JP4587892B2 - レーザー集光装置、光ピックアップ装置、光ディスク記録再生装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザー集光装置、光ピックアップ装置、光ディスク記録再生装置に関する。

現在、保護層の厚みが異なる光ディスク媒体（例えば、ＣＤ（Compact Disk）：１．２ｍｍとＤＶＤ（Digital Versatile disc）：０．６ｍｍ）に対して、異なる波長のレーザー光（ＣＤ：７８０ｎｍ〜７９０ｎｍ、ＤＶＤ：６５０ｎｍ〜６６０ｎｍ）を出射する半導体レーザーと、各光ディスク媒体に兼用可能な対物レンズ等を有する光ピックアップ装置が用いられている。この光ピックアップ装置は、保護層の厚みが異なることに起因して発生する球面収差に対し、波長の違いを利用して収差補正を行い、各光ディスク媒体からの記録／再生を可能としている。

ところで、近年においては、ＣＤやＤＶＤよりも高密度な記録が可能となる、保護層の厚みが異なる光ディスク媒体（例えば、Ｂｌｕ-ｒａｙ Ｄｉｓｃ（登録商標）：０．１ｍｍ〜０．０７５ｍｍ、ＨＤ ＤＶＤ（High Definition DVD）：０．６ｍｍ）が提唱されている。Ｂｌｕ-ｒａｙ Ｄｉｓｃに対しては、波長が４００ｎｍ〜４１０ｎｍの青紫色レーザー光を出射する半導体レーザーと、開口数（以下、ＮＡ（Numerical Aperture）という）が０．８５の対物レンズ等を有する光ピックアップ装置が用いられる。また、ＨＤ ＤＶＤに対しては、波長がＢｌｕ-ｒａｙ Ｄｉｓｃと同一波長の青紫色レーザー光を出射する半導体レーザーと、ＮＡが０．６５の対物レンズ等を有する光ピックアップ装置が用いられる。このように、Ｂｌｕ-ｒａｙ Ｄｉｓｃ、ＨＤ ＤＶＤに対しては、光ピックアップ装置が個別に用いられることとなる。
特開２００２−１８４０２６号 「ＤＶＤ読本」徳丸春樹・横川文彦・入江満著 Ｐ１１５

しかしながら、Ｂｌｕ-ｒａｙ ＤｉｓｃとＨＤ ＤＶＤの何れに対しても記録／再生を行うとすると、それぞれに対応した光ピックアップ装置を用意しなければならなかった。そのため、光ピックアップ装置のコストアップ、大型化、重量増という問題があった。更に、光ピックアップ装置が組み込まれる光ディスク記録再生装置に対しても同様の問題があった。また、Ｂｌｕ-ｒａｙ ＤｉｓｃとＨＤ ＤＶＤに対しては同一波長の青紫色レーザー光が用いられるため、波長の違いを利用した従来方法を採用することができず、Ｂｌｕ-ｒａｙ ＤｉｓｃとＨＤ ＤＶＤに対して兼用可能な光ピックアップ装置の製作が困難であるという問題があった。

そこで、本発明は、同一波長のレーザー光が用いられ、保護層の厚みが異なる光ディスク媒体に対して兼用可能なレーザー集光装置、光ピックアップ装置、光ディスク記録再生装置を提供することを目的とする。

レーザー集光装置は、第１ディスク媒体の第１保護層の厚みに応じた開口数で定まる第１領域と、第２ディスク媒体の第２保護層の厚み（＞前記第１保護層の厚み）に応じた開口数で定まり、第１レーザー光を０次光及び１次以上の第１高次回折光とするとともに、前記第１レーザー光とは波長が異なる第２レーザー光を回折せずに透過するための第１ホログラムパターンを有する前記第１領域の内側の第２領域と、を有する波長選択性の第１無偏光ホログラム素子と、第３ディスク媒体の第３保護層の厚み（＞前記第１保護層の厚み）に応じた開口数で定まり、前記第１レーザー光を回折せずに透過するとともに、前記第２レーザー光を１次以上の第２高次回折光とするための第２ホログラムパターンを有する第３領域、を有する波長選択性の第２無偏光ホログラム素子と、前記第１保護層の厚みに応じた前記開口数を有し、前記第２領域を除く前記第１領域を透過した第１レーザー光及び前記第２領域を透過した０次光を前記第１保護層の一方側の情報面に集光し、前記第２領域を透過した第１高次回折光を前記第２保護層の一方側の情報面に集光し、前記第３領域を透過した第２高次回折光を前記第３保護層の一方側の情報面に集光するための対物レンズと、前記第１無偏光ホログラム素子、第２無偏光ホログラム素子及び前記対物レンズを保持するホルダーと、を備えたことを特徴とする。

また、光ピックアップ装置は、（Ａ）第１レーザー光を出射する第１半導体レーザーと、（Ｂ）前記第１レーザー光とは波長が異なる第２レーザー光を出射する第２半導体レーザーと、（Ｃ）第１ディスク媒体の第１保護層の厚みに応じた開口数で定まる第１領域と、第２ディスク媒体の第２保護層の厚み（＞前記第１保護層の厚み）に応じた開口数で定まり、第１レーザー光を０次光及び１次以上の第１高次回折光とするとともに、前記第２レーザー光を回折せずに透過するための第１ホログラムパターンを有する前記第１領域の内側の第２領域と、を有する波長選択性の第１無偏光ホログラム素子と、第３ディスク媒体の第３保護層の厚み（＞前記第１保護層の厚み）に応じた開口数で定まり、前記第１レーザー光を回折せずに透過するとともに、前記第２レーザー光を１次以上の第２高次回折光とするための第２ホログラムパターンを有する第３領域、を有する波長選択性の第２無偏光ホログラム素子と、前記第１保護層の厚みに応じた前記開口数を有し、前記第２領域を除く前記第１領域を透過した第１レーザー光及び前記第２領域を透過した０次光を前記第１保護層の一方側の情報面に集光し、前記第２領域を透過した第１高次回折光を前記第２保護層の一方側の情報面に集光し、前記第３領域を透過した第２高次回折光を前記第３保護層の一方側の情報面に集光するための対物レンズと、前記第１無偏光ホログラム素子、第２無偏光ホログラム素子及び前記対物レンズを保持するホルダーと、からなるレーザー集光体と、を備えたことを特徴とする。

また、光ディスク記録再生装置は、前記光ピックアップ装置の何れかを搭載した、ことを特徴とする。

本発明によれば、同一波長のレーザー光が用いられ、保護層の厚みが異なる光ディスク媒体に対して兼用可能なレーザー集光装置、光ピックアップ装置、光ディスク記録再生装置を提供することが可能となる。

本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。

＜＜第１の実施形態＞＞
＝＝レーザー集光装置を適用した光ピックアップ装置の全体構成例＝＝
図１乃至図４を参照しつつ、本発明に係るレーザー集光装置（レーザー集光体）１９及び当該レーザー集光装置１９を適用した光ピックアップ装置の全体構成について説明する。図１は、本発明に係る光ピックアップ装置の全体構成の一例を示す機能ブロック図である。尚、図１に示す左斜め斜線は、レンズホルダー１１の断面を表しており、図１以降の図面においても同様にレンズホルダー１１の断面を表すものとする。図２は、図１に示す対物レンズ１０及び偏光ホログラム素子８の詳細図である。図３は、偏光ホログラム素子８に形成されたホログラムパターンの平面図である。図４は、偏光ホログラム素子８に形成されたホログラムパターンの断面図である。尚、以下、ＨＤ ＤＶＤ規格の光ディスク媒体をＨＤ ＤＶＤ媒体（第２ディスク媒体）２１といい、Ｂｌｕ-ｒａｙ規格の光ディスク媒体をＢｌｕ-ｒａｙ媒体（第１ディスク媒体）２０という。また、光ディスク媒体における情報が記録される層を情報面という。更に、光ピックアップ装置からのレーザー光が、光ディスク媒体の一方側の面に入射されてから情報面に達するまでの厚さを保護層の厚みという。

光ピックアップ装置は、青紫色半導体レーザー１（半導体レーザー）、半導体レーザー（ＬＤ）駆動回路２、コリメータレンズ３、液晶素子４（偏光方向切替素子）、液晶駆動回路５、ミラー６、レーザー集光装置１９を有する。また、レーザー集光装置１９は、偏光ホログラム素子８、対物レンズ１０、レンズホルダー１１を有する。尚、図１に示す光ピックアップ装置は、一般的な光ピックアップ装置が有するＦＥ（Focus Error）信号やＴＥ（Tracking Error）信号、ＲＦ（Radio Frequency）信号等を検出するための光学系（例えば、光検出器）や光学部品、さらにレーザー集光装置１９をフォーカス方向やトラッキング方向に駆動するためのアクチュエータ等は省略している。

青紫色半導体レーザー１は、例えばｐ型半導体とｎ型半導体をｐｎ接合したダイオードから構成されている。青紫色半導体レーザー１は、ＬＤ駆動回路２からの制御電圧が印加されることにより、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１（保護層の厚み（第２保護層の厚み）０．６ｍｍ）及びＢｌｕ-ｒａｙ媒体２０（保護層の厚み（第１保護層の厚み）０．１ｍｍ〜０．０７５ｍｍ）に対応した波長が４００ｎｍ〜４１０ｎｍの青紫色レーザー光を、コリメータレンズ３に出射する。この青紫色レーザー光は、ｐｎ接合面と平行なＸ方向（第１方向）の直線偏光（以下、Ｘ方向レーザー光（第１レーザー光）という）である。尚、Ｘ方向は、青紫色半導体レーザー１を回転させることにより変更可能であり、任意の偏光方向を選択可能である。本実施形態においては、図１に示す矢印方向をＸ方向として、以下説明する。

コリメータレンズ３は、青紫色半導体レーザー１からのＸ方向レーザー光を平行光として、液晶素子４に出射する。

液晶素子４は、対向するように配置されたガラス基板１２、１３と、当該ガラス基板１２、１３の内側に設けられた透明電極１４、１５と、当該透明電極１４、１５間に液晶分子が封止された液晶分子層１６から構成されている。透明電極１４、１５には、液晶駆動回路５からの交流電圧が印加される。そして、液晶分子層１６は、透明電極１４、１５に印加された交流電圧レベルに応じた方向に液晶分子の向きが変化することによって、屈折率楕円体の方向が変化する。例えば、液晶駆動回路５からの交流電圧Ｖ１が透明電極１４、１５に印加されると、液晶分子の向きが当該交流電圧Ｖ１に応じた方向に変化する。そして、このときの液晶分子層１６による屈折率楕円体の方向が、Ｘ方向レーザー光の偏光方向を保持したまま液晶分子層１６を透過する、即ち位相差を与えない方向に傾く。一方、例えば、交流電圧Ｖ１より低い交流電圧Ｖ２が液晶駆動回路５から透明電極１４、１５に印加されると、液晶分子の向きが当該交流電圧Ｖ２に応じた方向に変化する。そして、このときの液晶分子層１６による屈折率楕円体の方向が、Ｘ方向レーザー光の偏波面の屈折率楕円体長軸方向に平行な成分と垂直な成分で位相差が１／２波長異なるような方向に傾く。このため、Ｘ方向レーザー光の偏光方向は、１／２波長板と同じ位相作用を受け、Ｘ方向と直交するＹ方向（第２方向、図１紙面垂直方向）の直線偏光（以下、Ｙ方向レーザー光（第２レーザー光）という）に変換されて液晶素子４を出射する。

尚、液晶を用いて１／２波長板と同じ作用させる従来技術としては、例えば特開２００２−２６０２７２に記載されたものがある。また、本実施形態においては、Ｘ方向レーザー光をＹ方向レーザー光とするために液晶素子４を用いているが、これに限るものではない。例えば、水晶や複屈折フィルム（例えばアートン等）で構成される１／２波長板を用いても良い。そして、１／２波長板を用いてＸ方向レーザー光をＹ方向レーザー光とする場合、当該１／２波長板をＸ方向レーザー光の光路上に配設するように制御する。この結果、１／２波長板に入射したＸ方向レーザー光は、偏光方向がＹ方向に変更されたＹ方向レーザー光となる。一方、Ｘ方向レーザー光を透過させる場合、当該１／２波長板をＸ方向レーザー光の光路上に配設されないように制御することによって、Ｘ方向レーザー光はそのままミラー６に出射されることとなる。

ミラー６は、液晶素子４からのＸ方向レーザー光及びＹ方向レーザー光を反射して、偏光ホログラム素子８に出射する。

偏光ホログラム素子８は、複屈折性材料１７（例えば、液晶、ニオブ酸リチウム）をガラス基板７、９で封止した構成となっている。複屈折性材料１７とガラス基板９との間には、図３、図４に示すホログラムパターンが形成されている。尚、図３に示す同心円は、Ｘ方向レーザー光、Ｙ方向レーザー光の入射側（図１下方向）からみたホログラムパターンの平面図である。また、図４に示す矩形は、図１紙面垂直方向からみたホログラムパターンを、Ｘ方向レーザー光、Ｙ方向レーザー光の入射方向にて切断したときの断面図を示すものである。このホログラムパターンは、Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０に対応した対物レンズ１０のＮＡ０．８５（第１領域）の内側の領域である、ＮＡ０．６５（第２領域）の領域に形成されている。

複屈折材料１７は、Ｘ方向レーザー光に対して、ガラス基板７、９の屈折率ｎｇと略等しい屈折率ｎ１となる。そのため、Ｘ方向レーザー光は、図４に示すように偏光ホログラム素子８を回折されずに透過し、対物レンズ１０へ出射される。また、複屈折材料１７は、Ｙ方向レーザー光に対して、ガラス基板７、９の屈折率ｎｇとは異なる屈折率ｎ２となる。そのため、Ｙ方向レーザー光は、ホログラムパターンにて回折されて、図４に示すように例えば０次光、±１次光となる。つまり、このホログラムパターンは、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１の情報面に対する例えば＋１次光の収差が略ゼロとなるように、そのパターンが最適化されている。つまり、ホログラムパターンは、当該ホログラムパターンが形成された偏光ホログラム素子８と対物レンズ１０の間隔等から一義的に定まるパターンとなっている。

レンズホルダー１１は、Ｘ方向レーザー光及びＹ方向レーザー光を遮光する開口制限部１８を有し、レーザー集光装置１９をＢｌｕ-ｒａｙ媒体２０に対応したＮＡ０．８５に制限している。尚、偏光ホログラム素子８及び対物レンズ１０は、一般的な手段である接着剤による接着、或いは、周知の技術である固着又は嵌め込み等の手段をもって、レンズホルダー１１にて固定されている。

対物レンズ１０は、ＮＡ０．８５を有したＢｌｕ-ｒａｙ媒体２０に対応した対物レンズである。そして、対物レンズ１０は、偏光ホログラム素子８からのＸ方向レーザー光を、Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０の情報面に対して収差が略ゼロとなるように集光する。また、対物レンズ１０は、偏光ホログラム素子８からの＋１次光を、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１の情報面に対して収差が略ゼロとなるように集光する。

＝＝レーザー集光装置を適用した光ピックアップ装置の動作＝＝
（１）Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０に対する光ピックアップ装置の動作
先ず、図１乃至図４を参照しつつ、Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０に対する、本発明に係るレーザー集光装置１９及び当該レーザー集光装置１９を適用した光ピックアップ装置の動作について説明する。

Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０は、保護層の厚みが０．１ｍｍ〜０．０７５ｍｍのＢｌｕ-ｒａｙ規格に対応した光ディスク媒体である。Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０は、当該Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０を、所定の線速度（又は角速度）で回転させるディスクモータ（不図示）の先端のチャッキング機構により保持される。

ＬＤ駆動回路２は、例えば、光ピックアップ装置が駆動開始するとともに、制御電圧を青紫色半導体レーザー１に印加させる。そして、青紫色半導体レーザー１は、波長が４００ｎｍ〜４１０ｎｍのＸ方向レーザー光を、コリメータレンズ３に出射する。Ｘ方向レーザー光は、コリメータレンズ３にて平行光となり、液晶素子４に出射される。液晶駆動回路５は、例えば、光ピックアップ装置が駆動開始するとともに、透明電極１４、１５に交流電圧Ｖ１を印加させる。液晶分子層１６の液晶分子の向きは、当該交流電圧Ｖ１に応じた方向に変化する。この結果、液晶分子層１６の屈折率楕円体は、Ｘ方向レーザー光をその偏光方向を保持したまま透過する方向となる。よって、Ｘ方向レーザー光は、ガラス基板１２、液晶分子層１６、ガラス基板１３を透過して、ミラー６に出射される。Ｘ方向レーザー光は、ミラー６にて反射され、偏光ホログラム素子８に出射される。偏光ホログラム素子８の複屈折材料１７は、Ｘ方向レーザー光に対して、ガラス基板７、９の屈折率ｎｇと同じ屈折率ｎ１となる。この結果、Ｘ方向レーザー光はホログラムパターンにて回折されず、ＮＡ０．８５の領域でガラス基板７、複屈折材料１７、ガラス基板９を透過して、対物レンズ１０に出射される（図４、Ｘ方向レーザー光参照）。そして、Ｘ方向レーザー光は、Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０の情報面に対して収差が略ゼロとなるように、対物レンズ１０にて集光される。この結果、Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０の情報面に、集光されたＸ方向レーザー光が照射し、当該Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０に対する記録／再生が良好に行われることとなる。

（２）ＨＤ ＤＶＤ媒体２１に対する光ピックアップ装置の動作
次に、図２乃至図９を参照しつつ、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１に対する、本発明に係るレーザー集光装置１９及び当該レーザー集光装置１９を適用した光ピックアップ装置の動作について説明する。図５は、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１に対する、図１に示す光ピックアップ装置の動作を説明するための全体構成図である。図６は、レーザー集光装置１９及びＨＤ ＤＶＤ媒体２１におけるＹ方向レーザー光の様子を模式的に示した図である。図７は、ＮＡ０．６５の領域以外のＮＡ０．８５の領域に設けられた拡散ホログラムパターンを示した図である。図８、図９は、ホログラムパターンのその他の断面形状を示す図である。

ＨＤ ＤＶＤ媒体２１は、保護層の厚みが０．６ｍｍのＨＤ ＤＶＤ規格に対応した光ディスク媒体である。ＨＤ ＤＶＤ媒体２１は、Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０と同様に、当該ＨＤ ＤＶＤ媒体２１を、所定の線速度（又は角速度）で回転させるためのディスクモータ（不図示）の先端のチャッキング機構により保持される。

ＬＤ駆動回路２は、前述したように、光ピックアップ装置が駆動開始するとともに、制御電圧を青紫色半導体レーザー１に印加させる。そして、青紫色半導体レーザー１は、波長が４００ｎｍ〜４１０ｎｍのＸ方向レーザー光を、コリメータレンズ３に出射する。Ｘ方向レーザー光は、コリメータレンズ３にて平行光となり、液晶素子４に出射される。液晶駆動回路５は、例えば、光ピックアップ装置が駆動開始するとともに、透明電極１４、１５に交流電圧Ｖ１を印加させる。液晶分子層１６の液晶分子の向きは、当該交流電圧Ｖ１に応じた方向に変化する。この結果、液晶分子層１６の屈折率楕円体は、Ｘ方向レーザー光をその偏光方向を保持したまま透過する方向となる。よって、Ｘ方向レーザー光は、ガラス基板１２、液晶分子層１６、ガラス基板１３と透過して、ミラー６に出射される。そして、前述したように、Ｘ方向レーザー光が、偏光ホログラム素子８、対物レンズ１０を介してＨＤ ＤＶＤ媒体２１に出射されることとなる。

しかしながら、Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０とＨＤ ＤＶＤ媒体２１とは、保護層の厚みが異なるため、球面収差が発生することとなる。そして、この球面収差が発生したことを示す情報を、液晶駆動回路５が受信する。尚、球面収差が発生したことを示す情報は、例えば、球面収差が発生した状態でＨＤ ＤＶＤ媒体２１の情報面を照射したＸ方向レーザー光が、光検出器等（不図示）で受光され、当該光検出器等が検出した情報（例えばＦＥ信号等）を示すものである。そして、液晶駆動回路５は、当該情報を受信すると、透明電極１４、１５に交流電圧Ｖ２を印加させる。液晶分子層１６の液晶分子の向きは、当該交流電圧Ｖ２に応じた方向に変化する。この結果、液晶分子層１６による屈折率楕円体が、Ｘ方向レーザー光に対して１／２波長板として作用する方向に傾き、Ｘ方向レーザー光の偏光方向がＸ方向と直交するＹ方向に変換される。つまり、液晶素子４からＹ方向レーザー光が出射されることとなる。Ｙ方向レーザー光は、ガラス基板１３を介してミラー６に出射される。Ｙ方向レーザー光は、ミラー６にて反射され、偏光ホログラム素子８に出射する。Ｙ方向レーザー光は、ＮＡ０．８５の領域でガラス基板７を透過する。偏光ホログラム素子８の複屈折材料１７は、Ｙ方向レーザー光に対して、ガラス基板７、９の屈折率ｎｇとは異なる屈折率ｎ２となる。このため、ＮＡ０．８５の領域の内側のＮＡ０．６５の領域のＹ方向レーザー光は、複屈折材料１７とガラス基板９の間のホログラムパターンにて、例えば０次光及び±１次光に回折され、対物レンズ１０に出射される（図４、Ｙ方向レーザー光参照）。そして、＋１次光は、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１の情報面に対して収差が略ゼロとなるように、対物レンズ１０にて集光される。この結果、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１の情報面に、集光された＋１次光が照射し、当該ＨＤ ＤＶＤ媒体２１に対する記録／再生が良好に行われることとなる。

尚、ＮＡ０．６５の領域以外のＮＡ０．８５の領域を透過したＹ方向レーザー光（以下、Ｙ方向フレア光という）は、図６に示すようにＨＤ ＤＶＤ媒体２１の情報面に集光されない。このため、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１の情報面から光検出器までの往路光学倍率が所定の倍率より大きい場合、Ｙ方向フレア光は光検出器のサイズに対して大きく広がり、殆どのＹ方向フレア光が光検出器に入射しないことになる。従って、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１の記録／再生に対して、Ｙ方向フレア光は影響（例えば、情報面からの信号のＳ／Ｎの低下や、当該信号から得られるサーボ信号の波形の変化）を及ぼさない。しかしながら、光学系の大きさの制約などにより復路光学倍率が所定の倍率よりも小さい場合、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１の記録／再生に対して、Ｙ方向フレア光が影響を及ぼす可能性がある。そこで、ＮＡ０．６５の領域以外のＮＡ０．８５の領域に、Ｙ方向フレア光がＨＤ ＤＶＤ媒体２１の情報面から所定距離以上離れた位置で集光するような拡散ホログラムパターンを設けることが可能である。この結果、Ｙ方向レーザー光は、拡散ホログラムパターンにて例えば０次光と±１次光に回折されて所定距離以上離れた位置に集光し、Ｙ方向フレア光の影響を軽減することが可能となる。

また、本実施形態におけるホログラムパターンは、図４に示すように断面形状が矩形となるパターンで設けられているが、これに限るものではない。例えば、図８に示すように、Ｙ方向レーザー光の光軸方向において、略直線の傾斜を有する鋸歯形（以下、ブレーズ形という）としても良い。或いは、図９に示すように、Ｙ方向レーザー光の光軸方向において、階段状の傾斜を有する鋸歯形（以下、階段状のブレーズ形という）としても良い。断面形状がブレーズ形又は階段状のブレーズ形のホログラムパターンは、Ｙ方向レーザー光に対する＋１次光の回折効率を、矩形の回折効率よりも大きいものとすることが可能となる。この結果、光強度の大きい＋１次光をＨＤ ＤＶＤ媒体２１の情報面に集光することが可能となり、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１に対して、より高速の記録を行うことが可能となる。

上述した本実施形態によれば、Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０の情報面に対して、ＮＡ０．８５の領域を透過したＸ方向レーザー光を集光することが可能となり、また、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１の情報面に対して、ＮＡ０．６５を透過した＋１次光を集光することが可能となる。この結果、使用する波長（４００ｎｍ〜４１０ｎｍ）が同じであって、保護層の厚みが異なる光ディスク媒体（Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０及びＨＤ ＤＶＤ媒体２１）に対する記録／再生を、１つの対物レンズ１０にて行うことが可能となる。

更に、ＮＡ０．６５の領域を除くＮＡ０．８５の領域に入射するＹ方向レーザー光を、拡散ホログラムパターンにて０次光及び±１次光に回折することが可能となる。この結果、Ｙ方向フレア光によるＨＤ ＤＶＤ媒体２１に対する記録／再生への影響を軽減することが可能となる。

更に、ホログラムパターンの断面形状を、ブレーズ形又は階段状のブレーズ形とすることで、Ｙ方向レーザー光に対するホログラムパターンの回折効率を大きくすることが可能となる。この結果、＋１次光の光強度が大きくなり、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１に対して、より高速の記録を行うことが可能となる。

また、Ｘ方向レーザー光を出射する青紫色半導体レーザー１と、液晶素子４と、同一波長（４００ｎｍ〜４１０ｎｍ）のレーザー光が用いられ、保護層の厚みが異なる光ディスク媒体（Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０及びＨＤ ＤＶＤ媒体２１）に対して兼用可能なレーザー集光装置１９と、を備えた光ピックアップ装置を提供することが可能となる。

＜＜第２の実施形態＞＞
＝＝レーザー集光装置を適用した光ピックアップ装置の全体構成例＝＝
図３、図４、図１０、図１１、図１３を参照しつつ、本発明に係るレーザー集光装置（レーザー集光体）２２及び当該レーザー集光装置２２を適用した光ピックアップ装置の全体構成について説明する。図１０は、本発明に係る光ピックアップ装置の全体構成の一例を示す機能ブロック図である。図１１、図１３は、図１０に示す対物レンズ１０及び無偏光ホログラム素子２４の詳細図である。尚、図１０において図１と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略する。

光ピックアップ装置は、青紫色青紫色半導体レーザー２３（半導体レーザー）、ＬＤ駆動回路２、コリメータレンズ３、ミラー６、レーザー集光装置２２を有する。また、レーザー集光装置２２は、無偏光ホログラム素子２４、対物レンズ１０、レンズホルダー１１を有する。尚、図１０に示す光ピックアップ装置は、一般的な光ピックアップ装置が有するＦＥ信号やＴＥ信号、ＲＦ信号等を検出するための光学系（例えば、光検出器）や光学部品、さらにレーザー集光装置２２をフォーカス方向やトラッキング方向に駆動するためのアクチュエータ等は省略している。

青紫色青紫色半導体レーザー２３は、例えばｐ型半導体とｎ型半導体をｐｎ接合したダイオードから構成されている。青紫色半導体レーザー２３は、ＬＤ駆動回路２からの制御電圧が印加されることにより、ＨＤ ＤＶＤ媒体（第２ディスク媒体）２１（保護層の厚み（第２保護層の厚み）０．６ｍｍ）及びＢｌｕ-ｒａｙ媒体（第１ディスク媒体）２０（保護層の厚み（第１保護層の厚み）０．１ｍｍ〜０．０７５ｍｍ）に対応した波長が４００ｎｍ〜４１０ｎｍの青紫色レーザー光を、コリメータレンズ３に出射する。尚、この青紫色レーザー光は、第１の実施形態とは異なり、偏光方向が直線偏光に限られず、円偏光等のレーザー光であっても良い。

コリメータレンズ３は、青紫色半導体レーザー２３からの青紫色レーザー光を、平行光としてミラー６に出射する。ミラー６は、青紫色レーザー光を反射して、無偏光ホログラム素子２４に出射する。

無偏光ホログラム素子２４は、例えばガラスやプラスチックから形成され、青紫色レーザー光の入射側（図１０下方向）にホログラムパターンを有する。このホログラムパターンは、Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０に対応した対物レンズ１０のＮＡ０．８５（第１領域）の内側の領域である、ＮＡ０．６５（第２領域）の領域に形成されている。尚、ホログラムパターンは、例えば、図１０下方向からみたとき、図３に示すような同心円状となっている。また、図１０紙面垂直方向からみたホログラムパターンを、青紫色レーザーの入射方向にて切断したときの断面形状は図４に示す矩形となっている。ホログラムパターンは、青紫色レーザー光を、例えば０次光及び±１次光に回折する。このホログラムパターンは、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１の情報面に対する例えば＋１次光の収差が略ゼロとなるように、そのパターンが最適化されている。つまり、ホログラムパターンは、当該ホログラムパターンが形成された無偏光ホログラム素子２４と対物レンズ１０の間隔等から一義的に定まるパターンとなっている。

レンズホルダー１１は、開口制限部１８を有し、レーザー集光装置２２をＢｌｕ-ｒａｙ媒体２０に対応したＮＡ０．８５に制限している。尚、無偏光ホログラム素子２４及び対物レンズ１０は、一般的な手段である接着剤による接着、或いは、周知の技術である固着又は嵌め込み等の手段をもって、レンズホルダー１１にて固定されている。

対物レンズ１０は、ＮＡ０．８５を有したＢｌｕ-ｒａｙ媒体２０に対応した対物レンズである。対物レンズ１０は、無偏光ホログラム素子２４のＮＡ０．６５の領域を透過した０次光、及びＮＡ０．６５の領域以外のＮＡ０．８５までの領域を透過したレーザー光（以下、透過レーザー光という）のＢｌｕ-ｒａｙ媒体２０の情報面に対する収差を略ゼロとなるように設計されている。このため、対物レンズ１０は、０次光及び透過レーザー光を、Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０の情報面に対する収差が略ゼロとなるように集光する。また、対物レンズ１０は、前述したホログラムパターンからの＋１次光を、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１の情報面に対して収差が略ゼロとなるように集光する。

＝＝レーザー集光装置を適用した光ピックアップ装置の動作＝＝
（１）Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０に対する光ピックアップ装置の動作
先ず、図１０、図１１、図１４を参照しつつ、Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０に対する、本発明に係るレーザー集光装置２２及び当該レーザー集光装置２２を適用した光ピックアップ装置の動作について説明する。図１４は、０次光及び透過レーザー光の光強度分布を示す図である。尚、図１４紙面上下方向は、０次光及び透過レーザー光の光強度のレベルを示しており、上方向にいくにつれて光強度のレベルが大きいことを表している。

Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０は、保護層の厚みが０．１ｍｍ〜０．０７５ｍｍのＢｌｕ-ｒａｙ規格に対応した光ディスク媒体である。Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０は、当該Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０を、所定の線速度（又は角速度）で回転させるディスクモータ（不図示）の先端のチャッキング機構により保持される。

ＬＤ駆動回路２は、例えば、光ピックアップ装置が駆動開始するとともに、制御電圧を青紫色半導体レーザー２３に印加させる。そして、青紫色半導体レーザー２３は、波長が４００ｎｍ〜４１０ｎｍの青紫色レーザー光を、コリメータレンズ３に出射する。青紫色レーザー光は、コリメータレンズ３にて平行光となり、ミラー６に出射される。青紫色レーザー光は、ミラー６にて反射され、無偏光ホログラム素子２４に出射される。無偏光ホログラム素子２４のＮＡ０．６５の領域に入射した青紫色レーザー光は、ホログラムパターンにて０次光と±１次光に回折され、対物レンズ１０に出射される（図１１、一点鎖線）。また、無偏光ホログラム素子２４のＮＡ０．６５の領域以外のＮＡ０．８５の領域に入射した青紫色レーザー光は透過して、透過レーザー光となり、対物レンズ１０に出射される（図１１、破線）。０次光及び透過レーザー光は、Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０の情報面に対して収差が略ゼロとなるように、対物レンズ１０にて集光される。この結果、Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０の情報面に、集光された０次光及び透過レーザー光が照射し、当該Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０に対する記録／再生が良好に行われることとなる。

尚、青紫色レーザー光の光強度のレベルは、ＮＡ０．６５の領域において±１次光の光強度のレベル分が減算され、図１４に示すようなレベル（０次光の光強度のレベル）となる。そして、透過レーザー光の光強度のレベルを含めたＮＡ０．８５の領域においては、図１４に示すように略フラットになる。そのため、透過レーザー光と０次光がＢｌｕ-ｒａｙ媒体２０の情報面に対して集光したときの光（以下、スポット光という）を、略フラットでないときのスポット光よりも小さくすることが可能となる。この結果、Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０に対する記録／再生をより正確に行うことが可能となる。

（２）ＨＤ ＤＶＤ媒体２１に対する光ピックアップ装置の動作
次に、図６、図８、図９、図１２、図１３、図１５を参照しつつ、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１に対する、本発明に係るレーザー集光装置２２及び当該レーザー集光装置２２を適用した光ピックアップ装置の動作について説明する。図１２は、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１に対する、図１０に示す光ピックアップ装置の動作を説明するための全体構成を示す図である。図１５は、ホログラムパターンのその他の形態を示す図である。

ＨＤ ＤＶＤ媒体２１は、保護層の厚みが０．６ｍｍのＨＤ ＤＶＤ規格に対応した光ディスク媒体である。ＨＤ ＤＶＤ媒体２１は、Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０と同様に、当該ＨＤ ＤＶＤ媒体２１を、所定の線速度（又は角速度）で回転させるためのディスクモータ（不図示）の先端のチャッキング機構により保持される。

ＬＤ駆動回路２は、例えば、光ピックアップ装置が駆動開始するとともに、制御電圧を青紫色半導体レーザー２３に印加させる。そして、青紫色半導体レーザー２３は、波長が４００ｎｍ〜４１０ｎｍの青紫色レーザー光を、コリメータレンズ３に出射する。青紫色レーザー光は、コリメータレンズ３にて平行光となり、ミラー６に出射される。青紫色レーザー光は、ミラー６にて反射され、無偏光ホログラム素子２４に出射される。無偏光ホログラム素子２４のＮＡ０．６５の領域に入射した青紫色レーザー光は、ホログラムパターンにて回折されて０次光及び±１次光となり、＋１次光が対物レンズ１０に出射される（図１３、二点鎖線）。＋１次光は、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１の情報面に対して収差が略ゼロとなるように、対物レンズ１０にて集光される。この結果、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１の情報面に、集光された＋１次光が照射し、当該ＨＤ ＤＶＤ媒体２１に対する記録／再生が良好に行われることとなる。

尚、ＮＡ０．６５の領域以外のＮＡ０．８５の領域を透過した青紫色レーザー光（以下、フレア光という）は、第１の実施形態の図６に示すように、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１の情報面に集光されない。このため、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１の情報面から光検出器までの往路光学倍率が所定の倍率より大きい場合、フレア光は光検出器のサイズより大きく広がり、殆どのフレア光が光検出器に入射しないことになる。従って、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１の記録／再生に対して、フレア光は影響（例えば、情報面からの信号のＳ／Ｎの低下や、当該信号から得られるサーボ信号の波形の変化）を及ぼさない。しかしながら、光学系の大きさの制約などにより復路光学倍率が所定の倍率よりも小さい場合、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１の記録／再生に対して、フレア光が影響を及ぼす可能性がある。そこで、ＮＡ０．６５の領域以外のＮＡ０．８５の領域に、第１の実施形態と同じ機能を果たす拡散ホログラムパターンを設けることが可能である。この結果、青紫色レーザー光は、拡散ホログラムパターンにて例えば０次光と±１次光に回折されて所定距離以上離れた位置に集光し、フレア光の影響を軽減することが可能となる。

また、本実施形態において、無偏光ホログラム素子２４は、青紫色レーザー光の入射側にホログラムパターンを有しているが、これに限るものではない。例えば、図１５に示すように対物レンズ側１０に設けても良い。対物レンズ１０側にホログラムパターンを設けることによって、当該対物レンズ１０、レンズホルダー１１、無偏光ホログラム素子２４からなる密閉された空間にホログラムパターンが設けられることとなり、埃や傷等によるホログラムパターンの損傷を防止することが可能となる。この結果、Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０及びＨＤ ＤＶＤ媒体２１に対する記録／再生をより確実に行うことが可能となる。

尚、本実施形態におけるホログラムパターンの断面形状は、矩形に限るものではない。光ピックアップ装置の用途（例えば、Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０に対しては再生専用、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１に対しては記録／再生）によって、ホログラムパターンの断面形状を選択的に、図８に示すブレーズ形や図９に示す階段状のブレーズ形としても良い。以下、光ピックアップ装置の用途に対する、ホログラムパターンの断面形状の一例について説明する。

例えば、光ピックアップ装置を、Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０に対して記録／再生用、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１に対して再生専用に用いるとする。この場合、ホログラムパターンの断面形状を、青紫色レーザー光（光強度１００％）に対して、記録／再生が可能となる例えば８０％の光強度の０次光と、再生のみが可能となる例えば１０％の光強度の±１次光とに回折する矩形とする。尚、青紫色レーザー光の光軸方向における矩形の深さを深くするにつれて、±１次光の光強度は大きくなり、０次光の光強度は小さくなる。
この結果、Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０の情報面には、８０％の光強度の０次光と、ＮＡ０．６５の領域以外のＮＡ０．８５の領域を透過した透過レーザー光（回折されていないため１００％の光強度）とが照射され、記録／再生を行うことが可能となる。一方、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１の情報面には、１０％の光強度の＋１次光が照射され、再生のみを行うことが可能となる。

また、例えば、光ピックアップ装置を、Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０に対して再生専用、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１に対して記録／再生用に用いるとする。この場合、ホログラムパターンの断面形状を、青紫色レーザー光（光強度１００％）に対して、再生のみが可能となる例えば２０％の光強度の０次光と、記録／再生が可能となる例えば８０％の光強度と＋１次光と、０％の光強度の−１次光に回折するブレーズ形又は階段状のブレーズ形とする。尚、青紫色レーザー光の光軸方向におけるブレーズ形の深さ、階段状のブレーズ形の各深さ深くするにつれて、＋１次光の光強度を大きくすることが可能である。
この結果、Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０の情報面には、２０％の光強度の０次光と、ＮＡ０．６５の領域以外のＮＡ０．８５の領域を透過した透過レーザー光（回折されていないため１００％の光強度）とが照射され、再生のみを行うことが可能となる。一方、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１の情報面には、８０％の光強度の＋１次光が照射され、記録／再生を行うことが可能となる。

上述した本実施形態によれば、Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２１の情報面に対して、ＮＡ０．６５の領域を除くＮＡ０．８５の領域を透過した透過レーザー光及びＮＡ０．６５の領域を透過した０次光を集光することが可能となり、また、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１の情報面に対して、ＮＡ０．６５の領域を透過した＋１次光を集光することが可能となる。
この結果、使用する波長（４００ｎｍ〜４１０ｎｍ）が同じであって、保護層の厚みが異なる光ディスク媒体（Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０及びＨＤ ＤＶＤ媒体２１）に対する記録／再生を、１つの対物レンズ１０にて行うことが可能となる。

更に、ＮＡ０．６５の領域を除くＮＡ０．８５の領域に入射する青紫色レーザー光を、拡散ホログラムパターンにて０次光及び±１次光に回折することが可能となる。
この結果、フレア光によるＨＤ ＤＶＤ媒体２１に対する記録／再生への影響を軽減することが可能となる。

更に、無偏光ホログラム素子２４、レンズホルダー１１、対物レンズ１０にて密閉した空間となる対物レンズ１０側に、ホログラムパターンを設けることにより、埃や傷等によるホログラムパターンの損傷を防止することが可能となる。
この結果、Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０及びＨＤ ＤＶＤ媒体２１に対する記録／再生をより確実に行うことが可能となる。

また、青紫色レーザー光を出射する青紫色半導体レーザー２３と、保護層の厚みが異なる光ディスク媒体（Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０及びＨＤ ＤＶＤ媒体２１）に対して兼用可能なレーザー集光装置２２と、を備えた光ピックアップ装置を提供することが可能となる。

＜＜第３の実施形態＞＞
＝＝レーザー集光装置を適用した光ピックアップ装置の全体構成例＝＝
図３、図４、図９、図１６乃至図１８を参照しつつ、本発明に係るレーザー集光装置２９（レーザー集光体）及び当該レーザー集光装置２９を適用した光ピックアップ装置の全体構成について説明する。図１６は、本発明に係る光ピックアップ装置の全体構成の一例を示す機能ブロック図である。図１７は、図１６に示す対物レンズ１０、無偏光ホログラム素子３３、偏光ホログラム素子３０の詳細図である。図１８は、図１７に示す無偏光ホログラム素子３３に形成されるホログラムパターンの詳細図である。尚、以下、ＤＶＤ規格の光ディスク媒体をＤＶＤ媒体（第３ディスク媒体）３４という。また、図１６において図１と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略する。

光ピックアップ装置は、青紫色半導体レーザー（第１半導体レーザー）１、ＬＤ駆動回路２、コリメータレンズ３、液晶素子（偏光方向切替素子）４、液晶駆動回路５、赤色半導体レーザー（第２半導体レーザー）３２、ＬＤ駆動回路３１、赤色用コリメータレンズ２６、ダイクロックミラー２７、ミラー２８、レーザー集光装置２９を有する。また、レーザー集光装置２９は、偏光ホログラム素子３０、無偏光ホログラム素子３３、対物レンズ１０、レンズホルダー１１を有する。

半導体レーザー３２は、例えばｐ型半導体とｎ型半導体をｐｎ接合したダイオードから構成されている。半導体レーザー３２は、ＬＤ駆動回路３１からの制御電圧が印加されることにより、ＤＶＤ媒体３４（保護層の厚み（第３保護層の厚み）０．６ｍｍ）に対応した波長が６５０ｎｍ〜６６０ｎｍの赤色レーザー光を、赤色用コリメータレンズ２６に出射する。この赤色レーザー光は、ｐｎ接合面と平行なＸ方向（第１方向）の直線偏光（以下、Ｘ方向赤色レーザー光（第３レーザー光）という）であり、青紫色半導体レーザー１が出射するＸ方向レーザー光と偏光方向が同じである。尚、Ｘ方向は、半導体レーザー３２を回転させることにより変更可能であり、任意の偏光方向を選択可能である。本実施形態においては、図１６に示す矢印方向をＸ方向として、以下説明する。

赤色用コリメータレンズ２６は、Ｘ方向赤色レーザー光を平行光として、ダイクロックミラー２７に出射する。
ダイクロックミラー２７は、赤色用コリメータレンズ２６からのＸ方向赤色レーザー光を反射して、ミラー２８に出射する。また、ダイクロックミラー２７は、液晶素子４からのＸ方向レーザー光及びＹ方向レーザー光を透過して、ミラー２８に出射する。
ミラー２８は、Ｘ方向赤色レーザー光、Ｘ方向レーザー光（第１レーザー光）、Ｙ方向レーザー光（第２レーザー光）を反射して、偏光ホログラム素子３０に出射する。

偏光ホログラム素子３０は、第１の実施形態において記載した、ガラス基板７及び複屈折性材料１７から構成されている。また、複屈折性材料１７と無偏光ホログラム素子３３との間には、図３、図４に示すホログラムパターン（以下、偏光ホログラムパターンという）が形成されている。従って、偏光ホログラム素子３０は、Ｘ方向レーザー光及びＸ方向赤色レーザー光を回折せずに透過し、Ｙ方向レーザー光を回折して透過させる。

無偏光ホログラム素子３３は、例えば、第１の実施形態にて記載したガラス基板９にて構成され、当該ガラス基板９の対物レンズ１０側に、Ｘ方向赤色レーザー光を回折する波長選択性のホログラムパターン（以下、無偏光ホログラムパターンという）を有している。この無偏光ホログラムパターンは、ＤＶＤ媒体３４に対応したＮＡ０．６０〜０．６５（第３領域）の領域に形成されている。尚、無偏光ホログラムパターンは、例えば、図１６下方向からみたとき、図３に示すような同心円状となっている。また、図１６紙面垂直方向からみたときのホログラムパターンを、Ｘ方向赤色レーザー光の入射方向にて切断したときの断面形状は、図９に示す階段状のブレーズ形となっている。無偏光ホログラムパターンは、Ｘ方向赤色レーザー光を、例えば０次光と±１次光（以下、＋１次光を無偏光＋１次光という）に回折する。また、無偏光ホログラムパターンは、Ｘ方向レーザー光と、Ｙ方向レーザー光が偏光ホログラムパターンにて回折されたことによる＋１次光（以下、偏光＋１次光という）の光軸方向における深さｄ（図１８）が、｛当該Ｘ方向レーザー光及偏光＋１次光の波長（４００ｎｍ〜４１０ｎｍ）／（無偏光ホログラム素子３３の屈折率―１）｝の整数倍となっている。この結果、無偏光ホログラムパターンは、Ｘ方向レーザー光及び偏光＋１次光を回折せずに透過させる。尚、深さｄは、整数をｍ、波長（４００ｎｍ〜４１０ｎｍ）をλ、無偏光ホログラム素子３３のその波長での屈折率をｎとしたとき、ｄ＝ｍ｛λ／（ｎ−１）｝から求められる。そして、無偏光ホログラムパターンは、Ｘ方向レーザー光及び偏光＋１次光を透過し、ＤＶＤ媒体３４の情報面に対して、例えば無偏光＋１次光の収差がゼロとなるように、そのパターンが最適化されている。つまり、無偏光ホログラムパターンは、当該無偏光ホログラムパターンが形成された無偏光ホログラム素子３３と対物レンズ１０の間隔等から一義的に定まるパターンとなっている。

尚、偏光ホログラム素子３０及び無偏光ホログラム素子３３は、図１６、図１７において一体となって設けられているが、これに限るものではない。偏光ホログラム素子３０と無偏光ホログラム素子３３とをそれぞれ別体に設けても良い。この場合、偏光ホログラムパターンは、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１（第２ディスク媒体）の情報面に対する偏光＋１次光の収差を略ゼロとなるように、偏光ホログラム素子３０と対物レンズ１０との距離等に応じたパターンで設けられる。また、無偏光ホログラムパターンは、ＤＶＤ媒体３４の情報面に対する無偏光＋１次光の収差を略ゼロとなるように、無偏光ホログラム素子３３と対物レンズ１０との距離等に応じたパターンで設けられる。

レンズホルダー１１は、偏光ホログラム素子３０、無偏光ホログラム素子３３及び対物レンズ１０を各ホログラム素子のパターンに応じた所定の間隔で保持する。また、レンズホルダー１１は、開口制限部１８を有し、レーザー集光装置２９をＢｌｕ-ｒａｙ媒体２０に対応したＮＡ０．８５（第１領域）に制限している。尚、偏光ホログラム素子３０、無偏光ホログラム素子３３及び対物レンズ１０は、一般的な手段である接着剤による接着、或いは、周知の技術である固着又は嵌め込み等の手段をもって、レンズホルダー１１にて固定されている。

対物レンズ１０は、ＮＡ０．８５を有したＢｌｕ-ｒａｙ媒体２０に対応した対物レンズである。そして、対物レンズ１０は、無偏光ホログラム素子３３からのＸ方向レーザー光を、Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０の情報面に対して収差が略ゼロとなるように集光する。また、対物レンズ１０は、無偏光ホログラム素子３３からの偏光＋１次光を、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１の情報面に対して収差が略ゼロとなるように集光する。また、対物レンズ１０は、無偏光ホログラム素子３３からの無偏光＋１次光を、ＤＶＤ媒体３４の情報面に対して収差が略ゼロとなるように集光する。

＝＝レーザー集光装置を適用した光ピックアップ装置の動作＝＝
図６、図１６乃至図１９を参照しつつ、ＤＶＤ媒体３４に対する、本発明に係るレーザー集光装置２９及び当該レーザー集光装置２９を適用した光ピックアップ装置の動作について説明する。図１９は、無偏光ホログラムパターンのその他の形態を示す図である。尚、Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０及びＨＤ ＤＶＤ媒体２１に対する光ピックアップ装置の動作は、第１の実施形態と同様のため、説明を省略する。

ＤＶＤ媒体３４は、保護層の厚みが０．６ｍｍのＤＶＤ規格に対応した光ディスク媒体である。ＤＶＤ媒体３４は、Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１と同様に、当該ＤＶＤ媒体３４を、所定の線速度（又は角速度）で回転させるためのディスクモータ（不図示）の先端のチャッキング機構により保持される。

ＬＤ駆動回路２は、光ピックアップ装置が駆動開始するとともに、制御電圧を青紫色半導体レーザー１に印加させる。そして、青紫色半導体レーザー１は、波長が４００ｎｍ〜４１０ｎｍのＸ方向レーザー光を、コリメータレンズ３に出射する。Ｘ方向レーザー光は、コリメータレンズ３にて平行光となり、液晶素子４に出射される。液晶駆動回路５は、例えば、光ピックアップ装置が駆動開始するとともに、透明電極１４、１５に交流電圧Ｖ１を印加させる。液晶分子層１６の液晶分子の向きは、当該交流電圧Ｖ１に応じた方向に変化する。この結果、液晶分子層１６の屈折率楕円体は、Ｘ方向レーザー光をその偏光方向を保持したまま透過する方向となる。よって、Ｘ方向レーザー光は、ガラス基板１２、液晶分子層１６、ガラス基板１３と透過して、ダイクロックミラー２７に出射される。Ｘ方向レーザー光は、ダイクロックミラー２７を透過して、ミラー２８に出射する。Ｘ方向レーザー光は、ミラー２８にて反射され、偏光ホログラム素子３０に出射する。そして、第１の実施形態にて記載したように、Ｘ方向レーザー光は、偏光ホログラム素子３０を透過して、無偏光ホログラム素子３３に出射される。そして、無偏光ホログラム素子３３の無偏光ホログラムパターンの深さｄが、｛Ｘ方向レーザー光の波長４００ｎｍ〜４１０ｎｍ／（無偏光ホログラム素子３３の屈折率―１）｝の整数倍であることから、当該Ｘ方向レーザー光は、無偏光ホログラムパターンにて回折されずに透過し、対物レンズ１０に出射される。Ｘ方向レーザー光は、対物レンズ１０にて集光されて、ＤＶＤ媒体３４に出射されることとなる。

しかしながら、Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０とＤＶＤ媒体３４とは、保護層の厚みが異なるため、球面収差が発生することとなる。そして、この球面収差が発生したことを示す情報を、液晶駆動回路５が受信する。液晶駆動回路５は、当該情報を受信すると、透明電極１４、１５に交流電圧Ｖ２を印加させる。液晶分子層１６の液晶分子の向きは、当該交流電圧Ｖ２に応じた方向に変化する。この結果、液晶分子層１６による屈折率楕円体がＸ方向レーザー光に対して１／２波長板として作用する方向に傾き、Ｘ方向レーザー光の偏光方向がＸ方向と直交するＹ方向に変換される。つまり、液晶素子４からＹ方向レーザー光が出射されることとなる。Ｙ方向レーザー光は、ダイクロックミラー２７に出射される。Ｙ方向レーザー光は、ダイクロックミラー２７を透過して、ミラー８に出射する。そして、Ｙ方向レーザー光は、ミラー２８にて反射され、偏光ホログラム素子３０に出射する。そして、第１の実施形態にて記載したように、Ｙ方向レーザー光は偏光ホログラムパターンにて回折されて、偏光＋１次光が無偏光ホログラムパターンに出射される。そして、無偏光ホログラム素子３３の無偏光ホログラムパターンの深さｄが、｛偏光＋１次光の波長４００ｎｍ〜４１０ｎｍ／（無偏光ホログラム素子３３の屈折率―１）｝の整数倍であることから、当該偏光＋１光は、無偏光ホログラムパターンにて回折されずに透過し、対物レンズ１０に出射される。偏光＋１次光は、対物レンズ１０にて集光されて、ＤＶＤ媒体３４に出射されることとなる。

しかしながら、ＤＶＤ媒体３４は、波長が６５０ｎｍ〜６６０ｎｍの赤色レーザー光に対応したものである。従って、波長が４００ｎｍ〜４１０ｎｍである偏光＋１次光が照射されたことによる色収差等が発生することとなる。そして、この収差等が発生したことを示す情報を、ＬＤ駆動回路２及びＬＤ駆動回路３１が受信する。尚、収差等が発生したことを示す情報は、例えば、収差等が発生した状態でＤＶＤ媒体３４の情報面を照射した偏光＋１次光が、光検出器等（不図示）で受光され、当該光検出器等が検出した情報を示すものである。ＬＤ駆動回路２は、当該情報を受信すると、青紫色半導体レーザー１に対する制御電圧の印加を停止する。また、ＬＤ駆動回路３１は、制御電圧を半導体レーザー３２に印加させる。尚、上述した半導体レーザー３２に制御電圧が印加されるまでの動作は一例であり、これに限るものではない。例えば、Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０用モード、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１用モード、ＤＶＤ媒体３４用モード等を有するモード切替用スイッチを、光ピックアップ装置に設ける。そして、例えばエンドユーザが、当該モード切替用スイッチを所望のモードへ手動操作することによって、光ピックアップ装置の駆動開始とともに、半導体レーザー３２にＬＤ駆動回路３１からの制御電圧が印加されるように設けても良い。

この結果、半導体レーザー３２は、波長が６５０ｎｍ〜６６０ｎｍのＸ方向赤色レーザー光を、赤色用コリメータレンズ２６に出射する。Ｘ方向赤色レーザー光は、赤色用コリメータレンズ２６にて平行光となり、ダイクロックミラー２７に出射する。Ｘ方向赤色レーザー光は、ダイクロックミラー２７にて反射され、ミラー２８に出射する。そして、Ｘ方向赤色レーザー光は、ミラー２８にて反射され、偏光ホログラム素子３０に出射する。Ｘ方向赤色レーザー光は、ＮＡ０．８５の領域でガラス基板７を透過する。偏光ホログラム素子３０の複屈折材料１７は、Ｘ方向赤色レーザー光に対して、ガラス基板７の屈折率ｎｇと同じ屈折率ｎ１となる。この結果、Ｘ方向赤色レーザー光は偏光ホログラムパターンにて回折されずに、ＮＡ０．８５の領域でガラス基板７、複屈折材料１７を透過して、無偏光ホログラム素子３３に出射される。そして、無偏光ホログラム素子３３の無偏光ホログラムパターンの深さｄが、｛Ｘ方向赤色レーザー光の波長６５０ｎｍ〜６６０ｎｍ／（無偏光ホログラム素子３３の屈折率―１）｝の整数倍とは異なることから、ＮＡ０．６０〜０．６５の領域のＸ方向赤色レーザー光は、無偏光ホログラムパターンにて０次光及び±１次光に回折され、対物レンズ１０に出射される。そして、無偏光＋１次光は、ＤＶＤ媒体３４の情報面に対して収差が略ゼロとなるように、対物レンズ１０にて集光される。この結果、ＤＶＤ媒体３４の情報面に集光された無偏光＋１次光が照射し、当該ＤＶＤ媒体３４に対する記録／再生が良好に行われることとなる。

尚、本実施形態においては、断面形状が階段状のブレーズ形の無偏光ホログラムパターンを用いているが、これに限るものではない。例えば、Ｘ方向レーザー光と偏光＋１次光との光軸方向における深さｄが、｛当該Ｘ方向レーザー光及びＹ方向レーザー光の波長（４００ｎｍ〜４１０ｎｍ）／（無偏光ホログラム素子３３の屈折率―１）｝の整数倍となる図１９に示す矩形としても良い。本実施形態において階段状のブレーズ形を用いたのは、階段状のブレーズ形の断面形状を有する無偏光ホログラムパターンは、無偏光＋１次光への回折効率が大きく、Ｘ方向レーザー光と偏光＋１次光を確実に透過するためである。

また、ＮＡ０．６５（第２領域）の領域以外のＮＡ０．８５の領域を透過したＹ方向フレア光は、第１の実施形態の図６に示すように、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１の情報面に集光されない。このため、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１の情報面から光検出器までの往路光学倍率が所定の倍率より大きい場合、Ｙ方向フレア光は光検出器のサイズに対して大きく広がり、殆どのＹ方向フレア光が光検出器に入射しないことになる。従って、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１の記録／再生に対して、Ｙ方向フレア光は影響（例えば、情報面からの信号のＳ／Ｎの低下や、当該信号から得られるサーボ信号の波形の変化）を及ぼさない。しかしながら、光学系の大きさの制約などにより復路光学倍率が所定の倍率よりも小さい場合、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１の記録／再生に対して、Ｙ方向フレア光は影響を及ぼす可能性がある。そこで、ＮＡ０．６５の領域以外のＮＡ０．８５の領域に、第１の実施形態と同じ機能を果たす拡散ホログラムパターンを設けることが可能である。この結果、Ｙ方向レーザー光は、拡散ホログラムパターンにて例えば０次光と±１次光に回折されて所定距離以上離れた位置に集光し、Ｙ方向フレア光の影響を軽減することが可能となる。

また、ＮＡ０．６０〜０．６５の領域以外のＮＡ０．８５の領域を透過したＸ方向赤色レーザー光（以下、Ｘ方向赤色フレア光という）は、ＤＶＤ媒体３４の情報面に集光されない。このため、ＤＶＤ媒体３４の情報面から光検出器までの往路光学倍率が所定の倍率より大きい場合、Ｘ方向赤色フレア光は光検出器のサイズに対して大きく広がり、殆どのＸ方向赤色フレア光が光検出器に入射しないことになる。従って、ＤＶＤ媒体３４の記録／再生に対して、Ｘ方向赤色フレア光は影響（例えば、情報面からの信号のＳ／Ｎの低下や、当該信号から得られるサーボ信号の波形の変化）を及ぼさない。しかしながら、光学系の大きさの制約などにより復路光学倍率が所定の倍率よりも小さい場合、ＤＶＤ媒体３４の記録／再生に対して、Ｘ方向赤色フレア光が影響を及ぼす可能性がある。そこで、無偏光ホログラム素子３３における無偏光ホログラムパターンが設けられた面側のＮＡ０．６０〜０．６５の領域（図１７参照）以外の領域に、Ｘ方向赤色フレア光がＤＶＤ媒体３４の情報面から所定距離以上離れた位置で集光するような拡散ホログラムパターンを設けることが可能である。この結果、Ｘ方向赤色レーザー光は、拡散ホログラムパターンにて例えば０次光と±１次光に回折されて所定距離以上離れた位置に集光し、Ｘ方向赤色フレア光の影響を軽減することが可能となる。

また、レーザー集光装置２９は、Ｘ方向レーザー光等の入射方向に対して、偏光ホログラム素子３０、無偏光ホログラム素子３３と順に設けられているが、これに限るものではない。例えば、Ｘ方向レーザー光等の入射方向に対して、無偏光ホログラム素子３３、偏光ホログラム素子３０と順に設けても良い。この場合、偏光ホログラムパターンは、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１の情報面に対する偏光＋１次光の収差を略ゼロとなるように、偏光ホログラム素子３０と対物レンズ１０との距離に応じたパターンで設けられる。また、無偏光ホログラムパターンは、ＤＶＤ媒体３４の情報面に対する無偏光＋１次光の収差を略ゼロとなるように、無偏光ホログラム素子３３と対物レンズ１０との距離に応じたパターンで設けられる。

上述した本実施形態によれば、Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０の情報面に対して、ＮＡ０．８５の領域を透過したＸ方向レーザー光を集光することが可能となり、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１の情報面に対して、ＮＡ０．６５の領域の偏光ホログラムパターンからの偏光＋１次光を集光することが可能となり、ＤＶＤ媒体３４の情報面に対して、ＮＡ０．６０〜０．６５の領域の無偏光ホログラムパターンからの無偏光＋１次光を集光することが可能となる。この結果、使用する波長（４００ｎｍ〜４１０ｎｍ）が同じであって、保護層の厚みが異なる光ディスク媒体（Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０及びＨＤ ＤＶＤ媒体２１）、更に、使用するレーザー光の波長（６５０ｎｍ〜６６０ｎｍ）が異なる光ディスク媒体（ＤＶＤ媒体３４）に対する記録／再生を、１つの対物レンズ１０にて行うことが可能となる。

更に、半導体レーザー３２がＸ方向赤色レーザー光を出射することによって、当該Ｘ方向赤色レーザー光は、偏光ホログラム素子３０を回折されずに透過することが可能となる。そして、無偏光ホログラムパターンの断面形状を、Ｘ方向レーザー光及び偏光＋１次光の光軸方向における、深さｄが｛当該Ｘ方向レーザー光及び偏光＋１次光の波長／（無偏光ホログラム素子３３の屈折率―１）｝の整数倍の矩形、各深さｄが｛当該Ｘ方向レーザー光及び偏光＋１次光の波長の整数倍／（無偏光ホログラム素子３３の屈折率―１）｝の階段状のブレーズ形とすることが可能となる。この結果、無偏光ホログラムパターンは、Ｘ方向レーザー光及び偏光＋１次光を回折せずに透過させ、Ｘ方向赤色レーザー光を確実に回折することが可能となる。

更に、ＮＡ０．６５の領域を除くＮＡ０．８５の領域に入射するＹ方向レーザー光を、拡散ホログラムパターンにて０次光及び±１次光に回折することが可能となる。この結果、Ｙ方向フレア光によるＨＤ ＤＶＤ媒体２１に対する記録／再生への影響を軽減することが可能となる。

また、Ｘ方向レーザー光を出射する青紫色半導体レーザー１と、液晶素子４と、Ｘ方向赤色レーザー光を出射する半導体レーザー３２と、同一波長（４００ｎｍ〜４１０ｎｍ）のレーザー光が用いられ、保護層の厚みが異なる光ディスク媒体（Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０及びＨＤ ＤＶＤ媒体２１）、及び、異なる波長（６５０ｎｍ〜６６０ｎｍ）のレーザー光が用いられ、保護層の厚みが異なる光ディスク媒体（ＤＶＤ媒体３４）に対して兼用可能なレーザー集光装置２９と、を備えた光ピックアップ装置を提供することが可能となる。

＜＜第４の実施形態＞＞
＝＝＝レーザー集光装置を適用した光ピックアップ装置の全体構成例＝＝
図３、図９、図２０、図２１を参照しつつ、本発明に係るレーザー集光装置（レーザー集光体）３５及び当該レーザー集光装置３５を適用した光ピックアップ装置の全体構成について説明する。図２０は、本発明に係る光ピックアップ装置の全体構成の一例を示す機能ブロック図である。図２１は、図２０に示す、対物レンズ１０及び無偏光ホログラム素子３６の詳細図である。尚、図２０において図１０、図１６と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略する。

光ピックアップ装置は、半導体レーザー（第１半導体レーザー）２３、ＬＤ駆動回路２、コリメータレンズ３、赤色半導体レーザー（第２半導体レーザー）３７、ＬＤ駆動回路３１、赤色用コリメータレンズ３８、ダイクロックミラー３９、ミラー４０、レーザー集光装置３５を有する。また、レーザー集光装置３５は、無偏光ホログラム素子（第１無偏光ホログラム素子及び第２無偏光ホログラム素子）３６、対物レンズ１０、レンズホルダー１１を有する。

半導体レーザー３７は、例えばｐ型半導体とｎ型半導体をｐｎ接合したダイオードから構成されている。半導体レーザー３７は、ＬＤ駆動回路３１からの制御電圧が印加されることにより、ＤＶＤ媒体（第３ディスク媒体）３４（保護層の厚み（第３保護層の厚み）０．６ｍｍ）に対応した波長が６５０ｎｍ〜６６０ｎｍの赤色レーザー光（第２レーザー光）を、赤色用コリメータレンズ３８に出射する。尚、この赤色レーザー光は、第３の実施形態とは異なり、偏光方向が直線偏光に限られず、円偏光等のレーザー光であっても良い。

赤色用コリメータレンズ３８は、赤色レーザー光を平行光として、ダイクロックミラー３９に出射する。ダイクロックミラー３９は、赤色用コリメータレンズ３８からの赤色レーザー光を反射して、ミラー４０に出射する。また、ダイクロックミラー３９は、コリメータレンズ３からの青紫色レーザー光（第１レーザー光）を透過して、ミラー４０に出射する。ミラー４０は、赤色レーザー光及び青紫色レーザー光を反射して、無偏光ホログラム素子３６に出射する。

無偏光ホログラム素子３６は、第２の実施形態にて記載した、青紫色レーザー光を回折するホログラムパターン（以下、第１無偏光ホログラムパターン（第１ホログラムパターン）という）を有する無偏光ホログラム素子２４から構成され、この第１無偏光ホログラムパターンは、赤色レーザー光の光軸方向における深さが、｛当該赤色レーザー光の波長（６５０ｎｍ〜６６０ｎｍ）／（無偏光ホログラム素子３６の屈折率―１）｝の整数倍となっている。この結果、第１無偏光ホログラムパターンは、赤色レーザー光を回折せずに透過させる。

更に、無偏光ホログラム素子３６は、対物レンズ１０側に赤色レーザー光を回折するホログラムパターン（以下、第２無偏光ホログラムパターン（第２ホログラムパターン）という）を有している。この第２ホログラムパターンは、ＤＶＤ媒体３４に対応したＮＡ０．６０〜０．６５（第３領域）の領域に形成されている。尚、第２無偏光ホログラムパターンは、例えば、図２０下方向からみたとき、図３に示すような同心円状となっている。また、図２０紙面垂直方向からみたときの第２無偏光ホログラムパターンを、赤色レーザー光の入射方向にて切断したときの断面形状が、図９に示す階段状のブレーズ形となっている。第２無偏光ホログラムパターンは、赤色レーザー光を、例えば０次光と±１次光（以下、＋１次光を第２＋１次光（第２高次回折光）という）に回折する。また、第２無偏光ホログラムパターンは、青紫色レーザー光が第１無偏光ホログラムパターンにて回折されたことによる０次光及び＋１次光（以下、第１＋１次光（第１高次回折光）という）、透過レーザー光の光軸方向における深さが、｛当該０次光、第１＋１次光、透過レーザー光の波長（４００ｎｍ〜４１０ｎｍ）の整数倍／（無偏光ホログラム素子３６の屈折率―１）｝となっている。この結果、第２無偏光ホログラムパターンは、０次光、第１＋１次光、透過レーザー光を回折せずに透過させる。つまり、第２無偏光ホログラムパターンは、０次光、第１＋１次光、透過レーザー光を透過し、ＤＶＤ媒体３４の情報面に対して、例えば第２＋１次光の収差がゼロとなるように、パターンが最適化されている。つまり、第２無偏光ホログラムパターンは、当該第２ホログラムパターンが形成された無偏光ホログラム素子３６と対物レンズ１０の間隔等から一義的に定まるパターンとなっている。

尚、第１無偏光ホログラムパターンと第２無偏光ホログラムパターンは、無偏光ホログラム素子３６において一体となって設けられているが、これに限るものではない。第１無偏光ホログラムパターンが形成された第１無偏光ホログラム素子（不図示）と、第２無偏光ホログラムパターンが形成された第２無偏光ホログラム素子（不図示）をそれぞれ設けても良い。その際、第１無偏光ホログラム素子と第２無偏光ホログラム素子を一体に設けても良いし、それぞれ別体に設けても良い。この場合、第１無偏光ホログラムパターンは、ＨＤ ＤＶＤ媒体（第２ディスク媒体）２１の情報面に対する第１＋１次光の収差を略ゼロとなるように、第１無偏光ホログラム素子と対物レンズ１０との距離に応じたパターンで設けられる。また、第２無偏光ホログラムパターンは、ＤＶＤ媒体３４の情報面に対する第２＋１次光の収差を略ゼロとなるように、第２無偏光ホログラム素子と対物レンズ１０との距離に応じたパターンで設けられる。

レンズホルダー１１は、無偏光ホログラム素子３６及び対物レンズ１０を所定の間隔で保持する。また、レンズホルダー１１は、開口制限部１８を有し、レーザー集光装置３５をＢｌｕ-ｒａｙ媒体２０に対応したＮＡ０．８５（第１領域）に制限している。尚、無偏光ホログラム素子３６及び対物レンズ１０は、一般的な手段である接着剤による接着、或いは、周知の技術である固着又は嵌め込み等の手段をもって、レンズホルダー１１にて固定されている。

対物レンズ１０は、ＮＡ０．８５を有したＢｌｕ-ｒａｙ媒体２０に対応した対物レンズである。そして、対物レンズ１０は、無偏光ホログラム素子３６からの０次光及び透過レーザー光を、Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０の情報面に対して収差が略ゼロとなるように集光する。また、対物レンズ１０は、無偏光ホログラム素子３６からの第１＋１次光を、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１の情報面に対して収差が略ゼロとなるように集光する。また、対物レンズ１０は、無偏光ホログラム素子３６からの第２＋１次光を、ＤＶＤ媒体３４の情報面に対して収差が略ゼロとなるように集光する。

＝＝レーザー集光装置を適用した光ピックアップ装置の動作＝＝
図１１、図１３、図２０、図２１を参照しつつ、ＤＶＤ媒体３４に対する、本発明に係るレーザー集光装置３５及び当該レーザー集光装置３５を適用した光ピックアップ装置の動作について説明する。尚、Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０及びＨＤ ＤＶＤ媒体２１に対する光ピックアップ装置の動作は、第２の実施形態と同様のため、説明を省略する。

ＤＶＤ媒体３４は、保護層の厚みが０．６ｍｍのＤＶＤ規格に対応した光ディスク媒体である。ＤＶＤ媒体３４は、Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１と同様に、当該ＤＶＤ媒体３４を、所定の線速度（又は角速度）で回転させるためのディスクモータ（不図示）の先端のチャッキング機構により保持される。

ＬＤ駆動回路２は、光ピックアップ装置が駆動開始するとともに、制御電圧を青紫色半導体レーザー２３に印加させる。そして、青紫色半導体レーザー２３は、波長が４００ｎｍ〜４１０ｎｍの青紫色レーザー光を、コリメータレンズ３に出射する。青紫色レーザー光は、コリメータレンズ３にて平行光となり、ダイクロックミラー３９に出射される。青紫色レーザー光は、ダイクロックミラー３９を透過して、ミラー４０に出射する。青紫色レーザー光は、ミラー４０にて反射され、無偏光ホログラム素子３６に出射する。そして、第２の実施形態において記載したように、無偏光ホログラム素子３６のＮＡ０．６５（第２領域）の領域に入射した青紫色レーザー光は、第１無偏光ホログラムパターンにて０次光と±１次光に回折され、０次光は第２無偏光ホログラムパターンに出射される（図１１一点鎖線参照）。また、無偏光ホログラム素子３６のＮＡ０．６５の領域以外のＮＡ０．８５の領域に入射した青紫色レーザー光は透過して透過レーザー光となり、第２無偏光ホログラムパターンに出射される（図１１、破線参照）。そして、第２無偏光ホログラムパターンの深さは、｛青紫色レーザー光の波長４００ｎｍ〜４１０ｎｍ／（無偏光ホログラム素子３６の屈折率―１）｝の整数倍であることから、０次光及び透過レーザー光は、第２無偏光ホログラムパターンにて回折されずに透過し、対物レンズ１０に出射される。同様に、第１＋１次光は、第２無偏光ホログラムパターンにて回折されずに透過し、対物レンズ１０に出射される。第０次光及び透過レーザー光は、対物レンズ１０に集光されて、ＤＶＤ媒体３４に出射されることとなる。同様に、第１＋１次光は、対物レンズ１０に集光されて、ＤＶＤ媒体３４に出射されることとなる。

しかしながら、Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０とＤＶＤ媒体３４とは、保護層の厚みが異なるため、球面収差が発生することとなる。また、ＤＶＤ媒体３４は、波長が６５０ｎｍ〜６６０ｎｍの赤色レーザー光に対応したものである。従って、波長が４００ｎｍ〜４１０ｎｍである第１＋１次光が照射されたことによる色収差等が発生することとなる。そして、この球面収差等が発生したことを示す情報を、ＬＤ駆動回路２及びＬＤ駆動回路３１が受信する。尚、収差等が発生したことを示す情報は、例えば、収差等が発生した状態でＤＶＤ媒体３４の情報面を照射した０次光及び透過レーザー光又は（及び）第１＋１次光が、光検出器等（不図示）で受光され、当該光検出器等が検出した情報を示すものである。ＬＤ駆動回路２は、当該情報を受信すると、青紫色半導体レーザー２３に対する制御電圧の印加を停止する。また、ＬＤ駆動回路３１は、制御電圧を半導体レーザー３７に印加させる。尚、上述した半導体レーザー３７に制御電圧が印加されるまでの動作は一例であり、これに限るものではない。例えば、Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０用モード、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１用モード、ＤＶＤ媒体３４用モード等を有するモード切替用スイッチを、光ピックアップ装置に設ける。そして、例えばエンドユーザが、当該モード切替用スイッチを所望のモードへ手動操作することによって、光ピックアップ装置の駆動開始とともに、半導体レーザー３７にＬＤ駆動回路３１からの制御電圧が印加されるように設けても良い。

この結果、半導体レーザー３７は、波長が６５０ｎｍ〜６６０ｎｍの赤色レーザー光を、赤色用コリメータレンズ３８に出射する。赤色レーザー光は、赤色用コリメータレンズ３８にて平行光となり、ダイクロックミラー３９に出射する。赤色レーザー光は、ダイクロックミラー３９にて反射され、ミラー４０に出射する。そして、赤色レーザー光は、ミラー４０にて反射され、無偏光ホログラム素子３６に出射する。

そして、無偏光ホログラム素子３６の第１無偏光ホログラムパターンの深さは、赤色レーザー光の波長６５０ｎｍ〜６６０ｎｍの整数倍であることから、当該赤色レーザー光は、第１無偏光ホログラムパターンにて回折されずに透過し、第２無偏光ホログラムパターンに出射される。そして、第２無偏光ホログラムパターンの深さが、｛赤色レーザー光の波長６５０ｎｍ〜６６０ｎｍ／（無偏光ホログラム素子３６の屈折率―１）｝の整数倍とは異なることから、ＮＡ０．６０〜０．６５の領域の赤色レーザー光は、当該第２無偏光ホログラムパターンにて０次光及び±１次光に回折され、対物レンズ１０に出射される。そして、第２＋１次光は、ＤＶＤ媒体２４の情報面に対して収差が略ゼロとなるように、対物レンズ１０にて集光される。この結果、ＤＶＤ媒体３４の情報面に集光された第２＋１次光が照射し、当該ＤＶＤ媒体３４に対する記録／再生が良好に行われることとなる。

尚、本実施形態においては、断面形状が階段状のブレーズ形の第２無偏光ホログラムパターンを用いているが、これに限るものではない。例えば、０次光及び透過レーザー光、第１＋１次光の光軸方向における深さが、｛当該０次光及び透過レーザー光、第１＋１次光の波長（４００ｎｍ〜４１０ｎｍ）／（無偏光ホログラム素子３６の屈折率―１）｝の整数倍となる矩形としても良い。本実施形態において階段状のブレーズ形を用いたのは、階段状のブレーズ形の断面形状を有する第２無偏光ホログラムパターンは、第２＋１次光への回折効率が大きく、０次光及び透過レーザー光、第１＋１次光を確実に透過するためである。同様に、第１無偏光ホログラムパターンを、矩形、階段状のブレーズ形の断面形状を有する無偏光ホログラムパターンとすることが可能である。

また、ＮＡ０．６５の領域以外のＮＡ０．８５の領域を透過したフレア光は、第１の実施形態の図６に示すように、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１の情報面に集光されない。このため、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１の情報面から光検出器までの往路光学倍率が所定の倍率より大きい場合、フレア光は光検出器のサイズに対して大きく広がり、殆どのフレア光が光検出器に入射しないことになる。従って、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１の記録／再生に対して、フレア光は影響（例えば、情報面からの信号のＳ／Ｎの低下や、当該信号から得られるサーボ信号の波形の変化）を及ぼさない。しかしながら、光学系の大きさの制約などにより復路光学倍率が所定の倍率よりも小さい場合、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１の記録／再生に対して、フレア光が影響を及ぼす可能性がある。そこで、ＮＡ０．６５の領域以外のＮＡ０．８５の領域に、第１の実施形態と同じ機能を果たす拡散ホログラムパターンを設けることが可能である。この結果、青紫色レーザー光は、拡散ホログラムパターンにて例えば０次光と±１次光に回折されて所定距離以上離れた位置に集光し、フレア光の影響を軽減することが可能となる。

また、ＮＡ０．６０〜０．６５の領域以外のＮＡ０．８５の領域を透過した赤色レーザー光（以下、赤色フレア光という）は、ＤＶＤ媒体３４の情報面に集光されない。このため、ＤＶＤ媒体３４の情報面から光検出器までの往路光学倍率が所定の倍率より大きい場合、赤色フレア光は光検出器のサイズに対して大きく広がり、殆どの赤色フレア光が光検出器に入射しないことになる。従って、ＤＶＤ媒体３４の記録／再生に対して、赤色フレア光は影響（例えば、情報面からの信号のＳ／Ｎの低下や、当該信号から得られるサーボ信号の波形の変化）を及ぼさない。しかしながら、光学系の大きさの制約などにより復路光学倍率が所定の倍率よりも小さい場合、ＤＶＤ媒体３４の記録／再生に対して、赤色フレア光が影響を及ぼす可能性がある。そこで、無偏光ホログラム素子３６における第２無偏光ホログラムパターンが設けられた面側のＮＡ０．６０〜０．６５の領域（図２１参照）以外の領域に、赤色フレア光がＤＶＤ媒体３４の情報面から所定距離以上離れた位置で集光するような拡散ホログラムパターンを設けることが可能である。この結果、赤色レーザー光は、拡散ホログラムパターンにて例えば０次光と±１次光に回折されて所定距離以上離れた位置に集光し、赤色フレア光の影響を軽減することが可能となる。

また、無偏光ホログラム素子３６は、青紫色レーザー光の入射方向に対して、第１無偏光ホログラムパターン、第２無偏光ホログラムパターンと順に設けられているが、これに限るものではない。例えば、青紫色レーザー光の入射方向に対して、第２無偏光ホログラムパターン、第１無偏光ホログラムパターンと順に設けても良い。この場合、第１無偏光ホログラムパターンは、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１の情報面に対する第１＋１次光の収差を略ゼロとなるように、当該第１無偏光ホログラムパターンと対物レンズ１０との距離に応じたパターンで設けられる。また、第２無偏光ホログラムパターンは、ＤＶＤ媒体３４の情報面に対する第２＋１次光の収差を略ゼロとなるように、当該第２無偏光ホログラムパターンと対物レンズ１０との距離に応じたパターンで設けられる。

上述した本実施形態によれば、Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０の情報面に対して、ＮＡ０．６５の領域を除くＮＡ０．８５の領域を透過した透過レーザー光及び０次光を集光することが可能となり、ＨＤ ＤＶＤ媒体２１の情報面に対して、ＮＡ０．６５の領域の第１無偏光ホログラムパターンからの第１＋１次光を集光することが可能となり、ＤＶＤ媒体３４媒体の情報面に対して、ＮＡ０．６０〜０．６５の領域の第２無偏光ホログラムパターンからの第２＋１次光を集光することが可能となる。この結果、使用する波長（４００ｎｍ〜４１０ｎｍ）が同じであって、保護層の厚みが異なる光ディスク媒体（Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０及びＨＤ ＤＶＤ媒体２１）、更に、使用するレーザー光の波長（６５０ｎｍ〜６６０ｎｍ）が異なる光ディスク媒体（ＤＶＤ媒体３４）に対する記録／再生を、１つの対物レンズ１０にて行うことが可能となる。

更に、第１無偏光ホログラムパターンの断面形状を、赤色レーザー光の光軸方向における、深さが｛当該赤色レーザー光の波長／（無偏光ホログラム素子３６の屈折率―１）｝の整数倍の矩形、各深さが｛当該赤色レーザー光の波長／（無偏光ホログラム素子３６の屈折率―１）｝の整数倍の階段状のブレーズ形とすることが可能となる。この結果、第１無偏光ホログラムパターンは、赤色レーザー光を回折せずに透過し、青紫色レーザー光を確実に回折することが可能となる。更に、第２無偏光ホログラムパターンの断面形状を、０次光及び透過レーザー光、第１＋１次光の光軸方向における、深さが｛当該０次光及び透過レーザー光、第１＋１次光の波長／（無偏光ホログラム素子３６の屈折率―１）｝の整数倍の矩形、各深さが｛当該０次光及び透過レーザー光、第１＋１次光の波長／（無偏光ホログラム素子３６の屈折率―１）｝の整数倍の階段状のブレーズ形とすることが可能となる。この結果、第２無偏光ホログラムパターンは、０次光及び透過レーザー光、第１＋１次光を回折せずに透過させ、赤色レーザー光を確実に回折することが可能となる。

更に、ＮＡ０．６５の領域を除くＮＡ０．８５の領域に入射する青紫色レーザー光を、拡散ホログラムパターンにて０次光及び±１次光に回折することが可能となる。この結果、フレア光によるＨＤ ＤＶＤ媒体２１に対する記録／再生への影響を軽減することが可能となる。

また、青紫色レーザー光を出射する青紫色半導体レーザー２３と、赤色レーザー光を出射する半導体レーザー３７と、同一波長（４００ｎｍ〜４１０ｎｍ）のレーザー光が用いられ、保護層の厚みが異なる光ディスク媒体（Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体２０及びＨＤ ＤＶＤ媒体２１）、及び、異なる波長（６５０ｎｍ〜６６０ｎｍ）のレーザー光が用いられ、保護層の厚みが異なる光ディスク媒体（ＤＶＤ媒体３４）に対して兼用可能なレーザー集光装置３５と、を備えた光ピックアップ装置を提供することが可能となる。

尚、上述した第３、第４の実施形態においては、ＤＶＤ媒体３４に対するレーザー集光装置２９（３５）及び当該レーザー集光装置２９（３５）を適用した光ピックアップ装置について説明したが、ＤＶＤ媒体３４に限るものではない。例えば、ＣＤ規格に対応した光ディスク媒体（以下、ＣＤ媒体という）に対するレーザー集光装置２９（３５）、当該レーザー集光装置２９（３５）を適用した光ピックアップ装置としても良い。

この場合、半導体レーザー３２（３７）に代えて、ＣＤ媒体（保護層の厚み１．２ｍｍ）に対応した波長が７８０ｎｍ〜７９０ｎｍの赤外レーザーを出射する半導体レーザーを用いる。また、無偏光ホログラム素子３３（無偏光ホログラム素子３６）のＮＡ０．４５〜０．５０の領域に、ＣＤ媒体に対応したホログラムパターンを設ける。このホログラムパターンは、赤外レーザー光を例えば０次光及び±１次光に回折し、青紫色レーザー光を透過する。つまり、このホログラムパターンは、青紫色レーザー光を透過し、ＣＤ媒体の情報面に対して、例えば＋１次光の収差がゼロとなるように、そのパターンが最適化されている。つまり、このホログラムパターンは、当該ホログラムパターンが形成された無偏光ホログラム素子３３（３６）と対物レンズ１０の間隔等から一義的に定まるパターンとなっている。そして、第３、第４の実施形態と同様にレーザー集光装置２９（３５）及び光ピックアップ装置が動作することによって、ＣＤ媒体に対する良好な記録／再生を行うことが可能となる。

また、上述した実施形態によればレーザー集光装置及び当該レーザー集光装置を適用した光ピックアップ装置について説明したが、当該レーザー集光装置又は光ピックアップ装置を搭載した光ディスク記録再生装置においても、同様の動作及び効果を奏することが可能である。

以上、本発明に係るレーザー集光装置及び当該レーザー集光装置を適用した光ピックアップ装置について説明したが、上記の説明は、本発明の理解を容易とするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得る。

本発明に係る光ピックアップ装置の全体構成の一例を示す機能ブロック図である。 対物レンズ及び偏光ホログラムグラム素子の詳細図である。 偏光ホログラム素子に形成されたホログラムパターンの正面図である。 偏光ホログラム素子に形成されたホログラムパターンの断面図である。 ＨＤ ＤＶＤ媒体に対する光ピックアップ装置の動作を説明するための全体構成図である。 レーザー集光装置及びＨＤ ＤＶＤ媒体におけるＹ方向レーザー光の様子を模式的に示した図である。 ＮＡ０．６５の領域以外のＮＡ０．８５の領域に設けられた拡散ホログラムパターンを示した図である。 ホログラムパターンのその他の断面形状を示す図である。 ホログラムパターンのその他の断面形状を示す図である。 本発明に係る光ピックアップ装置の全体構成の一例を示す機能ブロック図である。 図１０に示す対物レンズ１０及び無偏光ホログラム素子２４の詳細図である。 ＨＤ ＤＶＤ媒体に対する光ピックアップ装置の動作を説明するための全体構成を示す図である。 図１０に示す対物レンズ１０及び無偏光ホログラム素子２４の詳細図である。 ０次光及び透過レーザー光の光強度分布を示す図である。 ホログラムパターンのその他の形態を示す図である。 本発明に係る光ピックアップ装置の全体構成の一例を示す機能ブロック図である。 対物レンズ、無偏光ホログラム素子、偏光ホログラム素子の詳細図である。 無偏光ホログラム素子に形成されるホログラムパターンの詳細図である。 無偏光ホログラムパターンのその他の形態を示す図である。 本発明に係る光ピックアップ装置の全体構成の一例を示す機能ブロック図である。 対物レンズ及び無偏光ホログラム素子の詳細図である。

符号の説明

１、２３ 青紫色半導体レーザー
２、３１ ＬＤ駆動回路
３ コリメータレンズ
４ 液晶素子
５ 液晶駆動回路
６、２８、４０ ミラー
７、９、１２，１３ ガラス基板
８、３０ 偏光ホログラム素子
１０ 対物レンズ
１１ レンズホルダー
１４、１５ 透明電極
１６ 液晶分子層
１７ 複屈折材料
１８ ＮＡ制限部
１９、２２、２９、３５ レーザー集光装置
２０ Ｂｌｕ-ｒａｙ媒体
２１ ＨＤ ＤＶＤ媒体
２４、３３、３６ 無偏光ホログラム素子
２６、３８ 赤色用コリメータレンズ
２７、３９ ダイクロックミラー
３２、３７ 赤色半導体レーザー
３４ ＤＶＤ媒体

Claims (5)

1. 第１ディスク媒体の第１保護層の厚みに応じた開口数で定まる第１領域と、第２ディスク媒体の第２保護層の厚み（＞前記第１保護層の厚み）に応じた開口数で定まり、第１レーザー光を０次光及び１次以上の第１高次回折光とするとともに、前記第１レーザー光とは波長が異なる第２レーザー光を回折せずに透過するための第１ホログラムパターンを有する前記第１領域の内側の第２領域と、を有する波長選択性の第１無偏光ホログラム素子と、
   第３ディスク媒体の第３保護層の厚み（＞前記第１保護層の厚み）に応じた開口数で定まり、前記第１レーザー光を回折せずに透過するとともに、前記第２レーザー光を１次以上の第２高次回折光とするための第２ホログラムパターンを有する第３領域、を有する波長選択性の第２無偏光ホログラム素子と、
   前記第１保護層の厚みに応じた前記開口数を有し、前記第２領域を除く前記第１領域を透過した第１レーザー光及び前記第２領域を透過した０次光を前記第１保護層の一方側の情報面に集光し、前記第２領域を透過した第１高次回折光を前記第２保護層の一方側の情報面に集光し、前記第３領域を透過した第２高次回折光を前記第３保護層の一方側の情報面に集光するための対物レンズと、
   前記第１無偏光ホログラム素子、第２無偏光ホログラム素子及び前記対物レンズを保持するホルダーと、
   を備えたことを特徴とするレーザー集光装置。
2. 前記第２レーザー光の光軸方向における前記第１ホログラムパターンの断面形状は、
   当該当軸方向の深さが、前記第２レーザー光の波長を、前記第１無偏光ホログラム素子の屈折率から１を減じた値で除した除算結果の整数倍となる矩形、
   又は、当該光軸方向の各深さが、前記第２レーザー光の波長を、前記第１無偏光ホログラム素子の屈折率から１を減じた値で除した除算結果の整数倍となる階段状の傾斜を有する鋸歯形であり、
   前記第１レーザー光の光軸方向における前記第２ホログラムパターンの断面形状は、
   当該光軸方向の深さが、前記第１レーザー光の波長を、前記第２無偏光ホログラム素子の屈折率から１を減じた値で除した除算結果の整数倍となる矩形、
   又は、当該光軸方向の各深さが、前記第１レーザー光の波長を、前記第２無偏光ホログラム素子の屈折率から１を減じた値で除した除算結果の整数倍となる階段状の傾斜を有する鋸歯形である、
   ことを特徴とする請求項１に記載のレーザー集光装置。
3. 前記第１無偏光ホログラム素子は、
   前記第２領域を除く前記第１領域に対して、
   前記第２領域を除く前記第１領域を透過した後の第１レーザー光が、前記第２保護層の一方側の情報面に集光しないように当該第１レーザー光を０次光及び１次光以上の高次回折光とするための拡散ホログラムパターンを有する、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザー集光装置。
4. （ Ａ ）第１レーザー光を出射する第１半導体レーザーと、
   （ Ｂ ）前記第１レーザー光とは波長が異なる第２レーザー光を出射する第２半導体レーザーと、
   （ Ｃ ）第１ディスク媒体の第１保護層の厚みに応じた開口数で定まる第１領域と、第２ディスク媒体の第２保護層の厚み（＞前記第１保護層の厚み）に応じた開口数で定まり、前記第１レーザー光を０次光及び１次以上の第１高次回折光とするとともに、前記第２レーザー光を回折せずに透過するための第１ホログラムパターンを有する前記第１領域の内側の第２領域と、を有する波長選択性の第１無偏光ホログラム素子と、
   第３ディスク媒体の第３保護層の厚み（＞前記第１保護層の厚み）に応じた開口数で定まり、前記第１レーザー光を回折せずに透過するとともに、前記第２レーザー光を１次以上の第２高次回折光とするための第２ホログラムパターンを有する第３領域、を有する波長選択性の第２無偏光ホログラム素子と、
   前記第１保護層の厚みに応じた前記開口数を有し、前記第２領域を除く前記第１領域を透過した第１レーザー光及び前記第２領域を透過した０次光を前記第１保護層の一方側の情報面に集光し、前記第２領域を透過した第１高次回折光を前記第２保護層の一方側の情報面に集光し、前記第３領域を透過した第２高次回折光を前記第３保護層の一方側の情報面に集光するための対物レンズと、
   前記第１無偏光ホログラム素子、第２無偏光ホログラム素子及び前記対物レンズを保持するホルダーと、からなるレーザー集光体と、
   を備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。
5. 請求項４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記録再生装置。

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