JP3823425B2 - 光ピックアップ装置および光ピックアップ装置の補正素子 - Google Patents
光ピックアップ装置および光ピックアップ装置の補正素子 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源から出射した光束を集光光学系で光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光させ、情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生する（記録／再生）光ピックアップ装置に関し、特に、光情報記録媒体として、透明基板の厚さがｔ１の第１光情報記録媒体と透明基板の厚さがｔ２（但し、ｔ２≠ｔ１）の第２光情報記録媒体とが用いられる光ピックアップ装置に関する。また、その光ピックアップ装置の補正素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、短波長赤色半導体レーザ実用化に伴い、従来の光情報記録媒体（光ディスクともいう）であるＣＤ（コンパクトディスク）と同程度の大きさで大容量化させた高密度の光情報記録媒体であるＤＶＤ（デジタルビデオディスク）の開発が進んできている。このＤＶＤでは、６３５ｎｍもしくは６５０ｎｍの短波長半導体レーザを使用したときの対物レンズの光ディスク側の開口数ＮＡを０．６としている。なお、ＤＶＤは、トラックピッチ０．７４μｍ、最短ピット長０．４μｍであり、ＣＤのトラックピッチ１．６μｍ、最短ピット長０．８３μｍに対して半分以下に高密度化されている。また、上述したＣＤ、ＤＶＤの他に、種々の規格の光ディスク、例えば、ＤＶＤ−ＲＡＭ（書き換え可能なデジタルビデオディスク）、ＣＤ−Ｒ（追記型コンパクトディスク）、ＬＤ（レーザディスク）、ＭＤ（ミニディスク）、ＭＯ（光磁気ディスク）なども商品化が予定、あるいは、普及している。
【０００３】
このように、市場にはサイズ、基板厚、記録密度、使用波長などが種々異なる様々な光ディスクが存在する時代となっており、様々な光ディスクに対応できる光ピックアップ装置が提案されている。その１つとして、異なる光ディスクそれぞれに対応した集光光学系を備え、再生する光ディスクにより集光光学系を切り替える光ピックアップ装置が提案されている。しかしながら、この光ピックアップ装置では、集光光学系が複数必要となりコスト高を招くばかりでなく、集光光学系を切り替えるための駆動機構が必要となり装置が複雑化し、その切り替え精度も要求され、好ましくない。
【０００４】
そこで、１つの集光光学系を用いて、複数の光ディスクに情報を記録または情報を再生する（以下、記録／再生ともいう）光ピックアップ装置が種々提案されている。その１つとして、特開平７−５７２７１号公報には、透明基板の厚さｔ１の第１光ディスクのときには、集光されるビームの有する波面収差が０．０７λ以下となるように設計した対物レンズを用い、透明基板の厚さｔ２の第２光ディスクのときには少しデフォーカスした状態で集光スポットを形成する光ピックアップ装置が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した公報に記載された光ピックアップ装置においては、１つの対物レンズを２つの光ディスクの再生に用いるため、一方の光ディスク再生時にはフレアが発生し、光ディスクから反射した光束を検出する際に、フォーカスエラー信号のリニアレンジが狭く、フォーカシング制御の安定性が低下する。
【０００６】
そこで、本発明は、１つの集光光学系で複数の光情報記録媒体を記録／再生でき、低コストかつ簡単な構造で実現させるとともに、フォーカスエラー信号を改善することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、以下の構成により解決することができる。
【０００８】
（１）光源から出射した光束を集光光学系で光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光させ、情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生する（記録／再生）光ピックアップ装置であって、前記光情報記録媒体として、透明基板の厚さがｔ１の第１光情報記録媒体と透明基板の厚さがｔ２（但し、ｔ２≠ｔ１）の第2光情報記録媒体とが用いられる光ピックアップ装置において、
情報記録面上から反射した光束の光路を、光源から出射した光束の光路とは異なる光路に変更する変更手段と、前記変更手段を介して、情報記録面から反射した光束を検出する光検出手段と、前記変更手段と前記光検出手段との間に設けられ、少なくとも一方の光情報記録媒体の記録／再生時に、前記少なくとも一方の光情報記録媒体の情報記録面から反射し前記変更手段を介した光束の一部に生ずる球面収差を補正するとともに、通過する前記光束の一部を前記検出に利用させる補正手段と、を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【０００９】
（２）光源から出射した光束を集光光学系で光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光させ、情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生する（記録／再生）光ピックアップ装置であって、透明基板の厚さがｔ１の第１光情報記録媒体の記録／再生時は光源として第１光源から出射する第１波長の光束を用い、透明基板の厚さがｔ２（但しｔ２≠ｔ１）の第２光情報記録媒体の記録／再生時は光源として第２光源から出射する前記第１波長とは異なる波長の第２波長の光束を用いる光ピックアップ装置において、情報記録面上から反射した光束の光路を、光源から出射した光束の光路とは異なる光路に変更する変更手段と、前記変更手段を介して、情報記録面から反射した光束を検出する光検出手段と、前記変更手段と前記光検出手段との間に設けられ、少なくとも一方の光情報記録媒体の記録／再生時に、前記すくなくとも一方の光情報記録媒体の情報記録面から反射し前記変更手段を介した光束の一部に生ずる球面収差を補正するとともに、通過する前記光束の一部を前記検出に利用させる補正手段を有する事を特徴とする光ピックアップ装置。
【００１０】
（３）第１光情報記録媒体の記録再生時における前記集光光学系の結像倍率をｍ１、第２光情報記録媒体の記録再生時における前記集光光学系の結像倍率をｍ２とし、前記補正手段は、ｔ１とｔ２との厚さの差により生じる球面収差、あるいは、ｔ１とｔ２および前記集光光学系の結像倍率ｍ１とｍ２との差により生じる球面収差を補正することを特徴とする（１）又は（２）に記載の光ピックアップ装置。
【００１４】
（４）前記補正手段は、第１光情報記録媒体の記録／再生時、用いられる光束の前記第１光情報記録媒体の情報記録面から反射した光束の内、光軸近傍の第１光束及び前記第１光束より外側の第３光束を前記検出に利用させるとともに、前記第１光束と前記第３光束との間の第２光束は前記検出に利用させず、
第２光情報記録媒体の記録／再生時、用いられる光束の前記第２光情報記録媒体の情報記録面から反射した光束の内、光軸近傍の第１光束及び前記第１光束より外側の第２光束を前記検出に利用させるとともに、前記第２光束より外側の第３光束は前記検出に利用させない素子である事を特徴とする（１）〜（３）のいずれか一つに記載の光ピックアップ装置。
【００１５】
（５）前記補正手段は、すくなくとも一方の面を光軸とする同心円状に分割された複数の分割面を有するとともに、前記第１光情報記録媒体の記録／再生時、用いられる光束の前記第１光情報記録媒体の情報記録面から反射した光束を検出するとき、光軸近傍の第１分割面と前記第１分割面より外側の第３分割面とを通過する光束は前記光検出手段に結像し、前記第１分割面と前記第３分割面との間の第２分割面を通過する光束は前記光検出手段に結像しないことを特徴とする（１）〜（４）のいずれか一つに記載の光ピックアップ装置。
【００１６】
（６）前記補正手段は、すくなくとも一方の面を光軸とする同心円状に分割された複数の分割面を有するとともに、前記第２光情報記録媒体の記録又は再生時、用いられる光束の前記第２光情報記録媒体の情報記録面から反射した光束を検出するとき、光軸近傍の第１分割面と前記第１分割面より外側の第２分割面とを通過する光束は前記光検出手段に結像し、前記第３分割面を通過する光束は前記光検出手段に結像しないことを特徴とする（１）〜（５）のいずれか一つに記載の光ピックアップ装置。
【００１７】
（７）第２光情報記録媒体の記録／再生するために必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をNA２としたとき、前記補正手段は、必要開口数NA２に相当する開口数近傍の少なくとも２つの開口位置で、前記光検出手段上における球面収差が不連続に変化させることを特徴とする（１）〜（６）のいずれか一つに記載の光ピックアップ装置。
【００１８】
（８）前記少なくとも２つの開口位置のうち、最も小さい開口数をNAL、最も大きい開口数をNAHとしたとき、前記補正手段は、開口数NALおよび開口数NAHでは、互いに逆方向に不連続に変化させることを特徴とする（７）に記載の光ピックアップ装置。
【００１９】
（９）前記光検出手段が第２光情報記録媒体の情報記録面から反射した光束を検出する際に、前記補正手段は、前記光検出手段上での開口数NALから開口数NAHの間の前記光検出手段上における球面収差は、他の開口数の球面収差と同符号となる球面収差とすることを特徴とする（８）に記載の光ピックアップ装置。
【００２０】
（１０）前記集光光学系は、光源から出射した光束を第１光情報記録媒体の情報記録面上に集光させた際、最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下（但し、λは第１光情報記録媒体を再生／記録する際に使用する光源の波長）であることを特徴とする（１）〜（９）のいずれか一つに記載の光ピックアップ装置。
【００２１】
（１１）光源から出射した光束を集光光学系で光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光させ、情報記録面上から反射した光束を、変更手段により光源から出射した光束とは異なる光路に変更し、光検出手段で検出する光ピックアップ装置であって、前記光情報記録媒体として透明基板の厚さがｔ１の第１光情報記録媒体と透明基板の厚さがｔ２（ｔ２≠ｔ１）の第2光情報記録媒体とが用いられる光ピックアップ装置の補正素子において、
光ピックアップ装置の変更手段と光検出手段との間に設けられ、少なくとも一方の前記光情報記録媒体の記録／再生時に、前記すくなくとも一方の前記光情報記録媒体の情報記録面から反射し前記変更手段を介した光束の一部に生ずる球面収差を補正するとともに、通過する前記光束の一部を前記検出に利用させる事を特徴とする補正素子。
【００２２】
（１２）光源から出射した光束を集光光学系で光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光させ、情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生する（記録／再生）光ピックアップ装置であって、透明基板の厚さがｔ１の第１光情報記録媒体の記録又は再生時は前記光源として第１光源から出射する第１波長の光束を用い、透明基板の厚さがｔ２（ｔ２≠ｔ１）の第２光情報記録媒体の記録／再生時は前記光源として第２光源から出射する前記第１波長とは異なる波長の第２波長の光束を用いる光ピックアップ装置の補正素子において、情報記録面上から反射した光束の光路を、光源から出射した光束の光路とは異なる光路に変更する変更手段と、前記変更手段を介して、情報記録面から反射した光束を検出する光検出手段と、前記変更手段と前記光検出手段との間に設けられ、少なくとも一方の光情報記録媒体の記録又は再生時に、前記少なくとも一方の光情報記録媒体の情報記録面から反射し前記変更手段を介した光束の一部に生ずる球面収差を補正するとともに、通過する前記光束の一部を前記検出に利用させる事を特徴とする補正素子。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を説明する。なお、同一の構成要素を用いる場合には同じ番号を付している。
【００２４】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態について説明する。図１は光ピックアップ装置１０の概略構成図である。
【００２５】
本実施の形態のピックアップ装置１０は、光情報記録媒体である光ディスク２０として透明基板２１の厚さの異なる複数の光ディスク２０を記録／再生（光ディスク２０の情報記録面２２上に情報を記録または情報記録面２２上の情報を再生することを、記録／再生ともいう）するものである。以下、この複数の光ディスク２０は、透明基板の厚さｔ１の第１光ディスクと、第１光ディスクの透明基板の厚さｔ１とは異なる厚さｔ２の第２光ディスクとして説明する。また、第１光ディスクの記録／再生するために必要な集光光学系（後述する）の光ディスク側の必要開口数をＮＡ１とし、第２光ディスクの記録／再生するために必要な集光光学系の光ディスク側の必要開口数をＮＡ２とする（以下の説明では、第１光ディスクは、第２光ディスクより高密度の情報記録媒体であるので、ＮＡ１＞ＮＡ２である）。なお、以下の説明中で、ＤＶＤ（含ＤＶＤ−ＲＡＭ）とは第１光ディスクを指しており、この場合、透明基板の厚さｔ１＝０．６ｍｍであり、ＣＤ（含ＣＤ−Ｒ）とは第２光ディスクを指しており、この場合、ｔ２＝１．２ｍｍ（すなわち、ｔ１＜ｔ２）である。
【００２６】
本実施の形態のピックアップ装置１０では、光源として第１光源である第１半導体レーザ１１１（波長λ＝６１０ｎｍ〜６７０ｎｍ）と第２光源である第２半導体レーザ１１２（波長λ＝７４０ｎｍ〜８７０ｎｍ）とを有している。この第１半導体レーザ１１１は第１光ディスクの記録／再生する際に使用される光源であり、第２半導体レーザ１１２は第２光ディスクの記録／再生する際に使用される光源である。なお、本実施の形態では、第２光ディスクとしてＣＤ−Ｒの記録／再生を可能とするため、光源として２つの光源を用いているが、後述するように１つであってもよい。
【００２７】
合成手段１９は、第１半導体レーザ１１１から出射された光束と第２半導体レーザ１１２から出射された光束とを合成することが可能な手段である。本実施の形態では、ダイクロイックプリズム１９で構成している。この合成手段１９は、第１半導体レーザ１１１から出射された光束、あるいは、第２半導体レーザ１１２から出射された光束を、後述する１つの集光光学系を介して、それぞれ第１光ディスクあるいは第２光ディスクに集光させるために、同一（ほぼ同一でもよい）光路となす手段である。
【００２８】
集光光学系は、光源（第１半導体レーザ１１１あるいは第２半導体レーザ１１２）から出射された光束を、光ディスク２０の透明基板２１を介して、情報記録面２２上に集光させ、スポットを形成させる手段である。本実施の形態では、集光光学系として、光源から出射された光束を平行光（略平行でもよい）に変換するコリメータレンズ１３と、コリメータレンズ１３によって平行光とされた光束を集光させる対物レンズ１６とを有している。この集光光学系は、第１半導体１１１から出射した光束を第１光ディスクの情報記録面上に集光させた際、最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下となるようになっている。ここで、「最良波面収差」とは、デフォーカス成分、チルト成分を補正した波面収差であり、その値は根２乗平均（ｒｍｓ）で表す。
【００２９】
このように、本実施の形態では、１つの集光光学系を用いて複数の光ディスクの記録／再生を行うので、光ピックアップ装置１０を低コストかつ簡単な構造で実現させることができる。
【００３０】
なお、本実施の形態では、集光光学系として、コリメータレンズ１３と対物レンズ１６とを用いた、いわゆる無限系の集光光学系であるが、コリメータレンズ１３がなく光源からの発散光を直接集光させる対物レンズ１６のみ、いわゆる有限系の集光光学系や、光源からの発散光の発散度合を減じるレンズまたは光源からの光束を収れん光に変更する（カップリング）レンズとこれらレンズを介した光束を集光させる対物レンズとを用いた、いわゆる準有限系の集光光学系であってもよい。
【００３１】
また、集光光学系内には、１／４波長板１４および絞り１７が設けられている。１／４波長板１４はコリメータレンズ１３を透過した光を直線偏光から円偏光に変え、絞り１７は光束を開口数ＮＡ１に相当する開口数に制限する。本実施の形態では、絞り１７は開口数ＮＡ１に相当する開口数に制限するよう開口数を固定して、余分な機構を必要とせず、低コスト化を実現できるものであるが、第２光ディスクの記録／再生時には開口数ＮＡ２に相当する開口数に制限するよう、絞り１７の開口数を可変としてもよい。
【００３２】
変更手段１２は、情報記録面上から反射した光束の光路を、光源（第１半導体レーザ１１１あるいは第２半導体レーザ１１２）から出射した光束の光路とは異なる光路に変更する手段である。すなわち、変更手段１２は、変更手段１２と光ディスクとの間で、光源（第１半導体レーザ１１１あるいは第２半導体レーザ１１２）から出射した光束の光路と光ディスクの情報記録面上から反射した光束の光路とを同じにさせる手段である。本実施の形態では、偏光ビームスプリッタ１２で構成し、光源から出射した光束の光路は変更せずに、光ディスクの情報記録面上から反射した光束の光路を後述する光検出手段３０へと導くように変更しているが、光源から出射された光路を変更して、情報記録面上から反射した光束の光路を通過させてもよい。
【００３３】
光検出手段３０は、偏光ビームスプリッタ１２を介して（偏光ビームスプリッタ１２によって光路を変更された）、情報記録面上から反射した光束を検出する手段である。本実施の形態では、第１光ディスクおよび第２光ディスクから反射した光束を１つの光検出手段３０で検出することにより、低コスト化を実現している。この光検出手段３０により、情報記録面上から反射した光束の光量分布変化を検出して、図示しない演算回路によってフォーカスエラー信号、トラック検出、再生信号（情報）の読み取りがなされる。なお、フォーカスエラー信号、トラック検出は、非点収差法、ナイフエッジ法、ＳＳＤ法、プッシュブル法、３ビーム法など種々の公知の方法により検出することができる。
【００３４】
２次元アクチュエータ１５は、対物レンズ１６を移動させる手段であり、演算回路により得られたフォーカスエラー信号に基づいて移動させるフォーカシング制御用とトラックエラー信号に基づいて移動させるトラッキング制御用とがある。本実施の形態の２次元アクチュエータ（フォーカシング制御用）は、第１光ディスク（ＤＶＤ）の記録／再生時には、ＤＶＤの情報記録面上のビームスポット（第１半導体レーザ１１１から出射された光束を集光光学系により集光されたスポット）が最小となる（最小錯乱円となる）よう（ベストフォーカス）に、また、第２光ディスク（ＣＤ）の記録／再生時には、ＣＤの情報記録面上のビームスポット（第２半導体レーザ１１２から出射された光束を集光光学系により集光されたスポット）が最小錯乱円となる位置よりも対物レンズ１６に近い前側位置に、対物レンズ１６を移動させる。
【００３５】
これは、第２光ディスクを記録／再生する場合、第２光ディスクの透明基板の厚さｔ２が第１光ディスクの透明基板の厚さｔ１より厚くなることで球面収差が発生し、近軸像点位置より後方のビームスポットが最小錯乱円となる位置では、スポットサイズが大きく第２光ディスクのピット（情報）を読むことができない。しかしながら、最小錯乱円となる位置より対物レンズ１６に近い前側位置では、中央部に光量が集中した核と核の周囲に不要光であるフレアとからなる全体として最小錯乱円より大きいスポットが形成される。そのため、第２光ディスクを記録／再生する場合、対物レンズ１６を前側位置に移動させ、この核を光検出手段３０で検出して、フォーカスエラー信号、トラックエラー信号、再生信号（情報）の読み取りを行う。
【００３６】
ところで、このような光ピックアップ装置１０においては、第２光ディスクを記録／再生する場合、第２光ディスクの情報記録面上に形成されるスポットにはフレアが発生している（これは、上述した対物レンズ１６を前側位置に移動させようがさせまいが、第１光ディスクの透明基板の厚さｔ１と第２光ディスクの透明基板の厚さｔ２とが異なることにより発生する）ため、これをそのまま光検出手段３０で検出すると、フレアの影響でフォーカスエラー信号のリニア性が狭く、フォーカシング制御の安定性が低下する。
【００３７】
そこで、本実施の形態では、偏光ビームスプリッタ１２と検出手段３０との間に、補正手段１８を設けている。この補正手段１８は、少なくとも一方の光情報記録媒体の記録／再生時に、前記少なくとも一方の光情報記録媒体の情報記録面から反射し前記変更手段を介した光束に生じる球面収差を補正する手段である。なお、「偏光ビームスプリッタ１２（偏光手段）を介した光束」とは、補正手段１８を介さずに光検出手段３０に入射する光束のこという。本実施の形態においては、第１光ディスクの記録／再生時における集光光学系の結像倍率ｍ１と第２光ディスクの記録／再生時における集光光学系の結像倍率ｍ２とが同じであるので、補正手段１８は、第１光ディスクの透明基板の厚さｔ１と第２光ディスクの透明基板の厚さｔ２との差によって生じる球面収差を補正すればよい。なお、結像倍率ｍ１とｍ２とが異なる場合、補正手段１８は、ｔ１とｔ２および前記集光光学系の結像倍率ｍ１とｍ２との差により生じる球面収差を補正するようにする。また、補正に関しては、後段において説明するように完全補正でなくてもよい。
【００３８】
このように、本実施の形態においては、補正手段１８を偏光ビームスプリッタ１２と検出手段との間に設けたので、１つの集光光学系で透明基板の厚さが異なる複数の光ディスクを記録／再生する場合に問題となるフレアに伴うフォーカスエラー信号を改善することができる。特に、本実施の形態においては、特願平９−４２２２２号（本出願人が出願）の実施例に記載されたように対物レンズ１６に特殊な機能を持たせたる必要性がなく、そのために、対物レンズ１６による光量損失がなく、光ディスク上への集光強度を上げることができる。これは、特に、光ディスクへの記録を行うに際しては、非常に有効となる。
【００３９】
この補正手段１８の具体的な構成について、図２に基づいて説明する。図２（ａ）は第１光ディスクの記録／再生時における補正手段１８を通過する光束が光検出手段３０に結像する様を模式的に示した図であり、図２（ｂ）は補正手段１８を光検出手段３０側からみた斜視図であり、図２（ｃ）は第２光ディスクの記録／再生時における補正手段１８を通過する光束が光検出手段３０に結像する様を模式的に示した図である。
【００４０】
本実施の形態において、補正手段１８は、平行平板にリング状のプリズムを設けた補正素子である。さらに詳細には、光ディスク側（光の進行方向上流側）の面Ｓ１を平面とし、光検出手段３０側（光の進行方向下流側）の面Ｓ２に、リング状のプリズムを設けたものである。すなわち、補正手段１８は、その一部（光軸に同心状のリング）に、集光作用を持つ素子である。したがって、補正手段１８の面Ｓ２は、光軸と同心状に複数（本実施の形態では３つ）の第１分割面Ｓｄ１〜第３分割面Ｓｄ３から構成される。分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ２の境界は段差を設けている。この補正手段１８においては、補正手段１８のうち第２分割面Ｓｄ２が、第２光ディスクの情報記録面から反射し偏光ビームスプリッタ１２を介した光束に生じる球面収差を補正する機能を有している。
【００４１】
さらに詳述すると、本実施の形態における補正手段１８は、第１光ディスクの記録／再生をする際には（図２（ａ）参照）、第１分割面Ｓｄ１および第３分割面Ｓｄ３を通過する第１光束および第３光束（斜線で示される光束）は、ほぼ同一の結像位置（光検出手段３０の検出（受光）面上）に結像する。このとき、第２分割面Ｓｄ２を通過する第２光束（破線で示される光束）は、第１、第３光束の結像位置とは異なった結像位置に結像する（すなわち、光検出手段３０の検出（受光）面上に結像しない）。従って、第１光ディスクの記録／再生時には、第１光束および第３光束が、光検出手段３０によって検出され、前述したようにフォーカスエラー信号、トラックエラー信号、再生信号（情報）の読み取りがなされる。
【００４２】
また、第２光ディスクの記録／再生をする際には（図２（ｃ）参照）、第１光束（右肩上がりの斜線で示す）および第２光束（右肩下がりの斜線で示す）は、ほぼ同一の結像位置（光検出手段３０の検出（受光）面上）に結像する。このとき、第３光束（途中まで破線で示される）はフレアとして発生するが、光検出手段３０は、第１光束および第２光束により第２光ディスクから反射した光束を検出することが可能となる。
【００４３】
換言すると、本実施の形態の補正手段１８は、開口数の小さい光軸近傍を通過する第１光束を、記録／再生できる全ての光ディスクからの反射光束の検出に利用させ、また、第１分割面より外側を通過する光束を再生する各光ディスクに対応するように分け、分けられた各光束を各光ディスク（本実施の形態では第１、第２光ディスク）からの反射光束の検出に利用する。このとき、必要開口数が大きい方の光ディスク（本実施の形態では第１光ディスク）からの反射光束を検出するのに利用する光束は、分けられた光束のうち第１光束より離れた光束（本実施の形態では第３光束）とする。
【００４４】
さらに、この補正手段１８について、補正手段１８の機能を説明するための光検出手段３０上における球面収差図である図３に基づいて説明する。図３（a）はＤＶＤ記録／再生時における補正手段１８を介した光検出手段３０上の球面収差図であり、図３（ｃ）はＣＤ記録／再生時における補正手段１８を介した光検出手段３０上の球面収差図であり、図３（ｂ）はＤＶＤ記録／再生時における補正手段１８を介さないときの球面収差図であり、図３（ｄ）はＣＤ記録／再生時における補正手段１８を介さないときの球面収差図である。
【００４５】
補正手段１８を介さないときの球面収差（すなわち、偏光ビームスプリッタ１２を介した光束に生じる球面収差）は、ＤＶＤの記録／再生時にはほとんど発生しない（図３（ｂ）参照）が、ＣＤの記録／再生時には開口数が大きくなるにつれオーバー側に大きく発生している（図３（ｄ）参照）。上述したように、このままであると、ＣＤの記録／再生時には光検出手段３０に到達する光束は、フレアが多く、フォーカスエラー信号の特性が悪化する。これに対して、補正手段１８を介したときは、必要開口数ＮＡ２に相当する開口数近傍の少なくとも２つの開口位置（本実施の形態では２つ）で、球面収差が不連続に変化している。この不連続に変化する方向は、小さい開口数をＮＡＬ（第２分割面Ｓｄ２のうち光軸に最も近い位置であり、第１分割面Ｓｄ１と第２分割面Ｓｄ２との境界部に相当）および大きい開口数ＮＡＨ（第２分割面Ｓｄ２のうち光軸に最も遠い位置であり、第２分割面Ｓｄ２と第３分割面Ｓｄ３との境界部に相当）では、互いに逆方向である。これにより、第１光ディスクおよび第２光ディスクから反射した光束の検出を良好に行うことができる。
【００４６】
本実施の形態では、元々オーバー側に球面収差が発生している（図３（ｄ））ので、小さい開口数から大きい開口数の方向へ見たとき、開口数ＮＡＬでは球面収差が負の方向に不連続に変化し、開口数ＮＡＨでは球面収差が正の方向に不連続に変化している。これにより、透明基板の厚さｔ１が薄いＤＶＤおよび透明基板の厚さｔ２が厚いＣＤから反射した光束の検出を良好に行うことができる。なお、「球面収差が不連続に変化する」とは、球面収差図でみたときに急激な球面収差の変化が見られることをいう。
【００４７】
また、ＣＤの記録／再生時の球面収差図をみると（図３（ｃ））、開口数ＮＡＬから開口数ＮＡＨの間の球面収差は、他の開口数（光軸〜開口数ＮＡＬ、開口数ＮＡＨ〜必要開口数ＮＡ１）の球面収差と同符号（本実施の形態では、ともにオーバー側）の球面収差としている。これにより、さらにフォーカスエラー信号が改善される。
【００４８】
したがって、本実施の形態において補正手段１８は、第２光ディスクの情報記録面から反射し偏光ビームスプリッタ１２を介した光束に生じる球面収差（の一部）を補正する手段である。これは、本実施の形態においては、結像倍率ｍ１とｍ２が同じであり、第１光ディスクの情報記録面から反射し偏光ビームスプリッタ１２を介した光束に生じる球面収差がほとんど発生しないようにしたからである。
【００４９】
このように、本実施の形態では、補正手段１８が、光軸近傍の第１分割面Ｓｄ１を通過する光束（第１光束）は第１光ディスクの記録／再生および第２光ディスクの記録／再生に利用（すなわち、情報記録面から反射した光束の検出に利用）させ、第１分割面Ｓｄ１より外側の第２分割面Ｓｄ２を通過する光束（第２光束）は主に第２光ディスクの再生／記録に利用させ、第２分割面Ｓｄ２より外側の第３分割面Ｓｄ３を通過する光束（第３光束）は主に第１光ディスクの記録／再生に利用させるような形状となっている。
【００５０】
ここで、「主に」という文言の意味は、第２分割面Ｓｄ２を通過する光束の場合、第３分割面Ｓｄ３を通過する光束を遮光しない状態において、光検出手段３０上に形成されるビームスポットの中心強度が最大となる位置での核部分のエネルギーに対して、第３分割面Ｓｄ３を通過する光束を遮光した状態においてビームスポットの中心強度が最大となる位置での核部分のエネルギー比率（「遮光状態核エネルギー」／「遮光しない核エネルギー」）が、６０％〜１００％の範囲に入ることを指している。また、第３分割面Ｓｄ３を通過する光束の場合も同様に、第２分割面Ｓｄ２を遮光しない状態に対する遮光した状態の核部分のエネルギー比率（「遮光状態核エネルギー」／「遮光しない核エネルギー」）が、６０％〜１００％の範囲に入ることを指している。なお、このエネルギー比率を簡易的に測定するには、各々の場合において、ビームスポットの中心強度が最大となる位置でのピーク強度Ｉｐと、ビーム径Ｄｐ（中心強度に対して強度がｅ-2となる位置で定める）を測定し、核部分のビームの形状はほぼ一定であることから、Ｉｐ×Ｄｐを求め、これを比較すればよい。
【００５１】
このように、本実施の形態においては、光ディスク上に集光させるビームスポットを如何に各光ディスクに最適な形状となすかという考えではなく、光検出する際に工夫を凝らすことで、複数の光ディスクの記録／再生を行おうとするものであり、そのために、上述したような補正手段１８を設けた。
【００５２】
これにより、第２光ディスクの記録／再生時に、フォーカスエラー信号の悪化の原因となるフレア（主に第３光束）は、第２光ディスクの記録／再生に利用しないので、フォーカスエラー信号が改善されることになる。また、この場合、第１光ディスクの記録／再生時には、第２光束が利用されないためフレアとなる可能性があるが、記録／再生時の光検出手段３０による光束の検出には悪影響を及ぼすことがない。従って、本実施の形態によれば、フォーカスエラー信号を良好にしつつ、複数の光ディスクを１つの集光光学系で再生することができる。さらに、本実施の形態にいては、１つの集光光学系であるとともに、１つの光検出手段で、複数の光ディスクの記録／再生が可能となるので、光ピックアップ装置１０として低コスト化を図ることができる。
【００５３】
また、このような補正手段１８を偏光ビームスプリッタ１２と光検出手段３０との間に設けることにより、光ディスクに集光させる光量を損失させることがないので、光ディスク上への集光強度を上げることができる。これは、特に、光ディスクへの記録を行うに際しては、非常に有効となる。さらに、本実施の形態では、補正手段１８の分割面を任意な位置に設定できることにより、第２光ディスクの再生に必要な開口数ＮＡ２を大きくすることが可能である。
【００５４】
なお、本実施の形態では、分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３を補正手段１８の光検出手段２０側の屈折面Ｓ２に設けたが、偏光ビームスプリッタ１２側の屈折面Ｓ１に設けてもよく、また、他の素子（例えば、偏光ビームスプリッタ１２の光検出手段２０側の出射面など）に設けてもよい。また、フォーカスエラー信号を検出するのに非点収差法を用いる場合、一方の屈折面（本実施の形態ではＳ２）に分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３である段差を設け、他方の屈折面をシリンドリカルまたはトーリックとすることで、部品点数を減らし、低コスト化を実現できる。
【００５５】
また、本実施の形態では、第１分割面Ｓｄ１〜第２分割面Ｓｄ２の境界に段差を設けたが、第２分割面Ｓｄ２〜第３分割面Ｓｄ３の境界に段差を設けてもよく、さらに、段差ではなく、所定の曲率半径の面で接続させてもよい。
【００５６】
また、本実施の形態では、補正手段１８は図４（ａ）に示されるように第２分割面Ｓｄ２にプリズム面を設けたが、図４（ｂ）で示すように第２分割面Ｓｄ２を球面または非球面の一部で構成してもよく、また図４（ｃ）で示すようにホログラム（あるいはフレネル）で構成してもよい。なお、第２分割面Ｓｄ２をホログラムで構成した場合、０次光と１次光とに分けた光束の一方を第１光ディスクからの反射光束の検出に利用し、他方を第２光ディスクからの反射光束の検出に利用する。このとき、第２光ディスクからの反射光束の検出に利用する光束の光量の方が、第１光ディスクからの反射光束の検出に利用する光束の光量より大きいことが好ましい。また、本実施の形態では、第２分割面Ｓｄ２を光軸と同心円状の環形状で設けたが、これに限られず、同心状の楕円形状、または、途切れた環状で設けてもよい。
【００５７】
また、本実施の形態では、第２光ディスクとしてＣＤ−Ｒをも記録／再生可能なように、光源として第１半導体レーザ１１１と第２半導体レーザ１１２とを設けたが、第２光ディスクとしてＣＤ−Ｒの記録／再生を行わずに、ＣＤの記録／再生を行う場合は、図５に示すように、第２半導体レーザ１１２、合成手段１９を除き、光源として第１半導体レーザ１１１のみを用いる。なお、この場合、各構成手段（同じ符号を付与）や機能・作用などは、上述した本実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００５８】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について、光ピックアップ装置１０の概略構成図である図６に基づいて説明する。上述した第１の実施の形態では、第１光ディスクおよび第２光ディスクから反射した光束を同じ光検出手段３０で検出する光ピックアップ装置１０であったが、本実施の形態では、光検出手段として、第１光ディスクから反射した光束を検出する第１光検出手段３１と第２光ディスクから反射した光束を検出する第２光検出手段３２とを設けた光ピックアップ装置１０である。なお、第１の実施の形態と同じ機能・作用をする部材には、同じ番号を付与し、説明を省略する。また、図６においては、１／４波長板１４、２次元アクチュエータ１５は省略してある。
【００５９】
本実施の形態においては、変更手段として、第１半導体レーザ１１１から出射した光束の光路、および／または、光ディスクの情報記録面上から反射した光束の光路を変更する第１変更手段１２１と、第２半導体１１２から出射した光束の光路、および／または、光ディスクの情報記録面上から反射した光束の光路を変更する第２変更手段１２２とを有している。これら第１、２変更手段１２１、１２２は、共にビームスプリッタで構成している。
【００６０】
また、本実施の形態では、フォーカスエラー信号を改善するために、第２ビームスプリッタ１２２と検出手段３２との間に、補正手段１８１を設けている。この補正手段１８１は、少なくとも一方の光情報記録媒体の記録／再生時に、前記少なくとも一方の光情報記録媒体の情報記録面から反射し前記変更手段を介した光束に生じる球面収差を補正する手段である。本実施の形態においては、第１光ディスクの記録／再生時における集光光学系の結像倍率ｍ１と第２光ディスクの記録／再生時における集光光学系の結像倍率ｍ２とが同じであるので、補正手段１８１は、第１光ディスクの透明基板の厚さｔ１と第２光ディスクの透明基板の厚さｔ２との差によって生じる球面収差、すなわち、本実施の形態では、第２光ディスクの情報記録面から反射し前記変更手段を介した光束に生じる球面収差を補正すればよい。なお、結像倍率ｍ１とｍ２とが異なる場合、補正手段１８は、ｔ１とｔ２および前記集光光学系の結像倍率ｍ１とｍ２との差により生じる球面収差を補正するようにする。
【００６１】
また、本実施の形態における補正手段１８１は、第２光ディスクの情報記録面から反射し第２ビームスプリッタ１２２を介した光束に生じる球面収差（図３（ｄ）参照）が殆ど発生しないように補正させるために、正の屈折力を有する単玉（非球面で構成してもよい）レンズである。
【００６２】
このように、本実施の形態においては、光ディスク上に集光させるビームスポットを如何に各光ディスクに最適な形状となすかという考えではなく、光検出する際に工夫を凝らすことで、複数の光ディスクの記録／再生を行おうとするものであり、そのために、上述したような補正手段１８１を設けた。そして、補正手段１８１を第２ビームスプリッタ１２２と検出手段３０との間に設けたので、１つの集光光学系で透明基板の厚さが異なる複数の光ディスクを記録／再生する場合に問題となるフレアに伴うフォーカスエラー信号を改善することができる。また、このような補正手段１８１を第２ビームスプリッタ１２２と光検出手段３０との間に設けることにより、光ディスクに集光させる光量を損失させることがないので、光ディスク上への集光強度を上げることができる。
【００６３】
なお、本実施の形態の補正手段として、第１の実施の形態で述べたような補正手段１８を用いてもよいことはいうまでもない。
【００６４】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。本実施例は、上述した第１の実施の形態の実施例である。第１光ディスクとしてＤＶＤ（透明基板の厚さｔ１＝０．６ｍｍ、必要な開口数ＮＡ１＝０．６０（第１半導体レーザ１１１の波長λ＝６３５ｎｍ））を用い、第２光ディスクとしてＣＤ（透明基板の厚さｔ２＝１．２ｍｍ、必要な開口数ＮＡ２＝０．４５（λ＝７８０ｎｍ）を用いることにする。
【００６５】
表１にレンズデータを示す。
【００６６】
【表１】
【００６７】
なお、表１においては、第１、２半導体レーザの発光点を第０面として、光の進行方向に従って、ここから順に第ｉ番目とし、半導体レーザから出射した光束が光ディスクの情報記録面で反射し、補正手段１８の光源側の面までを示す。また、ｒは、光軸と交差する面の曲率半径を、ｄは、第ｉ番目の面と第ｉ＋１番目の面との間の距離を、ｎは、使用する半導体レーザの光束の波長での屈折率を表している。因みに、符号は、光の進行方向を正とする。
【００６８】
また、非球面のデータを表３に示す。
【００６９】
【表２】
【００７０】
なお、非球面の式は、
【００７１】
【数１】
【００７２】
に基づくものとする。但し、Ｘは光軸方向の軸、Ｈは光軸と垂直方向の軸、光の進行方向を正とし、Ｋは円錐係数、Ａｊは非球面係数、Ｐｊは非球面のべき数である。
【００７３】
また、表３に補正手段１８の光検出手段３０側の面（第２２面）のデータを示す。
【００７４】
【表３】
【００７５】
なお、ΔＸは、光軸と交わる点を０（零）としたときの光軸方向の距離である。なお、この補正手段１８は、リング状のプリズムを光軸からの距離Ｈ＝０．５〜０．７の間に設け、プリズムの頂角を７８°にしたものである。
【００７６】
図７（ａ）にＤＶＤの記録／再生時における情報記録面上の球面収差図を、図７（ｂ）にＣＤの記録再生時における情報記録面上の球面収差図を示す。また、図８（ａ）にＤＶＤの記録／再生時における光検出手段上の球面収差図を、図８（ｂ）はＣＤの記録／再生時における光検出手段上の球面収差図を示す。
【００７７】
以上の実施例によると、ＤＶＤ、ＣＤとも良好に記録／再生ができ、特に、ＣＤの記録／再生時のフォーカスエラー信号が改善された。
【００７８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明においては、１つの集光光学系で複数の光情報記録媒体を記録／再生でき、低コストかつ簡単な構造で実現させるとともに、フォーカスエラー信号を改善することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図２】補正手段の構成を模式的に示した図である。
【図３】補正手段の機能を説明するための光検出手段上における球面収差図である。
【図４】補正手段の変形例を示す図である。
【図５】第１の実施の形態を変形した光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図６】第２の実施の形態の光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図７】情報記録面上の球面収差図である。
【図８】光検出手段上の球面収差図である。
【符号の説明】
１０ 光ピックアップ装置
１２，１２１，１２２ 偏光ビームスプリッタ（変更手段）
１３ コリメータレンズ
１４ １／４波長板
１５ ２次元アクチュエータ
１６ 対物レンズ
１７ 絞り
１８，１８１ 補正手段
１９ ダイクロイックプリズム（合成手段）
２０ 光ディスク（光情報記録媒体）
２１ 透明基板
２２ 情報記録面
３０〜３２ 光検出手段
１１１ 第１半導体レーザ（第１光源）
１１２ 第２半導体レーザ（第２光源）
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源から出射した光束を集光光学系で光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光させ、情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生する（記録／再生）光ピックアップ装置に関し、特に、光情報記録媒体として、透明基板の厚さがｔ１の第１光情報記録媒体と透明基板の厚さがｔ２（但し、ｔ２≠ｔ１）の第２光情報記録媒体とが用いられる光ピックアップ装置に関する。また、その光ピックアップ装置の補正素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、短波長赤色半導体レーザ実用化に伴い、従来の光情報記録媒体（光ディスクともいう）であるＣＤ（コンパクトディスク）と同程度の大きさで大容量化させた高密度の光情報記録媒体であるＤＶＤ（デジタルビデオディスク）の開発が進んできている。このＤＶＤでは、６３５ｎｍもしくは６５０ｎｍの短波長半導体レーザを使用したときの対物レンズの光ディスク側の開口数ＮＡを０．６としている。なお、ＤＶＤは、トラックピッチ０．７４μｍ、最短ピット長０．４μｍであり、ＣＤのトラックピッチ１．６μｍ、最短ピット長０．８３μｍに対して半分以下に高密度化されている。また、上述したＣＤ、ＤＶＤの他に、種々の規格の光ディスク、例えば、ＤＶＤ−ＲＡＭ（書き換え可能なデジタルビデオディスク）、ＣＤ−Ｒ（追記型コンパクトディスク）、ＬＤ（レーザディスク）、ＭＤ（ミニディスク）、ＭＯ（光磁気ディスク）なども商品化が予定、あるいは、普及している。
【０００３】
このように、市場にはサイズ、基板厚、記録密度、使用波長などが種々異なる様々な光ディスクが存在する時代となっており、様々な光ディスクに対応できる光ピックアップ装置が提案されている。その１つとして、異なる光ディスクそれぞれに対応した集光光学系を備え、再生する光ディスクにより集光光学系を切り替える光ピックアップ装置が提案されている。しかしながら、この光ピックアップ装置では、集光光学系が複数必要となりコスト高を招くばかりでなく、集光光学系を切り替えるための駆動機構が必要となり装置が複雑化し、その切り替え精度も要求され、好ましくない。
【０００４】
そこで、１つの集光光学系を用いて、複数の光ディスクに情報を記録または情報を再生する（以下、記録／再生ともいう）光ピックアップ装置が種々提案されている。その１つとして、特開平７−５７２７１号公報には、透明基板の厚さｔ１の第１光ディスクのときには、集光されるビームの有する波面収差が０．０７λ以下となるように設計した対物レンズを用い、透明基板の厚さｔ２の第２光ディスクのときには少しデフォーカスした状態で集光スポットを形成する光ピックアップ装置が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した公報に記載された光ピックアップ装置においては、１つの対物レンズを２つの光ディスクの再生に用いるため、一方の光ディスク再生時にはフレアが発生し、光ディスクから反射した光束を検出する際に、フォーカスエラー信号のリニアレンジが狭く、フォーカシング制御の安定性が低下する。
【０００６】
そこで、本発明は、１つの集光光学系で複数の光情報記録媒体を記録／再生でき、低コストかつ簡単な構造で実現させるとともに、フォーカスエラー信号を改善することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、以下の構成により解決することができる。
【０００８】
（１）光源から出射した光束を集光光学系で光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光させ、情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生する（記録／再生）光ピックアップ装置であって、前記光情報記録媒体として、透明基板の厚さがｔ１の第１光情報記録媒体と透明基板の厚さがｔ２（但し、ｔ２≠ｔ１）の第2光情報記録媒体とが用いられる光ピックアップ装置において、
情報記録面上から反射した光束の光路を、光源から出射した光束の光路とは異なる光路に変更する変更手段と、前記変更手段を介して、情報記録面から反射した光束を検出する光検出手段と、前記変更手段と前記光検出手段との間に設けられ、少なくとも一方の光情報記録媒体の記録／再生時に、前記少なくとも一方の光情報記録媒体の情報記録面から反射し前記変更手段を介した光束の一部に生ずる球面収差を補正するとともに、通過する前記光束の一部を前記検出に利用させる補正手段と、を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【０００９】
（２）光源から出射した光束を集光光学系で光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光させ、情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生する（記録／再生）光ピックアップ装置であって、透明基板の厚さがｔ１の第１光情報記録媒体の記録／再生時は光源として第１光源から出射する第１波長の光束を用い、透明基板の厚さがｔ２（但しｔ２≠ｔ１）の第２光情報記録媒体の記録／再生時は光源として第２光源から出射する前記第１波長とは異なる波長の第２波長の光束を用いる光ピックアップ装置において、情報記録面上から反射した光束の光路を、光源から出射した光束の光路とは異なる光路に変更する変更手段と、前記変更手段を介して、情報記録面から反射した光束を検出する光検出手段と、前記変更手段と前記光検出手段との間に設けられ、少なくとも一方の光情報記録媒体の記録／再生時に、前記すくなくとも一方の光情報記録媒体の情報記録面から反射し前記変更手段を介した光束の一部に生ずる球面収差を補正するとともに、通過する前記光束の一部を前記検出に利用させる補正手段を有する事を特徴とする光ピックアップ装置。
【００１０】
（３）第１光情報記録媒体の記録再生時における前記集光光学系の結像倍率をｍ１、第２光情報記録媒体の記録再生時における前記集光光学系の結像倍率をｍ２とし、前記補正手段は、ｔ１とｔ２との厚さの差により生じる球面収差、あるいは、ｔ１とｔ２および前記集光光学系の結像倍率ｍ１とｍ２との差により生じる球面収差を補正することを特徴とする（１）又は（２）に記載の光ピックアップ装置。
【００１４】
（４）前記補正手段は、第１光情報記録媒体の記録／再生時、用いられる光束の前記第１光情報記録媒体の情報記録面から反射した光束の内、光軸近傍の第１光束及び前記第１光束より外側の第３光束を前記検出に利用させるとともに、前記第１光束と前記第３光束との間の第２光束は前記検出に利用させず、
第２光情報記録媒体の記録／再生時、用いられる光束の前記第２光情報記録媒体の情報記録面から反射した光束の内、光軸近傍の第１光束及び前記第１光束より外側の第２光束を前記検出に利用させるとともに、前記第２光束より外側の第３光束は前記検出に利用させない素子である事を特徴とする（１）〜（３）のいずれか一つに記載の光ピックアップ装置。
【００１５】
（５）前記補正手段は、すくなくとも一方の面を光軸とする同心円状に分割された複数の分割面を有するとともに、前記第１光情報記録媒体の記録／再生時、用いられる光束の前記第１光情報記録媒体の情報記録面から反射した光束を検出するとき、光軸近傍の第１分割面と前記第１分割面より外側の第３分割面とを通過する光束は前記光検出手段に結像し、前記第１分割面と前記第３分割面との間の第２分割面を通過する光束は前記光検出手段に結像しないことを特徴とする（１）〜（４）のいずれか一つに記載の光ピックアップ装置。
【００１６】
（６）前記補正手段は、すくなくとも一方の面を光軸とする同心円状に分割された複数の分割面を有するとともに、前記第２光情報記録媒体の記録又は再生時、用いられる光束の前記第２光情報記録媒体の情報記録面から反射した光束を検出するとき、光軸近傍の第１分割面と前記第１分割面より外側の第２分割面とを通過する光束は前記光検出手段に結像し、前記第３分割面を通過する光束は前記光検出手段に結像しないことを特徴とする（１）〜（５）のいずれか一つに記載の光ピックアップ装置。
【００１７】
（７）第２光情報記録媒体の記録／再生するために必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をNA２としたとき、前記補正手段は、必要開口数NA２に相当する開口数近傍の少なくとも２つの開口位置で、前記光検出手段上における球面収差が不連続に変化させることを特徴とする（１）〜（６）のいずれか一つに記載の光ピックアップ装置。
【００１８】
（８）前記少なくとも２つの開口位置のうち、最も小さい開口数をNAL、最も大きい開口数をNAHとしたとき、前記補正手段は、開口数NALおよび開口数NAHでは、互いに逆方向に不連続に変化させることを特徴とする（７）に記載の光ピックアップ装置。
【００１９】
（９）前記光検出手段が第２光情報記録媒体の情報記録面から反射した光束を検出する際に、前記補正手段は、前記光検出手段上での開口数NALから開口数NAHの間の前記光検出手段上における球面収差は、他の開口数の球面収差と同符号となる球面収差とすることを特徴とする（８）に記載の光ピックアップ装置。
【００２０】
（１０）前記集光光学系は、光源から出射した光束を第１光情報記録媒体の情報記録面上に集光させた際、最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下（但し、λは第１光情報記録媒体を再生／記録する際に使用する光源の波長）であることを特徴とする（１）〜（９）のいずれか一つに記載の光ピックアップ装置。
【００２１】
（１１）光源から出射した光束を集光光学系で光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光させ、情報記録面上から反射した光束を、変更手段により光源から出射した光束とは異なる光路に変更し、光検出手段で検出する光ピックアップ装置であって、前記光情報記録媒体として透明基板の厚さがｔ１の第１光情報記録媒体と透明基板の厚さがｔ２（ｔ２≠ｔ１）の第2光情報記録媒体とが用いられる光ピックアップ装置の補正素子において、
光ピックアップ装置の変更手段と光検出手段との間に設けられ、少なくとも一方の前記光情報記録媒体の記録／再生時に、前記すくなくとも一方の前記光情報記録媒体の情報記録面から反射し前記変更手段を介した光束の一部に生ずる球面収差を補正するとともに、通過する前記光束の一部を前記検出に利用させる事を特徴とする補正素子。
【００２２】
（１２）光源から出射した光束を集光光学系で光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光させ、情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生する（記録／再生）光ピックアップ装置であって、透明基板の厚さがｔ１の第１光情報記録媒体の記録又は再生時は前記光源として第１光源から出射する第１波長の光束を用い、透明基板の厚さがｔ２（ｔ２≠ｔ１）の第２光情報記録媒体の記録／再生時は前記光源として第２光源から出射する前記第１波長とは異なる波長の第２波長の光束を用いる光ピックアップ装置の補正素子において、情報記録面上から反射した光束の光路を、光源から出射した光束の光路とは異なる光路に変更する変更手段と、前記変更手段を介して、情報記録面から反射した光束を検出する光検出手段と、前記変更手段と前記光検出手段との間に設けられ、少なくとも一方の光情報記録媒体の記録又は再生時に、前記少なくとも一方の光情報記録媒体の情報記録面から反射し前記変更手段を介した光束の一部に生ずる球面収差を補正するとともに、通過する前記光束の一部を前記検出に利用させる事を特徴とする補正素子。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を説明する。なお、同一の構成要素を用いる場合には同じ番号を付している。
【００２４】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態について説明する。図１は光ピックアップ装置１０の概略構成図である。
【００２５】
本実施の形態のピックアップ装置１０は、光情報記録媒体である光ディスク２０として透明基板２１の厚さの異なる複数の光ディスク２０を記録／再生（光ディスク２０の情報記録面２２上に情報を記録または情報記録面２２上の情報を再生することを、記録／再生ともいう）するものである。以下、この複数の光ディスク２０は、透明基板の厚さｔ１の第１光ディスクと、第１光ディスクの透明基板の厚さｔ１とは異なる厚さｔ２の第２光ディスクとして説明する。また、第１光ディスクの記録／再生するために必要な集光光学系（後述する）の光ディスク側の必要開口数をＮＡ１とし、第２光ディスクの記録／再生するために必要な集光光学系の光ディスク側の必要開口数をＮＡ２とする（以下の説明では、第１光ディスクは、第２光ディスクより高密度の情報記録媒体であるので、ＮＡ１＞ＮＡ２である）。なお、以下の説明中で、ＤＶＤ（含ＤＶＤ−ＲＡＭ）とは第１光ディスクを指しており、この場合、透明基板の厚さｔ１＝０．６ｍｍであり、ＣＤ（含ＣＤ−Ｒ）とは第２光ディスクを指しており、この場合、ｔ２＝１．２ｍｍ（すなわち、ｔ１＜ｔ２）である。
【００２６】
本実施の形態のピックアップ装置１０では、光源として第１光源である第１半導体レーザ１１１（波長λ＝６１０ｎｍ〜６７０ｎｍ）と第２光源である第２半導体レーザ１１２（波長λ＝７４０ｎｍ〜８７０ｎｍ）とを有している。この第１半導体レーザ１１１は第１光ディスクの記録／再生する際に使用される光源であり、第２半導体レーザ１１２は第２光ディスクの記録／再生する際に使用される光源である。なお、本実施の形態では、第２光ディスクとしてＣＤ−Ｒの記録／再生を可能とするため、光源として２つの光源を用いているが、後述するように１つであってもよい。
【００２７】
合成手段１９は、第１半導体レーザ１１１から出射された光束と第２半導体レーザ１１２から出射された光束とを合成することが可能な手段である。本実施の形態では、ダイクロイックプリズム１９で構成している。この合成手段１９は、第１半導体レーザ１１１から出射された光束、あるいは、第２半導体レーザ１１２から出射された光束を、後述する１つの集光光学系を介して、それぞれ第１光ディスクあるいは第２光ディスクに集光させるために、同一（ほぼ同一でもよい）光路となす手段である。
【００２８】
集光光学系は、光源（第１半導体レーザ１１１あるいは第２半導体レーザ１１２）から出射された光束を、光ディスク２０の透明基板２１を介して、情報記録面２２上に集光させ、スポットを形成させる手段である。本実施の形態では、集光光学系として、光源から出射された光束を平行光（略平行でもよい）に変換するコリメータレンズ１３と、コリメータレンズ１３によって平行光とされた光束を集光させる対物レンズ１６とを有している。この集光光学系は、第１半導体１１１から出射した光束を第１光ディスクの情報記録面上に集光させた際、最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下となるようになっている。ここで、「最良波面収差」とは、デフォーカス成分、チルト成分を補正した波面収差であり、その値は根２乗平均（ｒｍｓ）で表す。
【００２９】
このように、本実施の形態では、１つの集光光学系を用いて複数の光ディスクの記録／再生を行うので、光ピックアップ装置１０を低コストかつ簡単な構造で実現させることができる。
【００３０】
なお、本実施の形態では、集光光学系として、コリメータレンズ１３と対物レンズ１６とを用いた、いわゆる無限系の集光光学系であるが、コリメータレンズ１３がなく光源からの発散光を直接集光させる対物レンズ１６のみ、いわゆる有限系の集光光学系や、光源からの発散光の発散度合を減じるレンズまたは光源からの光束を収れん光に変更する（カップリング）レンズとこれらレンズを介した光束を集光させる対物レンズとを用いた、いわゆる準有限系の集光光学系であってもよい。
【００３１】
また、集光光学系内には、１／４波長板１４および絞り１７が設けられている。１／４波長板１４はコリメータレンズ１３を透過した光を直線偏光から円偏光に変え、絞り１７は光束を開口数ＮＡ１に相当する開口数に制限する。本実施の形態では、絞り１７は開口数ＮＡ１に相当する開口数に制限するよう開口数を固定して、余分な機構を必要とせず、低コスト化を実現できるものであるが、第２光ディスクの記録／再生時には開口数ＮＡ２に相当する開口数に制限するよう、絞り１７の開口数を可変としてもよい。
【００３２】
変更手段１２は、情報記録面上から反射した光束の光路を、光源（第１半導体レーザ１１１あるいは第２半導体レーザ１１２）から出射した光束の光路とは異なる光路に変更する手段である。すなわち、変更手段１２は、変更手段１２と光ディスクとの間で、光源（第１半導体レーザ１１１あるいは第２半導体レーザ１１２）から出射した光束の光路と光ディスクの情報記録面上から反射した光束の光路とを同じにさせる手段である。本実施の形態では、偏光ビームスプリッタ１２で構成し、光源から出射した光束の光路は変更せずに、光ディスクの情報記録面上から反射した光束の光路を後述する光検出手段３０へと導くように変更しているが、光源から出射された光路を変更して、情報記録面上から反射した光束の光路を通過させてもよい。
【００３３】
光検出手段３０は、偏光ビームスプリッタ１２を介して（偏光ビームスプリッタ１２によって光路を変更された）、情報記録面上から反射した光束を検出する手段である。本実施の形態では、第１光ディスクおよび第２光ディスクから反射した光束を１つの光検出手段３０で検出することにより、低コスト化を実現している。この光検出手段３０により、情報記録面上から反射した光束の光量分布変化を検出して、図示しない演算回路によってフォーカスエラー信号、トラック検出、再生信号（情報）の読み取りがなされる。なお、フォーカスエラー信号、トラック検出は、非点収差法、ナイフエッジ法、ＳＳＤ法、プッシュブル法、３ビーム法など種々の公知の方法により検出することができる。
【００３４】
２次元アクチュエータ１５は、対物レンズ１６を移動させる手段であり、演算回路により得られたフォーカスエラー信号に基づいて移動させるフォーカシング制御用とトラックエラー信号に基づいて移動させるトラッキング制御用とがある。本実施の形態の２次元アクチュエータ（フォーカシング制御用）は、第１光ディスク（ＤＶＤ）の記録／再生時には、ＤＶＤの情報記録面上のビームスポット（第１半導体レーザ１１１から出射された光束を集光光学系により集光されたスポット）が最小となる（最小錯乱円となる）よう（ベストフォーカス）に、また、第２光ディスク（ＣＤ）の記録／再生時には、ＣＤの情報記録面上のビームスポット（第２半導体レーザ１１２から出射された光束を集光光学系により集光されたスポット）が最小錯乱円となる位置よりも対物レンズ１６に近い前側位置に、対物レンズ１６を移動させる。
【００３５】
これは、第２光ディスクを記録／再生する場合、第２光ディスクの透明基板の厚さｔ２が第１光ディスクの透明基板の厚さｔ１より厚くなることで球面収差が発生し、近軸像点位置より後方のビームスポットが最小錯乱円となる位置では、スポットサイズが大きく第２光ディスクのピット（情報）を読むことができない。しかしながら、最小錯乱円となる位置より対物レンズ１６に近い前側位置では、中央部に光量が集中した核と核の周囲に不要光であるフレアとからなる全体として最小錯乱円より大きいスポットが形成される。そのため、第２光ディスクを記録／再生する場合、対物レンズ１６を前側位置に移動させ、この核を光検出手段３０で検出して、フォーカスエラー信号、トラックエラー信号、再生信号（情報）の読み取りを行う。
【００３６】
ところで、このような光ピックアップ装置１０においては、第２光ディスクを記録／再生する場合、第２光ディスクの情報記録面上に形成されるスポットにはフレアが発生している（これは、上述した対物レンズ１６を前側位置に移動させようがさせまいが、第１光ディスクの透明基板の厚さｔ１と第２光ディスクの透明基板の厚さｔ２とが異なることにより発生する）ため、これをそのまま光検出手段３０で検出すると、フレアの影響でフォーカスエラー信号のリニア性が狭く、フォーカシング制御の安定性が低下する。
【００３７】
そこで、本実施の形態では、偏光ビームスプリッタ１２と検出手段３０との間に、補正手段１８を設けている。この補正手段１８は、少なくとも一方の光情報記録媒体の記録／再生時に、前記少なくとも一方の光情報記録媒体の情報記録面から反射し前記変更手段を介した光束に生じる球面収差を補正する手段である。なお、「偏光ビームスプリッタ１２（偏光手段）を介した光束」とは、補正手段１８を介さずに光検出手段３０に入射する光束のこという。本実施の形態においては、第１光ディスクの記録／再生時における集光光学系の結像倍率ｍ１と第２光ディスクの記録／再生時における集光光学系の結像倍率ｍ２とが同じであるので、補正手段１８は、第１光ディスクの透明基板の厚さｔ１と第２光ディスクの透明基板の厚さｔ２との差によって生じる球面収差を補正すればよい。なお、結像倍率ｍ１とｍ２とが異なる場合、補正手段１８は、ｔ１とｔ２および前記集光光学系の結像倍率ｍ１とｍ２との差により生じる球面収差を補正するようにする。また、補正に関しては、後段において説明するように完全補正でなくてもよい。
【００３８】
このように、本実施の形態においては、補正手段１８を偏光ビームスプリッタ１２と検出手段との間に設けたので、１つの集光光学系で透明基板の厚さが異なる複数の光ディスクを記録／再生する場合に問題となるフレアに伴うフォーカスエラー信号を改善することができる。特に、本実施の形態においては、特願平９−４２２２２号（本出願人が出願）の実施例に記載されたように対物レンズ１６に特殊な機能を持たせたる必要性がなく、そのために、対物レンズ１６による光量損失がなく、光ディスク上への集光強度を上げることができる。これは、特に、光ディスクへの記録を行うに際しては、非常に有効となる。
【００３９】
この補正手段１８の具体的な構成について、図２に基づいて説明する。図２（ａ）は第１光ディスクの記録／再生時における補正手段１８を通過する光束が光検出手段３０に結像する様を模式的に示した図であり、図２（ｂ）は補正手段１８を光検出手段３０側からみた斜視図であり、図２（ｃ）は第２光ディスクの記録／再生時における補正手段１８を通過する光束が光検出手段３０に結像する様を模式的に示した図である。
【００４０】
本実施の形態において、補正手段１８は、平行平板にリング状のプリズムを設けた補正素子である。さらに詳細には、光ディスク側（光の進行方向上流側）の面Ｓ１を平面とし、光検出手段３０側（光の進行方向下流側）の面Ｓ２に、リング状のプリズムを設けたものである。すなわち、補正手段１８は、その一部（光軸に同心状のリング）に、集光作用を持つ素子である。したがって、補正手段１８の面Ｓ２は、光軸と同心状に複数（本実施の形態では３つ）の第１分割面Ｓｄ１〜第３分割面Ｓｄ３から構成される。分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ２の境界は段差を設けている。この補正手段１８においては、補正手段１８のうち第２分割面Ｓｄ２が、第２光ディスクの情報記録面から反射し偏光ビームスプリッタ１２を介した光束に生じる球面収差を補正する機能を有している。
【００４１】
さらに詳述すると、本実施の形態における補正手段１８は、第１光ディスクの記録／再生をする際には（図２（ａ）参照）、第１分割面Ｓｄ１および第３分割面Ｓｄ３を通過する第１光束および第３光束（斜線で示される光束）は、ほぼ同一の結像位置（光検出手段３０の検出（受光）面上）に結像する。このとき、第２分割面Ｓｄ２を通過する第２光束（破線で示される光束）は、第１、第３光束の結像位置とは異なった結像位置に結像する（すなわち、光検出手段３０の検出（受光）面上に結像しない）。従って、第１光ディスクの記録／再生時には、第１光束および第３光束が、光検出手段３０によって検出され、前述したようにフォーカスエラー信号、トラックエラー信号、再生信号（情報）の読み取りがなされる。
【００４２】
また、第２光ディスクの記録／再生をする際には（図２（ｃ）参照）、第１光束（右肩上がりの斜線で示す）および第２光束（右肩下がりの斜線で示す）は、ほぼ同一の結像位置（光検出手段３０の検出（受光）面上）に結像する。このとき、第３光束（途中まで破線で示される）はフレアとして発生するが、光検出手段３０は、第１光束および第２光束により第２光ディスクから反射した光束を検出することが可能となる。
【００４３】
換言すると、本実施の形態の補正手段１８は、開口数の小さい光軸近傍を通過する第１光束を、記録／再生できる全ての光ディスクからの反射光束の検出に利用させ、また、第１分割面より外側を通過する光束を再生する各光ディスクに対応するように分け、分けられた各光束を各光ディスク（本実施の形態では第１、第２光ディスク）からの反射光束の検出に利用する。このとき、必要開口数が大きい方の光ディスク（本実施の形態では第１光ディスク）からの反射光束を検出するのに利用する光束は、分けられた光束のうち第１光束より離れた光束（本実施の形態では第３光束）とする。
【００４４】
さらに、この補正手段１８について、補正手段１８の機能を説明するための光検出手段３０上における球面収差図である図３に基づいて説明する。図３（a）はＤＶＤ記録／再生時における補正手段１８を介した光検出手段３０上の球面収差図であり、図３（ｃ）はＣＤ記録／再生時における補正手段１８を介した光検出手段３０上の球面収差図であり、図３（ｂ）はＤＶＤ記録／再生時における補正手段１８を介さないときの球面収差図であり、図３（ｄ）はＣＤ記録／再生時における補正手段１８を介さないときの球面収差図である。
【００４５】
補正手段１８を介さないときの球面収差（すなわち、偏光ビームスプリッタ１２を介した光束に生じる球面収差）は、ＤＶＤの記録／再生時にはほとんど発生しない（図３（ｂ）参照）が、ＣＤの記録／再生時には開口数が大きくなるにつれオーバー側に大きく発生している（図３（ｄ）参照）。上述したように、このままであると、ＣＤの記録／再生時には光検出手段３０に到達する光束は、フレアが多く、フォーカスエラー信号の特性が悪化する。これに対して、補正手段１８を介したときは、必要開口数ＮＡ２に相当する開口数近傍の少なくとも２つの開口位置（本実施の形態では２つ）で、球面収差が不連続に変化している。この不連続に変化する方向は、小さい開口数をＮＡＬ（第２分割面Ｓｄ２のうち光軸に最も近い位置であり、第１分割面Ｓｄ１と第２分割面Ｓｄ２との境界部に相当）および大きい開口数ＮＡＨ（第２分割面Ｓｄ２のうち光軸に最も遠い位置であり、第２分割面Ｓｄ２と第３分割面Ｓｄ３との境界部に相当）では、互いに逆方向である。これにより、第１光ディスクおよび第２光ディスクから反射した光束の検出を良好に行うことができる。
【００４６】
本実施の形態では、元々オーバー側に球面収差が発生している（図３（ｄ））ので、小さい開口数から大きい開口数の方向へ見たとき、開口数ＮＡＬでは球面収差が負の方向に不連続に変化し、開口数ＮＡＨでは球面収差が正の方向に不連続に変化している。これにより、透明基板の厚さｔ１が薄いＤＶＤおよび透明基板の厚さｔ２が厚いＣＤから反射した光束の検出を良好に行うことができる。なお、「球面収差が不連続に変化する」とは、球面収差図でみたときに急激な球面収差の変化が見られることをいう。
【００４７】
また、ＣＤの記録／再生時の球面収差図をみると（図３（ｃ））、開口数ＮＡＬから開口数ＮＡＨの間の球面収差は、他の開口数（光軸〜開口数ＮＡＬ、開口数ＮＡＨ〜必要開口数ＮＡ１）の球面収差と同符号（本実施の形態では、ともにオーバー側）の球面収差としている。これにより、さらにフォーカスエラー信号が改善される。
【００４８】
したがって、本実施の形態において補正手段１８は、第２光ディスクの情報記録面から反射し偏光ビームスプリッタ１２を介した光束に生じる球面収差（の一部）を補正する手段である。これは、本実施の形態においては、結像倍率ｍ１とｍ２が同じであり、第１光ディスクの情報記録面から反射し偏光ビームスプリッタ１２を介した光束に生じる球面収差がほとんど発生しないようにしたからである。
【００４９】
このように、本実施の形態では、補正手段１８が、光軸近傍の第１分割面Ｓｄ１を通過する光束（第１光束）は第１光ディスクの記録／再生および第２光ディスクの記録／再生に利用（すなわち、情報記録面から反射した光束の検出に利用）させ、第１分割面Ｓｄ１より外側の第２分割面Ｓｄ２を通過する光束（第２光束）は主に第２光ディスクの再生／記録に利用させ、第２分割面Ｓｄ２より外側の第３分割面Ｓｄ３を通過する光束（第３光束）は主に第１光ディスクの記録／再生に利用させるような形状となっている。
【００５０】
ここで、「主に」という文言の意味は、第２分割面Ｓｄ２を通過する光束の場合、第３分割面Ｓｄ３を通過する光束を遮光しない状態において、光検出手段３０上に形成されるビームスポットの中心強度が最大となる位置での核部分のエネルギーに対して、第３分割面Ｓｄ３を通過する光束を遮光した状態においてビームスポットの中心強度が最大となる位置での核部分のエネルギー比率（「遮光状態核エネルギー」／「遮光しない核エネルギー」）が、６０％〜１００％の範囲に入ることを指している。また、第３分割面Ｓｄ３を通過する光束の場合も同様に、第２分割面Ｓｄ２を遮光しない状態に対する遮光した状態の核部分のエネルギー比率（「遮光状態核エネルギー」／「遮光しない核エネルギー」）が、６０％〜１００％の範囲に入ることを指している。なお、このエネルギー比率を簡易的に測定するには、各々の場合において、ビームスポットの中心強度が最大となる位置でのピーク強度Ｉｐと、ビーム径Ｄｐ（中心強度に対して強度がｅ-2となる位置で定める）を測定し、核部分のビームの形状はほぼ一定であることから、Ｉｐ×Ｄｐを求め、これを比較すればよい。
【００５１】
このように、本実施の形態においては、光ディスク上に集光させるビームスポットを如何に各光ディスクに最適な形状となすかという考えではなく、光検出する際に工夫を凝らすことで、複数の光ディスクの記録／再生を行おうとするものであり、そのために、上述したような補正手段１８を設けた。
【００５２】
これにより、第２光ディスクの記録／再生時に、フォーカスエラー信号の悪化の原因となるフレア（主に第３光束）は、第２光ディスクの記録／再生に利用しないので、フォーカスエラー信号が改善されることになる。また、この場合、第１光ディスクの記録／再生時には、第２光束が利用されないためフレアとなる可能性があるが、記録／再生時の光検出手段３０による光束の検出には悪影響を及ぼすことがない。従って、本実施の形態によれば、フォーカスエラー信号を良好にしつつ、複数の光ディスクを１つの集光光学系で再生することができる。さらに、本実施の形態にいては、１つの集光光学系であるとともに、１つの光検出手段で、複数の光ディスクの記録／再生が可能となるので、光ピックアップ装置１０として低コスト化を図ることができる。
【００５３】
また、このような補正手段１８を偏光ビームスプリッタ１２と光検出手段３０との間に設けることにより、光ディスクに集光させる光量を損失させることがないので、光ディスク上への集光強度を上げることができる。これは、特に、光ディスクへの記録を行うに際しては、非常に有効となる。さらに、本実施の形態では、補正手段１８の分割面を任意な位置に設定できることにより、第２光ディスクの再生に必要な開口数ＮＡ２を大きくすることが可能である。
【００５４】
なお、本実施の形態では、分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３を補正手段１８の光検出手段２０側の屈折面Ｓ２に設けたが、偏光ビームスプリッタ１２側の屈折面Ｓ１に設けてもよく、また、他の素子（例えば、偏光ビームスプリッタ１２の光検出手段２０側の出射面など）に設けてもよい。また、フォーカスエラー信号を検出するのに非点収差法を用いる場合、一方の屈折面（本実施の形態ではＳ２）に分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３である段差を設け、他方の屈折面をシリンドリカルまたはトーリックとすることで、部品点数を減らし、低コスト化を実現できる。
【００５５】
また、本実施の形態では、第１分割面Ｓｄ１〜第２分割面Ｓｄ２の境界に段差を設けたが、第２分割面Ｓｄ２〜第３分割面Ｓｄ３の境界に段差を設けてもよく、さらに、段差ではなく、所定の曲率半径の面で接続させてもよい。
【００５６】
また、本実施の形態では、補正手段１８は図４（ａ）に示されるように第２分割面Ｓｄ２にプリズム面を設けたが、図４（ｂ）で示すように第２分割面Ｓｄ２を球面または非球面の一部で構成してもよく、また図４（ｃ）で示すようにホログラム（あるいはフレネル）で構成してもよい。なお、第２分割面Ｓｄ２をホログラムで構成した場合、０次光と１次光とに分けた光束の一方を第１光ディスクからの反射光束の検出に利用し、他方を第２光ディスクからの反射光束の検出に利用する。このとき、第２光ディスクからの反射光束の検出に利用する光束の光量の方が、第１光ディスクからの反射光束の検出に利用する光束の光量より大きいことが好ましい。また、本実施の形態では、第２分割面Ｓｄ２を光軸と同心円状の環形状で設けたが、これに限られず、同心状の楕円形状、または、途切れた環状で設けてもよい。
【００５７】
また、本実施の形態では、第２光ディスクとしてＣＤ−Ｒをも記録／再生可能なように、光源として第１半導体レーザ１１１と第２半導体レーザ１１２とを設けたが、第２光ディスクとしてＣＤ−Ｒの記録／再生を行わずに、ＣＤの記録／再生を行う場合は、図５に示すように、第２半導体レーザ１１２、合成手段１９を除き、光源として第１半導体レーザ１１１のみを用いる。なお、この場合、各構成手段（同じ符号を付与）や機能・作用などは、上述した本実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００５８】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について、光ピックアップ装置１０の概略構成図である図６に基づいて説明する。上述した第１の実施の形態では、第１光ディスクおよび第２光ディスクから反射した光束を同じ光検出手段３０で検出する光ピックアップ装置１０であったが、本実施の形態では、光検出手段として、第１光ディスクから反射した光束を検出する第１光検出手段３１と第２光ディスクから反射した光束を検出する第２光検出手段３２とを設けた光ピックアップ装置１０である。なお、第１の実施の形態と同じ機能・作用をする部材には、同じ番号を付与し、説明を省略する。また、図６においては、１／４波長板１４、２次元アクチュエータ１５は省略してある。
【００５９】
本実施の形態においては、変更手段として、第１半導体レーザ１１１から出射した光束の光路、および／または、光ディスクの情報記録面上から反射した光束の光路を変更する第１変更手段１２１と、第２半導体１１２から出射した光束の光路、および／または、光ディスクの情報記録面上から反射した光束の光路を変更する第２変更手段１２２とを有している。これら第１、２変更手段１２１、１２２は、共にビームスプリッタで構成している。
【００６０】
また、本実施の形態では、フォーカスエラー信号を改善するために、第２ビームスプリッタ１２２と検出手段３２との間に、補正手段１８１を設けている。この補正手段１８１は、少なくとも一方の光情報記録媒体の記録／再生時に、前記少なくとも一方の光情報記録媒体の情報記録面から反射し前記変更手段を介した光束に生じる球面収差を補正する手段である。本実施の形態においては、第１光ディスクの記録／再生時における集光光学系の結像倍率ｍ１と第２光ディスクの記録／再生時における集光光学系の結像倍率ｍ２とが同じであるので、補正手段１８１は、第１光ディスクの透明基板の厚さｔ１と第２光ディスクの透明基板の厚さｔ２との差によって生じる球面収差、すなわち、本実施の形態では、第２光ディスクの情報記録面から反射し前記変更手段を介した光束に生じる球面収差を補正すればよい。なお、結像倍率ｍ１とｍ２とが異なる場合、補正手段１８は、ｔ１とｔ２および前記集光光学系の結像倍率ｍ１とｍ２との差により生じる球面収差を補正するようにする。
【００６１】
また、本実施の形態における補正手段１８１は、第２光ディスクの情報記録面から反射し第２ビームスプリッタ１２２を介した光束に生じる球面収差（図３（ｄ）参照）が殆ど発生しないように補正させるために、正の屈折力を有する単玉（非球面で構成してもよい）レンズである。
【００６２】
このように、本実施の形態においては、光ディスク上に集光させるビームスポットを如何に各光ディスクに最適な形状となすかという考えではなく、光検出する際に工夫を凝らすことで、複数の光ディスクの記録／再生を行おうとするものであり、そのために、上述したような補正手段１８１を設けた。そして、補正手段１８１を第２ビームスプリッタ１２２と検出手段３０との間に設けたので、１つの集光光学系で透明基板の厚さが異なる複数の光ディスクを記録／再生する場合に問題となるフレアに伴うフォーカスエラー信号を改善することができる。また、このような補正手段１８１を第２ビームスプリッタ１２２と光検出手段３０との間に設けることにより、光ディスクに集光させる光量を損失させることがないので、光ディスク上への集光強度を上げることができる。
【００６３】
なお、本実施の形態の補正手段として、第１の実施の形態で述べたような補正手段１８を用いてもよいことはいうまでもない。
【００６４】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。本実施例は、上述した第１の実施の形態の実施例である。第１光ディスクとしてＤＶＤ（透明基板の厚さｔ１＝０．６ｍｍ、必要な開口数ＮＡ１＝０．６０（第１半導体レーザ１１１の波長λ＝６３５ｎｍ））を用い、第２光ディスクとしてＣＤ（透明基板の厚さｔ２＝１．２ｍｍ、必要な開口数ＮＡ２＝０．４５（λ＝７８０ｎｍ）を用いることにする。
【００６５】
表１にレンズデータを示す。
【００６６】
【表１】
なお、表１においては、第１、２半導体レーザの発光点を第０面として、光の進行方向に従って、ここから順に第ｉ番目とし、半導体レーザから出射した光束が光ディスクの情報記録面で反射し、補正手段１８の光源側の面までを示す。また、ｒは、光軸と交差する面の曲率半径を、ｄは、第ｉ番目の面と第ｉ＋１番目の面との間の距離を、ｎは、使用する半導体レーザの光束の波長での屈折率を表している。因みに、符号は、光の進行方向を正とする。
【００６８】
また、非球面のデータを表３に示す。
【００６９】
【表２】
なお、非球面の式は、
【００７１】
【数１】
に基づくものとする。但し、Ｘは光軸方向の軸、Ｈは光軸と垂直方向の軸、光の進行方向を正とし、Ｋは円錐係数、Ａｊは非球面係数、Ｐｊは非球面のべき数である。
【００７３】
また、表３に補正手段１８の光検出手段３０側の面（第２２面）のデータを示す。
【００７４】
【表３】
なお、ΔＸは、光軸と交わる点を０（零）としたときの光軸方向の距離である。なお、この補正手段１８は、リング状のプリズムを光軸からの距離Ｈ＝０．５〜０．７の間に設け、プリズムの頂角を７８°にしたものである。
【００７６】
図７（ａ）にＤＶＤの記録／再生時における情報記録面上の球面収差図を、図７（ｂ）にＣＤの記録再生時における情報記録面上の球面収差図を示す。また、図８（ａ）にＤＶＤの記録／再生時における光検出手段上の球面収差図を、図８（ｂ）はＣＤの記録／再生時における光検出手段上の球面収差図を示す。
【００７７】
以上の実施例によると、ＤＶＤ、ＣＤとも良好に記録／再生ができ、特に、ＣＤの記録／再生時のフォーカスエラー信号が改善された。
【００７８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明においては、１つの集光光学系で複数の光情報記録媒体を記録／再生でき、低コストかつ簡単な構造で実現させるとともに、フォーカスエラー信号を改善することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図２】補正手段の構成を模式的に示した図である。
【図３】補正手段の機能を説明するための光検出手段上における球面収差図である。
【図４】補正手段の変形例を示す図である。
【図５】第１の実施の形態を変形した光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図６】第２の実施の形態の光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図７】情報記録面上の球面収差図である。
【図８】光検出手段上の球面収差図である。
【符号の説明】
１０ 光ピックアップ装置
１２，１２１，１２２ 偏光ビームスプリッタ（変更手段）
１３ コリメータレンズ
１４ １／４波長板
１５ ２次元アクチュエータ
１６ 対物レンズ
１７ 絞り
１８，１８１ 補正手段
１９ ダイクロイックプリズム（合成手段）
２０ 光ディスク（光情報記録媒体）
２１ 透明基板
２２ 情報記録面
３０〜３２ 光検出手段
１１１ 第１半導体レーザ（第１光源）
１１２ 第２半導体レーザ（第２光源）
Claims (12)
- 光源から出射した光束を集光光学系で光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光させ、情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生する（記録／再生）光ピックアップ装置であって、前記光情報記録媒体として、透明基板の厚さがｔ１の第１光情報記録媒体と透明基板の厚さがｔ２（但し、ｔ２≠ｔ１）の第２光情報記録媒体とが用いられる光ピックアップ装置において、
情報記録面上から反射した光束の光路を、光源から出射した光束の光路とは異なる光路に変更する変更手段と、前記変更手段を介して、情報記録面から反射した光束を検出する光検出手段と、前記変更手段と前記光検出手段との間に設けられ、少なくとも一方の光情報記録媒体の記録／再生時に、前記少なくとも一方の光情報記録媒体の情報記録面から反射し前記変更手段を介した光束の一部に生ずる球面収差を補正するとともに、通過する前記光束の一部を前記検出に利用させる補正手段と、を有することを特徴とする光ピックアップ装置。 - 光源から出射した光束を集光光学系で光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光させ、情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生する（記録／再生）光ピックアップ装置であって、透明基板の厚さがｔ１の第１光情報記録媒体の記録／再生時は光源として第１光源から出射する第１波長の光束を用い、透明基板の厚さがｔ２（但しｔ２≠ｔ１）の第２光情報記録媒体の記録／再生時は光源として第２光源から出射する前記第１波長とは異なる波長の第２波長の光束を用いる光ピックアップ装置において、情報記録面上から反射した光束の光路を、光源から出射した光束の光路とは異なる光路に変更する変更手段と、前記変更手段を介して、情報記録面から反射した光束を検出する光検出手段と、前記変更手段と前記光検出手段との間に設けられ、少なくとも一方の光情報記録媒体の記録／再生時に、前記すくなくとも一方の光情報記録媒体の情報記録面から反射し前記変更手段を介した光束の一部に生ずる球面収差を補正するとともに、通過する前記光束の一部を前記検出に利用させる補正手段を有する事を特徴とする光ピックアップ装置。
- 第１光情報記録媒体の記録再生時における前記集光光学系の結像倍率をｍ１、第２光情報記録媒体の記録再生時における前記集光光学系の結像倍率をｍ２とし、前記補正手段は、ｔ１とｔ２との厚さの差により生じる球面収差、あるいは、ｔ１とｔ２および前記集光光学系の結像倍率ｍ１とｍ２との差により生じる球面収差を補正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。
- 前記補正手段は、第１光情報記録媒体の記録／再生時、用いられる光束の前記第１光情報記録媒体の情報記録面から反射した光束の内、光軸近傍の第１光束及び前記第１光束より外側の第３光束を前記検出に利用させるとともに、前記第１光束と前記第３光束との間の第２光束は前記検出に利用させず、
第２光情報記録媒体の記録／再生時、用いられる光束の前記第２光情報記録媒体の情報記録面から反射した光束の内、光軸近傍の第１光束及び前記第１光束より外側の第２光束を前記検出に利用させるとともに、前記第２光束より外側の第３光束は前記検出に利用させない素子である事を特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の光ピックアップ装置。 - 前記補正手段は、すくなくとも一方の面を光軸とする同心円状に分割された複数の分割面を有するとともに、前記第１光情報記録媒体の記録／再生時、用いられる光束の前記第１光情報記録媒体の情報記録面から反射した光束を検出するとき、光軸近傍の第１分割面と前記第１分割面より外側の第３分割面とを通過する光束は前記光検出手段に結像し、前記第１分割面と前記第３分割面との間の第２分割面を通過する光束は前記光検出手段に結像しないことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の光ピックアップ装置。
- 前記補正手段は、すくなくとも一方の面を光軸とする同心円状に分割された複数の分割面を有するとともに、前記第２光情報記録媒体の記録又は再生時、用いられる光束の前記第２光情報記録媒体の情報記録面から反射した光束を検出するとき、光 軸近傍の第１分割面と前記第１分割面より外側の第２分割面とを通過する光束は前記光検出手段に結像し、前記第３分割面を通過する光束は前記光検出手段に結像しないことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の光ピックアップ装置。
- 第２光情報記録媒体の記録／再生するために必要な前記集光光学系の光情報記録媒体側の必要開口数をNA２としたとき、前記補正手段は、必要開口数NA２に相当する開口数近傍の少なくとも２つの開口位置で、前記光検出手段上における球面収差が不連続に変化させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の光ピックアップ装置。
- 前記少なくとも２つの開口位置のうち、最も小さい開口数をNAL、最も大きい開口数をNAHとしたとき、前記補正手段は、開口数NALおよび開口数NAHでは、互いに逆方向に不連続に変化させることを特徴とする請求項７に記載の光ピックアップ装置。
- 前記光検出手段が第２光情報記録媒体の情報記録面から反射した光束を検出する際に、前記補正手段は、前記光検出手段上での開口数NALから開口数NAHの間の前記光検出手段上における球面収差は、他の開口数の球面収差と同符号となる球面収差とすることを特徴とする請求項８に記載の光ピックアップ装置。
- 前記集光光学系は、光源から出射した光束を第１光情報記録媒体の情報記録面上に集光させた際、最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下（但し、λは第１光情報記録媒体を再生／記録する際に使用する光源の波長）であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の光ピックアップ装置。
- 光源から出射した光束を集光光学系で光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光させ、情報記録面上から反射した光束を、変更手段により光源から出射した光束とは異なる光路に変更し、光検出手段で検出する光ピックアップ装置であって、前記光情報記録媒体として透明基板の厚さがｔ１の第１光情報記録媒体と透明基板の厚さがｔ２（ｔ２≠ｔ１）の第2光情報記録媒体とが用いられる光ピックアップ装置の補正素子において、
光ピックアップ装置の変更手段と光検出手段との間に設けられ、少なくとも一方の前記光情報記録媒体の記録／再生時に、前記すくなくとも一方の前記光情報記録媒体の情報記録面から反射し前記変更手段を介した光束の一部に生ずる球面収差を補正するとともに、通過する前記光束の一部を前記検出に利用させる事を特徴とする補正素子。 - 光源から出射した光束を集光光学系で光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光させ、情報記録面上に情報を記録または情報記録面上の情報を再生する（記録／再生）光ピックアップ装置であって、透明基板の厚さがｔ１の第１光情報記録媒体の記録又は再生時は前記光源として第１光源から出射する第１波長の光束を用い、透明基板の厚さがｔ２（ｔ２≠ｔ１）の第２光情報記録媒体の記録／再生時は前記光源として第２光源から出射する前記第１波長とは異なる波長の第２波長の光束を用いる光ピックアップ装置の補正素子において、情報記録面上から反射した光束の光路を、光源から出射した光束の光路とは異なる光路に変更する変更手段と、前記変更手段を介して、情報記録面から反射した光束を検出する光検出手段と、前記変更手段と前記光検出手段との間に設けられ、少なくとも一方の光情報記録媒体の記録又は再生時に、前記少なくとも一方の光情報記録媒体の情報記録面から反射し前記変更手段を介した光束の一部に生ずる球面収差を補正するとともに、通過する前記光束の一部を前記検出に利用させる事を特徴とする補正素子。
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