JPWO2008126494A1 - 光ピックアップ装置及び光学素子 - Google Patents

Abstract

本発明は、薄形の構成とでき、更に光の利用効率を高めて、異なる種類の光ディスクに対して情報の記録を行うことができる光ピックアップ装置及びそれに用いる光学素子を提供する。第１の対物レンズ部ＯＢＪ１の光学面に回折構造を設けることで、例えばいずれも無限平行光束の状態で、第１光束と第２光束とを第１の対物レンズ部ＯＢＪ１に入射させることでパワー差を持たせ、光の利用効率を高めながら、ＨＤとＤＶＤに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行うことができる。一方、第２の対物レンズ部ＯＢＪ２の光学面は屈折面のみからなるものとし、例えば無限平行光束の状態で、第３光束を入射させることで、ＣＤに対して情報の記録及び／又は再生を行うことができる。このような構成を採用することで、光学素子ＯＥの焦点距離を短くでき、ワーキングディスタンスを長く確保できるため、ノートＰＣ等に搭載する光ピックアップ装置として好適である。

Description

本発明は、異なる種類の光情報記録媒体（光ディスクともいう）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及び光学素子に関する。

近年、波長４００ｎｍ程度の青紫色半導体レーザを用いて、情報の記録及び／又は再生を行える高密度光ディスクシステムの研究・開発が急速に進んでいる。一例として、ＮＡ０．６５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報記録及び／又は再生を行う光ディスク、いわゆるＨＤ ＤＶＤ（以下、ＨＤという）では、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１層あたり１５〜２０ＧＢの情報の記録が可能である。また、別の例として、ＮＡ０．８５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報記録及び／又は再生を行う光ディスク、いわゆるＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（以下、ＢＤという）では、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１層あたり１５〜２５ＧＢの情報の記録が可能である。以下、本明細書では、このような光ディスクを「高密度光ディスク」と呼ぶ。

また、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、一台のプレーヤーで可能な限り様々なタイプの光ディスクに対して適切に情報の記録及び／又は再生ができるようにすることが望まれている。更に、光ピックアップ装置がノート型パソコン等に搭載されることが多い実情をふまえると、複数種の光ディスクに対する互換性を有するのみでは足らず、そのコンパクト化を実現する事が重要である。

ここで、特許文献１には、一つの対物レンズで、ＨＤ、ＤＶＤ、ＣＤ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が開示されている。
特開２００６−１２７７２１号公報

しかしながら、特許文献１のように、回折構造を用いて３つの異なる光ディスクに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行う場合、有限倍率が各光ディスクで異なるため光学系の構成が複雑になるという問題がある。逆に対物レンズの倍率を各光ディスクで無限倍率とすると光の利用効率が低下する。スカラー計算ではＨＤ側８０％、ＤＶＤ側９０％、ＣＤ側５０％となり、情報記録の面では好ましくない。

また、ノートＰＣ等に用いられる光ピックアップ装置は、薄い構成であることが要求される。薄型化するために対物レンズ部の焦点距離を短くする場合に、保護基板の厚い光ディスク時のワーキングディスタンス（ＷＤ）値が制約となってしまい、十分小さな焦点距離を選択できないことがある。特許文献１の実施例では、第１光ディスク使用時の焦点距離が１．８５ｍｍ（有効径φ２．３ｍｍ）で、第３光ディスク使用時のワーキングディスタンスが０．５９ｍｍである。

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、薄形の構成とでき、更に光の利用効率を高めて、異なる種類の光ディスクに対して情報の記録を行うことができる光ピックアップ装置及びそれに用いる光学素子を提供することを目的とする。

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。更に、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）を用いることもできる。このような光ディスクを総称して「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、Blu-ray：単にBDともいう）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：単にＨＤともいう）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。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、「光路差付与構造」とは、光軸方向の段差を複数有し、入射光束に対して光路差を付加する構造の総称である。この段差により入射光束に付加される光路差は、入射光束の波長の整数倍であってもよいし、入射光束の波長の非整数倍であってもよい。このような光路差付与構造の具体的な例としては、上記の段差が光軸垂直方向に周期的な間隔をもって配置された構造や、上記の段差が光軸垂直方向に非周期的な間隔をもって配置された構造を含むものである。

光路差付与構造は、例えば、特開２００５−２７６４１８号公報の図１乃至図４に概略的に示されたような様々な断面形状をとり得るものである。

請求の範囲１に記載の光ピックアップ装置は、波長λ１の第１光束を出射する第１光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を出射する第２光源と、波長λ３（λ２＜λ３）の第３光束を出射する第３光源と、第１の対物レンズ部と第２の対物レンズ部とを有する光ピックアップ装置であって、
前記第１の対物レンズ部は、少なくとも一つの光学面が光路差付与構造を有し、前記第１光束を、厚さｔ１の保護基板を介して第１光ディスクの情報記録面上に集光し、且つ前記第２光束を、厚さｔ２の保護基板を介して第２光ディスクの情報記録面上に集光し、
前記第２の対物レンズ部は、前記第３光束を、厚さｔ３（ｔ１＜ｔ３、ｔ２＜ｔ３）の保護基板を介して第３光ディスクの情報記録面上に集光することを特徴とする。

本発明によれば、前記第１の対物レンズ部の光学面に光路差付与構造を設けることで、例えばいずれも無限平行光束の状態で前記第１光束と前記第２光束とを、前記第１の対物レンズ部の光路差付与構造に入射させることでパワー差を持たせ、光の利用効率を高めながら、前記第１光ディスクと前記第２光ディスクの情報記録面に対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行うことができる。一方、第２対物レンズ部は、第３光束を用いて第３光ディスクに対して記録／再生を行うことのみ対応させている。第３光ディスクに対しては、例えば無限平行光束の状態で前記第３光束を第２対物レンズ部に入射させることで、前記第３光ディスクの情報記録面に対して情報の記録及び／又は再生を行うことができる。ここで前記第２対物レンズは互換性考慮不要及び、開口数（ＮＡ）が小さいので屈折面で構成することもできる。このような構成を採用することで、前記第１の対物レンズ部の焦点距離を短くでき、前記第１の対物レンズ部の焦点距離とは独立に前記第３光ディスクのＷＤを確保できるため、ノートＰＣ等に搭載する光ピックアップ装置として好適である。また、各光束の光利用効率も高い値を維持する事が可能となる。

請求の範囲２に記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲１に記載の発明において、前記第２の対物レンズ部は、２つの対向する光学面が屈折面であることを特徴とするので、金型の加工が容易になり低コストで製造できる。

請求の範囲３に記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲１又は２に記載の発明において、前記第１の対物レンズ部の第１光ディスク使用時の有効径をφ１（ｍｍ）、前記第２の対物レンズ部の有効径をφ２（ｍｍ）としたときに、以下の式を満たすことを特徴とする。

０．８ ＜ φ１／φ２ ＜ １．２ （１）
請求の範囲４に記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲１〜３いずれかに記載の発明において、前記第２の対物レンズ部のワーキングディスタンスをＷＤ２（ｍｍ）としたときに、以下の式を満たすことを特徴とする。

０．３ ≦ ＷＤ２ ≦ ０．６ （２）
請求の範囲５に記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲１〜４のいずれかに記載の発明において、前記第１の対物レンズ部の前記第１光束についての焦点距離をｆ１（ｍｍ）、前記第２の対物レンズ部の前記第３光束についての焦点距離をｆ２（ｍｍ）としたときに、以下の式を満たすことを特徴とする。

１．１ ＜ ｆ２／ｆ１ ＜ １．５ （３）
請求の範囲６に記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲１〜５のいずれかに記載の発明において、前記第１光束に対する前記第１の対物レンズ部の光学系倍率をｍ１とし、前記第２光束に対する前記第１の対物レンズ部の光学系倍率をｍ２とし、前記第３光束に対する前記第２の対物レンズ部の倍率をｍ３としたときに、以下の式を満たすことを特徴とする。

−０．０２ ＜ ｍ１ ＜ ０．０２ （４）
−０．０２ ＜ ｍ２ ＜ ０．０２ （５）
−０．０２ ＜ ｍ３ ＜ ０．０２ （６）
より好ましくは、第１光束、第２光束、第３光束がいずれも平行光として対物レンズ部に入射することである。

請求の範囲７に記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲１〜６のいずれかに記載の発明において、前記第１光束を、厚さｔ４（ｔ４＜ｔ１）の保護基板を介して第４光ディスクの情報記録面上に集光する第３の対物レンズ部を有することを特徴とする。

請求の範囲８に記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲１〜７のいずれかに記載の発明において、前記第１の対物レンズ部と前記第２の対物レンズ部とは一体的に成形されていることを特徴とする。例えば、第１の対物レンズ部及び第２の対物レンズ部とを有する光学素子を射出成形による一体成形などにより得、第１の対物レンズ部と第２の対物レンズ部とが癒合しているような場合が、一例としてあげられる。

請求の範囲９に記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲１〜７のいずれかに記載の発明において、前記第１の対物レンズ部と前記第２の対物レンズ部とは別個に形成され、組み合わされることにより一体化された光学素子を形成していることを特徴とする。例えば、図７、図８に示すような場合をいう。詳細は後述する。

請求の範囲１０に記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲１〜７のいずれかに記載の発明において、前記第１の対物レンズ部と前記第２の対物レンズ部とは別体の光学素子であることを特徴とする。第１の対物レンズ部と第２の対物レンズ部が、図４、図５、図６に示す例のように別体の光学素子である場合をいう。

請求の範囲１１に記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲１〜１０のいずれかに記載の発明において、前記第３光ディスクはＣＤであることを特徴とする。

請求の範囲１２に記載の光学素子は、請求の範囲１〜９のいずれかに記載の光ピックアップ装置に用いられることを特徴とする。

ここで、第１光ディスクはＨＤ、第２光ディスクはＤＶＤ、第３光ディスクはＣＤ、第４光ディスクはＢＤであると好ましい。また、第１対物レンズ部、第２対物レンズ部、第３レンズ部を一体的に形成しても良いし、第１対物レンズ部、第２対物レンズ部、第３レンズ部を別個に形成され組み合わせても良い。この場合にも、個々の対物レンズの焦点距離設定を個別に設定することが可能となる。

本発明によれば、薄形の構成とでき、更に光の利用効率を高めて、異なる種類の光ディスクに対して情報の記録を行うことができる光ピックアップ装置及びそれに用いる光学素子を提供することができる。

光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図である。 光ピックアップ装置ＰＵ２の構成を概略的に示す図である。 光ピックアップ装置ＰＵ３の構成を概略的に示す図である。 光ピックアップ装置ＰＵ４の構成を概略的に示す図である。 光ピックアップ装置ＰＵ５の構成を概略的に示す図である。 光ピックアップ装置ＰＵ６の構成を概略的に示す図である。 光学素子ＯＥを示す斜視図である。 光学素子ＯＥの別な例を示す斜視図である。 光学素子ＯＥの別な例の断面図である。

符号の説明

ＡＣ ２軸アクチュエータ
ＡＣ１ 第１アクチュエータ
ＡＣ２ 第２アクチュエータ
ＡＣ３ ２軸アクチュエータ
ＣＯＬ コリメータ
ＣＯＬ１ 第１コリメータ
ＣＯＬ２ 第２コリメータ
ＣＯＬ３ 第３コリメータ
ＣＴ２ 切欠
ＤＰ ダイクロイックプリズム
ＤＰ１ 第１ダイクロイックプリズム
ＤＰ２ 第２ダイクロイックプリズム
ＦＬ１ フランジ部
ＦＬ２ フランジ部
ＨＬ ホロレーザ
ＨＬ１ 第１赤色ホロレーザ
ＨＬ２ 第２赤外ホロレーザ
ＨＭ ハーフミラー
ＬＤ 半導体レーザ
ＬＱ 液晶素子
Ｍ ミラー
ＯＢＪ１ 第１の対物レンズ部
ＯＢＪ２ 第２の対物レンズ部
ＯＢＪ３ 第３の対物レンズ部
ＯＥ 光学素子
ＰＢＳ 偏光ビームスプリッタ
ＰＤ 光検出器
ＰＵ１ 光ピックアップ装置
ＰＵ２ 光ピックアップ装置
ＰＵ３ 光ピックアップ装置
ＰＵ４ 光ピックアップ装置
ＰＵ５ 光ピックアップ装置
ＰＵ６ 光ピックアップ装置
ＱＷＰ１ 第１のλ／４波長板
ＱＷＰ２ 第１のλ／４波長板
ＳＮ センサレンズ
ＳＮ１ 第１センサレンズ
ＳＮ２ 第２センサレンズ
ＳＴ 段差部
ＳＴ２ 段差部

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。尚、本実施の形態にかかる光ピックアップ装置ＰＵ１は、光ディスクドライブ装置に組み込むことが可能である。図１は、光ピックアップ装置ＰＵ１の概略構成を示す図である。

光ピックアップ装置ＰＵ１は、第１光ディスクであるＨＤ及び第４光ディスクであるＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され波長λ１＝４０５ｎｍの青紫色レーザ光束（第１光束）を射出する半導体レーザ（第１光源）ＬＤと、第２光ディスクであるＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され波長λ２＝６５５ｎｍの赤色レーザ光束（第２光束）を射出する第１の発光点（第２光源）、第３光ディスクであるＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され波長λ３＝７８５ｎｍのレーザ光束（第３光束）を射出する第２の発光点（第３光源）、及び光検出器を備えたホロレーザＨＬと、光源側の光学面に光路差付与構造としての回折構造を有する第１の対物レンズ部ＯＢＪ１と、屈折面のみからなる第２の対物レンズ部ＯＢＪ２とを一体的に形成した光学素子ＯＥと、光学素子ＯＥとは別の第３の対物レンズ部ＯＢＪ３と、第１光束は透過するが第２光束は反射する第１ダイクロイックプリズムＤＰ１と、光源からの入射光に沿って移動可能に配置され、第１光束は反射するが第２光束及び第３光束は透過する第２ダイクロイックプリズムＤＰ２とを有している。

図１に示す光ピックアップ装置ＰＵ１において、ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図１に実線で示す位置に第２ダイクロイックプリズムＤＰ２を移動させ、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、図１において実線でその光線経路を描いたように、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、λ／４波長板ＱＷＰ、第１ダイクロイックプリズムＤＰ１を通過し、コリメータＣＯＬにより平行光束に変換され、第２ダイクロイックプリズムＤＰ２により反射されて、第３の対物レンズ部ＯＢＪ３に入射した後、ＢＤの保護基板を介して情報記録面上に形成されるスポットとなる。第３の対物レンズ部ＯＢＪ３は、２軸アクチュエータＡＣ３によって駆動され、フォーカシングやトラッキングが行われる。

ＢＤの情報記録面で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第３の対物レンズ部ＯＢＪ３を通過し、第２ダイクロイックプリズムＤＰ２で反射され、コリメータＣＯＬ、第１ダイクロイックプリズムＤＰ１、λ／４波長板ＱＷＰを透過した後、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、第１センサレンズＳＮ１を介して光検出器ＰＤに入射する。光検出器ＰＤの出力信号により、ＢＤに記録された情報を読み取ることができる。

図１に示す光ピックアップ装置ＰＵ１において、ＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図１に点線で示す位置に第２ダイクロイックプリズムＤＰ２を移動させ、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、図１において実線でその光線経路を描いたように、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、λ／４波長板ＱＷＰ、第１ダイクロイックプリズムＤＰ１を通過し、コリメータＣＯＬにより平行光束に変換され、第２ダイクロイックプリズムＤＰ２により反射されて、第１の対物レンズ部ＯＢＪ１に入射する。ここで、光学面の回折構造を通過したときに、最も強度が高くなる０次回折光が、ＨＤの保護基板を介して情報記録面上に形成されるスポットとなる。第１の対物レンズ部ＯＢＪ１は、第２の対物レンズ部ＯＢＪ２と共に、２軸アクチュエータＡＣによって駆動され、フォーカシングやトラッキングが行われる。

ＨＤの情報記録面で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第１の対物レンズ部ＯＢＪ１を通過し、第２ダイクロイックプリズムＤＰ２で反射され、コリメータＣＯＬ、第１ダイクロイックプリズムＤＰ１、λ／４波長板ＱＷＰを透過した後、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、第１センサレンズＳＮ１を介して光検出器ＰＤに入射する。光検出器ＰＤの出力信号により、ＨＤに記録された情報を読み取ることができる。

図１に示す光ピックアップ装置ＰＵ１において、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図１に点線で示す位置に第２ダイクロイックプリズムＤＰ２を移動させ、ホロレーザＨＬの第１の発光点を発光させる。第１の発光点から射出された発散光束は、図１において一点鎖線でその光線経路を描いたように、第１ダイクロイックプリズムＤＰ１で反射され、コリメータＣＯＬにより平行光束に変換され、第２ダイクロイックプリズムＤＰ２により反射されて、第１の対物レンズ部ＯＢＪ１に入射する。ここで、光学面の回折構造を通過したときに、最も強度が高くなる１次回折光が、ＤＶＤの保護基板を介して情報記録面上に形成されるスポットとなる。第１の対物レンズ部ＯＢＪ１は、第２の対物レンズ部ＯＢＪ２と共に、２軸アクチュエータＡＣによって駆動され、フォーカシングやトラッキングが行われる。

ＤＶＤの情報記録面で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第１の対物レンズ部ＯＢＪ１を通過し、第２ダイクロイックプリズムＤＰ２で反射され、コリメータＣＯＬを通過し、第１ダイクロイックプリズムＤＰ１で反射され、第２センサレンズＳＮ２を介してホロレーザＨＬ内の光検出器に入射する。この光検出器の出力信号により、ＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。

図１に示す光ピックアップ装置ＰＵ１において、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、第２ダイクロイックプリズムＤＰ２の位置はいずれでも良い。ここで、ホロレーザＨＬの第２の発光点を発光させると、第２の発光点から射出された発散光束は、図１において二点鎖線でその光線経路を描いたように、第１ダイクロイックプリズムＤＰ１で反射され、コリメータＣＯＬにより平行光束に変換され、第２ダイクロイックプリズムＤＰ２を通過し、立ち上げミラーＭにより反射されて、第２の対物レンズ部ＯＢＪ２に入射して、ＣＤの保護基板を介して情報記録面上に形成されるスポットとなる。第２の対物レンズ部ＯＢＪ２は、第１の対物レンズ部ＯＢＪ１と共に、２軸アクチュエータＡＣによって駆動され、フォーカシングやトラッキングが行われる。

ＣＤの情報記録面で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第２の対物レンズ部ＯＢＪ２を通過し、立ち上げミラーＭで反射され、第２ダイクロイックプリズムＤＰ２、コリメータＣＯＬを通過し、第１ダイクロイックプリズムＤＰ１で反射され、第２センサレンズＳＮ２を介してホロレーザＨＬ内の光検出器に入射する。この光検出器の出力信号により、ＣＤに記録された情報を読み取ることができる。

図２は、光ピックアップ装置ＰＵ２の概略構成を示す図である。光ピックアップ装置ＰＵ２は、第１光ディスクであるＨＤ及び第４光ディスクであるＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され波長λ１＝４０５ｎｍの青紫色レーザ光束（第１光束）を射出する半導体レーザ（第１光源）ＬＤと、第２光ディスクであるＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され波長λ２＝６５５ｎｍの赤色レーザ光束（第２光束）を射出する第１の発光点（第２光源）と光検出器とを備えた赤色ホロレーザＨＬ１と、第３光ディスクであるＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され波長λ３＝７８５ｎｍのレーザ光束（第３光束）を射出する第２の発光点（第３光源）と光検出器を備えた赤外ホロレーザＨＬ２と、光源側の光学面に光路差付与構造としての回折構造を有する第１の対物レンズ部ＯＢＪ１と、屈折面のみからなる第２の対物レンズ部ＯＢＪ２とを一体的に形成した光学素子ＯＥと、光学素子ＯＥとは別の第３の対物レンズ部ＯＢＪ３と、入射した光束に対してオンによりＰ偏光の光束を出射しオフによりＳ偏光の光束を出射する液晶素子ＬＱと、Ｐ偏光の光束は透過するがＳ偏光の光束は反射する偏光ビームスプリッタＰＢＳと、第１光束は反射するが第２光束は透過するダイクロイックプリズムＤＰとを有している。

図２に示す光ピックアップ装置ＰＵ２において、ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、液晶素子ＬＱをオンとして、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、図２において実線でその光線経路を描いたように、第１コリメータＣＯＬ１により平行光束に変換され、液晶素子ＬＱを通過してＰ偏光となり、偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過し、第１のλ／４波長板ＱＷＰ１を通過して円偏光に変換され、第３の対物レンズ部ＯＢＪ３に入射した後、ＢＤの保護基板を介して情報記録面上に形成されるスポットとなる。第３の対物レンズ部ＯＢＪ１は、２軸アクチュエータＡＣ３によって駆動され、フォーカシングやトラッキングが行われる。

ＢＤの情報記録面で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第３の対物レンズ部ＯＢＪ３を通過し、更に第１のλ／４波長板ＱＷＰ１を通過してＳ偏光に変換され、その後偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、センサレンズＳＮを介して光検出器ＰＤに入射する。光検出器ＰＤの出力信号により、ＢＤに記録された情報を読み取ることができる。

図２に示す光ピックアップ装置ＰＵ２において、ＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、液晶素子ＬＱをオフとして、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、図２において実線でその光線経路を描いたように、第１コリメータＣＯＬ１により平行光束に変換され、液晶素子ＬＱを通過してＳ偏光となり、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、更にダイクロイックプリズムＤＰで反射され、第２のλ／４波長板ＱＷＰ２を通過して円偏光に変換され、第１の対物レンズ部ＯＢＪ１に入射する。ここで、光学面の回折構造を通過したときに、最も強度が高くなる０次回折光が、ＨＤの保護基板を介して情報記録面上に形成されるスポットとなる。第１の対物レンズ部ＯＢＪ１は、第２の対物レンズ部ＯＢＪ２と共に、２軸アクチュエータＡＣによって駆動され、フォーカシングやトラッキングが行われる。

ＨＤの情報記録面で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第１の対物レンズ部ＯＢＪ１を通過し、更に第２のλ／４波長板ＱＷＰ２を通過してＰ偏光に変換され、ダイクロイックプリズムＤＰで反射された後、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過し、センサレンズＳＮを介して光検出器ＰＤに入射する。光検出器ＰＤの出力信号により、ＨＤに記録された情報を読み取ることができる。

図２に示す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、赤色ホロレーザＨＬ１の発光点を発光させる。発光点から射出された発散光束は、図２において一点鎖線でその光線経路を描いたように、第２コリメータＣＯＬ２により平行光束に変換され、ダイクロイックプリズムＤＰ、第２のλ／４波長板ＱＷＰ２を通過して、第１の対物レンズ部ＯＢＪ１に入射する。ここで、光学面の回折構造を通過したときに、最も強度が高くなる１次回折光が、ＤＶＤの保護基板を介して情報記録面上に形成されるスポットとなる。第１の対物レンズ部ＯＢＪ１は、第２の対物レンズ部ＯＢＪ２と共に、２軸アクチュエータＡＣによって駆動され、フォーカシングやトラッキングが行われる。

ＤＶＤの情報記録面で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第１の対物レンズ部ＯＢＪ１、第２のλ／４波長板ＱＷＰ２、ダイクロイックプリズムＤＰを通過し、第２コリメータＣＯＬ２を介して赤色ホロレーザＨＬ１内の光検出器に入射する。この光検出器の出力信号により、ＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。

図２に示す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、赤外ホロレーザＨＬ２の発光点を発光させると、発光点から射出された発散光束は、図２において二点鎖線でその光線経路を描いたように、第３コリメータＣＯＬ３により平行光束に変換され、第２の対物レンズ部ＯＢＪ２に入射して、ＣＤの保護基板を介して情報記録面上に形成されるスポットとなる。第２の対物レンズ部ＯＢＪ２は、第１の対物レンズ部ＯＢＪ１と共に、２軸アクチュエータＡＣによって駆動され、フォーカシングやトラッキングが行われる。

ＣＤの情報記録面で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第２の対物レンズ部ＯＢＪ２を通過し、第３コリメータＣＯＬ３を介して赤外ホロレーザＨＬ２内の光検出器に入射する。この光検出器の出力信号により、ＣＤに記録された情報を読み取ることができる。

図３は、光ピックアップ装置ＰＵ３の概略構成を示す図である。光ピックアップ装置ＰＵ３は、光ピックアップ装置ＰＵ２に対して、赤外ホロレーザＨＬ２と第３コリメータＣＯＬ３を省略する代わりに、第２光ディスクであるＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され波長λ２＝６５５ｎｍの赤色レーザ光束（第２光束）を射出する第１の発光点（第２光源）と、第３光ディスクであるＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され波長λ３＝７８５ｎｍのレーザ光束（第３光束）を射出する第２の発光点（第３光源）と、光検出器とを備えたホロレーザＨＬを用い、更にダイクロイックプリズムＤＰが、第１光束と第３光束を反射し第２光束を透過するようになっている点が主として異なる。

図３に示す光ピックアップ装置ＰＵ３において、ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、液晶素子ＬＱをオンとして、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、図３において実線でその光線経路を描いたように、第１コリメータＣＯＬ１により平行光束に変換され、液晶素子ＬＱを通過してＰ偏光となり、偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過し、第１のλ／４波長板ＱＷＰ１を通過して円偏光に変換され、第３の対物レンズ部ＯＢＪ３に入射した後、ＢＤの保護基板を介して情報記録面上に形成されるスポットとなる。第３の対物レンズ部ＯＢＪ１は、２軸アクチュエータＡＣ３によって駆動され、フォーカシングやトラッキングが行われる。

ＢＤの情報記録面で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第３の対物レンズ部ＯＢＪ３を通過し、更に第１のλ／４波長板ＱＷＰ１を通過してＳ偏光に変換され、その後偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、センサレンズＳＮを介して光検出器ＰＤに入射する。光検出器ＰＤの出力信号により、ＢＤに記録された情報を読み取ることができる。

図３に示す光ピックアップ装置ＰＵ３において、ＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、液晶素子ＬＱをオフとして、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、図３において実線でその光線経路を描いたように、第１コリメータＣＯＬ１により平行光束に変換され、液晶素子ＬＱを通過してＳ偏光となり、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、更にダイクロイックプリズムＤＰで反射され、第２のλ／４波長板ＱＷＰ２を通過して円偏光に変換され、第１の対物レンズ部ＯＢＪ１に入射する。ここで、光学面の回折構造を通過したときに、最も強度が高くなる０次回折光が、ＨＤの保護基板を介して情報記録面上に形成されるスポットとなる。第１の対物レンズ部ＯＢＪ１は、第２の対物レンズ部ＯＢＪ２と共に、２軸アクチュエータＡＣによって駆動され、フォーカシングやトラッキングが行われる。

ＨＤの情報記録面で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第１の対物レンズ部ＯＢＪ１を通過し、更に第２のλ／４波長板ＱＷＰ２を通過してＰ偏光に変換され、ダイクロイックプリズムＤＰで反射された後、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過し、センサレンズＳＮを介して光検出器ＰＤに入射する。光検出器ＰＤの出力信号により、ＨＤに記録された情報を読み取ることができる。

図３に示す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、ホロレーザＨＬの第１発光点を発光させる。第１発光点から射出された発散光束は、図３において一点鎖線でその光線経路を描いたように、第２コリメータＣＯＬ２により平行光束に変換され、ダイクロイックプリズムＤＰ、第２のλ／４波長板ＱＷＰ２を通過して、第１の対物レンズ部ＯＢＪ１に入射する。ここで、光学面の回折構造を通過したときに、最も強度が高くなる１次回折光が、ＤＶＤの保護基板を介して情報記録面上に形成されるスポットとなる。第１の対物レンズ部ＯＢＪ１は、第２の対物レンズ部ＯＢＪ２と共に、２軸アクチュエータＡＣによって駆動され、フォーカシングやトラッキングが行われる。

ＤＶＤの情報記録面で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第１の対物レンズ部ＯＢＪ１、第２のλ／４波長板ＱＷＰ２、ダイクロイックプリズムＤＰを通過し、第２コリメータＣＯＬ２を介してホロレーザＨＬ内の光検出器に入射する。この光検出器の出力信号により、ＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。

図３に示す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、ホロレーザＨＬの第２発光点を発光させると、第２発光点から射出された発散光束は、図３において二点鎖線でその光線経路を描いたように、第２コリメータＣＯＬ２により平行光束に変換され、ダイクロイックプリズムＤＰにより反射され、更にミラーＭで反射されて、第２の対物レンズ部ＯＢＪ２に入射して、ＣＤの保護基板を介して情報記録面上に形成されるスポットとなる。第２の対物レンズ部ＯＢＪ２は、第１の対物レンズ部ＯＢＪ１と共に、２軸アクチュエータＡＣによって駆動され、フォーカシングやトラッキングが行われる。

ＣＤの情報記録面で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第２の対物レンズ部ＯＢＪ２を通過し、ミラーＭで反射され、更にダイクロイックプリズムＤＰにより反射され、第２コリメータＣＯＬ２を介してホロレーザＨＬ内の光検出器に入射する。この光検出器の出力信号により、ＣＤに記録された情報を読み取ることができる。

図４は、光ピックアップ装置ＰＵ４の概略構成を示す図である。本実施の形態においては、図１の実施の形態に対して、第１の対物レンズ部ＯＢＪ１と、第２の対物レンズ部ＯＢＪ２とを別体にした点が異なる。このとき、第１の対物レンズ部ＯＢＪ１は、第１アクチュエータＡＣ１により駆動され、第２の対物レンズ部ＯＢＪ２は、第２アクチュエータＡＣ２により駆動される。尚、第１の対物レンズ部ＯＢＪ１と、第２の対物レンズ部ＯＢＪ２とは、共通のボビンに組み込まれて一体的に駆動されても良い（以下、同じ）。

図５は、光ピックアップ装置ＰＵ５の概略構成を示す図である。本実施の形態においては、図２の実施の形態に対して、第１の対物レンズ部ＯＢＪ１と、第２の対物レンズ部ＯＢＪ２とを別体にした点が異なる。このとき、第１の対物レンズ部ＯＢＪ１は、第１アクチュエータＡＣ１により駆動され、第２の対物レンズ部ＯＢＪ２は、第２アクチュエータＡＣ２により駆動される。

図６は、光ピックアップ装置ＰＵ６の概略構成を示す図である。本実施の形態においては、図３の実施の形態に対して、第１の対物レンズ部ＯＢＪ１と、第２の対物レンズ部ＯＢＪ２とを別体にした点が異なる。このとき、第１の対物レンズ部ＯＢＪ１は、第１アクチュエータＡＣ１により駆動され、第２の対物レンズ部ＯＢＪ２は、第２アクチュエータＡＣ２により駆動される。

図１〜３の光ピックアップ装置に用いられる光学素子ＯＥの例としては、図７に示すように、第１の対物レンズ部ＯＢＪ１と別個に成形される第２の対物レンズ部ＯＢＪ２は、矩形板状のフランジ部ＦＬ２を有しているものが考えられる。フランジ部ＦＬ２に形成された開口ＨＯＬの段差部ＳＴに、フランジ部ＦＬ１が保持されるようにして、第１の対物レンズＯＢＪ１が組み合わされる。

ここで、第１の対物レンズ部ＯＢＪ１の有効径をφ１（ｍｍ）、第２の対物レンズ部ＯＢＪ２の有効径をφ２（ｍｍ）としたときに、以下の式を満たすと好ましい。

０．８ ＜ φ１／φ２ ＜ １．２ （１）
又、第２の対物レンズ部ＯＢＪ２のワーキングディスタンスをＷＤ２（ｍｍ）としたときに、以下の式を満たすと好ましい。

０．３ ≦ ＷＤ２ ≦ ０．６ （２）
更に、第１の対物レンズ部ＯＢＪ１の第１光束についての焦点距離をｆ１（ｍｍ）、第２の対物レンズ部ＯＢＪ２の第３光束についての焦点距離をｆ２（ｍｍ）としたときに、以下の式を満たすと好ましい。

１．１ ＜ ｆ２／ｆ１ ＜ １．５ （３）
加えて、第１光束に対する第１の対物レンズ部ＯＢＪ１の光学系倍率をｍ１とし、第２光束に対する第１の対物レンズ部ＯＢＪ１の光学系倍率をｍ２とし、第３光束に対する第２の対物レンズ部ＯＢＪ２の倍率をｍ３としたときに、以下の式を満たすと好ましいが、より好ましくはｍ１＝ｍ２＝ｍ３＝０である。

−０．０２ ＜ ｍ１ ＜ ０．０２ （４）
−０．０２ ＜ ｍ２ ＜ ０．０２ （５）
−０．０２ ＜ ｍ３ ＜ ０．０２ （６）
光学素子ＯＥの変形例としては、図８に示すものがある。図８において、第２の対物レンズ部ＯＢＪ２が、その矩形板状のフランジ部ＦＬ２に段差部ＳＴ２を有する切欠ＣＴ２を形成しており、切欠ＣＴ２内の段差部ＳＴ２に、フランジ部ＦＬ１を保持されるようにして、第１の対物レンズ部ＯＢＪ１が光軸直交方向から組み付けられ、接着等により一体化されて、第１の対物レンズ部ＯＢＪ１と第２の対物レンズ部ＯＢＪ２が並列になった光学素子ＯＥが形成される。

尚、図９に示すように、開口ＨＯＬ２又は切欠ＣＴ２内に段差部ＳＴ２を形成することなく、第１の対物レンズＯＢＪ１のフランジ部ＦＬ１は、フランジ部ＦＬ２の上面で支持されても良い。或いは、図示していないが、第１の対物レンズ部ＯＢＪ１と第２の対物レンズ部ＯＢＪ２とを、別部材である保持部材（図６のフランジ部ＦＬ２と同様な矩形板状）に組み付けることで一体化しても良い。何れの場合も、保持部材が開口を有し、そこに対物レンズ部を嵌め込むように配置する事が好ましい。

上述した実施の形態に好適な光学素子の実施例について説明する。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。
（実施例１）
表１に第１の対物レンズ部のレンズデータを、表２に第２の対物レンズ部のレンズデータを示す。又、表３に第１の対物レンズ部と第２の対物レンズ部の仕様を示す。

なお、上述の条件式（１）〜（３）に対応する値は下記の通りである。

Φ１／Φ２＝１．０３
ＷＤ２＝０．４０ｍｍ
ｆ２／ｆ１＝１．２７
（実施例２）
表４に第１の対物レンズ部のレンズデータを、表５に第２の対物レンズ部のレンズデータを示す。又、表６に第１の対物レンズ部と第２の対物レンズ部の仕様を示す。

なお、上述の条件式（１）〜（３）に対応する値は下記の通りである。

Φ１／Φ２＝１．１１
ＷＤ２＝０．３５ｍｍ
ｆ２／ｆ１＝１．１７
（実施例３）
表７に第１の対物レンズ部のレンズデータを、表８に第２の対物レンズ部のレンズデータを示す。又、表９に第１の対物レンズ部と第２の対物レンズ部の仕様を示す。

なお、上述の条件式（１）〜（３）に対応する値は下記の通りである。

Φ１／Φ２＝０．８１
ＷＤ２＝０．４２ｍｍ
ｆ２／ｆ１＝１．６０
また、第１の対物レンズ部及び第２の対物レンズ部の光学面は、それぞれ数１式に、表１、２に示す係数を代入した数式で規定される、光軸の周りに軸対称な非球面に形成されている。

ここで、Ｘ（ｈ）は光軸方向の軸（光の進行方向を正とする）、κは円錐係数、Ｂ_2iは非球面係数、ｈは光軸からの高さである。

また、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、２に示す係数を代入した数式で規定される。

λは入射光束の波長、λＢは製造波長（ブレーズ化波長）、ｄｏｒは回折次数、Ｃ_2iは光路差関数の係数である。

第１対物レンズ部はＨＤとＤＶＤの互換用の回折構造が設けられ、各光ディスク基板厚に対して球面収差補正を実施したものであり、第２対物レンズ部はＣＤ使用時で球面収差補正がされた屈折面で構成されている。光学系倍率は各光ディスクで無限倍率であり、スカラー計算の回折効率も特許文献１と同様である。

Claims (12)

1. 波長λ１の第１光束を出射する第１光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を出射する第２光源と、波長λ３（λ２＜λ３）の第３光束を出射する第３光源と、第１の対物レンズ部と第２の対物レンズ部とを有する光ピックアップ装置であって、
   前記第１の対物レンズ部は、少なくとも一つの光学面が光路差付与構造を有し、前記第１光束を、厚さｔ１の保護基板を介して第１光ディスクの情報記録面上に集光し、且つ前記第２光束を、厚さｔ２の保護基板を介して第２光ディスクの情報記録面上に集光し、
   前記第２の対物レンズ部は、前記第３光束を、厚さｔ３（ｔ１＜ｔ３、ｔ２＜ｔ３）の保護基板を介して第３光ディスクの情報記録面上に集光することを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 前記第２の対物レンズ部は、２つの対向する光学面が屈折面である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。
3. 前記第１の対物レンズ部の第１光ディスク使用時の有効径をφ１（ｍｍ）、前記第２の対物レンズ部の有効径をφ２（ｍｍ）としたときに、以下の式を満たすことを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載の光ピックアップ装置。
   ０．８ ＜ φ１／φ２ ＜ １．２ （１）
4. 前記第２の対物レンズ部のワーキングディスタンスをＷＤ２（ｍｍ）としたときに、以下の式を満たすことを特徴とする請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
   ０．３ ≦ ＷＤ２ ≦ ０．６ （２）
5. 前記第１の対物レンズ部の前記第１光束についての焦点距離をｆ１（ｍｍ）、前記第２の対物レンズ部の前記第３光束についての焦点距離をｆ２（ｍｍ）としたときに、以下の式を満たすことを特徴とする請求の範囲第１項乃至第４項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
   １．１ ＜ ｆ２／ｆ１ ＜ １．５ （３）
6. 前記第１光束に対する前記第１の対物レンズ部の光学系倍率をｍ１とし、前記第２光束に対する前記第１の対物レンズ部の光学系倍率をｍ２とし、前記第３光束に対する前記第２の対物レンズ部の倍率をｍ３としたときに、以下の式を満たすことを特徴とする請求の範囲第１項乃至第５項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
   −０．０２ ＜ ｍ１ ＜ ０．０２ （４）
   −０．０２ ＜ ｍ２ ＜ ０．０２ （５）
   −０．０２ ＜ ｍ３ ＜ ０．０２ （６）
7. 前記第１光束を、厚さｔ４（ｔ４＜ｔ１）の保護基板を介して第４光ディスクの情報記録面上に集光する第３の対物レンズ部を有することを特徴とする請求の範囲第１項乃至第６項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
8. 前記第１の対物レンズ部と前記第２の対物レンズ部とは一体的に成形されていることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第７項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
9. 前記第１の対物レンズ部と前記第２の対物レンズ部とは別個に形成され、組み合わされることにより一体化された光学素子を形成していることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第７項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
10. 前記第１の対物レンズ部と前記第２の対物レンズ部とは別体の光学素子であることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第７項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
11. 前記第3光ディスクはＣＤであることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第１０項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
12. 請求の範囲第１項乃至第１１項のいずれかに記載の光ピックアップ装置に用いられることを特徴とする光学素子。