WO2007010770A1 - 光ピックアップ装置及び光情報記録媒体の記録・再生装置 - Google Patents

光ピックアップ装置及び光情報記録媒体の記録・再生装置 Download PDF

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WO2007010770A1
WO2007010770A1 PCT/JP2006/313651 JP2006313651W WO2007010770A1 WO 2007010770 A1 WO2007010770 A1 WO 2007010770A1 JP 2006313651 W JP2006313651 W JP 2006313651W WO 2007010770 A1 WO2007010770 A1 WO 2007010770A1
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optical
information recording
recording medium
light beam
light
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PCT/JP2006/313651
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Mika Wachi
Katsuya Sakamoto
Kiyono Ikenaka
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Konica Minolta Opto, Inc.
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    • G11B7/13922—Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration passive
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    • G11B2007/0003—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier
    • G11B2007/0006—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier adapted for scanning different types of carrier, e.g. CD & DVD

Definitions

  • the present invention relates to an optical pickup device and an optical information recording medium recording / reproducing device.
  • an optical disc that performs information recording and playback with specifications of NAO. 85 and light source wavelength of 405 nm, so-called Blu-ray Disc (hereinafter referred to as BD), DVD (NAO.
  • BD Blu-ray Disc
  • DVD Blu-ray Disc
  • HD DVD (hereinafter referred to as HD) can record 15 to 20 GB of information per layer on an optical disk with a diameter of 12 cm.
  • BD coma aberration caused by the inclination (skew) of the optical disk increases, so the protective layer is designed thinner than in DVD (0.1 mm compared to 0.6 mm for DVD). The amount of coma due to skew is reduced.
  • high density optical disk such an optical disk is referred to as a “high density optical disk”.
  • an optical system for a high-density optical disc and an optical system for a DVD or CD are used. It is preferable to reduce the number of optical components constituting the optical pickup device as much as possible. In addition, it is most advantageous to simplify the configuration of the optical pickup device and to reduce the cost by making the objective optical system arranged facing the optical disk in common.
  • the optical pickup device when trying to realize compatibility using a common objective optical element, the light source wavelength used for each optical disc is different, and therefore, the optical pickup device is excellent on the information recording surface of the optical disc. In order to form a focused spot that has been corrected for aberrations, some ingenuity is required.
  • a coupling lens that is displaceable in the optical axis direction is disposed between the light source and the objective optical element, and is displaced in the optical axis direction according to the optical disk to be used. It is conceivable to change the divergence degree of the light beam incident on the objective optical element.
  • a separate actuator is required, and there is a problem that the optical pickup device becomes large and costs increase in order to secure installation space. . Similar cost problems arise when a liquid crystal element is inserted between the light source and the objective optical element.
  • Patent Document 1 a method for correcting chromatic aberration using a doublet collimator has been disclosed (see, for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 since a doublet collimator in which a positive lens and a negative lens are bonded is an essential component, there is a problem that an optical system manufacturing process increases.
  • the technique of Patent Document 1 requires a photodetector for each light source, which increases the size of the optical pickup device and increases the cost.
  • Patent Document 1 JP-A-2005-122899
  • the present invention has been made in view of the problems of the prior art, and provides an optical pickup device and an optical information recording medium recording / reproducing device capable of performing appropriate aberration correction with a simple configuration. With the goal.
  • An optical pickup device that records or reproduces information on a first optical information recording medium having a protective layer thickness of tl and a second optical information recording medium having a protective layer thickness of t2 (tl ⁇ t2).
  • a first light source that emits a first light beam having a wavelength ⁇ 1 (35 0 ⁇ ⁇ 1 (nm) ⁇ 480), which is used for recording or reproducing information on the first optical information recording medium
  • the second A second light source that emits a second light beam having a wavelength of 2 ( ⁇ 1 ⁇ 2), which is used for recording or reproducing information on an optical information recording medium, and the first light beam and the second light beam pass through both.
  • An exit angle conversion element which is a single lens that is fixedly arranged in a common optical path and converts the exit angles of the incident first and second light fluxes, and the first and second light fluxes.
  • An objective optical element for focusing on the information recording surfaces of the first optical information recording medium and the second optical information recording medium, respectively, the first light source and The first light flux and the second light flux emitted from the second light source, and the first light flux and the second light flux reflected by respective information recording surfaces of the first optical information recording medium and the second optical information recording medium.
  • an optical surface of the exit angle conversion element through which the first light flux and the second light flux pass, the separation means for separating the first light flux and the second light flux.
  • An optical pickup device characterized in that both surfaces are composed of refractive surfaces.
  • a first optical information recording medium having a protective layer thickness of tl and a thickness of t2 (tl ⁇ t2)
  • a second light source that emits two luminous fluxes and a fixed optical path through which both the first luminous flux and the second luminous flux pass, and converts the outgoing angles of the incident first luminous flux and the second luminous flux.
  • An output angle conversion element that is a single lens, and an object that focuses the first light flux and the second light flux on the information recording surfaces of the first optical information recording medium and the second optical information recording medium, respectively.
  • Separating means for separating the first light beam and the second light beam reflected on each information recording surface of the recording medium and the second optical information recording medium; and at least one light receiving the reflected first light beam or second light beam And the optical surface of the exit angle conversion element through which the first light beam and the second light beam pass is composed of a refracting surface, and satisfies the following conditional expression (6):
  • An optical pickup device characterized by the above.
  • 11 is an optical distance from the first light source to the emission angle conversion element
  • 12 is an optical distance from the second light source to the emission angle conversion element.
  • an optical pickup device that records or reproduces information on the first optical information recording medium having a protective layer thickness of tl and the second optical information recording medium having a protective layer thickness of t2 (tl ⁇ t2).
  • a first light source that is used for recording or reproducing information on the first optical information recording medium and that emits a first light beam having a wavelength ⁇ 1 (350 ⁇ 1 (nm) ⁇ 480); 2 light
  • a second light source that emits a second light beam having a wavelength of 2 ( ⁇ 1 ⁇ 2), which is used for recording or reproducing information on an information recording medium, and the first light beam and the second light beam pass through both.
  • An exit angle conversion element that is a single lens that is fixedly disposed in the common optical path and converts the exit angles of the incident first light beam and the second light beam, and the first light beam and the second light beam. Are collected on the information recording surfaces of the first optical information recording medium and the second optical information recording medium, respectively.
  • the optical surface of the exit angle conversion element through which the first light beam and the second light beam pass is composed of a refracting surface, and the first light beam is used as convergent light.
  • An optical pickup device that is incident on an objective optical element.
  • a first light source that emits a first light beam having a wavelength ⁇ 1 (35 Onm ⁇ ⁇ l ⁇ 480 nm), which is used for information recording and Z or reproduction of the first optical information recording medium;
  • a second light source that emits a second light beam having a wavelength ⁇ 2 (64 Onm ⁇ ⁇ 2 ⁇ 680 nm), which is used for recording and reproducing information on the second optical information recording medium or Z or reproducing;
  • An exit angle conversion element that is fixedly arranged in a common optical path through which both the first light flux and the second light flux pass, and that converts the exit angles of the incident first and second light fluxes;
  • An objective optical element for condensing the first and second light fluxes on the information recording surfaces of the first and second optical information recording media, respectively;
  • First and second light fluxes provided in an optical path between the first and second light sources and the emission angle conversion element, and emitted from the first and second light sources, and the first and second optical information recordings Separating means for separating the first and second light fluxes reflected by each information recording surface of the medium;
  • An optical pickup device characterized in that both of the optical surfaces of the outgoing angle conversion element through which the first and second light beams pass are configured as refracting surfaces.
  • the light is emitted from the light source using the objective optical element and the divergence angle conversion element fixedly arranged.
  • Information can be reproduced and stored or recorded on the first optical information recording medium with a light beam having a wavelength of ⁇ 1, and the second optical information is emitted from the light source of wavelength 2 ( ⁇ 1 ⁇ 2) emitted from the light source.
  • a method of designing an optical system for an optical pickup device capable of reproducing and recording or recording information on an information recording medium wherein either the first optical information recording medium or the second optical information recording medium Set the desired magnification Mt of the optical system in the entire optical system for the optical pickup device when the light source used when setting the ml is used.
  • the fourth step of determining the magnification m2 of the objective optical element with respect to the other of the first or second optical information recording medium and the optical system designed based on the magnifications ml, m2, Mt, and Men are as follows. And (5) a fifth step of verifying whether at least one of the characteristics of (ii) to (2) satisfies a predetermined standard and whether or not the force is sufficient. When it is determined that the standard is not satisfied, the first to fourth steps are performed based on the newly set multiplication factor ml.
  • optical system for an optical pickup device capable of recording and Z or reproducing information in a compatible manner with different optical information recording media (also called optical discs)
  • optical information recording media also called optical discs
  • the optical system for the optical pickup device includes a plurality of optical elements such as a coupling lens and an objective optical element, it is difficult to determine design specifications of these optical elements at a time. Therefore, in the conventional case, first, the magnification of the object optical element when using different optical disks is determined.
  • step A the magnifications ml and m2 of the objective optical elements of the first optical information recording medium and the second optical information recording medium are set.
  • process B at least one of the above four characteristics (ii) to (2) is verified to satisfy the criteria set forth in advance. Determine if you are. If not, return to step A, set a new value as the magnification ml, m 2, and execute step B. If the magnification ml, m2 satisfies the criteria that have been determined in advance, as step C, based on these, the magnification Men of the coupling lens and the magnification Mt of the optical system in the entire optical system for the optical pickup device Decide.
  • the magnifications ml and m2 of the objective optical elements of the first optical information recording medium and the second optical information recording medium are set first, the selection of the magnification Men of the coupling lens is not possible.
  • the range is limited.
  • the first light source power also has the optical path length to the photodetector and the second light source power. It is necessary to make the optical path lengths up to the same, but in such a case and when the range of magnification of the coupling lens as described above is limited, a diffractive structure is provided in the coupling lens. It is theoretically impossible to correct chromatic aberration satisfactorily by using a coupling lens with only a refracting surface without being displaced in the direction of the optical axis. Therefore, the cost and size of the optical pickup device are inevitably increased.
  • the magnification ml of the objective optical element with respect to either the first optical information recording medium or the second optical information recording medium is set.
  • the magnification Mt for the entire optical system is set in the second step.
  • Mt is the distance between the objective lens and the coupling lens, the distance between the light source and the coupling lens, the force with which the pickup device is used for recording, and whether the pickup device is used for reproduction. Determined based on specifications.
  • the magnification Men of the divergence angle conversion element having the optical surface constituted by the refractive surface is determined based on these.
  • the condition that the divergence angle conversion element is configured with a refracting surface and is fixedly arranged is set in advance, so that the divergence angle conversion element including an optical surface having a diffraction structure or the like Unlike the magnification of the optical system including, the magnification Men can be determined uniquely.
  • the magnification m2 of the objective optical element with respect to the other of the first or second optical information recording medium is determined based on the magnification Mt and Men.
  • a divergence angle conversion element for example, a coupling lens that constitutes an optical surface only from a refractive surface and is used in a fixed manner.
  • the design value of the optical system for the optical pickup device tentatively determined in this manner is appropriate is determined with respect to the above four characteristics (i) to (2). Therefore, it is necessary to verify whether or not a predetermined standard is satisfied. Therefore, as the fifth step, the optical system for the optical pickup device designed based on the set magnification ml and the determined magnifications m2, Mt, and Men, At least one of the four characteristics in (2) is verified to determine whether or not the standard that has been rigorously met is satisfied. If not, the process returns to the first step and the magnification is Different values can be set for ml, and the second through fourth steps can be repeated to determine the optimum value.
  • the divergence is fixedly provided with an optical surface composed of a refractive surface.
  • An optical system for an optical pickup device compatible with a plurality of optical discs including an angle conversion element and
  • the optical system for the optical pickup device designed based on the set magnification ml and the determined magnifications m2, Mt and Men! / Therefore, if all of the four characteristics (i) to (2) are verified, an optical system more suitable for an optical pickup device can be provided.
  • the optical system for an optical pickup device designed by the above design method is fixedly disposed in an optical path through which a light beam having a wavelength ⁇ 1 and a light beam having a wavelength 2 ( ⁇ 1 ⁇ 2) pass in common.
  • the divergence angle conversion element consisting only of the bent surface and the light beam that has passed through the divergence angle conversion element are converted into the first optical information recording medium having the first condensing spot diameter dl or the second condensing spot diameter d2 (dl ⁇ It is preferable to have an objective optical element for focusing on the information recording surface of the second optical information recording medium d2).
  • the information is made compatible with a high-density optical disk and another optical disk using a divergent angle conversion element (for example, a coupling lens) that constitutes an optical surface only from a refractive surface and is used in a fixed manner.
  • a divergent angle conversion element for example, a coupling lens
  • the optical system for the optical pickup device that can record and Z or reproduce It can be said that the method can actually be designed.
  • an optical pickup device capable of recording and Z / reproducing information in a compatible manner with a high-density optical disk and another optical disk can be used only from the bending surface. It has an output angle conversion element that forms an optical surface and is used in a fixed manner, and a photodetector that is used in common when both optical information recording media are used (or the optical distance between the first light source and the output angle conversion element) And the optical distance between the second light source and the output angle conversion element is approximately equal to V).
  • the optical pickup device having the configuration of 2) is the optical pickup device according to 1), wherein the objective optical element has the following conditional expression:
  • Ml is m2Zml
  • ml is the optical magnification of the objective optical element with respect to wavelength ⁇ 1 (during information recording or reproduction of the first optical information recording medium)
  • m2 is the information of the second optical information recording medium. This is the optical magnification of the objective optical element with respect to the wavelength ⁇ 2 (during recording or reproduction).
  • the objective optical element is more suitable for diverging light or converging light having wavelengths ⁇ 1 and ⁇ 2 on each optical information recording medium.
  • the magnification ratio Ml does not become 1 or more because the exit angle conversion element constitutes a force optical surface only on the refracting surface.
  • the optical pickup device having the configuration of 3) is the optical pickup device according to 1), wherein the objective optical element has the following conditional expression:
  • the objective optical element is capable of condensing diverging light or parallel light having a wavelength ⁇ 1 and converging light or parallel light having a wavelength ⁇ 2 on each optical information recording medium, and further, the objective optical element.
  • the coma aberration that occurs when the element tracks can be reduced.
  • the magnification ratio Ml is less than the upper limit of the formula (1) and the magnification ml is less than the upper limit of the formula (2).
  • a working distance of 0.4 mm or more can be secured when the second optical information recording medium is used.
  • optical pickup device having the configuration of 4) is the configuration described in 2) or 3), wherein the object optical element has the following conditional expression:
  • fl is a focal length of the objective optical element with respect to a light beam having a wavelength ⁇ 1.
  • the emission angle conversion element emits convergent light or parallel light with respect to the first light flux incident on the emission angle conversion element. Since the objective optical element makes the light beam emitted from the exit angle conversion element incident on the objective optical element, the objective optical element is appropriately collected on each optical information recording medium. Can be light.
  • the optical pickup device having the configuration of 6) has the ring-shaped step structure centered on the optical axis on at least one surface of the objective optical element in the configuration described in 5).
  • the average step height d parallel to the optical axis is the following conditional expression:
  • the light beams having the wavelengths ⁇ 1 and ⁇ 2 can be emitted from the objective optical element with high diffraction efficiency.
  • ⁇ 1 is the wavelength emitted from the first light source
  • ⁇ 2 is the emission from the second light source
  • Nl is a refractive index of the objective optical element in the first light flux
  • n2 is a refractive index of the objective optical element in the second light flux.
  • At least one surface of the objective optical element has a ring-shaped step structure centered on the optical axis.
  • the average step amount d of the step structure parallel to the optical axis is expressed by the following conditional expression:
  • the light beams with wavelengths ⁇ 1 and ⁇ 2 can be obtained with high diffraction efficiency.
  • the light can be emitted from the objective optical element.
  • the optical pickup device having the configuration of 8) is the configuration described in 2), wherein the optical pickup device emits a third light beam having a wavelength of 3 (730 nm ⁇ 3 ⁇ 780nm).
  • a third optical information recording medium having a thickness of a protective layer having a thickness of t3 (t2 ⁇ t3), and condensing the emitted third light flux by the objective optical element by the objective optical element;
  • Information is recorded and Z or reproduced, and the photodetector is configured to receive the first to third light beams reflected from the information recording surfaces of the first to third optical information recording media, respectively, and the following conditional expression: :
  • the optical pickup device can be made more compact by receiving light beams of three different wavelengths with a single detector.
  • the optical pickup device having the configuration of 9) is the configuration described in 6), wherein the optical pickup device emits a third light beam having a wavelength of 3 (730 nm ⁇ 3 ⁇ 780nm).
  • a third optical information recording medium having a protective layer thickness of t3 (tl ⁇ t3) by the objective optical element and condensing the emitted third light beam by the objective optical element, The information is recorded and Z or reproduced, and the photodetector is configured to receive the first to third light beams reflected from the information recording surfaces of the first to third optical information recording media, respectively.
  • the optical pickup device can be made more compact by receiving light beams of three different wavelengths with a single detector.
  • the optical pickup device is the configuration described in 3), wherein the optical pickup device emits a third light beam having a wavelength of 3 (730 nm ⁇ 3 ⁇ 780nm).
  • the information is recorded on the information recording medium by condensing the emitted third light beam on the information recording surface of the third optical information recording medium having a protective layer thickness of t3 (tl ⁇ t3) by the objective optical element.
  • the optical detector is configured to receive the first to third light fluxes reflected from the information recording surface force of the first to third optical information recording media, respectively, under the following conditions: Formula:
  • tracking characteristics when a light beam having a wavelength ⁇ is incident on the objective optical element can be improved by making the magnification ml close to zero.
  • the optical pickup device emits a third light beam having a wavelength of 3 (730 nm ⁇ ⁇ 3 ⁇ 780 nm) in the configuration described in 7).
  • a third light source is provided, and the emitted third light beam is condensed on the information recording surface of the third optical information recording medium having a protective layer thickness of t3 (t2 ⁇ t3) by the objective optical element.
  • the information is recorded and Z or reproduced, and the photodetector is configured to receive the first to third light beams reflected by the information recording surface force of the first to third optical information recording media, respectively.
  • the tracking characteristics when a light beam having a wavelength ⁇ ⁇ enters the objective optical element can be improved by making the magnification ml close to 0. it can.
  • An optical pickup device having the configuration of 12) is an optical pickup device according to any one of the configurations of 1) to 11), wherein a voltage is applied between the emission angle conversion element and the objective optical element. And a liquid crystal element capable of changing an amount of phase difference given to a transmitted light beam.
  • the phase state of the light beam passing therethrough can be arbitrarily controlled by the liquid crystal element, so that the divergence angle of the light beam emitted by the divergence angle changing element and the most appropriate in the objective optical element Even if there is a difference in the incident angle, the spherical aberration contained in the formed converging spot can be eliminated.
  • This has the advantage of increasing the degree of freedom in the arrangement of light sources (determining the optical path length) and the design and layout of optical elements in the optical pickup device.
  • An example of the liquid crystal element is described in USP6078554.
  • An optical pickup device is the configuration described in 12), wherein the liquid crystal element performs recording and Z or reproduction of information on the first optical information recording medium.
  • the information recording surface of the first optical information recording medium has a plurality of layers, spherical aberration generated between a condensing spot on one information recording surface and a condensing spot on another information recording surface is corrected. Therefore, when the first light flux is used to correspond to a plurality of recording layers of the first information recording medium, the movement of the objective optical element in the optical axis direction causes the inclination of the optical information recording medium or coma aberration due to tracking. Since the influence cannot be ignored, a suitable spot can be formed by changing the condensing position by giving a phase difference to the light beam passing by the liquid crystal element.
  • the optical pickup device having the configuration 14 in the configuration described in 12) or 13), when the liquid crystal element performs recording and Z or reproduction of information on the third optical information recording medium,
  • the light beam emitted from the output angle conversion element as a divergent light beam is converted into a parallel light beam or a finite convergent light beam and is incident on the objective optical element.
  • the light beam emitted by the divergence angle changing element can be controlled by arbitrarily controlling the phase state of the passing light beam by the liquid crystal element. Even if there is a difference between the divergence angle and the most appropriate incident angle in the objective optical element, the spherical aberration contained in the formed condensing spot can be eliminated. This has the advantage of increasing the degree of freedom in the arrangement of light sources (determining the optical path length) and the design and layout of optical elements in the optical pickup device.
  • the thickness of the protective layer is tl ⁇ t3
  • the light beam with wavelength ⁇ 3 on the information recording surface of the third optical information recording medium will have wavelength ⁇ 1 unless any correction is made.
  • the excessive spherical aberration can be canceled by making the luminous flux having a larger divergence angle incident on the objective optical element by the liquid crystal element.
  • the liquid crystal element is configured to detect a focused spot formed on an information recording surface of the third optical information recording medium.
  • a condensing spot having an over spherical aberration is formed compared to a case where a diverging light beam is incident on the objective optical element without being phase-differed by the liquid crystal element and a condensing spot is formed. It is characterized by giving a phase difference.
  • the thickness of the protective layer is tl ⁇ t3
  • the light beam with the wavelength ⁇ 3 on the information recording surface of the third optical information recording medium has the wavelength ⁇ 1.
  • Spherical aberration over the luminous flux is generated, but this is canceled by the under spherical aberration generated in the liquid crystal element. can do.
  • the liquid crystal element in the configuration described in any one of 12) to 15), can give an optical axis non-rotationally symmetric phase difference.
  • coma aberration is corrected for a focused spot formed on the information recording surface of the optical information recording medium.
  • the liquid crystal element in the configuration described in 17), in the configuration described in any one of 12) to 16), can give a phase difference that is non-rotationally symmetric with respect to the optical axis.
  • astigmatism is corrected for the focused spot formed on the information recording surface of the optical information recording medium.
  • a rotationally symmetric element In forming an optical element, a rotationally symmetric element is not always obtained, and astigmatism may occur due to birefringence of a glass material and a slight difference during manufacture. Some light sources have such astigmatism.
  • devices such as rotating the optical element and adjusting astigmatism have been devised when assembling the optical pickup device, but there is a limit to the range that can be handled by such an assembling method.
  • the shape of the optical element is not necessarily rotationally symmetric.
  • astigmatism can be eliminated and a suitable condensing spot can be formed by performing correction by giving an optical axis asymmetric phase difference by the liquid crystal element. Na
  • an optical pickup device and a recording / reproducing device for an optical information recording medium that can perform appropriate aberration correction with a simple configuration.
  • FIG. 1 Configuration of optical pickup apparatus PU 1 of the present embodiment that can appropriately record and reproduce information on different optical information recording media (also referred to as optical disks) HD, DVD, and CD FIG.
  • FIG. 2 Schematic configuration of the optical pickup device PU2 of the present embodiment, which can properly record and reproduce information on HD, DVD, and CD, which are different optical information recording media (both optical discs).
  • FIG. 2 Schematic configuration of the optical pickup device PU2 of the present embodiment, which can properly record and reproduce information on HD, DVD, and CD, which are different optical information recording media (both optical discs).
  • FIG. 3 Schematic configuration of the optical pickup device PU3 of the present embodiment that can appropriately record and reproduce information on different optical information recording media (both optical discs) HD, DVD, and CD.
  • FIG. 3 Schematic configuration of the optical pickup device PU3 of the present embodiment that can appropriately record and reproduce information on different optical information recording media (both optical discs) HD, DVD, and CD.
  • FIG. 4 Schematic configuration of the optical pickup device PU4 of the present embodiment that can perform information recording and playback devices appropriately for HD, DVD, and CD, which are different optical information recording media (both optical discs).
  • FIG. 4 Schematic configuration of the optical pickup device PU4 of the present embodiment that can perform information recording and playback devices appropriately for HD, DVD, and CD, which are different optical information recording media (both optical discs).
  • FIG. 5 Schematic configuration of the optical pick-up device PU5 of the present embodiment that can perform information recording / reproducing device appropriately for HD, DVD, and CD, which are different optical information recording media (both optical discs).
  • FIG. 5 Schematic configuration of the optical pick-up device PU5 of the present embodiment that can perform information recording / reproducing device appropriately for HD, DVD, and CD, which are different optical information recording media (both optical discs).
  • FIG. 6 is a flowchart showing an example of a method for designing an optical system for an optical pickup device.
  • FIG.7 Plotting magnifications ml and m2 when a coupling lens is placed on the light source side of the objective optical element with a focal length of 3.1 mm and the magnification Mt of the entire optical system for the optical pickup device is 8. is there.
  • FIG. 5 is a plot of magnifications ml and m2 with a magnification Mt of 8 for the entire optical system for an optical pickup device.
  • FIG. 9 Schematic configuration of the optical pickup device PU6 of the present embodiment, which can appropriately record and reproduce information on HD, DVD, and CD, which are different optical information recording media (both optical discs).
  • FIG. 9 Schematic configuration of the optical pickup device PU6 of the present embodiment, which can appropriately record and reproduce information on HD, DVD, and CD, which are different optical information recording media (both optical discs).
  • FIG. 10 HD longitudinal spherical aberration diagram (a), DVD longitudinal spherical aberration diagram (b), CD longitudinal spherical aberration diagram (c) when the optical system and objective optical element of Example 5 are used. is there.
  • FIG. 11 HD spherical aberration diagram (a), DVD vertical spherical aberration diagram (b), CD longitudinal spherical aberration diagram (c) when the optical system and objective optical element of Example 6 are used. is there.
  • FIG. 12 HD spherical aberration diagram (a), DVD vertical spherical aberration diagram (b), CD longitudinal spherical aberration diagram (c) when the optical system and objective optical element of Example 7 are used. is there.
  • PBS1 first polarizing beam splitter
  • the optical pickup device of the present invention records information on the first optical information recording medium having a protective layer thickness of tl and the second optical information recording medium having a protective layer thickness of t2 (tl ⁇ t2). An optical pickup device that performs reproduction.
  • the optical pickup device includes at least a first light source, a second light source, an emission angle conversion element, an objective optical element, a separating unit, and a photodetector.
  • the second light source is used for recording and Z or reproducing information of the second optical information recording medium, and has a wavelength.
  • a second light beam having ⁇ 2 ( ⁇ ⁇ ⁇ 2) is emitted.
  • the exit angle conversion element is fixedly disposed in a common optical path through which both the first light flux and the second light flux pass, and converts the exit angles of the incident first light flux and the second light flux. It is a lens.
  • the optical surfaces of the outgoing angle conversion element through which the first and second light beams pass are both refracting surfaces.
  • the exit angle conversion element emits convergent light for the first light flux incident on the exit angle conversion element, and converges light or parallel light (particularly preferably) for the second light flux incident on the exit angle conversion element. It is preferred to be configured to emit convergent light).
  • the exit angle conversion element is a coupling lens including a so-called collimator lens.
  • the objective optical element focuses the first light flux and the second light flux on the information recording surfaces of the first optical information recording medium and the second optical information recording medium, respectively.
  • the optical surfaces of the objective optical element may be refracting surfaces on both sides, or at least one optical surface has an optical path difference providing structure such as a diffractive structure (for example, a ring-shaped step structure centered on the optical axis) ).
  • at least one optical surface of the objective optical element has an optical path difference providing structure such as a diffractive structure.
  • the separating means includes a first light beam and a second light beam emitted from the first light source and the second light source, and the first light beam and the second light beam reflected by each information recording surface of the first optical information recording medium and the second optical information recording medium. 2 Separate the luminous flux.
  • the separating means is preferably provided in the optical path between the first light source and the second light source and the emission angle conversion element. Examples of separation means include dichroic club brism.
  • the photodetector is preferably a common photodetector that receives both the reflected first and second light beams, but two different light receiving components for the first and second light beams. It may be a photo detector. However, when using two different photodetectors, it is essential to satisfy the following conditional expression (6).
  • 11 is an optical distance from the first light source to the emission angle conversion element
  • 12 is an optical distance from the second light source to the emission angle conversion element.
  • tl is a force of 0.0750 mm or more and 0.125 mm or less or 0.5 mm or more and 0.7 mm or less.
  • t2 is preferably 0.5 mm or more and 0.7 mm or less, or 1. Omm or more and 1.3 mm or less.
  • BD and HD are preferably used as the first optical information recording medium.
  • the second optical information recording medium a DVD is preferably used, but a CD may be used. Particularly preferred is a combination using HD as the first optical information recording medium and DVD as the second optical information recording medium.
  • ⁇ 2 is preferably 640 nm or more and 68 Onm when a DVD is used as the second optical information recording medium, but is 730 ⁇ m or more when a CD is used as the second optical information recording medium. 780 nm or less is preferable.
  • the objective optical element means an optical information recording medium in an optical pickup device.
  • the optical element including a condensing lens arranged to face the optical information recording medium at the position closest to the optical information recording medium, and along with the lens, at least in the optical axis direction by an actuator.
  • the lens refers to an operable lens group or a single lens.
  • fixed arrangement means that the first optical information recording medium and the second optical information recording medium are recorded or reproduced, or the first optical information recording medium to the third optical information.
  • the distance from the light source emitting wavelengths 1 and ⁇ 2 in the direction of the optical axis is not displaced during recording or reproduction of each recording medium.
  • Condensing means that the incident light beam is converged to a very small spot of diffraction limit.
  • the “photo detector that receives both the first and second light beams” or the “photo detector for HDZDVD” includes at least a light receiving surface that is used in common for these light beams. Let's talk about photodetectors.
  • the first light flux from the first light source is preferably incident on the objective optical element as convergent light.
  • the second light flux from the second light source is preferably incident on the objective optical element as parallel light or convergent light, more preferably convergent light.
  • Ml is m2Zml
  • ml is the optical magnification of the objective optical element with respect to the wavelength ⁇ 1 during information recording or reproduction of the first optical information recording medium
  • m2 is the second optical information recording. This is the optical magnification of the objective optical element with respect to the wavelength ⁇ 2 at the time of recording or reproducing information on the medium. It is preferable that the force ml ⁇ m 2 expressed in the conditional expression. Furthermore, ml is preferably greater than zero.
  • conditional expression (2) More preferably, the following conditional expression (2) is satisfied.
  • conditional expression (2 ′) is satisfied.
  • conditional expression (1) when the conditional expression (1) is not satisfied, it is preferable that the conditional expression (3) is satisfied.
  • conditional expression (3) it is more preferable that ml is larger than 0.
  • the focal length fl of the objective optical element with respect to the light beam having the wavelength ⁇ 1 is preferably 1.6 mm or more and 4. Omm or less, more preferably, the focal length fl is 1.75 mm or more. 4. Omm or less.
  • the average step amount d parallel to the optical axis of the optical path difference providing structure is expressed by the following conditional expression (4) or (5) It is preferable to satisfy.
  • the flat step amount is an average value of the step amount of all steps in the optical path difference providing structure.
  • the optical pickup device may have a third light source that emits a third light beam having a wavelength of 3 ( ⁇ 2 ⁇ 3).
  • the emitted third light beam is condensed by the objective optical element onto the information recording surface of the third optical information recording medium having a protective layer thickness of t3 (t2 ⁇ t3), and information on the information recording medium is collected. Recording or playback is performed.
  • the first optical information recording medium is HDZDVD
  • the second optical information recording medium is DVD
  • the third optical information recording medium is CD.
  • the first optical information recording medium is HD and the second optical information recording medium is DVD, it is preferable that the first light beam is incident on the objective optical element as convergent light. It is particularly preferable that the light is incident on the element as parallel light or convergent light.
  • the photodetector is the first optical information recording medium.
  • a common photodetector that receives all of the first to third beams reflected from the information recording surface of the third optical information recording medium, or a photodetector that receives the first and second beams. May be a separate photodetector.
  • the optical magnification ml of the objective optical element with respect to the wavelength ⁇ 1 at the time of information recording or reproduction of the first optical information recording medium is 0.01 or more. It is preferable.
  • An optical information recording / reproducing apparatus includes an optical disk drive device having the above-described optical pickup device.
  • the optical disk drive apparatus provided in the optical information recording / reproducing apparatus will be described.
  • the optical information recording and reproducing apparatus main body housing the optical pickup apparatus and the like are stored. There are a method in which only a tray that can be held in a state where an optical disk is mounted is taken out, and a method in which an optical pickup device and the like are housed and taken out to the outside.
  • Optical information recording / reproducing apparatuses using the above-described methods are generally equipped with the following components, but are not limited thereto.
  • Optical pick-up device and optical pickup device housed in a housing, etc.
  • the optical pickup device drive source of the optical pickup device such as a seek motor that moves the inner periphery of the optical disc together with the nose to the outer periphery and the optical pickup device
  • These include a transfer means of an optical pickup device having a guide rail or the like for guiding toward the inner periphery or outer periphery of the optical disk, and a spindle motor for driving the optical disk to rotate.
  • the former method is provided with a tray that can be held in a state where an optical disk is mounted, a loading mechanism for sliding the tray, and the like. Further, it is preferable that there is no loading mechanism and each component member is provided in a drawer corresponding to a chassis that can be pulled out to the outside.
  • FIG. 1 schematically shows the configuration of the optical pickup apparatus PU 1 of the present embodiment that can appropriately record and reproduce information on HD, DVD, and CD, which are different optical information recording media (also called optical disks).
  • FIG. Powerful optical pickup device PU1 is a recording / reproducing device for optical information. Can be installed on the device.
  • ⁇ 3 655nm red laser beam emitted when recording / reproducing information is emitted when recording / reproducing information to / from the second semiconductor laser LD2 and CD emitting the second luminous flux
  • ⁇ 3 Third semiconductor laser LD3 that emits a 785-nm infrared laser beam (third beam), PD PD for HDZDVDZCD, and a coupling that has an optical surface that only has a refracting surface without a diffractive structure Lens (also referred to as emission angle conversion element, the same shall apply hereinafter) CUL, objective optical element OBJ that has the function of condensing the incident laser beam on the information recording surface of the optical disc, first dichroic prism DPI, polarization beam splitter (separation) PBS (also referred to as means) Half mirror ⁇ , ⁇ ⁇ 4 wave plate QWP, and consists of a sensor lens SEN for adding astigmatism to the reflecting light flux of the light de Isku.
  • the optical surface of the objective optical element OBJ has the highest light intensity of the second-order diffracted light when the light beam having the wavelength ⁇ 1 passes, and the light quantity of the first-order diffracted light is the highest when the light beam having the wavelength 2 and ⁇ 3 passes.
  • a rising diffraction structure is formed.
  • a blue-violet SHG laser can also be used as a light source for HD.
  • a first semiconductor laser also referred to as a first light source, hereinafter the same
  • LD1 when recording / reproducing information with respect to HD, a first semiconductor laser (also referred to as a first light source, hereinafter the same) LD1 is caused to emit light.
  • the divergent light beam emitted from the first semiconductor laser LD1 passes through the first dichroic prism DPI, passes through the polarization beam splitter PBS, passes through the half mirror HM, and then converges with the coupling lens CU L. 0
  • Converted to a finite convergent light beam of 1 passes through the ⁇ Z4 wave plate QWP, the light beam diameter is regulated by the stop STO (not shown), and formed on the information recording surface by the objective optical element OBJ via the HD protective layer Become a spot.
  • the objective optical element OBJ performs focusing and tracking by means of a 2-axis actuator (not shown) arranged around it.
  • the reflected light beam modulated by the information pits on the information recording surface of HD passes through the objective optical element ⁇ BJ and ⁇ ⁇ four-wave plate QWP again, and then passes through the coupling lens CUL and the half mirror HM to be polarized.
  • Beam splitter Reflected by PBS and astigmatized by sensor lens SEN The difference is added and converges on the light receiving surface of the photodetector PD.
  • the information recorded on the HD can be read using the output signal of the photodetector PD.
  • a second semiconductor laser also referred to as a second light source, hereinafter the same
  • the divergent light beam emitted from the second semiconductor laser LD2 is reflected by the first dichroic prism DPI, passes through the polarization beam splitter PBS, passes through the half mirror HM, and then converges at the coupling lens CUL.
  • the objective optical element OBJ performs four-force sensing or tracking by means of a two-axis actuator (not shown) arranged around it.
  • the reflected light beam modulated by the information pits on the information recording surface of the DVD is again transmitted through the objective optical element OBJ and the ⁇ ⁇ four-wave plate QWP, and then passes through the coupling lens CUL and the half mirror HM. Reflected by the splitter PBS, astigmatism is added by the sensor lens SEN, and converges on the light receiving surface of the photodetector PD.
  • the information recorded on the DVD can be read using the output signal of the photodetector PD.
  • a third semiconductor laser (also referred to as a third light source, hereinafter the same) LD3 is caused to emit light.
  • the divergent light beam emitted from the third semiconductor laser LD3 is reflected by the half mirror HM, converted to a finite divergent light beam with a divergence angle of ⁇ 3 by the coupling lens CUL, passed through the ⁇ ⁇ 4 wavelength plate QWP, and an aperture not shown.
  • the beam diameter is regulated by the STO, and the spot is formed on the information recording surface by the objective optical element OBJ via the CD protective layer.
  • the objective optical element OBJ performs focusing and tracking by a two-axis actuator (not shown) arranged around the objective optical element OBJ.
  • the reflected light beam modulated by the information pits on the information recording surface of the CD is again transmitted through the objective optical element OBJ and the ⁇ ⁇ four-wave plate QWP, and then passes through the coupling lens CUL and the half mirror HM to be polarized. Reflected by the beam splitter PBS, astigmatism is added by the sensor lens SEN, and converges on the light receiving surface of the photodetector PD. And the output signal of the photodetector PD The information recorded on the CD can be read using the number.
  • FIG. 2 schematically shows the configuration of the optical pickup device PU2 of the present embodiment that can appropriately record and reproduce information on different optical information recording media (also called optical discs) HD, DVD, and CD.
  • the powerful optical pickup device PU2 can be installed in optical information recording / reproducing devices.
  • CD2 Holographic laser HL, HDZDVD, PD, and refraction without diffraction structure formed by integrating a third semiconductor laser that emits a 785 nm infrared laser beam (third beam) and a photodetector 1st coupling lens CUL1, which has an optical surface that only has a surface force, 2nd coupling lens CUL2 for CD only, objective optical element OBJ, which has the function of condensing the incident laser beam on the information recording surface of the optical disc, 1st Dichroic prism DPI, polarized beam Splitter PBS, second dichroic prism DP2, ⁇ ⁇ 4 wave plate QWP, and is composed of a cell Nsarenzu SEN for adding astigmatism to the reflecting light beam of the optical disc.
  • the optical surface of the objective optical element OBJ has the highest light intensity of the second-order diffracted light when the light beam having the wavelength of 1 passes, and the light intensity of the first-order diffracted light is the highest when the light beam of the wavelength 2 and ⁇ 3 passes.
  • a rising diffraction structure is formed.
  • a blue-violet SHG laser is used in addition to the above-mentioned semiconductor laser LD1 as a light source for D.
  • the first semiconductor laser LD1 when recording / reproducing information with respect to HD, the first semiconductor laser LD1 is caused to emit light.
  • the divergent light beam emitted from the first semiconductor laser LD1 passes through the first dichroic prism DPI, passes through the polarization beam splitter PBS, passes through the second dichroic prism DP2, and is collected by the first coupling lens CUL1.
  • the beam is converted into a finite convergent beam with a bundle angle of 0 1, passes through the ⁇ Z4 wave plate QWP, the beam diameter is regulated by a stop STO (not shown), and is formed on the information recording surface by the objective optical element OBJ via the HD protective layer. It becomes a spot to be formed.
  • the objective optical element OBJ is placed around it.
  • a 2-axis actuator (not shown) performs focusing and tracking.
  • the reflected light beam modulated by the information pits on the HD information recording surface is transmitted again through the objective optical element OBJ and the quarter-wave plate QWP, and then the first coupling lens CUL1, the second dichroic aperture prism.
  • the light passes through DP2, is reflected by the polarizing beam splitter PBS, is astigmatized by the sensor lens SEN, and converges on the light receiving surface of the photodetector PD.
  • the information recorded on the HD can be read using the output signal of the photodetector PD.
  • the second semiconductor laser LD2 when information is recorded / reproduced with respect to a DVD, the second semiconductor laser LD2 is caused to emit light.
  • the divergent light beam emitted from the second semiconductor laser LD2 is reflected by the first dichroic prism DPI, passes through the polarization beam splitter PBS, passes through the second dichroic prism DP2, and then passes through the first coupling lens CU L1.
  • the objective optical element OBJ performs focusing and tracking by a two-axis actuator (not shown) arranged around the objective optical element OBJ.
  • the reflected light beam modulated by the information pits on the information recording surface of the DVD is transmitted again through the objective optical element OBJ and the quarter-wave plate QWP, and then the first coupling lens CUL1, the second dichromated prism DP2. Is reflected by the polarizing beam splitter PBS, and astigmatism is added by the sensor lens SEN and converges on the light receiving surface of the photodetector PD.
  • the information recorded on the DVD can be read using the output signal of the photodetector PD.
  • the third semiconductor laser of the holo laser HL is caused to emit light.
  • Third semiconductor laser force The emitted divergent light beam passes through the second coupling lens CUL2, is reflected by the second dichroic prism DP2, and is converted by the first coupling lens CUL1 into a finite divergent light beam with a divergence angle ⁇ 3. Then, it passes through the ⁇ Z4 wave plate QWP, the beam diameter is regulated by a stop STO (not shown), and becomes a spot formed on the information recording surface by the objective optical element OBJ through the protective layer of the CD.
  • the objective optical element OBJ performs focusing and tracking by means of a two-axis actuator (not shown) arranged around it.
  • the reflected light beam modulated by the information pits on the information recording surface of the CD again passes through the objective optical element OBJ and the ⁇ ⁇ four-wave plate QWP, and then passes through the first coupling lens CUL1 and the second dichroic. It is reflected by prism DP2 and converges on the light receiving surface of the photodetector of the front laser HL via the second coupling lens CUL2.
  • the information recorded on the CD can be read using the output signal of the photodetector.
  • FIG. 3 schematically shows the configuration of the optical pickup apparatus PU3 of the present embodiment that can appropriately record and reproduce information on different optical information recording media (also called optical disks) HD, DVD, and CD.
  • the powerful optical pickup device PU3 can be installed in optical information recording / reproducing devices.
  • ⁇ 2 655nm red laser beam emitted from the second semiconductor laser LD2 and CD that emits the light beam (second light beam)
  • CD2 Third semiconductor laser emitting a 785 nm infrared laser beam (third beam) LD3, HDZDVD shared first photodetector PD1, CD dedicated second photodetector PD2, diffractive structure formed
  • a coupling lens CUL having an optical surface that only has a refracting surface, an objective optical element OBJ, a first dichroic prism DPI, and a first dichroic prism DPI, which have a function of converging an incident laser beam on an information recording surface of an optical disk 1
  • the second polarization beam splitter PBS 2 lambda / 4 wavelength plate QWP, and is composed of a sensor lens SEN for adding astigmatism to the reflecting light beam of the optical disc.
  • the optical surface of the objective optical element OBJ has the highest light quantity of the second-order diffracted light when the light beam having the wavelength ⁇ 1 passes, and the light quantity of the first-order diffracted light when the light beam having the wavelength 2 and ⁇ 3 passes.
  • the highest diffraction structure is formed.
  • a blue-violet SHG laser can also be used as a light source for HD.
  • the first semiconductor laser LD1 when recording / reproducing information with respect to HD, the first semiconductor laser LD1 is caused to emit light.
  • the divergent light beam emitted from the first semiconductor laser LD1 passes through the first dichroic prism DPI, passes through the first polarizing beam splitter PBS1, passes through the second dichroic prism DP2, and then is coupled by the coupling lens CUL. It is converted into a finite convergent beam with a convergence angle of 0 1, passes through the ⁇ Z4 wave plate QWP, the beam diameter is regulated by a not-shown aperture STO, and is formed on the information recording surface via the HD protective layer by the objective optical element OBJ. It becomes a spot to be formed.
  • the objective optical element OBJ performs focusing and tracking by a two-axis actuator (not shown) arranged around the objective optical element OBJ.
  • the reflected light beam modulated by the information pits on the information recording surface of HD passes through the objective optical element ⁇ BJ and ⁇ ⁇ four-wave plate QWP again, and then passes through the coupling lens CUL and the second dichroic prism DP2. Then, the light is reflected by the first polarization beam splitter PBS1, added with astigmatism by the sensor lens SEN, and converged on the light receiving surface of the first photodetector PD1.
  • the information recorded on the HD can be read using the output signal of the first photodetector PD1.
  • the second semiconductor laser LD2 when information is recorded / reproduced with respect to a DVD, the second semiconductor laser LD2 is caused to emit light.
  • the divergent light beam emitted from the second semiconductor laser LD2 is reflected by the first dichroic prism DPI, passes through the first polarization beam splitter PBS1, passes through the second dichroic prism DP2, and then is coupled by the coupling lens CU L.
  • the beam is converted to a finite convergent beam with a convergence angle of 0 2 (0 1 ⁇ 0 2), passes through a ⁇ ⁇ 4 wave plate QWP, the beam diameter is regulated by a stop STO (not shown), and a protective layer for DVD is formed by the objective optical element OBJ.
  • the objective optical element OBJ performs focusing and tracking by a two-axis actuator (not shown) arranged around the objective optical element OBJ.
  • the reflected light beam modulated by the information pits on the information recording surface of the DVD again passes through the objective optical element OBJ and the ⁇ ⁇ four-wave plate QWP, and then passes through the coupling lens CUL and the second dichroic prism DP2.
  • Reflected by the first polarization beam splitter PBS1 astigmatism is added by the sensor lens SEN, and converges on the light receiving surface of the first photodetector PD1.
  • the information recorded on the DVD can be read using the output signal of the first photodetector PD1.
  • the third semiconductor laser LD3 is caused to emit light.
  • the divergent light beam emitted from the third semiconductor laser LD3 passes through the second polarization beam splitter PBS2 and is then supplied to the second dichroic prism DP. 2 is reflected by the coupling lens CUL, converted to a finite divergent beam with a divergence angle of ⁇ 3, passes through the ⁇ Z4 wave plate QWP, the beam diameter is regulated by the aperture STO (not shown), and the CD is protected by the objective optical element OBJ. It becomes a spot formed on the information recording surface through the layer.
  • the objective optical element OBJ performs focusing and tracking by means of a two-axis actuator (not shown) arranged around the objective optical element OBJ.
  • the reflected light beam modulated by the information pits on the information recording surface of the CD is again transmitted through the objective optical element OBJ and the quarter-wave plate QWP, then through the coupling lens CUL, and the second die cloak.
  • the light is reflected by the prism DP2, and further reflected by the second polarization beam splitter PBS2, and converges on the light receiving surface of the second photodetector PD2.
  • the information recorded on the CD can be read using the output signal of the second photodetector PD2.
  • FIG. 4 schematically shows the configuration of the optical pickup device PU4 of the present embodiment that can appropriately record and reproduce information on different optical information recording media (also called optical discs) HD, DVD, and CD.
  • the powerful optical pickup device PU4 can be installed in an optical information recording / reproducing device.
  • Information recording / reproduction Light emitted when recording / reproducing ⁇ 2 655nm red laser beam emitted from the second semiconductor laser LD2 and CD that emits the light beam (second light beam)
  • CD2 Photodetector PD, diffractive structure shared by Hololaser HL and HDZDVD, which consists of a third semiconductor laser that emits a 785-nm infrared laser beam (third beam) and a photodetector.
  • HDZDV D shared first coupling lens CUL1 which has an optical surface that only has a refracting surface, CD-only second coupling lens CUL2, and a function to focus the incident laser beam on the information recording surface of the optical disc
  • Objective optical element OBJ 1st dichroic prism DPI, Light beam splitter PBS, second Daikuroi Kkupurizumu DP2, ⁇ ⁇ 4 wave plate QWP, are sensor lens SEN and power configuration for adding astigmatism to the reflecting light beams of the optical disc, Ru.
  • the light quantity of the second-order diffracted light is highest when the light beam with the wavelength ⁇ 1 passes, and the light quantity of the first-order diffracted light when the light beam with the wavelength 12 and ⁇ 3 passes.
  • the highest diffractive structure is formed Has been.
  • a blue-violet SHG laser can be used in addition to the above-described semiconductor laser LD1.
  • the first semiconductor laser LD1 when recording / reproducing information with respect to HD, the first semiconductor laser LD1 is caused to emit light.
  • the divergent light beam emitted from the first semiconductor laser LD1 passes through the first dichroic prism DPI, passes through the polarization beam splitter PBS, and is converted into a finite convergent light beam having a convergence angle ⁇ 1 by the first coupling lens CUL1, Passes through the second dichroic prism DP2, passes through the ⁇ Z4 wave plate QWP, the beam diameter is regulated by the stop ST (not shown), and on the information recording surface via the HD protective layer by the objective optical element OBJ. It becomes a spot to be formed.
  • the objective optical element OBJ performs focusing and tracking by means of a two-axis actuator (not shown) arranged around the objective optical element OBJ.
  • the reflected light beam modulated by the information pits on the HD information recording surface is transmitted again through the objective optical element ⁇ BJ and ⁇ ⁇ four-wave plate QWP, and then passed through the second dichroic prism DP2 and the first coupling lens CUL1.
  • the light passes through and is reflected by the polarization beam splitter PBS, and astigmatism is added by the sensor lens SEN to converge on the light receiving surface of the photodetector PD.
  • the information recorded on the HD can be read using the output signal of the photodetector PD.
  • the second semiconductor laser LD2 when recording / reproducing information on / from a DVD, the second semiconductor laser LD2 is caused to emit light.
  • the divergent light beam emitted from the second semiconductor laser LD2 is reflected by the first dichroic prism DPI, passes through the polarization beam splitter PBS, and has a convergence angle of 0 2 (0 1 ⁇ 0 2) by the first coupling lens CUL1.
  • Is converted to a finitely converged light beam passes through the second dichroic prism DP2, passes through the ⁇ ⁇ 4 wave plate QWP, the diameter of the light beam is regulated by the stop STO (not shown), and the protective layer for DV D is formed by the objective optical element OBJ.
  • the objective optical element OBJ performs tracking and tracking by a two-axis actuator (not shown) arranged around the objective optical element OBJ.
  • the reflected light flux modulated by the information pits on the information recording surface of the DVD is transmitted again through the objective optical element OBJ and the ⁇ ⁇ four-wave plate QWP, and then passes through the second dichroic prism DP2 and the first coupling lens CUL1. Then, the light is reflected by the polarization beam splitter PBS, added with astigmatism by the sensor lens SEN, and converges on the light receiving surface of the photodetector PD. And Information recorded on the DVD can be read using the output signal of the photodetector PD.
  • the third semiconductor laser of the holo laser HL when information is recorded / reproduced with respect to the CD, the third semiconductor laser of the holo laser HL is caused to emit light.
  • the third divergent light beam emitted from the third semiconductor laser is converted into a finite divergent light beam with a divergence angle ⁇ 3 by the second coupling lens CUL2, reflected by the second dichroic prism DP2, and passed through the ⁇ ⁇ four-wave plate QWP.
  • the diameter of the light beam is regulated by a diaphragm STO (not shown), is incident on the objective optical element ⁇ J in the form of a divergent light beam, and becomes a spot formed on the information recording surface through the protective layer of the CD.
  • the objective optical element OBJ performs focusing and tracking by a two-axis actuator (not shown) arranged around the objective optical element OBJ.
  • the reflected light beam modulated by the information pits on the information recording surface of the CD is again transmitted through the objective optical element OBJ and the ⁇ Z4 wave plate QWP, and then is reflected by the second dichroic prism DP2 to be reflected by the second cup. It converges on the light receiving surface of the hololaser HL photodetector via the ring lens CUL2. Then, the information recorded on the CD can be read using the output signal of the photodetector.
  • FIG. 5 schematically shows the configuration of the optical pickup apparatus PU5 of the present embodiment that can appropriately record and reproduce information on different optical information recording media (also called optical discs) HD, DVD, and CD.
  • the powerful optical pickup device PU5 can be installed in an optical information recording / reproducing device.
  • ⁇ 3 655nm red laser beam emitted when recording / reproducing information is emitted when recording / reproducing information to / from the second semiconductor laser LD2 and CD emitting the second luminous flux
  • ⁇ 3 Third semiconductor laser emitting a 785 nm infrared laser beam (third beam) LD3, HDZCD shared first photodetector PD1, DVD dedicated second photodetector PD2, diffractive structure formed
  • a coupling lens CUL having an optical surface that only has a refracting surface, an objective optical element OBJ, a first dichroic prism DPI, and a first dichroic prism DPI, which have a function of converging an incident laser beam on an information recording surface of an optical disk 1 Polarizing beam splitter P BS1, 2nd dichroic prism DP2, 2 polarization beam splitter PBS 2, lambda / 4 wavelength It consists of a plate QWP and a sensor lens SEN for adding astigmatism to the reflected light flux of
  • the optical surface of the objective optical element OBJ has the highest light quantity of the second-order diffracted light when the light beam having the wavelength ⁇ 1 passes, and the light quantity of the first-order diffracted light when the light beam having the wavelength 2 and ⁇ 3 passes.
  • the highest diffraction structure is formed.
  • a blue-violet SHG laser can also be used as a light source for HD.
  • the first semiconductor laser LD1 when recording / reproducing information with respect to HD, the first semiconductor laser LD1 is caused to emit light.
  • the divergent light beam emitted from the first semiconductor laser LD1 passes through the first dichroic prism DPI, passes through the first polarizing beam splitter PBS1, and is then converted into a finite convergent light beam with a convergence angle ⁇ 1 by the coupling lens CUL.
  • Passes through the second dichroic prism DP2 passes through the ⁇ Z4 wave plate QWP, the beam diameter is regulated by the aperture STO (not shown), and formed on the information recording surface by the objective optical element OBJ through the HD protective layer Become a spot.
  • the objective optical element OBJ performs focusing and tracking by a two-axis actuator (not shown) arranged around the objective optical element OBJ.
  • the reflected light beam modulated by the information pits on the information recording surface of the HD again passes through the objective optical element ⁇ BJ and ⁇ ⁇ four-wave plate QWP, and then passes through the second dichroic prism DP2 and the coupling lens CUL. Then, the light is reflected by the first polarization beam splitter PBS1, added with astigmatism by the sensor lens SEN, and converged on the light receiving surface of the first photodetector PD1.
  • the information recorded on the HD can be read using the output signal of the first photodetector PD1.
  • the second semiconductor laser LD2 when recording / reproducing information on / from a DVD, the second semiconductor laser LD2 is caused to emit light.
  • the divergent light beam emitted from the second semiconductor laser LD2 passes through the second polarization beam splitter PBS2, is reflected by the second dichroic prism DP2, passes through the ⁇ Z4 wavelength plate QWP, and has a light beam diameter reduced by the stop STO (not shown). It is regulated and becomes a spot formed on the information recording surface via the DVD protective layer by the objective optical element OBJ.
  • the objective optical element OBJ performs focusing and tracking by means of a two-axis actuator (not shown) arranged around the objective optical element OBJ.
  • the reflected light flux modulated by the information pits on the information recording surface of the DVD is again transmitted through the objective optical element OBJ and the ⁇ ⁇ four-wave plate QWP, and then reflected by the second dichroic prism DP2. Further, the light is reflected by the second polarization beam splitter PBS2 and converges on the light receiving surface of the second photodetector PD2. Then, the information recorded on the DVD can be read using the output signal of the second photodetector PD2.
  • the third semiconductor laser LD3 when recording / reproducing information on / from a CD, the third semiconductor laser LD3 is caused to emit light.
  • the divergent light beam emitted from the third semiconductor laser LD3 is reflected by the first dichroic prism DPI, passes through the first polarization beam splitter PBS1, and is then converged at the convergence angle 0 3 (0 1 ⁇ 0 3 ), which passes through the second dichroic prism DP2, passes through the ⁇ ⁇ 4 wavelength plate QWP, the beam diameter is regulated by the aperture STO (not shown), and the CD protective layer is formed by the objective OBJ. Through the spots formed on the information recording surface.
  • the objective optical element OBJ performs tracking and tracking by a two-axis actuator (not shown) arranged around the objective optical element OBJ.
  • the reflected light beam modulated by the information pits on the information recording surface of the CD is again transmitted through the objective optical element ⁇ BJ and ⁇ ⁇ four-wave plate QWP, and then passes through the second dichroic prism DP2 and the coupling lens CUL. Then, the light is reflected by the first polarization beam splitter PBS1, added with astigmatism by the sensor lens SEN, and converged on the light receiving surface of the first photodetector PD1. Then, information recorded on the CD can be read using the output signal of the first photodetector PD1.
  • FIG. 9 schematically shows the configuration of the optical pickup device PU6 of the present embodiment that can appropriately record and reproduce information on HD, DVD, and CD, which are different optical information recording media (also referred to as optical discs).
  • the powerful optical pickup device PU6 can be installed in an optical information recording / reproducing device.
  • Information recording; information emitted to the second semiconductor laser LD2 and CD that emits a red laser beam (second beam) emitted at the time of ⁇ 2 655 nm.
  • 3 2 lasers with 3rd laser diode LD3 that emits 785nm infrared laser beam (third beam) 1 package 2L1P, HDZDVDZCD shared light Detector PD, a coupling lens having an optical surface that only has a refracting surface on which no diffractive structure is formed (also referred to as an output angle conversion element, the same applies hereinafter) CUL, and the incident laser beam is collected on the information recording surface of the optical disc.
  • 3rd laser diode LD3 that emits 785nm infrared laser beam (third beam) 1 package 2L1P, HDZDVDZCD shared light Detector PD, a coupling lens having an optical surface that only has a refracting surface on which no diffractive structure is formed (also referred to as an output angle conversion element, the same applies hereinafter) CUL, and the incident laser beam is collected on the information recording surface of the optical disc.
  • the optical surface of the objective optical element OBJ has the highest light intensity of the third-order diffracted light when the light beam having the wavelength ⁇ 1 passes, and the light quantity of the second-order diffracted light when the light flux of wavelength 2 and ⁇ 3 passes.
  • a diffractive structure having the highest is formed.
  • a blue-violet SHG laser is used as a light source for HD.
  • the first semiconductor laser LD1 when information is recorded / reproduced with respect to HD, the first semiconductor laser LD1 is caused to emit light.
  • the divergent light beam emitted from the first semiconductor laser LD1 passes through the half mirror ⁇ as shown by the solid line, and is converted into a finite convergent light beam or an infinite parallel light beam with a convergence angle ⁇ 1 by the coupling lens CUL. Passes through a given phase state (including the case where the phase state is not converted), passes through ⁇ ⁇ 4 wave plate Q WP, restricts the beam diameter by aperture STO, and protects HD by objective OBJ It becomes a spot formed on the information recording surface through the layer.
  • the objective optical element OBJ performs focusing and tracking by a two-axis actuator (not shown) arranged around the objective optical element OBJ.
  • the reflected light flux modulated by the information pits on the HD information recording surface is transmitted again through the objective optical element ⁇ BJ, ⁇ ⁇ four-wave plate QWP and the liquid crystal element LCD, and then passes through the coupling lens CUL to be half Reflected by the mirror HM, reflected by the polarizing beam splitter PBS, and passed through the cylindrical lens CY and sensor lens SEN, astigmatism is added and converges on the light receiving surface of the photodetector PD. Then, the information recorded in HD can be read using the output signal of the photodetector PD.
  • the optical pickup device PU6 when recording / reproducing information on / from a DVD, the second semiconductor laser LD2 of 2 lasers, 1 package, 2L1P is caused to emit light.
  • the divergent light beam emitted from the second semiconductor laser LD2 passes through the diffraction grating G, passes through the polarization beam splitter PBS, is reflected by the half mirror HM, and is reflected by the coupling lens CUL, as indicated by the alternate long and short dash line.
  • the light beam diameter is regulated by the above, and it becomes a spot formed on the information recording surface by the objective optical element OBJ through the protective layer of the DVD.
  • the objective optical element OBJ performs focusing and tracking by a two-axis actuator (not shown) arranged around the objective optical element OBJ.
  • the reflected light flux modulated by the information pits on the information recording surface of the DVD is again transmitted through the objective optical element OBJ, ⁇ ⁇ four-wave plate QWP, and the liquid crystal element LCD, and then through the coupling lens CUL to form a half mirror.
  • the information recorded on the DVD can be read using the output signal of the photodetector PD.
  • the optical pickup device PU6 when information is recorded / reproduced with respect to the CD, the second laser, the third semiconductor laser LD3 of the package 2L1P is caused to emit light. As shown by the dotted line, the divergent light beam emitted from the third semiconductor laser LD3 passes through the diffraction grating G, then passes through the polarization beam splitter PBS, is reflected by the half mirror HM, and is converged by the coupling lens CUL.
  • the objective optical element OBJ performs focusing and tracking by a two-axis actuator (not shown) arranged around the objective optical element OBJ.
  • the reflected light beam modulated by the information pits on the information recording surface of the CD is again transmitted through the objective optical element OBJ, ⁇ ⁇ four-wave plate QWP, and the liquid crystal element LCD, and then passes through the coupling lens CUL.
  • the liquid crystal element LCD corrects the spherical aberration that occurs between the condensing spot of one information recording surface and the condensing spot of another information recording surface when there are multiple layers of HD information recording surfaces. It can also be used to record and Z or reproduce information on multiple layers.
  • the liquid crystal element LCD can also correct coma and astigmatism by giving a phase difference that is non-rotationally symmetric with respect to the light beam that passes through it.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an example of a method for designing the optical system for the optical pickup device shown in FIGS.
  • Figure 7 plots the magnification ml and m2 when a coupling lens is placed on the light source side of the objective optical element with a focal length of 3.1 mm and the magnification Mt of the entire optical system for the optical pickup device is 8. It is a figure.
  • Figure 8 shows plots of magnifications ml and m2 when a coupling lens is placed on the light source side of the objective optical element with a focal length of 1.6 mm and the magnification Mt of the entire optical system for the optical pickup device is 8. It is.
  • step S101 the magnification ml of the objective optical element when HD (or DVD) is used is set.
  • step S102 the magnification Mt of the optical system in the entire optical system for the optical pickup device is set. Mt is determined based on the specifications of the optical pickup device.
  • step S103 based on the set magnifications ml and Mt, the magnification Men of the coupling lens that can form the optical surface only from the refractive surface is determined.
  • step S104 the objective optical element magnification m2 when using the DVD (or HD) is determined based on the magnification Mt and Men! /.
  • step S105 at least one of the following four characteristics (i) to (2) regarding the optical system for the optical pickup device is verified based on the magnifications ml, m2, Mt, and Men. Then, determine whether or not you meet the criteria that you have determined.
  • the wavefront aberration degradation is preferably 0.040 rms or less when the ambient temperature increases by 30 ° C, it is preferable to select the lower range of ml and m2 than the dotted line graph.
  • the magnification Mt of the entire optical system for an optical pickup device without providing a diffractive structure to the coupling lens and without displacing it in the optical axis direction
  • the combination of magnifications ml and m2 is shown when the wavefront aberration deterioration is 0.015 rms. It is preferable that the wavefront aberration degradation when the ambient temperature rises by 30 ° C is not more than 0.015 rms, so it is preferable to select the lower range of ml and m2 than the dotted line graph.
  • magnification Mt of the entire optical system for the optical pickup device without providing a diffractive structure to the coupling lens and without displacing in the optical axis direction
  • magnification is within the range where the solid line is located below the dotted line.
  • the design method of the present embodiment can be used in an optical pickup device capable of recording or reproducing information interchangeably with respect to different optical discs, and the light without providing a diffractive structure in the coupling lens. Since an optical system for an optical pickup device that is not displaced in the axial direction can be designed, the light utilization efficiency can be increased compared to the case of using a coupling lens provided with a diffractive structure. In addition, since the coupling lens has only a refractive surface, the mold can be easily manufactured, the molding time is shortened, and mass production is possible in a short time. On the other hand, compared to the case of using a coupling lens that is displaced in the optical axis direction, since there are no movable parts, the configuration can be simplified and the cost can be reduced.
  • Examples suitable for the present embodiment will be described below.
  • Examples 1 to 4 can be used for any of the pickup devices shown in FIGS. 1 to 3, and Examples 5 to 7 are used for the optical pickup device shown in FIG. It is something that can be done.
  • a power of 10 for example, 2.5 ⁇ 10 1 3
  • E for example, 2.5E ⁇ 3
  • the optical surface of the objective optical system is formed as an aspherical surface that is axisymmetric about the optical axis and is defined by a mathematical formula in which the coefficient shown in the table is substituted into the following formula (1).
  • optical path difference given to the light flux of each wavelength by the diffractive structure is defined by a mathematical formula in which the coefficients shown in the table are substituted into the optical path difference function of the following two equations.
  • ⁇ wavelength of the light beam incident on the diffractive structure
  • V Distance from the optical axis
  • Example 1 shows the lens data of Example 1.
  • the light detectors are arranged so that the same detectors can be used for the light beams of wavelengths ⁇ 1 and 2.
  • ml magnification of the objective optical element
  • M1 0.965.
  • Table 2 shows the lens data of Example 2.
  • the same detector can be used for the light flux of wavelength ⁇ 1 and L 2 It is an effective arrangement.
  • ml magnification of the objective optical element
  • spherical aberration deterioration at the time of wavelength change is sufficiently tolerable, but spherical aberration deterioration at the time of temperature change is 0.051 rms.
  • magnification ml 0.863.
  • Image side numerical aperture NA1 0.65 NA2; 0.65 NA3: 0.5
  • Example 3 shows the lens data of Example 3.
  • the light detectors are arranged so that the same detectors can be used for the light beams of wavelengths ⁇ 1 and 2.
  • ml magnification of the objective optical element
  • the working distance when recording and / or reproducing with light of wavelength ⁇ 1 is 0.5 lmm.
  • magnification ml exceeds 0.08, the working distance when using a light beam with a wavelength of ⁇ 1 is shorter than 0.4 mm, and there is a risk of interference between the optical disc and the objective optical element, so ml ⁇ 0.0.08
  • the power of Toshiko! Ml 0.901.
  • Example 4 shows lens data of Example 4.
  • the light detectors are arranged so that the same detectors can be used for the light beams of wavelengths ⁇ 1 and 2.
  • ml magnification of the objective optical element
  • the working distance when recording and / or reproducing with a light beam of wavelength 3 is 0.42 mm.
  • the magnification ml exceeds 0.08, the working distance when using a light beam with a wavelength of 3 is shorter than 0.4 mm, and there is a risk of interference between the optical disc and the objective optical element. So, power of ml ⁇ 0.08! / ⁇ .
  • M1 0. 926
  • NA1 0.55
  • A2 0.65
  • NA3 0.5
  • Table 5 shows numerical values used in the claims in Examples 1 to 4.
  • (i) is the amount of change in wavefront aberration when the ambient temperature rises by 30 ° C from the reference temperature (for example, 25 ° C)
  • (mouth) is the distance between the objective optical element and the optical axis. This is the amount of coma and astigmatism generated when tracking 025 mm.
  • (C) shows the working distance between the objective optical element and HD.
  • B) shows that the wavelength of the light beam used is 5 nm longer than the reference wavelength force. Wavefront aberration change amount It is.
  • Table 6 shows lens data of the optical systems in Examples 5 to 7.
  • the eighth surface (diaphragm surface) in Table 6 corresponds to the first surface (diaphragm surface) of Examples 5-7. That is, the optical system shown in Table 6 can be used in common with Examples 5-7.
  • the 7th surface di is adjusted so that the distance between the object images matches the numerical value described.
  • Table 7 shows lens data of Example 5.
  • Figure 10 shows the longitudinal spherical aberration diagram of HD (a), the longitudinal spherical aberration diagram of DVD (b), and the longitudinal spherical aberration diagram of CD (c) when the optical system and objective optical element of Example 5 are used. Yes, and the vertical axis represents the distance from the optical axis.
  • the liquid crystal element is driven so that the spherical aberration is on the over side.
  • Table 8 shows lens data of Example 6.
  • Fig. 11 shows the longitudinal spherical aberration diagram of HD (a), the longitudinal spherical aberration diagram of DVD (b), and the longitudinal spherical aberration diagram of CD (c) when the optical system and objective optical element of Example 6 are used. Yes, and the vertical axis represents the distance from the optical axis.
  • Table 9 shows lens data of Example 6.
  • Fig. 12 shows the longitudinal spherical aberration diagram of HD (a), the longitudinal spherical aberration diagram of DVD (b), and the CD of the optical system and objective optical element of Example 7. It is a longitudinal spherical aberration diagram (c), the vertical axis represents the distance from the optical axis.
  • the liquid crystal element LCD is driven so that the spherical aberration is underside.
  • BD Aspherical surface effect ⁇ . ⁇ + ⁇
  • the present invention is not limited to the above embodiments and examples.
  • BD The present invention also relates to an optical pickup device capable of recording or reproducing information compatible with DVD and CD, or an optical pickup device capable of recording or reproducing information compatible with BD, DVD and CD. Is applicable.

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Abstract

　本発明は、簡素な構成で適切な収差補正を行える光ピックアップ装置及び光情報記録媒体の記録・再生装置を提供する。この光ピックアップ装置は、厚みｔ１の保護層を有する第１光情報記録媒体及び厚みｔ２の保護層を有する第２光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行うもので、波長λ１の第１光束を出射する第１光源と、波長λ２の第２光束を出射する第２光源と、入射する第１及び第２光束の出射角を変換する単玉レンズである出射角変換素子と、第１及び第２光束を第１及び第２光情報記録媒体の情報記録面に集光する対物光学素子と、第１及び第２光源から出射した第１及び第２光束と、第１及び前記第２光情報記録媒体の各情報記録面で反射した第１及び第２光束とを分離させる分離手段と、反射した第１及び第２光束を共に受光する光検出器とを有し、第１及び前記第２光束が通過する出射角変換素子の光学面が両面共に屈折面で構成されていることを特徴とする。

Description

明 細 書
光ピックアップ装置及び光情報記録媒体の記録，再生装置
技術分野
[0001] 本発明は、光ピックアップ装置及び光情報記録媒体の記録 '再生装置に関する。
背景技術
[0002] 近年、波長 400nm程度の青紫色半導体レーザを用いて、情報の記録や再生を行 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、 NAO . 85、光源波長 405nmの仕様で情報記録'再生装置を行う光ディスク、いわゆる Blu -ray Disc (以下、 BDという）では、 DVD (NAO. 6、光源波長 650nm、記憶容量 4、 7GB)と同じ大きさである直径 12cmの光ディスクに対して、 1層あたり 23〜27GB の情報の記録が可能であり、又、 NAO. 65、光源波長 405nmの仕様で情報記録' 再生装置を行う光ディスク、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。尚、 BD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 ユーによるコマ収差量を低減している。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。
[0003] 一方、高密度光ディスクに対してのみ情報の記録 ·再生装置ができると言うだけで は、光ディスクプレーヤ及び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 場合がある。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踏まえると、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や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及びレコーダとしての商品価値を高める。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やレコーダ等に搭載される光ピックァ 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適切に情報を 記録'再生装置できる性能を有することが望まれる。
[0004] ここで、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又は再生できるようにする手法として、高密度光ディスク用の 光学系と DVDや CD用の光学系とを、情報を記録又は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ものが考えられる力 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。
[0005] そこで、光ピックアップ装置の構成を簡素化し低コストィ匕を図るために、互換性を有 する光ピックアップ装置にお 、ても、高密度光ディスク用の光学系と DVDや CD用の 光学系とを可能な限り共通化して、光ピックアップ装置を構成する光学部品点数を極 力減らすのが好ましいといえる。又、光ディスクに対向して配置される対物光学系を 共通化することが光ピックアップ装置の構成の簡素化、低コスト化に最も有利となる。
[0006] しかるに、光ピックアップ装置において共通の対物光学素子を用いて互換を実現し ようとする場合、それぞれの光ディスクに用いられる光源波長などが異なるため、光デ イスクの情報記録面上に良好に収差補正のなされた集光スポットを形成するために は何らかの工夫が必要となる。
[0007] 一つの収差補正の態様としては、光源と対物光学素子との間に光軸方向に変位可 能なカップリングレンズを配置し、使用する光ディスクに応じて光軸方向に変位させる ことによって、対物光学素子に入射する光束の発散度合いを変えることが考えられる 。し力しながら、カップリングレンズを光軸方向に変位させるためには、別個にァクチ ユエータが必要となり、設置スペースを確保するために光ピックアップ装置が大型化 し、コストが増大するという問題がある。光源と対物光学素子との間に液晶素子を挿 入する場合も、同様なコストの問題が生じる。
[0008] 又、別の収差補正の態様としては、カップリングレンズの光学面に波長選択性の回 折構造などを形成することによって、通過する光束に応じてカップリングレンズを通過 する光束の発散角或いは収束角を変化させ、対物光学素子に入射する光束の発散 度合いを変えることも考えられる。力かる構成によれば、カップリングレンズは固定さ れているのでァクチユエータは不要となるが、その光学面に回折構造を形成すること により光の利用効率が低下するという問題がある。
[0009] これに対し、ダブレットコリメータを用いて色収差補正を行う方法が開示されている（ 例えば、特許文献 1参照)。 [0010] 特許文献 1に開示されている技術によれば、正レンズと負レンズを貼り合わせたダ ブレットコリメータを必須構成要素としているため、光学系の製造工程が増加するとい う問題がある。又、特許文献 1の技術では、光検出器が光源ごとに必要となり、光ピッ クアップ装置が大型化すると共に、コストが増大するという問題もある。
特許文献 1 :特開 2005— 122899号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0011] 本発明は、力かる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、簡素な構成で 適切な収差補正を行える光ピックアップ装置及び光情報記録媒体の記録，再生装置 を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0012] 上記目的は、以下に記載する構成によって達成可能である。
[0013] 厚み tlの保護層厚を有する第 1光情報記録媒体及び厚み t2 (tl≤t2)の保護層 厚を有する第 2光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行う光ピックアップ装置で あって、前記第 1光情報記録媒体の情報の記録又は再生に用いられ、波長 λ 1 (35 0≤ λ 1 (nm)≤480)を有する第 1光束を出射する第 1光源と、前記第 2光情報記録 媒体の情報の記録又は再生に用いられ、波長え 2 ( λ 1 < λ 2)を有する第 2光束を 出射する第 2光源と、前記第 1光束と前記第 2光束が共に通過する共通光路中に固 定的に配置され、入射する前記第 1光束及び第 2光束の出射角を変換する、単玉の レンズである出射角変換素子と、前記第 1光束及び前記第 2光束をそれぞれ前記第 1光情報記録媒体及び第 2光情報記録媒体の情報記録面に集光する対物光学素子 と、前記第 1光源及び前記第 2光源から出射した前記第 1光束及び前記第 2光束と、 前記第 1光情報記録媒体及び前記第 2光情報記録媒体の各情報記録面で反射した 前記第 1光束及び前記第 2光束とを分離させる分離手段と、前記反射した第 1光束 及び第 2光束を共に受光する光検出器とを有し、前記第 1光束及び前記第 2光束が 通過する前記出射角変換素子の光学面が両面共に屈折面で構成されていることを 特徴とする光ピックアップ装置。
[0014] または、厚み tlの保護層厚を有する第 1光情報記録媒体及び厚み t2 (tl≤t2)の 保護層厚を有する第 2光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行う光ピックアップ 装置であって、前記第 1光情報記録媒体の情報の記録又は再生に用いられ、波長 λ 1 (350≤ λ 1 (nm)≤480)を有する第 1光束を出射する第 1光源と、前記第 2光 情報記録媒体の情報の記録又は再生に用いられ、波長え 2 ( λ 1 < λ 2)を有する第 2光束を出射する第 2光源と、前記第 1光束と前記第 2光束が共に通過する共通光路 中に固定的に配置され、入射する前記第 1光束及び前記第 2光束の出射角を変換 する、単玉のレンズである出射角変換素子と、前記第 1光束及び前記第 2光束をそ れぞれ前記第 1光情報記録媒体及び第 2光情報記録媒体の情報記録面に集光する 対物光学素子と、前記第 1光源及び前記第 2光源から出射した第 1光束及び第 2光 束と、前記第 1光情報記録媒体及び前記第 2光情報記録媒体の各情報記録面で反 射した第 1光束及び第 2光束とを分離させる分離手段と、前記反射した第 1光束又は 第 2光束を受光する少なくとも一つの光検出器とを有し、前記第 1光束及び前記第 2 光束が通過する前記出射角変換素子の光学面が両面ともに屈折面で構成されてお り、かつ下記条件式 (6)を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
[0015] 条件式（6)
0. 9 Χ 11≤12≤1. 1 X 11
上記条件式 (6)において、 11は前記第 1光源から前記出射角変換素子までの光学 的距離であり、 12は前記第 2光源から前記出射角変換素子までの光学的距離である
[0016] または、厚み tlの保護層厚を有する第 1光情報記録媒体及び厚み t2 (tl≤t2)の 保護層厚を有する第 2光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行う光ピックアップ 装置であって、前記第 1光情報記録媒体の情報の記録又は再生に用いられ、波長 λ 1 (350≤ λ 1 (nm)≤480)を有する第 1光束を出射する第 1光源と、前記第 2光 情報記録媒体の情報の記録又は再生に用いられ、波長え 2 ( λ 1 < λ 2)を有する第 2光束を出射する第 2光源と、前記第 1光束と前記第 2光束が共に通過する共通光路 中に固定的に配置され、入射する前記第 1光束及び前記第 2光束の出射角を変換 する、単玉のレンズである出射角変換素子と、前記第 1光束及び前記第 2光束をそ れぞれ前記第 1光情報記録媒体及び前記第 2光情報記録媒体の情報記録面に集 光する対物光学素子を有し、前記第 1光束及び前記第 2光束が通過する前記出射 角変換素子の光学面が両面共に屈折面で構成されており、前記第 1光束が、収束 光として前記対物光学素子に入射することを特徴とする光ピックアップ装置。
[0017] また、本発明の目的は、以下の構成によっても達成可能である。
[0018] 1)厚み tlの保護層厚を有する第 1光情報記録媒体及び厚み t2 (tl≤t2)の保護 層厚を有する第 2光情報記録媒体の情報の記録及び Z又は再生を行う光ピックアツ プ装置であって、
前記第 1光情報記録媒体の情報の記録及び Z又は再生に用いられ、波長 λ 1 (35 Onm≤ λ l≤480nm)を有する第 1光束を出射する第 1光源と、
前記第 2光情報記録媒体の情報の記録及び Z又は再生に用いられ、波長 λ 2 (64 Onm≤ λ 2≤680nm)を有する第 2光束を出射する第 2光源と、
前記第 1光束と前記第 2光束が共に通過する共通光路中に固定的に配置され、入 射する前記第 1及び第 2光束の出射角を変換する出射角変換素子と、
前記第 1及び第 2光束をそれぞれ前記第 1及び第 2光情報記録媒体の情報記録面 に集光する対物光学素子と、
前記第 1及び第 2光源と前記出射角変換素子との間の光路中に設けられ、前記第 1及び第 2光源から出射した第 1及び第 2光束と、前記第 1及び第 2光情報記録媒体 の各情報記録面で反射した第 1及び第 2光束とを分離させる分離手段と、
前記反射した第 1及び第 2光束を共に受光する光検出器とを有し、
前記第 1及び第 2光束が通過する出射角変換素子の光学面が両面ともに屈折面で 構成されて ヽることを特徴とする光ピックアップ装置。
[0019] 1)の構成によれば、両面共に屈折面力 なる発散角変更素子であるカップリングレ ンズ (コリメータ含む）を用いているので光量の低下が抑制され、適切なスポット光を 光情報記録媒体の情報記録面に集光させることができる。また発散角変更素子が一 つであり、受光素子の数を減らすことができるので、コンパクトで低コストの光ピックァ ップ装置を構成できる。このような光ピックアップ装置は、以下の光ピックアップ装置 用光学系の設計方法により得ることができる。
[0020] 対物光学素子と固定配置された発散角変換素子とを用いて、光源から出射された 波長 λ 1の光束により第 1光情報記録媒体に対して情報の再生及び Ζ又は記録が 可能であるとともに、光源から出射された波長え 2( λ 1 < λ 2)の光源により第 2光情 報記録媒体に対して情報の再生及び Ζ又は記録が可能である光ピックアップ装置 用光学系の設計方法であって、前記第 1光情報記録媒体または前記第 2光情報記 録媒体のいずれか一方に対する、対物光学素子の所望の倍率 mlを設定する第 1ェ 程と、 mlを設定した際の光源を使用した場合の前記光ピックアップ装置用光学系全 体における光学系の所望の倍率 Mtを設定する第 2工程と、前記倍率 ml及び倍率 Mtに基づいて、 mlを設定した際の光源を使用した場合の前記屈折面により構成さ れる光学面を有する発散角変換素子の倍率 Menを決定する第 3工程と、前記倍率 Mt及び Menに基づいて、前記第 1又は第 2光情報記録媒体の他方に対する、対物 光学素子の倍率 m2を決定する第 4工程と、前記倍率 ml, m2, Mt及び Menに基づ いて設計される光学系について、以下の (ィ）〜（二）の特性の内、少なくとも一つの 特性にぉ 、て予め定めた基準を満たして 、る力否かを検証する第 5工程と、を有し、 前記第 5工程により基準を満たしていないと判断された場合には、新たに設定した倍 率 mlに基づいて前記第 1乃至第 4工程を行う事を特徴とする。
(ィ)環境温度が所定温度上昇した際の波面収差変化量
(口）前記対物光学素子が所定距離トラッキングした際のコマ収差の発生量
(ハ)前記対物光学素子と前記第 1光情報記録媒体との作動距離
(二)使用する光束の波長が所定量変動した際の波面収差変化量
まず、異なる光情報記録媒体 (光ディスクともいう）に対して互換可能に情報の記録 及び Z又は再生を行える光ピックアップ装置用光学系の従来設計方法について説 明する。ここで、光ピックアップ装置用光学系がカップリングレンズと対物光学素子な どの複数の光学素子を含む場合、これらの光学素子の設計仕様を一度に決定する ことは困難である。そこで、従来の場合には、まず異なる光ディスク使用時における対 物光学素子の倍率を決定して ヽる。
より具体的には、まず A工程として、第 1光情報記録媒体及び第 2光情報記録媒体 の対物光学素子の倍率 ml、 m2を設定する。次に、 B工程として、上記 (ィ)〜（二）の 4つの特性のうち、少なくとも 1つの特性を検証して、あらカゝじめ定めた基準を満たし ているかどうかを判断する。満たしていない場合は、 A工程に戻り、前記倍率 ml、 m 2として新たな値を設定して、更に B工程を実行する。倍率 ml, m2が、あら力じめ定 めた基準を満たしている場合、 C工程として、それらに基づいて、カップリングレンズ の倍率 Menと、光ピックアップ装置用光学系全体における光学系の倍率 Mtを決定 する。
[0022] しかるに、従来設計方法で、最初に第 1光情報記録媒体及び第 2光情報記録媒体 の対物光学素子の倍率 ml、 m2を設定してしまうと、カップリングレンズの倍率 Men の選択の範囲が限られるという問題がある。特に、光ピックアップ装置の低コスト化'コ ンパクトイ匕を図るため光検出器を共通に用いようとすると、第 1の光源力も光検出器ま での光路長と、第 2の光源力 光検出器までの光路長とを一致させる必要があるが、 そのような場合であって、且つ、上述のようなカップリングレンズの倍率の範囲が限ら れている場合に、カップリングレンズに回折構造を設けることなく或いは光軸方向に 変位させることなぐ屈折面だけのカップリングレンズを用いて色収差を良好に補正 することは、理論的にはとも力べ実用設計上は不可能といえる。従って、必然的に光 ピックアップ装置の高コスト化 ·大型化を招くこととなる。
[0023] これに対し、上記設計方法によれば先ず第 1工程で、前記第 1光情報記録媒体ま たは前記第 2光情報記録媒体のいずれか一方に対する対物光学素子の倍率 mlを 設定する。次に、第 2工程で光学系全体における倍率 Mtを設定する。なお、 Mtは、 対物レンズとカップリングレンズ間の距離や、光源とカップリングレンズの間の距離や 、そのピックアップ装置が記録に用いられるの力、再生に用いられるのか等のピックァ ップ装置の仕様に基づいて定められる。第 3工程でこれらに基づいて屈折面により構 成される光学面を有する発散角変換素子の倍率 Menを決定している。また、 Menは 、 mlや Mtの他、カップリングレンズと対物レンズの間の光学素子の配置等も考慮し て設定する必要がある。従って、前記第 2工程で、発散角変換素子を屈折面で構成 し、且つ固定的に配置するという条件が予め設定される事となるため、回折構造等を 有する光学面を含む発散角変換素子を含む光学系の倍率とは異なり、倍率 Menを 一義的に決定する事が出来る。そして第 4工程で倍率 Mt及び Menに基づいて、前 記第 1又は第 2光情報記録媒体の他方に対する、対物光学素子の倍率 m2を決定す る事によって、前記光ピックアップ装置用光学系の設計値がすべて暫定的に決定さ れた時点では、屈折面のみから光学面を構成し且つ固定的に用いる発散角変換素 子 (例えばカップリングレンズ)が必ず成立して!/ヽることとなる。
[0024] し力しながら、このようにして暫定的に決定された前記光ピックアップ装置用光学系 の設計値が適切か否かは、上記 (ィ)〜（二）の 4つの特性に対して、予め定められた 基準を満たしているかどうかの検証が必要となる。そこで、前記第 5工程として、設定 された前記倍率 mlと、決定された前記倍率 m2、 Mt及び Menとに基づいて設計さ れる前記光ピックアップ装置用光学系につ 、て、上記 (ィ）〜（二）の 4つの特性のうち 、少なくとも 1つの特性を検証して、あら力じめ定めた基準を満たしているかどうかを 判断し、満たしていない場合は、前記第 1工程に戻って前記倍率 mlとして異なった 値を設定し、更に前記第 2〜第 4工程を繰り返すことで最適値を求めることができる。
[0025] このように本発明によれば、屈折面で構成される光学面を有し固定的に配置された 発散
角変換素子を含む、複数の光ディスクに対して互換可能な光ピックアップ装置用光 学系と
して、光学特性の優れた光学系を簡易に設計する事が可能となる。
[0026] さらに、前記第 5工程において、設定された前記倍率 mlと、決定された前記倍率 m 2、 Mt及び Menとに基づ ヽて設計される前記光ピックアップ装置用光学系につ!/ヽて 、上記 (ィ）〜（二）の 4つの特性のうち、全ての特性を検証すれば、より光ピックアップ 装置に好適な光学系を提供できる。
[0027] 上記設計方法により設計される光ピックアップ装置用光学系は、波長 λ 1の光束と 波長え 2 ( λ 1 < λ 2)の光束とが共通して通過する光路中に固定的に配置され、屈 折面のみからなる発散角変換素子と、前記発散角変換素子を通過した光束を、第 1 集光スポット径 dlの第 1光情報記録媒体又は第 2集光スポット径 d2 (dl < d2)の第 2 光情報記録媒体の情報記録面に集光する対物光学素子とを有することが好ましい。
[0028] 即ち、屈折面のみから光学面を構成し且つ固定的に用いる発散角変換素子 (例え ばカップリングレンズ)を用いた、高密度光ディスクと別の光ディスクとに対して互換可 能に情報の記録及び Z又は再生を行える光ピックアップ装置用光学系は、上記設計 方法により実際的に設計されることができるようになったといえる。
[0029] 次に、以下に述べる実施の態様では、高密度光ディスクと別の光ディスクとに対し て互換可能に情報の記録及び Z又は再生を行える光ピックアップ装置にぉ ヽて、屈 折面のみから光学面を構成し且つ固定的に用いる出射角変換素子と、両光情報記 録媒体使用時に共通に用いる光検出器を有する (または、第 1光源と出射角変換素 子の間の光学的距離と、第 2光源と出射角変換素子の間の光学的距離がほぼ等し V、とする）ための条件にっ 、て規定して 、る。
[0030] 2)の構成による光ピックアップ装置は、 1)に記載の光ピックアップ装置において、 前記対物光学素子は、以下の条件式：
0. 5≤M1 < 1 (ただし I ml I ≤0. 06) . · · (1)
を満たす様構成されて!ヽることを特徴とする。
ただし、 Mlは m2Zmlであり、 mlは (前記第 1光情報記録媒体の情報記録又は再 生時における)波長 λ 1に対する対物光学素子の光学倍率、 m2は (前記第 2光情報 記録媒体の情報記録又は再生時における）波長 λ 2に対する対物光学素子の光学 倍率である。
[0031] 条件式（1)で規定する条件で倍率比 Mlを定めることにより、前記対物光学素子は 波長 λ 1と波長 λ 2の発散光又は収束光を、それぞれの光情報記録媒体上により適 切に集光することができ、さらに前記対物光学素子がトラッキングした場合に生じるコ マ収差を低減できる。なお、倍率比 Mlについては、前記出射角変換素子が屈折面 のみ力 光学面を構成しているため、倍率比は 1以上にはならない。
[0032] 3)の構成による光ピックアップ装置は、 1)に記載の光ピックアップ装置において、 前記対物光学素子は以下の条件式：
ml— 0. 06≤1112 (ただし0≤1111、 m2≤0) · · · (2)
を満たす様構成されて!ヽることを特徴とする。
[0033] 前記対物光学素子は、波長 λ 1の発散光又は平行光と波長 λ 2の収束光又は平 行光を、それぞれの光情報記録媒体上に集光することができ、さらに前記対物光学 素子がトラッキングした場合に生じるコマ収差を低減できる。
[0034] 又、倍率比 Mlが（1)式の上限未満であり且つ倍率 mlが（2)式の上限以下であれ ば、前記第 2光情報記録媒体使用時におけるワーキングディスタンスを 0. 4mm以上 確保できる。更に、倍率比 Mlが（1)式の下限以上で且つ倍率 mlが（2)式の下限以 上である場合は f= 3. 1のように fがやや長い場合であっても、温度特性がマレシャル 限界を超えることなぐ f 1 = 1. 6のように短い場合であっても、トラッキング時にマレシ ャル限界を超えに《なるので、好ましい。即ち、（1)、 （2)式を満たすことで、屈折面 のみ力 光学面を構成し且つ固定的に用いる出射角変換素子と、両光情報記録媒 体使用時に共通に用いる光検出器とを備えた光ピックアップ装置であってより好まし V、性能を有するものを提供できる。
[0035] 4)の構成による光ピックアップ装置は、 2)又は 3)に記載の構成において、前記対 物光学素子は以下の条件式：
1. 75mm≤fl≤4mm- - - (3)
を満たす様構成されて!ヽることを特徴とする。
ただし、 flは波長 λ 1の光束に対する前記対物光学素子の焦点距離である。
[0036] fl≤4mmであれば、波長 λ 1の光と波長 λ 2の光に共通して出射角変換素子を使 用するコンパクトなピックアップ装置をより効果的に縮小化することができ、 1. 75mm
≤flであれば実現可能な対物光学素子とすることができる。
[0037] 5)の構成による光ピックアップ装置は、 4)に記載の構成において、前記出射角変 換素子は、前記出射角変換素子に入射する第 1光束について、収束光または平行 光を出射するよう構成されていることを特徴とするので、前記対物光学素子が、前記 出射角変換素子から出射される光束を前記対物光学素子に入射させることにより、 それぞれの光情報記録媒体上に適切に集光することができる。
[0038] 6)の構成による光ピックアップ装置は、 5)に記載の構成において、前記対物光学 素子の少なくとも 1面には、光軸を中心とした輪帯状の段差構造を有し、当該段差構 造の、光軸に平行な平均段差量 dは、以下の条件式；
3 X l l/ (nl - l)≤d≤2 X λ 2/ (η2- 1) · · · (4)
を満たすことを特徴とするので、波長 λ 1と波長 λ 2の光束を、高い回折効率でもって 前記対物光学素子から出射することができる。
[0039] 上記条件式 (4)において、 λ 1は第 1光源の出射する波長、 λ 2は第 2光源の出射 する波長、 nlは前記第 1光束における前記対物光学素子の屈折率、 n2は前記第 2 光束における前記対物光学素子の屈折率である。
[0040] 7)の構成による光ピックアップ装置は、 5)に記載の構成に記載の発明において、 前記対物光学素子の少なくとも 1面には、光軸を中心とした輪帯状の段差構造を有 し、当該段差構造の、光軸に平行な平均段差量 dは、以下の条件式；
I X λ 2/ (η2- 1)≤ά≤2 Χ λ 1/ (η1 - 1) · · · (5)
を満たすことを特徴とするので、波長 λ 1と波長 λ 2の光束を、高い回折効率でもって 刖
記対物光学素子から出射することができる。
[0041] 8)の構成による光ピックアップ装置は、 2)に記載の構成において、前記光ピックァ ップ装置は、波長え 3 (730nm≤ λ 3≤780nm)を有する第 3光束を出射する第 3光 源を有し、出射した第 3光束を前記対物光学素子により厚み t3 (t2<t3)の保護層厚 を有する第 3光情報記録媒体の情報記録面に集光させて当該情報記録媒体の情報 の記録及び Z又は再生を行い、前記光検出器は前記第 1乃至第 3光情報記録媒体 の情報記録面から反射した第 1乃至第 3光束をそれぞれ受光するよう構成され、以下 の条件式：
0. 01≤ml - - - (6)
を満たすよう構成したことを特徴とするので、前記対物光学素子における波長 λ 3の 光束に対する光学系倍率を 0に近づけることができ、それにより前記対物光学素子が トラッキングした場合に生じるコマ収差を低減できる。また 3つの異なる波長の光束を 1つの検出器で受光することで、光ピックアップ装置をよりコンパクトにすることができ る。
[0042] 9)の構成による光ピックアップ装置は、 6)に記載の構成において、前記光ピックァ ップ装置は、波長え 3 (730nm≤ λ 3≤780nm)を有する第 3光束を出射する第 3光 源を有し、出射した第 3光束を前記対物光学素子により厚み t3 (tl < t3)の保護層厚 を有する第 3光情報記録媒体の情報記録面に集光させて当該情報記録媒体の情報 の記録及び Z又は再生を行い、前記光検出器は前記第 1乃至第 3光情報記録媒体 の情報記録面から反射した第 1乃至第 3光束をそれぞれ受光するよう構成され、以下 の条件式：
0. 01≤ml - - - (6)
を満たすよう構成したことを特徴とするので、前記対物光学素子における波長 λ 3の 光束に対する光学系倍率を 0に近づけることができ、それにより前記対物光学素子が トラッキングした場合に生じるコマ収差を低減できる。また 3つの異なる波長の光束を 1つの検出器で受光することで、光ピックアップ装置をよりコンパクトにすることができ る。
[0043] 10)の構成による光ピックアップ装置は、 3)に記載の構成において、前記光ピック アップ装置は、波長え 3 (730nm≤ λ 3≤780nm)を有する第 3光束を出射する第 3 光源を有し、出射した第 3光束を前記対物光学素子により厚み t3 (tl < t3)の保護層 厚を有する第 3光情報記録媒体の情報記録面に集光させて当該情報記録媒体の情 報の記録及び Z又は再生を行い、前記光検出器は前記第 1乃至第 3光情報記録媒 体の情報記録面力 反射した第 1乃至第 3光束をそれぞれ受光するよう構成され、以 下の条件式：
0≤ml < 0. 01 · · · (7)
を満たすよう構成したことを特徴とするので、倍率 mlをほぼ 0に近づけることで、波長 λ ΐの光束が前記対物光学素子に入射した際のトラッキング特性を向上させることが できる。
[0044] 11)の構成による光ピックアップ装置は、 7)に記載の構成にぉ 、て、前記光ピック アップ装置は、波長え 3 (730nm≤ λ 3≤780nm)を有する第 3光束を出射する第 3 光源を有し、出射した第 3光束を前記対物光学素子により厚み t3 (t2<t3)の保護層 厚を有する第 3光情報記録媒体の情報記録面に集光させて当該情報記録媒体の情 報の記録及び Z又は再生を行い、前記光検出器は前記第 1乃至第 3光情報記録媒 体の情報記録面力 反射した第 1乃至第 3光束をそれぞれ受光するよう構成され、以 下の条件式：
0≤ml < 0. 01 · · · (7)
を満たすよう構成したことを特徴とするので、倍率 mlをほぼ 0に近づけることで、波長 λ ΐの光束が前記対物光学素子に入射した際のトラッキング特性を向上させることが できる。
[0045] 12)の構成による光ピックアップ装置は、 1)乃至 11)のいずれかの構成に記載の発 明において、前記出射角変換素子と、前記対物光学素子との間に、電圧印加状態 によって、透過する光束に与える位相差の量を変化させることができる液晶素子を備 えることを特徴とする。
[0046] 本発明によれば、前記液晶素子によって、通過する光束の位相状態を任意にコン トロールできるので、前記発散角変更素子によって出射される光束の発散角と、前記 対物光学素子における最も適切な入射角とに差があっても、形成される集光スポット に含まれる球面収差を解消することができる。これにより、光ピックアップ装置におけ る光源の配置 (光路長を決定する)や、光学素子の設計及びレイアウトに自由度が増 すという利点がある。なお、液晶素子としては、例えば USP6078554に記載されて いるものがある。
[0047] 13)の構成による光ピックアップ装置は、 12)に記載の構成において、前記液晶素 子は、前記第 1光情報記録媒体の情報の記録及び Z又は再生を行う場合であって、 当該第 1光情報記録媒体の情報記録面が複数層ある場合、ある情報記録面の集光 スポットと、別の情報記録面の集光スポットとの間で生じる球面収差を補正することを 特徴とするので、前記第 1光束を用いて、前記第 1情報記録媒体の複数の記録層に 対応する場合、前記対物光学素子の光軸方向移動では、光情報記録媒体の傾きや 、トラッキングによるコマ収差の影響が無視できなくなるので、前記液晶素子によって 通過する光束に位相差を与えて集光位置を変えることにより、好適なスポット形成が 行える。
[0048] 14)の構成による光ピックアップ装置は、 12)又は 13)に記載の構成において、前 記液晶素子は、前記第 3光情報記録媒体の情報の記録及び Z又は再生を行う場合 、前記出射角変換素子から発散光束として出射された光束を、平行光束または有限 収束光束にして、前記対物光学素子に入射させることを特徴とする。
[0049] ワーキングディスタンス、トラッキング特性などを考慮した場合、対物光学素子に無 限平行光を入射させる構成が一般的であるが、波長、光学素子の屈折率、分散、光 学素子の設計、そして光ピックアップ装置のレイアウト (光路長、配置）によっては、か ならずしも無限平行光を入射させることが好ましいとはいえない場合もある。特に、複 数の光情報記録媒体に対する互換使用を考慮した場合、長波長の光束、保護基板 厚が厚 、光情報記録媒体に対しては、球面収差補正のために発散光を対物光学素 子に入射させることが多ぐそれがためにワーキングディスタンスが短くなり、またトラッ キングによるコマ収差の発生が顕著になるという課題がある。
[0050] また共通の発散角変更素子を用いた場合、波長差や光路長の制限から、比較的 長 ヽ波長の光束に対して平行光を出射させるように構成することが難 、と 、う問題 がある。これには、発散角変更素子を光軸方向に移動させる、あるいは回折構造を 設けるといった対策があるが、いずれもコストアップやスペース増大、光量低下の課 題が残る。
[0051] そこで 12)、 13)及び 14)の構成によれば、前記液晶素子によって、通過する光束 において位相状態を任意にコントロールすることにより、前記発散角変更素子によつ て出射される光束の発散角と、前記対物光学素子における最も適切な入射角とに差 があっても、形成される集光スポットに含まれる球面収差を解消することができる。こ れにより、光ピックアップ装置における光源の配置 (光路長を決定する）や、光学素子 の設計及びレイアウトに自由度が増すという利点がある。
[0052] ここでは、保護層の厚みが tl <t3であることから、何も補正をしなければ第 3光情 報記録媒体の情報記録面上で波長 λ 3の光束は、波長 λ 1の光束よりオーバーな球 面収差を生じるが、前記液晶素子によって前記対物光学素子に、より発散角の大き い光束を入射させることで当該オーバーな球面収差をキャンセルすることができる。
[0053] 15)の構成による光ピックアップ装置は、 12)又は 13)に記載の構成において、前 記液晶素子は、前記第 3光情報記録媒体の情報記録面に形成される集光スポットに ついて、発散光束が前記液晶素子によって位相差が与えられずに前記対物光学素 子に入射して集光スポットが形成された場合よりも、オーバーな球面収差を有するよ うな集光スポットが形成される位相差を与えることを特徴とする。
[0054] 15)に記載の構成によれば、保護層の厚みが tl <t3であることから、第 3光情報記 録媒体の情報記録面上で波長 λ 3の光束は、波長 λ 1の光束よりオーバーな球面収 差を生じるが、前記液晶素子で生じるアンダーな球面収差により、これをキャンセル することができる。
[0055] 16)に記載の構成は、 12)乃至 15)のいずれかに記載の構成において、前記液晶 素子は、光軸非回転対称な位相差を与えることが可能であって、前記第 1乃至第 3 光情報記録媒体の情報の記録及び Z又は再生を行う場合、前記光情報記録媒体の 情報記録面に形成される集光スポットについて、コマ収差の補正を行うことを特徴と する。
[0056] 一般的な光ピックアップ装置にお!、て、光情報記録媒体の情報記録面に対して行 う情報の再生 Z記録にあたっては、対物光学素子のトラッキング動作が必須となって いるが、それによりコマ収差の発生が不可避となる。この現象は、対物光学素子への 入射光束が有限発散光であるほど顕著になるという傾向がある。
[0057] これを解消するために、対物光学素子の正弦条件を調整する設計思想が知られて いるが、対応できる範囲には限界がある。特に、コマ収差の発生は、短波長になるほ ど顕著になる。そこで 16)に記載の構成によれば、光軸非対称な補正を行うことによ り、トラッキングコマが生じても、それを解消することにより、好適な集光スポットを形成 できる。
[0058] 17)に記載の構成は、 12)乃至 16)のいずれかに記載の構成において、前記液晶 素子は、光軸非回転対称な位相差を与えることが可能であって、前記第 1乃至第 3 光情報記録媒体の情報の記録及び Z又は再生を行う場合、前記光情報記録媒体の 情報記録面に形成される集光スポットについて、非点収差の補正を行うことを特徴と する。
[0059] 光学素子の成形に当たっては、かならずしも回転対称な素子が得られるとは限らず 、硝材の複屈折、製造時の微差により、非点収差が生じる場合がある。また、光源に もそのような非点収差が存するものがある。これに対し、光ピックアップ装置の組立時 に、光学素子を回転させて、非点収差を調整しながら取り付けるなどの工夫が行わ れているが、そのような組立方法によって対応できる範囲にも限界があり、また光学 素子の形状も、必ずしも回転対称ではない。
[0060] 17)に記載の構成によれば、前記液晶素子により光軸非対称な位相差を与えるこ とで補正を行うことにより、非点収差を解消でき、好適な集光スポットを形成できる。な お、この場合は、光ピックアップ装置の個体ごとのキャリブレーションを行って、補正 量を個々に決定する構成をとることも可能である。
[0061] 上記構成によれば、簡素な構成で適切な収差補正を行える光ピックアップ装置及 び光情報記録媒体記録 Z再生装置を提供することができる。
発明の効果
[0062] 本発明により、簡素な構成で適切な収差補正を行える光ピックアップ装置及び光情 報記録媒体の記録'再生装置を提供することができた。
図面の簡単な説明
[0063] [図 1]異なる光情報記録媒体 (光ディスクともいう）である HDと DVDと CDに対して適 切に情報の記録 ·再生装置を行える本実施の形態の光ピックアップ装置 PU 1の構成 を概略的に示す図である。
[図 2]異なる光情報記録媒体 (光ディスクとも 、う）である HDと DVDと CDに対して適 切に情報の記録'再生装置を行える本実施の形態の光ピックアップ装置 PU2の構成 を概略的に示す図である。
[図 3]異なる光情報記録媒体 (光ディスクとも 、う）である HDと DVDと CDに対して適 切に情報の記録'再生装置を行える本実施の形態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。
[図 4]異なる光情報記録媒体 (光ディスクとも 、う）である HDと DVDと CDに対して適 切に情報の記録'再生装置を行える本実施の形態の光ピックアップ装置 PU4の構成 を概略的に示す図である。
[図 5]異なる光情報記録媒体 (光ディスクとも 、う）である HDと DVDと CDに対して適 切に情報の記録'再生装置を行える本実施の形態の光ピックアップ装置 PU5の構成 を概略的に示す図である。
[図 6]光ピックアップ装置用光学系の設計方法の一例を示すフローチャートである。
[図 7]焦点距離 3. 1mmの対物光学素子の光源側にカップリングレンズを配置して、 光ピックアップ装置用光学系全体の倍率 Mtを 8とした場合の倍率 ml、m2をプロット した図である。
[図 8]焦点距離 1. 6mmの対物光学素子の光源側にカップリングレンズを配置して、 光ピックアップ装置用光学系全体の倍率 Mtを 8とした場合の倍率 ml、m2をプロット した図である。
[図 9]異なる光情報記録媒体 (光ディスクとも 、う）である HDと DVDと CDに対して適 切に情報の記録'再生装置を行える本実施の形態の光ピックアップ装置 PU6の構成 を概略的に示す図である。
[図 10]実施例 5の光学系及び対物光学素子を用いた場合の、 HDの縦球面収差図（ a)、 DVDの縦球面収差図（b)、 CDの縦球面収差図（c)である。
[図 11]実施例 6の光学系及び対物光学素子を用いた場合の、 HDの縦球面収差図（ a)、 DVDの縦球面収差図（b)、 CDの縦球面収差図（c)である。
[図 12]実施例 7の光学系及び対物光学素子を用いた場合の、 HDの縦球面収差図（ a)、 DVDの縦球面収差図（b)、 CDの縦球面収差図（c)である。
符号の説明
CUL カップリングレンズ
CUL1 第 1カップリングレンズ
CUL2 第 2カップリングレンズ
DPI 第 1ダイクロイツクプリズム
DP2 第 2ダイクロイツクプリズム
HL ホロレーザ
HM ハーフミラー
LD1 第 1の半導体レーザ
LD2 第 2の半導体レーザ
LD3 第 3の半導体レーザ
OBJ 対物光学素子
PBS 偏光ビームスプリッタ
PBS1 第 1偏光ビームスプリッタ
PBS2 第 2偏光ビームスプリッタ
PD 光検出器
PD1 第 1光検出器 PD2 第 2光検出器
PU1〜PU5 光ピックアップ装置
QWP λ Ζ4波長板
SEN センサーレンズ
STO 絞り
発明を実施するための最良の形態
[0065] 本発明の光ピックアップ装置は、厚み tlの保護層厚を有する第 1光情報記録媒体 及び厚み t2 (tl≤t2)の保護層厚を有する第 2光情報記録媒体の情報の記録又は 再生を行う光ピックアップ装置である。
[0066] 光ピックアップ装置は、少なくとも、第 1光源、第 2光源、出射角変換素子、対物光 学素子、分離手段及び光検出器を有する。
[0067] 第 1光源は、第 1光情報記録媒体の情報の記録及び Z又は再生に用いられ、波長 λ 1 (350< = 1 1 (nm) < =480)を有する第 1光束を出射する。
[0068] 第 2光源は、第 2光情報記録媒体の情報の記録及び Z又は再生に用いられ、波長
Χ 2 ( λ Κ λ 2)を有する第 2光束を出射する。
[0069] 出射角変換素子は、第 1光束と第 2光束が共に通過する共通光路中に固定的に配 置され、入射する第 1光束及び第 2光束の出射角を変換する、単玉のレンズである。 また、第 1及び第 2光束が通過する出射角変換素子の光学面が両面共に屈折面で 構成されている。また、出射角変換素子は、出射角変換素子に入射する第 1光束に ついて、収束光を出射し、出射角変換素子に入射する第 2光束について、収束光ま たは平行光 (特に好ましくは収束光）を出射するよう構成されて 、ることが好ま 、。 出射角変換素子は、所謂コリメーターレンズを含むカップリングレンズである。
[0070] 対物光学素子は、第 1光束及び第 2光束をそれぞれ第 1光情報記録媒体及び第 2 光情報記録媒体の情報記録面に集光する。なお、対物光学素子の光学面は、両面 とも屈折面であってもよいし、少なくとも 1つの光学面が回折構造などの光路差付与 構造 (例えば、光軸を中心とした輪帯状の段差構造など)を有していてもよい。好まし くは、対物光学素子の少なくとも 1つの光学面が回折構造などの光路差付与構造を 有することである。出射角変換素子で発生した第 1光束と第 2光束の色収差が、対物 光学素子によって補正される。
分離手段は、第 1光源及び第 2光源から出射した第 1光束及び第 2光束と、第 1光情 報記録媒体及び第 2光情報記録媒体の各情報記録面で反射した第 1光束及び第 2 光束とを分離させる。分離手段は、第 1光源及び第 2光源と、出射角変換素子との間 の光路中に設けられていることが好ましい。分離手段の例としては、ダイクロイツクブリ ズムなどが挙げられる。
[0071] 光検出器は、反射した第 1光束及び第 2光束を共に受光する共通の光検出器であ ることが好ましいが、第 1光束と第 2光束それぞれに対して受光する異なる 2つの光検 出器であってもよい。但し、異なる 2つの光検出器を用いる場合は、下記条件式 (6) を満たすことが必須となる。
[0072] 条件式（6)
0. 9 X 11≤12≤1. 1 X 11
上記条件式 (6)において、 11は前記第 1光源から前記出射角変換素子までの光学 的距離であり、 12は前記第 2光源から前記出射角変換素子までの光学的距離である
[0073] なお、より好ましくは、下記条件式 (6' )を満たすことである。
[0074] 条件式（6' )
0. 95 X 11≤12≤1. 05 X 11
tlは、 0. 0750mm以上、 0. 125mm以下である力 または 0. 5mm以上、 0. 7m m以下であることが好ましい。 t2は、 0. 5mm以上、 0. 7mm以下であるか、 1. Omm 以上、 1. 3mm以下であることが好ましい。なお、第 1光情報記録媒体としては、 BD や HDが好ましく用いられる。第 2光情報記録媒体としては、 DVDが好ましく用いられ るが、 CDであってもよい。特に好ましくは、第 1光情報記録媒体として HDを用い、第 2光情報記録媒体として DVDを用いる組み合わせが好ま 、。
[0075] なお、 λ 2は、第 2光情報記録媒体として DVDを用いる場合は、 640nm以上、 68 Onmであることが好ましいが、第 2光情報記録媒体として CDを用いる場合は、 730η m以上、 780nm以下であることが好ましい。
[0076] 本明細書中において、対物光学素子とは、光ピックアップ装置に光情報記録媒体 を装填した状態において、最も光情報記録媒体側の位置で、これと対向すべく配置 される集光作用を有するレンズを含む光学素子を指し、そのレンズと共に、ァクチュ エータによって少なくともその光軸方向に作動可能なレンズ群または単玉のレンズを 指すものとする。なお、対物光学素子の素材にはこだわらず、ガラスやプラスチックな ど種々の素材を用 、ることができる。また発散角変換素子につ 、て「固定的に配置」 とは、係る第 1光情報記録媒体及び第 2光情報記録媒体それぞれの記録又は再生 時もしくは第 1光情報記録媒体乃至第 3光情報記録媒体それぞれの記録又は再生 時において、光軸方向における波長え 1、 λ 2を出射する光源からの距離が変位し ない状態で配置されている事をいう。更に、「集光」とは、入射する光束を回折限界の 微少スポットにまで収束させる事をいう。また「第 1及び第 2光束を共に受光する光検 出器」もしくは「HDZDVD共用の光検出器」とは、少なくとも受光面がこれらの光束 に対して共通に用いられる受光面で構成されて 、る光検出器の事を 、う。
[0077] また、第 1光源からの第一光束は、収束光として対物光学素子に入射することが好 ましい。第 2光源からの第二光束は、平行光又は収束光として対物光学素子に入射 することが好ましぐ更に好ましくは収束光である。
[0078] また、下記条件式（1)を満たすように構成されて 、ることが好ま 、。
[0079] 条件式（1)
0≤M1 < 1 (ただし I ml I ≤0. 091)
条件式（1)において、 Mlは m2Zmlであり、 mlは前記第 1光情報記録媒体の情 報記録又は再生時における波長 λ 1に対する対物光学素子の光学倍率、 m2は前 記第 2光情報記録媒体の情報記録又は再生時における波長 λ 2に対する対物光学 素子の光学倍率である。なお、上記条件式にも内包されて表されている力 ml≠m 2であることが好ましい。さらに、 mlが 0より大きいことが好ましい。
[0080] 更に好ましくは、下記条件式（2)を満たすことである。
[0081] 条件式（2)
0. 5≤M1 < 1 (ただし I ml I ≤0. 06)
より好ましくは、下記条件式 (2' )を満たすことである。
[0082] 条件式（2' ) 0. 5≤M1 < 1 (ただし I ml I ≤0. 06)
また、条件式（1)を満たさない場合、条件式 (3)を満たすことが好ましい。
[0083] 条件式（3)
ml -O. 06≤1112 (ただし0≤1111、1112≤0)
また、条件式（3)において、 mlが 0より大きいことが更に好ましい。
[0084] 力！]えて、波長 λ 1の光束に対する前記対物光学素子の焦点距離 flが、 1. 6mm以 上、 4. Omm以下であることが好ましぐより好ましくは、焦点距離 flが、 1. 75mm以 上、 4. Omm以下である。
[0085] 次に、対物光学素子が、光路差付与構造を有している場合、当該光路差付与構造 の、光軸に平行な平均段差量 dは、下記条件式 (4)または (5)を満たすことが好まし い。なお、平段差量とは、光路差付与構造における全段差の段差量の平均値である
[0086] 条件式 (4)
3 X l l/ (nl - l)≤d≤2 X λ 2/ (η2- 1)
条件式 (5)
I X λ 2/ (η2- 1)≤ά≤2 Χ λ 1/ (η1 - 1)
さらに、光ピックアップ装置が、波長え 3 ( λ 2< λ 3)を有する第 3光束を出射する 第 3光源を有するようにしてもよい。その場合、出射した第 3光束を対物光学素子によ り厚み t3 (t2<t3)の保護層厚を有する第 3光情報記録媒体の情報記録面に集光さ せて当該情報記録媒体の情報の記録又は再生を行う。この場合、第 1光束、第 2光 束又は第 3光束のうち、少なくとも 2つの光束が、収束光として対物光学素子に入射 することが好ましい。また、この場合、第 1光情報記録媒体が HDZDVDであり、第 2 光情報記録媒体が DVDであり、第 3光情報記録媒体が CDであることが好ましい。し たがって、ぇ3が 730nm以上、 780nm以下であることが好ましい。なお、第 1光情報 記録媒体が HDであり、第 2光情報記録媒体が DVDである場合、第 1光束は対物光 学素子に収束光として入射することが好ましぐ第 2光束は対物光学素子に平行光 又は収束光として入射することが好ましぐ特に好ましくは収束光である。
[0087] 光ピックアップ装置が第 3光源を有する場合、光検出器は、第 1光情報記録媒体乃 至第 3光情報記録媒体の情報記録面から反射した第 1光束乃至第 3光束を全て受 光する共通の光検出器としても良いし、第 1光束や第 2光束を受光する光検出器とは 別の光検出器としても良い。
[0088] 更に、光ピックアップ装置が第 3光源を有する場合、第 1光情報記録媒体の情報記 録又は再生時における波長 λ 1に対する対物光学素子の光学倍率 mlは、 0. 01以 上であることが好ましい。
[0089] 本発明に係る光情報の記録'再生装置は、上述の光ピックアップ装置を有する光 ディスクドライブ装置を有する。
[0090] ここで、光情報の記録'再生装置に装備される光ディスクドライブ装置に関して説明 すると、光ディスクドライブ装置には、光ピックアップ装置等を収納している光情報記 録及び再生装置本体カゝら光ディスクを搭載した状態で保持可能なトレイのみが外部 に取り出される方式と、光ピックアップ装置等が収納されて 、る光ディスクドライブ装 置本体毎、外部に取り出される方式とがある。
[0091] 上述した各方式を用いる光情報の記録'再生装置には、概ね、次の構成部材が装 備されているがこれに限られるものではない。ハウジング等に収納された光ピックアツ プ装置、光ピックアップ装置をノヽウジングごと光ディスクの内周ある ヽは外周に向けて 移動させるシークモータ等の光ピックアップ装置の駆動源、光ピックアップ装置のハ ウジングを光ディスクの内周あるいは外周に向けてガイドするガイドレールなどを有し た光ピックアップ装置の移送手段及び、光ディスクの回転駆動を行うスピンドルモー タ等である。
[0092] 前者の方式には、これら各構成部材の他に、光ディスクを搭載した状態で保持可 能なトレイおよびトレィを摺動させるためのローデイング機構等が設けられ、後者の方 式にはトレイおよびローデイング機構がなく、各構成部材が外部に引き出し可能なシ ヤーシに相当するドロワ一に設けられていることが好ましい。
[0093] 以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
[0094] 図 1は、異なる光情報記録媒体 (光ディスクともいう）である HDと DVDと CDに対し て適切に情報の記録 ·再生を行える本実施の形態の光ピックアップ装置 PU 1の構成 を概略的に示す図である。力かる光ピックアップ装置 PU1は、光情報の記録 ·再生装 置に搭載できる。
[0095] 光ピックアップ装置 PU1は、 HDに対して情報の記録 ·再生を行う場合に発光され l =407nmの青紫色レーザ光束 (第 1光束)を射出する第 1半導体レーザ LD1、 DVDに対して情報の記録.再生を行う場合に発光され λ 2 = 655nmの赤色レーザ 光束 (第 2光束)を射出する第 2半導体レーザ LD2, CDに対して情報の記録 ·再生を 行う場合に発光され λ 3 = 785nmの赤外レーザ光束 (第 3光束)を射出する第 3半導 体レーザ LD3、 HDZDVDZCD共用の光検出器 PD、回折構造を形成されていな い屈折面のみ力 なる光学面を有するカップリングレンズ（出射角変換素子ともいう、 以下同じ) CUL、入射したレーザ光束を光ディスクの情報記録面上に集光させる機 能を有する対物光学素子 OBJ、第 1ダイクロイツクプリズム DPI、偏光ビームスプリツ タ（分離手段ともいう、以下同じ) PBS、ハーフミラー ΗΜ、 λ Ζ4波長板 QWP、光デ イスクの反射光束に対して非点収差を付加するためのセンサーレンズ SENとから構 成されている。対物光学素子 OBJの光学面には、波長 λ 1の光束が通過したときに 2 次回折光の光量が最も高くなり、波長え 2、 λ 3の光束が通過したときに 1次回折光 の光量が最も高くなる回折構造が形成されている。尚、 HD用の光源として、上述の 半導体レーザ LD1の他に青紫色 SHGレーザを使用することもできる。
[0096] 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 、第 1半導体レーザ (第 1光源ともいう、以下同じ) LD1を発光させる。第 1半導体レー ザ LD1から射出された発散光束は、第 1ダイクロイツクプリズム DPIを通過し、偏光ビ 一ムスプリッタ PBSを通過し、ハーフミラー HMを通過した後、カップリングレンズ CU Lにより収束角 0 1の有限収束光束に変換され、 λ Z4波長板 QWPを通過し、図示 しない絞り STOにより光束径が規制され、対物光学素子 OBJによって HDの保護層 を介して情報記録面上に形成されるスポットとなる。対物光学素子 OBJは、その周辺 に配置された 2軸ァクチユエータ（不図示）によってフォーカシングゃトラッキングを行
[0097] 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、再び対物光学素子 Ο BJ及び λ Ζ4波長板 QWPを透過した後、カップリングレンズ CUL、ハーフミラー HM を通過して、偏光ビームスプリッタ PBSで反射し、センサーレンズ SENにより非点収 差が付加され、光検出器 PDの受光面上に収束する。そして、光検出器 PDの出力信 号を用いて HDに記録された情報を読み取ることができる。
[0098] また、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、第 2半導体レーザ (第 2光源ともいう、以下同じ) LD2を発光させる。第 2半導 体レーザ LD2から射出された発散光束は、第 1ダイクロイツクプリズム DPIで反射さ れ、偏光ビームスプリッタ PBSを通過し、ハーフミラー HMを通過した後、カップリング レンズ CULにより収束角 0 2 ( 0 1≠ 0 2)の有限収束光束に変換され、 λ Ζ4波長 板 QWPを通過し、図示しない絞り STOにより光束径が規制され、対物光学素子 OBJ によって DVDの保護層を介して情報記録面上に形成されるスポットとなる。対物光 学素子 OBJは、その周辺に配置された 2軸ァクチユエータ（不図示）によってフォー力 シングゃトラッキングを行う。
[0099] 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、再び対物光学素子 OBJ及び λ Ζ4波長板 QWPを透過した後、カップリングレンズ CUL、ハーフミラー H Mを通過して、偏光ビームスプリッタ PBSで反射し、センサーレンズ SENにより非点 収差が付加され、光検出器 PDの受光面上に収束する。そして、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。
[0100] また、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 3半導体レーザ (第 3光源ともいう、以下同じ) LD3を発光させる。第 3半導体 レーザ LD3から射出された発散光束は、ハーフミラー HMで反射され、カップリング レンズ CULにより発散角 Θ 3の有限発散光束に変換され、 λ Ζ4波長板 QWPを通 過し、図示しない絞り STOにより光束径が規制され、対物光学素子 OBJによって CD の保護層を介して情報記録面上に形成されるスポットとなる。対物光学素子 OBJは、 その周辺に配置された 2軸ァクチユエータ（不図示）によってフォーカシングゃトラツキ ングを行う。
[0101] 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、再び対物光学素子 O BJ及び λ Ζ4波長板 QWPを透過した後、カップリングレンズ CUL、ハーフミラー HM を通過して、偏光ビームスプリッタ PBSで反射し、センサーレンズ SENにより非点収 差が付加され、光検出器 PDの受光面上に収束する。そして、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。
[0102] 図 2は、異なる光情報記録媒体 (光ディスクともいう）である HDと DVDと CDに対し て適切に情報の記録'再生を行える本実施の形態の光ピックアップ装置 PU2の構成 を概略的に示す図である。力かる光ピックアップ装置 PU2は、光情報の記録 ·再生装 置に搭載できる。
[0103] 光ピックアップ装置 PU2は、 HDに対して情報の記録 ·再生を行う場合に発光され l =407nmの青紫色レーザ光束 (第 1光束)を射出する第 1半導体レーザ LD1、 DVDに対して情報の記録.再生を行う場合に発光され λ 2 = 655nmの赤色レーザ 光束 (第 2光束)を射出する第 2半導体レーザ LD2、 CDに対して情報の記録 ·再生を 行う場合に発光され λ 3 = 785nmの赤外レーザ光束 (第 3光束)を射出する第 3半導 体レーザと光検出器とを一体で構成したホロレーザ HL、 HDZDVD共用の光検出 器 PD、回折構造を形成されていない屈折面のみ力もなる光学面を有する第 1カップ リングレンズ CUL1、 CD専用の第 2カップリングレンズ CUL2,入射したレーザ光束 を光ディスクの情報記録面上に集光させる機能を有する対物光学素子 OBJ、第 1ダ ィクロイツクプリズム DPI、偏光ビームスプリッタ PBS、第 2ダイクロイツクプリズム DP2 、 λ Ζ4波長板 QWP、光ディスクの反射光束に対して非点収差を付加するためのセ ンサーレンズ SENとから構成されている。対物光学素子 OBJの光学面には、波長え 1の光束が通過したときに 2次回折光の光量が最も高くなり、波長え 2、 λ 3の光束が 通過したときに 1次回折光の光量が最も高くなる回折構造が形成されている。尚、 Η D用の光源として、上述の半導体レーザ LD1の他に青紫色 SHGレーザを使用する ことちでさる。
[0104] 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 、第 1半導体レーザ LD1を発光させる。第 1半導体レーザ LD1から射出された発散 光束は、第 1ダイクロイツクプリズム DPIを通過し、偏光ビームスプリッタ PBSを通過し 、第 2ダイクロイツクプリズム DP2を通過した後、第 1カップリングレンズ CUL1により収 束角 0 1の有限収束光束に変換され、 λ Z4波長板 QWPを通過し、図示しない絞り STOにより光束径が規制され、対物光学素子 OBJによって HDの保護層を介して情 報記録面上に形成されるスポットとなる。対物光学素子 OBJは、その周辺に配置され た 2軸ァクチユエータ（不図示）によってフォーカシングゃトラッキングを行う。
[0105] 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、再び対物光学素子 O BJ及びえ /4波長板 QWPを透過した後、第 1カップリングレンズ CUL1、第 2ダイク口 イツクプリズム DP2を通過して、偏光ビームスプリッタ PBSで反射し、センサーレンズ SENにより非点収差が付加され、光検出器 PDの受光面上に収束する。そして、光 検出器 PDの出力信号を用いて HDに記録された情報を読み取ることができる。
[0106] 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、第 2半導体レーザ LD2を発光させる。第 2半導体レーザ LD2から射出され た発散光束は、第 1ダイクロイツクプリズム DPIで反射され、偏光ビームスプリッタ PB Sを通過し、第 2ダイクロイツクプリズム DP2を通過した後、第 1カップリングレンズ CU L1により収束角 0 2 ( 0 1≠ 0 2)の有限収束光束に変換され、ぇ74波長板<31\^?を 通過し、図示しない絞り STOにより光束径が規制され、対物光学素子 OBJによって D VDの保護層を介して情報記録面上に形成されるスポットとなる。対物光学素子 OBJ は、その周辺に配置された 2軸ァクチユエータ（不図示）によってフォーカシングゃトラ ッキングを行う。
[0107] 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、再び対物光学素子 OBJ及びえ /4波長板 QWPを透過した後、第 1カップリングレンズ CUL1、第 2ダイ クロイツクプリズム DP2を通過して、偏光ビームスプリッタ PBSで反射し、センサーレン ズ SENにより非点収差が付加され、光検出器 PDの受光面上に収束する。そして、 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。
[0108] 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、ホロレーザ HLの第 3半導体レーザを発光させる。第 3半導体レーザ力 射出さ れた発散光束は、第 2カップリングレンズ CUL2を通過し、第 2ダイクロイツクプリズム DP2で反射され、第 1カップリングレンズ CUL1により発散角 Θ 3の有限発散光束に 変換され、 λ Z4波長板 QWPを通過し、図示しない絞り STOにより光束径が規制さ れ、対物光学素子 OBJによって CDの保護層を介して情報記録面上に形成されるス ポットとなる。対物光学素子 OBJは、その周辺に配置された 2軸ァクチユエータ（不図 示）によってフォーカシングゃトラッキングを行う。 [0109] 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、再び対物光学素子 O BJ及び λ Ζ4波長板 QWPを透過した後、第 1カップリングレンズ CUL1を通過し、第 2ダイクロイツクプリズム DP2で反射されて、第 2カップリングレンズ CUL2を介してホ 口レーザ HLの光検出器の受光面上に収束する。そして、光検出器の出力信号を用 いて CDに記録された情報を読み取ることができる。
[0110] 図 3は、異なる光情報記録媒体 (光ディスクともいう）である HDと DVDと CDに対し て適切に情報の記録'再生を行える本実施の形態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。力かる光ピックアップ装置 PU3は、光情報の記録 ·再生装 置に搭載できる。
[0111] 光ピックアップ装置 PU3は、 HDに対して情報の記録 ·再生を行う場合に発光され l =407nmの青紫色レーザ光束 (第 1光束)を射出する第 1半導体レーザ LD1、 DVDに対して情報の記録.再生を行う場合に発光され λ 2 = 655nmの赤色レーザ 光束 (第 2光束)を射出する第 2半導体レーザ LD2、 CDに対して情報の記録 ·再生を 行う場合に発光され λ 3 = 785nmの赤外レーザ光束 (第 3光束)を射出する第 3半導 体レーザ LD3, HDZDVD共用の第 1光検出器 PD1、 CD専用の第 2光検出器 PD 2、回折構造を形成されて 、な 、屈折面のみ力もなる光学面を有するカップリングレ ンズ CUL、入射したレーザ光束を光ディスクの情報記録面上に集光させる機能を有 する対物光学素子 OBJ、第 1ダイクロイツクプリズム DPI、第 1偏光ビームスプリッタ P BS1、第 2ダイクロイツクプリズム DP2、第 2偏光ビームスプリッタ PBS2、 λ /4波長 板 QWP、光ディスクの反射光束に対して非点収差を付加するためのセンサーレンズ SENとから構成されている。対物光学素子 OBJの光学面には、波長 λ 1の光束が通 過したときに 2次回折光の光量が最も高くなり、波長え 2、 λ 3の光束が通過したとき に 1次回折光の光量が最も高くなる回折構造が形成されている。尚、 HD用の光源と して、上述の半導体レーザ LD1の他に青紫色 SHGレーザを使用することもできる。
[0112] 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 、第 1半導体レーザ LD1を発光させる。第 1半導体レーザ LD1から射出された発散 光束は、第 1ダイクロイツクプリズム DPIを通過し、第 1偏光ビームスプリッタ PBS1を 通過し、第 2ダイクロイツクプリズム DP2を通過した後、カップリングレンズ CULにより 収束角 0 1の有限収束光束に変換され、 λ Z4波長板 QWPを通過し、図示しない絞 り STOにより光束径が規制され、対物光学素子 OBJによって HDの保護層を介して 情報記録面上に形成されるスポットとなる。対物光学素子 OBJは、その周辺に配置さ れた 2軸ァクチユエータ（不図示）によってフォーカシングゃトラッキングを行う。
[0113] 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、再び対物光学素子 Ο BJ及び λ Ζ4波長板 QWPを透過した後、カップリングレンズ CUL、第 2ダイクロイツク プリズム DP2を通過して、第 1偏光ビームスプリッタ PBS1で反射し、センサーレンズ SENにより非点収差が付加され、第 1光検出器 PD1の受光面上に収束する。そして 、第 1光検出器 PD1の出力信号を用いて HDに記録された情報を読み取ることがで きる。
[0114] 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半導体レーザ LD2を発光させる。第 2半導体レーザ LD2から射出され た発散光束は、第 1ダイクロイツクプリズム DPIで反射され、第 1偏光ビームスプリッタ PBS1を通過し、第 2ダイクロイツクプリズム DP2を通過した後、カップリングレンズ CU Lにより収束角 0 2 ( 0 1≠ 0 2)の有限収束光束に変換され、 λ Ζ4波長板 QWPを 通過し、図示しない絞り STOにより光束径が規制され、対物光学素子 OBJによって D VDの保護層を介して情報記録面上に形成されるスポットとなる。対物光学素子 OBJ は、その周辺に配置された 2軸ァクチユエータ（不図示）によってフォーカシングゃトラ ッキングを行う。
[0115] 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、再び対物光学素子 OBJ及び λ Ζ4波長板 QWPを透過した後、カップリングレンズ CUL、第 2ダイクロイ ックプリズム DP2を通過して、第 1偏光ビームスプリッタ PBS1で反射し、センサーレン ズ SENにより非点収差が付加され、第 1光検出器 PD1の受光面上に収束する。そし て、第 1光検出器 PD 1の出力信号を用 、て DVDに記録された情報を読み取ること ができる。
[0116] 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半導体レーザ LD3を発光させる。第 3半導体レーザ LD3から射出された 発散光束は、第 2偏光ビームスプリッタ PBS2を通過し、第 2ダイクロイツクプリズム DP 2で反射され、カップリングレンズ CULにより発散角 Θ 3の有限発散光束に変換され 、 λ Z4波長板 QWPを通過し、図示しない絞り STOにより光束径が規制され、対物 光学素子 OBJによって CDの保護層を介して情報記録面上に形成されるスポットとな る。対物光学素子 OBJは、その周辺に配置された 2軸ァクチユエータ（不図示）によつ てフォーカシングゃトラッキングを行う。
[0117] 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、再び対物光学素子 O BJ及びえ /4波長板 QWPを透過した後、カップリングレンズ CULを通過し、第 2ダイ クロイツクプリズム DP2で反射され、更に第 2偏光ビームスプリッタ PBS2で反射され、 第 2光検出器 PD2の受光面上に収束する。そして、第 2光検出器 PD2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。
[0118] 図 4は、異なる光情報記録媒体 (光ディスクともいう）である HDと DVDと CDに対し て適切に情報の記録'再生を行える本実施の形態の光ピックアップ装置 PU4の構成 を概略的に示す図である。力かる光ピックアップ装置 PU4は、光情報の記録'再生装 置に搭載できる。
[0119] 光ピックアップ装置 PU4は、 HDに対して情報の記録 ·再生を行う場合に発光され l =407nmの青紫色レーザ光束 (第 1光束)を射出する第 1半導体レーザ LD1、 DVDに対して情報の記録.再生を行う場合に発光され λ 2 = 655nmの赤色レーザ 光束 (第 2光束)を射出する第 2半導体レーザ LD2、 CDに対して情報の記録 ·再生を 行う場合に発光され λ 3 = 785nmの赤外レーザ光束 (第 3光束)を射出する第 3半導 体レーザと光検出器とを一体で構成したホロレーザ HL、 HDZDVD共用の光検出 器 PD、回折構造を形成されて ヽな 、屈折面のみ力 なる光学面を有する HDZDV D共用の第 1カップリングレンズ CUL1、 CD専用の第 2カップリングレンズ CUL2,入 射したレーザ光束を光ディスクの情報記録面上に集光させる機能を有する対物光学 素子 OBJ、第 1ダイクロイツクプリズム DPI、偏光ビームスプリッタ PBS、第 2ダイクロイ ックプリズム DP2、 λ Ζ4波長板 QWP、光ディスクの反射光束に対して非点収差を 付加するためのセンサーレンズ SENと力 構成されて 、る。対物光学素子 OBJの光 学面には、波長 λ 1の光束が通過したときに 2次回折光の光量が最も高くなり、波長 1 2, λ 3の光束が通過したときに 1次回折光の光量が最も高くなる回折構造が形成 されている。尚、 HD用の光源として、上述の半導体レーザ LD1の他に青紫色 SHG レーザを使用することもできる。
[0120] 光ピックアップ装置 PU4において、 HDに対して情報の記録 ·再生を行う場合には 、第 1半導体レーザ LD1を発光させる。第 1半導体レーザ LD1から射出された発散 光束は、第 1ダイクロイツクプリズム DPIを通過し、偏光ビームスプリッタ PBSを通過し 、第 1カップリングレンズ CUL1により収束角 θ 1の有限収束光束に変換され、第 2ダ ィクロイツクプリズム DP2を通過し、 λ Z4波長板 QWPを通過し、図示しない絞り ST Οにより光束径が規制され、対物光学素子 OBJによって HDの保護層を介して情報 記録面上に形成されるスポットとなる。対物光学素子 OBJは、その周辺に配置された 2軸ァクチユエータ（不図示）によってフォーカシングゃトラッキングを行う。
[0121] 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、再び対物光学素子 Ο BJ及び λ Ζ4波長板 QWPを透過した後、第 2ダイクロイツクプリズム DP2、第 1カップ リングレンズ CUL1を通過して、偏光ビームスプリッタ PBSで反射し、センサーレンズ SENにより非点収差が付加され、光検出器 PDの受光面上に収束する。そして、光 検出器 PDの出力信号を用いて HDに記録された情報を読み取ることができる。
[0122] また、光ピックアップ装置 PU4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半導体レーザ LD2を発光させる。第 2半導体レーザ LD2から射出され た発散光束は、第 1ダイクロイツクプリズム DPIで反射され、偏光ビームスプリッタ PB Sを通過し、第 1カップリングレンズ CUL1により収束角 0 2 ( 0 1≠ 0 2)の有限収束 光束に変換され、第 2ダイクロイツクプリズム DP2を通過し、 λ Ζ4波長板 QWPを通 過し、図示しない絞り STOにより光束径が規制され、対物光学素子 OBJによって DV Dの保護層を介して情報記録面上に形成されるスポットとなる。対物光学素子 OBJは 、その周辺に配置された 2軸ァクチユエータ（不図示）によってフォーカシングゃトラッ キングを行う。
[0123] 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、再び対物光学素子 OBJ及び λ Ζ4波長板 QWPを透過した後、第 2ダイクロイツクプリズム DP2、第 1カツ プリングレンズ CUL1を通過して、偏光ビームスプリッタ PBSで反射し、センサーレン ズ SENにより非点収差が付加され、光検出器 PDの受光面上に収束する。そして、 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。
[0124] また、光ピックアップ装置 PU4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 3半導体レーザを発光させる。第 3半導体レーザ力 射出さ れた発散光束は、第 2カップリングレンズ CUL2により発散角 Θ 3の有限発散光束に 変換され、第 2ダイクロイツクプリズム DP2で反射され、 λ Ζ4波長板 QWPを通過し、 図示しない絞り STOにより光束径が規制され、発散光束の状態で対物光学素子 ΟΒ Jに入射し、そこ力 CDの保護層を介して情報記録面上に形成されるスポットとなる。 対物光学素子 OBJは、その周辺に配置された 2軸ァクチユエータ（不図示）によって フォーカシングゃトラッキングを行う。
[0125] 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、再び対物光学素子 O BJ及び λ Z4波長板 QWPを透過した後、第 2ダイクロイツクプリズム DP2で反射され て、第 2カップリングレンズ CUL2を介してホロレーザ HLの光検出器の受光面上に 収束する。そして、光検出器の出力信号を用いて CDに記録された情報を読み取るこ とがでさる。
[0126] 図 5は、異なる光情報記録媒体 (光ディスクともいう）である HDと DVDと CDに対し て適切に情報の記録'再生を行える本実施の形態の光ピックアップ装置 PU5の構成 を概略的に示す図である。力かる光ピックアップ装置 PU5は、光情報の記録'再生装 置に搭載できる。
[0127] 光ピックアップ装置 PU5は、 HDに対して情報の記録 ·再生を行う場合に発光され l =407nmの青紫色レーザ光束 (第 1光束)を射出する第 1半導体レーザ LD1、 DVDに対して情報の記録.再生を行う場合に発光され λ 2 = 655nmの赤色レーザ 光束 (第 2光束)を射出する第 2半導体レーザ LD2, CDに対して情報の記録 ·再生を 行う場合に発光され λ 3 = 785nmの赤外レーザ光束 (第 3光束)を射出する第 3半導 体レーザ LD3, HDZCD共用の第 1光検出器 PD1、 DVD専用の第 2光検出器 PD 2、回折構造を形成されて 、な 、屈折面のみ力もなる光学面を有するカップリングレ ンズ CUL、入射したレーザ光束を光ディスクの情報記録面上に集光させる機能を有 する対物光学素子 OBJ、第 1ダイクロイツクプリズム DPI、第 1偏光ビームスプリッタ P BS1、第 2ダイクロイツクプリズム DP2、第 2偏光ビームスプリッタ PBS2、 λ /4波長 板 QWP、光ディスクの反射光束に対して非点収差を付加するためのセンサーレンズ SENとから構成されている。対物光学素子 OBJの光学面には、波長 λ 1の光束が通 過したときに 2次回折光の光量が最も高くなり、波長え 2、 λ 3の光束が通過したとき に 1次回折光の光量が最も高くなる回折構造が形成されている。尚、 HD用の光源と して、上述の半導体レーザ LD1の他に青紫色 SHGレーザを使用することもできる。
[0128] 光ピックアップ装置 PU5において、 HDに対して情報の記録 ·再生を行う場合には 、第 1半導体レーザ LD1を発光させる。第 1半導体レーザ LD1から射出された発散 光束は、第 1ダイクロイツクプリズム DPIを通過し、第 1偏光ビームスプリッタ PBS1を 通過した後、カップリングレンズ CULにより収束角 θ 1の有限収束光束に変換され、 第 2ダイクロイツクプリズム DP2を通過し、 λ Z4波長板 QWPを通過し、図示しない絞 り STOにより光束径が規制され、対物光学素子 OBJによって HDの保護層を介して 情報記録面上に形成されるスポットとなる。対物光学素子 OBJは、その周辺に配置さ れた 2軸ァクチユエータ（不図示）によってフォーカシングゃトラッキングを行う。
[0129] 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、再び対物光学素子 Ο BJ及び λ Ζ4波長板 QWPを透過した後、第 2ダイクロイツクプリズム DP2、カップリン グレンズ CULを通過して、第 1偏光ビームスプリッタ PBS1で反射し、センサーレンズ SENにより非点収差が付加され、第 1光検出器 PD1の受光面上に収束する。そして 、第 1光検出器 PD1の出力信号を用いて HDに記録された情報を読み取ることがで きる。
[0130] また、光ピックアップ装置 PU5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半導体レーザ LD2を発光させる。第 2半導体レーザ LD2から射出され た発散光束は、第 2偏光ビームスプリッタ PBS2を通過し、第 2ダイクロイツクプリズム DP2で反射され、 λ Z4波長板 QWPを通過し、図示しない絞り STOにより光束径が 規制され、対物光学素子 OBJによって DVDの保護層を介して情報記録面上に形成 されるスポットとなる。対物光学素子 OBJは、その周辺に配置された 2軸ァクチユエ一 タ（不図示）によってフォーカシングゃトラッキングを行う。
[0131] 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、再び対物光学素子 OBJ及び λ Ζ4波長板 QWPを透過した後、第 2ダイクロイツクプリズム DP2で反射さ れ、更に第 2偏光ビームスプリッタ PBS2で反射され、第 2光検出器 PD2の受光面上 に収束する。そして、第 2光検出器 PD2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。
[0132] また、光ピックアップ装置 PU5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半導体レーザ LD3を発光させる。第 3半導体レーザ LD3から射出された 発散光束は、第 1ダイクロイツクプリズム DPIで反射され、第 1偏光ビームスプリッタ P BS1を通過した後、カップリングレンズ CULにより収束角 0 3 ( 0 1≠ 0 3)の有限収 束光束に変換され、第 2ダイクロイツクプリズム DP2を通過し、 λ Ζ4波長板 QWPを 通過し、図示しない絞り STOにより光束径が規制され、対物光学素子 OBJによって C Dの保護層を介して情報記録面上に形成されるスポットとなる。対物光学素子 OBJは 、その周辺に配置された 2軸ァクチユエータ（不図示）によってフォーカシングゃトラッ キングを行う。
[0133] 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、再び対物光学素子 Ο BJ及び λ Ζ4波長板 QWPを透過した後、第 2ダイクロイツクプリズム DP2、カップリン グレンズ CULを通過して、第 1偏光ビームスプリッタ PBS1で反射し、センサーレンズ SENにより非点収差が付加され、第 1光検出器 PD1の受光面上に収束する。そして 、第 1光検出器 PD1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。
[0134] 図 9は、異なる光情報記録媒体 (光ディスクともいう）である HDと DVDと CDに対し て適切に情報の記録'再生を行える本実施の形態の光ピックアップ装置 PU6の構成 を概略的に示す図である。力かる光ピックアップ装置 PU6は、光情報の記録'再生装 置に搭載できる。
[0135] 光ピックアップ装置 PU6は、 HDに対して情報の記録 ·再生を行う場合に発光され l =406nmの青紫色レーザ光束 (第 1光束)を射出する第 1半導体レーザ LD1、 DVDに対して情報の記録.再生を行う場合に発光され λ 2 = 655nmの赤色レーザ 光束 (第 2光束)を射出する第 2半導体レーザ LD2及び CDに対して情報の記録 *再 生を行う場合に発光され λ 3 = 785nmの赤外レーザ光束 (第 3光束)を射出する第 3 半導体レーザ LD3を備えた 2レーザ 1パッケージ 2L1P, HDZDVDZCD共用の光 検出器 PD、回折構造を形成されていない屈折面のみ力 なる光学面を有するカツ プリングレンズ（出射角変換素子ともいう、以下同じ) CUL、入射したレーザ光束を光 ディスクの情報記録面上に集光させる機能を有する対物光学素子 OBJ、偏光ビーム スプリッタ (分離手段ともいう、以下同じ) PBS、ハーフミラー ΗΜ、 λ Ζ4波長板 QWP 、光ディスクの反射光束に対して非点収差を付加するためのシリンドリカルレンズ CY 及びセンサーレンズ SENと、液晶素子 LCD、光源から出射した光束を記録 ·再生用 のメインビームとトラッキングエラー信号検出用のサブビームに分離するための光学 手段である回折格子 Gとから構成されている。対物光学素子 OBJの光学面には、波 長 λ 1の光束が通過したときに 3次回折光の光量が最も高くなり、波長え 2、 λ 3の光 束が通過したときに 2次回折光の光量が最も高くなる回折構造が形成されている。尚 、 HD用の光源として、上述の半導体レーザ LD1の他に青紫色 SHGレーザを使用 することちでさる。
[0136] 光ピックアップ装置 PU6において、 HDに対して情報の記録 ·再生を行う場合には 、第 1半導体レーザ LD1を発光させる。第 1半導体レーザ LD1から射出された発散 光束は、実線で示すようにハーフミラー ΗΜを通過し、カップリングレンズ CULにより 収束角 θ 1の有限収束光束又は無限平行光束に変換され、液晶素子 LCDを通過し て所定の位相状態 (位相状態を変換しな ヽ場合を含む)を与えられ、 λ Ζ4波長板 Q WPを通過し、絞り STOにより光束径が規制され、対物光学素子 OBJによって HDの 保護層を介して情報記録面上に形成されるスポットとなる。対物光学素子 OBJは、そ の周辺に配置された 2軸ァクチユエータ（不図示）によってフォーカシングゃトラツキン グを行う。
[0137] 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、再び対物光学素子 Ο BJ、 λ Ζ4波長板 QWP及び液晶素子 LCDを透過した後、カップリングレンズ CULを 通過して、ハーフミラー HMで反射され、また偏光ビームスプリッタ PBSで反射され、 シリンドリカルレンズ CYとセンサーレンズ SENを通過することで非点収差が付加され 、光検出器 PDの受光面上に収束する。そして、光検出器 PDの出力信号を用いて H Dに記録された情報を読み取ることができる。
[0138] また、光ピックアップ装置 PU6において、 DVDに対して情報の記録 ·再生を行う場 合には、 2レーザ 1パッケージ 2L1Pの第 2半導体レーザ LD2を発光させる。第 2半導 体レーザ LD2から射出された発散光束は、一点鎖線で示すように、回折格子 Gを通 過した後、偏光ビームスプリッタ PBSを通過し、ハーフミラー HMで反射され、カツプリ ングレンズ CULにより収束角 0 2 ( 0 1≠ 0 2)の有限発散光束又は無限平行光束に 変換され、液晶素子 LCDを通過して所定の位相状態を与えられ、 λ Ζ4波長板 QW Ρを通過し、絞り STOにより光束径が規制され、対物光学素子 OBJによって DVDの 保護層を介して情報記録面上に形成されるスポットとなる。対物光学素子 OBJは、そ の周辺に配置された 2軸ァクチユエータ（不図示）によってフォーカシングゃトラツキン グを行う。
[0139] 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、再び対物光学素子 OBJ、 λ Ζ4波長板 QWP及び液晶素子 LCDを透過した後、カップリングレンズ CUL を通過して、ハーフミラー HMで反射され、また偏光ビームスプリッタ PBSで反射され 、シリンドリカルレンズ CYとセンサーレンズ SENを通過することで非点収差が付加さ れ、光検出器 PDの受光面上に収束する。そして、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。
[0140] また、光ピックアップ装置 PU6において、 CDに対して情報の記録 ·再生を行う場合 には、 2レーザ 1パッケージ 2L1Pの第 3半導体レーザ LD3を発光させる。第 3半導体 レーザ LD3から射出された発散光束は、点線で示すように、回折格子 Gを通過した 後、偏光ビームスプリッタ PBSを通過し、ハーフミラー HMで反射され、カップリングレ ンズ CULにより収束角 Θ 3の有限収束光束、有限発散光束又は無限平行光束に変 換され、液晶素子 LCDを通過して所定の位相状態を与えられ、 λ Ζ4波長板 QWP を通過し、図示しない絞り STOにより光束径が規制され、対物光学素子 OBJによって CDの保護層を介して情報記録面上に形成されるスポットとなる。対物光学素子 OBJ は、その周辺に配置された 2軸ァクチユエータ（不図示）によってフォーカシングゃトラ ッキングを行う。
[0141] 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、再び対物光学素子 O BJ、 λ Ζ4波長板 QWP及び液晶素子 LCDを透過した後、カップリングレンズ CULを 通過して、ハーフミラー HMで反射され、また偏光ビームスプリッタ PBSで反射され、 シリンドリカルレンズ CYとセンサーレンズ SENを通過することで非点収差が付加され 、光検出器 PDの受光面上に収束する。そして、光検出器 PDの出力信号を用いて C Dに記録された情報を読み取ることができる。
[0142] なお、液晶素子 LCDは、 HDの情報記録面が複数層ある場合、ある情報記録面の 集光スポットと、別の情報記録面の集光スポットとの間で生じる球面収差を補正して、 複数層への情報の記録及び Z又は再生を行うために用いることもできる。又、液晶素 子 LCDは、通過する光束に対して光軸非回転対称な位相差を与えることで、コマ収 差の補正や非点収差の補正も行える。
[0143] 次に、本実施の形態にかかる光ピックアップ装置用光学系（ここではカップリングレ ンズと対物光学素子)の設計方法について説明する。図 6は、図 1〜5に示す光ピック アップ装置用光学系の設計方法の一例を示すフローチャートである。図 7は、焦点距 離 3. 1mmの対物光学素子の光源側にカップリングレンズを配置して、光ピックアツ プ装置用光学系全体の倍率 Mtを 8とした場合の倍率 ml、m2をプロットした図であ る。図 8は、焦点距離 1. 6mmの対物光学素子の光源側にカップリングレンズを配置 して、光ピックアップ装置用光学系全体の倍率 Mtを 8とした場合の倍率 ml、 m2をプ ロットした図である。
[0144] 図 6において、ステップ S101で、 HD (または DVD)使用時の対物光学素子の倍 率 mlを設定する。続くステップ S102で、光ピックアップ装置用光学系全体における 光学系の倍率 Mtを設定する。 Mtは光ピックアップ装置の仕様に基づ 、て決められ る。更にステップ S103で、設定された倍率 ml及び Mtをもとに、屈折面のみから光 学面を構成可能なカップリングレンズの倍率 Menを決定する。続くステップ S104で、 倍率 Mt及び Menに基づ!/、て、 DVD (又は HD)使用時の対物光学素子の倍率 m2 を決定する。
[0145] ステップ S 105では、倍率 ml、 m2、 Mt及び Menに基づいて、光ピックアップ装置 用光学系に関する以下の (ィ）〜（二）の 4つの特性のうち、少なくとも 1つの特性を検 証して、あら力じめ定めた基準を満たしているかどうかを判断する。
(ィ)環境温度が所定温度上昇した際の波面収差変化量
(口）対物光学素子が所定距離トラッキングした際のコマ収差の発生量 (ハ)対物光学素子と HDとの作動距離
(二)使用する光束の波長が所定量変動した際の波面収差変化量
ここで、一例として、（ィ)環境温度が 30°C上昇した際の波面収差変化量 (温度特性 という）について検証する。図 7において点線で示すグラフは、 f= 3. 1とし、対物レン ズの回折効率が最も高くなる回折次数力 405nmの光束に対しては 2次、 650nm に対しては 1次、 780nmに対しては 1次である場合に、環境温度が 30°C上昇したと きに、波面収差劣化が 0. 015 rmsとなる場合の倍率 ml、 m2の組み合わせを示し ている。環境温度が 30°C上昇した際の波面収差劣化は 0. 040 rms以下であるこ とが好ましいため、 mlと m2は、点線グラフよりも下方の範囲を選択することが好まし いといえる。次に、実線で示すグラフは、光ピックアップ装置用光学系全体の倍率 Mt =8を満たすための mlと m2の設計値を示している。ここでカップリングレンズに回折 構造を設けることなぐまた光軸方向に変位させることなぐ光ピックアップ装置用光 学系全体の倍率 Mtを 8とするためには、実線と点線の交点である倍率 (即ち、 ml = 0. 058、m2 = 0. 054)及び実線が点線よりも下方に位置する範囲の倍率とすれば 良いことが分かる。次に、図 8において点線で示すグラフは、 f= l. 6とし、対物レンズ の回折効率が最も高くなる回折次数力 405nmの光束に対しては 2次、 650nmに 対しては 1次、 780nmに対しては 1次である場合に、環境温度が 30°C上昇したとき に、波面収差劣化が 0. 015 rmsとなる場合の倍率 ml、 m2の組み合わせを示して いる。環境温度が 30°C上昇した際の波面収差劣化は 0. 015 rms以下であること が好ましいため、 mlと m2は、点線グラフよりも下方の範囲を選択することが好ましい といえる。次に、実線で示すグラフは、光ピックアップ装置用光学系全体の倍率 Mt= 8を満たすための mlと m2の設計値を示して!/、る。ここでカップリングレンズに回折構 造を設けることなぐまた光軸方向に変位させることなぐ光ピックアップ装置用光学 系全体の倍率 Mtを 8とするためには、実線と点線の交点である倍率 (即ち、 ml = 0. 055、 m2 = 0. 050)及び実線が点線よりも下方に位置する範囲の倍率とすれば良 いことが分かる。
このようにして、（口）〜（二）の条件について同様に検証し、全ての条件を満足しな ければ、図 6のステップ S 101に戻って、倍率 mlを設定しなおして、ステップ S102〜 S104を繰り返す。一方、全ての条件を満足すれば、光ピックアップ装置用光学系の 設計が終了する。
[0147] 本実施の形態の設計方法によれば、異なる光ディスクに対して互換可能に情報の 記録又は再生を行える光ピックアップ装置に用いることができ、カップリングレンズに 回折構造を設けることなぐまた光軸方向に変位させることのない光ピックアップ装置 用光学系を設計できるので、回折構造を設けたカップリングレンズを用いる場合に比 ベると、光の利用効率を高めることができる。又、カップリングレンズが屈折面のみで あるので、金型の製造が容易になり、成形時間が短縮化され、短時間で大量生産が 可能となる。一方、光軸方向に変位させるカップリングレンズを用いる場合に比べると 、可動部分を有しな 、ために構成の簡素化 ·低コストィ匕を図ることができる。
実施例
[0148] 以下、本実施の形態に好適な実施例について説明する。ここで、実施例 1〜4は、 図 1〜3に示すピックアップ装置であればどれに対しても用いることができるものであり 、実施例 5〜7は、図 9に示す光ピックアップ装置に用いることができるものである。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、 2.5X10一3) を、 E (例えば、 2.5E— 3)を用いて表すものとする。
[0149] 対物光学系の光学面は、それぞれ下記数 1式に、表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 、る。
[0150] [数 1]
z = (y 2/R) / [1 +V" { 1 - (K+ 1 ) (y/R) ] + A 4 y 4 + A 8 y.s + A 8 y 3
+ A,0y10+A,2y12 + A14y" + AiSy " + A,eyl a + A20y20
但し、
z：非球面形状 （非球面の面]!点に接する平面から光軸に沿った方向の距離）
y ：光軸からの距離
R ：曲率半径
： コ一ニック係数
A4, A6, AB, A , 0, A, 2, A, 4, A, s, A,8, A 20：非球面係数
[0151] また、回折構造 (位相構造）により各波長の光束に対して与えられる光路差は、下 記数 2式の光路差関数に、表に示す係数を代入した数式で規定される。
[0152] [数 2] Φ = £1 o r Χλ/λΒΧ (B2yz+B4y4+Bsy6+B8y8+B10y! 0)
但し
Φ 光路差関数
λ ：回折構造に入射する光束の波長
λ Β： ブレーズ化波長
d o r :光ディスクに対する記録/再生に使用する回折光の回折次数
V ：光軸からめ鉅離
B2, B4. Bs, B8, B10：光路差関数係数
[0153] 実施例 1
実施例 1のレンズデータを表 1に示す。実施例 1は、波長 λ 1の光束に対して焦点 距離 3. 1mmの対物光学素子を用いて、光学系全体の倍率 Mt= 9倍になるように 設計したものである。波長 λ 1とえ 2の光束に対して光検出器は同一のものを使用可 能な配置となっている。このとき ml (対物光学素子の倍率）は 0.09であり、温度変化 の際の球面収差劣化は十分許容できる。 M1 = 0.965である。
[0154] [表 1]
実施例 1レンズデータ
(対物レンズ）
焦点距離 £ I = 3.1DID f 2 = 3.25ωιο £ 3 = 3.22匪 像面側開口数 Ml： 0.65 ΝΑ2： 0.65 NA3： 0.5
2面回折次数 dor： 2 dor： 1 dor： 1
倍率 ml： 1/11. 1 n2： 1/11.5 m3： -1/32.25
Figure imgf000042_0001
*diは、 i面から i + 1面までの を表す。
非球面データ
第 4面 非球面係数
κ -2.2565E— 01
A4 5.6940E-05
第 6面
非球面係数
K -4.9900E一 01
A 4 7. .6863E -04
A 6 1 .1909E一 03
A 8 一 1. .5102E一 04
A 10 -5. .2977E一 05
A 12 2. .7411E一 05
A 14一 4, .5971E -06
光路差関数
B 2 -1.6504E+01
B 4 -1.2420E+00
B 6 6.5208E-01
B 8 -2.7560E— 01
B10 3.5696E-02
第 7面
非球面係数
-3.7982E+01
A 4 7.5708E— 03
A 6 2.0341E-03
A 8 -2.4208E-03
A 10 6.6711E-04
A 12 -8-3600E— 05
A 14 3.8500E-06 実施例 2
実施例 2のレンズデータを表 2に示す。実施例 2は、波長 λ 1の光束に対して焦点 距離 3.1mmの対物光学素子を用いて、光学系全体の倍率 Mt= 8倍になるように 設計したものである。波長 λ 1と； L 2の光束に対して光検出器は同一のものを使用可 能な配置となっている。このとき ml (対物光学素子の倍率）は 0. 03であり、波長変化 の際の球面収差劣化は十分許容できるが、温度変化時の球面収差劣化が 0. 051 rmsである。倍率 mlが 0. 01より小さくなると、温度変化時の球面収差劣化がさら に悪ィ匕し、光ピックアップ全体での波面収差劣化を 0. 07 rmsに抑えることが困難 になってくるので、 ml≥0. 01とするのが好ましレ、。 M1 = 0. 863である。
[¾2] 実施例 2レンズデータ
(対物レンズ）
焦点距離 f]=3.lrnrn f2-3.27mm =3— 23
像面側開口数 NA1 :0.65 NA2;0.65 NA3:0.5
2面回折次数 dor:2 dor:1 dor : i
倍率 m1 i/33.3 m2:l /38.$ m3:-1/29.1
Figure imgf000043_0001
*diは、第 i面から第 i+1面までの変位を表す。
非球面データ
第 4面 非球面係数
κ -9.7054E-01
A4 -6.1 7BE-06
第 6面
非球面係数
K -5.1678E-01
A4 1.6034E-04
AG 1.2S65E-03
AS -1.8443E-04
A10 -4.6Z7ZE
A12 2.0366E-05
A14 -2.8021 E-06
光路差関数
B2 "T.8B38E+01
B4 -1.3220E+0O
B6 7.9896E-01
B8 -2.8058E-D1
B10 3.3125E-02
第 7面
非球面係数
κ -5.0326£+01
A4 7.98S6E-03
A6 3.7823E-04
A8 -1 ,23956-03
A1 D 3.5209E-04
A12 -4.7328 -05
A14 2.5668Ε-06 実施例 3 実施例 3のレンズデータを表 3に示す。実施例 3は、波長 λ 1の光束に対して焦点 距離 1. 6mmの対物光学素子を用いて、光学系全体の倍率 Mt= 8倍になるように 設計したものである。波長 λ 1とえ 2の光束に対して光検出器は同一のものを使用可 能な配置となっている。このとき ml (対物光学素子の倍率）は 0. 05であり、波長 λ 1 の光で記録及び又は再生を行なう場合のワーキングディスタンスが 0. 5 lmmである 。倍率 mlが 0. 08を超える場合には、波長 λ 1の光束使用時のワーキングディスタン スが 0. 4mmよりも短くなり、光ディスクと対物光学素子が干渉する恐れがあるので、 ml≤0. 08とするの力 子まし!/ヽ。 Ml =0. 901である。
[表 3]
実施例 3レンズデータ
(対物レンズ）
焦点距離 f,= 1.60mm f,=1.67mm f3=l .66mm
像面側開口数 NA1 :0.65 NA≥:0.65 NA3t0.5
2面回折次数 dor :2 dor:i dor：1
倍率 ml :1/20 m2:t Z22.2 m3:-t/22.1
Figure imgf000045_0001
*diは、第面から第 ί+1面までの変位を表'
非球面データ
非球面係数
Κ -1.2974Ε+00
Α4 5.9799Ε-05
非球面係数
κ -3.7428Ε-01
Α4 S.6466E-03
Α6 -1.Ο999Ε-02
Α8 9.37+2Ε-03
Α1Ό -2.5528Ε-02
ΑΤ 2 2.8464Ε-02
ΑΤ4 -1-87Ο0Ε-Ο2
光路差関数
Β2 -2.6913E+01
Β4 "3.9D64E+00
Β6 5.0262Ε+Ο0
Β8 -1.0694E+Ot
Β 10 5.13OBE+O0 非球面係数
Κ -1.A02OE+O2
Α4 -1.2B66E-02
Α6 1.0603E-0I
Α8 -).8127E-01
Α10 3.0724E-02
Α12 9.7512E-02
Α14 -5.3372E-02 実施例 4
実施例 4のレンズデータを表 4に示す。実施例 4は、波長え 1の光束に対して焦点 距離 1. 75mmの対物光学素子を用いて、光学系全体の倍率 Mt = 8倍になるように 設計したものである。波長 λ 1とえ 2の光束に対して光検出器は同一のものを使用可 能な配置となっている。このとき ml (対物光学素子の倍率）は 0. 08であり、波長え 3 の光束で記録及び又は再生を行なう場合のワーキングディスタンスが 0. 42mmであ る。倍率 mlが 0. 08を超える場合には、波長え 3の光束使用時のワーキングディスタ ンスが 0. 4mmよりも短くなり、光ディスクと対物光学素子が干渉するおそれがあるの で、 ml≤0. 08とするの力好まし!/ヽ。なお、 M1 = 0. 926である
[0160] [表 4] 実施例 4レンズデータ
(対物レンズ)
焦点距離 f = i.75mm f5-1.B3mm f3=1.82mm
NA1 :0.55 A2:0.65 NA3:0.5
2面回折次数 dor：2 dor :i dor : t
倍率 m1:1/12.5 m2:l/13.5 m3: - 1 /32.6
Figure imgf000046_0001
*diは、 ί面 ら ί·Η面 での変位 。
球 丁一タ
第 4面 非球面係数
κ -1.4397E+00
A4 1.4619E-04
第 6面
非球面倮数
κ -4 600E-01
A4 6.3685E-04
A6 5.3607E-03
A8 9.3304E-03
A10 -2.8906E-02
A12 2.9314E-02
A14 -1.2821E-02
光路差関数
B2 -1.6Z76E+01
B4 -4.3912E+00
B6 5.431 1 E+00
B8 -6.6164E+00
B10 2.2933E+00
第 7面
非球面係数
κ -4.1 D13E+00
A4 Β.Ϊ275Ε-02
A6 -3.9648E-02
A8 7.T530E-03
A10 -6.3145E-02
A12 7.B417E-02
AH -2.8Q99E-02
[0161] 表 5に、実施例 1〜4における請求の範囲で用いた数値を示す。表 5において、（ィ) は、環境温度が基準温度 (例えば、 25°C)から 30°C上昇したときの波面収差変化量 であり、（口）は、対物光学素子が光軸から 0. 025mmトラッキングしたときのコマ収差 及び非点収差の発生量であり、（ハ）は、対物光学素子と HDとの作動距離を示し、 ( 二）は、使用する光束の波長が基準波長力も 5nm長くなつたときの波面収差変化量 である。
[0162] [表 5]
Figure imgf000047_0001
[0163] 表 6に、実施例 5〜7における光学系のレンズデータを示す。ここで、表 6の第 8面（ 絞り面）は、実施例 5〜7の第 1面（絞り面）に対応する。即ち、表 6に示す光学系は、 実施例 5〜7の実施例に共通して用いることができる。なお、対物光学素子を交換し た場合には、物像間距離が記載の数値に一致するように、第 7面 diを調整する。
[0164] [表 6]
レンズデータ（光学系）
物像 W距 W LJ1 :41.23mm U2:4l.23mm U3:41.S3mm
Figure imgf000047_0002
第 5面
非球面係数
-1.0000E-01
A4 2.1S3BEO5
A6 7.1716E-06
[0165] 実施例 5
実施例 5のレンズデータを表 7に示す。図 10は、実施例 5の光学系及び対物光学 素子を用いた場合の、 HDの縦球面収差図（a)、 DVDの縦球面収差図（b)、 CDの 縦球面収差図（c)であり、それぞれ縦軸が光軸からの距離を表す。実施例 5におい ては、 CD側対物光学素子の光学系倍率 =0のとき、球面収差がオーバー側になる ように、液晶素子 LCDカ,駆動される。なお、 ml— 0. 06=— 0. 06、 m2=— 0. 004 であり、 ml— 0. 06< =m2を満たしている。
[0166] [¾7] S施例 5 対物レンズデータ
対物レンズの焦点距離
像面側 M口数
対物レンズの光学系倍率
Figure imgf000048_0003
〜 〜 面 面 での 。
第 面
非球面係效
光路差関数
¾ 面（
光路差関数 職
第 面
非球面係
Figure imgf000048_0001
第 面
非球面係数
Figure imgf000048_0002
面（
実施例 6
実施例 6のレンズデータを表 8に示す。図 11は、実施例 6の光学系及び対物光学 素子を用いた場合の、 HDの縦球面収差図（a)、 DVDの縦球面収差図（b)、 CDの 縦球面収差図（c)であり、それぞれ縦軸が光軸からの距離を表す。実施例 6におい ては、 CD側対物光学素子の光学系倍率 =0のとき、球面収差がゼロとなるように、液 晶素子 LCDが駆動される。なお、 ml— O. 06 = m2= -0. 004であり、 m 1 -0. 06< =m2を満たしている。
[表 8] 実施例 対物レンズデータ
対物レンズの焦点距離 f
像面槲閱 效
対物レンズの光学系倍率
Figure imgf000049_0002
〜( は、笫〜 '面から第面までの変位を表す。
第 面
非球面係数
光 dor DVD dor
-1
Α8 -£.9D99E-04 Β4 -1
ΑΐΟ
-Ο6
第 面（0—
非球面係数
-01 光路差関数 dor=
-04 A S .3411
AH
非球面係数
Figure imgf000049_0001
第 面
非球面係数
第 面
非球面係数 -5.311
O OOOOE+0D
00QO0E+00 実施例 7
実施例 6のレンズデータを表 9に示す。図 12は、実施例 7の光学系及び対物光学 素子を用いた場合の、 HDの縦球面収差図（a)、 DVDの縦球面収差図（b)、 CDの 縦球面収差図（c)であり、それぞれ縦軸が光軸からの距離を表す。実施例 7におい ては、 CD側対物光学素子の光学系倍率 =0のとき、球面収差がアンダー側になるよ うに、液晶素子 LCDが駆動される。なお、 ml 06: 0. 06、 m2= -0. 004 であり、 ml— 0. 06< =m2を満たしている。
[表 9] 実施俱 対物 亍一タ
対物レンズの *点距醮
像面侧 911ロ数
対物 光学系倍率
Figure imgf000050_0001
〜dnま、第 ''面から第面までの変位を表'
第 面（
非球面係效
光路差関 dor= dor=
第 面
非球面係数
光路差醜 fHD , dor DVD dor GD dar
面（
光路差関数 DVD dor- DVD dor= CD dor
第 面（
非球面係数
第
非球面係效 ΰ.οοοθΕ+οο 本発明は、以上の実施の形態及び実施例に限定されるものではない。例えば、 BD と DVD又は CDに対して互換可能に情報の記録又は再生を行える光ピックアップ装 置、或いは BDと DVDと CDに対して互換可能に情報の記録又は再生を行える光ピ ックアップ装置についても、本発明は適用可能である。
本発明は、明細書に記載の実施例に限定されるものではなぐ他の実施例'変形例 を含むことは、本明細書に記載された実施例や思想力 本分野の当業者にとって明 らかである。明細書の記載及び実施例は、あくまでも例証を目的としており、本発明 の範囲は後述するクレームによって示されて 、る。

Claims

請求の範囲
[1] 厚み tlの保護層厚を有する第 1光情報記録媒体及び厚み t2 (tl≤t2)の保護層 厚を有する第 2光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行う光ピックアップ装置で あって、
前記第 1光情報記録媒体の情報の記録又は再生に用いられ、波長 λ 1 (350≤ λ 1 (nm)≤ 480)を有する第 1光束を出射する第 1光源と、
前記第 2光情報記録媒体の情報の記録又は再生に用いられ、波長 λ 2 ( λ 1 < λ 2 )を有する第 2光束を出射する第 2光源と、
前記第 1光束と前記第 2光束が共に通過する共通光路中に固定的に配置され、入 射する前記第 1光束及び第 2光束の出射角を変換する、単玉のレンズである出射角 変換素子と、
前記第 1光束及び前記第 2光束をそれぞれ前記第 1光情報記録媒体及び第 2光情 報記録媒体の情報記録面に集光する対物光学素子と、
前記第 1光源及び前記第 2光源から出射した前記第 1光束及び前記第 2光束と、前 記第 1光情報記録媒体及び前記第 2光情報記録媒体の各情報記録面で反射した前 記第 1光束及び前記第 2光束とを分離させる分離手段と、
前記反射した第 1光束及び第 2光束を共に受光する光検出器とを有し、 前記第 1光束及び前記第 2光束が通過する前記出射角変換素子の光学面が両面 共に屈折面で構成されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
[2] 前記対物光学素子は、下記条件式（1)を満たすように構成されて!ヽることを特徴と する請求の範囲第 1項に記載の光ピックアップ装置。
条件式 (1)
0≤Μ1 < 1 (ただし I ml I ≤0. 091)
〔式中、 Mlは m2Zmlであり、 mlは前記第 1光情報記録媒体の情報記録又は再生 時における波長 λ 1に対する対物光学素子の光学倍率、 m2は前記第 2光情報記録 媒体の情報記録又は再生時における波長 λ 2に対する対物光学素子の光学倍率で ある。〕
[3] 前記対物光学素子は、下記条件式 (2)を満たすように構成されて!ヽることを特徴と する請求の範囲第 2項に記載の光ピックアップ装置。
条件式 (2)
0.5≤M1<1 (ただし | ml | ≤0.06)
〔式中、 Ml、 ml、 m2は、それぞれ前記条件式（1)における Ml、 ml、 m2と同義で ある。〕
[4] 前記対物光学素子は、下記条件式 (3)を満たすように構成されて 、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。
条件式 (3)
ml-O.06≤1112(ただし0≤1111、1112≤0)
〔式中、 ml、 m2は、それぞれ前記条件式（1)における ml、 m2と同義である。〕
[5] 前記対物光学素子は、波長 λ 1の光束に対する前記対物光学素子の焦点距離 fl 力 1.6mm以上、 4. Omm以下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。
[6] 前記対物光学素子の少なくとも 1面の光学面は、光軸を中心とした輪帯状の段差 構造を有す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。
[7] 前記段差構造の、光軸に平行な平均段差量 dは、下記条件式 (4)を満たすことを 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。
条件式 (4)
3X ll/(nl-l)≤d≤2X λ2/(η2-1)
〔式中、 λΐは第 1光源の出射する波長、 λ 2は第 2光源の出射する波長、 nlは前記 第 1光束における前記対物光学素子の屈折率、 n2は前記第 2光束における前記対 物光学素子の屈折率である。〕
[8] 前記段差構造の、光軸に平行な平均段差量 dは、下記条件式 (5)を満たすことを 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。
条件式 (5)
IX 12/(n2-l)≤d≤2X λ1/(η1-1)
〔式中、 λ 1、 λ 2、 nl、 η2は、それぞれ前記条件式（4)における λ 1、 λ 2、 nl、 η2 と同義である。〕
[9] 波長え 3 ( λ 2くえ 3)を有する第 3光束を出射する第 3光源を有し、出射した前記 第 3光束を前記対物光学素子により厚み t3 (t2<t3)の保護層厚を有する第 3光情 報記録媒体の情報記録面に集光させて当該情報記録媒体の情報の記録又は再生 を行う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。
[10] 前記第 1光情報記録媒体の情報記録又は再生時における波長 λ 1に対する前記 対物光学素子の光学倍率 mlは、 0. 01以上であることを特徴とする請求の範囲第 9 項に記載の光ピックアップ装置。
[11] 前記出射角変換素子と、前記対物光学素子との間に、電圧印加状態によって、透 過する光束に与える位相差の量を変化させることができる液晶素子を備えることを特 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。
[12] 厚み tlの保護層厚を有する第 1光情報記録媒体及び厚み t2 (tl≤t2)の保護層 厚を有する第 2光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行う光ピックアップ装置を 有する光情報記録媒体の記録'再生装置であって、
前記光ピックアップ装置は、
前記第 1光情報記録媒体の情報の記録又は再生に用いられ、波長 λ 1 (350≤ λ 1 (nm)≤ 480)を有する第 1光束を出射する第 1光源と、
前記第 2光情報記録媒体の情報の記録又は再生に用いられ、波長 λ 2 ( λ 1 < λ 2 )を有する第 2光束を出射する第 2光源と、
前記第 1光束と前記第 2光束が共に通過する共通光路中に固定的に配置され、入 射する前記第 1光束及び前記第 2光束の出射角を変換する、単玉のレンズである出 射角変換素子と、
前記第 1光束及び前記第 2光束をそれぞれ前記第 1光情報記録媒及び前記第 2光 情報記録媒体の情報記録面に集光する対物光学素子と、
前記第 1光源及び前記第 2光源から出射した前記第 1光束及び前記第 2光束と、前 記第 1光情報記録媒体及び第 2光情報記録媒体の各情報記録面で反射した第 1光 束及び第 2光束とを分離させる分離手段と、
前記反射した第 1光束及び第 2光束を共に受光する光検出器とを有し、 前記第 1光束及び前記第 2光束が通過する前記出射角変換素子の光学面が両面 共に屈折面で構成されていることを特徴とする光情報記録媒体の記録'再生装置。
[13] 厚み tlの保護層厚を有する第 1光情報記録媒体及び厚み t2 (tl≤t2)の保護層 厚を有する第 2光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行う光ピックアップ装置で あって、
前記第 1光情報記録媒体の情報の記録又は再生に用いられ、波長 λ 1 (350≤ λ 1 (nm)≤ 480)を有する第 1光束を出射する第 1光源と、
前記第 2光情報記録媒体の情報の記録又は再生に用いられ、波長 λ 2 ( λ 1 < λ 2 )を有する第 2光束を出射する第 2光源と、
前記第 1光束と前記第 2光束が共に通過する共通光路中に固定的に配置され、入 射する前記第 1光束及び前記第 2光束の出射角を変換する、単玉のレンズである出 射角変換素子と、
前記第 1光束及び前記第 2光束をそれぞれ前記第 1光情報記録媒体及び第 2光情 報記録媒体の情報記録面に集光する対物光学素子と、
前記第 1光源及び前記第 2光源から出射した第 1光束及び第 2光束と、前記第 1光 情報記録媒体及び前記第 2光情報記録媒体の各情報記録面で反射した第 1光束及 び第 2光束とを分離させる分離手段と、
前記反射した第 1光束又は第 2光束を受光する少なくとも一つの光検出器とを有し 前記第 1光束及び前記第 2光束が通過する前記出射角変換素子の光学面が両面 ともに屈折面で構成されており、かつ下記条件式 (6)を満たすことを特徴とする光ピ ックアップ装置。
条件式 (6)
0. 9 Χ 11≤12≤1. 1 X 11
〔式中、 11は前記第 1光源から前記出射角変換素子までの光学的距離であり、 12は 前記第 2光源から前記出射角変換素子までの光学的距離である。〕
[14] 前記対物光学素子は、下記条件式（1)を満たすように構成されて!ヽることを特徴と する請求の範囲第 13項に記載の光ピックアップ装置。
条件式 (1) 0≤M1 < 1 (ただし I ml I ≤0. 091)
〔式中、 Mlは m2Zmlであり、 mlは前記第 1光情報記録媒体の情報記録又は再生 時における波長 λ 1に対する対物光学素子の光学倍率、 m2は前記第 2光情報記録 媒体の情報記録又は再生時における波長 λ 2に対する対物光学素子の光学倍率で ある。〕
[15] 前記対物光学素子は、下記条件式 (2)を満たすように構成されて!ヽることを特徴と する請求の範囲第 14項に記載の光ピックアップ装置。
条件式 (2)
0. 5≤Μ1 < 1 (ただし I ml I ≤0. 06)
〔式中、 Ml、 ml、 m2は、それぞれ前記条件式（1)における Ml、 ml、 m2と同義で ある。〕
[16] 前記対物光学素子は、下記条件式 (3)を満たすように構成されて!ヽることを特徴と する請求の範囲第 13項に記載の光ピックアップ装置。
条件式 (3)
ml -O. 06≤1112 (ただし0≤1111、1112≤0)
〔式中、 ml、 m2は、それぞれ前記条件式（1)における ml、 m2と同義である。〕
[17] 前記対物光学素子は、波長 λ 1の光束に対する前記対物光学素子の焦点距離 fl 力 1. 6mm以上、 4. Omm以下であることを特徴とする請求の範囲第 13項に記載 の光ピックアップ装置。
[18] 厚み tlの保護層厚を有する第 1光情報記録媒体及び厚み t2 (tl≤t2)の保護層 厚を有する第 2光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行う光ピックアップ装置を 有する光情報記録媒体の記録'再生装置であって、
前記第 1光情報記録媒体の情報の記録又は再生に用いられ、波長 λ 1 (350≤ λ 1 (nm)≤ 480)を有する第 1光束を出射する第 1光源と、
前記第 2光情報記録媒体の情報の記録又は再生に用いられ、波長 λ 2 ( λ 1 < λ 2 )を有する第 2光束を出射する第 2光源と、
前記第 1光束と前記第 2光束が共に通過する共通光路中に固定的に配置され、入 射する前記第 1光束及び前記第 2光束の出射角を変換する、単玉のレンズである出 射角変換素子と、
前記第 1光束及び前記第 2光束をそれぞれ前記第 1光情報記録媒体及び前記第 2 光情報記録媒体の情報記録面に集光する対物光学素子と、
前記第 1光源及び前記第 2光源から出射した前記第 1光束及び前記第 2光束と、前 記第 1光情報記録媒体及び前記第 2光情報記録媒体の各情報記録面で反射した前 記第 1光束及び前記第 2光束とを分離させる分離手段と、
前記反射した第 1光束又は第 2光束を受光する少なくとも一つの光検出器とを有し 前記第 1光束及び前記第 2光束が通過する前記出射角変換素子の光学面が両面 ともに屈折面で構成されており、かつ下記条件式 (6)を満たすことを特徴とする光情 報記録媒体の記録 ·再生装置。
条件式 (6)
0. 9 X 11≤12≤1. 1 X 11
〔式中、 11は前記第 1光源から前記出射角変換素子までの光学的距離であり、 12は 前記第 2光源から前記出射角変換素子までの光学的距離である。〕
厚み tlの保護層厚を有する第 1光情報記録媒体及び厚み t2 (tl≤t2)の保護層 厚を有する第 2光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行う光ピックアップ装置で あって、
前記第 1光情報記録媒体の情報の記録又は再生に用いられ、波長 λ 1 (350< = λ 1 (nm) < =480)を有する第 1光束を出射する第 1光源と、
前記第 2光情報記録媒体の情報の記録又は再生に用いられ、波長 λ 2 ( λ 1 < λ 2 )を有する第 2光束を出射する第 2光源と、
前記第 1光束と前記第 2光束が共に通過する共通光路中に固定的に配置され、入 射する前記第 1光束及び前記第 2光束の出射角を変換する、単玉のレンズである出 射角変換素子と、
前記第 1光束及び前記第 2光束をそれぞれ前記第 1光情報記録媒体及び前記第 2 光情報記録媒体の情報記録面に集光する対物光学素子を有し、
前記第 1光束及び前記第 2光束が通過する前記出射角変換素子の光学面が両面 共に屈折面で構成されており、
前記第 1光束が、収束光として前記対物光学素子に入射することを特徴とする光ピ ックアップ装置。
厚み tlの保護層厚を有する第 1光情報記録媒体及び厚み t2 (tl≤t2)の保護層 厚を有する第 2光情報記録媒体の情報の記録又は再生を行う光ピックアップ装置を 有する光情報記録媒体の記録'再生装置であって、
前記第 1光情報記録媒体の情報の記録又は再生に用いられ、波長 λ 1 (350< = λ 1 (nm) < =480)を有する第 1光束を出射する第 1光源と、
前記第 2光情報記録媒体の情報の記録又は再生に用いられ、波長 λ 2 ( λ 1 < λ 2 )を有する第 2光束を出射する第 2光源と、
前記第 1光束と前記第 2光束が共に通過する共通光路中に固定的に配置され、入 射する前記第 1光束及び前記第 2光束の出射角を変換する、単玉のレンズである出 射角変換素子と、
前記第 1光束及び前記第 2光束をそれぞれ前記第 1光情報記録媒体及び第 2光情 報記録媒体の情報記録面に集光する対物光学素子を有し、
前記第 1光束及び前記第 2光束が通過する前記出射角変換素子の光学面が両面 共に屈折面で構成されており、
前記第 1光束が、収束光として前記対物光学素子に入射することを特徴とする光情 報記録媒体の記録 ·再生装置。
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