JP2006099924A - レンズユニット、及び光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 組立工程を複雑化することなく、ＢＤに対応した互換タイプの対物レンズの結像特性を簡易に向上させることができるレンズユニットを提供すること。
【解決手段】 マーカＭ１，Ｍ２を利用して、対物レンズ本体１の光軸ＯＡ１方向の延びる光路に関して対物レンズ本体１の中心と回折レンズ２の中心とを一致させる。この場合、第１及び第２面２ａ，２ｂの傾斜角は３゜となって、第１面２ａの移動量は１１μｍとなる。この状態において、第１面２ａのシフトに起因するＤＶＤ用の波長６５５ｎｍに関するコマ収差は＋７１ｍλとなり、第１面２ａの傾斜に起因するコマ収差は＋３５ｍλとなり、第２面２ｂの傾斜に起因するコマ収差は−１０５ｍλとなるので、対物レンズユニット５０全体としてのコマ収差は０ｍλとなる。よって、回折レンズ２の傾斜角θの値に関わらず、対物レンズユニット５０として発生するコマ収差を略ゼロとすることができる。
【選択図】 図６

Description

本発明は、光ピックアップ用の光ヘッドに組み込まれる対物レンズ等として好適なレンズユニットに関し、さらに、かかるレンズユニットからなる光ピックアップ装置に関する。

これまで、ＣＤ（コンパクト・ディスク）、ＤＶＤ（デジタル・ビデオ・ディスク）等の光情報記録媒体に対して情報の再生・記録を行うための各種光ピックアップ装置が開発・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に組み込まれる光ヘッド装置として、ＣＤ及びＤＶＤの双方を安定して記録・再生すべく、対物レンズ本体を位相制御素子とともにホルダに固定して一体化したものが存在する。この際、対物レンズ本体及び位相制御素子に中心軸合わせ用の位置決めマークをそれぞれ設けて偏心を防止し、波面収差の低減を達成している（特許文献１参照）。
特開２００１−６２０３号公報

しかし、上記のような光ヘッド装置において、対物レンズ本体と位相制御素子とのアライメントは、両者が極めて近接して配置されることが前提であり、両者が離れるほどアライメント精度が下がってしまう。

さらに、最近では、より高密度化したＢＤ（Blu-ray）或いはＨＤ（HD DVD）系の光ピックアップ装置が開発されており、ＤＶＤ及びＢＤ、或いはＤＶＤ及びＨＤに対応した互換タイプの対物レンズに対するニーズがある。この種の対物レンズでは、一般的に、ＢＤ、或いはＨＤに対して収差補正された対物レンズ本体に、位相制御素子によりＤＶＤに対する互換性を与える構成を有するため、位相制御素子の対物レンズ本体に対する位置や傾き、特に、位相制御素子に形成させる位相構造の対物レンズ本体に対するシフト偏心が長波長側のＤＶＤ系の結像特性に重大な影響を与えることになるので、位相制御素子のアライメントに数ミクロンの精度が要求される。

そこで、本発明は、対物レンズ本体と位相制御素子との距離に拘わらず、両者のアライメント精度を簡易に向上させることができるレンズユニットを提供することを目的とする。

また、本発明は、組立工程を複雑化することなく、ＢＤ或いはＨＤに対応した互換タイプの対物レンズの結像特性を簡易に向上させることができるレンズユニットを提供することを目的とする。

また、本発明は、上述のようなレンズユニットを組み込んだ高精度の光ピックアップ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係るレンズユニットは、（ａ）光情報記録媒体側に配置され固有の第１光軸を有する対物レンズ本体と、（ｂ）光源側に配置され固有の第２光軸を有する位相制御素子と、（ｃ）対物レンズ本体に対して、第２光軸が第１光軸に対して所定量だけ傾斜した状態で位相制御素子を固定するとともに、第２光軸が通過する位相制御素子の対向表面上の２つの中心点の少なくとも一方を、第１光軸を通って延びる中心延長光路上にアライメントした状態に保持する支持部材とを備える。ここで、「位相制御素子」とは、位相構造を有する光学素子を意味し、「位相構造」とは、第２光軸方向の段差を複数有し、入射光束に対して光路差（位相差）を付加する構造の総称である。この段差により入射光束に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。このような位相構造の具体的な例としては、上記の段差が光軸垂直方向に周期的な間隔をもって配置された回折構造や、上記の段差が光軸垂直方向に非周期的な間隔をもって配置された光路差付与構造（位相差付与構造ともいう）である。

上記レンズユニットでは、支持部材が、位相制御素子の対向表面上の２つの中心点の少なくとも一方を、第１光軸を通って延びる中心延長光路上にアライメントした状態に保持するので、位相制御素子の傾斜量に関わらず、レンズユニットとしてのコマ収差を低減することができる。すなわち、対物レンズ本体と位相制御素子との双方を利用した結像では、対物レンズ本体に対して位相制御素子が傾斜しても、位相制御素子の中心点の一方を対物レンズ本体の第１光軸を通って延びる中心延長光路上にアライメントして配置することで、コマ収差の発生を抑えることができる。よって、対物レンズ本体と位相制御素子との距離や相互間の相対的傾斜に拘わらず、レンズユニットの光学性能を簡易に向上させることができる。

また、本発明の具体的観点又は態様では、上記レンズユニットにおいて、位相制御素子が、少なくとも２つの異なる波長の使用光に対する互換性を対物レンズ本体に与え、少なくとも２つの使用光のうち波長が長い方を使用する際に、開口数が０．６以上の状態となっている。この場合、高ＮＡのレンズユニットによって高密度の記録が可能となり、位相制御素子のアライメントに例えばサブミクロン以下の精度が要求されるが、上述のようにコマ収差の発生を抑えることができ、レンズユニットに要求される光学性能を簡易に達成することができる。

また、本発明の別の具体的態様では、位相制御素子が、少なくとも２つの異なる波長の使用光に対する互換性を対物レンズ本体に与え、少なくとも２つの使用光のうち波長が長い方を使用する際に、第２光軸が第１光軸に対して３μｍだけ平行にシフトさせた場合に、波長をλとして５ｍλＲＭＳ以上のコマ収差を生じさせる。ただし、ＲＭＳは、「Ｒｏｏｔ Ｍｅａｍ Ｓｑｕａｒｅ」を表す。この場合、位相制御素子のアライメントに数ミクロン以下の精度が要求されるが、上述のようにコマ収差の発生を抑えることができ、レンズユニットに要求される光学性能を簡易に達成することができる。

また、本発明の別の具体的態様では、支持部材が、位相制御素子の対向表面上のうち位相構造が形成される表面上の中心点を、第１光軸を通って延びる中心延長光路上にアライメントした状態に保持する。この場合、コマ収差の発生を位相構造の形成面に合わせて確実に抑えることができる。

また、本発明の別の具体的態様では、位相制御素子が、対向表面を有する平板状の部材であり、対向表面のうち少なくとも一方のうち第２光軸の周囲の中央領域に位相構造を有し、第２光軸の周囲の周辺領域に平坦面を有する。この場合、位相制御素子の中央領域への入射光を利用した集光と、位相制御素子全面への入射光を利用した比較的高ＮＡの集光とを行うことができる。

また、本発明の別の具体的態様では、少なくとも２つの使用光うち波長が長い方を使用する際に、位相制御素子の中央領域に当該波長の長い使用光を入射させる。この場合、一般に記録密度の低い長波長の使用光で、位相制御素子の中央領域の位相構造を利用した集光が行われ、一般に記録密度のより高い短波長の使用光で、位相制御素子全面を利用したより高ＮＡの集光が行われる。なお、短波長の使用光の集光に際しては、例えば位相構造が集光に関して作用しないようにする。

また、本発明の別の具体的態様では、位相制御素子の２つの中心点の少なくとも一方と、第１光軸が通過する対物レンズ本体の対向表面上の２つの中心点の少なくとも一方とに、位置決めマークが形成されている。この場合、位相制御素子と対物レンズ本体との双方に設けた位置決めマークを利用した簡易なアライメントが可能になる。

また、本発明の別の具体的態様では、対物レンズ本体が、位相制御素子側の中心点に位置決めマークを有する。この場合、位相制御素子側から対物レンズ本体を観察しやすくなる。

また、本発明の別の具体的態様では、位相制御素子が、位相制御素子の対向表面上のうち位相構造が形成される表面上の中心点に位置決めマークを有する。この場合、位相制御素子の位相構造を基準として位相制御素子のアライメントを行うことができる。

また、本発明の別の具体的態様では、位相制御素子が、位相構造として、回折構造及び光路差付与構造のうち少なくとも１つを有する。

また、本発明の別の具体的態様では、位相構造が、少なくとも２つの使用光うち波長が短い方に対しては位相差を付加せず、波長の長い方に対しては位相差を付加する。この場合、波長の短い使用光で対物レンズ本体を用いた集光が可能になり、波長の長い使用光で対物レンズ本体と位相制御素子とを用いた集光が可能になる。

また、本発明の別の具体的態様では、少なくとも２つの異なる波長の使用光に用いられるレンズユニットであって、位相制御素子の対向表面の一方が、少なくとも２つの異なる波長の使用光のうちの１つである第１波長の光に対して作用する第１位相構造を有し、対向表面の他方が、少なくとも２つの異なる波長の使用光のうちの他の１つである第２波長の光に対して作用する第２位相構造を有する。この場合、レンズユニットを２波長或いは３波長に対応した集光特性を有するものとでき、レンズユニットとしてコマ収差の発生を低減して、レンズユニットの光学性能を向上させることができる。

また、本発明の別の具体的態様では、位相制御素子が、第１及び第２位相構造のうち偏心によって発生するコマ収差の影響が多い方を基準として、対物レンズ本体に対して位置合わせされた状態で支持部材に保持されている。この場合、コマ収差に対する影響の大きな位相構造側を精密にアライメントすることで、レンズユニットの光学性能を全体として向上させることができる。

また、本発明の別の具体的態様では、対物レンズ本体が、位相制御素子側の中心点に位置決めマークを有し、位相制御素子が、第１及び第２位相構造のうち偏心によって発生するコマ収差の影響が多い方が形成される表面上の中心点に位置決めマークを有する。

また、本発明の別の具体的態様では、少なくとも２つの異なる波長の使用光に用いられるレンズユニットであって、対向表面の一方が、少なくとも２つの異なる波長の使用光のうちの１つである第１波長の光に対して作用する第１位相構造を有し、対向表面の他方は、少なくとも２つの異なる波長の使用光のうちの他の１つである第２波長の光に対して作用する第２位相構造を有し、支持部材が、位相制御素子の対向表面上の２つの中心点を、中心延長光路から当該中心延長光路に垂直な反対方向にずれた状態に保持する。この場合、レンズユニットを２波長或いは３波長に対応した集光特性を有するものとでき、第１及び第２位相構造によって生じる各波長のコマ収差を適宜調整させつつ、レンズユニットとしてのコマ収差の発生を低減することができる。

また、本発明の別の具体的態様では、位相制御素子が、第１及び第２位相構造の偏心によってそれぞれ発生するコマ収差の影響が略均衡するように、対物レンズ本体に対して位置合わせされた状態で支持部材に保持されている。この場合、第１及び第２位相構造によって生じる各波長のコマ収差をバランスさせることができる。

また、本発明の別の具体的態様では、対物レンズ本体は、位相制御素子側の中心点に位置決めマークを有し、位相制御素子は、対向表面上の各中心点に位置決めマークを有する。

また、本発明の別の具体的態様では、位相制御素子、対物レンズ本体、及び支持部材の少なくとも１つは、第２光軸の第１光軸に対する傾斜方向を示す傾斜マークを有する。この場合、位相制御素子の傾斜を配慮して光ピックアップ装置を組み立てることができる。

また、本発明に係る第１の光ピックアップ装置は、光情報記録媒体の記録面上にスポットを形成するための上述のレンズユニットを備え、光情報記録媒体の情報を読み取り、若しくは光情報記録媒体に情報を書き込むことができる。

上記光ピックアップ装置では、レンズユニットの光学性能を組立工程の複雑化を伴うことなく簡易に向上させることができるので、高精度で光情報の記録及び／又は再生が可能になる。

本発明に係る第２の光ピックアップ装置は、光情報記録媒体の記録面上にスポットを形成するための上述のレンズユニットと、第１波長の光を発生可能であり、レンズユニットの中心延長光路上にアライメントして配置される第１光源と、第２波長の光を発生可能であり、第２波長に関して発生するレンズユニットのコマ収差を減少させるようにレンズユニットの中心延長光路上からはずれて配置される第２光源とを備え、光情報記録媒体の情報を読み取り、若しくは光情報記録媒体に情報を書き込むことができる。

上記光ピックアップ装置では、レンズユニットの光学性能を組立工程の複雑化を伴うことなく簡易に向上させることができるので、高精度で光情報の記録及び／又は再生が可能になる。この場合、第１及び第２位相構造によって生じる各波長のコマ収差を、第１位相構造のアライメントと第２光源の位置ずらしとによって達成することができ、レンズユニットとしてのコマ収差の発生を極めて低減することができる。

上記光ピックアップ装置の具体的態様では、第１位相構造が、第２位相構造に比較して、偏心によって発生するコマ収差の影響が多い。この場合、第２光源の位置ずらしによってコマ収差のキャンセルを低減でき、設計や製造上の負担を低減できる。

また、上記光ピックアップ装置の別の具体的態様では、対物レンズ本体が、位相制御素子側の中心点に位置決めマークを有し、位相制御素子が、第１及び第２位相構造のうち偏心によって発生するコマ収差の影響が多い方が形成される表面上の中心点に位置決めマークを有する。

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る光ピックアップ用の対物レンズユニット５０の側断面図であり、この対物レンズユニット５０は、規格（記録密度等）が互いに異なる２種類の光ディスク（例えばＤＶＤ及びＢＤ）に対して互換性を有し、これらの光ディスクに情報を記録／再生することが可能に構成されている。また、この対物レンズユニット５０は、不図示の光源からのレーザ光（使用光）を集光して不図示の光ディスク上に集光スポットを形成する対物レンズ本体１と、回折光を形成するための位相制御素子である回折レンズ２と、対物レンズ本体１と回折レンズ２とを一体化して固定するための支持部材である筒形状の鏡枠３とを有する。ここで、対物レンズ本体１は、例えばガラス等の材料から形成されており、回折レンズ２と鏡枠３は、例えばプラスチック若しくはプラスチックに数十パーセントのガラス微粒子を加えた材料から成形されている。

対物レンズ本体１は、回折レンズ２側の第１面１ａが大きく突起し光ディスク側（図面右側）の第２面１ｂが比較的平坦に形成された非球面の両凸レンズであり、回折レンズ２からの一対の異なる波長に対応した回折光又は非回折光を各光ディスクの所定箇所に集光する。

回折レンズ２は、対物レンズ本体１に対して反対側の第１面２ａに位相構造を有することにより、回折光を形成することができる。なお、対物レンズ本体１側の第２面２ｂは、この場合平坦面となっており、結像に影響しないようになっている。

図２に示すように、回折レンズ２の第１面２ａは、光軸ＯＡ２を中心とした円形の中央領域ＣＡと、中央領域ＣＡの周囲の周辺領域ＰＡとに分かれている。中央領域ＣＡは、位相構造を有しており、周辺領域ＰＡは、平坦面となっている。中央領域ＣＡは、ＤＶＤ用の波長６５５ｎｍのレーザ光に対しては回折性を有しているが、ＢＤ用の波長４０５ｎｍのレーザ光に対しては回折性を有していない。つまり、中央領域ＣＡにＤＶＤ用の波長６５５ｎｍのレーザ光が入射した場合、回折効果によってレーザ光は所定のパワーで発散され、中央領域ＣＡ及び周辺領域ＰＡにＢＤ用の波長４０５ｎｍのレーザ光が入射した場合、回折効果が生じることなくレーザ光はそのまま通過する。つまり、本実施形態の場合、対物レンズ本体１と回折レンズ２との組み合せによって、ＤＶＤ用及びＢＤ用の両レーザ光について所望の精度で互換可能な結像が可能となり、各レーザ光を各光ディスクの情報読取光又は情報記録光として用いることができる。

なお、対物レンズ本体１と回折レンズ２には、それぞれの光軸ＯＡ１，ＯＡ２が通過する中心位置を互いに位置決めするための基準となる位置決めマークとして、円形の突起状のマーカＭ１，Ｍ２がそれぞれ形成されている。

図３（ａ）〜（ｆ）は、回折レンズ２の第１面２ａに設けた中央領域ＣＡに形成される位相構造としてのマルチレベル型回折構造の具体例を説明する断面図である。このマルチレベル型回折構造は、光軸ＯＡ２を含む断面形状が階段状とされたパターンを同心円状に配列し、所定のレベル面数（図３（ａ）〜（ｆ）では５レベル面）の個数毎に、そのレベル面数に対応した段数分（図３（ａ）〜（ｆ）では４段）の高さだけ段をシフトさせた構造を有し、ＤＶＤ用の波長６５５ｎｍのレーザ光が入射した場合には回折光を発生させ、波長４０５ｎｍのレーザ光が入射した場合には回折効果を生じることなくそのまま透過させる特性を有する。かかるマルチレベル型回折構造については、ＩＳＯＭ'０３（ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＳＹＭＰＯＳＩＵＭ ＯＮ ＯＰＴＩＣＡＬ ＭＥＭＯＲＹ ２００３）のテクニカルダイジェスト２３０頁〜２３１頁に記載されているのでここでは詳細な説明は割愛する。図３（ａ）、（ｂ）は、各パターンの傾斜が光軸ＯＡ２を基準として同じ方向になっているマルチレベル型回折構造の例を示し、図３（ｃ）、（ｄ）は、外周に位相反転部を設けたマルチレベル型回折構造の例を示し、図３（ｅ）、（ｆ）は、各パターンの傾斜が位相反転部から外側で逆になっているマルチレベル型回折構造の例を示す。

なお、位相構造として、図３（ｇ）、（ｈ）、及び図４（ａ）〜（ｄ）に示すような、光軸光軸ＯＡ２を含む断面形状が鋸歯形状である鋸歯状回折構造や、図４（ｅ）、（ｆ）に示すような、全ての段差が光軸ＯＡ２を基準として同じ方向になっている階段状回折構造や、図４（ｇ）、（ｈ）に示すような、段差の向きが途中から入れ替わる光路差付与構造を、回折レンズ２の第１面２ａに設けた中央領域ＣＡに形成しても良い。図３（ｇ）、（ｈ）は、各鋸歯の傾斜が光軸ＯＡ２を基準として同じ方向になっている鋸歯状回折構造の例を示し、図４（ａ）、（ｂ）は、外周に位相反転部を設けた鋸歯状回折構造の例を示し、図４（ｃ）、（ｄ）は、各鋸歯の傾斜が位相反転部から外側で逆になっている鋸歯状回折構造の例を示す。

図１に戻って、鏡枠３は、円筒状で両端に段差状の第１及び第２嵌合部４，５と、環状の第１及び第２基準面６，７と、環状の絞り１０と、環状の第３基準面１１と、第３嵌合部１２とを備える。第１及び第２嵌合部４，５は、それぞれ段差を有する円筒内面であり、対物レンズ本体１及び回折レンズ２のフランジ１ｆ，２ｆをそれぞれ光軸垂直方向に関して固定する。第１及び第２基準面６，７は、それぞれ第１及び第２嵌合部４，５に連接して形成されており、対物レンズ本体１及び回折レンズ２の取り付けに際して、フランジ１ｆ，２ｆを光軸ＯＡ１，ＯＡ２方向に関してアライメントするための基準となる。第２嵌合部５には、遊び８を設けている。この遊び８は、回折レンズ２のアライメント時に対物レンズ本体１に対して中心位置を合わせる微調整を可能にするものである。第１及び第２嵌合部４、５の端部には、面取状の接着剤溜り部９が形成されている。この接着剤溜り部９と、対物レンズ本体１及び回折レンズ２のフランジ部１ｆ，２ｆ外周とが協働することによりＶ溝が形成されており、両レンズ１，２の接着後或いは接着中に、接着剤が周囲にはみ出すことを防止する。第１嵌合部４と第２嵌合部５との間であって鏡枠３内壁に配置された絞り１０は、対物レンズユニット５０の使用時における不要光のカットや光量の調整を行う。第３基準面１１は、光ピックアップ装置の部品であるホルダ等への取り付けに際し、光軸ＯＡ１方向や傾斜に関する取り付けの基準となり、第３嵌合部１２は、光軸垂直方向に関する基準となる。

なお、回折レンズ２の第１面２ａは、対物レンズ本体１に対して僅かに傾斜している。つまり、回折レンズ２の光軸ＯＡ２は、対物レンズ本体１の光軸ＯＡ１に対して０でない微小な傾きを有している。このような傾きは、鏡枠３の製造時の形状誤差やバリの残存等に起因して発生したものであり、図１では誇張して表現しているが、通常はもっと小さい。以上のように回折レンズ２の第１面２ａが傾斜すると、これに伴って中央領域ＣＡが光軸ＯＡ１に対して傾斜するとともに光軸ＯＡ１に垂直な方向にシフトする。このような傾斜やシフトは、中央領域ＣＡに形成されるマルチレベル型回折構造により回折作用を受けないＢＤ用の波長４０５ｎｍのレーザ光に関する集光特性に特に影響を与えないが、マルチレベル型回折構造により回折作用を受けるＤＶＤ用の波長６５５ｎｍのレーザ光に関する集光特性に影響を与え、集光に際して収差が生じる可能性がある。本実施形態の対物レンズユニット５０では、詳細は後述するが、対物レンズ本体１と回折レンズ２との調芯に工夫を施すことによって、回折レンズ２が対物レンズ本体１の光軸ＯＡ対して傾斜している場合にも、一定以上の結像精度が達成されるようにしている。

なお、対物レンズ本体１の製造誤差等で光軸ＯＡ１が傾斜する場合がある。この場合も、対物レンズ本体１の光軸ＯＡ１に対して回折レンズ２の光軸ＯＡ２が相対的に傾斜することになるので、結果的に、回折レンズ２の第１面２ａの相対的な傾斜として取り扱えばよい。

以下、本実施形態における対物レンズユニット５０の製造工程について述べる。まず、鏡枠３に、対物レンズ本体１を取り付ける。第１基準面６に対物レンズ本体１のフランジ面を当接させ、接着剤溜り部９に接着剤を注入する。これにより、対物レンズ本体１が所定位置に固定される。この際、接着剤溜り部９に余剰の接着剤がとどまるので、接着中又は接着後に、接着剤が周囲にはみ出すことを防止できる。

次に、鏡枠３に取り付けられた対物レンズ本体１に対向する側に回折レンズ２を取り付ける。第２基準面７に回折レンズ２のフランジ面を当接させ、対物レンズ本体１との位置決めを行う。この際、第２嵌合部５は、内径が回折レンズ２の外形よりもわずかに大きく設計されており、その差が遊び８となっている。これにより、回折レンズ２は、光軸方向に対して垂直な方向に関して可動であり、対向している対物レンズ本体１を観察しながら光軸垂直方向に関して相対的な位置決めを行うことができる。

回折レンズ２の位置決めを行った後、接着剤溜り部９に接着剤を注入する。これにより、回折レンズ２がアライメントされた状態で固定される。この際、接着剤溜り部９に余剰の接着剤がとどまるので、接着中又は接着後に、接着剤が周囲にはみ出すことを防止できる。また、絞り１０は、接着剤が鏡枠３内部に入った際のたれ防止として働く。

以上により、対物レンズユニット５０が製造される。上述のように、対物レンズユニット５０は、対物レンズ本体１と、回折レンズ２に加え、鏡枠３をさらに用いた３部品構成である。これにより、対物レンズ本体１と回折レンズ２との光軸垂直方向に関する相対的な位置決めを予め高精度で行うことができる。

なお、本説明において、取り付けの順序に関して、対物レンズ本体１を先、回折レンズ２を後とした。これは、位置決めの際に屈折力の小さい回折レンズ２の側からの方が観察しやすいという設計の便宜上のためである。ただし、例えば対物レンズ本体１を背後にして位置決めを行う場合は、取り付けの順序を変えても構わない。取り付けの順序を変える場合、第１嵌合部４側に遊びを設ける。また、この他の固定手段として、例えば、レーザ溶着によっても、両レンズ１、２を鏡枠３に対して固定可能である。また、回折レンズ２側だけでなく、回折レンズ２及び対物レンズ本体１の双方に遊びがあってもよい。

図５及び図６は、対物レンズ本体１に対する回折レンズ２のアライメント前後の状態を概念的に説明する拡大図である。図５に示すように、アライメント前の状態では、回折レンズ２の傾斜が許容され、回折レンズ２の光軸ＯＡ２は、第２面２ｂと光軸ＯＡ２との交点である内側中心ＩＣを支点として、対物レンズ本体１の光軸ＯＡ１に対して角θだけ傾斜しているものとする。このように、回折レンズ２が傾斜していても対物レンズユニット５０の結像特性を劣化させないためには、図６に示すように、例えば光源側から対物レンズ本体１の光軸ＯＡ１に平行に入射するレーザ光ＬＬが回折レンズ２の中心であるマーカＭ２を通過し、さらに、対物レンズ本体１の中心であるマーカＭ１を通過し、光軸ＯＡ１に沿って進行するようにアライメントを行うことが望ましい。このように、マーカＭ１，Ｍ２を利用して光軸ＯＡ１方向に関して対物レンズ本体１と回折レンズ２の中心を一致させることにより、回折レンズ２の傾斜角θの値に関わらず、少なくとも対物レンズユニット５０として発生するコマ収差を低減することができる。図５に示すように、アライメント前の状態では、両マーカＭ１，Ｍ２の位置は、光軸垂直方向に関して距離Ｘだけシフトしている。この距離Ｘは、回折レンズ２の厚みｄと、傾斜角θと、回折レンズ２の屈折率をｎとから次式
Ｘ＝ｄ・（ｓｉｎθ−ｓｉｎ（θ／ｎ））
で与えられる。アライメント前では、このシフト量Ｘに起因してＤＶＤ用の波長６５５ｎｍに関するコマ収差が発生するため、アライメントにより対物レンズ本体１のマーカＭ１を回折レンズ２のマーカＭ２に対して光軸垂直方向に距離Ｘだけシフトさせることにより、コマ収差の発生を実質的に抑える必要がある。このようなアライメントは、比較的簡単に達成することができ、具体的には、鏡枠３に取り付けられた対物レンズ本体１を光軸ＯＡ１上で図面左側から観察しつつ、対物レンズ本体１の手前側に回折レンズ２を配置し、両マーカＭ１，Ｍ２が一致するように回折レンズ２を鏡枠３の第２嵌合部５内で移動させる。これにより、図６に示すような状態が達成され、対物レンズユニット５０の結像特性を確保することができる。なお、対物レンズ本体１の光軸ＯＡ１方向は、各種計測装置によって比較的簡単に決定することができるので、このようにして決定した光軸ＯＡ１方向から対物レンズ本体１と回折レンズ２とを顕微鏡等によって観察する。観察に際しては、両マーカＭ１，Ｍ２が画面中で一致するようにアライメントを行えばよい。

以下、図５及び図６を参照して、具体的な収差の発生やその補正について説明する。なお、回折レンズ２は、説明の便宜のため、第２面２ｂと光軸ＯＡ２との交点である内側中心ＩＣを支点として対物レンズ本体１に対してθ＝３゜傾斜するものとする。この状態で発生する偏心誤差は、第１面２ａの傾斜、第１面２ａのシフト、第２面２ｂの傾斜の３つである。第１面２ａの傾斜角、及び第２面２ｂの傾斜角はともに３゜であって、これにより発生するＤＶＤ用の波長６５５ｎｍに関するコマ収差は、それぞれ＋１０５ｍλＲＭＳ、−１０５λｍλＲＭＳであり互いにキャンセルされる。しかし、第１面２ａのシフトに起因するＤＶＤ用の波長６５５ｎｍに関するコマ収差は−７１ｍλＲＭＳとなるので、対物レンズユニット５０全体としてのコマ収差は−７１ｍλＲＭＳとなる。なお、回折レンズ２の厚みｄを０．９２ｍｍとし、ＤＶＤ用の波長６５５ｎｍに対する回折レンズ２の屈折率ｎを１．５０５するならば、第１面２ａのシフト量Ｘは１６μｍとなる。

このままでは、ＤＶＤ用の対物レンズユニット５０としての収差がマレシャル限界を越えてしまい、実用的な許容範囲を超えてしまう。以下では、対物レンズユニット５０のコマ収差を略ゼロにするアライメントについて説明する。図６に示すように、マーカＭ１，Ｍ２を利用して、対物レンズ本体１の光軸ＯＡ１方向に延びる光路に関して対物レンズ本体１の中心と回折レンズ２の中心とを一致させる。これにより、対物レンズユニット５０全体としてのコマ収差は０ｍλとなる。よって、回折レンズ２の傾斜角θ、回折レンズ２の厚みｄ、及び回折レンズ２の屈折率ｎの値に関わらず、対物レンズユニット５０として発生するコマ収差を略ゼロとすることができる。

〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態の対物レンズユニットについて説明する。第２実施形態の対物レンズユニットは、図１に示す第１実施形態の対物レンズユニット５０を変形したものであり、特に説明しない部分については、第１実施形態と共通のものとなっている。

図７は、第２実施形態の対物レンズユニットを説明するための拡大図である。本実施形態の対物レンズユニット１５０の場合、回折レンズ１０２のうち対物レンズ本体１側の第２面１０２ｂは位相構造を有しており、反対側の第１面１０２ａは平坦面となっている。

第１実施形態の場合と同様に、回折レンズ１０２の光軸ＯＡ２は、対物レンズ本体１の光軸ＯＡ１に対して角θだけ傾斜しているものとする。このように回折レンズ１０２が傾斜していても対物レンズユニット１５０の結像特性を劣化させないためには、例えば光源側から対物レンズ本体１の光軸ＯＡ１に平行に入射するレーザ光ＬＬが回折レンズ１０２の中心であるマーカＭ２を通過し、さらに、対物レンズ本体１の中心であるマーカＭ１を通過し、光軸ＯＡ１に沿って進行することが望ましい。このように、マーカＭ１，Ｍ２を利用して光軸ＯＡ１方向に関して対物レンズ本体１と回折レンズ１０２の中心を一致させることにより、回折レンズ１０２の傾斜角θの値に関わらず、少なくとも対物レンズユニット１５０として発生するコマ収差を低減することができる。

回折レンズ１０２のマーカＭ２を対物レンズ本体１の光軸ＯＡ１上に配置する手法としては、不図示の鏡枠に取り付けられた対物レンズ本体１を光軸ＯＡ１上で図面左側から観察しつつ、対物レンズ本体１の手前側に回折レンズ１０２を配置し、両マーカＭ１，Ｍ２が一致するように回折レンズ１０２を鏡枠内で移動させる。これにより、図７に示すような状態が達成され、対物レンズユニット１５０の結像特性を確保することができる。

以下では、対物レンズユニット１５０のコマ収差を略ゼロにするアライメントの具体例について説明する。図７に示すように、マーカＭ１，Ｍ２を利用して、対物レンズ本体１の光軸ＯＡ１の延長上に回折レンズ２の中心を一致させる。この場合も、第１及び第２面１０２ａ，１０２ｂの傾斜角は３゜となっているものとする。この状態において、第１面１０２ａのシフトに起因するＤＶＤ用の波長６５５ｎｍに関するコマ収差は０ｍλとなり、第１面１０２ａの傾斜に起因するコマ収差は＋１０５ｍλとなり、第２面２ｂの傾斜に起因するコマ収差は−１０５ｍλとなるので、対物レンズユニット１５０全体としてのコマ収差は０ｍλとなる。よって、回折レンズ１０２の傾斜角θの値に関わらず、対物レンズユニット１５０として発生するコマ収差を略ゼロとすることができる。

〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態の対物レンズユニットについて説明する。第３実施形態の対物レンズユニットは、図１に示す第１実施形態の対物レンズユニット５０等を変形したものであり、特に説明しない部分については、第１実施形態や第２実施形態と共通のものとなっている。

図８は、第３実施形態に係る対物レンズユニット２５０の側断面図である。この対物レンズユニット２５０の場合も、回折レンズ２０２の光軸ＯＡ２は、対物レンズ本体１の光軸ＯＡ１に対して０でない微小な傾きを有している。ただし、このような傾きは、鏡枠２０３の製造誤差等に起因して生じたものではなく、回折レンズ２０２自体の製造誤差等に起因して生じたものである。こうして、回折レンズ２０２の第１面２０２ａ及び第２面２０２ｂが傾斜すると、ＢＤ用の波長４０５ｎｍのレーザ光に関する集光に対して特に影響を与えないが、ＤＶＤ用の波長６５５ｎｍのレーザ光に関する集光に対して影響を与え、集光に際して収差が生じる。このような収差は、図６に示す第２実施形態等の場合と同様に、マーカＭ１，Ｍ２を利用した調芯によってキャンセルされ、回折レンズ２０２が対物レンズ本体１の光軸ＯＡ１に対して傾斜している場合にも一定以上の結像精度が達成される。

〔第４実施形態〕
以下、第４実施形態の対物レンズユニットについて説明する。第４実施形態の対物レンズユニットは、図１に示す第１実施形態の対物レンズユニット５０を変形したものであり、特に説明しない部分については、第１実施形態と共通のものとなっている。

図９は、第４実施形態に係る対物レンズユニット３５０の側断面図である。この対物レンズユニット３５０の場合、鏡枠３に、回折レンズ２の光軸ＯＡ２が傾斜している方向を示すための傾斜マークである切欠３０３ｄを形成している。この切欠３０３ｄを利用することにより、回折レンズ２の傾斜方向を制御することができ、回折レンズ２の光学特性その他の透過光や反射光に対する傾斜の影響を制御することができる。なお、鏡枠３の形状的な非対称性は、第１実施形態の場合を含め、製造誤差等の意図しないものに限らず、意図的に設けたものを含む。鏡枠３の形状の非対称性が意図しないものである場合、製造後の計測等によって光軸ＯＡ２の傾斜方向を特定して切欠３０３ｄを形成し、一方、鏡枠３の形状の非対称性が意図したものである場合、その設計に従って光軸ＯＡ２の傾斜方向を特定して切欠３０３ｄを形成する。

なお、光軸ＯＡ２の傾斜方向を表示するものは、切欠３０３ｄに限らず立体的形状、着色等を含む各種マークとすることができる。

〔第５実施形態〕
以下、第５実施形態の対物レンズユニットについて説明する。第５実施形態の対物レンズユニットは、図８に示す第３実施形態の対物レンズユニット２５０を変形したものであり、特に説明しない部分については、第３実施形態と共通のものとなっている。

図１０は、第５実施形態に係る対物レンズユニットのうち回折レンズの正面図である。この対物レンズユニットの場合、回折レンズ２自体に、光軸ＯＡ２が傾斜している方向を示すための傾斜マークである切欠４０２ｄを形成している。この切欠４０２ｄを利用することにより、回折レンズ２の第１面２ａ等の傾斜方向を制御することができ、回折レンズ２の光学特性その他の透過光や反射光に対する傾斜の影響を制御することができる。なお、回折レンズ２の形状的な非対称性は、第３実施形態の場合を含め、製造誤差等の意図しないものに限らず、意図的に設けたものを含む。回折レンズ２の形状の非対称性が意図しないものである場合、製造後の計測等によって光軸ＯＡ２の傾斜方向を特定して切欠４０２ｄを形成し、一方、回折レンズ２の形状の非対称性が意図したものである場合、その設計に従って光軸ＯＡ２の傾斜方向を特定して切欠４０２ｄを形成する。

なお、光軸ＯＡ２の傾斜方向を表示するものは、切欠４０２ｄに限らず立体的形状、着色等を含む各種マークとすることができる。

〔第６実施形態〕
図１１は、上記第１〜第５実施形態に係る対物レンズユニット５０，１５０，２５０，３５０を組み込んだ光ピックアップ装置の構成を概略的に示す図である。

この光ピックアップ装置は、第１光ディスクＤ１の情報再生用のレーザ光（例えばＤＶＤ用で波長６５５ｎｍ、ＮＡ０．６０）と、第２光ディスクＤ２の情報再生用のレーザ光（例えばＢＤ用で波長４０５ｎｍ、ＮＡ０．８５）と発生する２波長半導体レーザ６１を有しており、すなわち、互いに波長の異なるレーザ光を射出することができる。半導体レーザ６１からのレーザ光は、対物レンズユニット５０，１５０，２５０，３５０を利用して光情報記録媒体である光ディスクＤ１，Ｄ２に照射され、光ディスクＤ１，Ｄ２からの反射光は、対物レンズユニット５０〜３５０を利用して集光される。

まず第１光ディスクＤ１を再生する場合、半導体レーザ６１から波長６５５ｎｍのレーザ光が出射され、出射された光束は、コリメータ６２、偏光ビームスプリッタ６３、１／４波長板６４を透過して円偏光の平行光束となる。この光束は、対物レンズユニット５０〜３５０により第１光ディスクＤ１の情報記録面ＭＳ１に集光される。

情報記録面ＭＳ１で情報ビットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズユニット５０〜３５０、１／４波長板６４を透過して、偏光ビームスプリッタ６３に入射し、ここで反射されてシリンドリカルレンズ６５により非点収差が与えられ、光検出器６７上ヘ入射し、その出力信号を用いて、第１光ディスクＤ１に記録された情報の読み取り信号が得られる。

また、光検出器６７上で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（フォーカス）検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて、対物レンズユニット５０〜３５０を保持するホルダ７１に組み込んだ２次元アクチュエータ７２が、半導体レーザ６１からの光束を第１光ディスクＤ１の情報記録面ＭＳ１上に結像させるように対物レンズユニット５０〜３５０を光軸方向に移動させるとともに、この半導体レーザ６１からの光束を所定のトラックに結像するように対物レンズユニット５０〜３５０を光軸に垂直な方向に移動させる。

一方、第２の光ディスクＤ２を再生する場合、半導体レーザ６１から波長４０５ｎｍのレーザ光束が出射され、出射された光束は、コリメータ６２、偏光ビームスプリッタ６３、１／４波長板６４を透過して円偏光の平行光束となる。この光束は、対物レンズユニット５０〜３５０により第２の光ディスクＤ２の情報記録面ＭＳ２に集光される。

情報記録面ＭＳ２で情報ビットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズユニット５０〜３５０、１／４波長板６４を透過して、偏光ビームスプリッタ６３に入射し、ここで反射されてシリンドリカルレンズ６５により非点収差が与えられ、光検出器６７上ヘ入射し、その出力信号を用いて、第２光ディスクＤ２に記録された情報の読み取り信号が得られる。

また、第１光ディスクＤ１の場合と同様、光検出器６７上で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、対物レンズユニット５０〜３５０を保持するホルダに組み込んだ２次元アクチュエータ７２により、フォーカシング及びトラッキングのために対物レンズユニット５０〜３５０を移動させる。

以上の第６実施形態において、半導体レーザ６１と光検出器６７とを一体化した集積素子を用いることができ、この場合、偏光ビームスプリッタ６３等は不要となる。逆に、半導体レーザ６１を、波長６５５ｎｍのレーザ光源と、波長４０５ｎｍのレーザ光源とに分けて、両レーザ光源からのレーザ光束を追加の偏光ビームスプリッタで合成することもできる。

〔第７実施形態〕
以下、第７実施形態の対物レンズユニットについて説明する。第７実施形態の対物レンズユニットは、図１に示す第１実施形態の対物レンズユニット５０を変形したものであり、特に説明しない部分については、第１実施形態と共通のものとなっている。

図１２は、第７実施形態に係る対物レンズユニット５５０の側断面図である。この対物レンズユニット５５０の場合、回折レンズ５０２は、対物レンズ本体１に対して裏側の第１面５０２ａに位相構造を有するだけでなく、対物レンズ本体１に対して表側の第２面５０２ｂにも位相構造を有する。

回折レンズ５０２の第１面５０２ａは、ＤＶＤ用の波長６５５ｎｍのレーザ光に対しては回折性を有しているが、ＢＤ用の波長４０５ｎｍのレーザ光や、ＣＤ用の波長７８０ｎｍのレーザ光に対しては回折性を有していない。一方、第２面５０２ｂは、ＣＤ用の波長７８０ｎｍのレーザ光に対しては回折性を有しているが、ＢＤ用の波長４０５ｎｍのレーザ光や、ＤＶＤ用の波長６５５ｎｍのレーザ光に対しては回折性を有していない。なお、対物レンズ本体１は、ＢＤ用の波長４０５ｎｍのレーザ光を対象として設計されたものであり、非球面のガラスレンズ又はプラスチックレンズである。

このレンズユニット５５０に、ＤＶＤ用の波長６５５ｎｍのレーザ光が光源側（図面左側）から入射した場合、レーザ光は、回折レンズ５０２の第１面５０２ａで回折効果によって所定のパワーで適宜集光又は発散され、対物レンズ本体１を経て図面右側のＤＶＤ用情報記録面（不図示）に集光される。また、このレンズユニット５５０に、ＣＤ用の波長７８０ｎｍのレーザ光が光源側から入射した場合、レーザ光は、回折レンズ５０２の第２面５０２ｂで回折効果によって所定のパワーで適宜集光又は発散され、対物レンズ本体１を経て図面右側のＣＤ用情報記録面（不図示）に集光される。なお、このレンズユニット５５０に、ＢＤ用の波長４０５ｎｍのレーザ光が光源側から入射した場合、レーザ光は、回折レンズ５０２で回折作用を受けることなくそのまま通過し、対物レンズ本体１を経て図面右側のＢＤ用情報記録面（不図示）に集光される。つまり、本実施形態の場合、対物レンズ本体１と回折レンズ５０２との組み合せによって、ＤＶＤ用、ＣＤ用、及びＢＤ用の各レーザ光について所望の精度で互換可能な結像が可能となり、各レーザ光を各光ディスクの情報読取光又は情報記録光として用いることができる。

図１３は、対物レンズ本体１に対する回折レンズ５０２のアライメントを概念的に説明する拡大図である。図からも明らかなように、回折レンズ５０２の傾斜が許容され、回折レンズ５０２の光軸ＯＡ２は、対物レンズ本体１の光軸ＯＡ１に対して角θだけ傾斜している。このように、回折レンズ５０２が傾斜していると、第１面５０２ａの中心であるマーカＭ２と、第２面５０２ｂの内側中心ＩＣとの少なくとも一方が、対物レンズ本体１の光軸ＯＡ１に対して必ず位置ずれすることになる。つまり、第１面５０２ａを光軸ＯＡ１に対してアライメントした場合、第２面５０２ｂの中心は、光軸ＯＡ１から図５でも説明した距離Ｘ
Ｘ＝ｄ・（ｓｉｎθ−ｓｉｎ（θ／ｎ））
だけ位置ずれし、逆に、第２面５０２ｂを光軸ＯＡ１に対してアライメントした場合（図１３中の光線ＬＬ’参照）、第１面５０２ａの中心は、光軸ＯＡ１から図５で説明した距離Ｘだけ反対方向に位置ずれする。

一般に、第１面５０２ａや第２面５０２ｂの中心が光軸ＯＡ１を延長した光線ＬＬ上からずれることによって生じるコマ収差は、対物レンズユニット５５０のＮＡ値の３乗と、光ディスクの基板厚と、レーザ光の波長の逆数とに比例する。ここで、第１面５０２ａは、例えばＤＶＤ用のもので、ＮＡ０．６０、基板厚０．６ｍｍ、波長６５５ｎｍであり、第２面５０２ｂは、例えばＣＤ用のもので、ＮＡ０．４５、基板厚１．２ｍｍ、波長７８０ｎｍである。よって、ＣＤ用の第２面５０２ｂの位置ずれによって生じるコマ収差が１であるとしたとき、ＤＶＤ用の第１面５０２ａの位置ずれによって生じるコマ収差は約２〜６倍となる。このことは、第１面５０２ａの偏心量と第２面５０２ｂの偏心量とが等しい場合、第１面５０２ａの偏心のコマ収差への寄与度が第２面５０２ｂの偏心のコマ収差への寄与度の約２〜６倍になることを意味し、第１面５０２ａの偏心量を減らすことが第２面５０２ｂの偏心量を減らすことよりも全体の性能向上を図る上で意味があることが分かる。

一方、回折レンズ５０２が傾斜した場合、第１面５０２ａの偏心か第２面５０２ｂの偏心のいずれか一方を避けることができない。つまり、第１面５０２ａの中心を光軸ＯＡ１に沿って進む光線ＬＬ（すなわち中心延長光路）上に配置した場合、第２面５０２ｂの中心を光線ＬＬ上に配置することはできない。逆に、第２面５０２ｂの中心を光線ＬＬ上に配置した場合、第１面５０２ａの中心を光線ＬＬ上に配置することはできない。このため、本実施形態では、第１面５０２ａの中心にマーカＭ２を形成しこのマーカＭ２を光線ＬＬ上に配置することによって、ＤＶＤ用の第１面５０２ａによって生じるコマ収差を最小限とするとともに、ＣＤ用の第２面５０２ｂよって生じるコマ収差を許容する。つまり、図１３に示すように、マーカＭ１，Ｍ２を利用して、対物レンズ本体１の光軸ＯＡ１方向に延びる光路に関して対物レンズ本体１の中心と回折レンズ５０２の中心とを一致させることで、全体としての収差の低減を図っている。

図１４は、図１３に示す対物レンズユニット５５０を組み込んだ光ピックアップ装置の構成を概略的に示す図である。

この光ピックアップ装置において、各半導体レーザ６１Ｂ，６１Ｄ，６１Ｃからのレーザ光は、対物レンズユニット５５０を利用して光情報記録媒体である光ディスクＤＢ，ＤＤ，ＤＣに照射され、各光ディスクＤＢ，ＤＤ，ＤＣからの反射光は、共通の対物レンズユニット５５０を利用して集められ、最終的に各光検出器６７Ｂ，６７Ｄ，６７Ｃに導かれる。

ここで、第１半導体レーザ６１Ｂは、第１光ディスクＤＢの情報再生用のレーザ光（例えばＢＤ用で波長４０５ｎｍ、ＮＡ０．８５）を発生し、第２半導体レーザ６１Ｄは、第２光ディスクＤＤの情報再生用のレーザ光（例えばＤＶＤ用で波長６５５ｎｍ、ＮＡ０．６０）を発生し、第３半導体レーザ６１Ｃは、第３光ディスクＤＣの情報再生用のレーザ光（例えばＣＤ用で波長７８０ｎｍ、ＮＡ０．５４）を発生する。また、第１光検出器６７Ｂは、第１光ディスクＤＢに記録された情報を光信号（例えばＢＤ用で波長４０５ｎｍ）として検出し、第２光検出器６７Ｄは、第２光ディスクＤＤに記録された情報を光信号（例えばＤＶＤ用で波長６５５ｎｍ）として検出し、第３光検出器６７Ｃは、第３光ディスクＤＣに記録された情報を光信号（例えばＣＤ用で波長７８０ｎｍ）として検出する。

まず第１光ディスクＤＢを再生する場合、第１半導体レーザ６１Ｂから例えば波長４０５ｎｍのレーザ光が出射され、出射された光束は、コリメータ６２Ｂ、偏光ビームスプリッタ６３Ｂを透過して平行光束となる。この光束は、他の偏光ビームスプリッタ６４Ｄ，６４Ｃを透過した後、対物レンズユニット５５０により第１光ディスクＤＢの情報記録面ＭＢに集光される。

情報記録面ＭＢで情報ビットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズユニット５５０等を透過して、偏光ビームスプリッタ６３Ｂに入射し、ここで反射されてシリンドリカルレンズ６５Ｂにより非点収差が与えられ、第１光検出器６７Ｂ上ヘ入射し、その出力信号を用いて、第１光ディスクＤＢに記録された情報の読み取り信号が得られる。

また、第１光検出器６７Ｂ上で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（フォーカス）検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて、対物レンズユニット５５０を保持するホルダ７１に組み込んだ２次元アクチュエータ７２が、第１半導体レーザ６１Ｂからの光束を第１光ディスクＤＢの情報記録面ＭＢ上に結像させるように対物レンズユニット５５０を光軸方向に移動させるとともに、この第１半導体レーザ６１Ｂからの光束を所定のトラックに結像するように対物レンズユニット５５０を光軸に垂直な方向に移動させる。

次に、第２光ディスクＤＤを再生する場合、第２半導体レーザ６１Ｄから例えば波長６５５ｎｍのレーザ光が出射され、出射された光束は、コリメータ６２Ｄ、偏光ビームスプリッタ６３Ｄを透過して平行光束となる。この光束は、他の偏光ビームスプリッタ６４D，６４Ｃを透過した後、対物レンズユニット５５０により第１光ディスクＤＤの情報記録面ＭＤに集光される。

情報記録面ＭＤで情報ビットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズユニット５５０等を透過して、偏光ビームスプリッタ６４Ｄで反射され偏光ビームスプリッタ６３Ｄに入射し、ここで反射されてシリンドリカルレンズ６５Ｄにより非点収差が与えられ、第２光検出器６７Ｄ上ヘ入射し、その出力信号を用いて、第２光ディスクＤＤに記録された情報の読み取り信号が得られる。

また、第１光ディスクＤＢの場合と同様、第２光検出器６７Ｄ上で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、対物レンズユニット５５０を保持するホルダに組み込んだ２次元アクチュエータ７２により、フォーカシング及びトラッキングのために対物レンズユニット５５０を移動させる。

次に、第３光ディスクＤＣを再生する場合、第３半導体レーザ６１Ｃから例えば波長７８０ｎｍのレーザ光が出射され、出射された光束は、コリメータ６２Ｃ、偏光ビームスプリッタ６３Ｃを透過し偏光ビームスプリッタ６４Ｃで反射されて平行光束となる。この光束は、対物レンズユニット５５０により第１光ディスクＤＣの情報記録面ＭＣに集光される。

情報記録面ＭＣで情報ビットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズユニット５５０等を透過して、偏光ビームスプリッタ６４Ｃで反射されて偏光ビームスプリッタ６３Ｃに入射し、ここで反射されてシリンドリカルレンズ６５Ｃにより非点収差が与えられ、第３光検出器６７Ｃ上ヘ入射し、その出力信号を用いて、第３光ディスクＤＣに記録された情報の読み取り信号が得られる。

また、第１及び第２光ディスクＤＢ，ＤＤの場合と同様、第３光検出器６７Ｃ上で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、対物レンズユニット５５０を保持するホルダに組み込んだ２次元アクチュエータ７２により、フォーカシング及びトラッキングのために対物レンズユニット５５０を移動させる。

なお、以上の実施形態では、回折レンズ５０２の第１面５０２ａがＤＶＤ用で第２面５０２ｂがＣＤ用としたが、第１面５０２ａをＣＤ用で第１面５０２ａがＤＶＤ用とすることもできる。この場合、第２面５０２ｂの中心を光軸ＯＡ１に沿って進む光線ＬＬ上に配置することになる。

〔第８実施形態〕
以下、第８実施形態の対物レンズユニットについて説明する。第８実施形態の対物レンズユニットは、図１２に示す第７実施形態の対物レンズユニット５５０を変形したものであり、特に説明しない部分については、第７実施形態と共通のものとなっている。

図１５は、第８実施形態に係る対物レンズユニット６５０の側断面図である。この対物レンズユニット６５０の場合、回折レンズ６０２において、第１面５０２ａの中心にマーカＭ２’を形成するだけでなく、第２面５０２ｂの中心にもマーカＭ２"を形成する。

図１６は、対物レンズ本体１に対する回折レンズ６０２のアライメントを概念的に説明する拡大図である。図からも明らかなように、回折レンズ５０２の傾斜が許容され、回折レンズ６０２の光軸ＯＡ２は、対物レンズ本体１の光軸ＯＡ１に対して角θだけ傾斜している。このように、回折レンズ６０２が傾斜していると、第１面５０２ａの中心であるマーカＭ２’と、第２面５０２ｂの中心であるマーカＭ２"との少なくとも一方が、対物レンズ本体１の光軸ＯＡ１に対して必ず位置ずれすることになる。

第７実施形態でも説明したように、一般に第１面５０２ａの中心であるマーカＭ２’や第２面５０２ｂの中心であるマーカＭ２"が光軸ＯＡ１を延長した光線ＬＬ上からずれることによって生じるコマ収差は、対物レンズユニット６５０のＮＡ値の３乗と、光ディスクの基板厚と、レーザ光の波長の逆数とに比例する。このことは、第１面５０２ａの偏心量と第２面５０２ｂの偏心量とを適宜調整すれば、第１面５０２ａの偏心に起因するコマ収差と第２面５０２ｂの偏心に起因するコマ収差とをほぼ均等にバランスさせることができ、或いは、第１面５０２ａの偏心に起因するコマ収差と第２面５０２ｂの偏心に起因するコマ収差とを所望の比率に設定することができる。

図１７は、図１５に示すレンズユニット６５０を光源側から観察した顕微視野ＭＦを示す。レンズユニット６５０の鏡枠３に取り付けられた対物レンズ本体１を光軸ＯＡ１上で図面左側から観察しつつ、対物レンズ本体１の手前側に回折レンズ６０２を配置し、両マーカＭ２’，Ｍ２"の間にマーカＭ１が位置するように回折レンズ６０２を鏡枠３の第２嵌合部５内で移動させる。例えば第１面５０２ａの偏心に起因するコマ収差と第２面５０２ｂの偏心に起因するコマ収差とをほぼ均等にバランスさせたい場合、第１面５０２ａの偏心のコマ収差への寄与度と第２面５０２ｂの偏心のコマ収差への寄与度との比の逆数で内分される位置にマーカＭ１が位置するように、回折レンズ６０２をアライメントすればよい。ここで、第１面５０２ａは、例えばＤＶＤ用のもので、ＮＡ０．６０、基板厚０．６ｍｍ、波長６５５ｎｍであり、第２面５０２ｂは、例えばＣＤ用のもので、ＮＡ０．４５、基板厚１．２ｍｍ、波長７８０ｎｍである。よって、ＣＤ用の第２面５０２ｂの位置ずれによって生じるコマ収差が１であるとしたとき、ＤＶＤ用の第１面５０２ａの位置ずれによって生じるコマ収差は約２〜６倍となる。このことから、第１面５０２ａの偏心に起因するコマ収差と第２面５０２ｂの偏心に起因するコマ収差とをほぼ均等にバランスさせるためには、例えばＤＶＤ用の第１面５０２ａの位置ずれよるコマ収差が２倍である場合には、両マーカＭ２’，Ｍ２"の間であって、マーカＭ２’から０．３３Ｄ、マーカＭ２"から０．６６Ｄの位置にマーカＭ１が存在すればよいことが分かる。このように、両マーカＭ２’，Ｍ２"の位置をマーカＭ１を基準として調整することにより、両面５０２ａ，５０２ｂの傾斜に起因するコマ収差の発生バランスを適当に調整することができる。

〔第９実施形態〕
以下、第９実施形態に係る光ピックアップ装置の構成を概略的に示す図である。この光ピックアップ装置は、図１２に示す第７実施形態に係る対物レンズユニット５５０を用いている。

図１８は、対物レンズ本体１に対する回折レンズ５０２のアライメント後の状態を概念的に説明する拡大図である。図からも明らかなように、回折レンズ５０２の傾斜が許容され、回折レンズ５０２の光軸ＯＡ２は、対物レンズ本体１の光軸ＯＡ１に対して角θだけ傾斜している。第７実施形態でも説明したように、一般に第１面５０２ａの中心や第２面５０２ｂの中心が光軸ＯＡ１を延長した光線ＬＬ上からずれることによって生じるコマ収差は、対物レンズユニット５５０のＮＡ値の３乗と、光ディスクの基板厚と、レーザ光の波長の逆数とに比例する。具体例で説明すると、第１面５０２ａの偏心量と第２面５０２ｂの偏心量とが等しい場合、第１面５０２ａの偏心のコマ収差への寄与度が第２面５０２ｂの偏心のコマ収差への寄与度の約２〜６倍になることを意味し、第１面５０２ａの偏心量を減らすことが第２面５０２ｂの偏心量を減らすことよりも全体の性能向上を図る上で意味があることが分かる。よって、第１面５０２ａの中心にマーカＭ２を形成しこのマーカＭ２を光線ＬＬ上に配置することにより、ＤＶＤ用の第１面５０２ａによって生じるコマ収差を最小限とするとともに、ＣＤ用の第２面５０２ｂよって生じるコマ収差を許容する。一方で、第２面５０２ｂの偏心によって生じるコマ収差を別の手法で低減することができるならば、対物レンズユニット５５０の収差を極めて少なくすることができる。このような目的で、ＣＤ用の波長７８０ｎｍの光源位置をＢＤやＤＶＤ用の光源位置から離れた位置に配置することにより、第２面５０２ｂの偏心によって生じるコマ収差を低減することとする。

図１９は、本実施形態の光ピックアップ装置の構成を概略的に示す図である。この光ピックアップ装置は、図１２，１８に示す対物レンズユニット５５０を組み込んだものであり、図１１に示す第６実施形態に係る光ピックアップ装置と光源を除いて同様の構造を有する。

図２０は、図１９に示す光ピックアップ装置に組み込まれる３波長半導体レーザ７６１の縦断面構造を説明する図である。図から明らかなように、半導体レーザチップ７６１Ｘの左側部分には、２階層構造の第１及び第２レーザ素子７６１ａ，７６１ｂが形成されており、半導体レーザ７６１の右側部分には、単独の第３レーザ素子７６１ｃが形成されている。第１レーザ素子７６１ａは、第１光ディスクＤＢの情報再生用のレーザ光（例えばＢＤ用で波長４０５ｎｍ）を発生し、第２レーザ素子７６１ｂは、第２光ディスクＤＤの情報再生用のレーザ光（例えばＤＶＤ用で波長６５５ｎｍ）を発生し、第３レーザ素子７６１ｃは、第３光ディスクＤＣの情報再生用のレーザ光（例えばＣＤ用で波長７８０ｎｍ）を発生する。図示のように、第１及び第２レーザ素子７６１ａ，７６１ｂは、光軸ＯＡに沿ってアライメントして配置されているが、第３レーザ素子７６１ｃは、光軸ＯＡから距離ΔＸだけ離れて配置されている。この結果、第３レーザ素子７６１ｃの結像に際しては、コマ収差が発生するが、このようなコマ収差は、図１８で説明した第２面５０２ｂの偏心によって生じるコマ収差と向きが反対で大きさが同じになっている。つまり、対物レンズユニット５５０によって形成される集光スポットのコマ収差は、ＢＤ用の４０５ｎｍ、ＤＶＤ用の６５５ｎｍ、ＣＤ用の７８０ｎｍのすべてでゼロに近いものとなり、良好な収差補正がなされている。

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く、様々な変形が可能である。例えば、アライメント用のマーカＭ１，Ｍ２の凹凸や輪郭等を含む形状については、実施形態に例示するものに限らず、計測機器等を介して視覚的に観察できるものであれば、利用しやすさも考慮して様々な形状を用いることができる。

また、上記実施形態では、２つの光学素子からなる対物レンズユニット５０〜３５０、５５０，６５０、７５０について説明したが、３つ以上の光学素子からなる対物レンズユニットの場合も、例えば隣接するいずれか２つの光学素子を上記実施形態と同様の位置決めマーカでアライメントすることができる。この場合も、対物レンズユニットの組立が簡単になり、かつ、光学性能も向上する。

また、上記実施形態では、対物レンズ本体１と回折レンズ２，１０２，５０２，６０２と鏡枠３とを別体としているが、対物レンズ本体１と鏡枠３とを一体化して筒状のフランジを有する対物レンズ本体１とすることができ、回折レンズ２，１０２，５０２，６０２と鏡枠３とを一体化して筒状のフランジを有する回折レンズ２，１０２，５０２，６０２とすることができ、いずれの場合も、図６、図７等で説明したアライメントによってコマ収差を無くすることができる。

また、上記第７及び第８実施形態において、対物レンズユニット５５０，６５０の回折レンズ５０２，６０２の傾き方向を特定するべく、鏡枠３等に傾斜マークを設けることができる（図９の切欠３０３ｄ参照）。

また、上記実施形態では、ＢＤを対象として含む互換用の対物レンズユニット５０，１５０，２５０，３５０，５５０，６５０について説明したが、例えばＢＤに代えてＨＤを対象として含む互換用の対物レンズユニット等にも本発明を適用できることは勿論である。具体的に説明すると、第１〜第５実施形態の対物レンズユニット５０，１５０，２５０，３５０については、例えばＤＶＤ及びＨＤに対して互換性を持たせたものとすることができ、第７〜第９実施形態の対物レンズユニット５５０，６５０については、例えばＣＤ、ＤＶＤ及びＨＤに対して互換性を持たせたものとすることができる。

第１実施形態のレンズユニットの側方断面図である。 レンズユニットを構成する回折レンズの正面図である。 （ａ）〜（ｈ）は、回折レンズの中央領域に形成される位相構造の具体例を説明する断面図である。 （ａ）〜（ｈ）は、回折レンズの中央領域に形成される位相構造の具体例を説明する断面図である。 図１の対物レンズユニットのアライメントを説明する拡大図である。 図１の対物レンズユニットのアライメントを説明する拡大図である。 第２実施形態の対物レンズユニットのアライメントを説明する拡大図である。 第３実施形態のレンズユニットの側方断面図である。 第４実施形態のレンズユニットの側方断面図である。 第５実施形態のレンズユニットを構成する回折レンズの正面図である。 第６実施形態の光ピックアップ装置の構造を説明するブロック図である。 第７実施形態のレンズユニットの側断面図である。 第７実施形態の対物レンズユニットのアライメントを説明する拡大図である。 図１３に示すレンズユニットを組み込んだ光ピックアップ装置を示す図である。 第８実施形態のレンズユニットの側断面図である。 第８実施形態の対物レンズユニットのアライメントを説明する拡大図である。 レンズユニットを光源側から観察した状態を示す。 第９実施形態における対物レンズユニットのアライメントを説明する拡大図である。 題９実施形態の光ピックアップ装置を示す図である。 図１９に示す光ピックアップ装置に組み込まれる３波長半導体レーザの縦断面構造を説明する図である。

符号の説明

１…対物レンズ本体、 ２…回折レンズ、 ３…鏡枠、 ５０…対物レンズユニット、 ６１…２波長半導体レーザ、 ６３…偏光ビームスプリッタ、 ６５…シリンドリカルレンズ、 ６７…光検出器、 ７２…２次元アクチュエータ、ＣＡ…中央領域、Ｄ１…第１光ディスク、Ｄ２…第２光ディスク、Ｍ１，Ｍ２…マーカ、 Ｓ１…情報記録面、 ＭＳ２…情報記録面、 ＯＡ１，ＯＡ２… 光軸

Claims (22)

1. 光情報記録媒体側に配置され固有の第１光軸を有する対物レンズ本体と、
   光源側に配置され固有の第２光軸を有する位相制御素子と、
   前記対物レンズ本体に対して、前記第２光軸が前記第１光軸に対して所定量だけ傾斜した状態で前記位相制御素子を固定するとともに、前記第２光軸が通過する前記位相制御素子の対向表面上の２つの中心点の少なくとも一方を、前記第１光軸を通って延びる中心延長光路上にアライメントした状態に保持する支持部材と
   を備えるレンズユニット。
2. 前記位相制御素子は、少なくとも２つの異なる波長の使用光に対する互換性を前記対物レンズ本体に与え、前記少なくとも２つの使用光のうち波長が長い方を使用する際に、開口数が０．６以上の状態となっていることを特徴とする請求項１記載のレンズユニット。
3. 前記位相制御素子は、少なくとも２つの異なる波長の使用光に対する互換性を前記対物レンズ本体に与え、前記少なくとも２つの使用光のうち波長が長い方を使用する際に、前記第２光軸が前記第１光軸に対して３μｍだけ平行にシフトさせた場合に、波長をλとして５ｍλＲＭＳ以上のコマ収差を生じさせることを特徴とする請求項１記載のレンズユニット。
4. 前記支持部材は、前記位相制御素子の対向表面上のうち位相構造が形成される表面上の中心点を、前記第１光軸を通って延びる中心延長光路上にアライメントした状態に保持することを特徴とする請求項２及び請求項３のいずれか一項記載のレンズユニット。
5. 前記位相制御素子は、前記対向表面を有する平板状の部材であり、前記対向表面の少なくとも一方のうち前記第２光軸の周囲の中央領域に位相構造を有し、前記第２光軸の周囲の周辺領域に平坦面を有することを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項記載のレンズユニット。
6. 前記少なくとも２つの使用光うち波長が長い方を使用する際に、前記位相制御素子の前記中央領域に当該波長の長い使用光を入射させることを特徴とする請求項５記載のレンズユニット。
7. 前記位相制御素子の前記２つの中心点の少なくとも一方と、前記第１光軸が通過する前記対物レンズ本体の対向表面上の２つの中心点の少なくとも一方とに、位置決めマークが形成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項記載のレンズユニット。
8. 前記対物レンズ本体は、前記位相制御素子側の前記中心点に前記位置決めマークを有することを特徴とする請求項７記載のレンズユニット。
9. 前記位相制御素子は、前記位相制御素子の対向表面上のうち位相構造が形成される表面上の中心点に前記位置決めマークを有することを特徴とする請求項７及び請求項８のいずれか一項記載のレンズユニット。
10. 前記位相制御素子は、位相構造として、回折構造及び光路差付与構造のうち少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項記載のレンズユニット。
11. 前記位相構造は、前記少なくとも２つの使用光うち波長が短い方に対しては位相差を付加せず、波長の長い方に対しては位相差を付加することを特徴とする請求項１０記載のレンズユニット。
12. 少なくとも２つの異なる波長の使用光に用いられるレンズユニットであって、前記位相制御素子の前記対向表面の一方は、前記少なくとも２つの異なる波長の使用光のうちの１つである第１波長の光に対して作用する第１位相構造を有し、前記対向表面の他方は、前記少なくとも２つの異なる波長の使用光のうちの他の１つである第２波長の光に対して作用する第２位相構造を有することを特徴とする請求項１記載のレンズユニット。
13. 前記位相制御素子は、前記第１及び第２位相構造のうち偏心によって発生するコマ収差の影響が多い方を基準として、前記対物レンズ本体に対して位置合わせされた状態で前記支持部材に保持されていることを特徴とする請求項１２記載のレンズユニット。
14. 前記対物レンズ本体は、前記位相制御素子側の前記中心点に位置決めマークを有し、前記位相制御素子は、前記第１及び第２位相構造のうち偏心によって発生するコマ収差の影響が多い方が形成される表面上の中心点に位置決めマークを有することを特徴とする請求項１３記載のレンズユニット。
15. 少なくとも２つの異なる波長の使用光に用いられるレンズユニットであって、前記対向表面の一方は、前記少なくとも２つの異なる波長の使用光のうちの１つである第１波長の光に対して作用する第１位相構造を有し、前記対向表面の他方は、前記少なくとも２つの異なる波長の使用光のうちの他の１つである第２波長の光に対して作用する第２位相構造を有し、
    前記支持部材は、前記位相制御素子の前記対向表面上の２つの中心点を、前記中心延長光路から当該中心延長光路に垂直な反対方向にずれた状態に保持することを特徴とする請求項１記載のレンズユニット。
16. 前記位相制御素子は、前記第１及び第２位相構造の偏心によってそれぞれ発生するコマ収差の影響が略均衡するように、前記対物レンズ本体に対して位置合わせされた状態で前記支持部材に保持されていることを特徴とする請求項１５記載のレンズユニット。
17. 前記対物レンズ本体は、前記位相制御素子側の前記中心点に位置決めマークを有し、前記位相制御素子は、前記対向表面上の各中心点に前記位置決めマークを有することを特徴とする請求項１６記載のレンズユニット。
18. 前記位相制御素子、前記対物レンズ本体、及び前記支持部材の少なくとも１つは、前記第２光軸の前記第１光軸に対する傾斜方向を示す傾斜マークを有することを特徴とする請求項１から請求項１７のいずれか一項記載のレンズユニット。
19. 光情報記録媒体の記録面上にスポットを形成するための請求項１から請求項１８のいずれか一項記載のレンズユニットを備え、
    光情報記録媒体の情報を読み取り、若しくは光情報記録媒体に情報を書き込むことができる光ピックアップ装置。
20. 光情報記録媒体の記録面上にスポットを形成するための請求項１２記載のレンズユニットと、
    前記第１波長の光を発生可能であり、前記レンズユニットの前記中心延長光路上にアライメントして配置される第１光源と、
    前記第２波長の光を発生可能であり、前記第２波長に関して発生する前記レンズユニットのコマ収差を減少させるように前記レンズユニットの前記中心延長光路上からはずれて配置される第２光源とを備え、
    光情報記録媒体の情報を読み取り、若しくは光情報記録媒体に情報を書き込むことができる光ピックアップ装置。
21. 前記第１位相構造は、前記第２位相構造に比較して、偏心によって発生するコマ収差の影響が多いことを特徴とする請求項２０記載の光ピックアップ装置。
22. 前記対物レンズ本体は、前記位相制御素子側の前記中心点に位置決めマークを有し、前記位相制御素子は、前記第１及び第２位相構造のうち偏心によって発生するコマ収差の影響が多い方が形成される表面上の中心点に位置決めマークを有することを特徴とする請求項２１記載の光ピックアップ装置。

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