JP2009170076A - 光ピックアップ光学系、これを用いた光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光記録媒体に対して情報の記録・再生・消去を行うために用いられ、シンプルな構成を有する光ピックアップ光学系を提供する。
【解決手段】光ピックアップ装置１は、コリメータレンズ系２３と、ビームエクスパンダー３３と、Ｓ−ＳＩＬ素子２７ｂを含む対物レンズ系３４とを備える。ビームエクスパンダー３３は、３枚のレンズ素子３３ａ〜３３ｃから構成されている。ビームエクスパンダー３３に含まれる２枚のレンズ素子３３ａ及び３３ｂは、光軸方向に移動することによって、光記録媒体２８内部に形成されるスポットの合焦位置を調整すると共に、記録層の深さの相異に起因する球面収差を補正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光記録媒体に対して情報の読み出し・書き込み・消去の少なくとも１つを行うために用いられる光ピックアップ光学系及びこれを用いた光ピックアップ装置に関するものである。

ＣＤ（コンパクトディスク）やＤＶＤ（デジタルヴァーサタイルディスク）に代表される光記録媒体は、映像や音声を初めとする各種の情報を記録するために広く用いられている。近年では、情報処理機器の高性能化や映像機器の高精細化に伴って、記録媒体の更なる大容量化が要望されている。

光記録媒体からの情報の読み出しや、光記録媒体への情報の記録は、光ピックアップ装置が光記録媒体の記録層上にレーザ光を照射することによって行われる。したがって、光記録媒体の大容量化は、光ピックアップにより照射された光のスポット径を小さくして記録密度を向上することで実現できる。スポット径は、使用する光の波長と対物レンズのＮＡ（開口数）とに依存して変化する。具体的には、使用する光の波長を短くすることによって、あるいは、対物レンズのＮＡを大きくすることによって、スポット径を小さくすることが可能となる。

近年、対物レンズのＮＡを大きくした光記録再生手法として、ＳＩＬ（ソリッドイマージョンレンズ）を用いた近接場光記録再生法が知られており、この手法では、ＳＩＬの利用により、ＮＡが１を超える対物レンズが実現されている。ただし、対物レンズのＮＡが１を超える場合には、収束光ビームは、対物レンズの出射面において全反射されるため、通常の光線としてではなく、エバネッセント波として出射される。したがって、近接場光記録再生法では、エバネッセント波を伝搬できるように、対物レンズの出射面と光記録媒体表面とのエアギャップを、エバネッセント波の減衰距離より短く維持する必要がある。

従来、ＳＩＬを用いた近接場光記録再生法では、光記録媒体の表面近くに設けられる１層の記録層にのみ情報を記録することが通常であったが、記録容量の更なる増大を図るため、多層に情報を記録する方法も報告されつつある。しかしながら、近接場光記録再生法で多層記録を実現するためには、先に説明したエアギャップを一定に保つことに加えて、深さの異なる記録層の各々に焦点を合わせること、かつ、各焦点位置で発生する収差を補正することが重要となる（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−２６３７７０号公報

従来の多層光記録再生法（近接場光記録再生法ではない方法）において、各記録層に情報の記録・再生を行う場合には、焦点位置の調整は、対物レンズと光記録媒体との距離、すなわち、作動距離を変えることによって達成できた。

これに対し、近接場光記録再生法においては、対物レンズと光記録媒体との距離、すなわち、エアギャップを一定に維持する必要があるので、作動距離の変更によって焦点位置を調整することはできず、別途の焦点合わせ機構が必要となる。更に、対物レンズのＮＡが従来の値より非常に大きいため、光記録媒体表面からの深さが異なる各記録層に焦点を合わせる場合、各焦点位置で発生する球面収差もまた非常に大きなものとなる。それ故、焦点位置毎の収差を補正する必要もある。

上記の特許文献１では、光源と対物レンズとの間に、焦点位置を調整するためのビームエクスパンダーと、球面収差を補正するための液晶素子とを設けることによって、近接場光記録再生法による多層記録を実現している。しかしながら、ビームエクスパンダーと液晶素子とを用いる結果、光学系が複雑になるという問題があった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、光記録媒体に対して情報の記録・再生・消去を行うために用いられ、シンプルな構成を有する光ピックアップ光学系と、当該光ピックアップ光学系を用いた光ピックアップ装置を提供することを目的とする。

本発明に係る光ピックアップ光学系は、光記録媒体の内部にある記録層に対して情報の読み出し・書き込み・消去の少なくとも１つを行う光ピックアップ装置に用いられるものであって、外部の光源から出射された光束の波面を変換する波面変換光学系と、波面変換光学系から出射された光束を集光し、集光した光束をエバネッセント光として記録層に照射することによって、記録層上にスポットを形成する対物光学系とを備える。波面変換光学系は、光源側から順に、光源から出射された拡散光を平行光に変換するコリメータレンズ系と、３枚のレンズ素子からなり、コリメータレンズ系から出射された平行光の光路中に配置され、平行光の光束幅を変換して対物光学系に向けて出射するビームエクスパンダーとを含む。ビームエクスパンダーを構成する３枚のレンズ素子のうち少なくとも１枚が光軸方向に移動することによって、光記録媒体の表面と当該表面に最も近い対物光学系のレンズ素子との間隔を一定に維持した状態で、記録層上のスポットの合焦位置と球面収差とを補正する。

また、本発明に係る光ピックアップ装置は、光記録媒体の内部にある記録層に対して情報の読み出し・書き込み・消去の少なくとも１つを行うものであって、光源と、上述の波面変換光学系及び対物光学系を含む上記の光ピックアップ光学系と、光記録媒体によって反射された光を、光源から光記録媒体に至る光路から分離する分離部と、分離部によって分離された光を検出する検出部とを備える。

上記のように光ピックアップ光学系及び光ピックアップ装置を構成すれば、波面変換光学系に含まれるレンズ素子同士の間隔を制御することにより、収束光の合焦位置の調整と同時に球面収差が補正される。

尚、本明細書において、「合焦位置と球面収差とを補正する」とは、合焦位置及び球面収差を、いずれも光ピックアップ装置として使用可能な許容範囲内にすることを意味しており、必ずしも両方が光学特性上の最良状態に一致することを意味しているわけではない。

本発明によれば、波面変換光学系のレンズ素子のみによって、合焦位置の調整と球面収差の補正とが可能となる。したがって、球面収差補正用の素子を別途必要とせず、構成がシンプルな光ピックアップ光学系及びこれを用いた光ピックアップ装置を実現できる。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光ピックアップ光学系を有する光ピックアップ装置の構成を示す模式図であり、図２は、図１に示される対物レンズ系及び光記録媒体の詳細を示す模式図である。

光ピックアップ装置１は、半導体レーザ２１と、コリメータレンズ系２３と、ビームスプリッタ２５と、ビームエクスパンダー３３と、対物レンズ系３４と、検出レンズ３１と、受光素子３２とを備えている。これらのうち、コリメータレンズ系２３とビームエクスパンダー３３とは、光源側からこの順に並べられ、半導体レーザ２１から出射された光束の波面を変換する波面変換光学系を構成している。

半導体レーザ２１は、所定の波長（例えば、４０５ｎｍ）の拡散光２２を出射する。コリメータレンズ系２３は、半導体レーザ２１から出射された拡散光２２を平行光２４に変換する。平行光２４は、ビームスプリッタ２５を透過してビームエクスパンダー３３に入射する。

ビームエクスパンダー３３は、コリメータレンズ系２３から出射された平行光２４の光路中に配置され、入射した平行光２４を僅かに発散光あるいは収束光に変換し、変換した光を対物レンズ系３４に入射させる光学系である。より詳細には、ビームエクスパンダー３３は、３枚のレンズ素子、すなわち、負レンズ素子３３ａ、負レンズ素子３３ｂ及び正レンズ素子３３ｃ（以下、単に「レンズ素子」という）から構成されている。更に、本実施形態では、３枚のうち２枚のレンズ素子３３ａ及び３３ｂは、光軸と平行な方向に移動自在となるように支持され、残りの１枚のレンズ素子３３ｃは、光軸と直交する方向に移動自在となるように支持されている。そして、これらのレンズ素子３３ａ〜３３ｃの移動は、図示しないアクチュエータ等によって制御されている。尚、レンズ素子３３ａ〜３３ｃの機能については後述する。

対物レンズ系３４は、１を超えるＮＡ（開口数）を有するレンズであり、入射光を集光し、光記録媒体２８の内部でスポットを形成する。より詳細には、対物レンズ系３４は、ビームエクスパンダー３３から出射された光束を収束させる正レンズ素子３４ａ（以下、単に「レンズ素子」という）と、レンズ素子３４ａによって収束された光を更に集光し、その出射面からエバネッセント光を出射するＳ−ＳＩＬ（スーパーソリッドイマージョンレンズ）素子３４ｂとから構成されている。Ｓ−ＳＩＬ素子３４ｂは、超半球形状を有し、その入射側の面から入射した光束を屈折させて出射面に集光する。Ｓ−ＳＩＬ素子３４ｂは入射側の面での屈折作用を利用するため、対物レンズ系３４を構成するためにＳ−ＳＩＬ素子３４ｂと組み合わせるレンズ素子３４ａのＮＡを小さく抑えることができる。

尚、光学系をシンプルにするために、レンズ素子３４ａ及びＳ−ＳＩＬ素子３４ｂは、１つの鏡筒（図示せず）に固定されていても良い。

図２に示されるように、光記録媒体２８には、所定の深さに形成された複数の記録層３０（点線）と、記録層３０の表面を覆う保護層２９とが設けられている。各記録層３０は、光の一部を透過させ、他の一部を反射する特性を有している。各記録層３０は、等間隔で積層されても良いし、等間隔ではない所定の間隔で積層されても良い。また、保護層２９は、使用時に対物レンズ系３４と光記録媒体２８とが衝突した場合でも、記録層３０に記録された情報を保護できるように設けられているものである。

このような光記録媒体２８に対し、Ｓ−ＳＩＬ素子３４ｂは、その出射面と保護層２９との間に２０ｎｍ程度のエアギャップが生じるように配置される。このエアギャップにより、Ｓ−ＳＩＬ素子３４ｂと光記録媒体２８とが接触せず、かつ、Ｓ−ＳＩＬ素子３４ｂが出射するエバネッセント光が減衰することなく光記録媒体２８に伝達される状態となる。尚、エアギャップの制御方法は、特に限定されず、様々な方法を利用できる。例えば、Ｓ−ＳＩＬ素子３４ｂの出射面に導電性薄膜を形成し、当該導電性薄膜及びこれに対向する保護層２９との間の静電容量の測定値に基づいて制御することができる。

再度図１を参照して、Ｓ−ＳＩＬ素子３４ｂから出射された収束光は、光記録媒体２８の保護層２９を透過し、所望の記録層３０上にフォーカスされる。フォーカスされたビームの一部は、所望の記録層３０によって反射され、対物レンズ系３４、ビームエクスパンダー３３を透過してビームスプリッタ２５に入射する。

ビームスプリッタ２５は、光記録媒体２８によって反射された光を、半導体レーザ２１から光記録媒体２８に至る光路から分離する。ビームスプリッタ２５によって分離された光は、検出レンズ３１によって集光されて受光素子３２に入射し、その強度に応じた電気信号に変換される。受光素子３２から出力される電気的な信号に基づいて、光記録媒体２８に記録された情報の読み出しや、トラッキング制御等の処理が行われる。

ここで、本実施形態に係る光ピックアップ光学系の機能について説明する。

本実施形態に係る光ピックアップ装置１では、ビームエクスパンダー３３を構成する３枚のレンズ素子のうち２枚、すなわち、レンズ素子３３ａ及び３３ｂが互いの間隔を変化させながら光軸方向に移動すると、対物レンズ系３４に向けて出射される光が僅かに発散または収束するので、記録層３０内部におけるビームの合焦位置も変化する。したがって、レンズ素子３３ａ及び３３ｂの間隔と、対物レンズ系３４からの距離を調整することによって、光記録媒体２８の表面（つまり、保護層２９の表面）と当該表面の最も近くに配置されるＳ−ＳＩＬ素子３４ｂとの間隔を一定に維持した状態で、所望の記録層３０に焦点を結ばせることが可能となる。

ただし、一般には、対物レンズ系によって集光されたビームの合焦位置をビームエクスパンダーで調整したとしても、各記録層の深さが異なることに起因して、残存する球面収差が大きすぎるという問題がある。そこで、上記の特許文献１では、ビームエクスパンダーとは別に液晶素子を設け、球面収差を液晶素子で独立して補正する構成が採用されている。

これに対して、本実施形態に係るビームエクスパンダー３３では、レンズ素子３３ａ及び３３ｂが互いの間隔を変えながら光軸方向に移動することによって、光記録媒体２８内における合焦位置の調整と同時に球面収差を補正することができる。したがって、本実施形態によれば、記録層の深さの違いに起因する球面収差や、対物レンズ系が有する球面収差を補正するために液晶素子のような別途の光学素子を設ける必要がなく、シンプルな光学系及び光ピックアップ装置を実現できる。

また、光ピックアップ装置では、光記録媒体や光学系の傾きに起因するコマ収差の発生が問題となるが、本実施形態に係る光ピックアップ光学系では、更にコマ収差も補正できる。具体的には、ビームエクスパンダー３３を構成する残りの１枚のレンズ３３ｃが光軸と直交する方向にシフトして、光源との位置関係を変化させることによって、保護層２９の表面と当該表面の最も近くに配置されるＳ−ＳＩＬ素子３４ｂとの間隔を一定に維持した状態で、各記録層上のスポットのコマ収差を補正する。

以上説明したように、本実施形態に係るビームエクスパンダー３３においては、２枚のレンズ素子３３ａ及び３３ｂをそれぞれ光軸方向に移動させることによって、記録層上のスポットの合焦位置及び球面収差を同時に補正することが可能となる。また、残りの１枚のレンズ素子３３ｃを光軸と直交する方向に移動させることによって、発生したコマ収差を補正することもできる。よって、本実施形態によれば、光記録媒体２８に対する対物レンズ系３４の作動距離を変えることなく、かつ、収差補正用の別段の素子を用いることなく、シンプルな光ピックアップ光学系を実現することができる。このような光ピックアップ光学系は、近接場光記録再生方式のように、対物レンズ系３４の作動距離を一定の範囲内に厳密に維持する必要がある場合に特に有用である。

尚、本実施形態のように、２枚のレンズ素子３３ａ及び３３ｂを合焦位置・球面収差補正に利用できる場合には、当該２枚のレンズ素子３３ａ及び３３ｂに異なる機能を割り当てても良い。

より詳細には、当該２枚のうち一方のレンズ素子（例えば、３３ｂ）を、光軸方向への移動によって球面収差のみを補正できるように設計し、他方のレンズ素子（例えば、３３ａ）を、光軸方向への移動によってスポットの合焦位置と球面収差の両方を補正できるように設計することができる。このようなレンズ素子３３ａ及び３３ｂで光ピックアップ光学系を構成した場合、当該一方のレンズ素子３３ｂによる球面収差の補正と、当該他方のレンズ素子３３ａによる合焦位置・球面収差の補正とを、同時に行っても良いし、順にあるいは段階的に行っても良い。

例えば、製造段階にレンズ素子３３ｂの位置調整を行って、光ピックアップ光学系に存在する球面収差（例えば、各光学素子が初期に有している球面収差や、製造段階に生じる光ピックアップ光学系の組立誤差に起因する球面収差など）をある程度補正しておく。そして、光ピックアップ装置の作動中に、当該他方のレンズ素子３３ａを駆動して、スポットの合焦位置を調整すると共に、光学系に残存する収差と記録層の深さに応じた球面収差とを補正する。この場合、装置の作動中に１枚のレンズ素子３３ａの位置を調整するだけで良いので、焦点・収差補正用レンズ素子の移動機構を１つのアクチュエータを用いて容易に構成することができるというメリットがある。

ただし、光軸方向に移動する各レンズ素子の機能は、上記の例のように必ずしも明確に区別されている必要はない。対物光学系に対する各レンズ素子の位置関係に基づいて、合焦位置及び球面収差をそれぞれ別けることなく（つまり、同時に）補正しても良い。この場合においても、光軸方向に移動自在なレンズ素子の位置調整を同時に行っても良いし、順次あるいは段階的に行っても良い。

（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係る光ピックアップ光学系の一部分を示す模式図であり、図４は、図３に示される対物レンズ系及び光記録媒体の詳細を示す模式図である。

本実施形態に係る光ピックアップ光学系は、第１の実施形態に係るものと同様の波面変換光学系（コリメータレンズ系（図示せず）及びビームエクスパンダー３３）を備える。ただし、本実施形態は、第１の実施形態に係る対物レンズ系３４に換えて対物レンズ系３５が用いられる点で、第１の実施形態とは相違する。以下、本実施形態と第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

対物レンズ系３５は、ビームエクスパンダー３３から出射された光束を集光する正レンズ素子３５ａ（以下、単に「レンズ素子」という）と、レンズ素子３５ａによって集光された光を更に集光し、その出射面からエバネッセント光を出射するＳＩＬ（ソリッドイマージョンレンズ）素子３５ｂとから構成されている。ＳＩＬ素子３５ｂは、略半球形状を有し、その入射側の面から入射した光束を屈折させることなく出射面に集光する。

本実施形態においても、ビームエクスパンダー３３を構成する２枚のレンズ素子３３ａ及び３３ｂをそれぞれ光軸方向に移動させることによって、光記録媒体表面とＳＩＬ素子３５ｂとの距離を一定に維持した状態で、記録層上のスポットの合焦位置及び球面収差を同時に補正することができる。また、残り１枚のレンズ素子３３ｃを光軸と直交する方向に移動させることによって、光記録媒体表面とＳＩＬ素子３５ｂとの距離を一定に維持した状態で、発生したコマ収差を補正することができる。

したがって、本実施形態によっても、対物レンズ系３５の作動距離を変えることなく、かつ、収差補正用の別段の素子を用いることなく、シンプルな構成の光ピックアップ光学系を実現することができる。

（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態に係る光ピックアップ光学系を有する光ピックアップ装置の構成を示す模式図である。

本実施形態に係る光ピックアップ装置２の基本的な構成は、第１の実施形態に係る光ピックアップ装置１（図１）と同様であるが、ビームエクスパンダー２６が２枚のレンズ素子によって構成されている点で、第１の実施形態に係るものとは相違する。以下、本実施形態と第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

ビームエクスパンダー２６は、２枚のレンズ素子、すなわち、負レンズ素子２６ａ及び正レンズ素子２６ｂ（以下、単に「レンズ素子」という）から構成されている。本実施形態では、一方のレンズ素子２６ａは、光軸と平行な方向に移動自在となるように支持され、他方のレンズ素子２６ｂは、光軸と直交する方向に移動自在となるように支持されている。尚、これらのレンズ素子２６ａ及び２６ｂの移動は、図示しないアクチュエータ等によって制御されている。

本実施形態に係る光ピックアップ装置２の動作時に、一方のレンズ素子２６ａが光軸と平行な方向に移動して、ビームエクスパンダー２６を構成する２枚のレンズ素子２６ａ及び２６ｂ間の間隔を変化させると、対物レンズ系３４に向けて出射される光が僅かに発散または収束するので、記録層３０内部におけるビームの合焦位置も変化する。したがって、レンズ素子２６ａ及び２６ｂの間隔を調整することによって、光記録媒体２８の表面（つまり、保護層２９の表面）と当該表面の最も近くに配置されるＳ−ＳＩＬ素子３４ｂとの間隔を一定に維持した状態で、所望の記録層に焦点を結ばせることが可能となる。

また、本実施形態に係るビームエクスパンダー２６は、レンズ素子２６ａ及び２６ｂの間隔を変えることによって、光記録媒体２８内での合焦位置の調整と同時に、球面収差を補正することも可能となる。したがって、本実施形態によれば、記録層の深さの違いに起因する球面収差や、対物レンズ系が有する球面収差を補正するために液晶素子のような別途の光学素子を設ける必要がなく、シンプルな光学系及び光ピックアップ装置を実現できる。

更に、他方のレンズ素子２６ｂが光軸と直交する方向にシフトすると、光源との位置関係が変化するので、保護層２９の表面と当該表面の最も近くに配置されるＳ−ＳＩＬ素子３４ｂとの間隔を一定に維持した状態で、各記録層上のスポットのコマ収差を補正することができる。

以上説明したように、本実施形態に係るビームエクスパンダー３３は、一方のレンズ素子２６ａを光軸方向に移動させることによって、記録層上のスポットの合焦位置及び球面収差を同時に補正することができ、他方のレンズ素子２６ｂを光軸と直交する方向に移動させることによって、発生したコマ収差を補正することができる。よって、本実施形態によれば、光記録媒体２８に対する対物レンズ系３４の作動距離を変えることなく、かつ、収差補正用の別段の素子を用いることなく、シンプルな光ピックアップ光学系を実現することができる。

（第４の実施形態）
図６は、本発明の第４の実施形態に係る光ピックアップ光学系の一部分を示す模式図である。

本実施形態に係る光ピックアップ光学系は、第３の実施形態に係るものと同様の波面変換光学系（コリメータレンズ系（図示せず）及びビームエクスパンダー２６）を備える。ただし、本実施形態は、対物レンズ系３４に代えて、対物レンズ系３５が用いられる点で、第３の実施形態とは異なっている。

上述したように、対物レンズ系３５は、ビームエクスパンダー２６から出射された光束を集光する正レンズ素子３５ａ（以下、単に「レンズ素子」という）と、レンズ素子３５ａによって集光された光を更に集光し、その出射面からエバネッセント光を出射するＳＩＬ（ソリッドイマージョンレンズ）素子３５ｂとから構成されている。また、ＳＩＬ素子３５ｂは、略半球形状を有し、その入射側の面から入射した光束を屈折させることなく出射面に集光する。

本実施形態においても、ビームエクスパンダー２６を構成する一方のレンズ素子２６ａを光軸方向に移動させることによって、記録層上のスポットの合焦位置及び球面収差を同時に補正することができ、他方のレンズ素子２６ｂを光軸と直交する方向に移動させることによって、発生したコマ収差を補正することができる。よって、本実施形態によっても、光記録媒体２８に対する対物レンズ系３５の作動距離を変えることなく、かつ、収差補正用の別段の素子を用いることなく、シンプルな光ピックアップ光学系を実現することができる。

（条件）
ここで、上述の第１〜第４の実施形態に係る光ピックアップ光学系において、ビームエクスパンダーが満足すべき条件を述べる。

ビームエクスパンダーを構成するレンズ素子の移動によって生じるデフォーカス成分をＤＦ、３次球面収差成分をＳ３、５次球面収差補正成分をそれぞれＳ５としたとき、上述の第１〜第４の実施形態に係る光ピックアップ光学系は、以下の条件（１）及び（２）のうち、少なくとも一方、望ましくは両方を満足することが好ましい。
０．０５＜｜Ｓ３／ＤＦ｜＜０．２０ ・・・（１）
０．１０＜｜Ｓ５／Ｓ３｜＜０．５０ ・・・（２）

条件（１）の範囲を満足しない場合、ビームエクスパンダーを構成するレンズ素子を移動させる際に、当該レンズ素子の移動により発生する３次球面収差の感度が適正でなくなるため、レンズ素子の移動によって記録層上のスポットの合焦位置及び球面収差を同時に補正することが不可能になる。

条件（２）の範囲を満足しない場合、３次球面収差と５次球面収差とのバランスが悪化し、ビームエクスパンダーを構成するレンズ素子を移動させても適正に収差を補正することができない。したがって、レンズ素子の移動によって記録層上のスポットの合焦位置及び球面収差を同時に補正することが不可能になる。

（その他の変形例）
尚、上記の第１及び第２の各実施形態では、ビームエクスパンダーが、光源側から順に並んだ２枚の負レンズ素子及び１枚の正レンズ素子よりなる例について説明したが、ビームエクスパンダーを構成するレンズ素子のパワー及び配置の組み合わせは、この例以外のものであっても良い。

また、上記の第１及び第２の各実施形態では、ビームエクスパンダーを構成する光源側の２枚のレンズ素子が光軸方向に移動自在である例を説明したが、他の２枚の組み合わせ（すなわち、対物レンズ系側の２枚のレンズ素子、または、光源側の１枚のレンズ素子と対物レンズ系側の１枚のレンズ素子）が光軸方向に移動自在であっても良い。

更に、上記の第１及び第２の各実施形態では、ビームエクスパンダーを構成する３枚のレンズ素子のうち２枚が光軸方向に移動自在である例を説明したが、１枚のレンズ素子のみ、あるいは、３枚のレンズ素子全てが光軸方向に移動自在であっても良い。

更に、上記の第１及び第２の各実施形態では、ビームエクスパンダーを構成する３枚のレンズ素子のうち１枚が光軸と直交する方向に移動自在となるように支持されているが、ビームエクスパンダーでのコマ補正の必要がない場合には、光軸方向に移動しないレンズ素子は、光軸と直交する方向にも移動しないように固定されていれば良い。

更に、上記の第１及び第２の各実施形態では、ビームエクスパンダーを構成する３枚のレンズ素子のうち、最も対物光学系側に配置される１枚のレンズが光軸と直交する方向に移動自在となるように支持されているが、他の２枚のうち一方のレンズ素子が光軸と直交する方向に移動してコマ収差を補正しても良い。

更に、上記の第３及び第４の各実施形態では、ビームエクスパンダーが、光源側の負レンズ素子及び対物レンズ側の正レンズ素子よりなる例について説明したが、ビームエクスパンダーを構成するレンズ素子のパワー及び配置の組み合わせは、この例以外のものであっても良い。

更に、上記の第３及び第４の各実施形態では、ビームエクスパンダーを構成する２枚のレンズ素子のうち光源側に配置される１枚が光軸方向に移動自在である例を説明したが、他の１枚のレンズ素子のみ、あるいは、２枚のレンズ素子の両方が光軸方向に移動自在であっても良い。

更に、上記の第３及び第４の各実施形態では、ビームエクスパンダーを構成する２枚のレンズ素子のうち１枚が光軸と直交する方向に移動自在となるように支持されているが、ビームエクスパンダーでのコマ補正の必要がない場合には、光軸方向に移動しないレンズは、光軸と直交する方向にも移動しないように固定されていれば良い。

更に、上記の第３及び第４の各実施形態では、ビームエクスパンダーを構成する２枚のレンズ素子のうち、最も対物光学系側に配置される１枚のレンズ素子が光軸と直行する方向に移動自在となるように支持されているが、他の一方のレンズ素子が光軸と直交する方向に移動してコマ収差を補正しても良い。

更に、上記の第１〜第４の各実施形態では、波面変換光学系がコリメータレンズ系とビームエクスパンダーとから構成される例について説明したが、当該光学系は必ずしもこれらの組み合わせである必要はなく、光軸方向に移動することによって、スポットの合焦位置及び球面収差を補正することができるレンズ素子、または、光軸と直交する方向に移動することによって、コマ収差を補正することができるレンズ素子の一方または両方を含むものであれば良い。

更に、上記の第１〜第４の各実施形態では、波面変換光学系に含まれるビームエクスパンダーが複数のレンズ素子により構成される例について説明したが、少なくとも一つのレンズ素子の機能をコリメータレンズ系で代用しても良い。例えば、コリメータレンズ系からの出射光を完全な平行光ではなく略発散光とし、正レンズ素子で平行光に変換する光学系を構成しても良い。この場合、コリメータレンズ系あるいは正レンズ素子を光軸方向に移動させることによって、対物レンズの出射光の合焦位置と球面収差とを補正することが可能である。また、コマ収差を補正するために、コリメータレンズ系を光軸と直交する方向に移動させても良い。

更に、上記の第１〜第４の各実施形態では、ＳＩＬ素子及びＳ−ＳＩＬ素子の形状を特定しているが、他の形状を有するＳＩＬ素子及びＳ−ＳＩＬ素子も同様に利用することができる。

更に、上記の第１〜第４の各実施形態では、対物光学系としてＳＩＬ素子またはＳ−ＳＩＬ素子を含む対物レンズ系が用いられているが、対物レンズ系に換えて、少なくとも１つの反射面を有し、光記録媒体に向けてエバネッセント光を照射するＳＩＭ（ソリッドイマージョンミラー）素子を用いても良い。ＳＩＭ及びこれを含む対物光学系には、例えば、特許第３４３６１７５号公報に記載される構成を利用することができる。

更に、上記の第１〜第４の各実施形態では、対物光学系が２枚のレンズ素子よりなる例を説明したが、３以上のレンズ素子によって構成しても良いし、上記のＳＩＭ等の反射面と、１つのレンズ素子とで構成しても良い。

更に、上記の第１〜第４の各実施形態では、コリメータレンズ系に含まれる光学素子を特定していないが、コリメータレンズ系全体として光源から出射された拡散光を平行光に変換することができれば、その構成素子の数や種類は特に限定されない。

更に、上記の第１〜第４の各実施形態に係る光ピックアップ光学系及びこれを用いた光ピックアップ装置は、多層の記録層を有する光記録媒体のみならず、単層の記録層を有する光記録媒体の読み出し・書き込み・消去にも利用できることは言うまでもない。

更に、多層の記録層を有する光記録媒体は、書き換え可能な相変化型光ディスク、再生専用光ディスク（ＲＯＭ）、光磁気ディスク（ＭＯ）等、情報の読み出し・書き込み・消去の少なくとも１つにおいて光が照射されるものであれば良く、様々な規格の媒体が利用できる。

更に、多層光記録媒体は、ディスク形状のものに限られず、他の形状であっても良い。例えば、カード形状や固体（バルク）形状の多層光記録媒体に近接場光記録再生法を適用する場合にも、本発明を同様に適用することができる。

（第５の実施形態）
図７は、第５の実施形態に係るパーソナルコンピュータシステムを示す模式図である。

本実施形態に係るパーソナルコンピュータシステムは、コンピュータ本体１００と、液晶ディスプレイ装置（出力装置）１１０と、キーボード装置（入力装置）１２０とを含む。コンピュータ本体１００は、第１の実施形態に係る光ピックアップ装置１３０を内蔵した光ディスク装置１４０を備えている。本実施形態に係るパーソナルコンピュータシステムは、第１の実施形態に係る光ピックアップ装置１３０を内蔵しているので、従来にない大容量の光記録媒体にデータを読み書きすることが可能である。

尚、第１の実施形態に係る光ピックアップ装置１３０に代えて、第２〜第４の実施形態に係る光学系を備えた光ピックアップ装置を用いても良い。

（第６の実施形態）
図８は、第６の実施形態に係る映像出力装置を示す模式図である。

本実施形態に係る映像出力装置は、本体２００と、本体に内蔵された第１の実施形態に係る光ピックアップ装置２１０とを含む。本実施形態に係る映像出力装置は、第１の実施形態に係る光ピックアップ装置２１０を内蔵しているので、従来にない大容量の光記録媒体にデータを読み書きすることが可能である。

尚、第１の実施形態に係る光ピックアップ装置２１０に代えて、第２〜第４の実施形態に係る光学系を備えた光ピックアップ装置を用いても良い。

（数値実施例）
以下、第１〜第４の実施の形態に係る光ピックアップ光学系に関して、具体的な数値実施例を説明する。各実施例においては、光記録媒体２８の保護層２９の厚みを２．５μｍとし、更に、３層の記録層３０が保護層２９との境界からの深さ０μｍ、４μｍ及び８μｍの位置にそれぞれ設けられている場合を想定する。

また、非球面形状は、次の数１によって定義される。

ただし、数式中の各項によって表される事項は以下の通りである。
Ｚ：光軸からの高さがｈの非球面上の点から、非球面頂点の接平面までの距離
ｈ：光軸からの高さ
ｒ：頂点曲率半径
ｋ：円錐定数
Ａｎ：ｎ次の非球面係数

実施例１では、光源波長を４０５ｎｍ、対物レンズ系のＮＡを１．７、対物レンズ系の焦点距離を１．６７６ｍｍとして、光ピックアップ光学系を設計した。本実施例に係る光ピックアップ光学系は、３枚のレンズ素子からなるビームエクスパンダーと、Ｓ−ＳＩＬ素子を含む対物レンズ系を備えるものである。

表１は、実施例１に係る光ピックアップ光学系（ただし、コリメータレンズ系を除く）のレンズデータであり、表２は、表１に示されるレンズ素子の第１面及び第３〜８面の非球面データである。

また、図９は、実施例１に係る光ピックアップ光学系の光路図であり、図１０は、実施例１に係る光ピックアップ光学系の球面収差を示すグラフである。図９及び１０において、（ａ）は、深さ４μｍの記録層に合焦した状態に対応し、（ｂ）は、深さ８μｍの記録層に合焦した状態に対応し、（ｃ）は、深さ０μｍの記録層に合焦した状態に対応する。また、（ｄ）は、対物レンズ系を構成するレンズ素子Ｌ４−Ｌ５間距離が設計値より１０μｍだけ大きい場合に深さ４μｍの記録層に合焦した状態に対応し、（ｅ）は、対物レンズ系を構成するレンズ素子Ｌ４−Ｌ５間距離が設計値より１０μｍだけ小さい場合に深さ４μｍの記録層に合焦した状態に対応する。

更に、表３は、ビームエクスパンダーを構成するレンズ素子Ｌ１〜Ｌ３の位置関係と、レンズ素子Ｌ４−Ｌ５間の距離と、合焦すべき記録層の深さとの対応関係を示している。尚、表３の最後の２行は、図９及び１０の（ｄ）及び（ｅ）に対応する。

表３に示されるように、光源側の２枚のレンズ素子Ｌ１−Ｌ２間の距離を変えることによって、光記録媒体内のスポットを所望の記録層に形成することができる。また、図１０（ａ）〜（ｃ）に示されるように、レンズ素子Ｌ１−Ｌ２間の距離を変えることによって、合焦位置の調整と同時に球面収差も補正することができる。

更に、図９（ｄ）及び（ｅ）は、対物レンズ系を構成するレンズ素子Ｌ４−Ｌ５間の距離が製造時の組立誤差等によって設計値からずれた状態を示している。Ｌ４−Ｌ５間の距離がずれることで対物レンズ系の球面収差は変化する。この場合でも、表３（最後２行）並びに図１０（ｄ）及び（ｅ）に示されるように、レンズ素子Ｌ１−Ｌ２間の距離を変えながら光軸と平行に移動させることによって、スポットの合焦位置と球面収差とを同時に補正することが可能となる。

図１１（ａ）及び（ｂ）は、レンズ素子Ｌ３を光軸と直交する方向に５μｍだけ移動させた場合の収差図（光線収差）であり、それぞれ、レンズ素子Ｌ３の移動方向の収差と、当該移動方向と直交する方向の収差とを示す。また、図１２は、レンズ素子Ｌ３を光軸と直交する方向に移動させてコマ収差を補正した場合の干渉縞を示す図である。

レンズ素子Ｌ３を光軸と直交する方向に１μｍ移動させた場合には、１８ｍλの３次コマ収差が発生し、５μｍ移動させた場合には、９２ｍλの３次コマ収差が発生した。尚、発生したコマ収差の値は、レンズ素子Ｌ３の移動量に対してほぼ線形に変化している。一方、レンズ素子Ｌ３を５μｍ移動させた場合、３次コマ収差以外の収差は１０ｍλ以下であった。すなわち、レンズ素子Ｌ３を光軸と直交する方向に移動させた場合、３次コマ収差の変化量は、他の収差の変化量に比べて十分に大きいことが把握される。したがって、光記録媒体やレンズの傾き等によって３次コマ収差が発生した場合、発生した３次コマ収差が相殺されるようにレンズ素子Ｌ３の移動量を制御することによって、他の収差を大きく変化させることなく、３次コマ収差のみを補正することが可能となる。

また、３次コマ収差の補正は、レンズ素子Ｌ３の代わりにレンズ素子Ｌ１を光軸と直交する方向に移動させることでも実現できる。この例について、以下説明する。

図１３（ａ）及び（ｂ）は、レンズ素子Ｌ１を光軸と直交する方向に５μｍだけ移動させた場合の収差図（光線収差）であり、それぞれ、レンズ素子Ｌ１の移動方向の収差と、当該移動方向と直交する方向の収差とを示す。また、図１４は、レンズ素子Ｌ１を光軸と直交する方向に移動させてコマ収差を補正した場合の干渉縞を示す図である。

レンズ素子Ｌ１を光軸と直交する方向に１μｍ移動させた場合には、４．３ｍλの３次コマ収差が発生し、５μｍ移動させた場合には、２２ｍλの３次コマ収差が発生した。尚、発生したコマ収差の値は、レンズ素子Ｌ１の移動量に対してほぼ線形に変化している。一方、レンズ素子Ｌ１を５μｍ移動させた場合、３次コマ収差以外の収差は１０ｍλ以下であった。すなわち、レンズ素子Ｌ１を光軸と直交する方向に移動させた場合でも、３次コマ収差の変化量は、他の収差の変化量に比べて十分に大きいことが把握される。したがって、レンズ素子Ｌ１の移動量に対する３次コマ収差の変化量は、レンズ素子Ｌ３の移動量に対する３次コマ収差よりやや小さいが、レンズ素子Ｌ１を光軸と直交する方向に移動させることによっても、他の収差を大きく変化させることなく、３次コマ収差のみを補正することができる。

実施例２では、光源波長を４０５ｎｍ、対物レンズ系のＮＡを１．７、対物レンズ系の焦点距離を１．９ｍｍとして、光ピックアップ光学系を設計した。本実施例に係る光ピックアップ光学系は、３枚のレンズ素子からなるビームエクスパンダーと、ＳＩＬ素子を含む対物レンズ系を備えるものである。

表４は、実施例２に係る光ピックアップ光学系（ただし、コリメータレンズ系を除く）のレンズデータであり、表５は、表４に示されるレンズ素子の第１面、第３〜４面及び第６〜８面の非球面データである。

また、図１５は、実施例２に係る光ピックアップ光学系の光路図であり、図１６は、実施例２に係る光ピックアップ光学系の球面収差を示すグラフである。図１５及び１６において、（ａ）は、深さ４μｍの記録層に合焦した状態に対応し、（ｂ）は、深さ８μｍの記録層に合焦した状態に対応し、（ｃ）は、深さ０μｍの記録層に合焦した状態に対応する。また、（ｄ）は、対物レンズ系を構成するレンズ素子Ｌ４−Ｌ５間距離が設計値より１０μｍだけ大きい場合に深さ４μｍの記録層に合焦した状態に対応し、（ｅ）は、対物レンズ系を構成するレンズ素子Ｌ４−Ｌ５間距離が設計値より１０μｍだけ小さい場合に深さ４μｍの記録層に合焦した状態に対応する。

更に、表６は、ビームエクスパンダーを構成するレンズ素子Ｌ１〜Ｌ３の位置関係と、レンズ素子Ｌ４−Ｌ５間の距離と、合焦すべき記録層の深さとの対応関係を示している。尚、表６の最後の２行は、図１５及び１６の（ｄ）及び（ｅ）に対応する。

表６に示されるように、光源側の２枚のレンズ素子Ｌ１及びＬ２の間隔を変えることによって、光記録媒体内のスポットを所望の記録層に形成することができる。また、図１６（ａ）〜（ｃ）に示されるように、レンズ素子Ｌ１及びＬ２の間隔を変更することによって、合焦位置の調整と同時に球面収差を補正することができる。

更に、図１５（ｄ）及び（ｅ）、図１６（ｄ）及び（ｅ）並びに表６（最後２行）に示されるように、対物レンズ系を構成するレンズ素子Ｌ４−Ｌ５間の距離が設計値からずれた場合であっても、レンズ素子Ｌ１及びＬ２を光軸方向に移動させることによって、光記録媒体内のスポットの合焦位置と球面収差とを同時に補正することが可能となる。

図１７（ａ）及び（ｂ）は、レンズ素子Ｌ３を光軸と直交する方向に１０μｍだけ移動させた場合の収差図（光線収差）であり、それぞれ、レンズ素子Ｌ３の移動方向の収差と、当該移動方向と直交する方向の収差とを示す。また、図１８は、レンズ素子Ｌ３を光軸と直交する方向に移動させてコマ収差を補正した場合の干渉縞を示す図である。

レンズ素子Ｌ３を光軸と直交する方向に５μｍ移動させた場合には、１５ｍλの３次コマ収差が発生し、１０μｍ移動させた場合には、３０ｍλの３次コマ収差が発生した。尚、発生したコマ収差の値は、レンズ素子Ｌ３の移動量に対してほぼ線形に変化している。一方、レンズ素子Ｌ３を１０μｍ移動させた場合、３次コマ収差以外の収差は１０ｍλ以下であった。すなわち、レンズ素子Ｌ３を光軸と直交する方向に移動させた場合、３次コマ収差の変化量は、他の収差の変化量に比べて十分に大きいことが把握される。したがって、光記録媒体やレンズの傾き等によって３次コマ収差が発生した場合、発生した３次コマ収差が相殺されるようにレンズ素子Ｌ３の移動量を制御することによって、他の収差を大きく変化させることなく、３次コマ収差のみを補正することが可能となる。

また、３次コマ収差の補正は、レンズ素子Ｌ３の代わりにレンズ素子Ｌ１を光軸と直交する方向に移動させることでも実現できる。この例について、以下説明する。

図１９（ａ）及び（ｂ）は、レンズ素子Ｌ１を光軸と直交する方向に１０μｍだけ移動させた場合の収差図（光線収差）であり、それぞれ、レンズ素子Ｌ１の移動方向の収差と、当該移動方向と直交する方向の収差とを示す。また、図２０は、レンズ素子Ｌ１を光軸と直交する方向に移動させてコマ収差を補正した場合の干渉縞を示す図である。

レンズ素子Ｌ１を光軸と直交する方向に５μｍ移動させた場合には、２４ｍλの３次コマ収差が発生し、１０μｍ移動させた場合には、４７ｍλの３次コマ収差が発生した。尚、発生したコマ収差の値は、レンズ素子Ｌ１の移動量に対してほぼ線形に変化している。一方、レンズ素子Ｌ１を１０μｍ移動させた場合、３次コマ収差以外の収差は１０ｍλ以下であった。すなわち、レンズ素子Ｌ１を光軸と直交する方向に移動させた場合でも、３次コマ収差の変化量は、他の収差の変化量に比べて十分に大きいことが把握される。したがって、レンズ素子Ｌ１の移動量に対する３次コマ収差の変化量は、レンズ素子Ｌ３の移動量に対する３次コマ収差よりやや小さいが、レンズ素子Ｌ１を光軸と直交する方向に移動させることによっても、他の収差を大きく変化させることなく、３次コマ収差のみを補正することができる。

実施例３では、光源波長を４０５ｎｍ、対物レンズ系のＮＡを１．７、対物レンズ系の焦点距離を１．７ｍｍとして、光ピックアップ光学系を設計した。本実施例に係る光ピックアップ光学系は、２枚のレンズ素子からなるビームエクスパンダーと、Ｓ−ＳＩＬ素子を含む対物レンズ系を備えるものである。

表７は、実施例３に係る光ピックアップ光学系（ただし、コリメータレンズ系を除く）のレンズデータであり、表８は、表７に示されるレンズ素子の第１面及び第４〜６面の非球面データである。

また、図２１は、実施例３に係る光ピックアップ光学系の光路図であり、図２２は、実施例３に係る光ピックアップ光学系の球面収差を示すグラフである。図２１及び２２において、（ａ）は、深さ４μｍの記録層に合焦した状態に対応し、（ｂ）は、深さ８μｍの記録層に合焦した状態に対応し、（ｃ）は、深さ０μｍの記録層に合焦した状態に対応する。

更に、表９は、ビームエクスパンダーを構成するレンズ素子Ｌ１及びＬ２間の距離と、合焦すべき記録層の深さとの対応関係を示している。

表９に示されるように、２枚のレンズ素子Ｌ１−Ｌ２間の距離を変えることによって、光記録媒体内のスポットを所望の記録層に形成することができる。また、図２２（ａ）〜（ｃ）に示されるように、レンズ素子Ｌ１−Ｌ２間の距離を変えることによって、合焦位置の調整と同時に球面収差も補正することができる。

図２３（ａ）及び（ｂ）は、レンズ素子Ｌ２を光軸と直交する方向に５μｍだけ移動させた場合の収差図（光線収差）であり、それぞれ、レンズ素子Ｌ２の移動方向の収差と、当該移動方向と直交する方向の収差とを示す。また、図２４は、レンズ素子Ｌ２を光軸と直交する方向に移動させてコマ収差を補正した場合の干渉縞を示す図である。

レンズ素子Ｌ２を光軸と直交する方向に１μｍ移動させた場合には、５ｍλの３次コマ収差が発生し、５μｍ移動させた場合には、２６ｍλの３次コマ収差が発生した。尚、発生したコマ収差の値は、レンズ素子Ｌ２の移動量に対してほぼ線形に変化している。一方、レンズ素子Ｌ２を５μｍ移動させた場合、３次コマ収差以外の収差は１０ｍλ以下であった。すなわち、レンズ素子Ｌ２を光軸と直交する方向に移動させた場合、発生した３次コマ収差が相殺されるようにレンズ素子Ｌ２の移動量を制御することによって、他の収差を大きく変化させることなく、３次コマ収差のみを補正することが可能となる。

実施例４では、光源波長を４０５ｎｍ、対物レンズ系のＮＡを１．７、対物レンズ系の焦点距離を１．９ｍｍとして、光ピックアップ光学系を設計した。本実施例に係る光ピックアップ光学系は、２枚のレンズ素子からなるビームエクスパンダーと、ＳＩＬ素子を含む対物レンズ系を備えるものである。

表１０は、実施例４に係る光ピックアップ光学系（ただし、コリメータレンズ系を除く）のレンズデータであり、表１１は、表１０に示されるレンズ素子の第１面及び第４〜６面の非球面データである。

また、図２５は、実施例４に係る光ピックアップ光学系の光路図であり、図２６は、実施例４に係る光ピックアップ光学系の球面収差を示すグラフである。図２５及び２６において、（ａ）は、深さ４μｍの記録層に合焦した状態に対応し、（ｂ）は、深さ８μｍの記録層に合焦した状態に対応し、（ｃ）は、深さ０μｍの記録層に合焦した状態に対応する。

更に、表１２は、ビームエクスパンダーを構成するレンズ素子Ｌ１及びＬ２間の距離と、合焦すべき記録層の深さとの対応関係を示している。

表１２に示されるように、２枚のレンズ素子Ｌ１−Ｌ２間の距離を変えることによって、光記録媒体内のスポットを所望の記録層に形成することができる。また、図２６（ａ）〜（ｃ）に示されるように、レンズ素子Ｌ１−Ｌ２間の距離を変えることによって、合焦位置の調整と同時に球面収差も補正することができる。

図２７（ａ）及び（ｂ）は、レンズ素子Ｌ２を光軸と直交する方向に５μｍだけ移動させた場合の収差図（光線収差）であり、それぞれ、レンズ素子Ｌ２の移動方向の収差と、当該移動方向と直交する方向の収差とを示す。また、図２８は、レンズ素子Ｌ２を光軸と直交する方向に移動させてコマ収差を補正した場合の干渉縞を示す図である。

レンズ素子Ｌ２を光軸と直交する方向に５μｍ移動させた場合には、２５ｍλの３次コマ収差が発生し、１０μｍ移動させた場合には、５０ｍλの３次コマ収差が発生した。尚、発生したコマ収差の値は、レンズ素子Ｌ２の移動量に対してほぼ線形に変化している。一方、レンズ素子Ｌ２を１０μｍ移動させた場合、３次コマ収差以外の収差は１０ｍλ以下であった。すなわち、レンズ素子Ｌ２を光軸と直交する方向に移動させた場合、発生した３次コマ収差が相殺されるようにレンズ素子Ｌ２の移動量を制御することによって、他の収差を大きく変化させることなく、３次コマ収差のみを補正することが可能となる。

本発明に係る光ピックアップ光学系及び光ピックアップ装置は、光記録媒体への高密度記録が可能な光記録再生装置等に利用できる。

本発明の第１の実施形態に係る光ピックアップ光学系を有する光ピックアップ装置の構成を示す模式図 図１に示される対物レンズ系及び光記録媒体の詳細を示す模式図 本発明の第２の実施形態に係る光ピックアップ光学系の一部分を示す模式図 図３に示される対物レンズ系及び光記録媒体の詳細を示す模式図 本発明の第３の実施形態に係る光ピックアップ光学系を有する光ピックアップ装置の構成を示す模式図 本発明の第４の実施形態に係る光ピックアップ光学系の一部分を示す模式図 本発明の第５の実施形態に係るパーソナルコンピュータシステムを示す模式図 本発明の第６の実施形態に係る映像出力装置を示す模式図 実施例１に係る光ピックアップ光学系の光路図 実施例１に係る光ピックアップ光学系の球面収差を示すグラフ 実施例１に係る光ピックアップ光学系の横収差を示すグラフ 実施例１に係る光ピックアップ光学系のコマ収差補正時の干渉縞を表す図 実施例１に係る光ピックアップ光学系の横収差を示すグラフ 実施例１に係る光ピックアップ光学系のコマ収差補正時の干渉縞を表す図 実施例２に係る光ピックアップ光学系の光路図 実施例２に係る光ピックアップ光学系の球面収差を示すグラフ 実施例２に係る光ピックアップ光学系の横収差を示すグラフ 実施例２に係る光ピックアップ光学系のコマ収差補正時の干渉縞を表す図 実施例２に係る光ピックアップ光学系の横収差を示すグラフ 実施例２に係る光ピックアップ光学系のコマ収差補正時の干渉縞を表す図 実施例３に係る光ピックアップ光学系の光路図 実施例３に係る光ピックアップ光学系の球面収差を示すグラフ 実施例３に係る光ピックアップ光学系の横収差を示すグラフ 実施例３に係る光ピックアップ光学系のコマ収差補正時の干渉縞を表す図 実施例４に係る光ピックアップ光学系の光路図 実施例４に係る光ピックアップ光学系の球面収差を示すグラフ 実施例４に係る光ピックアップ光学系の横収差を示すグラフ 実施例４に係る光ピックアップ光学系のコマ収差補正時の干渉縞を表す図

符号の説明

１、２ 光ピックアップ装置
２１ 半導体レーザ
２３ コリメータレンズ系
２５ ビームスプリッタ
２６ ビームエクスパンダー
２６ａ、２６ｂ レンズ素子
２８ 光記録媒体
３０ 記録層
３１ 検出レンズ
３２ 受光素子
３３ ビームエクスパンダー
３３ａ〜３３ｃ レンズ素子
３４ 対物レンズ系
３４ａ レンズ素子
３４ｂ Ｓ−ＳＩＬ（スーパーソリッドイマージョンレンズ）素子
３５ 対物レンズ系
３５ａ レンズ素子
３５ｂ ＳＩＬ（ソリッドイマージョンレンズ）素子

Claims (18)

1. 光記録媒体の内部にある記録層に対して情報の読み出し・書き込み・消去の少なくとも１つを行う光ピックアップ装置に用いられる光ピックアップ光学系であって、
   外部の光源から出射された光束の波面を変換する波面変換光学系と、
   前記波面変換光学系から出射された光束を集光し、集光した光束をエバネッセント光として前記記録層に照射することによって、前記記録層上にスポットを形成する対物光学系とを備え、
   前記波面変換光学系は、前記光源側から順に、
   前記光源から出射された拡散光を平行光に変換するコリメータレンズ系と、
   ３枚のレンズ素子からなり、前記コリメータレンズ系から出射された平行光の光路中に配置され、平行光の光束幅を変換して前記対物光学系に向けて出射するビームエクスパンダーとを含み、
   前記ビームエクスパンダーを構成する３枚のレンズ素子のうち少なくとも１枚が光軸方向に移動することによって、前記光記録媒体の表面と当該表面に最も近い前記対物光学系のレンズ素子との間隔を一定に維持した状態で、前記記録層上のスポットの合焦位置と球面収差とを補正する、光ピックアップ光学系。
2. 前記ビームエクスパンダーを構成する３枚のレンズ素子のうち２枚が光軸方向に移動自在であり、
   前記２枚のレンズ素子が互いの間隔を変化させながら光軸方向に移動することによって、前記記録層上のスポットの合焦位置と球面収差とを補正する、請求項１に記載の光ピックアップ光学系。
3. 前記ビームエクスパンダーを構成する３枚のレンズ素子のうち２枚が光軸方向に移動自在であり、
   前記２枚のレンズ素子の一方は、光軸方向に移動することによって、前記光記録媒体の表面と当該表面に最も近い前記対物光学系のレンズ素子との間隔を一定に維持した状態で、前記記録層上のスポットの球面収差のみを補正し、
   前記２枚のレンズ素子の他方は、光軸方向に移動することによって、前記光記録媒体の表面と当該表面に最も近い前記対物光学系のレンズ素子との間隔を一定に維持した状態で、前記記録層上のスポットの合焦位置と球面収差とを補正する、請求項１に記載の光ピックアップ光学系。
4. 前記ビームエクスパンダーを構成する３枚のレンズ素子のうち１枚が、光軸と垂直な方向に移動することによって、前記光記録媒体の表面と当該表面に最も近い前記対物光学系のレンズ素子との間隔を一定に維持した状態で、前記記録層上のスポットのコマ収差を補正する、請求項１に記載の光ピックアップ光学系。
5. 前記光ピックアップ装置は、前記光記録媒体の内部にある複数の記録層に対して情報の読み出し・書き込み・消去の少なくとも１つを行うものであり、
   前記ビームエクスパンダーを構成する前記少なくとも１枚のレンズ素子が光軸方向に移動することによって、前記光記録媒体の表面と当該表面に最も近い前記対物光学系のレンズ素子との間隔を一定に維持した状態で、各前記記録層上のスポットの合焦位置と球面収差とを補正する、請求項１に記載の光ピックアップ光学系。
6. 前記対物光学系は、前記光記録媒体に向けてエバネッセント光を照射する、ソリッドイマージョンレンズ素子を含む、請求項１に記載の光ピックアップ光学系。
7. 前記ソリッドイマージョンレンズ素子は、入射面に対して光束が法線方向から入射するように配置され、入射した光束を屈折することなく出射面に集光するレンズ素子である、請求項６に記載の光ピックアップ光学系。
8. 前記ソリッドイマージョンレンズ素子は、入射面から入射した光束を屈折させて出射面に集光するレンズ素子である、請求項６に記載の光ピックアップ光学系。
9. 前記対物光学系は、少なくとも１つの反射面を有し、前記光記録媒体に向けてエバネッセント光を照射するソリッドイマージョンミラー素子を含む、請求項１に記載の光ピックアップ光学系。
10. 光記録媒体の内部にある記録層に対して情報の読み出し・書き込み・消去の少なくとも１つを行う光ピックアップ装置であって、
    光源と、
    前記光源から出射された光束の波面を変換する波面変換光学系と、
    前記波面変換光学系から出射された光束を集光し、集光した光束をエバネッセント光として前記記録層に照射することによって、前記記録層上にスポットを形成する対物光学系と、
    前記光記録媒体によって反射された光を、前記光源から前記光記録媒体に至る光路から分離する分離部と、
    前記分離部によって分離された光を検出する検出部とを備え、
    前記波面変換光学系は、前記光源側から順に、
    前記光源から出射された拡散光を平行光に変換するコリメータレンズ系と、
    ３枚のレンズ素子からなり、前記コリメータレンズ系から出射された平行光の光路中に配置され、平行光の光束幅を変換して前記対物光学系に向けて出射するビームエクスパンダーとを含み、
    前記ビームエクスパンダーを構成する３枚のレンズ素子のうち少なくとも１枚が光軸方向に移動することによって、前記光記録媒体の表面と当該表面に最も近い前記対物光学系のレンズ素子との間隔を一定に維持した状態で、前記記録層上のスポットの合焦位置と球面収差とを補正する、光ピックアップ装置。
11. 前記ビームエクスパンダーを構成する３枚のレンズ素子のうち２枚が光軸方向に移動自在であり、
    前記２枚のレンズ素子が互いの間隔を変化させながら光軸方向に移動することによって、前記記録層上のスポットの合焦位置と球面収差とを補正する、請求項１０に記載の光ピックアップ装置。
12. 前記ビームエクスパンダーを構成する３枚のレンズ素子のうち２枚が光軸方向に移動自在であり、
    前記２枚のレンズ素子の一方は、光軸方向に移動することによって、前記光記録媒体の表面と当該表面に最も近い前記対物光学系のレンズ素子との間隔を一定に維持した状態で、前記記録層上のスポットの球面収差のみを補正し、
    前記２枚のレンズ素子の他方は、光軸方向に移動することによって、前記光記録媒体の表面と当該表面に最も近い前記対物光学系のレンズ素子との間隔を一定に維持した状態で、前記記録層上のスポットの合焦位置と球面収差とを補正する、請求項１０に記載の光ピックアップ装置。
13. 前記ビームエクスパンダーを構成する３枚のレンズ素子のうち１枚が、光軸と垂直な方向に移動することによって、前記光記録媒体の表面と当該表面に最も近い前記対物光学系のレンズ素子との間隔を一定に維持した状態で、前記記録層上のスポットのコマ収差を補正する、請求項１０に記載の光ピックアップ装置。
14. 前記光ピックアップ装置は、前記光記録媒体の内部にある複数の記録層に対して情報の読み出し・書き込み・消去の少なくとも１つを行うものであり、
    前記ビームエクスパンダーを構成する前記少なくとも１枚のレンズ素子が光軸方向に移動することによって、前記光記録媒体の表面と当該表面に最も近い前記対物光学系のレンズ素子との間隔を一定に維持した状態で、各前記記録層上のスポットの合焦位置と球面収差とを補正する、請求項１０に記載の光ピックアップ装置。
15. 前記対物光学系は、前記光記録媒体に向けてエバネッセント光を照射する、ソリッドイマージョンレンズ素子を含む、請求項１０に記載の光ピックアップ装置。
16. 前記ソリッドイマージョンレンズ素子は、入射側の面に対して光束が法線方向から入射するように配置され、入射した光束を屈折することなく出射面に集光するレンズ素子である、請求項１５に記載の光ピックアップ装置。
17. 前記ソリッドイマージョンレンズ素子は、入射側の面から入射した光束を屈折させて出射面に集光するレンズ素子である、請求項１５に記載の光ピックアップ装置。
18. 前記対物光学系は、少なくとも１つの反射面を有し、前記光記録媒体に向けてエバネッセント光を照射するソリッドイマージョンミラー素子を含む、請求項１０に記載の光ピックアップ装置。

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