JPWO2006090653A1 - 光ピックアップ装置、それに用いる対物光学系 - Google Patents

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Abstract

光ピックアップ装置（１）は、複数波長光源（６）と、対物光学系（２）とを備えている。対物光学系（２）は、少なくとも２面の波面変換面（１３ａ）、（１６ａ）と、対物レンズ（１０）とを含む。少なくとも２面の波面変換面（１３ａ）、（１６ａ）は、入射したレーザ光の波面をそれぞれ光情報記録媒体（３）の種類に応じた相互に異なる波面にして出射する。対物レンズ（１０）は、波面変換面（１６ａ）から出射したレーザ光を光情報記録面（３Ｒ）に合焦させる。光ピックアップ装置（１）は、対応するレーザ光の波長すべてに対して、以下の条件を満足する。 ｜ＳＣＭＡＸ｜ ＜ ０．０３６ ここで、ＳＣＭＡＸ：対物光学系（２）の正弦条件不満足量の最大値である。

Description

本発明は、光ピックアップ装置、それに用いる対物光学系に関する。
近年、規格の異なる複数種類の光情報記録媒体（例えば、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＥＶＤ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ）、ＨＤ−ＤＶＤ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）等）の２種以上に対して情報の記録・再生が可能な光情報記録／再生装置の需要が増大してきている。
しかしながら、一般的に、光情報記録媒体の種類によって、使用する光の波長、光情報記録媒体の保護層の厚さ（表面から情報記録面までの距離）等の各種規格が異なっている。このため、ある種類の光情報記録媒体に対して設計された対物レンズを他の種類の光情報記録媒体に対して用いると、大きな収差（具体的には、球面収差等）が発生してしまう。従って、光情報記録媒体に対する情報の記録・再生が好適に行えないという問題がある。
例えば、規格の異なる複数種類の光情報記録媒体のすべてに対する好適な情報の記録・再生を可能にする方法として、光ピックアップ装置に複数種類の光情報記録媒体のそれぞれに対して設計された複数種類の対物レンズを設けることが考えられる。しかしながら、複数種類の対物レンズを有する光ピックアップ装置では、情報の記録・再生を行う対象となる光情報記録媒体の種類に応じて使用する対物レンズを切り替える必要がある。このため、対物レンズの切り替え機構等が必要となる。従って、光ピックアップ装置の構成が複雑となる。その結果、光ピックアップ装置が大型化、高コスト化してしまうという問題がある。
このような問題に鑑み、同一の対物レンズを用いて規格の異なる複数種類の光情報記録媒体に対して情報の記録・再生を行う際に生じる収差（具体的には、球面収差等）を補正・低減するための種々の方法が提案されている。
例えば、特許文献１等には、球面収差を補正するための高分子液晶層を有する偏光性位相補正素子を用いる技術が開示されている。
特許文献１：特開２００３−１４９４４３号公報 しかしながら、たとえ特許文献１等に開示された技術を用いたものであっても、従来の光ピックアップ装置では、規格の異なる複数種類の光情報記録媒体に対して情報の記録・再生を好適に行うことが困難であるという問題がある。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、規格の異なる複数種類の光情報記録媒体のそれぞれに対して情報の記録・再生を好適に行うことが可能な光ピックアップ装置を提供することにある。
本発明者等が誠意研究した結果、特許文献１に記載の技術を用いた光ピックアップ装置では、正弦条件不満足量が十分に低減されないため、規格の異なる複数種類の光情報記録媒体に対して情報の記録・再生を好適に行う際に、軸外光線に対する収差が大きく発生することを見出し、本発明を成すに至った。すなわち、本発明者等は、従来着眼されていなかった正弦条件不満足量に新たに着眼し、これを低減することによって軸外光線に対する収差を低減して、光源波長の変動や保護層厚みのバラつき等があっても性能が劣化しない装置を提供できることを見出し、本発明を成すに至った。
本発明に係る光ピックアップ装置は、各々、情報記録面と、該情報記録面を被覆する保護層とを有し、該情報記録面に対応したレーザ光の波長及び該保護層の厚みの少なくとも一方が相互に異なる複数種類の光情報記録媒体のそれぞれの該情報記録面に当該光情報記録面に対応したレーザ光を合焦させるためのものである。本発明に係る光ピックアップ装置は、複数波長光源と、対物光学系とを備えている。複数波長光源は光情報記録面に対応するレーザ光をそれぞれ出射する。対物光学系は、複数波長光源から出射したレーザ光を、それぞれ対応する光情報記録面に合焦させる。対物光学系は、少なくとも２面の波面変換面と、対物レンズとを含む。少なくとも２面の波面変換面は、入射したレーザ光の波面をそれぞれ光情報記録媒体の種類に応じた相互に異なる波面にして出射する。対物レンズは、波面変換面から出射したレーザ光を光情報記録面に合焦させる。本発明に係る光ピックアップ装置は、対応するレーザ光の波長すべてに対して、以下の条件を満足する。
｜ＳＣＭＡＸ｜ ＜ ０．０３６
ここで、
ＳＣＭＡＸ：以下の式（１）で規定される対物光学系の正弦条件不満足量の最大値である。
Figure 2006090653
ここで、
ｈ：対物レンズに入射するレーザ光の対物レンズの光軸からの距離、
Ｕ：対物レンズに入射する前に光軸から距離ｈにあるレーザ光の対物レンズを透過した後の光進行方向と光軸とのなす角度、
ｆ：対物光学系の合焦点距離、
である。
本発明に係る対物光学系は、各々、情報記録面と、該情報記録面を被覆する保護層とを有し、該情報記録面に対応したレーザ光の波長及び該保護層の厚みの少なくとも一方が相互に異なる複数種類の光情報記録媒体のそれぞれの該情報記録面に当該光情報記録面に対応したレーザ光を合焦させるために用いられるものである。本発明に係る対物光学系は、少なくとも２面の波面変換面と、対物レンズとを含む。少なくとも２面の波面変換面は、入射したレーザ光の波面をそれぞれ光情報記録媒体の種類に応じた相互に異なる波面にして出射する。対物レンズは、波面変換面から出射したレーザ光を光情報記録面に合焦させる。本発明に係る対物光学系は、対応するレーザ光の波長すべてに対して、以下の条件を満足する。
｜ＳＣＭＡＸ｜ ＜ ０．０３６
ここで、
ＳＣＭＡＸ：以下の式（１）で規定される対物光学系の正弦条件不満足量の最大値である。
Figure 2006090653
ここで、
ｈ：対物レンズに入射するレーザ光の対物レンズの光軸からの距離、
Ｕ：対物レンズに入射する前に光軸から距離ｈにあるレーザ光の対物レンズを透過した後の光進行方向と光軸とのなす角度、
ｆ：対物光学系の合焦点距離、
である。
本発明によれば、規格の異なる複数種類の光情報記録媒体のそれぞれに対して情報の記録・再生を好適に行うことができる。
光ピックアップ装置１の光学を表す図である。 光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例１（実施例１）の波長４０５ｎｍの光を使用した際の概略光路図である。 光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例１（実施例１）の波長７８０ｎｍの光を使用した際の概略光路図である。 光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例２（実施例２、３）の波長４０５ｎｍの光を使用した際の概略光路図である。 光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例２（実施例２、３）の波長７８０ｎｍの光を使用した際の概略光路図である。 光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例３（実施例４）の波長４０８ｎｍの光を使用した際の概略光路図である。 光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例３（実施例４）の波長６６０ｎｍの光を使用した際の概略光路図である。 光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例３（実施例４）の波長７８０ｎｍの光を使用した際の概略光路図である。 光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例４（実施例５）の波長４０８ｎｍの光を使用した際の概略光路図である。 光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例４（実施例５）の波長６６０ｎｍの光を使用した際の概略光路図である。 光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例４（実施例５）の波長７８０ｎｍの光を使用した際の概略光路図である。 光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例５（実施例６）の波長４０８ｎｍの光を使用した際の概略光路図である。 光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例５（実施例６）の波長６６０ｎｍの光を使用した際の概略光路図である。 光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例５（実施例６）の波長７８０ｎｍの光を使用した際の概略光路図である。 実施例１の球面収差（波長：４０５ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．１ｍｍ）を示す図である。 実施例１の正弦条件不満足量（波長：４０５ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．１ｍｍ）を示す図である。 実施例１の球面収差（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す図である。 実施例１の正弦条件不満足量（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す図である。 比較例の球面収差（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す図である。 比較例の正弦条件不満足量（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す図である。 実施例２の球面収差（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す図である。 実施例２の正弦条件不満足量（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す図である。 実施例３の球面収差（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す図である。 実施例３の正弦条件不満足量（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す図である。 実施例４の球面収差（波長：４０８ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．０８５ｍｍ）を示す図である。 実施例４の正弦条件不満足量（波長：４０８ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．０８５ｍｍ）を示す図である。 実施例４の球面収差（波長：６６０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．６ｍｍ）を示す図である。 実施例４の正弦条件不満足量（波長：６６０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．６ｍｍ）を示す図である。 実施例４の球面収差（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す図である。 実施例４の正弦条件不満足量（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す図である。 実施例５の球面収差（波長：４０８ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．０８５ｍｍ）を示す図である。 実施例５の正弦条件不満足量（波長：４０８ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．０８５ｍｍ）を示す図である。 実施例５の球面収差（波長：６６０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．６ｍｍ）を示す図である。 実施例５の正弦条件不満足量（波長：６６０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．６ｍｍ）を示す図である。 実施例５の球面収差（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す図である。 実施例５の正弦条件不満足量（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す図である。 実施例６の球面収差（波長：４０８ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．０８５ｍｍ）を示す図である。 実施例６の正弦条件不満足量（波長：４０８ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．０８５ｍｍ）を示す図である。 実施例６の球面収差（波長：６６０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．６ｍｍ）を示す図である。 実施例６の正弦条件不満足量（波長：６６０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．６ｍｍ）を示す図である。 実施例６の球面収差（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す図である。 実施例６の正弦条件不満足量（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本実施形態に係る光ピックアップ装置１の光学構成を表す図である。
本実施形態に係る光ピックアップ装置１は、複数種類の情報記録媒体（例えば、光ディスク）３のそれぞれに対して情報の記録や再生を行うことが可能な複数波長対応の光ピックアップ装置である。尚、光情報記録媒体３は、情報を記録するための情報記録面３Ｒと、その情報記録面３Ｒを被覆する保護層３Ｐとを備えている。光情報記録媒体３としては、例えば、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）、ＣＤ−Ｒ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）、ＣＤ−ＲＷ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ ＲｅＷｒｉｔａｂｌｅ）、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ−Ｒ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）、ＤＶＤ−ＲＷ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ ＲｅＷｒｉｔａｂｌｅ）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ−ＲＡＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＶＤ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＥＶＤ−Ｒ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）、ＥＶＤ−ＲＷ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ ＲｅＷｒｉｔａｂｌｅ）、ＥＶＤ−ＲＯＭ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＶＤ−ＲＡＭ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ）、ＢＤ−Ｒ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）、ＢＤ−ＲＷ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ ＲｅＷｒｉｔａｂｌｅ）、ＢＤ−ＲＯＭ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＢＤ−ＲＡＭ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤ−ＤＶＤ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＨＤ−ＤＶＤ−Ｒ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）、ＨＤ−ＤＶＤ−ＲＷ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ ＲｅＷｒｉｔａｂｌｅ）、ＨＤ−ＤＶＤ−ＲＯＭ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤ−ＤＶＤ−ＲＡＭ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の光ディスクが挙げられる。
光情報記録媒体３は、その種類に対応した層厚（表面から情報記録面３Ｒまでの距離）の保護層３Ｐを備えている。例えば、ＣＤの場合は、保護層３Ｐの層厚は１．２ｍｍである。ＤＶＤ、ＥＶＤ、及びＨＤ−ＤＶＤの場合は、保護層３Ｐの層厚は０．６ｍｍである。また、ＢＤの場合は、保護層３Ｐの層厚は約０．１ｍｍである。また、光情報記録媒体３は、その種類に対応したレーザ光の波長が決まっている。例えば、ＣＤの場合は、７５０〜８２０ｎｍである。ＤＶＤ及びＥＶＤの場合は、６４０〜６７０ｎｍである。また、ＢＤ及びＨＤ−ＤＶＤの場合は、４００〜４１５ｎｍである。
本実施形態では、ＣＤ、ＤＶＤ（ＥＶＤ）、ＢＤの３種類の光情報記録媒体３に互換的に使用可能な光ピックアップ装置１を例に挙げて説明する。
本実施形態に係る光ピックアップ装置１は、複数波長光源６と、ビームスプリッタ５ａ及び５ｂと、コリメータ４と、ビームスプリッタ７と、検出器８と、対物光学系２とを備えている。
複数波長光源６は、相互に波長の異なる複数種類のレーザ光を選択的に出射可能なものである。詳細には、複数波長光源６は、それら複数種類のレーザ光のうち、光情報記録面３Ｒに対応するレーザ光（例えば、ＣＤの場合は波長が７５０〜８２０ｎｍの範囲に属するレーザ光、ＤＶＤの場合は波長が６４０〜６７０ｎｍの範囲に属するレーザ光、ＢＤの場合は波長が４００〜４１５ｎｍの範囲に属するレーザ光）を出射する。
具体的には、複数波長光源６は、相互に波長の異なるレーザ光を出射させる複数の光源（レーザー光源）を備えていてもよい。例えば、図１に示すように、複数波長光源６が、波長が６４０〜６７０ｎｍの範囲に属するレーザ光を出射する光源６ａと、波長が４００〜４１５ｎｍの範囲に属するレーザ光を出射する光源６ｂと、波長が７５０〜８２０ｎｍの範囲に属するレーザ光を出射する光源６ｃとを備えていてもよい。
光源６ａからのレーザ光は、ビームスプリッタ５ａによってその光路が曲げられ、対物光学系２方向へと導かれる。光源６ｂからのレーザ光は、ビームスプリッタ５ｂによってその光路が曲げられ、ビームスプリッタ５ａを透過して対物光学系２方向へと導かれる。光源６ｃからのレーザ光はビームスプリッタ５ａ及び５ｂを透過して対物光学系２方向へと導かれる。
コリメータ４は、入射光を平行光束に変換する機能を有する。コリメータ４は、１枚のレンズによって構成されていてもよい。また、コリメータ４は、２枚のレンズ、例えば、凹レンズと凸レンズとを含む光学系によって構成されていてもよい。
本実施形態ではコリメータ４はビームスプリッタ５ａ、５ｂよりも光情報記録媒体３寄りに配置する構成が採用されているが、例えば、ビームスプリッタ５ａと各光源６ａとの間に光源６ａ専用に設計されたのコリメータ４を配置し、ビームスプリッタ５ｂと光源６ｂ、６ｃとの間のそれぞれに光源６ｂ、６ｃそれぞれに専用に設計されたのコリメータ４を設けてもよい。
コリメータ４ににより平行光束に変換されたレーザ光は、ビームスプリッタ７を透過して対物光学系２に入射する。
尚、ビームスプリッタ５ａ、５ｂに代えてダイクロイックミラーを用いてもよく、平面ミラーを併用してもよい。すなわち、１又は複数のビームスプリッタ、１又は複数のダイクロイックミラー、及び１又は複数の平面ミラーを任意に組み合わせて光路合成手段を構成しても構わない。また、例えば、光源６ａ、６ｂ、６ｃが一つの航路上に設けられている場合や、光学系の位置に合わせて移動可能であるような場合には、光路合成手段は必ずしも必須ではない。
対物光学系２は、対物レンズ１０と、第１の波面変換素子１１と、第２の波面変換素子１２とを備えている。第１の波面変換素子１１と、第２の波面変換素子１２とのそれぞれには、少なくとも１面の波面変換面が設けられている。すなわち、対物光学系２には少なくとも２面の波面変換面が設けられている。このように、少なくとも２面の波面変換面が設けられている限りにおいて、設置される波面変換素子の個数は問題とならず、例えば、第１の波面変換素子１１と第２の波面変換素子１２とが一体に形成されていてもよい。また、第１の波面変換素子１１及び第２の波面変換素子１２とに加えてさらなる波面変換素子を有していてもよい。
尚、各波面変換面は、例えば光屈折面（球面や非球面）や光回折面、又は位相段差構造を有する面であってもよい。また、少なくとも２面の波面変換面は、相互に異なる形状の面であってもよく、相互に同じ形状の面であってもよい。
対物レンズ１０は、光ピックアップ装置１に配置された光情報記録媒体３に対向位置するように配置されている。対物レンズ１０は、複数波長光源６から出射されたレーザ光を光ピックアップ装置１に配置された光情報記録媒体３の情報記録面３Ｒに向けて合焦するためのものである。
対物レンズ１０は、図１に示すように両凸形状又はメニスカス状のレンズであってもよい。また、対物レンズ１０は両面が非球面形状であることが好ましい。
対物レンズ１０により情報記録面３Ｒに合焦されたレーザ光は、情報記録面３Ｒにより反射、又は散乱される。情報記録面３Ｒにより反射されたレーザ光は再び対物光学系２に入射し、ビームスプリッタ７の反射面７ａにより反射されて検出器８に入射する。検出器８において反射光の強度が測定され、その測定された強度に基づいて情報記録面３Ｒに記録された情報が検出される。
本実施形態では、第１の波面変換素子１１と第２の波面変換素子１２と（以下、「第１の波面変換素子１１と第２の波面変換素子１２と」を「２つの波面変換素子１１、１２」とすることがある。）は対物レンズ１０よりも複数波長光源６寄りに配置されている。
２つの波面変換素子１１、１２に設けられた少なくとも２面の波面変換面は、複数波長光源６から出射され対物レンズ１０を透過したレーザ光が配置された光情報記録媒体３の情報記録面３Ｒに合焦するように、配置された光情報記録媒体３の種類に応じて入射レーザ光の波面を、それぞれ光情報記録媒体３の種類に応じた相互に異なる波面にして出射するものである。
具体的には、２つの波面変換素子１１、１２に設けられた少なくとも２面の波面変換面は、光情報記録媒体３としてＤＶＤが配置された場合には、光源６ａから出射された波長６４０〜６７０ｎｍのレーザ光が対物レンズ１０により配置されたＤＶＤの情報記録面３Ｒに合焦するように、光源６ａから出射されたレーザ光の波面形状を調節する（波面形状を変換する、又は波面形状を変換せずに透過させる。）。
光情報記録媒体３としてＢＤが配置された場合には、光源６ｂから出射された波長４００〜４１５ｎｍのレーザ光が対物レンズ１０により配置されたＢＤの情報記録面３Ｒに合焦するように、光源６ｂから出射されたレーザ光の波面形状を調節する（波面形状を変換する、又は波面形状を変換せずに透過させる。）。
そして、光情報記録媒体３としてＣＤが配置された場合には、光源６ｃから出射された波長７５０〜８２０ｎｍのレーザ光が対物レンズ１０により配置されたＣＤの情報記録面３Ｒに合焦するように、光源６ｃから出射されたレーザ光の波面形状を調節する（波面形状を変換する、又は波面形状を変換せずに透過させる。）。
すなわち、２つの波面変換素子１１、１２に設けられた少なくとも２面の波面変換面は、各種光情報記録媒体３の情報記録面３Ｒに対して、その光情報記録媒体３に対応したレーザ光が合焦するように、光情報記録媒体３の種類に応じて相互に異なる波面変換特性を有するものである。
例えば、２つの波面変換素子１１、１２に設けられた少なくとも２面の波面変換面は、光源６ｂからのレーザ光を、その波面形状を変換せずに透過させ、光源６ａ、６ｃからのレーザ光を、その波面形状を変換して透過させるものであってもよい。また、各光源６ａ、６ｂ、６ｃからのレーザ光を、その波面形状を変換して透過させるものであってもよい。
本実施形態のように、少なくとも２面の波面変換面を設けることによってはじめて、複数種類の光情報記録媒体３の情報記録面３Ｒのそれぞれに対して、対応したレーザ光を球面収差及び正弦条件不満足量ＳＣ（ｈ）を低減させて合焦させることが可能となる。従って、本実施形態に係る光ピックアップ装置１によれば、規格の異なる複数種類の光情報記録媒体に対して情報の記録・再生を好適に行うことができる。
例えば、１面の波面変換面のみを設けた場合は、相互に波長の異なる複数種類のレーザ光に対して、十分に正弦条件不満足量ＳＣ（ｈ）を低減させることができない。
尚、正弦条件不満足量ＳＣ（ｈ）は、下記式（２）で定義される。この正弦条件不満足量ＳＣ（ｈ）は、コマ収差と相関する。具体的には、正弦条件不満足量ＳＣ（ｈ）の大きさが小さいほどコマ収差が小さくなる。
Figure 2006090653
ここで、
ｈ：対物レンズ１０に入射するレーザ光の対物レンズ１０の光軸からの距離、
Ｕ：対物レンズ１０に入射する前に光軸から距離ｈにあるレーザ光の対物レンズ１０を透過した後の光進行方向と光軸とのなす角度、
ｆ：対物光学系２の合焦点距離、
である。
正弦条件不満足量ＳＣ（ｈ）の対物レンズ１０の有効径における最大値ＳＣＭＡＸが下記条件（１）を満たすことが好ましい。より好ましくは、最大値ＳＣＭＡＸが下記条件（１−ａ）を満たすことが好ましい。
｜ＳＣＭＡＸ｜ ＜ ０．０３６ ・・・・・（１）
｜ＳＣＭＡＸ｜ ＜ ０．０１ ・・・・・（１−ａ）
数式（１）は、情報記録面３Ｒの法線が対物光学系２の光軸から傾いた場合でも対物レンズ１０により情報記録面３Ｒ上に良好なスポットが形成されるために望ましい正弦条件不満足量ＳＣ（ｈ）の条件範囲を規定している。数式（１）を満たす構成とすることにより、複数種類の光情報記録媒体３のいずれにおいても、情報記録面３Ｒの法線が対物光学系２の光軸から傾いた場合でも情報記録面３Ｒ上への良好なスポット形成が可能となる。
数式（１）の範囲をはずれると、情報記録面３Ｒの法線が対物光学系２の光軸から傾いた場合の情報記録面３Ｒ上への良好なスポット形成が困難となる傾向にある。
また、波面変換面１２は、対応するレーザ光の波長すべてに対して、以下の条件式（３）を満たすことが好ましい。
０．８ ＜ φ０／ φＴ ＜ １．２ ・・・・・（３）
ここで、
φ０：対物レンズのパワー、
φＴ：対物光学系のパワー、
である。
条件式（３）は、対物レンズのパワー範囲を規定した式である。条件式（３）の上下限を超えると、対物レンズのパワーと比較して２つの波面変換面の合成パワーが強くなり過ぎ、波面変換面により発生する収差を対物レンズで補正することができなくなり望ましくない。
波面変換面１２は、対応するレーザ光の波長すべてに対して、以下の条件式（４）を満たすことが好ましい。
０≦ φＣ／ φＴ ＜ １．２ ・・・・・（４）
ここで、
φＣ：波面変換面の合成パワー、
φＴ：対物光学系のパワー、
である。
条件式（４）は、波面変換面の合成パワー範囲を規定した式である。条件式（４）の上下限を超えると、対物レンズのパワーと比較して２つの波面変換面の合成パワーが強くなり過ぎ、波面変換面により発生する収差を対物レンズで補正することができなくなり望ましくない。
波面変換面１２は、対応するレーザ光の波長すべてに対して、以下の条件式（５）を満たすことが好ましい。
０≦Δ ｜φＣ／ φＴ ｜ ／ Δλ ＜ １．２ ・・・・・（５）
ここで、
φＣ：波面変換面の合成パワー、
φＴ：対物光学系のパワー、
Δ｜φＣ／ φＴ｜：波面変換面の合成パワーの変化率
Δλ：波長変化量（μｍ）
である。
条件式（５）は、波面変換面の波長特性を規定する条件である。条件式（５）の上限を超えると、波長の変化に対して波面変換面の合成パワーが敏感に変化し過ぎ、レンズ主面の変動が大きくなり安定して記録・再生を行うことが困難となる。
また、２つの波面変換面は、対応するレーザ光すべてに対して互いに異なる符号のパワーを持つこと、すなわち、以下の条件（６）を満足することが好ましい。
φ１・φ２ ≦ ０ ・・・・・（６）
２つの波面変換面が、対応するレーザ光に対して同一の符号のパワーを持つと、正弦条件を良好にコントロールすることが困難となり好ましくない。
−具体的構成例１−
次に、図２及び図３を参照しながら２つの波面変換素子１１、１２の具体的構成例１について説明する。
図２は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例１の波長４０５ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
図３は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例１の波長７８０ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
尚、本明細書及び図面において、ＢＤを「３ａ」で表す。ＤＶＤを「３ｃ」で表す。ＣＤを「３ｂ」で表す。
図２及び図３に示すように、第１の波面変換素子１１及び第２の波面変換素子１２はそれぞれ液晶素子により構成してもよい。
具体的に、第１の波面変換素子１１は、基板１３と、液晶層１４と、基板１５とにより構成されている。基板１３と基板１５とは、液晶層を介在させて対向するように配置されている。基板１３と基板１５とのそれぞれの液晶層１４側表面には光透過性の電極（図示せず）が形成されており、それら一対の電極間に印加する電圧を調節することにより液晶層１４の屈折率を調節することができる。また、基板１３の液晶層１４側表面には波面変換面１３ａが形成されている。
第２の波面変換素子１２は、基板１６と、液晶層１７と、基板１８とにより構成されている。基板１６と基板１８とは、液晶層を介在させて対向するように配置されている。基板１６と基板１８とのそれぞれの液晶層１４側表面には光透過性の電極（図示せず）が形成されており、それら一対の電極間に印加する電圧を調節することにより液晶層１７の屈折率を調節することができる。また、基板１６の液晶層１４側表面には波面変換面１６ａが形成されている。すなわち、本具体的構成例１では、２つの波面変換面１３ａ、１６ａが設けられている。これら２つの波面変換面１３ａ、１６ａのそれぞれは、液晶層に接している。このため、入射レーザ光の波長が同じ場合であっても、液晶層の屈折率を操作することによって、波面変換機能を異ならしめることができるものである。従って、この具体的構成例２によれば、例えば保護層３Ｐの層厚が等しく、使用されるレーザ光の波長が相互に異なるような複数種類の光情報記録媒体３（例えば、ＢＤとＨＤ−ＤＶＤ）への記録・再生が好適に行える対物光学系２、光ヒップアップ装置１を実現することができる。
具体的には、図２に示すように、光源６ｂから出射された波長４０５ｎｍのレーザ光はＢＤ３ａの情報記録面３Ｒに合焦するように液晶層１４、１７の屈折率が調節される。図３に示すように、光源６ｃから出射された波長７８０ｎｍのレーザ光はＣＤ３ｂの情報記録面３Ｒに合焦するように液晶層１４、１７の屈折率が調節される。光源６ａから出射された波長６５０ｎｍのレーザ光はＤＶＤの情報記録面３Ｒに合焦するように液晶層１４、１７の屈折率が調節される。すなわち、複数波長光源６から出射されるレーザ光の波長に応じて液晶層１４、１７の屈折率が相互に異ならしめられる。
次に、本具体的構成例１の各波長における収差補正について具体的に説明する。
図２に示すように、ＢＤ３ａが配置された場合は、光源６ｂが選択され、光源６ｂから波長４０５ｎｍのレーザ光が発散光として出射される。光源６ｂからのレーザ光はビームスプリッタ５ａ、５ｂを透過し、コリメータ４によって平行光束に変換される。変換された平行光束はビームスプリッタ７を透過し、第２の波面変換素子１２に入射する。このとき、液晶層１７は、基板１６と同様の屈折率に調整される。このため、波面変換面１６ａは波面変換機能を発揮しない。従って、第２の波面変換素子１２は波長４０５ｎｍの平行光束を、その波面形状を変化させることなく透過させる。
第２の波面変換素子１２を透過したレーザ光は第１の波面変換素子１１に入射する。このとき、液晶層１４は、基板１３と同様の屈折率に調整される。このため、波面変換面１３ａは波面変換機能を発揮しない。従って、第１の波面変換素子１１も、第２の波面変換素子１２と同様に、波長４０５ｎｍの平行光束を、その波面形状を変化させることなく透過させる。
その結果、対物レンズ１０に波長４０５ｎｍの平行光束が入射することとなる。ここで、本具体的構成例１において、対物レンズ１０は波長４０５ｎｍの平行光束がＢＤ３ａの情報記録面３Ｒに好適に合焦するように収差補正がなされたものである。従って、ＢＤ３ａの情報記録面３Ｒ上に球面収差及びコマ収差の低減された良好なスポット像が得られることとなる。
一方、図３に示すように、ＣＤ３ｂが配置された場合は、光源６ｃが選択され、光源６ｃから波長７８０ｎｍのレーザ光が発散光として出射される。光源６ｃからのレーザ光はビームスプリッタ５ａ、５ｂを透過し、コリメータ４によって平行光束に変換される。変換された平行光束はビームスプリッタ７を透過し、第２の波面変換素子１２に入射する。このとき、液晶層１７は、基板１６の屈折率とは異なる屈折率に調整される。このため、波面変換面１６ａにより第２の波面変換素子１２に入射したレーザ光の波面形状が変換される。具体的に、本具体的構成例１においては、第２の波面変換素子１２に入射した波長７８０ｎｍの平行光束は発散光に変換される。
第２の波面変換素子１２を透過したレーザ光は第１の波面変換素子１１に入射する。このとき、液晶層１４は、基板１３の屈折率とは異なる屈折率に調整される。このため、波面変換面１３ａにより第２の波面変換素子１２に入射したレーザ光の波面形状が変換される。
その結果、対物レンズ１０に波長７８０ｎｍの発散光が入射することとなる。この波長７８０ｎｍの発散光は対物レンズ１０により好適にＣＤ３ｂの情報記録面３Ｒ上に球面収差及びコマ収差の低減された良好なスポット像を形成する波面形状を有するものである。従って、ＣＤ３ｂの情報記録面３Ｒ上に球面収差及びコマ収差の低減された良好なスポット像が得られることとなる。
ＤＶＤが配置された場合も、ＣＤ３ｂが配置された場合と同様に、光源６ａからの波長６５０ｎｍのレーザ光がＤＶＤの情報記録面３Ｒ上に球面収差及びコマ収差の低減された良好なスポット像を形成するように、液晶層１４、１７の屈折率が調節される。
このように、波長４０５ｎｍのレーザ光を、その波面形状を変換せずに透過する一方、それ以外の波長のレーザ光を、その波長に応じて波面変換して透過させる２つの波面変換素子１１、１２と、波長４０５ｎｍの平行光束がＢＤ３ａの情報記録面３Ｒ上に球面収差及びコマ収差の低減された良好なスポット像を形成するように設計された対物レンズ１０とを組み合わせることによって、複数種類の光情報記録媒体３のそれぞれの情報記録面３Ｒ上に球面収差及びコマ収差の低減された良好なスポット像を形成させることが可能となる。また、一つの対物レンズ１０のみで構成可能な光学系であるため、光ピックアップ装置１を小型化することが可能となる。
波面変換面１３ａと波面変換面１６ａとの軸上間隔は０．２ｍｍ以上であることが好ましい。より好ましくは０．４ｍｍ以上（例えば、０．５ｍｍ）であることが好ましい。波面変換面１３ａと波面変換面１６ａとの軸上間隔が０．２ｍｍより小さいと、正弦条件不満足量が増大する傾向にある。また、波面変換面１３ａ、１６ａの形成が困難となる傾向にある。さらには、波面変換面１３ａの光軸と波面変換面１６ａの光軸とがずれた際に発生する収差が大きくなる傾向にあるため、光ピックアップ装置１の組み立て許容公差が小さくなる傾向にある。
−具体的構成例２−
次に、図４及び図５を参照しながら２つの波面変換素子１１、１２の具体的構成例２について説明する。
図４は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例２の波長４０５ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
図５は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例２の波長７８０ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
本具体的構成例２は、２つの波面変換素子１１、１２が液晶素子により構成されている点で上記具体的構成例１と共通する。本具体的構成例２は、第１の波面変換素子１１と第２の波面変換素子１２とが液晶層２１を共有した態様で一体化されている点で上記具体的構成例１と異なる。
具体的に、第１の波面変換素子１１は、基板１９と、基板２０と、一対の電極により挟持された液晶層２１（第２の波面変換素子１２と共有）とにより構成されている。基板１９の液晶層２１側表面には波面変換面１９ａが形成されている。
第２の波面変換素子１２は、基板２２と、基板２３と、一対の電極により挟持された液晶層２１とにより構成されている。その一対の電極間の電圧を調節することにより液晶層２１の屈折率を調節することができる。基板２３の液晶層２１側表面には波面変換面２３ａが形成されている。すなわち、本具体的構成例２においても、上記具体的構成例１と同様に、２面の波面変換面１９ａ、２３ａを備えている。
尚、本具体的構成例２では、基板２３の屈折率は基板１９の屈折率と等しく設定されている。
図４に示すように、光源６ｂから出射された波長４０５ｎｍのレーザ光はＢＤ３ａの情報記録面３Ｒに合焦するように液晶層２１の屈折率が調節される。図５に示すように、光源６ｃから出射された波長７８０ｎｍのレーザ光はＣＤ３ｂの情報記録面３Ｒに合焦するように液晶層２１の屈折率が調節される。光源６ａから出射された波長６５０ｎｍのレーザ光はＤＶＤの情報記録面３Ｒに合焦するように液晶層２１の屈折率が調節される。すなわち、複数波長光源６から出射されるレーザ光の波長に応じて液晶層２１の屈折率が相互に異ならしめられる。この液晶層２１の屈折率変化により２つの波面変換素子１１、１２の波面変換特性（詳細には、波面変換面１９ａ、２３ａの波面変換特性）が変化し、複数波長光源６から出射されるレーザ光の波長に応じて異なる対物レンズ１０の屈折率及び各種光情報記録媒体３の保護層３Ｐの層厚の相違により発生する球面収差及びコマ収差が良好に補正される。
次に、本具体的構成例２の各波長における収差補正について具体的に説明する。
図４に示すように、ＢＤ３ａが配置された場合は、光源６ｂが選択され、光源６ｂから波長４０５ｎｍのレーザ光が発散光として出射される。光源６ｂからのレーザ光はビームスプリッタ５ａ、５ｂを透過し、コリメータ４によって平行光束に変換される。変換された平行光束はビームスプリッタ７を透過し、波面変換素子１１、１２に入射する。このとき、液晶層２１は、基板１９、２３と同様の屈折率に調整される。このため、波面変換面１９ａ、２３ａは波面変換機能を発揮しない。従って、波面変換素子１１、１２（波面変換面１９ａ、２３ａ）は波長４０５ｎｍの平行光束を、その波面形状を変化させることなく透過させる。
その結果、対物レンズ１０に波長４０５ｎｍの平行光束が入射することとなる。ここで、本具体的構成例２において、対物レンズ１０は波長４０５ｎｍの平行光束がＢＤ３ａの情報記録面３Ｒに好適に合焦するように収差補正がなされたものである。従って、ＢＤ３ａの情報記録面３Ｒ上に球面収差及びコマ収差の低減された良好なスポット像が得られることとなる。
一方、図５に示すように、ＣＤ３ｂが配置された場合は、光源６ｃが選択され、光源６ｃから波長７８０ｎｍのレーザ光が発散光として出射される。光源６ｃからのレーザ光はビームスプリッタ５ａ、５ｂを透過し、コリメータ４によって平行光束に変換される。変換された平行光束はビームスプリッタ７を透過し、波面変換素子１１、１２に入射する。このとき、液晶層２１は、基板１９、２３の屈折率とは異なる屈折率に調整される。このため、波面変換面１９ａ、２３ａにより波面変換素子１１、１２に入射したレーザ光の波面形状が変換される。具体的に、本具体的構成例２においては、波面変換素子１１、１２（波面変換面１９ａ、２３ａ）に入射した波長７８０ｎｍの平行光束は発散光に変換される。
その結果、対物レンズ１０に波長７８０ｎｍの発散光が入射することとなる。この波長７８０ｎｍの発散光は対物レンズ１０により好適にＣＤ３ｂの情報記録面３Ｒ上に球面収差及びコマ収差の低減された良好なスポット像を形成する波面形状を有するものである。従って、ＣＤ３ｂの情報記録面３Ｒ上に球面収差及びコマ収差の低減された良好なスポット像が得られることとなる。
ＤＶＤが配置された場合も、ＣＤ３ｂが配置された場合と同様に、光源６ａからの波長６５０ｎｍのレーザ光がＤＶＤの情報記録面３Ｒ上に球面収差及びコマ収差の低減された良好なスポット像を形成するように、液晶層２１の屈折率が調節される。
波面変換面１９ａと波面変換面２３ａとの軸上間隔は０．２ｍｍ以上であることが好ましい。より好ましくは０．４ｍｍ以上（例えば、０．５ｍｍ）であることが好ましい。波面変換面１９ａと波面変換面２３ａとの軸上間隔が０．２ｍｍより小さいと、正弦条件不満足量が増大する傾向にある。また、波面変換面１９ａ、２３ａの形成が困難となる傾向にある。さらには、波面変換面１９ａの光軸と波面変換面２３ａの光軸とがずれた際に発生する収差が大きくなる傾向にあるため、光ピックアップ装置１の組み立て許容公差が小さくなる傾向にある。
本具体的構成例２においては、各波面変換素子１１、１２は一つの波面変換面を有するものであるが、各波面変換素子１１、１２が二つ以上の波面変換面を有していてもよい。
−具体的構成例３−
次に、図６〜図８を参照しながら２つの波面変換素子１１、１２の具体的構成例３について説明する。
図６は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例３の波長４０５ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
図７は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例３の波長６５０ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
図８は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例３の波長７８０ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
本具体的構成例３では、２つの波面変換素子１１、１２のそれぞれは、液晶回折レンズにより構成されている。また、２つの波面変換素子１１、１２は、相互に接合されて一体化されている。
具体的に、第１の波面変換素子１１は、基板２３と、基板２３に対向配置された基板２５（第２の波面変換素子１２と共有）と、基板２３と基板２５との間に設けられた液晶層２４とにより構成されている。基板２３と基板２５とのそれぞれの液晶層２４側表面には、液晶層２４に電圧を印加するための電極（図示せず）が対をなすように形成されている。この一対の電極により挟持された液晶層２４が液晶回折レンズを形成している。また、基板２５の液晶層２４側の表面が第１の波面変換面２５ｂを構成している。
第２の波面変換素子１２は、基板２５（第１の波面変換素子１１と共有）と、基板２５に対向配置された基板２７と、基板２５と基板２７との間に設けられた液晶層２６とにより構成されている。基板２５と基板２７とのそれぞれの液晶層２６側表面には、液晶層２６に電圧を印加するための電極（図示せず）が対をなすように形成されている。この一対の電極により挟持された液晶層２６が液晶回折レンズを形成している。また、基板２５の液晶層２６側の表面が第２の波面変換面２５ａを構成している。
すなわち、本具体的構成例３も、上記具体的構成例２と同様に、実質的にひとつの波面変換素子を備え、そのひとつの波面変換素子に２面の波面変換面２５ａ、２５ｂが形成されている例である。
図６に示すように、光源６ｂから出射された波長４０８ｎｍのレーザ光はＢＤ３ａの情報記録面３Ｒに合焦するように、液晶層２４及び液晶層２６のそれぞれの屈折率が調節される。図７に示すように、光源６ａから出射された波長６６０ｎｍのレーザ光はＤＶＤ３ｃの情報記録面３Ｒに合焦するように、液晶層２４及び液晶層２６のそれぞれの屈折率が調節される。図８に示すように、光源６ｃから出射された波長７８０ｎｍのレーザ光はＣＤ３ｂの情報記録面３Ｒに合焦するように液晶層２４及び液晶層２６のそれぞれの屈折率が調節される。すなわち、複数波長光源６から出射されるレーザ光の波長に応じて液晶層２４及び液晶層２６の屈折率が相互に異ならしめられる。
この液晶層２４及び液晶層２６のそれぞれの屈折率変化により波面変換面１９ａ、２３ａの波面変換特性が変化し、複数波長光源６から出射されるレーザ光の波長に応じて異なる対物レンズ１０の屈折率及び各種光情報記録媒体３の保護層３Ｐの層厚の相違により発生する球面収差及びコマ収差が良好に補正される。
次に、本具体的構成例３の各波長における収差補正について具体的に説明する。
図６に示すように、ＢＤ３ａが配置された場合は、光源６ｂが選択され、光源６ｂから波長４０８ｎｍのレーザ光が発散光として出射される。光源６ｂからのレーザ光はビームスプリッタ５ａ、５ｂを透過し、コリメータ４によって平行光束に変換される。変換された平行光束はビームスプリッタ７を透過し、波面変換素子１１、１２に入射する。このとき、液晶層２４及び液晶層２６のそれぞれは、基板２５と同様の屈折率に調整される。このため、波面変換面２５ａ、２５ｂは波面変換機能を発揮しない。従って、波面変換素子１１、１２（波面変換面２５ａ、２５ｂ）は波長４０８ｎｍの平行光束を、その波面形状を変化させることなく透過させる。
その結果、対物レンズ１０に波長４０８ｎｍの平行光束が入射することとなる。ここで、本具体的構成例３において、対物レンズ１０は波長４０８ｎｍの平行光束がＢＤ３ａの情報記録面３Ｒに好適に合焦するように収差補正がなされたものである。従って、ＢＤ３ａの情報記録面３Ｒ上に球面収差及びコマ収差の低減された良好なスポット像が得られることとなる。
一方、図７に示すように、ＤＶＤ３ｃが配置された場合は、光源６ａが選択され、光源６ａから波長６６０ｎｍのレーザ光が発散光として出射される。光源６ａからのレーザ光はビームスプリッタ５ａ、５ｂを透過し、コリメータ４によって平行光束に変換される。変換された平行光束はビームスプリッタ７を透過し、波面変換素子１１、１２に入射する。このとき、液晶層２４及び液晶層２６は、基板２５の屈折率とは異なる屈折率に調整される。このため、波面変換面２５ａ、２５ｂにより波面変換素子１１、１２に入射したレーザ光の波面形状が変換される。具体的に、本具体的構成例３においては、波面変換素子１１、１２に入射した波長６６０ｎｍの平行光束は波面変換面２５ａにより一端収束光に変換された後、波面変換面２５ｂにより発散光に変換される。
その結果、対物レンズ１０に波長６６０ｎｍの発散光が入射することとなる。この波長６６０ｎｍの発散光は対物レンズ１０により好適にＤＶＤ３ｃの情報記録面３Ｒ上に球面収差及びコマ収差の低減された良好なスポット像を形成する波面形状を有するものである。従って、ＤＶＤ３ｃの情報記録面３Ｒ上に球面収差及びコマ収差の低減された良好なスポット像が得られることとなる。
図８に示すように、ＣＤ３ｂが配置された場合は、光源６ｃが選択され、光源６ｃから波長７８０ｎｍのレーザ光が発散光として出射される。光源６ｃからのレーザ光はビームスプリッタ５ａ、５ｂを透過し、コリメータ４によって平行光束に変換される。変換された平行光束はビームスプリッタ７を透過し、波面変換素子１１、１２に入射する。このとき、液晶層２４及び液晶層２６は、基板２５の屈折率とは異なる屈折率に調整される。このため、波面変換面２５ａ、２５ｂにより波面変換素子１１、１２に入射したレーザ光の波面形状が変換される。具体的に、本具体的構成例３においては、波面変換素子１１、１２に入射した波長７８０ｎｍの平行光束は波面変換面２５ａにより一端収束光に変換された後、波面変換面２５ｂにより発散光に変換される。
その結果、対物レンズ１０に波長７８０ｎｍの発散光が入射することとなる。この波長７８０ｎｍの発散光は対物レンズ１０により好適にＣＤ３ｂの情報記録面３Ｒ上に球面収差及びコマ収差の低減された良好なスポット像を形成する波面形状を有するものである。従って、ＣＤ３ｂの情報記録面３Ｒ上に球面収差及びコマ収差の低減された良好なスポット像が得られることとなる。
−具体的構成例４−
次に、図９〜図１１を参照しながら２つの波面変換素子１１、１２の具体的構成例４について説明する。
図９は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例４の波長４０８ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
図１０は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例４の波長６６０ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
図１１は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例４の波長７８０ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
本具体的構成例４では、２つの波面変換素子１１、１２に加えて、さらなる波面変換素子３０が設けられている。すなわち、３つの波面変換素子１１、１２、３０が設けられている。本具体的構成例４において、３つの波面変換素子１１、１２、３０は相互に接合されて一体化されている。
３つの波面変換素子１１、１２、３０のそれぞれは、両面が波面変換面に形成されている。具体的に、波面変換素子１１は、対物レンズ１０に対面する波面変換面１１ｂと、波面変換面１１ａとを備えている。波面変換素子１２は、波面変換面１１ａと共通する波面変換面１２ｂと、波面変換面１２ａとを備えている。波面変換素子３０は、波面変換面１２ａと共通する波面変換面３０ｂと、波面変換面３０ａとを備えている。このように、本具体的構成例４は、３つの波面変換素子が設けられており、それら３つの波面変換素子に４つの波面変換面が設けられている例である。
図９に示すように、光源６ｂから出射された波長４０８ｎｍのレーザ光はＢＤ３ａの情報記録面３Ｒに合焦するように、図１０に示すように、光源６ａから出射された波長６６０ｎｍの光はＤＶＤ３ｃの情報記録面３Ｒに合焦するように、そして、図１１に示すように、光源６ｃから出射された波長７８０ｎｍのレーザ光はＣＤ３ｂの情報記録面３Ｒに合焦するように、各波面変換面１１ａ（１２ｂ）、１１ｂ、３０ａ、３０ｂ（１２ａ）により、複数波長光源６から出射されるレーザ光の波長に応じて、複数波長光源６から出射されたレーザ光の波面形状が変換される。
すなわち、波面変換面１１ａ（１２ｂ）、１１ｂ、３０ａ、３０ｂ（１２ａ）は、それぞれ波長依存性を有しており、複数波長光源６から出射されるレーザ光の波長に応じて各波面変換面１１ａ（１２ｂ）、１１ｂ、３０ａ、３０ｂ（１２ａ）の波面変換機能が相互に異なる。この各波面変換面１１ａ（１２ｂ）、１１ｂ、３０ａ、３０ｂ（１２ａ）の波面変換機能の変化によって、複数波長光源６から出射されるレーザ光の波長に応じて異なる対物レンズ１０の屈折率及び各種光情報記録媒体３の保護層３Ｐの層厚の相違により発生する球面収差及びコマ収差が良好に補正される。
次に、本具体的構成例４の各波長における収差補正について具体的に説明する。
図９に示すように、ＢＤ３ａが配置された場合は、光源６ｂが選択され、光源６ｂから波長４０８ｎｍのレーザ光が発散光として出射される。光源６ｂからのレーザ光はビームスプリッタ５ａ、５ｂを透過し、コリメータ４によって平行光束に変換される。変換された平行光束はビームスプリッタ７を透過し、波面変換素子１１、１２、３０に入射する。
本具体的構成例４において、各波面変換面１１ａ（１２ｂ）、１１ｂ、３０ａ、３０ｂ（１２ａ）は、波面変換素子１１、１２、３０に入射する波長４０８ｎｍのレーザ光に対して、その波面形状を変換せずに透過するように形成されている。従って、波面変換素子１１、１２、３０は波長４０８ｎｍの平行光束を、その波面形状を変化させることなく透過させる。
その結果、対物レンズ１０に波長４０８ｎｍの平行光束が入射することとなる。ここで、本具体的構成例４において、対物レンズ１０は波長４０８ｎｍの平行光束がＢＤ３ａの情報記録面３Ｒに好適に合焦するように収差補正がなされたものである。従って、ＢＤ３ａの情報記録面３Ｒ上に球面収差及びコマ収差の低減された良好なスポット像が得られることとなる。
一方、図１０に示すように、ＤＶＤ３ｃが配置された場合は、光源６ａが選択され、光源６ａから波長６６０ｎｍのレーザ光が発散光として出射される。光源６ａからのレーザ光はビームスプリッタ５ａ、５ｂを透過し、コリメータ４によって平行光束に変換される。変換された平行光束はビームスプリッタ７を透過し、波面変換素子１１、１２、３０に入射する。この波面変換素子１１、１２、３０への波長６６０ｎｍの入射光は、各波面変換面１１ａ（１２ｂ）、１１ｂ、３０ａ、３０ｂ（１２ａ）により、対物レンズ１０を透過したレーザ光がＤＶＤ３ｃの情報記録面３Ｒ上に好適に合焦するように、その波面形状が変換される。
その結果、対物レンズ１０によりＤＶＤ３ｃの情報記録面３Ｒ上に球面収差及びコマ収差の低減された良好なスポット像が形成される。
図１１に示すように、ＣＤ３ｂが配置された場合は、光源６ｃが選択され、光源６ｃから波長７８０ｎｍのレーザ光が発散光として出射される。光源６ｃからのレーザ光はビームスプリッタ５ａ、５ｂを透過し、コリメータ４によって平行光束に変換される。変換された平行光束はビームスプリッタ７を透過し、波面変換素子１１、１２、３０に入射する。この波面変換素子１１、１２、３０への波長７８０ｎｍの入射光は、各波面変換面１１ａ（１２ｂ）、１１ｂ、３０ａ、３０ｂ（１２ａ）により、対物レンズ１０を透過したレーザ光がＣＤ３ｂの情報記録面３Ｒ上に好適に合焦するように、その波面形状が変換される。
その結果、対物レンズ１０によりＣＤ３ｂの情報記録面３Ｒ上に球面収差及びコマ収差の低減された良好なスポット像がされる。
−具体的構成例５−
次に、図１２〜図１４を参照しながら２つの波面変換素子１１、１２の具体的構成例４について説明する。
図１２は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例４の波長４０８ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
図１３は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例４の波長６６０ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
図１４は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例４の波長７８０ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
本具体的構成例４では、それぞれ一つの波面変換面（波面変換面１１ａ又は１１ｂ）を有する２つの波面変換素子１１、１２が一体形成されてなる波面変換素子３１が設けられている例について詳細に説明する。
波面変換素子３１は、その両面が波面変換面に形成された１枚のレンズにより構成されている。具体的に、波面変換素子３１は、対物レンズ１０に対面する波面変換面３１ｂと、波面変換面３１ａとを備えている。
図１２に示すように、光源６ｂから出射された波長４０８ｎｍのレーザ光はＢＤ３ａの情報記録面３Ｒに合焦するように、図１３に示すように、光源６ａから出射された波長６６０ｎｍのレーザ光はＤＶＤ３ｃの情報記録面３Ｒに合焦するように、そして、図１４に示すように、光源６ｃから出射された波長７８０ｎｍのレーザ光はＣＤ３ｂの情報記録面３Ｒに合焦するように、各波面変換面３１ａ、３１ｂにより、複数波長光源６から出射されるレーザ光の波長に応じて、複数波長光源６から出射されたレーザ光の波面形状が変換される。
すなわち、波面変換面３１ａ、３１ｂは、それぞれ波長依存性を有しており、複数波長光源６から出射されるレーザ光の波長に応じて各波面変換面３１ａ、３１ｂの波面変換機能が相互に異なる。この各波面変換面３１ａ、３１ｂの波面変換機能の変化によって、複数波長光源６から出射されるレーザ光の波長に応じて異なる対物レンズ１０の屈折率及び各種光情報記録媒体３の保護層３Ｐの層厚の相違により発生する球面収差及びコマ収差が良好に補正される。
次に、本具体的構成例４の各波長における収差補正について具体的に説明する。
図１２に示すように、ＢＤ３ａが配置された場合は、光源６ｂが選択され、光源６ｂから波長４０８ｎｍのレーザ光が発散光として出射される。光源６ｂからのレーザ光はビームスプリッタ５ａ、５ｂを透過し、コリメータ４によって平行光束に変換される。変換された平行光束はビームスプリッタ７を透過し、波面変換素子３１に入射する。
本具体的構成例５において、各波面変換面３１ａ、３１ｂは、波面変換素子３１に入射する波長４０８ｎｍのレーザ光に対して、その波面形状を変換せずに透過するように形成されている。従って、波面変換素子３１は波長４０８ｎｍの平行光束を、その波面形状を変化させることなく透過させる。
その結果、対物レンズ１０に波長４０８ｎｍの平行光束が入射することとなる。ここで、本具体的構成例４において、対物レンズ１０は波長４０８ｎｍの平行光束がＢＤ３ａの情報記録面３Ｒに好適に合焦するように収差補正がなされたものである。従って、ＢＤ３ａの情報記録面３Ｒ上に球面収差及びコマ収差の低減された良好なスポット像が得られることとなる。
一方、図１３に示すように、ＤＶＤ３ｃが配置された場合は、光源６ａが選択され、光源６ａから波長６６０ｎｍのレーザ光が発散光として出射される。光源６ａからのレーザ光はビームスプリッタ５ａ、５ｂを透過し、コリメータ４によって平行光束に変換される。変換された平行光束はビームスプリッタ７を透過し、波面変換素子３１に入射する。この波面変換素子３１への波長６６０ｎｍの入射光は、各波面変換面３１ａ、３１ｂにより、対物レンズ１０を透過したレーザ光がＤＶＤ３ｃの情報記録面３Ｒ上に好適に合焦するように、その波面形状が変換される。
その結果、対物レンズ１０によりＤＶＤ３ｃの情報記録面３Ｒ上に球面収差及びコマ収差の低減された良好なスポット像が形成される。
図１４に示すように、ＣＤ３ｂが配置された場合は、光源６ｃが選択され、光源６ｃから波長７８０ｎｍのレーザ光が発散光として出射される。光源６ｃからのレーザ光はビームスプリッタ５ａ、５ｂを透過し、コリメータ４によって平行光束に変換される。変換された平行光束はビームスプリッタ７を透過し、波面変換素子３１に入射する。この波面変換素子３１への波長７８０ｎｍの入射光は、各波面変換面３１ａ、３１ｂにより、対物レンズ１０を透過したレーザ光がＣＤ３ｂの情報記録面３Ｒ上に好適に合焦するように、その波面形状が変換される。
その結果、対物レンズ１０によりＣＤ３ｂの情報記録面３Ｒ上に球面収差及びコマ収差の低減された良好なスポット像がされる。
以下、本発明を実施した光ピックアップ装置の対物光学系の具体的光学構成について、コンストラクションデータ等を挙げて更に具体的に説明する。ここで挙げる実施例１〜６は、上述した具体的構成例１〜５における対物光学系の光学構成を数値実施例として具体化したものである。以下の実施例において用いられている波面変換素子及び対物レンズは上記具体的構成例１〜５（図２〜図１４）に相当する。
各のコンストラクションデータにおいて、ディスク厚（ＤＴ）は、光情報記録媒体（具体的には、ＢＤ、ＤＶＤ、又はＣＤ）３の保護層３Ｐの層厚である。＃ｊ（ｊ＝１、２、３、・・・）は、複数波長光源６側から数えてｊ番目の面である。
下記実施例１の面＃９、面＃１０、比較例の面＃５、面＃６、実施例２の面＃７、面＃８、実施例３の面＃７、面＃８、実施例４の面＃７、面＃８、実施例５の面＃１〜面＃６、実施例６の面＃１〜面＃４は、下記数式（７）で定義される非球面である。
Figure 2006090653
ここで、
ｈは光軸からの高さ、
Ｘは、光軸からの高さがｈの非球面状の点の非球面頂点の接平面からの距離、
Ｃｊは第ｊ面の非球面頂点の曲率（Ｃｊ＝１／Ｒｊ、Ｒｊは曲率半径）、
ｋｊは第ｊ面の円錐定数、
Ａｊ，ｎは第ｊ面のｎ次の非球面係数、
である。
下記実施例１の面＃２、面＃６、比較例の面＃２、実施例２の面＃３、面＃４、実施例３の面＃３、面＃４、実施例４の面＃３、面＃４、実施例６の面＃１、面＃２のそれぞれの位相の付加量φは、下記数式（８）によって与えられる。
Figure 2006090653
ここで、
φ（ｈ）は位相関数、
ｈは光軸からの高さ、
Ａｊ，ｉは第ｊ面のｉ次の位相関数係数（単位：ラジアン）、
Ｍは回折次数、
である。
（実施例１）
図２は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の実施例１の波長４０５ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
図３は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の実施例１の波長７８０ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
本実施例１は、上記具体的構成例１における対物光学系の光学構成を数値実施例として具体化したものである。
下記表１〜表４に本実施例１における具体的数値を示す。
Figure 2006090653
Figure 2006090653
Figure 2006090653
Figure 2006090653
図１５に実施例１の球面収差（波長：４０５ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．１ｍｍ）を示す。
図１６に実施例１の正弦条件不満足量（波長：４０５ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．１ｍｍ）を示す。
図１７に実施例１の球面収差（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す。
図１８に実施例１の正弦条件不満足量（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す。
実施例１において、光線が通る領域における｜ＳＣＭＡＸ｜は、
ＢＤ：３．８×１０−４、
ＣＤ：１．８×１０−３、
であった。
ＣＤにおける軸上入射光線に対する波面収差はＲＭＳ値で２ｍλ（λ：波長）であった。軸外１度の光線に対する波面収差はＲＭＳ値で４６ｍλであった。
（比較例）
第２の波面変換素子１２を有さない点を除いて上記実施例１と同様の形態の光ピックアップ装置を比較例とした。
下記表５、表６、及び上記表１、表３に比較例における具体的数値を示す。
Figure 2006090653
Figure 2006090653
図１９に比較例の球面収差（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す。
図２０に比較例の正弦条件不満足量（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す。
比較例において光線が通る領域における｜ＳＣＭＡＸ｜は、
ＣＤ：２．９×１０−２、
であった。
ＣＤにおける軸上入射光線に対する波面収差はＲＭＳ値で３ｍλ（λ：波長）であった。軸外１度の光線に対する波面収差はＲＭＳ値で２８１ｍλであった。
（実施例２）
図４は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の実施例２の波長４０５ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
図５は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の実施例２の波長７８０ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
本実施例２は、上記具体的構成例２における対物光学系の光学構成を数値実施例として具体化したものである。
下記表７〜表１０に本実施例２における具体的数値を示す。
Figure 2006090653
Figure 2006090653
Figure 2006090653
Figure 2006090653
図２１に実施例２の球面収差（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す。
図２２に実施例２の正弦条件不満足量（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す。
実施例２において光線が通る領域における｜ＳＣＭＡＸ｜は、
ＣＤ：１．４×１０−３、
であった。
ＣＤにおける軸上入射光線に対する波面収差はＲＭＳ値で１ｍλ（λ：波長）であった。軸外１度の光線に対する波面収差はＲＭＳ値で４７ｍλであった。
（実施例３）
本実施例３は、上記実施例２と同様の構成を有するものである。
下記表１１〜表１３、及び上記表９に本実施例３における具体的数値を示す。
Figure 2006090653
Figure 2006090653
Figure 2006090653
図２３に実施例３の球面収差（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す。
図２４に実施例３の正弦条件不満足量（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す。
実施例３において光線が通る領域における｜ＳＣＭＡＸ｜は、
ＣＤ：８．７×１０−３、
であった。
ＣＤにおける軸上入射光線に対する波面収差はＲＭＳ値で０ｍλ（λ：波長）であった。軸外１度の光線に対する波面収差はＲＭＳ値で６１ｍλであった。
（実施例４）
図６は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の実施例４の波長４０８ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
図７は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の実施例４の波長６６０ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
図８は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の実施例４の波長７８０ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
本実施例４は、上記具体的構成例３における対物光学系の光学構成を数値実施例として具体化したものである。
下記表１４〜表１７に本実施例４における具体的数値を示す。
Figure 2006090653
Figure 2006090653
Figure 2006090653
Figure 2006090653
図２５に実施例４の球面収差（波長：４０８ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．０８５ｍｍ）を示す。
図２６に実施例４の正弦条件不満足量（波長：４０８ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．０８５ｍｍ）を示す。
図２７に実施例４の球面収差（波長：６６０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．６ｍｍ）を示す。
図２８に実施例４の正弦条件不満足量（波長：６６０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．６ｍｍ）を示す。
図２９に実施例４の球面収差（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す。
図３０に実施例４の正弦条件不満足量（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す。
下記表１８に軸上入射光線に対する収差を示す。また、表１９に軸外０．５度の光線に対する収差を示す。
Figure 2006090653
Figure 2006090653
実施例４において光線が通る領域における｜ＳＣＭＡＸ｜は、
ＢＤ：０．００２、
ＤＶＤ：０．０１４、
ＣＤ：０．０１５、
であった。
（実施例５）
図９は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の実施例５の波長４０８ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
図１０は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の実施例５の波長６６０ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
図１１は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の実施例５の波長７８０ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
本実施例５は、上記具体的構成例４における対物光学系の光学構成を数値実施例として具体化したものである。
下記表２０〜表２３に本実施例５における具体的数値を示す。
Figure 2006090653
Figure 2006090653
Figure 2006090653
Figure 2006090653
図３１に実施例５の球面収差（波長：４０８ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．０８５ｍｍ）を示す。
図３２に実施例５の正弦条件不満足量（波長：４０８ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．０８５ｍｍ）を示す。
図３３に実施例５の球面収差（波長：６６０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．６ｍｍ）を示す。
図３４に実施例５の正弦条件不満足量（波長：６６０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．６ｍｍ）を示す。
図３５に実施例５の球面収差（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す。
図３６に実施例５の正弦条件不満足量（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す。
下記表２４に軸上入射光線に対する収差を示す。また、表２５に軸外０．５度の光線に対する収差を示す。
Figure 2006090653
Figure 2006090653
実施例５において光線が通る領域における｜ＳＣＭＡＸ｜は、
ＢＤ：０．０１１、
ＤＶＤ：０．０３６、
ＣＤ：０．０２５、
であった。
（実施例６）
図１２は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の実施例６の波長４０８ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
図１３は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の実施例６の波長６６０ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
図１４は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の実施例６の波長７８０ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
本実施例６は、上記具体的構成例５における対物光学系の光学構成を数値実施例として具体化したものである。
下記表２６〜表２９に本実施例６における具体的数値を示す。
Figure 2006090653
Figure 2006090653
Figure 2006090653
Figure 2006090653
図３７に実施例６の球面収差（波長：４０８ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．０８５ｍｍ）を示す。
図３８に実施例６の正弦条件不満足量（波長：４０８ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．０８５ｍｍ）を示す。
図３９に実施例６の球面収差（波長：６６０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．６ｍｍ）を示す。
図４０に実施例６の正弦条件不満足量（波長：６６０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．６ｍｍ）を示す。
図４１に実施例６の球面収差（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す。
図４２に実施例６の正弦条件不満足量（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す。
下記表３０に軸上入射光線に対する収差を示す。また、表３１に軸外０．５度の光線に対する収差を示す。
Figure 2006090653
Figure 2006090653
実施例６において光線が通る領域における｜ＳＣＭＡＸ｜は、
ＢＤ：０．０１０、
ＤＶＤ：０．０１１、
ＣＤ：０．０１５、
であった。
以上説明したように、本発明は、複数の規格の光情報記録媒体（例えば、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ）、ＥＶＤ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＨＤ−ＤＶＤ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）等のうちのいずれか２つ以上）に対して記録や再生を行う、例えば、コンピューター用の光記録／再生装置等に有用である。
本発明は、光ピックアップ装置、それに用いる対物光学系に関する。
近年、規格の異なる複数種類の光情報記録媒体（例えば、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＥＶＤ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ）、ＨＤ−ＤＶＤ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）等）の２種以上に対して情報の記録・再生が可能な光情報記録／再生装置の需要が増大してきている。
しかしながら、一般的に、光情報記録媒体の種類によって、使用する光の波長、光情報記録媒体の保護層の厚さ（表面から情報記録面までの距離）等の各種規格が異なっている。このため、ある種類の光情報記録媒体に対して設計された対物レンズを他の種類の光情報記録媒体に対して用いると、大きな収差（具体的には、球面収差等）が発生してしまう。従って、光情報記録媒体に対する情報の記録・再生が好適に行えないという問題がある。
例えば、規格の異なる複数種類の光情報記録媒体のすべてに対する好適な情報の記録・再生を可能にする方法として、光ピックアップ装置に複数種類の光情報記録媒体のそれぞれに対して設計された複数種類の対物レンズを設けることが考えられる。しかしながら、複数種類の対物レンズを有する光ピックアップ装置では、情報の記録・再生を行う対象となる光情報記録媒体の種類に応じて使用する対物レンズを切り替える必要がある。このため、対物レンズの切り替え機構等が必要となる。従って、光ピックアップ装置の構成が複雑となる。その結果、光ピックアップ装置が大型化、高コスト化してしまうという問題がある。
このような問題に鑑み、同一の対物レンズを用いて規格の異なる複数種類の光情報記録媒体に対して情報の記録・再生を行う際に生じる収差（具体的には、球面収差等）を補正・低減するための種々の方法が提案されている。
例えば、特許文献１等には、球面収差を補正するための高分子液晶層を有する偏光性位相補正素子を用いる技術が開示されている。
特開２００３−１４９４４３号公報
しかしながら、たとえ特許文献１等に開示された技術を用いたものであっても、従来の光ピックアップ装置では、規格の異なる複数種類の光情報記録媒体に対して情報の記録・再生を好適に行うことが困難であるという問題がある。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、規格の異なる複数種類の光情報記録媒体のそれぞれに対して情報の記録・再生を好適に行うことが可能な光ピックアップ装置を提供することにある。
本発明者等が誠意研究した結果、特許文献１に記載の技術を用いた光ピックアップ装置では、正弦条件不満足量が十分に低減されないため、規格の異なる複数種類の光情報記録媒体に対して情報の記録・再生を好適に行う際に、軸外光線に対する収差が大きく発生することを見出し、本発明を成すに至った。すなわち、本発明者等は、従来着眼されていなかった正弦条件不満足量に新たに着眼し、これを低減することによって軸外光線に対する収差を低減して、光源波長の変動や保護層厚みのバラつき等があっても性能が劣化しない装置を提供できることを見出し、本発明を成すに至った。
本発明に係る光ピックアップ装置は、各々、情報記録面と、該情報記録面を被覆する保護層とを有し、該情報記録面に対応したレーザ光の波長及び該保護層の厚みの少なくとも一方が相互に異なる複数種類の光情報記録媒体のそれぞれの該情報記録面に当該光情報記録面に対応したレーザ光を合焦させるためのものである。本発明に係る光ピックアップ装置は、複数波長光源と、対物光学系とを備えている。複数波長光源は光情報記録面に対応するレーザ光をそれぞれ出射する。対物光学系は、複数波長光源から出射したレーザ光を、それぞれ対応する光情報記録面に合焦させる。対物光学系は、少なくとも２面の波面変換面と、対物レンズとを含む。少なくとも２面の波面変換面は、入射したレーザ光の波面をそれぞれ光情報記録媒体の種類に応じた相互に異なる波面にして出射する。対物レンズは、波面変換面から出射したレーザ光を光情報記録面に合焦させる。本発明に係る光ピックアップ装置は、対応するレーザ光の波長すべてに対して、以下の条件を満足する。
｜ＳＣＭＡＸ｜＜０．０３６
ここで、
ＳＣＭＡＸ：以下の式（１）で規定される対物光学系の正弦条件不満足量の最大値である。
Figure 2006090653
ここで、
ｈ：対物レンズに入射するレーザ光の対物レンズの光軸からの距離、
Ｕ：対物レンズに入射する前に光軸から距離ｈにあるレーザ光の対物レンズを透過した後の光進行方向と光軸とのなす角度、
ｆ：対物光学系の合焦点距離、
である。
本発明に係る対物光学系は、各々、情報記録面と、該情報記録面を被覆する保護層とを有し、該情報記録面に対応したレーザ光の波長及び該保護層の厚みの少なくとも一方が相互に異なる複数種類の光情報記録媒体のそれぞれの該情報記録面に当該光情報記録面に対応したレーザ光を合焦させるために用いられるものである。本発明に係る対物光学系は、少なくとも２面の波面変換面と、対物レンズとを含む。少なくとも２面の波面変換面は、入射したレーザ光の波面をそれぞれ光情報記録媒体の種類に応じた相互に異なる波面にして出射する。対物レンズは、波面変換面から出射したレーザ光を光情報記録面に合焦させる。本発明に係る対物光学系は、対応するレーザ光の波長すべてに対して、以下の条件を満足する。
｜ＳＣＭＡＸ｜＜０．０３６
ここで、
ＳＣＭＡＸ：以下の式（１）で規定される対物光学系の正弦条件不満足量の最大値である。
Figure 2006090653
ここで、
ｈ：対物レンズに入射するレーザ光の対物レンズの光軸からの距離、
Ｕ：対物レンズに入射する前に光軸から距離ｈにあるレーザ光の対物レンズを透過した後の光進行方向と光軸とのなす角度、
ｆ：対物光学系の合焦点距離、
である。
本発明によれば、規格の異なる複数種類の光情報記録媒体のそれぞれに対して情報の記録・再生を好適に行うことができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本実施形態に係る光ピックアップ装置１の光学構成を表す図である。
本実施形態に係る光ピックアップ装置１は、複数種類の情報記録媒体（例えば、光ディスク）３のそれぞれに対して情報の記録や再生を行うことが可能な複数波長対応の光ピックアップ装置である。尚、光情報記録媒体３は、情報を記録するための情報記録面３Ｒと、その情報記録面３Ｒを被覆する保護層３Ｐとを備えている。光情報記録媒体３としては、例えば、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）、ＣＤ−Ｒ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）、ＣＤ−ＲＷ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ ＲｅＷｒｉｔａｂｌｅ）、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ−Ｒ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）、ＤＶＤ−ＲＷ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ ＲｅＷｒｉｔａｂｌｅ）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ−ＲＡＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＶＤ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＥＶＤ−Ｒ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）、ＥＶＤ−ＲＷ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ ＲｅＷｒｉｔａｂｌｅ）、ＥＶＤ−ＲＯＭ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＶＤ−ＲＡＭ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ）、ＢＤ−Ｒ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）、ＢＤ−ＲＷ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ ＲｅＷｒｉｔａｂｌｅ）、ＢＤ−ＲＯＭ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＢＤ−ＲＡＭ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤ−ＤＶＤ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＨＤ−ＤＶＤ−Ｒ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）、ＨＤ−ＤＶＤ−ＲＷ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ ＲｅＷｒｉｔａｂｌｅ）、ＨＤ−ＤＶＤ−ＲＯＭ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤ−ＤＶＤ−ＲＡＭ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の光ディスクが挙げられる。
光情報記録媒体３は、その種類に対応した層厚（表面から情報記録面３Ｒまでの距離）の保護層３Ｐを備えている。例えば、ＣＤの場合は、保護層３Ｐの層厚は１．２ｍｍである。ＤＶＤ、ＥＶＤ、及びＨＤ−ＤＶＤの場合は、保護層３Ｐの層厚は０．６ｍｍである。また、ＢＤの場合は、保護層３Ｐの層厚は約０．１ｍｍである。また、光情報記録媒体３は、その種類に対応したレーザ光の波長が決まっている。例えば、ＣＤの場合は、７５０〜８２０ｎｍである。ＤＶＤ及びＥＶＤの場合は、６４０〜６７０ｎｍである。また、ＢＤ及びＨＤ−ＤＶＤの場合は、４００〜４１５ｎｍである。
本実施形態では、ＣＤ、ＤＶＤ（ＥＶＤ）、ＢＤの３種類の光情報記録媒体３に互換的に使用可能な光ピックアップ装置１を例に挙げて説明する。
本実施形態に係る光ピックアップ装置１は、複数波長光源６と、ビームスプリッタ５ａ及び５ｂと、コリメータ４と、ビームスプリッタ７と、検出器８と、対物光学系２とを備えている。
複数波長光源６は、相互に波長の異なる複数種類のレーザ光を選択的に出射可能なものである。詳細には、複数波長光源６は、それら複数種類のレーザ光のうち、光情報記録面３Ｒに対応するレーザ光（例えば、ＣＤの場合は波長が７５０〜８２０ｎｍの範囲に属するレーザ光、ＤＶＤの場合は波長が６４０〜６７０ｎｍの範囲に属するレーザ光、ＢＤの場合は波長が４００〜４１５ｎｍの範囲に属するレーザ光）を出射する。
具体的には、複数波長光源６は、相互に波長の異なるレーザ光を出射させる複数の光源（レーザー光源）を備えていてもよい。例えば、図１に示すように、複数波長光源６が、波長が６４０〜６７０ｎｍの範囲に属するレーザ光を出射する光源６ａと、波長が４００〜４１５ｎｍの範囲に属するレーザ光を出射する光源６ｂと、波長が７５０〜８２０ｎｍの範囲に属するレーザ光を出射する光源６ｃとを備えていてもよい。
光源６ａからのレーザ光は、ビームスプリッタ５ａによってその光路が曲げられ、対物光学系２方向へと導かれる。光源６ｂからのレーザ光は、ビームスプリッタ５ｂによってその光路が曲げられ、ビームスプリッタ５ａを透過して対物光学系２方向へと導かれる。光源６ｃからのレーザ光はビームスプリッタ５ａ及び５ｂを透過して対物光学系２方向へと導かれる。
コリメータ４は、入射光を平行光束に変換する機能を有する。コリメータ４は、１枚のレンズによって構成されていてもよい。また、コリメータ４は、２枚のレンズ、例えば、凹レンズと凸レンズとを含む光学系によって構成されていてもよい。
本実施形態ではコリメータ４はビームスプリッタ５ａ、５ｂよりも光情報記録媒体３寄りに配置する構成が採用されているが、例えば、ビームスプリッタ５ａと各光源６ａとの間に光源６ａ専用に設計されたコリメータ４を配置し、ビームスプリッタ５ｂと光源６ｂ、６ｃとの間のそれぞれに光源６ｂ、６ｃそれぞれに専用に設計されたコリメータ４を設けてもよい。
コリメータ４により平行光束に変換されたレーザ光は、ビームスプリッタ７を透過して対物光学系２に入射する。
尚、ビームスプリッタ５ａ、５ｂに代えてダイクロイックミラーを用いてもよく、平面ミラーを併用してもよい。すなわち、１又は複数のビームスプリッタ、１又は複数のダイクロイックミラー、及び１又は複数の平面ミラーを任意に組み合わせて光路合成手段を構成しても構わない。また、例えば、光源６ａ、６ｂ、６ｃが一つの航路上に設けられている場合や、光学系の位置に合わせて移動可能であるような場合には、光路合成手段は必ずしも必須ではない。
対物光学系２は、対物レンズ１０と、第１の波面変換素子１１と、第２の波面変換素子１２とを備えている。第１の波面変換素子１１と、第２の波面変換素子１２とのそれぞれには、少なくとも１面の波面変換面が設けられている。すなわち、対物光学系２には少なくとも２面の波面変換面が設けられている。このように、少なくとも２面の波面変換面が設けられている限りにおいて、設置される波面変換素子の個数は問題とならず、例えば、第１の波面変換素子１１と第２の波面変換素子１２とが一体に形成されていてもよい。また、第１の波面変換素子１１及び第２の波面変換素子１２とに加えてさらなる波面変換素子を有していてもよい。
尚、各波面変換面は、例えば光屈折面（球面や非球面）や光回折面、又は位相段差構造を有する面であってもよい。また、少なくとも２面の波面変換面は、相互に異なる形状の面であってもよく、相互に同じ形状の面であってもよい。
対物レンズ１０は、光ピックアップ装置１に配置された光情報記録媒体３に対向位置するように配置されている。対物レンズ１０は、複数波長光源６から出射されたレーザ光を光ピックアップ装置１に配置された光情報記録媒体３の情報記録面３Ｒに向けて合焦するためのものである。
対物レンズ１０は、図１に示すように両凸形状又はメニスカス状のレンズであってもよい。また、対物レンズ１０は両面が非球面形状であることが好ましい。
対物レンズ１０により情報記録面３Ｒに合焦されたレーザ光は、情報記録面３Ｒにより反射、又は散乱される。情報記録面３Ｒにより反射されたレーザ光は再び対物光学系２に入射し、ビームスプリッタ７の反射面７ａにより反射されて検出器８に入射する。検出器８において反射光の強度が測定され、その測定された強度に基づいて情報記録面３Ｒに記録された情報が検出される。
本実施形態では、第１の波面変換素子１１と第２の波面変換素子１２と（以下、「第１の波面変換素子１１と第２の波面変換素子１２と」を「２つの波面変換素子１１、１２」とすることがある。）は対物レンズ１０よりも複数波長光源６寄りに配置されている。
２つの波面変換素子１１、１２に設けられた少なくとも２面の波面変換面は、複数波長光源６から出射され対物レンズ１０を透過したレーザ光が配置された光情報記録媒体３の情報記録面３Ｒに合焦するように、配置された光情報記録媒体３の種類に応じて入射レーザ光の波面を、それぞれ光情報記録媒体３の種類に応じた相互に異なる波面にして出射するものである。
具体的には、２つの波面変換素子１１、１２に設けられた少なくとも２面の波面変換面は、光情報記録媒体３としてＤＶＤが配置された場合には、光源６ａから出射された波長６４０〜６７０ｎｍのレーザ光が対物レンズ１０により配置されたＤＶＤの情報記録面３Ｒに合焦するように、光源６ａから出射されたレーザ光の波面形状を調節する（波面形状を変換する、又は波面形状を変換せずに透過させる。）。
光情報記録媒体３としてＢＤが配置された場合には、光源６ｂから出射された波長４００〜４１５ｎｍのレーザ光が対物レンズ１０により配置されたＢＤの情報記録面３Ｒに合焦するように、光源６ｂから出射されたレーザ光の波面形状を調節する（波面形状を変換する、又は波面形状を変換せずに透過させる。）。
そして、光情報記録媒体３としてＣＤが配置された場合には、光源６ｃから出射された波長７５０〜８２０ｎｍのレーザ光が対物レンズ１０により配置されたＣＤの情報記録面３Ｒに合焦するように、光源６ｃから出射されたレーザ光の波面形状を調節する（波面形状を変換する、又は波面形状を変換せずに透過させる。）。
すなわち、２つの波面変換素子１１、１２に設けられた少なくとも２面の波面変換面は、各種光情報記録媒体３の情報記録面３Ｒに対して、その光情報記録媒体３に対応したレーザ光が合焦するように、光情報記録媒体３の種類に応じて相互に異なる波面変換特性を有するものである。
例えば、２つの波面変換素子１１、１２に設けられた少なくとも２面の波面変換面は、光源６ｂからのレーザ光を、その波面形状を変換せずに透過させ、光源６ａ、６ｃからのレーザ光を、その波面形状を変換して透過させるものであってもよい。また、各光源６ａ、６ｂ、６ｃからのレーザ光を、その波面形状を変換して透過させるものであってもよい。
本実施形態のように、少なくとも２面の波面変換面を設けることによってはじめて、複数種類の光情報記録媒体３の情報記録面３Ｒのそれぞれに対して、対応したレーザ光を球面収差及び正弦条件不満足量ＳＣ（ｈ）を低減させて合焦させることが可能となる。従って、本実施形態に係る光ピックアップ装置１によれば、規格の異なる複数種類の光情報記録媒体に対して情報の記録・再生を好適に行うことができる。
例えば、１面の波面変換面のみを設けた場合は、相互に波長の異なる複数種類のレーザ光に対して、十分に正弦条件不満足量ＳＣ（ｈ）を低減させることができない。
尚、正弦条件不満足量ＳＣ（ｈ）は、下記式（２）で定義される。この正弦条件不満足量ＳＣ（ｈ）は、コマ収差と相関する。具体的には、正弦条件不満足量ＳＣ（ｈ）の大きさが小さいほどコマ収差が小さくなる。
Figure 2006090653
ここで、
ｈ：対物レンズ１０に入射するレーザ光の対物レンズ１０の光軸からの距離、
Ｕ：対物レンズ１０に入射する前に光軸から距離ｈにあるレーザ光の対物レンズ１０を透過した後の光進行方向と光軸とのなす角度、
ｆ：対物光学系２の合焦点距離、
である。
正弦条件不満足量ＳＣ（ｈ）の対物レンズ１０の有効径における最大値ＳＣＭＡＸが下記条件（１）を満たすことが好ましい。より好ましくは、最大値ＳＣＭＡＸが下記条件（１−ａ）を満たすことが好ましい。
｜ＳＣＭＡＸ｜＜０．０３６ ・・・・・（１）
｜ＳＣＭＡＸ｜＜０．０１ ・・・・・（１−ａ）
数式（１）は、情報記録面３Ｒの法線が対物光学系２の光軸から傾いた場合でも対物レンズ１０により情報記録面３Ｒ上に良好なスポットが形成されるために望ましい正弦条件不満足量ＳＣ（ｈ）の条件範囲を規定している。数式（１）を満たす構成とすることにより、複数種類の光情報記録媒体３のいずれにおいても、情報記録面３Ｒの法線が対物光学系２の光軸から傾いた場合でも情報記録面３Ｒ上への良好なスポット形成が可能となる。
数式（１）の範囲をはずれると、情報記録面３Ｒの法線が対物光学系２の光軸から傾いた場合の情報記録面３Ｒ上への良好なスポット形成が困難となる傾向にある。
また、波面変換面１２は、対応するレーザ光の波長すべてに対して、以下の条件式（３）を満たすことが好ましい。
０．８＜φ０／φＴ＜１．２ ・・・・・（３）
ここで、
φ０：対物レンズのパワー、
φＴ：対物光学系のパワー、
である。
条件式（３）は、対物レンズのパワー範囲を規定した式である。条件式（３）の上下限を超えると、対物レンズのパワーと比較して２つの波面変換面の合成パワーが強くなり過ぎ、波面変換面により発生する収差を対物レンズで補正することができなくなり望ましくない。
波面変換面１２は、対応するレーザ光の波長すべてに対して、以下の条件式（４）を満たすことが好ましい。
０≦φＣ／φＴ＜１．２ ・・・・・（４）
ここで、
φＣ：波面変換面の合成パワー、
φＴ：対物光学系のパワー、
である。
条件式（４）は、波面変換面の合成パワー範囲を規定した式である。条件式（４）の上下限を超えると、対物レンズのパワーと比較して２つの波面変換面の合成パワーが強くなり過ぎ、波面変換面により発生する収差を対物レンズで補正することができなくなり望ましくない。
波面変換面１２は、対応するレーザ光の波長すべてに対して、以下の条件式（５）を満たすことが好ましい。
０≦Δ｜φＣ／φＴ｜／Δλ＜１．２ ・・・・・（５）
ここで、
φＣ：波面変換面の合成パワー、
φＴ：対物光学系のパワー、
Δ｜φＣ／φＴ｜：波面変換面の合成パワーの変化率
Δλ：波長変化量（μｍ）
である。
条件式（５）は、波面変換面の波長特性を規定する条件である。条件式（５）の上限を超えると、波長の変化に対して波面変換面の合成パワーが敏感に変化し過ぎ、レンズ主面の変動が大きくなり安定して記録・再生を行うことが困難となる。
また、２つの波面変換面は、対応するレーザ光すべてに対して互いに異なる符号のパワーを持つこと、すなわち、以下の条件（６）を満足することが好ましい。
φ１・φ２≦０ ・・・・・（６）
２つの波面変換面が、対応するレーザ光に対して同一の符号のパワーを持つと、正弦条件を良好にコントロールすることが困難となり好ましくない。
−具体的構成例１−
次に、図２及び図３を参照しながら２つの波面変換素子１１、１２の具体的構成例１について説明する。
図２は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例１の波長４０５ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
図３は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例１の波長７８０ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
尚、本明細書及び図面において、ＢＤを「３ａ」で表す。ＤＶＤを「３ｃ」で表す。ＣＤを「３ｂ」で表す。
図２及び図３に示すように、第１の波面変換素子１１及び第２の波面変換素子１２はそれぞれ液晶素子により構成してもよい。
具体的に、第１の波面変換素子１１は、基板１３と、液晶層１４と、基板１５とにより構成されている。基板１３と基板１５とは、液晶層を介在させて対向するように配置されている。基板１３と基板１５とのそれぞれの液晶層１４側表面には光透過性の電極（図示せず）が形成されており、それら一対の電極間に印加する電圧を調節することにより液晶層１４の屈折率を調節することができる。また、基板１３の液晶層１４側表面には波面変換面１３ａが形成されている。
第２の波面変換素子１２は、基板１６と、液晶層１７と、基板１８とにより構成されている。基板１６と基板１８とは、液晶層を介在させて対向するように配置されている。基板１６と基板１８とのそれぞれの液晶層１４側表面には光透過性の電極（図示せず）が形成されており、それら一対の電極間に印加する電圧を調節することにより液晶層１７の屈折率を調節することができる。また、基板１６の液晶層１４側表面には波面変換面１６ａが形成されている。すなわち、本具体的構成例１では、２つの波面変換面１３ａ、１６ａが設けられている。これら２つの波面変換面１３ａ、１６ａのそれぞれは、液晶層に接している。このため、入射レーザ光の波長が同じ場合であっても、液晶層の屈折率を操作することによって、波面変換機能を異ならしめることができるものである。従って、この具体的構成例２によれば、例えば保護層３Ｐの層厚が等しく、使用されるレーザ光の波長が相互に異なるような複数種類の光情報記録媒体３（例えば、ＢＤとＨＤ−ＤＶＤ）への記録・再生が好適に行える対物光学系２、光ヒップアップ装置１を実現することができる。
具体的には、図２に示すように、光源６ｂから出射された波長４０５ｎｍのレーザ光はＢＤ３ａの情報記録面３Ｒに合焦するように液晶層１４、１７の屈折率が調節される。図３に示すように、光源６ｃから出射された波長７８０ｎｍのレーザ光はＣＤ３ｂの情報記録面３Ｒに合焦するように液晶層１４、１７の屈折率が調節される。光源６ａから出射された波長６５０ｎｍのレーザ光はＤＶＤの情報記録面３Ｒに合焦するように液晶層１４、１７の屈折率が調節される。すなわち、複数波長光源６から出射されるレーザ光の波長に応じて液晶層１４、１７の屈折率が相互に異ならしめられる。
次に、本具体的構成例１の各波長における収差補正について具体的に説明する。
図２に示すように、ＢＤ３ａが配置された場合は、光源６ｂが選択され、光源６ｂから波長４０５ｎｍのレーザ光が発散光として出射される。光源６ｂからのレーザ光はビームスプリッタ５ａ、５ｂを透過し、コリメータ４によって平行光束に変換される。変換された平行光束はビームスプリッタ７を透過し、第２の波面変換素子１２に入射する。このとき、液晶層１７は、基板１６と同様の屈折率に調整される。このため、波面変換面１６ａは波面変換機能を発揮しない。従って、第２の波面変換素子１２は波長４０５ｎｍの平行光束を、その波面形状を変化させることなく透過させる。
第２の波面変換素子１２を透過したレーザ光は第１の波面変換素子１１に入射する。このとき、液晶層１４は、基板１３と同様の屈折率に調整される。このため、波面変換面１３ａは波面変換機能を発揮しない。従って、第１の波面変換素子１１も、第２の波面変換素子１２と同様に、波長４０５ｎｍの平行光束を、その波面形状を変化させることなく透過させる。
その結果、対物レンズ１０に波長４０５ｎｍの平行光束が入射することとなる。ここで、本具体的構成例１において、対物レンズ１０は波長４０５ｎｍの平行光束がＢＤ３ａの情報記録面３Ｒに好適に合焦するように収差補正がなされたものである。従って、ＢＤ３ａの情報記録面３Ｒ上に球面収差及びコマ収差の低減された良好なスポット像が得られることとなる。
一方、図３に示すように、ＣＤ３ｂが配置された場合は、光源６ｃが選択され、光源６ｃから波長７８０ｎｍのレーザ光が発散光として出射される。光源６ｃからのレーザ光はビームスプリッタ５ａ、５ｂを透過し、コリメータ４によって平行光束に変換される。変換された平行光束はビームスプリッタ７を透過し、第２の波面変換素子１２に入射する。このとき、液晶層１７は、基板１６の屈折率とは異なる屈折率に調整される。このため、波面変換面１６ａにより第２の波面変換素子１２に入射したレーザ光の波面形状が変換される。具体的に、本具体的構成例１においては、第２の波面変換素子１２に入射した波長７８０ｎｍの平行光束は発散光に変換される。
第２の波面変換素子１２を透過したレーザ光は第１の波面変換素子１１に入射する。このとき、液晶層１４は、基板１３の屈折率とは異なる屈折率に調整される。このため、波面変換面１３ａにより第２の波面変換素子１２に入射したレーザ光の波面形状が変換される。
その結果、対物レンズ１０に波長７８０ｎｍの発散光が入射することとなる。この波長７８０ｎｍの発散光は対物レンズ１０により好適にＣＤ３ｂの情報記録面３Ｒ上に球面収差及びコマ収差の低減された良好なスポット像を形成する波面形状を有するものである。従って、ＣＤ３ｂの情報記録面３Ｒ上に球面収差及びコマ収差の低減された良好なスポット像が得られることとなる。
ＤＶＤが配置された場合も、ＣＤ３ｂが配置された場合と同様に、光源６ａからの波長６５０ｎｍのレーザ光がＤＶＤの情報記録面３Ｒ上に球面収差及びコマ収差の低減された良好なスポット像を形成するように、液晶層１４、１７の屈折率が調節される。
このように、波長４０５ｎｍのレーザ光を、その波面形状を変換せずに透過する一方、それ以外の波長のレーザ光を、その波長に応じて波面変換して透過させる２つの波面変換素子１１、１２と、波長４０５ｎｍの平行光束がＢＤ３ａの情報記録面３Ｒ上に球面収差及びコマ収差の低減された良好なスポット像を形成するように設計された対物レンズ１０とを組み合わせることによって、複数種類の光情報記録媒体３のそれぞれの情報記録面３Ｒ上に球面収差及びコマ収差の低減された良好なスポット像を形成させることが可能となる。また、一つの対物レンズ１０のみで構成可能な光学系であるため、光ピックアップ装置１を小型化することが可能となる。
波面変換面１３ａと波面変換面１６ａとの軸上間隔は０．２ｍｍ以上であることが好ましい。より好ましくは０．４ｍｍ以上（例えば、０．５ｍｍ）であることが好ましい。波面変換面１３ａと波面変換面１６ａとの軸上間隔が０．２ｍｍより小さいと、正弦条件不満足量が増大する傾向にある。また、波面変換面１３ａ、１６ａの形成が困難となる傾向にある。さらには、波面変換面１３ａの光軸と波面変換面１６ａの光軸とがずれた際に発生する収差が大きくなる傾向にあるため、光ピックアップ装置１の組み立て許容公差が小さくなる傾向にある。
−具体的構成例２−
次に、図４及び図５を参照しながら２つの波面変換素子１１、１２の具体的構成例２について説明する。
図４は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例２の波長４０５ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
図５は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例２の波長７８０ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
本具体的構成例２は、２つの波面変換素子１１、１２が液晶素子により構成されている点で上記具体的構成例１と共通する。本具体的構成例２は、第１の波面変換素子１１と第２の波面変換素子１２とが液晶層２１を共有した態様で一体化されている点で上記具体的構成例１と異なる。
具体的に、第１の波面変換素子１１は、基板１９と、基板２０と、一対の電極により挟持された液晶層２１（第２の波面変換素子１２と共有）とにより構成されている。基板１９の液晶層２１側表面には波面変換面１９ａが形成されている。
第２の波面変換素子１２は、基板２２と、基板２３と、一対の電極により挟持された液晶層２１とにより構成されている。その一対の電極間の電圧を調節することにより液晶層２１の屈折率を調節することができる。基板２３の液晶層２１側表面には波面変換面２３ａが形成されている。すなわち、本具体的構成例２においても、上記具体的構成例１と同様に、２面の波面変換面１９ａ、２３ａを備えている。
尚、本具体的構成例２では、基板２３の屈折率は基板１９の屈折率と等しく設定されている。
図４に示すように、光源６ｂから出射された波長４０５ｎｍのレーザ光はＢＤ３ａの情報記録面３Ｒに合焦するように液晶層２１の屈折率が調節される。図５に示すように、光源６ｃから出射された波長７８０ｎｍのレーザ光はＣＤ３ｂの情報記録面３Ｒに合焦するように液晶層２１の屈折率が調節される。光源６ａから出射された波長６５０ｎｍのレーザ光はＤＶＤの情報記録面３Ｒに合焦するように液晶層２１の屈折率が調節される。すなわち、複数波長光源６から出射されるレーザ光の波長に応じて液晶層２１の屈折率が相互に異ならしめられる。この液晶層２１の屈折率変化により２つの波面変換素子１１、１２の波面変換特性（詳細には、波面変換面１９ａ、２３ａの波面変換特性）が変化し、複数波長光源６から出射されるレーザ光の波長に応じて異なる対物レンズ１０の屈折率及び各種光情報記録媒体３の保護層３Ｐの層厚の相違により発生する球面収差及びコマ収差が良好に補正される。
次に、本具体的構成例２の各波長における収差補正について具体的に説明する。
図４に示すように、ＢＤ３ａが配置された場合は、光源６ｂが選択され、光源６ｂから波長４０５ｎｍのレーザ光が発散光として出射される。光源６ｂからのレーザ光はビームスプリッタ５ａ、５ｂを透過し、コリメータ４によって平行光束に変換される。変換された平行光束はビームスプリッタ７を透過し、波面変換素子１１、１２に入射する。このとき、液晶層２１は、基板１９、２３と同様の屈折率に調整される。このため、波面変換面１９ａ、２３ａは波面変換機能を発揮しない。従って、波面変換素子１１、１２（波面変換面１９ａ、２３ａ）は波長４０５ｎｍの平行光束を、その波面形状を変化させることなく透過させる。
その結果、対物レンズ１０に波長４０５ｎｍの平行光束が入射することとなる。ここで、本具体的構成例２において、対物レンズ１０は波長４０５ｎｍの平行光束がＢＤ３ａの情報記録面３Ｒに好適に合焦するように収差補正がなされたものである。従って、ＢＤ３ａの情報記録面３Ｒ上に球面収差及びコマ収差の低減された良好なスポット像が得られることとなる。
一方、図５に示すように、ＣＤ３ｂが配置された場合は、光源６ｃが選択され、光源６ｃから波長７８０ｎｍのレーザ光が発散光として出射される。光源６ｃからのレーザ光はビームスプリッタ５ａ、５ｂを透過し、コリメータ４によって平行光束に変換される。変換された平行光束はビームスプリッタ７を透過し、波面変換素子１１、１２に入射する。このとき、液晶層２１は、基板１９、２３の屈折率とは異なる屈折率に調整される。このため、波面変換面１９ａ、２３ａにより波面変換素子１１、１２に入射したレーザ光の波面形状が変換される。具体的に、本具体的構成例２においては、波面変換素子１１、１２（波面変換面１９ａ、２３ａ）に入射した波長７８０ｎｍの平行光束は発散光に変換される。
その結果、対物レンズ１０に波長７８０ｎｍの発散光が入射することとなる。この波長７８０ｎｍの発散光は対物レンズ１０により好適にＣＤ３ｂの情報記録面３Ｒ上に球面収差及びコマ収差の低減された良好なスポット像を形成する波面形状を有するものである。従って、ＣＤ３ｂの情報記録面３Ｒ上に球面収差及びコマ収差の低減された良好なスポット像が得られることとなる。
ＤＶＤが配置された場合も、ＣＤ３ｂが配置された場合と同様に、光源６ａからの波長６５０ｎｍのレーザ光がＤＶＤの情報記録面３Ｒ上に球面収差及びコマ収差の低減された良好なスポット像を形成するように、液晶層２１の屈折率が調節される。
波面変換面１９ａと波面変換面２３ａとの軸上間隔は０．２ｍｍ以上であることが好ましい。より好ましくは０．４ｍｍ以上（例えば、０．５ｍｍ）であることが好ましい。波面変換面１９ａと波面変換面２３ａとの軸上間隔が０．２ｍｍより小さいと、正弦条件不満足量が増大する傾向にある。また、波面変換面１９ａ、２３ａの形成が困難となる傾向にある。さらには、波面変換面１９ａの光軸と波面変換面２３ａの光軸とがずれた際に発生する収差が大きくなる傾向にあるため、光ピックアップ装置１の組み立て許容公差が小さくなる傾向にある。
本具体的構成例２においては、各波面変換素子１１、１２は一つの波面変換面を有するものであるが、各波面変換素子１１、１２が二つ以上の波面変換面を有していてもよい。
−具体的構成例３−
次に、図６〜図８を参照しながら２つの波面変換素子１１、１２の具体的構成例３について説明する。
図６は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例３の波長４０５ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
図７は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例３の波長６５０ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
図８は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例３の波長７８０ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
本具体的構成例３では、２つの波面変換素子１１、１２のそれぞれは、液晶回折レンズにより構成されている。また、２つの波面変換素子１１、１２は、相互に接合されて一体化されている。
具体的に、第１の波面変換素子１１は、基板２３と、基板２３に対向配置された基板２５（第２の波面変換素子１２と共有）と、基板２３と基板２５との間に設けられた液晶層２４とにより構成されている。基板２３と基板２５とのそれぞれの液晶層２４側表面には、液晶層２４に電圧を印加するための電極（図示せず）が対をなすように形成されている。この一対の電極により挟持された液晶層２４が液晶回折レンズを形成している。また、基板２５の液晶層２４側の表面が第１の波面変換面２５ｂを構成している。
第２の波面変換素子１２は、基板２５（第１の波面変換素子１１と共有）と、基板２５に対向配置された基板２７と、基板２５と基板２７との間に設けられた液晶層２６とにより構成されている。基板２５と基板２７とのそれぞれの液晶層２６側表面には、液晶層２６に電圧を印加するための電極（図示せず）が対をなすように形成されている。この一対の電極により挟持された液晶層２６が液晶回折レンズを形成している。また、基板２５の液晶層２６側の表面が第２の波面変換面２５ａを構成している。
すなわち、本具体的構成例３も、上記具体的構成例２と同様に、実質的にひとつの波面変換素子を備え、そのひとつの波面変換素子に２面の波面変換面２５ａ、２５ｂが形成されている例である。
図６に示すように、光源６ｂから出射された波長４０８ｎｍのレーザ光はＢＤ３ａの情報記録面３Ｒに合焦するように、液晶層２４及び液晶層２６のそれぞれの屈折率が調節される。図７に示すように、光源６ａから出射された波長６６０ｎｍのレーザ光はＤＶＤ３ｃの情報記録面３Ｒに合焦するように、液晶層２４及び液晶層２６のそれぞれの屈折率が調節される。図８に示すように、光源６ｃから出射された波長７８０ｎｍのレーザ光はＣＤ３ｂの情報記録面３Ｒに合焦するように液晶層２４及び液晶層２６のそれぞれの屈折率が調節される。すなわち、複数波長光源６から出射されるレーザ光の波長に応じて液晶層２４及び液晶層２６の屈折率が相互に異ならしめられる。
この液晶層２４及び液晶層２６のそれぞれの屈折率変化により波面変換面１９ａ、２３ａの波面変換特性が変化し、複数波長光源６から出射されるレーザ光の波長に応じて異なる対物レンズ１０の屈折率及び各種光情報記録媒体３の保護層３Ｐの層厚の相違により発生する球面収差及びコマ収差が良好に補正される。
次に、本具体的構成例３の各波長における収差補正について具体的に説明する。
図６に示すように、ＢＤ３ａが配置された場合は、光源６ｂが選択され、光源６ｂから波長４０８ｎｍのレーザ光が発散光として出射される。光源６ｂからのレーザ光はビームスプリッタ５ａ、５ｂを透過し、コリメータ４によって平行光束に変換される。変換された平行光束はビームスプリッタ７を透過し、波面変換素子１１、１２に入射する。このとき、液晶層２４及び液晶層２６のそれぞれは、基板２５と同様の屈折率に調整される。このため、波面変換面２５ａ、２５ｂは波面変換機能を発揮しない。従って、波面変換素子１１、１２（波面変換面２５ａ、２５ｂ）は波長４０８ｎｍの平行光束を、その波面形状を変化させることなく透過させる。
その結果、対物レンズ１０に波長４０８ｎｍの平行光束が入射することとなる。ここで、本具体的構成例３において、対物レンズ１０は波長４０８ｎｍの平行光束がＢＤ３ａの情報記録面３Ｒに好適に合焦するように収差補正がなされたものである。従って、ＢＤ３ａの情報記録面３Ｒ上に球面収差及びコマ収差の低減された良好なスポット像が得られることとなる。
一方、図７に示すように、ＤＶＤ３ｃが配置された場合は、光源６ａが選択され、光源６ａから波長６６０ｎｍのレーザ光が発散光として出射される。光源６ａからのレーザ光はビームスプリッタ５ａ、５ｂを透過し、コリメータ４によって平行光束に変換される。変換された平行光束はビームスプリッタ７を透過し、波面変換素子１１、１２に入射する。このとき、液晶層２４及び液晶層２６は、基板２５の屈折率とは異なる屈折率に調整される。このため、波面変換面２５ａ、２５ｂにより波面変換素子１１、１２に入射したレーザ光の波面形状が変換される。具体的に、本具体的構成例３においては、波面変換素子１１、１２に入射した波長６６０ｎｍの平行光束は波面変換面２５ａにより一端収束光に変換された後、波面変換面２５ｂにより発散光に変換される。
その結果、対物レンズ１０に波長６６０ｎｍの発散光が入射することとなる。この波長６６０ｎｍの発散光は対物レンズ１０により好適にＤＶＤ３ｃの情報記録面３Ｒ上に球面収差及びコマ収差の低減された良好なスポット像を形成する波面形状を有するものである。従って、ＤＶＤ３ｃの情報記録面３Ｒ上に球面収差及びコマ収差の低減された良好なスポット像が得られることとなる。
図８に示すように、ＣＤ３ｂが配置された場合は、光源６ｃが選択され、光源６ｃから波長７８０ｎｍのレーザ光が発散光として出射される。光源６ｃからのレーザ光はビームスプリッタ５ａ、５ｂを透過し、コリメータ４によって平行光束に変換される。変換された平行光束はビームスプリッタ７を透過し、波面変換素子１１、１２に入射する。このとき、液晶層２４及び液晶層２６は、基板２５の屈折率とは異なる屈折率に調整される。このため、波面変換面２５ａ、２５ｂにより波面変換素子１１、１２に入射したレーザ光の波面形状が変換される。具体的に、本具体的構成例３においては、波面変換素子１１、１２に入射した波長７８０ｎｍの平行光束は波面変換面２５ａにより一端収束光に変換された後、波面変換面２５ｂにより発散光に変換される。
その結果、対物レンズ１０に波長７８０ｎｍの発散光が入射することとなる。この波長７８０ｎｍの発散光は対物レンズ１０により好適にＣＤ３ｂの情報記録面３Ｒ上に球面収差及びコマ収差の低減された良好なスポット像を形成する波面形状を有するものである。従って、ＣＤ３ｂの情報記録面３Ｒ上に球面収差及びコマ収差の低減された良好なスポット像が得られることとなる。
−具体的構成例４−
次に、図９〜図１１を参照しながら２つの波面変換素子１１、１２の具体的構成例４について説明する。
図９は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例４の波長４０８ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
図１０は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例４の波長６６０ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
図１１は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例４の波長７８０ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
本具体的構成例４では、２つの波面変換素子１１、１２に加えて、さらなる波面変換素子３０が設けられている。すなわち、３つの波面変換素子１１、１２、３０が設けられている。本具体的構成例４において、３つの波面変換素子１１、１２、３０は相互に接合されて一体化されている。
３つの波面変換素子１１、１２、３０のそれぞれは、両面が波面変換面に形成されている。具体的に、波面変換素子１１は、対物レンズ１０に対面する波面変換面１１ｂと、波面変換面１１ａとを備えている。波面変換素子１２は、波面変換面１１ａと共通する波面変換面１２ｂと、波面変換面１２ａとを備えている。波面変換素子３０は、波面変換面１２ａと共通する波面変換面３０ｂと、波面変換面３０ａとを備えている。このように、本具体的構成例４は、３つの波面変換素子が設けられており、それら３つの波面変換素子に４つの波面変換面が設けられている例である。
図９に示すように、光源６ｂから出射された波長４０８ｎｍのレーザ光はＢＤ３ａの情報記録面３Ｒに合焦するように、図１０に示すように、光源６ａから出射された波長６６０ｎｍの光はＤＶＤ３ｃの情報記録面３Ｒに合焦するように、そして、図１１に示すように、光源６ｃから出射された波長７８０ｎｍのレーザ光はＣＤ３ｂの情報記録面３Ｒに合焦するように、各波面変換面１１ａ（１２ｂ）、１１ｂ、３０ａ、３０ｂ（１２ａ）により、複数波長光源６から出射されるレーザ光の波長に応じて、複数波長光源６から出射されたレーザ光の波面形状が変換される。
すなわち、波面変換面１１ａ（１２ｂ）、１１ｂ、３０ａ、３０ｂ（１２ａ）は、それぞれ波長依存性を有しており、複数波長光源６から出射されるレーザ光の波長に応じて各波面変換面１１ａ（１２ｂ）、１１ｂ、３０ａ、３０ｂ（１２ａ）の波面変換機能が相互に異なる。この各波面変換面１１ａ（１２ｂ）、１１ｂ、３０ａ、３０ｂ（１２ａ）の波面変換機能の変化によって、複数波長光源６から出射されるレーザ光の波長に応じて異なる対物レンズ１０の屈折率及び各種光情報記録媒体３の保護層３Ｐの層厚の相違により発生する球面収差及びコマ収差が良好に補正される。
次に、本具体的構成例４の各波長における収差補正について具体的に説明する。
図９に示すように、ＢＤ３ａが配置された場合は、光源６ｂが選択され、光源６ｂから波長４０８ｎｍのレーザ光が発散光として出射される。光源６ｂからのレーザ光はビームスプリッタ５ａ、５ｂを透過し、コリメータ４によって平行光束に変換される。変換された平行光束はビームスプリッタ７を透過し、波面変換素子１１、１２、３０に入射する。
本具体的構成例４において、各波面変換面１１ａ（１２ｂ）、１１ｂ、３０ａ、３０ｂ（１２ａ）は、波面変換素子１１、１２、３０に入射する波長４０８ｎｍのレーザ光に対して、その波面形状を変換せずに透過するように形成されている。従って、波面変換素子１１、１２、３０は波長４０８ｎｍの平行光束を、その波面形状を変化させることなく透過させる。
その結果、対物レンズ１０に波長４０８ｎｍの平行光束が入射することとなる。ここで、本具体的構成例４において、対物レンズ１０は波長４０８ｎｍの平行光束がＢＤ３ａの情報記録面３Ｒに好適に合焦するように収差補正がなされたものである。従って、ＢＤ３ａの情報記録面３Ｒ上に球面収差及びコマ収差の低減された良好なスポット像が得られることとなる。
一方、図１０に示すように、ＤＶＤ３ｃが配置された場合は、光源６ａが選択され、光源６ａから波長６６０ｎｍのレーザ光が発散光として出射される。光源６ａからのレーザ光はビームスプリッタ５ａ、５ｂを透過し、コリメータ４によって平行光束に変換される。変換された平行光束はビームスプリッタ７を透過し、波面変換素子１１、１２、３０に入射する。この波面変換素子１１、１２、３０への波長６６０ｎｍの入射光は、各波面変換面１１ａ（１２ｂ）、１１ｂ、３０ａ、３０ｂ（１２ａ）により、対物レンズ１０を透過したレーザ光がＤＶＤ３ｃの情報記録面３Ｒ上に好適に合焦するように、その波面形状が変換される。
その結果、対物レンズ１０によりＤＶＤ３ｃの情報記録面３Ｒ上に球面収差及びコマ収差の低減された良好なスポット像が形成される。
図１１に示すように、ＣＤ３ｂが配置された場合は、光源６ｃが選択され、光源６ｃから波長７８０ｎｍのレーザ光が発散光として出射される。光源６ｃからのレーザ光はビームスプリッタ５ａ、５ｂを透過し、コリメータ４によって平行光束に変換される。変換された平行光束はビームスプリッタ７を透過し、波面変換素子１１、１２、３０に入射する。この波面変換素子１１、１２、３０への波長７８０ｎｍの入射光は、各波面変換面１１ａ（１２ｂ）、１１ｂ、３０ａ、３０ｂ（１２ａ）により、対物レンズ１０を透過したレーザ光がＣＤ３ｂの情報記録面３Ｒ上に好適に合焦するように、その波面形状が変換される。
その結果、対物レンズ１０によりＣＤ３ｂの情報記録面３Ｒ上に球面収差及びコマ収差の低減された良好なスポット像がされる。
−具体的構成例５−
次に、図１２〜図１４を参照しながら２つの波面変換素子１１、１２の具体的構成例４について説明する。
図１２は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例４の波長４０８ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
図１３は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例４の波長６６０ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
図１４は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例４の波長７８０ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
本具体的構成例４では、それぞれ一つの波面変換面（波面変換面１１ａ又は１１ｂ）を有する２つの波面変換素子１１、１２が一体形成されてなる波面変換素子３１が設けられている例について詳細に説明する。
波面変換素子３１は、その両面が波面変換面に形成された１枚のレンズにより構成されている。具体的に、波面変換素子３１は、対物レンズ１０に対面する波面変換面３１ｂと、波面変換面３１ａとを備えている。
図１２に示すように、光源６ｂから出射された波長４０８ｎｍのレーザ光はＢＤ３ａの情報記録面３Ｒに合焦するように、図１３に示すように、光源６ａから出射された波長６６０ｎｍのレーザ光はＤＶＤ３ｃの情報記録面３Ｒに合焦するように、そして、図１４に示すように、光源６ｃから出射された波長７８０ｎｍのレーザ光はＣＤ３ｂの情報記録面３Ｒに合焦するように、各波面変換面３１ａ、３１ｂにより、複数波長光源６から出射されるレーザ光の波長に応じて、複数波長光源６から出射されたレーザ光の波面形状が変換される。
すなわち、波面変換面３１ａ、３１ｂは、それぞれ波長依存性を有しており、複数波長光源６から出射されるレーザ光の波長に応じて各波面変換面３１ａ、３１ｂの波面変換機能が相互に異なる。この各波面変換面３１ａ、３１ｂの波面変換機能の変化によって、複数波長光源６から出射されるレーザ光の波長に応じて異なる対物レンズ１０の屈折率及び各種光情報記録媒体３の保護層３Ｐの層厚の相違により発生する球面収差及びコマ収差が良好に補正される。
次に、本具体的構成例４の各波長における収差補正について具体的に説明する。
図１２に示すように、ＢＤ３ａが配置された場合は、光源６ｂが選択され、光源６ｂから波長４０８ｎｍのレーザ光が発散光として出射される。光源６ｂからのレーザ光はビームスプリッタ５ａ、５ｂを透過し、コリメータ４によって平行光束に変換される。変換された平行光束はビームスプリッタ７を透過し、波面変換素子３１に入射する。
本具体的構成例５において、各波面変換面３１ａ、３１ｂは、波面変換素子３１に入射する波長４０８ｎｍのレーザ光に対して、その波面形状を変換せずに透過するように形成されている。従って、波面変換素子３１は波長４０８ｎｍの平行光束を、その波面形状を変化させることなく透過させる。
その結果、対物レンズ１０に波長４０８ｎｍの平行光束が入射することとなる。ここで、本具体的構成例４において、対物レンズ１０は波長４０８ｎｍの平行光束がＢＤ３ａの情報記録面３Ｒに好適に合焦するように収差補正がなされたものである。従って、ＢＤ３ａの情報記録面３Ｒ上に球面収差及びコマ収差の低減された良好なスポット像が得られることとなる。
一方、図１３に示すように、ＤＶＤ３ｃが配置された場合は、光源６ａが選択され、光源６ａから波長６６０ｎｍのレーザ光が発散光として出射される。光源６ａからのレーザ光はビームスプリッタ５ａ、５ｂを透過し、コリメータ４によって平行光束に変換される。変換された平行光束はビームスプリッタ７を透過し、波面変換素子３１に入射する。この波面変換素子３１への波長６６０ｎｍの入射光は、各波面変換面３１ａ、３１ｂにより、対物レンズ１０を透過したレーザ光がＤＶＤ３ｃの情報記録面３Ｒ上に好適に合焦するように、その波面形状が変換される。
その結果、対物レンズ１０によりＤＶＤ３ｃの情報記録面３Ｒ上に球面収差及びコマ収差の低減された良好なスポット像が形成される。
図１４に示すように、ＣＤ３ｂが配置された場合は、光源６ｃが選択され、光源６ｃから波長７８０ｎｍのレーザ光が発散光として出射される。光源６ｃからのレーザ光はビームスプリッタ５ａ、５ｂを透過し、コリメータ４によって平行光束に変換される。変換された平行光束はビームスプリッタ７を透過し、波面変換素子３１に入射する。この波面変換素子３１への波長７８０ｎｍの入射光は、各波面変換面３１ａ、３１ｂにより、対物レンズ１０を透過したレーザ光がＣＤ３ｂの情報記録面３Ｒ上に好適に合焦するように、その波面形状が変換される。
その結果、対物レンズ１０によりＣＤ３ｂの情報記録面３Ｒ上に球面収差及びコマ収差の低減された良好なスポット像がされる。
以下、本発明を実施した光ピックアップ装置の対物光学系の具体的光学構成について、コンストラクションデータ等を挙げて更に具体的に説明する。ここで挙げる実施例１〜６は、上述した具体的構成例１〜５における対物光学系の光学構成を数値実施例として具体化したものである。以下の実施例において用いられている波面変換素子及び対物レンズは上記具体的構成例１〜５（図２〜図１４）に相当する。
各のコンストラクションデータにおいて、ディスク厚（ＤＴ）は、光情報記録媒体（具体的には、ＢＤ、ＤＶＤ、又はＣＤ）３の保護層３Ｐの層厚である。＃ｊ（ｊ＝１、２、３、・・・）は、複数波長光源６側から数えてｊ番目の面である。
下記実施例１の面＃９、面＃１０、比較例の面＃５、面＃６、実施例２の面＃７、面＃８、実施例３の面＃７、面＃８、実施例４の面＃７、面＃８、実施例５の面＃１〜面＃６、実施例６の面＃１〜面＃４は、下記数式（７）で定義される非球面である。
Figure 2006090653
ここで、
ｈは光軸からの高さ、
Ｘは、光軸からの高さがｈの非球面状の点の非球面頂点の接平面からの距離、
Ｃｊは第ｊ面の非球面頂点の曲率（Ｃｊ＝１／Ｒｊ、Ｒｊは曲率半径）、
ｋｊは第ｊ面の円錐定数、
Ａｊ，ｎは第ｊ面のｎ次の非球面係数、
である。
下記実施例１の面＃２、面＃６、比較例の面＃２、実施例２の面＃３、面＃４、実施例３の面＃３、面＃４、実施例４の面＃３、面＃４、実施例６の面＃１、面＃２のそれぞれの位相の付加量φは、下記数式（８）によって与えられる。
Figure 2006090653
ここで、
φ（ｈ）は位相関数、
ｈは光軸からの高さ、
Ａｊ，ｉは第ｊ面のｉ次の位相関数係数（単位：ラジアン）、
Ｍは回折次数、
である。
（実施例１）
図２は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の実施例１の波長４０５ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
図３は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の実施例１の波長７８０ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
本実施例１は、上記具体的構成例１における対物光学系の光学構成を数値実施例として具体化したものである。
下記表１〜表４に本実施例１における具体的数値を示す。
Figure 2006090653
Figure 2006090653
Figure 2006090653
Figure 2006090653
図１５に実施例１の球面収差（波長：４０５ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．１ｍｍ）を示す。
図１６に実施例１の正弦条件不満足量（波長：４０５ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．１ｍｍ）を示す。
図１７に実施例１の球面収差（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す。
図１８に実施例１の正弦条件不満足量（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す。
実施例１において、光線が通る領域における｜ＳＣＭＡＸ｜は、
ＢＤ：３．８×１０−４、
ＣＤ：１．８×１０−３、
であった。
ＣＤにおける軸上入射光線に対する波面収差はＲＭＳ値で２ｍλ（λ：波長）であった。軸外１度の光線に対する波面収差はＲＭＳ値で４６ｍλであった。
（比較例）
第２の波面変換素子１２を有さない点を除いて上記実施例１と同様の形態の光ピックアップ装置を比較例とした。
下記表５、表６、及び上記表１、表３に比較例における具体的数値を示す。
Figure 2006090653
Figure 2006090653
図１９に比較例の球面収差（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す。
図２０に比較例の正弦条件不満足量（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す。
比較例において光線が通る領域における｜ＳＣＭＡＸ｜は、
ＣＤ：２．９×１０−２、
であった。
ＣＤにおける軸上入射光線に対する波面収差はＲＭＳ値で３ｍλ（λ：波長）であった。軸外１度の光線に対する波面収差はＲＭＳ値で２８１ｍλであった。
（実施例２）
図４は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の実施例２の波長４０５ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
図５は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の実施例２の波長７８０ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
本実施例２は、上記具体的構成例２における対物光学系の光学構成を数値実施例として具体化したものである。
下記表７〜表１０に本実施例２における具体的数値を示す。
Figure 2006090653
Figure 2006090653
Figure 2006090653
Figure 2006090653
図２１に実施例２の球面収差（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す。
図２２に実施例２の正弦条件不満足量（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す。
実施例２において光線が通る領域における｜ＳＣＭＡＸ｜は、
ＣＤ：１．４×１０−３、
であった。
ＣＤにおける軸上入射光線に対する波面収差はＲＭＳ値で１ｍλ（λ：波長）であった。軸外１度の光線に対する波面収差はＲＭＳ値で４７ｍλであった。
（実施例３）
本実施例３は、上記実施例２と同様の構成を有するものである。
下記表１１〜表１３、及び上記表９に本実施例３における具体的数値を示す。
Figure 2006090653
Figure 2006090653
Figure 2006090653
図２３に実施例３の球面収差（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す。
図２４に実施例３の正弦条件不満足量（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す。
実施例３において光線が通る領域における｜ＳＣＭＡＸ｜は、
ＣＤ：８．７×１０−３、
であった。
ＣＤにおける軸上入射光線に対する波面収差はＲＭＳ値で０ｍλ（λ：波長）であった。軸外１度の光線に対する波面収差はＲＭＳ値で６１ｍλであった。
（実施例４）
図６は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の実施例４の波長４０８ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
図７は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の実施例４の波長６６０ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
図８は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の実施例４の波長７８０ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
本実施例４は、上記具体的構成例３における対物光学系の光学構成を数値実施例として具体化したものである。
下記表１４〜表１７に本実施例４における具体的数値を示す。
Figure 2006090653
Figure 2006090653
Figure 2006090653
Figure 2006090653
図２５に実施例４の球面収差（波長：４０８ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．０８５ｍｍ）を示す。
図２６に実施例４の正弦条件不満足量（波長：４０８ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．０８５ｍｍ）を示す。
図２７に実施例４の球面収差（波長：６６０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．６ｍｍ）を示す。
図２８に実施例４の正弦条件不満足量（波長：６６０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．６ｍｍ）を示す。
図２９に実施例４の球面収差（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す。
図３０に実施例４の正弦条件不満足量（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す。
下記表１８に軸上入射光線に対する収差を示す。また、表１９に軸外０．５度の光線に対する収差を示す。
Figure 2006090653
Figure 2006090653
実施例４において光線が通る領域における｜ＳＣＭＡＸ｜は、
ＢＤ：０．００２、
ＤＶＤ：０．０１４、
ＣＤ：０．０１５、
であった。
（実施例５）
図９は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の実施例５の波長４０８ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
図１０は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の実施例５の波長６６０ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
図１１は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の実施例５の波長７８０ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
本実施例５は、上記具体的構成例４における対物光学系の光学構成を数値実施例として具体化したものである。
下記表２０〜表２３に本実施例５における具体的数値を示す。
Figure 2006090653
Figure 2006090653
Figure 2006090653
Figure 2006090653
図３１に実施例５の球面収差（波長：４０８ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．０８５ｍｍ）を示す。
図３２に実施例５の正弦条件不満足量（波長：４０８ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．０８５ｍｍ）を示す。
図３３に実施例５の球面収差（波長：６６０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．６ｍｍ）を示す。
図３４に実施例５の正弦条件不満足量（波長：６６０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．６ｍｍ）を示す。
図３５に実施例５の球面収差（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す。
図３６に実施例５の正弦条件不満足量（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す。
下記表２４に軸上入射光線に対する収差を示す。また、表２５に軸外０．５度の光線に対する収差を示す。
Figure 2006090653
Figure 2006090653
実施例５において光線が通る領域における｜ＳＣＭＡＸ｜は、
ＢＤ：０．０１１、
ＤＶＤ：０．０３６、
ＣＤ：０．０２５、
であった。
（実施例６）
図１２は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の実施例６の波長４０８ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
図１３は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の実施例６の波長６６０ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
図１４は光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の実施例６の波長７８０ｎｍのレーザ光を使用した際の概略光路図である。
本実施例６は、上記具体的構成例５における対物光学系の光学構成を数値実施例として具体化したものである。
下記表２６〜表２９に本実施例６における具体的数値を示す。
Figure 2006090653
Figure 2006090653
Figure 2006090653
Figure 2006090653
図３７に実施例６の球面収差（波長：４０８ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．０８５ｍｍ）を示す。
図３８に実施例６の正弦条件不満足量（波長：４０８ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．０８５ｍｍ）を示す。
図３９に実施例６の球面収差（波長：６６０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．６ｍｍ）を示す。
図４０に実施例６の正弦条件不満足量（波長：６６０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．６ｍｍ）を示す。
図４１に実施例６の球面収差（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す。
図４２に実施例６の正弦条件不満足量（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す。
下記表３０に軸上入射光線に対する収差を示す。また、表３１に軸外０．５度の光線に対する収差を示す。
Figure 2006090653
Figure 2006090653
実施例６において光線が通る領域における｜ＳＣＭＡＸ｜は、
ＢＤ：０．０１０、
ＤＶＤ：０．０１１、
ＣＤ：０．０１５、
であった。
以上説明したように、本発明は、複数の規格の光情報記録媒体（例えば、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ）、ＥＶＤ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＨＤ−ＤＶＤ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）等のうちのいずれか２つ以上）に対して記録や再生を行う、例えば、コンピューター用の光記録／再生装置等に有用である。
光ピックアップ装置１の光学を表す図である。 光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例１（実施例１）の波長４０５ｎｍの光を使用した際の概略光路図である。 光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例１（実施例１）の波長７８０ｎｍの光を使用した際の概略光路図である。 光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例２（実施例２、３）の波長４０５ｎｍの光を使用した際の概略光路図である。 光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例２（実施例２、３）の波長７８０ｎｍの光を使用した際の概略光路図である。 光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例３（実施例４）の波長４０８ｎｍの光を使用した際の概略光路図である。 光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例３（実施例４）の波長６６０ｎｍの光を使用した際の概略光路図である。 光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例３（実施例４）の波長７８０ｎｍの光を使用した際の概略光路図である。 光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例４（実施例５）の波長４０８ｎｍの光を使用した際の概略光路図である。 光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例４（実施例５）の波長６６０ｎｍの光を使用した際の概略光路図である。 光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例４（実施例５）の波長７８０ｎｍの光を使用した際の概略光路図である。 光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例５（実施例６）の波長４０８ｎｍの光を使用した際の概略光路図である。 光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例５（実施例６）の波長６６０ｎｍの光を使用した際の概略光路図である。 光ピックアップ装置１に用いる対物光学系２の具体的構成例５（実施例６）の波長７８０ｎｍの光を使用した際の概略光路図である。 実施例１の球面収差（波長：４０５ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．１ｍｍ）を示す図である。 実施例１の正弦条件不満足量（波長：４０５ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．１ｍｍ）を示す図である。 実施例１の球面収差（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す図である。 実施例１の正弦条件不満足量（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す図である。 比較例の球面収差（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す図である。 比較例の正弦条件不満足量（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す図である。 実施例２の球面収差（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す図である。 実施例２の正弦条件不満足量（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す図である。 実施例３の球面収差（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す図である。 実施例３の正弦条件不満足量（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す図である。 実施例４の球面収差（波長：４０８ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．０８５ｍｍ）を示す図である。 実施例４の正弦条件不満足量（波長：４０８ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．０８５ｍｍ）を示す図である。 実施例４の球面収差（波長：６６０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．６ｍｍ）を示す図である。 実施例４の正弦条件不満足量（波長：６６０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．６ｍｍ）を示す図である。 実施例４の球面収差（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す図である。 実施例４の正弦条件不満足量（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す図である。 実施例５の球面収差（波長：４０８ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．０８５ｍｍ）を示す図である。 実施例５の正弦条件不満足量（波長：４０８ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．０８５ｍｍ）を示す図である。 実施例５の球面収差（波長：６６０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．６ｍｍ）を示す図である。 実施例５の正弦条件不満足量（波長：６６０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．６ｍｍ）を示す図である。 実施例５の球面収差（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す図である。 実施例５の正弦条件不満足量（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す図である。 実施例６の球面収差（波長：４０８ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．０８５ｍｍ）を示す図である。 実施例６の正弦条件不満足量（波長：４０８ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．０８５ｍｍ）を示す図である。 実施例６の球面収差（波長：６６０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．６ｍｍ）を示す図である。 実施例６の正弦条件不満足量（波長：６６０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：０．６ｍｍ）を示す図である。 実施例６の球面収差（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す図である。 実施例６の正弦条件不満足量（波長：７８０ｎｍ、保護層３Ｐの層厚：１．２ｍｍ）を示す図である。

Claims (16)

  1. 各々、情報記録面と、該情報記録面を被覆する保護層とを有し、該情報記録面に対応したレーザ光の波長及び該保護層の厚みの少なくとも一方が相互に異なる複数種類の光情報記録媒体のそれぞれの該情報記録面に当該光情報記録面に対応したレーザ光を合焦させる光ピックアップ装置であって、
    前記光情報記録面に対応するレーザ光をそれぞれ出射する複数波長光源と、
    前記複数波長光源から出射した前記レーザ光を、それぞれ対応する前記光情報記録面に合焦させる対物光学系とを備え、
    前記対物光学系は、入射した前記レーザ光の波面をそれぞれ前記光情報記録媒体の種類に応じた相互に異なる波面にして出射する少なくとも２面の波面変換面と、当該波面変換面から出射した前記レーザ光を前記光情報記録面に合焦させる対物レンズとを含み、
    前記対応するレーザ光の波長すべてに対して、以下の条件（１）を満足する、光ピックアップ装置：
    ｜ＳＣＭＡＸ｜ ＜ ０．０３６ ・・・・・（１）
    ここで、
    ＳＣＭＡＸ：以下の式（２）で規定される対物光学系の正弦条件不満足量の最大値：
    Figure 2006090653
     ここで、
    ｈ：対物レンズに入射するレーザ光の対物レンズの光軸からの距離、
    Ｕ：対物レンズに入射する前に光軸から距離ｈにあるレーザ光の対物レンズを透過した後の光進行方向と光軸とのなす角度、
    ｆ：対物光学系の合焦点距離、
    である。
  2. 前記対応するレーザ光の波長すべてに対して、以下の式（３）を満足する請求項１に記載の光ピックアップ装置：
    ０．８ ＜ φ０／ φＴ ＜ １．２ ・・・・・（３）
    ここで、
    φ０：対物レンズのパワー、
    φＴ：対物光学系のパワー、
    である。
  3. 前記対応するレーザ光の波長すべてに対して、以下の式（４）を満足する請求項１に記載の光ピックアップ装置：
    ０≦ φＣ／ φＴ ＜ １．２ ・・・・・（４）
    ここで、
    φＣ：波面変換面の合成パワー、
    φＴ：対物光学系のパワー、
    である。
  4. 前記対応するレーザ光の波長すべてに対して、以下の式（５）を満足する請求項１に記載の光ピックアップ装置：
    ０≦Δ｜φＣ／ φＴ ｜ ／ Δλ ＜ １．２ ・・・・・（５）
    ここで、
    φＣ：波面変換面の合成パワー、
    φＴ：対物光学系のパワー、
    Δ｜φＣ／ φＴ｜：パワー変化量、
    Δλ：波長変化量（μｍ）、
    である。
  5. 前記対応するレーザ光の波長すべてに対して、以下の式（６）を満足する請求項１に記載の光ピックアップ装置：
    φ１・φ２ ≦ ０ ・・・・・（６）
    ここで、
    φ１：一方の波面変換面のパワー、
    φ２：他方の波面変換面のパワー、
    である。
  6. 請求項１に記載された光ピックアップ装置において、
    前記少なくとも２面の波面変換面の少なくともひとつは、回折面である、光ピックアップ装置。
  7. 請求項１に記載された光ピックアップ装置において、
    前記少なくとも２面の波面変換面の少なくともひとつは、屈折面である、光ピックアップ装置。
  8. 前記少なくとも２面の波面変換面は、前記光情報記録媒体の少なくとも１つに対応する１種の波長のレーザ光に対してその波面を変換しない、請求項１に記載の光ピックアップ装置。
  9. 各々、情報記録面と、該情報記録面を被覆する保護層とを有し、該情報記録面に対応したレーザ光の波長及び該保護層の厚みの少なくとも一方が相互に異なる複数種類の光情報記録媒体のそれぞれの該情報記録面に当該光情報記録面に対応したレーザ光を合焦させるために用いられる対物光学系であって、
    入射した前記レーザ光の波面をそれぞれ前記光情報記録媒体の種類に応じた相互に異なる波面にして出射する少なくとも２面の波面変換面と、当該波面変換面から出射した前記レーザ光を前記光情報記録面に合焦させる対物レンズとを含み、
    前記対応するレーザ光の波長すべてに対して、以下の条件（１）を満足する、対物光学系：
    ｜ＳＣＭＡＸ｜ ＜ ０．０３６ ・・・・・（１）
    ここで、
    ＳＣＭＡＸ：以下の式（２）で規定される対物光学系の正弦条件不満足量の最大値：
    Figure 2006090653
     ここで、
    ｈ：対物レンズに入射するレーザ光の対物レンズの光軸からの距離、
    Ｕ：対物レンズに入射する前に光軸から距離ｈにあるレーザ光の対物レンズを透過した後の光進行方向と光軸とのなす角度、
    ｆ：対物光学系の合焦点距離、
    である。
  10. 前記対応するレーザ光の波長すべてに対して、以下の式（３）を満足する請求項９に記載の対物光学系：
    ０．８ ＜ φ０／ φＴ ＜ １．２ ・・・・・（３）
    ここで、
    φ０：対物レンズのパワー、
    φＴ：対物光学系のパワー、
    である。
  11. 前記対応するレーザ光の波長すべてに対して、以下の式（４）を満足する請求項９に記載の対物光学系：
    ０≦ φＣ／ φＴ ＜ １．２ ・・・・・（４）
    ここで、
    φＣ：波面変換面の合成パワー、
    φＴ：対物光学系のパワー、
    である。
  12. 前記対応するレーザ光の波長すべてに対して、以下の式（５）を満足する請求項９に記載の対物光学系：
    ０≦Δ ｜φＣ／ φＴ ｜ ／ Δλ ＜ １．２ ・・・・・（５）
    ここで、
    φＣ：波面変換面の合成パワー、
    φＴ：対物光学系のパワー、
    Δ｜φＣ／ φＴ｜：パワー変化量
    Δλ：波長変化量（μｍ）
    である。
  13. 前記対応するレーザ光の波長すべてに対して、以下の式（６）を満足する請求項９に記載の対物光学系：
    φ１・φ２ ≦ ０ ・・・・・（６）
    ここで、
    φ１：一方の波面変換面のパワー、
    φ２：他方の波面変換面のパワー、
    である。
  14. 請求項９に記載された対物光学系において、
    前記少なくとも２面の波面変換面の少なくともひとつは、回折面である、対物光学系。
  15. 請求項９に記載された対物光学系において、
    前記少なくとも２面の波面変換面の少なくともひとつは、屈折面である、対物光学系。
  16. 前記少なくとも２面の前記波面変換面は、前記光情報記録媒体の少なくとも１つに対応する１種の波長のレーザ光に対してその波面を変換しない、請求項９に記載の対物光学系。
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