JP2006216141A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】保護層厚さが異る光ディスクへ情報の記録／再生できる光ピックアップ装置で、記録面上の集光スポットの光量が、何れの光ディスクに対しても高く、互換のために可動部が必要ない光ピックアップ。
【解決手段】第１と第２の光記録媒体への情報の記録／再生時の対物光学系の開口径を一致させることで夫々の媒体に対応する絞りを機械的に切替えたり開口径を絞りで制御する必要がなく光ピックアップ装置を簡略化できる。この時、第２の媒体用として（１）式を満たす光源の使用が良い。これにより、第２の媒体への情報の記録／再生時に必要な径の集光スポットを形成できる。また、第１光源と第２光源の波長に差を持たせられるので、対物光学素子の回折構造の作用により、第１と第２媒体の保護層厚さの違いによる球面収差が補正可能と供に、夫々の媒体用の回折光の回折効率を高く確保できる。０．９×λ１×ｄ２／ｄ１≦λ２≦１．１×λ１×ｄ２／ｄ１（１）
【選択図】図１

Description

本発明は、光ピックアップ装置に関し、特に異なる波長の光源を用いて異なる光情報記録媒体に対して適切に情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置に関する。

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、いわゆるＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（以下、ＢＤという）では、ＤＶＤ（ＮＡ０．６、光源波長６５０ｎｍ、記憶容量４、７ＧＢ）と同じ大きさである直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１面あたり２０〜３０ＧＢの情報の記録が可能であり、又、ＮＡ０．６５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報記録／再生を行う光ディスク、いわゆるＨＤ ＤＶＤ（以下、ＨＤという）では、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１面あたり１５〜２０ＧＢの情報の記録が可能である。以下、本明細書では、このような光ディスクを「高密度光ディスク」と呼ぶ。

ところで、このような高密度光ディスクの一方のみ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。近い将来、大量のＢＤ、ＨＤが混在して販売されることが予測され、これをふまえると、一方の高密度光ディスクに対して適切に情報を記録／再生できるだけでは足らず、例えばユーザーが既に所有している他方の高密度光ディスク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。ここで、ＢＤの保護層ｔ１は０．１ｍｍ、開口数は０．８５であり、ＨＤの保護層ｔ２は０．６ｍｍ、開口数は０．６５であるから、ＢＤとＨＤの互換を達成するためには、保護層の厚さの違いに起因する球面収差の補正、さらに、開口数の違いに応じて入射光束径の制御を行う必要がある。かかる課題に対して、ＢＤ用の対物光学系とＨＤ用の対物光学系をそれぞれ設け、情報の記録及び／又は再生を行おうとする光ディスクに応じて、対物光学系を切り替えて用いることもできるが、切り替え機構が必要となり、構成が複雑となってコスト高を招く。

これに対し、以下の特許文献１、２には、入射光束の光量の多くを２つの回折次数の回折光に振り分けるような回折構造を有し、かかる回折構造の回折作用を利用して保護層の厚さの違いに起因する球面収差を補正しつつ、一方の回折次数の回折光を保護層が厚い光ディスクの情報記録面上に集光させ、他方の回折次数の回折光を保護層が薄い光ディスクの情報記録面上に集光させる２焦点対物光学系が開示されている。
特開平９−１７９０２０号公報 特開平９−１２００２７号公報

しかるに、特許文献１、２に記載の対物光学系においては、入射光束の光量の多くを２つの回折次数の回折光に振り分けてしまうため、それぞれの光ディスクに対する情報の記録／再生を行うのに使用する回折光の絶対光量が低下するため、検出信号のＳ／Ｎ比が低下する。また、一方の回折次数の回折光を利用して光ディスクに対する情報の記録／再生を行っている際に、他の回折次数の回折光が隣接トラックに照射するためクロストークやクロスイレーズを引き起こす可能性がある。

又、情報の記録及び／又は再生を行おうとする光ディスクに応じて、対物光学系の倍率を可変調整することでＢＤとＨＤとの保護層の厚さの違いに起因する球面収差を補正することもできるが、光学素子を変位させることで対物光学系の倍率を変化させる機構が必要となるため構成が複雑となってコスト高を招く。
一方、ＢＤとＨＤの開口数は互いに異なるため、情報の記録及び／又は再生を行おうとする光ディスクに応じて、対物光学系に入射する青紫色レーザ光束の径を制御するための絞りが必要である。これに対し、それぞれの光ディスクの開口数に応じた絞りを設け、情報の記録及び／又は再生を行おうとする光ディスクに応じて、この絞りを切り替えることもできるが、切り替え機構が必要となり、構成が複雑となってコスト高を招く。また、開口径を調整可能な絞りにより、情報の記録及び／又は再生を行おうとする光ディスクに応じて、対物光学系に入射する青紫色レーザ光束の径を制御する方法でも、同様に構成が複雑となってコスト高を招く。

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、保護層の厚さが異なる高密度光ディスクに対して適切に情報の記録及び／又は再生が可能である光ピックアップ装置であって、情報記録面上のスポットの光量が、何れの高密度光ディスクに対しても十分高く、且つ、互換のために複雑な可動部を必要としない簡単な構成の光ピックアップ装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の光ピックアップ装置は、第１波長λ１の光束を出射する第１光源と、第２波長λ２の光束を出射する第２光源と、対物光学系を含む集光光学系と、光検出器とを有し、
前記第１光源からの光束を、前記集光光学系により厚さｔ１の保護層を介して第１光情報記録媒体の情報記録面上に集光させることでスポット径ｄ１のスポットを形成し、その反射光を受光した前記光検出器からの信号に基づいて、前記第１光情報記録媒体に対して情報の記録及び／又は再生を行い、又、前記第２光源からの光束を、前記集光光学系により厚さｔ２（ｔ２＞ｔ１）の保護層を介して第２光情報記録媒体の情報記録面上に集光させることでスポット径ｄ２（ｄ２＞ｄ１）のスポットを形成し、その反射光を受光した前記光検出器からの信号に基づいて、前記第２光情報記録媒体に対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置であって、
前記対物光学系は回折構造を有し、
前記第１情報記録媒体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開口径と、前記第２情報記録媒体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素子の開口径が一致するとともに、以下の（１）式を満たすことを特徴とする。
０．９×λ１×ｄ２／ｄ１≦λ２≦１．１×λ１×ｄ２／ｄ１ （１）

第１光情報記録媒体と第２光情報記録媒体に対して情報の記録／再生を行う際の対物光学系の開口径を一致させることで、それぞれの光情報記録媒体に対応する絞りを機械的に切り替えたり、或いは、開口径を調整可能な絞りにより対物光学系に入射するレーザ光束の径を制御したりする必要がなくなり、光ピックアップ装置の構成を簡略化できる。

このとき、第２光情報記録媒体用として（１）式を満たす光源を使用するのが好ましい。これにより、第２光情報記録媒体に対して情報の記録／再生を行う為に必要な径のスポットを第２光情報記録媒体の情報記録面上に形成することが可能となる。また、第１光源と第２光源の波長に差を持たせることができるので、対物光学素子に形成した回折構造の作用により、第１光情報記録媒体と第２光情報記録媒体の保護層の厚さの違いによる球面収差を良好に補正できるとともに、それぞれの光情報記録媒体に対する情報の記録／再生に使用する回折光の回折効率を十分高く確保することが可能となる。

（１）式を下限を超えて第２波長λ２が小さくなると、第２波長の光束を十分な大きさまで絞ることができないため、第２光情報記録媒体に対して安定した情報の記録／再生を行うことが出来ない恐れがある。また、第１波長λ１と第２波長λ２の波長差が小さくなるため、回折構造の輪帯ピッチが小さくなり、回折構造の形状誤差に伴う回折効率低下が大きくなる。

一方、（１）式を下限を超えて第２波長λ２が小さくなると、第２波長の光束が必要以上に絞られてしまうため、第２光情報記録媒体の反りや傾き（いわゆる、ディスクスキュー）によるコマ収差発生が大きく、ディスクスキューに対する公差が小さくなる。また、第１波長λ１と第２波長λ２の波長差が大きくなるため、それぞれの光情報記録媒体に対する情報の記録／再生に使用する回折光に対して、十分な回折効率を確保することができなくなる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、以下の（２）式及び（３）式を満たすことを特徴とする。
３９０ｎｍ≦λ１≦４２０ｎｍ （２）
４８０ｎｍ≦λ２≦５８０ｎｍ （３）

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記第１光情報記録媒体の情報記録面に形成されるスポットのスポット径ｄ１、及び前記第２光情報記録媒体の情報記録面に形成されるスポットのスポット径ｄ２が以下の（４）式及び（５）式を満たすことを特徴とする。
０．３７μｍ≦ｄ１≦０．４５μｍ （４）
０．４６μｍ≦ｄ２≦０．５６μｍ （５）

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記第１光源からの光束を、前記集光光学系により、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た際のスポットの波面収差をＷ１、前記第１光源からの光束を、前記集光光学系により、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た際のスポットの波面収差をＷ２、前記第２光源からの光束を、前記集光光学系により、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た際のスポットの波面収差をＷ３としたとき、以下の（６）式乃至（１０）式を満たすことを特徴とする。
０mm≦t1≦０．１５mm （６）
０．５mm≦t２≦０．７mm （７）
４λ１rms≦Ｗ２−Ｗ１≦６λ１rms （８）
Ｗ１≦０．０７λ１rms （９）
Ｗ３≦０．０７λ２rms （１０）

請求項２乃至４に記載の発明は、第１光情報記録媒体としてＢＤ、第２光情報記録媒体としてＨＤを想定した場合に、いずれの光情報記録媒体の情報記録面上にも良好なスポットを形成する為の条件に関する。この場合、第２光情報記録媒体用の光源として、（３）式を満たすような波長の光源を使用するのが好ましい。（３）式を満たす波長の光源としては緑色レーザ光源がある。また、回折構造により発生する球面収差の波長依存性を（８）式の範囲内とすることで、ＢＤとＨＤの保護層の厚さの違いによる球面収差を良好に補正することが可能となる。

なお、本明細書における「スポット径」とは、点像強度分布（いわゆる、エアリーのパターン）において、強度が中心強度の１／ｅ²（ｅは自然対数の底）となる輪帯の直径Ｄを指し、レーザ光束の波長λ（μｍ）、対物光学系の開口数ＮＡとすると、
Ｄ＝０．８２×λ／ＮＡ（μｍ） （１１）
なる関係がある。

ＢＤの規格では、波長λ_BD＝４０５ｎｍ、開口数ＮＡ_BD＝０．６５であるので、上式によりＢＤに対して記録／再生するために必要なスポット径Ｄ_BD（＝ｄ１）は、０．３９μｍとなる。
一方、ＨＤの規格では、波長λ_HD＝４０５ｎｍ、開口数ＮＡ_HD＝０．６５であるので、上式によりＨＤに対して記録／再生するために必要なスポット径Ｄ_HD（＝ｄ２）は、０．５１μｍとなる。

請求項５に記載の発明は、請求項２乃至４のいずれかに記載の発明において、前記回折構造は、前記第１波長λ１の光束を回折せず、前記第２波長λ２の光束を回折するような回折作用の波長依存性を有し、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンが同心円上に配列され、所定のレベル面の個数毎にそのレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた構造であって、前記階段の１つの段差は、光路差換算で前記第１波長λ１の５倍であることを特徴とする。

回折構造を、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンを同心円状に配列し、所定のレベル面の個数毎に、そのレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた構造とし、かつ、パターン内の１つの段差を光路差換算で第１波長λ１の５倍とすると、いずれの波長の光束に対しても回折効率（透過率）が高い、第２波長λ２の光束のみを回折させる波長選択型の回折構造が得られる。かかる波長選択型の回折構造を利用すると、第２波長λ２の光束の回折角を独立に制御することが可能となるので、ぞれぞれの波長の光束の集光特性を最良なものにすることが可能となる。

請求項６に記載の発明は、請求項２乃至４のいずれかに記載の発明において、前記回折構造の回折効率が最大になる回折次数を、前記第１波長λ１の光束に対してはｄｏｒ１、前記第２波長λ２に対してはｄｏｒ２としたとき、前記ｄｏｒ１と前記ｄｏｒ２の組合せがを以下の（１１）式乃至（１３）式のいずれかであることを特徴とする。
（ｄｏｒ１，ｄｏｒ２） ＝ （１，１） （１１）
（ｄｏｒ１，ｄｏｒ２） ＝ （３，２） （１２）
（ｄｏｒ１，ｄｏｒ２） ＝ （５，４） （１３）

回折構造の回折効率が最大になる回折次数が（１１）式乃至（１３）式のいずれかとなるように、輪帯構造の段差を決定すると、いずれの波長の光束に対しても、十分に高い回折効率が得られるとともに、第１光情報記録媒体と第２光情報記録媒体の保護層の厚さの違いによる球面収差を、ブレーズ型、或いは、階段型という加工が比較的容易な構造で補正することが可能となる。

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情報記録媒体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情報記録媒体（光ディスクともいう）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回折構造が形成される。

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回折構造を形成するのが好ましい。

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。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Ｎが１．５４乃至１．６０の範囲内であって、−５℃から７０℃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ｄＮ／ｄＴ（℃^-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。

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℃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。

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。

本発明によれば、異なる種類の高密度光ディスクに対して、適切に情報の記録及び／又は再生が可能である光ピックアップ装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、異なる光情報記録媒体（光ディスクともいう）であるＢＤ又はＨＤに対して適切に情報の記録／再生を行える本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図である。ここでは、第１光情報記録媒体をＢＤとし、第２光情報記録媒体をＨＤとする。

第１の光ピックアップ装置ＰＵ１は、波長４０５ｎｍの光束を射出する第１の光源としての青紫色半導体レーザＬＤ１とＢＤの情報記録面ＲＬ１からの反射光束を受光する第１の光検出器ＰＤ１とが一体化された第１のモジュールＭＤ１、波長５１０ｎｍの光束を出射する第２の光源としての緑色半導体レーザＬＤ２と第２の光ディスクＯＤ２の情報記録面ＲＬ２からの反射光束を受光する第２の光検出器ＰＤ２とが一体化された第２のモジュールＭＤ２、偏光ビームスプリッタＢＳ、コリメートレンズＣＬ、絞りＳＴ、対物光学系ＯＢＪ、フォーカシング／トラッキング用の２軸アクチュエータＡＣ等から概略構成される。尚、対物光学系ＯＢＪは、回折構造がその光学面上に形成され、波長４０５ｎｍに対する近軸パワーがゼロとされた第１光学素子ＯＢＪ１（回折光学素子ともいう）と、正の屈折力を有する第２光学素子（集光素子ともいう）ＯＢＪ２とから構成されている。

青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された波長４０５ｎｍの発散光束は、偏光ビームスプリッタＢＳを透過し、コリメートレンズＣＬにより平行光束とされた後、絞りＳＴによりその光束径が規制され、対物光学系ＯＢＪによって厚さ０．１ｍｍの保護層ＰＬ１を介して、ＢＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。

情報記録面ＲＬ１上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＢＪ、絞りＳＴを透過した後、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＢＳを透過した後、第１の光検出器ＰＤ１の受光面上に収束する。そして、第１の光検出器ＰＤ１の出力信号を用いて、２軸アクチュエータＡＣにより対物光学系ＯＢＪをフォーカシングやトラッキングさせることで、ＢＤに記録された情報を読みとることができる。

また緑色半導体レーザＬＤ２から射出された波長５１０ｎｍの発散光束は、偏光ビームスプリッタＢＳにより反射され、コリメートレンズＣＬにより平行光束とされた後、絞りＳＴによりその光束径が規制され、対物光学系ＯＢＪによって厚さ０．６ｍｍの保護層ＰＬ２を介して、ＨＤの情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。

情報記録面ＲＬ２上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＢＪ、絞りＳＴを透過した後、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＢＳにより反射された後、第２の光検出器ＰＤ２の受光面上に収束する。そして、第２の光検出器ＰＤ２の出力信号を用いて、２軸アクチュエータＡＣにより対物光学素子ＯＢＪをフォーカシングやトラッキングさせることで、第２の光ディスクＯＤ２に記録された情報を読みとることができる。

（実施例）
以下、本実施の形態に好適な実施例について説明する。尚、これ以降（表のレンズデータ含む）において、１０のべき乗数（例えば、２．５×１０^-3）を、Ｅ（例えば、２．５Ｅ−３）を用いて表すものとする。また、表中、λ_BD（ｎｍ）、λ_HD（ｎｍ）、λ_DVD（ｎｍ）は、それぞれ、ＢＤ、ＨＤ、ＤＶＤの設計波長、ｆ_BD（ｍｍ）、ｆ_HD（ｍｍ）、ｆ_DVD（ｍｍ）は、それぞれ、ＢＤ、ＨＤ、ＤＶＤの焦点距離、ＮＡ_BD、ＮＡ_HD、ＮＡ_DVDは、それぞれ、ＢＤ、ＨＤ、ＤＶＤの開口数、ＳＴＯ_BD（ｍｍ）、ＳＴＯ_HD（ｍｍ）、ＳＴＯ_DVD（ｍｍ）は、それぞれ、ＢＤ使用時、ＨＤ使用時、ＤＶＤ使用時の絞り径、Ｄ_BD（μｍ）、Ｄ_HD（μｍ）、Ｄ_DVD（μｍ）は、それぞれ、ＢＤの情報記録面上、ＨＤの情報記録面上、ＤＶＤの情報記録面上でのスポット径、ｒ（ｍｍ）は曲率半径、ｄ（ｍｍ）はレンズ間隔、Ｎ_BD、Ｎ_HD、Ｎ_DVD、Ｎ_dは、それぞれ、λ_BD、λ_HD、λ_DVD、ｄ線に対するレンズの屈折率、ν_dはｄ線のレンズのアッベ数、ｄｏｒ_BD、ｄｏｒ_HD、ｄｏｒ_DVDは、それぞれ、ＢＤに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数、ＨＤに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数、ＤＶＤに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数である。

対物光学系の光学面は、それぞれ式（１）に、表１〜３に示す係数を代入した数式で規定される、光軸の周りに軸対称な非球面に形成されている。

ｚ＝（ｙ²／Ｒ）／［１＋√｛１−（Κ＋１）（ｙ／Ｒ）²｝］＋Ａ₄ｙ⁴＋Ａ₆ｙ⁶＋Ａ₈ｙ⁸＋Ａ₁₀ｙ¹⁰＋Ａ₁₂ｙ¹²＋Ａ₁₄ｙ¹⁴＋Ａ₁₆ｙ¹⁶＋Ａ₁₈ｙ¹⁸＋Ａ₂₀ｙ²⁰
・・・（１）
但し、
ｚ：非球面形状（非球面の面頂点に接する平面から光軸に沿った方向の距離）
ｙ：光軸からの距離
Ｒ：曲率半径
Κ：コーニック係数
Ａ₄，Ａ₆，Ａ₈，Ａ₁₀，Ａ₁₂，Ａ₁₄，Ａ₁₆，Ａ₁₈，Ａ₂₀：非球面係数

また、回折構造により各波長の光束に対して与えられる光路差は、式（２）の光路差関数に、表１〜３に示す係数を代入した数式で規定される。

φ＝ｄｏｒ×λ／λ_B×（Ｂ₂ｙ²＋Ｂ₄ｙ⁴＋Ｂ₆ｙ⁶＋Ｂ₈ｙ⁸＋Ｂ₁₀ｙ¹⁰＋Ｂ₁₂ｙ¹²＋Ｂ₁₄ｙ¹⁴＋Ｂ₁₆ｙ¹⁶＋Ｂ₁₈ｙ¹⁸＋Ｂ₂₀ｙ²⁰）
・・・（２）
但し、
φ：光路差関数
λ：回折構造に入射する光束の波長
λ_B：ブレーズ化波長
ｄｏｒ：光ディスクに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数
ｙ：光軸からの距離
Ｂ₂，Ｂ₄，Ｂ₆，Ｂ₈，Ｂ₁₀，Ｂ₁₂，Ｂ₁₄，Ｂ₁₆，Ｂ₁₈，Ｂ₂₀：回折面係数

実施例１〜３では、ＨＤ使用時の絞り径と、ＢＤ使用時の絞り径（開口径ともいう）とが同じになるように設計した例である。ＢＤ使用時の絞り径と同じφ３．７４ｍｍのレーザ光束を入射させることで、ＨＤに対して記録／再生するために必要な直径０．５１μｍのスポットが得られている。尚、ＨＤ使用時のレーザ光束λ_HDは、実施例１、及び実施例２では５１０ｎｍ、実施例３では５２０ｎｍである。

［実施例１］
保護層０．１ｍｍ、波長４０５ｎｍに対して球面収差補正が最適化された、ＮＡ０．８５のガラス製（ＨＯＹＡ社製「ＢＡＣＤ５」）の集光素子（図１のＯＢＪ２）と、この集光素子にＨＤとの互換性を付加せしめるためのプラスチック性の回折光学素子（図１のＯＢＪ１）とを組合せた対物光学系である。回折光学素子のレーザ光源側の光学面には、４０５ｎｍと５１０ｎｍのレーザ光束の何れに対しても、１次回折光の回折効率が最大となるような階段形状の回折構造が形成されている。この回折構造のブレーズ化波長λＢは４５０ｎｍであり、４０５ｎｍのレーザ光束の１次回折光の回折効率は９５．１％、５１０ｎｍのレーザ光束の１次回折光の回折効率は９４．８％であり、何れのレーザ光束に対しても高い回折効率が得られている。実施例１のレンズデータを表１に示す。

［実施例２］
保護層０．１ｍｍ、波長４０５ｎｍに対して球面収差補正が最適化された、ＮＡ０．８５のガラス製（ＨＯＹＡ社製「ＢＡＣＤ５」）の集光素子（図１のＯＢＪ２）と、この集光素子にＨＤとの互換性を付加せしめるためのプラスチック性の回折光学素子（図１のＯＢＪ１）とを組合せた対物光学系である。回折光学素子のレーザ光源側の光学面には、４０５ｎｍのレーザ光束に対しては、３次回折光の回折効率が最大となり、５１０ｎｍのレーザ光束に対しては、２次回折光の回折効率が最大となるような階段形状の回折構造が形成されている。この回折構造のブレーズ化波長λＢは３９０ｎｍであり、４０５ｎｍのレーザ光束の１次回折光の回折効率は９５．０％、５１０ｎｍのレーザ光束の１次回折光の回折効率は８３．１％であり、何れのレーザ光束に対しても高い回折効率が得られている。実施例２のレンズデータを表２に示す。

［実施例３］
保護層０．１ｍｍ、波長４０５ｎｍに対して球面収差補正が最適化された、ＮＡ０．８５のガラス製（ＨＯＹＡ社製「ＢＡＣＤ５」）の集光素子（図１のＯＢＪ２）と、この集光素子にＨＤ及びＤＶＤとの互換性を付加せしめるためのプラスチック性の回折光学素子（図１のＯＢＪ１）とを組合せた対物光学系である。回折光学素子のレーザ光源側の光学面には、５１０ｎｍのレーザ光束を回折し、４０５ｎｍ及びＤＶＤ用の６５５ｎｍのレーザ光束は回折しない波長選択型の回折構造が形成されており、光情報記録媒体源側の光学面には、６５５ｎｍのレーザ光束を回折し、４０５ｎｍ及び５２０ｎｍのレーザ光束は回折しない波長選択型の回折構造が形成されている。実施例３のレンズデータを表３に示す。

レーザ光源側の光学面に形成された波長選択型回折構造は、図２に示すように、１つ分の段差が光路差換算でλＢＤの５倍である階段形状のパターンを同心円状に配列し、５レベル面数毎に４段分の高さだけ段をシフトさせた構造であり、４０５ｎｍのレーザ光束の０次回折光の回折効率は１００％、５２０ｎｍのレーザ光束の−１次回折光の回折効率は８７．３％であり、６５５ｎｍのレーザ光束の０次回折光の回折効率は９７．６％であり、何れのレーザ光束に対しても高い回折効率が得られている。

また、光ディスク（光情報記録媒体）側の光学面に形成された波長選択型回折構造は、１つ分の段差が光路差換算でλＢＤの４倍である階段形状のパターンを同心円状に配列し、３レベル面数毎に２段分の高さだけ段をシフトさせた構造であり、４０５ｎｍのレーザ光束の０次回折光の回折効率は１００％、５２０ｎｍのレーザ光束の０次回折光の回折効率は９４．８％であり、６５５ｎｍのレーザ光束の１次回折光の回折効率は６３．５％であり、何れのレーザ光束に対しても高い回折効率が得られている。

本実施の形態の光ピックアップ装置の構成を概略的に示す図である。

符号の説明

ＡＣ ２軸アクチュエータ
ＢＳ 偏光ビームスプリッタ
ＣＬ コリメートレンズ
ＬＤ１ 青紫色半導体レーザ
ＬＤ２ 緑色半導体レーザ
ＭＤ１ 第１のモジュール
ＭＤ２ 第２のモジュール
ＯＢＪ 対物光学素子
ＯＢＪ１ 第１光学素子
ＯＢＪ２ 第２光学素子
ＰＤ１ 第１光検出器
ＰＤ２ 第２光検出器
ＰＬ１ 保護層
ＰＬ２ 保護層
ＰＵ１ 光ピックアップ装置
ＲＬ１ 情報記録面
ＲＬ２ 情報記録面
ＳＴ 絞り

Claims (7)

1. 第１波長λ１の光束を出射する第１光源と、第２波長λ２の光束を出射する第２光源と、対物光学系を含む集光光学系と、光検出器とを有し、
   前記第１光源からの光束を、前記集光光学系により厚さｔ１の保護層を介して第１光情報記録媒体の情報記録面上に集光させることでスポット径ｄ１のスポットを形成し、その反射光を受光した前記光検出器からの信号に基づいて、前記第１光情報記録媒体に対して情報の記録及び／又は再生を行い、又、前記第２光源からの光束を、前記集光光学系により厚さｔ２（ｔ２＞ｔ１）の保護層を介して第２光情報記録媒体の情報記録面上に集光させることでスポット径ｄ２（ｄ２＞ｄ１）のスポットを形成し、その反射光を受光した前記光検出器からの信号に基づいて、前記第２光情報記録媒体に対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置であって、
   前記対物光学系は回折構造を有し、
   前記第１情報記録媒体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開口径と、前記第２情報記録媒体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開口径が一致するとともに、以下の（１）式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
   ０．９×λ１×ｄ２／ｄ１≦λ２≦１．１×λ１×ｄ２／ｄ１ （１）
2. 以下の（２）式及び（３）式を満たす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。
   ３９０ｎｍ≦λ１≦４２０ｎｍ （２）
   ４８０ｎｍ≦λ２≦５８０ｎｍ （３）
3. 前記第１光情報記録媒体の情報記録面に形成されるスポットのスポット径ｄ１、及び前記第２光情報記録媒体の情報記録面に形成されるスポットのスポット径ｄ２が以下の（４）式及び（５）式を満たす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。
   ０．３７μｍ≦ｄ１≦０．４５μｍ （４）
   ０．４６μｍ≦ｄ２≦０．５６μｍ （５）
4. 前記第１光源からの光束を、前記集光光学系により、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た際のスポットの波面収差をＷ１、前記第１光源からの光束を、前記集光光学系により、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た際のスポットの波面収差をＷ２、前記第２光源からの光束を、前記集光光学系により、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た際のスポットの波面収差をＷ３としたとき、以下の（６）式乃至（１０）式を満たすことを特徴とする請求項３に記載の光ピックアップ装置。
   ０mm≦t1≦０．１５mm （６）
   ０．５mm≦t２≦０．７mm （７）
   ４λ１rms≦Ｗ２−Ｗ１≦６λ１rms （８）
   Ｗ１≦０．０７λ１rms （９）
   Ｗ３≦０．０７λ２rms （１０）
5. 前記回折構造は、前記第１波長λ１の光束を回折せず、前記第２波長λ２の光束を回折するような回折作用の波長依存性を有し、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンが同心円上に配列され、所定のレベル面の個数毎にそのレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた構造であって、前記階段の１つの段差は、光路差換算で前記第１波長λ１の５倍であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
6. 前記回折構造の回折効率が最大になる回折次数を、前記第１波長λ１の光束に対してはｄｏｒ１、前記第２波長λ２に対してはｄｏｒ２としたとき、前記ｄｏｒ１と前記ｄｏｒ２の組合せがを以下の（１１）式乃至（１３）式のいずれかであることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
   （ｄｏｒ１，ｄｏｒ２） ＝ （１，１） （１１）
   （ｄｏｒ１，ｄｏｒ２） ＝ （３，２） （１２）
   （ｄｏｒ１，ｄｏｒ２） ＝ （５，４） （１３）
7. 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を搭載したことを特徴とする光情報記録再生装置。
   

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