ｌを、第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２とを結ぶ直線の延長線上に位置させた光源ユニットＬＤであっても、上述した手法に従って設計できる。この場合、上記ｄ１とｄ２のうち大きい方を０．１５ｍｍ〜０．２５ｍｍの範囲内とすることが好ましい。
また、図示は省略するが、第１発光点ＥＰ１、第２発光点ＥＰ２及び第３発光点ＥＰ３を相互に結んだ線分が三角形状となるように位置させた光源ユニットＬＤの構成でもよく、この場合、三角形状を直角三角形状とし、直角三角形状の直角となる頂角の位置に波面収差の値が最も大きくなる発光点を配置することが好ましい。

以上のような構成を備える光ピックアップ装置ＰＵを用いて、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、第１発光点ＥＰ１を発光させる。上述のように、第１発光点ＥＰ１は光軸Ｌから最も離れた位置（例えば第２位置Ｐ２）に配置されているので、物体高を持った状態で光源ユニットＬＤから発散光として出射される。第１発光点ＥＰ１から出射された発散光束は、偏光ビームスプリッタＢＳで反射した後、コリメートレンズＣＯＬを透過することにより平行光束に変換され、絞りＳＴＯにより光束径が規制され、対物レンズＯＢＪによって高密度光ディスクＨＤの保護層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。
第１発光点ＥＰ１が物体高を持っていることに起因して、情報記録面ＲＬ１上には波面収差が発生するが、上述のように、第１発光点ＥＰ１及び第２発光点ＥＰ２を第２位置Ｐ２に配置した場合に発生する波面収差よりも第３発光点ＥＰ３から発生する波面収差は小さく、実用上支障が無い程度に抑えられている。

そして、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、コリメートレンズＣＯＬを通過して、更に偏光ビームスプリッタＢＳを通過して、受光素子ユニットＰＤの受光部の受光面上に収束する。そして、受光部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。

以上のような構成を備える光ピックアップ装置ＰＵを用いて、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、まず、第２発光点ＥＰ２を発光させる。上述のように、第２発光点ＥＰ２は光軸から離れた位置（例えば第１位置Ｐ１）に配置されているので、物体高を持った状態で光源ユニットＬＤから発散光として出射される。第２発光点ＥＰ２から出射された発散光束は、偏光ビームスプリッタＢＳで反射した後、コリメートレンズＣＯＬを透過することにより平行光束に変換され、絞りＳＴＯにより光束径が規制され、対物レンズＯＢＪによってＤＶＤの保護層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。
第２発光点ＥＰ２が物体高を持っていることに起因して、情報記録面ＲＬ２上には波面収差が発生するが、上述のように、第１発光点ＥＰ１を第１位置Ｐ１に配置した場合に発生する波面収差よりも第２発光点ＥＰ２から発生する波面収差は小さく、実用上支障が無い程度に抑えられている。

そして、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、コリメートレンズＣＯＬを通過して、更に偏光ビームスプリッタＢＳを通過して、受光素子ユニットＰＤの受光部の受光面上に収束する。そして、受光部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。

以上のような構成を備える光ピックアップ装置ＰＵを用いて、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、まず、第３発光点ＥＰ３を発光させる。上述のように、第３発光点ＥＰ３は光軸Ｌ上に配置されているので、物体高を持たない状態で光源ユニットＬＤから発散光として出射される。第３発光点ＥＰ３から出射された発散光束は、偏光ビームスプリッタＢＳで反射した後、コリメートレンズＣＯＬを透過することにより平行光束に変換され、絞りＳＴＯにより光束径が規制され、対物レンズＯＢＪによってＣＤの保護層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。
第３発光点ＥＰ３が物体高を持たないことに起因して、情報記録面上には波面収差はほとんど発生しない。

そして、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、再び対物レンズＯＢＪ、コリメートレンズＣＯＬを通過して、更に偏光ビームスプリッタＢＳを通過して、受光素子ユニットＰＤの受光部の受光面上に収束する。そして、受光部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。

以上のように、本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵによれば、光源ユニットＬＤの設計段階において、第１〜第３光束を対物レンズＯＢＪに対して軸外光として入射させた場合に発生する波面収差量を測定し、波面収差の値が最も大きくなる発光点を光軸Ｌ上に配置する。これにより、当該発光点が軸外物点とならず、対物レンズＯＢＪに対して光束が斜入射することによる波面収差（コマ収差）を抑制でき、実際の光ピックアップ装置ＰＵ使用時における各発光点ＥＰ１〜ＥＰ３からの光束の波面収差量を全体として抑制することができ、光ピックアップ装置ＰＵの像高特性を良好なものにできる。

なお、光源ユニットＬＤの筐体１０内に受光部を設け、各反射光に対して、例えば筐体１０内に設けた回折格子による回折作用を与え、当該受光部で受光する構成としてもよい。
また、アクチュエータを用いてコリメートレンズＣＯＬを光軸方向や光軸に対して垂直方向へのシフト駆動、及び／又は、光軸に対してチルト駆動させることで種々の収差を補正する構成としてもよい。収差としては、例えば、各光ディスクの保護層の厚さの違いに起因する球面収差、光学系中のプラスチックレンズの環境温度変化に伴う屈折率変化及び／又は屈折率分布に起因する球面収差、各光束の波長差に起因して発生する球面収差、光束の波長が±１０ｎｍ程度の範囲内で変化した際に発生する球面収差、光ディスクがいわゆる多層ディスクである場合におけるフォーカスジャンプ時に発生する球面収差が挙げられる。

また、上記実施の形態においては、第１〜第３光束が軸外光となることに起因して各光ディスクの情報記録面上に発生する波面収差に着目し、この波面収差の値が最も大きくなる発光点を光源ユニットの光軸に最も近い位置に配置する光源ユニットＬＤの設計手法について説明したが、これ以外にも、各光ディスクをチルトさせることに起因して各光ディスクの情報記録面上に発生する波面収差に着目し、この波面収差の値が最も大きくなる発光点を光源ユニットの光軸に最も近い位置に配置する光源ユニットＬＤの設計手法を採ってもよい。
具体的には、光源ユニットＬＤを光学系中の所定位置に配置した状態において、第１〜第３発光点をそれぞれ光軸上に仮想的に配置するとともに、各光ディスクを所定量チルトさせることにより、このチルトに起因して各光ディスクの情報記録面上に発生する第１〜第３光束の波面収差の値を測定する。
そして、測定した波面収差が最も大きくなる発光点（例えば第３発光点ＥＰ３）を選択し、当該発光点を光源ユニットＬＤの光軸Ｌ上に配置することを決定する。

次に、測定した波面収差が２番目に大きくなる発光点（例えば第２発光点ＥＰ２）を、光源ユニットＬＤの表面であって、光軸に近い位置に配置し、測定した波面収差が３番目に大きくなる発光点（例えば第１発光点ＥＰ１）を、光源ユニットＬＤの表面であって、光軸に最も遠い位置に配置することを決定する。

光ディスクをチルトさせることは、光ディスクの製造誤差に基づいて光ディスクの表面が反っている場合や、光ディスクを回転自在に保持する回転駆動装置の組み付け誤差により、光ディスクの表面が光軸と直交するように保持されていないような状態を想定しているものであり、このような状態で発生する波面収差を測定し、波面収差の値が最も大きくなる発光点（例えば第３発光点ＥＰ３）を光軸Ｌ上に配置し、その後、波面収差の値が大きい発光点から順に、光軸に近い位置に配置する光源ユニットＬＤの構成をとることにより、実際の光ピックアップ装置ＰＵ使用時における各発光点ＥＰ１〜ＥＰ３からの光束の波面収差量を全体として抑制することができ、光ピックアップ装置ＰＵのチルト感度マージンを良好なものにできる。

次に、上述した光ピックアップ装置ＰＵの実施例について説明する。
本実施例の光ピックアップ装置は図１に示した上記実施の形態と同様に、高密度光ディスクＨＤの光学的仕様は、波長λ１＝４０７ｎｍ、保護層ＰＬ１の厚さｔ１＝０．６ｍｍ、開口数ＮＡ１＝０．６５であり、ＤＶＤの光学的仕様は、波長λ２＝６５８ｎｍ、保護層ＰＬ２の厚さｔ２＝０．６ｍｍ、開口数ＮＡ２＝０．６５であり、ＣＤの光学的仕様は、波長λ３＝７８５ｎｍ、保護層ＰＬ３の厚さｔ３＝１．２ｍｍ、開口数ＮＡ３＝０．５０である。
また、対物光学系が収差補正素子と集光素子の２つのレンズで構成されており、収差補正素子の半導体レーザ光源側の光学面（第４面）には、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回折構造ＨＯＥが形成されており、また、集光素子Ｌ２の半導体レーザ側の光学面（第６面）には、鋸歯状の回折構造ＤＯＥが形成されている。

光ピックアップ装置を構成する光学素子の具体的な数値データを表１に示す。

尚、表１において、１０のべき乗数（例えば−１．７３４２×１０―⁵）を、Ｅ（例えば−１．７３４２Ｅ―０３）を用いて表すものとする。
コリメートレンズの光ディスク側の光学面（第２面）、第６面及び集光素子Ｌ２の光ディスク側の光学面（第７面）は非球面形状であり、その面の頂点に接する平面からの変形量をＸ（ｈ）(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１に表１中の係数を代入した数式で表される。但し、κを円錐係数、A_2iを非球面係数とする。

また、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、光軸に垂直な方向の高さをｈ（ｍｍ）、B_2iを光路差関数係数、ｎを回折次数とするとき、次の数２に表１中の係数を代入して定義される光路差関数φ（ｈ）（ｍｍ）で表される。

第４面に形成されている回折構造ＨＯＥは、光軸を中心とした複数の輪帯それぞれの内部に５段の階段構造が形成されており、階段構造の１段当り波長λ１の２倍の深さとなるように設定されている。これにより、波長λ１とλ３の光束は回折構造ＨＯＥを通過する際に、実質的に位相差を与えられず、回折作用を受けることなく透過し、実質的に位相差を与えられる波長λ２の光束のみが回折作用を受けることになる。

第６面に形成されている回折構造ＤＯＥは、波長λ１の光束の３次回折光、波長λ２の光束の２次回折光、波長λ３の光束の２次回折光がそれぞれ最大の回折効率となるように、各光束に対して回折作用を与えるように設計されている。
本実施例の光源ユニットは、図２に示したような、第１位置と第２位置に挟まれた位置に光軸が位置し、各位置から光軸までの距離（ｄ１及びｄ２）が共に０．１ｍｍとなっている。

表２は、第１〜第３発光点を、それぞれ光軸上（０．０ｍｍ）と、光軸から０．１ｍｍ離れた位置に配置した場合の波面収差の値（球面収差を除いた値）を表している。

表２から分かるように、第１〜第３発光点を光軸から０．１ｍｍ離れた位置（第１位置又は第２位置）に配置した場合に発生する波面収差の値のうち最大となるのは第３発光点であるから、第３発光点を光軸上に配置している。

なお、上述のように、第１位置と第２位置は共に光軸までの距離（ｄ１及びｄ２）が０．１ｍｍなので、本実施例においては、第２発光点と第３発光点をそれぞれ第１位置と第２位置に配置している。
図４は、本実施例における各光ディスクの縦球面収差を示すグラフであり、必要開口径内で実用上支障が無い程度に収差補正がなされていることが分かる。

また、表３は、各光ディスクを所定量チルトさせることで、光ディスクのチルトに起因して各光ディスクの情報記録面上に発生する波面収差の値（球面収差を除いた値）を表している。

本実施例では、第１〜第３光束が軸外光となることに起因して発生する波面収差に着目して、この波面収差の値が最も大きくなる発光点を光源ユニットの光軸上に配置したが、表３に示したような、各光ディスクをチルトさせることに起因して発生する波面収差に着目して、この波面収差の値が最も大きくなる発光点を光源ユニットの光軸上に配置した場合でも、当然、図４に示したような、必要開口径内で実用上支障が無い程度に収差補正がなされた光ピックアップ装置を得られる。

光ピックアップ装置の構成を示す要部断面図である。 光源ユニットの構成を示す要部斜視図である。 光源ユニットの構成を示す要部斜視図である。 実施例における縦球面収差を示すグラフ（ａ）〜（ｃ）である。

符号の説明

ＥＰ１ 第１発光点
ＥＰ２ 第２発光点
ＥＰ３ 第３発光点
Ｌ 光軸
ＬＤ 光源ユニット
Ｌ１ 収差補正素子
Ｌ２ 集光素子
ＯＢＪ 対物レンズ
ＰＤ 受光素子ユニット
ＰＵ 光ピックアップ装置
ＲＬ 情報記録面

Claims (22)

1. 波長λ１（３５０ｎｍ≦λ１≦４５０ｎｍ）の第１光束を出射する第１発光点と、波長λ２（６００ｎｍ≦λ２≦７００ｎｍ）の第２光束を出射する第２発光点と、波長λ３（７５０ｎｍ≦λ３≦８５０ｎｍ）の第３光束を出射する第３発光点とを１つの筐体内に近接配置することで一体化した光源ユニットと、
   前記第１光束を保護基板厚ｔ１の第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第２光束を保護基板厚ｔ２（ｔ２≧ｔ１）の第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第３光束を保護基板厚ｔ３（ｔ３＞ｔ２）の第３光ディスクの情報記録面上に集光させる対物レンズを含む対物光学系とを備える光ピックアップ装置であって、
   前記光源ユニットを前記光ピックアップ装置の光学系中の所定位置に配置した状態における、前記対物光学系の光軸に直交する平面上であって、前記光軸から距離ｄ１だけ離れた位置を第１位置、前記光軸から距離ｄ２だけ離れた位置を第２位置と規定し、前記第１〜第３発光点をそれぞれ前記第１位置及び前記第２位置に仮想的に配置した場合に、前記第１〜第３光束が軸外光となることに起因して前記各光ディスクの情報記録面上に発生する波面収差の値が最も大きくなる発光点が前記光源ユニットの前記光軸に最も近い位置に配置されることを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 前記第１〜第３発光点のうち波面収差の値が最も大きくなる発光点以外の発光点をそれぞれ前記第１位置及び前記第２位置に仮想的に配置した場合に、これら発光点からの前記光束が軸外光となることに起因して前記各光ディスクの情報記録面上に発生する波面収差の値が大きい方の発光点を前記第１位置及び前記第２位置のうち、より前記光軸に近い方の位置に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. ０．０５ｍｍ≦ｄ１≦０．１５ｍｍ
   ０．０５ｍｍ≦ｄ２≦０．１５ｍｍ
   を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置。
4. ｄ１＞ｄ２且つ０．１５ｍｍ≦ｄ１≦０．２５ｍｍ
   又は、
   ｄ２＞ｄ１且つ０．１５ｍｍ≦ｄ２≦０．２５ｍｍ
   を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置。
5. 前記第１〜第３光束のうちの少なくともいずれか２つの光束は、前記対物レンズに対して平行光として入射することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
6. 前記第１〜第３発光点が前記光軸に直交する平面上で一直線上に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
7. 波面収差の値が最も大きくなる前記発光点が、一直線上の両端に配置されている前記発光点の間に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の光ピックアップ装置。
8. 波面収差の値が最も大きくなる前記発光点が、一直線上の両端のうちいずれか一方に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の光ピックアップ装置。
9. 前記光軸に直交する平面上において、前記第１発光点、前記第２発光点及び前記第３発光点を相互に結んだ線分が三角形状になっていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
10. 前記三角形状が直角三角形状であ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. 前記直角三角形状の直角となる頂角の位置に波面収差の値が最も大きくなる前記発光点が配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の光ピックアップ装置。
12. 波長λ１（３５０ｎｍ≦λ１≦４５０ｎｍ）の第１光束を出射する第１発光点と、波長λ２（６００ｎｍ≦λ２≦７００ｎｍ）の第２光束を出射する第２発光点と、波長λ３（７５０ｎｍ≦λ３≦８５０ｎｍ）の第３光束を出射する第３発光点とを１つの筐体内に近接配置することで一体化した光源ユニットと、
    前記第１光束を保護基板厚ｔ１の第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第２光束を保護基板厚ｔ２（ｔ２≧ｔ１）の第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第３光束を保護基板厚ｔ３（ｔ３＞ｔ２）の第３光ディスクの情報記録面上に集光させる対物レンズを含む対物光学系とを備える光ピックアップ装置であって、
    前記光源ユニットを前記光ピックアップ装置の光学系中の所定位置に配置した状態において、前記第１〜第３発光点をそれぞれ前記対物光学系の光軸上に仮想的に配置した場合に、前記各光ディスクをチルトさせたことに起因して前記各光ディスクの情報記録面上に発生する波面収差の値が最も大きくなる発光点が前記光源ユニットの前記光軸に最も近い位置に配置されることを特徴とする光ピックアップ装置。
13. 前記第１〜第３発光点のうち波面収差の値が最も大きくなる発光点以外の発光点をそれぞれ前記光軸上に仮想的に配置した場合に、前記各光ディスクをチルトさせたことに起因して前記各光ディスクの情報記録面上に発生する波面収差の値が大きい方の発光点を、波面収差の値が最も大きくなる前記発光点を配置した位置の次に前記光軸に近い位置に配置したことを特徴とする請求項１２に記載の光ピックアップ装置。
14. ０．０５ｍｍ≦ｄ１≦０．１５ｍｍ
    ０．０５ｍｍ≦ｄ２≦０．１５ｍｍ
    を満たすことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の光ピックアップ装置。
15. ｄ１＞ｄ２且つ０．１５ｍｍ≦ｄ１≦０．２５ｍｍ
    又は、
    ｄ２＞ｄ１且つ０．１５ｍｍ≦ｄ２≦０．２５ｍｍ
    を満たすことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の光ピックアップ装置。
16. 前記第１〜第３光束のうちの少なくともいずれか２つの光束は、前記対物レンズに対して平行光として入射することを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
17. 前記第１〜第３発光点が前記光軸に直交する平面上で一直線上に配置されていることを特徴とする請求項１２〜１６のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
18. 波面収差の値が最も大きくなる前記発光点が、一直線上の両端に配置されている前記発光点の間に配置されていることを特徴とする請求項１７に記載の光ピックアップ装置。
19. 波面収差の値が最も大きくなる前記発光点が、一直線上の両端のうちいずれか一方に配置されていることを特徴とする請求項１７に記載の光ピックアップ装置。
20. 前記光軸に直交する平面上において、前記第１発光点、前記第２発光点及び前記第３発光点を相互に結んだ線分が三角形状になっていることを特徴とする請求項１２〜１６のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
21. 前記三角形状が直角三角形状であることを特徴とする請求項２０に記載の光ピックアップ装置。
22. 前記直角三角形状の直角となる頂角の位置に波面収差の値が最も大きくなる前記発光点が配置されていることを特徴とする請求項２１に記載の光ピックアップ装置。

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