JPWO2005101393A1 - 光ピックアップ装置用の対物光学系、光ピックアップ装置、光情報記録媒体のドライブ装置、集光レンズ、及び光路合成素子 - Google Patents

Abstract

対物レンズＯＢＪが物体側から順に配置された負の近軸パワーＰ１（ｍｍ−１）を有する第１レンズ群Ｌ１と、第１レンズ群Ｌ１から射出された光束を光情報記録媒体の情報記録面上に集光させるための正の近軸パワーＰ２（ｍｍ−１）を有する第２レンズ群とから構成され、以下の（１）式を満たす。０．０３＜｜Ｐ１／Ｐ２｜＜０．３０ （１）パワー配分｜Ｐ１／Ｐ２｜が（１）式の下限より大きいと、小径化した場合でも十分な作動距離を確保でき、（１）式の上限より小さいと、各レンズ群の近軸パワーの絶対値が大きくなり過ぎないので各レンズ群の製造誤差感度を低減でき、製造し易く、また、第２レンズ群の有効径が大きくなり過ぎないので光ピックアップ装置をコンパクト化できるとともに、対物レンズ系の重量を小さくできる。

Description

本発明は、異なる種類の光情報記録媒体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用の対物光学系、光ピックアップ装置、光情報記録媒体のドライブ装置、及び集光レンズに関する。

近年、光ピックアップ装置において、光ディスクに記録された情報の再生や、光ディスクへの情報の記録のための光源として使用されるレーザ光源の短波長化が進み、例えば、青紫色半導体レーザや、第２高調波を利用して赤外半導体レーザの波長変換を行う青色ＳＨＧレーザ等、波長４００〜４２０ｎｍのレーザ光源が実用化されつつある。これら青紫色レーザ光源を使用すると、ＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）と同じ開口数（ＮＡ）の対物レンズを使用する場合で、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１５〜２０ＧＢの情報の記録が可能となり、対物レンズのＮＡを０．８５にまで高めた場合には、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、２３〜２５ＧＢの情報の記録が可能となる。以下、本明細書では、青紫色レーザ光源を使用する光ディスク及び光磁気ディスクを総称して「高密度光ディスク」という。尚、ＮＡ０．８５の対物レンズを使用する高密度光ディスクでは、光ディスクの傾き（スキュー）に起因して発生するコマ収差が増大するため、ＤＶＤにおける場合よりも保護層を薄く設計し（ＤＶＤの０．６ｍｍに対して、０．１ｍｍ）、スキューによるコマ収差量を低減しているものがある。
特開平１０−１２３４１０号公報 特開２００１−２３６６８０号公報

まず、第１の課題として、例えばノート型パソコン用途等においては、高密度光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置の小型化の要求がある。この場合、光ピックアップ装置の小型化のためには、小径の対物レンズを用いることが好ましい。しかるに、高密度記録及び／又は再生のために高ＮＡ化に対応した対物レンズが、特許文献１に開示されているが、この対物レンズは正の近軸パワーを有する２つのレンズを組合せているため、光ディスク側光学面の光線通過高さが低くなり、もともと小さくなりがちな高ＮＡ対物レンズの作動距離が更に小さくなってしまい、小径の対物レンズには不向きである。

次に第２の課題を説明する。一般的には高密度光ディスクに対して適切に情報の記録／再生ができると言うだけでは、光ディスクプレーヤ／レコーダの製品としての価値は十分なものとはいえない。現在において、多種多様な情報を記録したＤＶＤやＣＤ（コンパクトディスク）が販売されている現実をふまえると、高密度光ディスクに対して情報の記録／再生ができるだけでは足らず、例えばユーザが所有しているＤＶＤやＣＤに対しても同様に適切に情報の記録／再生ができるようにすることが、高密度光ディスク用の光ディスクプレーヤ／レコーダとしての商品価値を高めることに通じるのである。このような背景から、高密度光ディスク用の光ディスクプレーヤ／レコーダに搭載される光ピックアップ装置は、高密度光ディスクとＤＶＤ、更にはＣＤとの何れに対しても互換性を維持しながら適切に情報を記録／再生できる性能を有することが望まれる。

高密度光ディスクとＤＶＤ、更にはＣＤとの何れに対しても互換性を維持しながら適切に情報を記録／再生できるようにする方法として、高密度光ディスク用の光学系とＤＶＤやＣＤ用の光学系とを情報を記録／再生する光ディスクの記録密度に応じて選択的に切り替える方法が考えられるが、複数の光学系が必要となるので、小型化に不利であり、またコストが増大する。

これに対し、高密度光ディスク用の発光部、ＤＶＤ用の発光部、更にはＣＤ用の発光部の３つをまとめて一体化した光源ユニットを用いれば、集光光学系を共通に用いることができ、光ピックアップ装置の小型化や低コスト化を図れるという利点がある。しかしながら、複数光源を一体化させた光源ユニットを使用する場合、少なくとも一つの発光点は、集光光学系の光軸からずれてしまい、像高が生じる。そこで、このような像高を解消するために、プリズムや回折素子を利用した様々な方法が提案されている。たとえば２つの異なった波長の発光部を備えた光源ユニットについては、一方の発光部の光軸を基準として、他方の発光部の光軸をそれにあわせる方法がある。しかし、光路中に存在するカップリングレンズ（コリメートレンズを含む）に対して、共通の光源ユニットから波長の異なった光束が出射される場合、波長によって焦点距離が変動してしまい、対物光学素子に入射する光束の倍率が変動してしまうという問題がある。またビーム整形素子に対して、共通の発光ユニットから波長の異なった光束が出射される場合、非点収差が発生するという問題もある。このような場合、カップリングレンズ、ビーム整形素子、あるいは光源ユニットそのものを光軸方向に進退させて調整することも考えられるが、駆動機構を設けることによるコストアップと設置スペースの増大（大型化）を招いてしまう。このような駆動方式のかわりに、回折面などの波長選択性のある光学機能面によって対応することも考えられるが、回折効率を高く維持することが困難なため、光量の低下を招いてしまうという問題がある（特許文献２参照）。

更に第３の課題について説明する。高密度な情報の記録及び／又は再生に対応するために、像側開口数ＮＡが０．８５とされた単レンズ構成の対物レンズにおける製造上の最も注意すべき点の１つは、光学面同士の光軸方向のシフト誤差（以下、面シフト誤差）によりコマ収差の発生が大きくなることである。これは、高ＮＡ化に伴い対物レンズの光源側光学面の有効径最周辺での非球面の傾斜角（非球面の法線と光軸とのなす角）が大きくなることに起因するものである。また、高ＮＡの対物レンズの設計においては、上述の面シフト誤差のほかに、作動距離の問題も十分に考慮しなくてはならない。ここで、非球面の傾斜角は、屈折率を大きくしていくことで緩和される傾向があるが、あまり屈折率が大きくなりすぎるとレンズ形状が、光源側に凸のメニスカス形状になるため、光ディスク側光学面において、面頂点よりも有効径周辺部のほうが光ディスク側に張り出す形状となり、作動距離が短くなるという問題がある。更に、屈折率を大きくしていくと、非球面の傾斜角は緩和されるものの、レンズ形状がメニスカス形状になることで面シフト誤差によるコマ収差の低減の効果が得られなくなる。従って、高ＮＡの対物レンズを設計する際には、レンズ形状がメニスカス形状にならない範囲で、最適な屈折率の材料を選択することとで、面シフト誤差によるコマ収差の発生を抑制するとともに、作動距離を十分確保する必要がある。この最適な屈折率の条件は、光軸上のレンズ厚さや倍率等の設計条件によっても変わるが、これらの設計条件に対応した最適な屈折率の条件を開示した公知例はない。

本発明の第１の目的は、高ＮＡにより高密度な情報の記録及び／又は再生を行うことができるにも関わらず、小型化を図れる光ピックアップ装置及び光情報記録媒体のドライブ装置、及びそれに用いる対物レンズ系、集光レンズを提供することにある。本発明の第２の目的は、複数の発光部を有し一体化された光源ユニットを用いて情報の記録及び／又は再生を適切に行える光ピックアップ装置、光路合成素子を提供することにある。本発明の第３の目的は、特定の倍率及び作動距離に対して、最適な屈折率範囲が一意に定まるレンズ設計に基づき得られる光ピックアップ装置用の対物レンズ系、及び光ピックアップ装置並びに光情報記録媒体のドライブ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の、本発明の一つの態様は、物体側から順に配置された負の近軸パワーを有する第１レンズ群と、該第１レンズ群から射出された光束を光情報記録媒体の情報記録面上に集光させるための正の近軸パワーを有する第２レンズ群とから構成されたことを特徴とする光ピックアップ装置用の対物レンズ系にある。

回折構造の例を示す図である。 回折構造の例を示す図である。 回折構造の例を示す図である。 回折構造の例を示す図である。 回折構造の例を示す図である。 第１の光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図である。 図７（ａ）は、高密度光ディスクＢＤとＤＶＤとＣＤの何れに対しても適切に情報の記録／再生を行える第２の光ピックアップ装置ＰＵ２の構成を概略的に示す図であり、図７（ｂ）は、第２の光ピックアップ装置ＰＵ２に用いる光源ユニットの正面図である。 対物レンズＯＢＪの断面図である。 対物レンズＯＢＪの断面図である。 対物レンズＯＢＪの断面図である。 対物レンズＯＢＪの断面図である。 第３の光ピックアップ装置ＰＵ３の構成を概略的に示す図である。 第３の実施の形態にかかる光ピックアップ装置ＰＵ３に用いることができる３レーザ１パッケージ３Ｌ１Ｐの概略構成を示す図である。 第３の実施の形態にかかる光ピックアップ装置ＰＵ３に用いることができる３レーザ１パッケージ３Ｌ１Ｐの概略構成を示す図である。

本発明の上記目的は、以下の構成によって達成される。

１．物体側から順に配置された負の近軸パワーを有する第１レンズ群と、該第１レンズ群から射出された光束を光情報記録媒体の情報記録面上に集光させるための正の近軸パワーを有する第２レンズ群とから構成されたことを特徴とする光ピックアップ装置用の対物レンズ系。

２．前記第１レンズ群の近軸パワーＰ_１（ｍｍ^−１）と、前記第２レンズ群の近軸パワーＰ_２（ｍｍ^−１）とが以下の（１）式を満たすことを特徴とする前記１に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ系。

０．０２＜｜Ｐ_１／Ｐ_２｜＜０．３０ （１）
パワー配分｜Ｐ_１／Ｐ_２｜が（１）式の下限より大きいと、小径化した場合でも十分な作動距離を確保でき、（１）式の上限より小さいと、各レンズ群の近軸パワーの絶対値が大きくなり過ぎないので各レンズ群の製造誤差感度を低減でき、製造し易く、また、第２レンズ群の有効径が大きくなり過ぎないので光ピックアップ装置をコンパクト化できるとともに、対物レンズ系の重量を小さくできる。それぞれのレンズ群は１群構成であってもよいし、２群以上のレンズ群から構成されていても良い。以上の作用効果を一層発揮するためには、０．０３＜｜Ｐ_１／Ｐ_２｜＜０．２０ （１’）
を満たすのが好ましい。

３．光ピックアップ装置用の対物レンズ系は、前記２に記載の構成において、像側開口数が０．８以上とされたことを特徴とするので、高密度記録に対応できる。高ＮＡであっても（１）式を満たすので十分な作動距離を確保できる。

４．光ピックアップ装置用の対物レンズ系は、前記１又は２に記載の構成において、前記対物レンズ系に入射する光束の径Ｄ（ｍｍ）が以下の（２）式を満たすことを特徴とするので、光ピックアップ装置の小型化に寄与できる。前記対物レンズ系が小径であっても（１）式を満たすので、十分な作動距離を確保できる。更に、前記光束の径Ｄが（２）式の下限以上で十分な作動距離を確保でき、（２）式の上限より小さいと光ピックアップ装置をコンパクト化できる。

０．７＜Ｄ＜３．０ （２）
５．光ピックアップ装置用の対物レンズ系は、前記１〜３のいずれかに記載の構成において、前記第２レンズ群は単レンズよりなることを特徴とする。前記第２レンズ群が単レンズよりなると、特に作動距離を確保し易いという利点がある。前記第２レンズ群はガラスレンズであってもプラスチックレンズであっても良い。またガラスレンズの光学面上に、プラスチック非球面層を形成したハイブリッドレンズでも良い。

６．前記第１レンズ群は単レンズよりなることを特徴とする前記５に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ系。

７．前記第１レンズ群の物体側の面は凹面であることを特徴とする前記６に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ系。

８．前記第１レンズ群は凹平レンズであり、その平面側に前記位相構造を有することを特徴とする前記７に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ系。

９．光ピックアップ装置用の対物レンズ系は、前記４に記載の構成において、前記対物レンズ系の焦点距離ｆ（ｍｍ）と、前記第２レンズ群の軸上厚さｄ_２（ｍｍ）が以下の（３）式を満たすことを特徴とする。前記第２レンズ群が単レンズよりなる場合には、ｄ_２／ｆが（３）式の下限以上で、前記第１レンズ群側光学面の法線と光軸とがなす角（非球面の傾斜角）を小さくでき、また、前記第２レンズ群のコバ厚を確保でき、製造し易くなる。一方、ｄ_２／ｆが（３）式の上限以下で作動距離を十分に確保できる。

０．７≦ｄ_２／ｆ≦１．４ （３）
１０．光ピックアップ装置用の対物レンズ系は、前記５又は９に記載の構成において、前記第２レンズ群のｄ線における屈折率Ｎ_ｄ２が以下の（４）式を満たすことを特徴とする。前記第２レンズ群が１群構成である場合には、ｄ線における屈折率Ｎ_ｄ２が（４）式の下限以上で、前記第１レンズ群側光学面の法線と光軸とがなす角（非球面の傾斜角）を小さくでき、また、コバ厚を確保でき、製造し易くなる。また、ｄ線における屈折率Ｎｄ２が（４）式の上限以下で、光ディスク側光学面の有効径周辺の非球面形状が、面頂点位置から光ディスク側に張り出す量を小さく抑えることができるので、有効作動距離を十分に確保できる。

１．６０≦Ｎ_ｄ２≦１．８５ （４）
１１．光ピックアップ装置用の対物レンズ系は、前記１０に記載の構成において、前記第２レンズ群はガラスレンズであることを特徴とする。第２レンズ群がガラスレンズであると、ｄ線における屈折率が大きい材料を使用できる。また単波長の光に対する信頼性が高く、温度変化に伴う球面収差を抑制できる。

１２．光ピックアップ装置用の対物レンズ系は、前記５〜１１のいずれかに記載の構成において、前記第２レンズ群の焦点距離ｆ_２（ｍｍ）と、前記第２レンズ群のｄ線におけるアッベ数ν_ｄ２が以下の（５）式を満たすことを特徴とする。前記第２レンズ群のアッベ数ν_ｄ２が（５）式を満たすと、前記第２レンズ群の色収差を小さく抑制できるので、青紫色レーザ光源を使用する高密度光ディスク用の対物レンズ系として好適である。

ｆ_２／ν_ｄ２≦０．０５ （５）
１３．光ピックアップ装置用の対物レンズ系は、前記１２に記載の構成において、前記第１レンズ群のｄ線におけるアッベ数ν_ｄ１と、前記第２レンズ群のｄ線におけるアッベ数ν_ｄ２が以下の（６）式を満たすことを特徴とする。上記（５）式の条件に加えて、更に負の近軸パワーを有する前記第１レンズ群のアッベ数ν_ｄ１を（６）式を満たすようにすると、前記第２レンズ群の色収差を補正することができ、青紫色レーザ光源を使用する高密度光ディスク用の対物レンズ系としてより好適である。

ν_ｄ１＜ν_ｄ２ （６）
１４．光ピックアップ装置用の対物レンズ系は、前記２〜１３のいずれかに記載の構成において、前記対物レンズ系の倍率は略ゼロであることを特徴とする。対物レンズ系の倍率が略ゼロ（前記第１レンズ群に入射する光束が平行光束）であると、良好なトラッキング特性を得られるとともに、光ピックアップ装置の構成を簡略化できる。
対物レンズ系の倍率が「略ゼロ」とは、倍率をｍとした場合に、ｍが、−０．０２≦ｍ≦０．０２を満足することを指す。

１５．光ピックアップ装置用の対物レンズ系は、前記１４に記載の構成において、球面収差補正が最適化される前記第２レンズ群の倍率ｍ_２は、以下の（７）式を満たすことを特徴とする。前記第２レンズ群を（７）式を満たす倍率ｍ_２で球面収差補正をしておくと、前記対物レンズ系の作動距離を十分確保できるとともに、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の相対位置変化時の収差発生を抑制できる。倍率ｍ_２が（７）式の下限以上であれば、小径化した場合でも十分な作動距離を確保でき、（７）式の上限以下であれば、第２レンズ群の近軸パワーが大きくなり過ぎないので製造誤差感度を低減でき、製造し易いという利点がある。

−０．１５≦ｍ_２≦−０．０３ （７）
第２レンズ群が、（７）式を満たす倍率ｍ２において球面収差が最適化されているとは、第２レンズの倍率を変化させて集光スポットの球面収差を測定した場合に、球面収差が最小となる倍率が（７）式の範囲内にあることを指す。

尚、本発明による対物レンズ系が、光ピックアップ装置において、像側に平行平面板を挿入した状態で使用される場合は（即ち、上記平行平面板で発生する球面収差を相殺するように、本発明による対物レンズ系が設計されている場合）、第２レンズの球面収差は、上記平行平面板を像側に挿入した状態で測定するものとする。

１６．光ピックアップ装置用の対物レンズ系は、前記２〜１５のいずれかに記載の構成において、前記対物レンズ系は、回折構造或いは光路差付与構造の何れかの位相構造を有するとともに、波長が互いに異なる複数の光束を記録密度が互いに異なる複数の光情報記録媒体の情報記録面上に集光させることが可能となっていることを特徴とする。位相構造を何れかの光学面上に形成することで、記録／再生波長が互いに異なる複数規格の光ディスクに対して情報の記録／再生を行える。

位相構造の球面収差補正作用を利用して記録／再生波長が互いに異なる複数規格の光ディスクに対してコンパチブルに記録／再生を行えるとともに、小径化した場合でも作動距離を十分に確保できる対物レンズ系を提供できる。

位相構造は、回折構造或いは光路差付与構造（位相差付与構造ともいう）であることが好ましく、回折構造の代表的なものは、図１に概略的に示すような断面形状が鋸歯状の回折構造である。これは光軸を中心として、同心円状に細かい段差を設けたものであり、隣り合う輪帯を通過した光束は、所定の光路差を与えられる。そしてこの鋸歯のピッチ（回折パワー）や深さ（製造波長（ブレーズ化波長ともいう））を設定することにより、たとえばある光ディスクに対しては、特定のＮＡ内の光源からの光束が８次回折光による集光スポットとして形成され、別な光ディスクに対しては、同じＮＡ内の光源からの光束が５次回折光による集光スポットとして形成されるようになっている。しかしその外側の領域（特定のＮＡ以上の領域）からの光束については、例えば高密度光ディスクの場合は集光スポット形成に寄与するし、例えばＤＶＤの場合はフレア光となって集光スポット形成には寄与しない。尚、回折構造は図１に概略的に示したような断面形状が鋸歯形状である構造であっても良いし、図２、３に概略的に示したような断面形状が階段形状である構造であっても良いし、図４、５に概略的に示したような各輪帯が更に階段状に分割された構造（波長選択回折構造或いはマルチレベル構造ともいう）であっても良い。また、光路差付与構造の代表的なものは、図３に概略的に示すような断面形状が階段形状の構造である。

尚、図１乃至５に概略的に示した構造は、各構造を平面上に形成した場合を示した場合であり、各構造は球面上或いは非球面上に形成しても良い。また、図４、５に概略的に示した回折構造において、各輪帯の分割数は、図４での５つ、図５での２つに限られるものではない。

このように、特に回折次数が異なる光を利用することにより、各々の場合における回折効率を高くすることができ、光量を確保することができる。このような回折構造は、位相構造の一例であるが、他に公知の「位相差付与構造（光路差付与構造）」や「波長選択回折構造（マルチレベル構造ともいう）」も採用することができる。位相差付与構造は、この構造を対物レンズ表面に形成した輪帯位相補正対物レンズ方式が、例えば特開平１１−２７５９号や特開平１１−１６１９０号にその実施例が記載されている。

特開平１１−２７５９号に記載されているのは、基本的な対物レンズの面形状をＤＶＤの記録再生において最適となるように設定し、ＣＤの記録再生のために位相差付与構造による補正を行う場合である。つまりＤＶＤ系で波面収差が最小となるように設計された対物レンズの表面に輪帯状に段差を形成し、ＤＶＤ系での波面収差増大を抑制しつつＣＤ系での波面収差を減少させるものである。

この技術ではＤＶＤ波長に対して位相差付与構造は位相分布をほとんど変化させないため、ＲＭＳ（Root Mean Square）波面収差はＤＶＤ系に最適設計された対物レンズの値を維持し、ＣＤ系のＲＭＳ波面収差を低減するように作用するため、記録再生性能が波面収差に敏感なＤＶＤ系に対して有効である。

またこれとは逆に基本的な対物レンズの光学性能を、ＣＤの記録再生において最適となるように設定し、ＤＶＤの記録再生のために位相差付与構造による補正を行う場合が特開平１０−３３４５０４号に記載されている。

これらは何れも、ＤＶＤの記録再生、ＣＤの記録再生共に、そのＲＭＳ波面収差は改善されている。

輪帯位相補正対物レンズの場合、例えば特開平１１−１６１９０号には、ＣＤとＤＶＤとの中間の保護基板厚の光ディスクを想定して、このような光ディスクの記録再生に最適となるように基本的な対物レンズの面形状を設定し、さらに位相差付与構造によりＤＶＤとＣＤの両方のＲＭＳ波面収差補正を行う場合について記載されている。

また特開２００１−５１１９２号では、各輪帯の段差量と面形状とを変えることで、ＲＭＳ波面収差を小さくし、光線の集光位置を一点にする技術が開示されている。

また、「波長選択回折構造（マルチレベル構造ともいう）」とは、所定の段数を有する階段状の形状を、周期的に繰り返した形状であることから、重畳型回折構造ともいう。この階段の段数や、段の高さ、幅（ピッチ）は適宜設定でき、たとえば特開平９−５４９７３号に記載されている。このような階段構造により、複数の波長に対して選択的に回折作用を生ぜしめることが可能になっている。そして他の波長に対しては回折せず、素通しとなって、光学的作用を生じない。

またここでは、光ディスク規格の保護基板厚の違いにもとづく球面収差を補正する目的で位相構造が採用されているが、それだけでなく、使用温度による屈折率変化によって生じる収差の補正、使用波長の波長差や、使用波長の変動（モードホップ）に基づいて生じる収差の補正にも、もちろん使用可能である。特に波長差による収差の場合、前者の場合は５０ｎｍ以上の波長差に基づいて生じる球面色収差の補正であり、後者の場合は５ｎｍ以内の微小な波長変動を補正する。

また屈折面、非球面を有する光学素子に、このような構造を用いることが、もっとも好ましい。

１７．光ピックアップ装置用の対物レンズ系は、前記１６に記載の構成において、前記複数の光情報記録媒体は、記録密度が高いほど薄い保護層を有することを特徴とする。例えば、ＣＤでは１．２ｍｍ、ＤＶＤでは０．６ｍｍ、ＢＤ（ブルーレイディスク）では０．１ｍｍと、記録密度が高まるほど保護層厚さが薄くなるため、高密度光ディスク（ＢＤ）と従来の光ディスク（ＤＶＤやＣＤ）に対して互換性を有する対物レンズ系では、従来の光情報記録媒体に対する作動距離が問題となる。しかし、前記１に記載の構成を有するので、厚い保護層を有する従来の光情報記録媒体に対しても十分な作動距離を確保できる。

１８．光ピックアップ装置用の対物レンズ系は、前記１６又は１７に記載の構成において、前記第１レンズ群が前記位相構造を有することを特徴とする。近軸パワーの絶対値が小さい前記第１レンズ群に位相構造を形成することで、位相構造の段差部分による光線のけられによる透過率低下を防ぐことができる。

１９．光ピックアップ装置用の対物レンズ系は、前記１６〜１８のいずれかに記載の構成において、前記複数の光束の波長は、３８０ｎｍから４２０ｎｍの範囲内の第１波長と、６３０ｎｍから６８０ｎｍの範囲内の第２波長であることを特徴とする。本構成によれば、青紫色レーザ光源を使用する高密度光ディスクとＤＶＤとに対して情報の記録／再生を行える。

２０．光ピックアップ装置用の対物レンズ系は、前記１６〜１８のいずれかに記載の構成において、前記複数の光束の波長は、３８０ｎｍから４２０ｎｍの範囲内の第１波長と、６３０ｎｍから６８０ｎｍの範囲内の第２波長と、７４０ｎｍから８４０ｎｍの範囲内の第３波長であることを特徴とする。本構成によれば、青紫色レーザ光源を使用する高密度光ディスクとＤＶＤに加え、更にＣＤに対して情報の記録／再生を行える。

２１．光ピックアップ装置用の対物レンズ系は、前記２〜２０のいずれかに記載の構成において、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群は、互いの相対位置が不変であるように保持されていることを特徴とするので、良好なトラッキング特性が得られる。相対位置の不変を実現するために、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群のフランジ部同士を嵌合或いは接着することで一体化しても良いし、別部材の保持部材を介して一体化しても良い。

２２．光ピックアップ装置は、光源と、前記２〜２１のいずれか一項に記載の対物レンズ系と、光情報記録媒体の情報記録面からの反射光を受光する受光系とを有し、前記光源からの光束を前記対物レンズ系を介して前記光情報記録媒体の情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行うことを特徴とする。

２３．光情報記録媒体のドライブ装置は、前記２２に記載の光ピックアップ装置を搭載し、回転する光情報記録媒体に対して、該光情報記録媒体の半径方向に移動自在とされた光ピックアップ装置により情報の記録及び／又は再生を行うようになっていることを特徴とする。

２４．集光レンズは、光ピックアップ装置用の対物レンズ系で使用される集光レンズであって、該集光レンズは、発散光である入射光束を光情報記録媒体の情報記録面上に集光する機能を有し、１群構成であって、像側開口数が０．８以上であって、入射面の有効径Ｄ_Ｃ（ｍｍ）と、焦点距離ｆ_Ｃ（ｍｍ）と、軸上厚さｄ_Ｃ（ｍｍ）が以下の（８）及び（９）式を満たすことを特徴とするので、光ピックアップ装置の小型化に寄与できる。入射面の有効径ＤＣが、（８）式の下限以上で十分な作動距離を確保でき、（８）式の上限より小さいと光ピックアップ装置をコンパクト化できる。又、軸上厚さが（９）式の下限以上で、光源側光学面の法線と光軸とがなす角（非球面の傾斜角）を小さくでき、また、集光レンズのコバ厚を確保でき、製造し易くなる。軸上厚さが（３）式の上限以下で作動距離を十分に確保できる。

０．７≦Ｄ_Ｃ＜３．０ （８）
０．７≦ｄ_Ｃ／ｆ_Ｃ≦１．４ （９）
２５．集光レンズは、前記２４に記載の構成において、ｄ線における屈折率Ｎ_ｄＣが以下の（１０）式を満たすことを特徴とする。

１．６０≦Ｎ_ｄＣ≦１．８５ （１０）
２６．集光レンズは、前記２５に記載の構成において、ガラスレンズであることを特徴とする。

２７．集光レンズは、前記２４〜２６のいずれかに記載の構成において、焦点距離ｆ_Ｃ（ｍｍ）と、ｄ線におけるアッベ数ν_ｄＣが以下の（１１）式を満たすことを特徴とする。

ｆ_Ｃ／ν_ｄＣ≦０．０５ （１１）
２８．集光レンズは、前記２４〜２７のいずれかに記載の構成において、倍率ｍ_Ｃが以下の（１２）式を満たすことを特徴とする。

−０．１５≦ｍ_Ｃ≦−０．０３ （１２）
２９．波長λ１の光源を用いて保護基板厚ｔ１の第１光情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行い、波長λ２（λ１＜λ２）の光源を用いて保護基板厚ｔ２（ｔ１≦ｔ２）の第２光情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行い、波長λ３（λ２＜λ３）の光源を用いて保護基板厚ｔ３（ｔ２＜ｔ３）の第３光情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行う光ピックアップ装置であって、
前記波長λ１の光束を出射する第１発光部、前記波長λ２の光束を出射する第２発光部、前記波長λ３の光束を出射する第３発光部の３つの発光部が近接して配置され、一体に構成された光源部と、
前記光源部から出射された光束の発散角が小さくなるように変換するカップリングレンズと、
前記カップリングレンズから出射された光束を、前記第１乃至第３光情報記録媒体のいずれかに集光させるために共通に用いられる対物光学素子と、
前記光源部と前記カップリングレンズとの間に配置され、前記第１発光部乃至第３発光部から出射される光束のうち少なくとも２つの光束の光軸を一致せしめる光路合成素子を有することを特徴とする光ピックアップ装置。

３０．光ピックアップ装置は、前記２９に記載の構成において、さらに、前記第１乃至第３光情報記録媒体の情報記録面で反射された光を受光して電気信号に変換するために共通に用いられる受光素子を有することを特徴とする光ピックアップ装置。

本構成によれば、前記光路合成素子が、異なる３つの波長の光束について、前記光源部と前記カップリングレンズとの間で光路の合成を行うので、駆動系を何ら必要とすることなく光学作用のみで光路合成を実現でき、それにより省スペース化を図れると共に、前記光路合成素子と前記対物レンズとの間における光束の取り扱いが容易となり、例えば集光光学系をより簡素化できる。

３１．光ピックアップ装置は、前記３０に記載の構成において、前記光路合成素子は、少なくとも２つの波長に対して選択的に透過または反射させる面を２つ以上備えたプリズムから構成されることを特徴とするので、コンパクトでありながら高精度の光路合成を実現できる。

３２．光ピックアップ装置は、前記３０又は３１に記載の構成において、前記光路合成素子は、回折素子を備えることを特徴とするので、かかる回折素子に設けた回折構造によって、光路合成を支援したり、光路長調整を行うことができる。

３３．光ピックアップ装置は、前記３０乃至３２のいずれかに記載の構成において、前記対物光学素子には、前記第１波長の光束が無限平行光で、第２波長の光束が第１の発散度合いの有限発散光で、前記第３波長の光束が前記第１の発散度合いよりも大きい第２の発散度合いで入射することを特徴とするので、波長毎に異なった倍率で光束を前記対物光学素子に入射させることにより、適切に情報の記録及び／又は再生を行えると共に、ワーキングディスタンスを確保することができる。

３４．光ピックアップ装置は、前記３０乃至３３のいずれかに記載の構成において、前記対物光学素子と前記受光素子との間に、波長毎に異なった光路長を付与する光路長調整手段を備えることを特徴とするので、前記対物光学素子が、波長ごとに異なる屈折力を有している場合でも、光路長を変更することによって、その焦点位置を調整できる。

３５．光ピックアップ装置は、前記３０乃至３４のいずれかに記載の構成において、前記光路合成素子は、波長毎に異なった光路長を付与する光路長調整手段を備えることを特徴とするので、前記対物光学素子が、波長ごとに異なる屈折力を有している場合でも、光路長を変更することによって、その焦点位置を調整でき、また光ピックアップ装置の構成がよりコンパクトとなる。

３６．光ピックアップ装置は、前記３５に記載の構成において、前記対物光学素子には、前記第１乃至第３波長の光束がすべて無限平行光で入射することを特徴とするので、いずれの波長の光束を使用する場合にも良好なトラッキング特性を得ることができる。

３７．光ピックアップ装置は、前記３５又は３６に記載の構成において、前記光路合成素子は、前記カップリングレンズにおいて、前記第１波長乃至第３波長の、波長差に起因して生じる焦点距離変動を補正することを特徴とするので、前記対物光学素子が、波長ごとに異なる屈折力を有している場合でも、前記カップリングレンズによって、その焦点位置を調整できる。

３８．光ピックアップ装置は、前記３５乃至３７のいずれかに記載の構成において、前記光路合成素子は、前記光路合成素子と前記カップリングレンズとの間にビーム整形光学素子を備え、当該ビーム整形光学素子において、前記第１波長乃至第３波長の、波長差に起因して生じる非点収差を補正することを特徴とするので、非点収差を適切に補正できる。

３９．光路合成素子は、前記３０乃至３７に記載の光ピックアップ装置に用いる光路合成素子であって、前記光源部と前記カップリングレンズとの間に配置され、前記第１発光部乃至第３発光部から出射される光束の光軸を一致せしめることを特徴とする。

４０．光ピックアップ装置は、波長λ１の光源を用いて保護基板厚ｔ１の第１光情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行い、波長λ２（λ１＜λ２）の光源を用いて保護基板厚ｔ２（ｔ１≦ｔ２）の第２光情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行い、波長λ３（λ２＜λ３）の光源を用いて保護基板厚ｔ３（ｔ２＜ｔ３）の第３光情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行う光ピックアップ装置であって、
前記波長λ１の光束を出射する第１発光部、前記波長λ２の光束を出射する第２発光部、前記波長λ３の光束を出射する第３発光部の３つの発光部が近接して配置され、一体に構成された光源部と、
前記光源部から出射された光束を透過するカップリングレンズと、
前記カップリングレンズから出射された光束を、光情報記録媒体に集光させるために共通に用いられる対物光学素子と、
前記第１乃至第３光情報記録媒体の情報記録面で反射された光を受光して電気信号に変換するために共通に用いられる受光素子と、
各々異なった回折作用を有する２つの光路差付与機能を有する光学面を備え、前記光源部と前記カップリングレンズとの間、または前記カップリングレンズと前記対物光学素子との間に配置され、前記第１発光部乃至第３発光部から出射される光束の光軸を一致せしめる光路合成素子を有することを特徴とする。

本構成によれば、前記光路合成素子が、異なる３つの波長の光束について、前記光源部と前記カップリングレンズとの間、または前記カップリングレンズと前記対物光学素子との間で光路の合成を行うので、駆動系を何ら必要とすることなく光学作用のみで光路合成を実現でき、それにより省スペース化を図れると共に、前記光路合成素子と前記対物レンズとの間における光束の取り扱いが容易となり、例えば集光光学系をより簡素化できる。

４１．光ピックアップ装置は、波長λ１の光源を用いて保護基板厚ｔ１の第１光情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行い、波長λ２（λ１＜λ２）の光源を用いて保護基板厚ｔ２（ｔ１≦ｔ２）の第２光情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行い、波長λ３（λ２＜λ３）の光源を用いて保護基板厚ｔ３（ｔ２＜ｔ３）の第３光情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行う光ピックアップ装置であって、
前記波長λ１の光束を出射する第１発光部、前記波長λ２の光束を出射する第２発光部、前記波長λ３の光束を出射する第３発光部の３つの発光部が近接して配置され、一体に構成された光源部と、
前記光源部から出射された光束を透過するカップリングレンズと、
前記カップリングレンズから出射された光束を、光情報記録媒体に集光させるために共通に用いられる対物光学素子と、
前記第１乃至第３光情報記録媒体の情報記録面で反射された光を受光して電気信号に変換するために共通に用いられる受光素子と、
各々異なった回折作用を有する２つの光路差付与機能を有する光学面を備え、前記対物光学素子と前記受光素子との間に配置され、前記第１発光部乃至第３発光部から出射される光束の光軸を一致せしめる光路合成素子を有することを特徴とする。

本構成によれば、前記光路合成素子が、異なる３つの波長の光束について、前記対物光学素子と前記受光素子との間で光路の合成を行うので、駆動系を何ら必要とすることなく光学作用のみで光路合成を実現でき、それにより省スペース化を図れると共に、前記光路合成素子と前記対物レンズとの間における光束の取り扱いが容易となる。

４２．波長３８０ｎｍから４２０ｎｍの範囲内にある波長を出射する第１の光源と、前記波長とは異なる波長を出射する第２の光源との少なくとも２つの光源を備えると共に、コリメートレンズを備え、前記第１の光源から出射される光束と前記第２の光源から出射される光束との少なくとも２つの光束に対して、前記コリメートレンズから無限平行光が出射されるように光路長が調整されたことを特徴とする光ピックアップ装置。

４３．光ピックアップ装置用の対物レンズは、単レンズ構成を有し、像側開口数が０．８３より大とされ、光源側の光学面の最大有効径をＤ（ｍｍ）、光ディスク側の光学面の頂点から光ディスク表面までの距離をｆＢ（ｍｍ）、倍率をｍ、波長４０５ｎｍでの屈折率をＮ_４０５としたとき、以下の（１３）式乃至（１５）式を満たすとともに、以下の（I）乃至（VI）の何れか１つの条件を満たすことを特徴とする。

−０．１５＜ｍ＜０．０１５ （１３）
０．１０≦ｆＢ／Ｄ＜０．２８ （１４）
１．５５＜Ｎ_４０５＜１．９０ （１５）
（I）−０．０５＜ｍ＜０．０１５、 ０．１０≦ｆＢ／Ｄ＜０．１５、 １．６５＜Ｎ_４０５＜１．８５；
（II）−０．０５＜ｍ＜０．０１５、 ０．１５≦ｆＢ／Ｄ＜０．２０、 １．６０＜Ｎ_４０５＜１．８０；
（III）−０．０５＜ｍ＜０．０１５、 ０．２０≦ｆＢ／Ｄ≦０．２５、 １．５５＜Ｎ_４０５＜１．７５；
（IV）−０．１５＜ｍ≦−０．０５、 ０．１３≦ｆＢ／Ｄ＜０．１８、 １．７０＜Ｎ_４０５＜１．９０；
（V）−０．１５＜ｍ≦−０．０５、 ０．１８≦ｆＢ／Ｄ＜０．２３、 １．６５＜Ｎ_４０５＜１．８５；
（VI）−０．１５＜ｍ≦−０．０５、 ０．２３≦ｆＢ／Ｄ≦０．２８、 １．６０＜Ｎ_４０５＜１．８０
本構成にかかる対物レンズは、（１３）式乃至（１５）式を満たしているので、（I）〜（VI）の条件のうち何れか１つの条件を満たすようにすると、メニスカス形状にならない範囲で、面シフト誤差によるコマ収差の発生が抑制され、製造しやすく、且つ十分な作動距離が確保された対物レンズを得ることができる。

尚、本構成にかかる対物レンズでは、以下の形状に関する条件式を満たすことが好ましい。０．４５＜（ＳＡＧ_１−ＳＡＧ_２）・（Ｎ_４０５−１）／｛ＮＡ・ｆ／√（１＋｜ｍ｜）｝＜０．６８ここで、ＳＡＧ_１：光源側光学面の頂点に接し光軸に垂直な平面と、最大有効径位置における光源側光学面との光軸方向の差（ｍｍ）で、上記接平面を基準として光ディスクの方向に測る場合を正、光源の方向に測る場合を負とする。ＳＡＧ_２：光ディスク側光学面の頂点に接し光軸に垂直な平面と、最大有効径位置における光源側光学面との光軸方向の差（ｍｍ）で、上記接平面を基準として光ディスクの方向に測る場合を正、光源の方向に測る場合を負とする。Ｎ_４０５：波長４０５ｎｍでの屈折率ＮＡ：像側開口数ｆ：焦点距離（ｍｍ）ｍ：倍率
４４．光ピックアップ装置用の対物レンズは、前記４３に記載の構成において、ガラスレンズであることを特徴とする。これにより、ｄ線における屈折率が大きい材料を使用でき、また単波長の光に対する信頼性が高く、温度変化に伴う球面収差変化が小さい高ＮＡ対物レンズを提供できる。

４５．光ピックアップ装置用の対物レンズは、前記４３又は４４に記載の構成において、焦点距離ｆ（ｍｍ）と、光軸上のレンズ厚さｄ（ｍｍ）が以下の（１６）式を満たすことを特徴とする。

０．７≦ｄ／ｆ≦１．４ （１６）
（１６）式の下限以上で、光源側光学面の法線と光軸とがなす角（非球面の傾斜角）を小さくでき、また、コバ厚を確保でき、製造し易くなる。一方、（１６）式の上限以下で作動距離を十分に確保できる。

４６．光ピックアップ装置用の対物レンズは、前記４３乃至４５のいずれかに記載の構成において、前記対物レンズは、３９０乃至４２０ｎｍの範囲内の波長の光源を使用する光ピックアップ装置用の対物レンズであって、焦点距離ｆ（ｍｍ）と、ｄ線におけるアッベ数ν_ｄが以下の（１７）式を満たすことを特徴とする。

ｆ／ν_ｄ≦０．０５ （１７）
アッベ数ν_ｄ２が（１７）式を満たすと、対物レンズの色収差を小さく抑制できるので、青紫色レーザ光源を使用する高密度光ディスク用の対物レンズとして好適である
４７．光ピックアップ装置用の対物レンズは、前記４４に記載の構成において、比重ρが以下の（１８）式を満たすことを特徴とする。

２．３＜ρ＜４．７ （１８）
比重が（１８）式を満たすことで、ガラスレンズでありながら軽量な対物レンズを提供できる。

４８．光ピックアップ装置は、光源と、該光源から射出された光束を光情報記録媒体の情報記録面上に集光させる前記４３乃至４７のいずれかに記載の対物レンズと、光情報記録媒体の情報記録面からの反射光を受光する受光系とを有することを特徴とする。

４９．光情報記録媒体のドライブ装置は、前記４８に記載の光ピックアップ装置を搭載し、回転する光情報記録媒体に対して、該光情報記録媒体の半径方向に移動自在とされた光ピックアップ装置により情報の記録及び／又は再生を行うようになっていることを特徴とする。

本明細書においては、情報の記録／再生用の光源として、青紫色半導体レーザや青紫色ＳＨＧレーザ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」といい、ＮＡ０．８５の対物光学系により情報の記録／再生を行い、保護層の厚さが０．１ｍｍ程度である規格の光ディスク（例えば、ＢＤ：ブルーレイディスク）の他に、ＮＡ０．６５乃至０．６７の対物光学系により情報の記録／再生を行い、保護層の厚さが０．６ｍｍ程度である規格の光ディスク（例えば、ＨＤ ＤＶＤ）も含むものとする。また、このような保護層をその情報記録面上に有する光ディスクの他に、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の光ディスクも含むものとする。また、本明細書においては、高密度光ディスクには、情報の記録／再生用の光源として、青紫色半導体レーザや青紫色ＳＨＧレーザを使用する光磁気ディスクも含まれるものとする。

更に、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系列光ディスクの総称である。記録密度は、高密度光ディスクが最も高く、次いでＤＶＤ、ＣＤの順に低くなる。

また、本明細書において、「対物光学系（対物光学素子、対物レンズ系ともいう）」は、光ピックアップ装置において光情報記録媒体（光ディスクともいう）に対向する位置に配置され、光源から射出された波長が互いに異なる光束を、記録密度が互いに異なる光ディスクのそれぞれの情報記録面上に集光する機能を有する集光素子を少なくとも含む光学系を指す。

更に、上述の集光素子と一体となってアクチュエータによりトラッキング及びフォーカシングを行う光学素子がある場合には、これら光学素子と集光素子とから構成される光学系が対物光学系となる。対物光学系がこのように、複数の光学素子から構成される場合には、集光素子の光学面上に位相構造を形成しても良いが、位相構造の段差部分による光束のけられの影響を低減するためには、集光素子以外の光学素子の光学面上に位相構造を形成するのが好ましい。「光学素子」には、レンズや位相板（平行平板状の位相板など）が含まれる。また、「レンズ」には、単レンズのみならず、貼り合わせレンズが含まれるものである。

また更に、本明細書において、対物レンズ系における第２レンズ群とは、最も光情報記録媒体側（最も像側）に配置される正の近軸パワーを有するレンズから順に、正の近軸パワー有するレンズが順次、継続して配置されている限りは、それらを纏めて第２レンズ群とする。従って、対物レンズ系における第１レンズ群とは、前述の第２レンズ群よりも光源側（物体側）に配置された、対物レンズ系中の光学素子の全てが第１レンズ群となる。尚、第２レンズ群が、最も光情報記録媒体側（最も像側）に配置される正の近軸パワーを有するレンズよりなる場合も有り得る。また、最も光情報記録媒体側（最も像側）より順に光学素子を観ていった際に、負の近軸パワーを有するレンズ以外でも、近軸パワーがゼロである光学素子が出現したところで、その光学素子を含めたそれより光源側（物体側）に配置された光学素子の全てが第１レンズ群となるものである。

本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しつつ説明する。尚、光ピックアップ装置を搭載し、かかる光ピックアップ装置と、回転する光情報記録媒体とを相対的に移動させながら情報の記録及び／又は再生を行う装置を光情報記録媒体のドライブ装置という。
［第１の実施の形態］
図６は、高密度光ディスクＢＤ（光ディスク）に対して情報の記録／再生を行える第１の光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図である。高密度光ディスクＢＤの光学的仕様は、波長λ１＝４０８ｎｍ、保護基板層ＰＬ１の厚さｔ１＝０．１ｍｍ、開口数ＮＡ１＝０．８５である。

光ピックアップ装置ＰＵ１は、高密度光ディスクＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され４０８ｎｍのレーザ光束を射出する半導体レーザＬＤと、ビームスプリッタＢＳと、コリメートレンズＣＯＬと、１／４波長板ＱＷＰと、対物レンズ系ＯＢＪと、センサレンズＳＥＮと、光検出器（受光系又は受光素子ともいう）ＰＤとを有している。

光ピックアップ装置ＰＵ１において、高密度光ディスクＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、半導体レーザＬＤを発光させる。半導体レーザＬＤから射出された発散光束は、ビームスプリッタＢＳを透過し、コリメートレンズＣＯＬを経て平行光束とされた後、１／４波長板ＱＷＰを透過し、対物レンズ系ＯＢＪによって保護基板を介して高密度光ディスクＯＤの情報記録面ＲＬ上に形成されるスポットとなる。対物光学系ＯＢＪ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のために駆動される。情報記録面ＲＬで情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズ系ＯＢＪ、１／４波長板ＱＷＰを透過し、コリメートレンズＣＯＬによって収斂光束とされ、ビームスプリッタＢＳで反射され、センサレンズＳＥＮを透過した後、光検出器ＰＤで受光される。かかる光検出器ＰＤの出力信号を用いて、高密度光ディスクＢＤに記録された情報を読み取ることができる。尚、コリメートレンズＣＯＬは、光軸方向に移動可能で、高密度光ディスクＢＤに対する情報の記録／再生時に球面収差を補正できるようになっている。

次に、対物レンズ系ＯＢＪについて説明する。対物レンズ系ＯＢＪは、物体側に配置された負の近軸パワーＰ１（ｍｍ−１）を有する第１レンズ群Ｌ１と、第１レンズ群Ｌ１から射出された光束を光ディスクＢＤの情報記録面ＲＬ上に集光させるための集光レンズ群であって、正の近軸パワーＰ２（ｍｍ−１）を有する第２レンズ群（集光レンズともいう）Ｌ２を、ホルダＢにより一体的に連結した構成を有し、以下の（１）式を満たしている。

０．０２＜｜Ｐ_１／Ｐ_２｜＜０．３０ （１）
尚、第１レンズ群Ｌ１の光源側の光学面には、図１に示したような断面形状が鋸歯形状の回折構造が形成されている。この回折構造は、青紫色領域の色収差を補正するための構造である。
（実施例１）
第１の光ピックアップ装置ＰＵ１に好適な対物レンズ系について説明する。実施例１の対物レンズ系の光路図を図８に示す。又、そのレンズデータを表１に示す。尚、これ以降（表のレンズデータ含む）において、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。

尚、各実施例の非球面は、それぞれ数１式に表１に示す係数を代入した数式で規定される。
（数１）
Ｘ＝（ｈ^２／ｒ）／（１＋√（１−（１＋κ）（ｈ／ｒ）^２）＋Ａ_２ｈ^２＋Ａ_４ｈ^４＋Ａ_６ｈ^６＋・・・ここで、Ｘは光軸方向の軸（光の進行方向を正とする）、κは円錐係数、Ａ２ｉは非球面係数、ｈは光軸からの高さである。

また、各実施例の回折構造は、回折構造により各波長の光束に対して与えられる光路長は数２式の光路差関数に、表１に示す係数を代入した数式で規定される。
（数２）
φ_ｂ＝（λ／λ_Ｂ）×ｎ×（Ｂ_２ｈ^２＋Ｂ_４ｈ^４＋Ｂ_６ｈ^６＋・・・）ここで、λは入射光束の波長、λ_Ｂは回折構造の製造波長、ｎは、回折構造で発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数、Ｂ_２ｉは光路差関数の係数である。

本実施例において、第１レンズ群はプラスチックレンズであり、第２レンズ群は、ガラスレンズ（ＨＯＹＡ社製の「Ｍ−ＬＡＣ１３０」を使用）である。第１レンズ群の光源側光学面（表１で第１面）に形成した回折構造により、近軸色収差と入射波長変化に伴う球面収差変化を補正する設計となっている。入射光束の径Ｄ＝１．９１４ｍｍと小径の対物レンズ系であるが、作動距離を０．５ｍｍ確保している。［対物レンズ系の仕様］
波長λ＝４０８ｎｍ、像側開口数ＮＡ＝０．８５、入射光束の径Ｄ＝１．９１４ｍｍ、焦点距離ｆ＝１．１３２ｍｍ、倍率ｍ＝０、近軸パワー比｜Ｐ_１／Ｐ_２｜＝０．０９０［第１レンズ群の仕様］
近軸パワーＰ_１＝−０．０８３（ｍｍ^−１）［第２レンズ群の仕様］
焦点距離ｆ_２＝１．０８４ｍｍ、倍率ｍ_２＝−０．０９４、近軸パワーＰ_２＝０．９２３（ｍｍ^−１）
［第２の実施の形態］
図７（ａ）は、高密度光ディスクＢＤとＤＶＤとＣＤの何れに対しても適切に情報の記録／再生を行える第２の光ピックアップ装置ＰＵ２の構成を概略的に示す図であり、図７（ｂ）は、第２の光ピックアップ装置ＰＵ２に用いる光源ユニットの正面図である。高密度光ディスクＢＤの光学的仕様は、波長λ１＝４０８ｎｍ、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、波長λ２＝６５８ｎｍ、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、波長λ３＝７８５ｎｍ、保護層ＰＬ３の厚さｔ２＝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、高密度光ディスクＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され４０８ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する第１の発光点ＥＰ１（第１光源）と、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され６５８ｎｍのレーザ光束（第２光束）を射出する第２の発光点ＥＰ２（第２光源）と、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され７８５ｎｍのレーザ光束（第３光束）を射出する第３の発光点ＥＰ３（第３光源）と、高密度光ディスクＢＤの情報記録面ＲＬ１からの反射光束を受光する第１の受光部ＤＳ１と、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２からの反射光束を受光する第２の受光部ＤＳ２と、ＣＤの情報記録面ＲＬ３からの反射光束を受光する第３の受光部ＤＳ３と、プリズムＰＳとから構成されたレーザモジュールＬＭと、コリメートレンズＣＯＬと、正レンズＥ１、負レンズＥ２からなるエキスパンダー光学系ＥＸＰと、開口制限素子ＡＰと、対物レンズ系ＯＢＪとを有している。尚、受光部ＤＳ１〜ＤＳ３が受光系を構成する。

光ピックアップ装置ＰＵ２において、高密度光ディスクＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、レーザモジュールＬＭを作動させて第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７（ａ）において実線でその光線経路を描いたように、プリズムＰＳで反射され、コリメートレンズＣＯＬを経て平行光束とされ、エキスパンダー光学系ＥＸＰにより光束径が拡径され、図示しない絞りにより光束径が規制され、開口制限素子ＡＰを透過し、対物レンズ系ＯＢＪによって第１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。対物レンズ系ＯＢＪ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のために駆動される。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、再び対物レンズ系ＯＢＪ、開口制限素子ＡＰ、エキスパンダー光学系ＥＸＰを透過し、コリメートレンズＣＯＬによって収斂光束とされ、プリズムＰＳ内部で２回反射され受光部ＤＳ１に集光する。そして、受光部ＤＳ１の出力信号を用いて高密度光ディスクＢＤに記録された情報を読み取ることができる。

この際、負レンズＥ１を不図示の１軸アクチュエータにより光軸方向に駆動させることで、高密度光ディスク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ができる負レンズＥ１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ＯＢＪ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記録型の高密度光ディスクの情報記録層間のフォーカスジャンプ、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。

また、光ピックアップ装置ＰＵ２においてＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、レーザモジュールＬＭを作動させて第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２（ａ）において点線でその光線経路を描いたように、プリズムＰＳで反射され、コリメートレンズＣＯＬを経て略平行光束とされ、エキスパンダー光学系ＥＸＰを透過することにより発散光束に変換され、開口制限素子ＡＰにより光束径が規制された後、対物レンズ系ＯＢＪによって第２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。対物レンズ系ＯＢＪ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のために駆動される。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、再び対物レンズ系ＯＢＪ、開口制限素子ＡＰ、エキスパンダー光学系ＥＸＰを透過し、コリメートレンズＣＯＬによって収斂光束とされ、プリズムＰＳ内部で２回反射され受光部ＤＳ２に集光する。そして、受光部ＤＳ２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ＰＵ２においてＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、レーザモジュールＬＭを作動させて第３の発光点ＥＰ３を発光させる。第３の発光点ＥＰ３から射出された発散光束は、図７（ａ）において一点鎖線でその光線経路を描いたように、プリズムＰＳで反射され、コリメートレンズＣＯＬを経て略平行光束とされ、エキスパンダー光学系ＥＸＰを透過することにより発散光束に変換され、開口制限素子ＡＰにより光束径が規制された後、対物レンズ系ＯＢＪによって第３保護層ＰＬ３を介して情報記録面ＲＬ３上に形成されるスポットとなる。対物レンズ系ＯＢＪ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のために駆動される。情報記録面ＲＬ３で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズ系ＯＢＪ、開口制限素子ＡＰ、エキスパンダー光学系ＥＸＰを透過し、コリメートレンズＣＯＬによって収斂光束とされ、プリズムＰＳ内部で２回反射され受光部ＤＳ３に集光する。そして、受光部ＤＳ３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。

次に、対物レンズ系ＯＢＪについて説明する。対物レンズ系ＯＢＪは、物体側に配置された負の近軸パワーＰ_１（ｍｍ^−１）を有する第１レンズ群Ｌ１と、第１レンズ群Ｌ１から射出された光束を光ディスクＢＤの情報記録面ＲＬ上に集光させるための集光レンズ群であって、正の近軸パワーＰ_２（ｍｍ^−１）を有する第２レンズ群Ｌ２を、ホルダＢ１により一体的に連結した構成を有し、以下の（１）式を満たしている。尚、ホルダＢ１の光源側には、開口制限素子ＡＰを取り付けたホルダＢ２を嵌合させている。

０．０３＜｜Ｐ_１／Ｐ_２｜＜０．３０ （１）
対物レンズ系ＯＢＪの第１レンズ群Ｌ１の光源側の光学面には、図４に示したような、各輪帯が階段状に５分割され、かつ各階段の高さが２×λ_１／（Ｎ_λ１１−１）に設定されている波長選択回折構造が設けられている。ここでλ_１は第１波長、Ｎ_λ１１は第１レンズ群のλ_１に対する屈折率である。この波長選択回折構造は、波長λ_１の第１光束と波長λ_３の第３光束は透過し、波長λ_２の第２光束のみ選択的に回折させ、ＢＤとＤＶＤの保護層厚さの違いによる球面収差を補正するようになっている。

更に、第１レンズ群Ｌ１の光ディスク側の光学面には、図５に示したような、各輪帯が階段状に２分割され、かつ各階段の高さが５×λ_１／（Ｎ_λ１１−１）に設定されている波長選択回折構造が設けられている。ここでλ_１は第１波長、Ｎ_λ１１は第１レンズ群Ｌ１のλ１に対する屈折率である。この波長選択回折構造は、波長λ_１の第１光束と波長λ_２の第２光束は透過し、波長λ_３の第３光束のみ選択的に回折させ、ＢＤとＣＤの保護層厚さの違いによる球面収差を補正するようになっている。
（実施例２）
第２の光ピックアップ装置ＰＵ２に好適な対物レンズ系について説明する。実施例２の対物レンズ系の光路図を図９〜１１に示し、そのレンズデータを表２に示す。第１レンズ群はプラスチックレンズであり、第２レンズ群は、ガラスレンズ（ＨＯＹＡ社製の「Ｍ−ＮＢＦ１」を使用）である。第１レンズ群の光源側光学面（表２で第１面）に形成した波長選択回折構造により、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し、第１レンズ群の光ディスク側光学面（表２で第２面）に形成した波長選択回折構造により、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した設計となっている。入射光束の径Ｄ＝２．２８５ｍｍと小径の対物レンズ系であるが、ＢＤの作動距離を０．６４３ｍｍを確保し、保護層が厚いＣＤの作動距離を０．４ｍｍ確保している。

［対物レンズ系の仕様］
第１波長λ１＝４０８ｎｍ、第２波長λ２＝６５８ｎｍ、第３波長λ３＝７８５ｎｍ、ＢＤ使用時の像側開口数ＮＡ_ＢＤ＝０．８５、ＤＶＤ使用時の像側開口数ＮＡ_ＤＶＤ＝０．６５、ＣＤ使用時の像側開口数ＮＡ_ＣＤ＝０．４５、ＢＤ使用時の入射光束の径Ｄ_ＢＤ＝２．２８５ｍｍ、ＢＤ使用時の焦点距離ｆ_ＢＤ＝１．２４３ｍｍ、ＢＤ使用時の倍率ｍ_ＢＤ＝０、ＤＶＤ使用時の倍率ｍ_ＤＶＤ＝０、ＣＤ使用時の倍率ｍ_ＣＤ＝０、近軸パワー比｜Ｐ_１／Ｐ_２｜_ＢＤ＝０．１０２９［第１レンズ群の仕様］
近軸パワーＰ_１ＢＤ＝−０．０８０（ｍｍ^−１）
［第２レンズ群の仕様］
焦点距離ｆ_２ＢＤ＝１．２７８ｍｍ、倍率ｍ_２ＢＤ＝−０．１０８、近軸パワーＰ_２ＢＤ＝０．７８２（ｍｍ^−１）
［第１面の波長選択回折構造の説明］
この波長選択回折構造は複数の輪帯から構成されており、各輪帯は階段状に５分割されている。各輪帯内の階段構造の段差Δは、Δ＝２・λ１／（Ｎ_ＢＤ−１）を満たす高さに設定されている。ここで、Ｎ_ＢＤは第１波長λ１における第１レンズ群の屈折率である。この階段構造により第１光束に付加される光路差は２×λ１であるので、第１光束は波長選択回折構造により何ら作用を受けずにそのまま透過する。また、この階段構造により第３光束に付加される光路差は１×λ３であるので、第３光束も波長選択回折構造により何ら作用を受けずにそのまま透過する。一方、この階段構造により第２光束に付加される光路差は約０．２×λ２であり、５分割された輪帯１つ分ではちょうど１×λ２の光路差が付加されることになり、１次回折光が発生する。このように、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、回折構造で発生する第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％、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面の波長選択回折構造の説明］
この波長選択回折構造は複数の輪帯から構成されており、各輪帯は階段状に２分割されている。各輪帯内の階段構造の段差Δは、Δ＝５・λ１／（ＮＢＤ−１）を満たす高さに設定されている。ここで、Ｎ_ＢＤは第１波長λ１における第１レンズ群の屈折率である。この階段構造により第１光束に付加される光路差は５×λ１であるので、第１光束は波長選択回折構造により何ら作用を受けずにそのまま透過する。また、この階段構造により第２光束に付加される光路差は３×λ２であるので、第２光束も波長選択回折構造により何ら作用を受けずにそのまま透過する。一方、この階段構造により第３光束に付加される光路差は約０．５×λ３であり、２分割された輪帯１つ分ではちょうど半波長分だけ光路差がずれることとになり、波長選択回折構造に入射する第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。この波長選択回折構造は、このうち１次回折光をＣＤの情報記録面上に集光させるように設計されており、この回折作用を利用して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が補正される。尚、回折構造で発生する第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、記録時の高速化が要求されるＢＤとＤＶＤに対して高い回折効率を得ている。

尚、本実施例の対物レンズ系では、ＣＤ使用時の倍率ｍ_ＣＤを０（平行光入射）とする設計としたが、発散光入射とさせることで、第２面の波長選択回折構造の輪帯ピッチを緩和しつつ、作動距離を更に大きく確保する設計としても良い。これにより、波長選択回折構造の形状誤差による回折効率低下を抑制できるとともに、記録／再生時において、ＣＤと対物レンズ系の干渉を防ぐことができる。

［第３の実施の形態］
図１２は、高密度光ディスクＢＤ（第１光ディスク）とＤＶＤ（第２光ディスク）とＣＤ（第３光ディスク）との何れに対しても、簡略な構成で適切に情報の記録／再生を行える第３の光ピックアップ装置ＰＵ３の構成を概略的に示す図である。高密度光ディスクＢＤの光学的仕様は、第１波長λ１＝４０８ｎｍ、第１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＝６５８ｎｍ、第２保護層ＰＬ２の厚さｔ２＝０．６ｍｍ、開口数ＮＡ２＝０．６０であり、ＣＤの光学的仕様は、第３波長λ３＝７８５ｎｍ、第３保護層ＰＬ３の厚さｔ３＝１．２ｍｍ、開口数ＮＡ３＝０．４５である。

光ピックアップ装置ＰＵ３は、高密度光ディスクＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され４０８ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する第１の発光部ＥＰ１（第１光源）と、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され６５８ｎｍのレーザ光束（第２光束）を射出する第２の発光部ＥＰ２（第２光源）と、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され７８５ｎｍのレーザ光束（第３光束）を射出する発光部ＥＰ３とを同一パッケージ内に収容した（一体化された光源ユニット）３レーザ１パッケージ３Ｌ１Ｐと、光路合成手段であるプリズム（図８では３レーザ１パッケージ３Ｌ１Ｐのケースに取り付けられ一体化されている）ＰＳと、光検出器ＰＤと、その光学面上に位相構造としての回折構造が形成された収差補正素子Ｌ１とこの収差補正素子Ｌ１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集光素子Ｌ２とから構成された対物光学系ＯＢＪ、開口制限素子ＡＰ、２軸アクチュエータＡＣ１、１軸アクチュエータＡＣ２、高密度光ディスクＢＤの開口数ＮＡ１に対応した絞りＳＴＯ、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、コリメートレンズＣＯＬ（可動素子）、センサ用レンズＳＬ、ビーム整形素子ＳＨ、１／４波長板ＱＷＰとから構成されている。尚、対物光学系ＯＢＪについては、第１の光ピックアップ装置ＰＵ１に搭載したものと同様なものを用いることができるので、その説明は省略する。プリズムＰＳの構成及び作用については後述する。

光ピックアップ装置ＰＵ３において、高密度光ディスクＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、３レーザ１パッケージ３Ｌ１Ｐを作動させて第１の発光部ＥＰ１を発光させる。第１の発光部ＥＰ１から射出された発散光束は、プリズムＰＳを透過し、図８において実線でその光線経路を描いたように、ビーム整形素子ＳＨを透過することにより、その断面形状が楕円形から円形に整形され、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過し、コリメートレンズＣＯＬを経て平行光束とされた後、１／４波長板ＱＷＰを通過し、絞りＳＴＯにより光束径が規制され、開口制限素子ＡＰを透過し、対物光学系ＯＢＪによって第１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ＯＢＪ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のために駆動される。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ＯＢＪ、開口制限素子ＡＰ、１／４波長板ＱＷＰを通過し、コリメートレンズＣＯＬによって収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射されて、センサ用レンズＳＬを透過した後、光検出器ＰＤで受光される。光検出器ＰＤの出力信号を用いて、高密度光ディスク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ＰＵ３においてＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、第２光束が平行光束の状態でコリメートレンズＣＯＬから射出されるように、１軸アクチュエータＡＣ２によりコリメートレンズＣＯＬを移動させる。その後、３レーザ１パッケージ３Ｌ１Ｐを作動させて第２の発光部ＥＰ２を発光させる。但し、前記第２の発光部ＥＰ２を発光させた後、最適位置を探索しながらコリメートレンズＣＯＬを移動させても良い。

第２の発光部ＥＰ２から射出された発散光束は、プリズムＰＳで光路を変更されることで、第１の発光部ＥＰ１から射出される発散光束と光軸を一致させられ、図８において点線でその光線経路を描いたように、ビーム整形素子ＳＨを透過することにより、その断面形状が楕円形から円形に整形され、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過し、コリメートレンズＣＯＬを経て平行光束とされた後、絞りＳＴＯにより光束径が規制され、１／４波長板ＱＷＰ、開口制限素子ＡＰを透過し、対物光学系ＯＢＪによって第２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ＯＢＪ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のために駆動される。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ＯＢＪ、開口制限素子ＡＰ、１／４波長板ＱＷＰを通過し、コリメートレンズＣＯＬによって収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射されて、センサ用レンズＳＬを透過した後、光検出器ＰＤで受光される。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ＰＵ３においてＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、第３光束が平行光束の状態でコリメートレンズＣＯＬから射出されるように、１軸アクチュエータＡＣ２によりコリメートレンズＣＯＬを移動させる。その後、３レーザ１パッケージ３Ｌ１Ｐを作動させて第３の発光部ＥＰ３を発光させる。但し、前記第３の発光部ＥＰ３を発光させた後、最適位置を探索しながらコリメートレンズＣＯＬを移動させても良い。

第３の発光部ＥＰ３から射出された発散光束は、プリズムＰＳで光路を変更されることで、第１の発光部ＥＰ１から射出される発散光束と光軸を一致させられ、図８において一点鎖線でその光線経路を描いたように、センサ用レンズＳＬを通過し、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過し、コリメートレンズＣＯＬを経て平行光束とされた後、絞りＳＴＯにより光束径が規制され、１／４波長板ＱＷＰ、開口制限素子ＡＰを透過し、対物光学系ＯＢＪによって第３保護層ＰＬ３を介して情報記録面ＲＬ３上に形成されるスポットとなる。対物光学系ＯＢＪ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のために駆動される。情報記録面ＲＬ３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ＯＢＪ、開口制限素子ＡＰ、１／４波長板ＱＷＰを通過し、コリメートレンズＣＯＬによって収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射されて、センサ用レンズＳＬを透過した後、光検出器ＰＤで受光される。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。

本実施の形態において、コリメートレンズＣＯＬは、前記第１光束及至第３光束の共通光路内に配置されており、１軸アクチュエータＡＣ２により光軸方向にその位置を調整可能であるように構成されており、上述したように、第１波長λ１と第２波長λ２、第３波長λ３の間の色収差を吸収し、何れの波長の光束も平行光束の状態でコリメートレンズＣＯＬから射出することが出来る。更に、高密度光ディスクＢＤに対する情報の記録／再生時にコリメートレンズＣＯＬを光軸方向に変移させることで、高密度光ディスク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が可能となるので、高密度光ディスクＢＤに対して常に良好な記録／再生特性を維持することができる。

図１３は、プリズムＰＳの概略構成を示す図である。尚、図１３においては、発光部から出射される光束を直線で概略的に描いているが、実際は発散光束が出射される。

図１３（ａ）において、プリズムＰＳは４つのプリズム素子からなり、隣接するプリズム素子同士を張り合わせた面がＰ１〜Ｐ３となっていて、具体的には、ダイクロイックコートなどが施された選択的透過面Ｐ１、Ｐ２及び反射面Ｐ３を有している。選択的透過面Ｐ１は、第１の波長λ１の光束は透過するが、第２の波長λ２及び第３の波長λ３の光束は反射する機能を有する。一方，選択的透過面Ｐ２は、第３の波長λ３の光束は透過するが、第２の波長λ２の光束は反射する機能を有する。

従って、第２の発光部ＥＰ２から出射された光束は、選択的透過面Ｐ２で反射され、その後選択的透過面Ｐ１で反射され、第１の発光部ＥＰ１から出射された光束の光路内に導かれるようになっている。一方、第３の発光部ＥＰ３から出射された光束は、反射面Ｐ３で反射され、選択的透過面Ｐ２を透過し、その後選択的透過面Ｐ１で反射され、第１の発光部ＥＰ１から出射された光束の光路内に導かれるようになっている。以上により発光点が異なる３つの光束について、光路合成が行われるようになっている。

本実施の形態によれば、プリズムＰＳが、異なる３つの波長λ１〜λ３の光束について、３レーザ１パッケージ３Ｌ１Ｐとカップリングレンズ（ここではコリメートレンズＣＯＬ）との間で光路の合成を行っており、駆動系を何ら必要とすることなく光学作用のみで光路合成を実現でき、それにより省スペース化を図れると共に、プリズムＰＳと対物レンズＯＢＪとの間における光束の取り扱いが容易となり、例えば集光光学系をより簡素化できる。尚、プリズムＰＳは、必ずしも３レーザ１パッケージ３Ｌ１Ｐと一体化する必要はなく、別体に設けても良い。また、プリズムＰＳの入射面や出射面に回折構造を設けて、光路合成を支援したり、光路長調整を行うことができる。

図１３（ｂ）に示すのは、各プリズム素子の光源側に段差を設けるようにしてプリズムの形状を工夫して、光路長調整手段の機能を持たせた例である。ここでは、各波長の光束が入射するプリズムに段差部ｄ１，ｄ２を設けて、光路長を生じるようにせしめている。各光源から出射された光束が、反射あるいは透過して出射する構成については、図１３（ａ）と同じである。

ここでは、発光部ＥＰ１から出射された光束と、発光部ＥＰ２から出射された光束との間で光軸方向にｄ１、発光部ＥＰ１から出射された光束と、発光部ＥＰ３から出射された光束との間で光軸方向にｄ２の光路長差がつくように構成されている。

このため、図に示す光軸と垂直方向にδ１、δ２の光路長差が生じることと相まって、波長差によって焦点距離が変わってしまうといった問題を解決できる。

たとえば、カップリングレンズやコリメータに対しては、もっとも短い波長の光源に対して最適な設計をしても、それよりも長い波長の光源から出射される光束に対しては焦点距離が長くなってしまう。同様に、ビーム整形素子に対しては、使用する光源が変わった際に非点収差が発生する。これらの問題は、回折構造などを用いて波長ごとに選択的異なったパワーを与えて、倍率を等しくすることができるが、光量が低下してしまう。

そこで図１３（ｂ）に示すように、波長ごとに異なった光路差を付与することによって、そのような焦点位置ズレの問題を解決できる。ここでは、発光部ＥＰ１から発光部ＥＰ３にかけて波長が長くなるように構成されているが、必要に応じて発光点の配列を変えることができ、またその際はプリズムの段差もそれにあわせて変えれば良い。尚、図１３（ｃ）に示すように、発光部ＥＰ１〜ＥＰ３の台座の形状を変更し、例えば据え付け高さの差ｄ１，ｄ２を与えるようにして光路長調整手段を構成しても良い。

本実施の形態においては、対物レンズＯＢＪには、いずれの光束もすべて無限平行光で入射するようにしているが、第１波長λ１の光束が無限平行光で、第２波長λ２の光束が第１の発散度合いの有限発散光で、第３波長λ３の光束が前記第１の発散度合いよりも大きい第２の発散度合いで入射するようにしても良い。

尚、本実施の形態では、プリズムＰＳが波長毎に異なった光路長を付与する光路長調整手段を兼ねる。より具体的には、プリズムＰＳを通過することで、第２の波長λ２の光束は、第１の波長λ１の光束よりδ１だけ光路長が長くなり、又、プリズムＰＳを通過することで、第３の波長λ３の光束は、第１の波長λ１の光束よりδ２だけ光路長が長くなり、それにより焦点位置を任意に調整でき、よって波長差に起因して生じる焦点距離変動を補正することができる。

図１４は、第３の実施の形態にかかる光ピックアップ装置ＰＵ３に用いることができる３レーザ１パッケージ３Ｌ１Ｐの変形例の概略構成を示す図である。本実施の形態においては、３レーザ１パッケージの出射面には、回折素子ＤＥが配置されている。回折素子ＤＥは入射面Ｐ４と出射面Ｐ５に、それぞれ別な作用を有する回折構造を形成している。又、第２発光部ＥＰ２は、そこから出射する光束の光軸が、第１発光部ＥＰ１から出射する光束の光軸と、回折素子ＤＥの入射面Ｐ４で交差するように傾けられており、第３発光部ＥＰ３は、そこから出射する光束の光軸が、第１発光部ＥＰ１から出射する光束の光軸と、回折素子ＤＥの出射面Ｐ５で交差するように傾けられている。

より具体的には、入射面Ｐ４の回折構造は、波長λ１の光束が入射した場合、０次回折光の回折効率が最も高くなり、波長λ２の光束が入射した場合、ｎ次回折光の回折効率が最も高くなり、波長λ３の光束が入射した場合に、０次回折光の回折効率が最も高くなるように設計されている。一方、出射面Ｐ５の回折構造は、波長λ１の光束が入射した場合、０次回折光の回折効率が最も高くなり、波長λ２の光束が入射した場合、０次回折光の回折効率が最も高くなり、波長λ３の光束が入射した場合に、ｍ次回折光の回折効率が最も高くなるように設計されている。

従って、ｎ次回折光の出射角度と第２発光部ＥＰ２の取り付け角度、及びｍ次回折光の出射角度と第３発光部ＥＰ３の取り付け角度とを合わせることで、第２の発光部ＥＰ２から出射された光束は、第１の発光部ＥＰ１から出射された光束の光路内に導かれるようになり、第３の発光部ＥＰ３から出射された光束も、第１の発光部ＥＰ１から出射された光束の光路内に導かれるようになっている。以上により発光点が異なる３つの光束について、光路合成が行われるようになっているので、上述した実施の形態と同様な効果が得られる。又、図１４から明らかなように、各発光部から回折素子ＤＥまでの光路長が異なるため、回折素子ＤＥは、波長毎に異なった光路長を付与する光路長調整手段を兼ねる。

図１３に示す光路合成素子としてのプリズムＰＳ（又は図１４に示す回折素子ＤＥ）は、図１２に点線で示すように、コリメートレンズＣＯＬと対物レンズＯＢＪとの間、もしくは対物レンズＯＢＪと光検出器ＰＤの間に配置しても良い。

次に前記４３に記載の構成に係る具体的な対物レンズについて説明する。何れもガラスレンズであり、（Ｉ）〜（ＶＩ）のうち何れか１つの条件を満たすことで高ＮＡ対物レンズでありながら十分な面シフト誤差に対する公差を確保しているとともに、十分な作動距離を確保している。尚、何れも絞り（表３〜８において「ＳＴＯ」）は光源側光学面の頂点位置に配置している。
（実施例３）
レンズデータを表３に示す。

（実施例４）
レンズデータを表４に示す。

（実施例５）
レンズデータを表５に示す。

（実施例６）
レンズデータを表６に示す。

（実施例７）
レンズデータを表７に示す。

（実施例８）
レンズデータを表８に示す。

また、実施例３〜８の対物レンズの仕様と、上述の形状に関する式（（ＳＡＧ_１−ＳＡＧ_２）・（Ｎ_４０５−１）／｛ＮＡ・ｆ／√（１＋｜ｍ｜）｝に用いた値を表９に示す。

本発明によれば、少なくとも高密度な情報の記録及び／又は再生を行うことができるにも関わらずコンパクトな構成を有する光ピックアップ装置等を提供できる。

Claims (42)

1. 物体側から順に配置された負の近軸パワーを有する第１レンズ群と、該第１レンズ群から射出された光束を光情報記録媒体の情報記録面上に集光させるための正の近軸パワーを有する第２レンズ群とから構成されたことを特徴とする光ピックアップ装置用の対物レンズ系。
2. 前記第１レンズ群の近軸パワーＰ_１（ｍｍ^−１）と、前記第２レンズ群の近軸パワーＰ_２（ｍｍ^−１）とが以下の（１）式を満たすことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ系。
   ０．０２＜｜Ｐ_１／Ｐ_２｜＜０．３０ （１）
3. 像側開口数が０．８以上とされたことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ系。
4. 前記対物レンズ系に入射する光束の径Ｄ（ｍｍ）が以下の（２）式を満たすことを特徴とする請求の範囲第２項又は第３項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ系。
   ０．７＜Ｄ＜３．０ （２）
5. 前記第２レンズ群は単レンズよりなることを特徴とする請求の範囲第２項乃至第４項の何れか一項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ系。
6. 前記第１レンズ群は単レンズよりなることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ系。
7. 前記第１レンズ群の物体側の面は凹面であることを特徴とする請求の範囲第６項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ系。
8. 前記第１レンズ群は凹平レンズであり、その平面側に前記位相構造を有することを特徴とする請求の範囲第７項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ系。
9. 前記対物レンズ系の焦点距離ｆ（ｍｍ）と、前記第２レンズ群の軸上厚さｄ_２（ｍｍ）が以下の（３）式を満たすことを特徴とする請求の範囲第５項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ系。
   ０．７≦ｄ_２／ｆ≦１．４ （３）
10. 前記第２レンズ群のｄ線における屈折率Ｎ_ｄ２が以下の（４）式を満たすことを特徴とする請求の範囲第５項又は第９項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ系。
    １．６０≦Ｎ_ｄ２≦１．８５ （４）
11. 前記第２レンズ群はガラスレンズであることを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ系。
12. 前記第２レンズ群の焦点距離ｆ_２（ｍｍ）と、前記第２レンズ群のｄ線におけるアッベ数ν_ｄ２が以下の（５）式を満たすことを特徴とする請求の範囲第５項乃至第１１項の何れか一項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ系。
    ｆ_２／ν_ｄ２≦０．０５ （５）
13. 前記第１レンズ群のｄ線におけるアッベ数ν_ｄ１と、前記第２レンズ群のｄ線におけるアッベ数ν_ｄ２が以下の（６）式を満たすことを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ系。
    ν_ｄ１＜ν_ｄ２ （６）
14. 前記対物レンズ系の倍率は略ゼロであることを特徴とする請求の範囲第２項乃至第１３項の何れか一項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ系。
15. 球面収差補正が最適化される前記第２レンズ群の倍率ｍ_２は、以下の（７）式を満たすことを特徴とする請求の範囲第１４項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ系。
    −０．１５≦ｍ_２≦−０．０３ （７）
16. 前記対物レンズ系は、回折構造或いは光路差付与構造の何れかの位相構造を有するとともに、波長が互いに異なる複数の光束を記録密度が互いに異なる複数の光情報記録媒体の情報記録面上に集光させることが可能となっていることを特徴とする請求の範囲第２項乃至第１５項の何れか一項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ系。
17. 前記複数の光情報記録媒体は、記録密度が高いほど薄い保護層を有することを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ系。
18. 前記第１レンズ群が前記位相構造を有することを特徴とする請求の範囲第１６項又は第１７項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ系。
19. 前記複数の光束の波長は、３８０ｎｍから４２０ｎｍの範囲内の第１波長と、６３０ｎｍから６８０ｎｍの範囲内の第２波長であることを特徴とする請求の範囲第１６項乃至第１８項の何れか一項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ系。
20. 前記複数の光束の波長は、３８０ｎｍから４２０ｎｍの範囲内の第１波長と、６３０ｎｍから６８０ｎｍの範囲内の第２波長と、７４０ｎｍから８４０ｎｍの範囲内の第３波長であることを特徴とする請求の範囲第１６項乃至第１８項の何れか一項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ系。
21. 前記第１レンズ群と前記第２レンズ群は、互いの相対位置が不変であるように保持されていることを特徴とする請求の範囲第２項乃至第２０項の何れか一項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ系。
22. 光源と、請求の範囲第２項乃至第２１項のいずれか一項に記載の対物レンズ系と、光情報記録媒体の情報記録面からの反射光を受光する受光系とを有し、前記光源からの光束を前記対物レンズ系を介して前記光情報記録媒体の情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行うことを特徴とする光ピックアップ装置。
23. 請求の範囲第２２項に記載の光ピックアップ装置を搭載し、回転する光情報記録媒体に対して、該光情報記録媒体の半径方向に移動自在とされた光ピックアップ装置により情報の記録及び／又は再生を行うようになっていることを特徴とする光情報記録媒体のドライブ装置。
24. 光ピックアップ装置用の対物レンズ系で使用される集光レンズであって、該集光レンズは、発散光である入射光束を光情報記録媒体の情報記録面上に集光する機能を有し、１群構成であって、像側開口数が０．８以上であって、入射面の有効径Ｄ_Ｃ（ｍｍ）と、焦点距離ｆ_Ｃ（ｍｍ）と、軸上厚さｄ_Ｃ（ｍｍ）が以下の（８）及び（９）式を満たすことを特徴とする集光レンズ。
    ０．７＜Ｄ_Ｃ＜３．０ （８）
    ０．７≦ｄ_Ｃ／ｆ_Ｃ≦１．４ （９）
25. ｄ線における屈折率Ｎ_ｄＣが以下の（１０）式を満たすことを特徴とする請求の範囲第２４項に記載の集光レンズ。
    １．６０≦Ｎ_ｄＣ≦１．８５ （１０）
26. 前記集光レンズはガラスレンズであることを特徴とする請求の範囲第２５項に記載の集光レンズ。
27. 焦点距離ｆ_Ｃ（ｍｍ）と、ｄ線におけるアッベ数νｄ_Ｃが以下の（１１）式を満たすことを特徴とする請求の範囲第２４項乃至第２６項の何れか一項に記載の集光レンズ。
    ｆ_Ｃ／ν_ｄＣ≦０．０５ （１１）
28. 倍率ｍ_Ｃが以下の（１２）式を満たすことを特徴とする請求の範囲第２４項乃至第２７項の何れか一項に記載の集光レンズ。
    −０．１５≦ｍ_Ｃ≦−０．０３ （１２）
29. 波長λ１の光源を用いて保護基板厚ｔ１の第１光情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行い、波長λ２（λ１＜λ２）の光源を用いて保護基板厚ｔ２（ｔ１≦ｔ２）の第２光情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行い、波長λ３（λ２＜λ３）の光源を用いて保護基板厚ｔ３（ｔ２＜ｔ３）の第３光情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行う光ピックアップ装置であって、
    前記波長λ１の光束を出射する第１発光部、前記波長λ２の光束を出射する第２発光部、前記波長λ３の光束を出射する第３発光部の３つの発光部が近接して配置され、一体に構成された光源部と、
    前記光源部から出射された光束の発散角が小さくなるように変換するカップリングレンズと、
    前記カップリングレンズから出射された光束を、前記第１乃至第３光情報記録媒体のいずれかに集光させるために共通に用いられる対物光学素子と、
    前記光源部と前記カップリングレンズとの間に配置され、前記第１発光部乃至第３発光部から出射される光束のうち少なくとも２つの光束の光軸を一致せしめる光路合成素子を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
30. 請求の範囲第２９項に記載の光ピックアップ装置は、さらに、前記第１乃至第３光情報記録媒体の情報記録面で反射された光を受光して電気信号に変換するために共通に用いられる受光素子を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
31. 前記光路合成素子は、少なくとも２つの波長に対して選択的に透過または反射させる面を２つ以上備えたプリズムから構成されることを特徴とする請求の範囲第２９項記載の光ピックアップ装置。
32. 前記光路合成素子は、回折素子を備えることを特徴とする請求の範囲第２９項又は第３１項に記載の光ピックアップ装置。
33. 前記対物光学素子には、前記第１波長の光束が無限平行光で、第２波長の光束が第１の発散度合いの有限発散光で、前記第３波長の光束が前記第１の発散度合いよりも大きい第２の発散度合いで入射することを特徴とする請求の範囲第２９項乃至第３２項のいずれか記載の光ピックアップ装置。
34. 前記対物光学素子と前記受光素子との間に、波長毎に異なった光路長を付与する光路長調整手段を備えることを特徴とする請求の範囲第３０項乃至第３３項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
35. 前記光路合成素子は、波長毎に異なった光路長を付与する光路長調整手段を備えることを特徴とする請求の範囲第２９項乃至第３４項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
36. 前記対物光学素子には、前記第１乃至第３波長の光束がすべて無限平行光で入射することを特徴とする請求の範囲第３５項に記載の光ピックアップ装置。
37. 前記光路合成素子は、前記カップリングレンズにおいて、前記第１波長乃至第３波長の、波長差に起因して生じる焦点距離変動を補正することを特徴とする請求の範囲第３５項又は第３６項に記載の光ピックアップ装置。
38. 前記光路合成素子は、前記光路合成素子と前記カップリングレンズとの間にビーム整形光学素子を備え、当該ビーム整形光学素子において、前記第１波長乃至第３波長の、波長差に起因して生じる非点収差を補正することを特徴とする請求の範囲第３５項乃至第３７項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
39. 請求の範囲第２９項乃至第３７項に記載の光ピックアップ装置に用いる光路合成素子であって、前記光源部と前記カップリングレンズとの間に配置され、前記第１発光部乃至第３発光部から出射される光束の光軸を一致せしめることを特徴とする光路合成素子。
40. 波長λ１の光源を用いて保護基板厚ｔ１の第１光情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行い、波長λ２（λ１＜λ２）の光源を用いて保護基板厚ｔ２（ｔ１≦ｔ２）の第２光情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行い、波長λ３（λ２＜λ３）の光源を用いて保護基板厚ｔ３（ｔ２＜ｔ３）の第３光情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行う光ピックアップ装置であって、
    前記波長λ１の光束を出射する第１発光部、前記波長λ２の光束を出射する第２発光部、前記波長λ３の光束を出射する第３発光部の３つの発光部が近接して配置され、一体に構成された光源部と、
    前記光源部から出射された光束を透過するカップリングレンズと、
    前記カップリングレンズから出射された光束を、光情報記録媒体に集光させるために共通に用いられる対物光学素子と、
    前記第１乃至第３光情報記録媒体の情報記録面で反射された光を受光して電気信号に変換するために共通に用いられる受光素子と、
    各々異なった回折作用を有する２つの光路差付与機能を有する光学面を備え、前記光源部と前記カップリングレンズとの間、または前記カップリングレンズと前記対物光学素子との間に配置され、前記第１発光部乃至第３発光部から出射される光束の光軸を一致せしめる光路合成素子を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
41. 波長λ１の光源を用いて保護基板厚ｔ１の第１光情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行い、波長λ２（λ１＜λ２）の光源を用いて保護基板厚ｔ２（ｔ１≦ｔ２）の第２光情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行い、波長λ３（λ２＜λ３）の光源を用いて保護基板厚ｔ３（ｔ２＜ｔ３）の第３光情報記録媒体に対して情報の再生および／または記録を行う光ピックアップ装置であって、
    前記波長λ１の光束を出射する第１発光部、前記波長λ２の光束を出射する第２発光部、前記波長λ３の光束を出射する第３発光部の３つの発光部が近接して配置され、一体に構成された光源部と、
    前記光源部から出射された光束を透過するカップリングレンズと、
    前記カップリングレンズから出射された光束を、光情報記録媒体に集光させるために共通に用いられる対物光学素子と、
    前記第１乃至第３光情報記録媒体の情報記録面で反射された光を受光して電気信号に変換するために共通に用いられる受光素子と、
    各々異なった回折作用を有する２つの光路差付与機能を有する光学面を備え、前記対物光学素子と前記受光素子との間に配置され、前記第１発光部乃至第３発光部から出射される光束の光軸を一致せしめる光路合成素子を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
42. ３８０ｎｍから４２０ｎｍの範囲内にある波長を出射する第１の光源と、前記波長とは異なる波長を出射する第２の光源との少なくとも２つの光源を備えると共に、コリメートレンズを備え、前記第１の光源から出射される光束と前記第２の光源から出射される光束との少なくとも２つの光束に対して、前記コリメートレンズから無限平行光が出射されるように光路長が調整されたことを特徴とする光ピックアップ装置。