JP3775011B2 - Optical pickup device - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透明基板の厚さが異なる複数の光情報記録媒体を、１つの集光光学系で記録及び／又は再生（記録／再生）することができる光ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、短波長赤色半導体レーザ実用化に伴い、従来の光情報記録媒体（光ディスクともいう）であるＣＤ（コンパクトディスク）と同程度の大きさで大容量化させた高密度の光情報記録媒体であるＤＶＤ（デジタルビデオディスク、あるいは、デジタルバーサタイトディスクともいう）の開発が進んできている。このＤＶＤでは、６３５ｎｍの短波長半導体レーザを使用したときの対物レンズの光ディスク側の開口数ＮＡを０．６としている。なお、ＤＶＤは、トラックピッチ０．７４μｍ、最短ピット長０．４μｍであり、ＣＤのトラックピッチ１．６μｍ、最短ピット長０．８３μｍに対して半分以下に高密度化されている。また、上述したＣＤ、ＤＶＤの他に、種々の規格の光ディスク、例えば、ＣＤ−Ｒ（追記型コンパクトディスク）、ＬＤ（レーザディスク）、ＭＤ（ミニディスク）、ＭＯ（光磁気ディスク）なども商品化されて普及している。表１に種々の光ディスクの透明基板の厚さと、必要開口数を示す。
【０００３】
【表１】
なお、ＣＤ−Ｒについては光源波長λ＝７８０（ｎｍ）である必要があるが、他の光ディスクにおいては、表１に記載した光源波長以外の波長の光源を使用することができ、この場合、使用する光源波長λに応じて必要開口数ＮＡがかわる。例えば、ＣＤの場合は必要開口数ＮＡ＝λ（μｍ）／１．７３、ＤＶＤの場合は必要開口数ＮＡ＝λ（μｍ）／１．０６で近似される。
【０００５】
このように、市場にはサイズ、基板厚、記録密度、使用波長などが種々異なる様々な光ディスクが存在する時代となっており、様々な光ディスクに対応できる光ピックアップ装置が提案されている。
【０００６】
その１つとして、異なる光ディスクそれぞれに対応した集光光学系を備え、再生する光ディスクにより集光光学系を切り替える光ピックアップ装置が提案されている。しかしながら、この光ピックアップ装置では、集光光学系が複数必要となりコスト高を招くばかりでなく、集光光学系を切り替えるための駆動機構が必要となり装置が複雑化し、その切り替え精度も要求され、好ましくない。
【０００７】
そこで、１つの集光光学系を用いて、複数の光ディスクを再生する光ピックアップ装置が種々提案されている。
【０００８】
その１つとして、特開平９−１８４９７５号公報には、対物レンズに光軸と同心状のわずかながらの段差を設けるた光ピックアップ装置が提案されている。このピックアップ装置においては、光源から出射した光束を段差より光軸側の第１領域と外側の第３領域との２つの領域に分け、ＣＤの記録／再生には第１領域を、ＤＶＤの記録／再生には第１領域及び第３領域を通過する光束によって行うことにより、１つの集光光学系を用いてＤＶＤとＣＤの２つの光ディスクを記録／再生しようとするものである（以下、この集光光学系を２領域集光光学系といい、対物レンズに適用した場合この対物レンズを２領域対物レンズという）。
【０００９】
また、「Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ ｏｐｔｉｃａｌ ｍｅｍｏｒｙ ａｎｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｄａｔａ ｓｔｏｒａｇｅ １９９６」での講演番号ＯＦＡ３−１では、対物レンズに光軸と同心状の遮蔽リングを設けた光ピックアップ装置が提案されている。このピックアップ装置においては、光源から出射した光束を遮蔽リングより光軸側の第１領域と、遮蔽リングによる遮蔽領域と、遮蔽リングより外側の第３領域との３つの領域に分け、ＣＤの記録／再生には光軸近傍の第１領域を、ＤＶＤの記録／再生には第１領域及び第３領域を通過する光束によって行うことにより、１つの集光光学系を用いてＤＶＤとＣＤの２つの光ディスクを記録／再生しようとするものである（以下、この集光光学系を遮蔽集光光学系といい、対物レンズに適用した場合この対物レンズを遮蔽対物レンズという）。
【００１０】
この２領域集光光学系や遮蔽集光光学系を搭載した光ピックアップ装置は、段差若しくは遮蔽リングにより波面収差（球面収差）を不連続にして、ＣＤの記録／再生時においてＤＶＤの透明基板の厚さとＣＤの透明基板の厚さの差により発生する球面収差が原因となるフレアの影響を減じようとするものである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
これら光ピックアップ装置においては、短波長（λ＝６３５ｎｍ）の１つの光源を用いているため、ＣＤの再生時における必要開口数がＮＡ＝０．３６７程度と小さい開口数でよいため回折限界性能を満たすことができ、ＤＶＤ及びＣＤを再生することができる。ここで、ＣＤの代わりに、ＣＤ−Ｒに対応させるための２光源化しようとすると、ＣＤ−Ｒの再生時における必要開口数ＮＡ＝０．４５が必要となり、ＬＤなどに対応させるときと同様に、高ＮＡ化が必要となる。
【００１２】
しかしながら、２領域集光光学系においては、高ＮＡ化に対応させるためには、設計基板厚を厚くして段差の位置を高ＮＡの領域に移動する必要があるが、この場合、ＤＶＤを再生するときにスポット形状が悪化し、ＤＶＤを再生することができなくなる。また、遮蔽集光光学系においては、開口数ＮＡ＝０．３６７で回折限界性能をかろうじて満足するので、これ以上遮蔽リングの位置を高ＮＡの領域に移動させると回折限界性能を満たすことができず、再生できない。
【００１３】
そこで、本発明は、１つの集光光学系で透明基板の厚さが異なる複数の光情報記録媒体を記録／再生することができるとともに、高ＮＡ化に対応できる光ピックアップ装置を提供することを課題とする。
【００１４】
ところで、本発明者らは、このようなことを勘案して、特願平９−１９７０７６号において対物レンズを光軸と同心状に少なくとも２つの段差を設けた光ピックアップ装置を提案している。このピックアップ装置においては、光源から出射した光束を光軸近傍の第１領域と、第１領域より外側の第２領域と、第２領域より外側の第３領域との３つの領域に分け、第２光ディスクの記録／再生には光軸近傍の第１領域及び第２領域を、第１光ディスクの記録／再生には第１領域及び第３領域を通過する光束によって行うことにより、１つの集光光学系を用いて複数の光ディスクを記録／再生する（以下、この集光光学系を３領域集光光学系といい、対物レンズに適用した場合この対物レンズを３領域対物レンズという）。しかしながら、このような光ピックアップ装置において、高ＮＡの第２光ディスクに対応させようとすると、第１光ディスクの記録／再生時における光量損失が大きくなってしまうという問題が生じた。
【００１５】
そこで、本発明は、高ＮＡの第２光ディスクに対応させても、第１光ディスクの記録／再生時をも良好に行うことを、さらなる課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
（１） 波長λ１（ｎｍ）の光束を出射する第１光源と、波長λ２（ｎｍ）（λ２＞λ１）の光束を出射する第２光源と、少なくとも一つの光学面に、光軸に対して略同心円状の第１領域及び前記第１領域の外側の第３領域とを有する対物レンズを含む集光光学系とを有し、透明基板の厚さｔ１の第１光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時には、前記第１光源から出射した波長λ１の光束を、前記集光光学系で前記厚さｔ１の透明基板を介して前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光させ、透明基板の厚さｔ２（ｔ２＞ｔ１）の第２光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時には、第２光源から出射した波長λ２（ｎｍ）（λ２＞λ１）の光束を、前記集光光学系で厚さｔ２の透明基板を介して前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光させる光ピックアップ装置において、前記第１光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行う際には、前記第１光源から出射し前記第１領域及び前記第３領域を通過する光束により、前記第１光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行い、前記第２光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行う際には、前記第２光源から出射し前記第１領域を通過する光束により、前記第２光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行うとともに、前記第１光情報記録媒体の情報の記録又は再生時における前記対物レンズの光情報記録媒体側から見た倍率ｍ１より、前記第２光情報記録媒体の情報の記録又は再生時における前記対物レンズの光情報記録媒体側からみた倍率ｍ２の方が、小さいことを特徴とする光ピックアップ装置。
【００１７】
（２） 前記対物レンズは、前記第２光源から出射した光束の波面を不連続にする光軸と略同心のレンズ面分割部を、前記第１領域及び前記第３領域の間に少なくとも１つ有することを特徴とする（１）に記載の光ピックアップ装置。
【００１８】
（３） 前記第１光情報記録媒体の情報の記録又は再生時において、前記第１光源から出射される光束のうち、前記第１領域及び前記第３領域を通過する光束によって、前記第１光情報記録媒体の情報記録面上に形成されるビームスポットの波面収差が０．０５λ１（ｒｍｓ）以下であり、前記第２光情報記録媒体の情報の記録又は再生時において、前記第２光源から出射される光束のうち、前記第１領域を通過する光束によって、前記第１光情報記録媒体の情報記録面上に形成されるビームスポットの波面収差が０．０７λ２（ｒｍｓ）以下であることを特徴とする（２）に記載の光ピックアップ装置。
【００１９】
（４） 波長λ１（ｎｍ）の光束を出射する第１光源と、波長λ２（ｎｍ）（λ２＞λ１）の光束を出射する第２光源と、少なくとも一つの光学面に、光軸に対して略同心円状の第１領域と、前記第１領域の外側の第２領域と、前記第２領域の外側の第３領域とを有する対物レンズを含む集光光学系とを有し、透明基板の厚さｔ１の第１光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時には、前記第１光源から出射した波長λ１の光束を、前記集光光学系で前記厚さｔ１の透明基板を介して前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光させ、透明基板の厚さｔ２（ｔ２＞ｔ１）の第２光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時には、第２光源から出射した波長λ２（ｎｍ）（λ２＞λ１）の光束を、前記集光光学系で厚さｔ２の透明基板を介して前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光させる光ピックアップ装置において、前記第１光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行う際には、前記第１光源から出射し前記第１領域及び前記第３領域を通過する光束により、前記第１光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行い、前記第２光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行う際には、前記第２光源から出射し前記第１領域及び前記第２領域を通過する光束により、前記第２光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行うとともに、前記第１光情報記録媒体の情報の記録又は再生時における前記対物レンズの前記光情報媒体側から見た倍率ｍ１より、前記第２光情報記録媒体の情報の記録又は再生時における前記対物レンズの光情報記録媒体側からみた倍率ｍ２の方が、小さいことを特徴とする光ピックアップ装置。
【００２０】
（５） 波長λ１（ｎｍ）の光束を出射する第１光源と、波長λ２（ｎｍ）（λ２＞λ１）の光束を出射する第２光源と、少なくとも一つの光学面に、光軸に対して略同心円状の第１領域と、前記第１領域の外側の第２領域と、前記第２領域の外側の第３領域とを有する対物レンズを含む集光光学系とを有し、透明基板の厚さｔ１の第１光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時には、前記第１光源から出射した波長λ１の光束を、前記集光光学系で前記厚さｔ１の透明基板を介して前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光させ、透明基板の厚さｔ２（ｔ２＞ｔ１）の第２光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時には、前記第２光源から出射した波長λ２（ｎｍ）（λ２＞λ１）の光束を、前記集光光学系で厚さｔ２の透明基板を介して前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光させる光ピックアップ装置において、前記第１光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行う際には、前記第１光源から出射し前記第１領域及び前記第３領域を通過する光束により、前記第１光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行い、前記第２光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行う際には、前記第２光源から出射し前記第１領域を通過する光束により、前記第２光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行い前記第２領域が、遮蔽構造であるとともに、前記第１光情報記録媒体の情報の記録又は再生時における前記対物レンズの光情報記録媒体側から見た倍率ｍ１より、前記第２光情報記録媒体の情報の記録又は再生時における前記対物レンズの光情報記録媒体側からみた倍率ｍ２の方が、小さいことを特徴とする光ピックアップ装置。
【００２１】
（６） 前記対物レンズは、前記第２光源から出射した光束の波面を不連続にする光軸と略同心のレンズ面分割部を少なくとも２つ有し、 前記第２領域が、前記少なくとも２つのレンズ面分割部の間の領域であることを特徴とする（４）または（５）に記載の光ピックアップ装置。
【００２２】
（７） 前記倍率ｍ２は、前記第１光情報記録媒体の透明基板の厚さｔ１と前記第２光情報記録媒体の透明基板の厚さｔ２との差により生じる球面収差を補正する方向の倍率であることを特徴とする（１）〜（６）の何れか１つに記載の光ピックアップ装置。
【００２３】
（８） 前記集光光学系は、前記第１光源及び前記第２光源からの光束の発散度を変更する発散度変更光学素子を有し、前記発散度変更光学素子と前記第２光源との光路が前記発散度変更素子と前記第１光源との光路より短くなるように、前記第１光源及び前記第２光源を配置することを特徴とする（１）〜（７）のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置。
【００２４】
（９） 前記第１光源又は前記発散度変更光学素子を光軸方向に移動させることを特徴とする（８）に記載の光ピックアップ装置。
【００２５】
（１０） 前記倍率ｍ１と前記倍率ｍ２は、
−０．０５＜ｍ２−ｍ１＜−０．００５
を満足することを特徴とする（１）〜（９）のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置。
【００２６】
（１１） 前記集光光学系は、前記第１光源及び前記第２光源からの光束の発散度を変更する発散度変更光学素子を有し、 前記第１光源から出射した光束及び前記第２光源から出射した光束は、発散度変更光学素子を通過した後、前記第１領域及び前記第３領域を通過することを特徴とする（１）〜（１０）のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置。
（１２） 前記第２光情報記録媒体の記録又は再生を行う際には、前記第２光源から出射した光束のうち、前記第３領域を通過した光束はフレアとなることを特徴とする（１）〜（１１）のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置。
【００２７】
【発明の実施の形態】
まず、実施の形態を説明する前に、図１に基づき、光情報記録媒体（以下、光ディスク）について説明する。光ピックアップ装置１０は、光情報記録媒体（以下、光ディスクともいう）２０、２０′として透明基板２１、２１′の厚さの異なる複数の光ディスク２０、２０′の情報記録面２２、２２′上に情報を記録又は情報記録面２２、２２′上の情報を再生（光ディスク２０、２０′の情報の記録又は再生、光ディスク２０、２０′の記録／再生ともいう）することができるものである。この複数の光ディスク２０、２０′として、透明基板２１の厚さｔ１の第１光ディスク２０と、第１光ディスクの透明基板２１の厚さｔ１とは異なる厚さｔ２の第２光ディスク２０′として説明する。また、第１光ディスク２０を記録／再生するために必要な集光光学系（後述する）の光ディスク側の必要開口数をＮＡ１とし、第２光ディスク２０′を記録／再生するために必要な集光光学系の光ディスク側の必要開口数をＮＡ２とする（以下の説明では、第１光ディスク２０は、第２光ディスク２０′より高密度の情報記録媒体であるので、ＮＡ１＞ＮＡ２である）。
【００２８】
なお、以下の説明中で、ＤＶＤ（含ＤＶＤ−ＲＡＭ）とは第１光ディスク２０を指しており、この場合、透明基板の厚さｔ１＝０．６ｍｍであり（ＤＶＤには片面タイプと両面タイプがあるが、両者とも情報記録面の両側に厚さｔ１の透明基板が張り合わせられているので、ＤＶＤ自体は厚さ１．２ｍｍである）、ＣＤ（含ＣＤ−Ｒであるが、ＬＤ、ＭＤ、ＭＯなどでもよい）とは第２光ディスク２０′を指しており、この場合、ｔ２＝１．２ｍｍ（但し、ＬＤの場合ｔ２＝１．２５ｍｍである）であり、ｔ１＜ｔ２である。
【００２９】
まず、光ピックアップ装置１０の概略について説明する。図１は光ピックアップ装置１０の概略構成図である。なお、図１においては、光軸を境として上側に第１光ディスク２０としてＤＶＤを、下側に第２光ディスク２０′としてＣＤを表している。また、光ピックアップ装置１０においては、光ディスク２０、２０′は、対物レンズ１６（後段において詳述する）と情報記録面２２、２２′との間に透明基板２１が存在するように、トレイ（図示せず）に載せられる。
【００３０】
本実施の形態の光ピックアップ装置１０では、光源として第１光源である第１半導体レーザ１１（波長λ１＝６３５ｎｍ）と第２光源である第２半導体レーザ１２（波長λ２＝７８０ｎｍ）とを有している。なお、第１半導体レーザ１１としては６１０ｎｍ〜６７０ｎｍの間の発信波長をを有するものが、第２半導体レーザ１２としては７４０ｎｍ〜８７０ｎｍの間の発信波長を有するものが使用できる。この第１半導体レーザ１１は第１光ディスク２０の記録／再生する際に使用される光源であり、第２半導体レーザ１２は第２光ディスク２０′の記録／再生する際に使用される光源である。なお、この第１半導体レーザ１１と第２半導体レーザ１２との配置について、後段において詳述する。また、図１においては、第１半導体レーザ１１から出射した光束のうち絞り１７（後述）で絞られた最外光線を２点鎖線で、第２半導体レーザ１２から出射した光束のうち絞り１７で絞られた最外光線を１点鎖線で示している。
【００３１】
合成手段としてのダイクロイックプリズム１９は、第１半導体レーザ１１から出射された光束と第２半導体レーザ１２から出射された光束とを合成することが可能な手段である。このダイクロイックプリズム１９は、第１半導体レーザ１１から出射された光束、あるいは、第２半導体レーザ１２から出射された光束を、後述する１つの集光光学系を介して、それぞれ第１光ディスク２０あるいは第２光ディスク２０′に集光させるために、光軸上での光路を同一（ほぼ同一でもよい）となす手段である。また、このダイクロイックプリズム１９は、第１半導体レーザ１１から出射し第１光ディスク２０の情報記録面から反射した光束と、第２半導体レーザ１２から出射し第２光ディスク２０′の情報記録面から反射した光束とを、それぞれ、後述する第１光検出手段３１、第２光検出手段３２へと導く手段でもある。なお、本実施の形態においては、第１光ディスク２０と第２光ディスク２０′とを排他的に記録／再生するために、ダイクロイックプリズム１９によって第１半導体レーザ１１から出射された光束と第２半導体レーザ１２から出射された光束とが実際に合成されることはない。
【００３２】
集光光学系は、光源（第１半導体レーザ１１あるいは第２半導体レーザ１２）から出射された光束を、光ディスク２０、２０′の透明基板２１、２１′を介して、情報記録面２２、２２′上に集光させ、スポットを形成させる手段である。この集光光学系は、第１半導体レーザ１１及び第２半導体レーザ１２から出射された光束の発散度を変更する発散度変更光学素子であるカップリングレンズ１３と、カップリングレンズ１３により発散度が変更された光束を光ディスク２０の情報記録面２２上に集光させる対物光学素子である対物レンズ１６とを有している。より詳細には、本実施の形態では、カップリングレンズ１３としては、第１半導体レーザ１１から出射された光束に対しては平行光（略平行でもよい）に変換するコリメータレンズを用いている。
【００３３】
本実施の形態では、このように、１つの集光光学系を用いて複数の光ディスクの記録／再生を行わせるので、光ピックアップ装置１０を低コストかつ簡単な構造で実現させることができる。
【００３４】
なお、第１半導体レーザ１１から出射された光束に対して、本実施の形態では、集光光学系としてカップリングレンズ１３（コリメータレンズ）と対物レンズ１６とを用いた、所謂無限系の集光光学系であるが、カップリングレンズ１３がなく光源からの発散光を直接集光させる対物レンズ１６のみ、所謂有限系の集光光学系であってもよい。さらに、集光光学系として、カップリングレンズ１３により第１半導体レーザ１１から出射された光束を平行光に発散度を変換するのではなく、第１半導体レーザ１１からの発散光の発散度合を減じるカップリングレンズ又は第１半導体レーザ１１からの光束を収れん光に変更するカップリングレンズと、このカップリングレンズを介した光束を集光させる対物レンズとを有する、いわゆる準有限系の集光光学系であってもよい。
【００３５】
また、集光光学系内には、光束を開口数ＮＡ１に相当する開口数に制限する絞り１７が設けられている。本実施の形態において絞り１７は、第１半導体レーザ１１から出射した光束を開口数ＮＡ１に相当する開口数に制限するよう開口数を固定している。すなわち、第２光ディスク２０′の記録／再生時であっても絞り１７によって制限される開口数はＮＡ１に相当する開口数であり、このため、絞り１７の開口数を可変とする余分な機構を必要とせず、低コスト化を実現できる。しかしながら、第２光ディスク２０′の記録／再生時には第２半導体レーザ１２から出射される光束を開口数ＮＡ２に相当する開口数に制限するよう、絞り１７の開口数を可変としてもよい。
【００３６】
変更手段であるビームスプリッタ２５、２６は、情報記録面上から反射した光束の光路を、光源（それぞれ第１半導体レーザ１１、第２半導体レーザ１２）から出射した光束の光路とは異なる光路に変更する手段である。すなわち、ビームスプリッタ２５、２６は、ビームスプリッタ２５、２６と光ディスクとの間で、光源（第１半導体レーザ１１、第２半導体レーザ１２）から出射した光束の光路と光ディスクの情報記録面上から反射した光束の光路とを同じにさせる手段である。ビームスプリッタ２５は、第１半導体レーザ１１から出射した光束の光路は変更せずに、第１光ディスク２０の情報記録面２２上から反射した光束の光路を後述する光検出手段３１へと導くように変更している。また、ビームスプリッタ２６は平行平面板（ハーフミラー）で構成し、第２半導体レーザ１２から出射した光束の光路は第２光ディスク２０′へ導くように変更し、第２光ディスク２０′の情報記録面２２′上から反射した光束の光路を変更せずに後述する光検出手段３２へと導く。なお、このビームスプリッタ２５、２６においては、変更する光路を本実施の形態のようにするのではなく、いずれか一方を変更あるいは両方を変更してもよい。
【００３７】
光検出手段３１、３２は、それぞれ、ビームスプリッタ２５、２６を介して、光ディスク２０、２０′の情報記録面２２、２２′上から反射した光束を検出する手段である。この光検出手段３１、３２により、情報記録面２２、２２′上から反射した光束の光量分布変化を検出して、図示しない演算回路によってフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、再生信号（情報）の読み取りがなされる。
【００３８】
なお、本実施の形態では、フォーカスエラー信号は非点収差法を用いて行うために、光検出手段３１、３２の前に、非点収差発生素子（本実施の形態では、非点収差発生素子２７はシリンドリカルレンズで構成し、また、ビームスプリッタ２６が非点収差発生素子を兼用している）を配置しているが、フォーカスエラー信号は、非点収差法ではなく、ナイフエッジ法（含、フーコー法）、位相差検出（ＤＰＤ）法、スポットサイズディテクション（ＳＳＤ）法、など種々の公知の方法により検出することができる。また、トラッキングエラー信号の検出に関しても、３ビーム法、位相差検出（ＤＰＤ）法、プッシュブル法、ウォブリング法など種々の公知の方法により検出することができる。
【００３９】
２次元アクチュエータ１５は、対物レンズ１６を移動させる手段であり、上述の演算回路により得られたフォーカスエラー信号に基づいて対物レンズ１６を所定の位置に移動（合焦追随）させるフォーカシング制御用と、トラックエラー信号に基づいて対物レンズ１６を所定の位置に移動（トラック追随）させるトラッキング制御用とがある。
【００４０】
次に、このような、光ピックアップ装置１０において、第１光ディスク２０を記録／再生する場合について概略を説明する。
【００４１】
第１半導体レーザ１１から出射した光束（図１において２点鎖線で示す）は、ビームスプリッタ２５を透過して、ダイクロイックプリズム１９によって光路を集光光学系の方へ曲げられ、集光光学系に入射する。第１半導体レーザ１１から出射し集光光学系に入射した光束は、カップリングレンズ１３によって、その発散度を変更され、すなわち、本実施の形態では平行光束に変更される。カップリングレンズ１３によって平行に発散度が変更された光束は、絞り１７によって絞られ、対物レンズ１６によって第１光ディスク２０の透明基板２１を介して情報記録面２２上に集光される。そして、第１光ディスク２０に記録する場合は、この集光されたビームスポットによって記録がなされる。
【００４２】
そして、情報記録面２２で反射した光束は、再び集光光学系（対物レンズ１６、カップリングレンズ１３）を透過して、ダイクロイックプリズム１９、ビームスプリッタ２５で光路が変更され、シリンドリカルレンズ２７によって非点収差が付与され、光検出手段３１に入射する。そして、第１光ディスク２０を再生する場合は、光検出手段３１から出力される信号を用いて第１光ディスク２０に記録された情報の再生信号が得られる。また、光検出手段３１上でのスポット形状変化による光量分布変化を検出して、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号を得る。第１半導体レーザ１１から出射した光束が第１光ディスク２０の情報記録面２２上に結像するように、得られたフォーカスエラー信号に基づいて、２次元アクチュエータ（フォーカシング制御用）１５によって対物レンズ１６を移動させる。また、第１半導体レーザ１１から出射した光束が第１光ディスク２０の所定のトラックに結像するように、得られたトラッキングエラー信号に基づいて、２次元アクチュエータ（トラッキング制御用）１５によって対物レンズ１６を移動させる。
【００４３】
このようにして、第１光ディスク２０の情報記録面２２上に情報を記録又は第１光ディスク２０の情報記録面２２上の情報を再生する。
【００４４】
同様に、第２光ディスク２０′を記録／再生する場合は、第２半導体レーザ１２から出射した光束（図１において１点鎖線で示す）は、平行平面板２６によって光路を曲げられ、ダイクロイックプリズム１９、カップリングレンズ１３、（絞り１７によって絞られ）、対物レンズ１６を透過して、第２光ディスク２０′の透明基板２１′を介して情報記録面２２′上に集光される。そして、情報記録面２２′で反射した光束は、再び集光光学系（対物レンズ１６、カップリングレンズ１３）、ダイクロイックプリズム１９を透過して、平行平面板２６によって非点収差が付与され、光検出手段３２に入射する。そして、光検出手段３２から出力される信号を用いて、再生信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号を得る。第２半導体レーザ１２から出射した光束が第２光ディスク２０′の情報記録面２２′上に結像するように、得られたフォーカスエラー信号に基づいて、２次元アクチュエータ（フォーカシング制御用）１５によって対物レンズ１６を移動させる。また、第２半導体レーザ１２から出射した光束が第２光ディスクの所定のトラックに結像するように、得られたトラッキングエラー信号に基づいて、２次元アクチュエータ（トラッキング制御用）１５によって対物レンズ１６を移動させる。
【００４５】
このようにして、第２光ディスク２０′の情報記録面２２′上に情報を記録又は第２光ディスク２０′の情報記録面２２′上の情報を再生する。なお、図においては、対物レンズ１６の光ディスク側の屈折面Ｓ２と光ディスク表面との間隔（所謂、ワーキングディスタンス）を第１光ディスク２０と第２光ディスク２０′ともに同じ距離として記載しているが、後述する実施例からも明らかなように、第１光ディスク２０と第２光ディスク２０′ではその距離が異なり、これは２次元アクチュエータ（フォーカシング制御用）１５によって移動させられる。したがって、２次元アクチュエータ（フォーカシング制御用）１５は、両光ディスクのフォーカシングを行えるような作動距離を有するものを使用する。
【００４６】
次に、集光光学系について説明する。集光光学系は、光源１１、１２から出射した光束を、光軸に対して垂直な方向に少なくとも２つの領域に分割するように構成している（後段において具体例でもって詳述する）。そのため、集光光学系に、光軸と略同心状のレンズ面分割部を設け、これにより波面収差を不連続（離れるだけでなく、屈曲などでもよい）にしている。このように、波面収差を不連続に設けることにより、開口制限効果（絞り効果）が得られ、第１光ディスク２０の記録／再生時と第２光ディスク２０′の記録／再生時とで、絞り１７により制限する開口数を変える必要がなく、低コスト化を実現できる。
【００４７】
ここで、以下の説明において、このレンズ面分割部を１つ設けた場合（２領域集光光学系）においてはレンズ面分割部より光軸側を第１領域、外側を第３領域とし、このレンズ面分割部に相当する集光光学系の光ディスク側の開口数をＮＡ３とする。また、レンズ面分割部を２つ設けた場合においては、光軸側のレンズ面分割部より光軸側を第１領域、２つのレンズ面分割部の間を第２領域、外側のレンズ面分割部より外側の領域を第３領域とし、この２つのレンズ面分割部のうち光軸側のレンズ分割部に相当する集光光学系の光ディスク側の開口数をＮＡ３とし、外側のレンズ分割部に相当する集光光学系の光ディスク側の開口数をＮＡ４とする。なお、レンズ面分割部を２つ設けた場合においては、第２領域を遮蔽構造（光源からの光を吸収、散乱、反射などさせて遮蔽（要は、この部分に対応する光束が光検出器３２に達しないように）する構造）としてもよい（この場合が遮蔽集光光学系であり、遮蔽構造としない場合が３領域集光光学系である）。
【００４８】
このような集光光学系は、第１光ディスク２０の記録／再生時には第１領域及び第３領域の光束を利用し、第２光ディスク２０′の記録／再生時には第１領域の光束を（３領域集光光学系においては、第２領域の光束も）利用する。したがって、レンズ面分割部より光軸側の第１領域の光束を、第１光ディスク２０の記録／再生だけでなく第２光ディスク２０′の記録／再生にも利用している。
【００４９】
ところが、このような波面収差（球面収差）を不連続にした２領域集光光学系及び遮蔽集光光学系においては、高ＮＡを必要とする第２光ディスクに対応できなくなる。これは、第１光ディスク２０の記録／再生時における対物レンズ１６の第１光ディスク側から見た倍率ｍ１のままで、第２光ディスク２０′の情報記録面２２′上に結像させると、透明基板の厚さｔ１、ｔ２の差により大きく球面収差が発生する。そのために、第２光ディスク２０′を記録／再生する際に利用する第１領域の光束の上限、すなわち、開口数ＮＡ３が小さくならざるを得ない。したがって、この２領域集光光学系及び遮蔽集光光学系を用いた場合、高ＮＡの第２光ディスクに対応できない。また、３領域集光光学系においても、高ＮＡの第２光ディスクに対応した場合、第１光ディスクの記録／再生時の光量が大きく低下してしまう。
【００５０】
そこで、本実施の形態では、第１光ディスク２０の記録／再生時における対物レンズ１６の第１光ディスク２０側から見た倍率ｍ１（本実施の形態では無限系なのでｍ１＝０である）より、第２光ディスク２０′の記録／再生時における対物レンズ１６の第２光ディスク２０′側から見た倍率ｍ２の方を小さくする。すなわち、対物レンズ１６に入射する光束の発散度を、第１光ディスク２０の記録／再生時と第２光ディスク２０′の記録／再生時とで変えることにより、集光特性で重要な波面収差の球面収差成分を変え、高ＮＡ化に対応させる。さらに詳細に言えば、倍率ｍ２は、第１光ディスク２０の透明基板２１の厚さｔ１と第２光ディスク２０′の透明基板２１′の厚さｔ２との差により生じる（オーバーの）球面収差（倍率ｍ１で厚さｔ２の透明基板２１′を介したときに生じる球面収差）を補正する方向に設定する（換言すると、負の球面収差を発生させる）。
【００５１】
これにより、第２光ディスク２０′の記録／再生時に発生する球面収差が補正され、第２光ディスク２０′を記録／再生する際に、集光させる第１光束の上限、すなわち、開口数ＮＡ３を大きくすることができ、高ＮＡ化に対応させることができる。
【００５２】
具体的には、本実施の形態では、カップリングレンズ１３は第１光ディスク２０の記録／再生時と第２光ディスク２０′の記録／再生時とで位置を変えず、第２半導体レーザ１２の位置がカップリングレンズ１３に近づくように第２半導体レーザ１２を配置している。このように、本実施の形態では、第２半導体レーザ１２が第１半導体レーザ１１よりカップリングレンズ１３に近づいた位置に配置しているので、倍率ｍ１より倍率ｍ２の方を小さくすることができ、高ＮＡ化に対応できる。
【００５３】
なお、本実施の形態では、第１、第２半導体レーザ１１、１２の位置を異ならせることにより、第１、２半導体レーザ１１、１２を固定配置することができ、移動手段など要らず、低コスト化を実現できるが、第１光ディスク２０の記録／再生時と第２光ディスク２０′の記録／再生時とでカップリングレンズ１３の位置を変えてもよく（この場合、第２光ディスクの記録／再生時の方が、光源に近づくように移動させる）、要は第１半導体レーザ１１とカップリングレンズ１３との光軸方向における距離より、第２半導体レーザ１２とカップリングレンズ１３との光軸方向における距離を短くなるようにすればよい。
【００５４】
ここで、この倍率ｍ１と倍率ｍ２との差であるｍ２−ｍ１は、
−０．０５＜ｍ２−ｍ１＜−０．００５
を満足することが好ましく、
−０．０４＜ｍ２−ｍ１＜−０．０１
を満足することが更に好ましい。
【００５５】
この下限を越えると、すなわち、倍率ｍ１と倍率ｍ２との差が大きくなれば、正弦条件が大幅に変化してしまうため、軸外特性が悪化し、光ピックアップ装置の組立に際して高精度が要求される。また、この上限を越えると、すなわち、倍率ｍ１と倍率ｍ２との差が小さくなれば、高ＮＡ化に対応することが難しくなる。
【００５６】
ところで、このように構成した集光光学系において、第１光ディスク２０の記録／再生時には、第１領域及び第３領域の光束によって情報記録面２２上に形成されるビームスポットの波面収差が０．０５λ１（ｒｍｓ）以下となるようにすることにより、第１光ディスク２０の記録／再生を良好に行うことができる。さらに、第２光ディスク２０′の記録／再生時には、第１領域の光束によって情報記録面２２′上に形成されるビームスポットの波面収差が０．０７λ２（ｒｍｓ）以下となるようにすることにより、第２光ディスク２０′の記録／再生を良好に行うことができる。
【００５７】
さらに、本実施の形態では、レンズ面分割部で波面収差を飛ばし（不連続にし）て、開口制限効果をも持たせているので、この効果を生かすためにも、倍率ｍ２を設定するに際し、球面収差を完全に補正せずに、球面収差を残留させるようにする。このため、第２光ディスク２０′の記録／再生時には、第１領域の光束によって情報記録面２２′上に形成されるビームスポットの波面収差が、０．０２５λ２（ｒｍｓ）以上となるようにすることが好ましい。
【００５８】
次に、この集光光学系の具体的な例について、３領域集光光学系、遮蔽集光光学系及び２領域集光光学系で説明する。なお、集光光学系はカップリングレンズ１３と対物レンズ１６とからなり、カップリングレンズ１３は第１光ディスク２０の記録／再生時にコリメータレンズとして作用するが、これに限られず、また、対物レンズ１６の２つの屈折面Ｓ１、Ｓ２のうち、光源側の屈折面Ｓ１にレンズ面分割部を設けたが、これに限られず、屈折面Ｓ２に設けてもよく、さらには、カップリングレンズ１３あるいは別体の光学素子にもうけてもよい。また、本例では、第２分割面Ｓｄ２を光軸と同心状の環（円）形状で設けたが、これに限られず、同心状の楕円形状、又は、途切れた環状で設けてもよい。
【００５９】
また、いずれの集光光学系においても第１領域を複数に分割してもよい。また、遮蔽集光光学系及び３領域集光光学系においては、第１光ディスクの記録／再生時の光量の更なる向上のために、第２領域を複数に分割して、その一部を第１光ディスクの記録／再生に利用する面を設けてもよい。
【００６０】
（３領域集光光学系）
３領域集光光学系による光ディスクの記録／再生時における模式図及び球面収差図である図２に基づいて説明する。図２（ａ）は第１光ディスク２０の記録／再生時における対物レンズ１６を通過する光束が第１光ディスク２０に結像する様を模式的に示した図であり、図２（ｂ）は第１光ディスク２０の情報記録面２２上における球面収差図であり、図２（ｃ）は第２光ディスク２０′の記録／再生時における対物レンズ１６を通過する光束が第２光ディスク２０′に結像する様を模式的に示した図であり、図２（ｄ）は第２光ディスク２０′の情報記録面２２′上における球面収差図である。なお、図２（ｄ）において破線で示した球面収差は、第１光ディスク２０の記録／再生時の倍率ｍ１で、第２光ディスク２０′の情報記録面２２′上に結像させたときの球面収差を表している。
【００６１】
本例において、対物レンズ１６は、光源側の屈折面Ｓ１及び光ディスク側の屈折面Ｓ２（最終屈折面）を共に非球面形状を呈した正の屈折力を有した凸レンズである。対物レンズ１６の屈折面Ｓ１を、光軸と略同心状に３つの第１分割面Ｓｄ１〜第３分割面Ｓｄ３（上述における第１領域〜第３領域に相当）により構成し、各分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３の境界は段差を設けている。この段差がレンズ面分割部であり、開口数ＮＡ３、ＮＡ４に相当する位置に設けられ、この部分において波面収差が不連続となる。
【００６２】
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、対物レンズ１６は、第１光ディスク２０の記録／再生をする際には、倍率ｍ１＝０であるので平行光束が対物レンズ１６に入射する。そして、第１分割面Ｓｄ１及び第３分割面Ｓｄ３を通過する第１光束及び第３光束は、第１光ディスクの情報記録面２２上に結像する。このとき、第１光束及び第３光束によって情報記録面２２上に形成されるビームスポットの波面収差が０．０５λ１（ｒｍｓ）以下となる。一方、第２分割面Ｓｄ２を通過する第２光束（破線で示される光束）は、第１光ディスク２０の情報記録面２２上よりアンダー側に結像する。したがって、第１光ディスクの記録／再生時には、第１光束及び第３光束が第１光ディスクの情報記録面２２上に集光し、第１光ディスク２０の記録／再生が行われる。
【００６３】
この対物レンズ１６を、第１光ディスク２０の記録／再生時の倍率ｍ１で、第２光ディスク２０′の情報記録面２２′上に結像させると、図２（ｄ）において破線で示すように、透明基板の厚さｔ１、ｔ２の差により大きく球面収差が発生する。本実施の形態では、第２光ディスク２０′の記録／再生時の倍率ｍ２を、ｍ１より小さくすることで、この大きく発生した球面収差を、図２（ｄ）において実線で示すように、補正させるものである。
【００６４】
したがって、第２光ディスク２０′の記録／再生をする際には（図２（ｃ）（ｄ）参照）、倍率ｍ２＜ｍ１であるので発散光束が対物レンズ１６に入射する。そして、第１光束（右肩上がりの斜線で示す）及び第２光束（右肩下がりの斜線で示す）は、第２光ディスク２０′の情報記録面２２′上にほぼ結像する。このとき、第１光束によって情報記録面２２′上に形成されるビームスポットの波面収差が０．０７λ２（ｒｍｓ）以下となる。一方、第３光束（途中まで破線で示される）はフレアとして発生する。そのため、第２光ディスク２０′の情報記録面２２′上では、主に第１、２光束によって核が形成され、その周囲に第３光束によるフレアが発生したビームスポット形状となり、この核によって第２光ディスク２０′の記録／再生が行われる。
【００６５】
このように、３領域対物レンズ１６は、開口数ＮＡ３と開口数ＮＡ４との間（すなわち、第２分割面Ｓｄ２）を第２光ディスク２０′の記録／再生のために用いることができるので、この部分の波面収差を最適化することで、第２光ディスク２０′の記録／再生時において第１光束の波面収差を小さく維持しながら、高ＮＡ化することができる。
【００６６】
なお、この３領域対物レンズ１６においては、
０．７ＮＡ２＜ＮＡ３＜１．０５ＮＡ２
の条件を満足することが好ましい。この下限を越えると、開口数ＮＡ２に依存するが第１光ディスク２０の記録／再生時において光量不足が生じる。また、上限を越えると、必要以上にスポット径が絞られてしまい、また、倍率ｍ１と倍率ｍ２との差が大きくなり正弦条件が大幅に変化してしまうため、軸外特性が悪化し、光ピックアップ装置１０の組立精度が要求される。
【００６７】
さらに、
０．０４＜（ＮＡ４2−ＮＡ３2）／ＮＡ１2＜０．４
の条件を満足することが好ましい。この下限を越えると、第２光ディスク２０′の記録／再生時において第２光束による高ＮＡ化の効果が少なくなる。すなわち、他の集光光学系（後段において詳述する２領域集光光学系や遮蔽集光光学系）に比して本来最も高ＮＡ化に対応できる３領域集光光学系でありながら、この下限を越えると、段差部の成形（金型の加工）によりだれが生じるために、後段で説明する２領域対物レンズ１６（集光光学系）との差異がなくなってしまう。また、上限を越えると、第１光ディスクの記録／再生時において光量不足が生じる。
【００６８】
さらに、３領域対物レンズ１６において、第２光ディスク２０′の記録／再生時における開口数ＮＡ３の位置の第１分割面Ｓｄ１を通過する光線に発生する球面収差量ＳＡ３（１）と、開口数ＮＡ４の位置の第３分割面Ｓｄ３を通過する光線に発生する球面収差量ＳＡ４（３）と差δとすると（図２（ｄ）参照）、
０．００２ｍｍ＜δ＜０．０２０ｍｍ
の条件を満たすことが好ましい。この下限を越えると、第２光ディスク２０′の記録／再生時においてスポットのサイドローブが増え、フォーカスエラー信号に非対称性がでるなどの問題が生じる。また、上限を越えると、第１光ディスク２０の記録／再生時と第２光ディスク２０′の記録／再生時とでバランスをとることができず、良好に行うことができない。なお、この下限を越えた場合であっても、第２光ディスク２０′の記録／再生時においてトラッキングに際し対物レンズ１６と一体に動く開口制限が行われれば、フォーカスエラー信号の非対称性は改善されるので、この下限はなくてもよい。
【００６９】
なお、この差δは、第２光ディスク２０′の記録／再生時に生じるスポットの核とフレアとの距離に応じたものであるので、個々の領域（各光束）の境界部分に着目し、干渉縞を観察しながらデフォーカスを変えながら、マイクロメータで測定する。
【００７０】
なお、本例では、第１分割面Ｓｄ１〜第３分割面Ｓｄ３の境界に各々に段差を設けたが、一方の境界のみに段差を設けてもよく、さらに、段差ではなく、所定の曲率半径の面で接続させてもよい。要するに、レンズ面分割部において、波面収差を不連続（屈曲などでもよいが、離す（飛ぶ）ことが好ましい）とすればよい。
【００７１】
また、本例では、対物レンズ１６の第２分割面Ｓｄ２を非球面形状としたが、ホログラム（あるいはフレネル）で構成してもよい。なお、第２分割面Ｓｄ２をホログラムで構成した場合、０次光と１次光とに分けた光束の一方を第１光ディスクの記録／再生に利用し、他方を第２光ディスクの記録／再生に利用する。このとき、第２光ディスクの記録／再生に利用する光束の光量の方が、第１光ディスクの記録／再生に利用する光束の光量より大きいことが好ましい。
【００７２】
また、本例においては、第２分割面Ｓｄ２に球面収差を与えるように構成したが、これに代えあるいはこれに加え、位相に差を設ける、すなわち、第２分割面Ｓｄ２を通過する光束の位相を、第１分割面Ｓｄ１と第３分割面Ｓｄ３を通過する光束の位相とずらすようにしてもよい。
【００７３】
また、本例においては、第１分割面Ｓｄ１と第３分割面Ｓｄ３とを同じ非球面形状で構成しているが、この第１分割面Ｓｄ１と第３分割面Ｓｄ３とに位相差を設けて、第１光ディスク２０の記録／再生時におけるスポットのピーク強度をコントロールしてもよい。
【００７４】
（遮蔽集光光学系）
遮蔽集光光学系による光ディスクの記録／再生時における模式図及び球面収差図である図３に基づいて説明する。図３（ａ）は第１光ディスク２０の記録／再生時における対物レンズ１６を通過する光束が第１光ディスク２０に結像する様を模式的に示した図であり、図３（ｂ）は第１光ディスク２０の情報記録面２２上における球面収差図であり、図３（ｃ）は第２光ディスク２０′の記録／再生時における対物レンズ１６を通過する光束が第２光ディスク２０′に結像する様を模式的に示した図であり、図３（ｄ）は第２光ディスク２０′の情報記録面２２′上における球面収差図である。なお、図３（ｄ）において破線で示した球面収差は、第１光ディスク２０の記録／再生時の倍率ｍ１で、第２光ディスク２０′の情報記録面２２′上に結像させたときの球面収差を表している。
【００７５】
本例において、対物レンズ１６は、光源側の屈折面Ｓ１及び光ディスク側の屈折面Ｓ２（最終屈折面）を共に非球面形状を呈した正の屈折力を有した凸レンズである。この対物レンズ１６の屈折面Ｓ１に、光源からの光を吸収する物質を光軸と略同心状に蒸着して遮蔽構造ＳＨを設けている。この遮蔽構造ＳＨを設けることにより、対物レンズ１６の屈折面Ｓ１を、光源からの光を透過する第１分割面Ｓｄ１、第３分割面Ｓｄ３及び光源からの光を遮蔽する第２分割面Ｓｄ２の３つの分割面により構成する（それぞれ上述した第１領域、第３領域、第２領域に相当）。各分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３の境界がレンズ面分割部であり、開口数ＮＡ３、ＮＡ４に相当する位置に設けられ、この開口数ＮＡ３〜開口数ＮＡ４の間の波面収差が飛び、不連続となる。
【００７６】
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、対物レンズ１６は、第１光ディスク２０の記録／再生をする際には、倍率ｍ１＝０であるので平行光束が対物レンズ１６に入射する。そして、第１分割面Ｓｄ１及び第３分割面Ｓｄ３を通過する第１光束及び第３光束は、第１光ディスクの情報記録面２２上に結像する。このとき、第１光束及び第３光束によって情報記録面２２上に形成されるビームスポットの波面収差が０．０５λ１（ｒｍｓ）以下となる。一方、第２分割面Ｓｄ２に達する光束、すなわち、第２光束は遮蔽構造ＳＨにより、透過せずに吸収される。したがって、第１光ディスクの記録／再生時には、第１光束及び第３光束が第１光ディスクの情報記録面２２上に集光し、第１光ディスク２０の記録／再生が行われる。
【００７７】
この対物レンズ１６を、第１光ディスク２０の記録／再生時の倍率ｍ１で、第２光ディスク２０′の情報記録面２２′上に結像させると、図３（ｄ）において破線で示すように、透明基板の厚さｔ１、ｔ２の差により大きく球面収差が発生する。本実施の形態では、第２光ディスク２０′の記録／再生時の倍率ｍ２を、ｍ１より小さくすることで、この大きく発生した球面収差を、図３（ｄ）において実線で示すように、補正させるものである。
【００７８】
したがって、第２光ディスク２０′の記録／再生をする際には（図３（ｃ）（ｄ）参照）、倍率ｍ２＜ｍ１であるので発散光束が対物レンズ１６に入射する。そして、第１光束（斜線で示す）は、第２光ディスク２０′の情報記録面２２′上にほぼ結像する。このとき、第１光束によって情報記録面２２′上に形成されるビームスポットの波面収差が０．０７λ２（ｒｍｓ）以下となる。一方、第３光束（途中まで破線で示される）はフレアとして発生し、第２分割面Ｓｄ２に達する光束、すなわち、第２光束は遮蔽構造ＳＨにより、透過せずに吸収される。そのため、第２光ディスク２０′の情報記録面２２′上では、第１光束によって核が形成され、その周囲に第３光束によるフレアが発生したビームスポット形状となり、この核によって第２光ディスク２０′の記録／再生が行われる。
【００７９】
このように、遮蔽対物レンズ１６は、開口数ＮＡ３と開口数ＮＡ４との間（すなわち、第２分割面Ｓｄ２）に遮蔽構造ＳＨを設けたので、第２光ディスク２０′の記録／再生の際には、この部分（第２領域）の球面収差（波面収差）が飛び、不連続となり、フレアの影響を減ずることができる。また、ｍ２＜ｍ１としているので、第２光ディスク２０′の記録／再生時に透明基板の厚さｔ１とｔ２の差により生じる球面収差を少なくすることができ、高ＮＡ化することができる。
【００８０】
なお、この遮蔽対物レンズ１６においては、開口数ＮＡ３の位置の境界が、開口制限の役割を果たしており、
０．９ＮＡ２＜ＮＡ３＜１．２ＮＡ２
の条件を満足することが好ましい。この下限を越えると、第２光ディスク２０′の記録／再生時にスポット径を絞ることができない。また、上限を越えると、必要以上にスポット径が絞られてしまい、また、倍率ｍ１と倍率ｍ２との差が大きくなり正弦条件が大幅に変化してしまうため、軸外特性が悪化し、光ピックアップ装置１０の組立精度が要求される。
【００８１】
さらに、遮蔽対物レンズ１６において、第２光ディスク２０′の記録／再生時における開口数ＮＡ３の位置の第１分割面Ｓｄ１を通過する光線に発生する球面収差量ＳＡ３（１）と、開口数ＮＡ４の位置の第３分割面Ｓｄ３を通過する光線に発生する球面収差量ＳＡ４（３）と差δとすると（図３（ｄ）参照）、
０．００２ｍｍ＜δ＜０．０２０ｍｍ
の条件を満たすことが好ましい。この下限を越えると、第２光ディスク２０′の記録／再生時においてスポットのサイドローブが増え、フォーカスエラー信号に非対称性がでるなどの問題が生じる。また、上限を越えると、第１光ディスク２０の記録／再生時と第２光ディスク２０′の記録／再生時とでバランスをとることができず、良好に行うことができない。なお、この下限を越えた場合であっても、第２光ディスク２０′の記録／再生時においてトラッキングに際し対物レンズ１６と一体に動く開口制限が行われれば、フォーカスエラー信号の非対称性は改善されるので、この下限はなくてもよい。なお、この差δの測定に関しては上述した３領域集光光学系と同じであるので省略する。
【００８２】
（２領域集光光学系）
２領域集光光学系による光ディスクの記録／再生時における模式図及び球面収差図である図４に基づいて説明する。図４（ａ）は第１光ディスク２０の記録／再生時における対物レンズ１６を通過する光束が第１光ディスク２０に結像する様を模式的に示した図であり、図４（ｂ）は第１光ディスク２０の情報記録面２２上における球面収差図であり、図４（ｃ）は第２光ディスク２０′の記録／再生時における対物レンズ１６を通過する光束が第２光ディスク２０′に結像する様を模式的に示した図であり、図４（ｄ）は第２光ディスク２０′の情報記録面２２′上における球面収差図である。なお、図４（ｄ）において破線で示した球面収差は、第１光ディスク２０の記録／再生時の倍率ｍ１で、第２光ディスク２０′の情報記録面２２′上に結像させたときの球面収差を表している。
【００８３】
本例において、対物レンズ１６は、光源側の屈折面Ｓ１及び光ディスク側の屈折面Ｓ２（最終屈折面）を共に非球面形状を呈した正の屈折力を有した凸レンズである。対物レンズ１６の屈折面Ｓ１を、光軸と略同心状に２つの第１分割面Ｓｄ１、第３分割面Ｓｄ３により構成し（上述した第１領域、第３領域に相当）、各分割面Ｓｄ１、Ｓｄ３の境界は段差を設けている。この段差がレンズ面分割部であり、開口数ＮＡ３に相当する位置に設けられ、この部分において波面収差が不連続となる。
【００８４】
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、対物レンズ１６は、第１光ディスク２０の記録／再生をする際には、倍率ｍ１＝０であるので平行光束が対物レンズ１６に入射する。そして、第１分割面Ｓｄ１及び第３分割面Ｓｄ３を通過する第１光束及び第３光束は、第１光ディスクの情報記録面２２上にほぼ結像する。このとき、第１光束及び第３光束によって情報記録面２２上に形成されるビームスポットの波面収差が０．０５λ１（ｒｍｓ）以下となる。したがって、第１光ディスクの記録／再生時には、第１光束及び第３光束が第１光ディスクの情報記録面２２上に集光し、第１光ディスク２０の記録／再生が行われる。
【００８５】
この対物レンズ１６を、第１光ディスク２０の記録／再生時の倍率ｍ１で、第２光ディスク２０′の情報記録面２２′上に結像させると、図４（ｄ）において破線で示すように、透明基板の厚さｔ１、ｔ２の差により大きく球面収差が発生する。本実施の形態では、第２光ディスク２０′の記録／再生時の倍率ｍ２を、ｍ１より小さくすることで、この大きく発生した球面収差を、図４（ｄ）において実線で示すように、補正させるものである。
【００８６】
したがって、第２光ディスク２０′の記録／再生をする際には（図４（ｃ）（ｄ）参照）、倍率ｍ２＜ｍ１であるので発散光束が対物レンズ１６に入射する。そして、第１光束（斜線で示す）は、第２光ディスク２０′の情報記録面２２′上にほぼ結像する。このとき、第１光束によって情報記録面２２′上に形成されるビームスポットの波面収差が０．０７λ２（ｒｍｓ）以下となる。一方、第３光束（途中まで破線で示される）はフレアとして発生する。そのため、第２光ディスク２０′の情報記録面２２′上では、第１光束によって核が形成され、その周囲に第３光束によるフレアが発生したビームスポット形状となり、この核によって第２光ディスク２０′の記録／再生が行われる。
【００８７】
このように、２領域対物レンズ１６は、開口数ＮＡ３の位置に段差を設けたので、第２光ディスク２０′の記録／再生の際には、この部分の球面収差（波面収差）が飛び、不連続となり、フレアの影響を減ずることができる。また、ｍ２＜ｍ１としているので、第２光ディスク２０′の記録／再生時に透明基板の厚さｔ１とｔ２の差により生じる球面収差を少なくすることができ、高ＮＡ化することができる。
【００８８】
なお、この２領域対物レンズ１６においては、開口数ＮＡ３の位置の段差が、開口制限の役割を果たしており、
０．９ＮＡ２＜ＮＡ３＜１．２ＮＡ２
の条件を満足することが好ましい。この下限を越えると、第２光ディスク２０′の記録／再生時にスポット径を絞ることができない。また、上限を越えると、必要以上にスポット径が絞られてしまい、また、倍率ｍ１と倍率ｍ２との差が大きくなり正弦条件が大幅に変化してしまうため、軸外特性が悪化し、光ピックアップ装置１０の組立精度が要求される。
【００８９】
さらに、２領域対物レンズ１６において、第２光ディスク２０′の記録／再生時における開口数ＮＡ３の位置の第１分割面Ｓｄ１を通過する光線に発生する球面収差量ＳＡ３（１）と、開口数ＮＡ３の位置の第３分割面Ｓｄ３を通過する光線に発生する球面収差量ＳＡ３（３）と差δとすると（図４（ｄ）参照）、
０．００２ｍｍ＜δ＜０．０１０ｍｍ
の条件を満たすことが好ましい。この下限を越えると、第２光ディスク２０′の記録／再生時においてスポットのサイドローブが増え、フォーカスエラー信号に非対称性がでるなどの問題が生じる。また、上限を越えると、第１光ディスク２０の記録／再生時と第２光ディスク２０′の記録／再生時とでバランスをとることができず、良好に行うことができない。なお、この下限を越えた場合であっても、第２光ディスク２０′の記録／再生時においてトラッキングに際し対物レンズ１６と一体に動く開口制限が行われれば、フォーカスエラー信号の非対称性は改善されるので、この下限はなくてもよい。なお、この差δの測定に関しては上述した３領域集光光学系と同じであるので省略する。
【００９０】
なお、本例では、第１分割面Ｓｄ１と第３分割面Ｓｄ３との境界に段差を設けたが、段差ではなく、所定の曲率半径の面で接続させてもよい。
【００９１】
また、本例では、対物レンズ１６では、上述した遮蔽対物レンズとは異なり、境界領域で位相の飛び（δ）をコントロールすることができ、ピーク強度に関して、第１光ディスク２０の記録／再生時と第２光ディスク２０′の記録／再生時都でバランスをとることができる。
【００９２】
以上説明した実施の形態においては、光源として、第１光ディスク２０の記録／再生に使用する第１半導体レーザ１１と、第２光ディスク２０′の記録／再生に使用する第２半導体レーザ１２とを用いた光ピックアップ装置１０であるが、図５に示すように、第１半導体レーザ１１のみ、すなわち、第１半導体レーザ１１が第２半導体レーザ１２を兼用し、第２光ディスク２０′の記録／再生にも使用するようにしてもよい。
【００９３】
この光ピックアップ装置について若干の説明する。なお、上述した実施の形態と同様の機能、作用、部材に対しては同じ番号を付与し、その説明を省略することもある。
【００９４】
この光ピックアップ装置では、第１光源である第１半導体レーザ１１と、光検出手段３１と、上述した実施の形態における変更手段２５及び非点収差発生素子２７を兼用した平行平面板２５、２７と、をユニット４１として一体化している。そして、このユニット４１は、移動手段４０によって移動可能に設けられている。また、１つの光源を用いて、第１光ディスク、第２光ディスクを記録／再生するので、第１の実施の形態から第２半導体レーザ１２、合成手段１９、平行平面板２６、光検出手段３２を省いている。
【００９５】
第１光ディスク記録／再生する場合は、第１半導体レーザ１１から出射した光束（図５において２点鎖線で示す）は、ビームスプリッタ２５、２７によって光路を曲げられ、カップリングレンズ１３によって平行光束とされ（この場合においても倍率ｍ１＝０である）、絞り１７によって絞られ、対物レンズ１６によって第１光ディスクの透明基板を介して情報記録面上に集光される。そして、情報記録面で反射した光束は、再び集光光学系（対物レンズ１６、カップリングレンズ１３）を透過して、ビームスプリッタ２５、２７によって非点収差が付与され、光検出手段３１に入射する。そして、光検出手段３１から出力される信号を用いて、再生信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号を得る。
【００９６】
この光ピックアップ装置で第２光ディスクを記録／再生する場合、上述した実施の形態で説明したような倍率ｍ２となるように、移動手段４０によってユニット４１を移動させる（図５において、破線で示した位置）。そして、上述と同様にして第２光ディスクの記録／再生を行う。なお、図５において、１点鎖線は、第２光ディスクを記録／再生する場合の第１半導体レーザ１１から出射した光束のうち絞り１７（後述）で絞られた最外光線を示している。
【００９７】
このようにこの光ピックアップ装置においては、１つの光源、１つの光検出器で構成することができ、コンパクトな光ピックアップ装置とすることができる。なお、この光ピックアップ装置のように光源を移動させるのではなく、カップリングレンズ１３を移動させることにより、倍率ｍ１、ｍ２を変えるようにしてもよい。
【００９８】
なお、以上の説明においては、記録密度が高く第１光ディスクの透明基板の厚さｔ１が、第１光ディスクよりも記録密度が低い第２光ディスクの透明基板の厚さｔ２より薄いのでｍ１＞ｍ２としたが、記録密度が高い第１光ディスクの透明基板の厚さｔ１が、第１光ディスクよりも記録密度が低い第２光ディスクの透明基板の厚さｔ２より厚い場合は、ｍ１＜ｍ２とすればよい。
【００９９】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。なお、以下の各実施例において、カップリングレンズ１３は設計を最適にすることにより、第１光ディスク２０の情報記録面２２に集光させる対物レンズ１６へは無収差の平行光を入射できるレンズを使用することを前提に、対物レンズ１６の光源側に配置される絞り１７以降の構成を示す。したがって、近軸光学データを示す表においては、絞り１７を第１面として、光の進行方向に従って、ここから順に第ｉ番目とし、光ディスクの情報記録面までを示す。また、ｒは光軸と交差する面の曲率半径を、ｄは第ｉ番目の面と第ｉ＋１番目の面との間の距離を、ｎは使用する半導体レーザの光束の波長での屈折率を表している。因みに、符号は、光の進行方向を正とする。
【０１００】
また、以下の各実施例における非球面データを示す表においては、
【０１０１】
【数１】
の非球面の式に基づくものとする。ただし、Ｘは光軸方向の軸、Ｈは光軸と垂直方向の軸、光の進行方向を正とし、Ｋは円錐係数、Ａｊは非球面係数、Ｐｊは非球面のべき数である。
【０１０３】
また、以下の各実施例における波面収差図は、最良波面収差が得られる位置にデフォーカスした状態で見たときを示している。
【０１０４】
（実施例１）
実施例１は、３領域対物レンズ１６を搭載した図１に示す光ピックアップ装置であって、第１光ディスクとしてＤＶＤを、第２光ディスクとしてＣＤ（ＣＤ−Ｒの再生）を用いたものである。
【０１０５】
表２に近軸光学データを示す。
【０１０６】
【表２】
表３に非球面データを示す。
【０１０８】
【表３】
なお、表３中の第２非球面の「ｄ２＝２．１９９５」とは、第２非球面（第２分割面）の形状を非球面形状の式に従って光軸まで延長したときの光軸との交点から次の面までの光軸上の間隔を表している。
【０１１０】
図６（ａ）にＤＶＤ再生時の球面収差図を、図６（ｂ）にＣＤ再生時の球面収差図を、図６（ｃ）にＤＶＤ再生時の波面収差図を、図６（ｄ）にＣＤ再生時の波面収差図を示す。また、図７（ａ）にＤＶＤ再生時の最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を、図７（ｂ）にＣＤ再生時の最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示す。なお、本実施例において、ＣＤの記録／再生時における開口数ＮＡ３の位置の第１分割面Ｓｄ１を通過する光線に発生する球面収差量ＳＡ３（１）と、開口数ＮＡ４の位置の第３分割面Ｓｄ３を通過する光線に発生する球面収差量ＳＡ４（３）と差δは、δ＝０．００４０ｍｍである。
【０１１１】
これらからわかるように、本実施例においては、ＤＶＤとＣＤ（ＣＤ−Ｒ）とを良好に再生することができる。
【０１１２】
（実施例２）
実施例２は、３領域対物レンズ１６を搭載した図１に示す光ピックアップ装置であって、第１光ディスクとしてＤＶＤを、第２光ディスクとしてＣＤ（ＣＤ−Ｒの再生）を用いたものである。なお、この３領域対物レンズは、第１分割面Ｓｄ１と第３分割面Ｓｄ３とに２πの位相差を設けたものである。なお、この場合、波面収差のｒｍｓ値を計算（測定）するには、位相差２ｎπをパラメータとして、ｒｍｓ値が最小となるｎを用いて行う。
【０１１３】
表４に近軸光学データを示す。
【０１１４】
【表４】
表５に非球面データを示す。
【０１１６】
【表５】
なお、表５中の第２非球面の「ｄ２＝２．１９９７５」とは、第２非球面（第２分割面）の形状を非球面形状の式に従って光軸まで延長したときの光軸との交点から次の面までの光軸上の間隔を表している。また、表５中の第３非球面の「ｄ３＝２．２０１４」とは、第３非球面（第３分割面）の形状を非球面形状の式に従って光軸まで延長したときの光軸との交点とから次の面までの光軸上の間隔を表している。
【０１１８】
図８（ａ）にＤＶＤ再生時の球面収差図を、図８（ｂ）にＣＤ再生時の球面収差図を、図８（ｃ）にＤＶＤ再生時の波面収差図を、図８（ｄ）にＣＤ再生時の波面収差図を示す。また、図９（ａ）にＤＶＤ再生時の最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を、図９（ｂ）にＣＤ再生時の最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示す。なお、本実施例において、ＣＤの記録／再生時における開口数ＮＡ３の位置の第１分割面Ｓｄ１を通過する光線に発生する球面収差量ＳＡ３（１）と、開口数ＮＡ４の位置の第３分割面Ｓｄ３を通過する光線に発生する球面収差量ＳＡ４（３）と差δは、δ＝０．００３３ｍｍである。
【０１１９】
これらからわかるように、本実施例においては、ＤＶＤとＣＤ（ＣＤ−Ｒ）とを良好に再生することができる。
【０１２０】
（実施例３）
実施例３は、３領域対物レンズ１６を搭載した図１に示す光ピックアップ装置であって、第１光ディスクとしてＤＶＤを、第２光ディスクとしてＬＤを用いたものである。
【０１２１】
表６に近軸光学データを示す。
【０１２２】
【表６】
表７に非球面データを示す。
【０１２４】
【表７】
なお、表７中の第２非球面の「ｄ２＝２．１９９６」とは、第２非球面（第２分割面）の形状を非球面形状の式に従って光軸まで延長したときの光軸との交点から次の面までの光軸上の間隔を表している。
【０１２６】
図１０（ａ）にＤＶＤ再生時の球面収差図を、図１０（ｂ）にＬＤ再生時の球面収差図を、図１０（ｃ）にＤＶＤ再生時の波面収差図を、図１０（ｄ）にＬＤ再生時の波面収差図を示す。また、図１１（ａ）にＤＶＤ再生時の最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を、図１１（ｂ）にＬＤ再生時の最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示す。なお、本実施例において、ＬＤの記録／再生時における開口数ＮＡ３の位置の第１分割面Ｓｄ１を通過する光線に発生する球面収差量ＳＡ３（１）と、開口数ＮＡ４の位置の第３分割面Ｓｄ３を通過する光線に発生する球面収差量ＳＡ４（３）と差δは、δ＝０．００６６ｍｍである。
【０１２７】
これらからわかるように、本実施例においては、ＤＶＤとＬＤとを良好に再生することができる。
【０１２８】
（実施例４）
実施例４は、３領域対物レンズ１６を搭載した図５に示す光ピックアップ装置であって、第１光ディスクとしてＤＶＤを、第２光ディスクとしてＭＯを用いたものである。
【０１２９】
表８に近軸光学データを示す。
【０１３０】
【表８】
表９に非球面データを示す。
【０１３２】
【表９】
なお、表９中の第２非球面の「ｄ２＝２．１９９７」とは、第２非球面（第２分割面）の形状を非球面形状の式に従って光軸まで延長したときの光軸との交点から次の面までの光軸上の間隔を表している。
【０１３４】
図１２（ａ）にＤＶＤ再生時の球面収差図を、図１２（ｂ）にＭＯ再生時の球面収差図を、図１２（ｃ）ＤＶＤ再生時の波面収差図を、図１２（ｄ）にＭＯ再生時の波面収差図を示す。また、図１３（ａ）にＤＶＤ再生時の最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を、図１３（ｂ）にＭＯ再生時の最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示す。なお、本実施例において、ＭＯの記録／再生時における開口数ＮＡ３の位置の第１分割面Ｓｄ１を通過する光線に発生する球面収差量ＳＡ３（１）と、開口数ＮＡ４の位置の第３分割面Ｓｄ３を通過する光線に発生する球面収差量ＳＡ４（３）と差δは、δ＝０．００８６ｍｍである。
【０１３５】
これらからわかるように、本実施例においては、ＤＶＤ、ＭＯの２つの光ディスクを良好に再生することができる。
【０１３６】
（実施例５）
実施例５は、２領域対物レンズ１６を搭載した図１に示す光ピックアップ装置であって、第１光ディスクとしてＤＶＤを、第２光ディスクとしてＣＤを用いたものである。
【０１３７】
表１０に近軸光学データを示す。
【０１３８】
【表１０】
表１１に非球面データを示す。
【０１４０】
【表１１】
なお、表１１中の第２非球面の「ｄ２＝２．２０」とは、第２非球面（第２分割面）の形状を非球面形状の式に従って光軸まで延長したときの光軸との交点とから次の面までの光軸上の間隔を表している。
【０１４２】
図１４（ａ）にＤＶＤ再生時の球面収差図を、図１４（ｂ）にＣＤ再生時の球面収差図を、図１４（ｃ）にＤＶＤ再生時の波面収差図を、図１４（ｄ）にＣＤ再生時の波面収差図を示す。また、図１５（ａ）にＤＶＤ再生時の最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を、図１５（ｂ）にＣＤ再生時の最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示す。なお、本実施例において、ＣＤの記録／再生時における開口数ＮＡ３の位置の第１分割面Ｓｄ１を通過する光線に発生する球面収差量ＳＡ３（１）と、開口数ＮＡ３の位置の第３分割面Ｓｄ３を通過する光線に発生する球面収差量ＳＡ３（３）と差δは、δ＝０．００１２ｍｍである。
【０１４３】
これらからわかるように、本実施例においては、ＤＶＤとＣＤとを良好に再生することができる。
【０１４４】
（実施例６）
実施例６は、遮蔽対物レンズ１６を搭載した図１に示す光ピックアップ装置であって、第１光ディスクとしてＤＶＤを、第２光ディスクとしてＣＤを用いたものである。
【０１４５】
表１２に近軸光学データを示す。
【０１４６】
【表１２】
表１３に非球面データを示す。
【０１４８】
【表１３】
図１６（ａ）にＤＶＤ再生時の球面収差図を、図１６（ｂ）にＣＤ再生時の球面収差図を、図１６（ｃ）にＤＶＤ再生時の波面収差図を、図１６（ｄ）にＣＤ再生時の波面収差図を示す。また、図１７（ａ）にＤＶＤ再生時の最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を、図１７（ｂ）にＣＤ再生時の最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示す。なお、本実施例において、ＣＤの記録／再生時における開口数ＮＡ３の位置の第１分割面Ｓｄ１を通過する光線に発生する球面収差量ＳＡ３（１）と、開口数ＮＡ４の位置の第３分割面Ｓｄ３を通過する光線に発生する球面収差量ＳＡ４（３）と差δは、δ＝０．００３４ｍｍである。
【０１５０】
これらからわかるように、本実施例においては、ＤＶＤとＣＤとを良好に再生することができる。
【０１５１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、１つの集光光学系で透明基板の厚さが異なる複数の光情報記録媒体を記録／再生することができるとともに、高ＮＡ化に対応でき、しかも、高ＮＡの第２光ディスクに対応させても、第１光ディスクの記録／再生時をも良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図２】３領域集光光学系による光ディスクの記録／再生時における模式図及び球面収差図である。
【図３】遮蔽集光光学系による光ディスクの記録／再生時における模式図及び球面収差図である。
【図４】２領域集光光学系による光ディスクの記録／再生時における模式図及び球面収差図である。
【図５】光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図６】実施例１の球面収差図及び波面収差図である。
【図７】実施例１の集光スポットの相対強度分布図である。
【図８】実施例２の球面収差図及び波面収差図である。
【図９】実施例２の集光スポットの相対強度分布図である。
【図１０】実施例３の球面収差図及び波面収差図である。
【図１１】実施例３の集光スポットの相対強度分布図である。
【図１２】実施例４の球面収差図及び波面収差図である。
【図１３】実施例４の集光スポットの相対強度分布図である。
【図１４】実施例５の球面収差図及び波面収差図である。
【図１５】実施例５の集光スポットの相対強度分布図である。
【図１６】実施例６の球面収差図及び波面収差図である。
【図１７】実施例６の集光スポットの相対強度分布図である。
【符号の説明】
１０ 光ピックアップ装置
１１ 第１光源
１２ 第２光源
１３ カップリングレンズ
１５ ２次元アクチュエータ
１６ 対物レンズ
１７ 絞り
１９ ダイクロイックプリズム
２０ 第１光ディスク
２０′ 第２光ディスク
２１、２１′ 透明基板
２２、２２′ 情報記録面
２５，２６ ビームスプリッタ
３１，３２ 光検出手段
４０ 移動手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical pickup device capable of recording and / or reproducing (recording / reproducing) a plurality of optical information recording media having different thicknesses of transparent substrates with one condensing optical system.
[0002]
[Prior art]
In recent years, along with the practical application of short-wavelength red semiconductor lasers, high-density optical information recording media that have the same size and capacity as CDs (compact discs), which are conventional optical information recording media (also called optical discs). Development of a certain DVD (also referred to as a digital video disc or a digital versatile disc) is progressing. In this DVD, the numerical aperture NA on the optical disk side of the objective lens when a short wavelength semiconductor laser of 635 nm is used is set to 0.6. Note that the DVD has a track pitch of 0.74 μm and a shortest pit length of 0.4 μm, and has a density less than half that of a CD track pitch of 1.6 μm and the shortest pit length of 0.83 μm. In addition to the above-mentioned CD and DVD, optical discs of various standards such as CD-R (write-once compact disc), LD (laser disc), MD (mini disc), MO (magneto-optical disc), etc. Has become popular. Table 1 shows the thickness of the transparent substrate of various optical disks and the required numerical aperture.
[0003]
[Table 1]
For CD-R, the light source wavelength λ needs to be 780 (nm). However, in other optical disks, light sources having wavelengths other than the light source wavelengths described in Table 1 can be used. The required numerical aperture NA varies depending on the light source wavelength λ to be used. For example, the required numerical aperture NA = λ (μm) /1.73 for a CD, and the required numerical aperture NA = λ (μm) /1.06 for a DVD.
[0005]
As described above, there is an era in which various optical discs having different sizes, substrate thicknesses, recording densities, operating wavelengths, and the like exist in the market, and optical pickup apparatuses that can handle various optical discs have been proposed.
[0006]
As one of them, there has been proposed an optical pickup device that includes a condensing optical system corresponding to each of different optical disks and switches the condensing optical system depending on the optical disk to be reproduced. However, this optical pickup device requires a plurality of condensing optical systems, leading to high costs, and requires a driving mechanism for switching the condensing optical system, which complicates the device and requires switching accuracy. Absent.
[0007]
Therefore, various optical pickup apparatuses that reproduce a plurality of optical disks using one condensing optical system have been proposed.
[0008]
As one of them, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-184975 proposes an optical pickup device in which an objective lens is provided with a slight step concentric with the optical axis. In this pickup device, the light beam emitted from the light source is divided into two regions, a first region on the optical axis side and a third region outside the step, and the first region is used for CD recording / reproduction. / Reproduction is performed by the light fluxes passing through the first area and the third area, thereby attempting to record / reproduce two optical disks, DVD and CD, using one condensing optical system (hereinafter referred to as this The condensing optical system is called a two-region condensing optical system, and when applied to an objective lens, this objective lens is called a two-region objective lens).
[0009]
Also, in the lecture number OFA3-1 in “International Symposium on Optical Memory and Optical Data Storage 1996”, an optical pickup device in which a shielding ring concentric with the optical axis is provided on the objective lens is proposed. In this pickup device, the light beam emitted from the light source is divided into three areas, a first area on the optical axis side from the shielding ring, a shielding area by the shielding ring, and a third area outside the shielding ring, and recording of a CD is performed. The first area near the optical axis is used for reproduction / reproduction with a light beam passing through the first area and the third area for recording / reproduction of DVD, so that two DVDs and two CDs can be obtained using one condensing optical system. One optical disk is to be recorded / reproduced (hereinafter, this condensing optical system is referred to as a shielded condensing optical system, and when applied to an objective lens, this objective lens is referred to as a shielded objective lens).
[0010]
An optical pickup device equipped with the two-region condensing optical system and the shielding condensing optical system makes the wavefront aberration (spherical aberration) discontinuous by a step or a shielding ring, and the recording of the transparent substrate of the DVD during CD recording / reproduction. It is intended to reduce the influence of flare caused by spherical aberration caused by the difference between the thickness and the thickness of the CD transparent substrate.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
Since these optical pickup devices use a single light source having a short wavelength (λ = 635 nm), the required numerical aperture during CD reproduction may be as small as NA = 0.367, so that the diffraction limit performance is improved. Can be played and DVDs and CDs can be played. Here, instead of CD, if it is going to use two light sources to correspond to CD-R, the required numerical aperture NA = 0.45 at the time of reproduction of CD-R is required, which is the same as when corresponding to LD or the like. In addition, high NA is required.
[0012]
However, in the two-region condensing optical system, in order to cope with high NA, it is necessary to increase the thickness of the design substrate and move the position of the step to a high NA region. The spot shape deteriorates and the DVD cannot be played. In the shielding condensing optical system, the diffraction limit performance is barely satisfied at the numerical aperture NA = 0.367, so that the diffraction limit performance can be satisfied by moving the position of the shielding ring to a higher NA region. Cannot be played.
[0013]
Accordingly, the present invention provides an optical pickup device capable of recording / reproducing a plurality of optical information recording media having different transparent substrate thicknesses with a single condensing optical system, and capable of corresponding to high NA. Let it be an issue.
[0014]
In consideration of the above, the present inventors have proposed an optical pickup device in which an objective lens is provided with at least two steps concentrically with the optical axis in Japanese Patent Application No. 9-97076. In this pickup device, the light beam emitted from the light source is divided into three regions, a first region near the optical axis, a second region outside the first region, and a third region outside the second region. 2 Recording / reproduction of the optical disk is performed by the first area and the second area in the vicinity of the optical axis, and recording / reproduction of the first optical disk is performed by the light beam passing through the first area and the third area. A plurality of optical disks are recorded / reproduced using an optical system (hereinafter, this condensing optical system is referred to as a three-region condensing optical system, and this objective lens is referred to as a three-region objective lens when applied to an objective lens). However, in such an optical pickup device, when trying to cope with the second optical disk having a high NA, there is a problem that the light amount loss during recording / reproduction of the first optical disk becomes large.
[0015]
Accordingly, it is a further object of the present invention to satisfactorily perform recording / reproduction of the first optical disc even when it is compatible with the second optical disc having a high NA.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
(1)A first light source that emits a light beam with a wavelength λ1 (nm), a second light source that emits a light beam with a wavelength λ2 (nm) (λ2> λ1), and at least one optical surface that is substantially concentric with respect to the optical axis. And a condensing optical system including an objective lens having a first region and a third region outside the first region, and recording or reproducing information on a first optical information recording medium having a thickness t1 of the transparent substrate Sometimes, the light beam having the wavelength λ1 emitted from the first light source is condensed on the information recording surface of the first optical information recording medium via the transparent substrate having the thickness t1 by the condensing optical system. At the time of recording or reproducing information on the second optical information recording medium having a thickness t2 (t2> t1), a light beam having a wavelength λ2 (nm) (λ2> λ1) emitted from the second light source is thickened by the condensing optical system. Condensed on the information recording surface of the second optical information recording medium through a transparent substrate of t2 In the optical pickup device, when recording or reproducing information on the first optical information recording medium, the first light source emits light from the first light source and passes through the first region and the third region. When recording or reproducing information on the optical information recording medium and recording or reproducing information on the second optical information recording medium, the light emitted from the second light source and passing through the first region The second optical information recording medium records or reproduces information, and at the time of recording or reproducing information on the first optical information recording medium, the second magnification is determined by the magnification m1 viewed from the optical information recording medium side of the objective lens. The magnification m2 viewed from the optical information recording medium side of the objective lens at the time of recording or reproducing information on the optical information recording medium is smaller.An optical pickup device characterized by that.
[0017]
(2)The objective lens has at least one lens surface splitting portion between the first region and the third region, which is substantially concentric with an optical axis that makes the wavefront of the light beam emitted from the second light source discontinuous.The optical pickup device according to (1), which is characterized.
[0018]
(3)At the time of recording or reproducing information on the first optical information recording medium, the first optical information recording medium is used by a light beam passing through the first region and the third region among light beams emitted from the first light source. The wavefront aberration of the beam spot formed on the information recording surface is 0.05λ1 (rms) or less, and the light beam emitted from the second light source during recording or reproduction of information on the second optical information recording medium Among them, the wavefront aberration of a beam spot formed on the information recording surface of the first optical information recording medium by the light beam passing through the first region is 0.07λ2 (rms) or less ( 2)The optical pickup device described in 1.
[0019]
(4)A first light source that emits a light beam with a wavelength λ1 (nm), a second light source that emits a light beam with a wavelength λ2 (nm) (λ2> λ1), and at least one optical surface that is substantially concentric with respect to the optical axis. A condensing optical system including an objective lens having a first region, a second region outside the first region, and a third region outside the second region, and a thickness t1 of the transparent substrate At the time of recording or reproducing information on the first optical information recording medium, a light beam having a wavelength λ1 emitted from the first light source is recorded on the first optical information recording medium via the transparent substrate having the thickness t1 by the condensing optical system. At the time of recording or reproducing information on the second optical information recording medium having the thickness t2 (t2> t1) of the transparent substrate, the light is condensed on the information recording surface of the medium, and the wavelength λ2 (nm) (λ2> emitted from the second light source λ1) is transmitted through the transparent substrate having the thickness t2 by the condensing optical system. In the optical pickup device for condensing on the information recording surface of the optical information recording medium, when recording or reproducing information on the first optical information recording medium, the light is emitted from the first light source and the first area and the first area are recorded. When the information on the first optical information recording medium is recorded or reproduced by the light beam passing through the three regions, and the information on the second optical information recording medium is recorded or reproduced, the light is emitted from the second light source. The objective lens at the time of recording or reproducing the information on the second optical information recording medium and recording or reproducing the information on the first optical information recording medium by the light flux passing through the first area and the second area The magnification m2 viewed from the optical information recording medium side of the objective lens during recording or reproduction of information on the second optical information recording medium is smaller than the magnification m1 viewed from the optical information medium side.An optical pickup device characterized by that.
[0020]
(5)A first light source that emits a light beam with a wavelength λ1 (nm), a second light source that emits a light beam with a wavelength λ2 (nm) (λ2> λ1), and at least one optical surface that is substantially concentric with respect to the optical axis. A condensing optical system including an objective lens having a first region, a second region outside the first region, and a third region outside the second region, and a thickness t1 of the transparent substrate At the time of recording or reproducing information on the first optical information recording medium, a light beam having a wavelength λ1 emitted from the first light source is recorded on the first optical information recording medium via the transparent substrate having the thickness t1 by the condensing optical system. When recording or reproducing information on the second optical information recording medium having a thickness t2 (t2> t1) of the transparent substrate, the light is condensed on the information recording surface of the medium, and the wavelength λ2 (nm) (λ2) emitted from the second light source > Λ1) through the transparent substrate having the thickness t2 in the condensing optical system. In the optical pickup device for condensing on the information recording surface of the second optical information recording medium, when recording or reproducing information on the first optical information recording medium, the light is emitted from the first light source and the first region and When the information on the first optical information recording medium is recorded or reproduced by the light flux passing through the third region and the information on the second optical information recording medium is recorded or reproduced, the second light source Recording or reproduction of information on the second optical information recording medium is performed by a light beam which is emitted and passes through the first area, and the second area has a shielding structure, and information is recorded on the first optical information recording medium. Alternatively, the magnification m2 viewed from the optical information recording medium side of the objective lens at the time of recording or reproduction of information on the second optical information recording medium is larger than the magnification m1 viewed from the optical information recording medium side of the objective lens at the time of reproduction. But smallAn optical pickup device characterized by that.
[0021]
(6)The objective lens has at least two lens surface splitting portions that are substantially concentric with an optical axis that makes a wavefront of a light beam emitted from the second light source discontinuous, and the second region has the at least two lens surface splittings. (4) or (5) characterized in that it is an area between the partsThe optical pickup device described.
[0022]
(7)The magnification m2 is a magnification in a direction for correcting spherical aberration caused by the difference between the thickness t1 of the transparent substrate of the first optical information recording medium and the thickness t2 of the transparent substrate of the second optical information recording medium. Any one of (1) to (6) characterized byThe optical pickup device described in 1.
[0023]
(8)The condensing optical system includes a divergence changing optical element that changes a divergence degree of a light beam from the first light source and the second light source, and an optical path between the divergence changing optical element and the second light source is the light source. Any one of (1) to (7), wherein the first light source and the second light source are arranged so as to be shorter than an optical path between the divergence changing element and the first light source.The optical pickup device described in 1.
[0024]
(9)The first light source or the divergence changing optical element is moved in the optical axis direction (8)The optical pickup device described in 1.
[0025]
(10)The magnification m1 and the magnification m2 are:
-0.05 <m2-m1 <-0.005
Any one of (1) to (9) characterized by satisfyingThe optical pickup device described in 1.
[0026]
(11) The condensing optical system includes a divergence degree changing optical element that changes a divergence degree of light flux from the first light source and the second light source, and the light flux emitted from the first light source and the second light source. (1) to (10), wherein the light beam emitted from the light beam passes through the first region and the third region after passing through the divergence changing optical element.The optical pickup device described in 1.
(12) When performing recording or reproduction on the second optical information recording medium, among the light beams emitted from the second light source, the light beams that have passed through the third region are flare.The optical pickup device according to any one of (1) to (11), wherein
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First, before describing the embodiment, an optical information recording medium (hereinafter referred to as an optical disk) will be described with reference to FIG. The
[0028]
In the following description, DVD (including DVD-RAM) refers to the first
[0029]
First, an outline of the
[0030]
The
[0031]
The
[0032]
The condensing optical system transmits the light beam emitted from the light source (the
[0033]
In this embodiment, since a plurality of optical discs are recorded / reproduced using one condensing optical system in this way, the
[0034]
In the present embodiment, the light beam emitted from the
[0035]
A condensing optical system is provided with a
[0036]
[0037]
The light detection means 31 and 32 are means for detecting the light flux reflected from the information recording surfaces 22 and 22 'of the
[0038]
In this embodiment, since the focus error signal is generated using an astigmatism method, an astigmatism generating element (in this embodiment, an astigmatism generating element is provided before the light detection means 31 and 32.
[0039]
The two-
[0040]
Next, an outline of a case where such an
[0041]
A light beam emitted from the first semiconductor laser 11 (indicated by a two-dot chain line in FIG. 1) passes through the
[0042]
Then, the light beam reflected by the
[0043]
In this way, information is recorded on the
[0044]
Similarly, when recording / reproducing the second
[0045]
In this manner, information is recorded on the information recording surface 22 'of the second optical disc 20' or information on the information recording surface 22 'of the second optical disc 20' is reproduced. In the figure, the distance (so-called working distance) between the refractive surface S2 of the
[0046]
Next, the condensing optical system will be described. The condensing optical system is configured to divide the light beams emitted from the
[0047]
Here, in the following description, when one lens surface dividing portion is provided (two-region condensing optical system), the optical axis side from the lens surface dividing portion is the first region, and the outside is the third region. The numerical aperture on the optical disc side of the condensing optical system corresponding to the lens surface dividing unit is NA3. When two lens surface dividing portions are provided, the optical axis side is divided into the first region, the second lens surface dividing portion between the two lens surface dividing portions, and the outer lens surface dividing portion. The area outside the area is the third area, and the numerical aperture on the optical disc side of the condensing optical system corresponding to the lens dividing part on the optical axis side of these two lens surface dividing parts is NA3. The numerical aperture on the optical disc side of the corresponding condensing optical system is NA4. In the case where two lens surface dividing portions are provided, the second region is shielded by a shielding structure (light from the light source is absorbed, scattered, reflected, etc. (This structure is a shielding condensing optical system, and a case where no shielding structure is used is a three-region condensing optical system).
[0048]
Such a condensing optical system uses the light fluxes in the first area and the third area when recording / reproducing the first
[0049]
However, the two-region condensing optical system and the shielding condensing optical system in which the wavefront aberration (spherical aberration) is discontinuous cannot be applied to the second optical disk that requires a high NA. This is because when the image is formed on the information recording surface 22 'of the second optical disc 20' while maintaining the magnification m1 as viewed from the first optical disc side of the
[0050]
Therefore, in the present embodiment, the magnification m1 of the
[0051]
As a result, the spherical aberration that occurs during recording / reproduction of the second
[0052]
Specifically, in the present embodiment, the position of the
[0053]
In the present embodiment, the first and
[0054]
Here, m2−m1 which is the difference between the magnification m1 and the magnification m2 is
-0.05 <m2-m1 <-0.005
It is preferable to satisfy
-0.04 <m2-m1 <-0.01
It is more preferable to satisfy
[0055]
If this lower limit is exceeded, that is, if the difference between the magnification m1 and the magnification m2 becomes large, the sine condition will change drastically, the off-axis characteristics deteriorate, and high accuracy is required when assembling the optical pickup device. The If this upper limit is exceeded, that is, if the difference between the magnification m1 and the magnification m2 becomes small, it becomes difficult to cope with a high NA.
[0056]
By the way, in the condensing optical system configured as described above, the wavefront aberration of the beam spot formed on the
[0057]
Furthermore, in the present embodiment, since the wavefront aberration is skipped (discontinuous) in the lens surface dividing portion and the aperture limiting effect is also provided, in order to take advantage of this effect, when setting the magnification m2, The spherical aberration is made to remain without completely correcting the spherical aberration. For this reason, at the time of recording / reproduction of the second
[0058]
Next, a specific example of this condensing optical system will be described using a three-region condensing optical system, a shielding condensing optical system, and a two-region condensing optical system. The condensing optical system includes a
[0059]
In any condensing optical system, the first region may be divided into a plurality of parts. Further, in the shielding condensing optical system and the three-region condensing optical system, the second region is divided into a plurality of parts and a part of the first optical disc is divided into a plurality of parts in order to further improve the amount of light during recording / reproduction of the first optical disc. A surface used for recording / reproduction of one optical disk may be provided.
[0060]
(Three-region condensing optical system)
Description will be made based on FIG. 2 which is a schematic diagram and a spherical aberration diagram at the time of recording / reproducing of an optical disc by the three-region condensing optical system. FIG. 2A is a diagram schematically showing how the light beam passing through the
[0061]
In this example, the
[0062]
As shown in FIGS. 2A and 2B, the
[0063]
When this
[0064]
Therefore, when recording / reproducing the second
[0065]
In this way, the three-
[0066]
In this three-
0.7NA2 <NA3 <1.05NA2
It is preferable to satisfy the following conditions. When this lower limit is exceeded, depending on the numerical aperture NA2, a light quantity shortage occurs during recording / reproduction of the first
[0067]
further,
0.04 <(NA42-NA32) / NA12<0.4
It is preferable to satisfy the following conditions. If this lower limit is exceeded, the effect of increasing the NA due to the second light flux during recording / reproduction of the second optical disc 20 'is reduced. That is, although it is a three-region condensing optical system that can originally cope with the highest NA compared with other condensing optical systems (two-region condensing optical system and shielding condensing optical system described in detail later), If the lower limit is exceeded, the difference from the two-region objective lens 16 (condensing optical system), which will be described later, disappears because the step is formed by molding the step (molding). On the other hand, if the upper limit is exceeded, light quantity shortage occurs during recording / reproduction of the first optical disk.
[0068]
Further, in the three-
0.002mm <δ <0.020mm
It is preferable to satisfy the following condition. If this lower limit is exceeded, problems such as an increase in the side lobe of the spot during recording / reproduction of the second optical disc 20 'and asymmetry of the focus error signal occur. If the upper limit is exceeded, a balance cannot be achieved between recording / reproduction of the first
[0069]
Note that this difference δ corresponds to the distance between the spot nucleus and the flare generated during recording / reproduction of the second
[0070]
In this example, a step is provided at each boundary between the first divided surface Sd1 to the third divided surface Sd3. However, a step may be provided only at one boundary, and a predetermined curvature radius is provided instead of the step. It may be connected on the surface. In short, it is only necessary to make the wavefront aberration discontinuous (bending or the like is preferable but separating (flying) is preferable) in the lens surface dividing portion.
[0071]
In this example, the second divided surface Sd2 of the
[0072]
In this example, the second split surface Sd2 is configured to give spherical aberration, but instead of or in addition to this, a phase difference is provided, that is, the phase of the light beam passing through the second split surface Sd2. May be shifted from the phase of the light beam passing through the first and third divided surfaces Sd1 and Sd3.
[0073]
Further, in this example, the first divided surface Sd1 and the third divided surface Sd3 are configured with the same aspherical shape, but a phase difference is provided between the first divided surface Sd1 and the third divided surface Sd3. The peak intensity of the spot during recording / reproduction of the first
[0074]
(Shielding condensing optical system)
An explanation will be given based on FIG. 3 which is a schematic diagram and a spherical aberration diagram at the time of recording / reproducing of an optical disk by the shielding condensing optical system. FIG. 3A is a diagram schematically showing how the light beam passing through the
[0075]
In this example, the
[0076]
As shown in FIGS. 3A and 3B, the
[0077]
When this
[0078]
Therefore, when recording / reproducing the second
[0079]
Thus, since the shielding
[0080]
In the shielding
0.9NA2 <NA3 <1.2NA2
It is preferable to satisfy the following conditions. If this lower limit is exceeded, the spot diameter cannot be reduced during recording / reproduction of the second optical disc 20 '. If the upper limit is exceeded, the spot diameter will be reduced more than necessary, and the difference between the magnification m1 and the magnification m2 will increase and the sine conditions will change drastically. The assembly accuracy of the
[0081]
Further, in the shielding
0.002mm <δ <0.020mm
It is preferable to satisfy the following condition. If this lower limit is exceeded, problems such as an increase in the side lobe of the spot during recording / reproduction of the second optical disc 20 'and asymmetry of the focus error signal occur. If the upper limit is exceeded, a balance cannot be achieved between recording / reproduction of the first
[0082]
(2 area condensing optical system)
An explanation will be given based on FIG. 4 which is a schematic diagram and a spherical aberration diagram at the time of recording / reproducing of an optical disk by the two-region condensing optical system. FIG. 4A is a diagram schematically showing how the light beam passing through the
[0083]
In this example, the
[0084]
As shown in FIGS. 4A and 4B, the
[0085]
When this
[0086]
Therefore, when recording / reproducing the second
[0087]
As described above, since the two-
[0088]
In the two-
0.9NA2 <NA3 <1.2NA2
It is preferable to satisfy the following conditions. If this lower limit is exceeded, the spot diameter cannot be reduced during recording / reproduction of the second optical disc 20 '. If the upper limit is exceeded, the spot diameter will be reduced more than necessary, and the difference between the magnification m1 and the magnification m2 will increase and the sine conditions will change drastically. The assembly accuracy of the
[0089]
Further, in the two-
0.002mm <δ <0.010mm
It is preferable to satisfy the following condition. If this lower limit is exceeded, problems such as an increase in the side lobe of the spot during recording / reproduction of the second
[0090]
In this example, a step is provided at the boundary between the first divided surface Sd1 and the third divided surface Sd3. However, the step may be connected by a surface having a predetermined curvature radius instead of the step.
[0091]
Further, in this example, the
[0092]
In the embodiment described above, the
[0093]
This optical pickup device will be described briefly. In addition, the same number is given with respect to the function, an effect | action, and member similar to embodiment mentioned above, The description may be abbreviate | omitted.
[0094]
In this optical pickup device, the
[0095]
In the case of recording / reproducing the first optical disk, the light beam emitted from the first semiconductor laser 11 (indicated by a two-dot chain line in FIG. 5) is bent in the optical path by the
[0096]
When the second optical disk is recorded / reproduced with this optical pickup device, the
[0097]
As described above, this optical pickup device can be constituted by one light source and one photodetector, and can be a compact optical pickup device. Note that the magnifications m1 and m2 may be changed by moving the
[0098]
In the above description, since the recording density is high and the thickness t1 of the transparent substrate of the first optical disk is thinner than the thickness t2 of the transparent substrate of the second optical disk whose recording density is lower than that of the first optical disk.m1> m2But the recording density is highNoIf the thickness t1 of the transparent substrate of the first optical disk is thicker than the thickness t2 of the transparent substrate of the second optical disk, which has a recording density lower than that of the first optical disk, m1 <m2.
[0099]
【Example】
Examples of the present invention will be described below. In each of the following embodiments, the
[0100]
In the table showing aspheric data in each of the following examples,
[0101]
[Expression 1]
Based on the aspherical formula of However, X is an axis in the optical axis direction, H is an axis perpendicular to the optical axis, and the light traveling direction is positive, K is a conical coefficient, Aj is an aspheric coefficient, and Pj is an aspheric power.
[0103]
In addition, the wavefront aberration diagrams in the following examples show the state when viewed in a defocused position where the best wavefront aberration can be obtained.
[0104]
(Example 1)
The first embodiment is an optical pickup device shown in FIG. 1 equipped with a three-
[0105]
Table 2 shows paraxial optical data.
[0106]
[Table 2]
Table 3 shows aspherical data.
[0108]
[Table 3]
Note that “d2 = 2.1995” of the second aspherical surface in Table 3 is the optical axis when the shape of the second aspherical surface (second divided surface) is extended to the optical axis according to the aspherical shape formula. This represents the distance on the optical axis from the intersection point to the next surface.
[0110]
FIG. 6 (a) shows a spherical aberration diagram during DVD reproduction, FIG. 6 (b) shows a spherical aberration diagram during CD reproduction, FIG. 6 (c) shows a wavefront aberration diagram during DVD reproduction, and FIG. 6 (d). Shows the wavefront aberration diagram during CD reproduction. FIG. 7 (a) shows the relative intensity distribution of the focused spot when the best spot shape during DVD playback is obtained, and FIG. 7 (b) shows the best spot shape during CD playback. The relative intensity distribution figure of the condensing spot at the time is shown. In this embodiment, the spherical aberration amount SA3 (1) generated in the light beam passing through the first divided surface Sd1 at the numerical aperture NA3 and the third divided position at the numerical aperture NA4 during CD recording / reproduction. The difference δ from the spherical aberration SA4 (3) generated in the light beam passing through the surface Sd3 is δ = 0.040 mm.
[0111]
As can be seen from these, DVD and CD (CD-R) can be reproduced satisfactorily in this embodiment.
[0112]
(Example 2)
Example 2 is an optical pickup apparatus shown in FIG. 1 in which a three-
[0113]
Table 4 shows the paraxial optical data.
[0114]
[Table 4]
Table 5 shows the aspheric data.
[0116]
[Table 5]
Note that “d2 = 2.999975” of the second aspherical surface in Table 5 is the optical axis when the shape of the second aspherical surface (second divided surface) is extended to the optical axis according to the aspherical shape formula. This represents the distance on the optical axis from the intersection point to the next surface. Further, “d3 = 2.014” of the third aspherical surface in Table 5 is the optical axis when the shape of the third aspherical surface (third divided surface) is extended to the optical axis according to the aspherical shape formula. This represents the distance on the optical axis from the intersection point to the next surface.
[0118]
FIG. 8A shows a spherical aberration diagram during DVD reproduction, FIG. 8B shows a spherical aberration diagram during CD reproduction, FIG. 8C shows a wavefront aberration diagram during DVD reproduction, and FIG. Shows the wavefront aberration diagram during CD reproduction. Further, FIG. 9A shows the relative intensity distribution diagram of the condensed spot when the best spot shape during DVD reproduction is obtained, and FIG. 9B shows the best spot shape during CD reproduction. The relative intensity distribution figure of the condensing spot at the time is shown. In this embodiment, the spherical aberration amount SA3 (1) generated in the light beam passing through the first divided surface Sd1 at the numerical aperture NA3 and the third divided position at the numerical aperture NA4 during CD recording / reproduction. The difference δ from the spherical aberration SA4 (3) generated in the light beam passing through the surface Sd3 is δ = 0.0034 mm.
[0119]
As can be seen from these, DVD and CD (CD-R) can be reproduced satisfactorily in this embodiment.
[0120]
(Example 3)
The third embodiment is an optical pickup device shown in FIG. 1 equipped with a three-
[0121]
Table 6 shows paraxial optical data.
[0122]
[Table 6]
Table 7 shows the aspheric data.
[0124]
[Table 7]
Note that “d2 = 2.996” of the second aspherical surface in Table 7 is the optical axis when the shape of the second aspherical surface (second divided surface) is extended to the optical axis according to the aspherical shape formula. This represents the distance on the optical axis from the intersection point to the next surface.
[0126]
FIG. 10 (a) shows a spherical aberration diagram during DVD reproduction, FIG. 10 (b) shows a spherical aberration diagram during LD reproduction, FIG. 10 (c) shows a wavefront aberration diagram during DVD reproduction, and FIG. 10 (d). Shows a wavefront aberration diagram during LD reproduction. FIG. 11 (a) shows the relative intensity distribution diagram of the focused spot when the best spot shape during DVD playback is obtained, and FIG. 11 (b) shows the best spot shape during LD playback. The relative intensity distribution figure of the condensing spot at the time is shown. In this embodiment, the spherical aberration amount SA3 (1) generated in the light beam passing through the first divided surface Sd1 at the position of the numerical aperture NA3 at the time of LD recording / reproduction and the third division at the position of the numerical aperture NA4. The difference δ from the spherical aberration SA4 (3) generated in the light beam passing through the surface Sd3 is δ = 0.666 mm.
[0127]
As can be seen from these, DVD and LD can be reproduced satisfactorily in this embodiment.
[0128]
(Example 4)
Example 4 is an optical pickup device shown in FIG. 5 in which a three-
[0129]
Table 8 shows paraxial optical data.
[0130]
[Table 8]
Table 9 shows the aspheric data.
[0132]
[Table 9]
Note that “d2 = 2.997” of the second aspherical surface in Table 9 means the optical axis when the shape of the second aspherical surface (second divided surface) is extended to the optical axis according to the aspherical shape formula. This represents the distance on the optical axis from the intersection point to the next surface.
[0134]
FIG. 12A shows a spherical aberration diagram during DVD reproduction, FIG. 12B shows a spherical aberration diagram during MO reproduction, FIG. 12C shows a wavefront aberration diagram during DVD reproduction, and FIG. The wavefront aberration figure at the time of MO reproduction | regeneration is shown. FIG. 13 (a) shows the relative intensity distribution diagram of the focused spot when the best spot shape during DVD playback is obtained, and FIG. 13 (b) shows the best spot shape during MO playback. The relative intensity distribution figure of the condensing spot at the time is shown. In this embodiment, the spherical aberration amount SA3 (1) generated in the light beam passing through the first divided surface Sd1 at the position of the numerical aperture NA3 and the third division at the position of the numerical aperture NA4 during MO recording / reproduction. The difference δ between the spherical aberration SA4 (3) generated in the light beam passing through the surface Sd3 is δ = 0.0006 mm.
[0135]
As can be seen from these, in this embodiment, two optical disks, DVD and MO, can be reproduced satisfactorily.
[0136]
(Example 5)
Example 5 is the optical pickup apparatus shown in FIG. 1 in which the two-
[0137]
Table 10 shows the paraxial optical data.
[0138]
[Table 10]
Table 11 shows the aspheric data.
[0140]
[Table 11]
Note that “d2 = 2.20” of the second aspherical surface in Table 11 is the optical axis when the shape of the second aspherical surface (second divided surface) is extended to the optical axis according to the aspherical shape formula. This represents the distance on the optical axis from the intersection point to the next surface.
[0142]
FIG. 14A shows a spherical aberration diagram during DVD reproduction, FIG. 14B shows a spherical aberration diagram during CD reproduction, FIG. 14C shows a wavefront aberration diagram during DVD reproduction, and FIG. Shows the wavefront aberration diagram during CD reproduction. FIG. 15 (a) shows the relative intensity distribution diagram of the focused spot when the best spot shape during DVD playback is obtained, and FIG. 15 (b) shows the best spot shape during CD playback. The relative intensity distribution figure of the condensing spot at the time is shown. In this embodiment, the spherical aberration amount SA3 (1) generated in the light beam passing through the first divided surface Sd1 at the position of the numerical aperture NA3 and the third division at the position of the numerical aperture NA3 during CD recording / reproduction. The difference δ from the spherical aberration SA3 (3) generated in the light beam passing through the surface Sd3 is δ = 0.0012 mm.
[0143]
As can be seen from these, DVD and CD can be reproduced satisfactorily in this embodiment.
[0144]
(Example 6)
Example 6 is the optical pickup apparatus shown in FIG. 1 in which the shielding
[0145]
Table 12 shows paraxial optical data.
[0146]
[Table 12]
Table 13 shows the aspheric data.
[0148]
[Table 13]
16A shows a spherical aberration diagram during DVD reproduction, FIG. 16B shows a spherical aberration diagram during CD reproduction, FIG. 16C shows a wavefront aberration diagram during DVD reproduction, and FIG. Shows the wavefront aberration diagram during CD reproduction. FIG. 17 (a) shows the relative intensity distribution diagram of the focused spot when the best spot shape during DVD playback is obtained, and FIG. 17 (b) shows the best spot shape during CD playback. The relative intensity distribution figure of the condensing spot at the time is shown. In this embodiment, the spherical aberration amount SA3 (1) generated in the light beam passing through the first divided surface Sd1 at the numerical aperture NA3 during CD recording / reproduction and the third division at the numerical aperture NA4. The difference δ from the spherical aberration SA4 (3) generated in the light beam passing through the surface Sd3 is δ = 0.0036 mm.
[0150]
As can be seen from these, DVD and CD can be reproduced satisfactorily in this embodiment.
[0151]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to record / reproduce a plurality of optical information recording media having different thicknesses of the transparent substrate with one condensing optical system, and to cope with a high NA. Moreover, even when the second optical disk with a high NA is used, the recording / reproducing of the first optical disk can be performed satisfactorily.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an optical pickup device.
FIGS. 2A and 2B are a schematic diagram and a spherical aberration diagram at the time of recording / reproducing of an optical disk by a three-region condensing optical system. FIGS.
FIGS. 3A and 3B are a schematic diagram and a spherical aberration diagram at the time of recording / reproducing of an optical disk by the shielding condensing optical system. FIGS.
FIGS. 4A and 4B are a schematic diagram and a spherical aberration diagram at the time of recording / reproducing of an optical disk by a two-region condensing optical system. FIGS.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an optical pickup device.
6 is a spherical aberration diagram and a wavefront aberration diagram of Example 1. FIG.
7 is a relative intensity distribution diagram of a focused spot in Example 1. FIG.
8 is a spherical aberration diagram and a wavefront aberration diagram of Example 2. FIG.
9 is a distribution diagram of relative intensity of a focused spot in Example 2. FIG.
10 is a spherical aberration diagram and a wavefront aberration diagram of Example 3. FIG.
11 is a relative intensity distribution diagram of a focused spot in Example 3. FIG.
12 is a spherical aberration diagram and a wavefront aberration diagram of Example 4. FIG.
13 is a relative intensity distribution diagram of a focused spot according to Example 4. FIG.
14 is a spherical aberration diagram and a wavefront aberration diagram of Example 5. FIG.
15 is a distribution diagram of relative intensity of a focused spot in Example 5. FIG.
16 is a spherical aberration diagram and a wavefront aberration diagram of Example 6. FIG.
17 is a relative intensity distribution diagram of a focused spot in Example 6. FIG.
[Explanation of symbols]
10 Optical pickup device
11 First light source
12 Second light source
13 Coupling lens
15 Two-dimensional actuator
16 Objective lens
17 Aperture
19 Dichroic prism
20 First optical disk
20 'second optical disk
21, 21 'transparent substrate
22, 22 'information recording surface
25, 26 Beam splitter
31, 32 photodetection means
40 Moving means
Claims (12)
波長λ２（ｎｍ）（λ２＞λ１）の光束を出射する第２光源と、
少なくとも一つの光学面に、光軸に対して略同心円状の第１領域及び前記第１領域の外側の第３領域とを有する対物レンズを含む集光光学系とを有し、
透明基板の厚さｔ１の第１光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時には、前記第１光源から出射した波長λ１の光束を、前記集光光学系で前記厚さｔ１の透明基板を介して前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光させ、
透明基板の厚さｔ２（ｔ２＞ｔ１）の第２光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時には、第２光源から出射した波長λ２（ｎｍ）（λ２＞λ１）の光束を、前記集光光学系で厚さｔ２の透明基板を介して前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光させる光ピックアップ装置において、
前記第１光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行う際には、前記第１光源から出射し前記第１領域及び前記第３領域を通過する光束により、前記第１光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行い、
前記第２光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行う際には、前記第２光源から出射し前記第１領域を通過する光束により、前記第２光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行うとともに、
前記第１光情報記録媒体の情報の記録又は再生時における前記対物レンズの光情報記録媒体側から見た倍率ｍ１より、前記第２光情報記録媒体の情報の記録又は再生時における前記対物レンズの光情報記録媒体側からみた倍率ｍ２の方が、小さいことを特徴とする光ピックアップ装置。 A first light source that emits a light beam having a wavelength λ1 (nm);
A second light source that emits a light beam having a wavelength of λ2 (nm) (λ2>λ1);
A condensing optical system including an objective lens having a first region substantially concentric with respect to the optical axis and a third region outside the first region on at least one optical surface;
During recording or reproduction of information pair in the first optical information recording medium of the thickness of the transparent substrate t1, the light flux with wavelength λ1 emitted from the first light source, a transparent substrate of the thickness t1 by the light converging optical system Condensing on the information recording surface of the first optical information recording medium through,
The light beam during recording or reproduction of information pair in the second optical information recording medium of the thickness of the transparent substrate t2 (t2> t1), the wavelength .lambda.2 emitted from the second light source (nm) (λ2> λ1) , the current in the optical pickup device Ru is focused on the information recording surface of the second optical information recording medium through the transparent substrate of thickness t2 in light optical system,
When recording or reproducing information on the first optical information recording medium, information on the first optical information recording medium is obtained by a light beam emitted from the first light source and passing through the first area and the third area. Record or play
When recording or reproducing information on the second optical information recording medium, information on the second optical information recording medium is recorded or reproduced by a light beam emitted from the second light source and passing through the first area. As well as
The magnification of the objective lens viewed from the optical information recording medium side during recording or reproduction of information on the first optical information recording medium, and the objective lens during recording or reproduction of information on the second optical information recording medium. An optical pickup device characterized in that the magnification m2 as viewed from the optical information recording medium side is smaller.
前記第２光情報記録媒体の情報の記録又は再生時において、前記第２光源から出射される光束のうち、前記第１領域を通過する光束によって、前記第１光情報記録媒体の情報記録面上に形成されるビームスポットの波面収差が０．０７λ２（ｒｍｓ）以下であ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。 At the time of recording or reproducing information on the first optical information recording medium, the first optical information recording medium is generated by a light beam passing through the first region and the third region among light beams emitted from the first light source. The wavefront aberration of the beam spot formed on the information recording surface is 0.05λ1 (rms) or less,
During recording or reproduction of information on the second optical information recording medium, among the light beams emitted from the second light source, the light beams that pass through the first region are used on the information recording surface of the first optical information recording medium. 3. The optical pickup device according to claim 2 , wherein a wavefront aberration of a beam spot formed on the optical spot is 0.07λ2 (rms) or less .
波長λ２（ｎｍ）（λ２＞λ１）の光束を出射する第２光源と、
少なくとも一つの光学面に、光軸に対して略同心円状の第１領域と、前記第１領域の外側の第２領域と、前記第２領域の外側の第３領域とを有する対物レンズを含む集光光学系とを有し、
透明基板の厚さｔ１の第１光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時には、前記第１光源から出射した波長λ１の光束を、前記集光光学系で前記厚さｔ１の透明基板を介して前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光させ、
透明基板の厚さｔ２（ｔ２＞ｔ１）の第２光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時には、第２光源から出射した波長λ２（ｎｍ）（λ２＞λ１）の光束を、前記集光光学系で厚さｔ２の透明基板を介して前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光させる光ピックアップ装置において、
前記第１光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行う際には、前記第１光源から出射し前記第１領域及び前記第３領域を通過する光束により、前記第１光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行い、
前記第２光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行う際には、前記第２光源から出射し前記第１領域及び前記第２領域を通過する光束により、前記第２光情報記録媒体の情報の 記録又は再生を行うとともに、
前記第１光情報記録媒体の情報の記録又は再生時における前記対物レンズの光情報記録媒体側から見た倍率ｍ１より、前記第２光情報記録媒体の情報の記録又は再生時における前記対物レンズの光情報記録媒体側からみた倍率ｍ２の方が、小さいことを特徴とする光ピックアップ装置。 A first light source that emits a light beam having a wavelength λ1 (nm);
A second light source that emits a light beam having a wavelength of λ2 (nm) (λ2>λ1);
An objective lens having a first region substantially concentric with an optical axis, a second region outside the first region, and a third region outside the second region on at least one optical surface; A condensing optical system,
At the time of recording or reproducing information with respect to the first optical information recording medium having the thickness t1 of the transparent substrate, the light beam having the wavelength λ1 emitted from the first light source is passed through the transparent substrate having the thickness t1 by the condensing optical system. Condensing on the information recording surface of the first optical information recording medium,
At the time of recording or reproducing information on the second optical information recording medium having a thickness t2 (t2> t1) of the transparent substrate, a light beam having a wavelength of λ2 (nm) (λ2> λ1) emitted from the second light source is used as the condensing optics. In the optical pickup device for focusing on the information recording surface of the second optical information recording medium through a transparent substrate having a thickness of t2 in the system,
When recording or reproducing information on the first optical information recording medium, information on the first optical information recording medium is obtained by a light beam emitted from the first light source and passing through the first area and the third area. Record or play
When recording or reproducing information on the second optical information recording medium, information on the second optical information recording medium is obtained by a light beam emitted from the second light source and passing through the first area and the second area. recording or with performing reproduction of,
The magnification of the objective lens as viewed from the optical information recording medium side during recording or reproduction of information on the first optical information recording medium, and the objective lens during recording or reproduction of information on the second optical information recording medium. An optical pickup device characterized in that the magnification m2 as viewed from the optical information recording medium side is smaller .
波長λ２（ｎｍ）（λ２＞λ１）の光束を出射する第２光源と、
少なくとも一つの光学面に、光軸に対して略同心円状の第１領域と、前記第１領域の外側の第２領域と、前記第２領域の外側の第３領域とを有する対物レンズを含む集光光学系とを有し、
透明基板の厚さｔ１の第１光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時には、前記第１光源から出射した波長λ１の光束を、前記集光光学系で前記厚さｔ１の透明基板を介して前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光させ、
透明基板の厚さｔ２（ｔ２＞ｔ１）の第２光情報記録媒体に対する情報の記録又は再生時には、前記第２光源から出射した波長λ２（ｎｍ）（λ２＞λ１）の光束を、前記集光光学系で厚さｔ２の透明基板を介して前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光させる光ピックアップ装置において、
前記第１光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行う際には、前記第１光源から出射し前記第１領域及び前記第３領域を通過する光束により、前記第１光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行い、
前記第２光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行う際には、前記第２光源から出射し前記第１領域を通過する光束により、前記第２光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行い
前記第２領域が、遮蔽構造であるとともに、
前記第１光情報記録媒体の情報の記録又は再生時における前記対物レンズの光情報記録媒体側から見た倍率ｍ１より、前記第２光情報記録媒体の情報の記録又は再生時における前記対物レンズの光情報記録媒体側からみた倍率ｍ２の方が、小さいことを特徴とする光ピックアップ装置。 A first light source that emits a light beam having a wavelength λ1 (nm);
A second light source that emits a light beam having a wavelength of λ2 (nm) (λ2>λ1);
An objective lens having a first region substantially concentric with an optical axis, a second region outside the first region, and a third region outside the second region on at least one optical surface; A condensing optical system,
At the time of recording or reproducing information with respect to the first optical information recording medium having the thickness t1 of the transparent substrate, the light beam having the wavelength λ1 emitted from the first light source is passed through the transparent substrate having the thickness t1 by the condensing optical system. Condensing on the information recording surface of the first optical information recording medium,
At the time of recording or reproducing information on the second optical information recording medium having a thickness t2 (t2> t1) of the transparent substrate, a light beam having a wavelength λ2 (nm) (λ2> λ1) emitted from the second light source is collected. In the optical pickup device for focusing on the information recording surface of the second optical information recording medium through a transparent substrate having a thickness of t2 by an optical system,
When recording or reproducing information on the first optical information recording medium, information on the first optical information recording medium is obtained by a light beam emitted from the first light source and passing through the first area and the third area. Record or play
When recording or reproducing information on the second optical information recording medium, information on the second optical information recording medium is recorded or reproduced by a light beam emitted from the second light source and passing through the first area. Conduct
The second region is a shielding structure;
The magnification of the objective lens as viewed from the optical information recording medium side during recording or reproduction of information on the first optical information recording medium, and the objective lens during recording or reproduction of information on the second optical information recording medium. An optical pickup device characterized in that the magnification m2 as viewed from the optical information recording medium side is smaller .
前記第２領域が、前記少なくとも２つのレンズ面分割部の間の領域であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の光ピックアップ装置。The objective lens has at least two lens surface division parts that are substantially concentric with an optical axis that makes the wavefront of the light beam emitted from the second light source discontinuous,
6. The optical pickup device according to claim 4, wherein the second region is a region between the at least two lens surface dividing portions .
前記発散度変更光学素子と前記第２光源との光路が前記発散度変更素子と前記第１光源との光路より短くなるように、前記第１光源及び前記第２光源を配置することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置。The condensing optical system includes a divergence changing optical element that changes the divergence of light beams from the first light source and the second light source,
Wherein as the optical path of the divergent degree changing optical element and the second light source is shorter than the optical path between the first light source and the emittance changing element, and wherein placing the first and second light sources The optical pickup device according to any one of claims 1 to 7.
−０．０５＜ｍ２−ｍ１＜−０．００５
を満足することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置。 The magnification m1 and the magnification m2 are:
-0.05 <m2-m1 <-0.005
The optical pickup device according to claim 1, wherein:
前記第１光源から出射した光束及び前記第２光源から出射した光束は、発散度変更光学素子を通過した後、前記第１領域及び前記第３領域を通過することを特徴とする請求項１ 〜１０のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置。 The condensing optical system includes a divergence changing optical element that changes the divergence of light beams from the first light source and the second light source,
The light beam emitted from the light beam and the second light source emitted from the first light source passes through the divergence converting optical element according to claim 1, characterized in that passing through the first region and the third region ~ The optical pickup device according to any one of 10 .
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