JPWO2006001215A1 - 光ピックアップシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、光量ロス等が生じやすい回折光学面を用いることなく、一対の異なる波長の光に対してワーキングディスタンスを等しくすることができる光ピックアップシステムを提供することを課題とし、第１波長の光束を射出する第１光源と、前記第１波長とは異なる第２波長の光束を射出する第２光源と、前記第１光源からの前記第１波長の光束を、光情報記録媒体の表面から第１深さに設定された第１基準面に第１倍率で集光するとともに、前記第２光源からの前記第２波長の光束を、前記第１深さと異なる第２深さに設定された第２基準面に第２倍率で集光する集光光学系とを備え、前記第１及び第２波長、前記第１及び第２深さ、並びに前記第１及び第２倍率が、収差に関する第１条件を満足し、かつ、ワーキングディスタンスに関する第２条件を満足する光ピックアップシステムを提供する。

Description

本発明は、光情報記録媒体に対して光情報の記録及び／又は再生を行うための光ピックアップシステムに関する。

これまで、ＣＤ、ＤＶＤ等の複数の光情報記録媒体に対して情報の再生・記録を行うことができる各種光ピックアップシステムが開発・製造され、一般に普及している。かかる光ピックアップ装置として、例えば波長の異なる一対の光源からの光束を異種の一対の情報記録媒体に集光するものが存在する（特許文献１参照）。この光ピックアップ装置では、光路上のいずれか１つの光学素子に回折光学面を形成し、その回折次数の差を利用して、厚さの異なる保護基板からなる異種の情報記録媒体に対し同一のワーキングディスタンスで情報の記録・再生を行っている。

また、情報をホログラフィを利用して記録するタイプの光情報記録媒体として、ホログラム記録用の記録層の直下に、ホログラム記録領域に対する位置決め用のマークが形成された反射層を設けたものが存在する（特許文献２参照）。この情報記録媒体では、反射層に形成されたマークを利用して位置決めを行いつつホログラムの記録や再生を行うので、情報再生等の高速化を図ることができる。
特開２００３−６６３２４号公報 特開２００４−１５８１１３号公報

しかし、前者のように回折光学面を形成した場合、回折光学面において少なからず光のロスが生じるとともに、集光光学系のコスト上昇を招く。

また、後者のように位置決め用のマークを設けた場合、マークの検出光とホログラムの記録光等とを異なる波長に設定するのが通常と考えられる。つまり、ホログラムの記録再生光ではフォーカスを合わせることができないため、異なる波長でフォーカス検出を行う必要があり、結果的に両波長に対するワーキングディスタンスを一致させる必要がある。

そこで、本発明は、光量ロス等が生じやすい回折光学面を用いることなく、一対の異なる波長の光に対して精度を犠牲にしないでワーキングディスタンスを等しくすることができる光ピックアップシステムを提供することを目的とする。また、本発明は、かかる光ピックアップシステムに好適に組み込まれる光ピックアップ光学系及び光情報記録媒体を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る光ピックアップシステムは、（ａ）第１波長の光束を射出する第１光源と、（ｂ）第１波長とは異なる第２波長の光束を射出する第２光源と、（ｃ）第１光源からの第１波長の光束を、光情報記録媒体の表面から第１深さに設定された第１基準面に第１倍率で集光するとともに、第２光源からの第２波長の光束を、第１深さと異なる第２深さに設定された第２基準面に第２倍率で集光する集光光学系とを備え、（ｄ）第１及び第２波長、第１及び第２深さ、並びに第１及び第２倍率が、第１光源からの光束によって第１基準面に集光する際の収差と、第２光源からの光束によって第２基準面に集光する際の収差とが略一致する第１条件を満足し、かつ、第１光源からの光束によって第１基準面に集光する際の集光光学系のワーキングディスタンスと、第２光源からの光束によって第２基準面に集光する際の集光光学系のワーキングディスタンスとが略一致する第２条件を満足するよう設定されている。以上において、「光ピックアップシステム」とは、記録面を内蔵する光情報記録媒体を含むのが原則であるが、光情報記録媒体に対して情報の書き込みや読み取りを行う光ピックアップ装置のみを意味する場合も含まれる。また、以上において、「倍率」と前記集光光学系の倍率を表す。また、第１光源からの光束が第１基準面に集光する際の「収差」は、典型的には、検出精度に直結する球面収差であるが、コマ収差、非点収差その他の収差を基準とすることもでき、これらの最小自乗平均等の総和的な収差値とすることもできる。

上記光ピックアップシステムでは、第１光源を用いた集光と、第２光源を用いた集光とにおいて、集光光学系の収差が一致し、かつ、ワーキングディスタンスが一致するように上述の２つのパラメータの値が決定されているので、集光光学系が同一の状態でありながら、第１波長の光束を十分な輝度で第１基準面に集光し、第２波長の光束を十分な輝度で第２基準面に集光することができる。よって、第１波長による記録・再生や第２波長による記録・再生を、同一の状態で高精度に達成することができる。この際、集光光学系に回折光学面を用いる必要がないので、集光光学系の各光学面を屈折光学面で構成でき、光のロス等の問題が生じない。なお、以上の説明において、「集光光学系が同一の状態」とは、ワーキングディスタンス（すなわち光情報記録媒表面から集光光学系までの距離）を含む配置状態が同一状態にあることを意味するものとする。

上記光ピックアップシステムの具体的態様では、第１基準面と第２基準面とが、同一の光情報記録媒体中に２層に形成されたものである。この場合、第１基準面若しくはその近傍と第２基準面若しくはその近傍とを同時に高精度で読み出すことができ、或いは第２基準面若しくはその近傍を高精度で読み出しつつ第１基準面若しくはその近傍に高精度で書き込むこと等ができる。

上記光ピックアップシステムの具体的態様では、光情報記録媒体が、ホログラム用の記録媒体である。この場合、ホログラム用記録媒体において、第２基準面若しくはその近傍のマークを参照しつつ、第１基準面若しくはその近傍の情報を再生したり、第１基準面若しくはその近傍に情報を記録したりすることができる。

上記光ピックアップシステムの具体的態様では、第１基準面と第２基準面とが、異なる２種類の光情報記録媒体中にそれぞれ形成されたものである。この場合、異種の光情報記録媒体でワーキングディスタンスが略等しくなるので、光情報記録媒体及び波長の切り替えに伴って集光光学系を光軸方向にオフセットする必要がなくなるので、集光光学系やこれを保持するボビンを駆動する回路の消費電力を抑えることができる。

上記光ピックアップシステムの具体的態様では、第１条件において、第１光源からの光束によって第１基準面に集光する際の収差が略ゼロである。この場合、第１条件において、第２光源からの光束によって第２基準面に集光する際の収差も略ゼロとなり、両光束ともに低収差で集光することができる。なお、第１光源からの光束によって第１基準面に集光する際の収差を略ゼロとする場合、実用上は、かかる収差が波長単位で−０．０１〜＋０．０１程度の範囲であることが望ましい。

上記光ピックアップシステムの具体的態様では、前記第１及び第２波長、前記第１及び第２深さ、並びに前記第１及び第２倍率のうち２つのパラメータを変数とするとともに、残りの４つのパラメータを規定値とした場合において、前記第１条件及び前記第２条件を満足するように２つのパラメータの値を決定しても良い。この時、２つのパラメータが、第２深さと第２倍率とであることが好ましい。この場合、第１光源を用いたシステムの仕様を変更することなく、これに対応させて、第２光源を用いたシステムの仕様を簡易に適合させることができる。

上記光ピックアップシステムの具体的態様では、第１基準面から射出された第１波長の光束を集光光学系を介して検出する第１光検出器と、第２基準面から射出された第２波長の光束を集光光学系を介して検出する第２光検出器とをさらに備える。

上記光ピックアップシステムの具体的態様では、前記第２基準面にはフォーカスサーボ又はトラッキングサーボ用のマークが形成されている。

上記光ピックアップシステムの具体的態様では、前記集光光学系の各光学面は屈折光学面で構成されている。

本発明に係る光ピックアップ光学系は、上述の光ピックアップシステムに用いられる光学系であって、上述の集光光学系を含む。

本発明に係る光情報記録媒体は、上述の光ピックアップシステムに用いられる光情報記録媒体であって、第１及び第２基準面を含む。

本発明の一実施形態に係る光ピックアップ装置の構造を説明する図である。 光ディスクの記録面側を説明する拡大断面図である。 ピット層の厚みと残留収差との関係を説明するグラフである。 本実施例における対物レンズについて、半画角を適宜変更した場合の波面収差量を示す。

図１は、本発明の一実施形態に係る光ピックアップ装置の構造を説明する図である。この光ピックアップ装置１０は、ホログラム記録再生タイプの装置であり、光情報記録媒体である光ディスク８０に対向する集光用の対物レンズ２０と、記録再生用の第１光源である第１レーザ光源３１と、サーボ用の第２光源である第２レーザ光源３２と、光ディスク８０からの情報光ＲＬを受光する第１光検出器４１と、光ディスク８０からのサーボ光ＳＬを受光する第２光検出器４２とを備える。

光ピックアップ装置１０は、サーボ光ＳＬを情報光ＲＬの光路から分岐するダイクロイックプリズム５１を備える。また、光ピックアップ装置１０は、情報光ＲＬを第１レーザ光源３１側の光路と第１光検出器４１側の光路とに分岐等する偏光ビームスプリッタ５５を備えるとともに、サーボ光ＳＬを第２レーザ光源３２側の光路と第２光検出器４２側の光路とに分岐等するハーフミラー５７を備える。

光ピックアップ装置１０は、その他、第１レーザ光源３１からの情報光ＲＬを平行光束にするコリメータレンズ６１と、情報光ＲＬに適当な２次元光分布を与える空間光変調器６３と、ダイクロイックプリズム５１及び偏光ビームスプリッタ５５間に配置される１／４波長板６５と、フオーカス及びトラッキング用の２軸アクチュエータ６７とを備える。さらに、光ピックアップ装置１０は、第１及び第２レーザ光源３１，３２を適宜動作させる光源駆動回路、第１及び第２光検出器４１，４２を適宜動作させるセンサ駆動回路、２軸アクチュエータ６７を動作させる変位駆動回路等を有している。

以上において、対物レンズ２０、ダイクロイックプリズム５１、偏光ビームスプリッタ５５、ハーフミラー５７、コリメータレンズ６１等の光学系は、両レーザ光源３１，３２からの各光束を光ディスク８０の異なる深さに個別に集光するための集光光学系となっている。

図１の光ピックアップ装置１０において、対物レンズ２０は、第１〜第３レンズ２１〜２３と、これら第１〜第３レンズ２１〜２３を一体化して固定するホルダ２５とを有しており、２軸アクチュエータ６７に駆動されて光軸方向とこれに垂直なトラッキング方向とに微小変位する。この対物レンズ２０は、光ディスク８０側におけるＮＡが例えば０．５となっている。

第１レーザ光源３１は、記録再生光として第１波長λ_１の光束（具体的には、例えば緑色の情報光ＲＬ）を発生させるものであり、光ディスク８０の表面側に形成された第１基準面８１上部に記録されたホログラムイメージ情報の再生、及び／又は当該第１基準面８１上部に対してホログラムイメージ情報の記録を可能にする。

第２レーザ光源３２は、第２波長λ_２の光束（具体的には、例えば赤色のサーボ光ＳＬ）を発生させるものであり、光ディスク８０の奥側に形成された第２基準面８２上に記録されたピット（マーク）の位置情報の検出を可能にし、さらに、フォーカスサーボやトラキングサーボを可能にする。

第１光検出器４１は、光ディスク８０の第１基準面８１近傍から戻って来た情報光ＲＬを検出するためのイメージセンサであり、読み出し情報光である情報光ＲＬの２次元的な明暗分布を２次元イメージ情報として検出し出力する。

第２光検出器４２は、光ディスク８０の第２基準面８２で反射されたサーボ光ＳＬを検出するための４分割センサ等であり、サーボ光ＳＬに基づいてフォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号を検出し出力する。

以上の光ピックアップ装置１０において、コリメータレンズ６１の存在により、対物レンズ２０に入射する情報光ＲＬは平行光束となっており、対物レンズ２０による情報光ＲＬに関する集光の倍率ｍ_１は０となっている。一方、第２レーザ光源３２側にはコリメータレンズが設けられておらず、対物レンズ２０に入射するサーボ光ＳＬは発散光束となっており、対物レンズ２０によるサーボ光ＳＬに関する集光の倍率ｍ_２は０よりわずかに小さな値となっている。なお、第２レーザ光源３２の配置を変更したり、第２レーザ光源３２の正面に適当なレンズを挿入したりすることで、サーボ光ＳＬに関する集光の倍率ｍ_２は適宜変更することができる。同様に、第１レーザ光源３１の配置を変更したり、コリメータレンズ６１のパワーを変更したりすることで、情報光ＲＬに関する集光の倍率ｍ１も変更することができる。

図２は、光ディスク８０の主に記録面側を説明する拡大断面図である。なお、この断面図は、光ディスク８０に同心状に形成されたトラックに沿った断面を示している。光ディスク８０は、非記録面側基板８３と記録面側基板８４との間に、ピット層８５と、ダイクロ層８７と、ホログラム記録層８９とをサンドイッチした状態で積層した構造となっている。

ピット層８５の底面には、多数のピット８５ａ（マーク）がトラックに沿って形成されており、サーボ光ＳＬが集光された状態で入射し反射される。ピット層８５に形成された各ピット８５ａは、”０”と”１”とを表すバイナリ形式のデータとなっており、例えば１〜２μｍの間隔で配列されている。なお、ピット層８５の底面は、図１の第２基準面８２に相当する。光ディスク８０上面からピット層８５の底面までの距離である第２深さｔ_２は、以下に説明する手法で決定されており、例えば１．８ｍｍとされる。

ダイクロ層８７は、略ゼロと考えて良い厚さを有しており、赤色光を透過し緑色光を反射する。つまり、サーボ光ＳＬのみがピット層８５に到達し、情報光ＲＬは、ダイクロ層８７で反射されてピット層８５に到達しない。なお、ダイクロ層８７の上面すなわちホログラム記録層８９の底面は、図１の第１基準面８１に相当する。光ディスク８０上面からダイクロ層８７上面までの距離である第１深さｔ_１は、以下に説明する手法で決定されており、例えば１．２ｍｍとされる。

ホログラム記録層８９には、ピット層８５に形成された１０数個〜数１０個のピット８５ａを単位として、等間隔で台形状コーン８９ａが形成されている。これらの台形状コーン８９ａは、トラックに沿って重複部分を有しつつ形成されており、台形状コーン８９ａの底部は約２００〜３００μｍの直径を有する。つまり、約１０個〜数１０個おきに等間隔で配列されたピット８５ａに各台形状コーン８９ａが割り当てられており、ピット８５ａが読み取られる１０数個〜数１０個おきにタイミングをとることで、すべての台形状コーン８９ａを順次読み出すことができる。

ホログラム記録層８９に入射した情報光ＲＬは、ホログラム記録層８９の底部に集光される。この際、情報光ＲＬは、各台形状コーン８９ａ内に体積的に形成された干渉縞のホログラムを照明して回折光を発生させ、及び／又は当該各台形状コーン８９ａ内に干渉縞を発生させこれをホログラムとして記録する。このようなホログラムは、情報光ＲＬの照射箇所である台形状コーン８９ａに形成される屈折率や吸収率等の光学特性の恒久的な変化として記録される。なお、ホログラム記録層８９は、サーボ光ＳＬに対する感光性を有しておらず、サーボ光ＳＬを台形状コーン８９ａに入射させても、記録されたホログラムが乱されることはない。

以下、光ピックアップ装置１０によるスポット形成に関する６つのパラメータの設定について説明する。ここで、６つのパラメータとは、第１レーザ光源３１が射出する情報光ＲＬについての第１波長λ_１と、第２レーザ光源３２が射出するサーボ光ＳＬについての第２波長λ_２と、第１基準面８１を形成すべき第１深さｔ_１と、第２基準面８２を形成すべき第２深さｔ_２と、情報光ＲＬに関する集光の倍率ｍ_１と、サーボ光ＳＬに関する集光の倍率ｍ_２を意味する。

ここで、情報光ＲＬに関する第１スペックがＳ_１（ｆ_１，λ_１，ＮＡ_１，ｍ_１，ｔ_１，ＷＤ_１）で与えられ、この第１スペックＳ_１で球面収差が十分に補正されており残存収差量がＳＡ_１であるものとする。一方、サーボ光ＳＬに関する第２スペックがＳ_２（ｆ_２，λ_２，ＮＡ_２，ｍ_２，ｔ_２，ＷＤ_２）で与えられるものとすると、この第２スペックＳ_２での球面収差量をＳＡ_２として、球面収差の変動すなわち残量ΔＳＡは、以下の式（１）で線形的に近似できる。
ΔＳＡ＝ＳＡ_２−ＳＡ_１
≒Ａ（λ_１−λ_２）＋Ｂ（ｔ_１−ｔ_２）＋Ｃ（ｍ_１−ｍ_２） … （１）
ここで、各係数Ａ，Ｂ，Ｃは以下の式で与えられる。
Ａ：波長変化に伴う集光系の球面収差係数（λｒｍｓ／ｎｍ）
Ｂ：基準面の深さ変化に伴う集光系の球面収差係数（λｒｍｓ／ｎｍ）
Ｃ：倍率の変化に伴う集光系の球面収差係数（λｒｍｓ／ｎｍ）
一方、情報光ＲＬに関する第１スペックＳ_１における、対物レンズ２０の端面から光ディスク８０の表面までの距離であるワークキングディスタンスＷＤ_１は、サーボ光ＳＬに関する第２スペックＳ_２における、対物レンズ２０の端面から光ディスク８０の表面までの距離であるワークキングディスタンスＷＤ_２と等しくする。これにより、サーボ光ＳＬでピット層８５のピット８５ａを検出しつつ、情報光ＲＬでホログラム記録層８９の台形状コーン８９ａからホログラム情報を検出等することができる。情報光ＲＬに関するワークキングディスタンスＷＤ_１と、サーボ光ＳＬに関するワークキングディスタンスＷＤ_２との差ΔＷＤは、以下の式（２）で線形的に近似できる。
ΔＷＤ＝ＷＤ_２−ＷＤ_１
≒Ｄ（λ_１−λ_２）＋Ｅ（ｔ_１−ｔ_２）＋Ｆ（ｍ_１−ｍ_２） … （２）
ここで、各係数Ｄ，Ｅ，Ｆは以下の式で与えられる。
Ｄ：波長変化に伴うＷＤの増減係数（ｍｍ）
Ｅ：基準面の深さ変化に伴うＷＤの増減係数（ｍｍ）
Ｆ：倍率の変化に伴うＷＤの増減係数（ｍｍ）
以上の式（１），（２）において、光源光を切り替えた場合に、ワークキングディスタンス（ＷＤ）の差がほとんどなく、良好な分解能を得るためには、ΔＷＤ≒０（第１条件）で、かつ、ΔＳＡ≒０（第２条件）であると良いことが分かる。ここで、ΔＷＤ≒０で、かつ、ΔＳＡ≒０とする場合、実用上は、ΔＷＤとΔＳＡのそれぞれが波長単位で−０．０１〜＋０．０１程度の範囲であることが好ましい。なお、ΔＳＡ≒０とした場合、第１スペックＳ_１での球面収差量ＳＡ_１≒０としているので、結果的にＳＡ_２≒０となって、両スペックＳ_１，Ｓ_２ともに収差が抑えられる。

つまり、６つのパラメータλ_１，λ_２，ｔ_１，ｔ_２，ｍ_１，ｍ_２のうち、４つのパラメータ（例えばλ_１，λ_２，ｔ_１，ｍ_１）を既定値又は固定値とし、残りの２つのパラメータ（例えばｔ_２，ｍ_２）を不定値とするならば、上記式（１），（２）がともにゼロとなるように上記２つのパラメータ（例えばｔ_２，ｍ_２）を決定することができる。このようにして決定された２つのパラメータ（例えばｔ_２，ｍ_２）は、光源光を切り替えた場合にも、ワークキングディスタンス（ＷＤ）の差を発生させず、良好な分解能を維持できることが分かる。以上の前提から、第１スペックＳ_１を波長λ_１＝５３２ｎｍ、第１深さｔ_１＝１．２ｍｍ、第１倍率ｍ_１＝０、とし、第２スペックＳ_２を波長λ_２＝６５５ｎｍ、とした場合に、第２深さｔ_２と第２倍率ｍ_２を変数として、以上の式（１），（２）を満たすような組み合わせを求める。結果は、図３の基板厚差と残留収差のグラフの実線に示すように、横軸をピット層８５の厚さ（ｔ_２−ｔ_１）として、ｔ_２−ｔ_１＝０．６で球面収差の差ΔＳＡ＝０（ΔＷＤ＝０）となることが分かる。つまり、点線の球面収差を初期値として、このような初期値と一致するような条件でピット層８５の厚さ（ｔ_２−ｔ_１）を設定すると、ｔ_２−ｔ_１＝０．６、すなわち第２深さ＝１．８ｍｍとなることが分かる。

以上は、特別の場合についての説明であったが、式（１），（２）中の係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆをシミュレーション等を利用して近似的に決定し、両式（１），（２）中の６つのパラメータλ_１，λ_２，ｔ_１，ｔ_２，ｍ_１，ｍ_２のうち、４つのパラメータを使用条件を考慮して定数とするならば、両式（１），（２）が０あるとして、残りの２つのパラメータの値を一義的に決定することができる。例えば、深さｔ_１，ｔ_２以外の他のパラメータを固定し、両式（１），（２）を０にするとの前提で、深さｔ_１，ｔ_２を最適化することができる。この場合、光ピックアップ装置１０の仕様に合わせて光ディスク８０を構成する各層の厚さを決定することになる。また、例えば、倍率ｍ_１，ｍ_２以外の他のパラメータを固定し、両式（１），（２）を０にするとの前提で、倍率ｍ_１，ｍ_２を最適化することもできる。この場合、光ディスク８０の仕様に合わせて光ピックアップ装置１０を構成する光学系の設計を行うことになる。

以下、図１に示す光ピックアップ装置１０の動作について説明する。まず、光ディスク８０から情報を記録再生する場合、第２レーザ光源３２からレーザ光を出射する。第２レーザ光源３２から出射された光束は、ハーフミラー５７、及びダイクロイックプリズム５１を経て対物レンズ２０に入射し、対物レンズ２０により光ディスク８０の第２基準面８２に集光される。第２基準面８２でピットにより変調されて反射された光束は、対物レンズ２０、及びダイクロイックプリズム５１を逆行し、ハーフミラー５７を透過して第２光検出器４２上ヘ入射する。この第２光検出器４２の出力信号を用いることにより、光ディスク８０の現在の検出位置を特定することができる。

これと並行して、第１レーザ光源３１からもレーザ光を出射する。第１レーザ光源３１から出射された光束は、コリメータレンズ６１で平行化され、空間光変調器６３で適当な２次元光分布が付与された後、偏光ビームスプリッタ５５を透過する。偏光ビームスプリッタ５５を通過した光束は、１／４波長板６５で円偏光に変換され、ダイクロイックプリズム５１を直進して対物レンズ２０に入射し、対物レンズ２０により光ディスク８０の第１基準面８１に集光される。第１基準面８１近傍でホログラムにより回折・変調されて反射した光束は、対物レンズ２０、及びダイクロイックプリズム５１を逆行し、１／４ 波長板６５で直線偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ５５で反射されて第１光検出器４１上ヘ入射する。この第１光検出器４１の出力信号を用いることにより、光ディスク８０の現在の検出位置におけるホログラム画像を得ことができる。

この際、第２光検出器４２上でのスポットの形状変化や、位置変化による光量変化を検出して、フォーカス検出やトラック検出を行う。このような検出に基づいて２軸アクチュエータ６７が第２レーザ光源３２からの光束を光ディスク８０の第２基準面８２上に集光してスポットを形成するように対物レンズ２０を光軸方向に移動させるとともに、この第２レーザ光源３２からの光束を所定のトラック上に結像するように対物レンズ２０を光軸に垂直な方向に移動させる。この際、第２レーザ光源３２を用いた動作における対物レンズ２０から光ディスク８０までのワーキングディスタンスと、第１レーザ光源３１を用いた動作におけるワーキングディスタンスとは、上述のように等しくなっている。しかも、第１レーザ光源３１からの光束と、第２レーザ光源３２からの光束とは、同軸上に集光する。よって、以上のようなトラッキング動作及びフォーカシング動作によって、第１レーザ光源３１からの光束が光ディスク８０の第１基準面８１上に自動的に結像するようになっている。さらに、光ディスク８０の第２基準面８２に集光される光束の球面収差と、第１基準面８１に集光される光束の球面収差とは略等しくなっており、高精度の記録・再生が可能となる。

以下、図１の光ピックアップ装置１０に組み込まれる光学系の具体的実施例について説明する。なお、以下の表１及び表３において、例えば「−４．３１９５×Ｅ−１」とは、「−４．３１９５×１０^−１」を意味する。

本実施例では、表１に示すように、第１波長λ_１＝５３２ｎｍ、第２波長λ_２＝６５５ｎｍ、光ディスク８０の第１深さｔ_１＝１．２ｍｍ、第２深さｔ_２＝１．８ｍｍ、第１波長λ_１に対応する第１倍率ｍ_１＝０、第２波長λ_２に対応する第２倍率ｍ_２＝−０．０６３２となっている。

この際、ワーキングディスタンスＷＤ_１，ＷＤ_２、開口数ＮＡ_１，ＮＡ_２、及び球面収差ＳＡ_１，ＳＡ_２については相互に実質的な差がない状態となっている。なお、球面収差ＳＡ_２の計算に当たっては、以下の式（３）を用い、係数ａ，ｂ，ｃとして表１の値を用いた。なお、係数ａは、λ_１近傍での球面収差の波長依存性（ΔＳＡ／Δλ（ｒｍｓ／ｍｍ））を意味し、係数ｂは、λ_１の球面収差の基板厚特性（ΔＳＡ／Δｔ（ｒｍｓ／ｍｍ））を意味し、係数ｃは、λ_１の球面収差の倍率特性（ΔＳＡ／Δｍ（ｒｍｓ））を意味する。ＳＡ_２＝ＳＡ_１（λ_１／λ_２）
＋｛ａ（λ_１−λ_２）＋ｂ（ｔ_１−ｔ_２）＋ｃ（ｍ_１−ｍ_２）｝／λ_２ … （３）
上記実施例に係る対物レンズの諸元を以下の表２に掲げる。なお、表２において、「第ｉ面」は光源側からのレンズ面の面番号を、「ｒ_ｉ」は対応するレンズ面の曲率半径を、「ｄ_ｉ（５３２ｎｍ）」及び「ｄ_ｉ（６５５ｎｍ）」は対応するレンズ面から次のレンズ面までの光軸上の間隔を、「ｎ_ｉ（５３２ｎｍ）」及び「ｎ_ｉ（６５５ｎｍ）」は対応するレンズ面から次のレンズ面までの屈折率をそれぞれ示している。

以上の表２において、各光学面は屈折光学面で構成されており、そのうち第４面、第６面、及び第７面は非球面となっている。各面の円錐定数κ、非球面係数Ａ_２ｉは、以下の表３で与えられる。

以上の表３において、非球面の形状は、
ｘ ：光軸からの高さがｈの非球面上の点の非球面頂点の接平面からの距離
ｈ ：光軸からの高さ
ｃ ：非球面頂点の曲率（＝１／ｒ）
κ ：円錐定数
Ａ_２ｉ：第２ｉ次（ｉは２以上の自然数）の非球面係数として、以下の式

で与えられる。

図４は、本実施例における対物レンズ２０について、半画角を適宜変更した場合の波面収差量を示す。グラフ中、白丸印でＳＡ（球面収差）を、黒四角印でＣＭ（コマ収差）を、黒三角印でＡＳ（非点収差）を、バツ印でＲＭＳ（これらの収差の二乗平均）を示している。

以上、実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、光ピックアップ装置１０は、ホログラム記録再生用のものとして説明されているが、ＣＤ、ＤＶＤ等の複数の光ディスクに対して情報の再生・記録を行うことができる光ピックアップ装置に変更することもできる。具体的には、例えば第１レーザ光源３１がＤＶＤ用のλ_１＝６５５ｎｍの光束を発生し、第１光検出器４１が第２光検出器４２と同様の構造を有する４分割センサ等で構成される。また、第２レーザ光源３２がＣＤ用のλ_２＝７８５ｎｍの光束を発生し、第２光検出器４２がこのλ_２＝７８５ｎｍの光束を検出する。この場合も、以上の式（１），（２）がともに０となるように、６つのパラメータλ_１，λ_２，ｔ_１，ｔ_２，ｍ_１，ｍ_２のうち、λ_１，λ_２を除いた４つのパラメータｔ_１，ｔ_２，ｍ_１，ｍ_２（例えば、両倍率ｍ_１，ｍ_２）を適宜決定することにより、ＣＤ及びＤＶＤの両光ディスクに対してワーキングディスタンスが等しくなり、フォーカストラッキングに際しての消費電力を効率よく低減することができる。以上は、ＣＤとＤＶＤの共用機の説明であったが、ＤＶＤとＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃとの共用機の場合も同様の設定によってワーキングディスタンスを維持することができ、波長切り替えの前後でスポット光の安定した形成が可能であり、フォーカシングに際しての消費電力を低減することができる。

本発明によれば、光量ロス等が生じやすい回折光学面を用いることなく、一対の異なる波長の光に対して集光光学系の収差を一致させ、かつ、ワーキングディスタンスを等しくすることができる光ピックアップシステムを得ることができる。

Claims (10)

1. 第１波長の光束を射出する第１光源と、
   前記第１波長とは異なる第２波長の光束を射出する第２光源と、
   前記第１光源からの前記第１波長の光束を、光情報記録媒体の表面から第１深さに設定された第１基準面に第１倍率で集光するとともに、前記第２光源からの前記第２波長の光束を、前記第１深さと異なる第２深さに設定された第２基準面に第２倍率で集光する集光光学系とを備え、
   前記第１及び第２波長、前記第１及び第２深さ、並びに前記第１及び第２倍率が、前記第１光源からの光束によって前記第１基準面に集光する際の収差と、前記第２光源からの光束によって前記第２基準面に集光する際の収差とが略一致する第１条件を満足し、かつ、前記第１光源からの光束によって前記第１基準面に集光する際の前記集光光学系のワーキングディスタンスと、前記第２光源からの光束によって前記第２基準面に集光する際の前記集光光学系のワーキングディスタンスとが略一致する第２条件を満足する光ピックアップシステム。
2. 前記第１基準面と前記第２基準面とは、同一の光情報記録媒体中に２層に形成されたものである請求の範囲第１項記載の光ピックアップシステム。
3. 前記光情報記録媒体は、ホログラム用の記録媒体である請求の範囲第２項記載の光ピックアップシステム。
4. 前記第１基準面と前記第２基準面とは、異なる２種類の光情報記録媒体中にそれぞれ形成されたものである請求の範囲第１項記載の光ピックアップシステム。
5. 前記第１条件において、前記第１光源からの光束によって前記第１基準面に集光する際の収差が略ゼロである請求の範囲第１項記載の光ピックアップシステム。
6. 前記第１基準面から射出された前記第１波長の光束を前記集光光学系を介して検出する第１光検出器と、前記第２基準面から射出された前記第２波長の光束を前記集光光学系を介して検出する第２光検出器とをさらに備える請求の範囲第１項記載の光ピックアップシステム。
7. 前記第２基準面にはフォーカスサーボ又はトラッキングサーボ用のマークが形成されている請求の範囲第１項に記載の光ピックアップシステム。
8. 前記集光光学系の各光学面は屈折光学面で構成されている請求の範囲第１項記載の光ピックアップシステム。
9. 請求の範囲第１項載の光ピックアップシステムに用いられる光学系であって、前記集光光学系を含む光ピックアップ光学系。
10. 請求の範囲第１項記載の光ピックアップシステムに用いられる光情報記録媒体であって、前記第１及び第２基準面を含む光情報記録媒体。

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