JP2013196716A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤ用の３種のレーザ光が対物レンズに入射する場合に、それぞれのレーザ光に対する画角特性を適正に保ちながら、対物レンズを容易に設計可能な光ピックアップ装置を提供する。
【解決手段】光ピックアップ装置は、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤ用のレーザ光をそれぞれ出射するレーザ素子１０１ａ〜１０１ｃを同一ＣＡＮ内に収容する半導体レーザ１０１と、各レーザ光が入射するとともに各レーザ光をそれぞれ対応するディスクに収束させるための回折構造Ｐ１〜Ｐ３を有する対物レンズと、半導体レーザ１０１から出射された各レーザ光を対物レンズに導く光学系（コリメータレンズ１０５）と、を備える。レーザ素子１０１ｂの出射光軸Ｏｄが光学系の光軸Ｏｓに整合するように、光学系と半導体レーザ１０１の配置が調整されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、異なる波長のレーザ光を対応するディスクに照射可能な互換型の光ピックアップ装置に関する。

近年のディスクの多様化に伴い、異なる波長のレーザ光を対応するディスクに照射可能な互換型の光ピックアップ装置が開発され、ブルーレイディスクドライブ等の光ディスク装置に搭載されている。また、最近では、コンパクトディスク（ＣＤ）用のレーザ光源と、ディジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）用のレーザ光源と、ブルーレイディスク（ＢＤ）用のレーザ光源が一つのＣＡＮ内に配置されたマルチ発光タイプの半導体レーザが開発され、光ピックアップ装置に搭載されようとしている（たとえば、特許文献１参照）。

かかる半導体レーザが光ピックアップ装置に搭載される場合、各レーザ光源から出射されたレーザ光が共通の対物レンズに入射するよう、光学系が構成され得る。このように光学系を構成すると、異なるレーザ光源から出射されたレーザ光を統合するための光学素子を省略できるため、光学系の構成を簡素化でき、コストの削減を図ることができる。

特開２０１１−１８７６１号公報

しかしながら、上記のように異なる波長の３種のレーザ光が一つの対物レンズに入射する場合、全てのレーザ光に対して特性が適正となるように対物レンズを設計するのは困難である。たとえば、ＣＤとＤＶＤのみに対応可能な光ピックアップ装置の場合、対物レンズは、２種類のレーザ光に対して設計すれば良く、このため、両レーザ光に対して特性が適正となるように対物レンズを設計することは、比較的容易である。しかしながら、これにＢＤ用のレーザ光が加わると、全てのレーザ光に対して特性が良好となるように対物レンズを設計することが困難となる。

光ピックアップ装置に用いる対物レンズが満たすべき最も重要な光学特性として、画角特性がある。画角特性とは、対物レンズの光軸に対して斜め方向からレーザ光が入射したときにレーザ光に生じるコマ収差の大きさを示すレンズの特性である。上記のように、２種類のレーザ光のみが対物レンズに入射する場合、各レーザ光に対する画角特性が良好となるよう対物レンズを設計することは、比較的容易である。しかしながら、３種類のレーザ光が対物レンズに入射するとなると、全てのレーザ光に対する画角特性が良好となるよう対物レンズを設計することは、極めて困難である。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤ用の３種のレーザ光が対物レンズに入射する場合に、それぞれのレーザ光に対する画角特性を適正に保ちながら、対物レンズを容易に設計可能な光ピックアップ装置を提供することを目的とする。

本発明の主たる態様に係る光ピックアップ装置は、ＢＤ用のレーザ光を出射する第１の
レーザ光源、ＤＶＤ用のレーザ光を出射する第２のレーザ光源およびＣＤ用のレーザ光を出射する第３のレーザ光源を同一パッケージ内に収容するとともに、前記第１、第２および第３のレーザ光源から同一方向に前記各レーザ光を出射する半導体レーザと、前記各レーザ光が入射するとともに前記各レーザ光をそれぞれ対応するディスクに収束させるための回折構造を有する対物レンズと、前記半導体レーザから出射された前記各レーザ光を前記対物レンズに導く光学系と、を備える。ここで、前記第２のレーザ光源の出射光軸が前記光学系の光軸に整合するように、前記光学系と前記半導体レーザの配置が調整されている。

本態様に係る光ピックアップ装置によれば、第２のレーザ光源の出射光軸が光学系の光軸に整合するよう光学系の配置が調整されるため、ＤＶＤ用のレーザ光は、光学系を構成する光学部材によって曲げられることなく対物レンズに入射し、ＤＶＤ用のレーザ光の対物レンズの光軸に対する傾きが抑制される。このため、ＤＶＤ用のレーザ光に対するコマ収差が他のレーザ光に比べて大きくなるように対物レンズが設計されても、ＤＶＤ用のレーザ光に対するコマ収差の発生が抑制され、ＤＶＤ用のレーザ光に対する画角特性が適正に維持される。

また、上記のように対物レンズの設計によらずとも、ＤＶＤ用のレーザ光に対する画角特性が適正に維持されるため、主としてＢＤ用のレーザ光とＣＤ用のレーザ光の画角特性を考慮して、対物レンズを設計すれば良く、これら２種類のレーザ光を対象に、対物レンズを容易に設計することができる。ここで、ＣＤ用のレーザ光の波長はＢＤ用のレーザ光の波長の約２倍であるため、両レーザ光の画角特性が良好となるように、両レーザ光のための回折構造を容易に調整することができ、対物レンズの設計を簡便かつ効率的に行うことができる。

以上のとおり、本発明によれば、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤ用の３種のレーザ光が対物レンズに入射する場合に、それぞれのレーザ光に対する画角特性を適正に保ちながら、対物レンズを容易に設計可能な光ピックアップ装置を提供することができる。

本発明の特徴は、以下に示す実施の形態により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも本発明の一つの実施形態であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以下の実施の形態により何ら制限されるものではない。

実施の形態に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図である。 実施の形態に係る対物レンズの構成を示す図である。 実施の形態に係る回折パターンの設定状態を模式的に示す図である。 実施の形態に係る対物レンズに対する各レーザ光の入射状態を示す図である。 変更例に係る半導体レーザの構成および対物レンズに対する各レーザ光の入射状態を示す図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

＜光ピックアップ装置の構成＞
図１に、実施の形態に係る光ピックアップ装置の光学系を示す。図１（ａ）は、対物レンズアクチュエータを除いた光学系の上面図、図１（ｂ）は、対物レンズアクチュエータ周辺部分を側面側から見た内部透視図、図１（ｃ）は、半導体レーザ１０１におけるレー
ザ素子１０１ａ〜１０１ｃの配置状態を示す図である。

図１（ａ）を参照して、光ピックアップ装置は、半導体レーザ１０１と、回折格子１０２と、平板状の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１０３と、λ／４板１０４と、コリメータレンズ１０５と、レンズアクチュエータ１０６と、立ち上げミラー１０７と、対物レンズ１０８と、回折光学素子１０９と、光検出器１１０を備える。

半導体レーザ１０１は、波長４０５ｎｍ程度のＢＤ用のレーザ光（以下、「ＢＤ光」という）と、波長６６０ｎｍ程度のＤＶＤ用のレーザ光（以下、「ＤＶＤ光」という）と、波長７８５ｎｍ程度のＣＤ用のレーザ光（以下、「ＣＤ光」という）を同一方向に出射する。

図１（ｃ）に示すように、半導体レーザ１０１は、一つのＣＡＮ内に、ＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光をそれぞれ出射するレーザ素子１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃを備える。レーザ素子１０１ｂ、１０１ｃは、発光点の間隔がｗ２となるように、基板１０１ｄ上に一体的に形成され、レーザ素子１０１ａは、その発光点とレーザ素子１０１ｂの発光点との間隔がｗ１（ｗ１＞ｗ２）となるように他の基板１０１ｅに形成されている。レーザ素子１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃは、基板１０１ｄ、１０１ｅがＣＡＮ内のサブマウント１０１ｆに設置されることにより、各発光点が一直線上に並ぶように配置されている。半導体レーザ１０１以降の光学系は、その光軸がＤＶＤ光の光軸に整合するように調整されている。

回折格子１０２は、半導体レーザ１０１から出射されたＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光のうちＢＤ光のみをメインビームと２つのサブビームに分割する。ＤＶＤ光とＣＤ光も回折格子１０２による回折作用を受けるが、これら光のサブビームの強度は、極めて小さくなっている。

ＰＢＳ１０３は、回折格子１０２側から入射されたレーザ光を反射する。ＰＢＳ１０３は、薄板状の平行平板となっており、その入射面に、偏光膜が形成されている。半導体レーザ１０１は、ＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光の偏光方向がＰＢＳ１０３に対してＳ偏光となるように配置されている。

λ／４板１０４は、ＰＢＳ１０３によって反射されたレーザ光を円偏光に変換するとともに、ディスクからの反射光を、ディスクへ向かうときの偏光方向に直交する直線偏光に変換する。これにより、ディスクによって反射されたレーザ光はＰＢＳ１０３を透過して光検出器１１０へと導かれる。

コリメータレンズ１０５は、ＰＢＳ１０３によって反射されたレーザ光を平行光に変換する。レンズアクチュエータ１０６は、λ／４板１０４とコリメータレンズ１０５を、コリメータレンズ１０５の光軸方向に駆動する。

レンズアクチュエータ１０６は、移動部材１０６ａと、ギア１０６ｂと、モータ１０６ｃを備える。移動部材１０６ａは、λ／４板１０４とコリメータレンズ１０５を保持している。移動部材１０６ａは、コリメータレンズ１０５の光軸方向に移動可能にガイド（図示せず）に支持されている。また、移動部材１０６ａにはギア（図示せず）が配され、このギアが、ギア１０６ｂに噛み合っている。ギア１０６ｂは、モータ１０６ｃの駆動軸に連結されている。モータ１０６ｃが駆動されることにより、移動部材１０６ａに保持されたコリメータレンズ１０５がλ／４板１０４とともに移動する。こうして、コリメータレンズ１０５が制御信号に応じて移動されることにより、レーザ光に生じる収差（球面収差）が補正される。

立ち上げミラー１０７は、コリメータレンズ１０５を介して入射されたレーザ光を対物レンズ１０８に向かう方向に反射する。

対物レンズ１０８は、ＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光を対応するディスクの信号面上に収束させるよう設計されている。なお、対物レンズ１０８の設計方法については、追って、説明する。

対物レンズ１０８は、ホルダ１２１に保持され、ホルダ１２１は、対物レンズアクチュエータ１２２によって、フォーカス方向およびトラッキング方向に駆動される。このようにホルダ１２１が駆動されることにより、対物レンズ１０８が、フォーカス方向およびトラッキング方向に駆動される。

ディスクからの反射光は、λ／４板１０４によりＰＢＳ１０３に対してＰ偏光となる直線偏光に変換される。これにより、ディスクからの反射光は、ＰＢＳ１０３を透過する。ＰＢＳ１０３は、ＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光の光軸に対して４５度傾くように配置されている。このため、ＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光が図１（ａ）のように収束状態でＰＢＳ１０３を透過すると、これらの光に非点収差が導入される。

回折光学素子１０９は、ＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光を回折させる。回折光学素子１０９は、ＢＤ光に対しては＋１次の回折効率が高く、ＤＶＤ光、ＣＤ光に対しては０次の回折効率が高くなるよう設計されている。ＢＤ光のメインビームは、回折光学素子１０９によってＤＶＤ光の光軸に近づく方向に曲げられ、光検出器１１０の受光面上において、ＤＶＤ光の照射位置に照射される。

光検出器１１０には、ＤＶＤ光とＣＤ光の０次の回折光が照射される位置に、それぞれ、４分割センサが配置されている。ＢＤ光のメインビームは、上記のように回折光学素子１０９により回折されることにより、ＤＶＤ光を受光する４分割センサに照射される。さらに、光検出器１１０には、回折光学素子１０９により回折されたＢＤ光の２つのサブビームが照射される位置に４分割センサが配置されている。光検出器１１０のセンサレイアウトは、各センサからの出力により、再生ＲＦ信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号が生成されるよう設定されている。

＜対物レンズの構成＞
図２（ａ）は、対物レンズ１０８の光軸を含む当該光軸に平行な面によって対物レンズ１０８を切断したときの断面を模式的に示す図、図２（ｂ）は、対物レンズ１０８の入射面を光源側から見たときの平面図である。

対物レンズ１０８は、平面視において真円の形状を有している。対物レンズ１０８は、光透過性に優れる樹脂材料により形成されている。対物レンズ１０８の光源側には、レンズ面Ｒ１が形成されており、対物レンズ１０８のディスク側には、レンズ面Ｒ２が形成されている。レンズ面Ｒ１、Ｒ２の表面には、それぞれ、反射防止膜が形成されている。

レンズ面Ｒ１は、光源側方向に突出する非球面形状の凸面となっている。レンズ面Ｒ１の径は、レンズ面Ｒ２の径よりも大きく、レンズ面Ｒ１の曲率は、レンズ面Ｒ２の曲率よりも大きい。

レンズ面Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ、平行光の状態で入射したＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光を、それぞれ、ＢＤ、ＤＶＤおよびＣＤの信号記録面上に集束させるよう構成されている。レンズ面Ｒ１に入射したＢＤ光、ＤＶＤ光およびＣＤ光は、レンズ面Ｒ１で光軸に向か
う方向に屈折され、レンズ面Ｒ２に向かう。レンズ面Ｒ１にて屈折されたＢＤ光、ＤＶＤ光およびＣＤ光は、レンズ面Ｒ２によって、さらに光軸に向かう方向に屈折される。こうして対物レンズ１０８により集束されたＢＤ光は、ＢＤに適する高い開口数（ＮＡ＝０．８５）にてＢＤに入射する。また、ＤＶＤ光は、開口数（ＮＡ＝０．６）にてＤＶＤに入射し、ＣＤ光は、開口数（ＮＡ＝０．４５）にてＣＤに入射する。その後、ＢＤ光、ＤＶＤ光およびＣＤ光は、それぞれのカバー層で屈折され、信号記録面上にフォーカスされる。

レンズ面Ｒ１には、ＢＤ光、ＤＶＤ光およびＣＤ光を、それぞれ、ＢＤ、ＤＶＤおよびＣＤ上に集束させるために、同心円輪状の回折構造が形成されている。かかる回折構造は、所定のピッチおよび高さを有する輪体状のブレーズ型回折構造である。これら回折構造は、回折作用によってＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光の収束状態を変化させる。

レンズ面Ｒ１のうちＣＤ光の有効径に対応する領域Ａ３（以下、「３波共通領域」という）には、ＢＤ光、ＤＶＤ光およびＣＤ光を適正に収束させるよう設計された回折構造Ｐ３が形成されている。また、領域Ａ３の部分を除いたＤＶＤ光の有効径に対応する領域Ａ２（以下、「２波共通領域」という）にはＢＤ光とＤＶＤ光を適正に収束させるよう設計された回折構造Ｐ２が形成されている。さらに、領域Ａ３および領域Ａ２の部分を除いたＢＤ光の有効径に対応する領域Ａ１（以下、「ＢＤ専用領域」という）にはＢＤ光を適正に収束させるよう設計された回折構造Ｐ１が形成されている。

３波共通領域Ａ３に形成される回折構造Ｐ３は、ＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光の３つの光を所定の位置に収束させる回折作用を実現するため、緻密に設計されたパターンを有する。これに対し、２波共通領域Ａ２に形成される回折構造Ｐ２は、ＢＤ光とＤＶＤ光の２つの光を所定の位置に収束させる回折作用を実現できれば良いため、３波共通領域Ａ３に形成される回折構造Ｐ２よりも緩やかに設計されたパターンを有し、ＢＤ専用領域Ａ１に形成される回折構造Ｐ１は、ＢＤ光のみを所定の位置に収束させれば良いため、さらに緩やかに設計されたパターンを有する。上述の反射防止膜は、これら回折構造Ｐ１〜Ｐ３の上面を覆うように、レンズ面Ｒ１の全域に形成されている。

図２（ａ）には、ＢＤ専用領域Ａ１の最も外側を通るＢＤ光の光線と、２波共通領域Ａ２の最も外側を通るＤＶＤ光の光線と、３波共通領域Ａ３の最も外側を通るＣＤ光の光線が示されている。レンズ面Ｒ１に入射する光は、レンズ面Ｒ１の周辺部に近いほど、入射角が大きくなる。図２（ａ）には、ＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光の最大入射角がα、β、γとして示されている。

なお、対物レンズ１０８の設計は、以下のように行われる。以下の設計は、ＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光の出射光軸が、全て、対物レンズ１０８の光軸に平行かつ一致すると仮定して行われる。

（１）まず、有効径が最大であるＢＤ光に基づいて、レンズ面Ｒ１、Ｒ２の非球面形状が設定される。ここで、非球面形状は、ＢＤ光に対する開口数がＢＤに求められる開口数（ＮＡ＝０．８５）付近となり、且つ、ＢＤ光に対して正弦条件が守られるように設定される。正弦条件とは、光が対物レンズ１０８の光軸に対して斜めに入射する際に生じるコマ収差を抑制するための条件である。なお、ここでは、主として、３次コマ収差と５次コマ収差の合計が対象とされる（以下、同様）。

（２）次に、３波共通領域Ａ３に対して、ＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光のための回折構造Ｐ３の設定と、レンズ面Ｒ１における非球面形状の調整が行われる。このとき、ＢＤ光の所定次数の回折光（記録／再生に用られる光）がＢＤのための開口数（ＮＡ＝０．８５）
に対応する焦点位置Ｐｂに収束し、ＤＶＤ光の所定次数の回折光（記録／再生に用られる光）がＤＶＤのための開口数（ＮＡ＝０．６）に対応する焦点位置Ｐｄに収束し、且つ、ＣＤ光の所定次数の回折光（記録／再生に用られる光）がＣＤのための開口数（ＮＡ＝０．４５）に対応する焦点位置Ｐｃに収束するよう、回折構造Ｐ３のパターン（輪体のピッチおよび高さ）が調整される。また、各回折光が、それぞれ、焦点位置Ｐｂ、Ｐｄ、Ｐｃに収束するよう、３波共通領域Ａ３におけるレンズ面Ｒ１の非球面形状が修正される。さらに、ＢＤ光とＣＤ光に対して正弦条件が守られるように、回折構造Ｐ３のパターンとレンズ面Ｒ１の非球面形状が調整される。ＤＶＤ光に対しては、正弦条件は無視され、単に、焦点位置ＰｄにＤＶＤ光を収束させることのみを目的として、回折構造Ｐ３のパターンとレンズ面Ｒ１の非球面形状が調整される。以上の調整が、３波共通領域Ａ３に対して繰り返され、回折構造Ｐ３のパターンおよびレンズ面Ｒ１の非球面形状と、焦点位置Ｐｂ、Ｐｄ、Ｐｃが適宜微修正されながら、回折構造Ｐ３のパターンとレンズ面Ｒ１の非球面形状の望ましい解が求められる。

なお、ＣＤ光の波長はＢＤ光の波長の約２倍であるため、両レーザ光が所望の位置に収束し、且つ、両レーザ光に対して正弦条件が守られるように、回折構造Ｐ３のパターンとレンズ面Ｒ１の非球面形状を調整することは、比較的容易である。すなわち、このように波長が略整数倍の関係にある場合、ＢＤ光について行われた設計を微調整することによって、ＣＤ光を、正弦条件が守られるように焦点位置Ｐｃに収束させることができる。また、ＤＶＤ光については、正弦条件が考慮されないため、ＢＤ光とＣＤ光について行われた設計を調整することにより、ＤＶＤ光を焦点位置Ｐｄに収束させることができる。

（３）こうして３波共通領域Ａ３に対する設計が行われた後、２波共通領域Ａ２に対して、ＢＤ光、ＤＶＤ光のための回折構造Ｐ２の設定と、レンズ面Ｒ１における非球面形状の調整が行われる。このとき、回折構造Ｐ２のパターンと、レンズ面Ｒ１の非球面形状が、ＢＤ光の所定次数の回折光（記録／再生に用られる光）が上記の焦点位置Ｐｂに収束し、かつ、ＤＶＤ光の所定次数の回折光（記録／再生に用られる光）が上記の焦点位置Ｐｄに収束するよう、調整される。また、ＢＤ光に対する正弦条件が守られるように、回折構造Ｐ２のパターンとレンズ面Ｒ１の非球面形状が調整される。ＤＶＤ光に対しては、上記と同様、正弦条件は無視され、単に、焦点位置ＰｄにＤＶＤ光を収束させることのみを目的として、２波共通領域Ａ２に対する回折構造Ｐ２のパターンとレンズ面Ｒ１の非球面形状の調整が行われる。

（４）最後に、ＢＤ専用領域Ａ１に対して、ＢＤ光のための回折構造Ｐ１が設定される。このとき、回折構造Ｐ１は、ＢＤ光の所定次数の回折光（記録／再生に用られる光）が、焦点位置Ｐｂに収束するよう、パターンが設計される。このとき、適宜、ＢＤ光に対する正弦条件が満たされるよう、ＢＤ専用領域Ａ１におけるレンズ面Ｒ１の非球面形状の修正が行われる。これにより、対物レンズ１０８の設計が完了する。

以上の設計において、焦点位置Ｐｂに収束されるＢＤ光の回折次数は、必ずしも、領域Ａ１〜Ａ３において、同じである必要はなく、互いに異なっていても良い。また、焦点位置Ｐｄに収束されるＤＶＤ光の回折次数も、必ずしも、領域Ａ２、Ａ３において、同じである必要はなく、互いに異なっていても良い。

以上のように、対物レンズ１０８が、ＢＤ光とＣＤ光に対して正弦条件が守られるように設計されると、レーザ光が対物レンズ１０８の光軸に対して斜めに入射する際に生じるコマ収差は、ＢＤ光とＣＤ光に対するコマ収差が小さく、ＤＶＤ光に対するコマ収差が大きくなる。

なお、ＢＤ光とＣＤ光に対しては、上記のように正弦条件を守りながら、適宜、適した
設計を行うことができる。すなわち、ＢＤ光とＣＤ光に対しては、設計のバランスをとることができ、何れか一方をより最適化する設計が可能である。つまり、ＣＤ光の方をより最適化する設計が行われると、ＣＤ光に生じるコマ収差を最も小さくでき、ＢＤ光の方をより最適化する設計が行われると、ＢＤ光に生じるコマ収差を最も小さくできる。コマ収差（λｒｍｓ）は、波長λによって規格化されるため、たとえば、ＢＤ光に生じるコマ収差を１０ｍλｒｍｓ減少させると、ＣＤ光に生じるコマ収差は約５ｍλｒｍｓ（１０×４０５／７８５≒５）増加することになる。このように、ＣＤ光に対するコマ収差の増加量に対し、ＢＤ光に対するコマ収差の減少量が大きいため、所定のレンズ径の位置において、ＢＤ光に生じるコマ収差をＣＤ光に生じるコマ収差に割り振ることにより、上記のように正弦条件を守りながら、ＢＤ光に生じるコマ収差をＣＤ光に生じるコマ収差よりも小さくする設計が可能である。

したがって、上記のようにＢＤ光とＣＤ光に対して正弦条件を守るような設計が行われる場合、各光に生じるコマ収差の大小関係は、以下のように設定され得る。

（設計例１） ＤＶＤ光＞ＣＤ光＞ＢＤ光
（設計例２） ＤＶＤ光＞ＢＤ光＞ＣＤ光

なお、記録／再生に用いるＢＤ光（焦点位置Ｐｂに収束されるＢＤ光の回折光）の回折効率は、ＢＤ専用領域Ａ１が最も高く、３波長共通領域Ａ３が最も低い。すなわち、ＢＤ専用領域Ａ１は、ＢＤ光に特化した設計が可能であるため、記録／再生に用いるＢＤ光に対する回折効率を高く設定できる。これに対し、２波長共通領域Ａ２は、ＢＤ光とＤＶＤ光の２つのレーザ光が適正に収束するように設計されるため、両レーザ光の回折効率を高める必要があり、このため、記録／再生に用いるＢＤ光に対する回折効率が、ＢＤ専用領域Ａ１よりも低くなる。また、３波長共通領域Ａ３は、ＢＤ光、ＤＶＤ光およびＣＤ光の３つのレーザ光が適正に収束するように設計されるため、３つのレーザ光の回折効率を高める必要があり、このため、記録／再生に用いるＢＤ光に対する回折効率が、２波長共通領域Ａ２よりもさらに低くなる。同様に、記録／再生に用いるＤＶＤ光（焦点位置Ｐｄに収束されるＤＶＤ光の回折光）に対する回折効率は、２波長共通領域Ａ２の方が、３波長共通領域Ａ３よりも高い。

上記設計において、回折構造Ｐ２、Ｐ１は、２波長共通領域Ａ２およびＢＤ専用領域Ａ１に入射したＣＤ光が、回折構造Ｐ２、Ｐ１によって、焦点位置Ｐｃとは異なる方向に回折されるように設計される。されに、回折構造Ｐ１は、ＢＤ専用領域Ａ１に入射したＤＶＤ光が、回折構造Ｐ１によって、焦点位置Ｐｄとは異なる方向に回折されるよう設計される。

図３（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、回折構造Ｐ１〜Ｐ３のパターン例を示す図である。これらの図には、対物レンズ１０８の光軸を含む当該光軸に平行な面によって対物レンズ１０８を切断しときの回折構造Ｐ１〜Ｐ３のブレーズの形状が模式的に示されている。

回折構造Ｐ１は、上記のように、ＢＤ光の所定次数の回折光が焦点位置Ｐｂに収束し、且つ、ＢＤ光に対する正弦条件が守られるよう、ブレーズのピッチｐ１と高さｄ１が調整されている。また、回折構造Ｐ２は、上記のように、ＢＤ光、ＤＶＤ光の所定次数の回折光が、それぞれ、焦点位置Ｐｂ、Ｐｄに収束し、且つ、ＢＤ光に対する正弦条件が守られるよう、ブレーズのピッチｐ２と高さｄ２が調整されている。さらに、回折構造Ｐ３は、上記のように、ＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光の所定次数の回折光が、それぞれ、焦点位置Ｐｂ、Ｐｄ、Ｐｃに収束し、且つ、ＢＤ光、ＣＤ光に対する正弦条件が守られるよう、ブレーズのピッチｐ３と高さｄ３が調整されている。

＜光学系の調整＞
図４は、光学系の光軸Ｏｓとレーザ素子１０１ａ〜１０１ｃとの関係を模式的に示す図である。なお、図４では、便宜上、図１に示す光学系のうち、半導体レーザ１０１（レーザ素子１０１ａ〜１０１ｃ）と、コリメータレンズ１０５と、対物レンズ１０８のみが示されており、その他の光学部材は図示省略されている。

図４に示すように、半導体レーザ１０１は、ＤＶＤ光を出射するレーザ素子１０１ｂの出射光軸Ｏｄが光学系の光軸Ｏｓに平行かつ一致するように配置される。通常、光学系を構成する各光学部材（コリメータレンズ１０５等）は、各々の光軸が光学系の光軸Ｏｓに一致するように配置される。このため、ＤＶＤ光の出射光軸Ｏｄは、コリメータレンズ１０５等の光学部材の光軸に整合し、これらの光学部材によって曲げられることなく、対物レンズ１０８へと向かう。他方、対物レンズ１０８は、中立位置において、その光軸が光学系の光軸Ｏｓに一致するように配置される。したがって、対物レンズ１０８が中立位置にあるとき、ＤＶＤ光は、出射光軸Ｏｄが対物レンズ１０８の光軸に対して傾くことなく対物レンズ１０８の光軸に一致する状態で、対物レンズ１０８に入射する。すなわち、ＤＶＤ光は、対物レンズ１０８が中立位置からチルトしなければ、対物レンズ１０８の光軸に対して傾くことなく、対物レンズ１０８のレンズ面Ｒ１に入射する。

また、このようにＤＶＤ光の出射光軸Ｏｄが光学系の光軸Ｏｓに一致するように半導体レーザ１０１が配置されると、ＢＤ光とＣＤ光を出射するレーザ素子１０１ａ、１０１ｃの出射光軸Ｏｂ、Ｏｃは、それぞれ、光学系の光軸Ｏｓから、発光点間隔に応じた距離だけずれることになる。このため、ＢＤ光とＣＤ光の出射光軸Ｏｂ、Ｏｃは、コリメータレンズ１０５等によって曲げられ、その結果、ＢＤ光とＣＤ光は、それぞれ、出射光軸Ｏｂ、Ｏｃが対物レンズ１０８の光軸に対して傾くようにして、対物レンズ１０８に入射する。すなわち、ＤＶＤ光は、対物レンズ１０８の光軸に対し所定の角度（画角）だけ傾いた状態で、対物レンズ１０８のレンズ面Ｒ１に入射する。

しかしながら、上述のように、対物レンズ１０８は、ＢＤ光とＣＤ光に対して正弦条件が守られるように設計されているため、このようにＢＤ光とＣＤ光が所定の画角をもって対物レンズ１０８のレンズ面Ｒ１に入射しても、ＢＤ光とＣＤ光において、画角に基づくコマ収差の発生が抑制される。他方、対物レンズ１０８は、上記のように、ＤＶＤ光に対しては正弦条件が無視されて設計されてはいるが、上記のように、ＤＶＤ光は、半導体レーザ１０１の配置の調整により、対物レンズ１０８の光軸に対して傾くことなく対物レンズ１０８に入射するため、画角に基づくコマ収差の発生が抑制される。

したがって、上記のように対物レンズ１０８を設計した上で、図４のように、ＤＶＤ光の出射光軸Ｏｄが光学系の光軸Ｏｓに整合するよう半導体レーザ１０１を配置することにより、画角に基づくコマ収差の発生が、ＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光の全てについて抑制され、全てのレーザ光に対する画角特性が適正に維持される。

＜実施形態の効果＞
以上、本実施の形態によれば、以下の効果が奏される。

ＤＶＤ光を出射するレーザ素子１０１ｂの出射光軸Ｏｄが光学系の光軸Ｏｓに整合するよう光学系と半導体レーザ１０１の配置が調整されているため、対物レンズ１０８の光軸に対するＤＶＤ光の傾きが抑制される。このため、ＤＶＤ光に対する画角に基づくコマ収差がＢＤ光、ＣＤ光に比べて大きくなるように対物レンズ１０８が設計されても、ＤＶＤ光に対するコマ収差の発生が抑制され、ＤＶＤ光に対する画角特性が適正に維持される。

また、上記のように対物レンズ１０８の設計によらずとも、ＤＶＤ光に対する画角特性
が適正に維持されるため、上記のように、主としてＢＤ光とＣＤ光の画角特性（正弦条件）を考慮して、対物レンズ１０８を設計することができ、これら２種類のレーザ光を対象に、対物レンズ１０８を容易に設計することができる。ここで、ＣＤ光の波長はＢＤ光の波長の約２倍であるため、両レーザ光の画角特性（正弦条件）が良好となるように、両レーザ光のための回折構造とレンズ面Ｒ１の非球面形状を容易に調整することができ、対物レンズ１０８の設計を簡便かつ効率的に行うことができる。

＜変更例＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら制限されるものではなく、また、本発明の実施の形態も上記の他に種々の変更が可能である。

たとえば、上記実施の形態では、レーザ素子１０１ａ、１０１ｃがレーザ素子１０１ｂを挟むように、レーザ素子１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃが半導体レーザ１０１に配置されたが、図５（ａ）に示すように、ＤＶＤ光を出射するレーザ素子１０１ｂが他の２つのレーザ素子１０１ａ、１０１ｃに挟まれないようにレーザ素子１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃが半導体レーザ１０１に配置されても良い。この場合、図５（ｂ）に示すように、ＤＶＤ光の出射光軸Ｏｄが対物レンズ１０８の光軸に整合される。

この変更例では、上記実施の形態に比べて、光学系の光軸Ｏｓに対するＢＤ光の出射光軸Ｏｂのずれ量が大きくなるため、コリメータレンズ１０５等によって出射光軸Ｏｂが大きく曲げられ、対物レンズ１０８に対するＢＤ光の画角が大きくなる。このため、本変更例は、上記実施の形態よりも、ＢＤ光に対する画角特性が劣化し易い。したがって、この点を考慮すると、上記実施の形態のように、レーザ素子１０１ａ、１０１ｃがレーザ素子１０１ｂを挟むように、レーザ素子１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃが半導体レーザ１０１に配置されるのが望ましい。なお、図５（ａ）のようにレーザ素子１０１ａ〜１０１ｃが配置される場合、ＢＤ光に対する画角特性が劣化し易いため、上記設計例１のように、ＣＤ光に生じるコマ収差よりもＢＤ光に生じるコマ収差の方が小さくなるよう、対物レンズ１０９が設計されると良い。

また、上記実施の形態では、レーザ素子１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃが直線状に並ぶよう、レーザ素子１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃが半導体レーザ１０１に配置されたが、図５（ｂ）のように、ＢＤ光を出射するレーザ素子１０１ａが、ＤＶＤ光とＣＤ光を出射するレーザ素子１０１ｂ、１０１ｃに重なるように、レーザ素子１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃが半導体レーザ１０１に配置されても良い。この場合も、上記実施の形態と同様、ＤＶＤ光の出射光軸Ｏｄが対物レンズ１０８の光軸に整合される。なお、この場合、図５（ｂ）のように、ＢＤ光の発光点がＤＶＤ光の発光点の真上に位置付けられるよう、レーザ素子１０１ａを配置するのが望ましい。こうすると、ＢＤ光とＤＶＤ光の発光点間隔ｗ４を最小とすることができ、ＤＶＤ光の出射光軸Ｏｄを光学系の光軸Ｏｓに整合させた場合に、光学系の光軸Ｏｓに対するＢＤ光の出射光軸Ｏｂのずれを抑制することができる。

さらに、上記実施の形態では、回折構造Ｐ１〜Ｐ３のパターン例が図３（ａ）〜（ｃ）に例示されたが、回折構造Ｐ１〜Ｐ３のパターン例はこれに限定されるものではなく、ＢＤ光、ＤＶＤ光およびＣＤ光をそれぞれ対応する焦点位置Ｐｂ、Ｐｄ、Ｐｃに収束でき、且つ、画角に基づくコマ収差がＤＶＤ光よりもＢＤ光とＣＤ光の方が小さくなるようなパターンであれば、どのようなパターンであっても良い。なお、各領域のパターンは、レンズ面Ｒ１における回折構造Ｐ１〜Ｐ３の形成を簡易かつ精度良く行えるよう、輪体の数がなるべく少なくなるように設定されるのが望ましい。

この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。

１０１ … 半導体レーザ
１０１ａ … レーザ素子（第１のレーザ光源）
１０１ｂ … レーザ素子（第２のレーザ光源）
１０１ｃ … レーザ素子（第３のレーザ光源）
１０５ … コリメータレンズ（光学系）
１０８ … 対物レンズ
Ｐ１〜Ｐ３ … 回折構造

Claims (6)

1. ＢＤ用のレーザ光を出射する第１のレーザ光源、ＤＶＤ用のレーザ光を出射する第２のレーザ光源およびＣＤ用のレーザ光を出射する第３のレーザ光源を同一パッケージ内に収容するとともに、前記第１、第２および第３のレーザ光源から同一方向に前記各レーザ光を出射する半導体レーザと、
   前記各レーザ光が入射するとともに前記各レーザ光をそれぞれ対応するディスクに収束させるための回折構造を有する対物レンズと、
   前記半導体レーザから出射された前記各レーザ光を前記対物レンズに導く光学系と、を備え、
   前記第２のレーザ光源の出射光軸が前記光学系の光軸に整合するように、前記光学系と前記半導体レーザの配置が調整されている、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 請求項１に記載の光ピックアップ装置において、
   前記対物レンズは、所定の画角で前記ＣＤ用、ＤＶＤ用およびＢＤ用のレーザ光が前記対物レンズに入射する場合、前記ＣＤ用のレーザ光と前記ＢＤ用のレーザ光に生じるコマ収差が前記ＤＶＤ用のレーザ光に生じるコマ収差よりも小さくなるように設計されている、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
3. 請求項１または２に記載の光ピックアップ装置において、
   前記第１の光源と前記第３の光源が前記第２の光源を挟むように、前記第１、第２および第３のレーザ光源が配置されている、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
4. 請求項１ないし３の何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２および第３の光源が直線状に並ぶように、前記第１、第２および第３のレーザ光源が配置されている、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
5. 請求項１ないし４の何れか一項に記載の光ピックアップ装置において、
   前記対物レンズは、所定の画角で前記ＣＤ用、ＤＶＤ用およびＢＤ用のレーザ光が前記対物レンズに入射する場合に、前記ＣＤ用のレーザ光に生じるコマ収差が最小となり、前記ＤＶＤ用のレーザ光に生じるコマ収差が最大となるよう設計されている、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
6. 請求項１ないし４の何れか一項に記載の光ピックアップ装置において、
   前記対物レンズは、所定の画角で前記ＣＤ用、ＤＶＤ用およびＢＤ用のレーザ光が前記対物レンズに入射する場合に、前記ＢＤ用のレーザ光に生じるコマ収差が最小となり、前記ＤＶＤ用のレーザ光に生じるコマ収差が最大となるよう設計されている、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。

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