JP2009295244A - 光学素子、光ピックアップおよび光情報処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】単一の対物レンズで少なくとも２種類の異なる基板厚の光記録媒体間に良好なスポットを形成し、２種類の異なる光記録媒体で互換性を得る。
【解決手段】収差補正素子（位相シフタ面）により、収差補正の必要がない厚さｔ１のスポットを良好に保ち信号レベルを低下させないため、位相シフタ面の位相差をある範囲に限定し、その範囲で厚さｔ２の基板に集光するスポットの収差補正をする。このため、厚さｔ１のスポットに対し、約５０％以上の信号レベルを確保できる位相差を得る位相シフタ面の段差高さＨの範囲に限定し、厚さｔ２の光記録媒体のスポットにおける収差を補正するように、段差構造を設計することにより、１つの対物レンズで、厚さｔ１，ｔ２の光記録媒体の両方に良好なスポットを形成でき、高い再生信号レベルを得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源からの光束を基板の厚さが異なる光記録媒体に集光する集光光学系に係り、この集光光学系が有する光学素子、光ピックアップおよび光情報処理装置に関するものである。

映像情報、音声情報、またはコンピュータ上のデータを保存する手段として、記録容量０．６５ＧＢのＣＤ、記録容量４．７ＧＢのＤＶＤなどの光記録媒体が普及している。そして、近年、さらなる大容量化を実現した「Blu-ray Disc」（以下、ＢＤという）、「ＨＤ−ＤＶＤ」（以下、ＨＤという）が普及しつつある。光記録媒体の記録密度を向上させる手段としては、光記録媒体に情報の書き込みまたは読み出しを行う光ピックアップにおいて、対物レンズの開口数（以下、ＮＡという）を大きくすること、あるいは、光源の波長を短くすることにより、対物レンズによって光記録媒体上に集光されるビームスポットを小径化することが有効である。

そこで、例えば「ＣＤ系光記録媒体」では、対物レンズのＮＡが０．５０、光源の波長が７９０ｎｍとされているのに対して、「ＣＤ系光記録媒体」よりも高記録密度化がなされた「ＤＶＤ系光記録媒体」では、対物レンズのＮＡが０．６５、光源の波長が６６０ｎｍとされている。そして、さらなる高記録密度化がなされた「ＢＤ系光記録媒体」では、対物レンズのＮＡが０．８５、光源の波長が４０５ｎｍの光を用いて、２５ＧＢの容量を実現した。もう１つの「ＨＤ系光記録媒体」では、光源の波長は４０５ｎｍと同じであるが、ＮＡ０．６５の対物レンズを用いて、１５ＧＢの容量を実現した。

前者はＤＶＤ系に比べ短波長化、高ＮＡ化の変更により大容量化を行い、後者は高ＮＡ化を行わない代わりに信号処理の工夫により線記録密度の向上を可能とし、ランド・グルーブ記録の採用により大容量化を行っている。

また、ＢＤとＨＤは、光源の発振波長が４０５ｎｍの青紫色半導体レーザー光源を用いる点で共通しているが、光記録媒体は基板厚さがそれぞれ０．１ｍｍ，０．６ｍｍと異なる。ちなみに、ＣＤ，ＤＶＤの光記録媒体の基板厚さはそれぞれ１．２ｍｍ、０．６ｍｍである。

ＢＤとＨＤのような高密度な情報の再生および／または記録を行える記録再生装置において、現在広く普及しているＣＤ，ＤＶＤの再生および／または記録ができることが望ましく、記録再生装置の大型化、コスト上昇を抑えるためには、ＢＤ，ＨＤ，ＤＶＤ，ＣＤを１つの光学系で再生および／または記録できることが望ましい。

そのためには、記録，再生すべき光記録媒体の種類に応じて、適切な波長の光源を選択し、この選択した光束に対して適切な光学処理を施し、それぞれの光記録媒体の基板厚さの違いによって生じる球面収差を補正する必要がある。

異なる光記録媒体を１つの光ピックアップを用いて記録あるいは再生するものとしては、１つの対物レンズと位相差調整面を用いる手段が提案されている（特許文献１参照）。
特許第３６１３７４５号公報

しかしながら、特許文献１の記載では、単一のリング状となる範囲の領域にのみ位相差を付与し異なる基板の厚さにより発生する収差を補正している。これは、記録密度がＢＤ，ＨＤ規格より低いＤＶＤ，ＣＤに対して互換性を持つように設計されているためである。特許文献１においてＤＶＤ用の対物レンズと位相調整素子でＣＤの透明基板を介したときの波面収差の形状は、図１３のように光軸付近の波面の位相と比べてＣＤのＮＡ（開口数）に相当する半径位置周辺においてのみ大きく収差を有する形状となる。したがって、位相段差を形成する領域は、ＣＤのＮＡの周辺付近のみで良い。

しかしながら、短波長でＮＡ０．８５程度の高ＮＡ対物レンズを用いて、異なる基板厚により発生する収差を補正するような場合には、図１４のように波面収差が非常に大きく、ＤＶＤ，ＣＤ系で実現できたような単一のリング状の範囲に位相差を付与しただけでは、補正不足となるという課題がある。

本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、単一の対物レンズで少なくとも２種類の異なる基板厚の光記録媒体間に良好なスポットを形成し、２種類の異なる光記録媒体で互換性を有する光学素子、光ピックアップおよび光情報処理装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載した光学素子は、光源からの光束が集光光学系により、厚さｔ１の基板を介して第１の光記録媒体の情報記録層に波長λ１の光が集光され、厚さｔ１とは異なる厚さｔ２の基板を介して第２の光記録媒体の情報記録層に波長λ２の光が集光され、少なくとも２種類の光記録媒体に記録，再生，消去のうち１以上を行う光ピックアップに用いる光学素子において、集光光学系が、厚さｔ１の基板を介して第１の光記録媒体の記録面上に光束を集光するよう設計された対物レンズと、基板の厚さｔ１と厚さｔ２との差により、第２の光記録媒体の情報記録層に集光したときに発生する球面収差を低減するように、光軸方向の凹凸形状の段差によって複数の領域に分割され、光源からの光束に位相差を付与する位相シフタ面を、少なくとも１面以上有する収差補正素子とからなり、位相シフタ面の凹凸形状の段差高さＨが（数１）

の範囲に設定されていることを特徴とする。

これにより、厚さｔ２の基板を介した情報記録層のスポットに生じる球面収差を、位相シフタ面で対物レンズの入射光に位相差を与えて補正することが可能であり、また、厚さｔ１の基板を介した情報記録層にも位相シフタ面での悪影響を抑えてスポットを良好に集光することが可能となって、異なる基板厚ｔ１，ｔ２の両方の光記録媒体の記録面上に良好なスポットを形成することができる。

また、請求項２に記載された光学素子は、請求項１の光学素子において、（数１）の係数ｋ１とｋ２が、次の条件「ｋ１＝ｋ２＋１」を満たすことを特徴とする。

これにより、位相シフタ面における光軸方向の凹凸形状の高さの差を小さくすることができ、光学素子の製造歩留まりを上げ、光学素子のコストを低減することができる。

また、請求項３〜５に記載した光学素子は、請求項１，２の光学素子において、光源の波長λ１とλ２が、次の条件「３７５ｎｍ≦λ１≦４３５ｎｍ」「３７５ｎｍ≦λ２≦４３５ｎｍ」を満たすこと、または、次の条件「３７５ｎｍ≦λ１≦４３５ｎｍ」「６３０ｎｍ≦λ２≦６９０ｎｍ」を満たすこと、または、次の条件「３７５ｎｍ≦λ１≦４３５ｎｍ」「７６０ｎｍ≦λ２≦８２０ｎｍ」を満たすことを特徴とする。

これにより、第１の光記録媒体と第２の光記録媒体として、ＢＤとＨＤ、またはＢＤとＤＶＤ、またはＢＤとＣＤ、それぞれを組み合わせた両方の光記録媒体に良好なスポットを形成することができる。

また、請求項６に記載した光ピックアップは、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学素子の位相シフタ面が、対物レンズと一体、かつ少なくとも１面以上に形成されたことを特徴とする。

これにより、対物レンズと位相シフタ面の光軸調整を行う必要がなく、部品点数も削減でき、また、対物レンズ設計時の基板厚とは異なる基板厚の光記録媒体に対しても、その記録面上に収差の少ない良好なスポットを形成できるとともに、設計時と略同一基板厚の光記録媒体の記録面上のスポットに対しては悪影響を抑えた光ピックアップを得ることができる。

また、請求項７に記載した光情報処理装置は、請求項６記載の光ピックアップを備えたことを特徴とする。

これにより、少なくとも２種類以上の基板厚の異なる光記録媒体に対し、記録、再生あるいは消去可能な光情報処理装置を実現することができる。

本発明によれば、単一の対物レンズで少なくとも２種類の異なる基板厚の光記録媒体に良好なスポットを形成することが可能となり、２種類の異なる光記録媒体で互換性を持つ、小型、低コストな光ピックアップおよび光情報処理装置を得ることができるという効果を奏する。

以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。

（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１における光ピックアップの全体構成を示す概略図である。図１に示すように、単一の対物レンズ１０６により、同一の光源波長を用いて、２種類の光記録媒体２０１，２０２を異なるＮＡ（開口数）で記録または再生を行う互換型の光ピックアップである。

本実施形態１に示す光ピックアップの構成において用いる第１，第２の光記録媒体２０１，２０２の基板の厚さｔ１，ｔ２は、それぞれ０．１ｍｍ，０．６ｍｍであり、ＢＤ，ＨＤに対応する。光記録媒体２０１，２０２のＮＡは０．８５，０．６５で、光源の波長λ１（＝λ２）は約４０５ｎｍである。

光記録媒体２０１、光記録媒体２０２に対して、光ピックアップは、半導体レーザー１０１、偏光ビームスプリッタ１０２、カップリングレンズ１０３、ミラー１０４、１／４波長板１０５、対物レンズ１０６、検出レンズ１０７、受光素子１０８、収差補正素子５０１により構成される。光源である半導体レーザー１０１の中心波長は４０５ｎｍであり、対物レンズ１０６のＮＡは０．８５である。

半導体レーザー１０１の出射光は、偏光ビームスプリッタ１０２を透過し、カップリングレンズ１０３により略平行光とされる。カップリングレンズ１０３を通過した光は、ミラー１０４より偏向される。そして、１／４波長板１０５、収差補正素子５０１、対物レンズ１０６を介して光記録媒体２０１あるいは光記録媒体２０２の記録面上に集光されることにより、情報の記録，再生あるいは消去が行われる。

光記録媒体２０１，２０２からの反射光は対物レンズ１０６、収差補正素子５０１、１／４波長板１０５を通過した後、ミラー１０４で反射され、カップリングレンズ１０３で収束光とされ、偏光ビームスプリッタ１０２により往路の光と分離して偏向され、検出レンズ１０７により受光素子１０８上に導かれ、再生信号，フォーカス誤差信号，トラック誤差信号が検出される。

なお、本実施形態１の対物レンズ１０６は、厚さｔ＝０．０８７５ｍｍの光記録媒体２０１に最適に設計されている。情報記録面を２層有する２層Blu-ray Discの光記録媒体を想定し、情報記録面は光束の入射側から０．０７５ｍｍと０．１ｍｍの位置に有するため、その中間値の厚さｔ＝０．０８７５ｍｍを設計中央値に用いているが、これに限定されるものではない。０．１ｍｍや０．０７５ｍｍに設定されていても良い。また、設計中心、例えば０．０８７５ｍｍの基板厚とは異なる基板厚、０．０７５ｍｍあるいは０．１ｍｍの情報記録面上に光束を集光する際には球面収差が発生する。その場合は、コイル１１３によりカップリングレンズ１０３を光軸方向に移動させ、光束を発散光または収束光にすることで、球面収差を補正する。

図２は前述の光ピックアップにおいて、厚さｔ２＝０．６ｍｍの基板（光記録媒体２０２）に集光したときの波面収差Ｗの断面図を示す図である。図２の横軸は規格化された瞳半径（ＮＡ０．６５相当）、縦軸は波面収差量である。波面収差量は光軸中心に回転対称であるため、光軸（規格化瞳半径０の位置）から、瞳の一番外側（規格化瞳半径１の位置）までを示した。

基板厚ｔ２＝０．６ｍｍは、対物レンズ１０６の設計値から大きくずれているため、球面収差が大きく発生している。この球面収差を補正するため、収差補正素子（位相シフタ面）５０１により、対物レンズ１０６の入射光に、例えば図３に示した位相差を与える。図４は収差補正素子５０１透過後の波面収差Ｗの断面図を示す図である。波面収差Ｗ量が小さくなり、厚さｔ２＝０．６ｍｍの基板に対しても良好なスポットを形成できるようになる。

また、図５は収差補正素子（位相シフタ面）５０１を通して、基板厚ｔ１＝０．１ｍｍの光記録媒体２０１に集光したときの、スポットのピーク強度とスポット径をシミュレーションにより求めたものである。横軸は収差補正素子（位相シフタ面）５０１が光束に与える位相差である。位相差１８０（ｄｅｇ）近傍で、スポット径は最小となるが、同時にスポットピーク強度も最小になってしまう。このことは、収差補正素子（位相シフタ面）５０１は、本来補正する必要のない基板厚ｔ１＝０．１ｍｍの集光スポットに影響を与えることを示す。

図６は、収差補正素子（位相シフタ面）５０１の位相差と、基板厚ｔ１＝０．１ｍｍの光記録媒体２０１上に記録した記録マーク３Ｔ信号の繰り返しパターンの信号振幅をシミュレーションにより求めたものである。図６に示すように、位相差１８０（ｄｅｇ）近傍で、３Ｔ信号振幅が最小となることがわかる。信号の低下は、３Ｔ信号特有のものではなく、全ての長さの信号について同様の傾向となる。

収差補正素子（位相シフタ面）５０１により、収差を補正する必要がないスポットを良好に保ち信号レベルを低下させないためには、収差補正素子（位相シフタ面）５０１の位相差をある範囲に限定し、その範囲で厚さｔ２＝０．６ｍｍの基板への集光スポットの収差を補正する必要がある。収差補正素子（位相シフタ面）５０１がないときの信号レベルは、位相差０（ｄｅｇ）の位置（規格化により信号振幅１としてある）である。この信号レベルに対し、約５０％以上の信号レベルを確保できる位相差の範囲は、図６に示すように、０〜１００（ｄｅｇ）と２５０〜３６０（ｄｅｇ）の範囲ということになる。

この位相差量を、収差補正素子（位相シフタ面）５０１に加工する段差高さＨに換算すると、光源の波長をλ１、収差補正素子材料の屈折率をｎとすれば、段差高さＨによる光路長の差は（数２）

であり、段差高さＨで生じる位相差は（数３）

となる。また、段差高さＨは、波長λ１の整数倍（３６０°の整数倍）で同一の効果を生じるので、係数ｋ１を整数とすれば、位相差０〜１００（ｄｅｇ）に対応する段差高さＨは（数４）

となる。

同様に、係数ｋ２を整数とすれば、２５０〜３６０（ｄｅｇ）に対応する段差高さＨは（数５）

となる。

整理すると、段差高さＨの範囲は（数６）

となる。

収差補正素子（位相シフタ面）５０１の段差高さＨを前記の範囲に限定し、基板厚ｔ２＝０．６ｍｍの光記録媒体のスポットにおける収差を補正するように、段差構造を設計することにより、１つの対物レンズ１０６で、基板厚ｔ１＝０．１ｍｍ，ｔ２＝０．６ｍｍの光記録媒体２０１，２０２の両方に良好なスポットを形成でき、高い再生信号レベルを得ることができる。

これにより、対物レンズ１０６の設計時の基板厚ｔ１とは異なる基板厚ｔ２に対して、その記録面上に収差の少ない良好なスポットを形成できるとともに、設計時と略同一の基板厚ｔ１の光記録媒体２０１の記録面上におけるスポットに対しても収差補正素子（位相シフタ面）５０１の悪影響を抑えることができる。

（実施形態２）
図７は本発明の実施形態２における収差補正素子（位相シフタ面）５０１の透過光に０〜１００（ｄｅｇ）と２５０〜３６０（ｄｅｇ）の範囲内で、３レベルの位相を与える位相分布の例を示す図である。図８は、図２に示した波面収差Ｗを、図７で示した収差補正素子（位相シフタ面）５０１を透過させ、波面収差Ｗを補正した後の波面収差Ｗを示す図である。

前述した実施形態１より与える位相レベルを増やすことにより、基板厚ｔ２＝０．６ｍｍの光記録媒体により良好なスポットを形成できる。しかし、図７で示した位相差量を収差補正素子（位相シフタ面）５０１にそのまま加工すると、規格化瞳半径の外周部では、凸部が細く高くなってしまい、加工が非常に困難となる。

そこで、与える位相差の小さい方に１λ（波長）の位相差を加え、図９に示した位相分布とする。図９に示した位相分布としても、収差補正素子（位相シフタ面）５０１透過後の波面収差Ｗは図８と同一である。つまり、収差補正素子（位相シフタ面）５０１の凹凸形状の段差高さＨを（数７）

とすることにより、加工のし易い収差補正素子（位相シフタ面）５０１を得ることができる。

（実施形態３）
図１０は本発明の実施形態３における光ピックアップの全体構成を示す概略図である。図１０に示すように、単一の対物レンズ１０６により、異なる光源波長を用いて、２種類の光記録媒体２０１，２０３を異なるＮＡ（開口数）で記録または再生を行う互換型の光ピックアップである。

図１０に示す光ピックアップの構成にて用いる、第１，第２の光記録媒体２０１，２０３の基板の厚さｔ１，ｔ２は、それぞれ０．１ｍｍ，０．６ｍｍであり、ＢＤ，ＤＶＤに対応する。光記録媒体２０１，２０３のＮＡは０．８５，ＮＡ０．６５で、光源の波長λ１は４０５ｎｍ，λ２は６６０ｎｍである。

半導体レーザー１０１の出射光は、偏光ビームスプリッタ１０２を透過し、ダイクロイックプリズム１０９を透過し、カップリングレンズ１０３により略平行光とされる。カップリングレンズ１０３を通過した光は、ミラー１０４により偏向される。そして、１／４波長板１０５、収差補正素子５０１、対物レンズ１０６を介して光記録媒体２０１の記録面上に集光されることにより、情報の記録，再生あるいは消去が行われる。

光記録媒体２０１からの反射光は対物レンズ１０６、収差補正素子５０１、１／４波長板１０５を通過した後、ミラー１０４で反射され、カップリングレンズ１０３で収束光とされ、ダイクロイックプリズム１０９を透過し、偏光ビームスプリッタ１０２により往路の光と分離して偏向され、検出レンズ１０７により受光素子１０８上に導かれ、再生信号，フォーカス誤差信号，トラック誤差信号が検出される。ここで用いる対物レンズ１０６は基板厚ｔ１＝０．１ｍｍの光記録媒体２０１を高精度に記録，再生できるように最適に設計されている。

また、ホログラムレーザー１１０の出射光は、ホログラム１１１を透過し、ダイクロイックプリズム１０９で反射され、カップリングレンズ１０３を透過し、ミラー１０４により偏向される。そして、１／４波長板１０５、収差補正素子５０１、対物レンズ１０６を介して光記録媒体２０３の記録面上に集光されることにより、情報の記録，再生あるいは消去が行われる。

光記録媒体２０３からの反射光は対物レンズ１０６、収差補正素子５０１、１／４波長板１０５を通過した後、ミラー１０４で反射され、カップリングレンズ１０３で収束光とされ、ダイクロイックプリズム１０９で反射され、ホログラム１１１により往路の光と分離して偏向され、ホログラムレーザー１１０内部の受光素子（図示せず）に導かれ、再生信号，フォーカス誤差信号，トラック誤差信号が検出される。

ここで、収差補正素子（位相シフタ面）５０１は、ＤＶＤの光記録媒体２０３の記録面上に良好なスポットが形成されるように、実施形態１，２で説明したＨＤの記録媒体２０２と同様な方法で波面収差が補正される。このとき、収差補正素子（位相シフタ面）５０１の段差高さＨの範囲を（数８）

とすることで、ＢＤ用の対物レンズ１０６で、ＢＤ，ＤＶＤの光記録媒体２０１，２０３の両方に良好なスポットを形成でき、高い再生信号レベルを得ることができる。

（実施形態４）
本発明の実施形態４は、実施形態３で説明した図１０における第２の光記録媒体２０３（ＤＶＤ）に代えて光記録媒体２０４（ＣＤ）とし、その基板厚さｔ２が１．２ｍｍ、ホログラムレーザー１１０の光源波長λ２を７９０ｎｍ、ＮＡを０．５としたものである。

収差補正素子（位相シフタ面）５０１は、光記録媒体２０４の記録面上に良好なスポットが形成されるように、実施形態１，２で説明したＨＤの記録媒体２０２と同様な方法で波面収差が補正される。これにより、ＢＤ用の対物レンズ１０６で、ＢＤ，ＣＤの光記録媒体２０１，２０４の両方に良好なスポットを形成でき、高い再生信号レベルを得ることができる。

（実施形態５）
図１１は本発明の実施形態５における対物レンズ１０６の一面に位相シフタ面５０２を一体的に形成した例を示す図である。本実施形態５では、対物レンズ１０６の光記録媒体２０１側に位相シフタ面５０２を設けたが、この形態に限られるものではなく、対物レンズ１０６のミラー１０４側に位相シフタ面５０２を設けても良いし、また、対物レンズ１０６の両面に位相シフタ面５０２を設けても良い。なお、両面に設ける場合は、両面の位相シフタ面を通る光束に所望の位相差を与えるように、それぞれ面の位相シフタの高さを設定すれば良い。

これにより、対物レンズ１０６と位相シフタ面５０２の光軸調整を行う必要がなく、部品点数も削減でき、対物レンズ設計時の基板厚とは異なる基板厚の光記録媒体に対しても、その記録面上に収差の少ない良好なスポットを形成できるとともに、設計時と略同一基板厚を有する光記録媒体の記録面上のスポットに対しては悪影響を抑えることができる。

（実施形態６）
図１２は本発明の実施形態６における光情報処理装置７００の一例を示す図である。光情報処理装置７００は、光ピックアップ１００とスピンドルモーター２００とシークモーター３００と信号処理制御部６００より構成される。光ピックアップ１００については、実施形態１で説明した構成と同様である。また、スピンドルモーター２００は、光記録媒体を回転させる手段である。シークモーター３００は光ピックアップ１００を光記録媒体の半径方向に移動させる手段である。

信号処理制御部６００は、ＣＰＵ・メモリ６０１、半導体レーザー駆動回路６０２、電流電圧変換回路６０３、信号演算回路６０４、サーボ回路６０５、アクチュエータ駆動回路６０６、球面収差補正素子駆動回路６０７、シークモーター駆動回路６０８、スピンドルモーター駆動回路６０９より構成され、またＣＰＵ・メモリ６０１は外部インターフェース８００と接続される。

信号処理制御部６００は、半導体レーザー１０１の発光制御、スピンドルモーター２００の回転制御、シークモーター３００の位置制御、受光素子１０８からの信号をもとに再生信号の検出、対物レンズアクチュエータ１２１のフォーカス方向，トラック方向の制御、球面収差補正のためのカップリングレンズ１０３の位置制御を行う。

この構成によって、少なくとも２種類以上の基板厚の異なる光記録媒体に対し、記録、再生あるいは消去可能な光情報処理装置を実現することができる。

本発明に係る光学素子、光ピックアップおよび光情報処理装置は、単一の対物レンズで少なくとも２種類の異なる基板厚の光記録媒体間に良好なスポットを形成することが可能となり、２種類の異なる光記録媒体で互換性を得ることができ、光源からの光束を基板の厚さが異なる光記録媒体に集光する集光光学系として有用である。

本発明の実施形態１における光ピックアップの全体構成を示す概略図 基板厚の違いで発生する収差波面の断面形状を示す図 補正する位相差量が２レベルの収差補正素子（位相シフタ面）の断面形状を示す図 位相差量が２レベルの収差補正素子（位相シフタ面）で補正後の収差波面の断面形状を示す図 収差補正素子（位相シフタ面）を通して記録媒体に集光したときのスポットピーク強度とスポット径の関係を示す図 収差補正素子（位相シフタ面）の位相差と光記録媒体に記録した３Ｔ信号振幅の関係を示す図 補正位相差量が３レベルの収差補正素子（位相シフタ面）の断面形状を示す図 位相差量が３レベルの収差補正素子（位相シフタ面）で補正後の収差波面の断面形状を示す図 本発明の実施形態２における補正位相差量が３レベルの収差補正素子（位相シフタ面）の断面形状を示す図 本発明の実施形態３における光ピックアップの全体構成を示す概略図 本発明の実施形態５における対物レンズの一面に位相シフタ面を一体的に形成した例を示す図 本発明の実施形態６における光情報処理装置の一例を示す図 ＤＶＤ用の対物レンズを用いてＣＤの透明基板を介したときの波面収差の形状を示す図 高ＮＡ対物レンズを用いて異なる基板厚により発生する収差の形状を示す図

符号の説明

１００ 光ピックアップ
１０１ 半導体レーザー
１０２ 偏光ビームスプリッタ
１０３ カップリングレンズ
１０４ ミラー
１０５ １／４波長板
１０６ 対物レンズ
１０７ 検出レンズ
１０８ 受光素子
１０９ ダイクロイックプリズム
１１０ ホログラムレーザー
１１１ ホログラム
１１３ コイル
１２１ 対物レンズアクチュエータ
２００ スピンドルモーター
２０１，２０２，２０３，２０４ 光記録媒体
３００ シークモーター
５０１ 収差補正素子
５０２ 位相シフタ面
６００ 信号処理制御部
６０１ ＣＰＵ・メモリ
６０２ 半導体レーザー駆動回路
６０３ 電流電圧変換回路
６０４ 信号演算回路
６０５ サーボ回路
６０６ アクチュエータ駆動回路
６０７ 球面収差補正素子駆動回路
６０８ シークモーター駆動回路
６０９ スピンドルモーター駆動回路
７００ 光情報処理装置
８００ 外部インターフェース

Claims (7)

1. 光源からの光束が集光光学系により、厚さｔ１の基板を介して第１の光記録媒体の情報記録層に波長λ１の光が集光され、前記厚さｔ１とは異なる厚さｔ２の基板を介して第２の光記録媒体の情報記録層に波長λ２の光が集光され、少なくとも２種類の光記録媒体に記録，再生，消去のうち１以上を行う光ピックアップに用いる光学素子において、
   前記集光光学系が、前記厚さｔ１の基板を介して第１の光記録媒体の記録面上に前記光束を集光するよう設計された対物レンズと、
   前記基板の厚さｔ１と厚さｔ２との差により、前記第２の光記録媒体の情報記録層に集光したときに発生する球面収差を低減するように、光軸方向の凹凸形状の段差によって複数の領域に分割され、前記光源からの光束に位相差を付与する位相シフタ面を、少なくとも１面以上有する収差補正素子とからなり、
   前記位相シフタ面の凹凸形状の段差高さＨが（数１）
   

   

   の範囲に設定されていることを特徴とする光学素子。
2. 前記（数１）の係数ｋ１とｋ２が、次の条件
   「ｋ１＝ｋ２＋１」
   を満たすことを特徴とする請求項１記載の光学素子。
3. 前記光源の波長λ１とλ２が、次の条件
   「３７５ｎｍ≦λ１≦４３５ｎｍ」
   「３７５ｎｍ≦λ２≦４３５ｎｍ」
   を満たすことを特徴とする請求項１または２記載の光学素子。
4. 前記光源の波長λ１とλ２が、次の条件
   「３７５ｎｍ≦λ１≦４３５ｎｍ」
   「６３０ｎｍ≦λ２≦６９０ｎｍ」
   を満たすことを特徴とする請求項１または２記載の光学素子。
5. 前記光源の波長λ１とλ２が、次の条件
   「３７５ｎｍ≦λ１≦４３５ｎｍ」
   「７６０ｎｍ≦λ２≦８２０ｎｍ」
   を満たすことを特徴とする請求項１または２記載の光学素子。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学素子の位相シフタ面が、対物レンズと一体、かつ少なくとも１面以上に形成されたことを特徴とする光ピックアップ。
7. 請求項６記載の光ピックアップを備えたことを特徴とする光情報処理装置。

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