光ピックアップ装置及び光情報記録媒体記録再生装置
【課題】光利用効率が低下した場合でも、適切に情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置及び光情報記録媒体記録再生装置を提供する。
【解決手段】コントローラＣＰＵは、温度センサＴＳ１の測定した温度に基づいて、対物レンズＯＢＪの温度が閾値を超えて上昇した、もしくはしそうであると判断した場合、ペルチェ素子ＰＥを用いて対物光学素子ＯＢＪを冷却することで、その温度を許容範囲に留め、光利用効率を補償することができる。
【解決手段】コントローラＣＰＵは、温度センサＴＳ１の測定した温度に基づいて、対物レンズＯＢＪの温度が閾値を超えて上昇した、もしくはしそうであると判断した場合、ペルチェ素子ＰＥを用いて対物光学素子ＯＢＪを冷却することで、その温度を許容範囲に留め、光利用効率を補償することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる種類の光ディスクに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置及び光情報記録媒体記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ピックアップ装置において、光ディスクに記録された情報の再生や、光ディスクへの情報の記録のための光源として使用されるレーザ光源の短波長化が進み、例えば、青紫色半導体レーザや、第２高調波を利用して赤外半導体レーザの波長変換を行う青色ＳＨＧレーザ等、波長４００〜４２０ｎｍのレーザ光源が実用化されつつある。これら青紫色レーザ光源を使用すると、ＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）と同じ開口数（ＮＡ）の対物レンズを使用する場合で、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１５〜２０ＧＢの情報の記録が可能となり、対物レンズのＮＡを０．８５にまで高めた場合には、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、２３〜２５ＧＢの情報の記録が可能となる。以下、本明細書では、青紫色レーザ光源を使用する光ディスク及び光磁気ディスクを総称して「高密度光ディスク」という。
【０００３】
尚、ＮＡ０．８５の対物レンズを使用する高密度光ディスクでは、光ディスクの傾き（スキュー）に起因して発生するコマ収差が増大するため、ＤＶＤにおける場合よりも保護層を薄く設計し（ＤＶＤの０．６ｍｍに対して、０．１ｍｍ）、スキューによるコマ収差量を低減しているものがある。このような光ディスクとしては、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（以下、ＢＤという）がある。
【０００４】
ところで、高密度光ディスクに対して適切に情報の記録／再生ができると言うだけでは、光ディスクプレーヤ／レコーダ（光情報記録媒体記録再生装置）の製品としての価値は十分なものとはいえない。現在において、多種多様な情報を記録したＤＶＤやＣＤ（コンパクトディスク）が販売されている現実をふまえると、高密度光ディスクに対して情報の記録／再生ができるだけでは足らず、例えばユーザが所有しているＤＶＤやＣＤに対しても同様に適切に情報の記録／再生ができるようにすることが、高密度光ディスク用の光ディスクプレーヤ／レコーダとしての商品価値を高めることに通じるのである。このような背景から、高密度光ディスク用の光ディスクプレーヤ／レコーダに搭載される光ピックアップ装置は、高密度光ディスクとＤＶＤ、更にはＣＤとの何れに対しても互換性を維持しながら適切に情報を記録／再生できる性能を有することが望まれる。
【０００５】
高密度光ディスクとＤＶＤ、更にはＣＤとの何れに対しても互換性を維持しながら適切に情報を記録／再生できるようにする方法として、高密度光ディスク用の光学系とＤＶＤやＣＤ用の光学系とを情報を記録／再生する光ディスクの記録密度に応じて選択的に切り替える方法が考えられるが、複数の光学系が必要となるので、小型化に不利であり、またコストが増大する。
【０００６】
従って、光ピックアップ装置の構成を簡素化し、低コスト化を図るためには、互換性を有する光ピックアップ装置においても、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、低コスト化に有利となる。尚、記録／再生波長が互いに異なる複数種類の光ディスクに対して共通な光学系を得るためには、球面収差の波長依存性を有する光路差付与構造を集光光学系の少なくとも一つの光学素子に形成する必要がある。
【０００７】
特許文献１には、光路差付与構造としての回折構造を有し、高密度光ディスクと従来のＤＶＤ及びＣＤに対して共通に使用可能な対物光学系、及びこの対物光学系を搭載した光ピックアップ装置が記載されている。
【特許文献１】ヨーロッパ公開特許第１３０４６８９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
より具体的に、回折構造の効果について説明する。ＢＤとＤＶＤとＣＤとは、その規格上それぞれ保護基板厚が異なるように定められているので、いずれかの光ディスクの保護基板厚に対して最適に対物光学素子を設計すると、他の光ディスクを使用する際に、保護基板厚さの差に応じた球面収差が発生することとなる。そこで、共通に用いる対物光学素子の光学面に、回折構造などの光路差付与構造を設け、対物光学素子を通過する光束に対して、その波長に応じて所定の回折角を与えることで、保護基板厚さの差に応じた球面収差を補正するようにしている。
【０００９】
ところが、低コスト化を図るため、対物光学素子をプラスチック製の単玉レンズとした場合、環境の変化に敏感となり、例えば温度変化などにより回折効率が悪化するなどのため、光利用効率が低下すると十分な光強度の集光スポットを光ディスクの情報記録面に形成できず、適切な情報の記録及び／又は再生を行えない恐れがある。
【００１０】
本発明は、上述の問題を考慮したものであり、光利用効率が低下した場合でも、適切に情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置及び光情報記録媒体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】
【００１１】
以上の課題を解決するために、請求項１記載の光ピックアップ装置は、第１波長λ１（３５０ｎｍ≦λ１≦４４０ｎｍ）の第１光束を射出する第１光源と、第２波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を射出する第２光源と、前記第１光束を厚さがｔ１（０．０６５ｍｍ≦ｔ１≦０．１２５ｍｍ）の保護基板を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第２光束を厚さがｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護基板を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子と、を有し、前記第１光束を前記第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第２光束を前記第２光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において、
前記対物光学素子は、光路差付与構造を有する単玉のプラスチックレンズであり、
前記対物光学素子の光利用効率が低下した際に光利用効率を補償する光利用効率補償手段を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、前記対物光学素子の光利用効率が低下した際に光利用効率を補償する光利用効率補償手段を有するので、例え前記対物光学素子が単玉のプラスチックレンズであり光路差付与構造を設けているため、温度変化や光源の波長変動により回折効率などが低下したとしても、低下した光利用効率を適切に補償することができるので、温度変化や光源の波長変動に関わらず、異なる種類の光ディスクに情報の記録及び／又は再生を適切に行うことができる。「対物光学素子の光利用効率」とは、対物光学素子に入射する光束の全光量に対する、光情報記録媒体の記録／再生に用いられる光束の光量の割合をいう。
【００１３】
請求項２に記載の光ピックアップ装置は、請求項１に記載の発明において、前記光ピックアップ装置は、第３波長λ３（λ２＜λ３）の第３光束を射出する第３光源を有し、前記対物光学素子は、前記第３光束を厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護基板を有する第３光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第３光束を前記第３光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行うことを特徴とするので、例えばＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの３種類の光ディスクに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行うことができる。
【００１４】
請求項３に記載の光ピックアップ装置は、請求項１又は２に記載の発明において、前記光利用効率補償手段は、前記光ピックアップ装置の温度変化に伴って低下する光利用効率を補償することを特徴とする。尚、光ピックアップ装置が球面収差を補正する球面収差補正手段を有する場合に、球面収差補正手段による補正を行うことにより対物光学素子の倍率を変化させたとき、その倍率の変化によって低下した光利用効率を前記光利用効率補償手段により補償するようにしてもよい。球面収差補正手段の例としては、光軸方向に移動可能なカップリングレンズや、ビームエキスパンダーなどが挙げられる。
【００１５】
請求項４に記載の光ピックアップ装置は、請求項２又は３に記載の発明において、前記光利用効率補償手段は、前記第１光源、前記第２光源又は前記第３光源から出射される前記第１光束、前記第２光束又は前記第３光束の前記第１波長、前記第２波長又は前記第３波長の変化に起因して発生する光利用効率を補償することを特徴とするので、例えば光源の波長変動が生じた場合でも、光利用効率を適切に補償できる。
【００１６】
請求項５に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、前記光ピックアップ装置は、温度検出手段を有しており、前記温度検出手段の検出結果に基づいて、前記光利用効率補償手段によって光利用効率を補償することを特徴とするので、精度良く光利用効率を補償できる。ここで、「温度検出手段」としては、サーミスタや温度検出ＩＣなどの他、対物光学素子を駆動するアクチュエータのコイル電流を測定して温度を求める場合には、公知の電流計等を用いることができる。温度検出手段は、光源の近傍（特に好ましくは、第１光源の近傍）に設けてもよいし、対物光学素子の近傍に設けてもよい。
【００１７】
請求項６に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、前記光ピックアップ装置は、球面収差検出手段を有しており、前記球面収差検出手段の検出結果に基づいて、前記光利用効率補償手段によって光利用効率を補償することを特徴とするので、精度良く光利用効率を補償できる。「球面収差検出手段」としては、例えば特願２００２−３０４７６３号公報などに記載されているものを使用できる。
【００１８】
請求項７に記載の光ピックアップ装置は、請求項２乃至６のいずれかに記載の発明において、前記光ピックアップ装置は、前記第１光源、前記第２光源又は前記第３光源に供給される電流の値を検出する電流値検出手段を有しており、前記電流値検出手段の検出結果に基づいて、前記球面収差補正手段によって光利用効率を補償することを特徴とするので、精度良く光利用効率を補償できる。特に、前記第１光源の電流値を検出すると好ましい。
【００１９】
請求項８に記載の光ピックアップ装置は、請求項２乃至７のいずれかに記載の発明において、前記光ピックアップ装置は、前記第１波長、前記第２波長又は前記第３波長を検出する波長検出手段を有しており、前記波長検出手段の検出結果に基づいて、前記球面収差補正手段によって光利用効率を補償することを特徴とするので、精度の良い球面収差補正が可能となる。特に、前記第１波長を検出すると好ましい。
【００２０】
請求項９に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至８のいずれかに記載の発明において、前記光利用効率補償手段は、前記第１光源、前記第２光源又は前記第３光源に与える電流又は電圧を変化させる電流／電圧制御手段であり、前記光利用効率が低下した際に、前記電流／電圧制御手段によって、前記第１光源、前記第２光源又は前記第３光源に与える電流又は電圧を増加させることにより、低下した光利用効率を補償することを特徴とするので、低下した光利用効率を補って適切な強度の集光スポットを形成できる。特に、前記第１光源への電流又は電圧を変化させると好ましい。
【００２１】
請求項１０に記載の光ピックアップ装置は、第１波長λ１（３５０ｎｍ≦λ１≦４４０ｎｍ）の第１光束を射出する第１光源と、第２波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を射出する第２光源と、前記第１光束を厚さがｔ１（０．０６５ｍｍ≦ｔ１≦０．１２５ｍｍ）の保護基板を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第２光束を厚さがｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護基板を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子と、を有し、前記第１光束を前記第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第２光束を前記第２光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において、
前記対物光学素子は、光路差付与構造を有する単玉のプラスチックレンズであり、
前記対物光学素子の光利用効率が低下したことに応じて、前記第１光源、前記第２光源又は前記第３光源に与える電流又は電圧を増加させる電流／電圧制御手段を有することを特徴とする。
【００２２】
本発明によれば、前記対物光学素子の光利用効率が低下したことに応じて、前記第１光源、前記第２光源又は前記第３光源に与える電流又は電圧を増加させる電流／電圧制御手段を有するので、光利用効率が低下したときは、低下した光利用効率を補って適切な強度の集光スポットを形成できる。
【００２３】
請求項１１に記載の光情報記録媒体記録再生装置は、請求項１〜１０のいずれかに記載の光ピックアップ装置を用いたことを特徴とする。
【００２４】
本明細書において、第１光ディスクが高密度光ディスクであり、第２光ディスクが、ＤＶＤであり、第３光ディスクがＣＤであることが好ましいが、これに限られるものではない。なお、第１光ディスク、第２光ディスク又は第３光ディスクは、複数の情報記録面を有する複数層の光ディスクでもよい。
【００２５】
本明細書においては、高密度光ディスクの例としては、ＮＡ０．８５の対物光学素子により情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．１ｍｍ程度である規格の光ディスク（例えば、ＢＤ：ブルーレイディスク）が挙げられる。また、高密度光ディスクには、情報の記録／再生用の光源として、青紫色半導体レーザや青紫色ＳＨＧレーザが用いられる光磁気ディスクも含まれるものとする。更に、本明細書においては、ＤＶＤとは、ＮＡ０．６０〜０．６７程度の対物光学素子により情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．６ｍｍ程度であるＤＶＤ系列光ディスクの総称であり、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等を含む。また、本明細書においては、ＣＤとは、ＮＡ０．４５〜０．５１程度の対物光学素子により情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが１．２ｍｍ程度であるＣＤ系列光ディスクの総称であり、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ａｕｄｉｏ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等を含む。尚、記録密度については、高密度光ディスクの記録密度が最も高く、次いでＤＶＤ、ＣＤの順に低くなる。
【００２６】
なお、保護基板の厚さｔ１、ｔ２、ｔ３に関しては、以下の条件式を満たすことが好ましいが、これに限られない。
０．０６５ｍｍ≦ｔ１≦０．１２５ｍｍ 又は ０．５ｍｍ≦ｔ１≦０．７ｍｍ
０．５ｍｍ≦ｔ２≦０．７ｍｍ
１．０ｍｍ≦ｔ３≦１．３ｍｍ
【００２７】
本明細書において、第１光源、第２光源、第３光源は、好ましくはレーザ光源である。レーザ光源としては、好ましくは半導体レーザ、シリコンレーザ等を用いることが出来る。
【００２８】
また、第１光ディスク、第２光ディスク、第３光ディスクとして、それぞれ、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤが用いられる場合、第１光源の第１波長λ１は好ましくは、３５０ｎｍ以上、４４０ｎｍ以下、より好ましくは、３８０ｎｍ以上、４１５ｎｍ以下であって、第２光源の第２波長λ２は好ましくは５７０ｎｍ以上、６８０ｎｍ以下、より好ましくは６３０ｎｍ以上、６７０ｎｍ以下であって、第３光源の第３波長λ３は好ましくは、７５０ｎｍ以上、８８０ｎｍ以下、より好ましくは、７６０ｎｍ以上、８２０ｎｍ以下である。
【００２９】
また、第１光源、第２光源、第３光源のうち少なくとも２つの光源をユニット化してもよい。ユニット化とは、例えば第１光源と第２光源とが１パッケージに固定収納されているようなものをいうが、これに限られず、２つの光源が収差補正不能なように固定されている状態を広く含むものである。また、光源に加えて、後述する受光素子を１パッケージ化してもよい。
【００３０】
受光素子としては、フォトダイオードなどの光検出器が好ましく用いられる。光ディスクの情報記録面上で反射した光が受光素子へ入射し、その出力信号を用いて、各光ディスクに記録された情報の読み取り信号が得られる。さらに、受光素子上のスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行い、この検出に基づいて、合焦、トラッキングのために対物光学素子を移動させることが出来る。受光素子は、複数の光検出器からなっていてもよい。受光素子は、メインの光検出器とサブの光検出器を有していてもよい。例えば、情報の記録再生に用いられるメイン光を受光する光検出器の両脇に２つのサブの光検出器を設け、当該２つのサブの光検出器によってトラッキング調整用のサブ光を受光するような受光素子としてもよい。また、受光素子は各光源に対応した複数の受光素子を有していてもよい。
【００３１】
集光光学系は、対物光学素子等の光学素子を少なくとも一つ有する。集光光学系は、対物光学素子のみを有していても良いが、対物光学素子の他にコリメータ等のカップリングレンズや、ビームエキスパンダや、光学機能を有する平板光学素子等、他の光学素子を有していてもよい。なお、カップリングレンズとは、対物光学素子と光源の間に配置され、光束の発散角を変える単レンズ又はレンズ群のことをいう。更に集光光学系は、光源から射出された光束を、情報の記録再生に用いられるメイン光束と、トラッキング等に用いられる二つのサブ光束とに分割する回折光学素子などの光学素子を有していてもよい。本明細書において、対物光学素子とは、光ピックアップ装置において光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する光学系を指す。好ましくは、対物光学素子とは、光ピックアップ装置において光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する光学系であって、更に、アクチュエータにより少なくとも光軸方向に一体的に変異可能とされた光学系を指す。なお、本発明の対物光学素子は、光路差付与構造を有する単玉のプラスチックレンズである。
【００３２】
対物光学素子等の光学素子を形成するプラスチックは、環状オレフィン系の樹脂材料を使用するのが好ましく、環状オレフィン系の中でも、波長４０５ｎｍに対する温度２５℃での屈折率が１．５４乃至１．６０の範囲内であって、−５℃から７０℃の温度範囲内での温度変化に伴う波長４０５ｎｍに対する屈折率変化率ｄＮ／ｄＴ（℃-1）が−２０×１０-5乃至−５×１０-5（より好ましくは、−１０×１０-5乃至−８×１０-5）の範囲内である樹脂材料を使用するのがより好ましい。また、対物光学素子をプラスチックレンズとする場合、カップリングレンズもプラスチックレンズとすることが好ましい。
【００３３】
或いは、本発明の対物光学素子に適した樹脂材料として、上記環状オレフィン系以外にも「アサーマル樹脂」がある。アサーマル樹脂とは、母材となる樹脂の温度変化に伴う屈折率変化率とは、逆符号の屈折率変化率を有する直径が３０ｎｍ以下の粒子を分散させた樹脂材料である。
【００３４】
対物光学素子の好適な例について、具体的に記載する。対物光学素子の少なくとも一つの光学面が、中央領域と、中央領域の周りの周辺領域とを有する。更に好ましくは、対物光学素子の少なくとも一つの光学面が、周辺領域の周りに最周辺領域を有する。最周辺領域を設けることにより、高ＮＡの光ディスクに対する記録及び／又は再生をより適切に行うことが可能となる。中央領域は、対物光学素子の光軸を含む領域であることが好ましいが、含まない領域であってもよい。中央領域、周辺領域、及び最周辺領域は同一の光学面上に設けられていることが好ましい。図１に示されるように、中央領域ＣＮ、周辺領域ＭＤ、最周辺領域ＯＴは、同一の光学面上に、光軸を中心とする同心円状に設けられていることが好ましい。また、対物光学素子の中央領域には第１光路差付与構造が設けられ、周辺領域には第２光路差付与構造が設けられている。最周辺領域を有する場合、最周辺領域は屈折面であってもよいし、最周辺領域に第３光路差付与構造が設けられていてもよい。中央領域、周辺領域、最周辺領域はそれぞれ隣接していることが好ましいが、間に僅かに隙間があっても良い。
【００３５】
第１光路差付与構造は、対物光学素子の中央領域の面積の７０％以上の領域に設けられていることが好ましく、９０％以上がより好ましい。より好ましくは、第１光路差付与構造が、中央領域の全面に設けられていることである。第２光路差付与構造は、対物光学素子の周辺領域の面積の７０％以上の領域に設けられていることが好ましく、９０％以上がより好ましい。より好ましくは、第２光路差付与構造が、周辺領域の全面に設けられていることである。第３光路差付与構造は、対物光学素子の最周辺領域の面積の７０％以上の領域に設けられていることが好ましく、９０％以上がより好ましい。より好ましくは、第３光路差付与構造が、最周辺領域の全面に設けられていることである。
【００３６】
なお、本明細書でいう光路差付与構造とは、入射光束に対して光路差を付加する構造の総称である。光路差付与構造には、位相差を付与する位相差付与構造も含まれる。また、位相差付与構造には回折構造が含まれる。光路差付与構造は、段差を有し、好ましくは段差を複数有する。この段差により入射光束に光路差及び／又は位相差が付加される。光路差付与構造により付加される光路差は、入射光束の波長の整数倍であっても良いし、入射光束の波長の非整数倍であっても良い。段差は、光軸垂直方向に周期的な間隔をもって配置されていてもよいし、光軸垂直方向に非周期的な間隔をもって配置されていてもよい。
【００３７】
光路差付与構造は、光軸を中心とする同心円状の複数の輪帯を有することが好ましい。また、光路差付与構造は、様々な断面形状（光軸を含む面での断面形状）をとり得る。最も一般的な光路差付与構造の断面形状としては、図２（ａ）に記載されるような、光路差付与構造の光軸を含む断面形状が鋸歯状である場合である。平面の光学素子に光路差付与構造を設けた場合に断面が階段状に見えるものも、非球面レンズ面等に同様の光路差付与構造を設けた場合は、図２（ａ）のような鋸歯状の断面形状と捉えることができる。従って、本明細書でいう鋸歯状の断面形状には、階段状の断面形状も含まれるものとする。また、段差の向きの異なる鋸歯状の光路差付与構造を重畳することによって、図２（ｂ）に示すようなバイナリ構造の光路差付与構造を得ることも可能である。本明細書の第１光路差付与構造及び第２光路差付与構造は、その断面形状を異なる鋸歯状の光路差付与構造を重畳した構造としてもよいし、鋸歯上の光路差付与構造を重畳してできるバイナリ構造の光路差付与構造に、さらに鋸歯状の光路差付与構造を重畳した構造としてもよい。例えば、図２（ｃ）は鋸歯状の形状とバイナリ構造を重畳した構造であり、図２（ｄ）は細かい鋸歯状の構造と荒い鋸歯状の構造を重畳した構造である。
【００３８】
また、対物光学素子の中央領域に設けられる第１光路差付与構造と、対物光学素子の周辺領域に設けられる第２光路差付与構造は、対物光学素子の異なる光学面に設けられていてもよいが、同一の光学面に設けられることが好ましい。同一の光学面に設けられることにより、製造時の偏芯誤差を少なくすることが可能となるため好ましい。また、第１光路差付与構造及び第２光路差付与構造は、対物光学素子の光ディスク側の面よりも、対物光学素子の光源側の面に設けられることが好ましい。
【００３９】
対物光学素子の好適な例は、対物光学素子の第１光路差付与構造が設けられた中央領域を通過する第１光束、第２光束及び第３光束を、それぞれ集光スポットを形成するように集光する。好ましくは、対物光学素子は、対物光学素子の第１光路差付与構造が設けられた中央領域を通過する第１光束を、第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。また、対物光学素子の好適な例は、対物光学素子の第１光路差付与構造が設けられた中央領域を通過する第２光束を、第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。さらに、対物光学素子の好適な例は、対物光学素子の第１光路差付与構造が設けられた中央領域を通過する第３光束を、第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。また、第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と第２光ディスクの保護基板の厚さｔ２が異なる場合、第１光路差付与構造は、第１光路差付与構造を通過した第１光束及び第２光束に対して、第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と第２光ディスクの保護基板の厚さｔ２の違いにより発生する球面収差及び／又は第１光束と第２光束の波長の違いにより発生する球面収差を補正することが好ましい。さらに、第１光路差付与構造は、第１光路差付与構造を通過した第１光束及び第３光束に対して、第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と第３光ディスクの保護基板の厚さｔ３との違いにより発生する球面収差及び／又は第１光束と第３光束の波長の違いにより発生する球面収差を補正することが好ましい。
【００４０】
また、対物光学素子の第１光路差付与構造を通過した第３光束によって、第３光束が形成するスポットのスポット径が最も小さくなる第１ベストフォーカスと、第３光束が形成するスポットのスポット径が第１ベストフォーカスの次に小さくなる第２ベストフォーカスとが形成される。なお、ここでいうベストフォーカスとは、ビームウェストが、あるデフォーカスの範囲で極小となる点を指すものとする。つまり、第３光束によって、第１ベストフォーカス及び第２ベストフォーカスが形成されるということは、第３光束において、或るデフォーカスの範囲でビームウェストが極小となる点が、少なくとも２点存在するということである。なお、第１光路差付与構造を通過した第３光束において、光量が最大となる回折光が第１ベストフォーカスを形成し、光量が次に大きな回折光が第２ベストフォーカスを形成することが好ましい。また、第１ベストフォーカスを形成する回折光の回折効率と、第２ベストフォーカスを形成する回折光の回折効率の差が２０％以下である場合に、本発明の効果がより顕著となる。
【００４１】
尚、第１ベストフォーカスにおいて第３光束が形成するスポットが、第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられ、第２ベストフォーカスにおいて第３光束が形成するスポットは、第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられないことが好ましいが、第１ベストフォーカスにおいて第３光束が形成するスポットが、第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられず、第２ベストフォーカスにおいて第３光束が形成するスポットが、第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられるような態様を否定するものではない。なお、第１光路差付与構造が、対物光学素子の光源側の面に設けられている場合、第２ベストフォーカスの方が、第１ベストフォーカスに比して対物光学素子に近い方が好ましい。
【００４２】
さらに、第１ベストフォーカスと第２ベストフォーカスは、下記の式（１）を満たす。
０．０５≦Ｌ／ｆ≦０．３５ （１）
但し、ｆ［ｍｍ］は第１光路差付与構造を通過し、第１ベストフォーカスを形成する第３光束の焦点距離を指し、Ｌ［ｍｍ］は第１ベストフォーカスと第２ベストフォーカスの間の距離を指す。
【００４３】
なお、下記の式（１）’を満たすことがより好ましい。
０．１０≦Ｌ／ｆ≦０．２５ （１’）
【００４４】
また、Ｌは、０．１８ｍｍ以上、０．６３ｍｍ以下であることが好ましい。さらに、ｆは、１．８ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００４５】
上記構成により、第３光ディスクの記録及び／又は再生時に、第３光束のうち第３光ディスクの記録及び／又は再生時に用いられない不要光がトラッキング用の受光素子に悪影響を及ぼすことを防ぐことが可能となり、第３光ディスクの記録及び／又は再生時に良好なトラッキング性能を維持することが可能となる。
【００４６】
また、対物光学素子の好適な例は、対物光学素子の第２光路差付与構造が設けられた周辺領域を通過する第１光束及び第２光束を、それぞれ集光スポットを形成するように集光する。好ましくは、対物光学素子は、対物光学素子の第２光路差付与構造が設けられた周辺領域を通過する第１光束を、第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。また、対物光学素子の好適な例は、対物光学素子の第２光路差付与構造が設けられた周辺領域を通過する第２光束を、第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。また、第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と第２光ディスクの保護基板の厚さｔ２が異なる場合、第２光路差付与構造は、第２光路差付与構造を通過した第１光束及び第２光束に対して、第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と第２光ディスクの保護基板の厚さｔ２の違いにより発生する球面収差及び／又は第１光束と第２光束の波長の違いにより発生する球面収差を補正することが好ましい。
【００４７】
また、好ましい態様として、周辺領域を通過した第３光束は、第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられない態様が挙げられる。周辺領域を通過した第３光束が、第３光ディスクの情報記録面上で集光スポットの形成に寄与しないようにすることが好ましい。つまり、対物光学素子の第２光路差付与構造が設けられた周辺領域を通過する第３光束は、第３光ディスクの情報記録面上でフレアを形成することが好ましい。図３に示すように、対物光学素子を通過した第３光束が第３光ディスクの情報記録面上で形成するスポットにおいて、光軸側（又はスポット中心部）から外側へ向かう順番で、光量密度が高いスポット中心部ＳＣＮ、光量密度がスポット中心部より低いスポット中間部ＳＭＤ、光量密度がスポット中間部よりも高くスポット中心部よりも低いスポット周辺部ＳＯＴを有する。スポット中心部が、光ディスクの情報の記録及び／又は再生に用いられ、スポット中間部及びスポット周辺部は、光ディスクの情報の記録及び／又は再生には用いられない。上記において、このスポット周辺部をフレアと言っている。つまり、対物光学素子の周辺領域に設けられた第２光路差付与構造を通過した第３光束は、第３光ディスクの情報記録面上でスポット周辺部を形成する。なお、ここでいう第３光束の集光スポット又はスポットは、第１ベストフォーカスにおけるスポットであることが好ましい。また、対物光学素子を通過した第２光束においても、第２光ディスクの情報記録面上で形成するスポットが、スポット中心部、スポット中間部、スポット周辺部を有することが好ましい。
【００４８】
また、第２光路差付与構造は、第２光路差付与構造を通過した第１光束及び第２光束に対して、第１光源又は第２光源の波長の僅かな変動によって発生するスフェロクロマティズム（色球面収差）を補正することが好ましい。波長の僅かな変動とは、±１０ｎｍ以下の変動を指す。例えば、第１光束が波長λ１より±５ｎｍ変化した際に、第２光路差付与構造によって、周辺領域を通過した第１光束の球面収差の変動を補償し、第１光ディスクの情報記録面上での波面収差の変化量が０．０１０λ１ｒｍｓ以上、０．０９５λ１ｒｍｓ以下となるようにすることが好ましい。また、第２光束が波長λ２より±５ｎｍ変化した際に、第２光路差付与構造によって、周辺領域を通過した第２光束の球面収差の変動を補償し、第２光ディスクの情報記録面上での波面収差の変化量が０．００２λ２ｒｍｓ以上、０．０３λ２ｒｍｓ以下となるようにすることが好ましい。これにより、光源であるレーザの波長の製造誤差や個体差による波長のバラつきに起因する収差を補正することができる。
【００４９】
対物光学素子が最周辺領域を有する場合、対物光学素子は、対物光学素子の最周辺領域を通過する第１光束を、第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光すると良い。また、最周辺領域を通過した第１光束において、第１光ディスクの記録及び／又は再生時にその球面収差が補正されていることが好ましい。
【００５０】
また、好ましい態様として、最周辺領域を通過した第２光束は、第２光ディスクの記録及び／又は再生に用いられず、最周辺領域を通過した第３光束は、第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられない態様が挙げられる。最周辺領域を通過した第２光束及び第３光束が、それぞれ第２光ディスク及び第３光ディスクの情報記録面上での集光スポットの形成に寄与しないようにすることが好ましい。つまり、対物光学素子が最周辺領域を有する場合、対物光学素子の最周辺領域を通過する第３光束は、第３光ディスクの情報記録面上でフレアを形成することが好ましい。言い換えると、対物光学素子の最周辺領域を通過した第３光束は、第３光ディスクの情報記録面上でスポット周辺部を形成することが好ましい。また、対物光学素子が最周辺領域を有する場合、対物光学素子の最周辺領域を通過する第２光束は、第２光ディスクの情報記録面上でフレアを形成することが好ましい。言い換えると、対物光学素子の最周辺領域を通過した第２光束は、第２光ディスクの情報記録面上でスポット周辺部を形成することが好ましい。
【００５１】
最周辺領域が第３光路差付与構造を有する場合、第３光路差付与構造が、第３光路差付与構造を通過した第１光束に対して、第１光源の波長の僅かな変動によって発生するスフェロクロマティズム（色球面収差）を補正するようにしてもよい。波長の僅かな変動とは、±１０ｎｍ以下の変動を指す。例えば、第１光束が波長λ１より±５ｎｍ変化した際に、第３光路差付与構造によって、最周辺領域を通過した第１光束の球面収差の変動を補償し、第１光ディスクの情報記録面上での波面収差の変化量が０．０１０λ１ｒｍｓ以上、０．０９５λ１ｒｍｓ以下となるようにすることが好ましい。
【００５２】
なお、第１光路差付与構造は、鋸歯状の回折構造とバイナリ構造を重畳してなる構成であってもよい。また、第２光路差付与構造は、鋸歯状の回折構造と、より荒い（ピッチの大きい）鋸歯状の回折構造を重畳してなる構成であってもよい。第１光路差付与構造又は第２光路差付与構造が当該重畳構造の場合、当該鋸歯状の回折構造（第２光路差付与構造の場合、荒くない（ピッチの小さい）方の回折構造）については、第１光束の第１波長λ１の偶数倍相当の光路差を付与するようにし、それにより第１光束は波面の位相に変化を生じないようにしてもよい。更に、第３光束の第３波長λ３が、第１光束の第１波長のほぼ偶数倍の波長であるときは、整数倍の光路差を付与されることになり、同様に波面の位相に変化を生じないことになる。この様な構成により、第１光束と第３光束は、当該回折構造によって集光に影響を及ぼされることがないという利点がある。なお、偶数倍相当とは、ｎを自然数とした場合、（２ｎ−０．１）×λ１以上、（２ｎ＋０．１）×λ１以下の範囲を言う。
【００５３】
なお、第１光路差付与構造は、少なくとも第１基礎構造と第２基礎構造とを重ね合わせた構造としてもよい。
【００５４】
第１基礎構造は、第１基礎構造を通過した第１光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造である。第１基礎構造は、第１基礎構造を通過した第１光束及び第３光束を、波面が略そろった状態で射出し、第１基礎構造を通過した第２光束を、波面がそろわない状態で射出する光路差付与構造であることが好ましい。また、第１基礎構造は、第１基礎構造を通過した第２光束の回折角を、第１光束及び第３光束の回折角と異ならせる光路差付与構造である好ましい。
【００５５】
また、第２基礎構造は、第２基礎構造を通過した第１光束の０次（透過光）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光束の０次（透過光）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３光束の±１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造である。第２基礎構造は、第２基礎構造を通過した第１光束及び第２光束を、波面が略そろった状態で射出し、第１基礎構造を通過した第３光束を、波面がそろわない状態で射出する光路差付与構造であることが好ましい。また、第２基礎構造は、第２基礎構造を通過した第３光束の回折角を、第１光束及び第２光束の回折角と異ならせる光路差付与構造である好ましい。
【００５６】
また、第２光路差付与構造は、少なくとも第１基礎構造、第五基礎構造又は第六基礎構造のいずれか一つを有する構造であることが好ましい。なお、第２光路差付与構造は、第１基礎構造、第五基礎構造及び第六基礎構造のうち２つ以上を重畳させる構成ではないことが好ましい。第２光路差付与構造が、少なくとも第１基礎構造を有する場合、第１光路差付与構造と同一の基礎構造を有するので、設計を行いやすくなるため、好ましい。
【００５７】
第五基礎構造は、第五基礎構造を通過した第１光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造である。
【００５８】
第六基礎構造は、第六基礎構造を通過した第１光束の３次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造である。
【００５９】
対物光学素子が、プラスチックレンズであるため、第１光路差付与構造は、三種類の基礎構造を重ね合わせた三重の重畳構造とすることが好ましい。より具体的には、第１基礎構造と第２基礎構造とに加えて、第３基礎構造又は第四基礎構造を重ね合わせた、三重の重畳構造とすることが好ましい。更に好ましくは、第１基礎構造と第２基礎構造に加えて、第３基礎構造を重ね合わせた構造である。
【００６０】
なお、第３基礎構造は、第３基礎構造を通過した第１光束の１０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光束の６次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３光束の５次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造である。また、第四基礎構造は、第四基礎構造を通過した第１光束の５次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光束の３次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３光束の３次及び２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造である。なお、第３光束において３次の回折光量の方が、２次の回折光量よりも若干大きいことが好ましい。また、第３基礎構造及び第四基礎構造は、温度が上昇し、第１光源、第２光源及び第３光源の波長が伸びた際に、球面収差をアンダーにする機能を有しており、これによって、温度上昇時のプラスチックの屈折率低下に伴う、球面収差のオーバーを補償することが出来、良好な球面収差を得ることが可能となる。なお、第３基礎構造に比べて、第四基礎構造の方が、段差の深さを浅くすることが出来る。
【００６１】
また、対物光学素子が、プラスチックレンズであるため、第２光路差付与構造は、第１基礎構造、第五基礎構造又は第六基礎構造のいずれか一つに加えて、第３基礎構造又は第四基礎構造のいずれか一つを重畳させた構造とすることが好ましい。好ましくは、第１基礎構造と第四基礎構造を重ね合わせた構造とすることである。
【００６２】
さらに、対物光学素子がプラスチックレンズであるため、第３光路差付与構造を有する最周辺領域を有することが好ましい。この場合、第３光路差付与構造は、少なくとも第３基礎構造又は第四基礎構造のいずれか一つを有する構造であることが好ましい。好ましくは、第四基礎構造を有する構造である。
【００６３】
次に、対物光学素子が、アサーマル樹脂からなるレンズである場合、第１光路差付与構造は、第１基礎構造と第２基礎構造のみを重ね合わせた構造であることが好ましい。
【００６４】
また、対物光学素子が、アサーマル樹脂からなるレンズである場合、第２光路差付与構造は、第１基礎構造、第五基礎構造又は第六基礎構造のいずれか一つに加えて、第３基礎構造又は第四基礎構造のいずれか一つを重畳させた構造とすることが好ましい。好ましくは、第１基礎構造と第四基礎構造を重ね合わせた構造とすることである。
【００６５】
さらに、対物光学素子がアサーマル樹脂からなるレンズである場合、屈折面である最周辺領域を有することが好ましい。
【００６６】
第１光ディスクに対して情報を再生及び／又は記録するために必要な対物光学素子の像側開口数をＮＡ１とし、第２光ディスクに対して情報を再生及び／又は記録するために必要な対物光学素子の像側開口数をＮＡ２（ＮＡ１≧ＮＡ２）とし、第３光ディスクに対して情報を再生及び／又は記録するために必要な対物光学素子の像側開口数をＮＡ３（ＮＡ２＞ＮＡ３）とする。
【００６７】
対物光学素子の中央領域と周辺領域の境界は、０．９・ＮＡ３以上、１．２・ＮＡ３以下（より好ましくは、０．９５・ＮＡ３以上、１．１５・ＮＡ３以下）の範囲に相当する部分に形成されていることが好ましい。より好ましくは、対物光学素子の中央領域と周辺領域の境界が、ＮＡ３に相当する部分に形成されていることである。また、対物光学素子の周辺領域と最周辺領域の境界は、０．９・ＮＡ２以上、１．２・ＮＡ２以下（より好ましくは、０．９５・ＮＡ２以上、１．１５・ＮＡ２以下）の範囲に相当する部分に形成されていることが好ましい。より好ましくは、対物光学素子の周辺領域と最周辺領域の境界が、ＮＡ２に相当する部分に形成されていることである。対物光学素子の最外周の外側の境界は、０．９・ＮＡ１以上、１．２ＮＡ１以下（より好ましくは、０．９５・ＮＡ１以上、１．１５・ＮＡ１以下）の範囲に相当する部分に形成されていることが好ましい。より好ましくは、対物光学素子の最外周の外側の境界が、ＮＡ１に相当する部分に形成されていることである。
【００６８】
対物光学素子を通過した第３光束を第３光ディスクの情報記録面上に集光する場合に、球面収差が少なくとも１箇所の不連続部を有することが好ましい。その場合、不連続部は、０．９・ＮＡ３以上、１．２・ＮＡ３以下（より好ましくは、０．９５・ＮＡ３以上、１．１５・ＮＡ３以下）の範囲に存在することが好ましい。また、対物光学素子を通過した第２光束を第２光ディスクの情報記録面上に集光する場合にも、球面収差が少なくとも一箇所の不連続部を有することが好ましい。その場合、不連続部は、０．９・ＮＡ２以上、１．２・ＮＡ２以下（より好ましくは、０．９５・ＮＡ２以上、１．１・ＮＡ２以下）の範囲に存在することが好ましい。
【００６９】
また、球面収差が連続していて、不連続部を有さない場合であって、対物光学素子を通過した第３光束を第３光ディスクの情報記録面上に集光する場合に、ＮＡ２では、縦球面収差の絶対値が０．０３μｍ以上であって、ＮＡ３では縦球面収差の絶対値が０．０２μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、ＮＡ２では、縦球面収差の絶対値が０．０８μｍ以上であって、ＮＡ３では縦球面収差の絶対値が０．０１μｍ以下である。また、対物光学素子を通過した第２光束を第２光ディスクの情報記録面上に集光する場合に、ＮＡ１では、縦球面収差の絶対値が０．０３μｍ以上であって、ＮＡ２では縦球面収差の絶対値が０．００５μｍ以下であることが好ましい。
【００７０】
また、回折効率は回折構造の輪帯深さに依存するので、光ピックアップ装置の用途に応じて、中央領域の各波長に対する回折効率を適宜設定可能である。例えば、第１光ディスクに対して記録及び再生を行い、第２、第３光ディスクに対して再生のみ行う光ピックアップ装置の場合には、中央領域及び／又は周辺領域の回折効率は第１光束重視とするのが好ましい。一方、第１光ディスクに対して再生のみを行い、第２、第３光ディスクに対して記録及び再生を行う光ピックアップ装置の場合には、中央領域の回折効率は、第２、第３光束重視とし、周辺領域の回折効率は第２光束重視とするのが好ましい。
【００７１】
何れの場合でも、下記条件式（１１）を満たすようにすることで、各領域の面積加重平均により計算される第１光束の回折効率を高く確保することが可能となる。
【００７２】
η１１≦η２１ （１１）
但し、η１１は中央領域における第１光束の回折効率を表し、η２１は周辺領域における第１光束の回折効率を表す。なお、中央領域の回折効率を第２、第３波長の光束重視とした場合には、中央領域の第１光束の回折効率は低くなるが、第１光ディスクの開口数が第３光ディスクの開口数に比べて大きい場合は、第１光束の有効径全体で考えると中央領域の回折効率低下はそれほど大きな影響を与えない。
【００７３】
なお、本明細書における回折効率は、以下のように定義することができる。
（１）同一の焦点距離、レンズ厚さ、開口数を有し、同一の材料で形成され、第１及び第２光路差付与構造が形成されない対物光学素子の透過率を、中央領域、周辺領域に分けて測定する。この際、中央領域の透過率は、周辺領域に入射する光束を遮断して測定し、周辺領域の透過率は中央領域に入射する光束を遮断して測定する。
（２）第１及び第２光路差付与構造を有する対物光学素子の透過率を、中央領域と周辺領域に分けて測定する。
（３）上記（２）の結果を（１）の結果で割った値を各領域の回折効率とする。
【００７４】
また、第１光束乃至第３光束の何れか二つの光束の光利用効率が８０％以上であって、残りの一つの光束の光利用効率を３０％以上、８０％以下にするようにしてもよい。残りの一つの光束の光利用効率を４０％以上、７０％以下にするようにしてもよい。この場合、光利用効率を３０％以上、８０％以下（または４０％以上、７０％以下）とする光束は、第３光束であることが好ましい。
【００７５】
なお、ここでいう光利用効率とは、第１光路差付与構造及び第２光路差付与構造が形成された対物光学素子（第３光路差付与構造が形成されていてもよい）により光ディスクの情報記録面上に形成された集光スポットのエアリーディスク内の光量をＡとし、同一の材料から形成され、且つ、同一の焦点距離、軸上厚さ、開口数、波面収差を有し、第１光路差付与構造、第２光路差付与構造及び第３光路差付与構造が形成されない対物光学素子により、光情報記録媒体の情報記録面上に形成された集光スポットのエアリーディスク内の光量をＢとしたとき、Ａ／Ｂにより算出するものとする。なお、ここでいうエアリーディスクとは、集光スポットの光軸を中心とする半径ｒ‘の円をいう。ｒ’＝０．６１・λ／ＮＡで表される。
【００７６】
また、第１光路差付与構造を通過した第３光束において、最大の光量となる回折次数の回折光の光量と、次に大きな光量となる回折次数の回折光の光量の差、即ち、第１ベストフォーカスを形成する回折光の光量と、第２ベストフォーカスを形成する回折光の光量の差が、０％以上、２０％以下である場合、特に第３光ディスクにおけるトラッキング特性を良好に保つことが困難であるが、本発明は、そのような状況においても、トラッキング特性を良好にすることを可能とする。
【００７７】
第１光束、第２光束及び第３光束は、平行光として対物光学素子に入射してもよいし、発散光若しくは収束光として対物光学素子に入射してもよい。好ましくは、第１光束及び第２光束の、対物光学素子への入射光束の倍率ｍ１、ｍ２が、下記の式（２）、（３）を満たすことである。
−０．０２＜ｍ１＜０．０２ （２）
−０．０２＜ｍ２＜０．０２ （３）
【００７８】
また、第３光束を平行光又は略平行光として対物光学素子に入射させる場合、第３光束の対物光学素子への入射光束の倍率ｍ３が、下記の式（４）を満たすことが好ましい。第３光束が平行光である場合、トラッキングにおいて問題が発生しやすくなるが、本発明は第３光束が平行光であっても、良好なトラッキング特性を得ることを可能とし、３つの異なる光ディスクに対して記録及び／又は再生を適切に行う事を可能とする。
−０．０２＜ｍ３＜０．０２ （４）
【００７９】
一方で、第３光束を発散光として対物光学素子に入射させる場合、第３光束の対物光学素子への入射光束の倍率ｍ３が、下記の式（５）を満たすことが好ましい。
−０．１０＜ｍ３＜０．００ （５）
【００８０】
各光源から出射される光束の波長（特に第１光源から出射される第１光束の波長）が±５ｎｍ変化した際に、各光ディスク（特に第１光ディスク）の情報記録面上での波面収差の変化量が０．０１０λ１ｒｍｓ以上、０．０９５λ１ｒｍｓ以下となることが好ましい。また、環境温度を設計基準温度より±３０℃変化させた際に、第１光束の球面収差を補正し、第１光ディスクの情報記録面上での波面収差の変化量が０．０１０λ１ｒｍｓ以上、０．０９５λ１ｒｍｓ以下となることが好ましい。
【００８１】
また、第３光ディスクを用いる際の対物光学素子のワーキングディスタンス（ＷＤ）は、０．２０ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下であることが好ましい。好ましくは、０．３ｍｍ以上、１．００ｍｍ以下である。次に、第２光ディスクを用いる際の対物光学素子のＷＤは、０．４ｍｍ以上、０．７ｍｍ以下であることが好ましい。さらに、第１光ディスクを用いる際の対物光学素子のＷＤは、０．４ｍｍ以上、０．９ｍｍ以下（ｔ１＜ｔ２である場合は、０．６ｍｍ以上、０．９ｍｍ以下が好ましい）であることが好ましい。
【００８２】
対物光学素子の入射瞳径は、第１光ディスクを用いる際に、φ２．８ｍｍ以上、φ４．５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００８３】
温度特性（４０５ｎｍの使用波長における対物光学素子の3次球面収差の温度依存性）がよくて、波長特性（５００ｎｍ以下の使用波長における対物光学素子の3次球面収差の波長依存性）があまりよくない対物光学素子を用いるようにしてもよい。例えば、「温度特性がよい」、とは、対物光学素子を含む光学系全体での温度特性（｜δＳＡ３／δＴ｜（λｒｍｓ／℃））が、0以上、０．０２以下であることを意味し、対物光学素子単独での温度特性（｜δＳＡ３／δＴ｜（λｒｍｓ／℃））が、０．０３以上、０．０８以下であることを意味する。また、「波長特性があまりよくない」とは、対物光学素子の波長特性（｜δＳＡ３／δλ｜（λｒｍｓ／ｎｍ））が、０．１より小さく、０．０１以上（０．０２以上としてもよい）を意味する。
【発明の効果】
【００８４】
本発明によれば、光利用効率が低下した場合でも、適切に情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置及び光情報記録媒体記録再生装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８５】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。まず、図５を用いて本発明による対物光学素子を用いた光ピックアップ装置ＰＵ１について説明する。かかる光ピックアップ装置ＰＵ１は、光情報記録媒体記録再生装置に搭載できる。図５は、高密度光ディスクであるＢＤ（第１光ディスク）とＤＶＤ（第２光ディスク）とＣＤ（第３光ディスク）との何れに対しても適切に情報の記録・再生を行える光ピックアップ装置ＰＵの構成を概略的に示す図である。ＢＤの仕様は、第１波長λ１＝４０５ｎｍ、保護基板ＰＬ１の厚さｔ１＝０．１ｍｍ、開口数ＮＡ１＝０．８５であり、ＤＶＤの仕様は、第２波長λ２＝６５５ｎｍ、保護基板ＰＬ２の厚さｔ２＝０．６ｍｍ、開口数ＮＡ２＝０．６５であり、ＣＤの仕様は、第３波長λ３＝７８５ｎｍ、保護基板ＰＬ３の厚さｔ３＝１．２ｍｍ、開口数ＮＡ３＝０．４５である。但し、波長、保護基板の厚さ、及び開口数の組合せはこれに限られない。
【００８６】
光ピックアップ装置ＰＵ１は、対物光学素子ＯＢＪ、絞りＳＴ、コリメートレンズＣＬ、偏光ダイクロイックプリズムＰＰＳ、ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され４０５ｎｍのレーザ光束（第一光束）を射出する第１半導体レーザＬＤ１（第１光源）と、ＢＤの情報記録面ＲＬ１からの反射光束を受光する第１の受光素子ＰＤ１と、レーザモジュールＬＭ等を有する。本実施の形態においては、コリメートレンズＣＬが球面収差補正手段を構成する。
【００８７】
また、レーザモジュールＬＭは、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され６５８ｎｍのレーザ光束（第２光束）を射出する第２半導体レーザＥＰ１（第２光源）と、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され７８５ｎｍのレーザ光束（第３光束）を射出する第３半導体レーザＥＰ２（第３光源）と、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２からの反射光束を受光する第２の受光素子ＤＳ１と、ＣＤの情報記録面ＲＬ３からの反射光束を受光する第３の受光素子ＤＳ２と、プリズムＰＳと、を有している。
【００８８】
図１及び図４に示されるように、本実施の形態の対物光学素子ＯＢＪにおいて、光源側の非球面光学面に光軸を含む中央領域ＣＮと、その周囲に配置された周辺領域ＭＤと、更にその周囲に配置された最周辺領域ＯＴとが、光軸を中心とする同心円状に形成されている。なお、図１及び図４の中央領域、周辺領域、最周辺領域の面積などの比率は正確には表されていない。中央領域ＣＮの全面には、第１光路差付与構造が設けられており、周辺領域ＭＤの全面には第２光路差付与構造が設けられている。また、最周辺領域ＯＴには第３光路差付与構造が設けられている。
【００８９】
光ピックアップ装置ＰＵにおいて、ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、コリメートレンズＣＬから青紫色レーザ光束が平行光束の状態で射出されるように、１軸アクチュエータＡＣ２によりコリメートレンズＣＬの位置を光軸方向に調整した後、青紫色半導体レーザＬＤ１を発光させる。
【００９０】
青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された第１光束（λ１＝４０５ｎｍ）の発散光束は、偏光ダイクロイックプリズムＰＰＳを透過し、コリメートレンズＣＬにより平行光束とされた後、図示しない１／４波長板により直線偏光から円偏光に変換され、絞りＳＴによりその光束径が規制され、対物光学素子ＯＢＪによって厚さ０．１ｍｍの保護基板ＰＬ１を介して、ＢＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。
【００９１】
情報記録面ＲＬ１上で反射した光束は、再び対物光学素子ＯＢＪ、絞りＳＴを透過した後、図示しない１／４波長板により円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、偏光ダイクロイックプリズムＰＰＳを透過した後、第１の受光素子ＰＤ１の受光面上に収束する。そして、第１の受光素子ＰＤ１の出力信号を用いて、２軸アクチュエータＡＣにより対物光学素子ＯＢＪをフォーカシングやトラッキングさせることで、ＢＤに記録したり、また、記録された情報を読み取ることができる。
【００９２】
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、コリメートレンズＣＬから赤色レーザ光束が平行光束の状態で射出されるように、１軸アクチュエータＡＣ２によりコリメートレンズＣＬの位置を光軸方向に調整した後、赤色半導体レーザＥＰ１を発光させる。
【００９３】
赤色半導体レーザＥＰ１から射出された第２光束（λ２＝６５８ｎｍ）の発散光束は、プリズムＰＳで反射された後、偏光ダイクロイックプリズムＰＰＳにより反射され、コリメートレンズＣＬにより平行光束とされた後、図示しない１／４波長板により直線偏光から円偏光に変換され、対物光学素子ＯＢＪに入射する。ここで、対物光学素子ＯＢＪの中央領域と周辺領域により集光された（最周辺領域を通過した光束はフレア化され、スポット周辺部を形成する）光束は、厚さ０．６ｍｍの保護基板ＰＬ２を介して、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２に形成されるスポットとなり、スポット中心部を形成する。
【００９４】
情報記録面ＲＬ２上で反射した光束は、再び対物光学素子ＯＢＪ、絞りＳＴを透過した後、図示しない１／４波長板により円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、偏光ダイクロイックプリズムＰＰＳにより反射された後、その後、プリズム内で２回反射された後、第２の受光素子ＤＳ１に収束する。そして、第２の受光素子ＤＳ１の出力信号を用いてＤＶＤに記録したり、また、記録された情報を読み取ることができる。
【００９５】
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、コリメートレンズＣＬから赤外レーザ光束が平行光束の状態で射出されるように、１軸アクチュエータＡＣ２によりコリメートレンズＣＬの位置を光軸方向に調整した後、赤外半導体レーザＥＰ２を発光させる。
【００９６】
赤外半導体レーザＥＰ２から射出された第３光束（λ３＝７８５ｎｍ）の発散光束は、プリズムＰＳで反射された後、偏光ダイクロイックプリズムＰＰＳにより反射され、コリメートレンズＣＬにより平行光束とされた後、図示しない１／４波長板により直線偏光から円偏光に変換され、対物光学素子ＯＢＪに入射する。ここで、対物光学素子ＯＢＪの中央領域により集光された（周辺領域及び最周辺領域を通過した光束はフレア化され、スポット周辺部を形成する）光束は、厚さ１．２ｍｍの保護基板ＰＬ３を介して、ＣＤの情報記録面ＲＬ３上に形成されるスポットとなる。
【００９７】
情報記録面ＲＬ３上で反射した光束は、再び対物光学素子ＯＢＪ、絞りＳＴを透過した後、図示しない１／４波長板により円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、偏光ダイクロイックプリズムＰＰＳにより反射された後、その後、プリズム内で２回反射された後、第３の受光素子ＤＳ２に収束する。そして、第３の受光素子ＤＳ２の出力信号を用いてＣＤに記録したり、また、記録された情報を読み取ることができる。
【００９８】
青紫色半導体レーザＬＤ１から出射された第１光束が平行光束で対物光学素子ＯＢＪに入射したときに、中央領域の第１光路差付与構造、周辺領域の第２光路差付与構造及び最周辺領域の第３光路差付与構造は、第１光束の球面収差を適正に補正し、保護基板の厚さｔ１のＢＤに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる。又、赤色半導体レーザＥＰ１から出射された第２光束が平行光束で対物光学素子ＯＢＪに入射したときに、中央領域の第１光路差付与構造、周辺領域の第２光路差付与構造は、ＢＤとＤＶＤの保護基板の厚さの差異及び第１光束と第２光束の波長の差異に起因して発生する第２光束の球面収差を適正に補正し、最周辺領域の第３光路差付与構造は第２光束をＤＶＤの情報記録面上でフレアとするため、保護基板の厚さｔ２のＤＶＤに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる。又、赤外半導体レーザＥＰ２から出射された第３光束が平行光束で対物光学素子ＯＢＪに入射したときに、中央領域の第１光路差付与構造は、ＢＤとＣＤの保護基板の厚さの差異及び第１光束と第３光束の波長の差異に起因して発生する第３光束の球面収差を適正に補正し、周辺領域の第２光路差付与構造及び最周辺領域の第３光路差付与構造は第３光束をＣＤの情報記録面上でフレアとするため、保護基板の厚さｔ３のＣＤに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる。また、中央領域の第１光路差付与構造は、記録再生に用いられる第３光束の必要光の集光スポットと、第３光束の不要光の集光スポットとを適正な距離だけ離し、それにより、ＣＤを用いた際のトラッキング特性も良好にする。加えて、周辺領域の第２光路差付与構造は、第１光束及び第２光束に対して、レーザの製造誤差等の理由によって波長が基準波長からずれた際に、スフェロクロマティズム（色球面収差）を補正することができる。
【００９９】
光ピックアップ装置ＰＵ１では、コリメートレンズＣＬを１軸アクチュエータＡＣ２により光軸方向に駆動させることで、ＢＤ使用時の球面収差を補正できる。かかる球面収差補正機構により、青紫色半導体レーザＬＤ１の製造誤差による波長ばらつき、温度変化に伴う対物光学系の屈折率変化や屈折率分布、多層ディスクの情報記録層間のフォーカスジャンプ、保護基板ＰＬ１の製造誤差による厚さばらつきや厚み分布等に起因する球面収差を補正可能である。尚、この球面収差補正機構により、ＤＶＤ使用時やＣＤ使用時の球面収差を補正しても良い。なお、コリメートレンズＣＬは、温度が上ったら光源側に移動し、下がったら光情報記録媒体側に移動する。
【０１００】
更に、本実施の形態の光ピックアップ装置は、対物光学素子ＯＢＪの近傍に温度センサ（温度検出手段ともいう）ＴＳ１と、電力を供給することで温度調整を行えるペルチェ素子ＰＥを用いた冷却装置を配置している。本実施の形態では、ペルチェ素子ＰＥが光利用効率補償手段を構成する。尚、２軸アクチュエータＡＣ１のコイル電流を測定することで対物光学素子ＯＢＪの近傍の温度を簡易的に求めることができるため、その電流値を測定する電流計を温度センサＴＳ１の代わりに用いることができる。温度センサＴＳ１からの信号は、コントローラＣＰＵに送信される。コントローラＣＰＵは、温度センサＴＳ１からの信号に基づいて、ペルチェ素子ＰＥを駆動し、対物光学素子ＯＢＪの温度を、実験やシミュレーションにて予め定められた温度になるように制御することによって、低下した光利用効率を回復させることで、光利用効率を補償する。
【０１０１】
図６は、波長変化又は温度変化が生じた場合、回折効率がどの程度低下するかを示すグラフである。図６に示すように、対物光学素子ＯＢＪの温度が変化すると、光路差付与構造の回折効果が低下して、光利用効率の低下を招く恐れがある。これに対し、本実施の形態によれば、コントローラＣＰＵは、温度センサＴＳ１の測定した温度に基づいて、対物レンズＯＢＪの温度が閾値を超えて上昇した、もしくはしそうであると判断した場合、ペルチェ素子ＰＥを用いて対物光学素子ＯＢＪを冷却することで、その温度を許容範囲に留め、光利用効率を補償することができる。尚、冷却装置としては、ペルチェ素子に限らず、空冷ファン等であっても良い。
【０１０２】
特に、光ピックアップ装置の起動時（例えば起動から５分以内）には、室温に等しい温度の光学素子がアクチュエータ等に加熱されて温度上昇が著しくなるので、例えば所定温度として５℃（但し、対物光学素子の設計により種々の値を取りうる）温度が上昇したら、ペルチェ素子ＰＥの動作電流を変更するようにしたり、或いは短時間ごとのチェックでコントローラＣＰＵに制御させることができる。一方、温度が定常状態になったら、（例えば、起動から１０分後以降）、もっと低頻度で（例えば１０分間隔で）ペルチェ素子ＰＥの動作電流を変更するかどうかのチェックを行えばよい。または、温度が定常状態になったら、チェックをやめてもよい。但し、光ピックアップ装置の記録モード時と再生モード時とで、光利用効率変化の許容度が異なるので、例えば記録モード時のチェック頻度は、再生モード時のチェック頻度よりも高い方が望ましい。更に、特願２００２−３０４７６３号公報等に記載のような球面収差検出手段を用いて、球面収差を直接求められる場合には、温度と球面収差の相関関係から温度変化量を推定し、コントローラＣＰＵによりペルチェ素子ＰＥを駆動して、光利用効率を補償しても良い。
【０１０３】
図７は、第２の実施の形態にかかる光ピックアップ装置ＰＵ２の概略構成図である。本実施の形態においては、上述した実施の形態に対し、冷却装置を設ける代わりに、温度センサＴＳ１の信号を入力して半導体レーザＬＤ１を駆動制御するドライバＤＲを設けた点が異なる。それ以外の構成については、上述の実施の形態と同様であるため説明を省略する。尚、本実施の形態では、ドライバＤＲが光利用効率補償手段又は電流／電圧制御手段を構成する。
【０１０４】
本実施の形態によれば、ドライバＤＲは、温度センサＴＳ１の測定した温度に基づいて、対物レンズＯＢＪの温度が閾値を超えて上昇した、もしくはしそうであると判断した場合、温度変化により低下した光利用効率低下を補う分だけ半導体レーザＬＤ１のレーザパワーを増大することで、対物レンズＯＢＪを通過する光束の光強度を高め、それにより適切な光強度の集光スポットを形成することができる。尚、半導体レーザの温度が変化した場合は、半導体レーザから出射される光束に波長変化が生じ、図６に示すようにそれも回折効率の低下を招く原因となる恐れもある。そのような場合には、例えば半導体レーザＬＤ１の近傍に別な温度センサを配置して半導体レーザＬＤ１の温度を測定し、測定された温度から波長変動を求めることができる。又、半導体レーザＬＤ１に供給される電流が変化した場合にも、波長変動が生じる恐れがあるが、その供給電流を汎用の電流計（電流値検出手段ともいう）により検出することで、波長変動を求めることができる。求められた半導体レーザＬＤ１の波長と測定された対物レンズＯＢＪの温度とを、図６の特性に当てはめて光利用効率の低下分を求め、かかる光利用効率の低下分を補償するように半導体レーザＬＤ１に与える電流又は電圧を増加させ、レーザのパワーを増加させることができる。
【０１０５】
図８は、第３の実施の形態にかかる光ピックアップ装置ＰＵ３の概略構成図である。本実施の形態においては、上述した実施の形態に対し、温度センサを設ける代わりに波長検出手段を設けている点が異なる。図９は、波長検出手段の原理を示す図である。それ以外の構成については、上述の実施の形態と同様であるため説明を省略する。尚、本実施の形態では、ドライバＤＲが光利用効率補償手段又は電流／電圧制御手段を構成する。
【０１０６】
本実施の形態においては、図６に示すように光源波長の変動に応じて対物レンズＯＢＪの光路差付与構造の回折効率が低下することに鑑みて、その光利用効率の低下分を、半導体レーザＬＤ１のレーザパワーを増大させることによって補おうとするものである。青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された第１光束の発散光束は、偏光ダイクロイックプリズムＰＰＳにより、その一部が反射され、集光レンズＬＳにより収斂光束となり、フーコープリズムの一形態である屋根型形状の波長フィルタＦＬＴにより２方向に分割され、受光素子ＭＰＤに略集光される。受光素子ＭＰＤは、図９（ａ）に示すように、２つの検出部ＰＤＡ、ＰＤＢを有しており、受けた光の強度に応じて独立して信号を出力できるようになっている。波長フィルタＦＬＴは、一つの面に第１の膜ＭＡを形成し、別な面に第２の膜ＭＢを形成している。第１の膜ＭＡは、図９（ｂ）に示すように、通過する光束の波長が長くなるにつれて光透過率が増大する第１の透過率特性Ａを有し、第２の膜ＭＢは、図９（ｂ）に示すように、通過する光束の波長が長くなるにつれて光透過率が減少する第２の透過率特性Ｂを有するが、両者の光透過率は４０５ｎｍで等しくなっている。波長フィルタＦＬＴに入射した光束のうちの半分は、第１の膜ＭＡを通過した後屈折して検出部ＰＤＢに入射し、残りの半分は第２の膜ＭＢを通過した後屈折して検出部ＰＤＡに入射する。
【０１０７】
ここで、基準波長に等しい波長４０５ｎｍの光束が波長フィルタＦＬＴに入射した場合、図９（ｂ）に示す特性から、第１の膜ＭＡを通過した光束と、第２の膜ＭＢを通過した光束とが同じ光量になる。従って、２つの検出部ＰＤＡ、ＰＤＢから出力された信号を入力したドライバＤＲは、図９（ｂ）に示す特性から光源波長が４０５ｎｍであると判断できるので、基準電流又は基準電圧を半導体レーザＬＤ１に供給する。
【０１０８】
更に、基準波長と異なる波長の光束が波長フィルタＦＬＴに入射した場合、図９（ｂ）に示す特性から、第１の膜ＭＡを通過した光束と、第２の膜ＭＢを通過した光束の光量に差が生じる。よって、検出部ＰＤＡおよび検出部ＰＤＢの出力信号をドライバＤＲに入力して両信号の差分を取り、その計算結果を図９（ｂ）の特性を用いて換算することにより光源の波長または波長に相関を有する値を求めることができる。この結果を用いて、波長変動により低下した光利用効率を補償するために基準電流より高い電流又は基準電圧より高い電圧を半導体レーザＬＤ１に供給する。これにより半導体レーザＬＤ１は、基準強度より高いレーザパワーを発揮し、高い強度の光束を対物レンズＯＢＪに入射させるので、回折効率の低下分を補うことができる。
【０１０９】
検出部ＰＤＡ、ＰＤＢの各出力信号の差分を、各出力信号の和で除することにより、記録時や再生時のように必要な光量が異なる場合にも、光利用効率の補償が可能となる。また、各出力信号の和は、各光源の光束の光量制御に用いることもできる。
【０１１０】
尚、波長検出手段もしくは温度検出手段としては、半導体レーザＬＤ１に入力する電流の値を測定する電流計を設け、かかる電流計の値に基づいて、ドライバＤＲが、半導体レーザＬＤ１の温度変化量を求め、温度変化、特に波長変化による光利用効率の低下を補うようにレーザパワーを制御しても良い。
【０１１１】
更に、特願２００２−３０４７６３号公報等に記載のような球面収差検出手段を用いて、球面収差を直接求められる場合には、温度と球面収差の相関関係から温度変化量を推定し、それをもとに光利用効率低下分を求め、ドライバＤＲにより、半導体レーザＬＤ１のレーザパワー制御を行っても良い。その後で球面収差補正手段により球面収差を抑制するように、コリメートレンズＣＬをシフトさせればよい。球面収差検出手段により、球面収差を常時検出することが好ましい。さらに、シーク動作や、層間ジャンプを行っている場合などは、検出結果を受けて、１秒以内に球面収差を補正することが好ましい。一方で、通常の記録／再生を行っている間は、球面収差を補正するのに１秒以上かかってもよい。
【０１１２】
又、光ピックアップ装置の組立時において、球面収差検出手段により予め球面収差を補正しておくことが望ましい。
【０１１３】
（実施例）
【０１１４】
図５、７、８の光ピックアップ装置に用いることができる実施例について説明する。本実施例において、対物光学素子は、単玉のポリオレフィン系のプラスチックレンズである。対物光学素子の光学面の中央領域ＣＮの全面には、第１光路差付与構造が形成されている。光学面の周辺領域ＭＤの全面には、第２光路差付与構造が形成されている。光学面の最周辺領域ＯＴの全面には、第３光路差付与構造が設けられている。
【０１１５】
また、本実施例において、第１光路差付与構造は、第１基礎構造、第２基礎構造に加えて、第３基礎構造が重畳された構造となっており、二種類の鋸歯状の回折構造とバイナリ構造とが重畳された形状となっている。断面形状は、図４においてＣＮと示されている部分として示されている。鋸歯状の回折構造である第３基礎構造は、第１光束の１０次の回折光の光量を他のいかなる次数（０次即ち透過光も含む）の回折光の光量よりも大きくし、第２光束の６次の回折光の光量を他のいかなる次数（０次即ち透過光も含む）の回折光の光量よりも大きくし、第３光束の５次の回折光の光量を他のいかなる次数（０次即ち透過光も含む）の回折光量よりも大きくするように設計されている。
【０１１６】
本実施例において、第２光路差付与構造は、図１０のＭＤとして示されているように、第１基礎構造と第四基礎構造を重畳した構造となっており、二種類の鋸歯状の回折構造が重畳された形状となっている。
【０１１７】
本実施例において、第３光路差付与構造は、図１０のＯＴとして示されているように、第四基礎構造のみを有する構造となっており、一種類の鋸歯状の回折構造のみを有する形状となっている。
【０１１８】
以下の表１に、本実施例のレンズデータを示す。なお、これ以降において、１０のべき乗数（例えば、２．５×１０-3）を、Ｅ（例えば、２．５Ｅ−３）を用いて表すものとする。また図１１に、本実施例の縦球面収差図を示す。縦球面収差図の縦軸の１．０は、ＢＤにおいては、ＮＡ０．８５またはΦ２．７ｍｍを表し、ＤＶＤにおいては、ＮＡ０．６より僅かに大きな値、または、Φ２．２８ｍｍより僅かに大きな値を表し、ＣＤにおいては、ＮＡ０．４５より僅かに大きな値、または、Φ２．３７ｍｍより僅かに大きな値を表す。なお、実施例において、Ｌ＝０．６０ｍｍである。したがって、Ｌ／ｆ＝０．６０／２．５３＝０．２３７である。
【０１１９】
【表１】
【０１２０】
対物光学素子の光学面は、それぞれ数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いる。
【０１２１】
【数１】
【０１２２】
ここで、Ｘ（ｈ）は光軸方向の軸（光の進行方向を正とする）、κは円錐係数、Ａ2iは非球面係数、ｈは光軸からの高さである。
【０１２３】
また、回折構造により各波長の光束に対して与えられる光路長は、数２式の光路差関数に、表に示す係数を代入した数式で規定される。
【０１２４】
【数２】
【０１２５】
尚、λは入射光束の波長、λBは製造波長（ブレーズ化波長）、dorは回折次数、Ｂ2iは光路差関数の係数である。
【０１２６】
本実施例の対物光学素子を用いて、本発明の光ピックアップ装置でＢＤの記録再生を行う場合、第１光源の波長が製造誤差により基準波長からずれている場合であっても、図６に示されるような光利用効率の低下を補償するように、レーザーパワーを増加させることにより、ＢＤに対する記録再生が良好に行われ、光ピックアップ装置の温度変化が起きている場合であっても、波長変化も併せて鑑みつつ、図６に示されている光利用効率の低下を補償するように、レーザーパワーを増加させたり、対物光学素子の温度を基準温度に近づけたりすることにより、ＢＤに対する記録再生が良好に行われる。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】本発明に係る対物光学素子を光軸方向に見た図である。
【図２】本発明に係る対物光学素子に形成された光路差付与構造の拡大概略断面図である。
【図３】本発明に係る対物光学素子を通過した第３光束が第３光ディスクの情報記録面上で形成するスポットを示す図である。
【図４】本発明に係る対物光学素子ＯＢＪの一例を模式的に示す断面図である。
【図５】第１の実施の形態にかかる光ピックアップ装置ＰＵ１の概略構成図である。
【図６】波長変化又は温度変化が生じた場合、回折効率がどの程度低下するかを示すグラフであり、図６（ａ）は、ＢＤ使用条件における波長と回折効率の関係を示し、図６（ｂ）は、ＢＤ使用条件における温度と回折効率の関係を示し、図６（ｃ）は、ＤＶＤ使用条件における波長と回折効率の関係を示し、図６（ｄ）は、ＤＶＤ使用条件における温度と回折効率の関係を示し、図６（ｅ）は、ＣＤ使用条件における波長と回折効率の関係を示し、図６（ｆ）は、ＣＤ使用条件における温度と回折効率の関係を示している。
【図７】第２の実施の形態にかかる光ピックアップ装置ＰＵ２の概略構成図である。
【図８】第３の実施の形態にかかる光ピックアップ装置ＰＵ３の概略構成図である。
【図９】第３の実施の形態に用いる光検出器ＰＤ１の原理を示す図である。
【図１０】本発明に係る対物光学素子の光路差付与構造を説明するための図である。
【図１１】実施例の対物光学素子にかかる縦球面収差図である。
【符号の説明】
【０１２８】
ＡＣ１ ２軸アクチュエータ
ＡＣ２ １軸アクチュエータ
ＣＬ コリメートレンズ
ＣＮ 中央領域
ＣＰＵ コントローラ
ＤＲ ドライバ
ＤＳ１ 第１受光素子
ＤＳ２ 第２受光素子
ＥＰ１ 赤色半導体レーザ
ＥＰ２ 赤外半導体レーザ
ＦＬＴ 波長フィルタ
ＬＤ１ 青紫色半導体レーザ
ＬＭ レーザモジュール
ＭＡ 第１の膜
ＭＢ 第２の膜
ＭＤ 周辺領域
ＯＢＪ 対物光学素子
ＯＴ 最周辺領域
ＰＤ１ 光検出器
ＰＤＡ 検出部
ＰＤＢ 検出部
ＰＬ１ 保護基板
ＰＬ２ 保護基板
ＰＬ３ 保護基板
ＰＰＳ 偏光ダイクロイックプリズム
ＰＳ プリズム
ＰＵ１ 光ピックアップ装置
ＰＵ２ 光ピックアップ装置
ＲＬ１ 情報記録面
ＲＬ２ 情報記録面
ＲＬ３ 情報記録面
ＳＣＮ スポット中心部
ＳＭＤ スポット中間部
ＳＯＴ スポット周辺部
ＳＴ 絞り
ＴＳ１ 温度センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる種類の光ディスクに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置及び光情報記録媒体記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ピックアップ装置において、光ディスクに記録された情報の再生や、光ディスクへの情報の記録のための光源として使用されるレーザ光源の短波長化が進み、例えば、青紫色半導体レーザや、第２高調波を利用して赤外半導体レーザの波長変換を行う青色ＳＨＧレーザ等、波長４００〜４２０ｎｍのレーザ光源が実用化されつつある。これら青紫色レーザ光源を使用すると、ＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）と同じ開口数（ＮＡ）の対物レンズを使用する場合で、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１５〜２０ＧＢの情報の記録が可能となり、対物レンズのＮＡを０．８５にまで高めた場合には、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、２３〜２５ＧＢの情報の記録が可能となる。以下、本明細書では、青紫色レーザ光源を使用する光ディスク及び光磁気ディスクを総称して「高密度光ディスク」という。
【０００３】
尚、ＮＡ０．８５の対物レンズを使用する高密度光ディスクでは、光ディスクの傾き（スキュー）に起因して発生するコマ収差が増大するため、ＤＶＤにおける場合よりも保護層を薄く設計し（ＤＶＤの０．６ｍｍに対して、０．１ｍｍ）、スキューによるコマ収差量を低減しているものがある。このような光ディスクとしては、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（以下、ＢＤという）がある。
【０００４】
ところで、高密度光ディスクに対して適切に情報の記録／再生ができると言うだけでは、光ディスクプレーヤ／レコーダ（光情報記録媒体記録再生装置）の製品としての価値は十分なものとはいえない。現在において、多種多様な情報を記録したＤＶＤやＣＤ（コンパクトディスク）が販売されている現実をふまえると、高密度光ディスクに対して情報の記録／再生ができるだけでは足らず、例えばユーザが所有しているＤＶＤやＣＤに対しても同様に適切に情報の記録／再生ができるようにすることが、高密度光ディスク用の光ディスクプレーヤ／レコーダとしての商品価値を高めることに通じるのである。このような背景から、高密度光ディスク用の光ディスクプレーヤ／レコーダに搭載される光ピックアップ装置は、高密度光ディスクとＤＶＤ、更にはＣＤとの何れに対しても互換性を維持しながら適切に情報を記録／再生できる性能を有することが望まれる。
【０００５】
高密度光ディスクとＤＶＤ、更にはＣＤとの何れに対しても互換性を維持しながら適切に情報を記録／再生できるようにする方法として、高密度光ディスク用の光学系とＤＶＤやＣＤ用の光学系とを情報を記録／再生する光ディスクの記録密度に応じて選択的に切り替える方法が考えられるが、複数の光学系が必要となるので、小型化に不利であり、またコストが増大する。
【０００６】
従って、光ピックアップ装置の構成を簡素化し、低コスト化を図るためには、互換性を有する光ピックアップ装置においても、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、低コスト化に有利となる。尚、記録／再生波長が互いに異なる複数種類の光ディスクに対して共通な光学系を得るためには、球面収差の波長依存性を有する光路差付与構造を集光光学系の少なくとも一つの光学素子に形成する必要がある。
【０００７】
特許文献１には、光路差付与構造としての回折構造を有し、高密度光ディスクと従来のＤＶＤ及びＣＤに対して共通に使用可能な対物光学系、及びこの対物光学系を搭載した光ピックアップ装置が記載されている。
【特許文献１】ヨーロッパ公開特許第１３０４６８９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
より具体的に、回折構造の効果について説明する。ＢＤとＤＶＤとＣＤとは、その規格上それぞれ保護基板厚が異なるように定められているので、いずれかの光ディスクの保護基板厚に対して最適に対物光学素子を設計すると、他の光ディスクを使用する際に、保護基板厚さの差に応じた球面収差が発生することとなる。そこで、共通に用いる対物光学素子の光学面に、回折構造などの光路差付与構造を設け、対物光学素子を通過する光束に対して、その波長に応じて所定の回折角を与えることで、保護基板厚さの差に応じた球面収差を補正するようにしている。
【０００９】
ところが、低コスト化を図るため、対物光学素子をプラスチック製の単玉レンズとした場合、環境の変化に敏感となり、例えば温度変化などにより回折効率が悪化するなどのため、光利用効率が低下すると十分な光強度の集光スポットを光ディスクの情報記録面に形成できず、適切な情報の記録及び／又は再生を行えない恐れがある。
【００１０】
本発明は、上述の問題を考慮したものであり、光利用効率が低下した場合でも、適切に情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置及び光情報記録媒体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】
【００１１】
以上の課題を解決するために、請求項１記載の光ピックアップ装置は、第１波長λ１（３５０ｎｍ≦λ１≦４４０ｎｍ）の第１光束を射出する第１光源と、第２波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を射出する第２光源と、前記第１光束を厚さがｔ１（０．０６５ｍｍ≦ｔ１≦０．１２５ｍｍ）の保護基板を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第２光束を厚さがｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護基板を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子と、を有し、前記第１光束を前記第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第２光束を前記第２光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において、
前記対物光学素子は、光路差付与構造を有する単玉のプラスチックレンズであり、
前記対物光学素子の光利用効率が低下した際に光利用効率を補償する光利用効率補償手段を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、前記対物光学素子の光利用効率が低下した際に光利用効率を補償する光利用効率補償手段を有するので、例え前記対物光学素子が単玉のプラスチックレンズであり光路差付与構造を設けているため、温度変化や光源の波長変動により回折効率などが低下したとしても、低下した光利用効率を適切に補償することができるので、温度変化や光源の波長変動に関わらず、異なる種類の光ディスクに情報の記録及び／又は再生を適切に行うことができる。「対物光学素子の光利用効率」とは、対物光学素子に入射する光束の全光量に対する、光情報記録媒体の記録／再生に用いられる光束の光量の割合をいう。
【００１３】
請求項２に記載の光ピックアップ装置は、請求項１に記載の発明において、前記光ピックアップ装置は、第３波長λ３（λ２＜λ３）の第３光束を射出する第３光源を有し、前記対物光学素子は、前記第３光束を厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護基板を有する第３光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第３光束を前記第３光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行うことを特徴とするので、例えばＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの３種類の光ディスクに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行うことができる。
【００１４】
請求項３に記載の光ピックアップ装置は、請求項１又は２に記載の発明において、前記光利用効率補償手段は、前記光ピックアップ装置の温度変化に伴って低下する光利用効率を補償することを特徴とする。尚、光ピックアップ装置が球面収差を補正する球面収差補正手段を有する場合に、球面収差補正手段による補正を行うことにより対物光学素子の倍率を変化させたとき、その倍率の変化によって低下した光利用効率を前記光利用効率補償手段により補償するようにしてもよい。球面収差補正手段の例としては、光軸方向に移動可能なカップリングレンズや、ビームエキスパンダーなどが挙げられる。
【００１５】
請求項４に記載の光ピックアップ装置は、請求項２又は３に記載の発明において、前記光利用効率補償手段は、前記第１光源、前記第２光源又は前記第３光源から出射される前記第１光束、前記第２光束又は前記第３光束の前記第１波長、前記第２波長又は前記第３波長の変化に起因して発生する光利用効率を補償することを特徴とするので、例えば光源の波長変動が生じた場合でも、光利用効率を適切に補償できる。
【００１６】
請求項５に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、前記光ピックアップ装置は、温度検出手段を有しており、前記温度検出手段の検出結果に基づいて、前記光利用効率補償手段によって光利用効率を補償することを特徴とするので、精度良く光利用効率を補償できる。ここで、「温度検出手段」としては、サーミスタや温度検出ＩＣなどの他、対物光学素子を駆動するアクチュエータのコイル電流を測定して温度を求める場合には、公知の電流計等を用いることができる。温度検出手段は、光源の近傍（特に好ましくは、第１光源の近傍）に設けてもよいし、対物光学素子の近傍に設けてもよい。
【００１７】
請求項６に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、前記光ピックアップ装置は、球面収差検出手段を有しており、前記球面収差検出手段の検出結果に基づいて、前記光利用効率補償手段によって光利用効率を補償することを特徴とするので、精度良く光利用効率を補償できる。「球面収差検出手段」としては、例えば特願２００２−３０４７６３号公報などに記載されているものを使用できる。
【００１８】
請求項７に記載の光ピックアップ装置は、請求項２乃至６のいずれかに記載の発明において、前記光ピックアップ装置は、前記第１光源、前記第２光源又は前記第３光源に供給される電流の値を検出する電流値検出手段を有しており、前記電流値検出手段の検出結果に基づいて、前記球面収差補正手段によって光利用効率を補償することを特徴とするので、精度良く光利用効率を補償できる。特に、前記第１光源の電流値を検出すると好ましい。
【００１９】
請求項８に記載の光ピックアップ装置は、請求項２乃至７のいずれかに記載の発明において、前記光ピックアップ装置は、前記第１波長、前記第２波長又は前記第３波長を検出する波長検出手段を有しており、前記波長検出手段の検出結果に基づいて、前記球面収差補正手段によって光利用効率を補償することを特徴とするので、精度の良い球面収差補正が可能となる。特に、前記第１波長を検出すると好ましい。
【００２０】
請求項９に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至８のいずれかに記載の発明において、前記光利用効率補償手段は、前記第１光源、前記第２光源又は前記第３光源に与える電流又は電圧を変化させる電流／電圧制御手段であり、前記光利用効率が低下した際に、前記電流／電圧制御手段によって、前記第１光源、前記第２光源又は前記第３光源に与える電流又は電圧を増加させることにより、低下した光利用効率を補償することを特徴とするので、低下した光利用効率を補って適切な強度の集光スポットを形成できる。特に、前記第１光源への電流又は電圧を変化させると好ましい。
【００２１】
請求項１０に記載の光ピックアップ装置は、第１波長λ１（３５０ｎｍ≦λ１≦４４０ｎｍ）の第１光束を射出する第１光源と、第２波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を射出する第２光源と、前記第１光束を厚さがｔ１（０．０６５ｍｍ≦ｔ１≦０．１２５ｍｍ）の保護基板を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第２光束を厚さがｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護基板を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子と、を有し、前記第１光束を前記第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第２光束を前記第２光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において、
前記対物光学素子は、光路差付与構造を有する単玉のプラスチックレンズであり、
前記対物光学素子の光利用効率が低下したことに応じて、前記第１光源、前記第２光源又は前記第３光源に与える電流又は電圧を増加させる電流／電圧制御手段を有することを特徴とする。
【００２２】
本発明によれば、前記対物光学素子の光利用効率が低下したことに応じて、前記第１光源、前記第２光源又は前記第３光源に与える電流又は電圧を増加させる電流／電圧制御手段を有するので、光利用効率が低下したときは、低下した光利用効率を補って適切な強度の集光スポットを形成できる。
【００２３】
請求項１１に記載の光情報記録媒体記録再生装置は、請求項１〜１０のいずれかに記載の光ピックアップ装置を用いたことを特徴とする。
【００２４】
本明細書において、第１光ディスクが高密度光ディスクであり、第２光ディスクが、ＤＶＤであり、第３光ディスクがＣＤであることが好ましいが、これに限られるものではない。なお、第１光ディスク、第２光ディスク又は第３光ディスクは、複数の情報記録面を有する複数層の光ディスクでもよい。
【００２５】
本明細書においては、高密度光ディスクの例としては、ＮＡ０．８５の対物光学素子により情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．１ｍｍ程度である規格の光ディスク（例えば、ＢＤ：ブルーレイディスク）が挙げられる。また、高密度光ディスクには、情報の記録／再生用の光源として、青紫色半導体レーザや青紫色ＳＨＧレーザが用いられる光磁気ディスクも含まれるものとする。更に、本明細書においては、ＤＶＤとは、ＮＡ０．６０〜０．６７程度の対物光学素子により情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．６ｍｍ程度であるＤＶＤ系列光ディスクの総称であり、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等を含む。また、本明細書においては、ＣＤとは、ＮＡ０．４５〜０．５１程度の対物光学素子により情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが１．２ｍｍ程度であるＣＤ系列光ディスクの総称であり、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ａｕｄｉｏ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等を含む。尚、記録密度については、高密度光ディスクの記録密度が最も高く、次いでＤＶＤ、ＣＤの順に低くなる。
【００２６】
なお、保護基板の厚さｔ１、ｔ２、ｔ３に関しては、以下の条件式を満たすことが好ましいが、これに限られない。
０．０６５ｍｍ≦ｔ１≦０．１２５ｍｍ 又は ０．５ｍｍ≦ｔ１≦０．７ｍｍ
０．５ｍｍ≦ｔ２≦０．７ｍｍ
１．０ｍｍ≦ｔ３≦１．３ｍｍ
【００２７】
本明細書において、第１光源、第２光源、第３光源は、好ましくはレーザ光源である。レーザ光源としては、好ましくは半導体レーザ、シリコンレーザ等を用いることが出来る。
【００２８】
また、第１光ディスク、第２光ディスク、第３光ディスクとして、それぞれ、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤが用いられる場合、第１光源の第１波長λ１は好ましくは、３５０ｎｍ以上、４４０ｎｍ以下、より好ましくは、３８０ｎｍ以上、４１５ｎｍ以下であって、第２光源の第２波長λ２は好ましくは５７０ｎｍ以上、６８０ｎｍ以下、より好ましくは６３０ｎｍ以上、６７０ｎｍ以下であって、第３光源の第３波長λ３は好ましくは、７５０ｎｍ以上、８８０ｎｍ以下、より好ましくは、７６０ｎｍ以上、８２０ｎｍ以下である。
【００２９】
また、第１光源、第２光源、第３光源のうち少なくとも２つの光源をユニット化してもよい。ユニット化とは、例えば第１光源と第２光源とが１パッケージに固定収納されているようなものをいうが、これに限られず、２つの光源が収差補正不能なように固定されている状態を広く含むものである。また、光源に加えて、後述する受光素子を１パッケージ化してもよい。
【００３０】
受光素子としては、フォトダイオードなどの光検出器が好ましく用いられる。光ディスクの情報記録面上で反射した光が受光素子へ入射し、その出力信号を用いて、各光ディスクに記録された情報の読み取り信号が得られる。さらに、受光素子上のスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行い、この検出に基づいて、合焦、トラッキングのために対物光学素子を移動させることが出来る。受光素子は、複数の光検出器からなっていてもよい。受光素子は、メインの光検出器とサブの光検出器を有していてもよい。例えば、情報の記録再生に用いられるメイン光を受光する光検出器の両脇に２つのサブの光検出器を設け、当該２つのサブの光検出器によってトラッキング調整用のサブ光を受光するような受光素子としてもよい。また、受光素子は各光源に対応した複数の受光素子を有していてもよい。
【００３１】
集光光学系は、対物光学素子等の光学素子を少なくとも一つ有する。集光光学系は、対物光学素子のみを有していても良いが、対物光学素子の他にコリメータ等のカップリングレンズや、ビームエキスパンダや、光学機能を有する平板光学素子等、他の光学素子を有していてもよい。なお、カップリングレンズとは、対物光学素子と光源の間に配置され、光束の発散角を変える単レンズ又はレンズ群のことをいう。更に集光光学系は、光源から射出された光束を、情報の記録再生に用いられるメイン光束と、トラッキング等に用いられる二つのサブ光束とに分割する回折光学素子などの光学素子を有していてもよい。本明細書において、対物光学素子とは、光ピックアップ装置において光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する光学系を指す。好ましくは、対物光学素子とは、光ピックアップ装置において光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する光学系であって、更に、アクチュエータにより少なくとも光軸方向に一体的に変異可能とされた光学系を指す。なお、本発明の対物光学素子は、光路差付与構造を有する単玉のプラスチックレンズである。
【００３２】
対物光学素子等の光学素子を形成するプラスチックは、環状オレフィン系の樹脂材料を使用するのが好ましく、環状オレフィン系の中でも、波長４０５ｎｍに対する温度２５℃での屈折率が１．５４乃至１．６０の範囲内であって、−５℃から７０℃の温度範囲内での温度変化に伴う波長４０５ｎｍに対する屈折率変化率ｄＮ／ｄＴ（℃-1）が−２０×１０-5乃至−５×１０-5（より好ましくは、−１０×１０-5乃至−８×１０-5）の範囲内である樹脂材料を使用するのがより好ましい。また、対物光学素子をプラスチックレンズとする場合、カップリングレンズもプラスチックレンズとすることが好ましい。
【００３３】
或いは、本発明の対物光学素子に適した樹脂材料として、上記環状オレフィン系以外にも「アサーマル樹脂」がある。アサーマル樹脂とは、母材となる樹脂の温度変化に伴う屈折率変化率とは、逆符号の屈折率変化率を有する直径が３０ｎｍ以下の粒子を分散させた樹脂材料である。
【００３４】
対物光学素子の好適な例について、具体的に記載する。対物光学素子の少なくとも一つの光学面が、中央領域と、中央領域の周りの周辺領域とを有する。更に好ましくは、対物光学素子の少なくとも一つの光学面が、周辺領域の周りに最周辺領域を有する。最周辺領域を設けることにより、高ＮＡの光ディスクに対する記録及び／又は再生をより適切に行うことが可能となる。中央領域は、対物光学素子の光軸を含む領域であることが好ましいが、含まない領域であってもよい。中央領域、周辺領域、及び最周辺領域は同一の光学面上に設けられていることが好ましい。図１に示されるように、中央領域ＣＮ、周辺領域ＭＤ、最周辺領域ＯＴは、同一の光学面上に、光軸を中心とする同心円状に設けられていることが好ましい。また、対物光学素子の中央領域には第１光路差付与構造が設けられ、周辺領域には第２光路差付与構造が設けられている。最周辺領域を有する場合、最周辺領域は屈折面であってもよいし、最周辺領域に第３光路差付与構造が設けられていてもよい。中央領域、周辺領域、最周辺領域はそれぞれ隣接していることが好ましいが、間に僅かに隙間があっても良い。
【００３５】
第１光路差付与構造は、対物光学素子の中央領域の面積の７０％以上の領域に設けられていることが好ましく、９０％以上がより好ましい。より好ましくは、第１光路差付与構造が、中央領域の全面に設けられていることである。第２光路差付与構造は、対物光学素子の周辺領域の面積の７０％以上の領域に設けられていることが好ましく、９０％以上がより好ましい。より好ましくは、第２光路差付与構造が、周辺領域の全面に設けられていることである。第３光路差付与構造は、対物光学素子の最周辺領域の面積の７０％以上の領域に設けられていることが好ましく、９０％以上がより好ましい。より好ましくは、第３光路差付与構造が、最周辺領域の全面に設けられていることである。
【００３６】
なお、本明細書でいう光路差付与構造とは、入射光束に対して光路差を付加する構造の総称である。光路差付与構造には、位相差を付与する位相差付与構造も含まれる。また、位相差付与構造には回折構造が含まれる。光路差付与構造は、段差を有し、好ましくは段差を複数有する。この段差により入射光束に光路差及び／又は位相差が付加される。光路差付与構造により付加される光路差は、入射光束の波長の整数倍であっても良いし、入射光束の波長の非整数倍であっても良い。段差は、光軸垂直方向に周期的な間隔をもって配置されていてもよいし、光軸垂直方向に非周期的な間隔をもって配置されていてもよい。
【００３７】
光路差付与構造は、光軸を中心とする同心円状の複数の輪帯を有することが好ましい。また、光路差付与構造は、様々な断面形状（光軸を含む面での断面形状）をとり得る。最も一般的な光路差付与構造の断面形状としては、図２（ａ）に記載されるような、光路差付与構造の光軸を含む断面形状が鋸歯状である場合である。平面の光学素子に光路差付与構造を設けた場合に断面が階段状に見えるものも、非球面レンズ面等に同様の光路差付与構造を設けた場合は、図２（ａ）のような鋸歯状の断面形状と捉えることができる。従って、本明細書でいう鋸歯状の断面形状には、階段状の断面形状も含まれるものとする。また、段差の向きの異なる鋸歯状の光路差付与構造を重畳することによって、図２（ｂ）に示すようなバイナリ構造の光路差付与構造を得ることも可能である。本明細書の第１光路差付与構造及び第２光路差付与構造は、その断面形状を異なる鋸歯状の光路差付与構造を重畳した構造としてもよいし、鋸歯上の光路差付与構造を重畳してできるバイナリ構造の光路差付与構造に、さらに鋸歯状の光路差付与構造を重畳した構造としてもよい。例えば、図２（ｃ）は鋸歯状の形状とバイナリ構造を重畳した構造であり、図２（ｄ）は細かい鋸歯状の構造と荒い鋸歯状の構造を重畳した構造である。
【００３８】
また、対物光学素子の中央領域に設けられる第１光路差付与構造と、対物光学素子の周辺領域に設けられる第２光路差付与構造は、対物光学素子の異なる光学面に設けられていてもよいが、同一の光学面に設けられることが好ましい。同一の光学面に設けられることにより、製造時の偏芯誤差を少なくすることが可能となるため好ましい。また、第１光路差付与構造及び第２光路差付与構造は、対物光学素子の光ディスク側の面よりも、対物光学素子の光源側の面に設けられることが好ましい。
【００３９】
対物光学素子の好適な例は、対物光学素子の第１光路差付与構造が設けられた中央領域を通過する第１光束、第２光束及び第３光束を、それぞれ集光スポットを形成するように集光する。好ましくは、対物光学素子は、対物光学素子の第１光路差付与構造が設けられた中央領域を通過する第１光束を、第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。また、対物光学素子の好適な例は、対物光学素子の第１光路差付与構造が設けられた中央領域を通過する第２光束を、第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。さらに、対物光学素子の好適な例は、対物光学素子の第１光路差付与構造が設けられた中央領域を通過する第３光束を、第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。また、第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と第２光ディスクの保護基板の厚さｔ２が異なる場合、第１光路差付与構造は、第１光路差付与構造を通過した第１光束及び第２光束に対して、第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と第２光ディスクの保護基板の厚さｔ２の違いにより発生する球面収差及び／又は第１光束と第２光束の波長の違いにより発生する球面収差を補正することが好ましい。さらに、第１光路差付与構造は、第１光路差付与構造を通過した第１光束及び第３光束に対して、第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と第３光ディスクの保護基板の厚さｔ３との違いにより発生する球面収差及び／又は第１光束と第３光束の波長の違いにより発生する球面収差を補正することが好ましい。
【００４０】
また、対物光学素子の第１光路差付与構造を通過した第３光束によって、第３光束が形成するスポットのスポット径が最も小さくなる第１ベストフォーカスと、第３光束が形成するスポットのスポット径が第１ベストフォーカスの次に小さくなる第２ベストフォーカスとが形成される。なお、ここでいうベストフォーカスとは、ビームウェストが、あるデフォーカスの範囲で極小となる点を指すものとする。つまり、第３光束によって、第１ベストフォーカス及び第２ベストフォーカスが形成されるということは、第３光束において、或るデフォーカスの範囲でビームウェストが極小となる点が、少なくとも２点存在するということである。なお、第１光路差付与構造を通過した第３光束において、光量が最大となる回折光が第１ベストフォーカスを形成し、光量が次に大きな回折光が第２ベストフォーカスを形成することが好ましい。また、第１ベストフォーカスを形成する回折光の回折効率と、第２ベストフォーカスを形成する回折光の回折効率の差が２０％以下である場合に、本発明の効果がより顕著となる。
【００４１】
尚、第１ベストフォーカスにおいて第３光束が形成するスポットが、第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられ、第２ベストフォーカスにおいて第３光束が形成するスポットは、第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられないことが好ましいが、第１ベストフォーカスにおいて第３光束が形成するスポットが、第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられず、第２ベストフォーカスにおいて第３光束が形成するスポットが、第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられるような態様を否定するものではない。なお、第１光路差付与構造が、対物光学素子の光源側の面に設けられている場合、第２ベストフォーカスの方が、第１ベストフォーカスに比して対物光学素子に近い方が好ましい。
【００４２】
さらに、第１ベストフォーカスと第２ベストフォーカスは、下記の式（１）を満たす。
０．０５≦Ｌ／ｆ≦０．３５ （１）
但し、ｆ［ｍｍ］は第１光路差付与構造を通過し、第１ベストフォーカスを形成する第３光束の焦点距離を指し、Ｌ［ｍｍ］は第１ベストフォーカスと第２ベストフォーカスの間の距離を指す。
【００４３】
なお、下記の式（１）’を満たすことがより好ましい。
０．１０≦Ｌ／ｆ≦０．２５ （１’）
【００４４】
また、Ｌは、０．１８ｍｍ以上、０．６３ｍｍ以下であることが好ましい。さらに、ｆは、１．８ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００４５】
上記構成により、第３光ディスクの記録及び／又は再生時に、第３光束のうち第３光ディスクの記録及び／又は再生時に用いられない不要光がトラッキング用の受光素子に悪影響を及ぼすことを防ぐことが可能となり、第３光ディスクの記録及び／又は再生時に良好なトラッキング性能を維持することが可能となる。
【００４６】
また、対物光学素子の好適な例は、対物光学素子の第２光路差付与構造が設けられた周辺領域を通過する第１光束及び第２光束を、それぞれ集光スポットを形成するように集光する。好ましくは、対物光学素子は、対物光学素子の第２光路差付与構造が設けられた周辺領域を通過する第１光束を、第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。また、対物光学素子の好適な例は、対物光学素子の第２光路差付与構造が設けられた周辺領域を通過する第２光束を、第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。また、第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と第２光ディスクの保護基板の厚さｔ２が異なる場合、第２光路差付与構造は、第２光路差付与構造を通過した第１光束及び第２光束に対して、第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と第２光ディスクの保護基板の厚さｔ２の違いにより発生する球面収差及び／又は第１光束と第２光束の波長の違いにより発生する球面収差を補正することが好ましい。
【００４７】
また、好ましい態様として、周辺領域を通過した第３光束は、第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられない態様が挙げられる。周辺領域を通過した第３光束が、第３光ディスクの情報記録面上で集光スポットの形成に寄与しないようにすることが好ましい。つまり、対物光学素子の第２光路差付与構造が設けられた周辺領域を通過する第３光束は、第３光ディスクの情報記録面上でフレアを形成することが好ましい。図３に示すように、対物光学素子を通過した第３光束が第３光ディスクの情報記録面上で形成するスポットにおいて、光軸側（又はスポット中心部）から外側へ向かう順番で、光量密度が高いスポット中心部ＳＣＮ、光量密度がスポット中心部より低いスポット中間部ＳＭＤ、光量密度がスポット中間部よりも高くスポット中心部よりも低いスポット周辺部ＳＯＴを有する。スポット中心部が、光ディスクの情報の記録及び／又は再生に用いられ、スポット中間部及びスポット周辺部は、光ディスクの情報の記録及び／又は再生には用いられない。上記において、このスポット周辺部をフレアと言っている。つまり、対物光学素子の周辺領域に設けられた第２光路差付与構造を通過した第３光束は、第３光ディスクの情報記録面上でスポット周辺部を形成する。なお、ここでいう第３光束の集光スポット又はスポットは、第１ベストフォーカスにおけるスポットであることが好ましい。また、対物光学素子を通過した第２光束においても、第２光ディスクの情報記録面上で形成するスポットが、スポット中心部、スポット中間部、スポット周辺部を有することが好ましい。
【００４８】
また、第２光路差付与構造は、第２光路差付与構造を通過した第１光束及び第２光束に対して、第１光源又は第２光源の波長の僅かな変動によって発生するスフェロクロマティズム（色球面収差）を補正することが好ましい。波長の僅かな変動とは、±１０ｎｍ以下の変動を指す。例えば、第１光束が波長λ１より±５ｎｍ変化した際に、第２光路差付与構造によって、周辺領域を通過した第１光束の球面収差の変動を補償し、第１光ディスクの情報記録面上での波面収差の変化量が０．０１０λ１ｒｍｓ以上、０．０９５λ１ｒｍｓ以下となるようにすることが好ましい。また、第２光束が波長λ２より±５ｎｍ変化した際に、第２光路差付与構造によって、周辺領域を通過した第２光束の球面収差の変動を補償し、第２光ディスクの情報記録面上での波面収差の変化量が０．００２λ２ｒｍｓ以上、０．０３λ２ｒｍｓ以下となるようにすることが好ましい。これにより、光源であるレーザの波長の製造誤差や個体差による波長のバラつきに起因する収差を補正することができる。
【００４９】
対物光学素子が最周辺領域を有する場合、対物光学素子は、対物光学素子の最周辺領域を通過する第１光束を、第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光すると良い。また、最周辺領域を通過した第１光束において、第１光ディスクの記録及び／又は再生時にその球面収差が補正されていることが好ましい。
【００５０】
また、好ましい態様として、最周辺領域を通過した第２光束は、第２光ディスクの記録及び／又は再生に用いられず、最周辺領域を通過した第３光束は、第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられない態様が挙げられる。最周辺領域を通過した第２光束及び第３光束が、それぞれ第２光ディスク及び第３光ディスクの情報記録面上での集光スポットの形成に寄与しないようにすることが好ましい。つまり、対物光学素子が最周辺領域を有する場合、対物光学素子の最周辺領域を通過する第３光束は、第３光ディスクの情報記録面上でフレアを形成することが好ましい。言い換えると、対物光学素子の最周辺領域を通過した第３光束は、第３光ディスクの情報記録面上でスポット周辺部を形成することが好ましい。また、対物光学素子が最周辺領域を有する場合、対物光学素子の最周辺領域を通過する第２光束は、第２光ディスクの情報記録面上でフレアを形成することが好ましい。言い換えると、対物光学素子の最周辺領域を通過した第２光束は、第２光ディスクの情報記録面上でスポット周辺部を形成することが好ましい。
【００５１】
最周辺領域が第３光路差付与構造を有する場合、第３光路差付与構造が、第３光路差付与構造を通過した第１光束に対して、第１光源の波長の僅かな変動によって発生するスフェロクロマティズム（色球面収差）を補正するようにしてもよい。波長の僅かな変動とは、±１０ｎｍ以下の変動を指す。例えば、第１光束が波長λ１より±５ｎｍ変化した際に、第３光路差付与構造によって、最周辺領域を通過した第１光束の球面収差の変動を補償し、第１光ディスクの情報記録面上での波面収差の変化量が０．０１０λ１ｒｍｓ以上、０．０９５λ１ｒｍｓ以下となるようにすることが好ましい。
【００５２】
なお、第１光路差付与構造は、鋸歯状の回折構造とバイナリ構造を重畳してなる構成であってもよい。また、第２光路差付与構造は、鋸歯状の回折構造と、より荒い（ピッチの大きい）鋸歯状の回折構造を重畳してなる構成であってもよい。第１光路差付与構造又は第２光路差付与構造が当該重畳構造の場合、当該鋸歯状の回折構造（第２光路差付与構造の場合、荒くない（ピッチの小さい）方の回折構造）については、第１光束の第１波長λ１の偶数倍相当の光路差を付与するようにし、それにより第１光束は波面の位相に変化を生じないようにしてもよい。更に、第３光束の第３波長λ３が、第１光束の第１波長のほぼ偶数倍の波長であるときは、整数倍の光路差を付与されることになり、同様に波面の位相に変化を生じないことになる。この様な構成により、第１光束と第３光束は、当該回折構造によって集光に影響を及ぼされることがないという利点がある。なお、偶数倍相当とは、ｎを自然数とした場合、（２ｎ−０．１）×λ１以上、（２ｎ＋０．１）×λ１以下の範囲を言う。
【００５３】
なお、第１光路差付与構造は、少なくとも第１基礎構造と第２基礎構造とを重ね合わせた構造としてもよい。
【００５４】
第１基礎構造は、第１基礎構造を通過した第１光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造である。第１基礎構造は、第１基礎構造を通過した第１光束及び第３光束を、波面が略そろった状態で射出し、第１基礎構造を通過した第２光束を、波面がそろわない状態で射出する光路差付与構造であることが好ましい。また、第１基礎構造は、第１基礎構造を通過した第２光束の回折角を、第１光束及び第３光束の回折角と異ならせる光路差付与構造である好ましい。
【００５５】
また、第２基礎構造は、第２基礎構造を通過した第１光束の０次（透過光）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光束の０次（透過光）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３光束の±１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造である。第２基礎構造は、第２基礎構造を通過した第１光束及び第２光束を、波面が略そろった状態で射出し、第１基礎構造を通過した第３光束を、波面がそろわない状態で射出する光路差付与構造であることが好ましい。また、第２基礎構造は、第２基礎構造を通過した第３光束の回折角を、第１光束及び第２光束の回折角と異ならせる光路差付与構造である好ましい。
【００５６】
また、第２光路差付与構造は、少なくとも第１基礎構造、第五基礎構造又は第六基礎構造のいずれか一つを有する構造であることが好ましい。なお、第２光路差付与構造は、第１基礎構造、第五基礎構造及び第六基礎構造のうち２つ以上を重畳させる構成ではないことが好ましい。第２光路差付与構造が、少なくとも第１基礎構造を有する場合、第１光路差付与構造と同一の基礎構造を有するので、設計を行いやすくなるため、好ましい。
【００５７】
第五基礎構造は、第五基礎構造を通過した第１光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造である。
【００５８】
第六基礎構造は、第六基礎構造を通過した第１光束の３次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造である。
【００５９】
対物光学素子が、プラスチックレンズであるため、第１光路差付与構造は、三種類の基礎構造を重ね合わせた三重の重畳構造とすることが好ましい。より具体的には、第１基礎構造と第２基礎構造とに加えて、第３基礎構造又は第四基礎構造を重ね合わせた、三重の重畳構造とすることが好ましい。更に好ましくは、第１基礎構造と第２基礎構造に加えて、第３基礎構造を重ね合わせた構造である。
【００６０】
なお、第３基礎構造は、第３基礎構造を通過した第１光束の１０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光束の６次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３光束の５次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造である。また、第四基礎構造は、第四基礎構造を通過した第１光束の５次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光束の３次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３光束の３次及び２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造である。なお、第３光束において３次の回折光量の方が、２次の回折光量よりも若干大きいことが好ましい。また、第３基礎構造及び第四基礎構造は、温度が上昇し、第１光源、第２光源及び第３光源の波長が伸びた際に、球面収差をアンダーにする機能を有しており、これによって、温度上昇時のプラスチックの屈折率低下に伴う、球面収差のオーバーを補償することが出来、良好な球面収差を得ることが可能となる。なお、第３基礎構造に比べて、第四基礎構造の方が、段差の深さを浅くすることが出来る。
【００６１】
また、対物光学素子が、プラスチックレンズであるため、第２光路差付与構造は、第１基礎構造、第五基礎構造又は第六基礎構造のいずれか一つに加えて、第３基礎構造又は第四基礎構造のいずれか一つを重畳させた構造とすることが好ましい。好ましくは、第１基礎構造と第四基礎構造を重ね合わせた構造とすることである。
【００６２】
さらに、対物光学素子がプラスチックレンズであるため、第３光路差付与構造を有する最周辺領域を有することが好ましい。この場合、第３光路差付与構造は、少なくとも第３基礎構造又は第四基礎構造のいずれか一つを有する構造であることが好ましい。好ましくは、第四基礎構造を有する構造である。
【００６３】
次に、対物光学素子が、アサーマル樹脂からなるレンズである場合、第１光路差付与構造は、第１基礎構造と第２基礎構造のみを重ね合わせた構造であることが好ましい。
【００６４】
また、対物光学素子が、アサーマル樹脂からなるレンズである場合、第２光路差付与構造は、第１基礎構造、第五基礎構造又は第六基礎構造のいずれか一つに加えて、第３基礎構造又は第四基礎構造のいずれか一つを重畳させた構造とすることが好ましい。好ましくは、第１基礎構造と第四基礎構造を重ね合わせた構造とすることである。
【００６５】
さらに、対物光学素子がアサーマル樹脂からなるレンズである場合、屈折面である最周辺領域を有することが好ましい。
【００６６】
第１光ディスクに対して情報を再生及び／又は記録するために必要な対物光学素子の像側開口数をＮＡ１とし、第２光ディスクに対して情報を再生及び／又は記録するために必要な対物光学素子の像側開口数をＮＡ２（ＮＡ１≧ＮＡ２）とし、第３光ディスクに対して情報を再生及び／又は記録するために必要な対物光学素子の像側開口数をＮＡ３（ＮＡ２＞ＮＡ３）とする。
【００６７】
対物光学素子の中央領域と周辺領域の境界は、０．９・ＮＡ３以上、１．２・ＮＡ３以下（より好ましくは、０．９５・ＮＡ３以上、１．１５・ＮＡ３以下）の範囲に相当する部分に形成されていることが好ましい。より好ましくは、対物光学素子の中央領域と周辺領域の境界が、ＮＡ３に相当する部分に形成されていることである。また、対物光学素子の周辺領域と最周辺領域の境界は、０．９・ＮＡ２以上、１．２・ＮＡ２以下（より好ましくは、０．９５・ＮＡ２以上、１．１５・ＮＡ２以下）の範囲に相当する部分に形成されていることが好ましい。より好ましくは、対物光学素子の周辺領域と最周辺領域の境界が、ＮＡ２に相当する部分に形成されていることである。対物光学素子の最外周の外側の境界は、０．９・ＮＡ１以上、１．２ＮＡ１以下（より好ましくは、０．９５・ＮＡ１以上、１．１５・ＮＡ１以下）の範囲に相当する部分に形成されていることが好ましい。より好ましくは、対物光学素子の最外周の外側の境界が、ＮＡ１に相当する部分に形成されていることである。
【００６８】
対物光学素子を通過した第３光束を第３光ディスクの情報記録面上に集光する場合に、球面収差が少なくとも１箇所の不連続部を有することが好ましい。その場合、不連続部は、０．９・ＮＡ３以上、１．２・ＮＡ３以下（より好ましくは、０．９５・ＮＡ３以上、１．１５・ＮＡ３以下）の範囲に存在することが好ましい。また、対物光学素子を通過した第２光束を第２光ディスクの情報記録面上に集光する場合にも、球面収差が少なくとも一箇所の不連続部を有することが好ましい。その場合、不連続部は、０．９・ＮＡ２以上、１．２・ＮＡ２以下（より好ましくは、０．９５・ＮＡ２以上、１．１・ＮＡ２以下）の範囲に存在することが好ましい。
【００６９】
また、球面収差が連続していて、不連続部を有さない場合であって、対物光学素子を通過した第３光束を第３光ディスクの情報記録面上に集光する場合に、ＮＡ２では、縦球面収差の絶対値が０．０３μｍ以上であって、ＮＡ３では縦球面収差の絶対値が０．０２μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、ＮＡ２では、縦球面収差の絶対値が０．０８μｍ以上であって、ＮＡ３では縦球面収差の絶対値が０．０１μｍ以下である。また、対物光学素子を通過した第２光束を第２光ディスクの情報記録面上に集光する場合に、ＮＡ１では、縦球面収差の絶対値が０．０３μｍ以上であって、ＮＡ２では縦球面収差の絶対値が０．００５μｍ以下であることが好ましい。
【００７０】
また、回折効率は回折構造の輪帯深さに依存するので、光ピックアップ装置の用途に応じて、中央領域の各波長に対する回折効率を適宜設定可能である。例えば、第１光ディスクに対して記録及び再生を行い、第２、第３光ディスクに対して再生のみ行う光ピックアップ装置の場合には、中央領域及び／又は周辺領域の回折効率は第１光束重視とするのが好ましい。一方、第１光ディスクに対して再生のみを行い、第２、第３光ディスクに対して記録及び再生を行う光ピックアップ装置の場合には、中央領域の回折効率は、第２、第３光束重視とし、周辺領域の回折効率は第２光束重視とするのが好ましい。
【００７１】
何れの場合でも、下記条件式（１１）を満たすようにすることで、各領域の面積加重平均により計算される第１光束の回折効率を高く確保することが可能となる。
【００７２】
η１１≦η２１ （１１）
但し、η１１は中央領域における第１光束の回折効率を表し、η２１は周辺領域における第１光束の回折効率を表す。なお、中央領域の回折効率を第２、第３波長の光束重視とした場合には、中央領域の第１光束の回折効率は低くなるが、第１光ディスクの開口数が第３光ディスクの開口数に比べて大きい場合は、第１光束の有効径全体で考えると中央領域の回折効率低下はそれほど大きな影響を与えない。
【００７３】
なお、本明細書における回折効率は、以下のように定義することができる。
（１）同一の焦点距離、レンズ厚さ、開口数を有し、同一の材料で形成され、第１及び第２光路差付与構造が形成されない対物光学素子の透過率を、中央領域、周辺領域に分けて測定する。この際、中央領域の透過率は、周辺領域に入射する光束を遮断して測定し、周辺領域の透過率は中央領域に入射する光束を遮断して測定する。
（２）第１及び第２光路差付与構造を有する対物光学素子の透過率を、中央領域と周辺領域に分けて測定する。
（３）上記（２）の結果を（１）の結果で割った値を各領域の回折効率とする。
【００７４】
また、第１光束乃至第３光束の何れか二つの光束の光利用効率が８０％以上であって、残りの一つの光束の光利用効率を３０％以上、８０％以下にするようにしてもよい。残りの一つの光束の光利用効率を４０％以上、７０％以下にするようにしてもよい。この場合、光利用効率を３０％以上、８０％以下（または４０％以上、７０％以下）とする光束は、第３光束であることが好ましい。
【００７５】
なお、ここでいう光利用効率とは、第１光路差付与構造及び第２光路差付与構造が形成された対物光学素子（第３光路差付与構造が形成されていてもよい）により光ディスクの情報記録面上に形成された集光スポットのエアリーディスク内の光量をＡとし、同一の材料から形成され、且つ、同一の焦点距離、軸上厚さ、開口数、波面収差を有し、第１光路差付与構造、第２光路差付与構造及び第３光路差付与構造が形成されない対物光学素子により、光情報記録媒体の情報記録面上に形成された集光スポットのエアリーディスク内の光量をＢとしたとき、Ａ／Ｂにより算出するものとする。なお、ここでいうエアリーディスクとは、集光スポットの光軸を中心とする半径ｒ‘の円をいう。ｒ’＝０．６１・λ／ＮＡで表される。
【００７６】
また、第１光路差付与構造を通過した第３光束において、最大の光量となる回折次数の回折光の光量と、次に大きな光量となる回折次数の回折光の光量の差、即ち、第１ベストフォーカスを形成する回折光の光量と、第２ベストフォーカスを形成する回折光の光量の差が、０％以上、２０％以下である場合、特に第３光ディスクにおけるトラッキング特性を良好に保つことが困難であるが、本発明は、そのような状況においても、トラッキング特性を良好にすることを可能とする。
【００７７】
第１光束、第２光束及び第３光束は、平行光として対物光学素子に入射してもよいし、発散光若しくは収束光として対物光学素子に入射してもよい。好ましくは、第１光束及び第２光束の、対物光学素子への入射光束の倍率ｍ１、ｍ２が、下記の式（２）、（３）を満たすことである。
−０．０２＜ｍ１＜０．０２ （２）
−０．０２＜ｍ２＜０．０２ （３）
【００７８】
また、第３光束を平行光又は略平行光として対物光学素子に入射させる場合、第３光束の対物光学素子への入射光束の倍率ｍ３が、下記の式（４）を満たすことが好ましい。第３光束が平行光である場合、トラッキングにおいて問題が発生しやすくなるが、本発明は第３光束が平行光であっても、良好なトラッキング特性を得ることを可能とし、３つの異なる光ディスクに対して記録及び／又は再生を適切に行う事を可能とする。
−０．０２＜ｍ３＜０．０２ （４）
【００７９】
一方で、第３光束を発散光として対物光学素子に入射させる場合、第３光束の対物光学素子への入射光束の倍率ｍ３が、下記の式（５）を満たすことが好ましい。
−０．１０＜ｍ３＜０．００ （５）
【００８０】
各光源から出射される光束の波長（特に第１光源から出射される第１光束の波長）が±５ｎｍ変化した際に、各光ディスク（特に第１光ディスク）の情報記録面上での波面収差の変化量が０．０１０λ１ｒｍｓ以上、０．０９５λ１ｒｍｓ以下となることが好ましい。また、環境温度を設計基準温度より±３０℃変化させた際に、第１光束の球面収差を補正し、第１光ディスクの情報記録面上での波面収差の変化量が０．０１０λ１ｒｍｓ以上、０．０９５λ１ｒｍｓ以下となることが好ましい。
【００８１】
また、第３光ディスクを用いる際の対物光学素子のワーキングディスタンス（ＷＤ）は、０．２０ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下であることが好ましい。好ましくは、０．３ｍｍ以上、１．００ｍｍ以下である。次に、第２光ディスクを用いる際の対物光学素子のＷＤは、０．４ｍｍ以上、０．７ｍｍ以下であることが好ましい。さらに、第１光ディスクを用いる際の対物光学素子のＷＤは、０．４ｍｍ以上、０．９ｍｍ以下（ｔ１＜ｔ２である場合は、０．６ｍｍ以上、０．９ｍｍ以下が好ましい）であることが好ましい。
【００８２】
対物光学素子の入射瞳径は、第１光ディスクを用いる際に、φ２．８ｍｍ以上、φ４．５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００８３】
温度特性（４０５ｎｍの使用波長における対物光学素子の3次球面収差の温度依存性）がよくて、波長特性（５００ｎｍ以下の使用波長における対物光学素子の3次球面収差の波長依存性）があまりよくない対物光学素子を用いるようにしてもよい。例えば、「温度特性がよい」、とは、対物光学素子を含む光学系全体での温度特性（｜δＳＡ３／δＴ｜（λｒｍｓ／℃））が、0以上、０．０２以下であることを意味し、対物光学素子単独での温度特性（｜δＳＡ３／δＴ｜（λｒｍｓ／℃））が、０．０３以上、０．０８以下であることを意味する。また、「波長特性があまりよくない」とは、対物光学素子の波長特性（｜δＳＡ３／δλ｜（λｒｍｓ／ｎｍ））が、０．１より小さく、０．０１以上（０．０２以上としてもよい）を意味する。
【発明の効果】
【００８４】
本発明によれば、光利用効率が低下した場合でも、適切に情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置及び光情報記録媒体記録再生装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８５】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。まず、図５を用いて本発明による対物光学素子を用いた光ピックアップ装置ＰＵ１について説明する。かかる光ピックアップ装置ＰＵ１は、光情報記録媒体記録再生装置に搭載できる。図５は、高密度光ディスクであるＢＤ（第１光ディスク）とＤＶＤ（第２光ディスク）とＣＤ（第３光ディスク）との何れに対しても適切に情報の記録・再生を行える光ピックアップ装置ＰＵの構成を概略的に示す図である。ＢＤの仕様は、第１波長λ１＝４０５ｎｍ、保護基板ＰＬ１の厚さｔ１＝０．１ｍｍ、開口数ＮＡ１＝０．８５であり、ＤＶＤの仕様は、第２波長λ２＝６５５ｎｍ、保護基板ＰＬ２の厚さｔ２＝０．６ｍｍ、開口数ＮＡ２＝０．６５であり、ＣＤの仕様は、第３波長λ３＝７８５ｎｍ、保護基板ＰＬ３の厚さｔ３＝１．２ｍｍ、開口数ＮＡ３＝０．４５である。但し、波長、保護基板の厚さ、及び開口数の組合せはこれに限られない。
【００８６】
光ピックアップ装置ＰＵ１は、対物光学素子ＯＢＪ、絞りＳＴ、コリメートレンズＣＬ、偏光ダイクロイックプリズムＰＰＳ、ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され４０５ｎｍのレーザ光束（第一光束）を射出する第１半導体レーザＬＤ１（第１光源）と、ＢＤの情報記録面ＲＬ１からの反射光束を受光する第１の受光素子ＰＤ１と、レーザモジュールＬＭ等を有する。本実施の形態においては、コリメートレンズＣＬが球面収差補正手段を構成する。
【００８７】
また、レーザモジュールＬＭは、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され６５８ｎｍのレーザ光束（第２光束）を射出する第２半導体レーザＥＰ１（第２光源）と、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され７８５ｎｍのレーザ光束（第３光束）を射出する第３半導体レーザＥＰ２（第３光源）と、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２からの反射光束を受光する第２の受光素子ＤＳ１と、ＣＤの情報記録面ＲＬ３からの反射光束を受光する第３の受光素子ＤＳ２と、プリズムＰＳと、を有している。
【００８８】
図１及び図４に示されるように、本実施の形態の対物光学素子ＯＢＪにおいて、光源側の非球面光学面に光軸を含む中央領域ＣＮと、その周囲に配置された周辺領域ＭＤと、更にその周囲に配置された最周辺領域ＯＴとが、光軸を中心とする同心円状に形成されている。なお、図１及び図４の中央領域、周辺領域、最周辺領域の面積などの比率は正確には表されていない。中央領域ＣＮの全面には、第１光路差付与構造が設けられており、周辺領域ＭＤの全面には第２光路差付与構造が設けられている。また、最周辺領域ＯＴには第３光路差付与構造が設けられている。
【００８９】
光ピックアップ装置ＰＵにおいて、ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、コリメートレンズＣＬから青紫色レーザ光束が平行光束の状態で射出されるように、１軸アクチュエータＡＣ２によりコリメートレンズＣＬの位置を光軸方向に調整した後、青紫色半導体レーザＬＤ１を発光させる。
【００９０】
青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された第１光束（λ１＝４０５ｎｍ）の発散光束は、偏光ダイクロイックプリズムＰＰＳを透過し、コリメートレンズＣＬにより平行光束とされた後、図示しない１／４波長板により直線偏光から円偏光に変換され、絞りＳＴによりその光束径が規制され、対物光学素子ＯＢＪによって厚さ０．１ｍｍの保護基板ＰＬ１を介して、ＢＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。
【００９１】
情報記録面ＲＬ１上で反射した光束は、再び対物光学素子ＯＢＪ、絞りＳＴを透過した後、図示しない１／４波長板により円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、偏光ダイクロイックプリズムＰＰＳを透過した後、第１の受光素子ＰＤ１の受光面上に収束する。そして、第１の受光素子ＰＤ１の出力信号を用いて、２軸アクチュエータＡＣにより対物光学素子ＯＢＪをフォーカシングやトラッキングさせることで、ＢＤに記録したり、また、記録された情報を読み取ることができる。
【００９２】
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、コリメートレンズＣＬから赤色レーザ光束が平行光束の状態で射出されるように、１軸アクチュエータＡＣ２によりコリメートレンズＣＬの位置を光軸方向に調整した後、赤色半導体レーザＥＰ１を発光させる。
【００９３】
赤色半導体レーザＥＰ１から射出された第２光束（λ２＝６５８ｎｍ）の発散光束は、プリズムＰＳで反射された後、偏光ダイクロイックプリズムＰＰＳにより反射され、コリメートレンズＣＬにより平行光束とされた後、図示しない１／４波長板により直線偏光から円偏光に変換され、対物光学素子ＯＢＪに入射する。ここで、対物光学素子ＯＢＪの中央領域と周辺領域により集光された（最周辺領域を通過した光束はフレア化され、スポット周辺部を形成する）光束は、厚さ０．６ｍｍの保護基板ＰＬ２を介して、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２に形成されるスポットとなり、スポット中心部を形成する。
【００９４】
情報記録面ＲＬ２上で反射した光束は、再び対物光学素子ＯＢＪ、絞りＳＴを透過した後、図示しない１／４波長板により円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、偏光ダイクロイックプリズムＰＰＳにより反射された後、その後、プリズム内で２回反射された後、第２の受光素子ＤＳ１に収束する。そして、第２の受光素子ＤＳ１の出力信号を用いてＤＶＤに記録したり、また、記録された情報を読み取ることができる。
【００９５】
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、コリメートレンズＣＬから赤外レーザ光束が平行光束の状態で射出されるように、１軸アクチュエータＡＣ２によりコリメートレンズＣＬの位置を光軸方向に調整した後、赤外半導体レーザＥＰ２を発光させる。
【００９６】
赤外半導体レーザＥＰ２から射出された第３光束（λ３＝７８５ｎｍ）の発散光束は、プリズムＰＳで反射された後、偏光ダイクロイックプリズムＰＰＳにより反射され、コリメートレンズＣＬにより平行光束とされた後、図示しない１／４波長板により直線偏光から円偏光に変換され、対物光学素子ＯＢＪに入射する。ここで、対物光学素子ＯＢＪの中央領域により集光された（周辺領域及び最周辺領域を通過した光束はフレア化され、スポット周辺部を形成する）光束は、厚さ１．２ｍｍの保護基板ＰＬ３を介して、ＣＤの情報記録面ＲＬ３上に形成されるスポットとなる。
【００９７】
情報記録面ＲＬ３上で反射した光束は、再び対物光学素子ＯＢＪ、絞りＳＴを透過した後、図示しない１／４波長板により円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、偏光ダイクロイックプリズムＰＰＳにより反射された後、その後、プリズム内で２回反射された後、第３の受光素子ＤＳ２に収束する。そして、第３の受光素子ＤＳ２の出力信号を用いてＣＤに記録したり、また、記録された情報を読み取ることができる。
【００９８】
青紫色半導体レーザＬＤ１から出射された第１光束が平行光束で対物光学素子ＯＢＪに入射したときに、中央領域の第１光路差付与構造、周辺領域の第２光路差付与構造及び最周辺領域の第３光路差付与構造は、第１光束の球面収差を適正に補正し、保護基板の厚さｔ１のＢＤに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる。又、赤色半導体レーザＥＰ１から出射された第２光束が平行光束で対物光学素子ＯＢＪに入射したときに、中央領域の第１光路差付与構造、周辺領域の第２光路差付与構造は、ＢＤとＤＶＤの保護基板の厚さの差異及び第１光束と第２光束の波長の差異に起因して発生する第２光束の球面収差を適正に補正し、最周辺領域の第３光路差付与構造は第２光束をＤＶＤの情報記録面上でフレアとするため、保護基板の厚さｔ２のＤＶＤに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる。又、赤外半導体レーザＥＰ２から出射された第３光束が平行光束で対物光学素子ＯＢＪに入射したときに、中央領域の第１光路差付与構造は、ＢＤとＣＤの保護基板の厚さの差異及び第１光束と第３光束の波長の差異に起因して発生する第３光束の球面収差を適正に補正し、周辺領域の第２光路差付与構造及び最周辺領域の第３光路差付与構造は第３光束をＣＤの情報記録面上でフレアとするため、保護基板の厚さｔ３のＣＤに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる。また、中央領域の第１光路差付与構造は、記録再生に用いられる第３光束の必要光の集光スポットと、第３光束の不要光の集光スポットとを適正な距離だけ離し、それにより、ＣＤを用いた際のトラッキング特性も良好にする。加えて、周辺領域の第２光路差付与構造は、第１光束及び第２光束に対して、レーザの製造誤差等の理由によって波長が基準波長からずれた際に、スフェロクロマティズム（色球面収差）を補正することができる。
【００９９】
光ピックアップ装置ＰＵ１では、コリメートレンズＣＬを１軸アクチュエータＡＣ２により光軸方向に駆動させることで、ＢＤ使用時の球面収差を補正できる。かかる球面収差補正機構により、青紫色半導体レーザＬＤ１の製造誤差による波長ばらつき、温度変化に伴う対物光学系の屈折率変化や屈折率分布、多層ディスクの情報記録層間のフォーカスジャンプ、保護基板ＰＬ１の製造誤差による厚さばらつきや厚み分布等に起因する球面収差を補正可能である。尚、この球面収差補正機構により、ＤＶＤ使用時やＣＤ使用時の球面収差を補正しても良い。なお、コリメートレンズＣＬは、温度が上ったら光源側に移動し、下がったら光情報記録媒体側に移動する。
【０１００】
更に、本実施の形態の光ピックアップ装置は、対物光学素子ＯＢＪの近傍に温度センサ（温度検出手段ともいう）ＴＳ１と、電力を供給することで温度調整を行えるペルチェ素子ＰＥを用いた冷却装置を配置している。本実施の形態では、ペルチェ素子ＰＥが光利用効率補償手段を構成する。尚、２軸アクチュエータＡＣ１のコイル電流を測定することで対物光学素子ＯＢＪの近傍の温度を簡易的に求めることができるため、その電流値を測定する電流計を温度センサＴＳ１の代わりに用いることができる。温度センサＴＳ１からの信号は、コントローラＣＰＵに送信される。コントローラＣＰＵは、温度センサＴＳ１からの信号に基づいて、ペルチェ素子ＰＥを駆動し、対物光学素子ＯＢＪの温度を、実験やシミュレーションにて予め定められた温度になるように制御することによって、低下した光利用効率を回復させることで、光利用効率を補償する。
【０１０１】
図６は、波長変化又は温度変化が生じた場合、回折効率がどの程度低下するかを示すグラフである。図６に示すように、対物光学素子ＯＢＪの温度が変化すると、光路差付与構造の回折効果が低下して、光利用効率の低下を招く恐れがある。これに対し、本実施の形態によれば、コントローラＣＰＵは、温度センサＴＳ１の測定した温度に基づいて、対物レンズＯＢＪの温度が閾値を超えて上昇した、もしくはしそうであると判断した場合、ペルチェ素子ＰＥを用いて対物光学素子ＯＢＪを冷却することで、その温度を許容範囲に留め、光利用効率を補償することができる。尚、冷却装置としては、ペルチェ素子に限らず、空冷ファン等であっても良い。
【０１０２】
特に、光ピックアップ装置の起動時（例えば起動から５分以内）には、室温に等しい温度の光学素子がアクチュエータ等に加熱されて温度上昇が著しくなるので、例えば所定温度として５℃（但し、対物光学素子の設計により種々の値を取りうる）温度が上昇したら、ペルチェ素子ＰＥの動作電流を変更するようにしたり、或いは短時間ごとのチェックでコントローラＣＰＵに制御させることができる。一方、温度が定常状態になったら、（例えば、起動から１０分後以降）、もっと低頻度で（例えば１０分間隔で）ペルチェ素子ＰＥの動作電流を変更するかどうかのチェックを行えばよい。または、温度が定常状態になったら、チェックをやめてもよい。但し、光ピックアップ装置の記録モード時と再生モード時とで、光利用効率変化の許容度が異なるので、例えば記録モード時のチェック頻度は、再生モード時のチェック頻度よりも高い方が望ましい。更に、特願２００２−３０４７６３号公報等に記載のような球面収差検出手段を用いて、球面収差を直接求められる場合には、温度と球面収差の相関関係から温度変化量を推定し、コントローラＣＰＵによりペルチェ素子ＰＥを駆動して、光利用効率を補償しても良い。
【０１０３】
図７は、第２の実施の形態にかかる光ピックアップ装置ＰＵ２の概略構成図である。本実施の形態においては、上述した実施の形態に対し、冷却装置を設ける代わりに、温度センサＴＳ１の信号を入力して半導体レーザＬＤ１を駆動制御するドライバＤＲを設けた点が異なる。それ以外の構成については、上述の実施の形態と同様であるため説明を省略する。尚、本実施の形態では、ドライバＤＲが光利用効率補償手段又は電流／電圧制御手段を構成する。
【０１０４】
本実施の形態によれば、ドライバＤＲは、温度センサＴＳ１の測定した温度に基づいて、対物レンズＯＢＪの温度が閾値を超えて上昇した、もしくはしそうであると判断した場合、温度変化により低下した光利用効率低下を補う分だけ半導体レーザＬＤ１のレーザパワーを増大することで、対物レンズＯＢＪを通過する光束の光強度を高め、それにより適切な光強度の集光スポットを形成することができる。尚、半導体レーザの温度が変化した場合は、半導体レーザから出射される光束に波長変化が生じ、図６に示すようにそれも回折効率の低下を招く原因となる恐れもある。そのような場合には、例えば半導体レーザＬＤ１の近傍に別な温度センサを配置して半導体レーザＬＤ１の温度を測定し、測定された温度から波長変動を求めることができる。又、半導体レーザＬＤ１に供給される電流が変化した場合にも、波長変動が生じる恐れがあるが、その供給電流を汎用の電流計（電流値検出手段ともいう）により検出することで、波長変動を求めることができる。求められた半導体レーザＬＤ１の波長と測定された対物レンズＯＢＪの温度とを、図６の特性に当てはめて光利用効率の低下分を求め、かかる光利用効率の低下分を補償するように半導体レーザＬＤ１に与える電流又は電圧を増加させ、レーザのパワーを増加させることができる。
【０１０５】
図８は、第３の実施の形態にかかる光ピックアップ装置ＰＵ３の概略構成図である。本実施の形態においては、上述した実施の形態に対し、温度センサを設ける代わりに波長検出手段を設けている点が異なる。図９は、波長検出手段の原理を示す図である。それ以外の構成については、上述の実施の形態と同様であるため説明を省略する。尚、本実施の形態では、ドライバＤＲが光利用効率補償手段又は電流／電圧制御手段を構成する。
【０１０６】
本実施の形態においては、図６に示すように光源波長の変動に応じて対物レンズＯＢＪの光路差付与構造の回折効率が低下することに鑑みて、その光利用効率の低下分を、半導体レーザＬＤ１のレーザパワーを増大させることによって補おうとするものである。青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された第１光束の発散光束は、偏光ダイクロイックプリズムＰＰＳにより、その一部が反射され、集光レンズＬＳにより収斂光束となり、フーコープリズムの一形態である屋根型形状の波長フィルタＦＬＴにより２方向に分割され、受光素子ＭＰＤに略集光される。受光素子ＭＰＤは、図９（ａ）に示すように、２つの検出部ＰＤＡ、ＰＤＢを有しており、受けた光の強度に応じて独立して信号を出力できるようになっている。波長フィルタＦＬＴは、一つの面に第１の膜ＭＡを形成し、別な面に第２の膜ＭＢを形成している。第１の膜ＭＡは、図９（ｂ）に示すように、通過する光束の波長が長くなるにつれて光透過率が増大する第１の透過率特性Ａを有し、第２の膜ＭＢは、図９（ｂ）に示すように、通過する光束の波長が長くなるにつれて光透過率が減少する第２の透過率特性Ｂを有するが、両者の光透過率は４０５ｎｍで等しくなっている。波長フィルタＦＬＴに入射した光束のうちの半分は、第１の膜ＭＡを通過した後屈折して検出部ＰＤＢに入射し、残りの半分は第２の膜ＭＢを通過した後屈折して検出部ＰＤＡに入射する。
【０１０７】
ここで、基準波長に等しい波長４０５ｎｍの光束が波長フィルタＦＬＴに入射した場合、図９（ｂ）に示す特性から、第１の膜ＭＡを通過した光束と、第２の膜ＭＢを通過した光束とが同じ光量になる。従って、２つの検出部ＰＤＡ、ＰＤＢから出力された信号を入力したドライバＤＲは、図９（ｂ）に示す特性から光源波長が４０５ｎｍであると判断できるので、基準電流又は基準電圧を半導体レーザＬＤ１に供給する。
【０１０８】
更に、基準波長と異なる波長の光束が波長フィルタＦＬＴに入射した場合、図９（ｂ）に示す特性から、第１の膜ＭＡを通過した光束と、第２の膜ＭＢを通過した光束の光量に差が生じる。よって、検出部ＰＤＡおよび検出部ＰＤＢの出力信号をドライバＤＲに入力して両信号の差分を取り、その計算結果を図９（ｂ）の特性を用いて換算することにより光源の波長または波長に相関を有する値を求めることができる。この結果を用いて、波長変動により低下した光利用効率を補償するために基準電流より高い電流又は基準電圧より高い電圧を半導体レーザＬＤ１に供給する。これにより半導体レーザＬＤ１は、基準強度より高いレーザパワーを発揮し、高い強度の光束を対物レンズＯＢＪに入射させるので、回折効率の低下分を補うことができる。
【０１０９】
検出部ＰＤＡ、ＰＤＢの各出力信号の差分を、各出力信号の和で除することにより、記録時や再生時のように必要な光量が異なる場合にも、光利用効率の補償が可能となる。また、各出力信号の和は、各光源の光束の光量制御に用いることもできる。
【０１１０】
尚、波長検出手段もしくは温度検出手段としては、半導体レーザＬＤ１に入力する電流の値を測定する電流計を設け、かかる電流計の値に基づいて、ドライバＤＲが、半導体レーザＬＤ１の温度変化量を求め、温度変化、特に波長変化による光利用効率の低下を補うようにレーザパワーを制御しても良い。
【０１１１】
更に、特願２００２−３０４７６３号公報等に記載のような球面収差検出手段を用いて、球面収差を直接求められる場合には、温度と球面収差の相関関係から温度変化量を推定し、それをもとに光利用効率低下分を求め、ドライバＤＲにより、半導体レーザＬＤ１のレーザパワー制御を行っても良い。その後で球面収差補正手段により球面収差を抑制するように、コリメートレンズＣＬをシフトさせればよい。球面収差検出手段により、球面収差を常時検出することが好ましい。さらに、シーク動作や、層間ジャンプを行っている場合などは、検出結果を受けて、１秒以内に球面収差を補正することが好ましい。一方で、通常の記録／再生を行っている間は、球面収差を補正するのに１秒以上かかってもよい。
【０１１２】
又、光ピックアップ装置の組立時において、球面収差検出手段により予め球面収差を補正しておくことが望ましい。
【０１１３】
（実施例）
【０１１４】
図５、７、８の光ピックアップ装置に用いることができる実施例について説明する。本実施例において、対物光学素子は、単玉のポリオレフィン系のプラスチックレンズである。対物光学素子の光学面の中央領域ＣＮの全面には、第１光路差付与構造が形成されている。光学面の周辺領域ＭＤの全面には、第２光路差付与構造が形成されている。光学面の最周辺領域ＯＴの全面には、第３光路差付与構造が設けられている。
【０１１５】
また、本実施例において、第１光路差付与構造は、第１基礎構造、第２基礎構造に加えて、第３基礎構造が重畳された構造となっており、二種類の鋸歯状の回折構造とバイナリ構造とが重畳された形状となっている。断面形状は、図４においてＣＮと示されている部分として示されている。鋸歯状の回折構造である第３基礎構造は、第１光束の１０次の回折光の光量を他のいかなる次数（０次即ち透過光も含む）の回折光の光量よりも大きくし、第２光束の６次の回折光の光量を他のいかなる次数（０次即ち透過光も含む）の回折光の光量よりも大きくし、第３光束の５次の回折光の光量を他のいかなる次数（０次即ち透過光も含む）の回折光量よりも大きくするように設計されている。
【０１１６】
本実施例において、第２光路差付与構造は、図１０のＭＤとして示されているように、第１基礎構造と第四基礎構造を重畳した構造となっており、二種類の鋸歯状の回折構造が重畳された形状となっている。
【０１１７】
本実施例において、第３光路差付与構造は、図１０のＯＴとして示されているように、第四基礎構造のみを有する構造となっており、一種類の鋸歯状の回折構造のみを有する形状となっている。
【０１１８】
以下の表１に、本実施例のレンズデータを示す。なお、これ以降において、１０のべき乗数（例えば、２．５×１０-3）を、Ｅ（例えば、２．５Ｅ−３）を用いて表すものとする。また図１１に、本実施例の縦球面収差図を示す。縦球面収差図の縦軸の１．０は、ＢＤにおいては、ＮＡ０．８５またはΦ２．７ｍｍを表し、ＤＶＤにおいては、ＮＡ０．６より僅かに大きな値、または、Φ２．２８ｍｍより僅かに大きな値を表し、ＣＤにおいては、ＮＡ０．４５より僅かに大きな値、または、Φ２．３７ｍｍより僅かに大きな値を表す。なお、実施例において、Ｌ＝０．６０ｍｍである。したがって、Ｌ／ｆ＝０．６０／２．５３＝０．２３７である。
【０１１９】
【表１】
【０１２０】
対物光学素子の光学面は、それぞれ数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いる。
【０１２１】
【数１】
【０１２２】
ここで、Ｘ（ｈ）は光軸方向の軸（光の進行方向を正とする）、κは円錐係数、Ａ2iは非球面係数、ｈは光軸からの高さである。
【０１２３】
また、回折構造により各波長の光束に対して与えられる光路長は、数２式の光路差関数に、表に示す係数を代入した数式で規定される。
【０１２４】
【数２】
【０１２５】
尚、λは入射光束の波長、λBは製造波長（ブレーズ化波長）、dorは回折次数、Ｂ2iは光路差関数の係数である。
【０１２６】
本実施例の対物光学素子を用いて、本発明の光ピックアップ装置でＢＤの記録再生を行う場合、第１光源の波長が製造誤差により基準波長からずれている場合であっても、図６に示されるような光利用効率の低下を補償するように、レーザーパワーを増加させることにより、ＢＤに対する記録再生が良好に行われ、光ピックアップ装置の温度変化が起きている場合であっても、波長変化も併せて鑑みつつ、図６に示されている光利用効率の低下を補償するように、レーザーパワーを増加させたり、対物光学素子の温度を基準温度に近づけたりすることにより、ＢＤに対する記録再生が良好に行われる。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】本発明に係る対物光学素子を光軸方向に見た図である。
【図２】本発明に係る対物光学素子に形成された光路差付与構造の拡大概略断面図である。
【図３】本発明に係る対物光学素子を通過した第３光束が第３光ディスクの情報記録面上で形成するスポットを示す図である。
【図４】本発明に係る対物光学素子ＯＢＪの一例を模式的に示す断面図である。
【図５】第１の実施の形態にかかる光ピックアップ装置ＰＵ１の概略構成図である。
【図６】波長変化又は温度変化が生じた場合、回折効率がどの程度低下するかを示すグラフであり、図６（ａ）は、ＢＤ使用条件における波長と回折効率の関係を示し、図６（ｂ）は、ＢＤ使用条件における温度と回折効率の関係を示し、図６（ｃ）は、ＤＶＤ使用条件における波長と回折効率の関係を示し、図６（ｄ）は、ＤＶＤ使用条件における温度と回折効率の関係を示し、図６（ｅ）は、ＣＤ使用条件における波長と回折効率の関係を示し、図６（ｆ）は、ＣＤ使用条件における温度と回折効率の関係を示している。
【図７】第２の実施の形態にかかる光ピックアップ装置ＰＵ２の概略構成図である。
【図８】第３の実施の形態にかかる光ピックアップ装置ＰＵ３の概略構成図である。
【図９】第３の実施の形態に用いる光検出器ＰＤ１の原理を示す図である。
【図１０】本発明に係る対物光学素子の光路差付与構造を説明するための図である。
【図１１】実施例の対物光学素子にかかる縦球面収差図である。
【符号の説明】
【０１２８】
ＡＣ１ ２軸アクチュエータ
ＡＣ２ １軸アクチュエータ
ＣＬ コリメートレンズ
ＣＮ 中央領域
ＣＰＵ コントローラ
ＤＲ ドライバ
ＤＳ１ 第１受光素子
ＤＳ２ 第２受光素子
ＥＰ１ 赤色半導体レーザ
ＥＰ２ 赤外半導体レーザ
ＦＬＴ 波長フィルタ
ＬＤ１ 青紫色半導体レーザ
ＬＭ レーザモジュール
ＭＡ 第１の膜
ＭＢ 第２の膜
ＭＤ 周辺領域
ＯＢＪ 対物光学素子
ＯＴ 最周辺領域
ＰＤ１ 光検出器
ＰＤＡ 検出部
ＰＤＢ 検出部
ＰＬ１ 保護基板
ＰＬ２ 保護基板
ＰＬ３ 保護基板
ＰＰＳ 偏光ダイクロイックプリズム
ＰＳ プリズム
ＰＵ１ 光ピックアップ装置
ＰＵ２ 光ピックアップ装置
ＲＬ１ 情報記録面
ＲＬ２ 情報記録面
ＲＬ３ 情報記録面
ＳＣＮ スポット中心部
ＳＭＤ スポット中間部
ＳＯＴ スポット周辺部
ＳＴ 絞り
ＴＳ１ 温度センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１波長λ１（３５０ｎｍ≦λ１≦４４０ｎｍ）の第１光束を射出する第１光源と、第２波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を射出する第２光源と、前記第１光束を厚さがｔ１（０．０６５ｍｍ≦ｔ１≦０．１２５ｍｍ）の保護基板を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第２光束を厚さがｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護基板を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子と、を有し、前記第１光束を前記第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第２光束を前記第２光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において、
前記対物光学素子は、光路差付与構造を有する単玉のプラスチックレンズであり、
前記対物光学素子の光利用効率が低下した際に光利用効率を補償する光利用効率補償手段を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記光ピックアップ装置は、第３波長λ３（λ２＜λ３）の第３光束を射出する第３光源を有し、前記対物光学素子は、前記第３光束を厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護基板を有する第３光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第３光束を前記第３光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行うことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記光利用効率補償手段は、前記光ピックアップ装置の温度変化に伴って低下する光利用効率を補償することを特徴とする請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記光利用効率補償手段は、前記第１光源、前記第２光源又は前記第３光源から出射される前記第１光束、前記第２光束又は前記第３光束の前記第１波長、前記第２波長又は前記第３波長の変化に起因して低下する光利用効率を補償することを特徴とする請求項２又は３に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記光ピックアップ装置は、温度検出手段を有しており、前記温度検出手段の検出結果に基づいて、前記光利用効率補償手段によって光利用効率を補償することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記光ピックアップ装置は、球面収差検出手段を有しており、前記球面収差検出手段の検出結果に基づいて、前記光利用効率補償手段によって光利用効率を補償することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記光ピックアップ装置は、前記第１光源、前記第２光源又は前記第３光源に供給される電流の値を検出する電流値検出手段を有しており、前記電流値検出手段の検出結果に基づいて、前記光利用効率補償手段によって光利用効率を補償することを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
前記光ピックアップ装置は、前記第１波長、前記第２波長又は前記第３波長を検出する波長検出手段を有しており、前記波長検出手段の検出結果に基づいて、前記光利用効率補償手段によって光利用効率を補償することを特徴とする請求項２乃至７のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
前記光利用効率補償手段は、前記第１光源、前記第２光源又は前記第３光源に与える電流又は電圧を変化させる電流／電圧制御手段であり、
前記光利用効率が低下した際に、前記電流／電圧制御手段によって、前記第１光源、前記第２光源又は前記第３光源に与える電流又は電圧を増加させることにより、低下した光利用効率を補償することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】
第１波長λ１（３５０ｎｍ≦λ１≦４４０ｎｍ）の第１光束を射出する第１光源と、第２波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を射出する第２光源と、前記第１光束を厚さがｔ１（０．０６５ｍｍ≦ｔ１≦０．１２５ｍｍ）の保護基板を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第２光束を厚さがｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護基板を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子と、を有し、前記第１光束を前記第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第２光束を前記第２光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において、
前記対物光学素子は、光路差付与構造を有する単玉のプラスチックレンズであり、
前記対物光学素子の光利用効率が低下したことに応じて、前記第１光源、前記第２光源又は前記第３光源に与える電流又は電圧を増加させる電流／電圧制御手段を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の光ピックアップ装置を用いたことを特徴とする光情報記録媒体記録再生装置。
【請求項１】
第１波長λ１（３５０ｎｍ≦λ１≦４４０ｎｍ）の第１光束を射出する第１光源と、第２波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を射出する第２光源と、前記第１光束を厚さがｔ１（０．０６５ｍｍ≦ｔ１≦０．１２５ｍｍ）の保護基板を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第２光束を厚さがｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護基板を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子と、を有し、前記第１光束を前記第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第２光束を前記第２光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において、
前記対物光学素子は、光路差付与構造を有する単玉のプラスチックレンズであり、
前記対物光学素子の光利用効率が低下した際に光利用効率を補償する光利用効率補償手段を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記光ピックアップ装置は、第３波長λ３（λ２＜λ３）の第３光束を射出する第３光源を有し、前記対物光学素子は、前記第３光束を厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護基板を有する第３光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第３光束を前記第３光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行うことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記光利用効率補償手段は、前記光ピックアップ装置の温度変化に伴って低下する光利用効率を補償することを特徴とする請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記光利用効率補償手段は、前記第１光源、前記第２光源又は前記第３光源から出射される前記第１光束、前記第２光束又は前記第３光束の前記第１波長、前記第２波長又は前記第３波長の変化に起因して低下する光利用効率を補償することを特徴とする請求項２又は３に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記光ピックアップ装置は、温度検出手段を有しており、前記温度検出手段の検出結果に基づいて、前記光利用効率補償手段によって光利用効率を補償することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記光ピックアップ装置は、球面収差検出手段を有しており、前記球面収差検出手段の検出結果に基づいて、前記光利用効率補償手段によって光利用効率を補償することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記光ピックアップ装置は、前記第１光源、前記第２光源又は前記第３光源に供給される電流の値を検出する電流値検出手段を有しており、前記電流値検出手段の検出結果に基づいて、前記光利用効率補償手段によって光利用効率を補償することを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
前記光ピックアップ装置は、前記第１波長、前記第２波長又は前記第３波長を検出する波長検出手段を有しており、前記波長検出手段の検出結果に基づいて、前記光利用効率補償手段によって光利用効率を補償することを特徴とする請求項２乃至７のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
前記光利用効率補償手段は、前記第１光源、前記第２光源又は前記第３光源に与える電流又は電圧を変化させる電流／電圧制御手段であり、
前記光利用効率が低下した際に、前記電流／電圧制御手段によって、前記第１光源、前記第２光源又は前記第３光源に与える電流又は電圧を増加させることにより、低下した光利用効率を補償することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】
第１波長λ１（３５０ｎｍ≦λ１≦４４０ｎｍ）の第１光束を射出する第１光源と、第２波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を射出する第２光源と、前記第１光束を厚さがｔ１（０．０６５ｍｍ≦ｔ１≦０．１２５ｍｍ）の保護基板を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第２光束を厚さがｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護基板を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子と、を有し、前記第１光束を前記第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第２光束を前記第２光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において、
前記対物光学素子は、光路差付与構造を有する単玉のプラスチックレンズであり、
前記対物光学素子の光利用効率が低下したことに応じて、前記第１光源、前記第２光源又は前記第３光源に与える電流又は電圧を増加させる電流／電圧制御手段を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の光ピックアップ装置を用いたことを特徴とする光情報記録媒体記録再生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−３２８８８７（Ｐ２００７−３２８８８７Ａ）
【公開日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１６１１９１（Ｐ２００６−１６１１９１）
【出願日】平成１８年６月９日（２００６．６．９）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタオプト株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月９日（２００６．６．９）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタオプト株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
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