JP4655025B2 - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Description

本発明は、パーソナルコンピュータ、ノートブック型コンピュータ等の電子機器に搭載される光ピックアップ装置及び光ディスク装置に関するものである。

従来、パーソナルコンピュータ、ノートブック型コンピュータ等の電子機器は小型化が推し進められてきて、それらに搭載される光ピックアップ装置及び光ディスク装置も小型化が進められてきた。

図１８は従来の光ピックアップ装置の光学系における主要部分の構成図である。レーザ光源１０１はＤＶＤ用の波長λ１＝約６５０ｎｍのレーザ光とＣＤ用の波長λ２＝約７８０ｎｍのレーザ光を光ディスク１０４に向けて出射する。プリズム１０２は光学ガラス等で形成され、内部にビームスプリッタ１０３が形成された斜面を有する。ビームスプリッタ１０３は、偏光分離膜で構成され、レーザ光源１０１から出射され、光ディスク１０４に向かうレーザ光を透過するが、光ディスク１０４で反射されたレーザ光を反射する性質を有する。光ディスク１０４はＤＶＤやＣＤである。検出レンズ１０５は非点収差生成素子である。検出レンズ１０５は、いわゆる円柱レンズ、円筒レンズの形状をしており、光軸を含んで直交する２つの断面で焦点距離が異なる。受光器１０６は光ディスク１０４からの反射光を受光する光検出部１０７を有する。

レーザ光源１０１から出射された波長λ１のレーザ光及び波長λ２のレーザ光は、ビームスプリッタ１０３を透過し、光ディスク１０４に入射する。光ディスク１０４で反射されたレーザ光は、ビームスプリッタ１０３で反射され、検出レンズ１０５に入射し、さらに受光器１０６に入射する。

図１９（ａ）は従来の検出レンズの説明図、図１９（ｂ）は光ディスクが近い場合のスポットの状態を示す図、図１９（ｃ）は光ディスクが遠い場合のスポットの状態を示す図である。図１９（ａ）において、検出レンズ１０５は、上下方向の断面は受光器１０６に入射する前に焦点を結び、左右方向の断面は焦点を結ぶ前に受光器１０６に入射するような焦点を有する。すなわち、受光器１０６は２つの焦点の中間に配置される。受光器１０６上のスポット１０８の形状はほぼ円形である。図１９（ｂ）に示すように、光ディスク１０４が光ピックアップ装置に近い場合、受光器１０６におけるレーザ光のスポット１０８は左右方向に長くなる。一方、図１９（ｃ）に示すように、光ディスク１０４が光ピックアップ装置から遠い場合、スポット１０８は上下に長い形状になる。Ａ〜Ｄの光検出部１０７を十字に配置し、フォーカスエラー信号ＦＥＳ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）を演算させることにより、フォーカス制御用の信号を得ることができる。すなわち、光ディスク１０４が近い場合はフォーカスエラー信号ＦＥＳ＞０となり、光ディスク１０４が遠い場合はフォーカスエラー信号ＦＥＳ＜０となり、光ディスク１０４の位置がわかる。

（特許文献１）においては、さらに、ビームスプリッタ１０３と検出レンズ１０５との間に光ディスク１０４からの反射光のうち中心部分の強度を低下させる光学部材を設け、フォーカス制御用の信号にトラック横断信号の混入を低減した。
特開平６−３０９６８７号公報

ところが、光ピックアップ装置及び光ディスク装置の小型化をさらに推し進めるためには、検出レンズをさらに薄くする必要がある。しかし、検出レンズを薄くすると、光軸を含んで直交する２つの断面の焦点距離の差を十分に確保しにくくなり、フォーカス制御用の信号の感度が低くなってしまう。

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、小型で良好なフォーカス制御を実現できる光ピックアップ装置及び光ディスク装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、光ディスクに向けて波長λ１のレーザ光及び前記波長λ１よりも長い波長λ２のレーザ光を出射するレーザ光源と、前記光ディスクで反射された前記波長λ１及び波長λ２のレーザ光を受光する受光器と、前記レーザ光源と前記受光素子との間の光路上に位置し、前記波長λ１及び波長λ２のレーザ光を透過する第１ブロックと前記第１ブロックに対向する第２ブロックとから構成されたプリズムと、前記光ディスクで反射された前記波長λ１及び波長λ２のレーザ光を前記受光器に向かわせるビームスプリッタと、前記ビームスプリッタと前記受光器との間に設けられ、前記レーザ光の光軸を含んで直交する２つの断面の一方における焦点位置を前記受光器の前側とし、他方における焦点位置を前記受光器の後側として、フォーカス制御に用いられる前記波長λ１及び波長λ２のレーザ光を生成する非点収差生成素子と、を備え、前記非点収差生成素子は、フレネルレンズ状の光学素子であり、その段差深さは波長λ１または波長λ２のいずれか一方のほぼ自然数倍であり、前記プリズムは前記第１ブロックと前記第２ブロックとを接着する接着層を有し、前記非点収差生成素子は前記接着層の中に位置し、前記非点収差生成素子は、前記レーザ光を反射させる反射領域と前記反射領域の周辺に位置する周辺領域とから構成されると共に前記第１ブロックに形成され、前記反射領域の前記第２ブロックに向かう面の高さは前記周辺領域の前記第２ブロックに向かう面の高さよりも低いことを特徴とする光ピックアップ装置とした。

非点収差生成素子をフレネルレンズ状とすることで、非点収差生成素子を薄くすることができ、光ピックアップ装置を小型化することができる。また、小型になってもフォーカス制御用の信号の感度を十分に確保することができる。さらに、その段差深さを波長λ１または波長λ２のいずれか一方のほぼ自然数倍とすることで、非点収差生成素子を通過した自然数倍とした方のレーザ光の受光器上におけるスポットは良好な形状とすることができる。

本発明は、非点収差生成素子をフレネルレンズ状とすることで、フォーカス制御用の信号の感度を十分に確保した上で非点収差生成素子を薄くすることができる。さらに、その段差深さを波長λ１または波長λ２のいずれか一方のほぼ自然数倍とすることで、非点収差生成素子を通過した自然数倍とした方のレーザ光の受光器上におけるスポットは良好な形状とすることができる。そのため、小型で良好なフォーカス制御を実現できる光ピックアップ装置とすることができる。また、第１ブロックと第２ブロックとを接着する際に、第１ブロックに形成された非点収差生成素子が第２ブロックに接触する場合であっても、非点収差生成素子の反射領域を第２ブロックに接触させないので、非点収差生成素子の反射領域を構成する反射面形状がつぶれることなく、そのまま非点収差生成素子の反射面形状にできる。

本発明の請求項１の発明は、光ディスクに向けて波長λ１のレーザ光及び波長λ１よりも長い波長λ２のレーザ光を出射するレーザ光源と、光ディスクで反射された波長λ１及び波長λ２のレーザ光を受光する受光器と、レーザ光源と受光素子との間の光路上に位置し、波長λ１及び波長λ２のレーザ光を透過する第１ブロックと第１ブロックに対向する第２ブロックとから構成されたプリズムと、光ディスクで反射された波長λ１及び波長λ２のレーザ光を受光器に向かわせるビームスプリッタと、ビームスプリッタと受光器との間に設けられ、レーザ光の光軸を含んで直交する２つの断面の一方における焦点位置を受光器の前側とし、他方における焦点位置を受光器の後側として、フォーカス制御に用いられる波長λ１及び波長λ２のレーザ光を生成する非点収差生成素子と、を備え、非点収差生成素子は、フレネルレンズ状の光学素子であり、その段差深さは波長λ１または波長λ２のいずれか一方のほぼ自然数倍であり、プリズムは第１ブロックと第２ブロックとを接着する接着層を有し、非点収差生成素子は接着層の中に位置し、非点収差生成素子は、レーザ光を反射させる反射領域と反射領域の周辺に位置する周辺領域とから構成されると共に第１ブロックに形成され、反射領域の第２ブロックに向かう面の高さは周辺領域の第２ブロックに向かう面の高さよりも低い光ピックアップ装置である。

非点収差生成素子をフレネルレンズ状とすることで、非点収差生成素子を薄くすることができ、光ピックアップ装置を小型化することができる。また、小型になってもフォーカス制御用の信号の感度を十分に確保することができる。さらに、その段差深さを波長λ１または波長λ２のいずれか一方のほぼ自然数倍とすることで、非点収差生成素子を通過した自然数倍とした方のレーザ光の受光器上におけるスポットは良好な形状とすることができる。また、第１ブロックと第２ブロックとを接着する際に、第１ブロックに形成された非点収差生成素子が第２ブロックに接触する場合であっても、非点収差生成素子の反射領域を第２ブロックに接触させないので、非点収差生成素子の反射領域を構成する反射面形状がつぶれることなく、そのまま非点収差生成素子の反射面形状にできる。

請求項２の発明は、光ディスクに向けて波長λ１のレーザ光及び波長λ１よりも長い波長λ２のレーザ光を出射するレーザ光源と、光ディスクで反射された波長λ１及び波長λ２のレーザ光を受光する受光器と、レーザ光源と受光素子との間の光路上に位置し、波長λ１及び波長λ２のレーザ光を透過する第１ブロックと第１ブロックに対向する第２ブロックとから構成されたプリズムと、光ディスクで反射された波長λ１及び波長λ２のレーザ光を受光器に向かわせるビームスプリッタと、ビームスプリッタと受光器との間に設けられ、レーザ光の光軸を含んで直交する２つの断面の一方における焦点位置を受光器の前側とし、他方における焦点位置を受光器の後側として、フォーカス制御に用いられる波長λ１及び波長λ２のレーザ光を生成する非点収差生成素子と、を備え、非点収差生成素子は、フレネルレンズ状の光学素子であり、その段差深さは波長λ１または波長λ２のいずれか一方のほぼ自然数倍であり、プリズムは第１ブロックと第２ブロックとを接着する接着層を有し、非点収差生成素子は接着層の中に位置し、非点収差生成素子は、レーザ光を反射させる反射領域と反射領域の周辺に位置する周辺領域とから構成されると共に第２ブロックに形成され、反射領域の第１ブロックに向かう面の高さは周辺領域の第１ブロックに向かう面の高さよりも低いことを特徴とする光ピックアップ装置である。

第１ブロックと第２ブロックとを接着する際に、第２ブロックに形成された非点収差生成素子が第１ブロックに接触する場合であっても、非点収差生成素子の反射領域を第１ブロックに接触させないので、非点収差生成素子の反射領域を構成する反射面形状がつぶれることなく、そのまま非点収差生成素子の反射面形状にできる。

プリズムの内部に非点収差生成素子があるために、ほこり等が非点収差生成素子の表面に付着することがなく、ほこり等に強い。

請求項５の発明は、請求項４の発明において、複数の斜面には光ディスクからの反射された波長λ１及び波長λ２のレーザ光がほぼ４５°の入射角度で入射する光ピックアップ装置である。

光路長が√２倍になるため、段差深さは１／√２倍にすることができ、非点収差生成素子を精度良く、安価に製造することができる。

請求項６の発明は、請求項４の発明において、非点収差生成素子は、光ディスクで反射された波長λ１及び波長λ２のレーザ光をその輪帯で反射させる反射鏡である光ピックアップ装置である。

レンズであれば、非点収差生成素子の入射側と出射側とで屈折率に差を設け、その屈折率の差と輪帯への入射角度で透過光の出射角度が決まる。非点収差生成素子をプリズムの内部に設けるに当たり、非点収差生成素子の入射側と出射側とで屈折率に大きな差を設けるのは困難である。しかし、反射鏡であれば、輪帯へのレーザ光の入射角度で反射光の光路が決定するため、設計しやすい。

請求項７の発明は、ビームスプリッタで受光器に向かわせられた波長λ１及び波長λ２のレーザ光は、非点収差生成素子で反射され、さらにビームスプリッタが形成された斜面と同じ斜面で反射されて受光器に向かう光ピックアップ装置である。

プリズムの中で光路長を長く確保することができるため、プリズムに受光器を近づけることができる。

請求項８の発明は、請求項６の発明において、非点収差生成素子は、光ディスクで反射された波長λ１及び波長λ２のレーザ光を通過させる媒質の表面に形成された光ピックアップ装置である。

接着剤等を介さずレーザ光を反射させることができるので、非点収差生成素子で反射されたレーザ光の品質が良い。

請求項９の発明は、請求項４の発明において、非点収差生成素子は、フレネルレンズ状の光学素子の輪帯と段差の配列が、光ディスクで反射された波長λ１及び波長λ２のレーザ光が入射する方向から見て、十字形状である光ピックアップ装置である。

非点収差生成素子を通過したレーザ光は、光軸を含んで直交する２つの断面のうち、一方の断面において受光器の手前で焦点を結び、他方の断面において受光器の奥で焦点を結ぶようにすることができる。

非点収差生成素子は、フレネルレンズ状で薄くすることが可能であり、プリズムと受光器との距離を小さくすることができる。

請求項１１の発明は、請求項１０の発明において、非点収差生成素子は、光ディスクで反射された波長λ１及び波長λ２のレーザ光がプリズムから出射される面に形成された光ピックアップ装置である。

非点収差生成素子が形成されたプリズムの大きさを小さくすることができる。

請求項１２の発明は、請求項１０の発明において、非点収差生成素子は、光ディスクで反射された波長λ１及び波長λ２のレーザ光をその輪帯で屈折して透過させるレンズである光ピックアップ装置である。

光路を折り曲げることなく構成することができる。

請求項１３の発明は、請求項１の発明において、段差深さは、０．１μｍ以上、且つ３．０μｍ以下である光ピックアップ装置である。

段差深さが０．１μｍ以上であれば、輪帯の形状を実用に使用できる精度で作製することができる。また、段差深さが３．０μｍ以下であれば、実用に使用できる精度の段差深さを得ることができる。

請求項１４の発明は、請求項２の発明において、光ディスクはＤＶＤ及びＣＤであり、波長λ１のレーザ光はＤＶＤに向けて出射されたレーザ光であり、且つλ２のレーザ光はＣＤに向けて出射されたレーザ光である光ピックアップ装置である。

波長λ１は約６５０ｎｍであり、波長λ２は約７８０ｎｍである。その比率は約５：６であり、段差深さがあまり深くならない深さで波長λ１及び波長λ２のほぼ自然数倍とすることができる。

請求項１５の発明は、請求項１の発明において、段差深さは、波長λ１及び波長λ２のほぼ自然数倍であり、ほぼ自然数倍は、少なくとも自然数±０．２５倍の範囲の値を含む光ピックアップ装置である。

段差深さが、波長λ１の自然数倍にも波長λ２の自然数倍にも近い値なので、波長λ１のレーザ光にも波長λ２のレーザ光にも非点収差生成素子として使用することができる。

請求項１６の発明は、請求項１の発明において、フレネルレンズ状の光学素子の輪帯の形状はほぼ連続した形状である光ピックアップ装置である。

輪帯に階段状の形状がほぼ見られず、滑らかなので、レーザ光の受光器上におけるスポットは良好な形状とすることができる。

請求項１７の発明は、光ディスクに向けて波長λ１のレーザ光及び波長λ１よりも長い波長λ２のレーザ光を出射するレーザ光源と、光ディスクで反射された波長λ１及び波長λ２のレーザ光を受光する受光器と、光ディスクで反射された波長λ１及び波長λ２のレーザ光を受光器に向かわせるビームスプリッタと、ビームスプリッタと受光器との間に設けられ、レーザ光の光軸を含んで直交する２つの断面の一方における焦点位置を受光器の前側とし、他方における焦点位置を受光器の後側として、フォーカス制御に用いられる波長λ１及び波長λ２のレーザ光を生成する非点収差生成素子と、を備え、非点収差生成素子は、フレネルレンズ状の光学素子であり、その段差深さは波長λ１または波長λ２のいずれか一方のほぼ自然数倍である光ディスク装置である。

非点収差生成素子をフレネルレンズ状とすることで、非点収差生成素子を小さくすることができ、光ディスク装置を小型化することができる。また、小型になってもフォーカス制御用の信号の感度を十分に確保することができる。さらに、その段差深さを波長λ１または波長λ２のいずれか一方のほぼ自然数倍とすることで、非点収差生成素子を通過した自然数倍とした方のレーザ光の受光器上におけるスポットは良好な形状とすることができる。

請求項１８の発明は、光ディスクに向けて波長λ１のレーザ光及び波長λ１よりも長い波長λ２のレーザ光を出射するレーザ光源と、光ディスクで反射された波長λ１及び波長λ２のレーザ光を受光する受光器と、光ディスクで反射された波長λ１及び波長λ２のレーザ光を受光器に向かわせるビームスプリッタと、ビームスプリッタと受光器との間に設けられ、レーザ光の光軸を含んで直交する２つの断面の一方における焦点位置を受光器の前側とし、他方における焦点位置を受光器の後側として、フォーカス制御に用いられる波長λ１及び波長λ２のレーザ光を生成する非点収差生成素子と、非点収差生成素子を内部に形成したプリズムと、を備え、非点収差生成素子は、フレネルレンズ状の光学素子であり、その段差深さは波長λ１または波長λ２のいずれか一方のほぼ自然数倍であり、非点収差生成素子のフレネルレンズ状の反射面形状は、プリズム内部の密閉された樹脂で生成されている光ピックアップ装置である。

非点収差生成素子をフレネルレンズ状とすることで、非点収差生成素子を薄くすることができ、光ピックアップ装置を小型化することができる。また、小型になってもフォーカス制御用の信号の感度を十分に確保することができる。さらに、その段差深さを波長λ１または波長λ２のいずれか一方のほぼ自然数倍とすることで、非点収差生成素子を通過した自然数倍とした方のレーザ光の受光器上におけるスポットは良好な形状とすることができる。そして、非点収差生成素子のフレネルレンズ状の反射面形状をプリズム内部の密閉された樹脂で生成するということは、マスクを介して露光、現像して残った樹脂の表面形状を直接非点収差生成素子の反射面形状とするということである。そのため、さらに樹脂とともにブロックをエッチングしてブロックに形成した反射面形状よりも、マスクの形状に１ステップ近い分だけ、精度が良い反射面形状が得られる。また、エッチングをしてブロックに反射面形状を形成する工程を省くことになるため、非点収差生成素子を安価に作製することができる。

請求項１９の発明は、請求項１８の発明において、プリズムは、波長λ１及び波長λ２のレーザ光が透過する第１ブロックと、第１ブロックに対向する第２ブロックと、第１ブロックと第２ブロックとの間に配置されて波長λ１及び波長λ２のレーザ光を反射する反射膜と、第１ブロックと反射膜との間に配置された第１樹脂と、反射膜と第２ブロックとの間に配置された第２樹脂と、を有し、非点収差生成素子の反射面形状は、第１樹脂または第２樹脂のいずれか一方の表面形状に沿って配置された反射膜の形状である光ピックアップ装置である。

非点収差生成素子の反射面形状は、第１樹脂の表面形状に沿って配置された反射膜の形状である場合と、第２樹脂の表面形状に沿って配置された反射膜の形状である場合とがある。前者の場合、マスクを介して露光、現像して残った第１樹脂の表面形状を直接非点収差生成素子の反射面形状とするということである。そのため、さらに第１樹脂とともに第１ブロックをエッチングして第１ブロックに形成した反射面形状よりも、マスクの形状に１ステップ近い分だけ、精度が良い反射面形状が得られる。後者の場合、マスクを介して露光、現像して残った第２樹脂の表面形状を直接非点収差生成素子の反射面形状とするということである。そのため、さらに第２樹脂とともに第２ブロックをエッチングして第２ブロックに形成した反射面形状よりも、マスクの形状に１ステップ近い分だけ、精度が良い反射面形状が得られる。また、いずれの場合も、エッチングをして第１ブロックや第２ブロックに反射面形状を形成する工程を省くことになるため、非点収差生成素子を安価に作製することができる。

請求項２０の発明は、請求項１９の発明において、第１ブロックの屈折率と第１樹脂の屈折率とは波長λ１及び波長λ２においてほぼ等しい光ピックアップ装置である。

波長λ１のレーザ光及び波長λ２のレーザ光は、第１ブロック、第１樹脂を通過し、反射膜で反射して、再び第１樹脂、第１ブロックを通過する。ここで、第１ブロックと第１樹脂の屈折率を波長λ１及び波長λ２においてほぼ等しくすることで、波長λ１のレーザ光及び波長λ２のレーザ光は第１ブロックと第１樹脂との境界で反射することなく、ほぼ全光量が透過する。したがって、受光器に入射する第１ブロックと第１樹脂との境界で反射した光はほとんどないので、良好な記録や再生の特性が得られる。

請求項２１の発明は、請求項１９の発明において、第１ブロック上に形成された第１樹脂はリソグラフィ用の感光性樹脂であり、反射膜は第１樹脂の表面形状に沿って配置され、第２樹脂は第１ブロックと第２ブロックとを貼り合わせる接着剤である光ピックアップ装置である。

第１樹脂にリソグラフィ用の感光性樹脂を用いることで、マスクを介して露光、現像するリソグラフィ技術を用いることができる。そのため、非常に精度が良い反射面形状とすることができる。

請求項２２の発明は、請求項１９の発明において、第２ブロック上に形成された第２樹脂はリソグラフィ用の感光性樹脂であり、反射膜は第２樹脂の表面形状に沿って配置され、第１樹脂は第１ブロックと第２ブロックとを貼り合わせる接着剤である光ピックアップ装置である。

第２樹脂にリソグラフィ用の感光性樹脂を用いることで、マスクを介して露光、現像するリソグラフィ技術を用いることができる。そのため、非常に精度が良い反射面形状とすることができる。

請求項２３の発明は、請求項２１または請求項２２のいずれか１項の発明において、波長λ１及び波長λ２のレーザ光を反射させる領域に対応する領域の感光性樹脂の表面は、周辺の領域の表面よりも低い光ピックアップ装置である。

非点収差生成素子のフレネルレンズ状の反射面形状の段差深さは、数μｍ以下であり、実際には１μｍ以下である場合が多い。そのため、他のものと接触しただけで変形し形状がつぶれてしまう。たとえば、第１ブロックと第２ブロックとを接着する際に強く押しつけ過ぎて反射面が他方のブロックに接触してしまうと、それが変形の原因になってしまう。特に樹脂で反射面形状を生成する場合は、樹脂が軟らかいために顕著である。したがって、波長λ１及び波長λ２のレーザ光を反射させる領域に対応する領域の感光性樹脂の表面を周辺の領域の表面よりも低くすることで、そのような接触を抑制することができる。そのため、感光性樹脂で生成された反射面形状が、つぶれることなくそのまま非点収差生成素子の反射面形状となる。

請求項２４の発明は、請求項２１または請求項２２のいずれか１項の発明において、感光性樹脂は、プリズムの外部に非露出である光ピックアップ装置である。

リソグラフィ用の感光性樹脂は必ずしも水分に対して強くはない。たとえば、水分が浸入すると光学特性が変化して屈折率が変化したり、第１ブロックや第２ブロックとの密着性が弱まって剥離しやすくなったりして、信頼性が低下する。したがって、感光性樹脂をプリズムの外部に対して非露出とすることで、外部から感光性樹脂に直接水分が浸入することを防ぐことができ、高い信頼性を維持することができる。

請求項２５の発明は、請求項２４の発明において、反射膜が感光性樹脂を覆った光ピックアップ装置である。

反射膜は水分を遮断することができるので、感光性樹脂をさらに反射膜で覆うことによって感光性樹脂に対する水分の浸入をより防ぐことができる。

請求項２６の発明は、請求項８の発明において、波長λ１及び波長λ２のレーザ光を反射させる領域に対応する領域の媒質の表面は、周辺の領域の表面よりも低い光ピックアップ装置である。

樹脂ほどではないにしても、媒質であるブロックの表面に非点収差生成素子のフレネルレンズ状の表面形状を形成した場合も、他のものと接触しただけで変形し形状がつぶれてしまう。ブロック同士を接着する際に強く押しつけ過ぎて反射面が媒質でない方のブロックに接触してしまうと、それが変形の原因になってしまう。したがって、波長λ１及び波長λ２のレーザ光を反射させる領域に対応する領域の媒質の表面を周辺の領域の表面よりも低くすることで、そのような接触を抑制することができる。そのため、媒質に形成された反射面形状が、つぶれることなくそのまま非点収差生成素子の反射面形状となる。

請求項２７の発明は、請求項１６の発明において、フレネルレンズ状の光学素子の輪帯の形状は、露光する波長の光に対してほぼ連続した分布の透過率を持つグレースケールのマスクを用いて露光して形成した光ピックアップ装置である。

グレースケールのマスクは、露光に用いる波長の光に対する透過率が輪帯に相当する部分については場所によって連続的に変化しているマスクである。そのため、複数回の露光を繰り返さなくてもほぼ連続した輪帯の形状を得ることができる。また、露光を１回で済ますことができるので、設計した形状に非常に近い形状のフレネルレンズ状の光学素子の表面形状を得ることができる。

（実施の形態１）
本実施の形態１について図面を参照しながら説明する。図１（ａ）は本実施の形態１の光ピックアップ装置の光学系の主要部分の説明図、図１（ｂ）は図１（ａ）の非点収差生成素子部分の拡大図である。レーザ光源１から出射されたＤＶＤ用の波長λ１及びＣＤ用の波長λ２のレーザ光はプリズム２に入射し、斜面３に形成されたビームスプリッタ５を透過して光ディスク７に入射する。光ディスク７で反射された波長λ１及び波長λ２のレーザ光はプリズム２に再び入射すると、ビームスプリッタ５で反射され、斜面４に形成された非点収差生成素子６に入射する。さらに非点収差生成素子６で反射され、再び斜面３で反射されて受光器８の光検出部９に入射する。非点収差生成素子６はフレネルレンズ状に形成され、その段差深さｄは波長λ１または波長λ２のいずれかのほぼ自然数倍としている。

レーザ光源１はＤＶＤ用の波長λ１＝約６５０ｎｍのレーザ光とＣＤ用の波長λ２＝約７８０ｎｍのレーザ光を光ディスク７に向けて出射する。本実施の形態１において、レーザ光源１は、波長λ１のレーザ光と波長λ２のレーザ光とが近接した位置から出射されるいわゆる２波長レーザ光源とした。しかし、波長λ１のレーザ光を出射するレーザ光源と波長λ２のレーザ光を出射するレーザ光源とを別々に配置しても良い。また、Ｂｌｕ−ｒａｙ ＤｉｓｃやＨＤ−ＤＶＤに用いられる波長λ３＝約４０５ｎｍのレーザ光と組み合わせても構わない。

図２は本実施の形態１のプリズムの構成図である。プリズム２は、ＢＫ７等の光学ガラス等で形成されたブロック２ａ、２ｂ、２ｃで構成された直方体の光学素子である。ブロック２ａ、２ｂは波長λ１及び波長λ２のレーザ光が通る媒質でもある。ブロック２ａとブロック２ｂとの境界が斜面３、ブロック２ｂとブロック２ｃとの境界が斜面４である。斜面３と斜面４とはほぼ平行であり、直方体であるプリズム２の内部でほぼ４５°の傾きを有している。斜面３にはビームスプリッタ５と反射膜２ｄが形成され、斜面４には非点収差生成素子６が形成されている。

ビームスプリッタ５は誘電体多層膜の偏光分離膜で構成される。偏光分離膜には通過するレーザ光の偏光状態によって、レーザ光源１から出射され光ディスク７に向かうレーザ光を透過し、光ディスク７で反射されたレーザ光を反射して受光器８に向かわせる性質を持たせている。このようにして、ビームスプリッタ５は、光ディスク７で反射されたレーザ光をレーザ光源１に向かわずに受光器８に向かうように分離する。

反射膜２ｄは金属膜や誘電体多層膜で形成された全反射膜である。ビームスプリッタ５を延長して偏光分離膜をそのまま反射膜２ｄとしても構わない。

非点収差生成素子６はプリズム２の斜面４のブロック２ｂ側に形成されたフレネルレンズ状の反射鏡とした。図３はフレネルレンズの説明図である。フレネルレンズ１１は、通常のレンズ１０を所定の高さｄ毎に分割し、分割した各部分を移動させて全体を薄くしたレンズである。フレネルレンズ１１の段差深さｄはレンズ１０を分割した所定の高さｄに相当する。また、各段差１１ｂ間の実際にレンズの屈折作用をする領域を輪帯１１ａと呼ぶ。本実施の形態１において、非点収差生成素子６は反射鏡としたが、レンズでも全く同じことが言える。

非点収差生成素子６の段差深さｄは、波長λ１及び波長λ２のレーザ光が非点収差生成素子６に入射し出射する角度と媒質である光学ガラス等の屈折率を考慮して、波長λ１または波長λ２の自然数倍となる深さとした。段差深さｄが入射する光の波長の自然数倍であると、段差６ｂの前後での位相差は０となるので、光は段差６ｂがない場合と同じ挙動をするためである。逆に段差深さｄが波長の自然数−０．５倍に近いほど段差６ｂの影響が大きい。段差深さｄは、波長λ１及び波長λ２の両方に対して、少なくとも自然数±０．２５倍の範囲の値であれば、非点収差生成素子として使用することができる。自然数±０．２５倍以内であれば、ほぼ自然数倍あるいは自然数倍に近いとする。本実施の形態１において、段差深さｄは波長λ２の１倍とした。すなわち、波長λ１の約１．２倍である。波長λ１のレーザ光の方が、波長の自然数倍から少しずれた際のスポット形状に対する影響が小さいため、段差深さｄは波長λ２の自然数倍となるようにした。したがって、波長λ２のレーザ光は段差６ｂの前後での位相差はほぼ０であるので、段差の影響がほぼ見られず、波長λ１のレーザ光も段差深さｄが波長λ１の自然数倍に近いので、段差６ｂの影響が小さい。

実際の段差深さｄは、自然数ｎ、レーザ波長λ、媒質の屈折率η、入射角度、出射角度θとすると、段差深さｄ＝ｎ×λ×ｃｏｓθ÷ηとなる。具体的には、ｎ＝１、波長λ２が０．７８μｍ、ＢＫ７の屈折率ηが波長λ１や波長λ２付近では約１．５１、入射角度、出射角度がθ＝４５°として、段差深さｄをｄ＝０．７８÷√２÷１．５１＝約０．３７μｍとした。後述するように、非点収差生成素子６はレジストを塗布、露光・現像して所定の凹凸形状のパターンを形成する。そのため、段差深さｄが約０．１μｍよりも浅いと輪帯６ａの形状の精度が劣化する。約０．１μｍ以上の段差深さｄであれば、輪帯６ａの形状は使用することができるレベルである。段差深さｄが約０．２μｍ以上であれば、輪帯６ａの形状はやや良好である。段差深さｄが約０．３μｍ以上であれば、良好な形状の輪帯６ａが得られる。逆に段差深さｄが約３．０μｍよりも深いと段差深さｄの精度が劣化する。段差深さｄが約３．０μｍ以下であれば、段差深さｄの精度は使用することができるレベルである。段差深さｄが約２．５μｍ以下であれば、段差深さｄの精度はやや良好である。段差深さｄが約２．０μｍ以下であれば、良好な精度の段差深さｄが得られる。したがって、段差深さｄを約０．３〜２．０μｍ程度の範囲にすると精度良い段差深さｄと輪帯６ａの形状が得られる。本実施の形態１において、段差深さｄは約０．３７μｍであり、精度が良く、しかも輪帯６ａの形状も精度が良い。

図４（ａ）は非点収差生成素子の働きと受光器を示す図、図４（ｂ）は光ディスクが近い場合のスポットの状態を示す図、図４（ｃ）は光ディスクが遠い場合のスポットの状態を示す図である。非点収差生成素子１２は、光軸１３を含んで直交する２つの断面で焦点距離を異ならせる素子である。非点収差生成素子１２には、いわゆる円柱レンズ、円筒レンズやその組み合わせ、及び円筒反射鏡、円柱反射鏡やその組み合わせ等がある。図４（ａ）において、非点収差生成素子１２は、簡単のため円筒レンズとした。

光ディスク７で反射されたレーザ光はレーザ光源１に集光するように戻ってくる。したがって、非点収差生成素子１２に入射するレーザ光は集光しようとする光である。光軸１３を含む上下方向の断面１４においてレーザ光は、非点収差生成素子１２をそのまま透過し、焦点１６に集光する。一方、光軸１３を含む左右方向の断面１５においてレーザ光は、非点収差生成素子１２が凹レンズの働きをするため、焦点１６よりも奥側の焦点１７に集光しようとする。受光器１９は焦点１６と焦点１７との中間に配置される。つまり、焦点１６の位置は受光器１９の前側であり、焦点１７の位置は受光器１９の後側となるように配置される。すなわち、断面１４の方向のレーザ光は、焦点１６で集光してから少し広がった状態で受光器１９に入射する。断面１５の方向のレーザ光は焦点１７で集光する前に少し広がった状態で受光器１９に入射する。そのため、受光器１９上のスポット１８は、少し広がった状態のほぼ円形状となる。

図４（ａ）において、受光器１９は、光ディスク７で反射された波長λ１及び波長λ２のレーザ光を受光するＡ〜Ｄの光検出部２０を田の字を４５°寝かせたように配置する。ＡとＣの光検出部２０を左右方向に配置し、ＢとＤの光検出部２０を上下方向に配置した。Ａ〜Ｄの光検出部２０は受光した光量を電気信号に変換する。Ａの光検出部２０で変換された電気信号をＡ、Ｂの光検出部２０で変換された電気信号をＢ、Ｃの光検出部２０で変換された電気信号をＣ、Ｄの光検出部２０で変換された電気信号をＤとする。フォーカス制御用の信号であるフォーカスエラー信号ＦＥＳは、ＦＥＳ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）を演算させることにより得ることができる。

図４（ｂ）に示すように、光ディスク７が光ピックアップ装置に近い場合、焦点１６は受光器１９に近づき、焦点１７は受光器１９から遠ざかる。そのため、スポット１８の上下の寸法が短くなって左右の寸法が長くなる。したがって、フォーカスエラー信号ＦＥＳ＞０となる。逆に図４（ｃ）に示すように、光ディスク７が光ピックアップ装置から遠い場合、焦点１６は受光器１９から遠ざかり、焦点１７は受光器１９に近づく。そのため、スポット１８の上下の寸法が長くなり、左右の寸法が短くなる。したがって、フォーカスエラー信号ＦＥＳ＜０となる。このようにフォーカスエラー信号ＦＥＳは光ディスク７のフォーカス方向の位置ずれを示すフォーカス制御用の信号である。フォーカス制御は、フォーカスエラー信号ＦＥＳ＝０、あるいは所定の値となるように行われる。

なお、段差深さｄがレーザ光の波長の自然数倍からずれるほど、受光器１９上のスポット１８が細長い形状になりにくくなる。そのため、フォーカスエラー信号ＦＥＳの感度が悪くなる。本実施の形態１において、段差深さｄが、波長λ１に対してはほぼ自然数倍であり、波長λ２に対しても自然数倍に近いため、スポットの形状が良好であり、フォーカスエラー信号ＦＥＳの感度は良好である。

図５（ａ）は本実施の形態１の斜面の法線方向から見た非点収差生成素子の図、図５（ｂ）はＡ−Ａ断面図、図５（ｃ）はＢ−Ｂ断面図である。非点収差生成素子６はブロック２ｂの斜面４に形成される。図５（ａ）において、非点収差生成素子６は紙面上下方向がプリズム２の幅方向に相当する。図５（ａ）における非点収差生成素子６内部の縞状模様の実線部分は段差６ｂに相当し、段差６ｂ間が輪帯６ａに相当する。段差６ｂは十字状の縞状模様で分布している。これを約４５°の傾きを持った切断面Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂで切断した断面図が図５（ｂ）、図５（ｃ）である。図５（ｂ）において、Ａ−Ａ断面では輪帯６ａは凹面鏡になるように配列される。また、図５（ｃ）において、Ｂ−Ｂ断面では輪帯６ａは凸面鏡になるように配列される。このように、本実施の形態１の非点収差生成素子６は、凹面鏡と凸面鏡とが９０°毎に現れる形状をしている。なお、Ａ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面が約４５°の傾きを持っているのは、受光器８に入射するレーザ光を図４のレーザ光に対して４５°回転させるためである。それによって、受光器８の光検出部９の配列を受光器１９の光検出部２０の配列に対して４５°回転させ、Ａ〜Ｄの光検出部２０の配列を縦横になるようにしている。

非点収差生成素子６の作製方法は以下の通りである。あらかじめ、所定形状に露光できるグレースケールのマスクを用意しておく。グレースケールのマスクは、露光に用いる波長の光に対する透過率が輪帯６ａに相当する部分については場所によって連続的に変化しているマスクである。グレースケールのマスクを用いることにより、精度良い段差深さｄとフレネルレンズ状の本来の形状である輪帯６ａの連続した形状の曲面形状が実現できる。つまり輪帯６ａには階段状の形状がほぼ見られず、滑らかなので、レーザ光の受光器８上における良好なスポット形状が得られる。しかも、複数回の露光を繰り返さなくても１回の露光で済ますことができるので、設計した形状に非常に近い形状のフレネルレンズ状の光学素子の表面形状を得ることができる。

まず、レジストを板状のブロック２ｂの表面に塗布し硬化する。次に、輪帯６ａ、段差６ｂの所定の凹凸パターンを形成することができるグレースケールのマスクを介して紫外線照射・露光して現像することにより、所定形状の凹凸パターンをレジストに残す。さらに、エッチングをして、ブロック２ｂの表面に所定形状の凹凸パターンを形成する。このようにして非点収差生成素子６の輪帯６ａ、段差６ｂの所定形状の凹凸パターンをブロック２ｂの表面に作製する。

次に、ブロック２ｂの所定形状の凹凸パターンの表面に全反射膜を形成する。全反射膜は金属膜や誘電体多層膜である。さらに、その表面に吸収膜を形成する。吸収膜は誘電体多層膜である。最後に、ブロック２ｂとブロック２ｃとを紫外線硬化型接着剤等で接着する。

さらに、プリズム２の作製は以下の通りである。板状のブロック２ｂの斜面３側の表面または板状のブロック２ａの斜面３側の表面にビームスプリッタ５及び反射膜２ｄを形成する。そして、ブロック２ａとブロック２ｂとを紫外線硬化型接着剤等で接着する。

このようにして、板状のブロック２ａと板状のブロック２ｂと板状のブロック２ｃとが接着された１つの大きなブロックが形成される。そして、その大きなブロックを所定の形状に切り出し、研磨してプリズム２が作製される。プリズム２の表面のうち、レーザ光が入射したり、出射したりする面には反射防止膜を形成しても良い。

図６は本実施の形態１の受光器の構成図である。受光器８はＡ〜Ｄの光検出部９が田の字状に縦横に配列される。受光器１９のＡ〜Ｄの光検出部２０に対して、４５°回転した配列である。光ディスク７が近づいたり遠ざかったりすると、受光器８上のレーザ光のスポットは斜め４５°方向に伸びる。

図１（ａ）及び図２に示すように、レーザ光源１から出射された波長λ１及び波長λ２のレーザ光は、プリズム２に入射し、斜面３に形成されたビームスプリッタ５をそのまま透過し、光ディスク７に向かう。光ディスク７で反射された波長λ１及び波長λ２のレーザ光は、プリズム２に入射し、ビームスプリッタ５で反射され、非点収差生成素子６に向かう。非点収差生成素子６に入射したレーザ光は、光軸を含んで直交する２つの断面で焦点距離を異なるように変換され反射されて、反射膜２ｄに向かう。反射膜２ｄでさらに反射されてプリズム２から出射されて受光器８に入射する。受光器８の光検出部９では、光ディスク７が近づいたり遠ざかったりするのに応じて、スポット形状が変化し、フォーカス制御用の電気信号が生成される。

斜面３は約４５°傾いているのでビームスプリッタ５に入射するレーザ光はほぼ４５°の入射角度であり、反射されるレーザ光の出射角度もほぼ４５°である。そのため、レーザ光はほぼ水平に進み、斜面３とほぼ平行な斜面４に形成された非点収差生成素子６に入射する。したがって、非点収差生成素子６に入射するレーザ光の入射角度も約４５°であり、非点収差生成素子６で反射されるレーザ光の出射角度も約４５°である。また、反射膜２ｄへの入射角度と反射膜２ｄからの出射角度も約４５°であり、プリズム２からはほぼ直角に出射されるため、屈折による光路の曲がりはほとんどない。

また、入射角度、出射角度が４５°で光路長が√２倍になるため、段差深さｄを１／√２倍にすることができる。そのため、段差深さｄは、０．３μｍ以上２．０μｍ以下となり、段差深さｄを精度良く作製することができる。また、段差深さｄが浅くなるため、段差６ｂを形成する時間が短くなり、非点収差生成素子６を安価に製造することができる。

また、ビームスプリッタ５と受光器８との距離は、非点収差生成素子６と反射膜２ｄとの間で光路が折りたたまれるため、非点収差生成素子６と反射膜２ｄとの距離の分だけ小さくすることができる。そのため、光ピックアップ装置をより小型にすることができる。

また、非点収差生成素子６がレンズであれば、非点収差生成素子６のレーザ光の入射側と出射側とで屈折率に差を設け、その屈折率の差と輪帯６ａへの入射角度で透過するレーザ光の出射角度が決まる。非点収差生成素子６をプリズム２の内部に設けるに当たり、非点収差生成素子６のレーザ光の入射側と出射側とで屈折率に大きな差を設けるのは困難である。しかし、反射鏡であれば、輪帯６ａへのレーザ光の入射角度で反射光の光路が決定するため、設計しやすい。

また、非点収差生成素子６は、波長λ１及び波長λ２のレーザ光を通過させる媒質であるブロック２ｂの表面に接着剤等を介さず直接形成されている。接着剤等を介すると、ブロック２ｂと接着剤等とのわずかな屈折率の違いやごく微小な気泡の影響により、レーザ光の品質に好ましくない影響を及ぼす可能性がある。しかし、接着剤等を介さず非点収差生成素子６がブロック２ｂの表面に直接形成されているため、非点収差生成素子６で反射されたレーザ光の品質が良い。また、ブロック２ｂの表面に形成された所定形状の凹凸パターンがそのまま反射鏡を構成する全反射膜の形状に反映されるので、設計された性能に極めて近い性能を発揮することができる。

また、非点収差生成素子６はプリズム２の内部に形成されているために、ほこり等が非点収差生成素子６の表面に付着することがなく、ほこり等に強い。

また、非点収差生成素子６は、輪帯６ａと段差６ｂの配列が、光ディスク７で反射された波長λ１及び波長λ２のレーザ光が入射する方向から見て、十字形状である。そのため、非点収差生成素子６を通過したレーザ光は、光軸を含んで直交する２つの断面のうち、一方の断面において一方向のパワーを与えて受光器８の前側で焦点を結び、他方の断面において逆方向のパワーを与えて受光器８の後側で焦点を結ぶようにすることができる。そのため、フォーカスエラー信号ＦＥＳ＞０における特性とＦＥＳ＜０における特性とを合わせやすい。

なお、本実施の形態１において、非点収差生成素子６の段差深さｄは、波長λ２のレーザ光の入射角度とブロック２ｂの屈折率を考慮して、波長λ２の約１倍とした。しかし、それに限るものではなく、波長λ２の約５倍としても良い。波長λ１は約６５０ｎｍであり、波長λ２は約７８０ｎｍである。その比率は約５：６である。したがって、段差深さｄを波長λ２の約５倍とすると、波長λ１の約６倍となり、波長λ１及び波長λ２の自然数倍とすることができる。その場合、波長λ１のレーザ光に対しても波長λ２のレーザ光に対しても、段差６ｂの前後での位相差をほぼ０にすることができ、段差６ｂの影響はほとんど見られず、受光器８上におけるスポット形状を良好にすることができる。また、段差深さｄは、約１．８３μｍで、０．３〜２．０μｍの間に入り、精度良い段差深さｄと輪帯６ａの形状が得られる。

この約１．８３μｍの自然数倍の段差深さｄであれば、波長λ１のレーザ光及び波長λ２のレーザ光に対して、受光器８上におけるスポット形状を良好にすることができる。特に、最小の段差深さｄ＝約１．８３μｍは、０．３〜２．０μｍの間に入るため、精度良い段差深さｄと輪帯６ａの形状が得られる。また、段差深さｄが小さいため、安価に製造することができる。しかし、１．８３μｍの２倍以上の段差深さｄでも、精度良い段差深さｄが得られれば、波長λ１のレーザ光及び波長λ２のレーザ光に対して、受光器８上におけるスポット形状を良好にすることができる。

また、段差深さｄは波長λ２に対して自然数倍になるようにしたが、波長λ１に対して自然数倍になるようにしても構わないし、波長λ１と波長λ２の中間となるようにしても良い。その際、波長λ１に対しても波長λ２に対しても自然数±０．２５倍の範囲の値を含むようにする。段差深さｄが、波長λ１の自然数倍にも波長λ２の自然数倍にも近い値なので、波長λ１のレーザ光にも波長λ２のレーザ光にも非点収差生成素子６は非点収差生成素子として使用することができる。

また、本実施の形態１において波長λ１と波長λ２のレーザ光について説明した。しかし、それに限るものではなく、前述の波長λ３＝約４０５ｎｍとの組合せでも構わない。例えば、段差深さｄを波長λ１の５倍、波長λ３の８倍とすると、入射角度、出射角度を４５°、屈折率を１．５１として、段差深さｄは約１．５２μｍとなる。これは、０．３〜２．０μｍの範囲内にあり、精度良い段差深さｄと輪帯６ａの形状が得られる。

また、本実施の形態１において、ブロック２ｂの表面に非点収差生成素子６の所定形状の凹凸パターンを形成した方法は、いわゆる半導体パターンを形成するのと同様の方法である。しかし、その方法に限るものではなく、フレネルレンズ状の所定の凹凸パターンが形成できる方法であれば構わない。例えば、金型に所定の凹凸パターンを形成し、材料をその凹凸パターンに流し込むような方法でも良い。

また、本実施の形態１において、非点収差生成素子６の輪帯６ａと段差６ｂの配列は、光ディスク７で反射された波長λ１及び波長λ２のレーザ光が入射する方向から見て、十字形状である。しかし、その形状に限るものではない。図７（ａ）は本実施の形態１の非点収差生成素子の輪帯と段差の配列の他の例を示す図、図７（ｂ）はＣ−Ｃ断面図である。段差６ｂはほぼ直線であり、輪帯６ａの形状は段差６ｂの横断方向では凸面鏡の形状である。すなわち、円柱反射鏡形状である。このような形状にしても、非点収差生成素子６は非点収差を生成するという働きをする。十字形状のように３次元の輪帯形状ではなく、２次元の輪帯形状を設計すれば良いので、非点収差生成素子６の設計が容易となる。

なお、媒質であるブロック２ｂの表面に形成された非点収差生成素子６のフレネルレンズ状の表面形状は、他のものと接触しただけで変形し形状がつぶれてしまう。ブロック同士を接着する際に強く押しつけ過ぎて反射面がブロック２ｃに接触してしまうと、それが変形の原因になってしまう。そのため、図１（ｂ）に示すように非点収差生成素子６の波長λ１及び波長λ２のレーザ光を反射させる領域に対応する領域のブロック２ｂの表面を周辺の領域の表面よりも高さｈだけ低くすることが望ましく、そのような接触を抑制することができる。そのため、ブロック２ｂに形成された反射面形状が、つぶれることなくそのまま非点収差生成素子６の反射面形状となる。このような、高さｈを設けるような構成もグレースケールのマスクを用いることで実現できる。

このように、本実施の形態１において、非点収差生成素子６をフレネルレンズ状とすることで、非点収差生成素子６を薄くすることができ、光ピックアップ装置を小型化することができる。また、小型になってもフォーカス制御用の信号の感度を十分に確保することができる。さらに、その段差深さｄを波長λ１または波長λ２のいずれか一方のほぼ自然数倍とすることで、非点収差生成素子６を通過した自然数倍とした方のレーザ光の受光器８上におけるスポット１８は良好な形状とすることができる。

（実施の形態２）
本実施の形態２について、図面を参照しながら説明する。図８は本実施の形態２のプリズムの構成図、図９は本実施の形態２のプリズムの別の例の構成図である。本実施の形態２は非点収差生成素子をプリズムの外側に設けた構成である。本実施の形態２におけるレーザ光源、光ディスク、受光器は実施の形態１と同じであるので、その説明を援用するとともに符号もそのまま使用する。

図８において、プリズム２１は三角柱のブロック２１ａとブロック２１ｂとを斜面２２で貼り合わせた構成である。ブロック２１ａ及びブロック２１ｂは、ＢＫ７等の光学ガラス等で構成される。斜面２２にはビームスプリッタ２３が形成される。ビームスプリッタ２３は誘電体多層膜で構成される偏光分離膜である。また、ブロック２１ｂの一方の側面であるプリズム２１の側面２４に非点収差生成素子２５が形成される。実施の形態１において、非点収差生成素子６はフレネルレンズ状の反射鏡であったが、本実施の形態２の非点収差生成素子２５はフレネルレンズである。

段差深さｄは、自然数ｎ、レーザ波長λ、レンズ外の媒質の屈折率η１、レンズ内の媒質の屈折率η２、入射角度θとすると、段差深さｄ＝ｎ×λ÷（η２−η１）÷ｃｏｓθとなる。段差深さｄはｄ＝１×０．７８÷（１．５１−１）＝約１．５３μｍとした。ここで、ｎ＝１、波長λ２が０．７８μｍ、レンズ内の媒質であるＢＫ７の屈折率η２が１．５１、レンズ外の媒質である空気の屈折率η１が１、入射角度θが０°である。段差深さｄは、０．３μｍ以上２．０μｍ以下であり、精度良い段差深さｄと輪帯の形状が得られる。段差深さｄはブロック２１ｂであるＢＫ７の屈折率１．５１を考慮した波長λ２の１倍である。この場合、段差深さｄは波長λ１の１．２倍であり、自然数倍に近い。そのため、波長λ１のレーザ光に対して段差の影響がほとんど見られず、波長λ２のレーザ光に対しても段差の影響は小さい。したがって、波長λ１のレーザ光も波長λ２のレーザ光もスポット形状が良好である。

紙面下方のレーザ光源１より入射した波長λ１及び波長λ２のレーザ光は、ビームスプリッタ２３を透過し、紙面上方の光ディスク７に向けて出射される。光ディスク７で反射されたレーザ光は、ビームスプリッタ２３で反射され、非点収差生成素子２５を通過して受光器８に入射する。

非点収差生成素子２５は、プリズム２１の側面２４に形成されたフレネルレンズであり、ほとんど厚さが無視できる程度に通常のレンズよりも厚さが薄い。そのため、プリズム２１と受光器８との距離を小さくすることができる。

また、プリズム２１は内部にはビームスプリッタ２３が形成された斜面２２のみがある。そのため、プリズム２１の大きさは非点収差生成素子６がある場合よりも小さくすることができる。

また、レンズで非点収差生成素子２５を構成しているので、光路を折り曲げることなく構成できる。

図９において、プリズム３１は三角柱のブロック３１ａとブロック３１ｂとを斜面３２で貼り合わせた構成である。ブロック３１ａ及びブロック３１ｂは、ＢＫ７等の光学ガラス等で構成される。斜面３２にはビームスプリッタ３３が形成される。ビームスプリッタ３３は誘電体多層膜で構成される偏光分離膜である。ここまでのプリズム３１の構成はプリズム２１と同じである。

非点収差生成素子３６は光学基板３５の表面に形成され、光学基板３５がプリズム３１のブロック３１ｂの側面に接着される。非点収差生成素子３６はフレネルレンズである。光学基板３５はＢＫ７等の光学ガラス等で構成される。

紙面下方のレーザ光源１より入射した波長λ１及び波長λ２のレーザ光は、ビームスプリッタ３３を透過し、紙面上方の光ディスク７に向けて出射される。光ディスク７で反射されたレーザ光は、ビームスプリッタ３３で反射され、非点収差生成素子３６を通過して受光器８に入射する。

良品のプリズム３１と良品の非点収差生成素子３６を形成した光学基板３５を貼り合わせるため、プリズム２１よりも歩留良く作製することができる。

以上のように、本実施の形態２においても、非点収差生成素子２５、３６をフレネルレンズとすることで、非点収差生成素子２５、３６を薄くすることができ、光ピックアップ装置を小型化することができる。また、小型になってもフォーカス制御用の信号の感度を十分に確保することができる。さらに、その段差深さｄを波長λ１または波長λ２のいずれか一方のほぼ自然数倍とすることで、非点収差生成素子２５、３６を通過した自然数倍とした方のレーザ光の受光器８上におけるスポット１８は良好な形状とすることができる。

（実施の形態３）
本実施の形態３について、図面を参照しながら説明する。図１０は本実施の形態３の光ピックアップ装置の構成図、図１１は本実施の形態３の光ピックアップ装置の光学系の構成図である。本実施の形態３の光ピックアップ装置４０は、実施の形態１で説明した光ピックアップ装置の具体例である。レーザ光源１、ビームスプリッタ５及び非点収差生成素子６を有するプリズム２は実施の形態１と同じであるので、その説明を援用するとともに、その符号もそのまま使用する。また、プリズム２は実施の形態２や後述の実施の形態５のプリズムと置き換えても構わない。

光ピックアップ装置４０は基台４９に各種部品を配置して構成される。基台４９は光ピックアップ装置４０の骨組みである。基台４９は、Ｚｎ合金、Ｍｇ合金等の合金材料あるいは硬質樹脂材料で形成されるが、剛性を確保しやすい合金材料が望ましい。基台４９には各種部品を配置するための取付け部が所定の箇所に設けられている。

回折素子４１は第１回折格子及び第２回折格子を有する。第１回折格子は、ＤＶＤ用の波長λ１のレーザ光を回折して０次光、±１次光、・・・に分離し、ＣＤ用の波長λ２のレーザ光をそのまま通過させる。第２回折格子は、波長λ１のレーザ光をそのまま通過させ、波長λ２のレーザ光を回折して０次光、±１次光、・・・に分離する。回折されて分離された０次光、±１次光、・・・のうち、０次光及び±１次光がトラッキング制御に用いられる。０次光をメインビーム、±１次光をサイドビームまたはサブビームともいう。

回折光の０次光の光量は、レーザ光の波長λと回折格子の屈折率、深さ等により決まる。第１回折格子は波長λ２のレーザ光の回折光のうち０次光がほぼ１００％を占める回折格子深さを選定することにより実現できる。また、第２回折格子は波長λ１のレーザ光の回折光のうち０次光がほぼ１００％を占める回折格子深さを選定することにより実現できる。

また、回折素子は以下のような回折格子を有する構成でも構わない。すなわち、回折格子の凹凸を形成する凹凸部材とその凹凸を充填する充填部材とを有し、凹凸部材と充填部材の何れか一方に所定の波長域に光吸収を有する材料を含有させた回折格子である。光吸収を有する所定の波長域の近傍では材料の屈折率の波長依存性が大きくなる。そのため、凹凸部材と充填部材との屈折率差に波長依存性が現れる。凹凸部材と充填部材との屈折率差が０である波長の場合には、その波長のレーザ光はそのまま回折格子を通過する。しかし、凹凸部材と充填部材との屈折率差が０でない場合には、回折格子は通過するレーザ光を回折する。第１回折格子は、波長λ１において凹凸部材と充填部材との屈折率が異なり、波長λ２において両者の屈折率が等しい。第２回折格子は、波長λ１において両者の屈折率が等しく、波長λ２において両者の屈折率が異なる。

反射鏡４２は光路を折り曲げて光ピックアップ装置４０を小さくするためのものである。反射鏡４２は光学ガラスや光学プラスチック等で形成され、レーザ光が照射される面には偏光分離膜が形成されている。偏光分離膜は誘電体多層膜等である。偏光分離膜はＰ偏光のレーザ光の大半を反射し一部を透過させ、Ｓ偏光をほぼ全反射させるような性質を持たせた。

コリメートレンズ４３は、レーザ光源１から出射された波長λ１及び波長λ２のレーザ光を発散光から平行光に変換して光ディスク７に向けて出射するレンズである。また、光ディスク７で反射され対物レンズ４６を通ってきた平行光を集束光に変換してプリズム２に向けて出射するレンズでもある。コリメートレンズ４３は光学ガラスや光学プラスチック等で形成される。

１／４波長板４４は、レーザ光源１から出射されたＰ偏光である波長λ１及び波長λ２のレーザ光を円偏光に変換する。さらに光ディスク７で反射された円偏光のレーザ光をＰ偏光に直角なＳ偏光に変換する。

立ち上げプリズム４５は、それまで光ディスク７に対してほぼ平行であったレーザ光の光軸を光ディスク７に対してほぼ直角になるように立ち上げるためのプリズムである。立ち上げプリズム４５に入射したレーザ光は、立ち上げプリズム４５内部で複数回反射して、光ディスク７に対してほぼ直角に照射されるように出射される。立ち上げプリズム４５は立ち上げ鏡としても良い。

対物レンズ４６は２焦点レンズであり、光学ガラスまたは光学プラスチックで作製される。コリメートレンズ４３で略平行光にされたレーザ光は対物レンズ４６でそれぞれの波長に応じた光ディスク７の記録面に焦点を結ぶように集光される。なお、対物レンズ４６は集光レンズおよびフレネルレンズまたはホログラムレンズの組み合わせ、ＤＶＤ用集光レンズにＣＤ再生時に開口制限手段を設ける組み合わせ等を用い、光ディスク７の厚みおよび開口数の違いを吸収するものも使用することができる。

前光モニタ４７は受光した波長λ１及び波長λ２のレーザ光の光量に応じた電気信号に変換して出力する。出力された信号はレーザ光源１が出射するレーザ光の出力制御に用いられる。

図１２は本実施の形態３の受光器の構成図である。受光器４８はＡ〜Ｌ、ａ〜ｈの光検出部４８ａを有する。Ａ〜Ｌの光検出部４８ａにはＤＶＤ用の波長λ１のレーザ光が入射する。ａ〜ｈの光検出部４８ａにはＣＤ用の波長λ２のレーザ光が入射する。Ａ〜Ｄ、ａ〜ｄの光検出部４８ａにはメインビームが入射し、Ｅ〜Ｌ、ｅ〜ｈの光検出部４８ａにはサイドビームが入射する。図６のＡ〜Ｄの光検出部９に図１２のＡ〜Ｄの光検出部４８ａとａ〜ｄの光検出部４８ａとが対応する。

受光部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｌに入射し変換されたＤＶＤ用の電気信号をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｌとする。受光部ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈに入射し変換されたＣＤ用の電気信号をａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈとする。

ＤＶＤ用のフォーカスエラー信号ＦＥＳは、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ±Ｒ／ＲＷ：ＦＥＳ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）、ＤＶＤ−ＲＡＭ：ＦＥＳ＝｛（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）｝＋Ｋｔ×｛（Ｅ＋Ｉ＋Ｇ＋Ｋ）−（Ｈ＋Ｌ＋Ｆ＋Ｊ）｝である。ここでＫｔは動作設定に応じて定まる定数である。

ＣＤ用のフォーカスエラー信号ＦＥＳは、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ／ＲＯＭ：ＦＥＳ＝（ａ＋ｃ）−（ｂ＋ｄ）である。

ＤＶＤ用のトラッキングエラー信号ＴＥＳは、ＤＶＤ−ＲＯＭ：ＴＥＳ＝ｐｈ（Ａ，Ｄ）−ｐｈ（Ｂ，Ｃ）、ＤＶＤ±Ｒ／ＲＷ、−ＲＡＭ：ＴＥＳ＝｛（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）｝−Ｋｔ×｛（Ｅ＋Ｉ＋Ｆ＋Ｊ）−（Ｇ＋Ｋ＋Ｈ＋Ｌ）｝である。ここで、ｐｈ（Ｘ，Ｙ）は検出したＸ，Ｙの位相差を変換した電圧である。トラッキングエラー信号ＴＥＳはスポットのトラック位置ずれを示す信号である。

ＣＤ用のトラッキングエラー信号ＴＥＳは、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ／ＲＯＭ：ＴＥＳ＝｛（ａ＋ｂ）−（ｃ＋ｄ）｝−Ｋｔ×｛（ｅ＋ｆ）−（ｇ＋ｈ）｝、ＣＤ−ＲＯＭ：ＴＥＳ＝ｐｈ（ａ，ｄ）−ｐｈ（ｂ，ｃ）である。通常はより安定してトラッキング制御することができる前者の方法が用いられる。しかし例えば、ＣＤ−ＲＯＭのピットの高さが規格に入っていないような粗悪ディスクを再生するような場合、前者の方法ではトラッキングエラー信号ＴＥＳがうまく出力されない場合がある。そのような場合でも後者の方法ではトラッキングエラー信号ＴＥＳがうまく出力できるため、予備のトラッキング制御法として用いることができる。このようにトラッキング制御しきれない規格から外れているような粗悪ディスクを再生するような場合でもトラッキング制御することができるので、光ディスク装置としてより幅広い光ディスク７に対応することができる。

レーザ光源１、回折素子４１、プリズム２、受光器４８はレーザモジュール５０として結合ベースと呼ばれる部品に一体に固定され、レーザモジュール５０の結合ベースが基台４９に固定される。一旦レーザモジュール５０として組み立て、レーザモジュール５０を基台４９に固定する構成とすることにより、各部品の組み立て精度、その経時変化の安定性を高めることができる。プリズム２と受光器４８とはレーザモジュール５０の中で近接して配置される。また、反射鏡４２、コリメートレンズ４３、１／４波長板４４、立ち上げプリズム４５、前光モニタ４７は直接または取付け用の部品を介して基台４９に固定される。対物レンズ４６は対物レンズ駆動装置５１のレンズホルダに固定され、対物レンズ駆動装置５１が基台４９に固定される。レンズホルダは対物レンズ駆動装置５１本体にフォーカス方向、トラッキング方向に移動自在に支持されている。フォーカス制御用の信号またはトラッキング制御用の信号に応じて生成された光ディスク装置本体からの信号により対物レンズ駆動装置５１は対物レンズ４６をフォーカス方向またはトラッキング方向に移動させる。

カバー５２、５３は光ピックアップ装置４０として配置された各種部品を保護するために光ピックアップ装置４０本体に取り付けられる。図１０においてカバー５３はプリズム２等が見えるように取り外した状態なので、破線にて示した。

光路について説明する。レーザ光源１から出射された波長λ１及び波長λ２のレーザ光はＰ偏光であり、回折素子４１に入射する。波長λ１のレーザ光は、回折素子４１の第１回折格子でメインビームとサイドビームとに分離される。波長λ２のレーザ光は、回折素子４１の第２回折格子でメインビームとサイドビームとに分離される。それぞれメインビームとサイドビームとに分離された波長λ１及び波長λ２のレーザ光は、プリズム２に入射する。ビームスプリッタ５の偏光分離膜はＰ偏光であるレーザ光を透過するように構成されており、Ｐ偏光であるレーザ光はプリズム２のビームスプリッタ５をそのまま透過して反射鏡４２に入射する。レーザ光はＰ偏光であるために、反射鏡４２の偏光分離膜で大半は反射されて光ディスク７に向かうが、一部は透過して前光モニタ４７に入射する。前光モニタ４７に入射したレーザ光は、光量に応じた電気信号に変換されて、レーザ光源１から出射されるレーザ光の出力の制御に用いられる。

反射鏡４２の偏光分離膜で反射されたレーザ光は、コリメートレンズ４３に入射する。それまで発散光であったレーザ光は、コリメートレンズ４３で平行光に変換されて１／４波長板４４に入射する。それまでＰ偏光であったレーザ光は、１／４波長板４４で円偏光に変換されて立ち上げプリズム４５に入射する。立ち上げプリズム４５で光ディスク７に対してほぼ直角な方向に立ち上げられたレーザ光は対物レンズ４６に入射し、光ディスク７で集光するように対物レンズ４６で変換される。

光ディスク７で反射されたＤＶＤ用の波長λ１のレーザ光及びＣＤ用の波長λ２のレーザ光は対物レンズ４６でほぼ平行光に変換されて立ち上げプリズム４５に入射する。立ち上げプリズム４５で光ディスク７の面にほぼ平行な向きに変えられてレーザ光は１／４波長板４４に入射する。レーザ光は１／４波長板４４で円偏光からＳ偏光に変換されてコリメートレンズ４３に入射する。コリメートレンズ４３でレーザ光は集束光に変換されて反射鏡４２に入射する。Ｓ偏光であるレーザ光は反射鏡４２の偏光分離膜でほぼ全反射されてプリズム２に入射する。

ビームスプリッタ５の偏光分離膜はＳ偏光のレーザ光を反射するように構成されており、Ｓ偏光であるレーザ光はほぼ全反射されて非点収差生成素子６に入射する。非点収差生成素子６で非点収差を与えられて反射されたレーザ光は受光器４８の光検出部４８ａに入射する。光検出部４８ａは受光したレーザ光を光量に応じてフォーカス制御用の信号及びトラッキング制御用の信号に変換する。

光ピックアップ装置４０において、ビームスプリッタ５で分離されプリズム２の非点収差生成素子６で光軸を含んで直交する２つの断面で焦点距離を異ならせたレーザ光が生成される。一方の断面では焦点は受光器４８の前側、他方の断面では焦点は受光器４８の後側にある。さらにレーザ光は実質受光器８と同じ働きをする受光器４８の光検出部４８ａで受光される。そのため、フォーカス制御用の信号に必要な受光器４８上のレーザ光スポットは、実施の形態１で説明した場合と同じく良好な形状である。そのため、良好なフォーカス制御用の信号が得られる。また、非点収差生成素子６を薄くすることができ、プリズム２と受光器４８との距離を小さくできる。

また、光ピックアップ装置４０において、トラッキング制御用の信号は、回折素子４１で分離されて光ディスク７で反射されたレーザ光が受光器４８上の光検出部４８ａで受光されることで得られる。

なお、本実施の形態３において、ビームスプリッタ５はレーザ光源１から出射されたレーザ光をそのまま光ディスク７に向けて透過するようにした。しかし、レーザ光源１から出射されたレーザ光の一部を反射するようにして、前光モニタ４７をプリズム２の受光器４８とは逆側の側面部に配置しても構わない。その際、反射鏡４２の偏光分離膜は全反射膜とする。

以上のように、本実施の形態３において、非点収差生成素子６をフレネルレンズ状とすることで、非点収差生成素子６を薄くすることができ、光ピックアップ装置を小型化することができる。また、小型になってもフォーカス制御用の信号の感度を十分に確保することができる。さらに、その段差深さｄを波長λ１または波長λ２のいずれか一方のほぼ自然数倍とすることで、非点収差生成素子６を通過した自然数倍とした方のレーザ光の受光器４８上におけるスポット１８は良好な形状とすることができる。

（実施の形態４）
本実施の形態４について図面を参照しながら説明する。図１３は本実施の形態４の光ピックアップモジュールの構成図、図１４は本実施の形態４の光ディスク装置の構成図である。

図１３において、光ディスク７を回転駆動する回転駆動部及び光ピックアップ装置４０を回転駆動部に対して近づけたり離したりする移動部を備える光ディスク装置７０の駆動機構を光ピックアップモジュール６０という。ベース６１は光ピックアップモジュール６０の骨組みを成すもので、光ピックアップモジュール６０はベース６１に直接または間接に各構成部品が配置されて構成される。

回転駆動部は光ディスク７を載置するターンテーブル６２ａを有するスピンドルモータ６２を備えている。スピンドルモータ６２はベース６１に固定される。スピンドルモータ６２は光ディスク７を回転させる回転駆動力を生成する。

移動部はフィードモータ６３、スクリューシャフト６４、ガイド軸６５、６６を備えている。フィードモータ６３はベース６１に固定される。フィードモータ６３は光ピックアップ装置４０が光ディスク７の内周と外周の間を移動するために必要な回転駆動力を生成する。フィードモータ６３としてステッピングモータ、ＤＣモータなどが使用される。スクリューシャフト６４はらせん状に溝が掘られており、直接または数段のギアを介してフィードモータ６３に接続される。本実施の形態４ではギアを介してフィードモータ６３と接続される。ガイド軸６５、６６はそれぞれ両端で保持部材を介してベース６１に固定される。ガイド軸６５、６６は光ピックアップ装置４０を移動自在に支持する。光ピックアップ装置４０はスクリューシャフト６４の溝と噛み合うガイド歯を有するラック６７を備える。ラック６７がスクリューシャフト６４に伝達されたフィードモータ６３の回転駆動力を直線駆動力に変換するために光ピックアップ装置４０は光ディスク７の内周と外周の間を移動することができる。

なお、回転駆動部は光ディスク７を所定の回転数で回転させることができる構成であれば、本実施の形態４で説明した構成に限るものではない。また移動部は光ピックアップ装置４０を光ディスク７の内周と外周の間の所定の位置に移動させることができる構成であれば、本実施の形態４で説明した構成に限るものではない。

光ピックアップ装置４０は図１０の構成にカバー５３を取り付けたものである。光ピックアップ装置４０において、非点収差生成素子６をビームスプリッタ５と受光器４８との間に配置した。非点収差生成素子６はレーザ光の光軸を含んで直交する２つの断面の一方における焦点位置を受光器４８の前側とし、他方における焦点位置を受光器４８の後側として、フォーカス制御に用いられる波長λ１及び波長λ２のレーザ光を生成する。非点収差生成素子６はフレネルレンズ状の光学素子であり、その段差深さｄは波長λ１または波長λ２の何れか一方のほぼ自然数倍である。そのため、非点収差生成素子６を薄くすることができ、光ピックアップ装置４０は小型である。また、小型になってもフォーカス制御用の信号の感度を十分に確保することができる。さらに段差深さｄをその波長のほぼ自然数倍とした方のレーザ光の受光器４８上のスポット形状を良好にすることができる。そのため、光ピックアップ装置４０は小型で良好なフォーカス制御を実現できる。光ピックアップ装置４０の対物レンズ４６から出射されるレーザ光が光ディスク７に対し直角に入射するように、保持部材を構成する調整機構でガイド軸６５、６６の傾きを調整する。

ＦＰＣ６８は光ピックアップ装置４０と光ディスク装置７０の本体とを電気的に接続する。ＦＰＣ６８は光ディスク装置７０の本体側から光ピックアップ装置４０に対し、電力を供給し、電気信号を送るための導電線であるとともに、光ピックアップ装置４０から光ディスク装置７０の本体側へ電気信号を送るための導電線でもある。

カバー６９は開口を有し、光ピックアップ装置４０の対物レンズ４６及びスピンドルモータ６２のターンテーブル６２ａを露出させる。さらに本実施の形態４の場合、フィードモータ６３、ガイド軸６６の部分も露出させて、カバー６９の厚さの分だけ光ピックアップモジュール６０の厚さが薄くなるようにしている。

図１４において、筐体７１は上部筐体７１ａと下部筐体７１ｂを組み合わせてネジなどを用いて互いに固定して構成されている。トレイ７２は筐体７１に出没自在に設けられている。トレイ７２は光ピックアップモジュール６０を下面側から配置する。トレイ７２は開口を有し、対物レンズ４６及びスピンドルモータ６２のターンテーブル６２ａ、カバー６９の少なくとも一部を露出させる。ベゼル７３はトレイ７２の前端面に設けられて、トレイ７２が筐体７１内に収納された時にトレイ７２の出没口を塞ぐように構成されている。ベゼル７３にはイジェクトスイッチ７４が設けられ、イジェクトスイッチ７４を押すことで、筐体７１とトレイ７２との係合が解除され、トレイ７２は筐体７１に対し出没が可能な状態となる。レール７５はそれぞれトレイ７２の両側部及び筐体７１の双方に摺動自在に取り付けられる。筐体７１内部やトレイ７２内部には図示していない回路基板があり、信号処理系のＩＣや電源回路などが搭載されている。外部コネクタ７６はコンピュータ等の電子機器に設けられた電源／信号ラインと接続される。そして、外部コネクタ７６を介して光ディスク装置７０内に電力を供給したり、あるいは外部からの電気信号を光ディスク装置７０内に導いたり、あるいは光ディスク装置７０で生成された電気信号を電子機器などに送出する。

光ピックアップ装置４０のフォーカス制御とトラッキング制御の流れを説明する。図１５は本実施の形態４の光ピックアップ装置の制御の流れを示す図である。レーザ光源１から出射されたＤＶＤ用の波長λ１のレーザ光及びＣＤ用の波長λ２のレーザ光は、回折素子４１でそれぞれトラッキング制御に用いられる光に分離され、光ディスク７に入射する。光ディスク７で反射されたレーザ光はプリズム２のビームスプリッタ５で分離され、非点収差生成素子６で光軸を含んで直交する２つの断面で焦点距離が異なる光とされて受光器４８に入射する。受光器４８に入射したレーザ光はＤＶＤ用フォーカス制御用、ＣＤ用フォーカス制御用、ＤＶＤ用トラッキング制御用、ＣＤ用トラッキング制御用の電気信号に変換され、光ディスク装置７０本体の前記図示していない回路基板にあるアナログ信号処理部７０ａに送られる。

アナログ信号処理部７０ａは入力された信号に演算・帯域処理を行い、サーボ処理部７０ｂに出力する。サーボ処理部７０ｂはアナログ信号処理部７０ａからの信号を基にフォーカスエラー信号ＦＥＳ及びトラッキングエラー信号ＴＥＳを生成してモータ駆動部７０ｃに出力する。モータ駆動部７０ｃは入力されたフォーカスエラー信号ＦＥＳ及びトラッキングエラー信号ＴＥＳを基に対物レンズ４６を搭載する対物レンズ駆動装置５１を駆動する電流を生成する。これにより光ディスク７に集光した光束の焦点のずれ及びトラックに対するずれが極小になるように制御される。

また、コントローラ７０ｄにはアナログ信号処理部７０ａ、サーボ処理部７０ｂ、モータ駆動部７０ｃの各部から送られる信号が入力される。コントローラ７０ｄはこれらの信号の演算処理等を行い、この演算処理の結果（信号）を各部に送出し、各部にて駆動、処理を実行させることで各部の制御を行う。

以上のように、本実施の形態４の光ディスク装置７０は実施の形態３の光ピックアップ装置４０を備えている。そのため、小型で良好なフォーカス制御を実現できる光ディスク装置７０とすることができる。

（実施の形態５）
本実施の形態５について図面を参照しながら説明する。図１６は本実施の形態５のプリズムの構成と非点収差生成素子の拡大構成図、図１７は本実施の形態５の別の例のプリズムの構成と非点収差生成素子の拡大構成図である。本実施の形態５におけるレーザ光源、光ディスク、受光器は実施の形態１と同じであるので、その説明を援用するとともに符号もそのまま使用する。

図１６において、プリズム８１は、非点収差生成素子８３を内部に形成している。また、プリズム８１のビームスプリッタ５はプリズム２のビームスプリッタ５と同じものであり、その説明を援用する。非点収差生成素子８３は、フレネルレンズ状の反射鏡であり、その段差深さｄは波長λ１または波長λ２のいずれか一方のほぼ自然数倍である。第１ブロック８４と第２ブロック８５とがプリズム８１の斜面８２で貼り合わされる。第１ブロック８４及び第２ブロック８５は、ＢＫ７等の光学ガラス等で構成され、第１ブロック８４を光ディスク７で反射された波長λ１のレーザ光及び波長λ２のレーザ光が透過する。第１樹脂８７はリソグラフィ用の感光性樹脂であり、フォトレジスト、感光性ポリイミド等である。第１樹脂８７が非点収差生成素子８３のフレネルレンズ状の反射面形状を生成する。反射膜８６は金属膜や誘電体多層膜であり、第１樹脂８７の表面形状に沿って配置される。さらに、反射膜８６表面に吸収膜（図示せず）が形成される。吸収膜は誘電体多層膜である。第２樹脂８８は、第１ブロック８４と第２ブロック８５とを貼り合わせる接着剤であり、紫外線硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、嫌気性接着剤等が用いられる。

非点収差生成素子８３の作製方法は以下の通りである。あらかじめ、所定形状に露光できるグレースケールのマスクを用意しておく。まず、第１樹脂８７を板状の第１ブロック８４の表面に塗布し硬化する。次に、輪帯、段差の所定の凹凸パターンを形成することができるグレースケールのマスクを介して紫外線照射・露光して現像することにより、所定形状の凹凸パターンを第１樹脂８７に残す。この所定形状の凹凸パターンがフレネルレンズ状の反射面形状となる。非点収差生成素子６の場合は、さらにエッチングをして、第１ブロック８４の表面に所定形状の凹凸パターンを形成するが、非点収差生成素子８３の場合は、このようなエッチングは行わない。

次に、第１ブロック８４上の第１樹脂８７で生成された所定形状の凹凸パターンの表面に反射膜８６を形成する。さらに、その表面に吸収膜を形成する。最後に、第１ブロック８４と第２ブロック８５とを第２樹脂８８で接着する。その後、プリズム２と同様の工程を経てプリズム８１が作製される。

このように、第１樹脂８７にリソグラフィ用の感光性樹脂を用いることで、マスクを介して露光、現像するリソグラフィ技術を用いることができる。そのため、非常に精度が良い反射面形状とすることができる。さらにグレースケールのマスクを介して露光、現像して残った第１樹脂８７の表面形状を直接非点収差生成素子８３の反射面形状とすることで、非点収差生成素子８３のフレネルレンズ状の反射面形状をプリズム８１内部の密閉された第１樹脂８７で生成した。そのため、さらに第１樹脂８７とともに第１ブロック８４をエッチングして第１ブロック８４に形成した反射面形状よりも、グレースケールのマスクの形状に１ステップ近い分だけ、精度が良い反射面形状が得られる。また、エッチングをして第１ブロック８４に反射面形状を形成する工程を省くことになるため、非点収差生成素子８３を安価に作製することができる。また、グレースケールのマスクは、露光に用いる波長の光に対する透過率が輪帯に相当する部分については場所によって連続的に変化しているマスクである。そのため、複数回の露光を繰り返さなくてもほぼ連続した輪帯の形状を得ることができる。また、露光を１回で済ますことができるので、設計した形状に非常に近い形状のフレネルレンズ状の光学素子の表面形状を得ることができる。

また、波長λ１のレーザ光及び波長λ２のレーザ光は、第１ブロック８４、リソグラフィ用の感光性樹脂である第１樹脂８７を通過し、反射膜８６で反射して、再び第１樹脂８７、第１ブロック８４を通過する。第１樹脂８７を介すると、第１ブロック８４と第１樹脂８７とのわずかな屈折率の違いやごく微小な気泡の影響により、レーザ光の品質に好ましくない影響を及ぼす可能性がある。そのため、第１ブロック８４と第１樹脂８７の屈折率を波長λ１及び波長λ２においてほぼ等しくして、波長λ１のレーザ光及び波長λ２のレーザ光が第１ブロック８４と第１樹脂８７との境界で反射することなく、ほぼ全光量が透過するようにする。したがって、受光器８に入射する第１ブロック８４と第１樹脂８７との境界で反射した光はほとんどないので、良好な記録や再生の特性が得られる。また、第１樹脂８７がごく微小な気泡を含有しないように第１樹脂８７の脱気を十分に行うことが望ましい。

また、非点収差生成素子８１のフレネルレンズ状の反射面形状の段差深さｄは、数μｍ以下であり、実際には１μｍ以下である場合が多い。そのため、他のものと接触しただけで変形し形状がつぶれてしまう。たとえば、第１ブロック８４と第２ブロック８５とを接着する際に強く押しつけ過ぎて反射面が第２ブロック８５に接触してしまうと、それが変形の原因になってしまう。特に第１樹脂８７はガラスよりも軟らかいために顕著である。したがって、波長λ１及び波長λ２のレーザ光を反射させる領域に対応する領域８７ａの感光性樹脂の表面を周辺の領域８７ｂの表面よりも高さｈだけ低くすることで、そのような接触を抑制することができる。そのため、第１樹脂８７で生成された反射面形状が、つぶれることなくそのまま非点収差生成素子８１の反射面形状となる。

また、リソグラフィ用の感光性樹脂は必ずしも水分に対して強くはない。たとえば、水分が浸入すると光学特性が変化して屈折率が変化したり、第１ブロック８４や第２ブロック８５との密着性が弱まって剥離しやすくなったりして、信頼性が低下する。本実施の形態５において、図１６に示すように、リソグラフィ用の感光性樹脂である第１樹脂８７をプリズム８１の外部に対して露出しないように配置して、さらに反射膜８６で第１樹脂８７を覆うようにした。したがって、外部から第１樹脂８７に直接水分が浸入することを防ぐことができる。特に反射膜８６は水分を遮断することができるので、第１樹脂８７をさらに反射膜８６で覆うことによって第１樹脂８７に対する水分の浸入をより防ぐことができる。そのため第１樹脂８７の高い信頼性を維持することができる。

図１７において、プリズム９１はプリズム８３と同様に非点収差生成素子９３を内部に形成している。また、プリズム９１のビームスプリッタ５はプリズム２のビームスプリッタ５と同じものであり、その説明を援用する。非点収差生成素子９３は、フレネルレンズ状の反射鏡であり、その段差深さｄは波長λ１または波長λ２のいずれか一方のほぼ自然数倍である。第１ブロック９４と第２ブロック９５とがプリズム９１の斜面９２で貼り合わされる。第１ブロック９４及び第２ブロック９５は、ＢＫ７等の光学ガラス等で構成され、第１ブロック９４を光ディスク７で反射された波長λ１のレーザ光及び波長λ２のレーザ光が透過する。第２樹脂９８はリソグラフィ用の感光性樹脂であり、フォトレジスト、感光性ポリイミド等である。第２樹脂９８が非点収差生成素子９３のフレネルレンズ状の反射面形状を生成する。第２樹脂９８の表面に吸収膜（図示せず）が形成される。吸収膜は誘電体多層膜である。さらに、反射膜９６が第２樹脂９８の表面形状に沿って吸収膜の表面に配置される。反射膜９６は金属膜や誘電体多層膜である。第１樹脂９７は、第１ブロック９４と第２ブロック９５とを貼り合わせる接着剤であり、紫外線硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、嫌気性接着剤等が用いられる。

非点収差生成素子９３の作製方法は非点収差生成素子８３の作製方法と同様であり、以下の通りである。まず、第２樹脂９８を板状の第２ブロック９５の表面に塗布し硬化する。次に、輪帯、段差の所定の凹凸パターンを形成することができるグレースケールのマスクを介して紫外線照射・露光して現像することにより、所定形状の凹凸パターンを第２樹脂９８に残す。この所定形状の凹凸パターンがフレネルレンズ状の反射面形状となる。次に、第２ブロック９５上の第２樹脂９８で生成された所定形状の凹凸パターンの表面に吸収膜を形成する。さらに、その表面に反射膜９６を形成する。最後に、第１ブロック９４と第２ブロック９５とを第１樹脂９７で接着する。その後、プリズム２と同様の工程を経てプリズム９１が作製される。

このように、第２樹脂９８にリソグラフィ用の感光性樹脂を用いることで、マスクを介して露光、現像するリソグラフィ技術を用いることができる。そのため、非常に精度が良い反射面形状とすることができる。さらにグレースケールのマスクを介して露光、現像して残った第２樹脂９８の表面形状を直接非点収差生成素子９３の反射面形状とすることで、非点収差生成素子９３のフレネルレンズ状の反射面形状をプリズム９１内部の密閉された第２樹脂９８で生成した。そのため、さらに第２樹脂９８とともに第２ブロック９５をエッチングして第２ブロック９５に形成した反射面形状よりも、グレースケールのマスクの形状に１ステップ近い分だけ、精度が良い反射面形状が得られる。また、エッチングをして第２ブロック９５に反射面形状を形成する工程を省くことになるため、非点収差生成素子９３を安価に作製することができる。また、グレースケールのマスクは、露光に用いる波長の光に対する透過率が輪帯に相当する部分については場所によって連続的に変化しているマスクである。そのため、複数回の露光を繰り返さなくてもほぼ連続した輪帯の形状を得ることができる。また、露光を１回で済ますことができるので、設計した形状に非常に近い形状のフレネルレンズ状の光学素子の表面形状を得ることができる。

また、波長λ１のレーザ光及び波長λ２のレーザ光は、第１ブロック９４、接着剤である第１樹脂９７を通過し、反射膜８６で反射して、再び第１樹脂９７、第１ブロック９４を通過する。ここで、第１ブロック９４と第１樹脂９７の屈折率を波長λ１及び波長λ２においてほぼ等しくすることで、波長λ１のレーザ光及び波長λ２のレーザ光は第１ブロック９４と第１樹脂９７との境界で反射することなく、ほぼ全光量が透過する。したがって、受光器８に入射する第１ブロック９４と第１樹脂９７との境界で反射した光はほとんどないので、良好な記録や再生の特性が得られる。また、第１樹脂９７がごく微小な気泡を含有しないように第１樹脂９７の脱気を十分に行うことが望ましい。また、第１樹脂９７を塗布する際に、反射膜９６と第１樹脂９７との間に微小な気泡を含有しないようにすることが望ましい。

また、非点収差生成素子９３のフレネルレンズ状の反射面形状は、非点収差生成素子８１の反射面形状と同様に、他のものと接触しただけで変形し形状がつぶれてしまう。たとえば、第１ブロック９４と第２ブロック９５とを接着する際に強く押しつけ過ぎて反射面が第１ブロック９４に接触してしまうと、それが変形の原因になってしまう。特に第２樹脂９８はガラスよりも軟らかいために顕著である。したがって、波長λ１及び波長λ２のレーザ光を反射させる領域に対応する領域９８ａの感光性樹脂の表面を周辺の領域９８ｂの表面よりも高さｈだけ低くすることで、そのような接触を抑制することができる。そのため、第２樹脂９８で生成された反射面形状が、つぶれることなくそのまま非点収差生成素子９３の反射面形状となる。

また、図１７に示すように、リソグラフィ用の感光性樹脂である第２樹脂９８をプリズム９１の外部に対して露出しないように配置して、さらに反射膜９６で第２樹脂９８を覆うようにした。したがって、外部から第２樹脂９８に直接水分が浸入することを防ぐことができる。特に反射膜９６は水分を遮断することができるので、第２樹脂９８をさらに反射膜９６で覆うことによって第２樹脂９８に対する水分の浸入をより防ぐことができる。そのため第２樹脂９８の高い信頼性を維持することができる。

以上のように、本実施の形態５の光ピックアップ装置は、非点収差生成素子８３、９３をフレネルレンズ状とすることで、非点収差生成素子８３、９３を薄くすることができ、光ピックアップ装置を小型化することができる。また、小型になってもフォーカス制御用の信号の感度を十分に確保することができる。さらに、その段差深さを波長λ１または波長λ２のいずれか一方のほぼ自然数倍とすることで、非点収差生成素子８３、９３を通過した自然数倍とした方のレーザ光の受光器８上におけるスポットは良好な形状とすることができる。そして、非点収差生成素子８３、９３のフレネルレンズ状の反射面形状をプリズム８１、９１内部の密閉された樹脂で生成するということは、マスクを介して露光、現像して残った樹脂の表面形状を直接非点収差生成素子８３、９３の反射面形状とするということである。そのため、さらに樹脂とともにブロックをエッチングしてブロックに形成した反射面形状よりも、マスクの形状に１ステップ近い分だけ、精度が良い反射面形状が得られる。また、エッチングをしてブロックに反射面形状を形成する工程を省くことになるため、非点収差生成素子８３、９３を安価に作製することができる。

以上のように、本発明の光ピックアップ装置及び光ディスク装置は、小型でしかも良好なフォーカス制御を実現できる。そのため、小型のパーソナルコンピュータ、ノートブック型コンピュータ等の電子機器に好んで搭載される。

（ａ）本実施の形態１の光ピックアップ装置の光学系の主要部分の説明図、（ｂ）図１（ａ）の非点収差生成素子部分の拡大図 本実施の形態１のプリズムの構成図 フレネルレンズの説明図 （ａ）非点収差生成素子の働きと受光器を示す図、（ｂ）光ディスクが近い場合のスポットの状態を示す図、（ｃ）光ディスクが遠い場合のスポットの状態を示す図 （ａ）本実施の形態１の斜面の法線方向から見た非点収差生成素子の図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図、（ｃ）Ｂ−Ｂ断面図 本実施の形態１の受光器の構成図 （ａ）本実施の形態１の非点収差生成素子の輪帯と段差の配列の他の例を示す図、（ｂ）Ｃ−Ｃ断面図 本実施の形態２のプリズムの構成図 本実施の形態２のプリズムの別の例の構成図 本実施の形態３の光ピックアップ装置の構成図 本実施の形態３の光ピックアップ装置の光学系の構成図 本実施の形態３の受光器の構成図 本実施の形態４の光ピックアップモジュールの構成図 本実施の形態４の光ディスク装置の構成図 本実施の形態４の光ピックアップ装置の制御の流れを示す図 本実施の形態５のプリズムの構成と非点収差生成素子の拡大構成図 本実施の形態５の別の例のプリズムの構成と非点収差生成素子の拡大構成図 従来の光ピックアップ装置の光学系における主要部分の構成図 （ａ）従来の検出レンズの説明図、（ｂ）光ディスクが近い場合のスポットの状態を示す図、（ｃ）光ディスクが遠い場合のスポットの状態を示す図

符号の説明

１ レーザ光源
２ プリズム
２ａ、２ｂ、２ｃ ブロック
２ｄ 反射膜
３、４ 斜面
５ ビームスプリッタ
６ 非点収差生成素子
６ａ 輪帯
６ｂ 段差
７ 光ディスク
８ 受光器
９ 光検出部
１０ レンズ
１１ フレネルレンズ
１１ａ 輪帯
１１ｂ 段差
１２ 非点収差生成素子
１３ 光軸
１４、１５ 断面
１６、１７ 焦点
１８ スポット
１９ 受光器
２０ 光検出部
２１、３１ プリズム
２１ａ、２１ｂ、３１ａ、３１ｂ ブロック
２２、３２ 斜面
２３、３３ ビームスプリッタ
２４、３４ 側面
２５、３６ 非点収差生成素子
３５ 光学基板
４０ 光ピックアップ装置
４１ 回折素子
４２ 反射鏡
４３ コリメートレンズ
４４ １／４波長板
４５ 立ち上げプリズム
４６ 対物レンズ
４７ 前光モニタ
４８ 受光器
４８ａ 光検出部
４９ 基台
５０ レーザモジュール
５１ 対物レンズ駆動装置
５２、５３ カバー
６０ 光ピックアップモジュール
６１ ベース
６２ スピンドルモータ
６２ａ ターンテーブル
６３ フィードモータ
６４ スクリューシャフト
６５、６６ ガイド軸
６７ ラック
６８ ＦＰＣ
６９ カバー
７０ 光ディスク装置
７０ａ アナログ信号処理部
７０ｂ サーボ処理部
７０ｃ モータ駆動部
７０ｄ コントローラ
７１ 筐体
７１ａ 上部筐体
７１ｂ 下部筐体
７２ トレイ
７３ ベゼル
７４ イジェクトスイッチ
７５ レール
７６ 外部コネクタ
８１、９１ プリズム
８２、９２ 斜面
８３、９３ 非点収差生成素子
８４、９４ 第１ブロック
８５、９５ 第２ブロック
８６、９６ 反射膜
８７、９７ 第１樹脂
８７ａ、８７ｂ 領域
８８、９８ 第２樹脂
９８ａ、９８ｂ 領域

Claims (2)

1. 光ディスクに向けて波長λ１のレーザ光及び前記波長λ１よりも長い波長λ２のレーザ光を出射するレーザ光源と、
   前記光ディスクで反射された前記波長λ１及び波長λ２のレーザ光を受光する受光器と、
   前記レーザ光源と前記受光素子との間の光路上に位置し、前記波長λ１及び波長λ２のレーザ光を透過する第１ブロックと前記第１ブロックに対向する第２ブロックとから構成されたプリズムと、
   前記光ディスクで反射された前記波長λ１及び波長λ２のレーザ光を前記受光器に向かわせるビームスプリッタと、
   前記ビームスプリッタと前記受光器との間に設けられ、前記レーザ光の光軸を含んで直交する２つの断面の一方における焦点位置を前記受光器の前側とし、他方における焦点位置を前記受光器の後側として、フォーカス制御に用いられる前記波長λ１及び波長λ２のレーザ光を生成する非点収差生成素子と、を備え、
   前記非点収差生成素子は、フレネルレンズ状の光学素子であり、その段差深さは前記波長λ１または前記波長λ２のいずれか一方のほぼ自然数倍であり、
   前記プリズムは前記第１ブロックと前記第２ブロックとを接着する接着層を有し、前記非点収差生成素子は前記接着層の中に位置し、
   前記非点収差生成素子は、前記レーザ光を反射させる反射領域と前記反射領域の周辺に位置する周辺領域とから構成されると共に前記第１ブロックに形成され、
   前記反射領域の前記第２ブロックに向かう面の高さは前記周辺領域の前記第２ブロックに向かう面の高さよりも低いことを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 光ディスクに向けて波長λ１のレーザ光及び前記波長λ１よりも長い波長λ２のレーザ光を出射するレーザ光源と、
   前記光ディスクで反射された前記波長λ１及び波長λ２のレーザ光を受光する受光器と、
   前記レーザ光源と前記受光素子との間の光路上に位置し、前記波長λ１及び波長λ２のレーザ光を透過する第１ブロックと前記第１ブロックに対向する第２ブロックとから構成されたプリズムと、
   前記光ディスクで反射された前記波長λ１及び波長λ２のレーザ光を前記受光器に向かわせるビームスプリッタと、
   前記ビームスプリッタと前記受光器との間に設けられ、前記レーザ光の光軸を含んで直交する２つの断面の一方における焦点位置を前記受光器の前側とし、他方における焦点位置を前記受光器の後側として、フォーカス制御に用いられる前記波長λ１及び波長λ２のレーザ光を生成する非点収差生成素子と、を備え、
   前記非点収差生成素子は、フレネルレンズ状の光学素子であり、その段差深さは前記波長λ１または前記波長λ２のいずれか一方のほぼ自然数倍であり、
   前記プリズムは前記第１ブロックと前記第２ブロックとを接着する接着層を有し、前記非点収差生成素子は前記接着層の中に位置し、
   前記非点収差生成素子は、前記レーザ光を反射させる反射領域と前記反射領域の周辺に位置する周辺領域とから構成されると共に前記第２ブロックに形成され、
   前記反射領域の前記第１ブロックに向かう面の高さは前記周辺領域の前記第１ブロックに向かう面の高さよりも低いことを特徴とする光ピックアップ装置。

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