(57)【要約】【課題】短波長の光束と、それとは異なる波長の光束とを用いても、適切に開口制限を行える対物光学素子及びそれを用いた光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】例えばＢＤやＨＤ  ＤＶＤ等の比較的大きい開口数ＮＡが必要となる場合は、それに用いる第１の光源からの光束を、専用領域及び共用領域を通過させることで集光スポットの絞り込みを行えるようにし、一方ＤＶＤやＣＤ等の比較的小さい開口数ＮＡが必要となる場合は、それに用いる第２の光源からの光束を、専用領域を通過させないことで集光スポットの径を適切なものとできる。【選択図】図２
2010027208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長λ１（３８０ｎｍ≦λ１≦４２０ｎｍ）の光束を出射する第１の光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の光束を出射する第２の光源と、前記第１の光源からの光束を第１光情報記録媒体の情報記録面に集光し、又前記第２の光源からの光束を第２光情報記録媒体の情報記録面に集光する対物光学素子とを有する光ピックアップ装置に用いる対物光学素子であって、
前記対物光学素子の光学面には、共用領域と専用領域とが設けられており、
前記共用領域を通過した前記第１の光束は、前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成し、又前記共用領域を通過した前記第２の光束は、前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成するようになっており、
前記専用領域を通過した前記第１の光束は、前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成するが、前記専用領域を通過した前記第２の光束は、前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成せず、
前記専用領域と前記共用領域の一方には、前記波長λ１の光束と、それ以外の波長の光束との一方を選択的に透過させる波長選択性の膜が形成されていることを特徴とする対物光学素子。
【請求項２】
前記波長λ２は、６３０ｎｍ≦λ２≦６７０ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の対物光学素子。
【請求項３】
前記光ピックアップ装置は、波長λ３（λ１＜λ２＜λ３）の光束を出射する第３の光源を有し、前記対物光学素子は、前記第３の光源からの光束を第３光情報記録媒体の情報記録面に集光するようになっており、前記波長λ３は、７６０ｎｍ≦λ３≦８００ｎｍであることを特徴とする請求項２に記載の対物光学素子。
【請求項４】
前記対物光学素子の光学面に、前記波長λ２の光束に関して開口を制限するための回折構造が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の対物光学素子。
【請求項５】
前記対物光学素子の光学面に、前記波長λ１及び前記波長λ３の光束に関して開口を制限するための回折構造が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の対物光学素子。
【請求項６】
波長λ１の光束を出射する第１の光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の光束を出射する第２の光源と、前記第１の光源からの光束を第１光情報記録媒体の情報記録面に集光し、又前記第２の光源からの光束を第２光情報記録媒体の情報記録面に集光する対物光学素子とを有する光ピックアップ装置に用いる対物光学素子であって、
前記光源側の光学面Ｓ１の曲率をＲ１とし、前記光情報記録媒体側の光学面Ｓ２の曲率をＲ２としたときに、Ｒ１＞Ｒ２を満たし、前記波長λ１の光束は、前記光学面Ｓ１の有効径の全範囲において透過し、且つ前記光学面Ｓ１の有効径の最外周において、入射角度６０度以上で入射するようになっており、
前記対物光学素子の光学面には、共用領域と専用領域とが設けられており、
前記共用領域を通過した前記第１の光束は、前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成し、又前記共用領域を通過した前記第２の光束は、前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成するようになっており、
前記専用領域を通過した前記第１の光束は、前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成するが、前記専用領域を通過した前記第２の光束は、前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成せず、
前記第２の光源から前記第２光情報記録媒体へと向かう前記波長λ２の光束が、前記光学面Ｓ１に対して所定角度θ２未満で入射したときは透過するが、所定角度θ２以上で入射したときは不透過とする膜を、少なくとも前記光学面の一つの前記専用領域及び前記共用領域に形成しており、前記所定角度θ２は、２５度≦θ２≦５０度を満たすことを特徴とする対物光学素子。
【請求項７】
前記膜は前記光学面Ｓ１に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の対物光学素子。
【請求項８】
前記膜は前記光学面Ｓ２に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の対物光学素子。
【請求項９】
前記波長λ２の光束は、前記光学面Ｓ１の有効径の最外周において、入射角度４５度以上６０度未満で入射するようになっていることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項１０】
前記光ピックアップ装置は、波長λ３（λ１＜λ２＜λ３）の光束を出射する第３の光源を有し、前記対物光学素子は、前記第３の光源からの前記波長λ３の光束を第３光情報記録媒体の情報記録面に集光するようになっており、前記波長λ３の光束は、前記光学面Ｓ１の有効径の最外周において、入射角度３０度以上５０度未満で入射するようになっていることを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項１１】
前記対物光学素子の光学面に、前記波長λ２の光束に関して開口を制限するための回折構造が設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の対物光学素子。
【請求項１２】
前記対物光学素子の光学面に、前記波長λ１及び前記波長λ３の光束に関して開口を制限するための回折構造が設けられていることを特徴とする請求項１１に記載の対物光学素子。
【請求項１３】
波長λ１の光束を出射する第１の光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の光束を出射する第２の光源と、前記第１の光源からの光束を第１光情報記録媒体の情報記録面に集光し、又前記第２の光源からの光束を第２光情報記録媒体の情報記録面に集光する対物光学素子とを有する光ピックアップ装置に用いる対物光学素子であって、
前記光源側の光学面Ｓ１の曲率をＲ１とし、前記光情報記録媒体側の光学面Ｓ２の曲率をＲ２としたときに、Ｒ１＞Ｒ２を満たし、前記波長λ１の光束は、前記光学面Ｓ２の有効径の全範囲において透過し、且つ前記光学面Ｓ２の有効径の最外周において、出射角度５５度以上で出射するようになっており、
前記対物光学素子の光学面には、共用領域と専用領域とが設けられており、
前記共用領域を通過した前記第１の光束は、前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成し、又前記共用領域を通過した前記第２の光束は、前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成するようになっており、
前記専用領域を通過した前記第１の光束は、前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成するが、前記専用領域を通過した前記第２の光束は、前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成せず、
前記第２の光源から前記第２光情報記録媒体へと向かう前記波長λ２の光束が、前記光学面Ｓ２から所定角度θ２’未満で出射する場合は透過させるが、所定角度θ２’以上で出射する場合は不透過とする膜を、少なくとも前記光学面の一つの前記専用領域及び前記共用領域に形成しており、前記所定角度θ２’は、２５度≦θ２’≦５０度を満たすことを特徴とする対物光学素子。
【請求項１４】
前記膜は前記光学面Ｓ１に形成されていることを特徴とする請求項１３に記載の対物光学素子。
【請求項１５】
前記膜は前記光学面Ｓ２に形成されていることを特徴とする請求項１３に記載の対物光学素子。
【請求項１６】
前記波長λ２の光束は、前記光学面Ｓ２の有効径の最外周において、出射角度３５度以上４５度未満で出射するようになっていることを特徴とする請求項１３〜１５のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項１７】
前記光ピックアップ装置は、波長λ３（λ１＜λ２＜λ３）の光束を出射する第３の光源を有し、前記対物光学素子は、前記第３の光源からの前記波長λ３の光束を第３光情報記録媒体の情報記録面に集光するようになっており、前記波長λ３の光束は、前記光学面Ｓ２の有効径の最外周において、出射角度２０度以上３５度未満で出射するようになっていることを特徴とする請求項１３〜１６のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項１８】
前記対物光学素子の光学面に、前記波長λ２の光束に関して開口を制限するための回折構造が設けられていることを特徴とする請求項１７に記載の対物光学素子。
【請求項１９】
前記対物光学素子の光学面に、前記波長λ１及び前記波長λ３の光束に関して開口を制限するための回折構造が設けられていることを特徴とする請求項１８に記載の対物光学素子。
【請求項２０】
前記共用領域は、前記対物光学素子の光軸を含む範囲に設けられ、前記専用領域は、前記共用領域の外側に配置されていることを特徴とする請求項１〜１９のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項２１】
波長λ１の光束を出射する第１の光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の光束を出射する第２の光源と、波長λ３（λ１＜λ２＜λ３且つ０．９＜２・λ１／λ３＜１．１）の光束を出射する第３の光源と、前記第１の光源からの光束を第１光情報記録媒体の情報記録面に集光し、又前記第２の光源からの光束を第２光情報記録媒体の情報記録面に集光し、更に前記第３の光源からの光束を第３光情報記録媒体の情報記録面に集光する対物光学素子とを有する光ピックアップ装置に用いる対物光学素子であって、
前記対物光学素子の光学面には、その光軸から第１の高さの内側領域と、前記第１の高さから第２の高さまでの中間領域と、前記第２の高さを超えた外側領域とが設けられ、又所定の光学特性を有する膜と回折構造が設けられており、
前記膜は、前記第１の光束及び前記第２の光束が、前記内側領域と前記中間領域と前記外側領域とを通過することを許容するが、前記第３の光束が、前記中間領域と前記外側領域とを通過することを阻止するようになっており、
前記回折構造は、前記外側領域を通過した前記第２の光束を、前記第２光情報記録媒体の情報記録面上でフレア光とすることを特徴とする対物光学素子。
【請求項２２】
前記膜は、前記波長λ１の光束及び前記波長λ２の光束、又は前記波長λ３の光束を選択的に透過させる波長選択性を有していることを特徴とする請求項２１に記載の対物光学素子。
【請求項２３】
前記膜は、前記第３光情報記録媒体へ向かう前記波長λ３の光束が、前記光源側より前記光学面Ｓ１に所定角度θ３ａ未満で入射したときは透過するが、所定角度θ３ａ以上で入射したときは不透過とし、前記所定角度θ３ａは、４０度≦θ３ａ≦５０度を満たすことを特徴とする請求項２１又は２２に記載の対物光学素子。
【請求項２４】
前記膜は、前記第３光情報記録媒体へ向かう前記波長λ３の光束が、前記光学面Ｓ２から前記光情報記録媒体側へ所定角度θ３ｂ未満で出射するときは透過するが、所定角度θ３ｂ以上で出射するときは不透過とし、前記所定角度θ３ｂは、２５度≦θ３ｂ≦３５度を満たすことを特徴とする請求項２１〜２３のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項２５】
前記膜は、前記第３光情報記録媒体の情報記録面で反射された前記波長λ３の光束が、前記光情報記録媒体側より前記光学面Ｓ２に所定角度θ３ｃ未満で入射したときは透過するが、所定角度θ３ｃ以上で入射したときは不透過とし、前記所定角度θ３ｃは、２５度≦θ３ｃ≦３５度を満たすことを特徴とする請求項２１又は２２に記載の対物光学素子。
【請求項２６】
前記膜は、前記第３光情報記録媒体の情報記録面で反射された前記波長λ３の光束が、前記光学面Ｓ１から前記光源側へ所定角度θ３ｄ未満で出射するときは透過するが、所定角度θ３ｄ以上で出射するときは不透過とし、前記所定角度θ３ｄは、４０度≦θ３ｄ≦５０度を満たすことを特徴とする請求項２１、２２、２５のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項２７】
波長λ１の光束を出射する第１の光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の光束を出射する第２の光源と、波長λ３（λ１＜λ２＜λ３且つ０．９＜２・λ１／λ３＜１．１）の光束を出射する第３の光源と、前記第１の光源からの光束を第１光情報記録媒体の情報記録面に集光し、又前記第２の光源からの光束を第２光情報記録媒体の情報記録面に集光し、更に前記第３の光源からの光束を第３光情報記録媒体の情報記録面に集光する対物光学素子とを有する光ピックアップ装置に用いる対物光学素子であって、
前記対物光学素子の光学面には、その光軸から第１の高さの内側領域と、前記第１の高さから第２の高さまでの中間領域と、前記第２の高さを超えた外側領域とが設けられ、又波長選択性の膜と回折構造が設けられており、
前記波長選択性の膜は、前記第１の光束及び前記第２の光束が、前記内側領域と前記中間領域と前記外側領域とを通過することを許容するが、前記第３の光束が、前記中間領域と前記外側領域とを通過することを阻止するようになっており、
前記回折構造は、前記外側領域を通過した前記第１の光束を、前記第１光情報記録媒体の情報記録面上でフレア光とすることを特徴とする対物光学素子。
【請求項２８】
前記膜は、前記波長λ１の光束及び前記波長λ２の光束、又は前記波長λ３の光束を選択的に透過させる波長選択性を有していることを特徴とする請求項２７に記載の対物光学素子。
【請求項２９】
前記膜は、前記第３光情報記録媒体へ向かう前記波長λ３の光束が、前記光源側より前記光学面Ｓ１に所定角度θ３ａ未満で入射したときは透過するが、所定角度θ３ａ以上で入射したときは不透過とし、前記所定角度θ３ａは、４０度≦θ３ａ≦５０度を満たすことを特徴とする請求項２７又は２８に記載の対物光学素子。
【請求項３０】
前記膜は、前記第３光情報記録媒体へ向かう前記波長λ３の光束が、前記光学面Ｓ２から前記光情報記録媒体側へ所定角度θ３ｂ未満で出射するときは透過するが、所定角度θ３ｂ以上で出射するときは不透過とし、前記所定角度θ３ｂは、２５度≦θ３ｂ≦３５度を満たすことを特徴とする請求項２７〜２９のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項３１】
前記膜は、前記第３光情報記録媒体の情報記録面で反射された前記波長λ３の光束が、前記光情報記録媒体側より前記光学面Ｓ２に所定角度θ３ｃ未満で入射したときは透過するが、所定角度θ３ｃ以上で入射したときは不透過とし、前記所定角度θ３ｃは、２５度≦θ３ｃ≦３５度を満たすことを特徴とする請求項２７又は２８に記載の対物光学素子。
【請求項３２】
前記膜は、前記第３光情報記録媒体の情報記録面で反射された前記波長λ３の光束が、前記光学面Ｓ１から前記光源側へ所定角度θ３ｄ未満で出射するときは透過するが、所定角度θ３ｄ以上で出射するときは不透過とし、前記所定角度θ３ｄは、４０度≦θ３ｄ≦５０度を満たすことを特徴とする請求項２７、２８、３１のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項３３】
前記波長選択性の膜は、前記対物光学素子の光学面において同じ層構成で１種類の膜から形成されていることを特徴とする請求項１〜３２のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項３４】
前記膜が形成される前記対物光学素子の光学面は平面であり、前記第３光情報記録媒体へ向かう前記波長λ３の光束が、前記膜が形成された光学面から外部へ所定角度θ３ｅ未満で出射するときは透過するが、所定角度θ３ｅ以上で出射するときは不透過とし、前記所定角度θ３ｅは、２５度≦θ３ｅ≦３５度を満たすことを特徴とする請求項１〜３４のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項３５】
前記膜が形成される前記対物光学素子の光学面は平面であり、前記第３光情報記録媒体の情報記録面で反射された前記波長λ３の光束が、外部より前記膜が形成された光学面に所定角度θ３ｆ未満で入射したときは透過するが、所定角度θ３ｆ以上で入射したときは不透過とし、前記所定角度θ３ｆは、２５度≦θ３ｆ≦３５度を満たすことを特徴とする請求項１〜３４のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項３６】
前記膜が形成される前記対物光学素子の光学面は曲面であり、前記第３光情報記録媒体へ向かう前記波長λ３の光束が、前記膜が形成された光学面から外部へ所定角度θ３ｇ未満で出射するときは透過するが、所定角度θ３ｇ以上で出射するときは不透過とし、前記所定角度θ３ｇは、４０度≦θ３ｇ≦５０度を満たすことを特徴とする請求項１〜３４のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項３７】
前記膜が形成される前記対物光学素子の光学面は曲面であり、前記第３光情報記録媒体の情報記録面で反射された前記波長λ３の光束が、外部より前記膜が形成された光学面に所定角度θ３ｈ未満で入射したときは透過するが、所定角度θ３ｈ以上で入射したときは不透過とし、前記所定角度θ３ｈは、４０度≦θ３ｈ≦５０度を満たすことを特徴とする請求項１〜３４のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項３８】
波長λ１の光束を出射する第１の光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の光束を出射する第２の光源と、波長λ３（λ１＜λ２＜λ３且つ０．９＜２・λ１／λ３＜１．１）の光束を出射する第３の光源と、前記第１の光源からの光束を第１光情報記録媒体の情報記録面に集光し、又前記第２の光源からの光束を第２光情報記録媒体の情報記録面に集光し、更に前記第３の光源からの光束を第３光情報記録媒体の情報記録面に集光する対物光学素子とを有する光ピックアップ装置に用いる対物光学素子であって、
前記対物光学素子において、その光軸から第１の高さの内側領域に第３の膜が形成され、前記第１の光源からの光束と前記第２の光源からの光束と前記第３の光源からの光束とが通過し、前記第１の高さから第２の高さまでの中間領域に第２の膜が形成され、前記第１の光源からの光束と前記第２の光源からの光束のみが通過し、前記第２の高さを超えた外側領域に第１の膜が形成され、前記第１の光源からの光束のみが通過することを特徴とする対物光学素子。
【請求項３９】
前記第１の膜が形成される前記対物光学素子の光学面は平面であり、前記第２光情報記録媒体へ向かう前記波長λ２の光束が、前記膜が形成された光学面から外部へ所定角度θ２ｅ未満で出射するときは透過するが、所定角度θ２ｅ以上で出射するときは不透過とし、前記所定角度θ２ｅは、３５度≦θ２ｅ≦４５度を満たすことを特徴とする請求項２１に記載の対物光学素子。
【請求項４０】
前記第１の膜が形成される前記対物光学素子の光学面は平面であり、前記第２光情報記録媒体の情報記録面で反射された前記波長λ２の光束が、外部より前記膜が形成された光学面に所定角度θ２ｆ未満で入射したときは透過するが、所定角度θ２ｆ以上で入射したときは不透過とし、前記所定角度θ２ｆは、３５度≦θ２ｆ≦４５度を満たすことを特徴とする請求項２１に記載の対物光学素子。
【請求項４１】
前記第２の膜が形成される前記対物光学素子の光学面は平面であり、前記第３光情報記録媒体へ向かう前記波長λ３の光束が、前記膜が形成された光学面から外部へ所定角度θ３ｋ未満で出射するときは透過するが、所定角度θ３ｋ以上で出射するときは不透過とし、前記所定角度θ３ｋは、２５度≦θ３ｋ≦３５度を満たすことを特徴とする請求項３８〜４０のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項４２】
前記第２の膜が形成される前記対物光学素子の光学面は平面であり、前記第３光情報記録媒体の情報記録面で反射された前記波長λ３の光束が、外部より前記膜が形成された光学面に所定角度θ３ｍ未満で入射したときは透過するが、所定角度θ３ｍ以上で入射したときは不透過とし、前記所定角度θ３ｍは、２５度≦θ３ｍ≦３５度を満たすことを特徴とする請求項３８〜４０のいずれかに記載の対物光学
【請求項４３】
前記第１〜第３の膜は、前記対物光学素子の光学面において層構成が異なる少なくとも２種類の膜であり、光軸を中心とする円形開口を有していることを特徴とする請求項３８〜４２のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項４４】
前記膜は、λ＝５００ｎｍの光に対する屈折率ｎが１．３≦ｎ≦１．５５である低屈折材料と、１．７≦ｎ≦２．５である高屈折率材料を含むことを特徴とする請求項１〜４３のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項４５】
前記低屈折材料はＭｇＦ2またはＳｉＯ2を主成分とする材料、前記高屈折率材料はＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＣｅＯ2、ＨｆＯ2、ＣｅＦ3を主成分とする材料であることを特徴とする請求項４４に記載の対物光学素子。
【請求項４６】
前記対物光学素子は、プラスチックから形成されていることを特徴とする請求項１〜４５のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項４７】
前記対物光学素子は、ガラスから形成されていることを特徴とする請求項１〜４５のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項４８】
前記対物光学素子は、プラスチック及びガラスから形成されていることを特徴とする請求項１〜４５のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項４９】
前記対物光学素子は、単一の光学素子から形成されていることを特徴とする請求項１〜４８のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項５０】
前記対物光学素子は、複数の光学素子から形成されていることを特徴とする請求項１〜４８のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項５１】
前記対物光学素子に円偏光の光束が入射することを特徴とする請求項１〜５０のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項５２】
光源と、請求項１〜５１のいずれかに記載の対物光学素子と、を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対物光学素子及び光ピックアップ装置に関し、特に、異なる種類の光情報記録媒体に対応した光ピックアップ装置及びそれに用いる対物光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、波長４００ｎｍ程度の青紫色半導体レーザを用いて、情報の記録／再生を行える高密度光ディスクシステムの研究・開発が急速に進んでいる。一例として、ＮＡ０．８５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報記録／再生を行う光ディスク、いわゆるＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（ＢＤ）では、ＤＶＤ（ＮＡ０．６、光源波長６５０ｎｍ、記憶容量４、７ＧＢ）と同じ大きさである直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１面あたり２０〜３０ＧＢの情報の記録が可能であり、又、ＮＡ０．６５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報記録／再生を行う光ディスク、いわゆるＨＤ  ＤＶＤでは、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１面あたり１５〜２０ＧＢの情報の記録が可能である。以下、本明細書では、このような光ディスクを「高密度ＤＶＤ」と呼ぶ。
【０００３】
ところで、このような高密度ＤＶＤに対して適切に情報を記録／再生できるというだけでは、光ピックアップ装置の製品としての価値は十分なものとはいえない。現在において、多種多様な情報を記録したＤＶＤやＣＤが販売されている現実をふまえると、高密度ＤＶＤに対して適切に情報を記録／再生できるだけでは足らず、例えばユーザーが所有している従来のＤＶＤ或いはＣＤに対しても同様に適切に情報を記録／再生できるようにすることが、互換タイプの光ピックアップ装置として製品の価値を高めることに通じるのである。このような背景から、互換タイプの光ピックアップ装置に用いる光学系は、低コストで簡素な構成を有することは勿論であり、それに加えて高密度ＤＶＤ、従来のＤＶＤ、ＣＤいずれに対しても、適切に情報を記録／再生するために良好なスポットを得ることが望まれている。又、ＤＶＤとＣＤとに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置も実用化されているが、現在の構成に対して更なる小型化、薄形化、低コスト化等が望まれている。
【０００４】
ここで、異なる種類の光ディスクに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行おうとした場合、各光ディスク使用時における開口数ＮＡに応じた開口制限が必要になるという問題がある。しかるに、開口径を可変とする機械式シャッタを用いて開口制限を行おうとすると、構成が複雑となり又コストも増大する。これに対し、特許文献１には、波長選択性の膜を被覆したガラス平板を、対物レンズの前に置くことで、透過する光束の波長に応じた開口制限機能を持たせることが開示されている。又、特許文献２には、対物レンズの光学面に、波長選択性の膜を直接被覆することで、開口制限機能を持たせることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１６１９９７号公報
【特許文献２】特開２００１−２６４５３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかるに、特許文献１，２の技術では、ＤＶＤとＣＤの２つの波長の光束について選択的に開口制限機能を持たせている。即ち、波長４００ｎｍ前後の短波長の光束と、それ以外の波長の光束に関する選択的な開口制限については、開示も示唆もされていない。
【０００７】
本発明は、かかる問題点に鑑みて成されたものであり、短波長の光束と、それとは異なる波長の光束とを用いても、適切に開口制限を行える対物光学素子及びそれを用いた光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の対物光学素子は、波長λ１（３８０ｎｍ≦λ１≦４２０ｎｍ）の光束を出射する第１の光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の光束を出射する第２の光源と、前記第１の光源からの光束を第１光情報記録媒体の情報記録面に集光し、又前記第２の光源からの光束を第２光情報記録媒体の情報記録面に集光する対物光学素子とを有する光ピックアップ装置に用いる対物光学素子であって、前記対物光学素子の光学面には、共用領域と専用領域とが設けられており、前記共用領域を通過した前記第１の光束は、前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成し、又前記共用領域を通過した前記第２の光束は、前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成するようになっており、前記専用領域を通過した前記第１の光束は、前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成するが、前記専用領域を通過した前記第２の光束は、前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成せず、前記専用領域と前記共用領域の一方には、前記波長λ１の光束と、それ以外の波長の光束との一方を選択的に透過させる波長選択性の膜が形成されていることを特徴とするので、例えばＢＤやＨＤ  ＤＶＤ等の比較的大きい開口数ＮＡが必要となる場合は、それに用いる第１の光源からの光束を、前記専用領域及び前記共用領域を通過させることで集光スポットの絞り込みを行えるようにし、一方ＤＶＤやＣＤ等の比較的小さい開口数ＮＡが必要となる場合は、それに用いる第２の光源からの光束を、前記専用領域を通過させないことで集光スポットの径を適切なものとできる。尚、「波長選択性の膜」とは、所定領域の波長の光束の透過率が低く、且つ所定領域外の波長の光束の透過率が高い膜をいう。
【０００９】
請求項２に記載の対物光学素子は、請求項１に記載の発明において、前記波長λ２は、６３０ｎｍ≦λ２≦６７０ｎｍであることを特徴とするので、例えばＢＤ又はＨＤ  ＤＶＤと、ＤＶＤとに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行うことができる。
【００１０】
請求項３に記載の対物光学素子は、請求項２に記載の発明において、前記光ピックアップ装置は、波長λ３（λ１＜λ２＜λ３）の光束を出射する第３の光源を有し、前記対物光学素子は、前記第３の光源からの光束を第３光情報記録媒体の情報記録面に集光するようになっており、前記波長λ３は、７６０ｎｍ≦λ３≦８００ｎｍであることを特徴とするので、例えばＢＤ又はＨＤ  ＤＶＤとＤＶＤに加え、更にＣＤに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行うことができる。
【００１１】
請求項４に記載の対物光学素子は、請求項３に記載の発明において、前記対物光学素子の光学面に、前記波長λ２の光束に関して開口を制限するための回折構造が設けられていることを特徴とするので、波長選択性の膜と、回折構造とを組み合わせて、３種類以上の異なる波長の光束の情報記録面への集光・非集光を使い分けることで、光情報記録媒体に対する情報の適切な記録及び／又は再生が可能となる。
【００１２】
請求項５に記載の対物光学素子は、請求項３に記載の発明において、前記対物光学素子の光学面に、前記波長λ１及び前記波長λ３の光束に関して開口を制限するための回折構造が設けられていることを特徴とする。波長λ３は、波長λ１の約２倍であるため、回折構造の回折作用が共通になる場合がある。そこで、これらの波長を共通として取り扱うことで、３種類以上の異なる波長の光束における情報記録面への集光・非集光を使い分けることができる。
【００１３】
請求項６に記載の対物光学素子は、波長λ１の光束を出射する第１の光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の光束を出射する第２の光源と、前記第１の光源からの光束を第１光情報記録媒体の情報記録面に集光し、又前記第２の光源からの光束を第２光情報記録媒体の情報記録面に集光する対物光学素子とを有する光ピックアップ装置に用いる対物光学素子であって、前記光源側の光学面Ｓ１の曲率をＲ１とし、前記光情報記録媒体側の光学面Ｓ２の曲率をＲ２としたときに、Ｒ１＞Ｒ２を満たし、前記波長λ１の光束は、前記光学面Ｓ１の有効径の全範囲において透過し、且つ前記光学面Ｓ１の有効径の最外周において、入射角度６０度以上で入射するようになっており、前記対物光学素子の光学面には、共用領域と専用領域とが設けられており、前記共用領域を通過した前記第１の光束は、前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成し、又前記共用領域を通過した前記第２の光束は、前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成するようになっており、前記専用領域を通過した前記第１の光束は、前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成するが、前記専用領域を通過した前記第２の光束は、前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成せず、前記第２の光源から前記第２光情報記録媒体へと向かう前記波長λ２の光束が、前記光学面Ｓ１に対して所定角度θ２未満で入射したときは透過するが、所定角度θ２以上で入射したときは不透過とする膜を、少なくとも前記光学面の一つの前記専用領域及び前記共用領域に形成しており、前記所定角度θ２は、２５度≦θ２≦５０度を満たすことを特徴とする。尚、本明細書中、「入射角度」とは、対物光学素子の有効径内の入射光線と面法線のなす角度をいい、「出射角度」とは、対物光学素子の有効径内の出射光線と面法線のなす角度をいうものとする。又、「対物光学素子」が複数の素子から構成されている場合、最も光情報記録媒体に近い素子の光源側の光学面をＳ１として扱い、光情報記録媒体側の光学面をＳ２として扱うものとする。更に、本明細書において、「有効径」とは、使用波長λの入射光束に対して波面収差が０．０７λｒｍｓ以内となるように透過、或いは集光させることができる光学面の範囲を指す。
【００１４】
本発明は、波長λ１の光束の最大入射角と、波長λ２の光束の最大入射角が開口制限に対応して異なることに着目してなされたものである。例えばＢＤ等の比較的大きい開口数ＮＡが必要となる場合は、それに用いる第１の光源からの光束の最大入射角が６０度以上となるから、そのような最大入射角を持つ光束は、前記専用領域及び前記共用領域を通過させることで集光スポットの絞り込みを行えるようにする。一方、ＤＶＤやＣＤ等の比較的小さい開口数ＮＡが必要となる場合は、それに用いる第２の光源からの光束の入射角度が所定角度θ２（但し、２５度≦θ２≦５０度）未満となるから、そのような入射角度を持つ光束は、前記膜を用いて前記専用領域を通過させないことで適切な集光スポットを形成できる。
【００１５】
請求項７に記載の対物光学素子は、請求項６に記載の発明において、前記膜は前記光学面Ｓ１に形成されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項８に記載の対物光学素子は、請求項７に記載の発明において、前記膜は前記光学面Ｓ２に形成されていることを特徴とする。前記光学面Ｓ１の曲率Ｒ１が、前記光学面Ｓ２の曲率Ｒ２より大きい場合には、例えばスパッタ等により前記膜を光学面Ｓ１に形成する際に、均一な膜を成膜しやすいというメリットがある。
【００１７】
請求項９に記載の対物光学素子は、請求項６〜８のいずれかに記載の発明において、前記波長λ２の光束は、前記光学面Ｓ１の有効径の最外周において、入射角度４５度以上６０度未満で入射するようになっていることを特徴とするので、例えばＢＤと、ＤＶＤとに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行うことができる。
【００１８】
請求項１０に記載の対物光学素子は、請求項６〜９のいずれかに記載の発明において、前記光ピックアップ装置は、波長λ３（λ１＜λ２＜λ３）の光束を出射する第３の光源を有し、前記対物光学素子は、前記第３の光源からの前記波長λ３の光束を第３光情報記録媒体の情報記録面に集光するようになっており、前記波長λ３の光束は、前記光学面Ｓ１の有効径の最外周において、入射角度３０度以上５０度未満で入射するようになっていることを特徴とするので、例えばＢＤとＤＶＤに加え、更にＣＤに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行うことができる。
【００１９】
請求項１１に記載の対物光学素子は、請求項１０に記載の発明において、前記対物光学素子の光学面に、前記波長λ２の光束に関して開口を制限するための回折構造が設けられていることを特徴とするので、波長選択性の膜の特性を、回折構造の特性を用いて補完することにより、異なる波長の光束の情報記録面への集光・非集光を使い分けることで、光情報記録媒体に対する情報の適切な記録及び／又は再生が可能となる。
【００２０】
請求項１２に記載の対物光学素子は、請求項１１に記載の発明において、前記対物光学素子の光学面に、前記波長λ１及び前記波長λ３の光束に関して開口を制限するための回折構造が設けられていることを特徴とするので、波長選択性の膜の特性を、回折構造の特性を用いて補完することにより、異なる波長の光束の情報記録面への集光・非集光を使い分けることで、光情報記録媒体に対する情報の適切な記録及び／又は再生が可能となる。
【００２１】
請求項１３に記載の対物光学素子は、波長λ１の光束を出射する第１の光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の光束を出射する第２の光源と、前記第１の光源からの光束を第１光情報記録媒体の情報記録面に集光し、又前記第２の光源からの光束を第２光情報記録媒体の情報記録面に集光する対物光学素子とを有する光ピックアップ装置に用いる対物光学素子であって、前記光源側の光学面Ｓ１の曲率をＲ１とし、前記光情報記録媒体側の光学面Ｓ２の曲率をＲ２としたときに、Ｒ１＞Ｒ２を満たし、前記波長λ１の光束は、前記光学面Ｓ２の有効径の全範囲において透過し、且つ前記光学面Ｓ２の有効径の最外周において、出射角度５５度以上で出射するようになっており、前記対物光学素子の光学面には、共用領域と専用領域とが設けられており、前記共用領域を通過した前記第１の光束は、前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成し、又前記共用領域を通過した前記第２の光束は、前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成するようになっており、前記専用領域を通過した前記第１の光束は、前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成するが、前記専用領域を通過した前記第２の光束は、前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成せず、前記第２の光源から前記第２光情報記録媒体へと向かう前記波長λ２の光束が、前記光学面Ｓ２から所定角度θ２’未満で出射する場合は透過させるが、所定角度θ２’以上で出射する場合は不透過とする膜を、少なくとも前記光学面の一つの前記専用領域及び前記共用領域に形成しており、前記所定角度θ２’は、２５度≦θ２’≦５０度を満たすことを特徴とする。
【００２２】
本発明は、波長λ１の光束の最大出射角と、波長λ２の光束の最大出射角が開口制限に対応して異なることに着目してなされたものである。例えばＢＤ等の比較的大きい開口数ＮＡが必要となる場合は、それに用いる第１の光源からの光束の最大出射角が５５度以上となるから、そのような最大出射角を持つ光束は、前記専用領域及び前記共用領域を通過させることで集光スポットの絞り込みを行えるようにする。一方、ＤＶＤやＣＤ等の比較的小さい開口数ＮＡが必要となる場合は、それに用いる第２の光源からの光束の出射角度が所定角度θ２’（但し、２５度≦θ２’≦５０度）未満となるから、そのような出射角度を持つ光束は、前記膜を用いて前記専用領域を通過させないことで適切な集光スポットを形成できる。
【００２３】
請求項１４に記載の対物光学素子は、請求項１３に記載の発明において、前記膜は前記光学面Ｓ１に形成されていることを特徴とする。
【００２４】
請求項１５に記載の対物光学素子は、請求項１３に記載の発明において、前記膜は前記光学面Ｓ２に形成されていることを特徴とする。前記光学面Ｓ１の曲率Ｒ１が、前記光学面Ｓ２の曲率Ｒ２より大きい場合には、例えばスパッタ等により前記膜を光学面Ｓ１に形成する際に、均一な膜を成膜しやすいというメリットがある。
【００２５】
請求項１６に記載の対物光学素子は、請求項１３〜１５のいずれかに記載の発明において、前記波長λ２の光束は、前記光学面Ｓ２の有効径の最外周において、出射角度３５度以上４５度未満で出射するようになっていることを特徴とするので、例えばＢＤと、ＤＶＤとに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行うことができる。
【００２６】
請求項１７に記載の対物光学素子は、請求項１３〜１６のいずれかに記載の発明において、前記光ピックアップ装置は、波長λ３（λ１＜λ２＜λ３）の光束を出射する第３の光源を有し、前記対物光学素子は、前記第３の光源からの前記波長λ３の光束を第３光情報記録媒体の情報記録面に集光するようになっており、前記波長λ３の光束は、前記光学面Ｓ２の有効径の最外周において、出射角度２０度以上３５度未満で出射するようになっていることを特徴とするので、例えばＢＤとＤＶＤに加え、更にＣＤに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行うことができる。
【００２７】
請求項１８に記載の対物光学素子は、請求項１７に記載の発明において、前記対物光学素子の光学面に、前記波長λ２の光束に関して開口を制限するための回折構造が設けられていることを特徴とするので、波長選択性の膜の特性を、回折構造の特性を用いて補完することにより、異なる波長の光束の情報記録面への集光・非集光を使い分けることで、光情報記録媒体に対する情報の適切な記録及び／又は再生が可能となる。
【００２８】
請求項１９に記載の対物光学素子は、請求項１８に記載の発明において、前記対物光学素子の光学面に、前記波長λ１及び前記波長λ３の光束に関して開口を制限するための回折構造が設けられていることを特徴とするので、波長選択性の膜の特性を、回折構造の特性を用いて補完することにより、異なる波長の光束の情報記録面への集光・非集光を使い分けることで、光情報記録媒体に対する情報の適切な記録及び／又は再生が可能となる。
【００２９】
請求項２０に記載の対物光学素子は、請求項１〜１９のいずれかに記載の発明において、前記共用領域は、前記対物光学素子の光軸を含む範囲に設けられ、前記専用領域は、前記共用領域の外側に配置されていることを特徴とする。
【００３０】
請求項２１に記載の対物光学素子は、波長λ１の光束を出射する第１の光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の光束を出射する第２の光源と、波長λ３（λ１＜λ２＜λ３且つ０．９＜２・λ１／λ３＜１．１）の光束を出射する第３の光源と、前記第１の光源からの光束を第１光情報記録媒体の情報記録面に集光し、又前記第２の光源からの光束を第２光情報記録媒体の情報記録面に集光し、更に前記第３の光源からの光束を第３光情報記録媒体の情報記録面に集光する対物光学素子とを有する光ピックアップ装置に用いる対物光学素子であって、前記対物光学素子の光学面には、その光軸から第１の高さの内側領域と、前記第１の高さから第２の高さまでの中間領域と、前記第２の高さを超えた外側領域とが設けられ、又所定の光学特性を有する膜と回折構造が設けられており、前記膜は、前記第１の光束及び前記第２の光束が、前記内側領域と前記中間領域と前記外側領域とを通過することを許容するが、前記第３の光束が、前記中間領域と前記外側領域とを通過することを阻止するようになっており、前記回折構造は、前記外側領域を通過した前記第２の光束を、前記第２光情報記録媒体の情報記録面上でフレア光とすることを特徴とするので、前記膜の有する例えば波長選択性や角度依存性などの光学特性を、回折構造の回折特性を用いて補完することにより、３種類以上の異なる波長の光束の情報記録面への集光・非集光を使い分けることで、光情報記録媒体に対する情報の適切な記録及び／又は再生が可能となる。
【００３１】
請求項２２に記載の対物光学素子は、請求項２１に記載の発明において、前記膜は、前記波長λ１の光束及び前記波長λ２の光束、又は前記波長λ３の光束を選択的に透過させる波長選択性を有していることを特徴とするので、例えばＣＤ使用時の開口制限を適切に行うことができる。
【００３２】
請求項２３に記載の対物光学素子は、請求項２１又は２２に記載の発明において、前記膜は、前記第３光情報記録媒体へ向かう前記波長λ３の光束が、前記光源側より前記光学面Ｓ１に所定角度θ３ａ未満で入射したときは透過するが、所定角度θ３ａ以上で入射したときは不透過とし、前記所定角度θ３ａは、４０度≦θ３ａ≦５０度を満たすことを特徴とするので、例えば入射光における不要光を排除して、ＣＤ使用時の開口制限を適切に行うことができる。
【００３３】
請求項２４に記載の対物光学素子は、請求項２１〜２３のいずれかに記載の発明において、前記膜は、前記第３光情報記録媒体へ向かう前記波長λ３の光束が、前記光学面Ｓ２から前記光情報記録媒体側へ所定角度θ３ｂ未満で出射するときは透過するが、所定角度θ３ｂ以上で出射するときは不透過とし、前記所定角度θ３ｂは、２５度≦θ３ｂ≦３５度を満たすことを特徴とするので、例えば入射光における不要光を排除して、ＣＤ使用時の開口制限を適切に行うことができる。
【００３４】
請求項２５に記載の対物光学素子は、請求項２１又は２２に記載の発明において、前記膜は、前記第３光情報記録媒体の情報記録面で反射された前記波長λ３の光束が、前記光情報記録媒体側より前記光学面Ｓ２に所定角度θ３ｃ未満で入射したときは透過するが、所定角度θ３ｃ以上で入射したときは不透過とし、前記所定角度θ３ｃは、２５度≦θ３ｃ≦３５度を満たすことを特徴とするので、例えば光情報記録媒体からの反射光における不要光を排除して、光検出器の検出精度を向上できる。
【００３５】
請求項２６に記載の対物光学素子は、請求項２１、２２、２５のいずれかに記載の発明において、前記膜は、前記第３光情報記録媒体の情報記録面で反射された前記波長λ３の光束が、前記光学面Ｓ１から前記光源側へ所定角度θ３ｄ未満で出射するときは透過するが、所定角度θ３ｄ以上で出射するときは不透過とし、前記所定角度θ３ｄは、４０度≦θ３ｄ≦５０度を満たすことを特徴とするので、例えば光情報記録媒体からの反射光における不要光を排除して、光検出器の検出精度を向上できる。
【００３６】
請求項２７に記載の対物光学素子は、波長λ１の光束を出射する第１の光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の光束を出射する第２の光源と、波長λ３（λ１＜λ２＜λ３且つ０．９＜２・λ１／λ３＜１．１）の光束を出射する第３の光源と、前記第１の光源からの光束を第１光情報記録媒体の情報記録面に集光し、又前記第２の光源からの光束を第２光情報記録媒体の情報記録面に集光し、更に前記第３の光源からの光束を第３光情報記録媒体の情報記録面に集光する対物光学素子とを有する光ピックアップ装置に用いる対物光学素子であって、前記対物光学素子の光学面には、その光軸から第１の高さの内側領域と、前記第１の高さから第２の高さまでの中間領域と、前記第２の高さを超えた外側領域とが設けられ、又波長選択性の膜と回折構造が設けられており、前記波長選択性の膜は、前記第１の光束及び前記第２の光束が、前記内側領域と前記中間領域と前記外側領域とを通過することを許容するが、前記第３の光束が、前記中間領域と前記外側領域とを通過することを阻止するようになっており、前記回折構造は、前記外側領域を通過した前記第１の光束を、前記第１光情報記録媒体の情報記録面上でフレア光とすることを特徴とするので、前記膜の有する例えば波長選択性や角度依存性などの光学特性を、回折構造の回折特性を用いて補完することにより、３種類以上の異なる波長の光束の情報記録面への集光・非集光を使い分けることで、光情報記録媒体に対する情報の適切な記録及び／又は再生が可能となる。
【００３７】
請求項２８に記載の対物光学素子は、請求項２７に記載の発明において、前記膜は、前記波長λ１の光束及び前記波長λ２の光束、又は前記波長λ３の光束を選択的に透過させる波長選択性を有していることを特徴とするので、例えばＣＤ使用時の開口制限を適切に行うことができる。
【００３８】
請求項２９に記載の対物光学素子は、請求項２７又は２８に記載の発明において、前記膜は、前記第３光情報記録媒体へ向かう前記波長λ３の光束が、前記光源側より前記光学面Ｓ１に所定角度θ３ａ未満で入射したときは透過するが、所定角度θ３ａ以上で入射したときは不透過とし、前記所定角度θ３ａは、４０度≦θ３ａ≦５０度を満たすことを特徴とするので、例えば入射光における不要光を排除して、ＣＤ使用時の開口制限を適切に行うことができる。
【００３９】
請求項３０に記載の対物光学素子は、請求項２７〜２９のいずれかに記載の発明において、前記膜は、前記第３光情報記録媒体へ向かう前記波長λ３の光束が、前記光学面Ｓ２から前記光情報記録媒体側へ所定角度θ３ｂ未満で出射するときは透過するが、所定角度θ３ｂ以上で出射するときは不透過とし、前記所定角度θ３ｂは、２５度≦θ３ｂ≦３５度を満たすことを特徴とするので、例えば入射光における不要光を排除して、ＣＤ使用時の開口制限を適切に行うことができる。
【００４０】
請求項３１に記載の対物光学素子は、請求項２７又は２８に記載の発明において、前記膜は、前記第３光情報記録媒体の情報記録面で反射された前記波長λ３の光束が、前記光情報記録媒体側より前記光学面Ｓ２に所定角度θ３ｃ未満で入射したときは透過するが、所定角度θ３ｃ以上で入射したときは不透過とし、前記所定角度θ３ｃは、２５度≦θ３ｃ≦３５度を満たすことを特徴とするので、例えば光情報記録媒体からの反射光における不要光を排除して、光検出器の検出精度を向上できる。
【００４１】
請求項３２に記載の対物光学素子は、請求項２７〜２９のいずれかに記載の発明において、前記膜は、前記第３光情報記録媒体の情報記録面で反射された前記波長λ３の光束が、前記光学面Ｓ１から前記光源側へ所定角度θ３ｄ未満で出射するときは透過するが、所定角度θ３ｄ以上で出射するときは不透過とし、前記所定角度θ３ｄは、４０度≦θ３ｄ≦５０度を満たすことを特徴とするので、例えば光情報記録媒体からの反射光における不要光を排除して、光検出器の検出精度を向上できる。
【００４２】
請求項３３に記載の対物光学素子は、請求項１〜３２のいずれかに記載の発明において、前記波長選択性の膜は、前記対物光学素子の光学面において同じ層構成で１種類の膜から形成されていることを特徴とする。
【００４３】
請求項３４に記載の対物光学素子は、請求項１〜３４のいずれかに記載の発明において、前記膜が形成される前記対物光学素子の光学面は平面であり、前記第３光情報記録媒体へ向かう前記波長λ３の光束が、前記膜が形成された光学面から外部へ所定角度θ３ｅ未満で出射するときは透過するが、所定角度θ３ｅ以上で出射するときは不透過とし、前記所定角度θ３ｅは、２５度≦θ３ｅ≦３５度を満たすことを特徴とする。
【００４４】
請求項３５に記載の対物光学素子は、請求項１〜３４のいずれかに記載の発明において、前記膜が形成される前記対物光学素子の光学面は平面であり、前記第３光情報記録媒体の情報記録面で反射された前記波長λ３の光束が、外部より前記膜が形成された光学面に所定角度θ３ｆ未満で入射したときは透過するが、所定角度θ３ｆ以上で入射したときは不透過とし、前記所定角度θ３ｆは、２５度≦θ３ｆ≦３５度を満たすことを特徴とする。
【００４５】
請求項３６に記載の対物光学素子は、請求項１〜３４のいずれかに記載の発明において、前記膜が形成される前記対物光学素子の光学面は曲面であり、前記第３光情報記録媒体へ向かう前記波長λ３の光束が、前記膜が形成された光学面から外部へ所定角度θ３ｇ未満で出射するときは透過するが、所定角度θ３ｇ以上で出射するときは不透過とし、前記所定角度θ３ｇは、４０度≦θ３ｇ≦５０度を満たすことを特徴とする。
【００４６】
請求項３７に記載の対物光学素子は、請求項１〜３４のいずれかに記載の発明において、前記膜が形成される前記対物光学素子の光学面は曲面であり、前記第３光情報記録媒体の情報記録面で反射された前記波長λ３の光束が、外部より前記膜が形成された光学面に所定角度θ３ｈ未満で入射したときは透過するが、所定角度θ３ｈ以上で入射したときは不透過とし、前記所定角度θ３ｈは、４０度≦θ３ｈ≦５０度を満たすことを特徴とする。
【００４７】
請求項３８に記載の対物光学素子は、波長λ１の光束を出射する第１の光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の光束を出射する第２の光源と、波長λ３（λ１＜λ２＜λ３且つ０．９＜２・λ１／λ３＜１．１）の光束を出射する第３の光源と、前記第１の光源からの光束を第１光情報記録媒体の情報記録面に集光し、又前記第２の光源からの光束を第２光情報記録媒体の情報記録面に集光し、更に前記第３の光源からの光束を第３光情報記録媒体の情報記録面に集光する対物光学素子とを有する光ピックアップ装置に用いる対物光学素子であって、前記対物光学素子において、その光軸から第１の高さの内側領域に第３の膜が形成され、前記第１の光源からの光束と前記第２の光源からの光束と前記第３の光源からの光束とが通過し、前記第１の高さから第２の高さまでの中間領域に第２の膜が形成され、前記第１の光源からの光束と前記第２の光源からの光束のみが通過し、前記第２の高さを超えた外側領域に第１の膜が形成され、前記第１の光源からの光束のみが通過することを特徴とするので、例えば膜厚を局所的に変化させることにより、３種類以上の異なる波長の光束の情報記録面への集光・非集光を使い分けることで、個々の光情報記録媒体に対する情報の適切な記録及び／又は再生が可能となる。
【００４８】
請求項３９に記載の対物光学素子は、請求項３８に記載の発明において、前記第１の膜が形成される前記対物光学素子の光学面は平面であり、前記第２光情報記録媒体へ向かう前記波長λ２の光束が、前記膜が形成された光学面から外部へ所定角度θ２ｅ未満で出射するときは透過するが、所定角度θ２ｅ以上で出射するときは不透過とし、前記所定角度θ２ｅは、３５度≦θ２ｅ≦４５度を満たすことを特徴とする。
【００４９】
請求項４０に記載の対物光学素子は、請求項３８又は３９に記載の発明において、前記第１の膜が形成される前記対物光学素子の光学面は平面であり、前記第２光情報記録媒体の情報記録面で反射された前記波長λ２の光束が、外部より前記膜が形成された光学面に所定角度θ２ｆ未満で入射したときは透過するが、所定角度θ２ｆ以上で入射したときは不透過とし、前記所定角度θ２ｆは、３５度≦θ２ｆ≦４５度を満たすことを特徴とする。
【００５０】
請求項４１に記載の対物光学素子は、請求項３８に記載の発明において、前記第２の膜が形成される前記対物光学素子の光学面は平面であり、前記第３光情報記録媒体へ向かう前記波長λ３の光束が、前記膜が形成された光学面から外部へ所定角度θ３ｋ未満で出射するときは透過するが、所定角度θ３ｋ以上で出射するときは不透過とし、前記所定角度θ３ｋは、２５度≦θ３ｋ≦３５度を満たすことを特徴とする。
【００５１】
請求項４２に記載の対物光学素子は、請求項３８又は３９に記載の発明において、前記第２の膜が形成される前記対物光学素子の光学面は平面であり、前記第３光情報記録媒体の情報記録面で反射された前記波長λ３の光束が、外部より前記膜が形成された光学面に所定角度θ３ｍ未満で入射したときは透過するが、所定角度θ３ｍ以上で入射したときは不透過とし、前記所定角度θ３ｍは、２５度≦θ３ｍ≦３５度を満たすことを特徴とする。
【００５２】
請求項４３に記載の対物光学素子は、請求項３８〜４２のいずれかに記載の発明において、前記第１〜第３の膜は、前記対物光学素子の光学面において層構成が異なる少なくとも２種類の膜であり、光軸を中心とする円形開口を有していることを特徴とする。
【００５３】
請求項４４に記載の対物光学素子は、請求項１〜４３のいずれかに記載の発明において、前記膜は、λ＝５００ｎｍの光に対する屈折率ｎが１．３≦ｎ≦１．５５である低屈折材料と、１．７≦ｎ≦２．５である高屈折率材料を含むことを特徴とする。
【００５４】
請求項４５に記載の対物光学素子は、請求項４４に記載の発明において、前記低屈折材料はＭｇＦ2またはＳｉＯ2を主成分とする材料、前記高屈折率材料はＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＣｅＯ2、ＨｆＯ2、ＣｅＦ3を主成分とする材料であることを特徴とする。
【００５５】
請求項４６に記載の対物光学素子は、請求項１〜４５のいずれかに記載の発明において、プラスチックから形成されていることを特徴とする。
【００５６】
請求項４７に記載の対物光学素子は、請求項１〜４５のいずれかに記載の発明において、ガラスから形成されていることを特徴とする。
【００５７】
請求項４８に記載の対物光学素子は、請求項１〜４５のいずれかに記載の発明において、プラスチック及びガラスから形成されていることを特徴とする。
【００５８】
請求項４９に記載の対物光学素子は、請求項１〜４８のいずれかに記載の発明において、単一の光学素子から形成されていることを特徴とする。
【００５９】
請求項５０に記載の対物光学素子は、請求項１〜４８のいずれかに記載の発明において、複数の光学素子から形成されていることを特徴とする。
【００６０】
請求項５１に記載の対物光学素子は、請求項１〜５０のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子に円偏光の光束が入射することを特徴とする。
【００６１】
請求項５２に記載の光ピックアップ装置は、光源と、請求項１〜５１のいずれかに記載の対物光学素子と、を有することを特徴とする。
【００６２】
本明細書中において、対物光学素子とは、狭義には光ピックアップ装置に光情報記録媒体（光ディスクともいう）を装填した状態において、最も光情報記録媒体側の位置で、これと対向すべく配置される集光作用を有する光学素子を指し、広義にはその光学素子と共に、アクチュエータによって少なくともその光軸方向に作動可能な光学素子を指すものとする。従って、本明細書中において、対物光学素子の光情報記録媒体側（像側）の開口数ＮＡとは、対物光学素子の最も光情報記録媒体側に位置する面の開口数ＮＡを指すものである。また、本明細書中では必要開口数ＮＡは、それぞれの光情報記録媒体の規格で規定されている開口数、あるいはそれぞれの光情報記録媒体に対して、使用する光源の波長に応じ、情報の記録または再生をするために必要なスポット径を得ることができる回折限界性能の対物光学素子の開口数を示すものとする。
【発明の効果】
【００６３】
本発明によれば、短波長の光束と、それとは異なる波長の光束とを用いても、適切に開口制限を行える対物光学素子及びそれを用いた光ピックアップ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】光ディスクに対して情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置の概略断面図である。
【図２】実施例１の対物レンズＯＢＪ−１の概略断面図である。
【図３】対物レンズＯＢＪ−１に被覆された膜の波長に対する透過率を示す図である。
【図４】対物レンズＯＢＪ−１に被覆された膜の波長に対する透過率を示す図である。
【図５】対物レンズＯＢＪ−１に被覆された膜の波長に対する透過率を示す図である。
【図６】実施例２の対物レンズに被覆された膜の波長に対する透過率を示す図である。
【図７】実施例３の対物レンズに被覆された膜の波長に対する透過率を示す図である。
【図８】実施例４の対物レンズＯＢＪ−２に被覆された膜の波長に対する透過率を示す図である。
【図９】実施例４の対物レンズＯＢＪ−２に被覆された膜の波長に対する透過率を示す図である。
【図１０】実施例４の対物レンズＯＢＪ−２に被覆された膜の波長に対する透過率を示す図である。
【図１１】実施例５の対物レンズＯＢＪ−３の概略断面図である。
【図１２】実施例５の対物レンズＯＢＪ−３に被覆された膜の波長に対する透過率を示す図である。
【図１３】実施例５の対物レンズＯＢＪ−３に被覆された膜の波長に対する透過率を示す図である。
【図１４】実施例５の対物レンズＯＢＪ−３に被覆された膜の波長に対する透過率を示す図である。
【図１５】実施例６の対物レンズＯＢＪ−４の概略断面図である。
【図１６】実施例７の対物レンズＯＢＪ−５の概略断面図である。
【図１７】実施例８の対物レンズＯＢＪ−６の概略断面図である。
【図１８】実施例８の対物レンズＯＢＪ−６に被覆された膜の波長に対する透過率を示す図である。
【図１９】実施例８の対物レンズＯＢＪ−６に被覆された膜の波長に対する透過率を示す図である。
【図２０】実施例８の対物レンズＯＢＪ−６に被覆された膜の波長に対する透過率を示す図である。
【図２１】実施例９の対物レンズＯＢＪ−７の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６５】
図１（ａ）は、高密度光ディスクＨＤ（ＢＤまたはＨＤ  ＤＶＤを含む）とＤＶＤとＣＤの何れに対しても適切に情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図であり、図１（ｂ）は、光ピックアップ装置ＰＵ１に用いる光源ユニットの正面図である。高密度光ディスクＨＤの光学的仕様は、波長λ１＝４０８ｎｍ、保護層ＰＬ１の厚さｔ１＝０．１又は０．６ｍｍ、開口数ＮＡ１＝０．８５又は０．６〜０．６５であり、ＤＶＤの光学的仕様は、波長λ２＝６５８ｎｍ、保護層ＰＬ２の厚さｔ２＝０．６ｍｍ、開口数ＮＡ２＝０．６５であり、ＣＤの光学的仕様は、波長λ３＝７８５ｎｍ、保護層ＰＬ３の厚さｔ２＝１．２ｍｍ、開口数ＮＡ３＝０．４５である。但し、波長、保護層の厚さ、及び開口数の組合せはこれに限られない。
【００６６】
光ピックアップ装置ＰＵ１において、高密度光ディスクＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、エキスパンダーレンズＥＸＰから第１光束が平行光束の状態で射出されるように、１軸アクチュエータＡＣ２により負レンズＥ１を所定位置（図１（ａ）でポジションＰ１）に移動させる。その後、光源であるレーザモジュールＬＭを作動させて第１の発光点ＥＰ１を発光させる。第１の発光点ＥＰ１から射出された発散光束は、図１（ａ）において実線でその光線経路を描いたように、プリズムＰＳで反射され、コリメートレンズＣＯＬを経て平行光束とされ、エキスパンダー光学系ＥＸＰにより光束径が拡径され、図示しない絞りＳＴＯにより光束径が規制され、２つの光学素子からなる（１つでも良い）対物光学素子ＯＢＪによって第１保護層ＰＬ１を介して情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。対物光学素子ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。情報記録面ＲＬ１で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学素子ＯＢＪ、エキスパンダー光学系ＥＸＰを透過し、コリメートレンズＣＯＬによって収斂光束とされ、プリズムＰＳ内部で２回反射され受光部ＤＳ１に集光する。そして、受光部ＤＳ１の出力信号を用いて高密度光ディスクＨＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００６７】
この際、正レンズＥ２を１軸アクチュエータＡＣ３により光軸方向に駆動させることで、高密度光ディスクＨＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されたスポットの球面収差を補正する。正レンズＥ２の位置調整により補正する球面収差の発生原因は、例えば、第１光源の製造誤差による波長ばらつき、温度変化に伴う対物光学素子ＯＢＪの屈折率変化や屈折率分布、２層ディスク、４層ディスク等の多層記録型の高密度光ディスクの情報記録層間のフォーカスジャンプ、保護層ＰＬ１の製造誤差による厚みばらつきや厚み分布、等である。
【００６８】
高密度光ディスクＨＤの開口数ＮＡ１が大きいため、球面収差を補正する際に正レンズＥ２の光軸方向の位置誤差が大きいと、対物光学素子ＯＢＪの倍率誤差により球面収差が発生し、情報記録面ＲＬ１上に形成されたスポットの正確な球面収差補正が行えない。そこで、正レンズＥ２を駆動させる１軸アクチュエータＡＣ３には、精緻に位置制御を行える性能が要求される。また、情報の記録／再生時の高密度光ディスクＨＤの回転速度は、ＤＶＤやＣＤのような従来の光ディスクに比べて早いため、高密度光ディスクＨＤの回転に追従して球面収差補正を行うためには、応答速度の速いアクチュエータが要求される。一方で、高密度光ディスクＨＤの開口数ＮＡ１は大きいので、正レンズＥ２を少し移動させるだけで比較的大きな球面収差を発生させることが出来るため、正レンズＥ２を駆動させる１軸アクチュエータＡＣ３にはそれほど大きな可動範囲は要求されない。このような特性を有するアクチュエータとして、ボイスコイルアクチュエータや圧電素子を利用したアクチュエータがある。尚、保護層の厚さの異なる光ディスクを変更する場合、正レンズＥ２の初期位置決めを、１軸アクチュエータＡＣ２で粗動させ、その後に１軸アクチュエータＡＣ３で微動させることにより、正確にかつ高速に行うことができるので好ましい。
【００６９】
また、光ピックアップ装置ＰＵ１においてＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、保護層ＰＬ１の厚さｔ１と保護層ＰＬ２の厚さｔ２との差に起因する球面収差が補正されるように、負レンズＥ１と正レンズＥ２との間の距離が、高密度光ディスクＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合よりも小さくなる位置（図１（ａ）でポジションＰ２）に１軸アクチュエータＡＣ２により負レンズＥ１を移動させる。その後、レーザモジュールＬＭを作動させて第２の発光点ＥＰ２を発光させる。第２の発光点ＥＰ２から射出された発散光束は、図１（ａ）において点線でその光線経路を描いたように、プリズムＰＳで反射され、コリメートレンズＣＯＬを経て略平行光束とされ、エキスパンダー光学系ＥＸＰを透過することにより発散光束に変換され、対物光学素子ＯＢＪによってＤＶＤに要求される開口制限内に光束径が制限され且つ第２保護層ＰＬ２を介して情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。対物光学素子ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。情報記録面ＲＬ２で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学素子ＯＢＪ、エキスパンダー光学系ＥＸＰを透過し、コリメートレンズＣＯＬによって収斂光束とされ、プリズムＰＳ内部で２回反射され受光部ＤＳ２に集光する。そして、受光部ＤＳ２の出力信号を用いてＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００７０】
また、光ピックアップ装置ＰＵ１においてＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、保護層ＰＬ１の厚さｔ１と保護層ＰＬ３の厚さｔ３との差に起因する球面収差が補正されるように、負レンズＥ１と正レンズＥ２との間の距離が、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合よりも小さくなる位置（図１（ａ）でポジションＰ３）に１軸アクチュエータＡＣ１により負レンズＥ１を移動させる。その後、レーザモジュールＬＭを作動させて第３の発光点ＥＰ３を発光させる。第３の発光点ＥＰ３から射出された発散光束は、図１（ａ）において二点鎖線でその光線経路を描いたように、プリズムＰＳで反射され、コリメートレンズＣＯＬを経て略平行光束とされ、エキスパンダー光学系ＥＸＰを透過することにより発散光束に変換された後、対物光学素子ＯＢＪによってＣＤに要求される開口制限内に光束径が制限され且つ第３保護層ＰＬ３を介して情報記録面ＲＬ３上に形成されるスポットとなる。対物光学素子ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。情報記録面ＲＬ３で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学素子ＯＢＪ、エキスパンダー光学系ＥＸＰを透過し、コリメートレンズＣＯＬによって収斂光束とされ、プリズムＰＳ内部で２回反射され受光部ＤＳ３に集光する。そして、受光部ＤＳ３の出力信号を用いてＣＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００７１】
以下、上述の実施の形態に好適な対物光学素子の実施例について説明する。尚、以下の実施例において、開口数ＮＡが最小である光ディスクの開口制限に対応する光軸から第１の位置までの領域を、内側領域（又は共用領域）とし、かかる第１の位置から、開口数ＮＡが２番目に小さい光ディスクの開口制限に対応する光軸から第２の位置までの領域を、中間領域（又は共用領域）とし、かかる第２の位置より外側の領域を、外側領域（又は専用領域）とする。又、以下の実施例で光源側の光学面Ｓ１の曲率をＲ１とし、光情報記録媒体側の光学面Ｓ２の曲率をＲ２としたときに、Ｒ１＞Ｒ２を満たすものとする。
【００７２】
（実施例１）
図２に、図１の光ピックアップ装置ＰＵ１で用いることができる対物光学素子ＯＢＪ−１の概略断面形状を示す。対物光学素子ＯＢＪ−１の材質はガラス（屈折率１．７１）であり、１枚玉で構成される。この対物光学素子ＯＢＪ−１はＨＤ  ＤＶＤ、ＤＶＤ、ＣＤに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行う際に共通した光路に配置されるレンズ（互換レンズという）として設計されており、ＨＤ  ＤＶＤとＤＶＤの開口数は等しく０．６５、ＣＤの開口数は０．４５である。
【００７３】
対物光学素子をガラスで形成する場合は、ガラス転移点Ｔｇが４００℃以下であるガラス材料を使用すると、比較的低温での成形が可能となるので、金型の寿命を延ばすことが出来る。このようなガラス転移点Ｔｇが低いガラス材料としては、例えば（株）住田光学ガラス製のＫ−ＰＧ３２５や、Ｋ−ＰＧ３７５（共に製品名）がある。
【００７４】
表１に、対物光学素子ＯＢＪ−１のＳ１面、Ｓ２面における各波長の最大入射角度を示す。表２に、Ｓ２面に被覆した膜の仕様を示すが、Ｓ２面に隣接する層番号１から番号順にＳ２面から遠ざかるように配置されている（以下同じ）。
【００７５】
【表１】
2010027208.tif 000003
【００７６】
【表２】
2010027208.tif 000004
【００７７】
図２より、Ｓ２面は平面もしくは曲率の小さな面であることが分かる。このため、Ｓ２面には均一な膜を形成することが容易である。ここでは、真空蒸着で成膜を行っているが、スパッタ、ＣＶＤなど他の成膜手法を用いても良い。又、コート膜を形成する低屈折率材料としてＳｉＯ2、高屈折率材料としてＺｒＯ2を使用した。高屈折率材料はλ＝４００ｎｍ付近で吸収の少ないものが望ましい。これらの他にも、低屈折率材料としてＭｇＦ2、高屈折率材料としてＴａ2Ｏ5、ＴｉＯ2、Ｎｂ2Ｏ3、ＣｅＯ2、ＣｅＦ3、ＨｆＯ2などを使用することが可能であり、その屈折率に応じて求める光学特性が得られるように設計すればよい。具体的な成膜手法としては、成膜前の対物光学素子を収容した真空槽で１．０×１０-3Ｐａまで排気した後、第１層目にＺｒＯ2を酸素ガス導入量１．０×１０-2Ｐａ、蒸着レート３Ａ／ｓｅｃで形成した。次に第２層目にＳｉＯ2を酸素ガス導入量１．５×１０-2Ｐａ、蒸着レート１０Ａ／ｓｅｃで形成した。以下、ＺｒＯ2とＳｉＯ2を交互に２２層重ね合わせ、膜面への入射角度を０°として透過特性を測定したところ、図３のようになった。さらに膜面への入射角度を３２°、４０°で測定した結果をそれぞれ図４、図５に示す。入射角度が０°よりも大きいときは、Ｐ偏光とＳ偏光の乖離が生じるが、その平均値を図示してある。以下も同様である。なお、Ｓ１面には広帯域の反射防止コートを形成した。
【００７８】
本実施例の対物光学素子ＯＢＪ−１には円偏光を入射させることが望ましい。円偏光を入射した場合、径方向での光の透過強度は一定となるが、直線偏光を入射した場合、対物光学素子の一部領域で径方向での光の透過強度が不均一となる恐れがある。なぜなら、膜面への入射角度が大きくなるに従い、Ｐ偏光は長波長側に、Ｓ偏光は短波長側に分離してしまうため、ある特定波長の特定入射角度ではＰ偏光はすべて透過させ、Ｓ偏光はすべて透過させない、もしくはＰ偏光はほとんど透過させ、Ｓ偏光はほとんど透過させないといった状態が発生する。このとき円偏光を入射していればの径方向での光の透過強度は一定となるが、直線偏光を入射している場合は径方向で透過率が大きく異なる。例えば直線偏光入射、λ３＝７８５ｎｍ、入射角３０°でＰ偏光の透過率１００％、Ｓ偏光の透過率０％であったとする。径方向の角度をφ、直線偏光の振動面と一致する方向をφ＝０°と仮定すれば、対物光学素子ＯＢＪ−１透過後の光強度は（ｃｏｓφ）2に比例する。従って、φ＝０°、１８０°での透過率は１００％、φ＝９０°、２７０°での透過率は０％となってしまい、スポット形状に歪みを生じて良好な記録再生を妨げることになる。
【００７９】
図３〜５より、ＨＤ  ＤＶＤで使用する波長（λ１＝４０８ｎｍ）に関しては、入射角度にかかわらず常に透過するので、対物光学素子ＯＢＪ−１の開口数ＮＡ＝０．６５の範囲で光を集光させ、光ディスク上に適切なスポットを結ぶことができる。ＤＶＤで使用する波長（λ２＝６５８ｎｍ）に関しても同様に、入射角度にかかわらず常に透過するので、対物光学素子ＯＢＪ−１の開口数ＮＡ＝０．６５の範囲で光を集光させ、光ディスク上に適切なスポットを結ぶことができる。一方、ＣＤで使用する波長（λ３＝７８５ｎｍ）に関しては入射角０°〜３２°までの光を透過し、３２°〜４０°までの光は透過させない、もしくは透過光量を減少させる。すなわちＣＤでは開口数ＮＡ＝０．４５の範囲で光を集光させ、ＮＡ＝０．４５より大きい開口数の光は透過させない、もしくは透過光量を減少させ、光ディスク上に適切なスポットを結ぶことができる。
【００８０】
この対物光学素子ＯＢＪ−１を、図１の光ピックアップ装置ＰＵ１に搭載してジッター、Ｓ字特性を測定したところ、良好な値を示した。また、ＨＤ  ＤＶＤ、ＤＶＤ、ＣＤともに良好な情報の記録及び／又は再生ができることを確認した。
【００８１】
（実施例２）
実施例１では２２層のコート膜を形成したが、コート膜のスロープをより急峻にすることも可能である。ここで、スロープは透過帯から阻止帯までの透過率変化の度合いをあらわす。実施例２では、実施例１と同じ対物光学素子ＯＢＪ−１を使用した。
【００８２】
コート膜を３２層で真空蒸着により形成した。表３にその仕様を、図６に入射角度０°の透過特性を示す。実施例１の図２と比較するとスロープが急峻になっていることが分かる。そのため開口制限の機能を強化することができるため、実施例１より高性能な特性が必要な場合は、実施例２のコート膜が有効である。
【００８３】
【表３】
2010027208.tif 000005
【００８４】
（実施例３）
実施例１では２２層のコート膜を形成したが、コート膜の層数を減少させてコストを低減することも可能である。実施例３では、コート膜を１２層で真空蒸着により形成した。表４にその仕様を、図７に入射角度０°の透過特性を示す。実施例１の図２と比較するとスロープが緩やかになっていることが分かる。そのため開口制限の機能は若干低下するものの、層数を１２層と実施例１に比較して約半分にしてコストを削減できるため、実施例１より開口制限の機能を低くしても良好な記録、再生を必要とする場合は、実施例３のコート膜が有効である。
【００８５】
【表４】
2010027208.tif 000006
【００８６】
（実施例４）
実施例４にかかる対物光学素子ＯＢＪ−２の材質は光学プラスチック（屈折率１．５１）であり、１枚玉で構成される。その形状自体は、図２に示す対物光学素子ＯＢＪ−１と同様であるので、図面は省略する。対物光学素子をプラスチックで形成する場合は、環状オレフィン系のプラスチック材料を使用するのが好ましく、環状オレフィン系の中でも、波長４０５ｎｍに対する温度２５℃での屈折率Ｎ405が１．５４乃至１．６０の範囲内であって、−５℃から７０℃の温度範囲内での温度変化に伴う波長４０５ｎｍに対する屈折率変化率ｄＮ405／ｄＴ（℃-1）が−１０×１０-5乃至−８×１０-5の範囲内であるプラスチック材料を使用するのがより好ましい。
【００８７】
ところで、ガラスレンズは一般的にプラスチックレンズよりも比重が大きいため対物光学素子をガラスレンズとすると、重量が大きくなり対物光学素子を駆動するアクチュエータに負担がかかる。そのため、対物光学素子をガラスレンズとする場合には、比重が小さいガラス材料を使用するのが好ましい。具体的には、比重が３．０以下であるのが好ましく、２．８以下であるのがより好ましい。
【００８８】
また、上述の対物光学素子の材料として、プラスチック材料中に直径が３０ｎｍ以下の粒子を分散させた材料を使用しても良い。温度が上昇すると屈折率が下がるプラスチック材料に、温度が上昇すると屈折率が上昇する無機材料を均質に混成することで両者の屈折率の温度依存性を打ち消すことが可能となる。これにより、プラスチック材料の成形性を保持したまま、温度変化に伴う屈折率変化が小さい光学材料（以下、かかる光学材料を「アサーマル樹脂」と呼ぶ）を得ることが出来る。
【００８９】
ここで、対物光学素子の屈折率の温度変化について説明する。温度変化に対する屈折率の変化率は、Ｌｏｒｅｎｔｚ−Ｌｏｒｅｎｚの公式に基づいて、屈折率ｎを温度Ｔで微分することにより、
以下の数１に示すＡで表される。
【００９０】
【数１】
2010027208.tif 000007
但し、ｎはレーザ光源の波長に対する前記対物光学素子の屈折率であり、αは対物光学素子の線膨張係数であり、［Ｒ］は対物光学素子の分子屈折力である。
【００９１】
一般的なプラスチック材料の場合は、第１項に比べて第２項の寄与が小さいので第２項はほぼ無視出来る。たとえば、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）の場合、線膨張係数αは７×１０-5である、上式に代入すると、Ａ＝−１２×１０-5となり、実測値と概ね一致する。ここで、アサーマル樹脂では、直径が３０ｎｍ以下の微粒子プラスチック材料中に分散させることにより、実質的に上式の第２項の寄与を大きくし、第１項の線膨張による変化と打ち消しあうようにさせている。具体的には、従来は−１２×１０-5程度であった温度変化に対する屈折率変化率を、絶対値で１０×１０-5未満に抑えることが好ましい。より好ましくは、８×１０-5未満、更に好ましくは、６×１０-5未満に抑えることが、対物光学素子の温度変化に伴う球面収差変化を低減するうえで好ましい。
【００９２】
例えば、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）に、酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）の微粒子を分散させることにより、このような温度変化に対する屈折率変化の依存性を解消することが出来る。母材となるプラスチック材料は、体積比で８０、酸化ニオブは２０程度の割合であり、これらを均一に混合する。微粒子は凝集しやすいという問題があるが、粒子表面に電荷を与えて分散させる技術も知られており、必要な分散状態を生じさせることが出来る。
【００９３】
尚、この体積比率は、温度変化に対する屈折率の変化の割合をコントロールするために、適宜増減できるし、複数種類のナノサイズ無機粒子をブレンドして分散させることも可能である。
【００９４】
体積比率では、上記の例では８０：２０であるが、９０：１０〜６０：４０までの間で適宜調整可能である。９０：１０よりも体積比率が小さいと屈折率変化抑制の効果が小さくなり、逆に、６０：４０を超えるとアサーマル樹脂の成形性に問題が生じるために好ましくない。
【００９５】
微粒子は無機物であることが好ましく、更に、酸化物であることが好ましい。そして酸化状態が飽和していて、それ以上酸化しない酸化物であることが好ましい。無機物であることは、高分子有機化合物であるプラスチック材料との反応を低く抑えるために好ましく、また酸化物であることによって、青紫色レーザの長時間の照射に伴う透過率劣化や波面収差劣化を防ぐことが出来る。特に、高温下において青紫色レーザが照射されるという過酷な条件において、酸化が促進されやすくなるが、このような無機酸化物であれば、酸化による透過率劣化や波面収差劣化を防ぐことが出来る。
【００９６】
尚、プラスチック材料に分散させる微粒子の直径が大きいと、入射光束の散乱が生じやすくなり対物光学素子の透過率が低下する。高密度光ディスクにおいて、情報の記録／再生に使用される青紫色レーザの出力が十分高くない現状においては、対物光学素子の青紫色レーザ光束に対する透過率が低いと、記録速度の高速化、多層ディスク対応という観点で不利となる。従って、プラスチック材料に分散させる微粒子の直径は、好ましくは２０ｎｍ以下、更に好ましくは１０〜１５ｎｍ以下であることが対物光学素子の透過率低下を防ぐ上で好ましい。
【００９７】
実施例４の対物光学素子ＯＢＪ−２はＨＤ  ＤＶＤ、ＤＶＤ、ＣＤの互換レンズとして設計されており、ＨＤ  ＤＶＤ、ＤＶＤ、ＣＤの開口数はそれぞれ０．６、０．６５、０．４５である。ＨＤ  ＤＶＤの開口数よりもＤＶＤの開口数の方が大きくなっているが、これはＨＤ  ＤＶＤが再生専用なのに対し、ＤＶＤ（ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等）は記録と再生の機能を有するタイプであるため、その記録時に、より多くのレーザ光量を必要とするからである。
【００９８】
表５に対物光学素子ＯＢＪ−２のＳ１面、Ｓ２面における各波長の最大入射角度を示す。Ｓ２面に表６に示すような仕様のコート膜を形成した。ここでは、真空蒸着で成膜を行っているが、スパッタ、ＣＶＤなど他の成膜手法を用いても良い。又、コート膜を形成する低屈折率材料としてＳｉＯ2、高屈折率材料としてＺｒＯ2を使用した。高屈折率材料はλ＝４００ｎｍ付近で吸収の少ないものが望ましい。これらの他にも、低屈折率材料としてＭｇＦ2、高屈折率材料としてＴａ2Ｏ5、ＴｉＯ2、Ｎｂ2Ｏ3、ＣｅＯ2、ＣｅＦ3、ＨｆＯ2などを使用することが可能であり、その屈折率に応じて求める光学特性が得られるように設計すればよい。具体的な成膜手法としては、成膜前の対物光学素子を収容した真空槽で１．０×１０-3Ｐａまで排気した後、第１層目にＺｒＯ2を酸素ガス導入量１．０×１０-2Ｐａ、蒸着レート３Ａ／ｓｅｃで形成した。次に第２層目にＳｉＯ2を酸素ガス導入量１．５×１０-2Ｐａ、蒸着レート１０Ａ／ｓｅｃで形成した。以下、ＺｒＯ2とＳｉＯ2を交互に３４層重ね合わせた。なお、基材が光学プラスチックの場合は蒸着中に加熱できる温度が、材質によっても異なるが約９０℃までと限られるため、膜質が弱く、高温保存下ではクラックが入りやすいという問題がある。その場合は、酸素ガス導入量を調整して応力を０に近づける方法や、基材（レンズ）と第１層の膜材料の間に基材と同程度の屈折率を有する密着層を設けることで解決することが可能である。膜面への入射角度を０°として透過特性を測定したところ、図８のようになった。さらに膜面への入射角度を３０°、４０°で測定した結果をそれぞれ図９、図１０に示す。Ｓ１面には広帯域の反射防止コートを形成した。実施例１と同様に、本実施例の対物光学素子ＯＢＪ−２には円偏光を入射させることが望ましい。円偏光を入射した場合、径方向での光の透過強度は一定となるが、直線偏光を入射した場合、対物光学素子の一部領域で径方向での光の透過強度が不均一となる恐れがあるからである。
【００９９】
【表５】
2010027208.tif 000008
【０１００】
【表６】
2010027208.tif 000009
【０１０１】
図８〜１０より、ＤＶＤで使用する波長（λ２＝６５８ｎｍ）に関しては、入射角度にかかわらず常に透過するので、開口数ＮＡ＝０．６５の範囲で光を集光させ、その情報記録面上にスポットを結ぶことができる。ＨＤ  ＤＶＤで使用する波長（λ１＝４０８ｎｍ）に関しては、入射角度０°〜４０°までの光を透過し、４０°〜４５°までの光は透過させない、もしくは透過光量を減少させることができる。すなわちＨＤ  ＤＶＤでは開口数ＮＡ＝０．６０の範囲で光を集光させ、ＮＡ＝０．６０より大きい開口数の光は透過させない、もしくは透過光量を減少させ、その情報記録面上にスポットを結ぶことができる。一方、ＣＤで使用する波長（λ３＝７８５ｎｍ）に関しては入射角０°〜３０°までの光を透過し、３０°〜４５°までの光は透過させない、もしくは透過光量を減少させることができる。すなわちＣＤでは開口数ＮＡ＝０．４５の範囲で光を集光させ、ＮＡ＝０．４５より大きい開口数の光は透過させない、もしくは透過光量を減少させ、その情報記録面上にスポットを結ぶことができる。
【０１０２】
この対物光学素子ＯＢＪ−２を光ピックアップ装置ＰＵ１に搭載してジッター、Ｓ字特性を測定したところ、良好な値を示した。また、ＨＤ  ＤＶＤ、ＤＶＤ、ＣＤともに良好な情報の記録及び／又は再生を行えることを確認した。
【０１０３】
（実施例５）
図１１に対物光学素子ＯＢＪ−３の概略断面形状を示す。対物光学素子ＯＢＪ−３の材質は、２枚玉で構成され、光源側の素子Ａが光学プラスチック（屈折率１．５１）、光ディスク側の素子Ｂがガラスモールド（屈折率１．７１）である。この対物光学素子ＯＢＪ−３はＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの互換レンズとして設計されており、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの開口数はそれぞれ０．８５、０．６５、０．５１である。
【０１０４】
表７に対物光学素子ＯＢＪ−３のＳ１面、Ｓ２面における各波長の最大入射角度と最大面角度を示す。最大面角度とは、対物光学素子の光軸と有効径内の面法線のなす最大角度をいう。表７より、Ｓ１面は曲率の大きな面であることが分かる。このため、Ｓ１面には均一な膜を形成することが難しい。一般に図１１のＳ１面のように曲率の大きな面は光軸（レンズ中心部）に比較してレンズ外周部は膜厚が薄く形成される。その膜厚は光軸（レンズ中心部）の膜厚を１とすれば、レンズの面角度をθｓとして、ｃｏｓ（３／４×θｓ）に近くなる。すなわち、面角度が６０°の位置の光学面の膜厚はｃｏｓ（３／４×６０）＝ｃｏｓ（４５）＝０．７０７となり、光軸（レンズ中心部）に比較して約３割程度薄く形成されることになる。これは真空蒸着の場合であるが、スパッタ、ＣＶＤにおいても成膜条件で同様に膜厚減少する場合もあれば、より均一な成膜も可能である。真空蒸着でもｃｏｓ（３／４×θｓ）よりも厚く形成される場合、薄く形成される場合があるが、本発明ではｃｏｓ（３／４×θｓ）となる真空蒸着装置を使用した。
【０１０５】
【表７】
2010027208.tif 000010
【０１０６】
対物光学素子ＯＢＪ−３のＳ１面に、表８に示すような仕様のコート膜を形成した。ここでは、真空蒸着で成膜を行っているが、スパッタ、ＣＶＤなど他の成膜方法でもレンズ面角度に対して同じ割合で膜厚が減少するような膜を形成できれば問題ない。又、コート膜を形成する低屈折率材料としてＳｉＯ2、高屈折率材料としてＺｒＯ2を使用した。高屈折率材料はλ＝４００ｎｍ付近で吸収の少ないものが望ましい。これらの他にも、低屈折率材料としてＭｇＦ2、高屈折率材料としてＴａ2Ｏ5、ＴｉＯ2、Ｎｂ2Ｏ3、ＣｅＯ2、ＣｅＦ3、ＨｆＯ2などを使用することが可能であり、その屈折率に応じて求める光学特性が得られるように設計すればよい。具体的な成膜手法としては、成膜前の対物光学素子を収容した真空槽で１．０×１０-3Ｐａまで排気した後、第１層目にＺｒＯ2を酸素ガス導入量１．０×１０-2Ｐａ、蒸着レート３Ａ／ｓｅｃで形成した。次に第２層目にＳｉＯ2を酸素ガス導入量１．５×１０-2Ｐａ、蒸着レート１０Ａ／ｓｅｃで形成した。以下、ＺｒＯ2とＳｉＯ2を交互に２２層重ね合わせ、膜面への入射角度を０°として透過特性を測定したところ、図１２のようになった。さらに膜面への入射角度を４５°、５４°で測定した結果をそれぞれ図１３、図１４に示す。なお、Ｓ３面、Ｓ４面、Ｓ２面には広帯域の反射防止コートを形成した。
【０１０７】
【表８】
2010027208.tif 000011
【０１０８】
実施例１と同様に、本実施例の対物光学素子ＯＢＪ−３には円偏光を入射させることが望ましい。円偏光を入射した場合、径方向での光の透過強度は一定となるが、直線偏光を入射した場合、対物光学素子一部領域で径方向での光の透過強度が不均一となる恐れがあるからである。
【０１０９】
図１２〜１４より、ＢＤで使用する波長（λ１＝４０８ｎｍ）に関しては、入射角度にかかわらず常に透過するので、開口数ＮＡ＝０．８５の範囲で光を集光させ、その情報記録面上にスポットを結ぶことができる。ＤＶＤで使用する波長（λ２＝６５８ｎｍ）に関しては入射角０°〜５４°までの光を透過し、５４°〜６５°までの光は透過させない、もしくは透過光量を減少させることができる。すなわちＤＶＤでは開口数ＮＡ＝０．６５の範囲で光を集光させ、ＮＡ＝０．６５より大きい開口数の光は透過させない、もしくは透過光量を減少させ、その情報記録面上にスポットを結ぶことができる。一方、ＣＤで使用する波長（λ３＝７８５ｎｍ）に関しては入射角０°〜４５°までの光を透過し、４５°〜６５°までの光は透過させない、もしくは透過光量を減少させる。すなわちＣＤでは開口数ＮＡ＝０．４５の範囲で光を集光させ、ＮＡ＝０．４５より大きい開口数の光は透過させない、もしくは透過光量を減少させ、その情報記録面上にスポットを結ぶことができる。
【０１１０】
この対物光学素子ＯＢＪ−３を光ピックアップ装置に搭載してジッター、Ｓ字特性を測定したところ、良好な値を示した。また、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤともに良好な情報の記録及び／又は再生を行えることを確認した。
【０１１１】
（実施例６）
図１５に対物光学素子ＯＢＪ−４の概略断面形状を示す。対物光学素子ＯＢＪ−４は２枚玉で構成され、その材質は光源側素子Ａが光学プラスチック（屈折率１．５１）、光ディスク側の素子Ｂがガラスモールド（屈折率１．７１）である。この対物光学素子ＯＢＪ−４は、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの互換レンズとして設計されており、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの開口数はそれぞれ０．８５、０．６５、０．５１である。この対物光学素子ＯＢＪ−４は、入射したλ２＝６５８ｎｍの光束をＤＶＤの情報記録面に集光させない回折構造Ｄを、素子Ａの光学面Ｓ１の０．６５＜ＮＡ＜０．８５の領域（中間領域）に形成している。すなわちλ２＝６５８ｎｍの光束が対物光学素子ＯＢＪ−４に入射したとき、０＜ＮＡ＜０．６５の領域（内側領域）を通過する光束はＤＶＤの情報記録面に集光するが、０．６５＜ＮＡ＜０．８５の中間領域を通過する光束は、ＤＶＤの情報記録面においてフレア光となるように設計されている。一般に回折構造Ｄは、その設計波長の整数倍の光に対して同様な回折作用を与えることが知られているが、本実施例の場合、λ２＝６５８ｎｍの整数倍となる波長は使用していないのでλ１＝４０８ｎｍ、７８５ｎｍは回折の影響を受けないこととなる。
【０１１２】
表９に、対物光学素子ＯＢＪ−４のＳ１面、Ｓ２面における各波長の最大入射角度を示す。図１５より、Ｓ２面は平面もしくは曲率の小さな面であることが分かる。このため、Ｓ２面には均一な膜を形成することが容易である。Ｓ２面に表２に示すような仕様のコート膜Ｍを形成した。ここでは、真空蒸着で成膜を行っているが、スパッタ、ＣＶＤなど他の成膜手法を用いても良い。又、コート膜を形成する低屈折率材料としてＳｉＯ2、高屈折率材料としてＺｒＯ2を使用した。高屈折率材料はλ＝４００ｎｍ付近で吸収の少ないものが望ましい。これらの他にも、低屈折率材料としてＭｇＦ2、高屈折率材料としてＴａ2Ｏ5、ＴｉＯ2、Ｎｂ2Ｏ3、ＣｅＯ2、ＣｅＦ3、ＨｆＯ2などを使用することが可能であり、その屈折率に応じて求める光学特性が得られるように設計すればよい。具体的な成膜手法としては、成膜前の対物光学素子を収容した真空槽で１．０×１０-3Ｐａまで排気した後、第１層目にＺｒＯ2を酸素ガス導入量１．０×１０-2Ｐａ、蒸着レート３Ａ／ｓｅｃで形成した。次に第２層目にＳｉＯ2を酸素ガス導入量１．５×１０-2Ｐａ、蒸着レート１０Ａ／ｓｅｃで形成した。以下、ＺｒＯ2とＳｉＯ2を交互に２２層重ね合わせ、膜面への入射角度を０°として透過特性は、図３と同様である。さらに膜面への入射角度を３２°、４０°で測定した結果は、それぞれ図４、図５と同様である。なお、Ｓ３面、Ｓ４面、Ｓ１面には広帯域の反射防止コートを形成した。
【０１１３】
【表９】
2010027208.tif 000012
【０１１４】
実施例１と同様に、本実施例の対物光学素子ＯＢＪ−４には円偏光を入射させることが望ましい。円偏光を入射した場合、径方向での光の透過強度は一定となるが、直線偏光を入射した場合、対物光学素子の一部領域での径方向での光の透過強度が不均一となる恐れがあるからである。
【０１１５】
図３〜５より、ＢＤで使用する波長（λ１＝４０８ｎｍ）に関しては、入射角度にかかわらず常に透過するので、開口数ＮＡ＝０．８５の範囲で光を集光させ、その情報記録面上にスポットを結ぶことができる。ＤＶＤで使用する波長（λ２＝６５８ｎｍ）に関しては、コート膜は開口数ＮＡ＝０．６５の範囲のみならず、０．６５＜ＮＡ＜０．８５の外側領域（ＢＤの専用領域）でも光を透過させてしまうが、前述したように本実施例の対物光学素子ＯＢＪ−４は回折構造Ｄを有し、０．６５＜ＮＡ＜０．８５の中間領域を通過したλ２＝６５８ｎｍの光束が、情報記録面上でフレア光となるように設計されているため、開口数ＮＡ＝０．６５の範囲の光を集光させ、その情報記録面上にスポットを結ぶことができる。一方、ＣＤで使用する波長（λ３＝７８５ｎｍ）に関しては入射角０°〜３２°までの光を透過し、３２°〜６０°までの光は透過させない、もしくは透過光量を減少させることができる。すなわちＣＤでは開口数ＮＡ＝０．４５の内側領域で光を集光させ、ＮＡ＝０．４５より大きい開口数の光は透過させない、もしくは透過光量を減少させ、その情報記録面上にスポットを結ぶことができる。
【０１１６】
この対物光学素子ＯＢＪ−４を光ピックアップ装置に搭載してジッター、Ｓ字特性を測定したところ、良好な値を示した。また、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤともに良好な情報の記録及び／又は再生を行えることを確認した。
【０１１７】
（実施例７）
図１６に対物光学素子ＯＢＪ−５の概略断面形状を示す。対物光学素子ＯＢＪ−５ぼ材質はガラスモールド（屈折率１．７１）であり、１枚玉で構成される。この対物光学素子ＯＢＪ−５は、ＨＤ  ＤＶＤ、ＤＶＤ、ＣＤの互換レンズとして設計されており、ＨＤ  ＤＶＤ、ＤＶＤ、ＣＤの開口数はそれぞれ０．６、０．６５、０．４５である。この対物光学素子ＯＢＪ−５は、入射したλ１＝４０８ｎｍの光束を情報記録面に集光させない回折構造Ｄを、光学面Ｓ１の０．６＜ＮＡ＜０．６５である中間領域に形成している。すなわちλ１＝４０８ｎｍの光束が対物光学素子ＯＢＪ−５に入射したとき、０＜ＮＡ＜０．６の内側領域及び中間領域を通過する光束はその情報記録面上に集光し、０．６＜ＮＡ＜０．６５の外側領域（ＤＶＤ専用領域）を通過する光束は、情報記録面上でフレア光となるように設計されている。一般に回折構造Ｄはその設計波長の整数倍の光に対して同様の回折作用を与えることが知られているが、本実施例の場合、λ１＝４０８ｎｍの整数倍に近い波長としてＣＤ用のλ３＝７８５ｎｍがあるため、λ３＝７８５ｎｍも、回折構造Ｄの回折作用により０．６＜ＮＡ＜０．６５の中間領域を通過する光束は、ＣＤの情報記録面上でフレア光となる。
【０１１８】
表１０に対物光学素子ＯＢＪ−５のＳ１面、Ｓ２面における各波長の最大入射角度を示す。図１６より、Ｓ２面は平面もしくは曲率の小さな面であることが分かる。このため、Ｓ２面には均一な膜を形成することが容易である。Ｓ２面に表２に示すような仕様のコート膜を形成した。ここでは、真空蒸着で成膜を行っているが、スパッタ、ＣＶＤなど他の成膜手法を用いても良い。又、コート膜を形成する低屈折率材料としてＳｉＯ2、高屈折率材料としてＺｒＯ2を使用した。高屈折率材料はλ＝４００ｎｍ付近で吸収の少ないものが望ましい。これらの他にも、低屈折率材料としてＭｇＦ2、高屈折率材料としてＴａ2Ｏ5、ＴｉＯ2、Ｎｂ2Ｏ3、ＣｅＯ2、ＣｅＦ3、ＨｆＯ2などを使用することが可能であり、その屈折率に応じて求める光学特性が得られるように設計すればよい。具体的な成膜手法としては、成膜前の対物光学素子を収容した真空槽で１．０×１０-3Ｐａまで排気した後、第１層目にＺｒＯ2を酸素ガス導入量１．０×１０-2Ｐａ、蒸着レート３Ａ／ｓｅｃで形成した。次に第２層目にＳｉＯ2を酸素ガス導入量１．５×１０-2Ｐａ、蒸着レート１０Ａ／ｓｅｃで形成した。以下、ＺｒＯ2とＳｉＯ2を交互に２２層重ね合わせ、膜面への入射角度を０°として透過特性を測定したところ、図３のようになった。さらに膜面への入射角度を３２°、４０°で測定した結果は、それぞれ図４、図５と同様である。なお、Ｓ１面には広帯域の反射防止コートを形成した。
【０１１９】
【表１０】
2010027208.tif 000013
【０１２０】
実施例１と同様に、本実施例の対物光学素子ＯＢＪ−５には円偏光を入射させることが望ましい。円偏光を入射した場合、径方向での光の透過強度は一定となるが、直線偏光を入射した場合、対物光学素子の一部領域で径方向での光の透過強度が不均一となる恐れがあるからである。
【０１２１】
図３〜５より、ＨＤ  ＤＶＤで使用する波長（λ１＝４０８ｎｍ）に関しては、コート膜は開口数ＮＡ＝０．６の範囲のみならず、０．６＜ＮＡ＜０．６５の外側領域（ＤＶＤの専用領域になる）でも光を透過させてしまうが、前述したように本実施例の対物光学素子ＯＢＪ−５は回折構造Ｄを有し、０．６＜ＮＡ＜０．６５の外側領域を通過したλ１＝４０８ｎｍの光束は、情報記録面上でフレア光となるように設計されているため、開口数ＮＡ＝０．６の範囲の光を集光させ、ＨＤ  ＤＶＤの情報記録面上にスポットを結ぶことができる。ＤＶＤで使用する波長（λ２＝６５８ｎｍ）に関しては、入射角度にかかわらず常に透過するので、開口数ＮＡ＝０．６５の範囲で光を集光させ、その情報記録面上にスポットを結ぶことができる。一方、ＣＤで使用する波長（λ３＝７８５ｎｍ）に関しては入射角０°〜３２°までの光を透過し、３２°〜６０°までの光は透過させない、もしくは透過光量を減少させることができる。前述したようにλ３＝７８５ｎｍの光も０．６＜ＮＡ＜０．６５の外側領域を通過する光束は、回折構造Ｄによってフレア化されるが、本実施例の場合はコート膜も０．６＜ＮＡ＜０．６５の外側領域を、光を透過させない設計になっているため、特に影響はない。すなわちＣＤでは開口数ＮＡ＝０．４５の範囲で光を集光させ、ＮＡ＝０．４５より大きい開口数の光は透過させない、もしくは透過光量を減少させ、その情報記録面上にスポットを結ぶことができる。
【０１２２】
この対物光学素子ＯＢＪ−５を光ピックアップ装置に搭載してジッター、Ｓ字特性を測定したところ、良好な値を示した。また、ＨＤ  ＤＶＤ、ＤＶＤ、ＣＤともに良好な情報の記録及び／又は再生を行えることを確認した。
【０１２３】
（実施例８）
図１７に対物光学素子ＯＢＪ−６の概略断面形状を示す。対物光学素子ＯＢＪ−６は２枚玉で構成され、その材質は光源側の素子Ａが光学プラスチック（屈折率１．５１）、光ディスク側の素子Ｂがガラスモールド（屈折率１．７１）である。この対物光学素子ＯＢＪ−６はＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの互換レンズとして設計されており、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの開口数はそれぞれ０．８５、０．６５、０．５１である。
【０１２４】
表１１に対物光学素子ＯＢＪ−６のＳ１面、Ｓ２面における各波長の最大入射角度を示す。図１７より、Ｓ２面は平面もしくは曲率の小さな面であることが分かる。このため、Ｓ２面には均一な膜を形成することが容易である。Ｓ２面に表１２、１３、１４に示すような仕様のコート膜を形成した。
【０１２５】
【表１１】
2010027208.tif 000014
【０１２６】
【表１２】
2010027208.tif 000015
【０１２７】
【表１３】
2010027208.tif 000016
【０１２８】
【表１４】
2010027208.tif 000017
【０１２９】
Ｓ２面でＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤで共用される内側領域（入射角度０°〜３２°）を第１輪帯ｍ１、ＢＤ、ＤＶＤで共用される中間領域（入射角度３２°〜４０°）を第２輪帯ｍ２、ＢＤのみの専用となる外側領域（４０°〜５８°）を第３輪帯ｍ３とする。第１輪帯ｍ１には表１２に示すような広帯域の反射防止コートを、第２輪帯ｍ２には表１３に示すようなコート膜を、第３輪帯ｍ３には表１４に示すようなコート膜を形成した。ここでは、真空蒸着で成膜を行っているが、スパッタ、ＣＶＤなど他の成膜手法を用いても良い。又、コート膜を形成する低屈折率材料としてＳｉＯ2、高屈折率材料としてＺｒＯ2を使用した。高屈折率材料はλ＝４００ｎｍ付近で吸収の少ないものが望ましい。これらの他にも、低屈折率材料としてＭｇＦ2、高屈折率材料としてＴａ2Ｏ5、ＴｉＯ2、Ｎｂ2Ｏ3、ＣｅＯ2、ＣｅＦ3、ＨｆＯ2などを使用することが可能であり、その屈折率に応じて求める光学特性が得られるように設計すればよい。図１７のような輪帯状のコート膜を形成するにはリフトオフのパターニング技術を応用して作成した。
【０１３０】
第１輪帯ｍ１と第２輪帯ｍ２の境界（入射角度３２°）では、λ１＝４０８ｎｍとλ２＝６５８ｎｍの光の位相が一致していなければならない。そのため第２輪帯ｍ２の基材と第１層目の間にＡｌ2Ｏ3で位相調整層として、３５０ｎｍ厚さの層を形成した。位相は２πｎｄ・ｃｏｓθ／λで表される。ここでｎは屈折率、ｄは膜厚、θは各層への入射角度、λは使用波長である。この位相差がλ１＝４０８ｎｍとλ２＝６５８ｎｍの両波長の光束において、第１輪帯ｍ１と第２輪帯ｍ２の境界が２πの整数倍になるように位相調整層の厚さを決めてやれば良い。λ１＝４０８ｎｍに合わせると、位相調整層は３００ｎｍ、λ２＝６５８ｎｍに合わせると４２０ｎｍとなり、両方を同時に満たすことは難しいが、その間を取って３５０ｎｍとした。本発明者らの実験によれば、このときの境界上での位相差は両波長において０．１λ以下であった。また、位相調整層の光学特性に与える影響であるが、位相調整層の屈折率と基板の屈折率の差が０．１以内であれば問題ない。第２輪帯ｍ２と第３輪帯ｍ３の境界（入射角度４０°）でもλ１＝４０８ｎｍにおいて位相が一致していなければならない。同様の計算を行い、位相調整層を４６０ｎｍとした。なお、Ｓ３面、Ｓ４面、Ｓ１面には広帯域の反射防止コートを形成した。第１輪帯ｍ１で入射角度０°の透過特性を図１８に、第２輪帯ｍ２で入射角度３６°の透過特性を図１９に、第３輪帯ｍ３で入射角度５０°の透過特性を図２０に示す。
【０１３１】
本実施例の対物光学素子ＯＢＪ−６には円偏光、直線偏光いずれを入射させても良い。なぜなら、Ｐ偏光とＳ偏光の分離が生じる波長、入射角度領域を使用しない構成になっており、直線偏光を入射させても径方向での光の透過強度は一定となるためである。
【０１３２】
図１８〜２０より、ＢＤで使用する波長（λ１＝４０８ｎｍ）の光束に関しては、入射角度にかかわらず常に透過するので、開口数ＮＡ＝０．８５の範囲で光を集光させ、その情報記録面上にスポットを結ぶことができる。ＤＶＤで使用する波長（λ２＝６５８ｎｍ）の光束に関しては第１輪帯ｍ１、第２輪帯ｍ２のみを透過させるため、ＮＡ＝０．６５の範囲で光を集光させ、その情報記録面上にスポットを結ぶことができる。ＣＤで使用する波長（λ３＝７８５ｎｍ）の光束に関しては、第１輪帯ｍ１のみを透過させるため、ＮＡ＝０．５１の範囲で光を集光させ、その情報記録面上にスポットを結ぶことができる。
【０１３３】
実施例３に比較すると、本実施例の対物光学素子ＯＢＪ−６は、コート膜を３種類パターニング形成しなければならず、コストアップは避けられないが、３種類のコート膜に開口制限機能と反射防止機能の役割を分担させることで、より特性の良い対物光学素子の製作が可能になる。ただし、この際位相調整やパターニングの精度が要求される。
【０１３４】
この対物光学素子ＯＢＪ−６を光ピックアップ装置に搭載してジッター、Ｓ字特性を測定したところ、良好な値を示した。また、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤともに良好な情報の記録及び／又は再生を行えることを確認した。
【０１３５】
（実施例９）
図２１に対物光学素子ＯＢＪ−７の概略断面形状を示す。対物光学素子ＯＢＪ−７は２枚玉で構成され、その材質は光源側の素子Ａが光学プラスチック（屈折率１．５１）、光ディスク側の素子Ｂがガラスモールド（屈折率１．７１）である。この対物光学素子ＯＢＪ−７はＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの互換レンズとして設計されており、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの開口数はそれぞれ０．８５、０．６５、０．５１である。この対物光学素子ＯＢＪ−７は、入射したλ２＝６５８ｎｍの光束を情報記録面に集光させない回折構造Ｄを、光学面Ｓ１の０．６５＜ＮＡ＜０．８５の外側領域（ＢＤ専用領域）に形成している。すなわちλ２＝６５８ｎｍの光が対物光学素子ＯＢＪ−７に入射したとき、０＜ＮＡ＜０．６５の内側領域を通過する光は、ＤＶＤの情報記録面上に集光し、０．６５＜ＮＡ＜０．８５の外側領域を通過する光はその情報記録面上でフレア光となるように設計されている。一般に回折構造Ｄはその設計波長の整数倍の光に対して同様の回折作用を与えることが知られているが、本実施例の場合、λ２＝６５８ｎｍの整数倍となる波長は使用していないのでλ１＝４０８ｎｍ、λ３＝７８５ｎｍは回折の影響を受けない。
【０１３６】
表１５に対物光学素子ＯＢＪ−７のＳ１面、Ｓ２面における各波長の最大入射角度を示す。図２１より、Ｓ２面は平面もしくは曲率の小さな面であることが分かる。このため、Ｓ２面には均一な膜を形成することが容易である。Ｓ２面に表１２、１６に示すような仕様のコート膜を形成した。
【０１３７】
【表１５】
2010027208.tif 000018
【０１３８】
Ｓ２面でＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤで共用される内側領域（入射角度０°〜３２°）を第１輪帯ｍ１、ＢＤ、ＤＶＤで共用される中間領域（入射角度３２°〜４０°）を第２輪帯ｍ２、ＢＤのみで使用される外側領域（４０°〜５８°）を第３輪帯ｍ３とする。第１輪帯ｍ１には表１２に示すようなコート膜を、第２輪帯ｍ２及び第３輪帯ｍ３には、表１６に示すようなコート膜を形成した。ここでは、真空蒸着で成膜を行っているが、スパッタ、ＣＶＤなど他の成膜手法を用いても良い。又、コート膜を形成する低屈折率材料としてＳｉＯ2、高屈折率材料としてＺｒＯ2を使用した。高屈折率材料はλ＝４００ｎｍ付近で吸収の少ないものが望ましい。これらの他にも、低屈折率材料としてＭｇＦ2、高屈折率材料としてＴａ2Ｏ5、ＴｉＯ2、Ｎｂ2Ｏ3、ＣｅＯ2、ＣｅＦ3、ＨｆＯ2などを使用することが可能であり、その屈折率に応じて求める光学特性が得られるように設計すればよい。図２１のような輪帯状のコート膜を形成するのにリフトオフのパターニング技術を応用して作成した。第１輪帯ｍ１と第２輪帯ｍ２の境界（入射角度３２°）では、λ１＝４０８ｎｍの光の位相を一致させるため、位相調整層の厚さを３００ｎｍとした。第２輪帯ｍ２と第３輪帯ｍ３の境界（入射角度４０°）は同じ膜を形成しているので位相調整は不要である。なお、Ｓ３面、Ｓ４面、Ｓ１面には広帯域の反射防止コートを形成した。第１輪帯で入射角度３６°の透過特性は図１８と同様であり、第２、第３輪帯で入射角度５０°の透過特性は図１９と同様である。
【０１３９】
【表１６】
2010027208.tif 000019
【０１４０】
本実施例の対物光学素子ＯＢＪ−７には円偏光、直線偏光いずれを入射させても良い。なぜなら、Ｐ偏光とＳ偏光の分離が生じる波長、入射角度領域を使用しない構成になっており、直線偏光を入射させてもレンズの径方向での光の透過強度は一定となるためである。
【０１４１】
図１８、１９より、ＢＤで使用する波長（λ１＝４０８ｎｍ）の光束に関しては、入射角度にかかわらず常に透過するので、開口数ＮＡ＝０．８５の範囲で光を集光させ、その情報記録面上にスポットを結ぶことができる。ＤＶＤで使用する波長（λ２＝６５８ｎｍ）の光束に関しては、コート膜は開口数ＮＡ＝０．６５の範囲のみならず、０．６５＜ＮＡ＜０．８５の外側領域（ＢＤ専用領域）でも光を透過させてしまうが、前述したように本実施例の対物光学素子ＯＢＪ−７は回折構造Ｄを有し、λ２＝６５８ｎｍの光に対して０．６５＜ＮＡ＜０．８５の外側領域は情報記録面上でフレア光となるように設計されているため、第１ｍ１、第２輪帯ｍ２のみを通過する光を集光させ、その情報記録面上にスポットを結ぶことができる。ＣＤで使用する波長（λ３＝７８５ｎｍ）の光束に関しては第１輪帯ｍ１のみを透過するため、ＮＡ＝０．５１の範囲で光を集光させ、その情報記録面上にスポットを結ぶことができる。
【０１４２】
実施例４に比較すると、本実施例の対物光学素子ＯＢＪ−７はコート膜を２種類パターニング形成しなければならず、コストアップは避けられないが、２種類のコート膜に開口制限機能と反射防止機能の役割を分担させることで、より特性の良い対物レンズの製作が可能になる。ただし、この際位相調整やパターニングの精度が要求される。
【０１４３】
この対物光学素子ＯＢＪ−７を光ピックアップ装置に搭載してジッター、Ｓ字特性を測定したところ、良好な値を示した。また、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤともに良好な情報の記録及び／又は再生を行えることを確認した。
【０１４４】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。
【符号の説明】
【０１４５】
ＡＣ１〜３ アクチュエータ
ＣＯＬ コリメートレンズ
Ｄ 回折構造
ＤＳ１〜３ 受光部
Ｅ１ 負レンズ
Ｅ２ 正レンズ
ＥＰ１〜３ 発光点
ＥＸＰ エキスパンダーレンズ
ＬＭ レーザモジュール
Ｍ コート膜
ＯＢＪ 対物光学素子
ＰＵ１ 光ピックアップ装置
ＳＴＯ 絞り
【図１】
2010027208.tif 000020
【図２】
2010027208.tif 000021
【図３】
2010027208.tif 000022
【図４】
2010027208.tif 000023
【図５】
2010027208.tif 000024
【図６】
2010027208.tif 000025
【図７】
2010027208.tif 000026
【図８】
2010027208.tif 000027
【図９】
2010027208.tif 000028
【図１０】
2010027208.tif 000029
【図１１】
2010027208.tif 000030
【図１２】
2010027208.tif 000031
【図１３】
2010027208.tif 000032
【図１４】
2010027208.tif 000033
【図１５】
2010027208.tif 000034
【図１６】
2010027208.tif 000035
【図１７】
2010027208.tif 000036
【図１８】
2010027208.tif 000037
【図１９】
2010027208.tif 000038
【図２０】
2010027208.tif 000039
【図２１】
2010027208.tif 000040
【手続補正書】
【提出日】平成21年12月1日(2009.12.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長λ１（３８０ｎｍ≦λ１≦４２０ｎｍ）の光束を出射する第１の光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の光束を出射する第２の光源と、前記第１の光源からの光束を第１光情報記録媒体の情報記録面に集光し、又前記第２の光源からの光束を第２光情報記録媒体の情報記録面に集光する対物光学素子とを有する光ピックアップ装置に用いる対物光学素子であって、
前記対物光学素子の光学面には、共用領域と専用領域とが設けられており、
前記光源側の光学面Ｓ１の曲率をＲ１とし、前記光情報記録媒体側の光学面Ｓ２の曲率をＲ２としたときに、Ｒ１＞Ｒ２を満たし、
前記第２の光源から前記第２光情報記録媒体へ向かう前記波長λ２の光束が、前記光学面Ｓ２から所定の角度θ２’未満で出射するときは透過するが、所定角度θ２’以上で出射するときは不透過とする膜を、少なくとも前記光学面Ｓ２の前記専用領域及び前記共用領域に形成しており、
前記共用領域を通過した前記第１の光束は、前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成し、又前記共用領域を通過した前記第２の光束は、前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成するようになっており、
前記専用領域を通過した前記第１の光束は、前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成するが、前記専用領域を通過した前記第２の光束は、前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成しないことを特徴とする対物光学素子。
【請求項２】
前記所定角度θ２は、２５度≦θ２’≦５０度を満たすことを特徴とする請求項１に記載の対物光学素子。
【請求項３】
前記光ピックアップ装置は、波長λ３（λ１＜λ２＜λ３）の光束を出射する第３の光源を有し、前記対物光学素子は、前記第３の光源からの光束を第３光情報記録媒体の情報記録面に集光するようになっており、前記波長λ３は、７６０ｎｍ≦λ３≦８００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の対物光学素子。
【請求項４】
前記対物光学素子の光学面に、前記波長λ１及び前記波長λ３の光束に関して開口を制限するための回折構造が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の対物光学素子。
【請求項５】
前記波長λ１の光束は、前記光学面Ｓ１の有効径の最外周において、入射角度６０度以上で入射するようになっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項６】
波長λ１（３８０ｎｍ≦λ１≦４２０ｎｍ）の光束を出射する第１の光源と、波長λ２（６３０ｎｍ≦λ２≦６７０ｎｍ）の光束を出射する第２の光源と、波長λ３（７６０ｎｍ≦λ３≦８００ｎｍ）の光束を出射する第３の光源と、前記第１の光源からの光束を第１光情報記録媒体の情報記録面に集光し、前記第２の光源からの光束を第２光情報記録媒体の情報記録面に集光し、前記第３の光源からの光束を第３光情報記録媒体の情報記録面に集光する対物光学素子とを有する光ピックアップ装置に用いる対物光学素子であって、
前記対物光学素子の光学面には、その光軸から第１の高さまでの内側領域と、前記第１の高さから第２の高さまでの中間領域と、前記第２の高さを超えた外側領域とが設けられ、
前記第３の光源から前記第３光情報記録媒体へ向かう前記波長λ３の光束が、前記光学面Ｓ２から所定の角度θ３ｂ未満で出射するときは透過するが、所定角度θ３ｂ以上で出射するときは不透過とする膜を、少なくとも前記光学面Ｓ２の前記内側領域、前記中間領域及び前記外側領域に形成しており、
前記内側領域を通過した前記第１の光源からの光束は、前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成し、前記内側領域を通過した前記第２の光源からの光束は、前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成し、前記内側領域を通過した前記第３の光源からの光束は前記第３光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成し、
前記中間領域を通過した前記第１の光源からの光束は、前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成し、前記中間領域を通過した前記第２の光源からの光束は、前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成し、前記中間領域を通過した前記第３の光源からの光束は前記第３光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成せず、
前記外側領域を通過した前記第１の光源からの光束は、前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成し、前記外側領域を通過した前記第２の光源からの光束は、前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成せず、前記外側領域を通過した前記第３の光源からの光束は前記第３光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成しないことを特徴とする対物光学素子。
【請求項７】
波長λ１の光束を出射する第１の光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の光束を出射する第２の光源と、波長λ３（λ１＜λ２＜λ３且つ０．９＜２・λ１／λ３＜１．１）の光束を出射する第３の光源と、前記第１の光源からの光束を第１光情報記録媒体の情報記録面に集光し、前記第２の光源からの光束を第２光情報記録媒体の情報記録面に集光し、前記第３の光源からの光束を第３光情報記録媒体の情報記録面に集光する対物光学素子とを有する光ピックアップ装置に用いる対物光学素子であって、
前記対物光学素子の光学面には、その光軸から第１の高さまでの内側領域と、前記第１の高さから第２の高さまでの中間領域と、前記第２の高さを超えた外側領域とが設けられ、
前記第３の光源から前記第３光情報記録媒体へ向かう前記波長λ３の光束が、前記光学面Ｓ２から所定の角度θ３ｂ未満で出射するときは透過するが、所定角度θ３ｂ以上で出射するときは不透過とする膜を、少なくとも前記光学面Ｓ２の前記内側領域、前記中間領域及び前記外側領域に形成しており、
前記内側領域を通過した前記第１の光源からの光束は、前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成し、前記内側領域を通過した前記第２の光源からの光束は、前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成し、前記内側領域を通過した前記第３の光源からの光束は前記第３光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成し、
前記中間領域を通過した前記第１の光源からの光束は、前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成し、前記中間領域を通過した前記第２の光源からの光束は、前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成し、前記中間領域を通過した前記第３の光源からの光束は前記第３光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成せず、
前記外側領域を通過した前記第１の光源からの光束は、前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成し、前記外側領域を通過した前記第２の光源からの光束は、前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成せず、前記外側領域を通過した前記第３の光源からの光束は前記第３光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成しないことを特徴とする対物光学素子。
【請求項８】
前記所定角度θ３ｂは、２５度≦θ３ｂ≦３５度を満たすことを特徴とする請求項６又は７に記載の対物光学素子。
【請求項９】
前記波長λ１の光束は、前記光学面Ｓ１の有効径の最外周において、入射角度６０度以上で入射するようになっていることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の対物光学素子。
【請求項１０】
前記対物光学素子の少なくとも一方の光学面に、前記波長λ２の光束に関して開口を制限するための回折構造が設けられていることを特徴とする請求項６〜９の何れかに記載の対物光学素子。
【請求項１１】
光源と、請求項１〜１０のいずれかに記載の対物光学素子と、を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
請求項１に記載の対物光学素子は、波長λ１（３８０ｎｍ≦λ１≦４２０ｎｍ）の光束を出射する第１の光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の光束を出射する第２の光源と、前記第１の光源からの光束を第１光情報記録媒体の情報記録面に集光し、又前記第２の光源からの光束を第２光情報記録媒体の情報記録面に集光する対物光学素子とを有する光ピックアップ装置に用いる対物光学素子であって、前記対物光学素子の光学面には、共用領域と専用領域とが設けられており、前記光源側の光学面Ｓ１の曲率をＲ１とし、前記光情報記録媒体側の光学面Ｓ２の曲率をＲ２としたときに、Ｒ１＞Ｒ２を満たし、前記第２の光源から前記第２光情報記録媒体へ向かう前記波長λ２の光束が、前記光学面Ｓ２から所定の角度θ２’未満で出射するときは透過するが、所定角度θ２’以上で出射するときは不透過とする膜を、少なくとも前記光学面Ｓ２の前記専用領域及び前記共用領域に形成しており、前記共用領域を通過した前記第１の光束は、前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成し、又前記共用領域を通過した前記第２の光束は、前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成するようになっており、前記専用領域を通過した前記第１の光束は、前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成するが、前記専用領域を通過した前記第２の光束は、前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成しないことを特徴とするので、例えばＢＤやＨＤ  ＤＶＤ等の比較的大きい開口数ＮＡが必要となる場合は、それに用いる第１の光源からの光束を、前記専用領域及び前記共用領域を通過させることで集光スポットの絞り込みを行えるようにし、一方ＤＶＤやＣＤ等の比較的小さい開口数ＮＡが必要となる場合は、それに用いる第２の光源からの光束を、前記専用領域を通過させないことで集光スポットの径を適切なものとできる。尚、「波長選択性の膜」とは、所定領域の波長の光束の透過率が低く、且つ所定領域外の波長の光束の透過率が高い膜をいう。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
請求項２に記載の対物光学素子は、請求項１に記載の発明において、前記所定角度θ２は、２５度≦θ２’≦５０度を満たすことを特徴とする。本発明は、波長λ１の光束の最大出射角と、波長λ２の光束の最大出射角が開口制限に対応して異なることに着目してなされたものである。例えばＢＤ等の比較的大きい開口数ＮＡが必要となる場合は、それに用いる第１の光源からの光束の最大出射角が５５度以上となるから、そのような最大出射角を持つ光束は、前記専用領域及び前記共用領域を通過させることで集光スポットの絞り込みを行えるようにする。一方、ＤＶＤやＣＤ等の比較的小さい開口数ＮＡが必要となる場合は、それに用いる第２の光源からの光束の出射角度が所定角度θ２’（但し、２５度≦θ２’≦５０度）未満となるから、そのような出射角度を持つ光束は、前記膜を用いて前記専用領域を通過させないことで適切な集光スポットを形成できる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
請求項３に記載の対物光学素子は、請求項１に記載の発明において、前記光ピックアップ装置は、波長λ３（λ１＜λ２＜λ３）の光束を出射する第３の光源を有し、前記対物光学素子は、前記第３の光源からの光束を第３光情報記録媒体の情報記録面に集光するようになっており、前記波長λ３は、７６０ｎｍ≦λ３≦８００ｎｍであることを特徴とするので、例えばＢＤ又はＨＤ  ＤＶＤとＤＶＤに加え、更にＣＤに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行うことができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
請求項４に記載の対物光学素子は、請求項３に記載の発明において、前記対物光学素子の光学面に、前記波長λ１及び前記波長λ３の光束に関して開口を制限するための回折構造が設けられていることを特徴とする。波長λ３は、波長λ１の約２倍であるため、回折構造の回折作用が共通になる場合がある。そこで、これらの波長を共通として取り扱うことで、３種類以上の異なる波長の光束における情報記録面への集光・非集光を使い分けることができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
請求項５に記載の対物光学素子は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記波長λ１の光束は、前記光学面Ｓ１の有効径の最外周において、入射角度６０度以上で入射するようになっていることを特徴とする。例えばＢＤ等の比較的大きい開口数ＮＡが必要となる場合は、それに用いる第１の光源からの光束の最大入射角が６０度以上となるから、そのような最大入射角を持つ光束は、前記専用領域及び前記共用領域を通過させることで集光スポットの絞り込みを行えるようにする。
又、本明細書中、「入射角度」とは、対物光学素子の有効径内の入射光線と面法線のなす角度をいい、「出射角度」とは、対物光学素子の有効径内の出射光線と面法線のなす角度をいうものとする。又、「対物光学素子」が複数の素子から構成されている場合、最も光情報記録媒体に近い素子の光源側の光学面をＳ１として扱い、光情報記録媒体側の光学面をＳ２として扱うものとする。更に、本明細書において、「有効径」とは、使用波長λの入射光束に対して波面収差が０．０７λｒｍｓ以内となるように透過、或いは集光させることができる光学面の範囲を指す。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
前記光学面Ｓ１の曲率Ｒ１が、前記光学面Ｓ２の曲率Ｒ２より大きい場合には、例えばスパッタ等により前記膜を光学面Ｓ１に形成する際に、均一な膜を成膜しやすいというメリットがある。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
請求項６に記載の対物光学素子は、波長λ１（３８０ｎｍ≦λ１≦４２０ｎｍ）の光束を出射する第１の光源と、波長λ２（６３０ｎｍ≦λ２≦６７０ｎｍ）の光束を出射する第２の光源と、波長λ３（７６０ｎｍ≦λ３≦８００ｎｍ）の光束を出射する第３の光源と、前記第１の光源からの光束を第１光情報記録媒体の情報記録面に集光し、前記第２の光源からの光束を第２光情報記録媒体の情報記録面に集光し、前記第３の光源からの光束を第３光情報記録媒体の情報記録面に集光する対物光学素子とを有する光ピックアップ装置に用いる対物光学素子であって、
前記対物光学素子の光学面には、その光軸から第１の高さまでの内側領域と、前記第１の高さから第２の高さまでの中間領域と、前記第２の高さを超えた外側領域とが設けられ、
前記第３の光源から前記第３光情報記録媒体へ向かう前記波長λ３の光束が、前記光学面Ｓ２から所定の角度θ３ｂ未満で出射するときは透過するが、所定角度θ３ｂ以上で出射するときは不透過とする膜を、少なくとも前記光学面Ｓ２の前記内側領域、前記中間領域及び前記外側領域に形成しており、
前記内側領域を通過した前記第１の光源からの光束は、前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成し、前記内側領域を通過した前記第２の光源からの光束は、前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成し、前記内側領域を通過した前記第３の光源からの光束は前記第３光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成し、
前記中間領域を通過した前記第１の光源からの光束は、前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成し、前記中間領域を通過した前記第２の光源からの光束は、前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成し、前記中間領域を通過した前記第３の光源からの光束は前記第３光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成せず、
前記外側領域を通過した前記第１の光源からの光束は、前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成し、前記外側領域を通過した前記第２の光源からの光束は、前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成せず、前記外側領域を通過した前記第３の光源からの光束は前記第３光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成しないことを特徴とするので、前記膜の有する例えば波長選択性や角度依存性などの光学特性を、回折構造の回折特性を用いて補完することにより、３種類以上の異なる波長の光束の情報記録面への集光・非集光を使い分けることで、光情報記録媒体に対する情報の適切な記録及び／又は再生が可能となる。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
請求項７に記載の対物光学素子は、波長λ１の光束を出射する第１の光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の光束を出射する第２の光源と、波長λ３（λ１＜λ２＜λ３且つ０．９＜２・λ１／λ３＜１．１）の光束を出射する第３の光源と、前記第１の光源からの光束を第１光情報記録媒体の情報記録面に集光し、前記第２の光源からの光束を第２光情報記録媒体の情報記録面に集光し、前記第３の光源からの光束を第３光情報記録媒体の情報記録面に集光する対物光学素子とを有する光ピックアップ装置に用いる対物光学素子であって、
前記対物光学素子の光学面には、その光軸から第１の高さまでの内側領域と、前記第１の高さから第２の高さまでの中間領域と、前記第２の高さを超えた外側領域とが設けられ、
前記第３の光源から前記第３光情報記録媒体へ向かう前記波長λ３の光束が、前記光学面Ｓ２から所定の角度θ３ｂ未満で出射するときは透過するが、所定角度θ３ｂ以上で出射するときは不透過とする膜を、少なくとも前記光学面Ｓ２の前記内側領域、前記中間領域及び前記外側領域に形成しており、
前記内側領域を通過した前記第１の光源からの光束は、前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成し、前記内側領域を通過した前記第２の光源からの光束は、前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成し、前記内側領域を通過した前記第３の光源からの光束は前記第３光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成し、
前記中間領域を通過した前記第１の光源からの光束は、前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成し、前記中間領域を通過した前記第２の光源からの光束は、前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成し、前記中間領域を通過した前記第３の光源からの光束は前記第３光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成せず、
前記外側領域を通過した前記第１の光源からの光束は、前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成し、前記外側領域を通過した前記第２の光源からの光束は、前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成せず、前記外側領域を通過した前記第３の光源からの光束は前記第３光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成しないことを特徴とする。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
請求項８に記載の対物光学素子は、請求項６又は７に記載の発明において、前記所定角度θ３ｂは、２５度≦θ３ｂ≦３５度を満たすことを特徴とするので、例えば入射光における不要光を排除して、ＣＤ使用時の開口制限を適切に行うことができる。
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
請求項９に記載の対物光学素子は、請求項６〜８のいずれかに記載の発明において、前記波長λ１の光束は、前記光学面Ｓ１の有効径の最外周において、入射角度６０度以上で入射するようになっていることを特徴とする。
【手続補正２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
請求項１０に記載の対物光学素子は、請求項６〜９のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子の少なくとも一方の光学面に、前記波長λ２の光束に関して開口を制限するための回折構造が設けられていることを特徴とする。
【手続補正３０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
請求項１１に記載の光ピックアップ装置は、光源と、請求項１〜１０のいずれかに記載の対物光学素子と、を有することを特徴とする。
【手続補正５６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１５】
図３〜５より、ＢＤで使用する波長（λ１＝４０８ｎｍ）に関しては、入射角度にかかわらず常に透過するので、開口数ＮＡ＝０．８５の範囲で光を集光させ、その情報記録面上にスポットを結ぶことができる。ＤＶＤで使用する波長（λ２＝６５８ｎｍ）に関しては、コート膜は開口数ＮＡ＝０．６５の範囲のみならず、０．６５＜ＮＡ＜０．８５の外側領域（ＢＤの専用領域）でも光を透過させてしまうが、前述したように本実施例の対物光学素子ＯＢＪ−４は回折構造Ｄを有し、０．６５＜ＮＡ＜０．８５の外側領域を通過したλ２＝６５８ｎｍの光束が、情報記録面上でフレア光となるように設計されているため、開口数ＮＡ＝０．６５の範囲の光を集光させ、その情報記録面上にスポットを結ぶことができる。一方、ＣＤで使用する波長（λ３＝７８５ｎｍ）に関しては入射角０°〜３２°までの光を透過し、３２°〜６０°までの光は透過させない、もしくは透過光量を減少させることができる。すなわちＣＤでは開口数ＮＡ＝０．４５の内側領域で光を集光させ、ＮＡ＝０．４５より大きい開口数の光は透過させない、もしくは透過光量を減少させ、その情報記録面上にスポットを結ぶことができる。