JP4400326B2 - 光ピックアップ光学系、光ピックアップ装置及び光ディスクドライブ装置 - Google Patents

Description

本発明は、異なる種類の光ディスクに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置の光ピックアップ光学系、光ピックアップ装置及び光ディスクドライブ装置に関する。

現在、青紫色レーザ光源を使用する高密度光ディスクの規格として、保護層の厚さが０．１ｍｍであるブルーレイディスク（以下、ＢＤと略記する）や、保護層の厚さがＤＶＤと同じ０．６ｍｍであるＨＤ ＤＶＤ（以下、ＨＤと略記する）の２つが提案されているが、既に広く流通しているデジタルバーサタイルディスク（以下、ＤＶＤと略記する）やコンパクトディスク（以下、ＣＤと略記する）のソフト資産を生かすためにも、高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤとに対して情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置が必要である。

ＢＤとＤＶＤとＣＤとに対して情報の記録／再生を可能とするためには、ＢＤとＤＶＤの保護層の厚さの違いに起因する球面収差と、ＢＤとＣＤの保護層の厚さの違いに起因する球面収差を補正する必要がある。

一方、ＨＤとＤＶＤとＣＤとに対して情報の記録／再生を可能とするためには、ＨＤとＤＶＤの使用波長の違いに起因する球面収差と、ＨＤとＣＤの保護層の厚さの違いに起因する球面収差を補正する必要がある。

このように、高密度光ディスクがＢＤとＨＤの何れも場合においても、ＤＶＤ及びＣＤとの下位互換を実現するためには、２種類の球面収差を補正する必要があるため、対物光学系には少なくとも２つの回折面が必要である。

また、光ピックアップ装置では、一般的に情報の再生時のレーザパワーよりも記録時のレーザパワーの方が大きいため、再生から記録に切り替える際に出力変化により中心波長が瞬時的に数ｎｍとぶ、モードホッピングを起こす場合がある。かかるモードホッピングにより発生するフォーカス位置ずれ（以下、本明細書では色収差と呼ぶ）は対物光学系をフォーカシングすることで除去できるが、対物光学系がフォーカシングするまでの数ｎｓｅｃの間は、フォーカス位置ずれによる記録不良等の不具合が生じる。このフォーカス位置ずれは使用波長が短くなるほど大きくなるので、青紫色レーザ光源を使用する光ピックアップ装置では、波長変化に伴う対物光学系の色収差を補正する必要がある。光学面上に回折面を設けて色収差を補正した高密度光ディスク用の対物光学系は特許文献１に記載されており、青紫色レーザ光源と対物光学系の間の光路中に配設した回折光学素子の作用により色収差が補正された高密度光ディスク用の光ピックアップ光学系が特許文献２に記載されている。
特開２００２−２３６２５３号公報 特開２００３−１６７１９０号公報

しかし、金型加工時の加工誤差や成形時の転写不良等の理由により、実際に成形された回折パターンの形状においては、設計値に対する誤差が必ず有る。回折パターンの形状誤差は回折効率の低下につながるため、高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤとに互換性を有する対物光学系に色収差を補正するための回折面を付加すると、対物光学系には多数の回折面が形成されることになり、回折パターンの形状誤差による回折効率の低下の影響が大きくなる。一方、高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤとに互換性を有する対物光学系の球面収差を補正するための回折面に、色収差を補正する機能を付加した場合でも、回折パターンが微細になるため、回折パターンの形状誤差による回折効率の低下の影響が大きくなる。更に、対物光学系とは別体の回折光学素子を、青紫色レーザ光源と対物光学系の間に配置した場合でも、青紫色レーザ光束は、片道で少なくとも３つの回折面を通過することになるため、回折パターンの形状誤差による回折効率の低下の影響が大きくなる。対物光学系、或いは光ピックアップ光学系の回折効率、すなわち透過率が低いと光検出器の検出信号のＳ／Ｎ比が低くなり、良好な記録／再生特性が得られない虞がある。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、青紫色レーザ光源を使用する高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤとに対して情報の記録／再生を行う光ピックアップ装置に使用され、対物光学系の青紫色波長領域での色収差が良好に補正されているにも関わらず、透過率が高い光ピックアップ光学系を提供することを目的とする。また、この光ピックアップ光学系を使用する光ピックアップ装置、及びこの光ピックアップ装置を搭載した光ディスクドライブ装置を提供することも本発明の目的である。

請求項１に記載の光ピックアップ光学系は、第１光源から射出される波長λ１の第１光束を用いて厚さｔ１の保護層を有する第１光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行い、第２光源から射出される波長λ２（λ２＞λ１）の第２光束を用いて厚さｔ２（ｔ２＞ｔ１）の保護層を有する第２光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行い、第３光源から射出される波長λ３（λ３＞λ２）の第３光束を用いて厚さｔ３（ｔ３＞ｔ２）の保護層を有する第３光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行う光ピックアップ装置に使用される光ピックアップ光学系であって、
前記光ピックアップ光学系は、前記第１光情報記録媒体と前記第２光情報記録媒体と前記第３光情報記録媒体に対する情報の記録及び／又は再生に共通して使用される対物光学系と、前記第１光源と前記対物光学系の間の光路中に配設された色収差補正素子とを有し、
前記対物光学系は、少なくとも２つの回折面を有し、一方の回折面は、前記ｔ１と前記ｔ２との差に起因する球面収差を補正する機能を有し、他方の回折面は、前記ｔ１と前記ｔ３との差に起因する球面収差を補正する機能を有するとともに、
前記色収差補正素子は、正の屈折力を有しｄ線におけるアッベ数がνｄ１である正レンズと、負の屈折力を有しｄ線におけるアッベ数がνｄ２（νｄ２＜νｄ１）である負レンズとを有し、波長λ１±１０ｎｍの範囲内での前記対物光学系の色収差を補正する機能を有し、
前記第１光源から前記第１光情報記録媒体に至る光路内に設けられた回折面は、球面収差補正を行う前記２つの回折面のみ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光学系は、第１光源から射出される波長λ１の第１光束を用いて厚さｔ１の保護層を有する第１光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行い、第２光源から射出される波長λ２（λ２＞λ１）の第２光束を用いて厚さｔ２（ｔ２＝ｔ１）の保護層を有する第２光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行い、第３光源から射出される波長λ３（λ３＞λ２）の第３光束を用いて厚さｔ３（ｔ３＞ｔ２）の保護層を有する第３光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行う光ピックアップ装置に使用される光ピックアップ光学系であって、
前記光ピックアップ光学系は、前記第１光情報記録媒体と前記第２光情報記録媒体と前記第３光情報記録媒体に対する情報の記録及び／又は再生に共通して使用される対物光学系と、前記第１光源と前記対物光学系の間の光路中に配設された色収差補正素子とを有し、
前記対物光学系は、少なくとも２つの回折面を有し、一方の回折面は、前記波長λ１と前記波長λ２との差に起因して前記対物光学系で発生する球面収差を補正する機能を有し、他方の回折面は、前記ｔ１と前記ｔ３との差に起因する球面収差を補正する機能を有するとともに、
前記色収差補正素子は、正の屈折力を有しｄ線におけるアッベ数がνｄ１である正レンズと、負の屈折力を有しｄ線におけるアッベ数がνｄ２（νｄ２＜νｄ１）である負レンズとを有し、波長λ１±１０ｎｍの範囲内での前記対物光学系の色収差を補正する機能を有し、
前記第１光源から前記第１光情報記録媒体に至る光路内に設けられた回折面は、球面収差補正を行う前記２つの回折面のみであることを特徴とする。

本発明によれば、対物光学系に少なくとも２つの回折面を形成し（例えば対物光学系が回折構造を有する２以上の光学面を有しており）、一方の回折面で波長λ１と波長λ２との差に起因して対物光学系で発生する球面収差（高密度光ディスクが、上述のＨＤである場合に相当する）、及び／又は、ｔ１とｔ２との差に起因する球面収差（高密度光ディスクが、上述のＢＤである場合に相当する）を補正し、他方の回折面でｔ１とｔ３との差に起因する球面収差を補正することで、共通の対物光学系で高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤとに対して情報の記録／再生を行うことが可能となる。

また、正の屈折力を有しｄ線におけるアッベ数がνｄ１である正レンズと、負の屈折力を有しｄ線におけるアッベ数がνｄ２（νｄ２＜νｄ１）である負レンズとを有する屈折型の色収差補正素子により、対物光学系の色収差を補正することで、青紫色波長領域の色収差が良好に補正されているにも関わらず、透過率が高い光ピックアップ光学系を提供することが可能となる。また、このようなアッベ数が大きい正レンズとアッベ数が小さい負レンズとから構成される色収差補正素子により、他の光学素子の色収差を補正するためには、色収差補正素子に以下の（１）式を満たす近軸パワーの波長依存性を持たせる必要がある。かかる技術は公知の技術であるのでここでは詳細な説明は割愛する。
Ｐ_λ１Ｓ＜Ｐ_λ１＜Ｐ_λ１Ｌ （１）
但し、Ｐ_λ１は波長λ１における色収差補正素子の近軸パワーであり、Ｐ_λ１Ｓは波長λ１−１０ｎｍにおける色収差補正素子の近軸パワーであり、Ｐ_λ１Ｌは波長λ１＋１０ｎｍにおける色収差補正素子の近軸パワーである。

尚、本明細書において、「対物光学系」とは、光ピックアップ装置において光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を、光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する対物レンズを少なくとも含む光学系を指す。対物光学系は前述の対物レンズのみから構成されていても良い。また、この対物レンズと一体となってトラッキングやフォーカシングを行う他の光学素子がある場合には、対物レンズとこの光学素子とから構成される光学系を対物光学系と呼ぶものとする。

本明細書においては、ＮＡ０．８５の対物光学系を使用し保護層厚さが０．１ｍｍであるブルーレイディスク（ＢＤ）や、ＮＡ０．６５乃至０．６７の対物光学系を使用し保護層厚さが０．６ｍｍであるＨＤ ＤＶＤ（ＨＤ）の如き、青紫色レーザ光源を使用する光ディスク（光情報記録媒体ともいう）を総称して「高密度光ディスク」という。上述したＢＤやＨＤ以外にも、光磁気ディスクや、情報記録面上に数〜数十ｎｍ程度の厚さの保護膜を有する光ディスクや、保護層或いは保護膜の厚さが０（ゼロ）の光ディスクも高密度光ディスクに含むものとする。

また、本明細書においては、ＤＶＤとは、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等のＤＶＤ系列の光ディスクの総称であり、ＣＤとは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ａｕｄｉｏ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等のＣＤ系列の光ディスクの総称である。尚、波長λ１は３８０〜４５０ｎｍであり、波長λ２は６００〜７００ｎｍであり、波長λ３は７００〜８００ｎｍであると好ましい。

請求項３に記載の光ピックアップ光学系は、請求項１又は２に記載の発明において、前記正レンズと前記負レンズは、ともにガラスレンズであることを特徴とする。

本発明において、色収差補正素子を構成する正レンズ及び負レンズは、ともにプラスチックレンズであっても良いし、何れか一方をプラスチックレンズとし、他方をガラスレンズとしても良いが、正レンズ及び負レンズをともに、ガラスレンズとするのがより好ましい。光学ガラスは、光学プラスチックと比較して種類が多いため、色収差を補正するために必要なアッベ数差を得ることができ、良好に青紫色波長領域での色収差を補正することができる。

請求項４に記載の光ピックアップ光学系は、請求項１乃至３の何れか一項に記載の発明において、前記正レンズと前記負レンズは、接合されてなることを特徴とする。

本発明において、正レンズと負レンズは、所定の空気間隔により互いに離間されていても良いが、互いに接合されてなるのが好ましい。これにより、色収差の補正をより良好に行うことが可能となる。このように、正レンズと負レンズを互いに接合する構成をする場合には、以下の（２）式乃至（３）式を満たすような材料により正レンズと負レンズを形成するのが好ましい。
νｄ１−νｄ２＞１０ （２）
｜ｎｄ１−ｎｄ２｜＜０．０１ （３）
但し、ｎｄ１は正レンズの波長λ１における屈折率であり、ｎｄ２は負レンズの波長λ１における屈折率である。
（２）式を満たすことで青紫色波長領域での色収差を良好に補正することができる。また、（３）式を満たすことで、接合面での波長λ１の光線の屈折角を小さくすることができるので、色収差補正素子を光ピックアップ装置に組込む際の、色収差補正素子と対物光学系の偏芯誤差による収差発生を小さく抑えることが可能となる。

請求項５に記載の光ピックアップ光学系は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、 前記色収差補正素子は、前記第１光束の発散角を変換して前記対物光学系に導く為のカップリング光学系を有することを特徴とする。

本発明によれば、色収差補正素子をカップリング光学系の構成要素とすることで、第１光束の発散角を変換して対物光学系に導くカップリング機能と、色収差補正機能とを１つの光学系に持たせることができ、光ピックアップ装置の部品点数の削減、小型化に有利である。尚、カップリング機能としては、第１光源から射出される発散光束を平行光束に変換するコリメート機能、第１光源から射出される発散光束を更に弱い発散光束に変換する機能、第１光源から射出される発散光束を弱い収斂光束に変換する機能の何れであっても良い。

請求項６に記載の光ピックアップ光学系は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、前記色収差補正素子は、前記第１光束の光束径を変換して前記対物光学系に導く為のエキスパンダー光学系を有することを特徴とする。

また、高密度光ディスクでは、複数の情報記録層を有する多層ディスクに対する情報の記録／再生時に情報記録層間のフォーカスジャンプにより発生する球面収差量が大きいため、光ピックアップ装置には球面収差補正手段が必要となる。かかる球面収差補正手段として、入射光束径を変換するビームエキスパンダー光学系の構成レンズ群を光軸方向に変移可能とした補正手段が提案されている。色収差補正素子をこのビームエキスパンダー光学系の構成要素とすることで、球面収差補正機能と色収差補正機能とを１つの光学系に持たせることができ、光ピックアップ装置の部品点数の削減、小型化に有利である。尚、ビームエキスパンダー光学系には、入射光束を拡径して対物光学系に導く拡径型の他に、入射光束を縮径して対物光学系に導く縮径型も含まれるものとする。

請求項７に記載の光ピックアップ光学系は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明において、前記２つの回折面のうち、一方の回折面は、前記第１光束と前記第３光束を回折せず、前記第２光束を選択的に回折させ、他方の回折面は、前記第１光束と前記第２光束を回折せず、前記第３光束を選択的に回折させることを特徴とする。

本発明によれば、対物光学系に形成した２つの回折面のうち、一方の回折面に、第１光束と第３光束を回折せず、第２光束を選択的に回折させる回折特性を持たせることで、波長λ１と波長λ２との差に起因して対物光学系で発生する球面収差、及び／又は、ｔ１とｔ２との差に起因する球面収差を補正することが可能となるので、高密度光ディスクとＤＶＤとの相互互換を達成できる。更に、他方の回折面に、第１光束と第２光束を回折せず、第３光束を選択的に回折させる回折特性を持たせることで、ｔ１とｔ３との差に起因する球面収差を補正することが可能となるので、高密度光ディスクとＣＤとの相互互換を達成できる。

本発明によれば、青紫色レーザ光源を使用する高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤとに対して情報の記録／再生を行う光ピックアップ装置に使用され、対物光学系の青紫色波長領域での色収差が良好に補正されているにも関わらず、透過率が高い光ピックアップ光学系、また、この光ピックアップ光学系を使用する光ピックアップ装置、及びこの光ピックアップ装置を搭載した光ディスクドライブ装置を提供することができる。

[第１の実施の形態]
以下、本発明の第１の実施の形態について図面を用いて説明する。まず、図１を用いて本発明の光ピックアップ光学系及びこの光ピックアップ光学系を用いた光ピックアップ装置について説明する。尚、本実施の形態にかかる光ピックアップ装置ＰＵ１及び後述する光ピックアップ装置ＰＵ２は、

図１は、高密度光ディスクＢＤとＤＶＤとＣＤとの何れに対しても適切に情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図である。ＢＤの光学的仕様は、波長λ１＝４０５ｎｍ、保護層ＰＬ１の厚さｔ１＝０．１ｍｍ、開口数ＮＡ１＝０．８５であり、ＤＶＤの光学的仕様は、第２波長λ２＝６５５ｎｍ、保護層ＰＬ２の厚さｔ２＝０．６ｍｍ、開口数ＮＡ２＝０．６５であり、ＣＤの光学的仕様は、第３波長λ３＝７８５ｎｍ、保護層ＰＬ３の厚さｔ３＝１．２ｍｍ、開口数ＮＡ３＝０．５１である。但し、波長、保護層の厚さ、及び開口数の組合せはこれに限られない。

光ピックアップ装置ＰＵ１は、ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され４０５ｎｍの青紫色レーザ光束（第１光束）を射出する青紫色半導体レーザＬＤ１、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され６５５ｎｍの赤色レーザ光束（第２光束）を射出する第１の発光点ＥＰ１と、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され７８５ｎｍの赤外レーザ光束（第３光束）を射出する第２の発光点ＥＰ２とを一つのチップ上に形成したＤＶＤ／ＣＤ用レーザ光源ユニットＬＵ、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ共用の光検出器ＰＤ、球面収差補正素子ＳＣと、この球面収差補正素子ＳＣを透過したレーザ光束を情報記録面ＲＬ１、ＲＬ２、ＲＬ３上に集光させる機能を有する両面が非球面とされた対物レンズＯＬとから構成された対物光学系ＯＵ、２軸アクチュエータＡＣ１、１軸アクチュエータＡＣ２、１軸アクチュエータＡＣ２より光軸方向に変移可能とされ、負の屈折力を有する第１レンズＬ１と、正の屈折力を有する第２レンズＬ２とから構成された色収差補正素子であるカップリング光学系ＣＵＬ、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２、１／４波長板ＱＷＰ、情報記録面ＲＬ１、ＲＬ２及びＲＬ３からの反射光束に対して非点収差を付加するためのセンサーレンズＳＥＮとから構成されている。尚、ＢＤ用の光源として、上述の青紫色半導体レーザＬＤ１の他に青紫色ＳＨＧレーザを使用することもできる。

光ピックアップ装置ＰＵ１において、ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、カップリング光学系ＣＵＬから平行光束の状態で第１光束が射出されるように、第１レンズＬ１の光軸方向の位置を１軸アクチュエータＡＣ２により調整した後、青紫色半導体レーザＬＤ１を発光させる。青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された発散光束は、図１において実線でその光線経路を描いたように、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１により反射され、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２を通過した後、カップリング光学系ＣＵＬにより平行光束に変換され、１／４波長板ＱＷＰを通過し、図示しない絞りＳＴＯにより光束径が規制され、対物光学系ＯＵによってＢＤの保護層ＰＬ１を介して情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。対物光学系ＯＵは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。

情報記録面ＲＬ１で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＵ及び１／４波長板ＱＷＰを透過した後、カップリング光学系ＣＵＬを通過する際に収斂光束となり、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１を透過した後、センサーレンズＳＥＮにより非点収差が付加され、光検出器ＰＤの受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いてＢＤに記録された情報を読み取ることができる。

また、光ピックアップ装置ＰＵ１において、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、カップリング光学系ＣＵＬから平行光束の状態で第２光束が射出されるように、第１レンズＬ１の光軸方向の位置を１軸アクチュエータＡＣ２により調整した後、第１の発光点ＥＰ１を発光させる。第１の発光点ＥＰ１から射出された発散光束は、図１において破線でその光線経路を描いたように、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２により反射され、カップリング光学系ＣＵＬにより平行光束に変換された後、１／４波長板ＱＷＰを通過し、対物光学系ＯＵによってＤＶＤの保護層ＰＬ２を介して情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。対物光学系ＯＵは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。

情報記録面ＲＬ２で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＵ及び１／４波長板ＱＷＰを透過した後、カップリング光学系ＣＵＬを通過する際に収斂光束となり、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１を透過した後、センサーレンズＳＥＮにより非点収差が付加され、光検出器ＰＤの受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いてＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。

また、光ピックアップ装置ＰＵ１において、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、カップリング光学系ＣＵＬから平行光束の状態で第３光束が射出されるように、第１レンズＬ１の光軸方向の位置を１軸アクチュエータＡＣ２により調整した後、第２の発光点ＥＰ２を発光させる。第２の発光点ＥＰ２から射出された発散光束は、図１において一点鎖線でその光線経路を描いたように、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２により反射され、カップリング光学系ＣＵＬにより平行光束に変換された後、１／４波長板ＱＷＰを通過し、対物光学系ＯＵによってＤＶＤの保護層ＰＬ２を介して情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。対物光学系ＯＵは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。

情報記録面ＲＬ２で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＵ及び１／４波長板ＱＷＰを透過した後、カップリング光学系ＣＵＬを通過する際に収斂光束となり、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１を透過した後、センサーレンズＳＥＮにより非点収差が付加され、光検出器ＰＤの受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いてＣＤに記録された情報を読み取ることができる。

対物光学系ＯＵは、図２に概略的に示すように、球面収差補正素子ＳＣと、波長λ１とＢＤの保護層ＰＬ１の厚さｔ１とに対して球面収差が最小となるようにその非球面形状が設計されたガラス製の対物レンズＯＬが、鏡枠Ｂを介して同軸で一体化された構成を有する。具体的には、円筒状の鏡枠Ｂの一端に球面収差補正素子ＳＣを接合した状態で嵌合固定し、他端に対物レンズＯＬを嵌合固定して、これらを光軸Ｘに沿って同軸に一体化した構成となっている。

球面収差補正素子ＳＣは、ｄ線におけるアッベ数νｄ＝５６．４である樹脂製の第１球面収差補正素子ＳＣ１と、ｄ線におけるアッベ数νｄ２＝２２．８である樹脂製の第２球面収差補正素子ＳＣ２とが接合された構成を有し、第１球面収差補正素子ＳＣ１の光源側の光学面には第１回折面ＤＯＥ１が形成され、第２球面収差補正素子ＳＣ２の光ディスク側の光学面には第２回折面ＤＯＥ２が形成されている。尚、第１球面収差補正素子ＳＣ１と第２球面収差補正素子ＳＣ２は、互いに離間された構成としても良い。

第１回折面ＤＯＥ１は第１光束及び第３光束を回折せず、第２光束を回折するものであり、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンが同心円上に配列された構造であって、所定のレベル面（本実施の形態では５レベル面）の個数毎に、そのレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた構造（本実施の形態においては４段シフトさせた構造）となっている。階段構造の各段差Δ１は、Δ１＝２・λ１／（ｎ１−１）＝１．５４４μｍを満たす高さに設定されている。ここで、ｎ１は波長λ１（本実施の形態ではλ１＝４０５ｎｍ）における第１球面収差補正素子ＳＣ１の屈折率である。

段差Δ１により第１光束に付加される光路差は２×λ１であるので、第１光束は第１回折面ＤＯＥ１により何ら作用を受けずにそのまま透過する。また、段差Δ１により第３光束に付加される光路差は１×λ３（本実施の形態ではλ３＝７８５ｎｍ）であるので、第３光束も第１回折面ＤＯＥ１により何ら作用を受けずにそのまま透過する。一方、段差Δ１により第２光束に付加される光路差は約１．２×λ２（本実施の形態ではλ２＝６５５ｎｍ）であり、段差Δ１の前後のレベル面を通過する第２光束の位相は２π／５だけずれることになる。１つの鋸歯は５分割されているため、鋸歯１つ分ではちょうど第２光束の位相のずれは５×２π／５＝２πとなり、１次回折光が発生する。

このように、第１回折面ＤＯＥ１は第２光束のみを選択的に回折させることにより、ＢＤの保護層厚さとＤＶＤの保護層厚さの違いによる球面収差を補正する。尚、第１回折面ＤＯＥ１で発生する第１光束の０次回折光（透過光）の回折効率は１００％、第２光束の１次回折光の回折効率は８７．５％、第３光束の０次回折光（透過光）の回折効率は１００％であり、何れの光束に対しても高い回折効率を得ている。

第２回折面ＤＯＥ２は第１光束及び第２光束を回折せず、第３光束を回折するものであり、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンが同心円上に配列された構造であって、所定のレベル面（本実施の形態では４レベル面）の個数毎に、そのレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた構造（本実施の形態においては３段シフトさせた構造）となっている。階段構造の各段差Δ２は、Δ２＝７・λ１／（ｎ１−１）＝４．１０μｍを満たす高さに設定されている。ここで、ｎ１は波長λ１における第２球面収差補正素子ＳＣ２の屈折率である。

段差Δ２により第１光束に付加される光路差は７×λ１であるので、第１光束は第２回折面ＤＯＥ２により何ら作用を受けずにそのまま透過する。また、段差Δ２により第２光束に付加される光路差は約４×λ２であるので、第２光束も第２回折面ＤＯＥ２によりほとんど作用を受けずにそのまま透過する。一方、段差Δ２によりにより第３光束に付加される光路差は約３．２５×λ３であり、段差Δ２の前後のレベル面を通過する第３光束の位相は２π／４だけずれることになる。１つの鋸歯は４分割されているため、鋸歯１つ分ではちょうど第３光束の位相のずれは４×２π／４＝２πとなり、１次回折光が発生する。

このように、第２回折面ＤＯＥ２は第３光束のみを選択的に回折させることにより、ＢＤの保護層厚さとＣＤの保護層厚さの違いによる球面収差を補正する。尚、第２回折面ＤＯＥ２で発生する第１光束の０次回折光（透過光）の回折効率は１００％、第２光束の０次回折光（透過光）の回折効率は８７．２％、第３光束の１次回折光の回折効率は８０．９％であり、何れの光束に対しても高い回折効率を得ている。

以上説明したように、ｄ線におけるアッベ数νｄが５６．４である材料から構成された第１球面収差補正素子ＳＣ１に形成した第１回折構造ＤＯＥ１により、ＢＤとＤＶＤとの相互互換を取り、更に、ｄ線におけるアッベ数νｄが２２．８である高分散材料から構成された第２球面収差補正素子ＳＣ２に形成した第２回折構造ＤＯＥ２により、ＢＤとＣＤとの相互互換を取ることにより、高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤとに対する情報の記録／再生を、共通の対物光学系ＯＵで行うことが可能となるとともに、３つの光束に対する回折効率を十分高く確保することができる。

尚、本実施の形態においては、第１球面収差補正素子ＳＣ１と第２球面収差補正素子ＳＣ２を接合した構成としているが、第２球面収差補正素子ＳＣ２の材料としては、紫外線硬化樹脂が製造上適している。また、回折構造をその表面上に形成した球面収差補正素子を作製する方法として、フォトリソグラフィとエッチングのプロセスを繰り返して、樹脂基板上やガラス基板上に直接回折構造を形成する方法を用いてもよいが、回折構造を形成したモールド（金型）を作製して、そのモールドのレプリカとして表面に回折構造が形成された球面収差補正素子を得る、所謂モールド成形が大量生産には適している。尚、回折構造が形成されたモールドを作製する方法としては、フォトリソグラフィとエッチングのプロセスを繰り返して回折構造を形成する方法でもよいし、精密旋盤により回折構造を機械加工する方法でもよい。

また、第１回折構造ＤＯＥ１は、ＤＶＤの開口数ＮＡ２内にのみ形成されているので、ＮＡ２より外側の領域を通過する光束はＤＶＤの情報記録面ＲＬ２上でフレア成分となり、ＤＶＤに対する開口制限が自動的に行われる構成となっている。

また、第２回折構造ＤＯＥ２は、ＣＤの開口数ＮＡ３内にのみ形成されているので、ＮＡ３より外側の領域を通過する光束はＣＤの情報記録面ＲＬ３上でフレア成分となり、ＣＤに対する開口制限が自動的に行われる構成となっている。

また、カップリング光学系ＣＵＬの第２レンズＬ２は、正の屈折力を有しｄ線におけるアッベ数がνｄ１であるガラス製の正レンズと、負の屈折力を有しｄ線におけるアッベ数がνｄ２（νｄ２＜νｄ１）であるガラス製の負レンズとを接合した構成（色収差補正素子）を有し、対物光学系ＯＵの青紫色波長領域での色収差を補正する機能を有する。更に、負の屈折力を有する第１レンズＬ１にもｄ線におけるアッベ数が４０以下の材料を使用することで、対物光学系ＯＵの色収差補正をより良好なものにしている。このように、屈折型の色収差補正素子を使用することで、青紫色波長領域での色収差補正が良好に行われているにも関わらず、透過率が高い光ピックアップ光学系を提供することが可能となる。

また、カップリング光学系ＣＵＬの第１レンズＬ１は、１軸アクチュエータＡＣ２により光軸方向に変移可能とされており、上述したようにそれぞれの波長の光束が平行光束の状態でカップリング光学系ＣＵＬから射出されるように、カップリング光学系ＣＵＬの焦点距離を調整することが可能である。更に、カップリング光学系ＣＵＬの第１レンズＬ１を、１軸アクチュエータＡＣ２により光軸方向に駆動させることで、ＢＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されたスポットの球面収差を補正することも可能である。第１レンズＬ１の位置調整により補正する球面収差の発生原因は、例えば、第１光源ＬＤ１の製造誤差による波長ばらつき、温度変化に伴う対物光学系ＯＵの屈折率変化や屈折率分布、２層ディスク、４層ディスク等の多層ディスクの情報記録層間のフォーカスジャンプ、ＢＤの保護層ＰＬ１の製造誤差による厚みばらつきや厚み分布、等である。尚、第１レンズＬ１の代わりに、第２レンズＬ２を光軸方向に駆動させる構成としても、ＢＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されたスポットの球面収差を補正できる。また、本実施の形態においては、カップリング光学系の第１レンズＬ１をガラスレンズとしたが、樹脂レンズとしても良く、これにより第１レンズＬ１を軽量にすることができるので、１軸アクチュエータＡＣ２の駆動力が少なくて済む。

[第２の実施の形態]
以下、本発明の第２の実施の形態について図面を用いて説明するが、上記第１の実施の形態と同一の構成となる箇所については説明を省略する。

本実施の形態は、対物光学系ＯＵにおいて、球面収差補正素子ＳＣを１つの光学素子から構成したことと、カップリング光学系ＣＵＬの代わりにエキスパンダー光学系ＥＸＰを使用する点に特徴を有する。

図３は、高密度光ディスクＢＤとＤＶＤとＣＤとの何れに対しても適切に情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置ＰＵ２の構成を概略的に示す図である。ＢＤの光学的仕様は、波長λ１＝４０５ｎｍ、保護層ＰＬ１の厚さｔ１＝０．１ｍｍ、開口数ＮＡ１＝０．８５であり、ＤＶＤの光学的仕様は、第２波長λ２＝６５５ｎｍ、保護層ＰＬ２の厚さｔ２＝０．６ｍｍ、開口数ＮＡ２＝０．６５であり、ＣＤの光学的仕様は、第３波長λ３＝７８５ｎｍ、保護層ＰＬ３の厚さｔ３＝１．２ｍｍ、開口数ＮＡ３＝０．４５である。但し、波長、保護層の厚さ、及び開口数の組合せはこれに限られない。

光ピックアップ装置ＰＵ２は、ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され４０５ｎｍの青紫色レーザ光束（第１光束）を射出する青紫色半導体レーザＬＤ１、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され６５５ｎｍの赤色レーザ光束（第２光束）を射出する第１の発光点ＥＰ１と、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され７８５ｎｍの赤外レーザ光束（第３光束）を射出する第２の発光点ＥＰ２とを一つのチップ上に形成したＤＶＤ／ＣＤ用レーザ光源ユニットＬＵ、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ共用の光検出器ＰＤ、球面収差補正素子ＳＣと、この球面収差補正素子ＳＣを透過したレーザ光束を情報記録面ＲＬ１、ＲＬ２、ＲＬ３上に集光させる機能を有する両面が非球面とされた対物レンズＯＬとから構成された対物光学系ＯＵ、２軸アクチュエータＡＣ１、１軸アクチュエータＡＣ２、１軸アクチュエータＡＣ２より光軸方向に変移可能とされ、負の屈折力を有する第１レンズＬ１と、正の屈折力を有する第２レンズＬ２とから構成された色収差補正素子であるエキスパンダー光学系ＥＸＰ、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２、１／４波長板ＱＷＰ、コリメートレンズＣＬ、情報記録面ＲＬ１、ＲＬ２及びＲＬ３からの反射光束に対して非点収差を付加するためのセンサーレンズＳＥＮとから構成されている。尚、ＢＤ用の光源として、上述の青紫色半導体レーザＬＤ１の他に青紫色ＳＨＧレーザを使用することもできる。

光ピックアップ装置ＰＵ２において、ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、エキスパンダー光学系ＥＸＰから平行光束の状態で第１光束が射出されるように、第１レンズＬ１の光軸方向の位置を１軸アクチュエータＡＣ２により調整した後、青紫色半導体レーザＬＤ１を発光させる。青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された発散光束は、図１において実線でその光線経路を描いたように、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１により反射され、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２を通過し、コリメートレンズＣＬにより平行光束に変換された後、エキスパンダー光学系ＥＸＰにより拡径され、１／４波長板ＱＷＰを通過し、図示しない絞りＳＴＯにより光束径が規制され、対物光学系ＯＵによってＢＤの保護層ＰＬ１を介して情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。対物光学系ＯＵは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。

情報記録面ＲＬ１で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＵ及び１／４波長板ＱＷＰを透過した後、エキスパンダー光学系ＥＸＰにより縮径され、コリメートレンズＣＬを通過する際に収斂光束となり、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１を透過した後、センサーレンズＳＥＮにより非点収差が付加され、光検出器ＰＤの受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いてＢＤに記録された情報を読み取ることができる。

また、光ピックアップ装置ＰＵにおいて、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、エキスパンダー光学系ＥＸＰから平行光束の状態で第１光束が射出されるように、第１レンズＬ１の光軸方向の位置を１軸アクチュエータＡＣ２により調整した後、第１の発光点ＥＰ１を発光させる。第１の発光点ＥＰ１から射出された発散光束は、図３において破線でその光線経路を描いたように、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２により反射され、コリメートレンズＣＬにより略平行光束に変換された後、エキスパンダー光学系ＥＸＰにより拡径されるとともに平行光束に変換され、１／４波長板ＱＷＰを通過し、対物光学系ＯＵによってＤＶＤの保護層ＰＬ２を介して情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。対物光学系ＯＵは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。

情報記録面ＲＬ２で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＵ及び１／４波長板ＱＷＰを透過した後、エキスパンダー光学系ＥＸＰにより縮径され、コリメートレンズＣＬを通過する際に収斂光束となり、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１を透過した後、センサーレンズＳＥＮにより非点収差が付加され、光検出器ＰＤの受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いてＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。

また、光ピックアップ装置ＰＵにおいて、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、エキスパンダー光学系ＥＸＰから平行光束の状態で第１光束が射出されるように、第１レンズＬ１の光軸方向の位置を１軸アクチュエータＡＣ２により調整した後、第２の発光点ＥＰ２を発光させる。第２の発光点ＥＰ２から射出された発散光束は、図３において一点鎖線でその光線経路を描いたように、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２により反射され、コリメートレンズＣＬにより略平行光束に変換された後、エキスパンダー光学系ＥＸＰにより拡径されるとともに平行光束に変換され、１／４波長板ＱＷＰを通過し、対物光学系ＯＵによってＤＶＤの保護層ＰＬ２を介して情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。対物光学系ＯＵは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。

情報記録面ＲＬ２で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＵ及び１／４波長板ＱＷＰを透過した後、エキスパンダー光学系ＥＸＰにより縮径され、コリメートレンズＣＬを通過する際に収斂光束となり、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１を透過した後、センサーレンズＳＥＮにより非点収差が付加され、光検出器ＰＤの受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いてＣＤに記録された情報を読み取ることができる。

対物光学系ＯＵは、図４に概略的に示すように、両面が回折面とされた樹脂製の球面収差補正素子ＳＣと、波長λ１とＢＤの保護層ＰＬ１の厚さｔ１とに対して球面収差が最小となるようにその非球面形状が設計されたガラス製の対物レンズＯＬが、鏡枠Ｂを介して同軸で一体化された構成を有する。具体的には、円筒状の鏡枠Ｂの一端に球面収差補正素子ＳＣを接合した状態で嵌合固定し、他端に対物レンズＯＬを嵌合固定して、これらを光軸Ｘに沿って同軸に一体化した構成となっている。

球面収差補正素子ＳＣは、ｄ線におけるアッベ数νｄ＝５６．４である光学樹脂から形成され、光源側の光学面には第１回折面ＤＯＥ１が形成され、光ディスク側の光学面には第２回折面ＤＯＥ２が形成されている。

第１回折面ＤＯＥ１は第１光束及び第３光束を回折せず、第２光束を回折するものであり、その構造と機能は光ピックアップ装置ＰＵ１における対物光学系ＯＵの第１回折面ＤＯＥ１と同様であるので、ここでは詳細な説明は割愛する。

第２回折面ＤＯＥ２は第１光束及び第２光束を回折せず、第３光束を回折するものであり、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンが同心円上に配列された構造であって、所定のレベル面（本実施の形態では２レベル面）の個数毎に、そのレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた構造（本実施の形態においては１段シフトさせた構造）となっている。階段構造の各段差Δ２は、Δ２＝５・λ１／（ｎ１−１）＝３．８６μｍを満たす高さに設定されている。ここで、ｎ１は波長λ１における球面収差補正素子ＳＣの屈折率である。

段差Δ２により第１光束に付加される光路差は５×λ１であるので、第１光束は第２回折面ＤＯＥ２により何ら作用を受けずにそのまま透過する。また、段差Δ２により第２光束に付加される光路差は３×λ２であるので、第２光束も第２回折面ＤＯＥ２によりほとんど作用を受けずにそのまま透過する。一方、段差Δ２によりにより第３光束に付加される光路差は２．５×λ３であり、段差Δ２の前後のレベル面を通過する第３光束の位相はπ／２だけずれることになる。１つの鋸歯は２分割されているため、鋸歯１つ分ではちょうど第３光束の位相のずれは２×π／２＝πとなるので、第２回折面ＤＯＥ２に入射する第３光束はその光量の殆どが１次回折光と−１次回折光とに振り分けられる。第２回折面ＤＯＥ２は、このうち１次回折光をＣＤの情報記録面ＲＬ３上に集光させるように設計されている。

このように、第２回折面ＤＯＥ２は第３光束のみを選択的に回折させることにより、ＢＤの保護層厚さとＣＤの保護層厚さの違いによる球面収差を補正する。尚、第２回折面ＤＯＥ２で発生する第１光束の０次回折光（透過光）の回折効率は１００％、第２光束の０次回折光（透過光）の回折効率は１００％、第３光束の１次回折光の回折効率は４０．５％であり、記録／再生速度の高速化が要求されるＢＤとＤＶＤとに対して高い回折効率を得ている。

以上説明したように、球面収差補正素子ＳＣに機能が異なる２つの回折面を形成することにより、高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤとに対する情報の記録／再生を、共通の対物光学系ＯＵで行うことが可能となる。

また、第１回折構造ＤＯＥ１は、ＤＶＤの開口数ＮＡ２内にのみ形成されているので、ＮＡ２より外側の領域を通過する光束はＤＶＤの情報記録面ＲＬ２上でフレア成分となり、ＤＶＤに対する開口制限が自動的に行われる構成となっている。

また、第２回折構造ＤＯＥ２は、ＣＤの開口数ＮＡ３内にのみ形成されているので、ＮＡ３より外側の領域を通過する光束はＣＤの情報記録面ＲＬ３上でフレア成分となり、ＣＤに対する開口制限が自動的に行われる構成となっている。

また、エキスパンダー光学系ＥＸＰの第２レンズＬ２は、正の屈折力を有しｄ線におけるアッベ数がνｄ１であるガラス製の正レンズと、負の屈折力を有しｄ線におけるアッベ数がνｄ２（νｄ２＜νｄ１）であるガラス製の負レンズとを接合した構成（色収差補正素子）を有し、対物光学系ＯＵの青紫色波長領域での色収差を補正する機能を有する。更に、負の屈折力を有する第１レンズＬ１にもｄ線におけるアッベ数が４０以下の材料を使用することで、対物光学系ＯＵの色収差補正をより良好なものにしている。このように、屈折型の色収差補正素子を使用することで、青紫色波長領域での色収差補正が良好に行われているにも関わらず、透過率が高い光ピックアップ光学系を提供することが可能となる。

また、エキスパンダー光学系ＥＸＰの第１レンズＬ１は、１軸アクチュエータＡＣ２により光軸方向に変移可能とされており、上述したようにそれぞれの波長の光束が平行光束の状態でエキスパンダー光学系ＥＸＰから射出されるように、エキスパンダー光学系ＥＸＰの焦点距離を調整することが可能である。更に、エキスパンダー光学系ＥＸＰの第１レンズＬ１を、１軸アクチュエータＡＣ２により光軸方向に駆動させることで、光ピックアップ装置ＰＵ１のカップリング光学系ＣＵＬと同様に、ＢＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されたスポットの球面収差を補正することも可能である。また、本実施の形態においては、エキスパンダー光学系ＥＸＰの第１レンズＬ１をガラスレンズとしたが、樹脂レンズとしても良く、これにより第１レンズＬ１を軽量にすることができるので、１軸アクチュエータＡＣ２の駆動力が少なくて済む。また、本実施の形態においては、エキスパンダー光学系ＥＸＰを第１光束と第２光束と第３光束の共通光路中に配設する構成としたが、第１光束と第２光束の共通光路中に配設しても良いし、第１光束の専用光路中に配設しても良い。

また、上述した第１及び第２の実施の形態において、カップリング光学系ＣＵＬ及びエキスパンダー光学系ＥＸＰの光学面はすべて球面としたが、少なくとも１つの光学面を非球面としても良く、これにより設計性能を向上させることが可能となる。

上述した第１及び第２の実施の形態においては、第１の発光点ＥＰ１と第２の発光点ＥＰ２とを一つのチップ上に形成したＤＶＤ／ＣＤ用レーザ光源ユニットＬＵを用いることとしたが、これに限らず、更にＢＤ用の青紫色レーザ光束を射出する発光点も同一のチップ上に形成したＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ用レーザ光源ユニットを用いても良い。あるいは、青紫色半導体レーザと赤色半導体レーザと赤外半導体レーザの３つのレーザ光源を１つの筐体内に納めたＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ用レーザ光源ユニットを用いても良い。

また、第１及び第２の実施の形態においては、光源と光検出器ＰＤとを別体に配置する構成としたが、これに限らず、光源と光検出器とを集積化したレーザ光源モジュールを用いても良い。

また、第１及び第２の実施の形態においては球面収差補正素子ＳＣと対物レンズＯＬとを鏡枠Ｂを介して一体化したが、球面収差補正素子ＳＣと対物レンズＯＬを一体化する場合には、球面収差補正素子ＳＣと対物レンズＯＬとの、互いの相対的な位置関係が不変となるように保持されていればよく、上述のように鏡枠Ｂを介する方法以外に、球面収差補正素子ＳＣと対物レンズＯＬのそれぞれのフランジ部同士を嵌合固定する方法であってもよい。
このように球面収差補正素子ＳＣと対物レンズＯＬとの、互いの相対的な位置関係が不変となるように保持されていることで、フォーカシングやトラッキングの際の収差の発生を抑制でき、良好なフォーカシング特性、或いはトラッキング特性を得ることができる。

（数値実施例）
次に、対物光学系ＯＵとエキスパンダー光学系ＥＸＰとから構成され、図３に示した光ピックアップ装置ＰＵ２の光ピックアップ光学系として最適な光学系の具体的な数値実施例を例示する。本実施例において、対物光学系ＯＵを構成する球面収差補正素子ＳＣは樹脂製（ポリオレフィン系樹脂）であり、対物レンズＯＬはガラス製（ＨＯＹＡ社製ＢＡＣＤ５）である。尚、対物レンズＯＬを樹脂製としてもよい。また、エキスパンダー光学系を構成する第１レンズＬ１と第２レンズはともにガラス製である。

本実施例のレンズデータを表１に示し、仕様を表２に示し、図５に、光ピックアップ光学系におけるＢＤに対して情報の記録／再生を行う際の光路図を示す。表１において、ｒ（ｍｍ）は曲率半径、ｄ（ｍｍ）はレンズ間隔、Ｎ_ＢＤ、Ｎ_ＤＶＤ、Ｎ_ＣＤは、それぞれ、第１波長λ１（＝４０５ｎｍ）、第２波長λ２（＝６５５ｎｍ）、第３波長λ３（＝７８５ｎｍ）における屈折率、ν_ｄはｄ線におけるアッベ数、ｄｏｒ_ＢＤ、ｄｏｒ_ＤＶＤ、ｄｏｒ_ＣＤは、それぞれ、ＢＤに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数、ＤＶＤに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数、ＣＤに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数である。また、１０のべき乗数（例えば、２．５×１０^−３）を、Ｅ（例えば、２．５Ｅ―３）を用いて表すものとする。

本実施例では、第１回折面ＤＯＥ１と第２回折面ＤＯＥ２により入射光束に付加される光路差を、以下の光路差関数φ（ｍｍ）で表している。
［光路差関数］
φ＝λ／λ_Ｂ×ｄｏｒ×（Ｂ_２ｙ^２＋Ｂ_４ｙ^４＋Ｂ_６ｙ^６＋Ｂ_８ｙ^８＋Ｂ_１０ｙ^１０）
但し、
φ：光路差関数
λ：回折構造に入射する光束の波長
λＢ：製造波長
ｄｏｒ：光ディスクに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数
ｙ：光軸からの距離
Ｂ_２，Ｂ_４，Ｂ_６，Ｂ_８，Ｂ_１０：回折面係数

又、対物レンズＯＬの光学面は、それぞれ以下の非球面表現式に表１に示す係数を代入した数式で規定される、光軸の周りに軸対称な非球面に形成されている。
［非球面表現式］
ｚ＝（ｙ^２／Ｒ）／［１＋√｛１−（Ｋ＋１）（ｙ／Ｒ）^２｝］＋Ａ_４ｙ^４＋Ａ_６ｙ^６＋Ａ_８ｙ^８＋Ａ_１０ｙ^１０＋Ａ_１２ｙ^１２＋Ａ_１４ｙ^１４＋Ａ_１６ｙ^１６＋Ａ_１８ｙ^１８＋Ａ_２０ｙ^２０
但し、
ｚ：非球面形状（非球面の面頂点から光軸に沿った方向の距離）
ｙ：光軸からの距離
Ｒ：曲率半径
Κ：コーニック係数
Ａ_４，Ａ_６，Ａ_８，Ａ_１０，Ａ_１２，Ａ_１４，Ａ_１６，Ａ_１８，Ａ_２０：非球面係数

本実施例における対物光学系では、収差補正素子ＳＣの光源側の光学面（表１において第６面）に形成した形成した第１回折構造ＤＯＥ１により、ＢＤの保護層とＤＶＤの保護層の厚さの違いによる球面収差を補正し、光ディスク側の光学面（表１において第７面）に形成した第２回折構造ＤＯＥ２により、ＢＤの保護層とＣＤの保護層の厚さの違いによる球面収差を補正することにより、ＢＤとＤＶＤとＣＤとに対する情報の記録／再生を、共通の対物光学系ＯＵで行うことを可能としている。

更に、ｄ線におけるアッベ数νｄが４６．５であり正の屈折力を有するガラスレンズ（ＨＯＹＡ社製ＴＡＦ３）とｄ線におけるアッベ数νｄが２５．５であり負の屈折力を有するガラスレンズ（ＨＯＹＡ社製ＦＤ６０）とを接合した構成を有する色収差補正素子を、エキスパンダー光学系ＥＸＰの第２レンズＬ２に使用することで、対物光学系ＯＵの青紫色波長領域での色収差補正を行っており、このような屈折型の色収差補正素子を使用することで、色収差が良好に補正された光学系でありながら透過率が高く確保されている。更に、エキスパンダー光学系ＥＸＰの第１レンズ（負の屈折力を有する）にも、ｄ線におけるアッベ数νｄが２５．５である高分散ガラスレンズを使用することで、色収差補正をより良好なものにしている。尚、本実施例の対物光学系ＯＵの青紫色波長領域での色収差（波長変化＋１ｎｍあたりのベストフォーカス位置の移動量）は０．４５μｍ／ｎｍであるが、対物光学系ＯＵとエキスパンダー光学系ＥＸＰとから構成される光学系の色収差は０．０８μｍ／ｎｍであり、エキスパンダー光学系ＥＸＰにより対物光学系ＯＵの色収差が良好に補正されているということが出来る。

高密度光ディスクＢＤとＤＶＤとＣＤとの何れに対しても適切に情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図である。 本実施の形態における対物光学系ＯＵの断面図である。 高密度光ディスクＢＤとＤＶＤとＣＤとの何れに対しても適切に情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置ＰＵ２の構成を概略的に示す図である。 本実施の形態における対物光学系ＯＵの断面図である。 光ピックアップ光学系におけるＢＤに対して情報の記録／再生を行う際の光路図である。

符号の説明

ＡＣ１ ２軸アクチュエータ
ＡＣ2 １軸アクチュエータ
ＢＳ１ 第１ビームスプリッタ
ＢＳ２ 第２ビームスプリッタ
ＣＬ コリメートレンズ
ＣＵＬ カップリングレンズ
ＥＰ１ 第1の発光点
ＥＰ２ 第2の発光点
ＥＸＰ エキスパンダー光学系
ＬＤ 青紫色半導体レーザ
ＬＵ レーザ光源ユニット
ＯＬ 対物レンズ
ＯＵ 対物光学系
ＳＣ 球面収差補正素子
ＰＵ１ 第1の光ピックアップ装置
ＰＵ２ 第2の光ピックアップ装置
ＱＷＰ １／４波長板

Claims (9)

1. 第１光源から射出される波長λ１の第１光束を用いて厚さｔ１の保護層を有する第１光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行い、第２光源から射出される波長λ２（λ２＞λ１）の第２光束を用いて厚さｔ２（ｔ２＞ｔ１）の保護層を有する第２光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行い、第３光源から射出される波長λ３（λ３＞λ２）の第３光束を用いて厚さｔ３（ｔ３＞ｔ２）の保護層を有する第３光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行う光ピックアップ装置に使用される光ピックアップ光学系であって、
   前記光ピックアップ光学系は、前記第１光情報記録媒体と前記第２光情報記録媒体と前記第３光情報記録媒体に対する情報の記録及び／又は再生に共通して使用される対物光学系と、前記第１光源と前記対物光学系の間の光路中に配設された色収差補正素子とを有し、
   前記対物光学系は、少なくとも２つの回折面を有し、一方の回折面は、前記ｔ１と前記ｔ２との差に起因する球面収差を補正する機能を有し、他方の回折面は、前記ｔ１と前記ｔ３との差に起因する球面収差を補正する機能を有するとともに、
   前記色収差補正素子は、正の屈折力を有しｄ線におけるアッベ数がνｄ１である正レンズと、負の屈折力を有しｄ線におけるアッベ数がνｄ２（νｄ２＜νｄ１）である負レンズとを有し、波長λ１±１０ｎｍの範囲内での前記対物光学系の色収差を補正する機能を有し、
   前記第１光源から前記第１光情報記録媒体に至る光路内に設けられた回折面は、球面収差補正を行う前記２つの回折面のみであることを特徴とする光ピックアップ光学系。
2. 第１光源から射出される波長λ１の第１光束を用いて厚さｔ１の保護層を有する第１光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行い、第２光源から射出される波長λ２（λ２＞λ１）の第２光束を用いて厚さｔ２（ｔ２＝ｔ１）の保護層を有する第２光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行い、第３光源から射出される波長λ３（λ３＞λ２）の第３光束を用いて厚さｔ３（ｔ３＞ｔ２）の保護層を有する第３光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行う光ピックアップ装置に使用される光ピックアップ光学系であって、
   前記光ピックアップ光学系は、前記第１光情報記録媒体と前記第２光情報記録媒体と前記第３光情報記録媒体に対する情報の記録及び／又は再生に共通して使用される対物光学系と、前記第１光源と前記対物光学系の間の光路中に配設された色収差補正素子とを有し、
   前記対物光学系は、少なくとも２つの回折面を有し、一方の回折面は、前記波長λ１と前記波長λ２との差に起因して前記対物光学系で発生する球面収差を補正する機能を有し、他方の回折面は、前記ｔ１と前記ｔ３との差に起因する球面収差を補正する機能を有するとともに、
   前記色収差補正素子は、正の屈折力を有しｄ線におけるアッベ数がνｄ１である正レンズと、負の屈折力を有しｄ線におけるアッベ数がνｄ２（νｄ２＜νｄ１）である負レンズとを有し、波長λ１±１０ｎｍの範囲内での前記対物光学系の色収差を補正する機能を有し、
   前記第１光源から前記第１光情報記録媒体に至る光路内に設けられた回折面は、球面収差補正を行う前記２つの回折面のみであることを特徴とする光ピックアップ光学系。
3. 前記正レンズと前記負レンズは、ともにガラスレンズであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ピックアップ光学系。
4. 前記正レンズと前記負レンズは、接合されてなることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の光ピックアップ光学系。
5. 前記色収差補正素子は、前記第１光束の発散角を変換して前記対物光学系に導く為のカップリング光学系に含まれることを有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の光ピックアップ光学系。
6. 前記色収差補正素子は、前記第１光束の光束径を変換して前記対物光学系に導く為のエキスパンダー光学系に含まれることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の光ピックアップ光学系。
7. 前記２つの回折面のうち、一方の回折面は、前記第１光束と前記第３光束を回折せず、前記第２光束を選択的に回折させ、他方の回折面は、前記第１光束と前記第２光束を回折せず、前記第３光束を選択的に回折させることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の光ピックアップ光学系。
8. 請求項１乃至７の何れか一項に記載の光ピックアップ光学系を搭載したことを特徴とする光ピックアップ装置。
9. 請求項８に記載の光ピックアップ装置を搭載したことを特徴とする光ディスクドライブ装置。

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